“血糖平衡調節”易錯題分析

四川 張紹斌

“血糖平衡調節”屬于選擇性必修1《穩態與調節》模塊的重點內容，是高考的高頻考點，學生在解答這類試題時，在實驗設計思路、預測實驗結果和實驗分析等方面常出現錯誤，而“實驗思路”“原因”類試題又是每年高考的必考內容，為此，本文以“2019年4月浙江選考生物第33題”為例，對其易錯點進行剖析研究，提出“思維建模”的策略加以突破，以提升學生的解決問題能力，精準備考。

一、典型錯題分析

【典型錯題】(2019年4月，浙江卷，第33題)欲驗證胰島素的生理作用，根據以下提供的實驗材料與用具，提出實驗思路，預測實驗結果并進行分析。

材料與用具：小鼠若干只，胰島素溶液，葡萄糖溶液，生理鹽水，注射器等。

(要求與說明：血糖濃度的具體測定方法及過程不作要求，實驗條件適宜)

(1)實驗思路：

①……

(2)預測實驗結果(設計一個坐標，用柱形圖表示至少3次的檢測結果)：

(3)分析與討論：

①正常人尿液中檢測不到葡萄糖，其原因是________。

②當機體血糖水平升高時，胰島中的內分泌細胞及其分泌的激素變化是________。此時機體細胞一方面增加對葡萄糖的攝取、貯存和利用，另一方面________。

【答案】(1)①分別測定每只小鼠的血糖濃度，并記錄 ②將小鼠分為A、B兩組，A組注射適量胰島素，B組注射等量的生理鹽水，一段時間，分別測定兩組小鼠的血糖濃度，并記錄 ③當A出現低血糖癥狀后，A組注射葡萄糖溶液，B組注射生理鹽水，每隔一段時間分別測定兩組小鼠的血糖濃度，并記錄 ④對每組所得數據進行統計分析。

(2)

圖1 胰島素對小鼠血糖濃度影響示意圖

(3)①胰島素促進腎小管對過濾液中葡萄糖的吸收 ②胰島B細胞分泌胰島素增加，胰島A細胞分泌胰高血糖素減少 抑制氨基酸等物質轉化為葡萄糖

【解析】(1)依據題中有效信息可知：實驗目的是驗證胰島素的生理作用,實驗原理是胰島素具有降低血糖濃度的生理作用，實驗材料有小鼠若干，自變量和因變量分別是胰島素溶液和血糖濃度，實驗需要遵循對照原則和單一變量原則。實驗前需要測定各處理組小鼠的血糖濃度，作為實驗前后的對照數據。依據單一變量原則，實驗分為兩組，一組注射胰島素，另一組注射等量的生理鹽水，固定時間檢測小鼠的血糖濃度。按照“先缺后加”的原則，待小鼠出現低血糖癥狀后，給低血糖組小鼠注射葡萄糖溶液，空白對照組小鼠注射生理鹽水，固定時間檢測小鼠的血糖濃度。整合這些有效信息，組織實驗語言，梳理后作答實驗思路(見上述答案)。(2)依據題干有效信息可知:實驗結果的呈現依據是胰島素的生理作用；實驗結果呈現要求是設計坐標，并用柱形圖表示3次檢測結果。A、B兩組小鼠的初始血糖濃度差別不大；胰島素有降低血糖的作用，故A組注射胰島素后血糖濃度應有一定程度下降，B組小鼠血糖濃度應在正常范圍內波動平衡；A組小鼠注射葡萄糖后血糖濃度會上升，但與B組小鼠相比可能還會偏低，整合這些信息，按繪圖要求即可繪制出實驗結果的柱形圖(見上述答案)。(3)①正常人尿液中檢測不到葡萄糖是因為人體正常分泌的胰島素能夠促進腎小管對過濾液中葡萄糖全部重吸收；②機體血糖水平升高時，會刺激胰島B細胞分泌胰島素，并抑制胰島A細胞分泌胰高血糖素；機體細胞一方面增加對葡萄糖的攝取、貯存和利用，另一方面抑制其他非糖物質轉化為葡萄糖。

