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课时4 动物生理实验题的分析与设计 突破1 动物生理实验题的分析与设计 题型一 与内分泌腺和激素有关的实验设计归纳 1.常用实验方法 切除法、饲喂法、注射法 不同激素由于化学本质不同，设计实验时，要根据激素的种类，采取切除、注射或 饲喂的方法。 2.动物生理实验材料的选择和处理 (1)实验分组基本要求：选择性别、年龄、体重、生理状况相似的动物平均分组(随 机均分)，每组要有数量相等的多只动物。 (2)处理：如观察胰岛素、胰高血糖素功能的实验动物一般是先进行饥饿处理。 3.动物激素调节实验设计时的注意事项 (1)根据激素的化学本质，选择不同的实验方法。多肽和蛋白质类激素一般采用注 射法，不宜采用饲喂法；固醇类、氨基酸衍生物类激素可以饲喂，也可以注射。 (2)注意设置对照实验：如进行注射实验时空白对照组不做处理或注射等量生理 盐水(不可用蒸馏水)；进行饲喂实验时，空白对照组可添加蒸馏水，也可设置自身 前后对照、相互对照等。 (3)生理实验中要注意排除无关变量的干扰：手术处理、溶解药物的溶剂、内源激 素等。 4.自变量控制中的“加法原理”和“减法原理” (1)“加法原理”：与常态比较，人为增加某种影响因素。例如，用饲喂法研究甲状 腺激素，用注射法研究动物胰岛素和生长激素，用移植法研究性激素等。 (2)“减法原理”：与常态比较，人为去除某种影响因素。例如，用切除法研究甲状 腺激素和生长激素的功能，用阉割法(摘除性腺)研究性激素的功能等。 5.验证性实验操作步骤“四步曲” [例1] (2024·山 卷， 东 23)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)图中所示的调节过程中，迷走神经对肝细胞分泌胆汁的调节属于神经调节，说 明肝细胞表面有________。肝细胞受到信号刺激后，发生动作电位，此时膜两侧 电位表现为________。 (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________(填“增加”或“减少”)。临床上可用药物A 竞争性结合醛固酮受 体增加尿量，以达到治疗效果，从水盐调节角度分析，该治疗方法使组织液的量 恢复正常的机制为__________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 (3)为研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，据图 设计以下实验，已知注射各试剂所用溶剂对实验检测指标无影响。 实验处理：一组小鼠不做注射处理，另一组小鼠注射________(填序号)。 ①ACh 抑制剂 ②CCK 抗体 ③ACh 抑制剂＋CCK 抗体 检测指标：检测两组小鼠的___________________________________________。 实验结果及结论：若检测指标无差异，则下丘脑所在通路不受影响。 答案 (1)ACh 受体 外负内正 (2)增加 药物A 竞争性结合醛固酮受体，使醛固酮的作用减弱，导致肾小管和集 合管对Na＋的重吸收减少，更多的Na＋排出体外，带走大量水分，从而使组织液 的量恢复正常 (3)② 肝细胞分泌胆汁的量 解析 (1) 合 分析可知，迷走神 肝 胞分泌胆汁的 属于神 ， 结 题图 经对 细 调节 经调节 肝 胞表面有 则 细 ACh 受体。生 作 位 ，膜两 位表 外 内正。 发 动 电 时 侧电 现为 负 (2)已 知机体血 中大多数蛋白 由肝 胞合成，肝 胞合成功能 生障 浆 质 细 细 发 碍 ，血 中 时 浆 蛋白 含量减少，血 渗透 降低，血 中的水分 入 液， 液的量会增 质 浆 压 浆 进 组织 组织 加。 物 药 A 争性 合 固 受体，会使 固 的作用减弱， 致 小管和集合 竞 结 醛 酮 醛 酮 导 肾 管对Na＋的重吸收减少，更多的Na＋排出体外，走大量水分，尿量增加，从而使 带 液的量恢复正常，达到治 效果。 组织 疗 (3) 目的是研究下丘 所在通路胆汁 实验 脑 释 放量是否受小肠Ⅰ 胞所在通路的影响。 照 小鼠不做注射 理 细 对 组 处 (小肠Ⅰ 胞 细 所在通路正常)，另一 小鼠注射 组 CCK 抗体，CCK 抗体可与CCK 合，从而破坏 结 小肠Ⅰ 胞所在通路。根据 目的可知， 指 细 实验 实验检测 标 两 小鼠的肝 为检测 组 细 胞分泌胆汁的量。 [练] (2024·湖北卷，15)为探究下丘脑对哺乳动物生理活动的影响，某学生以实验 动物为材料设计一系列实验，并预测了实验结果，不合理的是( ) A.若切除下丘脑，抗利尿激素分泌减少，可导致机体脱水 B.若损伤下丘脑的不同区域，可确定散热中枢和产热中枢的具体部位 C.若损毁下丘脑，再注射甲状腺激素，可抑制促甲状腺激素释放激素分泌 D.