1选择题
某马拉松运动员在比赛过程中,随奔跑时间延长,体内血糖浓度与血浆中胰高血糖素、胰岛素含量的变化测定结果如下(已知信息:胰岛素可促进组织细胞摄取、利用和储存葡萄糖,从而降低血糖;胰高血糖素可促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖,从而升高血糖;运动初期主要消耗肌糖原,肌糖原不能直接分解为血糖):
奔跑时间 血糖浓度 胰岛素含量 胰高血糖素含量
--------------- -------------- ---------- --------------
0 min(起跑前) 正常 较高 较低
30 min 略有下降 下降 升高
90 min 维持在正常水平 较低 较高
下列分析正确的是( )
- A. 奔跑30 min时血糖浓度略有下降,是因为胰高血糖素分泌减少,肝糖原分解受抑制
- B. 奔跑90 min时血糖能维持在正常水平,主要依赖胰高血糖素促进肝糖原分解和非糖物质转化
- C. 胰岛素与胰高血糖素含量变化相反,说明二者在调节血糖方面相互拮抗、此消彼长,其分泌均由血糖浓度直接决定
- D. 该运动员奔跑过程中血糖能保持相对稳定,说明其体内血糖调节只有体液调节参与,没有神经调节参与
答案:B
解析:本题为表格分析+知识迁移题,需「看坐标(表头)—读趋势—找规律」,再结合血糖调节知识判断。
A项:30 min时胰高血糖素含量是「升高」而非「减少」,血糖略降是因为运动消耗葡萄糖的速率暂时超过补充速率,而非肝糖原分解受抑制,因果关系错误,故A错。
B项:90 min时胰高血糖素含量「较高」,其作用是促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖,从而在长时间运动中维持血糖稳定;由于肌糖原不能直接分解补充血糖,肝糖原分解和糖异生是主要途径,故B正确。
C项:前半句「相互拮抗」正确,但后半句「分泌均由血糖浓度直接决定」错误——胰高血糖素和胰岛素的分泌还受神经(下丘脑通过交感/副交感神经)和运动等其他信号调节,并非仅由血糖浓度直接决定,故C错。
D项:血糖调节是「神经—体液」共同调节,运动时下丘脑可通过自主神经直接作用于胰岛和肾上腺,故「只有体液调节」错误,故D错。
易错点:①误读表格趋势,把「升高」看成「下降」;②忽略「肌糖原不能直接分解为血糖」这一关键信息;③把血糖调节简化为单一激素或单一调节方式。
故选B。
2选择题
为备战校运会,体育科研小组研究了训练强度和环境温度对运动员骨骼肌有氧呼吸速率(以单位时间内O₂消耗量表示)的影响,结果如下表(其他条件相同且适宜):
训练强度 15℃ 25℃ 35℃
-------- --- --- ---
低强度 320 360 300
中强度 540 620 480
高强度 600 640 520
(表中数据单位:mL O₂/(kg·min))
下列叙述错误的是( )
- A. 由表可知,25℃下训练强度由中强度升至高强度时,有氧呼吸速率增加不明显,此时限制因素很可能是线粒体数量、呼吸酶活性等内因
- B. 35℃条件下各强度组的O₂消耗量均低于25℃,可能与高温使呼吸酶活性下降、机体散热负担加重有关
- C. 该实验中训练强度和环境温度均为自变量,O₂消耗量为因变量,实验遵循了单一变量原则
- D. 由表中数据可推断,15℃时运动员骨骼肌细胞只进行有氧呼吸,不产生乳酸
答案:D
解析:本题以运动训练情境考查图表分析与细胞呼吸。逐项分析:A项,25℃下由中强度到高强度,O₂消耗量仅由620升至640,出现饱和趋势,说明限制因素转向内因(线粒体数量、呼吸酶活性等),正确;B项,35℃各组均低于25℃,与高温下酶活性下降、散热负荷增大相符,正确;C项,实验设置了两个自变量(训练强度、环境温度),因变量是O₂消耗量,各组无关变量保持一致,正确;D项,表中O₂消耗量只能反映有氧呼吸强度,不能说明骨骼肌细胞不进行无氧呼吸——高强度运动时骨骼肌仍会因供氧不足进行无氧呼吸产生乳酸,故D项错误。易错点:把「O₂消耗量降低」误读为「无氧呼吸不发生」,以及忽略表格中转折点(中强度→高强度增幅骤减)所隐含的限制因素信息。故选D。
