2024-2025高中生物科学方法微课一研究动物激素功能的“加法原理”和“减法原理”学案新人教版必修3

PAGE4-探讨动物激素功能的“加法原理”和“减法原理”自变量限制是生物学试验的本质，它一般可以分为两大类：一类是设法对探讨对象进行干扰；一类是设法解除对探讨对象的干扰。这是用两个相反的方式进行的自变量限制，其所依据的原理是加法原理和减法原理。1.加法原理：(1)概念：自变量限制中的加法原理就是人为地增加某种影响因素，造成探讨对象的变更，从而探讨其某些特征。(2)增加自变量的要求：增加自变量不是要保持或爱护探讨对象的原始状态，而是要干扰甚至破坏探讨对象的某种状态，迫使探讨对象暴露出某种现象和属性。2.减法原理：(1)概念：自变量限制中的减法原理是设法解除某种因素对试验对象的干扰，同时尽量保持被探讨对象的稳定，从而比较出探讨对象的作用。(2)减去限制因素的方法：①去掉或隔离某种条件的影响；②假如某些因素无法消退，就设法创建稳定的、维持不变的相同条件进行比照，以抵消或解除这些条件对探讨对象的干扰。1.探讨人员欲验证物质X(注：用生理盐水配制X溶液)具有降血糖作用，选择一批体重相同的正常小鼠，测定_________，并将小鼠随机等量分成试验组和比照组，试验组注射_________，比照组注射_________，一段时间后，测定两组小鼠的血糖浓度。与试验初始时相比，若__________________________，则表明X有降血糖的作用。

(1)该试验的自变量是在试验组加入物质X，由于物质X溶于生理盐水，为平衡无关变量，比照组应注射等量的生理盐水，以解除生理盐水的干扰作用。(2)试验的处理方式是采纳加法原理。(3)由于是验证性试验，结果是已知的，即物质X有降血糖的作用。【解析】试验目的是验证物质X的降血糖作用，那么此试验的自变量是有无物质X，而因变量是血糖浓度的变更。基本思路是建立一个比照组和一个试验组，测得两组小鼠初始血糖浓度，再分别注射肯定量的生理盐水和等量的X，一段时间之后测两组小鼠的血糖浓度。若比照组血糖浓度不变，试验组有明显的血糖下降，则证明物质X有降低血糖的作用。答案：(初始)血糖浓度适量的X溶液等量的生理盐水比照组血糖浓度不变，试验组血糖浓度下降2.为探讨雄性家兔体内睾酮(ST，一种雄性激素)与生长激素(GH)含量的关系，某探讨小组进行了以下试验(手术过程不影响结果)，请补充完成方案并回答问题。探讨课题：雄性家兔ST含量对GH含量的影响。试验目的：探究ST与GH的浓度关系。试验步骤：(1)将1月龄体重相同的健康雄性家兔分为甲、乙两组，每组6只，测定和记录每只家兔血液中ST和GH的浓度，并计算平均值。(2)甲组兔切除性腺，乙组兔___________，作为空白比照。

(3)在相同且相宜的条件下饲养1个月，测定和记录每只家兔_______________，并计算平均值。

试验结果：测定时间ST浓度/(μg·mL-1)GH浓度/(μg·mL-1)甲组乙组甲组乙组前测m1m1n1n1后测<m2m2>n2n2(4)由表格数据可得出的初步结论是。

(1)本试验的自变量是性腺的有无，并利用减法原理特异性除去甲组家兔的性腺，比较得出睾酮与生长激素的关系。(2)由表格数据可得出的初步结论是ST含量的增加能使GH的含量下降。【解析】(1)试验步骤：①分组，测定和记录每只家兔血液中原有ST和GH的浓度；②对两组家兔的处理：甲组切除性腺，乙组为比照组，即不切除性腺；③在相同的条件下饲养1个月后，依次测定和记录每只家兔血液中ST和GH的浓度。(2)由试验数据可得出的初步结论是ST含量的增加能使GH的含量下降。答案：(2)不切除性腺(不做处理)(3)血液中ST和GH的浓度(4)ST含量的增加能使GH的含量下降(ST含量的削减能使GH的含量上升)1.多数鱼类的体色会随着环境条件的变更而变更。经探讨发觉，鱼类的眼和松果体能感知光照变更而产生兴奋，当兴奋到达肾上腺时，其分泌的肾上腺素能使体表黑色素细胞的色素颗粒聚集，使体色变浅；当兴奋到达副交感神经时，其神经末梢分泌的乙酰胆碱能使体表黑色素细胞的色素颗粒扩散，使体表颜色加深。为验证肾上腺素和乙酰胆碱对鱼体色的影响，科研人员进行了相关试验，请完善下列试验内容。试验对象：体长10cm左右且体色相近的同种鲫鱼若干条。药品及用具：鱼用生理盐水、相宜浓度的肾上腺素、乙酰胆碱、注射器等。试验步骤：第一步：将鲫鱼平均分成三组，编号为甲、乙、丙，分别放入三个玻璃缸中，置于无光处饲养一段时间。其次步：给甲组鲫鱼腹腔中注入2mL乙酰胆碱，乙组鲫鱼腹腔中注入________，而丙组鲫鱼腹腔中注入________作为空白比照。