若仅切断大脑皮层与下丘脑的联系，短期内恒温动物仍可维持体温的相对稳定 答案 C 解析 下丘 可合成并分泌抗利尿激素，抗利尿激素可作用于 小管和集合管， 脑 肾 促 小管和集合管 水的重吸收，减少尿量，若切除下丘 ，抗利尿激素分泌 进肾 对 脑 减少，可 致机体脱水， 导 A 正确；体温 中枢位于下丘 ，因此 下丘 的不 调节 脑 损伤 脑 同区域，可确定散 中枢和 中枢的具体部位， 热 产热 B 正确；甲状腺激素可作用于 下丘 ，抑制促甲状腺激素 放激素分泌，若 下丘 ， 甲 脑 释 损毁 脑 则 状腺激素无法作 用于下丘 ，也没有促甲状腺激素 放激素的分泌， 脑 释 C ；体温 中枢位于 错误 调节 下丘 ，若 切断大 皮 与下丘 的 系，短期内恒温 物仍可 持体温的相 脑 仅 脑 层 脑 联 动 维 定， 对稳 D 正确。 题型二 神经调节实验设计基本方法归纳 1.判断传入神经和传出神经 设计关键：切断实验法确认传入神经与传出神经。 若切断某一神经，刺激外周段(远离中枢的位置)，肌肉不收缩，而刺激向中段(靠 近中枢的位置)，肌肉收缩，则切断的为传入神经；反之则为传出神经。 2.反射弧中兴奋传导(传递)特点的实验探究 (1)探究兴奋在神经纤维上的传导 设计关键：一般选择传出神经中央某点作为实验对象。 (2)探究兴奋在神经元之间的传递 设计关键：在突触两侧找两个刺激位点，一般传入神经和传出神经各一个。 3.“药物阻断”兴奋传导(传递)的实验 设计关键：探究某药物(如麻醉药)是阻断兴奋在神经纤维上传导还是阻断在突触 处传递，可分别将药物置于神经纤维上或置于突触处，依据其能否产生“阻断” 效果作出合理推断。 [例2] (2024·河北卷，20)心率为心脏每分钟搏动的次数。心肌P 细胞可自动产生 节律性动作电位以控制心脏搏动。同时，P 细胞也受交感神经和副交感神经的双 重支配。受体阻断剂A 和B 能与各自受体结合，并分别阻断两类自主神经的作用 以受试者在安静状态下的心率为对照，检测了两种受体阻断剂对心率的影响，结 果如图。 回答下列问题： (1)调节心脏功能的基本中枢位于________。大脑皮层通过此中枢对心脏活动起 调节作用，体现了神经系统的________调节。 (2)心肌P 细胞能自动产生动作电位，不需要刺激，该过程涉及Ca2＋的跨膜转运。 神经细胞只有受刺激后，才引起________离子跨膜转运的增加，进而形成膜电位 为__________的兴奋状态。上述两个过程中离子跨膜转运方式相同，均为 ________。 (3)据图分析，受体阻断剂A 可阻断__________神经的作用。兴奋在此神经与P 细 胞之间进行传递的结构为________。 (4)自主神经被完全阻断时的心率为固有心率。据图分析，受试者在安静状态下的 心率________(填“大于”“小于”或“等于”)固有心率。若受试者心率为每分 钟 90 次 ， 比 较 此 时 两 类 自 主 神 经 的 作 用 强 度 ___________________________________________________________________。 答案 (1)脑干 分级 (2)钠 内正外负 协助扩散 (3)副交感 突触 (4)小于 副交感神经的作用强度大于交感神经 解析 (1) 干是 接脊髓和 其他部分的重要通路，有 多 持生命的必要中 脑 连 脑 许 维 枢，如 呼吸、心 功能的基本活 中枢。大 皮 通 干 心 活 起 调节 脏 动 脑 层 过脑 对 脏 动 调 作用，体 了神 系 的分 。 节 现 经 统 级调节 (2)神 胞受刺激后， 经细 Na＋通道开放， Na＋内流，膜 位由静息状 的内 外正 内正外 。 中所述 电 态 负 变为 负 题 Na＋和Ca2＋的 跨膜 运都属于 助 散。 转 协 扩 (3)交感神 活 占据 心跳加快，副交感神 活 经 动 优势时 经 占 动 据 心跳减慢。分析 ，受体阻断 优势时 题图 剂A 理 的心率高于 照 ， 处 组 对 组 说 明 受体阻断 可阻断副交感神 的作用。副交感神 与 该 剂 经 经 P 胞之 行 的 细 间进 传递 构 突触。 结 为 (4)分析 ，受体阻断 题图 剂A＋B 组(阻断交感神 和副交感神 经 经)的 心率高于 照 ， 明受 者在安静状 下的心率小于固有心率。假如副交感神 对 组 说 试 态 的作用 度与交感神 的作用 度相同， 受 者心率 与 中固有心率 经 强 经 强 则 试 应 图 (100)相同，而受 者的心率 每分 试 为 钟90 次，低于固有心率，明副交感神 的作 说 经 用 度要大于交感神 。 强 经 突破2 创设情境，突破高考长句 【原因分析类】 1.某研究人员用药物W 进行了如下实验：给甲组大鼠注射药物W，乙组大鼠注射 等量生理盐水，饲养一段时间后，测定两组大鼠的相关生理指标。实验结果表明： 乙组大鼠无显著变化；与乙组大鼠相比，甲组大鼠的血糖浓度升高，尿中葡萄糖 含量增加，进食量增加，体重下降。