文档内容
第 20 讲 实验探究与设计
目 录
01 考情透视·目标导航
02 知识导图·思维引航
03 核心整合·能力提升
核心整合 探究实验设计
知识串联1 正确写出实验目的
知识串联2 实验思路与实验步骤的完善
知识串联3 实验结果和实验结论的精准表述
知识串联4 科学分析与评价实验
04 题型突破·命题预测
题型1 实验目的书写
真题突破 题型2 实验思路、步骤的完善
题型3 实验结果、结论
预测1 围绕实验原理及操作过程,考查科学探究能力
以热点窥预测
预测2 围绕准确表达实验结果和实验结论,考查实验探究能力
考试频
核心考点 考题统计 考情分析
次
实验目的 3年1次 （2024 江苏卷）实验目的与操作步骤 该部分内容的命题以
非选择题为主，考查
（2025 浙江卷）完善实验思路
考生对课本相关知识
3 年 39 （2024 福建卷）治疗方案思路
的理解，核心素养侧
实验步骤、思路
次 （2024 广东卷）实验设计思路
重考查考生科学探究
（2024 新课标卷）思路与预期结果
中科学思维的形成，
3 年 23 （2025 浙江卷）实验思路与结果 为考生将来步入高等
实验结果和实验结论
次 （2024 福建卷）预期结果 院校进行科研学习奠（2024 海南卷）遗传实验结果分析
定基础。
预计2025年的高考生
物试题依然会在非选
择题中设计专门的大
实验目的书写
备考要点 实验思路、步骤的完善
实验结果、结论
核心整合 探究实验设计
知识串联1 正确写出实验目的
1.判断实验性质是探究性实验还是验证性实验。探究性实验的结果和结论是未知的，描述结果和结论时常
采用的模式为：若……，则……(情况有1种以上)；若实验结果唯一，则为验证性实验。有时实验性质可
根据题干信息直接判断。
2.实验目的＝实验的性质(探究或验证)＋自变量＋因变量。实验目的的内容和实验的自变量和因变量是相
互呼应的，主要研究自变量和因变量的因果关系。
3.一个实验的实验目的的文字表述，一般有两种答题模式。
模式1：探究(或验证)____________(自变量)对________(因变量)的影响(侧重生物学原理的研究)，如探
究(或验证)光照强度(自变量)对光合作用强度(因变量)的影响；模式2：探究(或验证)________(因变量)与________(自变量)的关系(侧重两个变量之间的“量”的关系)。
【典例1】凝乳酶能催化乳汁凝固，是一种天门冬氨酸蛋白酶，最早在未断奶的小牛胃中发现。它能
够专一地切割酪蛋白的105-106位苯丙氨酸和甲硫氨酸之间的肽键，破坏酪蛋白胶束，使牛奶凝结。凝乳
酶的凝乳能力及其蛋白水解能力使其成为干酪生产的关键性酶，常用于奶酪的生产。某同学对凝乳酶进行
了相关探究，实验步骤如下：
①取若干试管，分为A、B、C、D、E、F六组，每组两支试管，其中一支试管放入2mL_____，另一支试管
放入2mL_____。
②将六组试管分别置于不同温度的水浴箱中保温15min。
③_____，在原温度条件下继续水浴。
④记录凝乳所需的时间，结果如表所示。
组别 A B C D E F
水浴温度（℃） 10 20 30 40 50 60
凝乳时间 7. 1.
不凝 4.0 4.0 不凝
（min） 0 5
请回答下列问题：
(1)请为本实验写一个实验目的： 。
(2)完善实验步骤：① ， 。③ 。
(3)分析上述实验结果，可知凝乳酶的最适温度是 。除了温度、pH外，影响酶活性的因素还有
（写出两个）。
(4)若将F组的温度逐渐冷却至40℃，乳汁将 （填“会”或“不会”）凝固，原因是 。
(5)取稀释10倍后的凝乳酶，重复上述实验，实验结果基本相同，说明酶具有 特性。
【答案】(1)探究温度对凝乳酶活性的影响
(2)凝乳酶 牛乳汁 将每组试管中的凝乳酶和乳汁混合均匀后
(3)30~50℃之间 重金属、酶激活剂、酶抑制剂
(4)不会 60℃高温破坏了凝乳酶的空间结构，使酶失活，当温度降低至40℃时，酶的空间结构不会恢
复
(5)催化效率高的
【解析】（1）根据实验步骤中的表格数据可知，实验自变量是温度，因变量是凝乳时间，凝乳所需的时
间越短，说明凝乳酶的活性越高。因此，该实验是为了探究温度对凝乳酶活性的影响。
（2）根据表格数据可知，本实验分为6组，温度分别是10、20、30、40、50、60℃。在研究温度对酶活
性影响时，应先将底物和酶分别保存在某一相同温度下，然后将两者混合开始反应。因此取若干试管，分
为A、B、C、D、E、F六组，每组两支试管，其中一支试管放入2mL凝乳酶，另一支试管放入2mL牛乳汁。
将六组试管分别置于不同温度的水浴箱中保温15min。将每组试管中的凝乳酶和乳汁混合均匀后，在原温
度条件下继续水浴，记录凝乳所需的时间。
（3）表格数据显示，温度为10℃～40℃时，随着温度的升高，凝乳时间在缩短，说明凝乳酶的活性逐渐
升高；温度为40～60℃时，随着温度的升高，凝乳时间在延长，说明凝乳酶的活性逐渐降低；到60℃时，
凝乳酶变性失活，因此凝乳酶的最适温度在30~50℃之间。除了温度、pH外，影响酶活性的因素还有重金属、酶激活剂、酶抑制剂等。
（4）若将F组的温度逐渐冷却至40℃，乳汁将不会凝固，原因是60℃高温破坏了凝乳酶的空间结构，使
酶失活，当温度降低至40℃时，酶的空间结构也不会恢复。
（5）取稀释10倍后的凝乳酶，重复上述实验，实验结果基本相同，说明稀释后的凝乳酶溶液依然具有较
高的催化活性，酶具有高效性，即酶具有催化效率较高的特性。
知识串联2 实验思路与实验步骤的完善
“四步法”规范书写实验步骤
【典例2】肠易激综合征（IBS）是一种常见的功能性胃肠疾病，与长时间压力过大有关。涉及的部分发病
机制如下：①自主神经系统功能异常，胃肠蠕动紊乱；②下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴过度活跃，糖皮质激
素分泌增加，抑制免疫应答，增加胃肠道感染的风险。回答下列问题。
(1)自主神经系统由 两部分组成，这两部分对同一器官的作用通常是相反的，其意义是 。
(2)机制②中下丘脑分泌 激素作用于垂体，进而影响肾上腺皮质。下丘脑、垂体和肾上腺皮质三
者之间存在的这种分层调控，称为 调节。
(3)研究表明，注射某药物可一定程度缓解IBS引起的腹泻症状。请以压力模型大鼠（利用反复精神刺激的
方法使动物出现腹泻症状）为材料设计实验验证该药物的作用，简要写出实验思路及预期结果 。
【答案】(1)交感神经和副交感神经 使机体对外界刺激作出更精准的反应，从而更好地适应环境的变
化
(2)促肾上腺皮质激素释放 分级
(3)实验思路:将压力模型大鼠分为两组，实验组注射适量的该药物，对照组注射等量的生理盐水（或该药
物的溶剂），观察腹泻症状是否减轻。预期结果：对照组大鼠腹泻症状未改变，实验组大鼠腹泻症状减轻
或消失
【解析】（1）自主神经系统由交感神经系统和副交感神经系统两部分组成。这两部分对同一器官的作用
通常是相反的，其意义在于使机体对外界刺激作出更精准的反应，从而更好地适应环境的变化。（2）在机制②中，下丘脑分泌促肾上腺皮质激素释放激素，作用于垂体，促使垂体分泌促肾上腺皮质激
素，进而促进肾上腺皮质分泌糖皮质激素。下丘脑、垂体和肾上腺皮质三者之间存在的这种分层调控，称
为分级调节。
（3）依据实验目的可知，该实验的自变量为是否使用某药物处理实验对象，因变量为腹泻症状是否缓解。
该实验设计中，为了排除药物溶剂对实验对象可能产生的影响，对照组应注射药物的溶剂，一般情况下，
