命题角度4动物生命活动调节的实验分析与设计
1．验证胰岛素具有降低血糖的作用，以小鼠活动状况为观察指标设计实验。某同学的实验方案如下：
①将正常小鼠随机分成A、B两组，观察并记录其活动状况。
②A组小鼠注射适量胰岛素溶液，B组注射等量生理盐水。一段时间后，A组小鼠会出现四肢无力，活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，B组活动状况无变化。
③A组小鼠出现低血糖症状后，分别给A、B两组小鼠注射等量葡萄糖溶液。一段时间后，A组小鼠低血糖症状缓解，B组活动状况无变化。
该实验方案可以说明胰岛素具有降低血糖的作用。
请回答：
该实验原理是：
(2)分析小鼠注射胰岛素溶液后出现低血糖症状的原因：
(3)胰岛素在血糖平衡调节中的作用是：
[考场错解] 不能区分3个小题的答案内容的重点导致第1小题答不完整；第2小题和第3小题内容混同。
[高考资源网专家把脉] 没有仔细审题，区分题目要求作答的侧重点。
题干中告诉了实验步骤，确定了实验组，对照组。实验组注射胰岛素、对照组注射生理盐水，实验组出现低血糖症状、对照组无变化，两组均注射葡萄糖后，实验组低血糖症状缓解，对照组无变化，因此该实验的原理要结合实验过程从胰岛素的作用，胰岛素含量高为什么导致低血糖症状，如何缓解低血糖症状等方面来考虑。第2小题要求答出注射胰岛素后为什么出现低血糖症状，是因为血糖浓度低、能量供应不足发生功能障碍出现低血糖症状。而第3小题则要求答出胰岛素的作用机制即胰岛素通过哪些途径降低血糖，因此3个小题答案内容要根据题目要求从不同的侧面作答。
[对症下药] (1)胰岛素具有降低血糖的作用。体内胰岛素含量过高时，引起血糖下降，机体出现活动减少，甚至昏迷等低血糖症状，此症状可以通过补充葡萄糖溶液得到缓解。
(2)注射胰岛素溶液后，血糖含量下降，小鼠组织细胞特别是脑组织细胞囚血糖供应减少，导致能量供应不足而发生功能障碍，从而引起低血糖症状。
(3)胰岛素可使组织细胞对血糖的利用增加，同时使血糖来源减少，从而使血糖含量减少。
2．蛙脑破坏保留脊髓，在脊柱下部打开脊椎骨，剥离出脊髓一侧邻近的1对脊神经根(包含1个背根和1个腹根，见下图)。分别电刺激背根与腹根均可引起蛙同侧后肢发生运动反应。已知背根含有传人神经，腹根含有传出神经，背根与腹根合并成脊神经。
请根据上述提供的实验材料(实验用具自选)设计实验步骤，并预测实验结果，以分别验证背根具有传人功能，腹根具有传出功能。
[考场错解] 设计思路中，不剪断背根或腹根就采取刺激措施，然后观察后肢反应或用电流表测量电位变化；有的只写刺激剪断侧神经，未写出在哪一断口刺激。另外有将背根捆住、夹住、去掉等。
[高考资源网专家把脉] 前面两种错误是由于思维不严密不科学，实验设计能力差。后一种错误是由于不认识脊髓，不知道反射弧以及反射活动需建立在完整反射弧的基础上才能完成。
解答本题需联系反射弧的结构、脊髓的结构、脊神经以及神经调节的基本方式、兴奋的传导等内容进行分析、设计。脊神经是混合性神经，其背根由感觉性(传入)神经纤维组成，腹根由运动性(传出)神经纤维组成。完整的反射弧是由感受器、传入神经纤维、神经中枢、传出神经纤维、效应器五部分组成，神经系统的反射活动是建立在完整的反射弧的基础上的。
[对症下药] 实验步骤1：在背根中央处剪断(或用麻醉药阻断)，分别电刺激背根向中段、外周段，观察蛙后肢是否发生运动反应。
预期结果：电刺激背根向中段应发生蛙后肢运动反应，电刺激背根外周段不发生反应，说明背根具有传入功能。
实验步骤2：在腹根中央处剪断(或用麻醉药阻断)，分别电刺激腹根向中段、外周段，观察蛙后肢是否发生运动反应。
预期结果：电刺激腹根向中段应不发生反应，电刺激腹根外周段应发生蛙后肢运动反应，说明腹根具有传出功能。
专家会诊
(1)对有关激素对动物生命活动调节的实验必须结合该激素的作用机制进行合理的分析和推导，如胰岛素、甲状腺素的生理作用等。
