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一、兴奋传导方向的实验探究
技能归纳 正确选择刺激和测量的部位
在神经纤维上选一刺激点,测量部位应选在刺激点两侧。若在传出神经纤维上,可通过观察效应器的变化和另一侧的电位测量仪来确定传导方向;若在神经元之间,则在传人和传出神经上各选一点,先在一点刺激,另一点测电位变化,再反过来进行,通过两次结果来确定传递方向。
例1 下图为一个蟾蜍屈肌反射实验装置的结构模式图,回答下列问题:
(1)动作电位沿着神经纤维传导时,神经纤维细胞膜内侧局部电流的方向与动作电位传导的方向______(填“相同”或“相反”)。
(2)已知药物X能阻断蟾蜍的屈肌反射活动,肌肉不能发生收缩,但不知是阻断神经纤维上的兴奋传导,还是阻断神经元之间的兴奋传递,或是两者都能阻断。现有一个如图所示的屈肌反射实验装置,请利用该实验装置从A、B、C、D、E中选择四个位点作为实验位点进行探究。(在实验位点可以进行药物处理或电刺激。假设药物X在实验位点起作用后,其作用效果在实验过程中都不能消除)。
实验步骤:
①将药物X放于______点,再刺激______点,观察记录肌肉收缩情况。
②________________________________________________________。
观察记录肌肉收缩情况。
实验结果预测及相应结论:
若________________________________________________________,
说明药物X阻断神经元之间的兴奋传递:
若________________________________________________________,
说明药物X阻断神经纤维上的兴奋传导:
若_________________________________________________________,
说明药物X对两者都能阻断。
解析 (1)受刺激部位的神经纤维膜外为负电荷,膜内为正电荷,未兴奋部位膜外为正电荷,膜内为负电荷,而电流方向是由正电荷向负电荷流动,所以在膜内由兴奋部位向未兴奋部位流动,这与动作电位传导方向是相同的。
(2)观察该结构模式图,由于兴奋是从前一个神经元的轴突传递到后一个神经元的树突或细胞体,所以在正常情况下,动作电位的流动方向是E→D→C→B→A,要知道药物究竟阻断神经纤维上的兴奋传导,还是阻断神经元之间的兴奋传递,可以:①将药物放在D处,刺激E处,观察肌肉的收缩情况;②将药物放在B处,刺激C处,观察肌肉收缩情况。若①处理后肌肉收缩,②处理后肌肉不收缩,说明药物X是阻断神经元之间的兴奋传递;若①处理后肌肉不收缩,②处理后肌肉收缩,说明药物X是阻断神经纤维上的兴奋传导;若①处理后肌肉不收缩,②处理后肌肉也不收缩,说明药物X对两者都能阻断。
答案 (1)相同 (2)实验步骤:①DE②将药物X放于B点,再刺激C点 实验结果预测及相应结论:①处理后肌肉收缩,②处理后肌肉不收缩①处理后肌肉不收缩,②处理后肌肉收缩①处理后肌肉不收缩,②处理后肌肉也不收缩
二、与动物激素有关的实验设计
技能归纳 1 研究动物激素生理功能的几种常用方法
(1)切除法:切除有关内分泌腺,观察动物所产生的各种变化,得出结论,如切除垂体生长停滞,验证生长激素的生理功能。
(2)移植法:在动物体内移入一种内分泌腺(一般是这种动物本来没有的),观察现象并得出结论,如睾丸、卵巢移植验证性激素的生理功能。
(3)饲喂法:用含动物激素的饲料喂养小动物,观察其变化,要注意饲喂的激素是不需消化液消化就能被动物直接吸收的。如可以饲喂甲状腺激素,但不可饲喂胰岛素。(提醒:蛋白质、多肽类激素都不能用饲喂法实验)
(4)注射法:通常把不能饲喂的激素注入动物体内,观察其变化。如注射胰岛素观察动物体内血糖的变化。
(5)同位素标记法:用放射性同位素标记所要研究的腺体或激素,再加以跟踪。如应用放射性同位素I研究甲状腺的功能。
2 常考激素的实验探究思路
(1)甲状腺激素的实验探究思路
(2)胰岛素和胰高血糖素的实验探究思路
