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第八单元 生命活动的调节与免疫
学案36 通过神经系统的调节
考纲要求：
人体神经调节的结构基础和调节过程(Ⅱ)。
神经冲动的产生和传导(Ⅱ)。
3.人脑的高级功能(Ⅰ)
复习要求：
1.掌握反射弧的组成及调节过程
2.比较兴奋在神经纤维上及在反射弧中的传导过程及特点
3.知道人脑的高级功能
基础自查
一.反射和反射弧
神经系统结构和功能基本单位是神经元，神经调节基本方式是反射。
什么是反射？反射有哪两类？
2.（1）神经调节的结构基础：反射弧，反射弧的构成？
（2）感受器、效应器各是指的什么结构？
　
二、兴奋的传导与传递
1.兴奋在神经纤维上的传导
(1)传导形式？
(2)膜电位？
(3)传导过程？
(4)传导方向？
2.兴奋在神经元之间的传递
(1)结构
突触
(2)传导过程
兴奋突触小体________―→________―→下一个神经元兴奋或抑制。
(3)传递特点
单向传递，其原因是：神经递质只存在于__________________内，只能由________释放，然后作用于________。
3为什么兴奋在神经元之间的传递是单向的？
　
三、神经系统的分级调节与人脑的高级功能
1.识图列举中枢神经系统的组成及功能
2.人脑的高级功能
（1）简述大脑的高级功能？
（2）语言中枢的位置和功能？
课堂深化探究
一.神经调节的结构基础和反射
1.反射弧中传入神经和传出神经的判断
2.反射的种类及区别
非条件反射 条件反射
3.反射的条件
二　反射弧中兴奋的传导与传递
依据图像完成有关填空，理解反射弧中兴奋的传导与传递：
（一）.兴奋在神经纤维上的传导——电传导
过程说明
1.神经纤维上的兴奋传导方向如何？
2.静息电位和动作电位的测定方法
(1)静息电位的测量
灵敏电流计一极与神经纤维膜外侧连接，另一极与膜内侧连接(如图甲)，观察到 。
(2)动作电位的测量
灵敏电流计都连接在神经纤维膜外(或内)侧(如图乙)，可观察到
特别提醒　有关电流表指针偏转的分析
(1)在神经纤维上
①刺激a点，b点先兴奋，d点后兴奋，电流计发生两次方向相反的偏转。
②刺激c点(bc＝cd)，b点和d点同时兴奋，电流计不发生偏转。
(2)在神经元之间
①刺激b点，由于兴奋在突触间的传导速度小于在神经纤维上的传导速度，a点先兴奋，d点后兴奋，电流计发生两次方向相反的偏转。
②刺激c点，兴奋不能传至a点，a点不兴奋，d点可兴奋，电流计只发生一次偏转。
（二）兴奋在神经元之间的传递——突触传递
1.突触结构：突触前膜是突触前神经元的细胞膜，突触后膜是突触后神经元的细胞膜，突触间隙实际上就是两个神经元之间的细胞间隙；突触小泡中有神经递质。
类型及简化图：
2.与传递相关的问题总结：
①突触小泡释放的递质：
②递质移动方向：
③信号转换：
④传导过程：
⑤特点：
特别提醒　
①注意突触小体与突触的关系，范围不同，位置不同，但都包括突触前膜。
②神经递质作用效果有两种：兴奋或抑制。
③递质释放的过程为胞吐，体现细胞膜流动性，由突触后膜(下一神经元的细胞体或树突部分)上的糖蛋白识别。
④兴奋在突触处传递比在神经纤维上的传导速度要慢。原因是：兴奋由突触前膜传至突触后膜，需要经历递质的释放、扩散以及对突触后膜作用的过程。
（三）　神经系统的分级调节和人脑的高级功能
1.辨析神经系统各级中枢，并完成填空
1.神经系统的分级调节
结构名称 主要神经中枢 功　能
脑 大脑
小脑
脑干
下丘脑
脊髓
2.大脑皮层的言语区
（1）生理或病理现象与神经中枢的关系
生理或病理现象 神经中枢参与(损伤)
考试专心答题时
“千手观音”聋哑人学习舞蹈
某同学跑步时
植物人
高位截瘫
（2）高位截瘫病人受伤部位以上感受运动都正常，受伤部位以下无感受，但
仍存在。
对应训练
1.如图为反射弧结构示意图。下列有关说法中不正确的是(　　)
A.一个反射弧由A、B、C、D、E组成
B.若从结构①处切断神经纤维，刺激结构③处，效应器不产生反应
C.若从结构③处切断神经纤维，刺激结构①处，效应器不产生反应
D.结构②决定了神经元之间的兴奋传递只能是单向的
2.如图所示，当神经冲动在轴突上传导时，下列叙述错误的是(　　)
A.丁区域发生K＋外流和Na＋内流
B.甲区与丙区可能刚恢复为静息电位状态
C.乙区与丁区间膜内局部电流的方向是从乙到丁
D.图示神经冲动的传导方向有可能是从左到右或从右到左
3.(2012·河南濮阳调研)根据下面的人体神经元结构模式图，分析下列叙述中不正确的是(　　)
A.该神经元兴奋时，将④中的物质释放到⑤中的方式是主动运输
B.若刺激A点，图中电流计B将出现方向相反的2次偏转
C.若①中含有一致病基因，则该致病基因来自其外祖母
D.若抑制该细胞的呼吸作用，将会影响神经兴奋的传导
4.(2012·营口模拟)如图甲表示反射弧的结构模式图，图乙的结构是图甲中某一结构的亚显微结构模式图，下列有关叙述不正确的是(　　)
A.反射弧包括五部分，完成反射活动至少需要一个图乙的结构
B.图乙的结构是神经冲动在神经元间单向传递的结构基础
C.神经递质释放到突触间隙，作用于突触后膜，神经递质能使突触后膜电位发生改变
D.当神经冲动传到突触前膜时，化学信号变为电信号
5.下图为一个完整反射弧的示意图，与之有关的叙述不正确的是(　　)
A.兴奋的传导方向是E→D→C→B→A
B.刺激B点或D点，刺激点两侧均有电位变化
C.刺激D点，B点有电位变化，刺激B点，D点也有电位变化
D.此图表示的反射弧不能用来表示缩手反射
实验探究
图甲是反射弧结构模式图，a、b分别是放置在传出神经元和骨骼肌上的电极，用于刺激神经和骨骼肌；c是放置在传出神经元上的电表，用于记录神经兴奋电位变化。请分析回答下列问题：
(1)图甲中的d表示____________________；最简单的反射弧由________种神经元组成。
(2)若将该反射弧放入较低浓度的钠盐培养液中，传入神经元静息时，膜内Na＋浓度将________(高于、低于、等于)膜外。
(3)用a刺激神经，c测到的电位变化如乙图。膜电位从③到④变化时，膜上打开的离子通道是________。
(4)正常时，分别用a、b刺激神经和骨骼肌，会引起骨骼肌收缩。某同学用a刺激神经，发现骨骼肌不收缩。是传出神经元受损、d部位受损还是骨骼肌受损导致骨骼肌不收缩？为探究骨骼肌不收缩的原因，该同学利用图甲中的反射弧，设计了如下实验方案。(注：只考虑一个部位受损)请根据该实验步骤预测现象及结论。
第一步：用a刺激神经，观察c的电位变化和骨骼肌是否收缩；
如果__________________________________，则说明传出神经元受损；
如果__________________________________，则要继续往下做实验。
第二步：用b刺激骨骼肌，观察骨骼肌是否收缩；
如果______________，则说明部位d受损；
如果______________，则说明骨骼肌受损。
限时训练
题组一　反射、反射弧
1..如图表示人体的某反射弧模式图，请据图判断下列叙述正确的是(　　)
A.该图中，①是神经中枢，②是传出神经，③是传入神经
B.刺激②时，会产生具体效应的结构是⑤
C.结构④在组成上包括传出神经末梢及其所支配的肌肉或腺体等
D.刺激③时，能产生兴奋的结构是③④①②⑤
2.在用脊蛙(去除脑保留脊髓的蛙)进行反射弧分析的实验中，破坏缩腿反射弧在左后肢的部分结构，观察双侧后肢对刺激的收缩反应，结果如下表：
刺激部位 反应
破坏前 破坏后
左后肢 左后肢收缩 右后肢收缩 左后肢不收缩 右后肢不收缩
右后肢 左后肢收缩 右后肢收缩 左后肢不收缩 右后肢收缩
上述结果表明，反射弧的被破坏部分可能是(　　)
A.感受器 B.感受器和传入神经
C.传入神经和效应器 D.效应器
题组二　神经纤维上的传导和突触处的传递
3.下列各图箭头表示兴奋在神经元之间传递和神经纤维上传导的方向，其中不正确的是(　　)
4.在同一个神经纤维上，电极连接有以下4种情况，其中ac＝bc，当给予适当刺激后，电流计偏转方向相同的是(多选)(　　)
5.α－银环蛇毒能与突触后膜上的乙酰胆碱受体牢固结合；有机磷农药能抑制乙酰胆碱脂酶的活性，而乙酰胆碱酯酶的作用是清除与突触后膜上受体结合的乙酰胆碱。因此，α－银环蛇毒与有机磷农药中毒的症状分别是(　　)
A.肌肉松弛、肌肉僵直 B.肌肉僵直、肌肉松弛
C.肌肉松弛、肌肉松弛 D.肌肉僵直、肌肉僵直
题组三　神经系统的分级调节和人脑功能
6.央视《新闻周刊》2009年8月24日报道了孙某无证醉酒驾车造成四死一伤的特大交通事故，引起人们的高度关注。醉酒之人往往语无伦次、呼吸急促、行动不稳，以上生理活动与下列哪些结构有关(　　)
A.大脑　脑干　小脑 B.大脑　大脑　脑干
C.大脑　下丘脑　小脑 D.大脑　小脑　脑干
7.盲人用手指“阅读”盲文报刊时，需要参与的神经中枢有(　　)
A.言语区 B.躯体运动中枢
C.躯体感受中枢 D.以上全部都参与
题组四　综合题
8 (2011·安徽名校一次联考)如图是一个反射弧和突触的结构示意图，根据图示信息回答下列问题：
(1)图1中代表效应器的应为标号________，细胞接受刺激时，细胞膜对离子的通透性及膜内电位发生了怎样的变化：_________________________________________________________________________。
(2)图2中的1表示________，该结构可能由________(一种细胞器)形成，1中的物质是________。
(3)假如图3中的Y来自图1中的A，图3中的X来自大脑皮层，当针刺破手指的皮肤，感受器接受刺激后，导致效应器产生反应，则Y释放的物质具有使突触后膜产生________的作用，此反射属于________反射。当我们取指血进行化验时，针刺破手指的皮肤，但我们并未将手指缩回是因为大脑皮层发出的指令是对这个刺激不作出反应，则X释放的物质对突触后膜具有________作用，这说明一个反射弧中的低级中枢要接受高级中枢的控制。
高考真题体验
1.（2012山东）人手指意外触到蜡烛火焰，引起屈肘反射。其反射弧示意图如下。
（1）图中神经元a产生的兴奋在传入神经纤维上以 形式进行传导。当神经冲动传到神经末梢时,引起突触前膜内 释放神经递质，该递质与神经元b细胞膜上 结合，使神经元b兴奋。神经元b的神经冲动进一步引起神经元c兴奋，最终导致屈肌收缩。
(2)图中M点兴奋时，此处神经纤维膜两侧的电位表现为 。若N点受刺激产生兴奋，则在神经元b上 （填“有”或“无”）膜电位的变化，其原因是 。
（3）手指意外触到火焰引起局部皮肤红肿，是因为皮肤毛细血管舒张和通透性增强，
引起组织间隙液体积聚。若手指伤口感染，可引起体液中吞噬细胞和杀菌物质抵御病菌侵害，此过程属于 免疫。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品（汉水丑生2012-7-13标记）
2.（2012浙江）下列关于神经肌肉（肌肉指骨骼肌）接点及其相关结构和功能的叙述，正确的是
A.一个骨骼肌细胞中只有一个细胞核
B.神经肌肉接点的突触间隙中有组织液
C.突触后膜的表面积与突触前膜的相同
D. 一个乙酰胆碱分子可使突触后膜产生动作电位
3.（2012全国）1.下列关于膝跳反射的叙述，错误的是
A.反射活动由一定的刺激引起
B.反射活动中兴奋在突触处双向传递
C.反射活动的发生需要反射弧结构完整
D.反射活动中需要神经递质参与兴奋的传递
4.（2012新课标）4.当人看到酸梅时唾液分泌会大量增加。对此现象的分析，错误的是（ ）
A.这一反射过程需要大脑皮层的参与
B.这是一种反射活动，其效应器是唾液腺
C.酸梅色泽直接刺激神经中枢引起唾液分泌
D.这一过程中有“电—化学—电”信号的转化
5.（2012新课标）肺牵张反射是调节呼吸的反射之一，图（a）为肺牵张反射示意图。该反射的感受器位于肺中。深吸气后肺扩张，感受器兴奋，神经冲动经传入神经传入脑干，抑制吸气，引起呼气。
回答下列问题：
（1）图（a）中a、b、c、d是反射弧的组成部分，a是 ，b是 ，c是 ，d是 。
（2）人体要屏住呼吸必须受到图（a）中的 调控。
（3）图（a）中神经元①和②之间形成的突触（放大后的突触如图（b）所示）中，突触小体是神经元①的 　　（填“轴突”、“树突”、“细胞体”）末端膨大形成的，突触后膜位于神经元②的 　　（填“轴突”、“树突”、“细胞体”）。
6.（2012江苏）为了研究乙醇对人体神经行为能力的影响，科研人员选取若干自愿者.等量饮用同一种酒。参照世卫组织神经行为能力测试标准，测试简单反应时（对简单信号作出反应的最短时间）、视觉保留（对视觉信号记忆的准确数）和血液中乙醇浓度。以受试者自身未饮酒时为对照，计算能力指数相对值，结果如图所示。请回答下列问题：
（1）测试期间受试者血液中乙醇浓度的变化说明人体能通过调节维持 。
（2）随着血液中乙醇浓度的迅速升高，神经行为能力指数相对值明显降低，可以推测乙醇会 兴奋在相应反射弧上的传输时间，从而降低了机体的反应速度和判断能力。
（3）对视觉信号作出判断与反应需经过的神经中枢位于 。
（4）动物实验显示，乙醇能增加脑组织中某种抑制性神经递质与相应受体的结合。由此推测乙醇可能影响了兴奋在 处的传输。
（5）凡有神经系统疾患、视听觉及手部运动障碍者不能作为测试对象，原因是受试者的 必须结构完整和功能正常；甲状腺功能亢进的患者也不宜作为受试者，原因是 ，从而干扰测试结果。
7.（2012海南）关于激素和神经递质的叙述，错误的是
A.胰岛素发挥作用后被灭活
B.乙酰胆碱贮存于突触小泡中
C.胰高血糖素可为靶细胞提供能量
D.去甲肾上腺素可在神经细胞之间传递信息
8.（2012海南）关于人体神经细胞的叙述，正确的是
A.神经细胞轴突末梢可形成多个突触小体
B.兴奋通过神经递质在突触处进行双向传递
C.神经细胞外Na+内流是产生静息电位的基础
D.静息状态的神经细胞膜两侧的电位表现为内正外负
9.（2012海南）资料1：给动物刺激A，产生某反射活动；给动物刺激B，不产生该反射活动。如果同时给动物刺激A和刺激B，经过多次重复后，不给动物刺激A，只给刺激B也可以产生该反射活动。其中刺激A称为非条件刺激，刺激B称为条件刺激。
资料2：给大鼠服用药物C可引起抗体水平下降。给大鼠服用糖精则抗体水平不变。
若同时给大鼠服用药物C和糖精，经过多次重复后，只给大鼠服用糖精，结果引起抗体水平下降。
资料3：有些激素能够抑制免疫反应，有些激素则能够促进免疫反应。
资料4：食物中蛋白质缺乏导致严重营养不良时，动物的淋巴组织萎缩，免疫反应下降。根据资料回答下列问题：
(l)如果把糖精引起动物免疫反应的改变视为反射活动，则在该反射的建立过程中
非条件刺激是____，条件刺激是____。
(2)如果使用激素辅助治疗过敏反应，所用激素应对免疫反应表现为____（填“促
进”或“抑制”）作用。在进行异体器官移植后，应选用对免疫反应表现为____（填“促进”或“抑制”）作用的激素进行辅助治疗，以提高移植成活率.
(3)资料____（填“1”，“2”，“3”或“4”）说明动物的内分泌系统能够影响免疫反应。
10、(2011新课标)人在恐惧、紧张时，在内脏神经的支配下，肾上腺髓质释放的肾上腺素增多，该激素可用于心脏，使心率加快。下列叙述错误的是
A.该肾上腺素作用的靶器官包括心脏
B.该实例包含神经调节和体液调节
C.该肾上腺素通过神经纤维运输到心脏
D.该实例中反射弧是实现神经调节的结构基础
11.(2011江苏)下图是反射弧的模式图（a、b、c、d、e表示反射弧的组成部分，I、Ⅱ表示突触的组成部分），有关说法正确的是
A.正常机体内兴奋在反射弧中的传导是单向的
B.切断d、刺激b，不会引起效应器收缩
C.兴奋在结构c和结构b的传导速度相同
D.Ⅱ处发生的信号变化是电信号→化学信号→电信号
学案7 细胞器----系统内的分工合作
答案与解析
基础自查
一.反射和反射弧
1反射：指在中枢神经系统参与下，动物体或人体对内外环境变化作出的规律性应答。包括件反射(后天性)和非条件反射(先天性)两种。
3.反射弧：感受器→传入神经（有神经节）→神经中枢→传出神经→效应器（还包括肌肉和腺体）
（2）感受器是指感觉神经末梢；而效应器是运动神经末梢和它所支配的肌肉和腺体。感受器是感受刺激的结构，参与反射和感觉的形成过程，感觉是在大脑皮层上形成的。
二、兴奋的传导与传递
1.(1)传导形式：兴奋在神经纤维上是以电信号的形式传导的。
(2)膜电位：静息状态时膜电位是内负外正，而兴奋时是内正外负。
(3)传导过程：在兴奋部位和未兴奋部位之间由于存在电位差而形成局部电流。
(4)传导方向：双向传导。
2.(1)突触小体　突触前膜　突触后膜　胞体　(2)突触间隙　突触后膜　(3)突触前膜的突触小泡　突触前膜　突触后膜
3　因为神经递质只能由突触前膜释放，经过突触间隙作用于突触后膜。
三、神经系统的分级调节与人脑的高级功能
1.中枢神经系统的组成及功能
大脑皮层：调节机体活动的最高级中枢
下丘脑：体温调节中枢、水平衡调节中枢、生物的节律行为
脑干：呼吸中枢
小脑：维持身体平衡的作用
大脑：调节机体活动的最高级中枢
脊髓：调节机体活动的低级中枢
2.人脑的高级功能
（1）大脑的高级功能：除了对外界的感知及控制机体的反射活动外，还具有语言、学习、记忆、和思维等方面的高级功能。
（2）语言中枢的位置和功能：
书写中枢（W区）→失写症（能听、说、读，不能写）
运动性语言中枢（S区）→运动性失语症（能听、读、写，不能说）
听性语言中枢（H区）→听觉性失语症（能说、写、读，不能听）
阅读中枢（V区）→失读症（能听、说、写，不能读）
课堂深化探究
一.神经调节的结构基础和反射
1.(1)根据是否具有神经节：有神经节的是传入神经。
(2)根据脊髓灰质内突触结构判断：图示中与“—<”相连的为传入神经，与“○—”相连的为传出神经。
(3)根据脊髓灰质结构判断：与前角(膨大部分)相连的为传出神经，与后角(狭窄部分)相连的为传入神经。
(4)切断实验法：若切断某一神经，刺激外周段(远离中枢的位置)，肌肉不收缩，而刺激向中段(近中枢的位置)，肌肉收缩，则切断的为传入神经，反之则为传出神经。
2.反射的种类及区别
非条件反射 条件反射
生来就有，先天的 通过学习而建立，后天的
具体事物直接刺激引起的反应 信号刺激引起的反应
不经过大脑皮层 一般经过大脑皮层
神经联系是终生的、固定的 神经联系是暂时的，可消退
数量有限 数量无限
是生存的根本保证 扩大适应环境的能力
3.反射的条件
(1)反射弧只有保持其完整性，才能完成反射活动。
(2)反射弧完整，还需有适宜刺激才能发生反射活动。
2.兴奋在反射弧中传导是单向的，因为神经冲动在突触中传递是单向的。
二　反射弧中兴奋的传导与传递
（一）神经纤维上的兴奋传导方向
(1)在膜外，兴奋传导方向与局部电流方向相反。
(2)在膜内，兴奋传导方向与局部电流方向相同。
2.静息电位和动作电位的测定方法
(1)静息电位的测量
指针只发生一次偏转。
(2)动作电位的测量
发生两次方向相反的偏转。
兴奋在神经元之间的传递——突触传递
1.类型及简化图：
2.
①突触小泡释放的递质：乙酰胆碱、单胺类物质等物质。
②递质移动方向：突触小泡→突触前膜→突触间隙→突触后膜。
③信号转换：电信号→化学信号→电信号。
④传导过程：轴突→突触小体→突触小泡→递质→突触前膜→突触间隙→突触后膜(下一个神经元)。
⑤特点：单向性。原因是递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜。
提醒　①注意突触小体与突触的关系，范围不同，位置不同，但都包括突触前膜。
②神经递质作用效果有两种：兴奋或抑制。
③递质释放的过程为胞吐，体现细胞膜流动性，由突触后膜(下一神经元的细胞体或树突部分)上的糖蛋白识别。
④兴奋在突触处传递比在神经纤维上的传导速度要慢。原因是：兴奋由突触前膜传至突触后膜，需要经历递质的释放、扩散以及对突触后膜作用的过程。
（三）　神经系统的分级调节和人脑的高级功能
1.神经系统的分级调节皮层大脑级中枢最高丘脑高级中枢较脑干和脊髓中枢低级神经
结构名称 主要神经中枢 功　能
脑 大脑 语言中枢、躯体运动中枢、躯体感觉中枢、视觉中枢、听觉中枢等 具有感知、控制躯体的运动、语言、学习、记忆和思维等方面的高级功能
小脑 维持身体平衡的中枢 维持身体平衡
脑干 呼吸中枢、心血管运动中枢 调节呼吸、心血管运动
下丘脑 体温调节中枢、水平衡的调节中枢和生物节律调节中枢 调节体温、水分平衡、血糖平衡等
脊髓 调节躯体运动的低级中枢 受大脑的控制
2大脑皮层的言语区
（1）生理或病理现象与神经中枢的关系
生理或病理现象 神经中枢参与(损伤)
考试专心答题时 大脑皮层V区和W区(高级中枢)，H区和S区不参与
“千手观音”聋哑人学习舞蹈 大脑皮层视觉中枢和言语区的V区，躯体运动中枢
某同学跑步时 大脑皮层、小脑、下丘脑、脑干和脊髓
植物人 大脑皮层损伤，小脑功能退化但下丘脑、脑干、脊髓功能正常
高位截瘫 脊髓受损伤，其它部位正常
（2）低级反射——膝跳反射、缩手反射、排尿排便反射仍存在。
对应训练
1解析：　反射弧包括感受器A、传入神经B、神经中枢C、传出神经D、效应器E五部分。若从结构①处切断神经纤维，刺激结构③，效应器也能产生反应；但是若从结构③处切断神经纤维，刺激结构①处，效应器不产生反应。
答案：　B
2解析：　神经纤维静息电位为外正内负，动作电位为外负内正。图示中乙处外负内正，则乙处兴奋，甲区与丙区可能刚恢复为静息电位状态；乙区与丁区间膜内局部电流的方向是从乙到丁；丁区域外正内负，则是Na＋内流所致。
答案：　A
3解析：　选项A的说法不对，因为递质的释放是细胞的外排而非主动运输。选项C则考查了细胞质遗传问题，说法是正确的。选项D也是正确的，因为兴奋的传导需要消耗细胞呼吸释放的能量。
答案：　A
4解析：　图甲是反射弧，图乙是突触。一个反射弧至少含有两个神经元，两神经元相邻部位形成一个突触。在突触处，兴奋是单向传递的。神经递质释放到突触间隙，作用于突触后膜，使突触后膜电位发生改变，产生动作电位。当神经冲动传到突触前膜时，引起神经递质的释放，电信号变为化学信号。
答案：　D
5答案：　C
实验探究
解析：　(1)图中d是传出神经末梢与肌肉的接点，即由神经与肌肉形成的突触。最简单的反射弧也应含有传入神经元和传出神经元。(2)静息状态下，神经细胞内Na＋低于细胞外，但K＋高于细胞外。(3)图2中①→③是动作电位的产生过程，即兴奋过程，③→④是兴奋后的恢复过程，此时K＋外流。(4)若传出神经受损，则刺激a处，c处不能测得电位变化；若骨骼肌受损，则刺激b处，骨骼肌不收缩。
答案：　(1)神经肌肉接点或突触　2
(2)低于　(3)钾通道
(4)在c处不能记录到电位变化，骨骼肌不收缩　在c处记录到电位变化，骨骼肌不收缩　骨骼肌收缩　骨骼肌不收缩
限时训练
题组一　反射、反射弧
1.解析：　根据题意，该图表示反射弧的模式图，可以判定①表示神经中枢，②表示传入神经，③表示传出神经，④表示效应器，⑤表示感受器。刺激②时，④效应器会产生具体效应。效应器包括传出神经末梢及其所支配的肌肉或腺体等。刺激③时，能产生兴奋的结构有③、④，即传出神经和效应器。
答案：　C
2.C　[破坏前，刺激左后肢时左右后肢均收缩，破坏后刺激左后肢，左右后肢均不收缩，说明破坏的结构可能是感受器、传入神经其中的一处或两处；刺激右后肢，左后肢不收缩，说明可能是左后肢的传入神经、效应器被破坏一处或两处。]
题组二　神经纤维上的传导和突触处的传递
3.C　[兴奋可从一个神经元的轴突传到另一个神经元的细胞体或树突，故A、B选项正确。兴奋在突触处通过突触前膜释放神经递质经突触间隙传到突触后膜，可以根据突触小泡所在位置进行判断，因此，C选项错误。兴奋在神经纤维上的传导方向与膜内电流方向相同，故D选项正确。]
4.AB　[在静息状态下，神经纤维上外正内负；当受到刺激时，表现为外负内正。图中①②中a点与b点相比，先表现为负，指针先左后右，最后位于中央；图③中指针不发生偏转，图④中b点先表现为负，指针先右后左，最后位于中央。故图①②中指针的偏转方向相同。]
5.A　[因α－银环蛇毒的作用，使突触前膜释放的递质无法与后膜上的受体结合，导致突触后神经元不能兴奋，造成肌肉松弛。因乙酰胆碱脂酶活性被有机磷农药抑制后，造成乙酰胆碱因不能被水解而引起突触后神经元持续性兴奋，出现肌肉僵直现象。]
题组三　神经系统的分级调节和人脑功能
6A　[言语区在大脑，呼吸中枢在脑干，人体平衡与小脑有关。
7.D　[盲人阅读盲文用到躯体感受中枢、躯体运动中枢及与盲文有关的言语区。]
题组四　综合题
8解析：　(1)根据神经节的位置或突触A的结构可以推断①为感受器、②为传入神经、③为神经中枢、④为传出神经、⑤为效应器；静息状态下神经细胞的膜外是正电位，膜内为负电位。当细胞接受刺激时，细胞膜对离子的通透性增大，对Na＋的通透性迅速增加，Na＋通过细胞膜快速内流，此时膜外为负电位，膜内为正电位。(2)图2为突触的结构示意图，1应为突触小泡，内有神经递质，该结构可能是由高尔基体形成的。
图3中的Y来自脊髓，X来自大脑皮层。当针刺破手指的皮肤，感受器接受刺激产生兴奋并沿着神经纤维传导，当兴奋到达Y后，引起突触前膜释放出神经递质作用于突触后膜，使下一个神经元产生兴奋并传导，最后引起肌肉收缩，此反射属于先天性的非条件反射。取指血手指并未缩回是因为大脑皮层发出的指令是对这个刺激不作出反应，此时X释放抑制性神经递质对突触后膜具有抑制作用，阻断神经冲动的传导，这正好说明一个反射弧中的低级中枢要接受高级中枢的控制。
答案：　(1)⑤　对Na＋的通透性迅速增加，Na＋通过细胞膜快速内流，由负电位变成正电位
(2)突触小泡　高尔基体　神经递质
(3)兴奋　非条件　抑制
高考真题体验
1.【答案】（１）局部电流（或电信号，神经冲动）；　　突触小泡；　（特异性）受体　　
（2）内正外负；　　无；　 兴奋在神经元之间只能单向传递。　
（3）血浆中的蛋白质和液体渗出　　　非特异性
【解析】（1）兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导，即神经冲动，当兴奋传到轴突末端时，刺激突触前膜内的突触小泡，使其释放神经递质，然后与突触后膜上的特异性受体结合，引起突触后膜电位变化，使下一个神经细胞产生兴奋。
（2）M点在静息时，膜电位为内负外正，受刺激后变为内正外负。由图可知，手指皮肤下有感受器，a神经元为传入神经，b为神经中枢，c为传出神经，而兴奋在反射弧中各神经元间只能单向传递，所以N点受刺激产生兴奋只能在c神经元内传导，不能引起b神经元的兴奋。（3）皮肤毛细血管舒张和通透性增强，血浆中的蛋白质进入组织液，导致组织液渗透压升高，血浆中的水进入组织液，引起组织水肿。体液中吞噬细胞和杀菌物质抵御病菌为人体的第二道防线，属于非特异性免疫。
2.【解析】骨骼肌细胞在发育过程中，是由许多胚胎细胞经细胞融合而成的，因此每一个骨骼肌细胞靠近细胞膜处有许多细胞核，A项错误。 突触后膜的表面积要比突触前膜的表面积大，C项错误。一个乙酰胆碱与突触后膜受体结合，引起突触后膜去极化，只能形成一个小电位，这种电位并不能传播，随着乙酰胆碱与受体结合的增加，开放的通道增多，电位逐渐加大。当突触后膜上的电位达到一定阈值，才会产生动作电位，D项错误。
【答案】B
3.【答案】B
【解析】反射是在中枢神经系统的参与下，人和动物体对体内外的刺激所产生的规律性应答，A正确。兴奋在突触间的传递是单向的，只能由突触前膜向突触后膜传递，从而引起下一个神经元的兴奋或抑制，B错误。反射弧是反射活动的结构基础，反射活动要发生，反射弧要完整，C正确。兴奋在神经元之间的传递需依靠神经递质，D正确。
【答案】C
【解析】当人看到酸梅时唾液分泌会大量增加，这是条件反射，反射路径是酸梅的形态、颜色等条件刺激物→眼睛上的感光细胞→传入神经→大脑皮层的视觉及其他中枢→传出神经→唾液腺。这一过程经历了一个完整的反射弧，肯定有“电—化学—信号”的转化。由于条件反射是后天获得的、经后天学习才形成的反射活动，因此，条件反射也是需要在大脑皮层的参与下才能完成。
5.【答案】
（1）神经中枢 传入神经 传出神经 效应器
（2）大脑皮层
（3）轴突 细胞体“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品（汉水丑生2012-7-13标记）
【解析】（1）由图（a）及题干描述可知，该反射的感受器位于肺中，感受器兴奋后，神经冲动沿b传入神经传导到脑干中的神经中枢（a），再沿传出神经（c）传到效应器（d），引起呼吸肌收缩，使肺收缩，引起呼气。
（2）人体屏住呼吸是由大脑皮层参与的有意识的活动。
（3）图（b）中的突触小体是由上一神经元的轴突末梢膨大形成的，突触后膜是下一神经元的细胞体，形成了轴突—胞体型突触。
6.【答案】（1）稳态 （2）延长 （3）大脑皮层和脊髓 （4）突触
（5）反射弧 甲状腺激素分泌过多会提高神经系统的兴奋性
【解析】（1）乙醇属于内环境中的外来物质，一段时间后，乙醇的浓度逐渐降低说明人体能通过调节维持内环境的稳态。
（2）随着血液中乙醇浓度升高，神经行为能力指数相对值明显降低，可推测乙醇会延长兴奋在相应反射弧上的传输时间，从而降低机体反应速度和判断能力。
（3）参与对视觉信号作出判断与反应的神经中枢为大脑皮层的视觉中枢、躯体运动中枢以及脊髓等。
（4）乙醇能增加脑组织中某种抑制性递质与相应受体结合，二者结合在突触处完成，所以推测它作于与突触；
（5）反射完成的结构基础是反射弧。甲状腺功能亢进的患者体内甲状腺激素过多，它能提高中枢神经系统的兴奋性，所以其不适合做受试者。
7.【答案】C
【解析】激素发挥作用后即被灭活，A正确；乙酰胆碱在细胞质基质中合成后由突触小泡摄取并贮存，B正确；激素不提供能量，不参与构成细胞结构，只起信号分子的作用，C错误；去甲肾上腺素是一种神经递质，从突触前膜释放作用于突触后膜在神经元之间传递兴奋，D正确。
8.【答案】A
【解析】一个神经细胞轴突末梢经过多次分支，末端膨大呈杯状或球状形成多个突触小体，A正确；神经递质只能从突触前膜释放作用于突触后膜，兴奋在突触处单向传递，B错误；神经细胞K+外流是产生静息电位的基础，C错误；静息状态的神经细胞膜两侧的电位表现为外正内负，D错误。
9.【答案】（1）药物C 糖精（2）抑制 抑制（3）3
【解析】
（1）比较资料1和2，给大鼠服用药物C（刺激A）可引起抗体水平下降（某反射活动），给大鼠服用糖精（刺激B）则抗体水平不变（不产生某反射）。多次重复后只给大鼠服用糖精（刺激B）也会引起抗体水平下降（产生某反射）。
（2）过敏反应是由于人体的免疫系统过强，对再次进入体内的花粉、某些食物、药物、灰尘等产生强烈的免疫应答，而引发的免疫异常现象，如用激素治疗的话，应抑制免疫系统的功能；进行异体器官移植后，所移植器官对病人来说属于外来的异物，免疫系统会对其进行攻击，为了提高移植成活率，可用激素抑制免疫系统的功能。
（3）题目要求找出内分泌系统影响免疫反应的实例，所以应找到相关激素对免疫功能产生作用的例子，符合要求的只有资料3。
10.【答案】C
【解析】本题主要考查神经—体液调节的相关知识。由题干信息获知该肾上腺素的靶器官包括心脏，其调节方式既有神经调节又有激素调节；肾上腺素是由肾上腺髓质分泌的一种激素，它在应激状态、内脏神经刺激和低血糖等情况下，释放入血液循环，促进糖原分解并升高血糖，促进脂肪分解，引起心跳加快；神经调节的基本方式为反射，而反射弧是反射的基本结构。
11.答案:A
www.学案17 细胞的分化、衰老、凋亡和癌变
考纲要求：
1.细胞的分化和全能性（Ⅱ）。
2.细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系（Ⅱ）。
3.癌细胞的主要特征及防治（Ⅱ）。
复习要求
1.细胞分化的实质及其意义的理解
2．细胞全能性的原理及应用实例分析
3．细胞衰老与凋亡对生物体正常发育的意义
4．细胞癌变的原因及防治探究
5．细胞分裂、分化和畸形分化特征、原因和结果的理解
基础自查
一．细胞的分化
1．概念：
2．特点：
3．实质：
4．意义
5．细胞分化过程中细胞内的遗传物质改变了吗？
二、细胞全能性
1．概念：.