实验中检测到甲组大鼠的体重下降，推测体重 下降的原因是___________________________________________________ _________________________________________________________________。 提示 甲 大鼠缺乏胰 素，使机体不能充分利用葡萄糖来 得能量， 致机体 组 岛 获 导 脂肪和蛋白 的分解增加 质 2.通过抗生素灌胃肠获得的肠道无菌动物模型是研究肠道菌群影响宿主生理功 能的重要工具。研究表明，齿双歧杆菌可使血液中神经递质5－羟色胺的含量上 升，改善小鼠由于肠道菌群缺失引发的焦虑症状，且这种对焦虑症状的改善会随 迷走神经的切断而消失。为验证齿双歧杆菌能改善焦虑症状且需通过迷走神经发 挥作用，请完善以下内容。 材料及用具：健康小鼠若干只；抗生素；灌胃肠设备；齿双歧杆菌(可口服)等。 实验思路：取健康、发育状况相同的小鼠若干只， __________________________________________________________________： 将上述各组小鼠置于相同且适宜的条件下饲喂一段时间，分别检测5－羟色胺含 量。 预期实验结果：__________________________________________________。 提示 先采用抗生素灌胃 得 道无菌小鼠模型，再随机均分 甲、乙、丙三 肠获 肠 为 ，甲 小鼠不作 理，乙 小鼠口服 双歧杆菌，丙 小鼠切断迷走神 后口 组 组 处 组 齿 组 经 服 双歧杆菌 乙 的 齿 组 5－ 色胺含量多于甲、丙 羟 ( 甲、丙含量多少比 不做要 对 较 求) 3.下丘脑是人体内环境稳态调节中的重要器官。下图表示不同刺激引起下丘脑对 内环境稳态的调节过程。切断下丘脑与垂体的联系，除会影响甲状腺的分泌外， 还会影响水和无机盐平衡的调节，请据图分析原因： ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 提示 下丘 的神 内分泌 胞 突 脑 经 细 轴 较 ，深入到垂体，切断下丘 与垂体的 长 脑 联 系之后，抗利尿激素无法在 突末梢 放，影响了 水的重吸收 轴 释 对 4.研究发现，在脑内尼古丁会与神经元上的烟碱型乙酰胆碱受体结合，使多种中 枢神经分泌神经递质，如多巴胺分泌增加，让人产生开心、愉悦的情绪。而大量吸 烟会导致烟碱型乙酰胆碱受体减少。吸烟成瘾后，一段时间不吸烟会感到情绪低 落并渴求吸烟。该症状形成的原因是________________________________ __________________________________________________________________。 提示 吸烟成 会 致烟碱型乙 胆碱受体减少，一段 不吸烟会 致多巴胺 瘾 导 酰 时间 导 分泌减少，从而使人 生消极情 产 绪 5.登革热病毒是登革热的病原体，该病毒入侵人体后，人体发生的主要的免疫反 应如图所示： 据图可知，给患者注射________(填“M 抗体”“G 抗体”或“两种抗体”)有利 于患者的康复，请简要分析原因：_____________________________________ __________________________________________________________________。 提示 G 抗体 M 抗体能促 病毒在患者体内的复制增殖，从而加重病情； 进 G 抗 体能中和病毒，有利于患者的康复 6.每年4、5 月份，杨树和柳树的雌花序中果实裂成两瓣，具有白色茸毛的种子随 风飘散。某市为了解决这些飞絮，给杨树和柳树注射了赤霉素。推测赤霉素在这 里的作用是_______________________________________________________。 提示 使雌花的比例降低(减少)，使 和柳 的种子 杨树 树 (果实)数量减少，从而使飞 絮减少 7.研究发现，在环境缺水时，相比于野生型，脱落酸缺陷型突变体的茎长得更快， 根长得更慢，气孔开放程度更大。请分析说明脱落酸对于玉米在缺水环境中生存 的意义：________________________________________________________ ________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 提示 在缺水 境中，脱落酸抑制茎的生 、促 气孔关 、减少水分的散失，有 环 长 进 闭 利于根的生 ，有利于水分的吸收，因而有利于植物在缺水 境中存活 长 环 8.过度紧张、焦虑等刺激不仅会导致毛囊细胞数量减少引起脱发，也会导致黑色 素细胞减少引起头发变白。利用黑色小鼠进行研究得出的相关调节机制如图所示 已知长期束缚会引起小鼠过度紧张、焦虑。