2026年高考生物二轮突破复习：热点07 微生物在环境修复、人体健康与农业增产中的革命（解析版）

/热点07微生物在环境修复、人体健康与农业增产中的革命内容导航情境解读内容导航情境解读考向破译限时实战热点背景速递情境探究高效科普：情境深入剖析与探寻，提取关键信息热点信息解码链接教材预测考向：建立热点与教材知识的桥梁，精准预测命题方向热点限时训练模拟实战巩固提升：限时完成情境化题目训练，提升信息迁移能力【热点背景】微生物作为自然界中无处不在的“微型工程师”，正以其无与伦比的化学创造与调控能力，引领着一场从重塑环境到守护健康的深刻变革，为解决人类面临的诸多系统性挑战提供了极具前景的创新路径。生物赋能驱动的塑料循环治理在应对全球性环境危机的战场上，利用微生物治理塑料污染无疑是最令人兴奋的前沿方向之一，它标志着环境科学从被动的“末端清理”向主动的“循环设计”与“生物赋能”的根本性转变。其核心逻辑在于，通过发掘、改造乃至设计微生物及其体内高效的酶系统，将顽固的塑料聚合物精准地分解为可被重新利用的小分子单体或完全无害化的终产物，从而在物质循环的层面实现对“白色污染”的闭环管理。当前，这一领域的科学探索正沿着两大关键路径飞速推进：一是不断从自然界的极端或特殊环境（如垃圾填埋场、深海沉积物）中，筛选和发现能降解传统塑料（如PET、聚氨酯PU，甚至顽固的聚丙烯PP）的微生物“清道夫”和酶分子，并通过蛋白质工程等手段持续提升其降解效率与稳定性；二是从材料设计的源头出发，积极开发新型的生物基可降解塑料，例如某些可在特定环境（如堆肥、海水）中被微生物群落快速、完全代谢的新型聚酯，从而在产品的全生命周期之初就规划好其“无害化回归”自然的路径。这场变革的深层意义在于，它将人类对污染治理的思维模式，从被动应对升级为主动引导物质流融入地球既有的生物地球化学循环之中。肠道菌群通过翻译后修饰调控免疫稳态与此同时，在我们每个人身体的内部，另一场由微生物主导的、更为精密的化学生态调控工程每时每刻都在进行。肠道微生物群，这个庞大的“隐形器官”，与宿主之间维持着一种远超营养消化的、复杂而动态的“化学对话”。其核心机制之一，便是通过“肠道微生物群-宿主翻译后修饰轴”深度调控人体的免疫与代谢稳态。肠道菌群分泌的多种代谢产物，如短链脂肪酸、色氨酸衍生物和多胺等，犹如一把把高度特异的“化学钥匙”，能够对宿主细胞（尤其是免疫细胞）中的蛋白质进行精确的“翻译后修饰”——例如乙酰化、甲基化或琥珀酰化。这种微观的化学修饰直接改变了蛋白质的活性、定位或稳定性，从而像调节精密仪器一样，开启或关闭关键的细胞信号通路。这机制精准地调控着免疫细胞的命运与功能，例如促进具有抗炎功能的调节性T细胞分化、抑制过度活化的促炎Th17细胞、以及加固肠道上皮屏障的完整性。一旦这一化学对话失衡，便可能成为肥胖、炎症性肠病、自身免疫性疾病乃至癌症等多种慢性疾病发生发展的重要推手。反过来，这一深刻认知也为新型疗法打开了大门：特定益生菌株或其代谢产物（如某些梭菌产生的丁酸盐）已被证实能有效增加肠道内的调节性T细胞，抑制炎症反应，在临床前模型中展现出对结肠炎等疾病的明确缓解作用，为开发靶向性的“微生物组疗法”或“后生元疗法”提供了坚实的科学依据。根际微生物组：植物的抗逆调控智囊团根际微生物组，即植物根系周围复杂的微生物群落，其作用远不止于传统的固氮或解磷，它们实际上是植物应对外部胁迫的“核心智囊团”与“抗逆调节剂”。当植物面临干旱、盐碱、重金属或有机污染物等低剂量环境胁迫时，常常会触发一种被称为“毒物兴奋效应”的适应性现象——即轻微的逆境反而刺激了植物生长与防御能力的增强。近年来的研究揭示，土壤微生物组正是这一现象背后不可或缺的“指挥家”。其核心机制在于，低剂量胁迫会刺激植物根系分泌出特定组成和数量的化学物质（如有机酸、酚类、糖类），这些分泌物就像精准的信号，重新“招募”和“富集”了那些能够帮助植物应对当前胁迫的有益微生物，例如增强水分吸收的菌根真菌、产生铁载体的细菌、或能降解污染物的特殊菌株。这些被招募的盟友则通过其自身分泌物，帮助植物更高效地获取养分和水分，产生植物激素或直接降解毒素，从而系统性增强了植物的整体健康与恢复力。这一发现革新了我们对植物-微生物互作的认知，并指明了一条极具潜力的绿色农业新途径：通过设计合成微生物群落或施用特定微生物接种剂，主动调控根际微环境，从而帮助作物在不依赖大量化肥农药的前提下，实现抗逆增产、修复污染土壤，推动农业向着更可持续、更具韧性的方向发展。综上所述，从全球尺度的塑料污染闭环治理，到人体内部微观的免疫稳态精密调控，再到田间地头的作物抗逆与生态修复，微生物及其强大的化学语言贯穿其中。这三个看似独立的领域，实则共享着同一个核心理念：即理解、尊重并巧妙地利用自然界亿万年来演化形成的微生物化学网络与调控逻辑。无论是分解人造聚合物的酶，调控宿主蛋白质的代谢物，还是介导植物-微生物对话的根际分泌物，都是这一化学网络的关键节点。未来，随着合成生物学、代谢组学、空间组学等前沿技术的深度交融，我们将能更精准地解读微生物的化学“语言”，并更智慧地设计干预策略。这预示着我们将步入一个“微生物赋能”的新时代，通过利用并引导这些微小生命的巨大力量，我们有望构建一个环境更清洁、人体更健康、农业更可持续的和谐未来。【信息速递】1．技术突破与创新：这一维度聚焦于利用前沿生物技术改造或创造微生物，以实现对重大挑战的革命性突破。核心进展包括：一、攻克难降解塑料：我国科学家首次发现来自地下油藏的铜绿假单胞菌，能高效降解顽固的聚丙烯（PP）。其创新在于直接攻击PP结构中的侧链甲基，并将降解产物主要转化为可利用的液态有机物，实现了“变废为宝”的高价值资源转化，而几乎不产生二氧化碳。二、生物合成高级产品：通过工程改造，科学家提升了降解过程的“价值链”。例如，改造后的大肠杆菌能将PET塑料的降解产物，高效转化为非处方止痛药对乙酰氨基酚。三、人机菌交互接口：我国团队创新研发了“可吞服光电子胶囊-工程菌双向交流系统”。