2．原因：
3．干细胞
4．实例
5.判一判
（1）蜜蜂的未受精卵细胞发育成雄蜂证明了动物细胞具有全能性。
（2）转入抗虫基因的棉花细胞或番茄、马铃薯细胞杂交后培育出植株，证明了植物细胞的全能性。
（3）壁虎断尾后重新长出尾部证明动物细胞全能性；紫色糯性玉米种子培育出植株，证明了植物细胞的全能性。
三、细胞的衰老和凋亡
1．衰老细胞的特征：
2．细胞凋亡
（1）概念：
（2）意义：
四、细胞癌变
1．概念：
2．主要特征：
3．致癌因子：
4．细胞癌变的原因：
辨一辨 原癌基因和抑癌基因只存在于癌细胞中。（ ）
5．据癌细胞具有的特性可以推测，在癌细胞中，最有可能缺乏或功能不足的细胞器是哪一种？为什么？
课堂深化探究
一．细胞分化与细胞全能性及其应用
1．细胞分化、细胞全能性的比较
细胞分化 细胞全能性
原理
特点
结果
大小比较
关系
2.干细胞的类型和在医学上的应用
（1）概念：
（2）类型：
干细胞分为3类：全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。下面以干细胞分化成红细胞的过程为例，说明它们之间的关系：
（3）应用：
【疑难辨析】
1．细胞分化的不可逆性及脱分化
2．个体发育、细胞分化、基因表达三者之间有何关系？
二．细胞的衰老、凋亡和癌变
1．个体衰老就是细胞衰老吗
2．癌细胞的特征与癌变机理
（1）癌细胞有何特征？
（2）癌变的机理是什么？
（3）谈谈原癌基因与抑癌基因的关系
3．细胞的凋亡、坏死与癌变的比较
项目 细胞凋亡 细胞坏死 细胞癌变
与基因的关系
细胞膜的变化
形态变化
影响 因素
对机体的影响
对应训练
1.下图为人体细胞的形态、数目变化情况，据图分析下列说法正确的是（　　）
A．图①②③过程中细胞的遗传信息表达过程不同
B．①②③三个过程中已经发生了基因突变的是②③
C．③过程使细胞的遗传物质有所差异，但细胞的形态和功能没有变化
D．与甲相比，乙的表面积/体积的比值增大，与外界环境进行物质交换的能力增强
2．下图表示同一生物体内不同体细胞的基因表达状况，据图判断下列说法中不正确的是（　　）
A．图中黑色方框表示表达的基因
B．图中的3种细胞的基因组成具有特异性差异
C．图解可说明细胞的分化是基因选择性表达的结果
D．图中白色方框表示“沉默”的基因
3．如图为人体某细胞所经历的生长发育各个阶段示意图，图中①～⑦为不同的细胞，a～c表示细胞所进行的生理过程。据图分析，下列叙述正确的是（　　）
A．与①相比，②③④的分裂增殖能力加强，分化能力减弱
B．⑤⑥⑦的核基因相同，细胞内的蛋白质种类和数量也相同
C．②③④细胞的形成过程中发生了基因分离和自由组合
D．进入c过程的细胞，酶活性降低，代谢减慢继而出现凋亡小体
4.细胞凋亡又称细胞编程性死亡，其大致过程如图所示。下列有关叙述不正确的是（ ）。
A．细胞凋亡是细胞在特定条件下的被动死亡过程
B．细胞凋亡过程中以小泡形式形成凋亡小体，需要消耗能量
C．细胞凋亡发生过程中，细胞内容物不释放出来
D．细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，体现了基因的选择性表达
5.下列有关细胞凋亡、坏死与癌变的说法，正确的是（ ）。
A．细胞凋亡受基因控制；细胞癌变不受基因控制
B．细胞坏死，代谢停止；细胞癌变，代谢增强
C．细胞坏死，膜通透性降低；细胞癌变，膜黏着性增强
D．细胞癌变，细胞周期延长；细胞凋亡，细胞周期变短
6．如图为人体细胞生长、分裂、分化、衰老和死亡过程的示意图，图中①～⑥为各个时期的细胞，a～c表示细胞所进行的生理过程。据图分析，下列叙述正确的是（　　）
A．过程b可表示一个完整的细胞周期
B．c过程有利于提高人体生理功能的效率
C．⑤⑥细胞的基因组相同，表达的基因也相同
D．与①细胞相比，②细胞的表面积增大，物质运输的效率增高
7.（2012·山西师大附中测试）下列有关细胞衰老、凋亡、坏死与癌变的说法，正确的是（　　）
A．衰老细胞的膜通透性降低，癌变细胞膜的黏着性增强
B．细胞凋亡受基因控制，细胞癌变不受基因控制
C．细胞坏死代谢停止，细胞癌变代谢增强
D．衰老、死亡的细胞可被浆细胞清除，癌细胞可被效应T细胞裂解
实验探究
近期统计数据显示，癌症已成为我国城乡居民的首要死因。请根据提供的资料回答问题：
（1）体外分别培养某种癌细胞和正常体细胞，右图中代表癌细胞生长曲线的是________。在体内，癌细胞可能侵袭周围正常组织，说明癌细胞具有____________的特性。
（2）细胞癌变后，膜表面会出现一些不同于正常细胞的蛋白质，这些蛋白质会成为________，引起机体的免疫应答，在应答中直接使癌细胞裂解的免疫细胞是____________。
（3）端粒酶是与染色体末端结构相关的一种细胞组分。表中数据显示细胞癌变可能与端粒酶
实验目的：探究端粒酶与细胞癌变的关系。
实验材料：癌细胞、端粒酶抑制剂、细胞培养液等。
实验步骤：
①_______________________________________________。
②_______________________________________________。
③_______________________________________________。
结果预测及分析：__________________________________________________。
（4）请根据上述内容，提出一种治疗癌症的新思路： _______________________________________________________________________________。
限时训练
题组一 细胞分化和全能性
1.下列对于细胞分化不同水平的分析，不正确的是（ ）。
A．从细胞水平分析，细胞分化是细胞的形态、结构和功能改变的结果
B．从细胞的亚显微结构水平分析，细胞分化是细胞器的数目、形态、结构、功能及细胞质基质成分和功能改变的结果
C．从蛋白质分子的角度分析，细胞分化是蛋白质种类、数量、功能改变的结果，这是细胞分化的根本原因
D．从核酸分子的角度分析，细胞分化是基因选择性表达的结果
2．（2011·镇江质检）据“朝闻天下”报道，目前英国科学家成功将人体皮肤细胞改造成成熟精子。下列与之有关的叙述不正确的是（ ）
A．人体皮肤细胞和精子都是高度分化的细胞
B．该实验已经证明动物细胞具有全能性
C．如果该实验属实，可以给不育患者带来福音
D．成熟精子的染色体数目是人体皮肤细胞的一半
3．（2010·广州二模）下表表示人体三种不同细胞中的基因存在及表达情况：
基因存在情况 基因表达情况
甲 乙 丙 丁 甲 乙 丙 丁
胰岛B细胞 √ √ √ √ √
眼晶状体细胞（胚胎中） √ √ √ √ √ √
神经细胞 √ √ √ √ √ √
下列有关说法不正确的是（ ）
A．甲基因可能是控制胰岛素合成的基因
B．丁基因可能是控制呼吸酶合成的基因
C．三种细胞不同的根本原因是细胞中遗传信息不同
D．三种细胞都有甲、乙、丙、丁四种基因的根本原因是人体细胞都来源于同一个受精卵
4．据报道，哈佛大学的科学家研究发现，从怀孕妇女胎盘的羊水中发现的干细胞在实验室培养后生成了多种人体器官组织，如骨骼、血管、肌肉、神经以及肝脏等。以下有关说法不正确的是（ ）
A．这个实验证明了干细胞具有一定的全能性
B．这些骨骼、肌肉、血管、神经、肝脏等的形成是细胞分裂与分化的结果
C．从羊水中提取的干细胞与其生成的肌肉细胞中的染色体组成不一样
D．这些干细胞可以生成更多种类、更有价值的人体细胞，将有更多的医学用途
题组二 细胞的衰老、凋亡和癌变
5．（2010·济南二模）2009年4月12日—17日是第15届全国肿瘤防治宣传周，主题为“规范癌症治疗，改善生活质量”。下列相关叙述不正确的是（ ）
A．放射性治疗可以引发癌细胞凋亡
B．癌变的实质是原癌基因或抑癌基因发生突变
C．细胞的畸形分化与癌细胞的产生有直接关系
D．吸烟、酿酒等不良生活习惯是引发癌症的危险因素
6．（2011·东北三校联考）端粒是位于染色体两端的特殊DNA序列，随细胞分裂次数的增加而变短；癌细胞中因存在延长染色体端粒的端粒酶而可以无限增殖。据此推断（ ）
A．正常细胞不含有端粒
B．正常细胞缺少组成端粒的原料
C．端粒与细胞分裂次数有关
D．含有端粒酶是细胞癌变的根本原因
7．（2011·南京调研）下列有关细胞衰老、凋亡、坏死和癌变的说法中正确的是（ ）
A．细胞内酶活性增高是导致细胞趋向衰老的主要原因
B．细胞凋亡与极端的物理、化学等因素关系十分密切
C．细胞凋亡和坏死时释放的细胞内溶物都会伤害周围细胞
D．各种致癌因子可改变正常细胞的遗传物质进出而诱发癌变
题组三 综合应用
8．（2010·泰州质检）2009年9月14日，美国研究人员公布，他们利用基因技术使实验鼠患上乳腺癌，并将这些实验鼠分为两组，其中一组同时接受化疗和二甲双胍治疗，对照组仅接受化疗。实验结果显示，在化疗的同时让实验鼠服用糖尿病治疗药物二甲双胍，可抑制实验鼠体内的乳腺癌细胞扩散。下列有关描述不正确的是（多选）（ ）
A．正常鼠长期接触患癌鼠，其细胞癌变几率增加
B．癌症是致癌因子引发的，患病几率与实验鼠年龄无关
C．一只切除胸腺的鼠与一只正常鼠患癌症的几率相同
D．二甲双胍不可能使细胞表面的糖蛋白减少
9．下列关于细胞增殖、分化、衰老、癌变的叙述，不合理的是（ ）
①幼年个体中没有衰老的细胞，老年个体中没有新细胞产生 ②由胚胎干细胞诱导分化成肾脏体现了细胞的全能性 ③细胞凋亡对机体有利，细胞坏死对机体有害④细胞分化导致细胞中遗传物质改变 ⑤癌细胞是畸形分化的结果 ⑥衰老的人红细胞呼吸速率减慢，细胞体积减小，核体积增大
A．①②③④ B．①②④⑤
C．①②④⑥ D．③④⑤⑥
10.（2012·山东潍坊抽样）下图表示人体骨髓造血干细胞的生命历程。请据图回答：
（1）区分①细胞与植物细胞最主要的依据是_____________ __________________，
细胞②不能无限长大的原因有______________________、__________________。
（2）c过程的实质是____________________，请用箭头和文字简要表明该过程中遗传信息的流动途径：_________________ 。
（3）成熟的红细胞结构非常特殊，我们使用的教材中以红细胞为材料的实验是____________________，镰刀型细胞贫血症患者的红细胞形状发生改变的直接原因是_________________ ____________________________________。
（4）若白细胞发生了癌变，根本原因是细胞中的_________ _______发生了突变，癌细胞无限增殖过程中直接参与a、b 过程的无膜细胞器依次是________________。
高考真题体验
1.（2012·四川高考）蛙的受精卵发育成原肠胚的过程中，下列行为在细胞内不能发生的是（ ）
A基因的选择性表达 B．DNA 的半保留复制
C．同源染色体的分离 D．姐妹染色单体的分开
2.（2012·上海高考）由细胞形态判断，下列细胞中最可能连续分裂的是
3.（2012·上海高考）成人体内绝大多数处于分化终端的各种细胞
A．遗传信息相同 B．基因表达相同 C．mRNA种类相同 D．蛋白质种类相同
4.（2011北京高考）下列生命过程中，没有发生细胞分化的是
A．断尾壁虎长出新尾巴 B.砍伐后的树桩上长出新枝条
C．蝌蚪尾巴消失的过程 D.胚胎发育中出现造血干细胞
5.（2012·山东高考）细胞衰老和凋亡对维持个体的正常生长发育及生命活动具有重要意义。下列叙述错误的是
A.细胞普遍衰老会导致个体衰老
B.效应T细胞可诱导靶细胞发生凋亡
C.细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡
D.衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录
6.（2012·安徽高考）脊椎动物在胚胎发育过程中产生了过量的运动神经元，它们竞争肌细胞所分泌的神经生长因子，只有接受了足够量神经生长因子的神经元才能生存，并与靶细胞建立连接，其他的则发生凋亡，下列叙述正确的是
A．脊椎动物细胞凋亡仅发生在胚胎发育时期
B.一个存活的神经元只与一个靶细胞建立连接
C.神经元凋亡是不受环境影响的细胞编程性死亡
D.神经元凋亡是由基因控制的、自动的细胞死亡
7（2012·四川高考）研究表明，癌细胞和正常分化细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖是正常细胞的若干倍。下图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，据图分析回答问题：
（l）图中A代表细胞膜上的 。葡萄糖进入癌细胞后，在代谢过程中可通过 作用形成非必需氨基酸，也可通过形成五碳糖进而合成 作为DNA复制的原料。
（2）在有氧条件下，癌细胞呼吸作用的方式为 。与正常细胞相比，①～④ 过程在癌细胞中明显增强的有 （填编号），代谢途径发生这种变化的意义在于能够 ，从而有利于癌细胞的增殖。
（3）细胞在致癌因子的影响下， 基因的结构发生改变而被激活，进而调控 _____________的合成来改变代谢途径。若要研制药物来抑制癌症患者细胞中的异常代谢途径，图中的过程 （填编号）不宜选为作用位点。
8判断正误
（1）（2009·江苏生物－B）免疫系统中的记忆细胞既有分化潜能又有自我更新能力（ ）。
（2）（2009·安徽理综－C）细胞癌变是细胞高度分化的结果（ ）。
（3）（2007·江苏生物－A）细胞分化导致细胞中的遗传物质发生改变（ ）。
（4）（2010·四川卷改编）某实验室做了下图所示的实验研究
A．与纤维母细胞相比，过程①形成的诱导干细胞的全能性较低（ ）。
B．过程②是诱导干细胞的结构和遗传物质发生稳定性差异的过程（ ）。
9．（2011·北京高考 ）下列生命过程中，没有发生细胞分化的是（ ）。
A．断尾壁虎长出新尾巴 B．砍伐后的树桩上长出新枝条
C．蝌蚪尾巴消失的过程 D．胚胎发育中出现造血干细胞
10．（2011·山东高考）下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是（ ）。
A．玉米种子萌发长成新植株
B．小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞
C．小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株
D．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株
11（2011·山东高考）下列有关细胞癌变的叙述，正确的是（ ）。
A．基因突变导致的各种细胞癌变均可遗传
B．石棉和黄曲霉素是不同类型的致癌因子
C．人体的免疫系统对癌变细胞具有清除作用
D．癌变细胞内酶活性降低导致细胞代谢减缓
12（2011·安徽高考）干细胞移植现已成为治疗糖尿病的一种临床技术。自体骨髓干细胞植入胰腺组织后可分化为胰岛样细胞，以替代损伤的胰岛B细胞，达到治疗糖尿病的目的。下列叙述正确的是（ ）。
A．骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成不同，基因表达产物不同
B．骨髓干细胞与胰岛样细胞的基因组成相同，基因表达产物不同
C．胰腺组织微环境造成骨髓干细胞基因丢失，分化成为胰岛样细胞
D．胰腺组织微环境对骨髓干细胞分化无影响，分化是由基因决定的
13（2011·全国高考）下列能说明某细胞已经发生分化的是（ ）。
A．进行ATP的合成 B．进行mRNA的合成
C．存在血红蛋白 D．存在纤维蛋白原基因
14.（2011·天津高考）土壤农杆菌能将自身Ti质粒的T DNA整合到植物染色体DNA上，诱发植物形成肿瘤。T DNA中含有植物生长素合成酶基因（S）和细胞分裂素合成酶基因（R），它们的表达与否能影响相应植物激素的含量，进而调节肿瘤组织的生长与分化。
据图分析，下列叙述错误的是（ ）。
A．当细胞分裂素与生长素的比值升高时，诱发肿瘤生芽
B．清除肿瘤组织中的土壤农杆菌后，肿瘤不再生长与分化
C．图中肿瘤组织可在不含细胞分裂素与生长素的培养基中生长
D．基因通过控制酶的合成控制代谢，进而控制肿瘤组织生长与分化
15．（2011·江苏高考）关于人体细胞分化、衰老、凋亡和癌变的叙述，正确的是（ ）。
A．细胞分化导致基因选择性表达，细胞种类增多
B．细胞衰老表现为酶活性降低，细胞核体积减小
C．细胞凋亡受基因控制，不利于个体生长发育
D．细胞癌变导致细胞黏着性降低，易分散转移
学案17 细胞的分化、衰老、凋亡和癌变
答案与解析
基础自查
一．细胞的分化
1．在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
2．具有普遍性、稳定性和不可逆性。
3．在个体发育过程中，不同细胞中遗传信息的执行情况不同，即基因的选择性表达。
4．
（1）细胞分化是生物个体发育的基础。
（2）细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能_的效率。
5.没有。
二、细胞全能性
1．.已分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。
2．细胞含有本物种的全套遗传信息。
3．动物体内的少数具有分裂和分化能力的细胞。
4．（1）植物组织培养的实验表明已分化的植物细胞仍具有全能性。
（2）克隆羊多利的培育成功说明已分化的动物细胞核具有全能性。
5.（1）、（2）对；（3）错，全能性强调已分化的细胞发育成完整个体且在人为条件下。
三、细胞的衰老和凋亡
1.减少 变小 新陈代谢速率 活性降低 酪氨酸 逐渐积累 体积增大 内折 收缩 加深 通透性改变 物质运输
2．
（1）由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
（2）对于多细胞生物体完成）正常发育，维持内部环境的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。
四、细胞癌变
1．受致癌因子的作用，细胞中的遗传物质发生变化，成为不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。
2．（1）适宜条件下，无限增殖。（2）细胞形态发生显著变化。（3）癌细胞的表面发生了变化。
3．（1）物理致癌因子，主要指辐射，如紫外线、X射线等。
（2）化学致癌因子，如亚硝胺、黄曲霉毒素等。
（3）病毒致癌因子，如Rous肉瘤病毒等。
4．（1）致癌因子使原癌和抑癌基因发生突变。
（2）原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞的生长和分裂的进程，抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。
辨一辨 错，正常细胞也存在。
5. 内质网。内质网是细胞内糖类、脂质等有机物合成的“车间”。
课堂深化探究
一．细胞分化与细胞全能性及其应用
1．
细胞分化 细胞全能性
原理 细胞内基因的选择性表达 含有本物种全套遗传信息
特点 ① 持久性：细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中，在胚胎时期达到最大限度② 稳定性和不可逆性：一般来说，分化了的细胞将一直保持分化后的状态，直到死亡③普遍性：生物界中普遍存在，是生物个体发育的基础 ①高度分化的植物细胞具有全能性。植物细胞在离体的情况下，在一定的营养物质、激素和其他适宜的外界条件下，才能表现其全能性②动物已分化的体细胞全能性受到限制，但细胞核仍具有全能性。例如，动物克隆技术
结果 形成形态、结构、功能不同的细胞 形成新的个体
大小比较 细胞分化程度有高低之分，如体细胞>生殖细胞>受精卵 细胞全能性有大小之分，如受精卵>生殖细胞>体细胞
关系 ① 两者的遗传物质一般都不发生变化②细胞的分化程度越高，具有的全能性越小
2.（1）干细胞是一类具有自我更新和分化发育潜能的原始细胞。机体内的各种细胞、组织和器官都是由干细胞分化发育而来的。
（3）医学上，干细胞的研究为器官移植提供了新的思路，为癌症、癫痫、糖尿病等疾病的根治带来了希望。
【疑难辨析】
1．（1）在生物体内，细胞分化是一种稳定的程序性变化，这种变化一般是不可逆转的。
（2）但在人工实验条件下，分化的组织细胞能脱分化，脱分化的组织细胞由于含有发育成完整生物体的全部遗传物质，因而经一定人工培养后理论上可发育成一个完整生物体。
2．（1）个体发育是以细胞的分裂和分化为基础，因为只有通过细胞分裂，才能增加细胞的数目；只有通过细胞的分化，才能形成不同的组织、器官和系统。细胞分化是个体发育中的主要过程：受精卵细胞分裂、细胞分化成熟的生物个体。
（2）细胞的分裂和细胞的分化是以基因的表达为基础的，特别是细胞分化，它是细胞内的遗传信息（基因）有序表达的结果。如红细胞的形成是以控制血红蛋白合成为主的基因表达的结果。
（3）从上述三者之间的关系可以看出，个体水平上的发育是以细胞水平的分裂与分化为基础的，细胞水平的分裂与分化是以分子水平的基因表达为基础的。
二．细胞的衰老、凋亡和癌变
1．（1）单细胞生物的细胞衰老或死亡就是个体的衰老或死亡。
（2）多细胞生物体内的细胞总是不断地更新，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态，但从整体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
2．（1）①不死性：条件适宜时，癌细胞可以无限增殖，而且分裂迅速，细胞内的核糖体数目大量增加，代谢异常活跃。
②迁移性：癌细胞分泌一些酶类分解细胞表面的某些结构，导致癌细胞黏着性降低，易于扩散。
③失去接触抑制性：正常细胞贴壁生长汇合成单层后停止生长，称为接触抑制。而癌细胞即使堆积成群，仍然可以生长。如下图：
（2）
（3）①原癌基因是维持机体正常活动所必需的基因，在细胞分裂过程中它负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程；而抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。
②抑癌基因和原癌基因共同对细胞的生长和分化起着调节作用。
③癌变是由原癌基因和抑癌基因发生突变，导致细胞异常分裂，对这种异常分裂机体又无法阻止而造成的。
3．
项目 细胞凋亡 细胞坏死 细胞癌变
与基因的关系 受基因控制 不受基因控制 受突变基因控制
细胞膜的变化 内 陷 破 裂 糖蛋白等减少，黏着性降低
形态变化 细胞变圆，与周围细胞脱离 细胞外形不规则变化 呈球形
影响因素 受严格的由遗传机制决定的程序性调控 电、热、冷、机械等不利因素影响 分为物理、化学和病毒致癌因子
对机体的影响 对机体有利 对机体有害 对机体有害
对应训练
1.解析：与甲相比，乙细胞群体数目增多，①过程为细胞分裂；与乙细胞群体相比，丙细胞群体发生了形态结构的稳定性差异，②过程为细胞分化；与丙细胞群体相比，丁细胞又变为球形，这是基因突变的结果，③④过程分别为细胞癌变和细胞的恶性增殖；遗传信息表达过程包括转录和翻译，①②③过程中的遗传信息表达过程是相同的。与甲相比，乙的表面积/体积的比值增大，与外界环境进行物质交换的能力增强、代谢旺盛。
答案：D
2.答案：　B
3.答案：　D
4.解析 细胞凋亡是由基因调控的细胞自动结束生命的过程。
答案 A
5.解析 癌变细胞的遗传物质和细胞功能都发生改变，故细胞癌变受基因控制；细胞癌变，膜黏着性减弱；细胞坏死，膜通透性增加；细胞癌变，细胞周期缩短，凋亡的细胞没有细胞周期。
答案 B
6.答案：　B
7.解析：癌变细胞细胞膜的糖蛋白减少，细胞黏着性降低；细胞癌变是因为原癌基因和抑癌基因发生突变；浆细胞的作用是分泌抗体，而不能直接作用于抗原。
答案：C
实验探究
解析：（1）癌细胞具有无限增殖的特性，所以图中代表癌细胞生长曲线的为a。癌细胞由于细胞膜上糖蛋白的减少，所以具有易扩散转移的特性。
（2）这些不同于正常细胞的蛋白质，能引起机体免疫应答，所以这些蛋白质会成为抗原；裂解靶细胞的为效应T细胞。
（3）实验目的：研究端粒酶与细胞癌变的关系，实验材料中有端粒酶抑制剂，由此可知，实验变量为端粒酶抑制剂的有无，因此可确定实验组别。第一步分组标号，第二步强调两组之间的实验变量，其他因素相同。第三步记录处理实验结果。由相应结果推测相应结论。（4）治疗癌症的新思路：由（2）题意可知，可从特异性免疫角度回答；由（3）题意可知，可从抑制癌细胞中端粒酶的活性角度回答。
答案：　（1）a　易扩（分）散转移
（2）抗原　效应T细胞
（3）实验步骤：
①将癌细胞分成A、B两组
②A组加入端粒酶抑制剂，B组不加，在适宜条件下进行培养
③记录并比较A、B两组的增殖代数（分裂次数）
结果预测及分析：A组比B组增殖代数减少，说明端粒酶与细胞癌变（连续分裂）有关；A组仍然无限增殖，说明端粒酶与细胞癌变（连续分裂）无关
（4）抑制癌细胞中端粒酶的活性（或抑制细胞分裂）或免疫治疗（输入淋巴因子、DNA疫苗）
限时训练
题组一 细胞分化和全能性
1.解析 在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程，叫做细胞分化。从核酸分子的角度分析，细胞分化是基因选择性表达的结果，这是细胞分化的根本原因。
答案 C
2．B [细胞全能性的实现是指由离体的细胞发育成完整个体，题中只是将皮肤细胞改造成精子，而没有形成完整个体。]
归纳提升 细胞全能性的原因、表达条件及全能性差异分析
（1）细胞具有全能性的原因
体细胞都是受精卵有丝分裂的后代细胞，有丝分裂前后细胞中染色体数、核DNA分子数不变，其遗传特性也不变。花药离体培养时所用的花粉是减数分裂形成的，虽然只有正常体细胞遗传物质的一半，但携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息。细胞的全能性是生物组织培养和克隆的理论依据。
（2）细胞全能性表达的条件
离体（必要条件）、一定的营养物质（无机盐、维生素、氨基酸等）、激素（细胞分裂素、生长素）、适宜的条件（适宜的温度、pH等）。
（3）细胞全能性有差异：高度分化的植物细胞具有全能性；高度特化的动物细胞的全能性受到限制，但动物体细胞的细胞核仍然保持着全能性；在生物体内，分化的体细胞之所以没有表达出全能性，是基因在时间和空间上选择性表达的结果；经细胞分化，细胞的全能性降低。
3．C [三种细胞都含有甲、乙、丙、丁四种基因，甲、乙、丙基因分别只在胰岛B细胞、眼晶状体细胞、神经细胞中选择表达，丁基因在三种细胞中都可以表达。说明三种细胞功能不同，同时也存在着共同的生理过程，而它们共同生理过程有可能就是细胞呼吸。]
解题技巧 材料表格信息题解题策略
如上题是用表格的形式表示人体三种不同细胞中的基因存在及表达情况。此类试题主要信息来自表格，关键是要看清、看懂材料。解决此类试题必须通过阅读表格，理解表格中所表达的生物学内涵，启用对比思维，提取有效信息并转换成可以利用的信息（不同细胞中甲、乙、丙、丁四种基因存在情况相同，而基因表达情况既有相同——丁基因均表达，又有不同——甲、乙、丙表达不同），然后进一步结合选项迁移到新情景中回答判断。
4．C [由细胞培养得到了各种组织和器官体现了细胞的全能性，这些器官的形成是干细胞分裂与分化的结果，但是细胞分化没有改变遗传物质，各种细胞的染色体组成还是一样的。]
题组二 细胞的衰老、凋亡和癌变
5．A [细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，又称细胞编程性死亡。而放射性治疗引发的死亡不属于编程性死亡；不良的生活习惯等可能使原癌基因和抑癌基因发生突变，引起细胞畸形分化而导致细胞癌变。]
6．C [端粒是位于染色体两端的特殊DNA序列，有染色体的细胞就有端粒，正常细胞不缺少组成端粒的原料；细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因的突变，含有端粒酶是细胞癌变的直接原因。]
7．D [衰老细胞中多种酶的活性下降；细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，细胞坏死与极端的物理、化学等因素关系十分密切；细胞凋亡时不会伤害周围的细胞。]