请设计实验验证上述调节机制中长期 束缚及肾上腺对黑毛小鼠体毛的影响。 实验思路：________________________________________________________ __________________________________________________________________。 实验现象：_______________________________________________________ _________________________________________________________________。 提示 取生理状况相同的黑毛小鼠若干只，随机均分为A、B、C、D 四 。 组A 不 组 做 理； 处 B 切除 上腺； 组 肾 C 束 ； 组 缚D 切除 上腺并束 ，其他条件相同且适 组 肾 缚 宜。 养一定 后， 察并 饲 时间 观 记录小鼠体毛数量(生 情况 长 )和 色的 化 颜 变 A 组 小鼠的体毛无明 化； 显变 B 小鼠的体毛增多 组 (生 旺盛 长 )、不 白； 变 C 小鼠脱毛 组 且体毛 白； 变 D 小鼠体毛增多 组 (生 旺盛 长 )、 白 变 (注：上述 理中 处 A 做假手 组 术 理， 处 C 做假手 并束 也可 组 术 缚 ) 9.有研究表明，在冷环境中，大鼠(一种恒温动物)体温调节中枢的细胞膜上 TRPA1 通道蛋白(一种冷敏感通道蛋白)参与了体温调节。请利用下列材料设计实 验加以证明，补充完善实验思路。 实验材料：生理状况一致的健康大鼠(若干)、生理盐水以及用生理盐水配制的 TRPA1 通道蛋白特异性阻断剂等。 实验思路：________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________。 提示 生理状况一致的健康大鼠若干，随机均分 选择 为A、B 两 ，定其体温后 组测 同 置于冷 境中，分 向 时 环 别 A、B 两 大鼠注射等量且适量的生理 水和用生理 组 盐 水配制的 盐 TRPA1 通道蛋白特异性阻断 ，一段 后再次 定两 大鼠的体 剂 时间 测 组 温 10.某生物兴趣小组学习了关于植物激素的内容后，欲验证赤霉素能促进种子萌 发，脱落酸能维持种子休眠、抑制种子萌发。假如你是其中的一员，请简要写出实 验思路和预期实验结果。 实验材料：具有生命力的某种植物种子若干，适宜浓度的赤霉素溶液，适宜浓度 的脱落酸溶液，蒸馏水等。 实验思路：__________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 预期实验结果：_____________________________________________________。 提示 取上述种子随机均分成3 ，号 组编 为A、B、C，依次加入等量的蒸 水、适 馏 宜 度的赤霉素溶液、适宜 度的脱落酸溶液，在相同且适宜的条件下培养一段 浓 浓 后， 每 种子的萌 率 种子的萌 率 时间 统计 组 发 发 为B 组>A 组>C 组 限时练19 动物生理实验题的分析与设计 ( ： 时间 40 分 分 ： 钟 值 50 分) 【综合提升】 1.(2024·山 菏 一模 东 泽 )席汉综合征(Sheehan syndrome)是由于产后大出血，尤其是 伴有长时间的失血性休克，而导致的垂体前叶组织缺氧、变性坏死，继而纤维化， 最终使垂体前叶功能减退的综合征。下表是垂体前叶分泌的激素及其功能。回答 下列问题： 分泌激素 激素作用 催乳素(PRL) 促进乳汁生成与分泌；提高性激素的作用 生长激素(GH) 促进骨骼、内脏和全身生长 促黑激素(MSH) 促进大量存在于皮肤的黑色素细胞产生黑色素 促甲状腺激素(TSH) 促进甲状腺激素的分泌 促性腺激素(FSH/LH) 促进性激素的分泌 促肾上腺皮质激素(ACTH) 促进肾上腺皮质激素的分泌 (1)根据表中信息可知，垂体前叶可分泌ACTH，其受下丘脑分泌的________激素 调节，这种调节方式的意义在于___________________________________ _______________________________________________________________； 与神经调节相比，激素调节的特点有_________________________________ _________________________________________________________________ (答3 点)。 (2)推测席汉综合征的临床表现有____________________________________ ___________________________________________________________(答3 点)， 席汉综合征患者的甲状腺、性腺与肾上腺皮质是否还能分泌相应的激素，回答并 说明理由_________________________________________________________ _________________________________________________________________。 (3)妊娠糖尿病(GDM)是妊娠后母体糖代谢异常而首次发生的糖尿病，会影响母 体和胎儿的健康。研究小组选择GDM 孕妇(GDM 组)和健康孕妇(对照组)为研究 对象，测定相关指标，结果如下表所示。 组别 例数 空腹血糖/ (mmol·L－ 1) 口服葡萄糖 后1 h 血糖/ (mmol·L－1) 口服葡萄糖 后2 h 血糖/ (mmol·L－1) 空腹胰岛素/ (mmol·L－1) 胰岛素 抵抗指 数 GDM 组 160 8.42 13.02 11.93 5.04 1.82 对照组 160 4.89 8.49 6.45 4.32 0.69 根据上表可推测，GDM 可能属于________(填“1 型糖尿病”或“2 型糖尿病”)。 与对照组相比，检测GDM 组的胰岛素释放量比对照组高得多，最可能的原因是 ___________________________________________________________________。 答案 (1)促肾上腺皮质激素释放 (分级调节)可以放大激素的调节效应，形成多 级反馈调节，有利于精细调控，维持机体的稳态 通过体液运输、反应速度较缓 慢、作用范围较广泛、作用时间比较长 (2)乳汁分泌量严重不足；体色变白；食欲降低，无精打采，畏寒，反应迟钝；第二 性征消退(答出3 种激素缺乏症的症状即可) 可以，内分泌腺的分泌功能既可通 过体液调节，又可受(自主)神经系统调节 (3)2 型糖尿病 GDM 组空腹血糖含量较高，刺激机体产生胰岛素，GDM 孕妇体 内胰岛素含量较高但是胰岛素无法被利用，因此GDM 组胰岛素释放量比对照组 高得多 解析 (1)下丘 分泌促 上腺皮 激素 放激素，作用于垂体，使其分泌促 上 脑 肾 质 释 肾 腺皮 激素 质 (ACTH)，作用于 上腺皮 ，促 其分泌 上腺皮 激素。种分 肾 质 进 肾 质 这 级 ，可以放大激素的 效 ，形成多 反 ，有利于精 控，持机体 调节 调节 应 级 馈调节 细调 维 的 。与神 相比，激素 的特点有通 体液运 、反 速度 慢、作 稳态 经调节 调节 过 输 应 较缓 用范 广泛、作用 比 。 围较 时间 较长 (2)根据垂体前叶分泌的激素及其功能，可以推 席 合征的 床表 包括乳汁分泌减少、生 育 、皮肤色素含量降低 测 汉综 临 现 长发 迟缓 甲状腺功能减退、性腺功能减退和 上腺皮 功能减退等。尽管席 合征患者 肾 质 汉综 的垂体前叶功能减退，但甲状腺、性腺和 上腺皮 仍然能分泌相 的激素，因 肾 质 应 内分泌腺的分泌功能既可通 体液 ，又可受 为 过 调节 (自主)神 系 。 经 统调节 (3)1 型 糖尿病胰岛B 胞 会 致胰 素缺乏，而 细 损伤 导 岛 2 型糖尿病患者的胰 素水平正常 岛 通 表可知，与 照 相比， 过题 对 组 GDM 空腹胰 素含量很高，空腹血糖含量也很 组 岛 高，明 说 GDM 无法充分 胰 素 组 发挥 岛 的作用，GDM 可能属于2 型糖尿病。GDM 空腹血糖含量 高，刺激机体 生胰 素， 组 较 产 岛 GDM 孕 体内胰 素含量 高但 妇 岛 较 是胰 素无法被利用，因此 岛 GDM 胰 素 放量比 照 高得多。 组 岛 释 对 组 2.(2024·山 南高三 东济 检测)β－淀粉样蛋白(Aβ)由人体内多种细胞产生、分泌，循 环于血液、脑脊液和脑间质液中，若其在神经元细胞质基质中沉淀聚积，会使突 触小体中线粒体损伤，导致个体患阿尔茨海默病(AD)。该病是老龄人群发病率最 高的中枢神经退行性疾病，以语言、学习、记忆等认知能力受损为特征。此外Aβ 可以使胰岛素受体从细胞膜上脱落。正常情况下，当人体内胰岛素与其特定受体 结合后，可通过一定途径减少Aβ 生成并加速Aβ 清除。 (1)神经元在未受刺激时，神经纤维处于________状态，此状态是由某种离子的跨 膜运输导致，影响该离子运输的因素有__________________________________ ___________________________________________________________________。 (2)与正常人相比，AD 患者体内兴奋在突触处的传递效率________，影响该过程 的主要原因是______________________________________________________ __________________________________________________________________。 (3)从Aβ 的作用机理来分析，糖尿病患者体内Aβ 与胰岛素受体之间可能存在 ________反馈调节，理由是____________________________________________ ___________________________________________________________________。 (4)请使用健康成年小鼠、1.6 μL 的Aβ 提取物(可注射入小鼠的脑室)、生理盐水等 药物和必要的实验仪器验证Aβ 的聚集对突触后膜电位的影响。必要的实验仪器 包括注射器、电压表等。 ①实验的设计思路：________________________________________________。 ②预期结果：______________________________________________________。 答案 (1)静息 膜内外离子浓度差、转运蛋白(或通道蛋白)数量、膜内外电位差 (2)降低(低) AD 患者体内Aβ 的沉积使突触小体中线粒体损伤，产生的能量减 少，导致了突触前膜释放的神经递质减少，兴奋在突触处传递效率下降 (3)正 糖尿病患者胰岛素或胰岛素受体减少，导致清除Aβ 途径减弱，Aβ 积累后 与神经元结合，使胰岛素受体从细胞膜上脱落，导致胰岛素受体数量减少，加重 糖尿病 (4)①将健康成年小鼠随机均分为AB 两组，向A 组成年小鼠脑室中注射1.6 μL 生理盐水，向B 组成年小鼠的脑室中注射1.6 μL 的β－淀粉样蛋白提取物。一段 时间以后，给予相同强度的适宜刺激。检测两组小鼠突触后膜的电位变化幅度 ②A 组小鼠突触后膜的平均电位变化幅度高于B 组 解析 (1)神 元未受刺激 ， 于静息状 ，膜 位表 内 外正。此状 是 经 时 处 态 电 现为 负 态 由 离子的外流 致， 离子通 离子通道 度运 ，属于 助 散，所以 钾 导 钾 过钾 顺浓 输 协 扩 影响 离子运 的因素有膜内外离子 度差、 运蛋白 该 输 浓 转 (或通道蛋白)数量、膜内 外 位差。 电 (2)AD 患者体内Aβ 的沉 使突触小体中 粒体 ，生的能量减少 积 线 损伤产 致了突触前膜 放的神 减少，所以 在突触 效率下降。 导 释 经递质 兴奋 处传递 (3)糖尿 病患者胰 素或胰 素受体减少，致清除 岛 岛 导 Aβ 途径减弱，Aβ 累后与神 元 积 经 结 合，使胰 素受体从 胞膜上脱落，致胰 素受体数量减少，加重糖尿病。所以 岛 细 导 岛 糖尿病患者体内Aβ 与胰 素受体之 可能存在正反 。 岛 间 馈调节 (4)验证Aβ 的聚集 突触后膜 位的影响， 自 量 放注射 对 电 则 变 为释 β－淀粉 蛋白提取物，因 量是 样 变 小鼠突触后膜的 位 化幅度。 思路和 期 果 答案。 电 变 实验设计 预 结 见 3.(2024·湖北黄 模 冈 拟)术后伤口的疼痛，强烈折磨着患者。芬太尼作为一种强效 镇痛药在临床上被广泛应用，其镇痛机制如图所示。 (1)神经调节的结构基础是________，从这一结构基础角度来看，在痛觉形成过程 中感受刺激的部位是________。 (2)据图分析，阐述芬太尼镇痛作用的机理：___________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________(用箭头和文字表示)。 (3)术后病人在施用芬太尼后，可酌情适度进食，此时________________(填“交 感神经”或“副交感神经”)的活动占据优势，使胃肠蠕动和消化液的分泌 ________。 (4)芬太尼为儿童麻醉手术过程中常用的镇痛药物。为研究多次在麻醉手术过程 中使用芬太尼对幼儿大脑发育的影响，现提供生理状态相同且发育良好的新生幼 鼠若干、芬太尼和芬太尼拮抗剂，请设计实验验证多次使用芬太尼能诱发新生幼 鼠出现自闭症的行为表现，并预期实验结果。 实验思路：_________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 预期实验结果：___________________________________________________ _________________________________________________________________。 答案 (1)反射弧 (痛觉)感受器 (2)芬太尼与受体结合→促进K＋外流→引起膜电位变化→抑制Ca2＋内流→神经 递质释放减少→突触后膜Na＋内流减少，兴奋性减弱→痛感减轻 (3)副交感神经 加强 (4)将生理状态相同且发育良好的新生幼鼠随机分成甲、乙两组，甲组多次隔天注 射适量芬太尼，乙组在注射等量芬太尼后注射适量芬太尼拮抗剂；在相同且适宜 条件下饲养一段时间后，观察甲、乙两组幼鼠有关自闭症的行为表现 甲组出现 明显的自闭症行为表现，乙组的自闭症行为表现不明显 解析 (1)神 的 构基 是反射弧；在痛 形成 程中感受刺激的部位是 经调节 结 础 觉 过 痛 感受器。 