3 实验过程中应注意的问题
(1)动物分组的基本要求:选择性别、年龄、体重、生理状况相似的动物进行平均分组,且每组不能只有一只。
(2)注意描述指标的确定,如甲状腺激素的生理功能可用耗氧量、死亡时间、代谢或活动状况等表示,具体实验应具体分析。
(3)生理盐水在对照中的作用,不能用蒸馏水代替。
例2 为了验证胰高血糖素具有升高血糖的生理作用,请你根据给出的实验材料和用具,完善实验步骤,并预测实验结果。
(1)材料和用具:年龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠若干只,胰高血糖素溶液,生理盐水,注射器,血糖测量仪等。
(2)方法与步骤:
A、将__________若干只随机分为数量相等的甲、乙两组,分别用给出的仪器,测定并记录它们的__________。
B、用注射器给甲组鼠注射__________,给乙组鼠注射__________。
C、一定时间后分别测定并记录两组鼠的血糖含量。
(3)结果预测:
__________________________________________________。
(4)實验结论:
__________________________________________________。 解析 在动物激素的相关实验中,应做到:①确保实验分组的随机、同质和数量均等,遵循单一变量原则;②合理确定实验方法——注射法;③观测指标可操作——检测血糖含量;④注意实验性质,确保实验结果的预测与实验性质吻合。
答案 (2)年龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠血糖含量适量的胰高血糖素溶液等量的生理盐水(3)甲组鼠血糖含量升高,乙组鼠血糖含量维持稳定(4)胰高血糖素有升高血糖含量的作用。
三、植物生长调节剂对扦插枝条生根作用的探究
技能归纳 生长素类似物变量梯度设置的注意事项
1 在合适范围内取值。研究生长素类似物的适宜浓度时,应在适宜浓度的范围内设置,如生长素促进生根的浓度范围应设置为10-12-10-8mol/L。
2 根据实验目的确定变量梯度大小。若进行定性实验,如探究生长素类似物的浓度对扦插枝条生根有影响,梯度设置可稍大些,分组可少些;若进行定量实验,如探究生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度,则梯度设置要小,分组稍多些。
3 梯度大小设置要适宜。梯度设置过小,分组太多,操作难度大;梯度设置过大,分组太少,实验结果不准确。
例3 如图是科学家经过研究绘制的不同浓度的生长素对植物不同器官的作用效果曲线。2,4-D是一种人工合成的生长素类似物,其生理作用与生长素基本相同。某公司需要探究2,4-D促进植物扦插枝条生根的最适浓度,请你依据图中生长素的作用效果,利用下面所给实验材料和用具(数量不限),协助完成实验步骤。(提示:可以用水培法栽培植物)
材料用具:盆栽植株,2,4-D,清水,500mL的烧杯,米尺,等等。
实验步骤:
(1)取5个烧杯,分别编成1、2、3、4、5号。
(2)配制浓度分别为__________。
(3)从同一植株上剪下_________植物枝条若干,_________。
(4)定期测量,记下这些枝条上生根的________。
解析 由图可知:促进根生长的最适生长素浓度为10-10mol/L,因此,实验分组中应围绕10-10mol/L设置浓度梯度,根据第一步的要求,应设置5种不同浓度的2,4-D溶液,并包含10-10mol/L,分别装入5个烧杯中;为了遵循单一变量原则,应做到所用枝条取自同一植株、生长状况相同和长度相等,为了避免偶然性,應注意剪取多个枝条,平均分成5组,分别置于不同浓度的培养液中培养,其观测指标应为枝条上生根的总数量和总长度。
答案(2)10-12mol/L、10-11mol/L、10-10mol/L、10-9mol/L、10-8mol/L的2,4-D溶液,分别装入5个烧杯中(溶液浓度要有5个,要围绕图中的最适浓度10-10mol/L设置浓度梯度)(3)长势相同的等长平均分成5组,分别插入5个烧杯中(4)总数量和总长度。
