实验设计专题
1、实验设计型
科学研究表明，氟对雄性大鼠下丘脑—垂体—性腺内分泌系统具有干扰作用，但不清楚具体影响的部位。请完成下列相关实验设计内容：
(1)实验目的：探究__________________________________________。
实验步骤：
第一步：选用适龄成年雄性大鼠36只，随机均分为对照组、低氟组、高氟组。
第二步：给对照组饮用去离子水，低氟组饮用氟浓度为30 mg/L的水，高氟组饮用氟浓度为100 mg/L的水，饲喂8周后检测各组大鼠血清中各激素的含量(单位：105moL/mL)。 －实验结果：
(2)________。
(3)分析原因：下丘脑—垂体—性腺等内分泌系统存在________调节机制，即血清中性激素含量下降时，对下丘脑和垂体的抑制作用会________(填“增强”或“减弱”) ，而在该实验中，随着饮水中氟含量的增多，雄性激素的含量下降，而促性腺激素释放激素的含量上升，促性腺激素含量________。
2、补充完善型
(2013·金华等十二校联考) 染色体的断裂片段在有丝分裂时不能进入子细胞核中，而在细胞溶胶中形成圆形结构，称为微核。通过染色可观察到微核，常用含微核的细胞数占观察细胞总数的比例(微核率) 来检测有毒物质对细胞的危害程度。某研究小组应用微核检测技术探究不同浓度的氯苯对人类细胞的危害程度。请根据以下提供的实验材料与用具，补充完成实验思路及其它小题。
材料和用具：人成纤维细胞悬浮液、培养液、0.1 mg/L氯苯溶液、染色液、显微镜、细胞培养瓶、二氧化碳培养箱等。(染色和制作装片的具体方法不作要求)
(1)实验步骤
①配制_______________________________________________________，
分别等量加入到细胞培养瓶中，另设一只培养瓶不加氯苯化合物，并编号； ②向各培养瓶中加入___________________________________________。
③取各培养瓶中培养液，_______________________________________。
(2)绘制一个用于呈现实验数据的坐标系，并画出最可能的实验结果。
(3)检测微核时可用________溶液作染色剂。
3、评价修正型
糖尿病是威胁人类健康的十大杀手之一。常见的糖尿病分为两种类型：I 型糖尿病和Ⅱ型糖尿病。请根据所学知识回答问题。
(1)Ⅰ型糖尿病的病因是免疫系统攻击胰岛β细胞进而造成胰岛β细胞受损。此疾病属于免疫异常中的________病。由于胰岛β细胞受损，患者体内胰岛素含量________，使组织细胞对葡萄糖的________作用减弱，导致血糖升高并出现糖尿。
(2)Ⅱ型糖尿病的病因是胰岛β细胞功能正常，但体内含有抗胰岛素受体的抗体，给这种患者注射胰岛素________(填“能”或“不能”) 有效调节其血糖水平，原因是___________________________________________________。
(3)现给出以下材料，请你设计实验验证Ⅰ型糖尿病是由胰岛素缺乏引起的。
实验材料：两只健康且大小相同的狗、胰岛素、试管、斐林试剂及其他必需用品。 实验步骤：
第一步：将其中一只狗的胰岛切除，另一只狗不切除胰岛但做相应处理。
第二步：分别收集狗的尿液于两支试管中，然后滴加斐林试剂并加热，观察颜色变化。 第三步：给切除胰岛的狗喂食适量的胰岛素，一段时间后收集尿液，用本尼迪特试剂鉴定，观察颜色变化。
请根据以上内容回答问题：
①指出上述实验步骤中的一项错误之处：___________________________；
改正：_______________________________________________________。
②请推测步骤纠正后实验狗的实验现象：
第二步的实验现象是______________________________________________。
第三步的实验现象是___________________________________________。
③本实验设置了两种对照：一种是__________________________________，另一种是__________________________________________________________。
4、验证型
小白鼠是生物学中常用的实验动物。请根据所学知识，回答下列与小白鼠生命活动调节相关的问题：
(1)下丘脑与垂体之间有神经联系和血液联系，如何验证下丘脑调节垂体分泌促甲状腺激素的方式是激素调节？____________________________________________________。
(2)将小白鼠从25 ℃的环境中转移到15 ℃的环境中，小白鼠血液中促甲状腺激素释放激素含量的变化情况为____________________________。