药物常用生理盐水作溶剂，所以对照组也可选择注射生理盐水。故设计对照实验为将压力模型大鼠分为两
组，实验组注射适量的该药物，对照组注射等量的生理盐水（或该药物的溶剂），观察腹泻症状是否减轻。
因该实验的性质为验证性实验，即某药物确定可一定程度缓解IBS引起的腹泻症状，所以实验结果为：对
照组大鼠腹泻症状未改变，实验组大鼠腹泻症状减轻或消失。
知识串联3 实验结果和实验结论的精准表述
探究性实验中预期实验结果及结论的分析模式
(1)以“结论→结果”为序，分析可能的实验结果(逆向思维)。采用“假设法”逐条列举，不要重复、遗
漏。
(2)以“结果→结论”为序，书写预期实验结果及结论(顺向答题)。一般的书写模式为若……(实验结果)，
则……(实验结论)。
采用上述分析模式时，一定要注意区分“分析顺序”和“书写顺序”，不能混淆。
辨析：由于验证性实验结果和结论可以预知(实验只是为了再次验证)，一般用陈述式，即由于出现了现象
1，所以结论确实是A
【典例3】胰高糖素样肽-1（GLP-1）是一种新型降糖药。GLP-1通过激活GLP-1受体，增加胰岛素分泌，
抑制胰高血糖素分泌，并能够延缓胃排空，通过中枢性的食欲抑制减少进食量、从而达到降低血糖的作用。
回答下列问题。
(1)GLP-1 （填“能”或“不能”）口服，理由是 。
(2)GLP-1通过增加胰岛素分泌来促进 （至少答出2点），抑制肝糖原分解和非糖物质转变为葡萄糖，
最终实现降低血糖的作用。胰岛素的作用结果会反过来影响胰岛素的分泌，这种调节方式叫 调节。
(3)用糖尿病模型鼠为实验材料设计实验验证GLP-1具有降糖作用。简要写出实验思路井预期结果。
实验思路： ；预期结果： 。
【答案】(1)不能 GLP - 1是肽类物质，口服会在消化道内被蛋白酶水解而失去作用
(2)组织细胞摄取、利用和储存葡萄糖 反馈
(3)若干糖尿病模型鼠随机均分为两组，分别注射适量的GLP - 1溶液和等量的生理盐水，测定并比较注射
前后两组小鼠的血糖浓度 实验组小鼠血糖浓度低于对照组小鼠
【解析】（1）因为GLP - 1是一种肽类物质，属于蛋白质类。蛋白质在消化道中会被各种蛋白酶分解。
所以如果口服，GLP - 1在消化道内会被蛋白酶水解而失去作用，故不能口服。
（2）胰岛素能促进组织细胞摄取、利用和储存葡萄糖，从而使血糖水平降低，所以GLP - 1通过增加胰岛
素分泌来促进组织细胞摄取、利用和储存葡萄糖。 对于调节方式，在一个系统中，系统本身工作的效果，
反过来又作为信息调节该系统的工作，这种调节方式叫做反馈调节。胰岛素的作用结果（血糖降低等）会
反过来影响胰岛素的分泌，这符合反馈调节。
（3）实验思路：要验证GLP - 1具有降糖作用，需要设置对照实验。将若干糖尿病模型鼠随机均分为两组，
一组作为实验组注射适量的GLP - 1溶液，另一组作为对照组注射等量的生理盐水（保证单一变量，只有
是否注射GLP - 1这一个变量不同），然后测定并比较注射前后两组小鼠的血糖浓度（通过测定血糖浓度来观察GLP - 1的作用效果）。
预期结果：因为GLP - 1具有降糖作用，所以实验组小鼠注射后血糖浓度会下降，而对照组小鼠注射生理
盐水后血糖浓度基本不变，即实验组小鼠血糖浓度低于对照组小鼠。
知识串联4 科学分析与评价实验
“五看法”科学分析与评价实验方案
科学分析与评价实验方案时，要认真分析实验材料、对照设计、相关条件、实验步骤、实验结果等是否合
理。一般解题规律是：
【典例4】某兴趣小组探究不同温度（25℃和0．5℃）条件下密闭容器内蓝莓果实的CO 生成速率的变化，
2
进行如下实验：
①称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。
②将甲、乙瓶分别置于25℃和0.5℃条件下储存，每个温度条件下至少有3个平行重复实验，每隔一段时
间测定各瓶中的相关指标。
③记录实验数据并计算CO 生成速率。回答下列问题：
2
(1)与25℃相比，0.5℃条件下果实的CO 生成速率较低，主要原因是 ；随着果实储存时间的增加，
2
密闭容器内的 浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸，此时产生CO 的主要场所是 ，导致
2
容器内CO 浓度不断增加。
2
(2)有小组成员对实验过程提出质疑，认为选取的蓝莓果实应该个头大小和成熟度都应该一致。请对该成
员的观点做出你的评价并说明理由 。
(3)步骤②中每隔一段时间测定各瓶中的相关指标是 。
【答案】(1)由于细胞呼吸是酶促反应，酶的活性受温度的影响，所以与25℃相比，0.5℃条件下低温降低
了细胞呼吸相关酶的活性，导致果实的CO 生成速率较低 二氧化碳 细胞质基质
2
(2)因为不同个体的成熟程度和大小可能会影响其呼吸速率和代谢活性，从而导致实验结果的不同，所以
为了避免无关变量对实验结果的影响，选取的蓝莓果实应该个头大小和成熟度都应该一致。
(3)CO 浓度
2
【解析】（1）根据题意分析可知：由于细胞呼吸是酶促反应，酶的活性受温度的影响，所以与25℃相比，0.5℃条件下低温降低了细胞呼吸相关酶的活性，导致果实的CO 生成速率较低；随着果实储存时间的增加，
2
密闭容器内的氧气含量减少，同时二氧化碳浓度增大，导致细胞呼吸减弱。由于氧气含量减少，细胞主要
做无氧呼吸，所以此时产生CO 的主要场所是细胞质基质。
2
（2）因为不同个体的成熟程度和大小可能会影响其呼吸速率和代谢活性，从而导致实验结果的不同，所
以为了避免无关变量对实验结果的影响，选取的蓝莓果实应该个头大小和成熟度都应该一致。
（3）步骤②中每隔一段时间测定各瓶中的相关指标是监测和记录CO 浓度的变化，以便计算和分析在不同
2
温度条件下蓝莓果实的CO 生成速率。
2
题型1 实验目的书写
【易错提醒】观察细胞质流动实验，细胞需要一直保存活性。
1．（2024·江苏·高考真题）科研人员对蓝细菌的光合放氧、呼吸耗氧和叶绿素a含量等进行了系列研究。
图1是蓝细菌光合作用部分过程示意图，图2是温度对蓝细菌光合放氧和呼吸耗氧影响的曲线图。请回答
下列问题：
(1)图1中H+从类囊体膜内侧到外侧只能通过ATP合酶，而O 能自由通过类囊体膜，说明类囊体膜具有的特
2
性是 。碳反应中C 在 的作用下转变为（CHO），此过程发生的区域位于蓝细菌的
3 2
中。
(2)图2中蓝细菌光合放氧的曲线是 （从“甲”“乙”中选填），理由为 。
(3)在一定条件下，测定样液中蓝细菌密度和叶绿素a含量，建立叶绿素a含量与蓝细菌密度的相关曲线，
用于估算水体中蓝细菌密度。请完成下表：
实验目的 简要操作步骤
测定样液蓝细菌数 按一定浓度梯度稀释样液，分别用血细胞计数板计数，取样前需
量 ①浓缩蓝细菌 ②
③ 将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮
④ 用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管，避光存放
建立相关曲线 用分光光度计测定叶绿素a含量，计算
【易错提醒】细胞膜的结构特点是流动性，功能特点是选择透过性。
【答案】(1) 选择透过性 ATP、NADPH和酶 细胞质基质
(2)乙 常温下光合作用产生氧气的量大于呼吸作用消耗氧气的量，这样植物才能积累有机物，正常生
长
(3)摇匀 稀释样液离心，取下层沉淀物 提取叶绿素 防止叶绿素降解