知识归纳 细胞分裂、分化、衰老、凋亡、坏死、癌变之间的关系
细胞分裂、分化、衰老和凋亡都是细胞正常的生命现象，而坏死、癌变都是异常生命现象。细胞分裂是生物生长发育、繁殖和遗传的基础，细胞分化是生物个体发育的细胞学基础，仅有细胞增殖而没有细胞分化，生物体就不能进行正常的生长发育。细胞凋亡是一种自然生理过程，与其密切相关的细胞器是溶酶体，其与基因选择性表达有关，但不属于细胞分化过程。细胞癌变是细胞畸形分化的结果，细胞坏死是细胞受到强烈理化或生物因素作用引起细胞被动性无序变化的死亡过程。
题组三 综合应用
8．ABC [癌细胞能在体内转移是由于细胞膜上的糖蛋白减少，导致细胞黏着性下降。二甲双胍能抑制癌细胞扩散，说明二甲双胍可能使癌细胞的黏着性增强，而不可能使细胞表面的糖蛋白减少。]
易错警示 “肿瘤≠癌”，肿瘤是机体产生的病理性异常增生的组织块。根据其对人体的危害程度不同，可分为良性肿瘤和恶性肿瘤。恶性肿瘤生长迅速，可破坏周围的组织，这就是癌。一般来说，良性肿瘤是不转移的，而恶性肿瘤（癌）易扩散和转移。
C [幼年个体中有衰老细胞，老年个体内也有刚刚产生的新细胞；由胚胎干细胞到形成肾脏没有体现细胞的全能性；分化过程中细胞内遗传物质并未改变；人的成熟红细胞内无细胞核。]
10.解析：（1）①为人体骨髓造血干细胞，属于动物细胞，与植物细胞最大的区别是没有细胞壁；细胞不能无限长大的原因主要有两个方面：一是细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输效率就越低，二是细胞核中的DNA是不会随着细胞体积的扩大而增加的。（2）c过程表示细胞的分化，分化的实质是基因的选择性表达，表达包括转录和翻译两个过程。
（3）哺乳动物的红细胞无细胞器膜和核膜，是制备和研究细胞膜的良好材料。镰刀型细胞贫血症患者的红细胞形状发生改变的根本原因是控制血红蛋白的基因发生了突变，直接原因是血红蛋白分子结构改变。（4）细胞中含有原癌基因和抑癌基因，二者之一发生基因突变就可能导致细胞过度增殖，引起癌变，癌变的细胞代谢十分旺盛，参与增殖的非膜结构细胞器打核糖体和中心体。
答案：（1）有无细胞壁　细胞核中的DNA不会随细胞增大而增加　细胞表面积与体积的比例关系限制了细胞的长大
（2）基因的选择性表达　DNAmRNA蛋白质
（3）体验制备细胞膜的方法　血红蛋白分子中发生了氨基酸的替换（血红蛋白分子结构改变）
（4）原癌基因和抑癌基因　核糖体、中心体
高考真题体验
1.C【解析】受精卵发育成原肠胚的过程，也是细胞分化的过程，细胞分化是基因选择性表达的结果。受精卵发育的过程中细胞进行有丝分裂，因而有DNA的半保留复制和姐妹染色单体
2.B【解析】A为精子，C为肌细胞，D为神经细胞，皆为高度分化的细胞，不具备分裂能力。
3.【答案】A
【解析】分化终端的各种细胞指不再继续分裂，执行各自功能的细胞。同一个体的细胞都是由受精卵有丝分裂、分化形成，故各种体细胞含有的遗传信息相同，故A正确；处于分化终端的细胞，形态功能的差别是由于基因的选择性表达，B错误；不同的细胞，选择性表达的基因有差异，转录形成的mRNA有差异，翻译出的蛋白质也有差异，C、D错误。
4.答案：C
5.【答案】C
【解析】个体的衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程， A对；靶细胞是被病原体侵染的细胞，其清除也是通过细胞凋亡完成的，B对；细胞凋亡是编程性死亡，不同于细胞坏死，后者往往是由各种不利因素导致的，C错；由于染色质固缩，DNA的复制和转录会受到影响，这是衰老细胞的特征之一，D对。
6.【答案】D
【解析】脊椎动物的细胞凋亡发生在生长发育的任何时期，A错误；一个存活的神经元可以连接几个靶细胞，B错误；由题干可知，神经元凋亡与是否接受了足够量的神经生长因子有关，C错误；由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡，D正确。
7【答案】II．（1）载体蛋白 氨基转换 脱氧核苷酸有氧呼吸和无氧呼吸 ①②③ 产生大量的中间产物，为合成DNA和蛋白质等重要物质提供原料
（3）原癌 酶 ①④
【解析】II．（1）因为图中A能在细胞膜上协助葡萄糖进入细胞膜，所以可以推断其应该是载体蛋白；在代谢的过程，氨基酸向其他氨基酸转换必须通过转氨基作用；DNA的基本单位是脱氧核苷酸，即其合成原料。
（2）癌细胞也有线粒体的存在，所以在有氧的条件下进行有氧呼吸；而癌细胞的代谢比较旺盛，需要大量的大分子物质合成材料，所以相比正常细胞，癌细胞内①②③会加强。
（3）细胞癌变，是由于原癌基因和抑癌基因发生突变引起的，原癌基因的结构改变，会导致大量酶合成，而使得细胞代谢失控。抑制机体内的癌细胞代谢，不应该对正常细胞的代谢造成大的影响，图中代谢过程①④是所有正常细胞都有可能大量进行的，所以不宜作为作用点。
8解析 （1）记忆细胞在二次免疫中，在接受到抗原的再次刺激后会迅速增殖分化成相应的效应细胞和记忆细胞，具有分化和自我更新能力。（2）环境中的致癌因子损伤细胞中的DNA，使原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞，是细胞不正常分化的结果。（3）细胞分化不会引起细胞内遗传物质的改变。（4）本题考查细胞分化及细胞工程相关知识，考查学生的综合应用能力。过程1形成的诱导干细胞全能性高，A错。过程2是细胞的分化过程，分化时遗传物质不会发生变化，B错。
答案 （1）√ （2）× （3）× （4）A.× B．×
9．解析 蝌蚪尾巴消失的过程是细胞凋亡造成的。
答案 C
10．解析 本题考查有关细胞分化和全能性的相关知识。细胞分化是细胞内基因选择性表达的结果。细胞全能性是指已分化的细胞具有发育成个体的潜能，全能性的体现必须发育成一个个体；A选项玉米种子本身就是已经分化的胚，该过程能体现细胞分化，但不能体现细胞的全能性；B选项中小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞体现了细胞分化，但没有发育成个体，没有体现出全能性；C选项中小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株，小麦花粉是配子，能发育成一个个体，体现了生殖细胞的全能性，所以C错误；D选项中胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株，先进行了脱分化而后再分化，最后发育成一个个体，所以D正确。
答案 D
11解析 本题考查有关细胞癌变的相关知识。细胞癌变是基因突变的结果，是原癌基因和抑癌基因突变引起的，通常是物理、化学或病毒作用的结果。基因突变如果是体细胞不能遗传给子代，如果是生殖细胞可以遗传给子代，所以A选项是错误的；石棉和黄曲霉素都是化学致癌因子，所以B选项是错误的；C选项中病变的细胞是抗原，人体的免疫系统把其清除过程就是免疫，所以C选项是正确的；癌变细胞内酶活性提高，因为细胞代谢增强变成只分裂不分化的细胞，所以D选项是错误的。
答案 C
12解析 考察细胞分化。由信息知胰岛样细胞由自体骨髓干细胞分化而来，胰腺组织是体细胞有丝分裂、分化的细胞，基因与体细胞相同，所以骨髓干细胞与胰岛样细胞及胰腺组织的基因组成相同，但基因选择性表达产物不同。
答案 B
13解析 本题考查细胞的分化相关知识。ATP是生命活动的直接能源物质，活细胞里都有ATP的合成，A不符合题意。蛋白质是生命活动的体现者；无论是分化程度低的干细胞，还是分化程度高的特化细胞中都有蛋白质的合成，即有相关mRNA的合成，B不符合题意。血红蛋白只存在于高度特化的红细胞中，C符合题意。来自同一机体的所有细胞都由同一个受精卵经过有丝分裂而来，其中的DNA都相同；结构完整的细胞中都存在纤维蛋白原基因，D不符合题意。
答案 C
特别提醒 同一生物体不同部位细胞的DNA、基因、tRNA相同，但mRNA和蛋白质不同。
拓展提升
管家基因：在所有细胞中都表达的基因，与细胞分化无关，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等。
奢侈基因：只在特定细胞中选择性表达的基因，控制细胞分化，如胰岛素基因、血红蛋白基因等。
14.解析 由题中信息知，基因S不表达，基因R表达，细胞分裂素与生长素比值升高，诱发了肿瘤生芽。土壤农杆菌将自身Ti质粒的T DNA整合到植物染色体上，诱发了植物肿瘤的形成，故清除肿瘤组织中的土壤农杆菌后，肿瘤仍可继续生长、分化。含有细胞分裂素与生长素的培养基影响着肿瘤的分化，不影响肿瘤组织的生长；S（R）是通过控制生长素（细胞分裂素）合成酶控制生长素（细胞分裂素）的合成。故D正确。
答案 B
15．解析 由于基因选择性表达导致细胞分化，细胞的种类增加；衰老的细胞中大多数酶的活性降低，细胞核体积增大，细胞的体积变小；细胞凋亡属正常的生命现象，受基因控制，对机体是有积极意义的；癌细胞膜表面糖蛋白减少，细胞之间的黏着性降低，使癌细胞容易分散转移。
答案 D
www.第一单元 走进细胞核组成细胞的分子
学案4 核酸、细胞中的糖类和脂质 学案
考纲要求
1.核酸的结构和功能(Ⅱ)。
2.糖类、脂质的种类和作用(Ⅱ)。
3.观察DNA、RNA在细胞中的分布。（实验与探究）
复习目标：
1 .简述核酸的种类、结构和功能
2 .学会观察DNA、RNA在细胞中的分布
3 .概述细胞中糖类的种类、分布和作用。
4 .举例说出细胞中脂质的种类和作用。
基础自查
一、核酸的分布、结构和功能
1 .核酸在细胞中如何分布？
2 .简述核酸的结构、分类、主要区别和功能
3. 已知某核酸的碱基组成，能确定它的种类吗？
二、细胞中的糖类
1 .元素组成？
2 .举例说明糖的分类。思考：单糖、二糖、多糖之间有何关系？哪些是植物体内特有的糖类？哪些是动、植物细胞特有的糖类？
3 .举例说明糖类的生理功能
4、所有糖类都甜吗？所有糖类都可作为人体生命活动的能源物质吗？请举例说明。
三、细胞中的脂质
1 .元素组成
2 .脂质存在于所有的细胞中，是组成细胞和生物体重要的有机化合物。细胞中的脂质主要有哪几类？在细胞中起什么重要作用？
种类 功能
磷脂
3.相同质量的糖类和脂肪进行氧化分解，哪种物质消耗的氧气多，产生的水多？
四、生物大分子以碳链为骨架
什么叫单体？什么叫多聚体？
课堂深化探究
一、核酸的结构和功能
1.观察思考：
（1）DNA与RNA共有的碱基有哪几种？哪一种是RNA所特有的？
（2）参与组成DNA与RNA的五碳糖相同吗？如果用A、T、U三种碱基参与构成核苷酸，能构成几种核苷酸？
（3）构成核酸的碱基有几种？基本结构单位核苷酸有几种？
2、核酸是由核苷酸连接而成的长链
下面是DNA的分子结构模式图，据图回答有关问题：


（1）写出图中1～10的名称
（2）结合本图描述DNA分子结构多样性的原因：
（3）DNA和RNA比较
项目 共同点 不同点
DNA RNA
名称
组成
结构
分布
染色
作用
3.DNA和蛋白质的比较
核酸 蛋白质
元素组成
基本单位
连接方式
形成场所
主要功能 结构物质：如
功能物质：
物质：氧化放能，产物有尿素、CO2和H2O等
特别提醒
1.DNA、RNA、蛋白质的水解产物和代谢产物
基本单位 初步水解 彻底水解 代谢产物
DNA 脱氧核苷酸 脱氧核苷酸(4种) 磷酸、脱氧核糖、碱基 CO2、H2O、含N废物
RNA 核糖核苷酸 核糖核苷酸(4种) 磷酸、核糖、碱基 CO2、H2O、含N废物
蛋白质 氨基酸 多肽 氨基酸 CO2、H2O、尿素
2.蛋白质和核酸两者均存在物种特异性，因此可以从分子水平上为生物进化、亲子鉴定、案件侦破等提供依据，但生物体内的水、无机盐、糖类、脂质、氨基酸、核苷酸等不存在物种的特异性。
3 .两大有机高分子化合物的生理功能不同：核酸是生物的遗传物质，是生物生命活动的最终控制者；蛋白质具有多种生理功能，是生命活动的执行者(体现者)，即
4 .核酸控制蛋白质的合成
二、细胞中的糖类和脂质
1 .糖类是生物体重要的能源物质，一般来说，人体所需能量的70％以上是由食物中的糖类提供的。请将核糖、脱氧核糖、葡萄糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖、淀粉、纤维素、糖原填入下图中。
2 .辨析脂肪与脂质、脂质与磷脂、固醇与胆固醇的关系。
3、哪些糖是还原性糖，哪些糖是非还原性糖？
特别提醒：
1 .单糖中的葡萄糖、果糖及二糖中的麦芽糖是还原糖，可用斐林试剂鉴定，多糖不具有还原性。
2 .多糖中的纤维素是构成植物细胞壁的主要成分，而原核细胞的细胞壁不含纤维素，是由肽聚糖构成的。因此能否被纤维素酶除去细胞壁，是区分植物细胞和原核细胞的依据之一。
3 .糖类和脂肪均由C、H、O三种元素组成，氧化分解产生CO2、H2O，同时释放能量，但脂肪中氧元素含量低，碳和氢元素比例较高，而糖类则相反，脂肪是细胞中良好的储能物质。同质量的脂肪比淀粉在氧化时耗氧多，因此播种含脂肪较多的油料作物的种子时应比播种含淀粉多的谷类作物的种子时要浅一些。
4. 按功能分类
①生命活动的主要能源物质：葡萄糖。
②细胞中的储能物质：淀粉、糖原。
③参与细胞构成的物质：核糖、脱氧核糖、 纤维素。
5 .细胞中的能源物质
糖类、脂肪、蛋白质都是有机化合物，其中贮有大量化学能，当其被氧化分解时，其中化学能释放，供生命活动需要，因此称为能源物质。
能源物质分类 原 因
主要供能物质 糖类 70%以上能量是由糖类分解提供
主要储能物质 脂肪 同质量的脂肪体积小，氧化分解释放的能量多
直接供能物质 ATP 储能物质中的能量只有转移到ATP中，才能被利用
能量根本来源 太阳能 地球上群落中流动的能量都是生产者固定的太阳能(少数空间除外)
三、实验探究　
观察DNA和RNA在细胞中的分布
核酸存在于所有的细胞中。尝试用特殊染色法观察DNA和RNA在人的口腔上皮细胞（洋葱鳞片叶内表皮细胞）中的分布。
请说明实验原理、步骤和结果：
思维拓展
1 .由于绿色植物叶肉细胞含叶绿体，为避免色素的干扰，该实验不宜选用绿色植物的叶肉细胞。
2 .DNA和RNA在细胞核和细胞质中都有分布，只是量的多少不同。
3 .在配制时首先将吡罗红甲基绿混合粉剂溶解，最后得到的染色剂中既有甲基绿，又有吡罗红。
4 .酒精灯烘干临时装片的目的是迅速杀死并固定细胞，否则口腔上皮细胞在死亡时，溶酶体中的水解酶会破坏细胞内的结构，包括DNA、RNA等。
5.该实验中选用实验材料时，不能用哺乳动物的红细胞作为实验材料，因为红细胞没有细胞核，无法观察DNA和RNA的分布。
6.实验中，0.9%的NaCl溶液的作用是保持口腔上皮细胞正常的形态。
7.8%的盐酸的作用：一是改变细胞膜的通透性，二是使染色体中的DNA和蛋白质分开。
8.蒸馏水的作用：配制染色剂、冲洗涂片。
对应训练
1.图示表示生物体内某些有机物的组成关系及功能关系，其中D是RNA， C、E都是高分子化合物，C是主要的遗传物质，A、B是组成它们的基本单位。
请据图分析回答：
(1)真核生物体内的A物质有________种，B物质在生物体内约有________种。
(2)合成C、D的A物质的不同点表现在________和 ________，C物质和D物质在空间结构上的不同点表现在_______，C物质与D物质的关系是________。
(3)C存在的主要场所是________。
(4)C与E相比特有的元素是________。
2.下图为人体内两种重要化合物A与B的化学组成关系，下列有关叙述正确的是(多选)（ ）
A .a的种类约有20种，b的种类有8种
B .a的结构通式可表示为
C .B是人的遗传物质
D .A的种类在神经细胞与表皮细胞中相同，B则不同
3.下列哪组物质都是由许多单体连接而成的多聚体(　　)
A .纤维素、脱氧核糖核酸　 B .蛋白质、核糖核苷酸
C .葡萄糖、核糖核酸 D .氨基酸、糖原
4 .下列关于糖类生理作用的叙述中，不正确的是 (　　)
A .核糖和脱氧核糖是核酸的组成成分
B .葡萄糖是细胞的重要能源物质
C .淀粉是植物细胞中重要的储能物质
D .纤维素是动物细胞中主要的储能物质
5 .下列有关糖类和脂质的叙述，不正确的是(　　)
A .脂质中的磷脂是构成细胞膜的重要物质，所有细胞都含有磷脂
B .植物细胞中的多糖主要是淀粉和纤维素，动物细胞中的多糖主要是乳糖和糖原
C .固醇类物质在细胞的营养、调节和代谢中具有重要功能
D .葡萄糖、核糖、脱氧核糖是动植物细胞共有的
6 .下列关于“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的说法正确的是(　　)
A .甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，实验中应分别加入甲基绿和吡罗红
B .盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞
C .该实验用口腔上皮细胞而不用叶肉细胞，是因为叶肉细胞不含RNA
D .盐酸有利于染色体中DNA与蛋白质分开，不利于DNA与染色剂结合
实验探究
制作蛙血涂片，将血涂片浸在1 mol·L－1的盐酸水解液中30℃水解10 min，用清水将血涂片冲洗后，再用吡罗红甲基绿染色剂在20℃下染色10 min，镜检观察。
(1)在显微镜下会看到红细胞中的______被染成绿色，原因是________；_____被染成红色，原因是_________。
(2)通过该实验能得出什么结论？____________________。
(3)用人的血液制作血涂片观察红细胞，能看到上述现象吗？为什么？______________________________________。
限时训练
题组一　核酸的结构和功能及分布
1 .下列叙述中不正确的是(　　)
A .DNA分子结构的多样性取决于4种核苷酸的多样性
B .生物界丰富多彩，起决定作用的是DNA的多样性
C .体现生物界多样性的是蛋白质的多样性
D .没有RNA的多样性，就没有蛋白质的多样性
2.如图表示生物体内某些有机物的组成关系及功能关系，其中D是RNA，C、E都是高分子化合物，C是主要的遗传物质，A、B是组成它们的基本单位。请据图分析回答：
(1)真核生物体内的A物质有______种，B物质在生物体内约有______种。
(2)合成C、D的A物质的不同点表现在____________和____________上，C物质和D物质在空间结构上的不同点表现在
________________________________________________________________________，
C物质与D物质的关系一般是______________。
(3)C存在的主要场所是________。
3.由1分子磷酸、1分子碱基和1分子化合物a构成了化合物b，如图所示，则叙述正确的是(　　)
A .若m 为腺嘌呤，则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸
B .若a为核糖，b则为DNA的基本组成单位
C .若m为尿嘧啶，则DNA中肯定不含b这种化合物
D .在人和SARS病毒体内，化合物b都含有8种
4.下列有关实验过程中对注意事项的解释，不正确的是(　　)
A .用0.9%的NaCl溶液，防止人口腔上皮细胞形态改变
B .用8%的盐酸，改变细胞膜通透性，使染色体中DNA和蛋白质分离，便于染色
C .用缓水冲洗，防止将载玻片上的细胞冲掉
D .用吡罗红甲基绿染色剂染色后，吸去多余的染色剂，防止浪费
题组二　细胞中的糖类和脂质
5.下列关于细胞中糖类的叙述，正确的是 (　　)
A .细胞中的糖类只有提供能量一种功能
B .能与斐林试剂反应产生砖红色沉淀的糖类有蔗糖、麦芽糖、果糖和葡萄糖
C .植物细胞特有的多糖是纤维素和淀粉，动物细胞中特有的多糖是糖原
D .因为同样质量的糖类比脂肪含有更多的能量，所以糖类是主要的能源物质
6.下列关于糖类及其生理作用的叙述中，正确的是 (　　)
A .糖类是生命活动的惟一能源物质
B .核糖存在于细菌中而不存在于病毒中
C .肝糖原只含有C、H、O三种元素
D .蔗糖和乳糖水解产物都是葡萄糖
7.脂质在细胞中具有重要的作用，下列关于细胞中脂质的描述，错误的是（ ）
A .常见的脂质有脂肪、磷脂和固醇等
B .脂肪是细胞中良好的储能物质
C .磷脂是生物膜的重要成分，以双分子层的形式构成生物膜的基本支架
D .所有的脂质都可以在细胞内氧化分解释放能量
8 .存在于RNA中而不存在于DNA，存在于叶绿体中而不存在于线粒体中，存在于动物细胞质中而不存在于植物细胞质中的糖类物质分别是(　　)
A .核糖、葡萄糖、糖原 B .脱氧核糖、核糖、纤维素
C .核糖、脱氧核糖、麦芽糖 D .脱氧核糖、葡萄糖、淀粉
9 .三类营养物质氧化时释放能量与耗氧量如下表：
营养物质 体外燃烧释放能量(kJ/g) 体内氧化释放能量(kJ/g) 耗氧量(dL/g)
糖 17 17 0.83
蛋白质 23.5 18 0.95
脂肪 39.8 39.8 2.03
据上表内容不能作出的判断是(　　)
A .糖是生命活动的主要能源物质
B .耗氧量的多少可能与它们含有元素比例不同有关
C .体内外蛋白质分解释放能量的差异可能是因为分解产物不完全相同
D .同质量时，脂肪贮存能量最多
10 .“核糖”不可能是下列哪一种结构或物质的组成成分(　　)
A .HIV B .T2噬菌体 C .核糖体 D .ATP
题组三 应用提升
11.下列有关糖类和脂质的叙述，不正确的是(　　)
A .脂质中的磷脂是构成细胞膜的重要物质，所有细胞都含有磷脂
B .植物细胞中的多糖主要是淀粉和纤维素，动物细胞中的多糖主要是乳糖和糖原
C .固醇类物质在细胞的营养、调节和代谢中具有重要功能
D .葡萄糖、核糖、脱氧核糖是动植物细胞共有的糖类
12.下列关于细胞内化合物的叙述，正确的是(　　)
A .ATP脱去2个磷酸基团后是RNA的基本组成单位之一
B .糖原代谢的最终产物是葡萄糖
C .蔗糖和乳糖水解的产物都是葡萄糖
D .脂肪和生长激素是生物体内的能源物质
13 .关于下列四图的叙述中，正确的是(　　)
A .甲图中共有5种核苷酸
B .乙图所示的化合物中不含糖类物质
C .组成丙物质的单糖是脱氧核糖或核糖
D .在小鼠的体细胞内检测到的化合物丁很可能是蔗糖
14 .如图所示的图解表示构成细胞的元素、化合物及其作用， a、b、c、d代表不同的小分子物质，A、B、C代表不同的大分子物质，下列分析不正确的是(　　)
A .在动物细胞内与A作用最相近的物质是糖原
B .在生物体内物质b约有20种
C .在人体细胞中物质c共有8种
D .物质d的化学本质是固醇
15 .(2011·盐城测试)如图所示的图解表示构成细胞的元素、化合物，a、b、c、d代表不同的小分子物质，A、B、C代表不同的大分子物质，请分析回答下列问题：
(1)物质a是______，在动物细胞内，与物质A作用最相近的物质是______。若物质A在动物、植物细胞中均可含有，并且作为细胞内最理想的储能物质，不仅含能量多而且体积较小，则A是______。
(2)物质b是______，其分子结构的特点是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
若某种B分子由n个b分子(平均相对分子质量为m)组成的2条链构成，则该B分子的相对分子质量大约为______________。
(3)物质c在人体细胞中共有____种，分子中__________的不同决定了c的种类不同。
(4)物质d是__________，d和________、________都属于固醇类物质。
高考真题体验
1 .下列关于核酸的叙述中正确的有
①DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的（2011 .海南，16B）
②分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同（2011，海南，16C）
③真核生物以DNA为遗传物质，部分原核生物以RNA为遗传物质（2011 .山东，5C）；
④沸水浴条件下，脫氧核苷酸与二苯胺发生作用呈现蓝色（2009 .江苏,21B）
2.下列关于糖类的叙述，正确的是
①构成纤维素的单体是葡萄糖和果糖（2010 .海南，1C）
②葡萄糖和麦芽糖可被水解，蔗糖和乳糖水解的产物都是葡萄糖（2010 .海南，1B和2009，江苏，1C）
③细胞中的糖类可以分为3类，其中可以被消化道直接吸收的是单糖。完全由葡萄糖缩合而成的二糖是麦芽糖(2008 .广东，30)乳糖可以被小肠上皮细胞直接吸收 （2010 .海南，1D）
④糖原代谢的最终产物是葡萄糖 (2009 .江苏，1B)
⑤葡萄糖和果糖分子均有还原性 (2010 .海南，1A)
⑥淀粉可以用斐林试剂鉴定并呈现蓝色。水浴加热条件下，蔗糖与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀(2009 .广东，6和2009 .江苏，21A)
3.下列有关脂质的叙述，错误的是
①脂肪酸和磷脂含有的元素相同 (2010 .上海，9B)
②胆固醇是构成细胞膜的重要成分，在人体内参与血液中脂质的运输 （2009 .福建，4D）
③脂质具有的生物学功能有构成生物膜、调节生理代谢和储 (2009 .广东,21ABC) ：
④脂肪和生长激素是生物体内的能源物质 (2009 .江苏，1D)
⑤使用苏丹Ⅲ检测脂肪预期显色结果是呈现橘黄色（2009 .广东，6）
4.(2010·江苏高考)下列关于核酸的叙述中，正确的是 (　　)
A .DNA和RNA中的五碳糖相同
B .组成DNA与ATP的元素种类不同
C .T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中
D .双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数
5.(2009·江苏高考)下列关于细胞内化合物的叙述，正确的是 (　　)
A .ATP脱去2个磷酸基团后是RNA的基本组成单位之一
B .糖原代谢的最终产物是葡萄糖
C .蔗糖和乳糖水解的产物都是葡萄糖
D .脂肪和生长激素是生物体内的能源物质
6.(2009·福建高考)下列关于组成细胞化合物的叙述，不正确的是 (　　)
A .蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，其特定功能并未发生改变
D .RNA与DNA的分子结构相似，由四种核苷酸组成，可以储存遗传信息
C .DNA分子碱基的特定排列顺序，构成了DNA分子的特异性
D .胆固醇是构成细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输
7.(2009·广东高考)脂质具有的生物学功能是(多选)(　　)
A .构成生物膜　　　　　 　 B .调节生理代谢
C .储存能量 D .携带遗传信息
8.(2008·广东高考)请回答以下有关细胞物质组成和功能的问题：
(1)细胞中含有N元素的生物大分子是 (　　)
A .核苷酸和糖原　　　　　 B .胰岛素和核酸
C .氨基酸和胰高血糖素 D .血红蛋白和纤维素
(2)细胞中的糖类可以分为3类，其中可以被消化道直接吸收的是______________，完全由葡萄糖缩合而成的二糖是______________________。
(3)构成细胞膜的脂质是____________和__________。
(4)癌细胞转移与细胞膜上__________减少有关。
学案4 核酸、细胞中的糖类和脂质
答案与解析
【基础自查】
一、核酸的分布、结构和功能
1．分布
①DNA主要分布于细胞核中，线粒体和叶绿体中也有少量DNA分布
②RNA主要分布在细胞质中
2．①基本单位是核苷酸，由一分子含氮碱基、一分子五碳糖和一分子磷酸组成。
②根据五碳糖的不同，将核酸分为DNA和RNA两种。
③DNA和RNA在化学组成上的区别是DNA含有脱氧核糖和胸腺嘧啶，而RNA则含有核糖和尿嘧啶。
功能：细胞内携带遗传信息的物质，在生物的遗传、变异和蛋白质合成中具有重要作用。
3.能。含T不含U一定是DNA，含U不含T一定是RNA。
二、细胞中的糖类
1．由C、H、O三种元素组成。
2．单糖、二糖和多糖。
(1)单糖：不能水解，可直接被细胞吸收，如葡萄糖、果糖、核糖等。
