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課時作業(yè)16 實驗設計與分析 1．大蒜含有各種抗氧化物質(zhì)，如維生素A、C、E，以及硒，能清除各種自由基，有保護心臟的作用。大蒜切開或壓碎后，其含有的蒜素半胱氨酸經(jīng)酵素(如胱硫醚連接酶)的作用，會分解并產(chǎn)生多種嗆鼻氣味的硫化物(如硫化氫)，具有降低膽固醇的作用。蒜素半胱氨酸能減輕心肌梗塞癥狀，使梗塞面積、心室肥大減小，心肌收縮力增強。實驗結(jié)果顯示經(jīng)蒜素半胱氨酸處理的動物，左心室肌細胞內(nèi)胱硫醚連接酶的活性增加，血漿里的硫化氫量增加，死亡率大大降低。根據(jù)上文，回答下列問題： (1)大蒜保護心臟的主要作用是_________________________。 (2)某實驗小組閱讀該文后，想進行與此相關(guān)的實驗探究，以下為實驗報告的部分內(nèi)容，請予以完善。 ①擬定課題名稱：______________________________________。 ②實驗自變量是______________________________；實驗觀察指標(因變量)是________________________________________________ __________________________________________________________________。 ③實驗過程： 第一步：取九只小鼠，結(jié)扎部分冠狀動脈后，隨機分成三組，編號為A、B、C。 第二步：A組小鼠不做處理，作為_________________________； B組小鼠________________________________________________； C組小鼠_________________________________________________。 第三步：在________________________的情況下，飼養(yǎng)三組小鼠。一段時間后，解剖觀察小鼠心肌梗塞情況。 (3)由以上材料我們得到如下生活啟示：食用大蒜的正確方法是(　　) ①生吃?、谑焓场、壅曛苯邮秤谩、芮衅驂核楹蠓胖靡欢螘r間后食用　⑤煮熟?、蘅臼? A．①③　　　　　　　 B．②⑤ C．①④ D．②⑥ 答案　(1)抗氧化，清除自由基；產(chǎn)生硫化氫，降低膽固醇 (2)①探究大蒜對心肌梗塞的緩解效果(其他合理答案也可)　②是否飼喂大蒜或蒜素半胱氨酸　心肌梗塞面積、心室肥大程度、心肌收縮力強度(答出兩點即可)　③對照組　飼喂含一定量大蒜的飼料　飼喂等量的含一定量蒜素半胱氨酸的飼料　其他條件相同且適宜 (3)C 解析　解答本題需要具備兩方面的能力：一是處理題干信息的能力，要理順蒜素半胱氨酸、酵素和硫化物之間的關(guān)系，要明確蒜素半胱氨酸的作用；二是根據(jù)提供的信息提出實驗課題并設計實驗步驟的能力。(1)從題干中可知大蒜的作用是抗氧化，清除各種自由基，且能產(chǎn)生硫化氫，降低膽固醇。(2)根據(jù)題干中“蒜素半胱氨酸能減輕心肌梗塞癥狀”的信息，可以擬定“探究大蒜對心肌梗塞的緩解效果”的課題。根據(jù)實驗擬定的課題，可知該實驗的自變量是有無蒜素半胱氨酸或是否飼喂大蒜。因變量可以從題干中找出：心肌梗塞面積、心室肥大程度、心肌收縮力強度。實驗過程第一步是分組。第二步是控制變量：一組不作任何處理，一組飼喂含大蒜的飼料，一組飼喂含有蒜素半胱氨酸的飼料。第三步要對無關(guān)變量進行控制，實驗組和對照組要保持一致，需要觀察的實驗結(jié)果是小鼠的心肌梗塞情況(心肌梗塞面積、心室肥大程度、心肌收縮力強度)。(3)由題干可知，食用大蒜的正確方法是生吃，可以切片或壓碎后放置一段時間后食用。 2．研究發(fā)現(xiàn)豚鼠血清對人淋巴瘤細胞有抑制作用，而對正常細胞無影響。