【解析】（1）类囊体膜允许某些物质通过，而限制另一些物质通过，这体现了类囊体膜具有选择透过性。
碳反应中，C 在ATP、NADPH和酶的作用下，三碳化合物被还原为糖类等有机物，蓝细菌是原核生物，此过
3
程发生在蓝细菌的细胞质基质中。
（2）光合作用产生氧气，而呼吸作用消耗氧气。一般来说，光合作用在一定温度范围内随温度升高而增
强，产生的氧气增多；呼吸作用在一定温度范围内随温度升高而增强，消耗的氧气增多。但通常光合作用
产生氧气的量大于呼吸作用消耗氧气的量，这样 植物才能积累有机物，正常生长，所以图2中蓝细菌
光合放氧的曲线是乙。
（3）第一步：测定样液蓝细菌密度时，取样前需摇匀，以保证计数的准确性。
第二步：浓缩蓝细菌，将稀释样液离心，取下层沉淀物。
第三步：将浓缩的蓝细菌用一定量的乙醇重新悬浮，是为了提取叶绿素 。
第四步：用锡箔纸包裹装有悬浮液的试管，避光存放，以防止叶绿素降解。
2．（2021·天津·高考真题）为研究降水量影响草原小型啮齿动物种群密度的机制，科研人员以田鼠幼
鼠为材料进行了一系列实验。其中，野外实验在内蒙古半干旱草原开展，将相同体重的幼鼠放入不同样地
中，5个月后测定相关指标，部分结果见下图。
(1)由图1可知， 组田鼠体重增幅更大。田鼠体重增加有利于个体存活、育龄个体增多，影响
田鼠种群的 ，从而直接导致种群密度增加。
(2)由图2可知，增加降水有利于 生长，其在田鼠食谱中所占比例增加，田鼠食谱发生变化。
(3)随后在室内模拟野外半干旱和增加降水组的食谱，分别对两组田鼠幼鼠进行饲喂，一段时间后，比较
两组田鼠体重增幅。该实验目的为 ．(4)进一步研究发现，增加降水引起田鼠食谱变化后，田鼠肠道微生物组成也发生变化，其中能利用草中
的纤维素等物质合成并分泌短链脂肪酸（田鼠的能量来源之一）的微生物比例显著增加。田鼠与这类微生
物的种间关系为 。请在图中用箭头标示肠道微生物三类生物之间的能量流动方向。
【答案】(1)增加降水 出生率和死亡率
(2)羊草
(3)检验增加降水组田鼠体重增幅大是否由食谱变化引起
(4)互利共生
【解析】（1）分析图1可知，增加降水组田鼠体重增幅更大。田鼠体重增加有利于个体存活，可以降低死
亡率，育龄个体增多可以提高出生率，即通过影响种群的出生率和死亡率，从而直接导致种群密度增加。
（2）分析图2可知，增加降水组羊草的相对生物量明显增加，即有利于羊草的生长。
（3）室内模拟野外半干旱和增加降水组的食谱进行实验，可以排除食谱外其他因素对实验结果的影响，
目的是检验增加降水组田鼠体重增幅大是否由食谱变化引起。
（4）分析题意可知，田鼠肠道微生物可以为田鼠提供短链脂肪酸，则田鼠与这类微生物的种间关系为互
利共生。三类生物之间的能量流动方向如图：
。
题型2 实验思路、步骤的完善
3．（2025·浙江·高考真题）为研究药物D对机体生理功能的影响和药物Z对细胞增殖的影响，某同学进
行以下实验并提出一个实验方案。回答下列问题：
给一组大鼠隔日注射药物D，每隔一定时间，测定该组大鼠的血糖浓度和尿糖浓度。
实验结果：血糖浓度增加，出现尿糖且其浓度增加。
(1)①由上述实验结果推测，药物D损伤了大鼠的 细胞，大鼠肾小管中葡萄糖含量增加，会使其
尿量 。同时大鼠的进食量增加，体重下降，原因是 。②检测尿中是否有葡萄糖，可选用的试剂是 。
(2)为验证药物Z对肝癌细胞增殖有抑制作用，但对肝细胞增殖无抑制作用，根据以下材料和用具，完善实
验思路，预测实验结果。
材料和用具：若干份细胞数为N的大鼠肝癌细胞悬液和肝细胞悬液、细胞培养液、药物Z、细胞培养瓶、
CO 培养箱、显微镜等。
2
（说明与要求：细胞的具体计数方法不作要求，不考虑加入药物Z对培养液体积的影响，实验条件适
宜。）
①完善实验思路。
i．取细胞培养瓶，分为A、B、C、D四组，分别加入细胞培养液。
i i． 。
i i i． 。
i i i i． 。
②预测实验结果 （设计一个坐标，用柱形图表示最后一次检测结果）。
【答案】(1) 胰岛B 增加 由于大量的葡萄糖随尿排出，为补充能量，需增加食物的摄取，
同时加速脂肪等非糖物质的转化与分解 斐林试剂
(2) A 、B组加入肝癌细胞悬液，C 、D组加入肝细胞悬液 A、C组不加药物Z，B 、D 组加药物
Z 将上述细胞培养瓶置于CO 培养箱，培养一段时间后，在显微镜下观察并计数细胞数，记录并处理
2
所得数据
【解析】（1）①注射药物D后，血糖浓度增加，说明药物D损伤了胰岛B细胞，导致胰岛素分泌减少。大
鼠肾小管中葡萄糖含量增加，外环境渗透压升高，相当于内环境渗透压降低，会使下丘脑合成、垂体释放
的抗利尿激素减少，肾小管和集合管对水的重吸收减弱，尿量增加。由于大量的葡萄糖随尿排出，为补充
能量，需增加食物的摄取，同时加速脂肪等非糖物质的转化与分解，从而导致大鼠的进食量增加，体重下
降。
②葡萄糖为还原糖，可用斐林试剂检测。
（2）①该实验中自变量是药物Z处理的细胞类型和是否使用药物Z，因变量是细胞的增殖情况。所以可细
胞培养瓶，分为A、B、C、D四组，分别加入细胞培养液；A 、B组加入肝癌细胞悬液，C 、D组加入肝细
胞悬液；A、C组不加药物Z，B 、D 组加药物Z；将上述细胞培养瓶置于CO 培养箱，培养一段时间后，在
2
显微镜下观察并计数细胞数，记录并处理所得数据。
②据题意可知，药物Z对肝癌细胞增殖有抑制作用，但对肝细胞增殖无抑制作用，所以CD组细胞正常增殖，
而B组细胞受到抑制，A组（肝癌细胞+无药培养液）细胞数量较多，B组（肝癌细胞+含药培养液）细胞数
量明显少于A组，C组（肝细胞+无药培养液）和D组（肝细胞+含药培养液）细胞数量相近且较多，大致
呈现出B组柱形图高度最低，A组较高，C、D组高度相当且高于B组低于A组的情况：【易错提醒】鉴定还原糖用斐林试剂，需要水浴加热。
4．（2024·福建·高考真题）脂肪酸和甘油合成脂肪存储于脂滴中。糖类代谢异常时，脂肪可分解为脂
肪酸为机体供能。为研究脂肪酸供能的转运路径，科研人员让小鼠成纤维细胞摄入红色荧光标记的外源脂
肪酸后，分别置于细胞培养液和无机盐缓冲液中培养，用绿色荧光、蓝色荧光分别标记细胞的脂滴和线粒
体，分析荧光重合程度，结果如图所示。
回答下列问题：
(1)用无机盐缓冲液培养的目的是使细胞处于营养匮乏状态，动员 为细胞供能。
(2)据图分析，标记的脂肪酸能被细胞吸收并存储于脂滴中，依据是 ；在无机盐缓冲液培养的细胞
中，脂肪酸的转运路径是 。
(3)实验结果发现，在一定时间内，无机盐缓冲液培养的细胞中脂滴的数量增加。推测脂滴中的脂肪酸来
源与溶酶体参与的细胞自噬有关，理由是 。欲为该推测提供实验证据，利用小鼠成纤维细胞和3-MA
（一种自噬抑制剂）为材料设计实验，完善实验思路并写出支持推测的预期结果。
①实验思路：对照组的小鼠成纤维细胞置于 中培养；实验组的小鼠成纤维细胞置于 中培养。
一段时间后，观察并比较两组 。
②预期结果： 。
(4)在营养匮乏状态下，有些细胞的细胞质基质中会出现游离脂肪酸的过量堆积，导致脂毒性的发生。从
脂肪酸转运路径的角度推测，细胞出现脂毒性的原因是 （答出1点）。
【答案】(1)脂肪
(2)红色荧光与绿色荧光重合程度高 从脂滴转运到线粒体
(3)在营养匮乏时，溶酶体可降解受损或功能退化的细胞结构释放脂肪酸 不含有3-MA的无机盐缓冲液
含有3-MA的无机盐缓冲液 细胞中脂滴的数量 实验组细胞中脂滴的数量少于对照组
(4)脂肪酸无法及时转运到脂滴（或脂肪酸无法及时转运到线粒体）
