微专题15　动物激素功能的实验探究

一、研究方法

二、一般思路

三、案例

1.验证甲状腺激素的功能

(1)饲喂法

(2)切除法和注射法

2.验证生长激素的功能

切除法和注射法

3.验证性激素的功能

切除法和移植法

4.验证胰岛素的功能

注射法

四、实验成功关键点

(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平均分组，每组要有数量相等的多只。

(2)实验设计时要注意设置对照实验，控制无关变量，保证单一变量。

(3)进行注射实验时空白对照组应注射生理盐水(不可用蒸馏水)，进行饲喂实验时，空白对照组可添加蒸馏水。

(4)注意观测指标的确定，如胰岛素生理功能可以用昏迷和苏醒快慢检验，甲状腺激素生理功能可用耗氧量、代谢速率、体温变化或活动状况(兴奋性高低)等检验，但具体实验应具体分析。

[经典演练]

1.(2020·全国卷Ⅰ，3)某研究人员以小鼠为材料进行了与甲状腺相关的实验，下列叙述错误的是(　　)

A.切除小鼠垂体，会导致甲状腺激素分泌不足，机体产热减少

B.给切除垂体的幼年小鼠注射垂体提取液后，其耗氧量会增加

C.给成年小鼠注射甲状腺激素后，其神经系统的兴奋性会增强

D.给切除垂体的小鼠注射促甲状腺激素释放激素，其代谢可恢复正常

答案　D

解析　甲状腺激素可以促进新陈代谢，若切除小鼠垂体，会导致促甲状腺激素分泌减少，甲状腺激素分泌也随之减少，细胞代谢减慢，机体产热减少，A正确；切除垂体的幼年小鼠体内促甲状腺激素较少，注射垂体提取液后，促甲状腺激素增多，甲状腺激素也随之增多，机体代谢加快，耗氧量增加，B正确；甲状腺激素可以提高神经系统的兴奋性，给成年小鼠注射甲状腺激素后，其神经系统的兴奋性会增强，C正确；促甲状腺激素释放激素不能直接作用于甲状腺调节甲状腺激素的合成和分泌，故给切除垂体的小鼠注射促甲状腺激素释放激素，其代谢不会恢复正常，D错误。

2.(2020·全国卷Ⅰ，31)某研究人员用药物W进行了如下实验：给甲组大鼠注射药物W，乙组大鼠注射等量生理盐水，饲养一段时间后，测定两组大鼠的相关生理指标。实验结果表明：乙组大鼠无显著变化；与乙组大鼠相比，甲组大鼠的血糖浓度升高，尿中葡萄糖含量增加，进食量增加，体重下降。回答下列问题：

(1)由上述实验结果可推测，药物W破坏了胰腺中的________细胞，使细胞失去功能，从而导致血糖浓度升高。

(2)由上述实验结果还可推测，甲组大鼠肾小管液中的葡萄糖含量增加，导致肾小管液的渗透压比正常时的________，从而使该组大鼠的排尿量________。

(3)实验中测量到甲组大鼠体重下降，推测体重下降的原因是_____________________________________________________。

(4)若上述推测都成立，那么该实验的研究意义是_______________________________________________(答出1点即可)。

答案　(1)胰岛B　(2)高　增加　(3)甲组大鼠胰岛素缺乏，使机体不能充分利用葡萄糖来获得能量，导致机体脂肪和蛋白质的分解增加　(4)获得了因胰岛素缺乏而患糖尿病的动物，这种动物可以作为实验材料用于研发治疗这类糖尿病的药物

解析　(1)胰岛B细胞受损会使胰岛素分泌不足，血液中的葡萄糖进入组织细胞被利用、转化和储存的过程受阻，最终导致血糖浓度升高。(2)若肾小管液中的葡萄糖含量增加，肾小管液的渗透压比正常时的高，会使肾小管上皮细胞对水分的重吸收减少，从而导致大鼠的排尿量增加。(3)甲组大鼠胰岛素缺乏，机体不能充分利用葡萄糖，从而使脂肪和蛋白质的分解增加，会造成大鼠体重下降。

(4)题中实验获得了因胰岛素缺乏而患糖尿病的动物，这种动物可以作为实验材料用于研发治疗这类糖尿病的药物。

[对点训练]

1.(2021·陕西西安五校联考)某校学生社团欲研究甲状腺和甲状腺激素的生理作用，以成年小白鼠为实验材料，实验分组及处理如表(注：灌胃是指将液体由动物口直接注入胃中)，以下分析不正确的是(　　)

A.X处的最佳处理方法为“不做处理”，以便与甲组相对照

B.Y处的处理方法为“等量一定浓度的甲状腺激素溶液灌胃”

C.可以通过服用放射性碘来进一步检测甲状腺的功能

D.甲状腺激素能促进物质氧化分解，因此因变量可以用测定小白鼠耗氧量的方法来检测

答案　A

解析　乙组是甲组的对照组，因甲组对小鼠进行了手术和切除甲状腺两种处理，因此乙组对小鼠也应进行同样的手术但不切除甲状腺，可排除无关变量对实验结果的影响，A错误；丙组与丁组形成对照，根据实验目的及丁组的处理，可知Y处的处理方法为“等量一定浓度的甲状腺激素溶液灌胃”，B正确；碘是合成甲状腺激素所必需的，因此可以通过服用放射性碘来进一步检测甲状腺的功能，C正确；甲状腺激素能提高代谢强度，促进物质氧化分解，因此可以通过测定耗氧量来检测甲状腺激素的生理作用，D正确。

