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压轴题06 实验专题
命题预测
生物学科高考除了核心的知识遗传变异、生命活动调节、细胞代谢（光合作用和
呼吸作用)、细胞的结构与功能与生命，以及生态环境等的考查;科学实验探究能力、高
阶思维（批判思维和创新思维）能力和科学表达能力等关键能力的考查尤为重要。运
用这些核心知识和关键能力，解决试题创设的新情境下问题的方法策略掌握为制胜法
宝。批判性思维包括分析、推理、论证、评价，用证据为自己的观点辩护，支持自己
的观点。
预计2024 年命题会继续在上述几个方面进行。通过近几年的高考题研究发现，高
考生物常见的实验题型有：①提出科学假设:在对生物学现象或已有研究结果进行分析
与综合的基础上，结合所学科学知识，提出科学问题或作出科学假设。②设计研究方
案:提出或完善用于回答科学问题或检验科学假设的研究方案（能提出或设计新方
案），预期研究结果;提出解决实际问题的合理设想。
高频考法
（1）实验设计的基本方法
（2）实验的基本步骤
（3）实验方案评价与修订试题的解答思路
（密押典例+思维建模，学会压轴题）
密押典例 01 实验设计的基本方法
冠心病是指给心脏供血的冠状动脉发生粥样硬化，使血管腔狭窄或闭塞，导致心肌缺血缺
氧或坏死而引起的心脏病，心肌缺血缺氧引发心前区疼痛，导致心率加快，可通过受体阻
断药来治疗。预防冠心病，要注意低脂饮食。回答下列问题：
1
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受体阻断药可选择性结合受体，阻止相应信号的作用。现以狗为实验对象，据图选择作用
于心肌细胞的受体阻断药(假定给药过程不影响心率)，通过检测心率证明：交感神经和副
交感神经对心率的调节作用相抗衡。
实验思路：______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
预期结果：______________________________________________________________。
【答案】 实验思路：取甲、乙两组狗，先测定正常安静状态下的心率，然后甲组用
适量M3 受体阻断药处理，乙组用等量α 和β 型受体阻断药处理，再分别检测两组狗的心
率进行比较 预期结果：甲组心率升高，乙组心率降低
【解析】 验证“交感神经和副交感神经对心率的调节作用相抗衡”的实验，自变量
是分别刺激交感神经和副交感神经，因变量是心率的变化。由于题干要求使用受体阻断药
来控制自变量，图中M3 受体为副交感神经反射弧中的激素受体，α 和β 型受体为交感神经
反射弧中的激素受体，所以用适量M3 受体阻断药处理代表阻断副交感神经，用等量α 和β
型受体阻断药处理代表阻断交感神经，检测心率变化即可。根据图中信息副交感神经导致
心率减慢、心肌收缩减弱，交感神经导致心率加快、心肌收缩加强，可以预测甲组因副交
感神经被阻断，导致心率升高，乙组因交感神经被阻断，导致心率降低。
思维建模
实验设计程序：明确实验目的→选择实验原理→确定实验思路→设计实验步骤→预期实验
结果→得出实验结论。
思路是“想法”，是较为粗线条的思考过程，其要求“言简意赅”。比如：用某种方法处
理某种材料，观察其对某方面的影响效果。一般须体现“对照思想”，显示自变量和因变
量，对无关变量表述时，应注意体现“相同且适宜”。
密押典例 02 实验步骤
(2021·江苏，20 节选)线粒体对维持旺盛的光合作用至关重要。下图表示叶肉细胞中部分代
2
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谢途径，虚线框内表示“草酰乙酸/苹果酸穿梭”。请据图回答下列问题：
为研究线粒体对光合作用的影响，用寡霉素(电子传递链抑制剂)处理大麦，实验方法是：
取培养10～14 d 大麦苗，将其茎浸入添加了不同浓度寡霉素的水中，通过蒸腾作用使药物
进入叶片。光照培养后，测定、计算光合放氧速率(单位为μmol O2·mg－1chl·h－1，chl 为叶
绿素)。请完成下表。
实验步骤的目的
简要操作过程
