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专项提升03 实验分析与探究
模板01 “一个模板”应对对照实验设计
【核心】套用四步走逻辑，解决所有对照实验设计
除遗传的实验设计外，所有对照实验设计类题目描述的思路都是一致的。之所以能形成高度的一致性，
是因为实验的本质就是排除无关变量，分析自变量和因变量的因果关系。
第一步：审“实验目的”-找“四素”：实验性质（验证性或探究性）-预期结果及结论是否唯一
实验变量（自变量）-决定分组（单变量至少两组）
实验对象（实验材料）-有时“材料及用具”中会给出
反应变量（因变量）-选择合适的“观测指标”
第二步：思“对照类型”-判断“组数”
第三步：创“实验条件”-排除无关变量干扰
第四步：写“实验思路”-答题要点：①自变量的操纵；②注意实验条件；③观测指标的检测
【补充】探究性实验与验证性实验的比较
探究性实验
验证性实验
实验目的
探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关
系
验证研究对象的已知属性、特征
以及与其他因素的关系
实验假设
假设一般采用“如果A，则B”的形式表述，是根据
现有的科学理论事实，对所要研究的对象设想出一种
或几种可能性的答案、解释
因为结论是已知的，所以不存在
假设问题
实验过程
应有的实验步骤，实际上并未完成，因探究内容而异
应有的实验步骤可以是曾经做过
或尚未做过的，因验证内容而异
实验现象
未知，可以不描述
已知，应准确描述
实验结果预测
对应假设，分类谈论
无
实验结论
对应实验结果，作出对应结论
对应实验目的作出肯定结论
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答题模板 “一个模板”应对对照实验设计
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明·答题模板 答题要点
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1
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技巧
01
“一个模板”应对对照实验设计
（2025·河南·模拟预测）帕金森病（PD）是一种神经退行性疾病，由脑中黑质内多巴胺能神经元损伤所致，
为研究A 药物对PD 的治疗效果及机制，研究人员用M 物质制备PD 模型大鼠并分组处理，结果如图所示。
回答下列问题。
(1)多巴胺能神经元合成的神经递质常储存在突触小泡中，通过 的方式释放，被突触后膜上的相关受
体识别并结合，可使突触后神经元产生兴奋，兴奋部位细胞膜两侧的电位表现为 （填“内负外正”
或“内正外负”）。
(2)实验发现A 药物对PD 模型大鼠有一定的治疗效果，据图分析得出该结论的依据是 。
(3)星形胶质细胞（一种神经胶质细胞）膜上存在TRPV1 受体，为验证A 药物通过该受体发挥治疗作用，研
究人员设置了④、⑤处理组。在图中虚线框内，以柱状图的形式画出相应的预期结果 。
(4)A 药物促使星形胶质细胞可能通过以下两条通路保护多巴胺能神经元：通过产生神经营养因子C 与多巴
胺能神经元上的C 受体结合发挥保护作用（通路1）：通过P 蛋白与多巴胺能神经元之间形成连接发挥保
护作用（通路2）。为探究A 药物发挥作用的通路机制，以PD 模型大鼠为材料，使用C 受体的抗体、P 蛋
白的抑制剂设计实验。写出实验思路及预期结果 。
【答案】(1) 胞吐 内正外负
(2)A 药物处理组的多巴胺能神经元数量比模型组多
2
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(3)
(4)实验思路：将PD 模型大鼠分为三组，第一组用A 药物处理，第二组用A 药物和C 受体抗体处理，第三
组用A 药物和P 蛋白抑制剂处理，观察多巴胺能神经元数量。
预期结果：若药物A 通过通路1 起作用，则二组＜三组=一组；若三组＜二组=一组，则说明药物A 通过通
路2 起作用；若药物A 通过通路1 和2 起作用，则二组、三组＜一组