2.(2020·河南三门峡一模)某同学从小白鼠的体内提取了一种激素，推测可能是胰岛素或甲状腺激素。为了探究该激素是何种激素，把生理状况相同的小鼠分成四组，编号甲、乙、丙、丁，给甲组小鼠注射一定量的该激素，乙组小鼠注射等量的生理盐水，丙组小鼠饲喂含该激素的饲料，丁组小鼠饲喂不含该激素的饲料，观察现象。下列分析错误的是(　　)

A.如果甲组小鼠出现休克，注射适量的葡萄糖后恢复，说明该激素是胰岛素

B.如果甲组小鼠比乙组小鼠兴奋、呼吸和代谢加快，说明该激素是甲状腺激素

C.如果丙组小鼠出现休克，饲喂适量的葡萄糖后恢复，说明该激素是胰岛素

D.如果丙组小鼠比丁组小鼠兴奋、呼吸和代谢加快，说明该激素是甲状腺激素

答案　C

解析　胰岛素具有降血糖作用，给甲组小鼠注射一定量的该激素，甲组小鼠出现休克，注射适量的葡萄糖后恢复，说明该激素是胰岛素，A正确；甲状腺激素(本质为氨基酸类衍生物)具有促进代谢活动，提高神经系统的兴奋性的作用，因此如果甲组小鼠比乙组(或丙组比丁组)小鼠兴奋、呼吸和代谢加快，说明该激素是甲状腺激素，B、D正确；胰岛素为蛋白质类激素，饲喂不能发挥降血糖作用，C错误。

3.(2020·北京等级模考，10)先天性甲状腺功能减低症(甲减)可对哺乳动物生长发育造成严重影响。以大鼠为实验材料，检测甲减仔鼠及补充甲状腺激素的甲减仔鼠的各项指标，结果见下表。 

结合上表分析甲状腺激素分泌的调节及其与心肌生长的关系，错误的是(　　)

A.TSH的增加抑制了甲状腺激素的分泌

B.补充甲状腺激素后TSH的分泌减少

C.甲状腺激素可促进心肌的生长

D.补充甲状腺激素可用于治疗甲减

答案　A

解析　TSH具有促进甲状腺合成和分泌甲状腺激素的作用，TSH的增加可促进甲状腺激素的分泌，A错误；分析表格信息，补充甲状腺激素的甲减仔鼠的TSH含量低于甲减仔鼠，说明补充甲状腺激素后，TSH的分泌减少，B正确；分析表格信息，正常仔鼠及补充甲状腺激素的甲减仔鼠的心肌重量都高于甲减仔鼠，说明甲状腺激素能促进心肌生长，C正确；补充甲状腺激素的甲减仔鼠的甲状腺激素总量明显大于甲减仔鼠的，稍小于正常仔鼠的，更明显的是心肌重量基本正常，推测补充甲状腺激素能治疗甲减，D正确。

4.(2021·广西南宁一模)人体的甲状腺在体温调节中发挥重要作用。下面是某同学研究药物对氨水杨酸对大鼠甲状腺功能的影响实验，研究员给大鼠饲喂含一定量的对氨水杨酸饲料，一段时间后进行相关检测，得到数据如下表所示。回答下列问题：

(1)对照组大鼠的处置是　                            。

(2)从激素调节的角度分析，导致实验组甲状腺变重的主要原因是　                   。

(3)寒冷条件下，对照组大鼠和实验组大鼠甲状腺激素含量的变化分别是________和________。

(4)该同学采取抽取血样的方法来检测大鼠体内甲状腺激素的含量，临床也常采取抽取血样的方法来检测内分泌系统的疾病，这体现了激素调节具有____________的特点。

答案　(1)饲喂等量的普通饲料　(2)实验组的甲状腺激素分泌少，经反馈调节作用使促甲状腺激素分泌增多，导致甲状腺增生　(3)增加　基本不变　(4)通过体液运输

解析　(1)不接受实验变量处理的对象组是对照组，在本实验中，实验变量是有无对氨水杨酸，对照组应该不含对氨水杨酸。即用等量的普通饲料饲喂。(2)根据表格数据分析可知，实验组加入对氨水杨酸后甲状腺激素含量减少，经反馈调节作用使促甲状腺激素分泌增多，导致甲状腺增生。(3)对照组由于饲料中没有加入对氨水杨酸，在寒冷的刺激下，大鼠会通过调节使自身甲状腺激素分泌增多，而实验组由于饲料中加入的对氨水杨酸可以抑制大鼠的甲状腺激素分泌增多，因此寒冷时甲状腺激素的含量基本不变。(4)该同学采取抽取血样的方法来检测大鼠体内甲状腺激素的含量，临床也常采取抽取血样的方法来检测内分泌系统的疾病，这体现了激素调节具有通过体液运输的特点。