(2)二糖：两分子单糖脱水缩合而成，必须水解成单糖才能被吸收，常见种类有蔗糖、麦芽糖和乳糖。
(3)多糖：多个单糖糖脱水缩合而成，水解成单糖后才可被吸收。常见的种类有淀粉、纤维素、糖原。
蔗糖、麦芽糖、淀粉和纤维素是植物体内特有的，糖原是动物体内特有的。
3．(1)细胞中的主要能源物质，如葡萄糖是“生命的燃料”。
(2)组成生物体的重要成分，如纤维素是构成细胞壁的成分。
(3)细胞中的储能物质，如淀粉是植物细胞中主要的储能物质，糖原是人和动物细胞中主要的储能物质。
4.淀粉、纤维素不甜；核糖、脱氧核糖是构成核酸的物质，不是能源物质。
三、细胞中的脂质
1． (1)主要是C、H、O，有的还含有P和N。
2．
种类 功能
脂肪 细胞内良好的储能物质，还有保温、缓冲和减压作用。
磷脂 构成细胞膜等膜结构的重要成分
固醇 胆固醇 构成细胞膜的重要成分，还参与血液中脂质的运输。
性激素 能促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成。
维生素D 能促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。
3.脂肪，因脂肪中含氧量低，而氢含量高，氧化分解时需从外界吸收大量氧气，产生较多水。
四、生物大分子以碳链为骨架
单体：多糖、蛋白质、核酸等生物大分子的基本单位称为单体。
多聚体：每一个单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，由许多单体连接成多聚体。
【课堂深化探究】
一、核酸的结构和功能
1.（1）A、G、C；U。 （2）不相同；4种(A、T参与构成DNA的2种核苷酸，A、U参与构成RNA的2种核苷酸)；（3）5种；8种。
2、（1）1C（胞嘧啶） 2A（腺嘌呤） 3G（鸟嘌呤） 4T（胸腺嘧啶） 5脱氧核糖 6磷酸7（胸腺嘧啶）脱氧核苷酸 8碱基对 9氢键 10脱氧核苷酸链（2）碱基对的排列顺序千变万化（3）DNA和RNA比较
项目 共同点 不同点 应用
DNA RNA
名称 核酸 脱氧核糖核酸 核糖核酸
组成 基本单位—核苷酸 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 可依据核苷酸、五碳糖及碱基的不同鉴别核酸种类
五碳糖、磷酸 脱氧核糖 核糖
含氮碱基——A、C、G 特有——T 特有——U
结构 链状 一般双链，具规则双螺旋结构 一般单链，不具双螺旋结构
分布 在真核细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中均有分布 主要分布在细胞核中 主要分布在细胞质（包括线体、叶绿体）中
染色 都能被特定染色剂染色 DNA与甲基绿的亲合力强，可使DNA染成绿色 RNA与吡罗红的亲合力强，可使RNA染成红色 可利用染色情况显示两类核酸在细胞中的分布
作用 都与性状表现有关 携带遗传信息，对于含有DNA的生物而言，是遗传物质，是不同生物表现不同性状的根本原因 与遗传信息的表达有关，在只含有RNA的生物中，遗传物质是RNA
3.3.DNA和蛋白质的比较
核酸 蛋白质
元素组成 C、H、O、N、P C、H、O、N(P、S等)
基本单位 氨基酸：
连接方式
形成场所 细胞核、线粒体、叶绿体等 细胞质内核糖体上
主要功能 (1)遗传信息的携带者，决定生物性状，遗传信息的改变提供生物进化原材料(2)某些RNA具催化作用 结构物质：血红蛋白、肌纤蛋白等
功能物质：(1)运输——血红蛋白、载体；(2)催化——酶(多数)；(3)免疫——抗体；(4)调节——胰岛素、生长激素
能源物质：氧化放能，产物有尿素、CO2和H2O等
二、细胞中的糖类和脂质
1．
2．脂肪只是脂质的一种，磷脂也是脂质的一种。此外，脂质还包括固醇。固醇包括胆固醇、性激素和维生素D。
3. ①葡萄糖、果糖、麦芽糖是还原糖，可与斐林试剂在加热的情况下反应，产生砖红色沉淀。②蔗糖、淀粉、糖原、纤维素等属于非还原糖。
三、
【对应训练】
1.解析:由题意可判断A、B、C、D、E分别代表核苷酸、氨基酸、DNA、mRNA、蛋白质，所以A包括4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸，共8种。组成C和D的核苷酸分别是脱氧核苷酸和核糖核苷酸，它们的区别主要是五碳糖(前者是脱氧核糖，后者是核糖)和碱基(前者含有胸腺嘧啶，后者含有尿嘧啶)不同；DNA主要存在于细胞核内，化学元素组成是C、H、O、N、P，而蛋白质的主要组成元素是C、H、O、N，所以DNA特有的元素是P。
[答案] (1)8　20　(2)五碳糖(脱氧核糖、核糖)　碱基(胸腺嘧啶、尿嘧啶)　C为独特的双螺旋结构，D一般为单链结构　C控制D的合成　(3)细胞核　(4)P
2. 答案：BC
解析：由N和C、H、O四种元素组成的小分子化合物是氨基酸，其种类约有20种，由氨基酸构成蛋白质(A)；由C、H、O和N、P组成的小分子化合物是脱氧核苷酸(人染色体的主要成分是DNA和蛋白质，所以排除b是核苷酸的可能)，其种类有4种，由脱氧核苷酸再形成DNA(B)。人体不同功能的细胞，其蛋白质的种类可以不同，但DNA相同。
3.答案：A
解析：多聚体是由单体结合而成的分子。核糖核苷酸、葡萄糖、氨基酸都是单体。
4．答案：D
解析：淀粉是植物细胞中重要的储存能量的物质；糖原是动物细胞中重要的储存能量的物质；葡萄糖是动植物细胞的重要能源物质；纤维素是植物细胞壁的组成成分。
5．答案：B
解析：磷脂是组成细胞膜的重要成分，所有细胞都含有膜结构，因此都含有磷脂。植物中的多糖是淀粉和纤维素，动物中的多糖是糖原，乳糖属于二糖。固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D，它们在细胞的营养、调节和代谢中具有重要作用。动物和植物共有的糖有葡萄糖、核糖和脱氧核糖。
6． 答案：B
解析：实验中加入质量分数为8%的盐酸的重要作用：一是改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞；二是使染色体中的DNA和蛋白质分开，有利于染色；甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，实验中应配成甲基绿吡罗红混合染液；叶肉细胞含有叶绿体，绿色会干扰实验结果。
【实验探究】
解析:　本题考查对观察核酸分布的实验原理的理解。(1)甲基绿可使DNA呈绿色，吡罗红可使RNA呈红色，因此有DNA和RNA分布的结构被吡罗红甲基绿染色后会呈现相应的颜色。(2)通过颜色反应可推知DNA主要分布于细胞核，RNA主要存在于细胞质。(3)由于人成熟红细胞没有细胞核，也无RNA的合成，所以不能看到相应的颜色反应。
[答案]　(1)细胞核　甲基绿使细胞核中的DNA呈现绿色　细胞质　吡罗红使细胞质中的RNA呈现红色　(2)真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中　(3)不能。因为人的成熟红细胞中无细胞核
【限时训练】
题组一　核酸的结构和功能及分布
1． 答案　A
解析　构成DNA的核苷酸只有4种，核苷酸的排列次序的多样性决定了DNA的多样性，DNA的多样性通过RNA决定了蛋白质的多样性，进而体现了生物界的多样性。
2. 答案　(1)8　20　(2)五碳糖(脱氧核糖、核糖)　碱基(胸腺嘧啶、尿嘧啶)　C为独特的双螺旋结构，D一般为单链结构　C控制D的合成　(3)细胞核
解析　由题干知C是主要的遗传物质，与D(RNA)都是由A组成，可以判断C为DNA，A是核苷酸。E是在DNA控制下由B合成的高分子化合物，所以B是氨基酸，E是蛋白质。真核生物体内既有DNA又有RNA，所以核苷酸A有8种，生物体内氨基酸约有20种。构成DNA的物质中五碳糖为脱氧核糖、特有碱基为胸腺嘧啶(T)，构成RNA的物质中五碳糖为核糖、特有碱基为尿嘧啶(U)，所以DNA与RNA的不同表现在五碳糖和碱基。DNA为双螺旋结构，主要存在于细胞核中；RNA一般为单链结构，主要存在于细胞质中。
3. 答案　C
解析　依据脱氧核苷酸和核糖核苷酸在组成上的差异可确定化合物b的种类。
4.答案　D
解析　实验中用吡罗红甲基绿染色剂染色后，吸去多余的染色剂，是为了防止多余的染色剂对染色结果的影响。
题组二　细胞中的糖类和脂质
5. 答案:　C
解析　细胞中的糖类主要功能是提供能量，但它也是细胞的组成成分，如植物细胞壁中含有纤维素。蔗糖不是还原糖，所以不能与斐林试剂反应产生砖红色沉淀。生命活动所需能量大多由糖类提供，所以糖类是主要的能源物质，同样质量的脂肪含有的能量是同质量糖类的二倍还要多。纤维素是植物细胞壁的组成成分，淀粉是其储能物质，动物细胞中的多糖是在肝脏细胞或肌肉细胞中合成的糖原。
6. 答案：C
解析：糖类是生命活动的主要能源物质，但不是惟一的能源物质；核糖是构成RNA的重要成分，某些RNA病毒也含有核糖；肝糖原属于多糖，糖类都是由C、H、O三种元素组成的；蔗糖水解产物是果糖和葡萄糖，乳糖水解产物是半乳糖和葡萄糖。
7. 答案：D
解析：脂质主要包括脂肪、磷脂和固醇三类；脂肪是重要的储能物质，且能保温和缓冲机械压力；磷脂是生物膜的主要成分，以双分子层的形式排列，构成生物膜的基本支架；脂质中只有脂肪属于能源物质，在细胞内能氧化分解释放能量，其他脂质是细胞结构的成分，或者是具有调节作用的物质(如性激素和维生素D)。
8． 答案　A
解析　RNA中含有的糖是核糖，DNA中含脱氧核糖；叶绿体光合作用合成葡萄糖，线粒体氧化分解的底物是丙酮酸(来自基质)；动物细胞质中的多糖是糖原，而植物细胞质中的多糖为淀粉。
9． 答案　A
解析：表中数据只是反映了体内或体外氧化放能情况及耗氧量，无法说明哪种物质是主要能源物质，而B、C、D三项的解释与表中信息相对应，属可作出的判断。
10． 答案　B
解析：HIV是人类免疫缺陷病毒，其遗传物质是RNA，由核糖、碱基和磷酸组成；T2噬菌体由DNA和蛋白质组成，DNA内无核糖；核糖体由rRNA和蛋白质组成，其中rRNA内有核糖；ATP是三磷酸腺苷，其中腺苷由核糖和腺嘌呤组成。
题组三　应用提升
11. 答案　B
解析：动物细胞中的乳糖是二糖。
12.解析：ATP脱去2个磷酸基团后变为一个核糖分子上同时连接一个腺嘌呤和一个磷酸基团的结构，即组成RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸。糖原水解的最终产物为葡萄糖，而其代谢的最终产物是CO2和H2O。蔗糖水解产物为葡萄糖和果糖，乳糖水解产物为半乳糖和葡萄糖。生长激素是调节机体代谢的物质。
13． 答案：C
解析：甲中有4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸，共8种核苷酸；乙表示ATP，含有核糖；丁C12H22O11表示二糖，如乳糖、蔗糖等，但蔗糖分布于植物细胞中；丙可能是脱氧核苷酸，也可能是核糖核苷酸。
14 答案：C
解析：由图可知，物质a为单糖，物质A为多糖，在动物细胞内与A作用最相近的物质是糖原；由C、H、O、N构成的小分子化合物为氨基酸，其在生物体中约有20种；由C、H、O、N、P构成的物质c组成物质C，C为染色体的主要成分即DNA，可知c为脱氧核苷酸，在人体细胞中有4种；物质d为性激素，其化学本质是固醇。
15． 答案　(1)葡萄糖　糖原　脂肪　(2)氨基酸　至少含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上　mn－18(n－2)　(3)4　含氮碱基　(4)雄性激素　胆固醇　维生素D
六、高考真题体验
1． 答案①
2.答案 ③⑥
3. 答案 ①④
4. 解析：DNA含的五碳糖是脱氧核糖，RNA含的五碳糖是核糖；组成DNA和ATP的元素种类都是C、H、O、N、P；T2噬菌体的遗传信息贮存在DNA中；DNA中A与T配对、G与C配对，故双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数。
答案：D
5. 解析：ATP脱去2个磷酸基团后变为一个核糖分子上同时连接一个腺嘌呤和磷酸基团的结构，即组成RNA的基本单位之一——腺嘌呤核糖核苷酸。糖原水解的最终产物为葡萄糖。蔗糖水解产物为葡萄糖和果糖，乳糖水解产物为半乳糖和葡萄糖。生长激素是调节机体代谢的物质。
答案：A
6. 解析：蛋白质中特定的氨基酸种类、数目、排列顺序以及蛋白质分子特定的空间结构决定了其功能特异性，一旦空间结构被破坏，功能特异性也就丧失。
答案：A
7. 解析：脂质包括脂肪、磷脂、固醇，其中脂肪是主要的储能物质；磷脂是构成各种生物膜的基本骨架；固醇中的性激素有调节功能。
答案：ABC
8. 解析：糖原、纤维素属于生物大分子，但其不含N元素。氨基酸分子含N元素，但不属于生物大分子。在糖类中，只有单糖分子可以直接被消化道吸收，其他二糖以上的分子，必须水解为单糖分子才能被吸收。癌细胞膜上的糖蛋白等物质减少，导致细胞彼此之间因黏着性减小而易在体内转移。
答案：(1)B
(2)单糖　麦芽糖(或纤维二糖)
(3)磷脂　固醇　糖脂(任选两项作答)
(4)糖蛋白
www.第八单元 生命活动的调节与免疫
学案35人体的内环境与稳态
考纲要求
稳态的生理意义 Ⅱ
复习要求
掌握内环境的组成及稳态的意义
基础自查
1、 体内含有的大量以水为基础的物体。
2、
细胞内液
体液 血浆
细胞外液 组织液
（内环境） 淋巴
3、由细胞外液构成的液体环境。
是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
4、血浆中含有较多的蛋白质
5、渗透压、酸碱度、温度。
6、缓冲溶液： NaHCO3/H2CO3 Na2HPO4/ NaH2PO4
8、正常机体通过调节作用，使各个器官、系统协调活动、共同维持内环境的相对稳定的状态。
内环境的成分和理化性质 动态平衡
9、神经 体液 免疫共同调节
内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
课堂深化探究
一.内环境是细胞与外界进行物质交换的媒介
利用下图理解内环境的功能，并完成分析填空：
图中直接参与和内环境进行物质交换的系统器官有哪些？
外界环境、内环境、细胞内环境三种“环境”的辨析
3.有关细胞的具体内环境
细胞名称 所处内环境
组织细胞
毛细血管壁细胞
毛细淋巴管壁细胞
血细胞
淋巴细胞和吞噬细胞
特别提醒：
1.一些物质进出细胞的基本途径：
①营养物质(如水、葡萄糖、氨基酸等)血浆组织处的毛细血管组织液―→细胞膜―→细胞内
②氧气肺泡血浆组织处的毛细血管组织液细胞内线粒体内
2.CO2、O2浓度最高部位分别是组织细胞、肺泡；最低部位相反，沿运输途径方向浓度依次降低，如O2浓度，血浆＞组织液，CO2则相反，因为气体通过自由扩散顺浓度差运输。
3.空气中的O2进入组织细胞被利用至少穿过11层生物膜，依次是肺泡上皮(2层)、毛细血管壁(2层)、红细胞(进出2层)、毛细血管壁(2层)、组织细胞(1层)、线粒体(2层)。
二.内环境理化性质与稳态
（一）内环境组分：
1.用箭头和文字表示体液及内环境各种成分的关系
2.列举内环境中存在和不存在的物质
列举发生在内环境的生理过程
不发生于内环境中的生理过程：
（二）内环境稳态的意义
1举例说明内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
2.组织水肿及其成因分析
（三）内环境稳态的调节机制
稳态内涵 稳态并不是指内环境的各种化学成分和理化性质维持在一个固定不变的值，而是在一定范围内维持相对稳定的状态
稳态调节 基础
调节机制
能力大小
特别提醒：内环境稳态是机体正常代谢的必要条件——稳态失衡将引起代谢紊乱，但应澄清如下两种误区：
①内环境达稳态时，人未必不得病(如遗传病患者、植物人等)
②内环境稳态遭破坏时，代谢速率未必下降(如有可能导致代谢速率上升)
(2)内环境稳态调节中涉及三种信息分子，其来源及靶细胞或作用部位不同：
调节方式 信息分子 来 源 靶细胞或作用部位
神经调节 神经递质 突触前膜所释放 突触后膜
体液调节 激 素 内分泌腺细胞 相应靶细胞
免疫调节 抗 体 浆细胞 抗 原
淋巴因子 T细胞 B细胞
对应训练
1.(2012·银川质检)下图为动物的某组织，其中①为毛细血管壁、②为红细胞、③为血浆、④为细胞内液、⑤为组织液，据图判断，下列说法正确的是(　　)
A.过敏反应的抗体主要分布在③和⑤中，③和⑤的成分有区别
B.葡萄糖由③经①和⑤到达④的过程，依靠自由扩散来完成
C.图中二氧化碳浓度最高的部位是⑤
D.②中的氧气到达④需要经过4层膜，②处的氧气浓度高于④处
2.(2012·曲阜师大附中期末)下图是细胞与内环境进行物质交换的示意图，①处的箭头表示血液流动的方向。下列说法正确的是(　　)
A.④是人体内新陈代谢的主要场所
B.毛细血管管壁细胞生活的具体环境是③④⑤
C.③④中的蛋白质可以通过毛细淋巴管壁相互交换
D.若②为肝脏细胞，则①处的氧气浓度高于④处
3.如图为人体皮下的组织，A、B、C表示细胞外液。下面诸多因素中，可能引起病人组织水肿的是(　　)
①周围的管壁破损　②长期蛋白质营养不足　③淋巴管阻塞　④花粉等过敏原引起毛细血管壁的通透性增加　⑤肾炎导致血浆蛋白丢失
A.只有①②③　 　 B.只有②③④
C.只有①③⑤ D.①②③④⑤
4.(2012·长安一中一模)下表为人体细胞外液和细胞内液的物质组成和含量的测定数据。相关叙述不正确的是(　　)
A.②属于血浆，其渗透压大小主要与血浆无机盐及蛋白质的含量有关
B.②的蛋白质含量减少将导致③增多
C.④属于细胞内液，因为其含有较多的蛋白质、K＋等
D.①比④量多，是人体新陈代谢的主要场所
5.(2012·西铁一中模拟)下列关于人体内环境的描述中，错误的是(　　)
A.血浆的主要成分包括水、葡萄糖、解旋酶和激素等
B.免疫对内环境稳态具有重要作用
C.HCO3－、HPO42－等参与维持血浆pH相对稳定
D.淋巴细胞生活的液体环境是淋巴、血浆等
实验探究
稳态是机体进行正常新陈代谢等生命活动的必要条件，稳态的维持需要调节。请利用活鸡血完成下列与稳态调节有关的问题。
(1)为了验证血浆中的无机盐含量对红细胞形态的影响，现提供加入柠檬酸钠溶液的活鸡血、生理盐水、10%NaCl溶液、蒸馏水、试管、滴管、显微操作器材等，请设计实验，并预期结果。
方法步骤：
①_______________________________________________；
②______________________________________________；
③______________________________________________
④_____________________________________________。
预期结果：_______________________________________。
(2)为了研究血浆能否维持pH稳定，某同学将血浆等量分装到2支洁净的试管甲、乙中，分别测定pH并记录，再向甲管中滴1滴5%的盐酸溶液，乙管中滴1滴1%的氢氧化钠溶液，振荡1 min，再分别测定pH并记录，观察各管颜色变化。
①试评价并完善此方案：_________________________ __ _________________________。
②有同学猜想血浆通过缓冲作用来维持pH的相对稳定，他需要的实验证据是：
________________________________ ____________________________________。
限时训练
题组一 内环境成分和理化性质
1.(2012·皖南八校联考)下列属于人体内环境组成成分的是 （ ）
①血液、组织液和淋巴　②血浆蛋白、O2和葡萄糖③葡萄糖、CO2和胰岛素　④激素、递质小泡和氨基酸⑤胃中的牛奶　⑥口服的肠道中的抗菌药物　⑦肌肉注射青霉素　⑧精子进入输卵管与卵细胞结合
A.②③⑦　　　　　　　 B.①②③⑦
C.①②③⑦⑧ D.①②③⑥⑦⑧
2.(2012·西铁一中模拟)下列关于人体内环境的描述中，错误的是(　　)
A.血浆的主要成分包括水、葡萄糖、解旋酶和激素等
B.免疫对内环境稳态具有重要作用
C.HCO3－、HPO42－等参与维持血浆pH相对稳定
D.淋巴细胞生活的液体环境是淋巴、血浆等
3.(2012·洛阳一中模拟)如图是人体局部内环境示意图。以下叙述正确的是(　　)
A.①结构和②结构的细胞所处的具体内环境相同
B.人体摄入的营养物质太少会使A液和C液减少
C.③的有氧呼吸产物可参加体液调节
D.C液中可发生丙酮酸氧化分解产生二氧化碳和水
4.下图表示淋巴和另外三种体液之间相互关系的示意图，下列判断错误的是 (　　)
A.甲、乙、丙分别是细胞内液、组织液和血浆
B.如果淋巴循环受阻，则会引起组织水肿
C.甲、乙、丙和淋巴构成了细胞与外界进行物质交换的媒介
D.维持丙的渗透压的物质主要是无机盐和蛋白质
5.(2012·南昌二中月考)如图是人体某组织结构示意图，①②③④分别表示人体内不同部位的液体。据图判断下列说法正确的是(　　)
A.人体的内环境是由①②③④组成的
B.②中含激素、乳酸、消化液、CO2等物质
C.浆细胞分泌的抗体先进入③，再进入④
D.血浆中的氧进入组织细胞的途径是②→③→④
6.下图表示人体细胞与外界环境之间进行物质交换的过程，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示能直接与内环境进行物质交换的4种器官或系统，①②是有关的生理过程。下列说法错误的是(　　)
A.内环境与Ⅰ交换气体必须通过肺泡壁和毛细血管壁
B.Ⅱ内的葡萄糖通过①进入血液和淋巴
C.②表示重吸收作用
D.Ⅳ表示的器官是皮肤
7.(2012·东北第一次联考)如图为人体体液物质交换示意图，其中正确的叙述是(　　)
①A、B、C依次为淋巴、血浆、组织液　②乙酰胆碱可以存在于B中　③D中的蛋白质含量相对较高　④正常情况下，蛋白质水解酶不会存在于A中
A.②③　　 B.②④ C.①②③ D.②③④
题组二 内环境的稳态
8.(2012·温州二模)在日常生活中，很多因素会引起内环境发生变化，下列相关叙述中错误的是 (　　)
A.剧烈运动中，内环境的pH有下降趋势
B.食物中长期缺少蛋白质会导致血浆蛋白下降进而引起组织水肿
C.中暑是神经调节紊乱造成的，与体液调节无关
D.佝偻病与内环境的稳态失衡有一定的关系
9.关于人体内环境中酸碱度调节的叙述，不正确的是(　　)
A.人体血液pH通常在7～7.53
B.血液中乳酸过多时，就与NaHCO3发生反应，生成乳酸钠和H2CO3
C.血液中Na2CO3过多时，就与H2CO3结合形成NaHCO3
D.血液中CO2过多会刺激神经中枢，促进呼吸运动将CO2排出
题组三 综合题
10.如图是人体细胞直接与内环境进行物质交换的示意图，A、B、C、D表示的是结构，①②③④表示的是液体，请回答下列问题
(1)内环境主要由图中的________组成(填序号)；D的管壁细胞直接生活的内环境是________(填序号)。
(2)②与①相比，成分中明显减少的物质是________。
(3)④的流动受到阻碍，人体将会出现________现象。
(4)一般情况下，健康人①中葡萄糖浓度为________，能使其浓度降低的激素是________。
(5)若图中C为肌细胞，则它所利用的O2直接从[　]________中获得。
(6)①②③④中，CO2浓度最高的是________(填序号)。
高考真题体验
1.（2012上海）23.图8代表肌细胞与环境的物质交换关系。X、Y、Z表示三种细胞外液，叙述错误的是
A.若饮食过咸，则Y中渗透压会升高
B.X中的大分子物质可通过Z进入Y
C.肌细胞的代谢产物可能导致x的pH降低
D.X、Y、Z理化性质的稳定依赖于神经调节
2.（2012江苏）3.下列关于人体内环境稳态失调的叙述，错误的是（ ）
A. 淋巴管阻塞引起下肢水肿
B. 血液中钙盐过多引起肌无力
C. 再次接触同种过敏原引起过敏反应
D. 腹泻引起体液中水和蛋白质大量丢失
3.（2012海南）12.关于人体内环境的叙述，正确的是
A.组织液渗透压增大，引起细胞吸水
B.无氧呼吸产生乳酸的过程发生在内环境中
C.血浆中的HCO3—参与维持血浆pH的稳定
D.血浆中蛋白质的含量对血浆渗透压没有影响
4.(2012·北京理综)一次性过量饮水会造成人体细胞肿胀，功能受损。可用静脉滴注高浓度盐水(1.8%NaCl溶液)对患者进行治疗。其原理是(　　)
A.升高细胞外液的离子浓度　　　
B.促进抗利尿激素的分泌
C.降低细胞内液的离子浓度
D.减少细胞外液液体总量
5.(2011·江苏单科，9)下列关于人体内环境的叙述，错误的是( )。
A.抗原与抗体的特异性结合发生在内环境中
B.内环境成分中含有CO2、尿素、神经递质等
C.组织液渗回血浆和渗入淋巴的量相差较大
D.血浆的成分稳定时，机体达到稳态
6. (2011·上海单科，25)如图表示内环境稳态的部分调节机制。下列表述错误的是( )。
A.若①表示免疫分子，则①包括抗体、淋巴因子等
B.内环境稳态的调节机制有神经和体液调节等
C.寒冷时，控制骨骼肌不自主战栗的神经中枢是大脑皮质的躯体感觉中枢
D.若②表示促甲状腺激素，则②的分泌量不仅仅受甲状腺激素的调节
7.判断正误
(1)(2011·江苏卷－B)内环境成分中含有CO2、尿素、神经递质等( )。
(2)(2011·江苏卷－ C)组织液渗回血浆和渗入淋巴的量相差较大( )。
(3)(2010·安徽卷－ B)内环境是一个主要由H2PO4—/HPO42—构成的缓冲体系( )。
(4)(2010·安徽卷－ C)内环境是机体进行正常生命活动和细胞代谢的场所( )。
(5)(2010·海南卷－B)血浆渗透压的大小主要取决于血浆中无机盐和蛋白质的含量( )。
(6)判断关系描述的正误( )。
8.(2009·广东生物，12)根据下图判断，正确的描述是( )。
①对于组织细胞的正常生理活动，过程a较过程b和c更为重要 ②组织液中的CO2有害无益 ③组织液中的物质是有变化的 ④过程b或c受阻可导致组织水肿
A.①③ B.①② C.②④ D.③④
9..判断正误
(1)(2011·江苏卷－ D)血浆的成分稳定时，机体达到稳态( )。
(2)(2010·安徽卷－A )内环境的渗透压下降会刺激下丘脑分泌抗利尿激素增加( )。
(3)(2010·安徽卷－ D)内环境的变化会引起机体自动地调节器官和系统的活动( )。
10.(2011·北京卷)一次性过量饮水会造成人体细胞肿胀，功能受损。可用静脉滴注高浓度盐水( 1.8% NaCl溶液)对患者进行治疗。其原理是( )。
A.升高细胞外液的离子浓度
B.促进抗利尿激素的分泌
C.降低细胞内液的离子浓度
D.减少细胞外液液体总量
11.(2011·四川卷)下列关于人在剧烈运动时生理变化过程的描述，正确的是( )。
A.大量失钠，对细胞外液渗透压的影响大于细胞内液
B.大量乳酸进入血液，血浆由弱碱性变为弱酸性
C.胰高血糖素分泌量上升，促进肝糖元和肌糖元分解
D.血液中O2含量下降，刺激了呼吸中枢促进呼吸运动
12.(2010·江苏卷)人体稳态的调节能力是有一定限度的。下列现象属于内环境稳态失调的是( )。
A.寒冷时出现寒颤
B.从平原到高原，有的人出现肺水肿症状
C.接受抗原刺激后，B淋巴细胞增殖和分化
D.饮水不足时，抗利尿激素释放增加
学案35人体的内环境与稳态
基础自查
1、体液： 。
2、体液之间关系：
3、内环境： 。
内环境作用： 。
4、组织液、淋巴的成分和含量与血浆的相近，但又不完全相同，最主要的差别在于 ，而组织液和淋巴中蛋白质含量较少
5、细胞外液的理化性质： 。
6、血浆中酸碱度：7.35---7.45
调节的试剂：
7、人体细胞外液正常的渗透压：770kPa、正常的温度：37度
8、稳态：
内环境稳态指的是 都处于 中。
9、稳态的调节 共同调节
内环境稳态的意义： 。
课堂深化探究
一.内环境是细胞与外界进行物质交换的媒介
利用下图理解内环境的功能，并完成分析填空：
1.消化系统、呼吸系统、循环系统和泌尿系统，器官有一个：皮肤。
2.外界环境、内环境、细胞内环境三种“环境”的辨析
3.有关细胞的具体内环境
细胞名称 所处内环境
组织细胞 组织液
毛细血管壁细胞 血浆、组织液
毛细淋巴管壁细胞 淋巴、组织液
血细胞 血浆
淋巴细胞和吞噬细胞 淋巴、血浆
二.内环境成分、理化性质与稳态
（一）内环境成分：
1.