该系统如同“肠道智能潜水艇”，能用光信号与工程菌实时“对话”，实现了对肠道环境的原位监测与远程精准调控，开启了生物电子融合治疗的新范式。2．医学应用进展：这一维度聚焦于微生物技术在疾病诊疗中的实际转化与临床突破。在诊断领域，基于“人机菌交互接口”技术的创新系统（如可吞服光电子胶囊）已在动物实验中展现出巨大潜力，能够比传统方法提前1-2天预警肠炎发作，实现了对肠道微环境的动态实时监测。在治疗方面，精准菌群移植取得显著进展：针对复发性艰难梭菌感染，香港团队开发的MOZAIC系统结合人工智能与大数据分析，能为患者智能匹配最优供体菌群，将治愈率提升至90%以上，并已成功应用于临床。与此同时，上述诊疗系统在实验中已能通过远程光信号指令，精准调控工程菌原位分泌抗炎蛋白，有效缓解肠道炎症，标志着“监测-预警-治疗”一体化的活体细菌诊疗范式正走向现实。3．农业领域应用：这一维度凸显了微生物技术在推动绿色、可持续农业方面的关键作用。一方面，通过智能施用与数字农业的创新融合，例如印度尼西亚将基于天然微生物的生物肥料与无人机喷洒技术结合，实现了对农田的精准、高效、低成本的定点投放，在保护作物的同时显著提升了生物制剂的利用效率。另一方面，在改良逆境土壤方面，我国开发的盐碱地改良创新菌剂，通过筛选耐盐碱核心功能菌株，并结合生物炭等载体，成功帮助有益微生物在植物根部定殖，有效改善了根际微生态，激活了土壤活力，为在非耕地上实现农业增产提供了可靠的生物解决方案。这些进展共同标志着微生物技术正从辅助角色，转变为驱动农业系统向智能化、生态化转型的核心引擎。【知识定位】1．高中生物教材：在高中生物学教材中，这些热点与多个核心模块紧密相连。它们主要交汇于高中生物的两大核心模块：“微生物的培养与应用”及“人体的内环境与稳态”。微生物降解塑料、作为生物刺激剂等内容，是“微生物代谢”和“生态系统中的物质循环”原理的鲜活例证。关于肠道菌群与免疫、代谢的相互关系，则是对“人体内环境与稳态”以及“免疫调节”章节的深度拓展，揭示了传统神经-体液-免疫调节网络之外的微观调控维度。而探究益生菌功效的实验设计思路，则直接应用了“生物技术实践”中关于科学探究的原则与方法。总而言之，高考对这一板块的考查，本质是“新情境，老考点”。你的备考重心应是：以扎实的教材原理为“本”，以清晰的实验思想为“纲”，通过精练真题和主动联想，关键在于将新信息与教材核心原理结合，锻炼快速识别题目背后核心考点的能力。2．大学相关教材：在大学《微生物学》及相关专业教材中，这些前沿进展构成了各应用分支的核心内容。微生物降解塑料等环境修复技术，是“环境微生物学”和“微生物生理代谢”章节的关键课题。肠道菌群研究归属于“医学微生物学”或“微生物生态学”，涉及宿主-微生物互作的分子机制。农业增产应用则是“农业微生物学”的重点，研究微生物与植物的互惠共生。抗生素对菌群的影响、工程菌的构建等内容，则深刻贯穿于“微生物遗传学”、“微生物生态学”和“生物安全”的论述中。【考向预测】预测1微生物降解塑料及其他污染物：此主题极可能以材料分析题或综合应用题的形式出现。命题将紧密结合“碳中和”、“绿色发展”等国家战略，创设关于新型塑料污染或特定工业废水治理的情境。可能要求设计简单的实验方案，验证某种微生物对特定污染物的降解效果。预测2分析肠道菌群与人体健康（如免疫、代谢）的相互关系：最可能以非选择题或实验探究题进行深度考查。命题会从“精准医疗”或“预防医学”的角度切入，例如提供关于肥胖、2型糖尿病或自身免疫疾病与肠道菌群失调相关的科研摘要。核心考向在于：第一，分析肠道菌群作为“微生物器官”如何通过代谢产物（如短链脂肪酸）与宿主免疫细胞、肠上皮细胞进行“对话”，从而调节全身性免疫应答和能量代谢；第二，解释“肠-脑轴”概念，说明心理压力如何影响肠道菌群，反之亦然；第三，要求基于给定的菌群变化数据，推断其与某种疾病状态的相关性，并阐述可能机制。预测3解释抗生素滥用如何破坏肠道菌群稳态：抗生素滥用破坏肠道菌群：此主题常作为因果关系分析题或警示性选择题的考点。命题情境可能设定为“感冒后自行服用广谱抗生素导致腹泻”。其核心考向包括：第一，阐明抗生素如何非选择性地杀灭敏感菌，破坏菌群多样性和稳态；第二，分析由此导致的机会致病菌（如艰难梭菌）过度增殖及其危害；第三，探讨“超级细菌”（多重耐药菌）产生的进化生物学原理（自然选择）；第四，提出合理使用抗生素的公共卫生建议，体现社会责任。预测4探究特定益生菌影响的实验设计：这是经典的实验设计与评价题载体，尤其可能出现在生物学科的压轴题中。题目会给出一种声称具有特定功能（如“缓解焦虑”、“改善血脂”）的新型益生菌制剂。核心考向在于：第一，考查对照原则（设置空白对照、阳性对照）、单一变量原则和平行重复原则的应用；第二，要求设计完整的实验步骤，包括实验对象（如小鼠）的分组、处理因素（益生菌灌胃）、观测指标（如行为学测试、血液生化指标）的确定；第三，能预测并解释可能的实验结果，并用所学生理学知识进行论证；第四，能批判性地评价实验方案的局限性（如动物实验与人体应用的差异）。预测5微生物分泌物作为生物刺激剂：此主题可灵活融入生态、农业或综合题。命题可能围绕“利用根际益生菌减少化肥使用”的现代农业案例。其核心考向包括：第一，解释微生物分泌物（如植物生长素、铁载体、ACC脱氨酶）如何直接或间接促进植物生长（提供营养、调节激素）和增强抗逆性（抗旱、抗盐、抗病）；第二，分析“植物-微生物”互作在生态系统物质循环（如氮、磷循环）中的具体作用；第三，从经济效益和生态效益角度，评价生物刺激剂在绿色农业中的应用前景；第四，可能要求设计实验，比较施用生物刺激剂与常规化肥对作物产量和土壤性质的影响。（建议用时：50分钟）1．（2025·黑吉辽蒙卷）科研人员通过稀释涂布平板法筛选出高耐受且降解金霉素（C22H23ClN2O8）能力强的菌株，旨在解决金霉素过量使用所导致的环境污染问题。下列叙述错误的是（

