2024-2025高中生物科學(xué)方法微課一研究動(dòng)物激素功能的“加法原理”和“減法原理”學(xué)案新人教版必修3

PAGE4-探討動(dòng)物激素功能的“加法原理”和“減法原理”自變量限制是生物學(xué)試驗(yàn)的本質(zhì)，它一般可以分為兩大類：一類是設(shè)法對(duì)探討對(duì)象進(jìn)行干擾；一類是設(shè)法解除對(duì)探討對(duì)象的干擾。這是用兩個(gè)相反的方式進(jìn)行的自變量限制，其所依據(jù)的原理是加法原理和減法原理。1.加法原理：(1)概念：自變量限制中的加法原理就是人為地增加某種影響因素，造成探討對(duì)象的變更，從而探討其某些特征。(2)增加自變量的要求：增加自變量不是要保持或愛護(hù)探討對(duì)象的原始狀態(tài)，而是要干擾甚至破壞探討對(duì)象的某種狀態(tài)，迫使探討對(duì)象暴露出某種現(xiàn)象和屬性。2.減法原理：(1)概念：自變量限制中的減法原理是設(shè)法解除某種因素對(duì)試驗(yàn)對(duì)象的干擾，同時(shí)盡量保持被探討對(duì)象的穩(wěn)定，從而比較出探討對(duì)象的作用。(2)減去限制因素的方法：①去掉或隔離某種條件的影響；②假如某些因素?zé)o法消退，就設(shè)法創(chuàng)建穩(wěn)定的、維持不變的相同條件進(jìn)行比照，以抵消或解除這些條件對(duì)探討對(duì)象的干擾。1.探討人員欲驗(yàn)證物質(zhì)X(注：用生理鹽水配制X溶液)具有降血糖作用，選擇一批體重相同的正常小鼠，測(cè)定_________，并將小鼠隨機(jī)等量分成試驗(yàn)組和比照組，試驗(yàn)組注射_________，比照組注射_________，一段時(shí)間后，測(cè)定兩組小鼠的血糖濃度。與試驗(yàn)初始時(shí)相比，若__________________________，則表明X有降血糖的作用。

(1)該試驗(yàn)的自變量是在試驗(yàn)組加入物質(zhì)X，由于物質(zhì)X溶于生理鹽水，為平衡無關(guān)變量，比照組應(yīng)注射等量的生理鹽水，以解除生理鹽水的干擾作用。(2)試驗(yàn)的處理方式是采納加法原理。(3)由于是驗(yàn)證性試驗(yàn)，結(jié)果是已知的，即物質(zhì)X有降血糖的作用?！窘馕觥吭囼?yàn)?zāi)康氖球?yàn)證物質(zhì)X的降血糖作用，那么此試驗(yàn)的自變量是有無物質(zhì)X，而因變量是血糖濃度的變更?；舅悸肥墙⒁粋€(gè)比照組和一個(gè)試驗(yàn)組，測(cè)得兩組小鼠初始血糖濃度，再分別注射肯定量的生理鹽水和等量的X，一段時(shí)間之后測(cè)兩組小鼠的血糖濃度。若比照組血糖濃度不變，試驗(yàn)組有明顯的血糖下降，則證明物質(zhì)X有降低血糖的作用。答案：(初始)血糖濃度適量的X溶液等量的生理鹽水比照組血糖濃度不變，試驗(yàn)組血糖濃度下降2.為探討雄性家兔體內(nèi)睪酮(ST，一種雄性激素)與生長(zhǎng)激素(GH)含量的關(guān)系，某探討小組進(jìn)行了以下試驗(yàn)(手術(shù)過程不影響結(jié)果)，請(qǐng)補(bǔ)充完成方案并回答問題。探討課題：雄性家兔ST含量對(duì)GH含量的影響。試驗(yàn)?zāi)康模禾骄縎T與GH的濃度關(guān)系。試驗(yàn)步驟：(1)將1月齡體重相同的健康雄性家兔分為甲、乙兩組，每組6只，測(cè)定和記錄每只家兔血液中ST和GH的濃度，并計(jì)算平均值。(2)甲組兔切除性腺，乙組兔___________，作為空白比照。