技能归纳 正确选择刺激和测量的部位
在神经纤维上选一刺激点,测量部位应选在刺激点两侧。若在传出神经纤维上,可通过观察效应器的变化和另一侧的电位测量仪来确定传导方向;若在神经元之间,则在传人和传出神经上各选一点,先在一点刺激,另一点测电位变化,再反过来进行,通过两次结果来确定传递方向。
例1 下图为一个蟾蜍屈肌反射实验装置的结构模式图,回答下列问题:
(1)动作电位沿着神经纤维传导时,神经纤维细胞膜内侧局部电流的方向与动作电位传导的方向______(填“相同”或“相反”)。
(2)已知药物X能阻断蟾蜍的屈肌反射活动,肌肉不能发生收缩,但不知是阻断神经纤维上的兴奋传导,还是阻断神经元之间的兴奋传递,或是两者都能阻断。现有一个如图所示的屈肌反射实验装置,请利用该实验装置从A、B、C、D、E中选择四个位点作为实验位点进行探究。(在实验位点可以进行药物处理或电刺激。假设药物X在实验位点起作用后,其作用效果在实验过程中都不能消除)。
实验步骤:
①将药物X放于______点,再刺激______点,观察记录肌肉收缩情况。
②________________________________________________________。
观察记录肌肉收缩情况。
实验结果预测及相应结论:
若________________________________________________________,
说明药物X阻断神经元之间的兴奋传递:
若________________________________________________________,
说明药物X阻断神经纤维上的兴奋传导:
若_________________________________________________________,
说明药物X对两者都能阻断。
解析 (1)受刺激部位的神经纤维膜外为负电荷,膜内为正电荷,未兴奋部位膜外为正电荷,膜内为负电荷,而电流方向是由正电荷向负电荷流动,所以在膜内由兴奋部位向未兴奋部位流动,这与动作电位传导方向是相同的。
(2)观察该结构模式图,由于兴奋是从前一个神经元的轴突传递到后一个神经元的树突或细胞体,所以在正常情况下,动作电位的流动方向是E→D→C→B→A,要知道药物究竟阻断神经纤维上的兴奋传导,还是阻断神经元之间的兴奋传递,可以:①将药物放在D处,刺激E处,观察肌肉的收缩情况;②将药物放在B处,刺激C处,观察肌肉收缩情况。若①处理后肌肉收缩,②处理后肌肉不收缩,说明药物X是阻断神经元之间的兴奋传递;若①处理后肌肉不收缩,②处理后肌肉收缩,说明药物X是阻断神经纤维上的兴奋传导;若①处理后肌肉不收缩,②处理后肌肉也不收缩,说明药物X对两者都能阻断。
答案 (1)相同 (2)实验步骤:①DE②将药物X放于B点,再刺激C点 实验结果预测及相应结论:①处理后肌肉收缩,②处理后肌肉不收缩①处理后肌肉不收缩,②处理后肌肉收缩①处理后肌肉不收缩,②处理后肌肉也不收缩
二、与动物激素有关的实验设计
技能归纳 1 研究动物激素生理功能的几种常用方法
(1)切除法:切除有关内分泌腺,观察动物所产生的各种变化,得出结论,如切除垂体生长停滞,验证生长激素的生理功能。
(2)移植法:在动物体内移入一种内分泌腺(一般是这种动物本来没有的),观察现象并得出结论,如睾丸、卵巢移植验证性激素的生理功能。
(3)饲喂法:用含动物激素的饲料喂养小动物,观察其变化,要注意饲喂的激素是不需消化液消化就能被动物直接吸收的。如可以饲喂甲状腺激素,但不可饲喂胰岛素。(提醒:蛋白质、多肽类激素都不能用饲喂法实验)
(4)注射法:通常把不能饲喂的激素注入动物体内,观察其变化。如注射胰岛素观察动物体内血糖的变化。
(5)同位素标记法:用放射性同位素标记所要研究的腺体或激素,再加以跟踪。如应用放射性同位素I研究甲状腺的功能。
2 常考激素的实验探究思路
(1)甲状腺激素的实验探究思路
(2)胰岛素和胰高血糖素的实验探究思路
3 实验过程中应注意的问题
