实验专题2　实验方案的补充和完善

实验专题2实验方案的补充和完善(本栏目对应学生用书P201)［实验归纳］1.实验材料用具的评价角度和改进技巧（1）材料用具是否恰当。明确实验原理，分析所给的材料用具应具备的条件（浓度、规格等）。如观察洋葱表皮细胞的质壁分离与复原实验时不能用0.5g/mL的蔗糖溶液。（2）是否遗漏重要的实验用具。分析处理操作对象、观察现象时，所用到的重要用具，仔细检查在所给用具中是否存在。如观察叶绿体的形态和分布，不能缺少显微镜。（3）药剂选择使用和用量是否准确。根据所学实验要求合理选择、使用，做到用量准确。（4）材料用具是否充分利用。思考所给材料用具分别起什么作用，怎样运用。2.实验步骤的评价角度和改进技巧（1）步骤是否完整，是否设置对照实验。若没有，应依据实验目的、原理，确定设置的对照类型，进行补充。（2）步骤是否合理，操作步骤是否颠倒。应依据已有的生物学知识进行调换。如使用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，A液（NaOH溶液）和B液（CuSO4溶液）滴加顺序不能颠倒。（3）操作是否违反生物学原理。若违反，应进行纠正。如在探究温度、pH对酶活性影响的实验中，不能用斐林试剂检测。（4）是否遵循单一变量原则、等量原则和排除无关变量的干扰。应保证实验组和对照组除自变量外，其他条件完全一致，如在探究温度对酶活性影响的实验中，保证实验组和对照组除温度外，其他条件（如pH、加入底物的量等）完全一致。（5）实验条件是否正确。如分析实验是否需要搅拌、加热，实验所需的温度、光照等条件是否合理。3.实验结果的评价角度和改进技巧（1）实验结果的种类是否符合实验的类型。验证性实验只有一种结果，探究性实验的结果要分类讨论。（2）实验结果出现科学性错误。应根据实验原理和过程，联系教材相关知识，推导出正确的实验结果。如双缩脲试剂鉴定蛋白质时，结果写成蓝色。（3）因果关系倒置。要学会表达，表达的模式是根据实验结果（现象），推导出实验结论。【典例】据《本草纲目》记载，桑叶具有降低血糖的作用。为了研究桑叶提取液的降血糖效果，某研究小组以大鼠为实验对象进行了如下实验，现请你把实验报告补充完整。材料与药剂：生理状况相同的健康大鼠50只、桑叶提取液、链脲佐菌素（STZ）、蒸馏水、溶解STZ的枸橼酸盐缓冲液，血糖测定仪等。（注：①大鼠全部用于实验，实验过程中全部存活；②STZ是一种特异性破坏胰岛B细胞的药物）实验一：制备实验性糖尿病大鼠模型（1）随机取

的健康大鼠40只，禁食12h后，随机均分成A、B两组，在A组左下腹腔一次性注射STZ65mg/kg（溶于适宜浓度和pH的枸橼酸盐缓冲液），在B组左下腹腔一次性注射__________________

。

（2）注射48h后，凡血糖浓度高于13mmol·L-1，尿中出现糖，并出现

等症状者为糖尿病大鼠模型，留下备用。大鼠体内与血糖上升相关的激素有肾上腺素和

，后者的增加可以

胰岛素的分泌。

生理状态相同等量适宜浓度和pH的枸橼酸盐缓冲液多饮、多食、多尿胰高血糖素促进实验二：检验桑叶提取液的降血糖效果（1）将实验一剩余的大鼠作为甲组，将制备的糖尿病大鼠随机分成乙、丙两组。（2）用血糖测定仪测定各组大鼠的血糖浓度，并进行统计分析。（3）对丙组的每只大鼠每天灌喂2mL桑叶提取液，连续灌喂4周；对甲组和乙组的每只大鼠

；期间各组大鼠均饲喂普通饲料，自由饮食。

（4）4周后，

。每天灌喂2mL桑叶提取液的生理盐水溶液，连续灌喂4周检测三组的血糖浓度实验结果：研究结果如下表所示，但未标明组别。请根据上述步骤将“组别”栏补充完整（用“甲”“乙”“丙”表示）。桑叶提取液对实验性糖尿病大鼠血糖的影响实验结论：桑叶提取液降低糖尿病大鼠血糖浓度的作用明显，但其不能使血糖浓度降到正常水平。组别数量/只实验开始时/（mmol·L-1）给药4周后/（mmol·L-1）