【思路详解】（1）多巴胺能神经元合成的神经递质常储存在突触小泡中，通过胞吐的方式释放，该过程
依赖膜的流动性实现，需要消耗细胞代谢产生的ATP，多巴胺被突触后膜上的相关受体识别并结合，可使
突触后神经元产生兴奋，表现为钠离子内流，使兴奋部位细胞膜两侧的电位表现为“内正外负”。
（2）图示实验结果中②组模型鼠中多巴胺能神经元数量减少，而使用A 药物后实验鼠多巴胺能神经元数
量上升，但多巴胺能神经元的数量低于对照组，因此，该实验结果说明A 药物对PD 模型大鼠有一定的治
疗效果。
（3）星形胶质细胞（一种神经胶质细胞）膜上存在TRPV1 受体，本实验的目的是验证A 药物通过该受体
发挥治疗作用，因此实验设计中的自变量为是否表达该受体，因此，研究人员设置了④、⑤处理组。由于
本实验为验证性实验，即药物A 是通过TRPV1 受体发挥了治疗作用，但④组模型鼠缺乏TRPV1 受体，因而
无法起到治疗作用，则其体内多巴胺能神经元的数量与模型鼠基本相同，⑤组中TRPV1 受体不受影响，因
而药物A 能起到治疗作用，则该组小鼠的多巴胺能神经元的数量有所增加，等同于③组，则相应的实验结
果可表示如下：
3
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（4）本实验的目的是探究A 药物发挥作用的通路机制，即药物A 是通过通路1，还是通路2 起作用，则实
验的自变量为通路存在的不同类型，因变量为多巴胺能神经元的数量，因此实验设计的思路为：：将PD
模型大鼠分为三组，第一组用A 药物处理，第二组用A 药物和C 受体抗体处理，第三组用A 药物和P 蛋白
抑制剂处理，观察多巴胺能神经元数量。
预期结果：若药物A 通过通路1 起作用，则二组＜三组=一组；若三组＜二组=一组，则说明药物A 通过通
路2 起作用；若药物A 通过通路1 和2 起作用，则二组、三组＜一组
（2024·浙江绍兴·一模）脊髓灰质炎是由脊髓灰质炎病毒所致的急性传染病，严重时可导致轻重不等的迟
缓性瘫痪。给小儿服用小儿麻痹疫苗糖丸（脊髓灰质炎减活疫苗）或注射脊髓灰质炎灭活疫苗是预防脊髓
灰质炎的有效手段。回答下列问题：
(1)儿童被脊髓灰质炎病毒侵染常引起食欲减退，摄食减少，此时胰岛 细胞分泌的 增多，从而促
进 以维持血糖水平。感染引发动物内环境改变，导致支配胃肠的 神经活动占据优势，胃肠蠕动
及消化腺分泌减弱，此过程属于 反射。
(2)感染脊髓灰质炎病毒后通常会引起体温升高，体温升高的直接原因是 。此时适当增加饮水，可降
低血浆 ，使垂体释放的 减少，最终使尿量增加，利于散热。
(3)分析小儿麻痹疫苗糖丸（脊髓灰质炎减活疫苗）和脊髓灰质炎灭活疫苗这两种疫苗的制备方式，可以推
知： （填“减活”或“灭活”）疫苗接种后对人体的作用更接近自然感染过程，但两种疫苗都可作
为 引起机体产生特异性免疫。
(4)某实验动物被脊髓灰质炎病毒侵染后，发生了肢体运动障碍。为判断该动物的肢体运动障碍是否为脊髓
灰质炎病毒直接引起的骨骼肌功能损伤所致，以电刺激的方法设计实验，实验思路是 ，预期实验结
4
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果和结论是 。
1．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、
CO2培养箱、显微镜等。
（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）。
2．使酶的活性下降或丧失的物质称为酶的抑制剂。酶的抑制剂主要有两种类型：一类是可逆抑制剂（与
酶可逆结合，酶的活性能恢复）；另一类是不可逆抑制剂（与酶不可逆结合，酶的活性不能恢复）。已知
甲、乙两种物质（能通过透析袋）对酶A 的活性有抑制作用。
实验材料和用具：蒸馏水，酶A 溶液，甲物质溶液，乙物质溶液，透析袋（人工合成半透膜），试管，烧
杯等为了探究甲、乙两种物质对酶A 的抑制作用类型，提出以下实验设计思路。请完善该实验设计思路，
并写出实验预期结果。
(1)实验设计思路
取 支试管（每支试管代表一个组），各加入等量的酶A 溶液，再分别加等量
，一段时间后，测定各试管中酶的活性。然后将各试管中的溶液分别装入透析袋，放入蒸馏水中进行透析