2. (1)内环境中存在的物质
①营养物质：水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、甘油、脂肪酸等。
②代谢废物：CO2、尿素等。
③其他物质：激素、抗体、组织胺、递质、纤维蛋白原等。
(2)不存在于内环境中的物质：①只存在于细胞内的物质：血红蛋白及与细胞呼吸、复制、转录、翻译有关的酶等。②由细胞内合成后直接分泌到体外的物质：消化酶等。 ③不能被吸收的物质：纤维素等。
3.（1）发生在内环境的生理过程
①乳酸与碳酸氢钠作用生成乳酸钠和碳酸实现pH的稳态。
②兴奋传导过程中神经递质与受体结合。
③免疫过程中抗体与相应的抗原特异性地结合。
④激素与靶细胞的结合。
(2)不发生于内环境中的生理过程：
①细胞呼吸的各阶段反应。
②细胞内蛋白质、递质和激素等物质的合成。
③消化道等外部环境所发生的淀粉、脂质和蛋白质的消化水解过程。
（二）
1意义：内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
①血糖正常——保证机体正常的能量供应；
②体温、pH相对恒定——酶活性正常，细胞代谢正常；
③渗透压相对稳定——细胞维持正常的形态和功能。
2 组织水肿及其成因分析
(1)组织水肿
组织水肿是在不同条件下，组织液浓度升高或血浆、细胞液浓度下降，引起水分移动，使血浆、细胞内液中的水渗透到组织液引起的水肿现象。
(2)组织水肿的原因归纳
①过敏反应中组织胺的释放引起毛细血管壁通透性增高，血浆蛋白进入组织液使其浓度升高，吸水造成水肿。
②毛细淋巴管受阻，组织液中大分子蛋白质不能回流至血浆而致使组织液浓度升高。
③组织细胞代谢旺盛，代谢产物增加，引起组织液浓度升高。
④营养不良时，血浆蛋白或细胞内蛋白质减少，使血浆浓度降低或细胞内液浓度下降，水分进入组织液。
⑤肾小球肾炎，导致血浆蛋白透出而流失。
（三）内环境稳态的调节机制
稳态内涵 稳态并不是指内环境的各种化学成分和理化性质维持在一个固定不变的值，而是在一定范围内维持相对稳定的状态
稳态调节 基础 人体各器官、系统协调一致地正常运行
调节机制 神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。其中血糖平衡调节、体温调节及水和无机盐的平衡调节依赖于神经和体液调节，侵入人体的病原微生物必须依赖免疫系统发现并清除
能力大小 人体维持稳态的能力是有一定限度的，当外界环境的变化过于剧烈，或人体自身的调节功能出现障碍时，内环境的稳态就会遭到破坏
对应训练
1.答案：　D
2.解析：①⑤是血浆，②是细胞内液，③是淋巴，④是组织液。人体代谢的主要场所是组织细胞内的细胞质基质，A错；毛细血管管壁细胞生活的内环境是组织液和血浆，B错；组织液可进入淋巴，淋巴不能进入组织液，C正确；氧是通过自由扩散方式由血浆进入组织液，再进入肝细胞，所以血浆中的氧浓度高于组织液，D正确。
答案：　D
3答案：　D
4解析：　①是细胞外液，②是血浆，③是组织液，④是细胞内液，生物体内的体液中，细胞内液多于细胞外液，细胞质基质是细胞代谢的主要场所。
答案：　D
5.解析：　解旋酶是细胞内的一种蛋白质，不属于血浆的成分；在免疫调节中，相应细胞能识别内环境中的自身成分，排除内环境中的非己成分，从而维持内环境各部分的相对稳定；血浆中存在有HCO3－/H2CO3、HPO42－/H2PO4－等缓冲对来维持血浆的pH相对稳定；淋巴细胞可以在淋巴管内，也可以通过淋巴循环进入血液，因此其生活的液体环境包括淋巴、血浆等。
答案：　A
实验探究
解析：　设计实验步骤时要遵循对照和单一变量的基本原则，所以首先应该分组、编号(如：甲、乙、丙)，在取用实验材料和设计步骤的时候要注意“三等”——等量、等浓度，还有一个就是等条件，等条件是指除了自变量外其他条件都相等，保证单一变量。
答案：　(1)①取3支试管，编号甲、乙、丙，分别加入生理盐水、10%NaCl溶液、蒸馏水各2 mL　②在3支试管中分别滴入1滴活鸡血，振荡摇匀，放置5 min　③分别取3支试管内的混合液各1滴置于3张洁净的载玻片上(编号)，做成临时装片　 ④显微镜检查红细胞的形态，并记录结果
结果：生理盐水中的红细胞保持正常形态；10%NaCl溶液中的红细胞皱缩；蒸馏水中的红细胞破裂
(2)①缺少对照。应再增设两个蒸馏水对照组，处理方法同甲、乙两组　②增设两个缓冲液对照组，处理方法同甲、乙两组。加入盐酸、氢氧化钠溶液前后的pH值也基本不变
限时训练
题组一 内环境成分和理化性质
1解析：血液包括血浆和血细胞，血浆是组成内环境的成分；递质小泡在突触小体中，属于细胞内部环境；喝牛奶和口服药物都在消化道中、精子进入输卵管都不是内环境。
答案：A
2.解析：　解旋酶是细胞内的一种蛋白质，不属于血浆的成分；在免疫调节中，相应细胞能识别内环境中的自身成分，排除内环境中的非己成分，从而维持内环境各部分的相对稳定；血浆中存在有HCO3－/H2CO3、HPO42－/H2PO4－等缓冲对来维持血浆的pH相对稳定；淋巴细胞可以在淋巴管内，也可以通过淋巴循环进入血液，因此其生活的液体环境包括淋巴、血浆等。
答案：　A
3解析：　①指的是毛细血管壁细胞，所处的内环境是血浆和组织液，②是毛细淋巴管壁细胞，所处的内环境是淋巴和组织液；人体摄入的营养物质(如蛋白质)过少，会使A液减少C液增加；③的有氧呼吸产物(二氧化碳)可参与体液调节，使呼吸作用加快、加强；丙酮酸的分解发生在细胞内，且不会直接产生水。
答案：　C
4.解析：根据图中几种体液的关系可以判断，甲、乙、丙分别是细胞内液、组织液和血浆。淋巴、组织液和血浆构成了细胞与外界进行物质交换的媒介。
答案：C
5.解析：　①为淋巴管(盲管)中的淋巴，②是毛细血管(内有单行的红细胞)中的血浆，③是组织细胞间的组织液，④是细胞内液。内环境由①②③构成。消化液不在血浆中，而是在消化腔中。浆细胞分泌的抗体分布在内环境中，不进入细胞内液。
答案：　D
6答案：　B
7解析：　题图中A、B、C、D分别是血浆、组织液、细胞内液和淋巴，乙酰胆碱是神经递质，可存在于组织液中；血浆中的蛋白质含量相对较高；正常情况下，蛋白质水解酶不会存在于内环境中。
答案：　B
题组二 内环境的稳态
8.解析：根据稳态的定义可知，机体的稳态是在神经和体液的共同调节下得以维持的。剧烈运动中产生的乳酸，会使内环境的pH略有下降；食物中长期缺少蛋白质，会导致血浆蛋白含量下降，进而使血浆内进入组织液的水分多于回流的水分，引起组织水肿；佝偻病是机体缺少钙盐引起的。人体的体温调节属于神经—体液调节。
答案：C
9.解析：人体血液的pH一般在7.35～7.45；乳酸过多时会与血液中的缓冲物质NaHCO3发生反应，生成乳酸钠和H2CO3，然后H2CO3分解成CO2和水，排出体外。
答案：A
题组三 综合题
10.答案：　(1)①②④　②④　(2)蛋白质　(3)组织水肿(4)0.8～1.2 g/L　胰岛素　(5)②　组织液　(6)③
高考真题体验
1.【答案】D
【解析】图中X是组织液，Y是血浆，Z是淋巴。若饮食过咸，则血浆中渗透压会升高，A正确；组织液中的大分子物质可通过淋巴进入血浆，B正确；肌细胞的无氧呼吸代谢产物是乳酸可导致组织液的pH略有降低,C正确；内环境的稳态依赖于神经-体液-免疫调节网络，故D正确。
2.【答案】D
【解析】腹泻引起的水和无机盐的大量丢失，D错；淋巴循环是对血液循环的补充，淋巴管阻塞使水分过多地存在于组织液中而出现组织水肿，A正确；过敏是已免疫的机体再次接受相同物质的刺激时所发生的反应，C正确；血液中钙盐过多引起肌无力，B正确
3.【答案】C
【解析】组织液渗透压大于细胞内液时，细胞失水，故 A项错误；细胞呼吸包括无氧呼吸和有氧呼吸，二者均发生在细胞内，故B项错误；血浆pH的稳定与HC03-、H3PO4-等离子有关，故C项正确；血浆渗透压的大小主要与无机盐、蛋白质的含量有关，故D项错误。
4.解析：　一次性过量饮水导致细胞外液的离子浓度降低，导致组织水肿，从而使细胞肿胀，功能受损。治疗时可静脉滴注高浓度的生理盐水溶液升高细胞外液的离子浓度，使离子浓度恢复正常。
答案：　A
5.解析 在人体内环境中组织液渗回血浆的量远远大于渗入淋巴的量；CO2、尿素、神经递质都属于内环境的成分。机体的稳态指内环境的组成成分及理化性质的相对稳定，仅成分稳定，机体不一定达到稳态。故D错误。
答案 D
6.解析 抗体、淋巴因子、溶菌酶属于免疫活性物质，即免疫分子；神经、体液和免疫系统共同调节内环境稳态；促甲状腺激素释放激素和甲状腺激素均影响促甲状腺激素的分泌。寒冷时，控制骨骼肌不自主战栗的神经中枢位于下丘脑和脊髓。
答案 C
7.解析 (3)H2PO/HPO构成的缓冲体系只是 整个缓冲体系的一部分，整个缓冲体系也只是内环境的一部分，B错。(4)机体中细胞代谢的场所主要是细胞质基质和细胞器，不是内环境，C错。
答案 (1)√ (2)√ (3)? (4)? (5)√ (6)√
8.解析 对组织细胞的正常生理活动过程，过程a提供物质和能量，过程b排出代谢废物，过程c回流组织液中的大分子物质，三者都比较重要。组织液中的CO2可调节呼吸运动，可作为缓冲物质。组织液处在动态平衡中，组成物质是变化的；过程b或c受阻可导致组织液渗透压升高，组织液增多而出现组织水肿。
答案 D
9.解析 (1)机体的稳态包括血浆、组织液、淋巴等成分及pH、温度、渗透压等理化性质的相对稳定 ，所以错误。(2)本题主要考查了内环境的相关知识点。当内环境的渗透压下降时，抗利尿激素会减少，故错误。
答案 (1)? (2)? (3)?
10解析 静脉滴注高浓度盐水(1.8% NaCl溶液)，钠离子主要保留在细胞外，会导致细胞外液渗透压升高，促使细胞内水分渗透出来，达到治疗的效果。
答案 A
11解析 钠对细胞外液渗透压的维持具有重要作用，钾对细胞内液渗透压维持有重要作用，因此大量失钠对细胞外液渗透压的影响大于细胞内液，A正确。血液中有缓冲物质，血浆pH值保持相对稳定，仍维持在7.35～7.45，因此不会变为弱酸性，B错。胰高血糖素不能促进肌糖元分解，C错。剧烈运动时，血液中CO2增加，导致呼吸加强，D错。
答案 A
12.解析 本题考查稳态调节异常、内环境稳态的含义。内环境稳态包括内环境的化学成分和物理化学性质保持相对稳定的能力。寒冷时出现寒颤是通过骨骼肌不自主的收缩产生热量维持体温恒定；接受抗原刺激后，B淋巴细胞增殖分化形成浆细胞产生抗体清除抗原；饮水不足，内环境渗透压上升，抗利尿激素分泌增多以维持渗透压平衡。出现肺水肿说明组织液的渗透压升高，从而导致组织液含量增多，故说明内环境稳态被破坏，故选B项。
答案 B
www.第十单元 现代生物科技专题
学案51 植物细胞工程
考纲要求
植物组织培养和植物体细胞杂交 Ⅱ
复习要求
掌握植物组织培养、植物体细胞杂交的过程及应用
基础自查
一．植物细胞工程
1.理论基础（原理）：
全能性表达的难易程度：
分化过程中分裂素和生长素比例不同结果也不同：
简记为：
2.植物组织培养技术
（1）过程：
（2）用途： 。
（3）地位： 。
3.植物体细胞杂交技术
（1）过程：
（2）诱导融合的方法： 。
（3）意义： 。
4.应用：
（1）植物繁殖
微型繁殖：可以
作物脱毒：
人工种子： 。
优点：
（2）作物新品种培育
单倍体育种：
a过程：
b优点：
c突变体利用：
（3）细胞产物的工厂化生产： 。
课堂深化探究
一．植物组织培养技术
１．细胞全能性及表达的条件
(1)全能性的理论依据
(2)全能性的高低(大小)(通常情况下)
④分化程度低的细胞高于分化程度高的细胞。
材料
培养基
外界条件
（3）植物细胞全能性表达所需条件
（4）植物组织培养选取 ，这些组织最容易诱导脱分化。
特别提醒：1．生长素和细胞分裂素在植物体内含量很低，因此植物组织培养中常用人工合成的生长素类似物和细胞分裂素类似物。细胞分裂素/生长素的比例适中，有利于外植体脱分化，比例升高有利于愈伤组织再分化形成丛芽，比例降低则有利于生根。
2．进行植物组织培养时应注意的问题
(1)所有实验用具严格灭菌。
(2)接种过程严格的无菌操作。
(3)愈伤组织培养：最初避光培养，后期见光培养。
(4)试管苗培养：要先进行生芽培养，再进行生根培养，试管苗培养要在光照条件下进行。
3.植物组织培养技术的原理：细胞的全能性。过程：离体的植物器官、组织或细胞经脱分化形成愈伤组织，愈伤组织经过再分化形成根、芽，进而发育成新植株个体。同一株绿色植物的体细胞与生殖细胞（精子或卵细胞）的染色体数目不同，因此基因就不相同，由它们经有丝分裂培养成的愈伤组织的基因也是不同的。
2.植物组织培养与动物细胞培养的比较
技术内容项目 植物组织培养 动物细胞培养
原理
培养基成分
取材
培养过程
培养结果
应　用
相同点
特别提醒　
①植物组织培养需要生长素和细胞分裂素，其中生长素可诱导愈伤组织生根，细胞分裂素可促进愈伤组织生芽。
②在动物细胞的传代培养中，细胞可能癌变。
③两种技术手段培养过程中都进行了有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂。
④植物组织培养最终产生新个体，体现了细胞的全能性；动物细胞培养产生大量细胞，不形成新个体，故不能体现细胞的全能性。
二　植物体细胞杂交技术
依据植物体细胞杂交技术流程图(如图)，完成问题：
1.（1）植物体细胞杂交需用 除去细胞壁；植物细胞融合成功的标志为 。
（2）诱导植物原生质体融合的方法有 两类。
（3）通过植物体细胞杂交所得到的杂种细胞，不管是染色体基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。
（4）植物体细胞杂交区别于传统植物有性杂交的优点是 。
2．植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
特别提醒：
1．植物细胞融合完成的标志是新的细胞壁的生成。
2．植物体细胞杂交的终点是培育成杂种植株，而不是形成杂种细胞就结束。杂种植株特征：具备两种植物的遗传特征，原因是杂种植株中含有两种植物的遗传物质。
3.植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较
植物体细胞杂交 动物细胞融合（单克隆抗体制备）
理论基础
融合前处理
促融方法
过程 第一步
第二步
第三步
第四步
意义和用途
特别提醒　
(1)在细胞融合时，可出现多种杂种细胞，如B细胞—B细胞，骨髓瘤细胞—骨髓瘤细胞，B细胞—骨髓瘤细胞。
(2)动物细胞融合和植物体细胞杂交，均需对杂种细胞进行筛选，但筛选的方法不同，前者可用免疫法，后者可用机械方法、生理学或遗传学方法。
(3)各项技术在使用中一般要借助于其他某种技术的协助，如动物细胞融合、单克隆抗体的制备、胚胎移植、核移植等，其中动物细胞培养是动物细胞工程技术的基础。
三、植物细胞工程的应用
1．植物的花芽、叶芽等处的分生组织病毒极少，常被用于获得脱毒植株。
2．植物组织培养过程中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。
3．植物组织培养过程中，要获得细胞产物，只需要把外植体培养到愈伤组织阶段即可。
对应训练
1.利用植物的茎尖或叶片、茎段、花粉等，在无菌条件下，培养在玻璃器皿中人工配制的培养基上，使它发育成完整的植株。这种技术可以用来培育植物新品种，也可以在较短时间内大量繁殖植物，还可以防止植物病毒的危害。下列关于这种技术的叙述，正确的是(　 )
①这种技术利用了植物的全能性 ②这种技术叫做组织培养，可以克隆生物体 ③这种技术属于细胞工程的应用领域之一 ④这种技术是一种无性繁殖的方式
A.① B.①②
C.①②③ D.①②③④
2.1958年，美国科学家将胡萝卜韧皮部的一些细胞进行培养，最终发育成完整的新植株，请根据下面实验过程示意图分析回答:
（1）过程③在生物技术中称为 　　　　　　　　 ，由单个细胞形成细胞团需要经过 　　　　 过程。
（2）过程④由细胞团形成胚状体要经过 　　 过程，其结果是 ___ ___ ___ ___ ___ ___。
(3)此实验成功证明了 　　　　　　　　　　　　　　　 。
3.（2012太原市高三年级模拟试题）下图所示为培育农作物新品种的过程示意图。请回答：
（1）图示育种过程涉及到的生物工程技术有 、 、 等。
（2）图中①②分别表示一个已插入外源DNA片段的重组Ti质粒载体的 、 和 。
（3）图中从愈伤组织到形成完整的新品种植株的途径有两条，具体通过哪条途径主要取决于培养基中的 的种类及其浓度配比。
（4）若仅用二倍体植物甲的未成熟花粉培养完整植株，称为 植株，说明未成熟花粉具有 ；这些植株只有通过 才能结实。
（5）若要从大量培养的紫草愈伤组织中提取紫草素，则 条件是不需要的。
A．消毒灭菌 B．充足光照 C．适宜温度 D．适宜养料和激素
（6）用植物组织培养制作的人工种子，可解决有些作物品种的 等问题（至少答出2点）。
（7）图示育种方法与传统杂交育种相比，主要优点是 。
4.白菜、甘蓝均为二倍体，体细胞染色体数目分别为20、18。以白菜为母本、甘蓝为父本，经人工授粉后，将雌蕊离体培养，可得到“白菜—甘蓝”杂种幼苗。请回答问题:
（1）白菜和甘蓝是两个不同的物种，存在 　 隔离。自然条件下，这两个物种间不能通过 的方式产生后代。雌蕊离体培养获得“白菜—甘蓝”杂种幼苗，所依据的理论基础是植物细胞具有 　　 。
（2）为观察“白菜—甘蓝”染色体的数目和形态，通常取幼苗的 　 做临时装片，用 　　　 (染料)染色。观察、计数染色体的最佳时期是 　　　　　　　　 。
(3)二倍体“白菜—甘蓝”的染色体数为 。这种植株通常不育，原因是减数分裂过程中 　　　　　　　 。为使其可育，可通过人工诱导产生四倍体“白菜—甘蓝”，这种变异属于 　　　　　 。
5.细胞工程是按照人们的意愿通过某种工程手段改变细胞内遗传物质或获得细胞产品的综合科学技术。
科学家从红豆杉的体细胞中分离出具有独特抗肿瘤的物质——紫杉醇。由于全世界每年紫杉醇的需求量是4000kg，但全世界紫杉醇的产量是250kg，供求严重失衡，导致一些地区红豆杉资源遭到严重破坏。现在可以采用植物组织培养技术解决这一问题。
(1)植物组织培养依据的原理是____ __ __ __ __ __ __ __ __ ____
(2)在得到红豆杉的 　　　　　后，经过消毒就可以在培养基上进行培养。人工合成的培养基中除水、蔗糖、维生素、有机添加物外，　　　　　　　　　　是其生长必需的，
　　　　　是植物细胞脱分化及再分化不能缺少的调节物质。从该生产的目的看，得到__ __ __ __ __ 就可以提取紫杉醇。
实验探究
“白菜一甘蓝”是科学家用植物细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长周期短，耐热性强和易储存等优点。下图是“白菜一甘蓝”培育过程示意图，请完成下列有关问题：
（1）由杂种细胞D培育成“白菜一甘蓝”植株，采用的技术手段是　　　　　　　　。该过程说明植物细胞具有　　　　　　　。
（2）要制备“白菜一甘蓝”的人工种子，要在d步骤选取具生根发芽能力的_ __ __ （结构），包裹上人造种皮制得。
（3）在a过程中诱导原生质体融合最常用的诱导剂是　　　　　　，融合依据的原理是　　　　　　　　　　　。　　
（4）要获得上图中白菜和甘蓝的原生质体，首先需要分别除去白菜和甘蓝细胞的细胞壁。现提供以材料和用具：紫色洋葱磷片叶、适宜浓度的蔗糖溶液、纤维素酶和果胶酶、蒸馏水、镊子、显微镜、载玻片等。请你从中选择合适的材料，完成下面检验去细胞壁实验的方法步骤，并预测和解释实验结果。
主要实验步骤：
①选取适宜浓度的蔗糖溶液，加入适量纤维素酶和果胶酶配制成细胞壁分解液。其中选取适宜浓度的蔗糖溶液，不用理由蒸馏水的理由是：适宜浓度的蔗糖溶液_ __ __ _ __ __ _ __ __ _ __ __ 。
②检验细胞壁分解液除去胞壁。
第一步：用镊子撕取一块紫色洋葱鳞片叶放在载玻片中央，滴加适量细胞壁分解液，制成临时装片，得到实验组装片。
第二步： __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ _。
第三步： __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ 。
结果预测和解释： __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ _ _ __ __ 。
限时训练
题组一　植物组织培养
1．以下各项关于植物组织培养的说法错误的是(　　)
A.愈伤组织的细胞排列疏松无规则，是一种高度液泡化的呈无定型状态的薄壁细胞
B.脱分化和再分化过程中都需要加入一些植物激素
C.植物组织培养属于营养生殖，二者原理相同
D.利用植物组织培养技术可制出人工种子
2．下列有关植物细胞与组织培养的叙述中，错误的是(　　)
A．花药、胚不能作为组织培养的材料
B．植物细胞具有全能性
C．外植体是指用于培养的植物组织或器官
D．外植体可诱导出愈伤组织
3．在下列选项中，需要采用植物组织培养技术的是(　　)
①利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株
②获取大量的脱毒苗
③利用基因工程培养抗棉铃虫的植株
④单倍体育种
⑤无子西瓜的快速大量繁殖
A．①②③ B．③④⑤ C．①②④⑤ D．②③④⑤
题组二、植物体细胞杂交
4．下列有关植物体细胞杂交技术的描述，不正确的是(　　)
A．利用植物体细胞杂交可以获得某种多倍体植株
B．获得原生质体的过程中需要纤维素酶和果胶酶
C．通常用聚乙二醇或灭活病毒诱导原生质体融合
D．可根据细胞中染色体数目和形态的差异来鉴定杂种细胞
5.下列有关植物体细胞杂交的叙述，不正确的是(　　)。
A．用酶解法去掉细胞壁，分离出有活力的原生质体
B．诱导两种植物的原生质体融合，进而形成杂种细胞
C．植物体细胞杂交的最终目的是获得细胞代谢产物
D．植物体细胞杂交技术可以克服不同种间远缘杂交不亲和的障碍
6．植物体细胞杂交能解决不同植物之间由于生殖隔离而不能进行有性杂交的问题。植物体细胞杂交过程不涉及(　　)
A．使用限制性核酸内切酶
B．使用纤维素酶和果胶酶
C．诱导两种不同的细胞融合
D．选择利于杂交细胞分裂和分化的培养基
题组三、综合应用
7．科学家利用细胞工程培育了“白菜—甘蓝”杂种植株，如图所示，请据图回答下列问题：
(1)由D形成F过程所依据的原理是________________，从本质上讲，“白菜—甘蓝”杂种植株具有的性状是________________________的结果。
(2)若“白菜—甘蓝”杂种植株为四倍体，则该植株的花粉经离体培养得到的植株是________倍体。
(3)“白菜—甘蓝”杂种植株的食用部分是叶，但叶又易受昆虫危害而影响产量，科学家又利用基因工程培育出带有抗虫基因的“白菜—甘蓝”植株，请你设计实验，检测此植株的抗虫基因是否表达。
①取昆虫幼虫放到带有抗虫基因的“白菜—甘蓝”植株甲上，再取等量生活状态基本一致的昆虫幼虫放在________________________________植株乙上。
②适宜条件下培养一段时间后，分别观察_____________________________的生活情况。
③若____________________________，说明甲植株的抗虫基因未得到表达；若____________________________，说明甲植株的抗虫基因得到表达。
8.已知番茄的红果(Y)对黄果(y)为显性，二室(M)对多室(m)为显性，控制两对相对性状的基因分别位于两对同源染色体上。育种工作者利用不同的方法进行了如下四组实验。请据图回答问题。
(1)图Ⅰ过程由番茄韧皮细胞形成幼苗A的过程要经过脱分化形成________________，再分化形成幼苗，该过程依据的原理是___________________________________________。
(2)植物组织培养除了需要提供一定的营养、激素、温度和光照外，还必须在________的条件下培养。
(3)用红果多室(Yymm)番茄植株的花粉进行Ⅱ、Ⅲ有关实验。则Ⅱ过程中，从花粉形成幼苗B所进行的细胞分裂方式是________________________。植物体C的基因型有________________________________________________________________________。
(4)图Ⅲ、Ⅳ过程中需要去除细胞壁，此时要用到的酶是________。
(5)在图Ⅳ过程中，通常植物体D能表现出两个亲本的遗传性状，根本原因是________________________________________________________________________。
9. 香蕉原产热带地区，是我国南方重要的经济作物之一。广东省冬季常受强寒潮和霜冻影响，对香蕉生长发育影响很大。由香蕉束顶病毒(BBTV，单链环状DNA病毒)引起的香蕉束顶病，对香蕉生产的危害十分严重。当前香蕉栽培品种多为三倍体，由于无性繁殖是香蕉繁育的主要方式，缺少遗传变异性，因此利用基因工程等现代科技手段提高其种植水平，具有重要意义。请根据上述材料，回答下列问题：
(1)简述香蕉大规模快速繁殖技术的过程。
(2)脱毒香蕉苗的获得，可采用__________的方法，此方法的依据是__________和__________。
(3)建立可靠的BBTV检测方法可以监控脱毒香蕉苗的质量，请问可用哪些方法检测病毒的存在？(列举两种方法)
(4)在某些深海鱼中发现的抗冻蛋白基因 afp对提高农作物的抗寒能力有较好的应用价值，该基因可以从这些鱼的DNA中扩增得到。试述在提取和纯化DNA时影响提纯效果的因素及其依据。(列举两点)
(5)如何利用afp基因，通过转基因技术获得抗寒能力提高的香蕉植株？在运用转基因香蕉的过程中，在生态安全方面可能会出现什么问题？(列举两点)
(6)从细胞工程的角度出发，简述一种培育抗寒香蕉品种的方法及其依据。另外，抑制果胶裂解酶的活性可以延长香蕉果实储藏期，请描述采用蛋白质工程技术降低该酶活性的一般过程。
高考真题体验
1．(2012广东高考２)培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是
A．组织培养 B．细胞杂交 C．显微注射 D．核移植
２.（2012高考江苏卷）某研究组对籼稻开展了组织培养及相关研究，请回答下列问题：
(1)2,4-D常用于籼稻愈伤组织的诱导，对形态的发生有一定的抑制作用。为促进愈伤组织再分化，在配制分化培养基时需 （填“ 升高”、“保持”或“降低”) 2,4-D的浓度。
（2）当籼稻愈伤组织在只含有细胞分裂素的培养基上培养时，出现具有分生能力的绿色芽点，但不能继续出芽，通常在培养基中添加 ，以促进幼苗形成。
（3）研究中用显微镜可以观察到的现象是 （填下列序号）。
①绿色芽点细胞排列松散 ②刚融合的籼稻和稗草杂交细胞发生质壁分离
③胚状体细胞中有叶绿体 ④分化的愈伤组织内各细胞的形态大小一致
（4）经组织培养筛选获得的籼稻叶绿素突变体，其叶绿素a与叶绿素b的比值显著大于对照，叶绿素总量不变。某同学用 （填序号：①绿色②红色③蓝紫色④黄色）光照射突变体和对照叶片，检测到两者光合放氧速率差异不大。若取等量色素提取液进行层析，会发现突变体第 条色素带（自上而下）窄于对照组。
(5)胚乳(3n)由一个精子与两个极核受精发育而成。若用籼稻种子的胚乳诱导愈伤组织，培育三倍体，需适时剔除胚，以免胚的存在影响愈伤组织细胞的 ，还可避免再生苗中有 。
３．（2011江苏16）下列有关植物组织培养的叙述，正确的是（ ）
A．愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞
B．二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株
C．用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子
D．植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养而选而获得
４．(2011年高考天津卷)土壤农杆菌能将自身Ti的质粒的T-DNA整合到植物染色体DNA上，诱发植物形成肿瘤。T-DNA中含有植物生长素合成酶基因(S)和细胞分裂素合成酶基因(R)，它们的表达与否能影响相应植物激素的含量，进而调节肿瘤组织的生长与分化。