進一步研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)揮作用的物質(zhì)是L－天冬酰胺酶，它能將L－天冬酰胺分解，而淋巴瘤細胞自身不能合成該氨基酸，增殖被抑制。 (1)為驗證該酶對兩種細胞的影響，某興趣小組進行了以下實驗。 實驗材料：正常細胞、淋巴瘤細胞、培養(yǎng)基(含細胞生長所需的物質(zhì))、L－天冬酰胺酶。 實驗步驟： a．分組：實驗組：培養(yǎng)基 ＋ L－天冬酰胺酶 ＋淋巴瘤細胞； 對照組：培養(yǎng)基 ＋__________________________________________ b．適宜條件下培養(yǎng)后，觀察細胞生長狀態(tài)、檢測L－天冬酰胺含量。實驗結(jié)果(如下表) 實驗分組 生長狀態(tài) L－天冬酰胺含量 培養(yǎng)液 細胞內(nèi) 實驗組 ① 缺乏 缺乏 對照組 正常 缺乏 正常 結(jié)果分析：該實驗利用了酶的________特性；表中①應為________；對照組細胞內(nèi)L－天冬酰胺含量正常的原因是_________________ _______________________________________________________。 (2)患者多次靜脈注射該外源性酶后療效降低，是因為發(fā)生了________反應；該酶口服無效，原因是__________________________ ________________________________________________________________________。 (3)根據(jù)實驗結(jié)果，你認為理想的抗腫瘤藥物應該具有的特性是________________________________________________________________________。 答案　(1)L－天冬酰胺酶＋正常細胞　專一性　抑制　能合成L－天冬酰胺(有合成L－天冬酰胺的酶) (2)免疫(拮抗)　酶被分解 (3)對腫瘤細胞有專一性殺傷作用，對正常細胞無影響 解析　本題主要考查生物實驗設計原則的應用和考生分析問題的能力。(1)實驗的目的是驗證L－天冬酰胺酶對兩種細胞的影響，實驗組加入了淋巴瘤細胞，對照組應在相同條件下加入正常細胞，即：培養(yǎng)基＋ L－天冬酰胺酶＋正常細胞；該實驗利用了酶的專一性；腫瘤細胞自身不能合成天冬酰胺，體內(nèi)已有的天冬酰胺會被L－天冬酰胺酶分解，而正常細胞中的天冬酰胺盡管會被酶分解，但自身能夠繼續(xù)產(chǎn)生天冬酰胺，故含量正常。(2)外源性L－天冬酰胺酶會被免疫系統(tǒng)當抗原進行處理，多次注射后發(fā)生免疫反應，L－天冬酰胺酶被免疫系統(tǒng)處理失活，療效降低；L－天冬酰胺酶化學本質(zhì)為蛋白質(zhì)，若口服的話會被消化系統(tǒng)消化分解成氨基酸，從而喪失其功能。(3)作為人體腫瘤康復治療的藥物應即不損傷機體又達到療效，即只專一性殺傷腫瘤細胞，而對正常細胞無負面影響。 3．(2016洛陽市，考前練習四)科研人員探究了不同溫度(25 ℃和0.5 ℃)條件下密閉容器內(nèi)藍莓果實的CO2生成速率的變化，結(jié)果見圖1和圖2。 (1)由圖可知，與25 ℃相比，0.5 ℃條件下果實的CO2生成速率較低，主要原因是______________________；隨著果實儲存時間的增加，密閉容器內(nèi)的________濃度越來越高，抑制了果實的細胞呼吸。該實驗還可以通過檢測________濃度變化來計算呼吸速率。 (2)某同學擬驗證上述實驗結(jié)果，設計如下方案： ①稱取兩等份同一品種的藍莓果實，分別裝入甲、乙兩個容積相同的瓶內(nèi)，然后密封。 ②將甲、乙瓶分別置于25 ℃和0.5 ℃條件下儲存，每隔一段時間測定各瓶中的CO2濃度。 ③記錄實驗數(shù)據(jù)并計算CO2生成速率。 為使實驗結(jié)果更可靠，請給出兩條建議，以完善上述實驗方案(不考慮溫度因素)。