【解析】（1）在无机盐缓冲液中培养的目的是使细胞处于营养匮乏状态，此时细胞需要动员自身储存的
物质来供能。因为糖类代谢异常时，脂肪可分解为脂肪酸供能，所以这里动员的是脂肪为细胞供能。（2）据图分析，标记的脂肪酸能被细胞吸收并存储于脂滴中，依据是在0h时就有红绿荧光重合，这表明
标记的脂肪酸能被细胞吸收并存储于脂滴中，因为绿色荧光标记脂滴，红色荧光标记外源脂肪酸，两者重
合说明脂肪酸进入了脂滴。在无机盐缓冲液培养的细胞中，从图中可以看出红蓝荧光重合度随时间增加，
红绿荧光重合度随时间降低，所以脂肪酸的转运路径是从脂滴转运到线粒体。
（3）溶酶体参与细胞自噬，可分解细胞内的受损或功能退化的细胞结构，若脂滴中的脂肪酸来源与溶酶
体参与的细胞自噬有关，那么在无机盐缓冲液培养下，营养匮乏时，细胞自噬过程中溶酶体分解细胞内受
损或功能退化的细胞结构产生脂肪酸，从而使脂滴数量增加。欲为该推测提供实验证据，利用小鼠成纤维
细胞和3-MA（一种自噬抑制剂）为材料设计实验，实验的自变量是是否添加3-MA，因变量是细胞中脂滴的
数量。
①实验思路：对照组的小鼠成纤维细胞置于不含有3-MA的无机盐缓冲液中培养，实验组的小鼠成纤维细胞
置于含有3-MA的无机盐缓冲液中培养。一段时间后，观察并比较两组脂滴的数量。
②预期结果：实验组细胞中脂滴的数量少于对照组。因为如果脂滴中的脂肪酸来源与溶酶体参与的细胞自
噬有关，那么抑制自噬后，脂滴数量就不会增加或者增加很少。
（4）从脂肪酸转运路径的角度推测，细胞出现脂毒性的原因可能是脂肪酸无法及时转运到脂滴（或脂肪
酸无法及时转运到线粒体），导致细胞质基质中游离脂肪酸不能及时被转运到线粒体供能而过量堆积，从
而发生脂毒性。
题型3 实验结果、结论
5．（2024·新课标卷·高考真题）某种瓜的性型（雌性株/普通株）和瓜刺（黑刺/白刺）各由1对等位基
因控制。雌性株开雌花，经人工诱雄处理可开雄花，能自交；普通株既开雌花又开雄花。回答下列问题。
(1)黑刺普通株和白刺雌性株杂交得 ，根据 的性状不能判断瓜刺性状的显隐性，则 瓜刺的表现型及
分离比是 。若要判断瓜刺的显隐性，从亲本或 中选择材料进行的实验及判断依据是 。
(2)王同学将黑刺雌性株和白刺普通株杂交， 均为黑刺雌性株， 经诱雄处理后自交得 ，能够验证
“这2对等位基因不位于1对同源染色体上”这一结论的实验结果是 。
(3)白刺瓜受消费者青睐，雌性株的产量高。在王同学实验所得杂交子代中，筛选出白刺雌性株纯合体的
杂交实验思路是 。
【答案】(1)黑刺：白刺=1:1 从亲本或F 中选取表型相同的个体进行自交，若后代发生性状分离，则
1
该个体性状为显性，不发生性状分离，则该性状为隐性
(2)F 中的表型及比例为黑刺雌性株：黑刺普通株：白刺雌性株：白刺普通株=9:3:3:1。
2
(3)将王同学杂交F 的白刺雌性株单独种植，经诱雄处理后自交，单独收获稳定遗传的白刺雌性株的后代
2
即可得到白刺雌性株。
【解析】（1）黑刺普通株和白刺雌性株杂交得F，根据F 的性状不能判断瓜刺性状的显隐性，说明F 中
1 1 1
性状有白刺也有黑刺，则亲本显性性状为杂合子，F 瓜刺的表现型及分离比是黑刺：白刺=1:1。
1
若要判断瓜刺的显隐性，从亲本或F 中选择材料进行的实验，即从亲本或F 中选取表型相同的个体进行自
1 1
交，若后代发生性状分离，则该个体性状为显性，不发生性状分离，则该性状为隐性。
（2）黑刺雌性株和白刺普通株杂交，F 均为黑刺雌性株，说明在瓜刺这对相对性状中黑刺为显性，在性别
1
这对相对性状中雌性株为显性，若控制瓜刺的基因用A/a表示，控制性别的基因用B/b表示，则亲本基因
型为AABB和aabb，F 的基因型为AaBb，F 经诱雄处理后自交得F ，若这2对等位基因不位于1对同源染
1 1 2
色体上，则瓜刺和性型的遗传遵循基因的自由组合定律，即F 中的表型及比例为黑刺雌性株：黑刺普通株：
2白刺雌性株：白刺普通株=9:3:3:1。
（3）在王同学实验所得杂交子代中，F 中白刺雌性株的基因型为aaBB和aaBb，测交方案只能证明白刺雌
2
性株是否为纯合子，一般的瓜类是一年生的，证明了纯合子还是得不到纯合子。 筛选方案应为：将王同
学杂交F 的白刺雌性株单独种植，经诱雄处理后自交，纯合子自交子代均为纯合子，单独收获稳定遗传的
2
白刺雌性株的后代即可得到白刺雌性株。
6．（2024·新课标卷·高考真题）机体感染人类免疫缺陷病毒（HIV）可导致艾滋病。回答下列问题。
(1)感染病毒的细胞可发生细胞凋亡。细胞凋亡被认为是一种程序性死亡的理由是 。
(2)HIV会感染辅助性T细胞导致细胞凋亡，使机体抵抗病原体、肿瘤的特异性免疫力下降，特异性免疫力
下降的原因是 。
(3)设计实验验证某血液样品中有HIV，简要写出实验思路和预期结果。
(4)接种疫苗是预防传染病的一种有效措施。接种疫苗在免疫应答方面的优点是 （答出2点即可）。
【答案】(1)细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控
(2)辅助性T细胞参与淋巴细胞的活化，分泌的细胞因子可促进淋巴细胞增殖分化，辅助性T细胞凋亡会影
响淋巴细胞的活化与增殖
(3)实验思路一：利用抗HIV抗体，与血液样品进行抗原抗体杂交实验；预期结果：若出现杂交带，则证明
血液样品中含有HIV；
实验思路二：使用PCR（聚合酶链反应）技术检测样品中的HIV核酸，产物经电泳与标准DNA进行比对；
预期结果：PCR产物经电泳后出现特定条带，则证明血液样品中含有HIV
(4)在不使机体患病的条件下使机体产生免疫力；产生的免疫力针对特定病原体；产生的免疫力可保持一
定时间
【解析】（1）细胞凋亡被认为是一种程序性死亡的理由是因为它是一种由基因控制的细胞自动结束生命
的过程。这种过程对于生物体的发育和正常生理功能的维持是必需的。
（2）辅助性T细胞在特异性免疫中会接受抗原呈递细胞的信号，并与B或T细胞结合，将信号传递给B或
T细胞，诱导B或T细胞活化，同时产生细胞因子，促进B/T细胞的分裂分化过程，一旦辅助性T细胞受损，
会导致体液免疫和细胞免疫都会减弱。（辅助性T细胞减少阻碍了浆细胞和细胞毒性T细胞的产生）。
（3）验证某血液样品中是否存在HIV，可考虑抗原检测和核酸检测两条途径。实验思路一：利用抗HIV抗
体，与血液样品进行抗原抗体杂交实验；预期结果：若出现杂交带，则证明血液样品中含有HIV；
实验思路二：使用PCR（聚合酶链反应）技术检测样品中的HIV核酸，产物经电泳与标准DNA进行比对；
预期结果：PCR产物经电泳后出现特定条带，则证明血液样品中含有HIV。
（4）疫苗作为抗原，在免疫应答方面，可以在不使机体患病的条件下使机体产生免疫力；产生的免疫力
针对特定病原体；疫苗作用下可刺激机体产生抗体和记忆细胞，抗体和记忆细胞可在一定时间内留存，保
持对病原体的免疫力。
【易错提醒】细胞凋亡是基因控制的细胞主动结束生命的过程。
预测1 围绕实验原理及操作过程,考查科学探究能力
1．某兴趣小组用生长素类调节剂2，4-D对某植物进行了两次实验并得到甲、乙两图所示结果，图甲中两条曲线分别表示不同浓度2，4-D对该植物茎和根生长的影响；图乙是用不同浓度的2，4-D溶液处理该植
物的扦插枝条生根的情况。回答下列问题：
(1)与植物激素相比，植物生长调节剂具有 等优点，图甲中的曲线显示2，4-D对该植物具有