【易錯分析】筆者任教的3個班級中，參加本次測試的學生共137人，各班的得分(滿分10分)和各分數段人數概況如下表所示：

班級均分/得分率9～10分人數6～9分人數3～6分人數0～3分人數班級14.72/47.2%018(38.3%)24(51.1%)5(10.6%)班級24.78/47.8%018(36.7%)25(51%)6(12.2%)班級34.36/43.57%1(2.4%)12(28.6%)22(52.4%)7(16.7%)

主要錯誤表現在：審題不準確，不能有效組織語言回答“實驗思路”“原因”類試題，語言缺乏邏輯性和嚴謹性，繪圖時不能規范標識圖例、圖名、橫縱坐標等。

針對本題錯誤率較高的“(1)實驗思路，(2)預測實驗結果，(3)分析與討論①正常人尿液中檢測不到葡萄糖的原因”這3個問題，采用“審題→提取有效信息→整合信息→組織書面語言→規范答題”這幾個步驟進行梳理。

二、思維建模分析

1.“審題→提取有效信息”環節

基于以下問題展開討論(用筆圈劃題干關鍵詞)：

①該實驗的實驗目的是什么？實驗類型是什么？胰島素的作用是什么？自變量是什么？因變量是什么？該實驗應遵循哪些實驗原則？

②實驗結果呈現依據是什么？怎樣設計橫縱坐標？繪制柱形圖時應注意哪些問題？

③腎小管的作用是什么？

2.“整合信息→規范答題”環節

規范答題也就是進行“思維建模”的過程：

(1)實驗思路常用的答題模板：“材料的選擇→自變量的設置→因變量的檢測”。

(2)繪制柱形圖的答題模板：明方向(明確題目的考查方向)→析坐標(明確橫、縱坐標的含義)→理關系(理清柱形圖與橫、縱坐標的關系)→找規律(依據數量關系，找出相關變量之間的變化規律)→繪制柱形圖。

(3)“原因”類試題的答題模板：“因為……導致……，于是……，所以……”。其中“因為……”照抄題干中的已知條件，“所以……”照抄題干的中的結果，“導致……，于是……”是利用學科知識或題干信息回答已知條件與結果之間的邏輯推理關系。

三、變式練習

【變式練習1】(2022年，綿陽三診)胰島素是人體血糖調節的重要激素，也是治療糖尿病的主要藥物。回答下列問題：

(1)胰島素的化學本質是________，人體內胰島素含量相對穩定是________調節機制的結果。

(2)目前，量產的胰島素主要通過基因工程方法生產。通過基因工程手段，能夠讓大腸桿菌或酵母菌發酵進行量產胰島素。胰島素基因在不同生物體內指導合成的胰島素的氨基酸序列相同，依據的原理是________。

(3)我國科學家在1965年成功完成了人工合成結晶牛胰島素的科學壯舉，摘取了第一頂人工合成蛋白質的桂冠。某科研小組以牛為實驗材料，設計實驗來驗證人工合成的胰島素具有與天然胰島素相同的生物活性，請簡要寫出實驗思路：________。

【答案】(1)蛋白質 (負)反饋 (2)所有生物共用一套密碼子表 (3)①將生理狀況基本相同的牛分為甲、乙、丙三組，測定其血糖濃度；②給甲組注射適宜濃度的天然胰島素，乙組注射等量相同濃度的人工合成的胰島素，丙組注射等量的生理鹽水；③一段時間后,測定三組牛的血糖濃度并進行比較。