第三步：将装有上述处理后鲫鱼的玻璃缸置于_______(填“无光”或“有光”)处，约2h后，视察比较三组鲫鱼体表颜色的变更。

预期试验结果：甲、乙、丙三组鲫鱼的体色由浅到深依次是________________。

【解析】生物试验的原则是比照原则和限制单一变量原则，所以在完成试验操作步骤过程中，要限制好自变量；依据加法原理，为验证肾上腺素和乙酰胆碱对鱼体色的影响，给甲组鲫鱼腹腔中注入2mL乙酰胆碱，所以乙组鲫鱼腹腔中注入等量的肾上腺素，而丙组鲫鱼腹腔中注入等量的鱼用生理盐水作为比照。依据第一步可知，饲养条件为无光；因为肾上腺素能使体表黑色素细胞的色素颗粒聚集，使体色变浅；而当兴奋到达副交感神经时，其神经末梢分泌的乙酰胆碱能使体表黑色素细胞的色素颗粒扩散，使体表颜色加深，所以预期试验结果：甲、乙、丙三组鱼的体色由浅到深依次是乙、丙、甲。答案：等量(2mL)肾上腺素等量(2mL)鱼用生理盐水无光乙、丙、甲2.某科研小组为探讨性激素在性别分化过程中所起的作用，提出以下两种假说：假说Ⅰ：发育为雄性，须要睾丸产生的雄性激素的刺激；当缺乏时，则发育为雌性。假说Ⅱ：发育为雌性，须要卵巢产生的雌性激素的刺激；当缺乏时，则发育为雄性。为此，他们以家兔的胚胎作为探讨对象。在胚胎还未出现性别分化之前(性腺的分化早于性别的分化)，通过手术摘除性腺，待幼兔诞生，检测他们的性染色体组成及性别，结果如下：比照组——XY(雄性)、XX(雌性)；试验组——XY(雌性)、XX(雌性)。回答下列问题：(1)进行手术处理的为_______(填“比照”或“试验”)组，该组幼兔个体虽然没有性腺，但可从其他组织获得细胞来进行性染色体组成检测，缘由是_______。(2)依据试验结果分析，上述假说成立的是________。若另一假说成立，请预料试验组的结果为

。

(3)若进一步证明假说Ⅰ成立，在胚胎摘除性腺的同时，赐予适量雄性激素的刺激，则性染色体组成为XY和XX的幼兔性别分别为_____________。

【解析】分析题干可知：试验的目的是探讨性激素在性别分化过程中所起的作用，自变量是性激素的种类，利用减法原理通过进行手术摘除性腺来证明性激素在性别分化过程中所起的作用。(1)进行手术处理的为试验组，正常不做处理的为比照组；该组幼兔个体虽然没有性腺，由于家兔个体的全部细胞都来自同一个受精卵的有丝分裂，若无变异发生，则体细胞与性腺细胞的染色体组成一样，故可从其他组织获得细胞来进行性染色体组成检测。(2)依据试验结果分析，在胚胎还未出现性别分化之前(性腺的分化早于性别的分化)，通过手术摘除性腺，但比照组中XY为雄性，与试验组的结果正好相反，而雌性个体始终为XX，说明雌性激素缺乏与否，都不会发育为雄性，否定假说Ⅱ，所以上述假说成立的是假说Ⅰ。若另一假说即假说Ⅱ成立，则在胚胎还未出现性别分化之前(性腺的分化早于性别的分化)，通过手术摘除性腺后，由于雌性激素缺乏，雌性XX转变为雄性，染色体组成为XY的仍为雄性，即试验组的结果为XY为雄性、XX为雄性(或都是雄性)。(3)若进一步证明假说Ⅰ成立，在胚胎摘