的作用，曲线①表示2，4-D对 （填“根”或“茎”）生长的影响。
(2)据图乙分析，该小组的同学认为12ppm并不一定是促进该植物生根的最适2，4-D浓度，理由是
。欲探究促进该植物生根的最适浓度，可在该实验的基础上进行实验。实验思路： 。
【答案】(1) 原料广泛、容易合成、效果稳定 低浓度促进生长高浓度抑制生长 根
(2) 该实验过程2，4-D浓度梯度范围大，8～16ppm范围内均有可能出现最适浓度（或对该植物生根
的影响是外源2，4-D和植物内源生长素共同发挥作用的结果） 在2，4-D溶液浓度为8～16ppm范围
内设置更小的浓度梯度，分别处理该植物的扦插枝条，统计并比较每组插条生根情况，生根数目最多组对
应浓度即为最适浓度
【解析】（1）植物生长调节剂具有原料广泛、容易合成、效果稳定等优点。图甲中的曲线显示2，4-D对
该植物根、茎具有低浓度促进生长高浓度抑制生长的作用，曲线①表示2，4-D对根生长的影响，判断的依
据是根对生长素更敏感。
（2）12ppm并不是促进该植物生根的最适浓度，该实验过程2，4-D浓度梯度范围大，8～16ppm范围内均
有可能出现最适浓度（或对该植物生根的影响是外源2，4-D和植物内源生长素共同发挥作用的结果），所
以无法确定。若想要探究促进该植物生根的最适浓度，可在2，4-D溶液浓度为8~16ppm范围内设置更小的
浓度梯度，分别处理该植物的扦插枝条，统计并比较每组插条生根情况，生根数目最多组对应浓度即为最
适浓度。
2．在一个经长期随机交配形成的自然鼠群中，存在的毛色表现型与基因型的关系如下表（注：AA纯合胚
胎致死）。请分析回答
表现
黄色 灰色 黑色
型
基因 Aa Aa aa aa
1 1
aa
2 2
型
1 2 1 2
(1)亲本基因型为Aa×Aa，则其子代的表现型可能为 。
1 2
(2)两只鼠杂交，后代出现三种表现型，则该对亲本的基因型是 ，它们再生一只黑色雄鼠的概率
是 。
(3)现有一只黄色雄鼠和其他各色的雌鼠（每种都有多只），请利用杂交方法检测出该雄鼠的基因型，写
出实验思路并预期实验结果和结论。（注：AA纯合胚胎致死）
实验思路：让该黄色雄鼠与多只 雌鼠交配，观察并统计后代的毛色。（填颜色）预期实验结果和结论，如果后代出现 ，则该黄色雄鼠的基因型为Aa；如果后代出
1
现 ，则该黄色雄鼠的基因型为Aa
2。
【答案】(1)黄色、灰色
(2) Aa×aa 1/8
2 1 2
(3) 选用该黄色雄鼠与多只黑色雌鼠杂交观察并统计后代的毛色 如果后代出现黄色和灰色，则
该黄色雄鼠的基因型为Aa 如果后代出现黄色和黑色，则该黄色雄鼠的基因型为Aa
1 2
【解析】（1）由题表可知，鼠的毛色由对复等位基因控制，因此控制毛色基因的遗传遵循基因的分离定
律。亲本基因型为Aa 和Aa，其子代的基因型可能为AA、Aa、Aa、aa；因AA纯合胚胎致死，所以其子
1 2 1 2 1 2
代的表现型可能为黄色（Aa 与Aa）灰色（aa）。
1 2 1 2
（2）两只鼠杂交，后代出现黄色（A_）、灰色（a_）和黑色（aa）三种表现型，说明双亲中均有a 基
1 1 2 2
因，进而推知该对亲本的基因型是Aa 和aa。它们再生一只黑色雄鼠的概率为 × × = 。
2 1 2
（3）一只黄色雄鼠的基因型为Aa 或Aa。欲利用杂交方法检测出该雄鼠的基因型，可以采用测交方案，
1 2
其实验思路为选用该黄色雄鼠与多只黑色雌鼠（aa）杂交，观察并统计后代的毛色。预期实验结果和结
2 2
论：如果该黄色雄鼠的基因型为Aa：则其与黑色雌鼠杂交，后代的基因型为Aa、aa，表现为黄色和灰
1 2 1 2
色如果该黄色雄鼠的基因型为Aa，则其与黑色雌鼠杂交，后代的基因型为Aa、aa，表现为黄色和黑色。
2 2 2 2
3．下图是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图，回答此实验的相关问题。
(1)本实验所使用的被标记的噬菌体获得方法： 本实验选用噬菌体做实验材料的原因之一是其结构成
分较为简单，由 构成。
(2)搅拌的目的是 ，该实验与艾弗里的实验共同设计思路是 。
(3)在上清液中检测到35S说明 。
【答案】(1) 先在含有35S的培养基中培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养噬菌体 蛋白质和
DNA
(2) 使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离 设法将DNA和蛋白质分开，单独地研究它们各自的作用
(3)噬菌体蛋白质外壳没有进入到细菌体内
【分析】T2噬菌体侵染细菌的实验：①研究者：1952年，赫尔希和蔡斯．②实验材料：T2噬菌体和大肠
杆菌等．③实验方法：放射性同位素标记法．④实验思路：S是蛋白质的特有元素，DNA分子中含有P，蛋
白质中几乎不含有，用放射性同位素32P和放射性同位素35S分别标记DNA和蛋白质，直接单独去观察它们
的作用． ⑤实验过程：吸附→注入（注入噬菌体的DNA）→合成（控制者：噬菌体的DNA；原料：细菌的
化学成分）→组装→释放．⑥实验结论：DNA是遗传物质。
【解析】（1）由于病毒没有细胞结构，不能独立完成生命活动，因此标记噬菌体的方法是先在含有35S的
培养基中培养大肠杆菌，再用上述大肠杆菌培养噬菌体。噬菌体是由蛋白质外壳和遗传物质DNA构成的，
这是选择噬菌体作为实验材料的原因之一。
（2）噬菌体侵染细菌实验时搅拌的目的是使吸附在细菌上的噬菌体与细菌分离，艾弗里的实验是将活的肺炎链球菌的DNA、蛋白质和多糖等成分分离开，分别和活的R型菌混合，观察是否出现活的S型菌。该
实验与艾弗里的实验共同设计思路是设法将DNA和蛋白质分开，单独地研究它们各自的作用。
（3）噬菌体完成侵染细菌后，充分搅拌离心，在上清液中检测到35S说明噬菌体蛋白质外壳没有进入到细
菌体内。
4．研究发现物质X与肝细胞膜上Y蛋白结合可促进某动物肝脏细胞的增殖，请设计相应的实验方案验证该
发现。实验材料：正常肝脏细胞、Y蛋白基因敲除的肝脏细胞（Y蛋白基因敲除的肝脏细胞增殖能力有所降
低）、X物质溶液、培养液，比浊计及实验所需其他试剂和材料。（说明：答题时不考虑加入X后的体积
变化等误差，X与Y蛋白不结合时对细胞无影响。提供的细胞均具有分裂能力，只进行原代培养且培养条
件适宜，比浊计使用方法不做要求）
(1)实验思路：①取培养瓶若干个，分组并编号如下： 。每组设置若干个重复样品。
培养12小时后，其中在A、B两组中加入等量的物质X。
②各组样品在CO 培养箱中培养，每隔6小时各取其中的几个样品，用比浊计测定浑浊度并 。由于
2
细胞培养时细胞 难以形成细胞悬液，所以需加入胰蛋白酶并摇匀后再测定。
③24小时后结束实验统计分析数据，并以此数据为纵坐标绘制曲线。
(2)请用曲线图预测实验结果，坐标轴上需做到详细标记： 。
(3)欲进一步研究细胞膜上Y蛋白与X物质的结合会受到Z物质的干扰（而Z本身不影响细胞增殖），则在
原实验基础上需增设的实验组是 。
(4)分析与讨论：
a．经过研究发现物质X不能促进该动物成骨细胞的增殖，而成骨细胞溶胶中有Y的mRNA，则物质X不能促
进成骨细胞增殖的原因可能是 。成骨细胞表面蛋白质多种多样的根本原因是 。
b．欲确定Y蛋白基因所在的染色体，可在细胞水平上用 技术来进行基因定位。
【答案】(1) A 组：等量的细胞培养液+正常肝脏细胞B 组：等量的细胞培养液+Y 蛋白基因敲除的肝