）A．以金霉素为唯一碳源可制备选择培养基B．逐步提高培养基中金霉素的浓度有助于获得高耐受的菌株C．配制选择培养基时，需确保pH满足实验要求D．用接种环将菌液均匀地涂布在培养基表面【答案】D【分析】在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称为选择培养基。【详解】A、以金霉素为唯一碳源的选择培养基，仅允许能利用金霉素的微生物生长（其他无法利用金霉素的微生物被抑制），符合选择培养基的设计原理，A正确；B、逐步提高金霉素浓度可模拟环境胁迫，筛选出耐受性更强的菌株（类似“驯化”过程），B正确；C、培养基的pH需根据目标微生物的生长需求调整（如细菌通常中性偏碱，真菌偏酸性），是配制培养基的基本要求，C正确；D、稀释涂布平板法需用涂布器将菌液均匀涂布在培养基表面，而接种环用于平板划线法（分离单菌落）。用接种环涂布无法保证菌液均匀，D错误。故选D。2．（2025·江苏镇江）聚乙烯醇（PVA）是化工污水中的一种难以降解的大分子有机物，PVA分解菌能产生PVA酶对其进行降解。下列关于PVA分解菌的筛选与培养的叙述，正确的是（

）A．土壤样品应加到以PVA为唯一碳源的鉴别培养基中培养B．直接选择水解圈直径最大的菌株以利于快速获得高效降解菌C．利用平板划线法进行计数得出的微生物数量常比实际值小D．可利用不含PVA的培养基对筛选出的PVA分解菌进行扩大培养【答案】D【分析】选择培养基：在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称为选择培养基。【详解】A、以PVA为唯一碳源的选择培养基上只有能分解PVA的微生物生长，其它微生物一般不能生长，因此采用以PVA为唯一碳源的选择培养基（而非鉴别培养基）筛选能降解PVA的细菌，A错误；B、菌落周围的透明圈越大，说明细菌降解PVA的能力强，因此菌落直径/透明圈的值越小，说明细菌降解PVA的能力越强，B错误；C、平板划线法可用于获得单菌落，但不能用于微生物的计数，C错误；D、扩大培养是对筛选后的菌种进行的培养，可利用不含PVA的培养基对筛选出的PVA分解菌进行扩大培养，通常用液体培养基，D正确。故选D。3．（2021·山东潍坊期中）苯酚是工业废水中的主要污染物，用微生物降解苯酚对环境无害且成本低廉。某科研所得到了某种高效降解苯酚的菌株并进行了相关实验，结果如图所示，下列有关分析错误的是（

）A．分离纯化苯酚降解菌株可以从含苯酚的废水中取样B．一定时间内，苯酚初始浓度不同，菌株对苯酚的降解率不同C．苯酚初始浓度的变化，对该菌株适应环境的时间几乎无影响D．较高浓度的苯酚可能对菌株产生了毒害作用【答案】C【分析】本实验的目的是筛选能降解苯酚的微生物，故在配制相应的培养基时，应该以苯酚为唯一碳源，制作成选择培养基，才可达到筛选的目的。【详解】A、在自然界中筛选目的菌中应从富含该菌种的环境中选取，本实验目的是分离纯化苯酚降解菌株，故可以从含苯酚的废水中取样，A正确；B、结合坐标图可知，在18~24h时，初始浓度为600mg/L的菌株对苯酚的降解率明显比初始浓度为800mg/L的大，B正确；C、从坐标图来看，随着苯酚初始浓度的增大，菌株对该环境的适应时间（降解率大幅度增之前的时间)越长，C错误；D、结合坐标图，较高浓度的苯酚(如:1500mg/L)，菌株对苯酚降解率明显降低，可能是由于较高浓度的苯酚对菌株产生了毒害作用，所以降解率降低，D正确。故选C。4．（2025·广西南宁模拟预测）多环芳烃（PAHs）是一种常见的环境污染物，常通过微生物降解进行处理。某研究小组从多环芳烃污染的土壤中分离PAHs高效降解菌，实验流程如下：①不同土壤样品用无菌水梯度稀释；②采用稀释涂布平板法分别接种于以PAHs为唯一碳源的培养基上；③恒温培养后挑取单菌落重复纯化；④对不同纯化菌株进行降解效率评估。下列叙述错误的是（）A．①中稀释液需经高压蒸汽灭菌处理B．②以PAHs为唯一碳源的培养基是选择培养基C．③中恒温培养可获得由单个微生物繁殖而来的单菌落D．④可通过测定PAHs的残留量来评估菌株对PAHs的降解效率【答案】A【分析】稀释涂布平板计数是根据微生物在固体培养基上所形成的单个菌落，即是由一个单细胞繁殖而成这一培养特征设计的计数方法，即一个菌落代表一个单细胞。计数时，首先将待测样品制成均匀的系列稀释液，尽量使样品中的微生物细胞分散开，使成单个细胞存在(否则一个菌落就不只是代表一个细胞)，再取一定稀释度、一定量的稀释液接种到平板中，使其均匀分布于平板中的培养基内。经培养后，由单个细胞生长繁殖形成菌落，统计菌落数目，即可计算出样品中的含菌数。【详解】A、梯度稀释液不能进行高压蒸汽灭菌，否则会杀死目标菌，需在无菌操作下稀释，如对稀释液制备工具(试管、移液管)进行灭菌，A错误；B、使用以PAHs为唯一碳源的培养基为选择培养基，可筛选出能降解PAHs的菌种，稀释涂布平板法可用于纯化培养菌种，B正确；C、③是在恒温培养可挑取单菌落重复纯化得到单菌落，C正确；D、通过测定培养基中PAHs的残留量，可评估不同菌株对PAHs的降解效率高低，培养基中PAHs残留量越低，菌株降解PAHs的效率越高，D正确。故选A。5．（2020·内蒙古包头阶段练习）世界卫生组织发布的调查报告显示，有超过%的受访者错用抗生素来治疗感冒。其实感冒多是由病毒引起，只有在细菌感染时用抗生素治疗才可能有效。根据以上信息，并结合所学知识判断，下列说法错误的是（）A．有的抗生素能抑制蛋白质的合成，则真核生物与原核生物的核糖体结构可能有所不同B．经常使用抗生素来治疗感冒会导致细菌产生抗药性变异C．滥用抗生素会导致细菌的抗药性基因的基因频率升高D．滥用抗生素可能导致肠道里的一些菌群失调，从而影响人体健康【答案】B【分析】本题主要考查抗生素作用及使用的相关知识，旨在考查学生对知识的识记能力和理解能力。【详解】A.有的抗生素能抑制蛋白质的合成，则真核生物与原核生物的核糖体结构可能有所不同，A正确；B.