据图分析，下列叙述错误的是( )
A．当细胞分裂素与生长素的比值升高时，诱发肿瘤生芽
B．清除肿瘤组织中的土壤农杆菌后，肿瘤不再生长与分化
C．图中肿瘤组织可在不含细胞分裂素与生长素的培养基中生长
D．基因通过控制酶的合成控制代谢，进而控制肿瘤组织生长与分化
5.(2011·江苏)下列有关植物组织培养的叙述，正确的是(　　)。
A．愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞
B．二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株
C．用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子
D．植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得
学案51 植物细胞工程
答案与解析
基础自查
一．植物细胞工程
1.理论基础（原理）：细胞全能性
全能性表达的难易程度：受精卵＞生殖细胞＞干细胞＞体细胞；植物细胞＞动物细胞
分化过程中分裂素和生长素比例不同结果也不同：分裂素比例低侧重生根，分裂素比例高侧重于分化出芽，一样多就只生长不分化。简记为：分芽生根
2.植物组织培养技术
（1）过程：离体的植物器官、组织或细胞 ―→愈伤组织 ―→试管苗 ―→植物体
（2）用途：微型繁殖、作物脱毒、制造人工种子、单倍体育种、细胞产物的工厂化生产。
（3）地位：是培育转基因植物、植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序。
3.植物体细胞杂交技术
（1）过程：
（2）诱导融合的方法：物理法包括离心、振动、电刺激等。化学法一般是用聚乙二醇（PEG）作为诱导剂。
（3）意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
4.应用：
（1）植物繁殖
微型繁殖：可以高效快速地实现种苗的大量繁殖
作物脱毒：采用茎尖组织培养来除去病毒（因为植物分生区附近的病毒极少或没有）
人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经人工薄膜包装得到的种子。
优点：完全保持优良品种的遗传特性，不受季节的限制；方便储藏和运输
（2） 作物新品种培育
单倍体育种：
a过程：植株（AaBb）通过减数分裂得到花粉（AB、Ab、aB、ab四种类型）；对花粉进行花药离体培养（技术是植物组织培养）；得到单倍体植株；对其幼苗时期进行秋水仙素处理；得到了正常的纯合二倍体植株（AABB、AAbb、aaBB、aabb四种类型）。
b 优点：明显缩短育种年限
c 突变体利用：在组织培养中会出现突变体，通过从有用的突变体中选育出新品种（如筛选抗病、抗盐、含高蛋白的突变体）
（3）细胞产物的工厂化生产：对植物细胞进行培养能够产生对人们有利的产物。
课堂深化探究
一．植物组织培养技术
１．细胞全能性及表达的条件
(1) 一般生物体的每一个细胞都包含有该物种所特有的全套遗传物质，都有发育成为完整个体所必需的全部基因。
(2) ①受精卵>配子>体细胞。
②植物细胞>动物细胞。
③具有持续分裂能力的细胞高于不分裂的细胞。
④分化程度低的细胞高于分化程度高的细胞。
材料 离体的细胞、组织或器官
培养基 种类齐全、比例合适的营养物质及一定的植物激素
外界条件 a．无菌操作；b．光照：愈伤组织培养最初避光培养，后期见光培养
（3）植物细胞全能性表达所需条件
① 基因的选择性表达。
② 离体，无菌，营养物质，激素（生长素、细胞分裂素）和适宜的外界条件（适宜的温度、PH、一定的光照
（4） 根尖、茎尖、形成层部位等分生组织
2.植物组织培养与动物细胞培养的比较
技术内容项目 植物组织培养 动物细胞培养
原理 细胞的全能性 细胞的增殖
培养基成分 矿质元素、蔗糖、维生素、植物激素和有机添加剂(如甘氨酸、琼脂等)，属于固体培养基 葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素、动物血清等，属于液体培养基
取材 较幼嫩的细胞、组织、器官 动物胚胎或出生不久的幼龄动物的器官或组织
培养结果 可以获得植株，也可以获得大量细胞 只能获得大量细胞，不能得到生物个体
应　用 ①植物快速繁殖与脱毒植物培养②生产细胞产品③制造人工种子④用于转基因植物的培育 ①生产蛋白质生物制品②培养皮肤移植的材料③检测有毒物质④用于生理、病理、药理学的研究
相同点 ①都需人工条件下的无菌操作②都是合成培养基③都需适宜的温度、pH等条件
二　植物体细胞杂交技术
1.（1） 纤维素酶和果胶酶除去细胞壁； 产生新的细胞壁。
物理法(离心、振动、电激)和化学法(聚乙二醇
（3）通过植物体细胞杂交所得到的杂种细胞，不管是染色体基因组还是染色体组都采用直接相加的方法。
（4）植物体细胞杂交区别于传统植物有性杂交的优点是能克服生殖隔离的限制。
2．植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
3.植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较
植物体细胞杂交 动物细胞融合（单克隆抗体制备）
理论基础 细胞膜的流动性、细胞的全能性 细胞膜的流动性、细胞增殖
融合前处理 酶解法(纤维素酶、果胶酶)去除细胞壁 注射特定抗原使正常小鼠产生免疫反应
促融方法 ①物理法：离心、振动、电刺激等；②生物法：灭活的病毒 ①物化法：与植物细胞融合相同；②化学法：聚乙二醇(PEG)
过程 第一步 原生质体的制备(酶解法) 正常小鼠免疫处理
第二步 原生质体融合(物化法) 动物细胞融合
第三步 杂种细胞的筛选与培养 杂交瘤细胞的筛选与培养
第四步 杂种植株诱导与鉴定 单克隆抗体的提纯
意义和用途 ①克服远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围；②突破有性杂交的母系遗传，获得细胞质基因的杂合子，研究细胞质遗传 ①制备单克隆抗体；②诊断、治疗和预防疾病，例如：a.肿瘤定位诊断，放射性抗体→肿瘤；b.生物导弹治疗，抗体→抗癌药物→肿瘤
对应训练
1.【解析】植物体细胞都含有该物种全套遗传信息，所以每个细胞理论上都具有全能性，都有发育成完整植物体的潜能。植物组织培养是在体外通过人工方法，让植物细胞表现出全能性，是植物细胞工程的一个基础技术手段。因为没有生殖细胞的结合，所以属于无性繁殖方式。
【答案】D
2.【解析】本题考查植物组织培养过程及细胞全能性方面的知识。植物的组织培养的过程简要概括为：离体的植物器官、组织或细胞经脱分化，形成愈伤组织，经再分化形成根、茎、芽等器官，并进一步培养出完整的植株。该技术的理论基础是植物细胞的全能性。
【答案】(1)细胞培养(脱分化) 　有丝分裂
(2)细胞分化(再分化)　 形成不同的组织和细胞
(3)高度分化的植物细胞仍保持着细胞全能性
3. 【答案】：（1）植物体细胞杂交技术 基因工程 植物组织培养
（2）启动子 终止子 标记基因。
（3）植物激素
（4）单倍体 全能性 染色体数目加倍
（5）B
（6）多年不结种子、果实，杂种优势衰退，生产种子受到季节、气候和地域的影响，生产种子占用大量土地等(答出两点即可)
（7）可以克服生物远缘杂交不亲和的障碍
【解析】：（1）根据图示中新细胞获得的两个途径可以看出，涉及的技术有植物体细胞杂交技术和基因工程。从新细胞形成愈伤组织再到形成新品种，可以看出涉及植物组织培养。
（2）根据表达载体构建需有四个组成部分，可以看出①位于外源基因的两端，应为启动子和终止子。②为标记基因。
（3）愈伤组织再分化形成新植株的途径，受到植物激素的调控。可以改变植物激素的种类及浓度来进行调控。
（4）花粉是减数分裂形成的，是正常体细胞染色体数的一半，经培养获得的植株为单倍体植株。这也是植物组织培养过程，遵循的原理是植物细胞的全能性。但是正常二倍体所产生的单倍体植株高度不育，因为体细胞内的染色体成单存在，只有通过染色体数目加倍，恢复成正常的二倍体才能正常结实。
（5）培养紫草的愈伤组织提取紫草素，不需要光照
（6）人工种子相比传统的种子，可解决一些问题：多年不结种子、果实，杂种优势衰退，生产种子受到季节、气候和地域的影响，生产种子占用大量土地等。
（7）传统的杂交育种须在同种生物之间进行，两个物种之间存在生殖隔离。图示的两种育种方法可以避免上述问题，可以克服生物远缘杂交不亲和的障碍。
4.【解析】本题考查植物体细胞杂交的知识。
(1)不同物种间存在生殖隔离，自然条件下不能通过杂交的方式产生后代。以白菜为母本、甘蓝为父本，经人工授粉后，将雌蕊离体培养，得到“白菜—甘蓝”杂种幼苗利用了植物细胞的全能性。
(2)观察植物细胞染色体的数目和形态，通常取幼苗的根尖做临时装片，用碱性染料染色。观察、计数染色体的最佳时期是有丝分裂中期。
(3)由题意知，这样得到的二倍体“白菜—甘蓝”的染色体数为10+9=19条。由于这样的植株无同源染色体，故减数分裂时联会紊乱，因此这种植株通常不育，可根据染色体变异的原理，通过人工诱导产生四倍体“白菜—甘蓝”使其可育。
【答案】(1)生殖 　杂交(有性生殖) 　全能性
(2)根尖(茎尖) 　醋酸洋红液(龙胆紫溶液) 　有丝分裂中期
(3)19 　联会紊乱 　染色体变异
5.【解析】植物组织培养的原理是植物细胞的全能性。要解答第(2)小题，解题思路就是联系植物组织培养的过程图，围绕培养的各个环节。植物细胞的全能性得以表达的前提条件是离体培养，所以操作的对象是离体的植物器官、组织或细胞，生长条件同时需要适宜的营养成分、温度和pH等，其中营养物质矿质元素或无机盐是必需的。按照培养的目的，可培养到愈伤组织阶段，利用愈伤组织就可提取紫杉醇。
【答案】（1）植物细胞的全能性 （2）离体组织、细胞（或外植体） 矿质元素或无机盐 植物激素 愈伤组织
实验探究
【解析】（1）由杂种细胞植株，采用的技术手段是植物组织培养技术，说明植物细胞具有全能性。（2）人工种子是具生根发芽能力的胚状体，包裹上人造种皮制得。
（3）诱导原生质体融合最常用的诱导剂是聚乙二醇(PEG)，融合依据的原理是细胞膜的流动性。（4）选取适宜浓度的蔗糖溶液，不用理由蒸馏水是为了保持原生质体正常的形态。
【答案】(1)植物组织培养 全能性 (2)胚状体 (3)聚乙二醇(PEG) 细胞膜的流动性
(4)①可防止原生质体过度吸水涨破（保持原生质体正常的形态）
②第二步：用适宜浓度的蔗糖溶液代替细胞壁分解液，其他操作同第一步，得到对照组装片
第三步：在显微镜下观察比较实验组和对照组装片洋葱细胞的形态
结果预测和解释：实验组装片的洋葱细胞呈分散的紫色球形，表明细胞壁已被分解；对照组装片的洋葱细胞呈相互连接的紫色多边形，表明细胞壁未被分解。
限时训练
题组一　植物组织培养
1．C解析:植物组织培养属于营养生殖的范畴，但又有自己的特点，营养生殖过程中不需经过脱分化和再分化等过程，而是直接生长、发育。
2．A　[植物离体的细胞与组织(包括体细胞、花药、胚等)均可用作外植体进行组织培养。其中用花药离体培养得到的是单倍体植株。]
3．D　①属于多倍体育种，此过程不需要植物组织培养。②大量脱毒苗培育、③转基因植物的培育、④单倍体幼苗的培养都需要植物组织培养。⑤无子西瓜没有种子，不能繁殖后代，若要快速培育大量无子西瓜植株可利用三倍体植株进行组织培养，快速获得大量后代。
题组二、植物体细胞杂交
4．C解析：灭活病毒是诱导动物细胞融合的方法，而不能诱导植物细胞原生质体融合。
5.解析　去除植物细胞壁可以用纤维素酶和果胶酶；原生质体融合后再产生出细胞壁标志着杂种细胞的形成；植物体细胞杂交的目的是为了获得杂种植株；植物体细胞杂交不经过有性生殖过程，所以可以克服远缘杂交不亲和的障碍。
答案　C
6．A　植物体细胞杂交首先要获取不同植物的体细胞，然后促其融合，最后将杂种细胞培育成新植物体。限制性核酸内切酶主要应用于基因工程。
题组三、综合应用
7．(1)植物细胞的全能性　基因选择性表达
(2)单
(3)①长势相似的普通“白菜—甘蓝”　②昆虫幼虫
③甲、乙植株上昆虫幼虫均正常生活　甲植株上昆虫幼虫死亡，乙植株上昆虫幼虫正常生活(②、③其他答案合理也可)
解析　(1)D→F的过程说明细胞具有全能性，杂种植物具有的性状是基因选择性表达的结果。(2)凡是由未受精的配子发育而成的个体都是单倍体。(3)应注意实验设计的对照原则、等量原则及单一变量原则。
8.(1)愈伤组织　植物细胞全能性　(2)无菌
(3)有丝分裂　YYmm或Yymm或yymm　(4)纤维素酶和果胶酶　(5)具有两个亲本的遗传物质
【解析】　(1)Ⅰ中高度分化的植物细胞脱分化形成的是愈伤组织。而已分化的韧皮细胞再次成长为植物个体(幼苗)属于组织培养。其理论基础(原理)是植物细胞的全能性。
组织培养时由于营养物质丰富、外界环境条件(温度、光照、激素)优越，很适合生物生长，也特别适合细菌等微生物生长，为避免微生物过度繁殖对组织培养的影响，应保持组织培养的用具与环境无菌且进行无菌操作。
Ⅱ中花粉经组织培养直接长成的幼苗是单倍体，该过程属于单倍体体细胞的增殖，而体细胞增殖是通过有丝分裂完成的。植物C是基因型为Yymm的植株的花粉经过花粉两两融合后形成的细胞A以组织培养方式得到的。依据基因分离定律可知，亲本为Yymm的植物的花粉基因型为Ym或ym。这样融合细胞A可能是Ym与Ym的花粉融合得到，也可能是ym与ym的花粉融合得到，还可能是Ym与ym的花粉融合得到。即融合细胞A的基因型可能是YYmm、yymm、Yymm。组织培养得到的植物体C是细胞A全能性的体现，故植物体C的基因型取决于细胞A。所以植物C的基因型是YYmm或yymm或Yymm。
(4)植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，根据酶的专一性，要去除植物细胞壁则必定要使用纤维素酶与果胶酶。(5)Ⅳ是植物体细胞杂交的过程。由于细胞B是番茄与马铃薯的体细胞融合而成，则细胞B具有番茄和马铃薯两亲本的遗传物质。植物D是由细胞B经组织培养而成，细胞B的基因型决定了植物D的基因型。故植物D与细胞B一样具有两亲本的遗传物质。
9.【解析】香蕉是三倍体、高度不育，要大规模快速繁殖，只能通过植物组织培养，培育人工种子进行繁殖；植物的茎尖、根尖不带病毒，可通过组织培养的方式获得脱毒苗；用细胞工程的方法培育抗寒香蕉品种，应该采用体细胞杂交技术，让不同品种的体细胞进行融合，通过对杂种细胞进行组织培养获得新个体，从中筛选出所需类型
【答案】 (1)选取香蕉外植体，通过诱导脱分化产生愈伤组织·，然后通过调整植物激素比 例，再分化形成芽和根，获得大量试管苗（或通过诱导大量形成胚状体，制成人工种子，适宜条件下萌发长成幼苗）。(2）茎尖（分生组织）组织培养；茎尖不带病毒（或病毒在植物体内分布不均匀）；植物细胞全能性。(3)①BBTV病毒基因的检测（DNA分子杂交技术）；②BBTV病毒蛋白的检测（获得抗血清，利用抗原一抗体的杂交反应，判断病毒是否存在）。(4）①选择NaCl溶液的合适浓度，利用DNA和其它杂质在不同NaCl溶液中溶解度不同的特性，达到分离目的；②加人一定量酒精，使部分蛋白质杂质溶解酒精，与DNA分离；③加人蛋白酶，除去蛋白质杂质的干扰；④控制DNA提取的温度，使大多数蛋白质杂质变性。（5)将基因插人土壤农杆菌的质粒，构建表达载体，通过农杆菌的转化导人香蕉受体细胞，成功转化的香蕉细胞通过组织培养形成植株。生态安全问题包括：①外源基因扩散到其他物种（外源基因漂移）；②转基因植株扩散影响生态系统的结构和功能；③转基因植株扩散对生物多样性的影响；④转基因植物残体或分泌物对环境的影响。（6）体细胞杂交育种，其依据是将不同品种的香蕉体细胞利用细胞融合技术融合成 杂种细胞后培育出抗寒香蕉品种（或体细胞诱变育种，其依据是利用诱变剂等 方法使香蕉离体培养细胞发生基因突变，然后筛选培育出抗寒品种）。蛋白质工程方法的步骤为：①果胶裂解酶蛋白的功能分析，②果胶裂解酶蛋白的结构预测和设计，③果胶裂解酶基因的改造。
高考真题体验
1.【答案】Ａ
【解析】草莓植株分生区细胞不含病毒或含病毒的量少，可以利用茎尖（或根尖）经植物组织培养技术培养出脱毒幼苗。
2.【答案】(1) 降低 (2) 适量的生长素
(3) ③ (4) ①④ 4 (5)增殖和分化 二倍体幼苗
【解析】(1)2，4-D常用于植物愈伤组织的诱导和生长，但它趋向于抑制植物形态的发生，当愈伤组织再分化形成新的植株个体时，要减小2，4-D抑制植物形态发生的作用。所以在配制分化培养基时需降低2，4-D的浓度。
(2)根据题意，此时已经出现具有分生能力的绿色芽点，但不能继续出芽。由于生长素有促进再分化过程中芽的生长，所以在培养基中添加适量的生长素，以促进幼苗形成。
(3)绿色芽点细胞为分生区细胞，排列紧密；刚融合的杂种细胞没有细胞壁，不可能发生质壁分离；愈伤组织细胞排列疏松无规则；再分化产生胚状体，需要光照刺激，会促进叶绿体的形成，可在光学显微镜下观察到叶绿体。
(4)色素具有不同的吸收光谱，叶绿素a、b主要吸收的是红光和蓝紫光。而对绿光和黄光吸收很少。在本题中，通过光合放氧速率反映出二者光合作用强度的大小，自变量是叶绿素a、b比例上的差异。从结果来看，二者放氧速率差异不大，而突变体中叶绿素a与叶绿素b的比值显著大于对照，说明该同学用的光不是红色和蓝紫色，所以是绿色和黄色。通过纸层析法分离色素时，叶绿素a、b分布于第3、4条（自上而下）。因为突变体中叶绿素a与叶绿素b的比值显著大于对照，所以会发现突变体第4条色素带窄于对照组。
(5)利用胚乳诱导愈伤组织，由于胚中含有植物激素，会影响愈伤组织的增殖和分化，所以需适时剔除胚。因为胚是由受精卵发育而来的，是二倍体。剔除胚也可以避免再生苗中混有二倍体幼苗。
3.【答案】．D
【解析】A项愈伤组织源自外植体的脱分化，其细胞无特定形态、结构和功能；花粉离体培养得到的只是单倍体植株，B项描述缺少了秋水仙素处理的环节；C、人工种子内包装的是胚状体，而非愈伤组织；D、既要筛选出耐盐突变体，当然得在含一定盐分的培养基上选择。
4.【答案】B
【解析】S基因控制植物生长素合成酶的合成，R基因控制细胞分裂素合成酶的合成，两种基因的表达关系决定植物产生肿瘤的种类，从而说明基因可通过控制酶的合成来影响代谢，决定性状，D项正确。S基因不表达，R基因表达，则细胞分裂素与生长素的比值升高，由图可知，可诱发生芽瘤形成，A项正确。 因肿瘤组织细胞中含有S、R基因，可产生细胞分裂素和生长素，因此在不含有该激素的培养基上可以生长，C项正确。因T-DNA已经整合到植物染色体DNA上，因此，即使除去肿瘤中的土壤农杆菌，因细胞中含有T-DNA，肿瘤仍会生长和分化，B项错误。
5.解析　本题考查植物细胞工程，同时考查综合分析与迁移能力。愈伤组织细胞是一团排列疏松而无规则，高度液泡化的呈无定形状态的、具分生能力的薄壁细胞，不具有特定的结构和功能。二倍体植株的花粉中只含一个染色体组，培养得到的个体为单倍体，高度不育，幼苗用秋水仙素处理后得到的植株才能稳定遗传。人工种子中包裹的不能是愈伤组织。用特定的选择培养基可筛选出所需要的突变体类型。
答案　D
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学案55 生态工程
考纲要求
简述生态工程的原理 Ⅱ
生态工程的实例 Ⅰ
复习要求
1．结合实例分析生态工程基本原理的应用
2．设计生态工程的基本思路
基础自查
一．生态工程的概念、建设目的、特点
１、概念：
２.生态工程建设的目的
３.生态工程的特点
二.生态工程所遵循的基本原理
（一）基本原理
（二）传统经济与生态经济的区别
三 生态工程的实例
（一）生态工程的实例
1． 。在资源有限的条件下，取得了经济效益、社会效益和生态效益的全面提高。
2． 。应用生态工程的整体性原理、协调与平衡原理，以及工程学等原理，通过保土蓄水，耕作措施、林草措施等控制土壤侵蚀。
3． 。目的是为了控制沙漠化的发展和水土流失，改善生态环境，提高人民的生活水平。
4． 。采用工程和生物措施相结合的方法，使受到干扰的湿地得以恢复。
5． 。采取人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等措施，使矿区废弃地的生态系统得以恢复。
6． 。城市是由自然系统、经济系统和社会系统组成的人工生态系统。对城市环境的治理要把整个城市作为一个巨大的生态系统来考虑，即用生态工程的方法对城市进行综合治理。
（二）对我国生态工程发展前景的分析与展望
(1)西方国家的生态工程，除了治理环境污染的目标之外，主要通过
。
我国目前面临的生态危机，已经不单纯是环境污染问题，而是
。生态工程不仅要重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合。
(3)我国的农业生态工程遵循 的基本原理。
(4)我国生态工程的不足之处：
等。
课堂深化探究
一．生态工程的基本原理
1.生态工程的建设应遵循五个原理，但不同的生态系统遵循的原理可以不同。生态工程所遵循的基本原理
项 目 理论基础 意 义 实 例
物质循环再生原理
物种多样性原理
协调与平衡原理
整体性原理
系统学和工程学原理
生态工程建设的目的就是
。
3.生态工程具有 的特点。
4.概念的理解：
二　生态工程的实例分析
1.主要生态工程实例的列表比较
类　型 问　题 主要原理 对　策 案　例
农村综合发展型生态工程
小流域综合治理生态工程
大区域生态系统恢复工程
湿地生态恢复工程
矿区废弃地的生态恢复工程
城市环境生态工程
2．生态工程发展的前景
(1)“生物圈2号”生态工程的实验及启示
①设计目的：
②失败原因：
③启示：
(2)对我国生态工程发展前景的分析与展望
①西方发达国家生态工程特点：
②我国生态危机：
③我国生态工程特点：
④我国生态工程不足之处：
3．正确认识石油农业与污染物
(1)正确认识“石油农业”
(2)“污染物是放错地方的资源”
对环境造成危害的污染物，采取一定的措施和技术，就能够进行 ，这样不但 。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。
4．生态农业
(1)原理：
优点：
(3)生态农业常见类型
①桑基鱼塘模式
人工建立的高产稳产的农业生态系统。做到蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕茧三丰收，如图所示。
②沼气农田立体养殖模式
通过控制温室内的温度、光照、气体和水肥等因素，缩短生产周期，大幅度提高粮食、蔬菜和水果的产量和质量。
(4)建立生态农业系统的最终目的是实现对能量的多级利用，提高能量的利用率，使能量尽可能多地流入对人类有益的部分。
特别提醒：1．对生态工程的概念的理解：
应注意三个方面：(1)涉及的学科知识包括生态学和系统学；(2)运用到的技术手段或方法有系统设计、调控和技术组装；(3)最终目的是促进人类社会和自然环境的和谐发展。
2．生态工程建设的目的
遵循自然界物质循环规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。
3．生态工程的特点
(1)少消耗；(2)多效益；(3)可持续。
4. (1)在建立不同的生态工程时，要遵循不同的设计原理，不能相互照搬，应因地制宜。
(2)在进行生态工程建设时，应积极利用自然生态系统的强大自我恢复力，节省投资。
(3)生态恢复力有限，不能认为有了生态工程，就可以先污染破坏后治理。
对应训练
1.俗话说：“靠山吃山，靠水吃水”。随着人口和经济的增长，靠山的人对山上的林木乱砍滥伐，靠水的人则对水中的生物乱捕滥猎，都对各自的生态系统造成了巨大的破坏，那么，在治理和恢复生态系统的过程中，我们应遵循的原理是 (　　)
A.物质循环再生原理
B.物种多样性原理
C.整体性原理
D.协调和平衡原理
2.窦店村生态工程建设的目标是（　　）
A.以实施沼气工程为中心
B.建立良好的物质多级循环利用程序
C.创造较多的劳动力就业机会
D.最早推出“无公害蔬菜”
3.下列有关生态工程的原理和实例中，错误的是(　　)
4.下面图甲、图乙分别表示稻—鱼—蛙共生农业生态系统和普通稻田生态系统的物质能量转化示意图。请据图回答问题。
甲　稻—鱼—蛙共生农业生态系统
乙　普通稻田物质能量转化
(1)分析说明鱼和蛙在该生态系统中物质和能量流动中的积极作用是什么？________________________________________________________________________。
(2)分析说明稻—鱼—蛙共生生态系统的生态优势。________________________________________________。
(3)上述两个生态系统中的各种生物所需的有机物都依赖于________，生命活动所需的能量归根到底都来自________。
(4)甲和乙相比，抵抗力稳定性较强的是________，原因是________________________
________________________________________________________________________。
(5)从能量流动的角度看，建立甲生态系统的目的是_____________________________
________________________________________________________________________。
(6)为了使稻获得高产，稻田乙需要经常使用农药，而甲则不需要，原因是
________________________________________________________________________。
(7)一般地说，农田生态系统的________稳定性较低，废弃农田上会发生群落演替，该演替的类型是________。
限时训练
题组一　生态工程的基本原理
1.某草原牧区，在进行草场建设时，既注重不同牧草种类的搭配种植，又对单位面积内的放牧量做了一定控制。这种做法体现了(　　)。
A．实行“循环经济”的原则
B．低消耗，多效益原则
C．遵循物种多样性和协调与平衡原理
D．建立自然—社会—经济复合系统
2．下列关于生态工程的叙述，不正确的是(　　)
A．当人类赖以生存的生态系统出现严重的健康问题时，生态工程应运而生
B．生态工程能够减少环境污染
C．生态工程以牺牲环境和资源为前提，生产出更多的产品
D．生态工程力求达到生态效益、经济效益和社会效益的协调统一
3．某草原牧区，在进行草场建设时，既注重不同牧草种类的搭配种植，又对单位面积内的放牧量做了一定控制。这种做法体现了(　　)
A．实现“循环经济”的原则
B．低消耗，多效益原则
C．遵循物种多样性和协调与平衡原理
D．建立自然——社会——经济复合系统
4．设计生态工程的常用方法之一是给食物链(网)“加环”，如下图就是一种“加环”示意图，据图判断下列说法正确的是(多选)(　　)
A．用残渣来培育食用菌和蛆蛹，实现了能量的多级利用
B．用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可提高经济效益
C．用蛆蛹粪便作为有机肥还田，运用了能量循环再生原理
D．在离开人的管理条件下，该生态工程就不能正常运转
5（北京市海淀区2011—2012学年度高三年级第二学期期末练习理综测试）下图示我国南方比较常见的桑基鱼塘农业生态系统。请分析回答下列问题：
（1）在不考虑人工投入的情况下，流经该生态系统的总能量（总初级生产量）是_______。人们将蚕沙（蚕的粪便）投入鱼塘，被鱼等水生生物食用，蚕沙中所含的能量主要属于第__________营养级。
（2）鱼等水生生物的排泄物及未被利用的有机物和底泥，其中一部分经过___________________的作用后可作为肥料，返回桑基，培育桑树。
（3）建立该人工生态系统的目的是实现对能量的___________________，提高能量的利用率。与种植单一作物的农田相比，该生态系统的自我调节能力___________________。
（4）建立该生态系统遵循的原理主要是___________________、___________________。
题组二　生态工程实例
6.某地通过新建沼气池和植树造林，构建了新型农业生态系统(如图所示)。关于该农业生态系统的叙述，错误的是(多选)(　　)。