3填空题
为研究运动强度对机体能量代谢的影响,科研人员以健康成年男性为受试者,在恒温实验室中让其分别以不同强度蹬功率自行车,测定其单位时间内的CO₂释放量(相对值)与O₂消耗量(相对值),结果如下表(安静状态下RQ=0.85;RQ=CO₂释放量÷O₂消耗量):
运动强度 O₂消耗量(相对值) CO₂释放量(相对值) RQ
-------- ------------------ ------------------- ----
安静 1.0 0.85 0.85
低强度 4.0 3.60 0.90
中强度 7.0 6.65 0.95
高强度 10.0 10.20 1.02
已知信息:氧化分解1 mol葡萄糖需消耗6 mol O₂、释放6 mol CO₂(RQ=1);氧化分解脂肪时RQ约为0.70;剧烈运动时骨骼肌细胞可进行无氧呼吸产生乳酸(乳酸不释放CO₂)。
请回答:
(1)由表中数据可知,随运动强度增大,RQ的数值呈现________(填「上升」或「下降」)的趋势;在高强度运动下RQ>1,说明此时骨骼肌细胞的呼吸方式除有氧呼吸外,还进行了________,其产物是________。
(2)若安静状态下受试者O₂消耗量为250 mL/min,则其安静状态下CO₂释放量为________mL/min。
(3)低强度与中强度运动时RQ介于0.70与1.00之间,提示机体同时氧化分解________与________两类能源物质;随运动强度增大RQ趋近并超过1.00,说明________的比例升高。
答案:(1)上升;无氧呼吸;乳酸。(2)250×0.85=212.5(mL/min)。(3)糖类(葡萄糖);脂肪;糖类(葡萄糖)在供能物质中所占(氧化分解)的比例升高。
解析:本题是典型表格分析题,作答步骤为「看坐标(表头含义)—读趋势—找规律」。
(1)易错点:只看数值大小而忽视趋势方向,RQ由0.85→0.90→0.95→1.02,整体呈上升趋势,应答「上升」。高强度下RQ>1,说明CO₂释放量多于O₂消耗量,有氧呼吸不可能产生这一结果(有氧呼吸RQ≤1),故必然存在不消耗O₂却释放CO₂或叠加产生CO₂的途径——但题干已明确「无氧呼吸产生乳酸,乳酸不释放CO₂」,故此时应答「无氧呼吸」并明确其产物为「乳酸」,正是表中高强度行对应的乳酸发酵,使机体额外消耗缓冲物质并伴随CO₂排出增加(血液中碳酸缓冲乳酸释放CO₂),这是综合情境的迁移点。若误答「酒精发酵」即脱离题干信息。
(2)易错点:把RQ当作「释放量÷消耗量」以外的含义,或用1.0作系数。正确算法:CO₂释放量=O₂消耗量×RQ=250×0.85=212.5 mL/min。
(3)易错点:规律总结不全面,只答「脂肪」而不答「糖类」;或答反比例变化。RQ介于0.70(脂肪)与1.00(糖类)之间说明两者同时被氧化;RQ趋近1.00并超过,说明糖类供能比例上升。注意「糖类比例升高」而非「脂肪比例升高」。
4解答题
某研究小组为探究运动强度对人体血糖稳态的影响,选取健康受试者进行不同强度的有氧运动,并测定运动前、运动中和运动结束后的血糖浓度。已知信息:①静息状态下血糖浓度约为5.0 mmol/L;②中等强度运动开始后血糖略有下降,30 min后回升并稳定在5.2 mmol/L左右;③高强度运动开始后血糖先下降至4.2 mmol/L,随后迅速回升,运动结束时达5.8 mmol/L,之后逐渐恢复至正常水平。请回答下列问题:
(1)运动初期血糖浓度下降,直接原因是骨骼肌细胞摄取并氧化分解葡萄糖增多。写出有氧呼吸的总反应式。
(2)运动中血糖浓度能维持相对稳定,主要依赖于胰高血糖素等激素的调节。请解释胰高血糖素升高血糖的主要途径。
(3)高强度运动后血糖出现短暂升高,请从神经—体液调节的角度分析其原因(答出两点即可)。
(4)若某受试者在高强度运动中出现头晕、心慌、出冷汗等症状,最可能的原因是什么?应如何处理?