5
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处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。
(2)实验预期结果与结论
若出现结果①： 。
结论①：甲、乙均为可逆抑制剂。
若出现结果②： 。
结论②：甲、乙均为不可逆抑制剂。
若出现结果③： 。
结论③：甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂。
若出现结果④： 。
结论④：甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂。
3．通过研究遮阴对花生光合作用的影响，为花生的合理间种提供依据。研究人员从开花至果实成熟，每
天定时对花生植株进行遮阴处理。实验结果如表所示。
处
理
指标
光饱和
点
（klx）
光补
偿点
（lx）
低于5klx 光合曲线的斜率
（mgCO2．dm-2．hr-1．klx-1）
叶绿素含量
（mg·dm-2）
单株
光合
产量
（g
干
重）
单株
叶光
合产
量
（g
干
重）
单株
果实
光合
产量
（g
干
重）
不
遮
阴
40
550
1.22
2.09
18.92
3.25
8.25
遮
阴
2
小
时
35
515
1.23
2.66
18.84
3.05
8.21
遮
阴
4
小
时
30
500
1.46
3.03
16.64
3.05
6.13
注：光补偿点指当光合速率等于呼吸速率时的光强度。光合曲线指光强度与光合速率关系的曲线。
回答下列问题：
(1)从实验结果可知，花生可适应弱光环境，原因是在遮阴条件下，植株通过增加 ，提高吸收
光的能力；结合光饱和点的变化趋势，说明植株在较低光强度下也能达到最大的 ；结合光补
偿点的变化趋势，说明植株通过降低 ，使其在较低的光强度下就开始了有机物的积累。根据
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表中 的指标可以判断，实验范围内，遮阴时间越长，植株利用弱光的效率越高。
(2)植物的光合产物主要以 形式提供给各器官。根据相关指标的分析，表明较长遮阴处理下，
植株优先将光合产物分配至 中。
(3)与不遮阴相比，两种遮阴处理的光合产量均 。根据实验结果推测，在花生与其他高秆作物
进行间种时，高秆作物一天内对花生的遮阴时间为 （A．<2 小时 B．2 小时 C．4 小
时 D．>4 小时），才能获得较高的花生产量。
4．玉米是我国栽培面积最大的农作物，籽粒大小是决定玉米产量的重要因素之一，研究籽粒的发育机制，
对保障粮食安全有重要意义。
(1)研究者获得矮秆玉米突变株，该突变株与野生型杂交，F1表型与 相同，说明矮秆是隐性性
状。突变株基因型记作rr。
(2)观察发现，突变株所结籽粒变小。籽粒中的胚和胚乳经受精发育而成，籽粒大小主要取决于胚乳体积。
研究发现，R 基因编码DNA 去甲基化酶，亲本的该酶在本株玉米所结籽粒的发育中发挥作用。突变株的R
基因失活，导致所结籽粒胚乳中大量基因表达异常，籽粒变小。野生型及突变株分别自交，检测授粉后14
天胚乳中DNA 甲基化水平，预期实验结果为 。
(3)已知Q 基因在玉米胚乳中特异表达，为进一步探究R 基因编码的DNA 去甲基化酶对Q 基因的调控作用，
进行如下杂交实验，检测授粉后14 天胚乳中Q 基因的表达情况，结果如表1。
表1
组别
杂交组合
Q 基因表达情况
1
RRQQ（♀）×RRqq（♂）
表达
2
RRqq（♀）×RRQQ（♂）
不表达
3
rrQQ（♀）×RRqq（♂）
不表达
4
RRqq（♀）×rrQQ（♂）
不表达
综合已有研究和表1 结果，阐述R 基因对胚乳中Q 基因表达的调控机制 。
(4)实验中还发现另外一个籽粒变小的突变株甲，经证实，突变基因不是R 或Q。将甲与野生型杂交，F1表
型正常，F1配子的功能及受精卵活力均正常。利用F1进行下列杂交实验，统计正常籽粒与小籽粒的数量，
结果如表2。
表2
组
别
杂交组合
正常籽粒：小籽粒
5
F1（♂）×甲（♀）
3：1
7
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6