A．该生态系统的维持，人的作用非常关键
B．该生态系统利用了物质循环再生原理，实现了农业生产的可持续发展
C．该生态系统采用分布式结构，提高了能量传递率
D．该生态系统充分利用了废弃物中的能量，实现了能量的循环利用
7.珠江三角洲的农民充分利用自然条件，建立了该地特有的蔗基鱼塘和桑基鱼塘。根据下图回答:
(1)这种人工生态系统最基本的生物因素是 　　　　　　　 要使它长期稳定发展，除了有稳定的 来源，各类生物要 　　　　　 。
(2)建立这一生态系统的目的是使生产者固定的能量 　　　　　　　　　　　 ；其能量利用率高的原因是在营养结构上具有 　　　 的特点。
(3)蚕粪、桑叶进入鱼塘经过 　 的作用又被桑基、蔗基所利用。蚕粪中的氨经过 　　 的作用，形成了 　　　　　　　　 ，被植物利用。
(4)概括地说，该生态系统功能的维持，取决于它的______________________________
______________________________________________________________________________。
8．如图为窦店村综合发展生态工程示意图。请据图回答：
(1)这一生态工程的结构和功能有哪些特点？
________________________________________________________________________。
(2)蓝绿萍的代谢类型是________________________，在生态系统中的地位是________。
(3)若下图是某科研工作者为该村设计的垃圾资源化、无害化处理的一种方案，请据图回答问题：
①此方案中①②过程需要每一位居民的参与，参与的行动方式是____________________________。
②过程④⑤利用的生物属于生态系统的何种成分？____________________。
③从对资源的充分利用角度看，④⑤途径比③途径突出的优点是________________________________________________________________________。
高考真题体验
1．(2011年高考新课标全国卷)(15分)现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝光池→兼氧池→植物池”，其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后，可用于浇灌绿地。回答问题：
(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过________________呼吸将有机物分解。
(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了________(生态系统、群落、种群)。在植物池的食物网中，植物位于第________营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于________所固定的_____________能。
(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、_________________________和________________________等原理。
(4)一般来说，生态工程的主要任务是对____________________________进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。
2．（2011．江苏卷，29）池塘养殖普遍存在由于饵料、鱼类排泄物、换水不及时等引起的水体污染现象，研究者设计了一种循环水池塘养殖系统（如下图）。请回答下列问题：
(1)与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性 。人工养殖池塘水体的N、P含量容易升高，会引起水体的富营养化；藻类等浮游生物大量繁殖、加之死亡后被微生物分解，引起水体的溶氧量下降，造成鱼类等死亡，进一步破坏了生态系统稳态，这种调节方式称为 。
(2)与传统养殖池塘相比，该养殖系统增加的生态工程设施有 　　　　 。可以通过在这些设施内栽植水生植物、放养滤食动物等措施，起到对水体的 ，有效减少水体中的N、P等含量。
(3)该养殖系统设计为前——池塘上层水流入后——池塘底部，实现水层交换，其目的有 　　　　　　　 、 　　　　　　　　　　 。
(4)该养殖系统中串联的池塘不宜过多，为 　　　　　　　　　　 。
(5)保持池塘水体中适当的N、P含量是必要的，该养殖系统可以过 　　　 、
　　　　　　　 进行调控。
3．(2008·广东生物，16)要实现人与自然的和谐发展，下列措施最合理的是(　　)。
A．通过生物技术手段，转化淀粉生产可再生能源
B．使用化学农药防治病虫害，保证粮食稳产
C．发展生态农业，实现物质和能量的多级利用
D．大力开垦湿地，扩大粮食种植面积
4．(2007·重庆理综，1)稻—鸭—萍共作是一种新兴的生态农业模式，其中，水生植物红萍(满江红)适合生长于荫蔽环境，可作为鸭子的饲料，鸭子能吃有害昆虫并供肥，促进水稻生长，对以此模式形成的生态系统，下列叙述错误的是(　　)。
A．该生态系统的主要功能是物质循环和能量流动
B．在此生态系统中鸭子既是初级消费者，又是次级消费者
C．生物群落由水稻、红萍、鸭子和有害昆虫组成
D．水稻和红萍分层分布，能提高光能利用率
5．(2008·江苏生物，26)江苏某农户创建的冬季生态型种植养殖模式如下图所示，请据图回答下列问题。
生态型种植养殖模式图
(1)牛棚内产生的________可扩散进入蔬菜大棚，提高蔬菜的光合效率；蔬菜光合作用产生的________可扩散进入牛棚。
(2)秸秆除了作为牛的饲料外，还可与牛粪混合堆放进行________，腐熟的产物肥效提高，这是因为__________________。这种肥料用于蔬菜栽培可以提高蔬菜产量。
(3)在牛的品系、饲料品种和用量不变的条件下，采用这种养殖模式，牛的生长速率明显提高，其主要原因是_______________________________________。
(4)牛棚保温所需的热能来源于牛自身散热、地热、____________和____________。
(5)从生态系统主要功能的角度分析，这种种植养殖模式较好地实现了________________________________________________________________________。
学案55 生态工程
答案与解析
基础自查
一．生态工程的概念、建设目的、特点
１、 人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，通过系统设计、调控和技术组装，对已被破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善并提高生态系统的生产力，从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。
２. 遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。
３. (1)少消耗；(2)多效益；(3)可持续。
二.生态工程所遵循的基本原理
（一）基本原理
1．物质循环再生原理。物质在生态系统中循环往复，分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭的效果。
2．物种多样性原理。物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。
3．协调与平衡原理。处理好生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。
4．整体性原理。进行生态工程建设，不仅要考虑到自然生态系统的规律，还要考虑到经济与社会等系统的影响力。
5．系统学和工程学原理
(1)系统的结构决定功能原理。生态工程通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。
(2)系统整体性原理。系统各组分之间要有适当的比例关系，才能顺利完成能量、物质、信息等的转换和流通，实现总体功能大于各部分之和的效果。
（二）传统经济与生态经济的区别
①传统经济是大量使用化肥、农药、机械的农业生产方式，不注重生态环境的保护，经济的发展以巨大的生态环境破坏为代价。
②生态经济实现了原料→产品→原料→产品的生产体系，实现了废弃物资源化的循环经济。具有少消耗、多效益、可持续的特点。
三 生态工程的实例
（一）生态工程的实例
1．农村综合发展型生态工程。
2．小流域综合治理生态工程。
3．大区域生态系统恢复工程。
4．湿地生态恢复工程。
5．矿区废弃地的生态恢复工程。
6．城市环境生态工程。
（二）对我国生态工程发展前景的分析与展望
(1) 介于工程和依靠自然恢复力的一种中间途径，集中于对破坏的生态系统，特别是开矿后的废弃地以及湿地等进行生态恢复。
(2) 与人口激增、环境与资源破坏、能源短缺等问题结合在一起的“并发症”。生态工程不仅要重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合。
(3) “整体、协调、再生、循环” 。
(4) 缺乏定量化模型的指导；设计缺乏高科技含量；生态系统的调控缺乏及时准确的监测技术支持；缺乏理论性指导等。
课堂深化探究
一．生态工程的基本原理
1.生态工程的建设应遵循五个原理，但不同的生态系统遵循的原理可以不同。生态工程所遵循的基本原理
项 目 理论基础 意 义 实 例
物质循环再生原理 物质循环 可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响 无废弃物农业
物种多样性原理 生态系统的稳定性 生物多样性程度高，可提高系统的抵抗力稳定性 “三北”防护林建设中的单纯林问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性问题
协调与平衡原理 生物与环境的协调与平衡 生物数量不超过环境承载力，可避免系统的失衡和破坏 太湖富营养化问题
整体性原理 社会、经济、自然复合系统 统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定 林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题
系统学和工程学原理 系统的结构决定功能原理：分布式优于集中式和环式 改变和优化系统的结构以改善功能 桑基鱼塘
系统整体性原理：整体大于部分 保持很高的系统生产力 珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系
2. 遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益同步发展。
3. 少消耗、多效益、可持续 。
4. ①涉及的学科知识包括生态学和系统学；②运用到的技术手段或方法有系统设计、调控和技术组装；③最终目的是促进人类社会和自然环境的和谐发展。
二　生态工程的实例分析
1.主要生态工程实例的列表比较
类　型 问　题 主要原理 对　策 案　例
农村综合发展型生态工程 资源有限，人多地少，产出不足 物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理 建立农村综合发展型生态工程，实现物质的多级循环利用，在资源有限的条件下有较多的产出 窦店村以沼气为中心的生态工程
小流域综合治理生态工程 小流域的水土流失 整体性原理、协调与平衡原理、因地制宜的原理 运用多种原理，应用多种措施综合治理 甘肃陇南县“九子登科”模式
大区域生态系统恢复工程 土地荒漠化 协调与平衡原理、整体性原理 退耕还林还草、植树造林等 “三北”防护林退耕还林还草工程
湿地生态恢复工程 湿地的缩小和破坏 控制污染、退耕还湖 江西鄱阳湖湿地生态恢复工程
矿区废弃地的生态恢复工程 矿区生态环境的破坏 系统学和工程学原理 修复土地、恢复植被 赤锋市元宝山矿区生态恢复工程
城市环境生态工程 环境污染 协调与平衡原理、整体性原理等 城市绿化、污水净化、废弃物处理、合理布局等 污水及垃圾处理、城市绿化
2．生态工程发展的前景
(1) ①设计目的：制造一个人工模拟的生态系统，以验证人类在离开地球的情况下，利用人工生态工程，仅仅依靠太阳能，能否维持生存。
② 温度失调；大气和海洋比例与地球相差甚远，导致空气中CO2的含量猛增；O2量减少，不足以维持人及动物的生存。
③ 使人们认识到人与自然和谐共处的重要性，深化了对自然规律的认识，尽管科学技术已经很发达了，但人类仍没有能力完全模拟出自然生态系统。
(2) ① 目标是治理环境污染，集中于对破坏的生态系统进行生态恢复，生态工程应用范围小，不太强调经济效益。
② 不是单纯的环境污染问题，而是与人口激增、环境与资源破坏、能源短缺等问题结合在一起的并发症。
③不但重视对生态环境的保护，更注重与经济、社会效益的结合，遵循整体、协调、再生、循环的基本原理，建立适合中国农业和农村特点的生态工程。
④ 缺乏定量化模型指导，难以设计出标准化、易操作的生态工程样板。设计缺乏高科技含量，生态系统的调控缺乏及时准确的监测技术支持，缺乏理论性指导等。
3． (1) “石油农业”是大量使用化肥、农药和机械的生产方式，因对石油等能源有高度的依赖性而得名。它把农业生产这一复杂的生物过程，变成了简单的机械过程和化学过程。由于其投入高，产出也高，对粮食安全保障和提高人民生活水平起到了巨大的作用，但同时它所产生的废弃物和有害物质的数量也很庞大，大大削弱了农业生态系统的稳定性和持续生产力，并造成日益严重的农产品污染和环境污染等问题。
(2) 能够减少环境污染，而且提高了资源的利用效率，减少了资源的浪费。例如，对废污水中的重金属或氮、磷等养分就可以进行回收再利用。因此说污染物是放错了地方没有被利用的资源。
4． (1) 生态农业运用生态学原理(即生态系统的物质循环再生、能量多级利用或生态系统的物质循环与能量流动)，在环境与经济协调发展的思想指导下，应用现代科学技术建立起来的多层次、多功能的综合农业生态体系。
(2) 实现物质的循环再生和能量的多级利用，减少环境污染，减少了化肥用量，降低了农业投入。
对应训练
1.【解析】自然生态系统是通过生物与环境、生物与生物之间的协同作用而形成的一个不可分割的有机整体。人类也处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。进行生态工程重建时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是还要考虑到经济与社会等系统的影响力。只有把生态与经济结合起来，才能从根本上达到治理和恢复生态系统的目的。
【答案】C
2.【解析】窦店村的生态工程建设，既有专家指导，又有传统农业的影响和农民的创新，它适合当地经济发展的实际，不是空中楼阁。实施沼气工程是整个生态工程的中心工程，使多个生产和生活环节产生的废物充分利用，实现了物质的多级循环利用，效益好又无污染。
【答案】B
3.【解析】D项讲的是追求生态效益时必须考虑到社会效益、经济效益，应是整体性原理。无废弃物农业遵循的是物质循环再生原理。增加植被的层次应是遵循物种多样性原理。水体污染违反了协调与平衡原理。
【答案】D
4.解析　(1)作为消费者，在生态系统中的作用是加速生态系统的物质循环。(2)与传统农业相比，生态农业实现了物质循环再生和能量的多级利用，并减少了农药、化肥的使用 ，减轻了环境污染。(3)流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能总量，各种生物所需的有机物都依赖于绿色植物的光合作用，生命活动所需的能量归根到底都来自太阳光能。(4)由于甲生态系统生物种类较多，营养结构复杂，自动调节能力较强，故甲和乙两个生态系统相比较，甲的抵抗力稳定性更强。(5)从能量流动的角度，设置生态农业的目的是调整能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。(6)由于甲生态系统引入害虫天敌——蛙，有效控制了害虫数量，因而不需要经常使用农药。(7)一般地说，农田生态系统的生物种类单一，营养结构简单，抵抗力稳定性较低。废弃农田发生的群落演替是次生演替。
答案　(1)鱼、蛙是消费者，加速生态系统的物质循环
(2)在原有食物链中引入新的环节(将人们不能直接利用的有机物转化为可以直接利用的农副产品)，有利于实现物质循环再生和能量的多级利用，并减轻了环境污染　(3)绿色植物的光合作用　太阳光能　(4)甲　生物种类较多，营养结构复杂，自动调节能力较强　(5)调整能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分　(6)引入害虫天敌——蛙，有效控制了害虫数量　(7)抵抗力　次生演替
限时训练
题组一　生态工程的基本原理
1.解析　遵循物种多样性和协调与平衡原理都是生态工程建设应当遵循的原理。进行牧区草场建设时，既要考虑系统结构和功能的复杂性，又要考虑生物与环境的协调平衡，才能保证生态系统的稳定。
答案　C
2.C　 A项为生态工程产生的前提条件，B项为生态工程的意义，D项为生态工程的原理。C项错误，不是牺牲而应是保护生态环境。
3．C　物种多样性和协调与平衡原理都是生态工程建设应当遵循的原理。进行牧区草场建设时，既要考虑系统结构和功能的复杂性，又要考虑生物与环境的协调平衡，才能保证生态系统的稳定。
4．ABD　用蛆蛹粪便作为有机肥还田，运用了物质循环再生原理
5【解析】（1）流经生态系统的总能量指生产者（桑树）通过光合作用固定的太阳能总量，蚕沙是蚕的粪便，属于没有被蚕消化利用的食物残渣，属于第一营养级的能量
（2）水生动物的排泄物及没有被利用的有机物可以被分解者利用，经过分解者分解作用后产生的无机盐可以作为肥料返回桑基，培育桑树。
（3）建立人工生态系统目的是实现对能量的多级利用，提高能量的利用率，使能量更多的流向对人类有益的部分；种植单一作物的农田营养结构简单，自我调节能力较弱，桑基鱼塘营养结构比较复杂，自我调节能力较强。
（4）将蚕沙等分解后作为桑树的肥料，同时可以用残渣废液发酵生成沼气，体现了物质循环再生原理；该系统营养结构复杂，比农田生态系统的自我调节能力强，体现了生态工程的生物多样性原理。
【答案】（每空2分，共14分）
（1）生产者（或桑树）通过光合作用固定的太阳能总量 一
（2）分解者（或微生物）的分解
（3）多级（或充分）利用 较强
（4）物质循环再生原理 生物多样性原理
题组二　生态工程实例
6.解析　该生态系统采用分布式结构，提高了能量的利用率，不能提高能量的传递率，也不能使能量循环利用。
答案　CD
7.【解析】本题是一个应用生态系统知识建立新的生态平衡并能合理利用的实例。在这个人工生态系统中有四种成分：非生物的物质和能量(水、土壤、阳光等)、生产者(甘蔗、桑等)、消费者(各种鱼、蚕等)、分解者(细菌),它们共同组成了一个相互依存的整体，生产者和分解者是不可缺少的生物成分，各类生物只有保持相对稳定，才能长期稳定发展。建立这样的人工生态系统，发展生态农业，目的就是使该生态系统的能量流动朝着更有益于人类的方向发展。能量是沿着食物链的渠道流动的,只有食物链越短,营养级越少,流向对人类最有益的部分的能量才能越多。在这个生态系统中，分解者(细菌)的作用很重要，蚕粪中的氨经过硝化细菌的作用，形成了亚硝酸盐、硝酸盐,被甘蔗、桑吸收利用。对人工生态系统功能的维持，则取决于它的成员之间的物质循环和能量流动的动态平衡，故保持生态平衡有重大意义。
【答案】(1)生产者和分解者 　能量 　保持相对稳定
(2)流向对人类最有益的部分 　食物链短
(3)分解者 　硝化细菌　 硝酸盐和亚硝酸盐
(4)生产者、消费者和分解者之间的能量流动和物质循环在较长的时间内保持相对的稳定
8．(1)以沼气工程为中心，农林牧副渔各业全面发展，增加了劳动力就业机会，促进了经济发展，降低了环境污染，促进了农村的可持续发展
(2)自养需氧型　生产者
(3)①将生活垃圾分类处理　②分解者　③除利用了有机垃圾中的能量外，还充分地、分层次地多级利用了垃圾中的物质，并且减少了因燃烧带来的污染
高考真题体验
1．答案：(1)无氧和有氧(或细胞)　(2)群落　一　生产者　太阳　(3)物质循环再生　物种多样性　(4)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)
解析：(1)生活污水流经厌氧沉淀池时，厌氧微生物通过无氧呼吸将有机物分解；流经曝气池时，其中的需氧微生物通过有氧呼吸将有机物分解；流经兼氧池时，其中的微生物则通过有氧呼吸和无氧呼吸将有机物分解。(2)水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物组成的整体，不止一种生物，故排除种群，不包含无机环境，故排除生态系统，则这个整体属于群落。植物为生产者，属于第一营养级，生态系统中消费者和分解者的能量都是最终来源于生产者固定的太阳能。(3)生态工程的建立要把社会、经济和自然作为一个统一的整体来考虑，需要考虑生物与环境的协调与平衡，分层、分级利用废弃物中的物质，并增加生物的种类以增强生态系统的稳定性，故生态工程需遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理和物种多样性原理等。(4)生态工程对恢复和重建受损的生态系统有着重要作用，通过生态工程对已被破坏的生态环境进行修复和改善，可提高生态系统的生产力。
2．答案：(1)高 正反馈　 (2)生态塘和潜流湿地 净化作用　　(3)增加水中的溶氧量 提高饵料的利用率　　(4)后面池塘水体中的N和P含量（浓度）越来越高　　(5)补水和排水 水泵控制水的流量（循环频率）
解析：(1)与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统中的组分较少，营养结构简单，抵抗力稳定性较低，恢复力稳定性较高。生态系统稳定性的维持是正反馈调节和负反馈反馈调节共同作用的结果，正反馈调节使生态系统远离平衡状态，负反馈调节使生态系统平衡状态，负反馈调节使生态系统维持在相对稳定的状态。(2)该生态系统属于人工设计的生态工程。与传统养殖池塘相比，增加了生态塘和潜流湿地等设施。生态塘和潜流湿地中的水生植物和滤食动物能够有效减少水体中N、P等的含量，起到净化水体的作用。(3)通过设备将前一池塘上层水导入下一个池塘的底部，可以实现上、下水层的交换，增加水中溶氧量和提高饵料利用率。
3.答案　C
4.答案　C
5．解析　(1)植物光合作用消耗二氧化碳产生氧气，动物正好相反，彼此有利。(2)通过微生物的发酵作用也可以分解有机物，产生二氧化碳和无机盐供给绿色植物。(3)这种养殖模式使冬季牛棚内温度较高，牛维持体温消耗的能量较少，自然生长速率明显提高。(4)生态农业的基本原理是物质的循环再生和能量的多级利用。
答案　(1)二氧化碳　氧气
(2)发酵　微生物将有机物分解为无机物
(3)牛棚内温度较高，因而牛维持体温消耗的能量较少
(4)太阳光能　发酵产热
(5)物质的循环利用和能量的高效利用
www.第三单元 细胞的能量供应和利用
学案12细胞的能量“通货”------ATP
ATP的主要来源------细胞呼吸
考纲要求 　
1.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)。
2.细胞呼吸(Ⅱ)。
3.探究酵母菌的呼吸方式。
复习要求
1．简述ATP的化学组成和特点。
2．说出ATP与ADP的转化过程及其意义
3．解释ATP在能量代谢中的作用。
4．描述线粒体的结构和功能
5．简述细胞呼吸的方式、原理和实质
6．学会检测细胞呼吸的方法
7．说明细胞呼吸的原理，并探讨其在生产和生活中的应用
基础自查
一．细胞的能量通货——ATP
1．ATP的结构和功能
(1) ATP分子结构简式（说出A、P、～的含义，描述其结构特点）
(2) ATP的功能
2．ATP与ADP的相互转化
(1)相互转化的反应式为：
(2)ATP形成的能量来源
二、探究酵母菌的呼吸方式
1．说说你对酵母菌的认识。
2．如何检测CO2的产生？
3．如何检测酒精的产生？
三、有氧呼吸
1．写出总反应式
2．过程填空：
四、无氧呼吸
1．反应式
(1)分解成酒精的反应式为：
(2)转化成乳酸的反应式为：
2．过程与有氧呼吸有何异同？
思考 (1)不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因和根本原因分别是什么？
(2)呼吸作用分阶段进行有什么意义？
课堂深化探究
一．ATP在能量代谢中的作用
问题:细胞中绝大多数生命活动都是由ATP直接提供能量的。同其他储能物质相比，ATP有何特点？
1．简析ATP的结构
(1)组成元素：
(2)简称：
(3)各字母代表的含义：
(4)结构简式：
2.细胞内的能源物质总结：
（1）主要储存能量物质：
其他储能物质：动物：、
植物：
（2）主要能源物质：
（3）直接能源物质：
（4）最终能源：
思考：1. 生物体内能源物质的是如何转化的？完善图解中的物质和生理过程
思考：2.ATP与RNA在组成上有何关系？
二. ATP和ADP可以相互转化
问题:经测定，一个成年人一天将有40公斤的ATP发生转化，而细胞中的ATP、ADP总量仅有2～10毫克。为满足能量需要，细胞内解决这一矛盾的合理途径是什么？
（1）ATP的来源
（2）ATP与ADP的相互转化
三．有氧呼吸与无氧呼吸的比较
类型 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 反应条件
反应场所
分解产物
不同点 释放能量
特点
相互联系
特别提醒　
(1)有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵。
(2)无氧呼吸只释放少量能量，其余的能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中。(3)水稻等植物长期水淹后烂根的原因：无氧呼吸的产物酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因：无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。
(4)原核生物无线粒体，仍可进行有氧呼吸，如蓝藻、硝化细菌等。
四.根据CO2释放量与O2消耗量判断细胞呼吸类型(以细胞呼吸底物为葡萄糖为例)
(1)无CO2释放
(2)CO2释放量＝O2消耗量
(3)CO2释放量>O2消耗量
特别提醒
(1)乳酸菌、动物细胞、马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根等，无氧呼吸产物为乳酸，均不产生CO2。
(2)所有生物细胞，呼吸过程中若有H2O生成，一定来自有氧呼吸过程。因为无氧呼吸两种方式均不产生H2O。
五. 影响呼吸速率的因素及实践应用
1．内部因素——遗传因素(决定酶的种类和数量)
(1)不同种类的植物细胞呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植物，阴生植物小于阳生植物。
(2)同一植物在不同的生长发育时期细胞呼吸速率不同，如幼苗期、开花期细胞呼吸速率较高，成熟期细胞呼吸速率较低。
(3)同一植物的不同器官细胞呼吸速率不同，如生殖器官大于营养器官。
2．外部因素
因素 影响机理（曲线解读） 曲线模型 实践应用
温度
氧气
CO2浓度
H2O
特别提醒　
(1)O2浓度为零时，细胞呼吸强度并不为零，因为细胞可进行无氧呼吸。
(2)随着O2浓度的增加，无氧呼吸受到抑制，有氧呼吸也因氧气浓度较低而较弱，细胞呼吸的总强度较低；但后来随着氧气浓度的升高，有氧呼吸逐渐增强，细胞呼吸总强度又增大。
(3)从化学平衡的角度分析，高浓度的CO2在一定程度时可以抑制细胞呼吸。
对应训练
1.(2012·六安模拟)从内地到西藏旅游，到达西藏后很多人会出现乏力现象，原因是在缺氧的环境下细胞呼吸作用的方式发生了改变。下列相关叙述不正确的是( )