答案:(1)C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O → 6CO₂ + 12H₂O + 能量。
(2)胰高血糖素主要作用于肝脏,促进肝糖原分解为葡萄糖进入血液,并促进非糖物质(如氨基酸、甘油等)转化为葡萄糖,从而使血糖浓度升高。
(3)①运动时交感神经兴奋,促进肾上腺髓质分泌肾上腺素增多,肾上腺素促进肝糖原分解;②运动应激使胰高血糖素分泌增加、胰岛素分泌减少,共同促进血糖升高;此外肾上腺素、糖皮质激素等也可协同升高血糖。
(4)原因:运动强度过大,骨骼肌摄取葡萄糖速率超过肝糖原分解供糖速率,导致血糖浓度过低(低血糖)。处理:立即停止运动、就地休息,口服含糖饮料或糖果;若症状不缓解,应及时就医并静脉补充葡萄糖。
解析:本题把血糖调节置于运动情境中,考查知识迁移。易错点:①有氧呼吸反应式漏写反应物中的6H₂O或产物中的12H₂O,或忘记写
5解答题
9.为保护和合理利用自然资源,某研究小组对某林地的动植物资源进行了调查。回答下列
问题。
(1)调查发现,某种哺乳动物种群的年龄结构属于增长型,得出这一结论的主要依据是发
现该种群中_____________。
(2)若要调查林地中某种双子叶植物的种群密度,可以采用的方法是_____________;若要
调查某种鸟的种群密度,可以采用的方法是_____________。
(3)调查发现该林地的物种数目很多。一个群落中物种数目的多少称为_____________。
(4)该林地中,植物对动物的作用有_____________(答出2点即可);动物对植物的作用
有_____________(答出2点即可)。
答案:(1)幼年个体数较多、中年个体数适中、老年个体数较少
(2) ①.样方法 ②.标志重捕法
(3)物种丰富度(4) ①.为动物提供食物和栖息空间 ②.对植物的传粉和种子传播具有重要作用
解析:【解析】
【分析】预测种群变化主要依据是年龄组成,包含增长型、稳定性个衰退型。
调查植物和活动能力弱、活动范围较小的动物的种群密度,可用样方法;调查活动能力强、
活动范围广的动物一般用标志重捕法。
【小问1详解】
预测种群变化主要依据是年龄组成,是指不同年龄在种群内的分布情况,对种群内的出生率、
死亡率有很大影响,当幼年个体数最多、中年个体数适中、老年个体数最少时呈增长型,此
时种群中出生率大于死亡率。
【小问2详解】
调查林地中某种双子叶植物的种群密度,可采用样方法进行随机抽样调查;鸟的活动能力强、
活动范围广,调查其种群密度一般采用标志重捕法。
【小问3详解】
物种组成是区别不同群落的重要特征,一个种群中物种数目的多少称为物种丰富度。
【小问4详解】
植物可进行光合作用,为动物提供食物,同时可以为动物提供栖息空间;动物的活动有利于
植物的繁衍,如蜜蜂采蜜可帮助植物传粉,鸟类取食可帮助植物传播种子。
6解答题
为研究运动强度对机体血糖及相关激素分泌的影响,某研究小组以健康成年志愿者为对象,在空腹状态下进行不同强度的有氧运动,测定运动前、运动中及运动结束后静脉血中相关指标,结果如下。
已知信息:
(1)表中数据为各组志愿者的平均值,运动前各组血糖浓度均为 5.0 mmol/L。
(2)运动中测定的是运动进行至 30 min 时的数值,运动结束后测定的是停止运动后 30 min 时的数值。
(3)单位:血糖为 mmol/L,胰岛素为 mIU/L,胰高血糖素为 ng/L。
运动强度 血糖(运动前) 血糖(运动中) 血糖(运动后) 胰岛素(运动中) 胰高血糖素(运动中)