细菌产生抗药性变异不是抗生素导致的，而是变异本身就存在，变异在前，选择在后，抗生素起选择作用，B错误；C.滥用抗生素会导致细菌的抗药性基因的基因频率升高，C正确；D.滥用抗生素可能导致肠道里的一些菌群失调，从而影响人体健康，D正确。​故选B。6.苯酚(C₆H₆O)是工业废水中的主要污染物之一。某科研小组利用选择培养基X从生产甲醇的工厂的污泥中筛选出一株可高效降解苯酚的菌株Y,并通过配制的液体培养基Z研究温度对菌株Y降解苯酚的影响(实验中初始苯酚质量浓度均为1100mg·L-1,利用分光光度计法测量苯酚剩余质量浓度),实验结果如图所示。下列叙述正确的是()A.能筛选出菌株Y的培养基X是以苯酚为唯一碳源的液体培养基B.用平板划线法或稀释涂布平板法可将菌株Y接种到培养基Z中C.温度影响菌株Y的苯酚降解率，实验中30℃左右时降解效果较好D.与30℃有相同温度差的两个温度条件下，苯酚降解率相同【答案】C【分析】稀释涂布平板法可用于计数，平板划线法不能计数。若想扩大培养获得大量菌种，常用液体培养基。【详解】A.微生物培养技术在治理工业废水上的应用为达到筛选、分离菌株Y的目的，培养基X应是固体培养基，并且以苯酚为唯一碳源，A错误；B.用平板划线法或稀释涂布平板法可将菌种接种到固体培养基上，培养基Z为液体培养基，通常用移液枪或滴管进行接种，B错误；C.据实验结果可知，温度影响菌株Y的苯酚降解率，实验中30℃左右时降解效果较好，C正确；D.与30℃有相同温度差的两个温度条件下，苯酚降解率不一定相同，如20℃和40℃条件下，苯酚降解率不相同，D错误。​故选C。7．（2025·广东肇庆二模）植物通过发出吸引或抑制特定微生物的化学信号来影响其根际微生物群，研究人员设计出了植物与其根际细菌之间的分子信号通路，这一信号合成系统有助于小麦和玉米等非豆科类作物利用根瘤菌成功固氮。下列叙述错误的是（）A．该项技术体现了生态系统中的信息传递可以调整生物的种间关系B．杂草不会从小麦和玉米等非豆科类作物和根瘤菌之间的关联中受益C．根瘤菌是能进行光合作用的生产者D．该技术的优势是提高作物产量和减少化肥使用量【答案】C【分析】根瘤菌能为豆科植物提供氮元素，豆科植物能为根瘤菌提供有机物，因此双方生活对彼此都有利，是互助互利关系。【详解】A、小麦和玉米等非豆科类作物可以通过该信号合成系统与其根系周围细菌进行“交流”，从而调整生物的种间关系，A正确；B、这一信号合成系统有助于小麦和玉米等非豆科类作物利用根瘤菌成功固氮，可避免杂草从中获益，B正确；C、根瘤菌的代谢类型属于异养需氧型，是消费者，不是生产者，C错误；D、该技术使小麦和玉米等非豆科类作物利用根瘤菌成功固氮，可减少化肥的使用量，同时提高作物产量，D正确。故选C。8．（2025·福建厦门模拟预测）微塑料是指直径小于5mm的塑料颗粒，可根据来源分为两类：初级微塑料的主要来源是工业塑料生产过程的排放、汽车轮胎中的橡胶颗粒；二次微塑料是由较大的塑料物品碎裂分解而产生。海洋中微塑料的污染尤为严重。由于微塑料较大的比表面积，在环境中可以吸附其他持久性有机污染物和重金属等，这些污染物在微塑料表面的浓度通常比环境浓度高出几个数量级，进入生物体内后污染物与微塑料本身都可能随着食物链传递和积累。科研人员开展了聚苯乙烯微塑料毒性的相关研究。请回答下列问题：(1)微塑料及其吸附的毒性物质随食物链积累的现象称为。(2)该研究中一项体外酶活的检测数据如图：SC：对照组PS：添加100µg/L粒径1µm的聚苯乙烯微塑料**：与对照组有显著差异***：与对照组和相邻未添加PS组均有显著差异该研究的自变量是，以下关于本实验结果的叙述，正确的有A．100µg/L粒径1µm的聚苯乙烯微塑料单独作用时对EROD酶的活性没有显著影响B．100µg/LCu2+单独作用时对EROD酶的活性没有显著影响C．100µg/L粒径1µm的聚苯乙烯微塑料与100µg/LCu2+同时作用时会降低EROD酶的活性D．100µg/L粒径1µm的聚苯乙烯微塑料会加强1000µg/LCu2+对EROD酶活性的抑制效果(3)科研人员进一步利用“彗星实验”研究微塑料和铜离子对THP-1细胞DNA的损伤。“彗星实验”可以理解为对单个DNA受损细胞直接进行DNA电泳，结果如图，其中“彗星头部”为细胞核位置，大量正常DNA聚集在此处，“彗星尾部”代表因电泳发生了迁移的受损（断裂）DNA，离“彗星头部”越远的DNA，长度越。根据“彗星头尾”相对面积和信号强度即可计算受损DNA所占比例。实验分组和数据如表：THP-1细胞处理方式DNA损伤比例（%）组别粒径2µm的聚苯乙烯微塑料（mg/ml）Cu2+（µg/L）①000②050016③20024④2050051科研人员据此得出结论：粒径2µm的聚苯乙烯微塑料和Cu2+均能对THP-1细胞DNA造成损伤，微塑料和Cu2+同时作用会加重DNA损伤，且这种作用不止是线性叠加，而是有交互增强效果。得出该结论的依据是（请用组别序号和数学符号表示）：DNA损伤比例（%）。(4)请提出一个解决微塑料污染的科研方向。【答案】(1)生物富集(2)有无100µg/L粒径1µm的聚苯乙烯微塑料，Cu2+浓度ABCD(3)短（小）③＞①，②＞①，④＞②+③(4)筛选培育微塑料分解菌/开发可降解塑料材料或替代材料/开发微塑料吸附、过滤、回收技术等【分析】琼脂糖凝胶电泳是用琼脂或琼脂糖作支持介质的一种电泳方法。对于分子量较大的样品，如大分子核酸、病毒等，一般可采用孔径较大的琼脂糖凝胶进行电泳分离。DNA分子在琼脂糖凝胶中泳动时有电荷效应和分子筛效应。DNA分子在高于等电点的pH溶液中带负电荷，在电场中向正极移动。由于糖-磷酸骨架在结构上的重复性质，相同数量的双链DNA几乎具有等量的净电荷，因此它们能以同样的速率向正极方向移动。