a.________________；b.________________。 答案　(1)低溫降低了細胞呼吸相關(guān)酶活性　CO2　O2 (2)③a選取的果實成熟度還應一致　b每個溫度條件下至少有3個平行重復實驗 解析　(1)依圖可知，0.5 ℃條件下藍莓的CO2生成速率較25 ℃條件下低，其原因是低溫條件下呼吸作用相關(guān)酶活性降低，導致呼吸作用減弱，從而使果實的CO2生成速率較低。隨著果實儲存時間的延長，密閉容器中CO2濃度升高；檢測呼吸速率時可通過檢測CO2生成量或O2消耗量來實現(xiàn)。(2)本小題為實驗分析和評價題，解題時要明確實驗目的，看是否設計了變量，原理是否妥當，有無遵循單一變量等。為使實驗結(jié)果更可靠。應從無關(guān)變量相同且適宜、設置平行重復實驗等角度分析，即可選用成熟度相同的藍莓果實進行實驗，也可通過增設每個溫度條件下的平行重復實驗。 4．某生物興趣小組探究藥物對神經(jīng)傳導的影響，設計以下實驗：其中如圖為反射弧的模式圖，X、Y為神經(jīng)纖維上的實驗位點，Z為突觸間隙。請回答下列問題： (1)圖中A為________，圖中C點周圍虛線所圍成的部分屬于反射弧中的________。 (2)某種藥物可以阻斷青蛙屈肌反射活動，為探究該藥物的作用部位，進行了如下實驗： 實驗①：將藥物放在X點，刺激Y點，觀察肌肉收縮情況。 實驗②：將藥物放在Z點，刺激Y點，觀察肌肉收縮情況。 預測實驗結(jié)果與結(jié)論： Ⅰ.如果實驗①________，實驗②________，說明該藥物只在突觸部位有阻斷作用。 Ⅱ.如果實驗①________，實驗②________，說明該藥物只在神經(jīng)纖維上有阻斷作用。 Ⅲ.如果實驗①________，實驗②________，說明該藥物既在突觸部位有阻斷作用，又在神經(jīng)纖維上有阻斷作用。 答案　(1)效應器　神經(jīng)中樞 (2)Ⅰ.肌肉收縮　肌肉不收縮　Ⅱ.肌肉不收縮　肌肉收縮?、?肌肉不收縮　肌肉不收縮 解析　(1)本小題考查反射弧的基本結(jié)構(gòu)，根據(jù)神經(jīng)節(jié)的位置和突觸結(jié)構(gòu)可以判斷出B為感受器，A為效應器，C點周圍虛線圍成的部分為神經(jīng)中樞。(2)本實驗的實驗結(jié)果可由實驗結(jié)論逆推而來，當藥物只在突觸部位有阻斷作用時，即只有將藥物放在突觸部位(Z處)，才能起到阻斷作用，此時刺激Y點，肌肉不收縮。當藥物只在神經(jīng)纖維上有阻斷作用時，即只有將藥物放在神經(jīng)纖維上(X點)，才能起到阻斷作用，此時刺激Y點，肌肉不收縮。當藥物既在突觸部位有阻斷作用，又在神經(jīng)纖維上有阻斷作用時，無論將藥物放在突觸部位(Z處)還是神經(jīng)纖維上(X點)，都能起到阻斷作用，即兩種情況下刺激Y點，肌肉都不收縮。 5．(2016廣元市二診)表是細胞信息傳遞的三種類型。請分析回答： 類型 細胞或 器官 產(chǎn)生的信 號分子 信號分子傳 遞的途徑 受體細胞 細胞反應 A 垂體 激素a ① 甲狀腺細胞 ② B 胰島 B細胞 激素b 血液 多種細胞 促進血糖 的氧化分解 C 神經(jīng)細胞 ③ 突觸 肌肉細胞 肌肉收縮 (1)體溫的恒定對于人體生命活動至關(guān)重要，人在寒冷環(huán)境中，激素a分泌增加時，通過①的傳送，細胞反應②表現(xiàn)為________。 (2)某班同學的同桌因花粉過敏而只好望花興嘆，這說明過敏反應具有________的特點。過敏反應是指________機體，在再次接受相同的抗原時所發(fā)生的組織損傷或功能紊亂。 (3)若③能使神經(jīng)元興奮，則該神經(jīng)元膜外電位的變化是________。 (4)研究表明，胰高血糖素能促進激素b的分泌。此結(jié)論可利用細胞體外培養(yǎng)的方法加以驗證，請完善下列實驗方案： ①用低糖的動物細胞培養(yǎng)液培養(yǎng)________，一段時間后過濾得到細胞和濾液。 ②實驗組，取適量濾液培養(yǎng)________；對照組，用不含________的低糖動物細胞培養(yǎng)液培養(yǎng)同類細胞。 ③一段時間后測定兩組培養(yǎng)液中________的含量。 實驗結(jié)果，實驗組的激素b含量明顯多于對照組。 答案　(1)合成分泌甲狀腺激素 (2)個體差異　已免疫的 (3)由正變負 (4)①胰島A細胞?、谝葝uB細胞　濾液?、奂に豣 解析　(1)人在寒冷環(huán)境中，激素a促甲狀腺激素分泌增加時，通過①體液的傳送，作用于甲狀腺細胞，細胞反應②表現(xiàn)為合成分泌甲狀腺激素，促進產(chǎn)熱，抵御寒冷。(2)過敏反應具有個體差異性，過敏反應是指已免疫的機體，在再次接受相同的抗原時所發(fā)生的組織損傷或功能紊亂。(3)若③神經(jīng)遞質(zhì)能使神經(jīng)元興奮，則該神經(jīng)元膜外電位的變化是由正變負。(4)①該實驗是為了驗證胰島A細胞分泌的胰高血糖素能促進胰島B細胞分泌胰島素，所以先在培養(yǎng)液中培養(yǎng)胰島A細胞。②因為胰島A細胞分泌的胰高血糖素能使血糖濃度升高，培養(yǎng)一段時間后培養(yǎng)液中的血糖濃度應稍微升高，此時再用此培養(yǎng)液培養(yǎng)胰島B細胞。實驗應遵循單一變量原則，應用等量的低糖動物細胞培養(yǎng)液培養(yǎng)胰島B細胞。③一段時間后測定兩組培養(yǎng)液中激素b(胰島素)的含量。實驗結(jié)果實驗組的胰島素含量明顯高于對照組，說明了胰島A細胞分泌的胰高血糖素能促進胰島B細胞分泌胰島素。 6．(2016廣州市考前訓練)科研人員為探究月季連續(xù)開花與非連續(xù)開花這一對相對性狀的遺傳特點。用純合親本進行如下雜交實驗。 　　　　　　雜交1　　　　　　　　　　　　雜交2 P：連續(xù)開花(♀)非連續(xù)開花(♂)　P：非連續(xù)開花(♀)連續(xù)開花(♂) 　　　　　　　　↓ ↓　 F1　　　　非連續(xù)開花　　　　　F1　　　　　非連續(xù)開花 請回答： (1)科研人員依據(jù)實驗結(jié)果推斷：控制上述月季開花性狀的基因不位于線粒體或葉綠體中。理由是若該基因位于線粒體或葉綠體中，則雜交________(填“l(fā)”或“2”)的F1應表現(xiàn)為________；這是由于線粒體或葉綠體中的基因主要通過________(填“母本”或“父本”)遺傳給子代。 (2)有研究者提出假設：月季這一相對性狀由2對等位基因(A/a、B/b)控制，其遺傳遵循基因自由組合定律。 ①科研人員讓F1與連續(xù)開花親本雜交，子代表現(xiàn)型及比例為連續(xù)開花∶非連續(xù)開花＝1∶1。該實驗結(jié)果不能確定假設不成立，因為只要假設有________基因就表現(xiàn)為非連續(xù)開花，且非連續(xù)開花親本的基因型為________即可。 ②科研人員另換取純合的連續(xù)開花與非連續(xù)開花月季進行雜交得F1，F(xiàn)1與連續(xù)開花親本雜交，產(chǎn)生的子代表現(xiàn)型及比例為連續(xù)開花∶非連續(xù)開花＝1∶3，該實驗結(jié)果________(填“支持”或“不支持”)上述假設。若讓F1植株間相互授粉獲得的子代中，理論上連續(xù)開花植株占________。 答案　(1)1　連續(xù)開花　母本 (2)①顯性　AAbb(aaBB)?、谥С帧?,16 解析　(1)實驗1的母本是連續(xù)開花，如果基因位于線粒體和葉綠體中，則屬于細胞質(zhì)遺傳，雜交后代應該與母本相同，表現(xiàn)為連續(xù)開花。