觉 (3) 后病人在施用芬太尼后， 于安静状 ，此 副交感神 的活 术 处 态 时 经 占据 ，使胃 蠕 和消化液的分泌加 。 动 优势 肠 动 强(4) 的 实验设计题 解 思路如下表 题 审“实验目的” ——找“四素” 本实验的实验目的：研究多次在麻醉手术过程中使用芬太尼 对幼儿大脑发育的影响。现提供生理状态相同且发育良好的 新生幼鼠若干、芬太尼和芬太尼拮抗剂，请设计实验验证多次 使用芬太尼能诱发新生幼鼠出现自闭症的行为表现，并预期 实验结果。对实验目的中的四个要素进行分析： 验证性实验的结果已知 性 ——本 实验 质 实验为 性 验证 实验； 量 实验变 (自 量 变 )——自 量 芬太尼的使用情况； 变 为 象 实验对 ( 材料 实验 )—— 中 出的生理状 相同且 育良 题 给 态 发 好的新生幼鼠； 反 量 应变 (因 量 变 )——由 目的可知本 因 量 新生 实验 实验 变 为 幼鼠是否出 自 症的行 表 现 闭 为 现 思“ 照 型 对 类 ” 将新生幼鼠分 两 ：注射芬太尼 、注射等量芬太尼后注射 为 组 组 适量芬太尼拮抗剂组 创“ 条件 实验 ” 相同且适宜条件下 养，无关 量保持相同且适宜 饲 变 写“ 思路 实验 ” ①将生理状 相同且 育良好的新生幼鼠随机分成甲、乙两 态 发 ，甲 多次隔天注射适量芬太尼，乙 在注射等量芬太尼后 组 组 组 注射适量芬太尼拮抗 ； 剂 ②相同且适宜条件下 养一段 后，察甲、乙两 幼鼠有 饲 时间 观 组 关自 症的行 表 闭 为 现 期 果：甲 出 明 的自 症行 表 ，乙 的自 症行 表 不明 预 实验结 组 现 显 闭 为 现 组 闭 为 现 显 4.(2024·山 日照模 东 拟预测)小鼠是群居性动物，可通过胡须感知周围事物帮助其 社交。研究人员将发育早期的小鼠剪去胡须作为实验组，对照组不做处理，用图1 装置观察小鼠成年后的行为变化，记录两组小鼠与笼中两侧熟悉和陌生小鼠的交 往时间，结果如图2。 (1)小鼠胡须是小鼠精密的触觉终端，会以不同频率的速度震动并刷过事物表面， 引起胡须毛囊中的神经末梢兴奋，兴奋过程中神经元膜内电位的变化是 ____________。 (2)由图2 可知，_____________________________________________________ ___________________________________________________________________， 这说明实验组小鼠成年后交往兴趣降低，出现社交障碍，但无明显的社交偏好。 (3)研究人员推测小鼠社交障碍的产生与体内催产素及脑部海马体C 区神经元有 关。为此，他们检测了两组小鼠在社交活动时体内催产素含量及脑部海马体C 区 神经元的激活情况。结果显示：与对照组相比，实验组小鼠体内的催产素含量较 低，海马体C 区有更多的神经元被激活。由此推测，催产素是一种能 ____________(填“促进”或“抑制”)社交的激素；海马体C 区神经元的激活对 小鼠社交产生________(填“促进”或“抑制”)作用。 (4)研究人员敲除海马体C 区神经元的催产素受体基因后，结果显示该神经元神 经活动增强，基因敲除鼠有社交障碍。根据以上信息，推测实验组小鼠成年后社 交障碍的原因是_____________________________________________________。 答案 (1)由负变正 (2)实验组小鼠的交往总时间明显小于对照组，但实验组小鼠与陌生小鼠和熟悉 小鼠的交往时间相同 (3)促进 抑制 (4)实验组小鼠催产素分泌减少，对海马体C 区神经元的抑制作用减弱，C 区神经 元过度激活 解析 (1) ， 离子通道开放， 离子内流，神 元膜内 位的 化是由 兴奋时 钠 钠 经 电 变 负 正。 变 (2)图2 中横坐 是不同的 ，坐 是交往 ，量之一是小鼠 型， 标 组别纵 标 时间变 类 合 示可知， 小鼠的交往 明 小于 照 ，但 小鼠与陌生 结 图 实验组 总时间 显 对 组 实验组 小鼠和熟悉小鼠的交往 相同， 明 小鼠成年后交往 趣降低，出 时间 这说 实验组 兴 现 社交障碍，但无明 的社交偏好。 显 (3)分析 意，与 照 相比， 小鼠体内的 题 对 组 实验组 催 素含量 低，合 产 较 结 (2)可知 小鼠的交往 少，明催 素是一种能促 实验组 时间 说 产 社交的激素； 海 体 进 实验组 马 C 区有更多的神 元被激活，社交减少， 明海 经 说 马 体C 区神 元 经 的激活 小鼠社交 生抑制作用。 对 产 (4)敲除海 体 马 C 区神 元的催 经 素受体基因后， 果 示 神 元神 活 增 ，基因敲除鼠有社交障碍， 产 结 显 该 经 经 动 强 结 合上述信息，推 小鼠成年后社交障碍的原因是催 素分泌减少， 海 测实验组 产 对 马 体C 区神 元的抑制作用减弱， 经 C 区神 元 度激活。 