配制不同浓度的寡霉素丙酮溶液
寡霉素难溶于水，需先溶于丙酮，配制高浓度母
液，并用丙酮稀释成不同药物浓度，用于加入水中
设置寡霉素为单一变量的对照组
①____________________________________
②___________________________
对照组和各实验组均测定多个大麦叶片
光合放氧测定
用氧电极测定叶片放氧
③______________
称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测
定
答案 ①在水中加入相同体积的不含寡霉素的丙酮 ②减少叶片差异造成的误差 ③叶绿
素定量测定(或测定叶绿素的含量)
解析 设计实验要遵循单一变量原则、对照原则、等量原则等。①对照组为在水中加入相
同体积的不含寡霉素的丙酮溶液。②对照组和各实验组均测定多个大麦叶片的目的是减少
叶片差异造成的误差。③称重叶片，加乙醇研磨，定容，离心，取上清液测定其中叶绿素
的含量。
思维建模
步骤是“做法”，是更为“细节化”的操作流程，其要求“精确细致”。必须体现“自变
量”如何设置，“因变量”如何获得，“无关变量”如何保证相同且适宜。
实验步骤设计的一般程序
3
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密押典例 03 实验方案评价与修订试题的解答思路
研究者以小鼠为实验材料，探讨动物脑中VMN 区域与血糖调节的关系。回答下列问题：
(1)向正常小鼠VMN 区神经元中转入基因表达载体，指导合成的蛋白质会被光激活，进而
激活氯离子通道蛋白，使氯离子流入细胞内。
①当向VMN 区神经元光照后，VMN 区神经元________________________(填“不兴奋”
或“兴奋”)。
②研究者用胰岛素处理小鼠，创设低血糖条件，光照一段时间，检测小鼠的血糖含量，发
现VMN 区神经元参与低血糖条件下血糖含量的恢复。
(2)进一步研究VMN 区神经元对血糖含量的影响。向正常小鼠VMN 区神经元中转入另一
基因表达载体(此类小鼠称为S 鼠)，指导合成的蛋白质可被光激活使得此区神经元产生兴
奋。以S 鼠为实验材料，验证正常血糖浓度下，若VMN 区神经元兴奋，则机体血糖含量
会升高。
①实验方案：对照组用胰岛素处理后的低血糖S 鼠，适宜的光照VMN 区神经元一段时间；
实验组用血糖含量正常的S 鼠，适宜的光照VMN 区神经元一段时间。随时间推移检测两
组鼠的血糖含量。
请
指
出
实
验
方
案
不
当
之
处
，
并
做
修
正
：
____________________________________________________________。
②
支
持
推
测
的
结
果
是
_________________________________________________________________________。
【答案】 (1)①不兴奋 (2)①该实验方案的自变量设置不对，对照组应用血糖含量正常
的S 鼠，VMN 区神经元不光照 ②两组鼠初始血糖含量相同，一段时间后，与初始血糖含
量相比，对照组无明显差异，实验组显著升高
思维建模
4
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1．新型冠状病毒（SARS―CoV―2）隶属于β 型冠状病毒，遗传物质为单链RNA。分析回
答：
(1)新型冠状病毒侵入人体后，树突状细胞对病毒 ，并将抗原呈递给
细胞，刺激其产生细胞因子，细胞因子作用于致敏B 细胞，促进B 细胞增殖分化为记忆
（B）细胞、浆细胞，后者产生抗体，抗体和病毒结合阻止病毒的进一步扩散。
(2)“细胞因子风暴”是引起新冠患者死亡的重要原因，其主要机理是：新型冠状病毒感染
后，T 细胞产生大量的GM－CSF 等细胞因子，GM－CSF 等进一步激活炎症性单核细胞，
产生更多的细胞因子，形成炎症风暴，严重者可导致其他器官的免疫损伤，该过程的调节
机制为 调节。临床上，常采用糖皮质激素等药物对“细胞因子风暴”进行治
疗，由此推测其糖皮质激素的作用是 。