【解析】(1)胰島素是一種蛋白質，通過機體的(負)反饋調節使胰島素在體內的含量保持相對穩定。(2)由于密碼子具有“通用性”，因此通過基因工程方法讓大腸桿菌或酵母菌發酵生產胰島素時，胰島素基因在不同生物體內指導合成的胰島素的氨基酸序列是相同的。(3)胰島素的生理作用表現在能促進組織細胞對葡萄糖的攝取、利用和儲存，從而降低血糖。為驗證人工合成的胰島素具有與天然胰島素相同的生物活性，根據實驗目的可知該實驗的自變量是給牛注射天然胰島素或人工合成的胰島素，因變量是血糖含量的變化，據此設計實驗思路(見答案)。

【易錯點撥】本題旨在強化“原理”“實驗思路”的寫法，熟知胰島素的生理作用以及實驗設計的一般原則是解答本題的關鍵。學生往往因缺乏“語言邏輯性和實驗嚴謹性”而出現錯誤，可參照前面提供的“答題模板”作答。

【變式練習2】(2022年，濟南一模)多囊卵巢綜合征以雙側卵巢增大、胰島素抵抗和雄激素產生過剩為特征，是生育年齡婦女最常見的內分泌疾病。圖2為多囊卵巢綜合征患者發病機制示意圖。請回答問題。

圖2

(1)雄激素的分泌過程受到“下丘腦—垂體—性腺軸”的調節，這屬于________調節，這種調節方式的意義是________。雄激素可在血液中檢測含量的理由是________。

(2)胰島素抵抗是指組織細胞對胰島素不敏感，多囊卵巢患者體內胰島素的分泌量________正常值，長期如此會出現多尿現象，原因是________。

(3)多毛是雄激素分泌過多的表現之一。請利用以下實驗材料設計實驗，驗證多毛癥狀與多囊卵巢綜合征有關。寫出設計思路并預期實驗結果。

材料器具：生理狀態相同的雌性育齡健康小鼠若干只，生理鹽水、胰島素，注射器等。

實驗設計思路：

。

預期實驗結果：

。

【答案】(1)分級 可以放大激素的調節效應，形成多級反饋調節，有利于精細化調控，從而維持機體的穩態 雄激素進入卵巢內的毛細血管，并隨血液循環運到全身各處 (2)高于 原尿中葡萄糖濃度過高，滲透壓增大，腎小管集合管對水的重吸收減少，尿量增多 (3)將若干只生理狀態相同的雌性小鼠均分成A、B兩組，檢測卵巢大小、雄激素的含量和體毛數量；A組每天注射一定量的生理鹽水，B組每天持續注射等量的胰島素；在相同適宜的條件下飼養一段時間，檢測每組小鼠卵巢大小，雄激素的平均含量和體毛的數量 B組卵巢增大、雄激素的含量和體毛數量比A組多，說明多毛癥狀與多囊卵巢綜合征有關

【解析】(1)據圖可知，雄激素的分泌過程受“下丘腦—垂體—性腺軸”的分級調節，這種調節方式能放大激素的調節效應，形成多級反饋調節，有利于精細化調控，從而維持機體的穩態。激素調節的特點之一是隨體液運輸，雄激素進入卵巢內的毛細血管，并隨血液循環運到全身各處，故雄激素可在血液中檢測含量。(2)據圖可知，胰島素能促進垂體分泌促性腺激素和促進卵巢分泌雄激素，多囊卵巢綜合征以雙側卵巢增大、胰島素抵抗和雄激素產生過剩為特征，說明多囊卵巢患者體內胰島素的分泌量高于正常值。由于胰島素抵抗，患者分泌的胰島素不能正常發揮作用，導致原尿中葡萄糖濃度過高，滲透壓增大，腎小管集合管對水的重吸收減少，尿量增多。(3)該實驗的目的是驗證多毛癥狀與多囊卵巢綜合征有關，題目所給實驗材料有生理狀態相同的雌性育齡健康小鼠若干只，生理鹽水，胰島素，注射器等，自變量為胰島素的含量(正常或含量過高)，因變量是雄激素的平均含量和體毛的數量。實驗應遵循單一變量原則、等量原則和對照原則，按照“答題模板”書寫實驗思路(見答案)。