103.85±1.283.94±2.20

1018.62±3.0810.12±2.65

1019.46±3.9819.00±2.70甲丙乙【解析】实验一：（1）随机取生理状态相同的健康大鼠40只，禁食12

h后，随机均分成A、B两组，在A组左下腹腔一次性注射STZ

65

mg/kg（溶于适宜浓度和pH的枸橼酸盐缓冲液），其目的是破坏胰岛B细胞，使其患上糖尿病；在B组左下腹腔一次性注射等量适宜浓度和pH的枸橼酸盐缓冲液，作为对照。（2）注射48

h后，凡血糖浓度高于13

mmol·L-1，出现尿糖，并出现多饮、多食、多尿等症状的为糖尿病大鼠模型。大鼠体内与血糖上升相关的激素有肾上腺素和胰高血糖素，后者的增加可以促进胰岛素的分泌。实验二：（1）将实验一剩余的大鼠作为甲组，将制备的糖尿病大鼠随机分成乙、丙两组。（2）用血糖测定仪测定各组大鼠的血糖浓度，并进行统计分析。（3）丙组作为实验组，每只大鼠每天灌喂2

mL桑叶提取液的生理盐水溶液，连续灌喂4周；甲组和乙组作为对照组，每只大鼠每天灌喂2

mL生理盐水，连续灌喂4周；期间各组大鼠均饲喂普通饲料，自由饮食。（4）4周后，检测三组的血糖浓度，研究结果如题表所示，表中组别从上到下分别为甲、丙、乙。本实验的结论为桑叶提取液降低糖尿病大鼠血糖浓度的作用明显，但不能使血糖浓度降到正常水平。解题指导

生物实验要遵循的一般原则主要有对照原则、等量原则、单一变量原则和控制无关变量原则。设计实验的一般步骤主要有：确定实验原理，选择材料用具，确定方法步骤（预处理→分组→处理→观察记录现象，收集数据→预测结果→得出结论）。［高考试练］1.（2024年黑龙江哈尔滨模拟）肝是脊椎动物体内以代谢功能为主的器官，具有储存肝糖原、制造胆汁等功能。急性肝衰竭（ALF）是可由多种原因引起的危重疾病，其病理基础是肝细胞在短时间内大量死亡，导致肝发生功能性障碍，致死率很高。（1）肝作为机体的重要器官，其生命活动受_________________________

（至少写出两种）、胰高血糖素等多种激素的调节，肝细胞受胰高血糖素调节的根本原因是

。

胰岛素、甲状腺激素、糖皮质激素、肾上腺素胰高血糖素受体基因在肝细胞中表达（2）肝中的肝糖原对维持血糖浓度的相对稳定起着重要作用。正常人体血糖浓度为

。饥饿状态下，在流经肝的血液中，与动脉端相比，静脉端的胰高血糖素含量

。

3.9~6.1mmol/L下降（3）葛根是我国传统名贵的中草药，其中的葛根素（Pue）对肝具有保护作用。某科学研究小组欲探究葛根素预处理对D-氨基半乳糖所致的急性肝衰竭小鼠肝脏是否具有降低肝细胞凋亡率的保护作用。请根据实验材料完善实验思路、预测实验结果。实验材料：正常小鼠若干，Pue（300mg/kg），10%D-氨基半乳糖（1.2mL/100g），TUNEL染色试剂盒（染色后正常细胞核为蓝色，凋亡细胞核中有棕黄色颗粒），光学显微镜等。①完善实验步骤：a.将若干只正常小鼠随机分为甲（对照组）、乙（模型组）、丙（实验组）3组。b.丙组静脉注射适量

，甲、乙组静脉注射等量生理盐水，每日1次，连续给药两周。

c.末次给药后24h，对乙、丙组腹腔注射

，甲组腹腔注射

。

d.8h后，取小鼠肝脏组织进行切片并用TUNEL染色试剂盒染色，在光学显微镜下随机选取若干个视野进行观察，并计算肝细胞凋亡率。Pue10%D-氨基半乳糖等量生理盐水②预测实验结果：若Pue预处理能减轻D-氨基半乳糖对肝功能的损伤程度，则肝细胞凋亡受到