(3)已知卵巢分泌的雌性激素能促进子宫发育。研究人员为探究垂体分泌的促性腺激素能否影响卵巢和子宫的发育，用一批幼鼠做了如下实验，据此回答问题。
只。 ②表中A 处的处理方法是________________________________________。
③第3组实验结果产生的原因是___________________________________。
5、探究型
(2013·浙江省衢州模拟) 实验发现山核桃外果皮的提取物中富含多种生物活性成分，它们具有抗氧化损伤作用，可能有防护动物辐射损伤的作用。实验动物血液中超氧化物歧化酶(简称SOD ，是O 22的天然消除剂) 活性可作为确定防护辐射损伤作用的效果标志之一。－
为探究山核桃外果皮提取物是否对接受过辐射的实验小鼠有防护作用，设计如下实验： 实验材料及试剂：生长发育状态相似的健康的未接受过辐射的小鼠10只、生理盐水、注射器、不同浓度(15g/mL、9 g/mL、3 g/mL)山核桃外果皮提取液、SOD 活性测定仪器。 实验步骤：
①取生长发育状态相似的健康的未接受过辐射的小鼠10只，随机分成5组，每组2只(不考虑性别的影响) ，分别标记为甲、乙、丙、丁、戊。
②甲、乙、丙三组每天分别注射15 g/mL、9 g/mL、3 g/mL三种不同浓度的山核桃外果皮提取物10 mL，丁、戊两组每天分别注射__________________。
③5组小鼠在相同的适宜条件下培养15天后，甲、乙、丙、丁4组小鼠分别用相同剂量的60Coγ射线辐射处理，戊组________，作为阴性对照组。
④辐射后第5天，提取各组实验动物的血液，分别用SOD 活性测定仪器测定各组实验动物血液中SOD 的活性，记录各组实验数据，计算平均值。
请回答下列问题。
(1)实验原理：_________________________________________________。
(2)请完善上述实验步骤中空格内的有关内容。
(3)根据上述实验步骤，设计一个表格记录实验结果。(注：不需写出记录表的标题)
(4)预期的实验结果与结论：
①若甲、乙、丙三组SOD 的活性平均值甲>乙>丙，且明显高于丁组，与戊组接近，说明山核桃外果皮提取液具有防护辐射损伤的作用，且浓度越大效果越好。
②若甲、乙、丙三组SOD 的活性平均值差不多，且明显高于丁组，与戊组接近，说明山核桃外果皮提取液具有防护辐射损伤的作用，但与浓度无关。
③若___________________________________________________，说明山核桃外果皮提取液不具有防护辐射损伤的作用。
6、综合型
(2013·广州模拟) 苦马豆素(SW)最早是从植物
灰苦马豆中分离获得，为了研究SW 是否具有
抑制肿瘤细胞生长的作用，许多学者做了大量
研究，请根据以下实验研究过程及研究结果回
答问题。
相对值的大小)
(1)实验中首先将小鼠肝癌Hepal-6细胞制成单细胞悬液，于37 ℃、5%CO2培养箱中培养的目的是________________________________________。
(2)实验中对照组的处理方法应为________________，利用多孔板培养时，每组设置5个平行孔同时进行培养，计数后统计平均值是为了________________________________。
(3)分析图1中曲线可知，SW 对肝癌Hepal-6细胞作用效果的特点是：
①__________________________________________________________；
②__________________________________________________________。
(4)表1结果说明SW 可以诱发细胞________，从分子水平上分析，SW 可以导致癌细胞内________的合成量增加，该基因表达的过程可以表示为_________________________。
实验设计专题答案
1、解析 由“氟对雄性大鼠下丘脑—垂体—性腺内分泌系统具有干扰作用，但不清楚具体影响部位”这一关键信息，获取实验的目的是探究氟对雄性大鼠下丘脑—垂体—性腺内分泌系统的干扰部位。据实验结果可知，随着氟含量的增加，下丘脑分泌促性腺激素释放激素的量增加，而垂体分泌的促性腺激素减少，由此可判断氟影响了垂体的活动。下丘脑—垂体—性腺等内分泌系统存在负反馈调节，当血清中性激素含量增多时，会抑制垂体和下丘脑的活动，当血清中性激素含量少时，其对下丘脑和垂体的抑制作用减弱。 答案 (1)氟对雄性大鼠下丘脑—垂体—性腺内分泌系统的干扰部位 (2)垂体 (3)反馈 减弱 下降