脏细胞C 组：等量的细胞培养液+正常肝脏细胞D 组：等量的细胞培养液+Y 蛋白基因敲除的肝脏细胞（A
与 B 可互换，C 与 D 可互换） 记录数据 贴壁生长
(2)
(3)培养液+正常肝细胞+X 物质+Z 物质，（看细胞增殖情况）
(4) mRNA难以翻译形成 Y 蛋白/表达形成的Y蛋白难以移到细胞膜表面/表达形成的Y蛋白活性低
控制不同蛋白的基因不同 细胞杂交＃＃细胞融合【分析】根据实验提供的材料正常肝脏细胞、Y蛋白基因敲除的肝脏细胞、X物质溶液，因此实验的自变量
为细胞中是否含有Y蛋白基因，是否含X物质，因变量为细胞的数量（可用溶液浑浊程度表示），如果正
常细胞增殖的数量多于Y蛋白基因敲除的肝脏细胞，说明物质X能够促进肝脏细胞的增殖。
【解析】（1）①本实验的目的是验证物质X与肝细胞膜上Y蛋白结合可促进某动物肝脏细胞的增殖，实验
的自变量为是否加入物质X，是否有Y蛋白基因，实验设置为正常组做空白对照，Y蛋白基因敲除组、正常
组加物质X、Y蛋白基因敲除组加物质X，题干信息中AB两组加入了等量的物质X，故4组实验依次为：
Ａ组：等量的细胞培养液 +正常肝脏细胞；
B 组：等量的细胞培养液+Y 蛋白基因敲除的肝脏细胞；
C 组：等量的细胞培养液+正常肝脏细胞；
D 组：等量的细胞培养液+Y 蛋白基因敲除的肝脏细胞（A 与 B 可互换，C 与 D 可互换）。
②根据题意，肝脏细胞增殖能力是用溶液浑浊度来表示的，因此每隔6小时各取其中的几个样品，用比浊
计测定浑浊度并记录实验数据用于分析；动物细胞在培养时，附在一定的固相表面进行贴壁生长，难以形
成细胞悬液，胰蛋白酶可以使组织分散成单个细胞，所以需加入胰蛋白酶并摇匀后再测定。
（2）肝脏细胞增殖能力可用溶液浑浊度来表示，由于物质X与肝细胞膜上Y蛋白结合可促进某动物肝脏细
胞的增殖，因此24小时后溶液的浑浊度大小为A组＞C组＞B组=D组，以此数据为纵坐标绘制曲线图如下：
（3）欲进一步研究细胞膜上Y蛋白与X物质的结合会受到Z 物质的干扰（而Z本身不影响细胞增殖），根
据单一变量原则和对照原则，则在原实验基础上需增设的实验组是：培养液+正常肝细胞+X 物质+Z 物质，
看细胞增殖情况。
（4）a．根据“经过研究发现物质X不能促进该动物成骨细胞的增殖，而成骨细胞溶胶中有Y的mRNA”，
说明可以通过转录产生Y的mRNA，则物质X不能促进成骨细胞增殖的原因可能是在翻译过程发生异常，或
者产生的蛋白质无法正常使用导致的，mRNA 难以翻译形成 Y 蛋白、表达形成的Y 蛋白难以移到细胞膜表
面、表达形成的 Y 蛋白活性低。成骨细胞是由一个受精卵发育而来的，则表面蛋白质多种多样的根本原
因是控制不同蛋白的基因不同（或者是基因的选择性表达）。
b．欲确定Y 蛋白基因所在的染色体，要在细胞水平上进行基因定位，则需要用细胞杂交技术进行基因定
位。
5．梨是一种深受人们喜爱的水果，有较高的营养价值。某兴趣小组利用梨开展了生物学实验。回答下列
问题：
(1)欲探究梨中是否含有还原糖，应选择 试剂进行检测，并观察是否有砖红色沉淀出现。梨细胞中除还原糖外，还含有其他有机物，其细胞中含量最多的有机化合物是 。
(2)梨中还有丰富的纤维素，其 （填“是”或“不是”）还原糖。纤维素等多糖是生物大分子，除
多糖外，细胞中的生物大分子还有 （请写出2种）。
(3)细胞中的镁元素为 （填“大量”或“微量”）元素。兴趣小组发现一批梨树苗的部分叶子发黄，
猜测可能是缺乏镁元素所致。请设计实验验证其猜想，写出实验思路且预期实验结果及结论。
。
(4)下图表示O 浓度对梨树根部细胞物质跨膜运输的影响，植物根部吸收无机盐离子的主要跨膜运输方式
2
对应下图的 ，体现的膜的功能特点是 。
【答案】(1) 斐林 蛋白质
(2) 不是 蛋白质、核酸（DNA、RNA）
(3) 大量 将梨树苗平均分成甲、乙两组，甲组树苗补充适量的含镁元素的培养液，乙组树苗补
充不含镁元素的培养液，其他条件相同且适宜；若一段时间后甲组树苗叶片恢复绿色，乙组树苗叶片无明
显改变，则能验证该猜想
(4) Ⅱ 选择透过性
【分析】1、斐林试剂可用于鉴定还原糖，在水浴加热的条件下，溶液的颜色变化为砖红色（沉淀），斐
林试剂只能检验生物组织中还原糖（如葡萄糖、麦芽糖、果糖）存在与否，而不能鉴定非还原性糖（如淀
粉）。
2、蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应。
3、脂肪可用苏丹Ⅲ染液（或苏丹IV染液）鉴定，呈橘黄色（或红色）。
【解析】（1）还原糖的检测试剂是斐林试剂，在水浴加热条件下，若有还原糖会产生砖红色沉淀，所以
探究梨中是否含还原糖应选斐林试剂；细胞中含量最多的有机化合物是蛋白质。
（2）纤维素属于多糖，不是还原糖；细胞中的生物大分子除多糖外，还有蛋白质、核酸（DNA、RNA）等。
（3）镁元素是大量元素；设计实验验证梨树苗部分叶子发黄是否因缺乏镁元素，需设置对照实验，将梨
树苗平均分组，一组补充含镁元素培养液，一组补充不含镁元素培养液，在相同且适宜条件下培养，观察
叶片颜色变化。若补充含镁元素培养液的一组叶片恢复绿色，不补充的一组无明显变化，就可验证猜想。
（4）植物根部吸收无机盐离子的主要跨膜运输方式是主动运输，主动运输需要能量，能量主要由有氧呼
吸提供，在一定范围内，随着氧气浓度升高，物质跨膜运输速率增加，符合图Ⅱ；主动运输体现了细胞膜
的选择透过性。
预测2 围绕准确表达实验结果和实验结论,考查实验探究能力
6．植物叶绿体类囊体膜上的PSBS是一种光保护蛋白，能感应类囊体腔内H+的浓度而被激活，激活的PSBS
抑制电子在类囊体膜上的传递，最终将多余光能以热能的形式释放，防止强光对植物细胞造成损伤。类囊体膜上的Z蛋白能将H+从类囊体腔内向叶绿体基质运输，同时促进ATP合成。回答下列问题：
(1)叶绿体类囊体膜上能吸收光能的光合色素有 。光反应阶段，光合色素吸收的光能经一系列过程
可转化为ATP和 中的化学能。
(2)光照强度增大会使水的光解 （填“增强”或“降低”），从而导致类囊体腔中pH （填
“升高”或“下降”），进而激活类囊体膜蛋白PSBS，PSBS被激活会影响电子传递和ATP的合成，导致光
合速率下降。
(3)Z蛋白介导H+运输的过程中会促进ATP合成，ATP合成的能量来自 。H+从叶绿体基质向类囊体腔
运输的方式可能为 。
(4)研究发现，强光照条件下提高植物体内Rubisco酶的含量可促进光合作用。请以生长状况相同的野生型
水稻、各种类型的突变体水稻等为材料，设计简要实验验证上述发现，写出实验思路、预期结果及结论。
①实验思路： 。
②预期结果及结论： 。
【答案】(1) 叶绿素和类胡萝卜素 NADPH
(2) 增强 下降
(3) H 顺浓度梯度运输所释放的能量 主动运输
⁺
(4) 实验思路 ：选取生长状况相同的野生型水稻和各种类型的突变体水稻（包括Rubisco酶含量降低
的突变体等），平均分成两组。 第一组所有水稻置于正常光照条件下培养，作为对照组；第二组所有水
稻置于强光照条件下培养，作为实验组。 在相同且适宜的环境条件下（如温度、水分、矿质元素等）培
养一段时间后，分别测定两组中野生型水稻和各种类型突变体水稻的光合速率（可通过测定单位时间、单
位叶面积吸收CO 量、释放O 量或有机物的积累量等方法来表示光合速率）。 正常光照下，各类型
2 2
水稻光合速率无明显差异；强光照条件下，野生型水稻和Rubisco酶含量正常的突变体水稻的光合速率高