。

抑制【解析】（1）依题意“肝是脊椎动物体内以代谢功能为主的器官，具有储存肝糖原、制造胆汁等功能”，则其生命活动受各种与代谢及血糖平衡相关的激素的作用，如胰岛素、甲状腺激素、糖皮质激素、肾上腺素、胰高血糖素等。肝细胞受胰高血糖素调节是因为细胞膜为有相关的特异性受体，受体是蛋白质，受基因的调控。因此，肝细胞受胰高血糖素调节的根本原因是胰高血糖素受体基因在肝细胞中表达。（2）正常人体血糖浓度约为3.9~6.1

mmol/L。饥饿状态下，胰高血糖素作用于肝细胞，使肝糖原分解成葡萄糖补充血糖。流入肝脏的血是动脉血，流出肝脏的是静脉血。所以在流经肝的血液中，与动脉端相比，静脉端的胰高血糖素含量下降。（3）①依题意，实验的目的是探究葛根素预处理对D-氨基半乳糖所致的急性肝衰竭小鼠肝脏是否具有降低肝细胞凋亡率的保护作用。因此，实验开始前小鼠要经Pue预处理。又知“甲、乙组静脉注射等量生理盐水，每日1次，连续给药两周”且丙组是实验组，因此，丙组要静脉注射适量Pue。根据实验目的，实验的自变量除了材料是否经Pue预处理外，还有是否注射10%D-氨基半乳糖。依题意，甲是对照组、乙是模型组、丙是实验组，因此，末次给药后24

h，对乙、丙组腹腔注射10%D-氨基半乳糖，甲组腹腔注射等量生理盐水。②若Pue预处理能减轻D-氨基半乳糖对肝功能的损伤程度，则肝细胞凋亡受到抑制。2.（2024年贵州安顺期中）垂体和下丘脑发生病变都可引起甲状腺功能异常。现有甲、乙两人都表现为甲状腺激素水平低下，通过给两人注射适量的TRH，分别测定每个人注射前30min和注射后30min的TSH浓度来鉴别病变的部位是垂体还是下丘脑。测定结果如下表：组别TSH浓度/（mU·L-1）注射前注射后健康人930甲229乙12（1）由上述结果可以推测甲生病变的部位是

，理由是___________

；乙发生病变的部位是

。

（2）正常人血液中的甲状腺激素浓度增高时，会抑制下丘脑和垂体的活动。使甲状腺激素含量维持正常生理水平，这称为

调节。

为验证动物体内甲状腺激素分泌是该调节机制，某同学设计了如下实验。实验材料和用具：若干只同种同龄生理状态相近性别相同的健康成年鼠、适宜浓度含放射性碘的溶液、无放射性的促甲状腺激素、无放射性的甲状腺激素、生理盐水、注射器若干等。下丘脑因为当注射适量的TRH后，垂体分泌的TSH水平恢复至接近正常，表明垂体是正常的垂体（负）反馈请完善下面的实验步骤。①将若干只同种生理状态相近的实验鼠随机分为甲、乙、丙3组，甲组设置为对照组，乙组和丙组设置为实验组。②给各组鼠注射

至甲状腺，并测定各组鼠的甲状腺中的碘的放射性含量。

③分别给甲、乙、丙3组实验鼠注射

、无放射性的甲状腺激素、无放射性的促甲状腺激素。

④将甲、乙、丙3组实验鼠在相同且适宜条件下饲养，5天后分别测定三组实验鼠甲状腺中碘的放射性含量。适宜浓度含放射性碘的溶液等量的生理盐水实验结果与分析：经放射性含量检测，与甲组相比，乙组实验鼠甲状腺中碘的放射性含量下降较慢，原因是__________________________________________________________________________________________________________________

；与甲组相比，丙组实验鼠甲状腺中碘的放射性含量下降较快，原因是________________________________________________________________

。则验证动物体内甲状腺激素的分泌过程中存在该调节机制。

乙组注射无放射性的甲状腺激素，甲状腺激素含量较高会抑制促甲状腺激素的合成，甲状腺细胞利用