(2)对于动物神经调节的实验分析要联系。反射弧的结构、脊髓的结构、兴奋的传导、神经中枢的定位等内容来进行分析、归纳、推导。
(3)对于验证或探究某种腺体产生激素的生理功能的常用方法通常有摘除法、饲喂法、注射法，一般的设计思路是：缺少某种腺体分泌物一某种生理过程不能正常进行(或出现某种症状)一添加该腺体分泌物一某生理过程恢复正常(或症状消失)。也可能是与正常的比较，增加某腺体分泌物一某生理过程加快。
(4)对于探究兴奋的传导方向和神经传导功能或神经中枢功能区定位或反射弧结构完整性的常用的方法用切断或药物阻断某点的神经传导，再刺激其一端观察另一端能否发生反应或产生运动作为一般的实验设计思路。在设计过程中必须注意语言运用要准确到位，要设计对照实验。
考场思维训练
1 下列是有关人体生命活动调节的问题。
(1)当人体处于寒冷环境时，甲状腺激素分泌增多，这是由于 和 调节的结果。
(2)某运动员遵从教练的指导，一见灯亮就举起杠铃，附在手臂上的记录仪器经9时间后，测到肌肉活动的电位变化。在一次训练中，教练趁运动员不备，用针刺其手臂，运动员手臂收缩，经b时间后，测到肌肉活动的电位变化。请分析回答：
①在a时间内，神经冲动传递的途径是 。在b时间内，神经冲动传递的途径是 。
A．眼→传人神经→脊髓→传出神经→肌肉
B．眼→传入神经→大脑→传出神经→脊髓→传出神经→肌肉
C．皮肤→传人神经→大脑→传出神经→脊髓→传出神经→肌肉
D．皮肤→传入神经→脊髓→传出神经→肌肉
②a时间 b时间。
A．> B．< C．＝ D．≥
答案：(1)神经 体液(2)①BD②A 高考资源网高考资源网解析：(1)甲状腺激素是由甲状腺分泌的。甲状腺既受神经系统的调节，也受垂体分泌的促甲状腺激素的调节。人体之所以成为一个统一的整休，能对来自身体内部和外界的各种刺激做出相应的反应，是由于神经调节和体液调节的结果。当人处于寒冷环境中时，首先通过神经系统感受外界环境(低温)的刺激，并作出相应的反应，然后通过中枢神经系统间接地作用于甲状腺，使甲状腺分泌的甲状腺激素增多，物质的氧化分解速度加快，体温保持恒定。可见，既有神经调节，又有激素调节。(2)看见灯亮就举起杠铃，是对具体的信号作出反应，其神经传导途径是：眼→传入神经→大脑→传出神经→脊髓→传出神经→肌肉。针刺引起的缩手反射是非条件反射，其神经传导途径是：皮肤感受器→传人神经→脊髓→传出神经→效应器(肌肉)。两者的神经传导途径不同，前者的传导途径长于后者，故a时间大于b时间。
2 用插管插入到青蛙心的心室中，制备带神经搏动的离体青蛙心(见下图)。插管内的液体是任氏液(能够维持青蛙心跳动的生理溶液)，心脏内的血液已被任氏液代替，插管内的任氏液液面随青蛙心的收缩与舒张而上下移动。已知刺激支配蛙心甲的神经，会引起心跳减慢减弱。
试利用下述材料和用具，设计一个简单的实验，证明神经受刺激后心室内存在引起青蛙心脏搏动变化的某种物质。
实验材料和用具：2支吸管、2个带有与甲相同装置的离体青蛙心(乙和丙)、任氏液。
实验步骤、现象和结论：
答案：实验步骤：(1)吸取瓶内任氏液或刺激神经前蛙心内的任氏液，加入到离体蛙心乙中，蛙心搏动没有变化； (2)吸取刺激神经后的蛙心甲内的任氏液，加入到蛙丙中，引起离体蛙心丙的搏动减弱减慢。 结论：由此证明，神经受刺激后，心室腔内确实存在引起心脏搏动变化的某种物质。 高考资源网高考资源网解析：题中要求证明神经受刺激后蛙心室内存在引起青蛙心脏搏动变化的物质，该物质应存在于受刺激后的青蛙心室内的任氏液。因此，设计思路是取刺激神经后心室内的任氏液和未刺激神经(刺激神经前的)的心室内任氏液形成对照并得出结论。
探究开放题预测
预测角度1 兴奋的传导与电位变化的关系
1．制备一个神经纤维——肌细胞标本，用于测试肌细胞的收缩特性。装置如下图所示：
请根据图分析回答：
(1)刺激A点，在B点记录到瞬间发生的神经纤维细胞膜内外之间的电位变化，在C点可测到什么变化?肌细胞将有什么反应?