(3)检测是否感染新冠病毒的方法主要有核酸检测、抗体检测、抗原检测三大类。间接免疫
荧光法检测是否感染新冠病毒的过程如下图所示：
5
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据图分析，若 ，则说明待测者为新冠肺炎病毒感染者，此种方法属于上述三
大类方法中的 。
(4)接种疫苗是预防新型冠状病毒肺炎的有效方法，我国某科研团队开发出一种新型疫苗，
为研究该疫苗的有效性，科研人员采用不同接种方法对小鼠接种不同剂量的疫苗，检测血
清中的抗体浓度和产生IFNγ的T 细胞的比例，14 天后对实验小鼠接种新冠病毒，72 小时
后检测小鼠肺组织的病毒含量，其结果如下图。
注：IFNγ是一种能增强细胞毒性细胞活力的细胞因子
①该实验中对照组的处理方法是 。
②据图结果分析，该疫苗最适合的接种方式和剂量分别为 。
(5)注射灭活疫苗能有效预防新冠病毒感染，目前需要接种三剂，三剂之间间隔时间如下：
第一剂
第二剂
第三剂
第三剂与第二剂间隔时间较第二剂与第一剂间隔长，其原因可能是 。
2．甲流病毒（IAV）是一种RNA 包膜病毒。其表面存在血凝素（HA）和神经氨酸酶
（NA）2 种糖蛋白，血凝素帮助病毒识别宿主细胞表面的特定受体，而神经氨酸酶促进病
毒的包膜（类脂膜）与宿主细胞膜融合，过程如下图所示。请回答下列问题：
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(1)IAV 进入细胞的方式与T2 噬菌体侵染大肠杆菌不同，IAV 通过 方式整体进入细胞，
噬菌体侵染大肠杆菌时，只有 进入细胞。
(2)甲流病毒进入机体后，能被 等细胞摄取和加工处理，将抗原信息暴露在细胞表面，
以便呈递给其他细胞。当IAV 进入宿主细胞后，需要通过细胞免疫将宿主细胞破裂，释放
出病原体，该过程中，细胞毒性T 细胞的活化过程需要 等参与。
(3)图中IAV 繁殖过程中产生的早期蛋白和晚期蛋白的场所是 。早期蛋白质的功能主要
与 的合成有关。
(4)研究者通过体外实验统计不同NA 抗体对病毒侵染细胞的抑制作用，实验过程如下表。
请补充完成相关内容。
实验步骤
具体操作
易感细胞的培
养
从犬肾脏组织中分离培养获得一种上皮样细胞，对流感病毒易感。
获取抗体
提取感染流感病毒后63 天、21 天的两位康复者体内的抗体（分别为
D63、D21）和① 体内的抗体作为对照抗体，分别配制成0.08、
0.26、0.79、2.37、7.11、21.3、64、192μg/mL 溶液。
分组
将培养的易感细胞随机分成② 组，每组设3 个重复实验。
实验处理
将抗体分别与流感病毒混合，再感染易感细胞。
实验结果的检
测
检测③ 。
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实验结果记录
和处理
实验结果分析
实验结果表明：④ 。
3．血糖、血脂、血压是体检的常规检查项目，是人体内环境稳态的重要指标。
(1)当血糖浓度上升时，下丘脑中的葡萄糖感受器接受刺激产生兴奋，使胰岛B 细胞分泌活
动增强，血糖浓度下降，此过程属于 调节，与神经调节相比，体液调节的特点
有 （至少答出两点）。
(2)研究者研制了一种“智能”胰岛素（IA），并对其展开了一系列实验，以期用于糖尿病
的治疗。为评估IA 调节血糖水平的效果，研究人员给糖尿病小鼠和正常小鼠均分别注射适
量的胰岛素和IA，测定血糖浓度的变化，结果如图1 所示。
分析实验结果可知，与胰岛素相比，IA 对血糖水平的调节更具优势。得出该结论的依据为：
； 。
(3)研究证实：血液中LDL（一种脂蛋白：由富含胆固醇脂、甘油三酯的疏水性内核和由蛋
白质、磷脂、胆固醇等组成的外壳构成的球状微粒）水平与心血管疾病的发生率和致死率
呈正相关。目前，临床上首选他汀类药物降血脂，他汀类药物可同时促进LDL 受体
（LDLR）和PCSK9 蛋白的合成，而PCSK9 蛋白升高则有阻碍他汀类药物进一步降低患者
体内LDL 含量的作用。请根据题意及图2 分析，他汀类药物降血脂作用有一定局限性的原
因是 。
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4．去甲肾上腺素（NE）既是一种激素，也是一种神经递质，可由肾上腺髓质和去甲肾上
