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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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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 。
【答案】(1) A 胰高血糖素 肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖 交感 非条件
(2) 产热量大于散热量 渗透压 抗利尿激素
(3) 减活 抗原
(4) 用适宜大小的电刺激该动物的效应器（骨骼肌）部位，观察该动物的肢体运动情况（或骨骼肌是
否收缩） 若骨骼肌不收缩（或肢体运动障碍），则脊髓灰质炎病毒直接引起的骨骼肌功能损伤；若
骨骼肌收缩（或肢体运动正常），则脊髓灰质炎病毒没有引起骨骼肌功能损伤
【详解】（1）儿童被脊髓灰质炎病毒侵染常引起食欲减退，摄食减少，血糖降低，此时胰岛A 细胞分泌
的胰高血糖素增多，从而促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖以维持血糖水平。感染引发动物内环境
改变，导致支配胃肠的交感神经活动占据优势，胃肠蠕动及消化腺分泌减弱，此过程属于非条件反射。
（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产热量大于散热量，此时适当
增加饮水，可降低血浆渗透压，使垂体释放的抗利尿激素减少，最终使尿量增加，利于散热。
（3）减毒疫苗是将病原微生物（细菌和病毒）在人工条件下使其丧失致病性，但仍保留其繁衍能力和免
疫原性，以此制成减毒活疫苗。将减毒品活疫苗接种于人体后，使人体产生一次亚临床感染，类似一次轻
型的人工自然感染过程，从而引起与疾病类似的免疫反应，既不会发病，又可以获得抵御这种疾病的免疫
力。减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抗原引起机体产生特异性免
疫。
（4）本实验目的是为了判断该动物的肢体运动障碍是由脊髓灰质炎所致，还是由骨骼肌功能损伤所致，
故直接判断骨骼肌功能即可，题干要求“以电刺激的方法设计实验”，可设计实验为：用适宜大小的电刺
激该动物的肢体效应器（骨骼肌）部位，观察该动物的肢体运动情况（或骨骼肌是否收缩）。若骨骼肌不
收缩，则脊髓灰质炎病毒直接引起骨骼肌功能损伤；若骨骼肌收缩，则脊髓灰质炎病毒没有引起骨骼肌功
能损伤。
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 。
5
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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）。
【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CO2 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
所得数据
【详解】（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。
6
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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CO2 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ABC 组细胞正常增
殖，而D 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：
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
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： 。
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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。
【答案】(1) 2 甲物质溶液、乙物质溶液
(2) 透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高 透析前后，两组的酶活性均不变 加甲物
质溶液组，透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变 加甲物质溶液组，透
析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高
【详解】（1）分析题意可知，实验目的探究甲、乙两种物质对酶A 的抑制作用类型，则实验的自变量为
甲乙物质的有无，因变量为酶A 的活性，实验设计应遵循对照与单一变量原则，故可设计实验如下：
取2 支试管各加入等量的酶A 溶液，再分别加等量甲物质溶液、乙物质溶液（单一变量和无关变量一致原
则）；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