-------------- -------------- -------------- -------------- ---------------- --------------------
低强度组 5.0 5.2 5.0 18 60
中强度组 5.0 4.6 4.8 12 95
高强度组 5.0 4.1 4.5 8 140
对照组(静息) 5.0 5.0 5.0 20 55
回答下列问题:
(1)根据表中数据,与对照组相比,随运动强度增大,运动中血糖浓度呈现怎样的变化趋势?试从血糖来源和去路的角度解释高强度组运动中血糖浓度下降的原因。
(2)与对照组相比,运动中胰岛素与胰高血糖素的分泌量随运动强度增大分别呈现怎样的变化?结合两种激素的生理作用,说明这种变化对维持血糖相对稳定的意义。
(3)高强度组运动结束后 30 min,血糖浓度回升至 4.5 mmol/L,但仍低于运动前水平。请从激素调节的角度,预测此阶段胰岛 A 细胞和胰岛 B 细胞的分泌活动将如何变化,并说明理由。
(4)若要进一步验证「胰高血糖素分泌增加是血糖浓度下降所引起」,请写出实验设计思路中的关键自变量与因变量。
答案:(1)变化趋势:随运动强度增大,运动中血糖浓度逐渐降低(由 5.2 mmol/L 降至 4.1 mmol/L),即低强度组略升高、中高强度组低于运动前水平。
原因:运动强度增大时,骨骼肌细胞对葡萄糖的摄取和氧化分解(有氧呼吸)速率显著加快,血糖去路增加;虽然肝糖原分解和非糖物质转化也在加强,但在高强度运动初期,血糖的消耗速率大于补充速率,故血糖浓度下降。
(2)变化:随运动强度增大,胰岛素分泌量逐渐减少(20→18→12→8 mIU/L),胰高血糖素分泌量逐渐增加(55→60→95→140 ng/L)。
意义:胰岛素具有促进组织细胞摄取、利用和储存葡萄糖的作用,其分泌减少可减弱对血糖的降低效应;胰高血糖素具有促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖、从而升高血糖的作用,其分泌增加可加强血糖来源。两者作用相反(拮抗),共同维持运动中血糖浓度的相对稳定。
(3)预测:胰岛 A 细胞分泌活动仍较强(胰高血糖素分泌较多),胰岛 B 细胞分泌活动逐渐增强(胰岛素分泌增多)。
理由:此时血糖浓度(4.5 mmol/L)仍低于运动前水平(5.0 mmol/L),低血糖仍对胰岛 A 细胞起刺激作用,使其继续分泌胰高血糖素以升高血糖;随着血糖逐渐回升,高血糖对胰岛 B 细胞的刺激增强,胰岛素分泌增多,以促进血糖恢复至正常水平并防止血糖过高,这体现了(负)反馈调节机制。
(4)关键自变量:血糖浓度(或人为设置不同的血糖浓度梯度)。
因变量:胰高血糖素的分泌量(血液中胰高血糖素含量)。
(其他合理表述如「以血糖浓度为自变量,胰高血糖素含量为因变量的对照实验」亦可。)
解析:本题以运动强度对血糖调节的影响为情境,考查血糖平衡调节的激素机制及图表数据的提取与趋势分析。
(1)易错点:①只答「血糖下降」而未说明趋势随强度变化;②只答来源不答去路,或误认为运动时血糖只由肝糖原分解补充,忽略骨骼肌摄取利用葡萄糖这一主要去路。
(2)易错点:①误认为运动时胰岛素也随血糖调节而增加;②只写激素变化不写意义,或只写一种激素的作用,未体现两者「拮抗」关系。
(3)易错点:①误认为血糖一回升胰高血糖素就立刻停止分泌;②忽略「反馈调节」这一关键词。
(4)易错点:混淆自变量与因变量,或把「运动强度」当作本小问的自变量——本小问针对的是血糖对胰高血糖素分泌的直接刺激。
图表分析关键:先看横纵坐标(表中各列含义与单位),再读趋势(随运动强度增大各指标的升降),最后结合生物学规律(激素拮抗与反馈)总结规律。故答案见上。