腺素能神经末梢合成，其主要作用是使血管收缩，心率加快，血压升高。图为去甲肾上腺
素能神经末梢合成、贮存、释放E 的示意图。请据图回答下列问题：
(1)图中表示膜蛋白具有 和 功能。
(2)NE 合成后，主要储存在囊泡中，囊泡与 融合后，释放出NE。NE 可与多种受体
结合，与受体1 结合时，膜外Na+ ，使突触后细胞兴奋；与受体2 结合时，导致NE
释放减少，这种调节机制为 。
(3)NE 释放后会被去甲肾上腺素能神经末梢再摄取，抗抑郁药丙米嗪可抑制该过程。丙米
嗪抗抑郁作用的主要机制可能是 。
(4)NE 在肾上腺髓质细胞中的合成过程与在去甲肾上腺素能神经末梢中合成过程基本相同。
肾上腺髓质增生症（AMH）是一种罕见疾病，患者最主要的症状为高血压。有研究表明，
酪氨酸羟化酶（TH）在AMH 发病机制中起重要作用。为研究AMH 大鼠模型肾上腺组织
酪氨酸羟化酶基因表达水平，进行如下实验。请完成下表。
实验目的
主要实验过程
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设置对照
准备40 只生理状态相似的正常大鼠，均分为2 组。
对照组：每只大鼠皮下注射
实验组：每只大鼠皮下注射0.1%利血平1mL·kg-1·d-1，制备AMH
大鼠模型。
肾上腺组织酪氨酸羟化
酶
mRNA 水平测定
一段时间后，利用酪氨酸羟化酶基因探针与酪氨酸羟化酶
mRNA 进行分子杂交检测。
对大鼠肾上腺组织进行切片等处理，然后在切片所在溶液中加入
酪氨酸羟化酶单克隆抗体进行检测。
血清中NE 含量的测定
通过高效液相色谱一电化学检测法检测。
肾上腺髓质增生程度的
检测
至少取3 个肾上腺切面，测量并计算肾上腺髓质百分数。［肾上
腺髓质百分数=髓质切面厚度/（皮质切面厚度+髓质切面厚度）
×100%］
(5)上述实验，主要实验结果如下：
组别
mRNA 相对含量
TH 相对含量
NE 相对含量
肾上腺髓质百分数
对照组
0.21
0.14
1.61
21.76
实验组
0.52
0.32
4.80
32.88
根据实验结果，说明肾上腺髓质增生症的分子机理可能是 。
5．激素分子可使AMPK 蛋白磷酸化（p-AMPK）后被激活，通过AMPK 信号通路作用于
转录因子调节靶基因的转录。2 型糖尿病（T2DM）主要表现为胰岛素抵抗，部分患者会出
现神经病变，与帕金森病（PD）存在关联性。二氢杨梅素（DHM）对糖尿病和神经系统
疾病均有疗效。为探究DHM 通过AMPK 信号通路改善T2DM 大鼠PD 病变的机制，研究
小组构建了T2DM 模型大鼠并进行了实验。实验处理和部分结果如表所示。回答下列问题：
组别
CO
N
（
正
常
大
鼠
）
T2D
M
（模
型大
鼠）
CON+L-
DHM（正常
大鼠+低剂量
DHM）
CON+H-
DHM（正常
大鼠+高剂量
DHM）
T2DM+L-
DHM（模型
大鼠+低剂量
DHM）
T2DM+H-
DHM（模型
大鼠+高剂量
DHM）
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血糖水
平/
（mmol·L-1
）
5.22
21.34
4.85
4.76
18.36
15.56
胰岛素抵抗
指数
4.35
48.25
4.25
3.88
38.76
21.48
平衡木实验
评分
0.14
2.23
0.19
0.08
1.35
0.54
注：平衡木实验用于评价神经系统的相关功能，0 分表示大鼠顺利通过平衡木，1 分表示大
鼠抓边通过平衡木，2～3 分表示大鼠出现从平衡木跌落的现象。
(1)胰岛素抵抗会降低胰岛素与 的结合效果，使组织细胞中的葡萄糖不能有效用
于 （答出3 点）等代谢活动，从而引起高血糖。根据实验结果可知， ，
说明T2DM 模型大鼠构建成功。
(2)PD 的发病与脑神经元内α-syn 蛋白的积累和DA 神经元的坏死密切相关，TH 蛋白是DA
神经元坏死后释放的标记物。根据研究结果可知， ，说明DHM 可改善T2DM 大