(3)在相同且相宜的條件下飼養(yǎng)1個(gè)月，測(cè)定和記錄每只家兔_______________，并計(jì)算平均值。

試驗(yàn)結(jié)果：測(cè)定時(shí)間ST濃度/(μg·mL-1)GH濃度/(μg·mL-1)甲組乙組甲組乙組前測(cè)m1m1n1n1后測(cè)<m2m2>n2n2(4)由表格數(shù)據(jù)可得出的初步結(jié)論是。

(1)本試驗(yàn)的自變量是性腺的有無，并利用減法原理特異性除去甲組家兔的性腺，比較得出睪酮與生長(zhǎng)激素的關(guān)系。(2)由表格數(shù)據(jù)可得出的初步結(jié)論是ST含量的增加能使GH的含量下降。【解析】(1)試驗(yàn)步驟：①分組，測(cè)定和記錄每只家兔血液中原有ST和GH的濃度；②對(duì)兩組家兔的處理：甲組切除性腺，乙組為比照組，即不切除性腺；③在相同的條件下飼養(yǎng)1個(gè)月后，依次測(cè)定和記錄每只家兔血液中ST和GH的濃度。(2)由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出的初步結(jié)論是ST含量的增加能使GH的含量下降。答案：(2)不切除性腺(不做處理)(3)血液中ST和GH的濃度(4)ST含量的增加能使GH的含量下降(ST含量的削減能使GH的含量上升)1.多數(shù)魚類的體色會(huì)隨著環(huán)境條件的變更而變更。經(jīng)探討發(fā)覺，魚類的眼和松果體能感知光照變更而產(chǎn)生興奮，當(dāng)興奮到達(dá)腎上腺時(shí)，其分泌的腎上腺素能使體表黑色素細(xì)胞的色素顆粒聚集，使體色變淺；當(dāng)興奮到達(dá)副交感神經(jīng)時(shí)，其神經(jīng)末梢分泌的乙酰膽堿能使體表黑色素細(xì)胞的色素顆粒擴(kuò)散，使體表顏色加深。為驗(yàn)證腎上腺素和乙酰膽堿對(duì)魚體色的影響，科研人員進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，請(qǐng)完善下列試驗(yàn)內(nèi)容。試驗(yàn)對(duì)象：體長(zhǎng)10cm左右且體色相近的同種鯽魚若干條。藥品及用具：魚用生理鹽水、相宜濃度的腎上腺素、乙酰膽堿、注射器等。試驗(yàn)步驟：第一步：將鯽魚平均分成三組，編號(hào)為甲、乙、丙，分別放入三個(gè)玻璃缸中，置于無光處飼養(yǎng)一段時(shí)間。其次步：給甲組鯽魚腹腔中注入2mL乙酰膽堿，乙組鯽魚腹腔中注入________，而丙組鯽魚腹腔中注入________作為空白比照。