(2)停止刺激，肌细胞有什么反应?
(3)刺激C点，肌细胞有什么反应?
(4)以上实验证明了什么?
[解题思路] 肌细胞受到刺激(神经冲动或其他形式的直接刺激)都会收缩，停止刺激，肌细胞舒张，是肌细胞的特点。神经元受到刺激，产生兴奋沿神经纤维传导。当电位变化传导到神经末梢时，通过轴突与肌细胞膜之间神经递质的传递使肌细胞膜内外产生电位变化，从而引起肌细胞收缩。
[解答] (1)也可测到电位变化 肌细胞收缩 (2)肌细胞舒张 (3)肌细胞收缩 (4)①神经冲动的传导，以电位变化的形式进行。这种冲动一直传导到肌细胞，引起肌细胞收缩；②肌细胞具有收缩的特性；③肌细胞必须受刺激才能收缩，刺激的形式可以是神经冲动或者是其他形式的刺激。
预测角度2 高级神经中枢对生命活动的控制和管理
1．下图表示人脑的部分结构示意图，请据图回答下列有关问题：
(1)打字员完成打字需要参与的结构有 (要求写出标号及对应的名称)。
(2)如果图中标号①受损，将会出现的现象是 。
(3)完成“一朝被蛇咬，十年怕井绳”这一反射活动，不需要参与的结构有 (要求写出标号及对应的名称)。
(4)若血液中浓度升高，写出调节呼吸运动的神经传导途径(涉及图中结构的请写出标号和名称) 。
(5)刺激图中标号⑥的结构，心脏和胃活动情况的变化分别是 。
[解题思路] 该题考查大脑皮层高级神经中枢的名称、功能及位置，以及识图辨析能力。该图是右大脑半球外侧面示意图，图中①为躯体运动中枢，②是躯体感觉中枢，③为语言中枢，④为视觉中枢，⑤是小脑，⑥是延髓，⑦是听觉中枢。
(1)打字员完成打字过程是一个复杂的动作，需要多个神经中枢协调配合才能完成，如有图中④视觉中枢，①躯体运动中枢，②躯体感觉中枢，③视性言语区和小脑的协调配合共同完成的动作。
(2)图中①为右大脑半球躯体运动中枢，管理的是对侧躯体的运动，所以如果①受损，将引起左侧躯体瘫痪。
(3)“一朝被蛇咬，十年怕井绳”表示的是一个条件反射活动，但这个反射没有涉及到人类特有的高级神经活动——语言活动，因此不需要语言中枢参与。
(4)血液中浓度升高，通过动脉管壁中的化学感受器产生兴奋，由传入神经纤维把兴奋传导到脑干中呼吸中枢，再由传出神经把兴奋传导到呼吸肌，引起呼吸肌的活动加强，这种调节属于体液调节中化学物质的调节。
(5)⑥延髓是脑干的一个组成部分，通过其发出的神经支配着内脏器官的活动，发出的神经是副交感神经，使心跳减弱减慢，使胃肠道蠕动加强，消化功能加强，消化腺分泌增加。
[解答] (1)①躯体运动中枢 ②躯体感觉中枢 ③语言中枢 ④视觉中枢 ⑤小脑 (2)左侧躯体瘫痪 (3)③语言中枢 (4)血管壁化学感受器一传入神经一脑干呼吸中枢一传出神经一呼吸肌 (5)心脏活动减弱胃液分泌增加，胃蠕动加强。
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