【详解】（1）生物富集也称生物浓缩，是指生物有机体或处于同一营养级上的许多生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解化合物，使生物有机体内该物质的浓度超过环境中该物质浓度的现象。（2）自变量是人为改变的量，该研究的自变量是有无100µg/L粒径1µm的聚苯乙烯微塑料，Cu2+浓度；A、与对照组（SC）相比，PS组100µg/L粒径1µm的聚苯乙烯微塑料单独作用时对EROD酶的活性与SC组相近，没有显著影响，A正确；B、与对照组（SC）相比，图中第三根柱子即100µg/LCu2+单独作用时对EROD酶的活性与SC组相近，因此没有显著影响，B正确；C、第四根柱子为Cu2++PS组，第四根柱子明显低于对照组，因此100µg/L粒径1µm的聚苯乙烯微塑料与100µg/LCu2+同时作用时会降低EROD酶的活性，C正确；D、第6根柱子明显低于第5根柱子，且均低于对照组，因此100µg/L粒径1µm的聚苯乙烯微塑料会加强1000µg/LCu2+对EROD酶活性的抑制效果，D正确。故选ABCD。（3）“彗星尾部”代表因电泳发生了迁移的受损（断裂）DNA，DNA分子量小，因此离“彗星头部”越远的DNA，迁移速率越快，长度越小。粒径2µm的聚苯乙烯微塑料和Cu2+均能对THP-1细胞DNA造成损伤，①为空白对照组，因此，③＞①，②＞①，微塑料和Cu2+同时作用会加重DNA损伤，且这种作用不止是线性叠加，而是有交互增强效果，因此④＞②+③。（4）解决微塑料污染，可筛选培育微塑料分解菌/开发可降解塑料材料或替代材料/开发微塑料吸附、过滤、回收技术等。9．（2025·江苏南京月考）“肠微生物-肠-脑轴”是肠道与神经系统之间的双向调节系统。脑神经通过HPA轴分泌糖皮质激素(具免疫抑制作用)等进行一系列调控，同时肠道产生SCFA、5-HT等物质通过肠道上皮细胞进入内环境对神经系统产生影响，部分途径如图所示。请回答：(1)据图分析，持续紧张情绪影响下丘脑分泌，使HPA轴活动，通过激素调节抑制免疫细胞活动，最终引起人体免疫力下降和肠道功能紊乱。脑神经通过HPA轴进行上述调节过程需要激素、(信息分子)的参与。(2)大脑可通过由(填“传入”、“传出”或“传入和传出”)神经组成的自主神经系统支配相关肠肌的运动。其中(填“交感”或“副交感”)神经使肠道收缩加速，调整肠腔环境，对肠道菌产生影响。(3)肠道益生菌产生的SCFA通过方式被肠道上皮细胞吸收。然后经运输至HPA轴相关细胞，影响HPA轴中相关蛋白质的表达，通过(填“增强”或“减弱”)HPA轴的响应，改善肠胃功能。(4)神经递质5-HT水平较低的人易引发焦虑。有学者提出，肠道益生菌双歧杆菌可借助迷走神经，促进肠道细胞产生5-HT并进入内环境，改善人体由于肠道菌群缺失引发的焦虑症状，为验证这一说法，请完善下列实验设计。组别是否切断迷走神经是否口服双歧杆菌第一组否否第二组A是第三组是B①取健康、生理状态一致的小鼠用抗生素灌胃肠获得肠道菌群缺失小鼠模型，均分为三组，分别做如表所示处理。表格中A、B依次填。②将上述小鼠置于相同且适宜的条件下饲喂一段时间，分别检测血液中5-HT含量，评估焦虑程度，将预期实验结果画在答题卡的相应位置。【答案】(1)促肾上腺皮质激素释放激素增强神经递质、细胞因子(2)传出副交感(3)主动运输体液减弱(4)否、是【分析】1、自主神经系统由交感神经和副交感神经两部分组成，它们的作用通常是相反的。当人体处于兴奋状态时，交感神经活动占据优势，心跳加快，支气管扩张，但胃肠的蠕动和消化腺的分泌活动减弱;而当人处于安静状态时，副交感神经活动则占据优势，此时，心跳减慢，但胃肠的蠕动和消化液的分泌会加强，有利于食物的消化和营养物质的吸收。2、小分子物质跨膜运输的方式包括：自由扩散、协助扩散、主动运输。自由扩散高浓度到低浓度，不需要载体，不需要能量；协助扩散是从高浓度到低浓度，不需要能量，需要载体；主动运输从低浓度到高浓度，需要载体，需要能量。大分子或颗粒物质进出细胞的方式是胞吞和胞吐，不需要载体，消耗能量。【详解】（1）据图分析，持续紧张情绪影响下丘脑分泌促肾上腺皮质激素释放激素，使HPA轴活动增强，通过激素调节抑制免疫细胞活动，最终引起人体免疫力下降和肠道功能紊乱。脑神经通过HPA轴进行上述调节过程需要激素神经递质、细胞因子的参与。（2）自主神经系统属于传出神经，所以大脑可通过由传出神经组成的自主神经系统支配相关肠肌的运动。其中副交感神经使肠道收缩加速，调整肠腔环境，对肠道菌产生影响。（3）肠道益生菌产生的SCFA通过主动运输方式被肠道上皮细胞吸收。然后经体液（血液）运输至HPA轴相关细胞，影响HPA轴中相关蛋白质的表达，通过减弱HPA轴的响应，改善肠胃功能。（4）①实验目的是验证“双歧杆菌通过迷走神经促进5-HT产生”，所以第二组不切断迷走神经+口服双歧杆菌）；第三组为切断迷走神经+口服双歧杆菌。②由题意可知，神经递质5-HT水平较低的人易引发焦虑，且肠道益生菌双歧杆菌可借助迷走神经，促进肠道细胞产生5-HT并进入内环境，改善人体由于肠道菌群缺失引发的焦虑症状。预期结果：第一组（无双歧杆菌+迷走神经完整）：5-HT含量低，焦虑程度高；第二组（有双歧杆菌+迷走神经完整）：5-HT含量高，焦虑程度低；第三组（有双歧杆菌+切断迷走神经）：5-HT含量低，焦虑程度高。图示结果为：。10．（2024·上海徐汇阶段练习）研究者发现OD小鼠肠道中的物质K（能结合并抑制NG区神经元质膜上的兴奋性受体N）显著低于对照组，猜测其为导致OD症状的主要原因之一。（1）下列对于物质K的推测，正确的是______（单选）A．物质K能出现在内环境中B．物质K与受体N具有相同的空间结构C．物质K通过NG作用于PVT属于反馈调节D．若物质K过量，一定能抑制小鼠食欲（2）为验证猜测，请选择合适的编号将表格内实验操作补充完整（编号选填）①物质K

②营养剂

③生理盐水