第三步：將裝有上述處理后鯽魚的玻璃缸置于_______(填“無光”或“有光”)處，約2h后，視察比較三組鯽魚體表顏色的變更。

預(yù)期試驗(yàn)結(jié)果：甲、乙、丙三組鯽魚的體色由淺到深依次是________________。

【解析】生物試驗(yàn)的原則是比照原則和限制單一變量原則，所以在完成試驗(yàn)操作步驟過程中，要限制好自變量；依據(jù)加法原理，為驗(yàn)證腎上腺素和乙酰膽堿對(duì)魚體色的影響，給甲組鯽魚腹腔中注入2mL乙酰膽堿，所以乙組鯽魚腹腔中注入等量的腎上腺素，而丙組鯽魚腹腔中注入等量的魚用生理鹽水作為比照。依據(jù)第一步可知，飼養(yǎng)條件為無光；因?yàn)槟I上腺素能使體表黑色素細(xì)胞的色素顆粒聚集，使體色變淺；而當(dāng)興奮到達(dá)副交感神經(jīng)時(shí)，其神經(jīng)末梢分泌的乙酰膽堿能使體表黑色素細(xì)胞的色素顆粒擴(kuò)散，使體表顏色加深，所以預(yù)期試驗(yàn)結(jié)果：甲、乙、丙三組魚的體色由淺到深依次是乙、丙、甲。答案：等量(2mL)腎上腺素等量(2mL)魚用生理鹽水無光乙、丙、甲2.某科研小組為探討性激素在性別分化過程中所起的作用，提出以下兩種假說：假說Ⅰ：發(fā)育為雄性，須要睪丸產(chǎn)生的雄性激素的刺激；當(dāng)缺乏時(shí)，則發(fā)育為雌性。假說Ⅱ：發(fā)育為雌性，須要卵巢產(chǎn)生的雌性激素的刺激；當(dāng)缺乏時(shí)，則發(fā)育為雄性。為此，他們以家兔的胚胎作為探討對(duì)象。在胚胎還未出現(xiàn)性別分化之前(性腺的分化早于性別的分化)，通過手術(shù)摘除性腺，待幼兔誕生，檢測(cè)他們的性染色體組成及性別，結(jié)果如下：比照組——XY(雄性)、XX(雌性)；試驗(yàn)組——XY(雌性)、XX(雌性)?；卮鹣铝袉栴}：(1)進(jìn)行手術(shù)處理的為_______(填“比照”或“試驗(yàn)”)組，該組幼兔個(gè)體雖然沒有性腺，但可從其他組織獲得細(xì)胞來進(jìn)行性染色體組成檢測(cè)，緣由是_______。(2)依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，上述假說成立的是________。若另一假說成立，請(qǐng)預(yù)料試驗(yàn)組的結(jié)果為

。

(3)若進(jìn)一步證明假說Ⅰ成立，在胚胎摘除性腺的同時(shí)，賜予適量雄性激素的刺激，則性染色體組成為XY和XX的幼兔性別分別為_____________。

【解析】分析題干可知：試驗(yàn)的目的是探討性激素在性別分化過程中所起的作用，自變量是性激素的種類，利用減法原理通過進(jìn)行手術(shù)摘除性腺來證明性激素在性別分化過程中所起的作用。(1)進(jìn)行手術(shù)處理的為試驗(yàn)組，正常不做處理的為比照組；該組幼兔個(gè)體雖然沒有性腺，由于家兔個(gè)體的全部細(xì)胞都來自同一個(gè)受精卵的有絲分裂，若無變異發(fā)生，則體細(xì)胞與性腺細(xì)胞的染色體組成一樣，故可從其他組織獲得細(xì)胞來進(jìn)行性染色體組成檢測(cè)。(2)依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析，在胚胎還未出現(xiàn)性別分化之前(性腺的分化早于性別的分化)，通過手術(shù)摘除性腺，但比照組中XY為雄性，與試驗(yàn)組的結(jié)果正好相反，而雌性個(gè)體始終為XX，說明雌性激素缺乏與否，都不會(huì)發(fā)育為雄性，否定假說Ⅱ，所以上述假說成立的是假說Ⅰ。若另一假說即假說Ⅱ成立，則在胚胎還未出現(xiàn)性別分化之前(性腺的分化早于性別的分化)，通過手術(shù)摘除性腺后，由于雌性激素缺乏，雌性XX轉(zhuǎn)變?yōu)樾坌?，染色體組成為XY的仍為雄性，即試驗(yàn)組的結(jié)果為XY為雄性、XX為雄性(或都是雄性)。(3)若進(jìn)一步證明假說Ⅰ成立，在胚胎摘