(1)动物分组的基本要求:选择性别、年龄、体重、生理状况相似的动物进行平均分组,且每组不能只有一只。
(2)注意描述指标的确定,如甲状腺激素的生理功能可用耗氧量、死亡时间、代谢或活动状况等表示,具体实验应具体分析。
(3)生理盐水在对照中的作用,不能用蒸馏水代替。
例2 为了验证胰高血糖素具有升高血糖的生理作用,请你根据给出的实验材料和用具,完善实验步骤,并预测实验结果。
(1)材料和用具:年龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠若干只,胰高血糖素溶液,生理盐水,注射器,血糖测量仪等。
(2)方法与步骤:
A、将__________若干只随机分为数量相等的甲、乙两组,分别用给出的仪器,测定并记录它们的__________。
B、用注射器给甲组鼠注射__________,给乙组鼠注射__________。
C、一定时间后分别测定并记录两组鼠的血糖含量。
(3)结果预测:
__________________________________________________。
(4)實验结论:
__________________________________________________。 解析 在动物激素的相关实验中,应做到:①确保实验分组的随机、同质和数量均等,遵循单一变量原则;②合理确定实验方法——注射法;③观测指标可操作——检测血糖含量;④注意实验性质,确保实验结果的预测与实验性质吻合。
答案 (2)年龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠血糖含量适量的胰高血糖素溶液等量的生理盐水(3)甲组鼠血糖含量升高,乙组鼠血糖含量维持稳定(4)胰高血糖素有升高血糖含量的作用。
三、植物生长调节剂对扦插枝条生根作用的探究
技能归纳 生长素类似物变量梯度设置的注意事项
1 在合适范围内取值。研究生长素类似物的适宜浓度时,应在适宜浓度的范围内设置,如生长素促进生根的浓度范围应设置为10-12-10-8mol/L。
2 根据实验目的确定变量梯度大小。若进行定性实验,如探究生长素类似物的浓度对扦插枝条生根有影响,梯度设置可稍大些,分组可少些;若进行定量实验,如探究生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度,则梯度设置要小,分组稍多些。
3 梯度大小设置要适宜。梯度设置过小,分组太多,操作难度大;梯度设置过大,分组太少,实验结果不准确。
例3 如图是科学家经过研究绘制的不同浓度的生长素对植物不同器官的作用效果曲线。2,4-D是一种人工合成的生长素类似物,其生理作用与生长素基本相同。某公司需要探究2,4-D促进植物扦插枝条生根的最适浓度,请你依据图中生长素的作用效果,利用下面所给实验材料和用具(数量不限),协助完成实验步骤。(提示:可以用水培法栽培植物)
材料用具:盆栽植株,2,4-D,清水,500mL的烧杯,米尺,等等。
实验步骤:
(1)取5个烧杯,分别编成1、2、3、4、5号。
(2)配制浓度分别为__________。
(3)从同一植株上剪下_________植物枝条若干,_________。
(4)定期测量,记下这些枝条上生根的________。
解析 由图可知:促进根生长的最适生长素浓度为10-10mol/L,因此,实验分组中应围绕10-10mol/L设置浓度梯度,根据第一步的要求,应设置5种不同浓度的2,4-D溶液,并包含10-10mol/L,分别装入5个烧杯中;为了遵循单一变量原则,应做到所用枝条取自同一植株、生长状况相同和长度相等,为了避免偶然性,應注意剪取多个枝条,平均分成5组,分别置于不同浓度的培养液中培养,其观测指标应为枝条上生根的总数量和总长度。
答案(2)10-12mol/L、10-11mol/L、10-10mol/L、10-9mol/L、10-8mol/L的2,4-D溶液,分别装入5个烧杯中(溶液浓度要有5个,要围绕图中的最适浓度10-10mol/L设置浓度梯度)(3)长势相同的等长平均分成5组,分别插入5个烧杯中(4)总数量和总长度。