(2)①如果月季這一相對性狀由2對等位基因控制，其遺傳遵循基因自由組合定律，基因組合(A__B__、A__bb、aaB__)控制非連續(xù)開花、aabb控制連續(xù)開花，當非連續(xù)開花親本為AAbb(或aaBB)時，雜交產(chǎn)生的子代可表現(xiàn)出連續(xù)開花∶非連續(xù)開花＝1∶1，因此不能通過F1與連續(xù)開花親本雜交(上述親本為純合子)，子代表現(xiàn)型及比例為連續(xù)開花∶非連續(xù)開花＝1∶1，說明兩對等位基因不能遵循自由組合定律。②純合的連續(xù)開花與非連續(xù)開花月季進行雜交得F1，F(xiàn)1與連續(xù)開花親本雜交產(chǎn)生的子代表現(xiàn)型及比例為連續(xù)開花∶非連續(xù)開花＝1∶3，說明連續(xù)開花植株的基因型是aabb，因為只要有顯性基因都表現(xiàn)為非連續(xù)開花，子一代的基因型是AaBb，產(chǎn)生的配子的類型及比例是AB∶Ab∶aB∶ab＝1∶1∶1∶1，即發(fā)生了非等位基因之間的自由組合；F1植株間相互授粉獲得的子代中，連續(xù)開花的植株基因型是aabb，比例為1,16。 7．(2016江西省八所重點中學盟校模擬)某二倍體自花授粉植物野生型均為黃花、易感病，一次在野外偶然發(fā)現(xiàn)兩株突變株甲、乙，其中甲的表現(xiàn)型為紅花、抗病(花色基因用A、a表示，易感病或抗病基因用B、b表示)。研究人員將上述植株的4種基因進行了提取和電泳，得到如圖所示的結(jié)果，請回答有關(guān)問題。 (1)該電泳的基本原理是利用樣品的分子量差異而實現(xiàn)的，即在相同的時間內(nèi)，分子量越大的樣品，電泳距離越小，據(jù)此可推測，突變株甲的變異是DNA中________所引起的。 (2)突變株甲的基因型是________，突變株中乙的表現(xiàn)型可能是________。 (3)請選擇上述合適材料，設計一種最簡便的雜交方案，以研究兩對基因的位置關(guān)系，并用突變株甲細胞中的染色體和基因示意圖表示。(注：不考慮同源染色體的非姐妹染色單體發(fā)生染色體片段交換等特殊情況，現(xiàn)假設突變株乙開紅花) 實驗步驟： ①_______________________________________________________； ②觀察并統(tǒng)計后代出現(xiàn)的表現(xiàn)型及比例； ③預測實驗結(jié)果與結(jié)論分析： 預測實驗結(jié)果 結(jié)論分析 后代出現(xiàn)的表現(xiàn)型及比例 突變株甲的染色體與基因示意圖 (用線表示染色體，點表示基因) Ⅰ：________ Ⅱ：________ Ⅲ：后代表現(xiàn)型及比例為紅花抗病∶紅花易感病∶黃花抗病∶黃花易感病＝9∶3∶3∶1 　　　　 答案　(1)堿基對(脫氧核苷酸對)的缺失 (2)AaBb　黃花抗病或紅花易感病 (3)①取突變株甲自交 解析　(1)根據(jù)題意推測突變株甲的變異是DNA中堿基對(脫氧核苷酸對)的缺失所引起的。(2)根據(jù)以上分析突變株甲的基因型是AaBb，表現(xiàn)型為紅花抗??；突變株中乙的基因型為Aabb或aaBb，表現(xiàn)型為紅花易感病或黃花抗病。(3)假設突變株乙開紅花，則乙的基因型為Aabb。已知甲的基因型為AaBb，讓其自交：若兩對基因位于一對同源染色體上，且AB連鎖，ab連鎖，即基因組成是，則后代AABB∶AaBb∶aabb＝1∶2∶1，即紅花抗病∶黃花易感?。?∶1；若兩對基因位于一對同源染色體上，且Ab連鎖，aB連鎖，即基因組成是，則后代AAbb∶AaBb∶aaBB＝1∶2∶1，即紅花易感病∶紅花抗病∶黃花抗?。?∶2∶1；若兩對基因位于兩對同源染色體上，即基因組成是，則后代A__B__∶A__bb∶aaB__∶aabb＝9∶3∶3∶1，即后代表現(xiàn)型及比例為紅花抗病∶紅花易感病∶黃花抗病∶黃花易感?。?∶3∶3∶1。 結(jié)果 結(jié)論 后代表現(xiàn)型及比例 染色體與基因示意圖 (用線表示染色體，點表示基因) Ⅱ：紅花抗病∶黃花易感病＝3∶1 Ⅰ：紅花易感病∶紅花抗病∶黃花抗病＝1∶2∶1