④抗生素实验目的实验操作证明肠道菌群失衡影响物质K的产生（1）对照组：正常小鼠服用（2）实验组：正常小鼠服用检测小鼠体内物质K的含量证明缺乏物质K能引起OD症状（3）OD模型小鼠服用记录并对比服用前后的行为表现（3）若上述猜测均得到证实，请结合题目信息和已有知识，阐述长期精神压力导致暴食症的机制：。（4）下列对该项研究的论述中，合理的是______（多选）A．滥用抗生素可能会诱发ODB．精神压力不会影响能量代谢C．精神压力可能影响肠道菌群的多样性D．神经系统和其它系统共同维持内环境稳态【答案】10．（1）A（2）③④①（3）长期压力→肠道菌群失衡→物质K减少→迷走神经(NG)兴奋性提高→PVT区神经元过度激活→饥饿感增强→暴食→进一步破坏菌群平衡→OD加重（4）ACD【分析】兴奋在神经元之间的传递：兴奋在神经元之间的传递是通过突触完成的，突触包括突触前膜、突触后膜和突触间隙，突触前膜内的突触小泡含有神经递质，神经递质以胞吐的形式分泌到突触间隙，作用于突触后膜上的受体，引起突触后膜所在神经元兴奋或抑制；由于神经递质只能由突触前膜释放作用于突触后膜上的受体，因此兴奋在神经元之间的传递是单向的。兴奋在两个神经元之间传递是通过突触进行的，突触由突触前膜、突触间隙和突触后膜三部分组成，神经递质只存在于突触前膜的突触小泡中，只能由突触前膜释放，进入突触间隙，作用于突触后膜上的特异性受体，引起下一个神经元兴奋或抑制，所以兴奋在神经元之间的传递是单向的．突触可完成“电信号→化学信号→化学信号”的转变。【详解】（1）A、内环境是细胞生活的液体环境，包括血浆、组织液和淋巴等。如果物质K是由细胞分泌到细胞外发挥作用，且能在血浆、组织液或淋巴中存在，那么它能出现在内环境中，A正确；B、物质K是与受体N结合的物质，它与受体N的空间结构应该是互补的，B错误；C、反馈调节是指系统本身工作的效果，反过来又作为信息调节该系统的工作。从题干信息仅知道物质K通过NG作用于PVT，但并没有体现出这种作用是对系统之前工作效果的反馈调节，C错误；D、虽然物质K能作用于PVT，但过量时不一定就必然抑制小鼠食欲。因为生物体内的调节往往是复杂的，存在多种调节机制和平衡，过量的物质K可能会引发其他补偿机制等，不一定单纯表现为抑制食欲，D错误。故选A。（2）证明肠道菌群失衡影响物质K的产生：对照组要保证小鼠肠道菌群正常且不额外影响物质K的产生，所以正常小鼠服用③生理盐水，作为一个空白对照，以了解正常情况下小鼠体内物质K的情况。实验组要使肠道菌群失衡，而抗生素可以抑制或杀死肠道菌群，从而导致肠道菌群失衡，所以正常小鼠服用④抗生素，之后检测小鼠体内物质K的含量，通过与对照组对比，就能看出肠道菌群失衡是否影响物质K的产生。证明缺乏物质K能引起OD症状：OD模型小鼠本身可能缺乏物质K，给其服用①物质K，记录并对比服用前后的行为表现，如果服用后OD症状有所改善，就可以证明缺乏物质K能引起OD症状。（3）饮食和压力能诱发暴食症（OD）。暴食症小鼠的肠道微生物菌群能影响迷走神经(NG)-孤束核(NTS)-室旁核(PVT)的信号传递，肠道菌群失衡影响物质K的产生，由此推测，长期精神压力导致暴食症的机制为：长期压力→肠道菌群失衡→物质K减少→迷走神经(NG)兴奋性提高→PVT区神经元过度激活→饥饿感增强→暴食→进一步破坏菌群平衡→OD加重。（4）A、抗生素会破坏肠道菌群平衡，肠道菌群的失衡与肥胖（OD）的发生有关，因此滥用抗生素这种破坏肠道菌群平衡的行为，很可能会诱发暴食症（OD），A正确；B、精神压力可影响肠道菌群，而肠道菌群又与能量代谢密切相关，因此精神压力会通过影响肠道菌群，间接对能量代谢产生影响，B错误；C、精神压力可影响肠道菌群，这种影响就很可能包括对肠道菌群多样性的影响，C正确；D、内环境稳态的维持需要各个系统的共同参与。神经系统作为调节系统的重要部分，与其他系统如消化系统、免疫系统等共同作用来维持内环境稳态，D正确。故选ACD。11．（2024·浙江模拟预测）科学研究发现肠道活动与脑之间存在密切的联络，相关机制如图所示，其中血清素是与人的情绪相关的信号分子，能够给人带来愉悦感。进一步研究表明，某些肠道微生物的代谢产物会促进肠道上皮细胞分泌血清素，脑中的血清素90%以上来自于肠道。(1)据图可知，大脑向肠道菌群发送信号主要通过神经系统完成，肠道上皮细胞产生的血清素到达并进入脑部神经元依次经过的内环境是。(2)根据题意，下列有关肠与脑之间联系的分析，合理的是_______。A．血清素与脑部神经元上的受体结合，引起钠离子大量内流B．长期服用抗生素，有利于肠道产生更多的血清素C．适当补充血清素可能会使人的情绪更好D．如果阻断肠道与大脑的联系，将对情绪产生负面影响(3)当人长期处于精神紧张状态时，往往会引起肠道功能减退，消化不良，从而形成进一步加剧焦虑感的恶性循环。请据图并结合已有知识解释原因：。(4)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。请利用下列材料用具设计实验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。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）；手术器材；注射器；液相色谱-串联质谱联用仪（测5-羟色胺含量）。（要求与说明：仪器的具体操作过程不作要求，实验条件适宜。）①完善实验思路：Ⅰ.取健康小鼠若干只，；Ⅱ.第一组小鼠不作处理，；Ⅲ.将上述各组小鼠置于相同且适宜的条件下饲喂一段时间；Ⅳ.分别用注射器抽取血液后，；V.对实验数据进行统计分析。②预测实验结果：设计用于记录实验结果的表格，并将预测的实验结果填入表中。