F1（♀）×甲（♂）
1：1
已知玉米子代中，某些来自父本或母本的基因，即使是显性也无功能。
①根据这些信息，如何解释基因与表2 中小籽粒性状的对应关系？请提出你的假设 。
②若F1自交，所结籽粒的表型及比例为 ，则支持上述假设。
5．簇生稻具有多稻粒着生成簇的特点。为确定调控簇生表型的基因，我国科研人员用叠氮化钠（NaN3）
处理簇生稻（三粒一簇）种子，获得大量诱变株（M1），并从M1自交后代M2中筛选出2 个非簇生稻突变
体株系开展相关研究，最终确定BRD3 基因参与调控簇生表型，部分流程如图所示。
回答下列问题：
(1)用NaN3处理簇生稻种子的目的是 。M2的突变株中仅筛选出2 个非簇生稻突变体株系，说明基因
突变具有 特点。
(2)将筛选出的非簇生稻和簇生稻杂交，获得F1均为弱簇生稻（两粒一簇），F1自交获得F2。若将F1弱簇生
稻与非簇生稻杂交，后代的表型及比例是 。
(3)已知花梗中的油菜素甾醇含量调控稻粒着生性状的形成。非簇生稻突变株中，BRD3 蛋白失活。在稻穗
发育阶段，非簇生稻突变株花梗中的油菜素甾醇含量显著高于簇生稻。推测BRD3 蛋白在水稻簇生表型形
成中的作用机制是 。结合该机制分析F2性状分离比是1 2 1
∶∶，而不是3 1∶的原因是 。
(4)一般情况下水稻穗粒数和粒重之间呈负相关。本研究发现簇生稻穗粒数增多，但粒重与非簇生稻基本相
同。综合上述信息，提出一种利用该簇生稻提高其他品系水稻产量的思路 。
6．机体心血管活动和血压的相对稳定受神经、体液等因素的调节。血压是血管内血液对单位面积血管壁
的侧压力。人在运动、激动或受到惊吓时血压突然升高，机体会发生减压反射（如下图）以维持血压的相
对稳定。回答下列问题。
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(1)写出减压反射的反射弧 。
(2)在上述反射活动过程中，兴奋在神经纤维上以 形式传导，在神经元之间通过 传递。
(3)血压升高引起的减压反射会使支配心脏和血管的交感神经活动 。
(4)为了探究神经和效应器细胞之间传递的信号是电信号还是化学信号，科学家设计了如下图所示的实验：
①制备A、B 两个离体蛙心，保留支配心脏A 的副交感神经，剪断支配心脏B 的全部神经；②用适当的溶液
对蛙的离体心脏进行灌流使心脏保持正常收缩活动，心脏A 输出的液体直接进入心脏B。
刺激支配心脏A 的副交感神经，心脏A 的收缩变慢变弱（收缩曲线见下图）。预测心脏B 收缩的变化，补
全心脏B 的收缩曲线，并解释原因： 。
7．为了高效纯化超氧化物歧化酶（SOD），科研人员将ELP50片段插入pET-SOD 构建重组质粒pET-SOD-
ELP50，以融合表达SOD-ELP50蛋白，过程如图1。其中，ELP50是由人工合成的DNA 片段，序列为：限制酶a
识别序列-（GTTCCTGGTGTTGGC）50-限制酶b 识别序列，50 为重复次数。请回答下列问题：
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(1)步骤①双酶切时，需使用的限制酶a 和限制酶b 分别是 。
(2)步骤②转化时，科研人员常用 处理大肠杆菌，使细胞处于感受态；转化后的大肠杆菌采用含有
的培养基进行筛选。用PCR 技术筛选成功导入pET-SOD-ELP50的大肠杆菌，应选用的一对引物是 。
(3)步骤③大肠杆菌中RNA 聚合酶与 结合，驱动转录，翻译SOD-ELP50蛋白。已知蛋白质中氨基酸
残基的平均相对分子质量约为0.11kDa，将表达的蛋白先进行凝胶电泳，然后用SOD 抗体进行杂交，显示
的条带应是 （从图2 的“A~D”中选填）。
(4)步骤④为探寻高效纯化SOD-ELP50蛋白的方法，科研人员研究了温度、NaCl 对SOD-ELP50蛋白纯化效果的
影响，部分结果如图3。
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（ⅰ）20℃时，加入NaCl 后实验结果是 。
（ⅱ）100℃时，导致各组中所有蛋白都沉淀的原因是 。
（ⅲ）据图分析，融合表达SOD-ELP50 蛋白的优点有 。
11