2、解析 欲探究“不同浓度”的氯苯溶液对人类细胞的危害程度，宜配制系列浓度梯度的氯苯溶液，并设置不添加氯苯的对照组，实验应遵循单一变量原则及等量原则，进行动物细胞培养宜置于CO 2培养箱中，绘制坐标图时应以横轴为自变量(即氯苯化合物浓度) ，纵轴为因变量(即微核率) ，观察微核应使用碱性染料染色。
答案 (1)①浓度从低到0.1 mg/L的具有一定浓度梯度的氯苯化合物 ②等量的培养液和人成纤维细胞悬浮液，放入二氧化碳培养箱中培养一段时间 ③取各培养瓶中培养液，染色后分别制成装片，在显微镜下观察并计数，统计出微核率
(2)
(3)龙胆紫或醋酸洋红
3、解析 (1)自身免疫系统攻击胰岛β细胞属于自身免疫病；胰岛β细胞受损，分泌的胰岛素减少，故体内的胰岛素含量降低；胰岛素具有促进组织细胞对葡萄糖摄取、利用和储存的作用，其含量降低，造成相应的作用减弱，从而导致血糖
浓度升高。(2)根据题意，Ⅱ型糖尿病是因为体内含有抗胰岛素受体的抗体而使胰岛素和受体不能结合，因此注射胰岛素也不能有效调节血糖平衡。(3)①胰岛素为蛋白质类激素，不能饲喂，因此实验步骤三中的“喂食胰岛素”错误。②胰岛素具有降低血糖的作用，当切除狗的胰岛后，狗体内的胰岛素来源被切断，血糖浓度升高，因此尿中含糖，向实验狗的尿液中滴加本尼迪特试剂，加热后出现红黄色沉淀；第三步中若对实验狗注射适量胰岛素，则狗体内血糖浓度降低，恢复正常，尿中不含糖，用本尼迪特试剂鉴定不出现红黄色沉淀。③本实验采取了实验狗和正常狗的空白对照，同时也采取了实验狗切除胰岛和注射胰岛素的自身前后对照。
答案 (1)自身免疫 减少(降低) 摄取、利用和储存
(2)不能 胰岛素无法与受体结合 (3)第三步①给切除胰岛的狗喂食适量的胰岛素 给切除胰岛的狗注射适量的胰岛素 ②收集实验狗的尿液的试管出现红黄色沉淀，收集正常狗的尿液的试管不出现红黄色沉淀 两支试管均不出现红黄色沉淀 ③实验狗与正常狗的空白对照 实验狗补充胰岛素前后的自身对照
得分要诀 掌握多肽和蛋白类的激素不能口服，只能注射；明确实验的对照包括空白对照、实验组相互对照、自身前后对照和条件对照等是解题的关键。
4、解析 (1)由于题干信息明确指出“下丘脑与垂体之间有神经联系和血液联系”，只有阻断其中的某一个联系，才能单独观察它们之间到底是通过什么调节的。切断血管，会导致营养和氧气供应受阻，组织细胞坏死，不能达到实验目的，因此应切断神经联系，检测促甲状腺激素含量变化情况。(2)小白鼠为恒温动物，从25 ℃的环境中转移到15 ℃的环境中，小白鼠血液中促甲状腺激素释放激素的含量会增加，当达到一定值时，通过反馈调节将不再增加。(3)根据对照原则和单一变量原则可知，小白鼠的各项指标应基本相同，A 处的处理方法应是切除垂体同时定期注射不含激素的等量溶剂。通过纵向比较卵巢和子宫的质量，很容易得出第3组实验结果产生的原因。
答案 (1)切断其神经联系后，检测到血液中的促甲状腺激素的含量并没有减少 (2)先增加到一定量，之后不再增加(保持稳定) (3)①相同(或相近) ②切除垂体，同时定期注射等量溶剂 ③切除垂体后，促性腺激素减少，导致卵巢不能正常发育，而定期注射的雌性激素促进了子宫发育
5、解析 欲探究山核桃外果皮提取物是否对接受过辐射的实验小鼠有防护作用，除设置不同浓度山核桃外果皮提取物处理的辐射小鼠组别外，还应设置不同山核桃外果皮提取物(即用生理盐水) 处理的辐射小鼠作对照，同时宜设置不经辐射处理的小鼠作阴性对照；记录表格的设置除应体现甲～戊组别外，还应能体现SOD 活性记录框及各组SOD 活性平均值，由于是探究实验，应进行分组讨论，讨论时对是否具防护辐射损伤作用的评价，应与丁、戊作对照。
答案 (1)辐射可导致实验动物血液中SOD 活性的改变，通过检测注射过不同浓度的山核桃外果皮提取物的实验动物血液中SOD 活性的变化来说明辐射损伤防护作用的效果
(2)等量的生理盐水 不作处理
(3)
6、解析 (1)将小鼠肝癌细胞制成单细胞悬液于37 ℃、5%CO2培养箱中培养的目的是进行细胞克隆。(2)实验中对照组应为只加入等量生理盐水处理的组别，为排除偶然因素对实验结果的干扰，宜设置重复组，并统计平均值。(3)图1中曲线变动趋势表明，SW 对肝癌Hepal-6细胞作用效果具有的特点包括：SW 浓度越高细胞存活率越低，即抑制效果越强，且SW 作用时间越长，对细胞的抑制作用越强。(4)表1结果表明，SW 可以诱发细胞凋亡，从分子水
平上分析，SW 可以导致癌细胞内Bax 蛋白合成量增加，该基因表达的过程可包括Bax 蛋白基因转录及翻译过程。
答案 (1)细胞克隆(细胞分裂、细胞增殖)
(2)不加SW 药物(或只加入等量的生理盐水) 减小误差，使实验结果更可信
(3)①SW 浓度越高，对细胞生长(存活) 的抑制作用越强
②SW 作用时间越长，对细胞生长(存活) 的抑制作用越强
(4)凋亡 Bax 蛋白
转录翻译Bax 蛋白基因――→mRNA ――→Bax 蛋白