透析处理。透析后从透析袋中取出酶液，再测定各自的酶活性。
（2）据题意可知，物质甲和物质乙对酶A 的活性有抑制，但作用机理未知，且透析前有物质甲和乙的作
用，透析后无物质甲和物质乙的作用，前后对照可推测两种物质的作用机理，可能的情况有：
①若甲、乙均为可逆抑制剂，则酶的活性能恢复，故透析后，两组的酶活性均比透析前酶的活性高。
②若甲、乙均为不可逆抑制剂，则两组中酶的活性均不能恢复，故透析前后，两组的酶活性均不变。
③若甲为可逆抑制剂，乙为不可逆抑制剂，则甲组中活性可以恢复，而乙组不能恢复，故加甲物质溶液组，
透析后酶活性比透析前高，加乙物质溶液组，透析前后酶活性不变。
④若甲为不可逆抑制剂，乙为可逆抑制剂，则则甲组中活性不能恢复，而乙组能恢复，故加甲物质溶液组，
透析前后酶活性不变，加乙物质溶液组，透析后酶活性比透析前高。
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
35
515
1.23
2.66
18.84
3.05
8.21
8
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阴
2
小
时
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
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。
【答案】(1) 叶绿素含量 光合速率 呼吸速率 低于5klx 光合曲线的斜率
(2) 蔗糖 叶
(3) 下降 A
【详解】（1）从表中数据可以看出，遮阴一段时间后，花生植株的叶绿素含量在升高，提高了对光的吸
收能力。光饱和点在下降，说明植株为适应低光照强度条件，可在弱光条件下达到饱和点。光补偿点也在
降低，说明植物的光合作用下降的同时呼吸速率也在下降，以保证植物在较低的光强下就能达到净光合大
于0 的积累效果。
低于5klx 光合曲线的斜率体现弱光条件下与光合速率的提高幅度变化，在实验范围内随遮阴时间增长，光
合速率提高幅度加快，故说明植物对弱光的利用效率变高。
（2）植物的光合产物主要是以有机物（蔗糖）形式储存并提供给各个器官。结合表中数据看出，较长（4
小时）遮阴处理下，整株植物的光合产量下降，但叶片的光合产量没有明显下降，从比例上看反而有所上
升，说明植株优先将光合产物分配给了叶。
（3）与对照组相比，遮阴处理的两组光合产量有不同程度的下降。若将花生与其他高秆作物间种，则应
尽量减少其他作物对花生的遮阴时间，才能获得较高花生产量。
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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
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。
【答案】(1)野生型
(2)野生型所结籽粒胚乳中DNA 甲基化水平低于突变株
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(3)母本R 基因编码的DNA 去甲基化酶只能降低母本Q 基因的甲基化水平，使母本Q 基因在胚乳中表达：
对父本的Q 基因不起激活作用。父本R 基因对Q 基因不起激活 作用
(4) 突变性状受两对独立遗传的基因控制，两对基因同时无活性才表现为小籽粒，其中一对等位基因
在子代中，来自母本的不表达，来自父本的表达 正常籽粒：小籽粒=7：1
【详解】（1）若矮秆是隐性性状，矮秆玉米突变株与野生型杂交，子代表型与野生型相同。
（2）野生型R 基因正常，能编码DNA 去甲基化酶，催化DNA 去甲基化，所以野生型及突变株分别自交，
野生型植株所结籽粒胚乳中DNA 甲基化水平更低。
（3）由组别2、4 可知，母本中的R 基因编码的DNA 去甲基化酶无法为父本提供的Q 基因去甲基化，由组
别3 可知父本中R 基因编码的DNA 去甲基化酶不能对母本上所结籽粒的胚乳中的Q 基因发挥功能。结合前
面的研究成果：亲本的该酶在本株玉米所结籽粒的发育中发挥作用，可得母本R 基因编码的DNA 去甲基化
酶只能降低母本Q 基因的甲基化水平，使母本Q 基因在胚乳中表达：对父本的Q 基因不起激活作用。父
本R 基因对Q 基因不起激活 作用。
（4）①甲与野生型杂交得到的子代为正常个体，说明小籽粒为隐性性状。F1 与甲杂交属于测交，F1 作父
本时，结果出现正常籽粒：小籽粒=3：1，推测该性状受到两对等位基因的控制，且只有不含显性基因的
个体表现为小籽粒。F1 作母本时，与甲杂交，后代正常籽粒：小籽粒=1：1，结合题目中“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”推测，母本产生配子时有一对等位基因是不发挥
功能的。因此提出的假设为：籽粒变小受到两对等位基因的控制，任意一对等位基因中的显性基因正常发
挥功能的个体表现为正常籽粒，没有显性基因或显性基因均无法正常发挥功能的个体表现为小籽粒，其中
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有一对等位基因的显性基因来自母本的时候无法发挥功能。②F1 自交，F1 产生的精子中含显性基因正常
发挥功能的配子：不含显性基因的配子=3：1，F1 产生的卵细胞中含显性基因正常发挥功能的配子：不含