鼠并发的PD 病变。检测各组大鼠的α-syn 蛋白和TH 蛋白含量，含量最高的是 组。
6．人体受到感染时，免疫细胞会释放促炎因子来清除病原体，若促炎因子过量会导致正常
组织损伤，如类风湿性关节炎。人体会通过“炎症反射”防止促炎因子的过量产生，其机
理如图1 所示。人体还可通过一系列内分泌调节来降低组织损伤，其过程如图2 所示。回
答下列问题。
(1)据图1 分析，在“炎症反射”反射弧中结构③属于 ，下列关于“类风湿性关节
炎”可能的发病机理，推断合理的有 。
①物质B 的释放量增大②物质A 的数量过多③促炎因子基因的转录过程加快④受病毒感染
激活了NF－KB
(2)图2 中的Ⅰ表示的器官是 。据图2 分析可用 类药物治疗类风湿关节炎，据
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图1 分析，该类药物的作用机理可能是 ；但医生建议，不能长期大剂量使用该类药
物，原因是 。
(3)激素类药物治疗副作用往往较大，为了探究中药“防风”对大鼠的类风湿关节炎治疗效
果，研究人员进行了以下实验：
实验步骤
实验操作
材料准备
健康大鼠、类风湿性关节炎模型鼠、生理盐水、一定浓度的地塞米松（糖皮
质激素类药物）、一定浓度的“防风”溶液。
分组
第1 组：取10 只健康大鼠灌胃一定量的生理盐水作为对照组；第2 组：
；第3 组：取10 只类风湿性关节炎模型鼠灌胃相同体积一定浓度的地塞米
松；第4 组：取10 只类风湿性关节炎模型鼠灌胃相同体积一定浓度的“防
风”溶液。
实验处理
将各组大鼠在相同且适宜的条件下培养，连续进行灌胃处理，14 天后采用
技术筛选并检测3 种蛋白质类促炎因子的含量。
分析与讨论
7．醛固酮（ALD）是重要的盐皮质激素，具有保钠排钾及维持细胞外液渗透压相对稳定的
作用。其保钠的作用机理如图所示。回答下列问题：
(1)当细胞外液量减少及血钠含量降低时，醛固酮的分泌量会 （填“增加”或
“减少”）。醛固酮对血钠平衡的调节过程存在 （填“正”或“负”）反馈
调节。
(2)醛固酮一般只能作用于肾小管和集合管细胞，原因是 。结合上图，推测醛
固酮保钠的作用机理是 。
(3)醛固酮会引起心肌纤维化（MF）。为探究氧化苦参碱（OMT）对醛固酮诱导的大鼠心
肌纤维化的作用，某研究小组选取40 只生理状态一致的健康雄鼠并将其均分为4 组，每天
进行相关处理，连续4 周。相关处理和实验结果如下表所示。
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组别
对照组
模型组
低剂量（25mg/
kg）OMT 组
高剂量
（50mg/kg）
OMT 组
处理方
案
不作处理
皮下注射含适量ALD 的生
理盐水，高钠盐饮水
a
b
实验结
果
心肌纤维正
常
心肌纤维排列紊乱，溶解
坏死
症状减轻
症状略微减
轻
处理方案b 是指 。
(4)该研究小组对4 周时大鼠心肌细胞中的信号蛋白（Jagged-1 和Notch-1）的表达水平进行
了检测，结果如下图：
据图推测，OMT 缓解心肌纤维化的机理是 。
8．瘦素是脂肪细胞分泌的一种蛋白质类激素，与血糖调节有一定的关系，它的功能主要表
现在对脂肪及体重的调控。下图是下丘脑的相关神经元调节摄食行为的部分机理，据图分
析回答下列问题：
(1)神经细胞间的兴奋是通过突触传递的，图中③处的信号转换过程是 。
(2)瘦素通过 运输到达下丘脑神经细胞，作为信号分子与细胞膜上受体结合后发挥作用。
据图分析，瘦素抑制机体进食是通过调节下丘脑内关键神经元群的活动，即 ，进而抑
制大脑皮层产生食欲，减少摄食行为。
(3)瘦素还能够促进脂肪细胞中脂肪的分解，为验证“瘦素通过激活支配脂肪组织的交感神
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经促进脂肪分解”，某科研人员利用小鼠进行实验操作步骤Ⅰ和步骤Ⅱ后，检测小鼠体内
脂肪组织体积的变化量。请补充表中相关实验步骤（可选试剂包括：生理盐水、瘦素、抑
制交感神经的药物）。
组
别
步骤Ⅰ
步骤Ⅱ
A 组
注射生理盐水
注射生理盐水
B 组
注射生理盐水
①
C 组
②
注射瘦素
③预期实验结果为 。
14