经 过 5.(2024·山 坊三模 东潍 )非快速眼动睡眠(NREM)中因有深睡期，可使人的呼吸变 缓、心率变慢、全身肌肉放松，大脑皮层得到充分休息。研究发现NREM 能促进 机体生长，延缓衰老，增强机体的免疫机制，并能保护中枢神经系统。 (1)NREM 使人呼吸变缓、心率变慢的神经属于____________(填“交感神经”或 “副交感神经”)。交感神经和副交感神经对同一器官的作用通常是相反的，其意 义是_____________________________________________________________ _________________________________________________________________。 (2)人体和动物试验均发现，促进机体生长，延缓衰老与生长激素和促肾上腺皮质 激素有关，两种激素的分泌量与NREM 时间长短的相关性如下图所示。激素b 的 分泌受____________(激素)调节，它所属的分级调节系统被称为________轴，分 级调节的意义是___________________________________________________ ___________________________________________________________________。 (3)科学家经研究推测：5－HT 是由大脑中缝核神经细胞产生的，并通过作用于中 脑网状结构诱导产生NREM。请根据所给实验材料设计实验验证上述推测。 实验材料：健康状况相同的小鼠若干、直流电探针(可损毁神经细胞)、5－HT 注射 液。 实验思路：______________________________________________________ _________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 预期结果：______________________________________________________ ________________________________________________________________ _________________________________________________________________。 答案 (1)副交感神经 使机体对外界刺激作出更精确的反应，使机体更好地适 应环境的变化 (2)促肾上腺皮质激素释放激素和肾上腺皮质 下丘脑—垂体—肾上腺皮质 可 以放大激素的调节效应，形成多级反馈调节，有利于精细调控，从而维持机体的 稳态 (3)将健康状况相同的小鼠平均分为甲、乙、丙三组，甲组用直流电探针损毁小鼠 大脑中缝核神经细胞，监测睡眠状况，一段时间后，向小鼠脑中注射5－HT 再监 测睡眠状况；乙组用直流电探针损毁小鼠中脑网状结构，监测睡眠状况，一段时 间后，向小鼠脑中注射5－HT 再监测睡眠状况；丙组不做处理，监测睡眠状况 甲组小鼠损毁处理后不产生NREM，注射5－HT 后，NREM 可以完全恢复。乙组 小鼠损毁处理后不产生NREM，注射5－HT 后无变化。丙组小鼠正常睡眠产生 NREM 解析 (1)安静状 副交感神 活 占据 ，使呼吸 、心率 慢。交感神 态 经 动 优势 变缓 变 经 和副交感神 同一器官的作用通常是相反的，其意 是使机体 外界刺激作出 经对 义 对 更精确的反 ，使机体更好地适 境的 化。 应 应环 变 (2)生 激素能促 骨骼生 和蛋 长 进 长 白 的合成而促 生 育， 质 进 长发 NREM 也能促 机体生 ，随着激素 进 长 a 的分泌量增 加，NREM 的 也增加，故推 激素 时长 测 a 生 激素，激素 为 长 b 促 上腺皮 激素 为 肾 质 ， 下丘 放的促 上腺皮 激素 放激素作用于垂体，促 促 上腺皮 激素的 脑释 肾 质 释 进 肾 质 放， 上腺皮 会在促 上腺皮 激素的作用下合成 上腺皮 释 肾 质 肾 质 肾 激素， 种分 质 这 系 被称 级调节 统 为“下丘 —垂体— 上腺皮 脑 肾 质轴”， 上腺皮 激素的分泌量达 肾 质 到一定的程度可以抑制下丘 和垂体的活 ，因此激素 脑 动 b(促 上腺皮 激素 肾 质 )的 分泌受促 上腺皮 激素 放激素和 上腺皮 激素 ，分 可以放大激 肾 质 释 肾 质 调节 级调节 素的 效 ，形成多 反 ，有利于精 控，从而 持机体的 。 调节 应 级 馈调节 细调 维 稳态(3)本 的目的是探究 实验 5－HT 是否由大 中 核神 胞 生的，并是否通 作用 脑 缝 经细 产 过 于中 网状 构 生 脑 结 诱导产 NREM，自 量 大 中 核神 胞、中 网状 构 变 为 脑 缝 经细 脑 结 的有无，因 量 小鼠的睡眠状况， 思路和 变 为 实验 预期 果 答案。 结 见