【答案】(1)自主组织液、血浆、组织液(2)ACD(3)当人长期处于精神紧张状态时，肠道功能减退，血清素的产生和分泌减少，导致脑部神经元不能接受足够的刺激，产生不了足够的愉悦感，从而对情绪产生负面影响，进一步作用于肠道，使血清素的分泌继续减少，造成加剧焦虑感的恶性循环(4)采用抗生素灌胃肠获得肠道无菌小鼠模型，随机均分为三组第二组小鼠口服齿双歧杆菌，第三组小鼠用手术器材切断迷走神经后口服齿双歧杆菌用液相色谱-串联质谱联用仪测5-羟色胺含量组别第一组第二组第三组5-羟色胺含量较少较多较少【分析】1、兴奋在神经元之间需要通过突触结构进行传递，突触包括突触前膜、突触间隙、突触后膜。兴奋在神经元之间的传递过程为：兴奋以电流的形式传导到轴突末梢时，突触小泡释放递质（化学信号），递质作用于突触后膜，引起突触后膜产生膜电位（电信号），从而将兴奋传递到下一个神经元。2、人体内的液体都叫体液，可以分成细胞内液和细胞外液，其中细胞外液是人体细胞直接生存的环境，又叫内环境。内环境主要由血浆、组织液和淋巴液组成。内环境的作用是：细胞与外界环境进行物质交换的媒介。【详解】（1）据图可知，肠道上皮细胞产生的血清素到达并进入脑部神经元依次经过的内环境是组织液、血浆、组织液，血清素刺激大脑，进而使大脑发出神经支配肠道细胞的活动，该过程依赖自主神经系统完成。（2）A、血清素与脑部神经元上的受体结合，引起钠离子大量内流，进而产生动作电位，A正确；B、长期服用抗生素，会导致肠道菌群受到抑制，因而不利于肠道产生更多的血清素，B错误；C、题意显示，血清素是与人的情绪相关的信号分子，能够给人带来愉悦感，可见，适当补充血清素可能会使人的情绪更好，C正确；D、如果阻断肠道与大脑的联系，则血清素无法调节大脑细胞的活动，因此，将对情绪产生负面影响，D正确。故选ACD。（3）当人长期处于紧张状态时，交感神经兴奋性占主导，大脑通过交感神经使肠道蠕动减弱，不利于食物的消化吸收，同时肠道也不能产生足够的血清素传递给大脑，使人降低了愉悦感，进而加剧焦虑。因此当人长期处于精神紧张状态时，往往会引起肠道功能减退，消化不良，从而形成进一步加剧焦虑感的恶性循环。（4）本实验的目的是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，因此实验的自变量为是否利用齿双歧杆菌处理小鼠以及是否切断迷走神经，因此实验设计思路如下：①完善实验思路：Ⅰ分组编号，.取健康小鼠若干只，采用抗生素灌胃肠获得肠道无菌小鼠模型，随机均分为三组；Ⅱ给与不同处理，第一组小鼠不作处理，第二组小鼠口服齿双歧杆菌，第三组小鼠用手术器材切断迷走神经后口服齿双歧杆菌；Ⅲ.将上述各组小鼠置于相同且适宜的条件下饲喂一段时间（无关变量相同且适宜）；Ⅳ.分别用注射器抽取血液后，用液相色谱-串联质谱联用仪测5-羟色胺含量；V.对实验数据进行统计分析。②预测实验结果：支持上述结论的实验结果应该为：第二组的5-羟色胺含量多，第一组和第三组的5-羟色胺含量较少且相当，因此填表如下：组别第一组第二组第三组5-羟色胺含量较少较多较少12.（2023·广东江门期末）黄酒因含低聚糖等功能性成分而具有“厚肠胃”等功效。为探明黄酒低聚糖对肠道内乳酸杆菌等益生菌增殖的影响，科研人员从小鼠粪便中筛选低聚糖分解菌，以葡萄糖组、低聚果糖组作为对照组，黄酒低聚糖组作为实验组，开展了相关研究，结果如图所示。回答下列问题：(1)为筛选低聚糖分解菌—乳酸杆菌，将小鼠新鲜粪便样品稀释液接种至以为唯一碳源的固体培养基上培养，此外还需要提供环境，该培养基从功能上分类属于培养基。(2)在酿制黄酒时一般将温度控制在（填“18～30℃”或“30～35℃”），在酿制过程中，若发酵系统密封不严，温度升高，黄酒会变酸，原因是。(3)研究表明，低聚糖能促进肠道内乳酸杆菌等益生菌的增殖。图中低聚果糖组和实验组的发酵液pH下降较快的原因可能是。(4)甲同学认为有氧环境下乳酸杆菌在MRS培养基中增殖的速度会加快。乙同学认为甲同学观点错误（已知乳酸杆菌能溶解MRS培养基中的碳酸钙而使菌落周围形成溶钙圈）。为论证观点，乙同学的实验探究方案是（要求写出实验设计思路并分析预期实验结果）。【答案】(1)低聚糖（葡萄糖）/低聚糖和葡萄糖无氧选择(2)18～30℃在氧气充足、缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸(3)低聚糖促进了发酵液中乳酸杆菌等益生菌的大量增殖，进而使发酵液中乳酸含量剧增，pH快速降低(4)将乳酸菌接种于含碳酸钙的MRS培养基A、B，分别将A、B组培养基置于有氧、无氧环境下培养，观察两组培养基溶钙圈的大小。乳酸菌属于厌氧细菌，在有氧条件下不能正常增殖，进而使B组培养基溶钙圈大于A组培养基溶钙圈【分析】筛选目的菌株的原理：在寻找目的菌株时，要根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。实验室中微生物菌株的筛选，也应用了同样的原理，即人为提供有利于目的菌株生长的条件（营养、温度、pH等），同时抑制或阻止其他微生物生长。而在筛选菌株的时候，常用到选择培养基。在微生物学中，将允许特定种类的微生物生长，同时抑制或阻止其他种类微生物生长的培养基，称作选择培养基。【详解】（1）实验室中微生物菌株的筛选的原理是人为提供有利于目的菌株生长的条件（营养、温度、pH等），同时抑制或阻止其他微生物生长，因此为筛选低聚糖分解菌—乳酸杆菌，将小鼠新鲜粪便样品稀释液接种至以低聚糖（葡萄糖）/低聚糖和葡萄糖为唯一碳源的固体培养基上培养，乳酸杆菌是厌氧菌，因此还需要提供无氧环境。该培养基允许低聚糖分解菌—乳酸杆菌生长，不允许其他微生物生存，从功能上分类属于选择培养基。（2）酿制黄酒主要利用的是酵母菌的无氧呼吸产生酒精，酵母菌生长的最适温度为18～30℃，因此在酿制黄酒时一般将温度控制在18～30℃。在氧气充足、缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，在酿制过程中，若发酵系统密封不严，温度升高，醋酸菌会大量繁殖，导致黄酒变酸。（3）低聚糖促进了发酵液中乳酸杆菌等益生菌的大量增殖，进而使发酵液中乳酸含量剧增，pH快速降低，低聚果糖组和实验组都含有低聚糖，因此它们的发酵液pH下降较快。