于Rubisco酶含量降低的突变体水稻，说明在强光照条件下，提高植物体内Rubisco酶的含量可促进光合
作用，因为Rubisco酶含量降低会导致光合速率下降，而正常含量的情况下在强光下能维持较高光合速率，
暗示了Rubisco酶在强光促进光合作用过程中起到重要作用。
【分析】光合作用的全过程包括光反应和暗反应两个阶段。在光反应阶段，叶绿体中光合色素吸收的光能，
可将HO分解为O 和H+，H与NADP+结合形成NADPH；光合色素吸收的光能也能促使ADP与Pi反应形成
2 2 +
ATP。在暗反应阶段，CO 和C 结合形成C，C 接受ATP和NADPH释放的能量，并且被NADPH还原为C 和糖
2 5 3 3 5
类（CHO）。
2
【解析】（1）叶绿体类囊体膜上能吸收光能的光合色素有叶绿素和类胡萝卜素。其中叶绿素包括叶绿素a
和叶绿素b，类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素，反应阶段，光合色素吸收的光能经一系列过程可转化为
ATP和NADPH中的化学能。
（2）水的光解会产生H 和O ，光照强度增大，水的光解增强，类囊体腔中H 增多，H 浓度升高则pH下
⁺ ₂ ⁺ ⁺
降，所以类囊体腔中pH下降，进而激活类囊体膜蛋白PSBS。
（3）Z蛋白介导H 运输的过程中会促进ATP合成，这是通过H 顺浓度梯度跨膜运输形成的质子动力势来驱
⁺ ⁺
动ATP合成的，所以ATP合成的能量来自H 顺浓度梯度运输所释放的能量，已知Z蛋白能将H 从类囊体腔
⁺ ⁺
内向叶绿体基质运输，而类囊体腔中H 浓度高于叶绿体基质，物质从高浓度一侧向低浓度一侧运输的方式
⁺
可能为协助扩散，所以H 从叶绿体基质向类囊体腔运输是逆浓度梯度运输，其方式可能为主动运输。
⁺
（4）实验思路 ：选取生长状况相同的野生型水稻和各种类型的突变体水稻（包括Rubisco酶含量降低的
突变体等），平均分成两组。 第一组所有水稻置于正常光照条件下培养，作为对照组；第二组所有水稻置于强光照条件下培养，作为实验组。 在相同且适宜的环境条件下（如温度、水分、矿质元素等）培养
一段时间后，分别测定两组中野生型水稻和各种类型突变体水稻的光合速率（可通过测定单位时间、单位
叶面积吸收CO 量、释放O 量或有机物的积累量等方法来表示光合速率）。
2 2
预期结果及结论 ：
若正常光照下，各类型水稻光合速率无明显差异；强光照条件下，野生型水稻和Rubisco酶含量正常的突
变体水稻的光合速率高于Rubisco酶含量降低的突变体水稻 说明在强光照条件下，提高植物体内Rubisco
酶的含量可促进光合作用，因为Rubisco酶含量降低会导致光合速率下降，而正常含量的情况下在强光下
能维持较高光合速率，暗示了Rubisco酶在强光促进光合作用过程中起到重要作用。
7．某二倍体雌雄异株植物的紫花和红花受一对等位基因R/r的控制，同时还受另一对等位基因D/d的影响。
当存在基因D时，色素的合成正常进行；当不存在基因D时，色素不能合成，植株花色表现为白色。纯合
的紫花植株和白花植株杂交得到F，F 随机交配得到F，结果如表所示。已知基因D/d、R/r位于非同源染
1 1 2
色体上，且不考虑X、Y染色体同源区段，回答下列问题：
亲本 F F 的表型及比例
1 2
♀ 紫花：白花=3：1
紫花（♀）×白花
雌、雄株均表现为紫花
（♂）
♂ 紫花：红花：白花=3：3：2
(1)基因D/d、R/r分别位于 染色体上、 染色体上。
(2)亲本的雌株和雄株的基因型分别是 、 。若让亲本进行反交实验，则子代的表型及比例是
（写出性别）。
(3)通过测交来鉴定表中F 红花雄株的基因型，写出预期的结果及结论： 。
2
【答案】(1) 常 X
(2) DDXRXR ddXrY 紫花雌株：红花雄株=1：1
(3)若子代全为红花植株，则F 红花雄株的基因型为DDXrY；若子代中出现白花植株（或子代的表型及比例
2
为红花：白花=1：1），则F 红花雄株的基因型为DdXrY
2
【分析】基因的自由组合发生在减数第一次分裂后期。实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离
或组合是互不干扰的。在减数分裂形成配子的过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离，非同源染色体
上的非等位基因自由组合。
【解析】（1）表中结果表明，紫花受到基因R的控制，红花受到基因r的控制。F 中花色与性别有关，据
2
此可推测，基因R/r位于X染色体上，而基因D/d位于常染色体上；
（2）亲本紫花雌株的基因型是DDXRXR、白花雄株的基因型是ddXrY，若进行反交实验，则亲本的基因型组
合为DDXRY×ddXrXr，子代表型及比例为紫花雌株：红花雄株=1：1；
（3）F 红花雄株的基因型可能为DDXrY或DdXrY，其与基因型为ddXrXr的雌株进行测交实验，若子代全为
2
红花植株，则F 红花雄株的基因型为DDXrY；若子代中出现白花植株（或子代的表型及比例为红花：白花
2
=1：1），则F 红花雄株的基因型为DdXrY。
2
8．由肝细胞合成分泌、胆囊储存释放的胆汁属于消化液，其分泌与释放的调节方式如图所示。(1)根据图示，下丘脑对肝细胞分泌胆汁的调节属于 （填“神经”或“体液”）调节。
(2)机体血浆中大多数蛋白质由肝细胞合成。肝细胞合成功能发生障碍时，组织液的量会 （填“增
加”或“减少”）。临床上可用药物A竞争性结合醛固酮受体，导致 ，从而增加尿量，使组织液的
量恢复正常。
(3)为探究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响，请以小鼠为实验对象，设计实
验思路并分析结果及结论。（已知注射各试剂所用溶剂对实验检测指标无影响，CCK抗体会导致CCK不能
作用于肝细胞。）
实验思路： 。
实验结果及结论：
若 ，则下丘脑所在通路胆汁释放量不受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响。
若 ，则下丘脑所在通路胆汁释放量受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响。
【答案】(1)神经
(2) 增加 醛固酮的作用被抑制，减少肾小管和集合管对钠离子的重吸收，促进钠离子排出
(3) 实验思路：将生长状况一致的小鼠若干，平均分成A、B两组。A组小鼠不做处理，B组小鼠注射
适量的CCK抗体，一段时间后，检测两组小鼠的胆汁释放量 A组与B组的胆汁释放量相等（大致相
等） A组比于B组的胆汁释放量更多/B组比于A组的胆汁释放量更少
【分析】题图分析，食物通过促进下丘脑相关通路，增加Ach的释放，同时通过小肠Ⅰ细胞通路，增加
CCK的释放，二者均可作用与肝细胞分泌胆汁，后者还能促进胆囊平滑肌收缩，进一步促进胆囊胆汁的释
放。
【解析】（1）根据图示可知，食物通过促进下丘脑相关通路，增加Ach的释放，同时通过小肠Ⅰ细胞通路，
增加CCK的释放，进一步促进肝细胞分泌胆汁，该过程下丘脑对肝细胞分泌胆汁的调节属于神经调节，该
过程经过了完整的反射弧。
（2）机体血浆中大多数蛋白质由肝细胞合成。肝细胞合成功能发生障碍时，血浆蛋白减少，血浆渗透压
降低，水分大量渗透到组织液，组织液的量增加，导致组织水肿。血容量减少以及血钠含量降低时，肾上