显性基因的配子和含显性基因不发挥功能的配子=1：1，所以F1 自交所结籽粒的表型及比例为正常籽粒：
小籽粒=（1-1/4×1/2）：（1/4×1/2）=7：1。
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 。
【答案】(1) 提高突变率 随机性和不定向性
(2)弱簇生稻∶非簇生稻=1 1∶
(3) 在稻穗发育阶段，BRD3 蛋白使花梗中油菜素甾醇含量降低，导致簇生表型形成 杂合子具有
部分正常的BRD3 蛋白，使其花梗中的油菜素甾醇含量介于簇生稻和非簇生稻之间，导致弱簇生表型出现
(4)用该簇生稻与其他水稻品系进行杂交育种，将簇生表型引入其他品系
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【详解】（1）用NaN3 处理簇生稻种子的目的是提高突变率，M2 的突变株中仅筛选出2 个非簇生稻突变
体株系，说明基因突变具有随机性和不定向性特点。
（2）设控制簇生性状的基因用B、b 表示，F1 自交获得F2，F2 中弱簇生稻：非簇生稻：簇生稻＝2：1：
1，说明弱簇生稻的基因型为Bb，非簇生稻的基因型为bb，簇生稻的基因型为BB，若将F1 弱簇生稻与非
簇生稻杂交，即Bb×bb，后代的表型及比例是弱簇生稻∶非簇生稻=1 1∶。
（3）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，则BRD3 蛋白在水稻簇
生表型形成中的作用机制是在稻穗发育阶段，BRD3 蛋白使花梗中油菜素甾醇含量降低，导致簇生表型形成。
杂合子具有部分正常的BRD3 蛋白，使其花梗中的油菜素甾醇含量介于簇生稻和非簇生稻之间，导致弱簇
生表型出现，因此F2 性状分离比是1 2 1
∶∶，而不是3 1∶。
（4）簇生稻穗粒数增多，但粒重与非簇生稻基本相同，利用该簇生稻提高其他品系水稻产量的思路为：
用该簇生稻与其他水稻品系进行杂交育种，将簇生表型引入其他品系。
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： 。
【答案】(1)压力感受器→传入神经→心血管中枢→副交感神经和交感神经→心脏和血管
(2) 神经冲动/动作电位 突触
(3)减弱
(4)支配心脏A 的副交感神经末梢释放的化学物质，随灌流液在一定时间后到达心脏B，使心脏B 跳动变慢
【详解】（1）减压反射的反射弧：压力感受器→传入神经→心血管中枢→副交感神经和交感神经→心脏
和血管。
（2）上述反射活动过程中，兴奋在神经纤维上以神经冲动或电信号的形式传导，在神经元之间通过突触
结构传递。
（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减弱。
（4）支配心脏A 的副交感神经末梢释放的化学物质（神经递质），可随灌流液在一定时间后到达心脏B，
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使心脏B 跳动变慢，故心脏B 的收缩曲线如下：
。
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：
(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 。
【答案】(1)EcoR I、Hind Ⅲ
(2) CaCl2 卡那霉素 S-F 和P-R
(3) 启动子 C
(4) SOD-ELP50 组纯化蛋白数量更多 高温使蛋白变性 低温下添加NaCl 有利于SOD 蛋白纯化，
杂蛋白较少，有利于酶活性的保持
【详解】（1）目的基因应插入启动子和终止子之间，结合题意可知，ELP50 应插入pET-SOD 之后，由图可
知，限制酶a 和限制酶b 分别是EcoR I、Hind Ⅲ。
（2）将目的基因导入细菌时常用CaCl2 处理细菌，使其处于容易吸收外来DNA 分子的状态。由图可知，重
组DNA 含有标记基因卡那霉素抗性基因，所以转化后的大肠杆菌采用含有卡那霉素的培养基进行筛选。成
功导入pET-SOD-ELP50 同时含有pET-SOD 和ELP50，结合图示可知，引物S-F 和P-R 对应序列包含SOD 和
ELP50 的相应序列，可特异性对pET-SOD-ELP50 进行扩增，根据扩增产物相对的分子质量的大小判断大肠杆
菌中是否导入pET-SOD-ELP50。由于ELP50 中含有重复序列，使用E-F 或E-R 对导入普通质粒和重组质粒的
大肠杆菌进行PCR 扩增，得到的产物可能无法区分。
（3）RNA 聚合酶与启动子结合后，启动转录。由图可知，决定SOD-ELP50 融合蛋白的基因长度为
462+750=1212bp，编码1212÷3=404 个氨基酸，已知蛋白质中氨基酸残基的平均相对分子质量约为
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0.11kDa，融合蛋白的相对分子质量约为404×0.11kDa=44.44kDa，电泳后应该为条带C。
（4）（ⅰ）由图可知，20℃时，较不加NaCl，加入NaCl 后纯化蛋白数量更多。
（ⅱ）100℃时，温度过高，导致蛋白质变性而沉淀。
（ⅲ）20℃，加入NaCl 时，较SOD，SOD-ELP50 组沉淀中蛋白质相对含量较高，说明低温下添加NaCl 有利
于SOD 蛋白纯化，杂蛋白较少，有利于酶活性的保持。
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