7解答题
为探究不同训练方案对运动员有氧耐力的影响,某研究小组以同龄、健康状况相近的男性运动员为对象,随机均分为两组,分别进行为期 12 周的训练,每周训练 4 次,每次 40 min。A 组为持续有氧训练组(中等强度持续跑),B 组为高强度间歇训练组(短时间高强度跑与低强度恢复交替进行)。训练前后分别测定每人的最大摄氧量(VO₂max,单位:mL/(kg·min)),结果如下。
已知信息:
(1)最大摄氧量反映人体在运动中摄取和利用氧气的最大能力,其数值越大,有氧耐力越强。
(2)表中数据为各组的平均值 ± 标准差,每组 20 人。
组别 训练前 VO₂max 训练后 VO₂max 提高值
---------------- ------------- ------------- ------
A 组(持续有氧) 48.2 ± 3.1 52.6 ± 3.4 4.4
B 组(间歇训练) 47.9 ± 3.0 55.8 ± 3.6 7.9
回答下列问题:
(1)结合表中数据,分析两种训练方案对最大摄氧量的影响,并指出提高幅度较大的组别。
(2)运动员进行长时间有氧运动时,骨骼肌细胞主要通过有氧呼吸供能。写出有氧呼吸的总反应式,并指出该过程中 CO₂ 产生的具体场所。
(3)训练后两组 VO₂max 均提高,推测其原因之一是骨骼肌中线粒体数量增多。请从结构与功能相适应的角度,解释线粒体数量增多如何提高骨骼肌的有氧呼吸能力。
(4)研究发现,长期高强度训练的运动员血液中红细胞数量及血红蛋白含量增加。请说明这种变化对其有氧耐力的意义。
(5)若要进一步比较两种训练方案的效果是否具有普遍性,本实验在取样方面还应如何改进?请写出一点即可。
答案:(1)两种训练方案均能使最大摄氧量提高:A 组由 48.2 增至 52.6 mL/(kg·min)(提高 4.4),B 组由 47.9 增至 55.8 mL/(kg·min)(提高 7.9)。B 组(高强度间歇训练组)提高幅度更大,说明高强度间歇训练对提高有氧耐力的效果更明显。
(2)有氧呼吸总反应式:C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O → 6CO₂ + 12H₂O + 能量。
CO₂ 产生的具体场所:线粒体基质(有氧呼吸第二阶段)。
(3)线粒体是有氧呼吸的主要场所(第二、三阶段在线粒体中进行),内膜向内折叠形成嵴,增大了附着与有氧呼吸有关酶的膜面积。线粒体数量增多使骨骼肌细胞中与有氧呼吸有关的酶的数量和膜面积增加,从而提高有氧呼吸速率,为肌肉收缩提供更多能量(ATP)。
(4)红细胞数量和血红蛋白含量增加,可提高血液运输 O₂ 的能力,使运动时供给骨骼肌细胞的 O₂ 更充足,从而促进有氧呼吸、延缓疲劳,提高有氧耐力。
(5)示例:①扩大样本量(增加每组人数);②增加受试者的年龄、性别、训练基础等层次,或在不同性别、不同项目运动员中重复实验;③随机分组并设置严格对照,减少个体差异对结果的影响。(答出一点,合理即可)
解析:本题以运动训练方案对比为情境,综合考查图表数据分析、有氧呼吸、线粒体结构与功能、血液运输氧气及实验设计改进。
(1)易错点:①只比较训练后数值(55.8 > 52.6)而未比较「提高值」,误答 A 组;②未指出 B 组提高幅度更大这一关键结论。
(2)易错点:①有氧呼吸反应式漏写「+ 能量」或配平错误;②误答 CO₂ 在线粒体内膜或细胞质基质产生——CO₂ 产生于线粒体基质(第二阶段),[H]与 O₂ 结合生成水才是第三阶段。
(3)易错点:只答「线粒体多,能量多」,未从「结构与功能相适应」角度说明膜面积(嵴)与酶的关系。