（4）由于乳酸杆菌是厌氧型微生物，在有氧条件乳酸杆菌不能进行正常发酵，所以该同学的观点错误，欲探究有氧条件下乳酸杆菌是否能在MRS培养基上快速增殖，该实验的自变量是是否有氧，因变量是乳酸杆菌的增殖速率，可通过MRS培养基上形成的溶钙圈进行判断。据此可得，实验思路：将乳酸菌接种于含碳酸钙的MRS培养基A、B，分别将A、B组培养基置于有氧、无氧环境下培养，观察两组培养基溶钙圈的大小。乳酸菌属于厌氧细菌，在有氧条件下不能正常增殖，进而使B组培养基溶钙圈大于A组培养基溶钙圈。13.（2025·重庆渝中阶段练习）科学家发现肠道微生物群与大脑功能之间存在密切联系。这种联系被称为“肠微生物-肠-脑轴”(MGBA)，主要由神经系统、内分泌系统、免疫系统以及肠道菌群等共同组成。(1)大脑向肠道菌群发送信号主要通过由传出神经组成的系统完成，其中(填“交感”或“副交感”)神经兴奋使肠道蠕动加强，从而改善肠道营养供应，对肠道菌群产生影响。(2)在应激焦虑状态下，下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴(HPA轴)可影响肠道菌群的组成和功能。当肠道菌群恢复平衡状态时，HPA轴过度激活结束，各激素含量趋于稳定。上述稳态调节过程涉及的调节机制有。(3)研究人员为探究益生菌能否改善焦虑，让两组正常小鼠长期处于应激焦虑状态，得到焦虑小鼠，饲喂实验组小鼠特定益生菌，持续4周。检测小鼠肠道内部分菌群平均数量，结果如下表。检测指标实验组对照组乳酸杆菌丰度显著升高低双歧杆菌丰度显著升高低血清SCFA水平显著升高低血清IL-6水平?海马区BDNF表达量显著升高低焦虑指数显著降低高注：SCFA：短链脂肪酸；BDNF：脑源性神经营养因子由表可知，肠道益生菌可通过多条途径缓解焦虑：①益生菌增加了乳酸杆菌和双歧杆菌丰度，促进SCFA生成，SCFA经血管直接进入脑部发挥作用，通过(填“增强”或“减弱”)HPA轴的响应，从而改善肠胃功能。②细胞因子IL-6可导致神经炎症，推测益生菌的添加(填“升高”或“降低”)IL-6的表达。③SCFA和BDNF作用，增强海马区神经元活性，改善焦虑行为。(4)若需验证“迷走神经在益生菌改善焦虑中的作用”，请设计一项补充实验(仅需写出实验思路):。【答案】(1)自主神经系统副交感(2)分级调节、反馈调节(3)减弱降低神经系统(4)增设第三组焦虑小鼠，用手术器材切断第三组小鼠的迷走神经，饲喂与原来的实验组小鼠等量的特定益生菌，持续4周，检测小鼠肠道内部分菌群平均数量、血清SCFA和IL-6水平、海马区BDNF表达量、焦虑指数。【分析】1、自主神经系统：支配内脏、血管和腺体的传出神经，它们的活动不受意识支配，称为自主神经系统。自主神经系统包括交感神经和副交感神经。交感神经：人体兴奋时活动占优势；表现为心跳加快，支气管扩张，胃肠蠕动和消化腺的分泌活动减弱。副交感神经：人体安静时活动占优势；表现为心跳减慢，支气管收缩，胃肠蠕动和消化腺的分泌活动增强。2、分级调节：人们将下丘脑、垂体和靶腺体之间存在的这种分层调控，称为分级调节。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，从而维持机体的稳态。3、反馈调节：在一个系统中，系统本身工作的效果，反过来又作为信息调节该系统工作的调节方式。反馈调节是生命系统中非常普遍的调节机制，它对于机体维持稳态具有重要意义。【详解】（1）支配内脏、血管和腺体的传出神经，它们的活动不受意识支配，称为自主神经系统。大脑向肠道菌群发送信号主要通过由传出神经组成的自主神经系统完成，其中，副交感神经兴奋使肠道蠕动加强，从而改善肠道营养供应，对肠道菌群产生影响。（2）在应激焦虑状态下，下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴(HPA轴)可影响肠道菌群的组成和功能，在HPA轴中，存在分级调节。当肠道菌群恢复平衡状态时，下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴过度激活结束，各激素含量趋于稳定，涉及了（负）反馈调节。上述稳态调节过程涉及的调节机制有分级调节和（负）反馈调节。（3）从第（2）问的“在应激焦虑状态下，HPA轴可影响肠道菌群的组成和功能。当肠道菌群恢复平衡状态时，HPA轴过度激活结束，各激素含量趋于稳定”可以推测出应激焦虑会过度激活HPA，导致相关产物合成增加，影响了肠道菌群的组成和功能。因此，HPA轴的响应减弱，才会改善肠胃功能。益生菌增加了乳酸杆菌和双歧杆菌丰度，促进SCFA生成，SCFA经血管直接进入脑部发挥作用，通过减弱HPA轴的响应，从而改善肠胃功能。细胞因子IL-6可导致神经炎症，推测益生菌降低了IL-6的表达，减少了炎症，“滋养”神经细胞，缓解焦虑。SCFA和BDNF作用神经系统，增强海马区神经元活性，改善焦虑行为。（4）实验目的是“验证迷走神经在益生菌改善焦虑中的作用”，自变量是“是否饲喂特定益生菌”和“有无迷走神经”，因变量是焦虑症状及相关指标（小鼠肠道内部分菌群平均数量、血清SCFA和IL-6水平、海马区BDNF表达量）；设计实验时，遵循对照原则和单一变量原则。故实验思路大致如下：取生理状态相同的健康小鼠若干只，分为甲、乙、丙三组，让三组小鼠长期处于应激焦虑状态，得到焦虑小鼠；用手术器材切断丙组小鼠的迷走神经，甲、乙组小鼠模拟手术过程但不进行实质性干预，不切断迷走神经；饲喂乙组和丙组小鼠特定益生菌，持续4周，检测三组小鼠肠道内部分菌群平均数量、血清SCFA和IL-6水平、海马区BDNF表达量、焦虑指数。因为是“设计一项补充实验”，所以，可以在“研究人员为探究益生菌能否改善焦虑，让两组正常小鼠长期处于应激焦虑状态，得到焦虑小鼠，饲喂实验组小鼠特定益生菌，持续4周。”的基础上，增设第三组焦虑小鼠，用手