腺皮质增加分泌醛固酮，促进肾小管和集合管对Na+ 的重吸收，维持血钠含量的平衡；药物A竞争性结合
醛固酮受体，导致醛固酮的作用被抑制，减少肾小管和集合管对钠离子的重吸收，促进钠离子排出，增加
尿量，使组织液的量恢复正常。
（3）本实验的目的是探究下丘脑所在通路胆汁释放量是否受小肠Ⅰ细胞所在通路的影响，而小肠Ⅰ细胞
所在通路相关的物质是CCK，即自变量是是否注射CCK抗体，因变量是胆汁的释放量。因此，实验设计思
路为：将生长状况一致的小鼠若干，平均分成A、B两组。A组小鼠不做处理，B组小鼠注射适量的CCK抗
体，一段时间后，检测两组小鼠的胆汁释放量；
相应的实验结果及结论为：
若A组与B组的胆汁释放量相等，则说明下丘脑所在通路胆汁释放量不受小肠Ⅰ细胞所在通路（释放的CCK）的影响。
若A组比于B组的胆汁释放量更多，则下丘脑所在通路胆汁释放量受Ⅰ细胞所在通路（释放的CCK）的影
响。
9．“一方水土养一方人”，吉安市万安县是首个“全国富硒示范县”。硒元素虽不是植物生长必需的元
素，但对某些植物的生长具有良好的刺激作用。硒元素还是人体必不可缺少的微量元素之一，对于消化道、
呼吸道、心血管系统和神经系统作用尤为显著。
(1)在万安县天然无污染的泉水中，含有Se、Cu、K、Ca、Zn、P、Mg、Fe等人体必需元素，其中属于微量
元素的有 。研究表明，硒对线粒体膜有稳定作用，推测人体缺硒时下列细胞中受损最严重的是
（填序号）。
①脂肪细胞②成熟的红细胞③口腔上皮细胞④心肌细胞
(2)为了验证Se对油菜幼苗的生长具有良好的刺激作用，使油菜幼苗长得更快、植株长得更高，某兴趣小
组设计了以下实验。
材料与用具：完全培养液（是一种包含植物所有必需营养元素的培养液）、适宜浓度只含Se的培养液、广
口瓶若干等多种相关器材、长势良好且相似的油菜幼苗若干等。
补充完整下列方法步骤：
①取40个广口瓶均分为两组并编号为A组、B组，在A、B两组广口瓶中各加入一定量适宜浓度的 ，
同时在A组广口瓶再加入一定量适宜浓度的 ，B组广口瓶不作处理。
②各取20株长势良好且相似的油菜幼苗，分别置于A、B两组广口瓶中。
③将两组油菜幼苗置于 的条件下培养一段时间，观察植物的生长情况。
预期实验结果： 。
预期实验结论： 。
【答案】(1) Se、Cu、Zn、Fe ④
(2) 完全培养液 只含Se的培养液 相同且适宜 预期实验结果：A、B两组油菜幼苗都生
长良好，且A组油菜幼苗普遍比B组油菜幼苗植株长得更高 预期实验结论：Se对油菜幼苗的生长具
有良好的刺激作用
【分析】组成生物体的化学元素根据其含量不同分为大量元素和微量元素两大类。（1）大量元素是指含
量占生物总重量万分之一以上的元素，包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等，其中C、H、O、N为基本元
素，C为最基本元素，O是含量最多的元素；（2）微量元素是指含量占生物总重量万分之一以下的元素，
包括Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
【解析】（1）Se、Cu、K、Ca、Zn、P、Mg、Fe中属于微量元素的有Se、Cu、Zn、Fe。所给选项中，④心
肌细胞所含线粒体数量最多，故缺硒对该细胞的影响最明显。
（2）①取40个广口瓶平均分为两组，并编号为A组、B组，在A、B两组广口瓶中各加入一定量适宜浓度
的完全培养液，同时在A组广口瓶再加入一定量适宜浓度的的只含Se的培养液，B组广口瓶不作处理。③
将两组油菜幼苗置于相同且适宜条件的下培养一段时间，观察植物的生长情况。预期实验结果：A、B两组
油菜幼苗都生长良好，且A组油菜幼苗普遍比B组油菜幼苗植株长得更高。预期实验结论：Se对油菜幼苗
的生长具有良好的刺激作用。
10．谷子（古为粟，其籽实去壳后称为小米）是起源于中国的一种古老作物，也是新时期功能基因研究模
式作物。为解决谷子的倒伏问题，科研人员创制和选育了多种突变体矮秆种质，其中包括延4直和T25。
豫谷1号是野生型高秆品系，相关杂交实验如下。请回答下列问题：
F 表 F 表型及数量统计
1 2
杂交实验
型 （株）
杂交组合一 延4直×豫谷1号 高秆 高秆195：矮秆64
杂交组合二 T25×豫谷1号 高秆 高秆1945：矮秆615
(1)突变体延4直属于 （填“显性突变”或“隐性突变”）；突变体T25的矮秆表型是由
（填“显性”或“隐性”）单基因控制，判断依据是 。
(2)已知突变体延4直和T25均为纯合体，且只要存在一对矮秆基因即可表现为矮秆表型。欲确定延4直和
T25的两个矮秆基因，是否是等位基因？若是非等位基因，是否分别位于两对同源染色体上？请设计杂交
实验进行确定，写出实验思路并预期实验结果和结论。
①实验思路： 。
②预期实验结果及结论： 。
(3)研究发现，矮秆谷子的形成多与赤霉素的合成途径或赤霉素信号传导通路的基因突变有关。延4直和
T25的植株高度均能通过喷施赤霉素恢复正常株高水平，说明二者均是 基因突变所致。
【答案】(1)隐性突变 隐性 杂交组合二的F 表型为高秆，F 表型及比例接近3：1，且矮秆占1/4
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(2)延4直和T25作为亲本进行杂交得F，F 自交得F，观察并统计F 的表型及比例 若F（和F）均
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为矮秆，则两个矮秆基因为等位基因 ；若F 为高秆，F 表现为高秆：矮秆=9：7，则两个矮秆基因分别位
1 2
于两对同源染色体上
(3)赤霉素合成途径
【分析】基因自由组合定律的实质是：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或自由组合是互不干扰的；
在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
【解析】（1）根据题意可知，延4直和T25为矮秆品系，豫谷1号是野生型高秆品系，二者分别与豫谷1
号杂交，F 均表现为高秆，F 两种表型比例接近3：1，可知延4直和T25两个矮秆品系均为隐性单基因控
1 2
制的矮秆性状。
（2）可通过矮秆材料之间的杂交，根据F 表型来判断父母本所具有的2个矮秆基因的等位性。即通过延4
1
直和T25的杂交，依据F 和F 的表型及比例可以判断出延4直和T25是否分别带有不同矮化基因。
1 2
若延4直和T25进行杂交，发现F 为矮秆，可推断延4直和T25带有等位的矮秆基因。若延4直和T25进
1
行杂交，发现F 为高秆，可推断延4直和T25各自带有非等位的矮秆基因。F 自交观察并统计F 的表型及
1 1 2
比例，若F 表现为高秆：矮秆=9：7，则两对矮秆基因分别位于两对同源染色体上，即属于非同源染色体
2
上的非等位基因；否则两对矮秆基因为同源染色体上的非等位基因。而实际上，延4直的矮秆基因位于5
号染色体上，T25的矮秆基因位于3号染色体上。
（3）作物矮秆材料的形成多与赤霉素（GA）的合成或信号传导通路的基因突变有关。对GA敏感的材料多
数是GA合成途径基因的突变，而对GA不敏感的材料多是GA受体或信号通路基因的突变。延4直和T25的
植株高度均能通过喷施赤霉素恢复正常株高水平，说明二者均是与赤霉素合成途径基因突变所致。