(4)易错点:误答为「增加营养物质运输」,应紧扣血红蛋白与 O₂ 运输。
(5)易错点:把「增加检测指标」当作取样改进,本小问限定在取样(样本量、样本代表性)方面。
图表分析关键:看坐标(表中各列含义与单位)、读趋势(训练前后数值及提高值的变化)、找规律(B 组提高幅度更大,需结合生物学原理分析原因)。
8解答题
为科学安排训练与营养补充,某运动科研小组开展了以下研究:
(一)研究人员测定了运动员在不同训练阶段骨骼肌细胞内ATP含量和血浆中相关激素含量,结果如下:
训练阶段 ATP相对含量 胰高血糖素相对含量
---------- ----------- ------------------
安静 100 10
训练中 62 28
训练后即刻 55 22
训练后1 h 88 14
(二)已知药物W能特异性抑制ATP的合成。研究人员利用新鲜的离体骨骼肌细胞,设计实验探究骨骼肌细胞吸收葡萄糖是否需要消耗ATP。
请回答下列问题:
(1)由表一可知,训练中及训练后即刻骨骼肌细胞ATP含量明显下降,此时细胞内ATP与ADP的相互转化速度会________(填「加快」或「减慢」),以维持生命活动的能量供应。
(2)由表一可知,训练中胰高血糖素含量升高,该激素可促进________,从而使血糖维持相对稳定,这属于________调节;胰高血糖素含量在训练后逐渐恢复,说明血糖平衡还受到________调节机制的调控。
(3)若运动员长期进行高强度训练却蛋白质摄入不足,可能出现肌肉修复缓慢的现象,从蛋白质功能角度分析其原因是________。
(4)请利用药物W和新鲜的离体骨骼肌细胞,设计实验探究骨骼肌细胞吸收葡萄糖是否需要消耗ATP。写出实验思路、预期结果和结论。
答案:(1)加快
(2)肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖 体液(激素) (负)反馈
(3)蛋白质是构成肌肉细胞(肌纤维)的重要结构物质,摄入不足会影响肌肉的修复与再生
(4)实验思路:取生理状况相同的新鲜离体骨骼肌细胞随机均分为A、B两组;A组置于含适量药物W和一定浓度葡萄糖的培养液中,B组置于等量不含药物W、葡萄糖浓度相同的培养液中;在其他条件相同且适宜的环境中培养一段时间,检测并比较两组细胞内葡萄糖浓度(或培养液中葡萄糖的减少量)。
预期结果和结论:若A组细胞内葡萄糖浓度明显低于B组(或A组培养液中葡萄糖减少量明显少于B组),则说明骨骼肌细胞吸收葡萄糖需要消耗ATP;若两组细胞内葡萄糖浓度无明显差异(或培养液中葡萄糖减少量基本相同),则说明骨骼肌细胞吸收葡萄糖不需要消耗ATP。
解析:本题以运动训练与健康生活为情境,综合考查ATP与ADP的转化、血糖调节、蛋白质功能及探究性实验设计,突出图表信息提取与知识迁移。
(1)ATP含量下降时,ATP与ADP相互转化加快,以补充ATP,易错点是误答「减慢」。
(2)胰高血糖素通过促进肝糖原分解和非糖物质转化升高血糖,属体液调节;训练后激素含量回落体现负反馈调节,易混淆「体液调节」与「神经—体液调节」的判断依据。
(3)蛋白质是肌肉的结构物质,摄入不足影响肌肉修复,易错点是只答「提供能量」而忽略结构功能。
(4)实验设计关键:①自变量为是否加入药物W(抑制ATP合成),②因变量为葡萄糖吸收量(细胞内葡萄糖浓度或培养液中葡萄糖减少量),③无关变量(细胞状况、葡萄糖浓度、温度等)保持相同且适宜,④预期结果与结论必须用「若……则……」句式一一对应。常见失分点:把药物W误认为直接水解ATP;只写一组不设对照;结果与结论不对应;未说明检测指标。