A.无氧呼吸增多，导致内环境乳酸增多、pH下降
B.无氧呼吸增强，导致细胞释放的能量减少
C.细胞质基质产生的能量增多，线粒体产生的能量减少
D.由于氧气缺乏，导致第一阶段产生的丙酮酸减少，影响了第二、三阶段的进行
2. (2012 天津模拟)如图为某同学构建的在晴朗白天植物的有氧呼吸过程图，下列说法正确的是( )
A.催化2→3的酶存在于线粒体内膜上
B.产生的8主要用于合成ATP
C.6部分来自叶绿体
D.3全部释放到大气中
3. (易错题)如图表示某植物的非绿色器官呼吸时O2的吸收量和CO2的释放量之间的相互关系，其中线段XY=YZ，则在氧浓度为a时( )
A.有氧呼吸比无氧呼吸消耗的有机物多
B.有氧呼吸比无氧呼吸释放的能量多
C.有氧呼吸比无氧呼吸释放的二氧化碳多
D.有氧呼吸和无氧呼吸释放的能量相等
4.(2012·亳州模拟)如图表示有氧呼吸过程。下列有关说法正确的是( )
A．①②③中数值最大的是①
B．产生①②的场所是线粒体
C．④代表的物质是氧气
D．乳酸菌能完成图示全过程
5. (易错题)下列有关细胞呼吸的叙述中，错误的是( )
①蛔虫进行无氧呼吸
②哺乳动物的成熟红细胞只能进行无氧呼吸
③长跑时，人体产生的CO2是有氧呼吸和无氧呼吸的共同产物
④发酵和无氧呼吸为同一概念
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
6 (2012·吉林市期末)下图表示某植物种子在氧浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化，则相关的分析错误的是(　　)。
A．氧浓度为a时，只进行无氧呼吸
B．氧浓度为b时，无氧呼吸比有氧呼吸消耗的葡萄糖多
C．氧浓度为c时，较适于贮藏该植物器官
D．氧浓度为d时，细胞产生的ATP全部来自线粒体
7.某同学在研究马铃薯块茎细胞呼吸方式时，设计了如下实验：
实验一：取新鲜马铃薯块茎，洗净、切成碎屑。向锥形瓶A、B中分别放入适量的马铃薯块茎碎屑，如图甲所示。每隔一段时间，从分液漏斗向锥形瓶A中注入适量的过氧化氢溶液，观察装置中溴麝香草酚蓝水溶液的颜色变化(溴麝香草酚蓝水溶液用于二氧化碳的检测，二氧化碳能使该溶液由蓝变绿再变黄)。
实验二：取新鲜马铃薯块茎，洗净、切成碎屑。向锥形瓶C中加入适量的马铃薯块茎碎屑，并向C瓶中充入N2替代锥形瓶中的空气，如图乙所示，一段时间后，观察装置中溴麝香草酚蓝水溶液的颜色变化。
请回答下列问题。
(1)实验一的原理是________________；当实验一中溴麝香草酚蓝水溶液的颜色由绿变黄时，是否可以说明马铃薯的呼吸作用在逐渐增强？________________，为什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)已知植物细胞无氧呼吸有两种类型，一种是能够产生酒精的无氧呼吸，另一种是能够产生乳酸的无氧呼吸。并且马铃薯块茎在只有N2的条件下可以进行无氧呼吸。则实验二的目的是________________________________________________________________________；
若实验二中溴麝香草酚蓝水溶液________________，则说明马铃薯块茎细胞进行的是产生乳酸的无氧呼吸，其反应式为
________________________________________________________________________。
(3)实验一和实验二在设计上均有不够严谨之处，可能会干扰对马铃薯块茎细胞呼吸类型的判断，请给予修正。_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
修正的理由是_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
实验探究
下图为“探究酵母菌的呼吸作用方式”的实验装置图，请据图分析：
(1)A瓶加入的试剂是______________，其目的是______________________ ____________________________。
(2)C瓶和E瓶加入的试剂是__________________________，其作用是____________________。
(3)图中装置有无错误之处，如果有，请在图中加以改正。
(4)D瓶应封口放置一段时间后，再连通E瓶，其原因是
________________________________________________________________________。
(5)请写出连通后D瓶中的反应式_______________________________________ _________________________________
限时训练
题组一 ATP的相关知识
1.下列有关ATP的叙述中，正确的是( )
A.把酵母菌的培养条件从有氧改为无氧时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
B.甘油分子由小肠腔进入小肠绒毛上皮细胞的过程中，细胞消耗ATP的量增加
C.C3还原的过程中，叶绿体基质内产生ADP的量增加
D.酒精发酵和乳酸发酵产生等量ATP时，细胞内生成的CO2量相等
2．下列关于ATP的叙述，与事实不符的是 (　　)
A．合成ATP所需的能量由磷酸提供
B．细胞质和细胞核中都有ATP分布
C．ATP可以水解为一个核苷酸和两个磷酸
D．正常细胞中ATP与ADP的比值在一定范围内变化
3．在某细胞培养液中加入32P标记的磷酸分子，短时间内分离出细胞的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端P已带上放射性标记，该现象能够说明 (　　)
①ATP中远离A的P容易脱离
②32P标志的ATP是重新合成的
③ATP是细胞内的直接能源物质
④该过程中ATP既有合成又有分解
A．①②③④　　　　　 　　 B．①②③
C．①②④ D．②③④
题组二 细胞呼吸
4.甲酵母菌进行有氧呼吸，乙酵母菌进行发酵，若它们消耗了等量的葡萄糖，则它们放出的二氧化碳和吸入的氧气的体积之比是( )
A.1∶2 B.1∶1 C.2∶3 D.4∶3
5.检验绿色植物在呼吸过程中放出CO2，以下哪项实验条件是必要的( )
A.要用一株叶子多的植物
B.要在黑暗条件下实验
C.把植物淹没在水中
D.用一株幼小植物
6.下列关于细胞呼吸的叙述，错误的是( )
A.细胞呼吸必须在酶的催化下进行
B.人体肌肉组织细胞可以进行有氧呼吸和无氧呼吸
C.酵母菌在进行细胞呼吸时一定释放CO2
D.叶肉细胞在光照下进行光合作用，不进行细胞呼吸
7．下图表示有氧呼吸过程，下列有关说法正确的是( )
A．①②④中能量数值最大的是②
B．③代表的物质是氧气
C．产生①②的场所是线粒体
D．部分原核生物能完成图示全过程
8．一瓶含有酵母菌的葡萄糖溶液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的C2H5OH和CO2的量如下表所示。下列叙述错误的是( )
氧浓度(%) a b c d
产生CO2的量(mol) 0.9 1.3 1.5 3.0
产生酒精的量(mol) 0.9 0.7 0.6 0
A.氧浓度为a时，只进行无氧呼吸
B．氧浓度为b时，经有氧呼吸产生的CO2为0.6 mol
C．氧浓度为c时，消耗的葡萄糖中有50%用于酒精发酵
D．氧浓度为d时，只进行有氧呼吸
题组三 应用提升
9．下列各项应用中，主要利用无氧呼吸原理的是( )
A．利用葡萄、粮食和酵母菌制酒
B．提倡慢跑等健康运动
C．稻田定期排水
D．光下适当增加作物环境中的二氧化碳浓度
10．四川南充果农将广柑贮藏于密闭的土窑中，贮藏时间可以达到4～5个月之久；哈尔滨等地利用大窑套小窑的办法，可使黄瓜贮存期达到3个月，这种方法在生物学上称为“自体保藏法”。下列关于“自体保藏法”说法正确的是( )
A．自体保藏法是一种简便的果蔬贮藏法，但其易受外界环境的影响
B．自体保藏法的原理是依靠果蔬呼吸释放的二氧化碳抑制自身的呼吸作用
C．在密闭环境中，二氧化碳浓度越高，贮藏效果越好
D．在自体保藏法中如能控温1～5℃，贮藏时间会更长
11.(18分)(探究创新题)如图为酵母菌无氧呼吸实验装置图，请据图回答：
(1)本实验主要验证________________________________________________。
(2)盛有清水的试管在此发酵实验中的作用是___________________________
____________________________________。
(3)容器中溶液A一般是指__________，发酵实验过程中，盛清水试管和盛溶液A试管的现象分别是________________________；_____________________。
(4)随着时间推移，盛清水的试管现象最终消失，这是因为_______________，此时测定烧瓶中溶液的成分应该是____________________________________。
(5)要用煮沸又冷却的葡萄糖溶液的原因是_____________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(6)如用乳酸菌代替酵母菌，溶液A的现象是___________________________，请说明理由(用有关化学反应式表示)_________________________________。
12.如图表示某种植物的非绿色器官在不同的氧浓度下O2吸收量和CO2生成量的变化，请据图回答问题。
(1)图中曲线QR区段CO2生成量急剧减少的主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)________点的生物学含义是无氧呼吸消失点，由纵轴、CO2生成量和O2吸收量共同围成的面积所代表的生物学含义是________________________________________________________________________。
(3)在原图中绘出无氧呼吸产生的CO2随氧气浓度变化而变化的曲线。
(4)若图中的AB段与BC段的距离等长，说明此时有氧呼吸释放的CO2与无氧呼吸释放的CO2相比________(填“一样多”或“更多”或“更少”)，有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的________。
(5)在长途运输新鲜蔬菜时，常常向塑料袋中充入氮气，目的是________________________________________________________________________。
你认为氧浓度应调节到________点的对应浓度，更有利于蔬菜的运输，试说明理由：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
高考真题体验
1.（2012年上海）25．图9表示细胞内葡萄糖分解的反应式。下列关于该过程的说法正确的是
A．只发生在细胞有氧时 B．只发生在细胞缺氧时
C．只发生在线粒体内 D．只发生在细胞质基质内
2.(2012年江苏) 23. 下图表示细胞呼吸作用的过程，其中 1~3代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质，下列相关叙述正确的是（ ）
A.1 和 3 都具有双层生物膜
B.1 和 2 所含酶的种类不同
C.2 和 3 分别都能产生大量 ATP
D.甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
3.（2012安徽）29．（10分）为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A-F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验（见下表）
试管编号 加入的物质[来源:z&zs&] 细胞质基质A B 线粒体C D 酵母菌E F[来
葡萄糖 - + - + + +
丙酮酸 + - + -[来 - -
氧气 + - + - + -
注：“+”表示加入了适量的相关物质，“-”表示未加入相关物质
（1）会产生CO2和H2O的试管有 ，会产生酒精的试管有 ，根据试管 的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所。（均填试管编号）
（2）有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2，4-二硝基苯酚（DNP）对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在 的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解 （填“能”或“不能”）继续进行。
4.(2012年四川) (13分）研究表明，癌细胞和正常分化细胞在有氧条件下产生的ATP总量没有明显差异，但癌细胞从内环境中摄取并用于细胞呼吸的葡萄糖是正常细胞的若干倍。下图是癌细胞在有氧条件下葡萄糖的部分代谢过程，据图分析回答问题：
（l）图中A代表细胞膜上的 。葡萄糖进入癌细胞后，在代谢过程中可通过
作用形成非必需氨基酸，也可通过形成五碳糖进而合成 作为DNA复制的原料。
（2）在有氧条件下，癌细胞呼吸作用的方式为 。与正常细胞相比，①-④ 过程在癌细胞中明显增强的有 （填编号），代谢途径发生这种变化的意义在于能够 ，从而有利于癌细胞的增殖。
（3）细胞在致癌因子的影响下， 基因的结构发生改变而被激活，进而调控 _____________的合成来改变代谢途径。若要研制药物来抑制癌症患者细胞中的异常代谢途径，图中的过程 （填编号）不宜选为作用位点。
5.(2011·江苏卷)下图为不同培养阶段酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线，请回答下列问题。
(1)曲线AB段酵母菌呼吸发生的场所是________；曲线BC段酵母菌呼吸的方式为________。
(2)酵母菌种群数量从C点开始下降的主要原因除葡萄糖被大量消耗外，还有________、________。
(3)在T1～T2时段，单位时间内酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有________________、________________。
(4)某同学在T3时取样，统计的酵母菌种群数量明显高于D点对应的数量，原因可能有________________、________________和用血球计数板计数时出现错误等。
6.(2011·安徽卷)某种蔬菜离体叶片在黑暗中不同温度条件下呼吸速率和乙烯产生量的变化如图所示，t1、t2表示10～30 ℃之间的两个不同温度。下列分析正确的是(　　)。
A．与t1相比，t2时呼吸速率高峰出现时间推迟且峰值低，不利于叶片贮藏
B与t2相比，t1时乙烯产生量高峰出现时间提前且峰值高，有利于叶片贮藏
C．t1、t2条件下呼吸速率的变化趋势相似，t1>t2，t1时不利于叶片贮藏
D．t1、t2条件下乙烯产生量的变化趋势相似，t17.(2011·山东卷)某兴趣小组在室温下进行了酵母菌无氧呼吸的探究实验(如图)。下列分析错误的是(　　)。
A．滴管中冒出气泡是反应产生CO2的结果
B．试管中加水的主要目的是制造无氧环境
C．若试管中的水换成冷水，气泡释放速率下降
D．被分解的葡萄糖中的能量一部分转移至ATP，其余的存留在酒精中
8．(2011·海南单科，3)关于细胞呼吸的叙述，正确的是(　　)。
A．种子风干脱水后呼吸强度增强
B．土壤淹水可导致根系发生无氧呼吸
C．破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖
D．小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱
9．(2010·天津卷)在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是(　　)。
①叶绿体基质　②类囊体薄膜　③线粒体基质　④线粒体内膜
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
10．(2010·全国新课标)下列关于呼吸作用的叙述，正确的是(　　)。
A．无氧呼吸的终产物是丙酮酸
B．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水
C．无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累
D．质量相同时，脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多
11．(2009·广东生物，4)利用地窖贮藏种子、果蔬在我国历史悠久。地窖中的CO2浓度较高，有利于(　　)。
A．降低呼吸强度 B．降低水分吸收
C．促进果实成熟 D．促进光合作用
12．(2009·江苏生物，11)某小组为研究脱气对酵母菌在培养初期产气量的影响，进行了甲、乙两组实验，实验装置如右图所示，除图中实验处理不同外，其余条件相同。一段时间内产生CO2总量的变化趋势是(　　)。
13．(2009·天津理综，6)按下表设计进行实验，分组后，在相同的适宜条件下培养8～10小时，并对实验结果进行分析。下列叙述正确的是(　　)。
材料 取 样 处 理 分 组 培养液 供氧情况
适宜浓度酵母菌液 50 mL 破碎细胞(细胞不完整) 甲 25 mL 75 mL 无氧
乙 25 mL 75 mL 通氧
50 mL 未处理 丙 25 mL 75 mL 无氧
丁 25 mL 75 mL 通氧
A.甲组不产生CO2而乙组产生
B．甲组的酒精产量与丙组相同
C．丁组能量转换率与丙组相同
D．丁组的氧气消耗量大于乙组
14．(2009·福建理综，26，Ⅰ)右图表示的是测定保温桶内温度变化实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。材料用具：保温桶(500 mL)、温度计、活性干酵母、质量浓度0.1 g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。
实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更多。
(1)取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：
装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三
A 加入240 mL的葡萄糖溶液 加入10 g活性干酵母 ①________________
B 加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 ②________________ 加入石蜡油，铺满液面
(2)B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是________________，这是控制实验的________变量。
(3)要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个装置C。请写出装置C的实验步骤：
装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三
C ③____________ ④____________ 加入石蜡油，铺满液面
(4)实验预期：在适宜条件下实验，30 min后记录实验结果，若装置A、B、C温度大小关系是：________(用“<、＝、>”表示)，则假设成立。
学案12细胞的能量“通货”------ATP
ATP的主要来源------细胞呼吸
答案与解析
基础自查
一．细胞的能量通货——ATP
1．ATP的结构和功能
(1) ATP是三磷酸腺苷的英文名称缩写，其结构简式是A—P～P～P，一个ATP分子中含有一个腺苷，三个磷酸基团，两个高能磷酸键，ATP分子中大量的化学能储存在高能磷酸键中。
(2) ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，直接给细胞生命活动提供能量。
2． (1)相互转化的反应式为：
(2)ATP形成的能量来源
①在动物、人、真菌和大多数细菌中，ATP来自于细胞呼吸释放的能量。
②绿色植物的光合作用和细胞呼吸都形成ATP。
二、探究酵母菌的呼吸方式
1．酵母菌是一种单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。
2．可使用澄清石灰水或溴麝香草酚蓝水溶液，CO2可使后者发生的颜色变化是由蓝变绿再变黄。
3．检测酒精的产生：可使用橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下其与酒精发生化学反应，变成灰绿色。
三、1.C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量
2．细胞质基质 葡萄糖丙酮酸＋[H]＋ATP 少量 线粒体基质 丙酮酸＋H2OCO2＋[H]＋ATP 少量 线粒体内膜 [H]＋O2H2O＋ATP 大量
三、有氧呼吸
1．反应式： 1.C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量
2．细胞质基质 葡萄糖丙酮酸＋[H]＋ATP 少量 线粒体基质
丙酮酸＋H2OCO2＋[H]＋ATP 少量 线粒体内膜 [H]＋O2H2O＋ATP 大量
四、1.(1)C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量
(2)C6H12O62C3H6O3＋少量能量
2．酒精和CO2或乳酸 细胞质基质
思考 (1)直接原因是催化反应的酶不同，根本原因是控制酶合成的DNA不同。
(2)可使能量逐步释放，对保持生物体的体温稳定有重要意义。
课堂深化探究
一．ATP在能量代谢中的作用
1．ATP的结构简析
(1)组成元素：C、H、O、N、P。
(2)简称：三磷酸腺苷。
(3)各字母代表的含义：A——腺苷(腺嘌呤＋核糖)；P——磷酸基团；～——高能磷酸键。
(4)结构简式：A—P～P～P(远离腺苷A的那个高能磷酸键容易断裂，也容易形成)。
2.．细胞内的能源物质总结：
（1）脂肪
其他储能物质：动物：糖原
植物：淀粉
（2）主要能源物质：糖类
（3）直接能源物质：ATP
（4）最终能源：太阳光能
思考：1. 氧化分解 ATP 直接供能
2.ATP分子中去掉两个磷酸基团后形成的物质是腺嘌呤核糖核苷酸，是组成RNA的基本单位之一。
二. 1.（1）
（2）
特别提醒：　酶1、酶2不同：酶1——合成酶，酶2——水解酶。
转化式：ADP＋Pi＋能量ATP
(1)ATP在生物体内含量少，但转化十分迅速，从而使细胞中的ATP总是处于一种动态平衡中。
(2)ATP与ADP的相互转化不是可逆反应。因为转化过程中的所需酶、能量的来源和去路和反应场所都不完全相同。但是物质是可循环利用的。
(3)ATP的形成需要满足4个条件：2种原料(ADP和Pi)、能量和酶。另外合成ATP的过程中有水生成。
三．有氧呼吸与无氧呼吸的比较
类型 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 反应条件 需要O2、酶和适宜的温度 不需要O2，需要酶和适宜的温度
反应场所 第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段在线粒体内 全过程都在细胞质基质中
分解产物 CO2和H2O CO2、酒精或乳酸
不同点 释放能量 释放大量能量 释放少量能量
特点 有机物彻底分解，能量完全释放 有机物没有彻底分解，能量没完全释放
相互联系 其实质都是分解有机物，释放能量，生成ATP供生命活动需要；第一阶段(从葡萄糖到丙酮酸)完全相同
四. (1) 细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，本类呼吸在密闭空间内不引起气压的变化。
(2) 细胞只进行有氧呼吸或同时进行产生乳酸的无氧呼吸和有氧呼吸，由C6H12O6＋6O2＋6H2O12H2O＋6CO2＋能量及C6H12O62C3H6O3＋能量，可以看出，反应过程中O2消耗量与CO2释放量相等，此时如在密闭的空间内，细胞呼吸也不引起气压变化。
(3) 细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸及有氧呼吸两种呼吸方式。
C6H12O6＋6O2＋6H2O12H2O＋6CO2＋能量及C6H12O62CO2＋2C2H5OH＋能量，当有氧呼吸和无氧呼吸强度相等时，＝；若>，无氧呼吸强度比有氧呼吸强，反之，有氧呼吸强度强。
五.
因素 影响机理 曲线模型 实践应用
温度 影响呼吸酶的活性：最适温度时，细胞呼吸最强；超过最适温度呼吸酶活性降低，甚至变性失活，呼吸受抑制；低于最适温度酶活性下降，呼吸受抑制 ①低温下贮存蔬菜、水果；②在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温，以降低细胞呼吸，减少有机物的消耗，提高产量
氧气 氧气作为有氧呼吸的原料而影响细胞呼吸的速率和性质(在O2浓度为零时只进行无氧呼吸；浓度为大于零小于10%时，既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸；浓度为10%以上时，只进行有氧呼吸。) 适当降低氧气浓度能够抑制细胞呼吸，减少有机物消耗，以延长蔬菜、水果的保鲜时间
CO2浓度 增加CO2的浓度对细胞呼吸有明显的抑制效应。这可以从化学平衡的角度得到解释 在蔬菜和水果的保鲜中，增加CO2的浓度，可提高保鲜效果
H2O 在一定范围内，细胞呼吸强度随含水量的增加而加强，随含水量的减少而减弱 将种子风干，以减弱细胞呼吸，从而减少有机物的消耗，延长作物种子储藏时间
对应训练
1.【解析】选D。无氧呼吸是在细胞质基质内进行的，缺氧时无氧呼吸增强，细胞质基质产生的能量增多，线粒体产生的能量减少；无氧呼吸产生的乳酸增多、pH下降。有氧呼吸第一阶段产生丙酮酸的多少与氧气无关，影响第三阶段进行的因素是氧气含量，D项错误。
2.【解题指南】
(1)知识储备：①明确有氧呼吸的原料和产物。
②掌握有氧呼吸各阶段的场所。
(2)解题关键：
判断有氧呼吸产物3、7、8的名称，由此推出5→7为有氧呼吸的第三阶段，2→3为有氧呼吸的第二阶段。
【解析】选C。从图中判断1～8依次是葡萄糖、丙酮酸、CO2、H2O、［H］、O2、H2O和能量。丙酮酸产生CO2是有氧呼吸的第二阶段，在线粒体基质中进行；有氧呼吸产生的能量约40%储存在ATP中，其余的以热能的形式散失；在晴朗的白天，植物光合作用很强，不仅充分利用了线粒体产生的CO2，还要从外界吸收CO2，同时其产生的O2除了供线粒体利用外，还有剩余，释放到大气中。
3.【解析】选B。据图分析：在氧浓度为a时既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸；XY=YZ，说明有氧呼吸吸收的O2(也反映此时的有氧呼吸释放的CO2的量)等于无氧呼吸释放的CO2的量，据此不难得出A、C、D项是错误的。
【方法技巧】根据数值巧判断细胞呼吸类型
(3)若有H2O产生，一定是有氧呼吸。
4.【解析】选C。①②③表示有氧呼吸过程中三个阶段释放的能量，其中第三阶段［H］和④氧气结合反应，释放的能量③最多；有氧呼吸第一阶段是在细胞质基质中进行的，第二、三阶段在线粒体中进行，所以产生①的阶段在细胞质基质，产生②③的阶段在线粒体中；乳酸菌是厌氧生物，不进行有氧呼吸，只进行无氧呼吸。
5.【解析】选C。蛔虫是营寄生生活的动物，线粒体退化，进行无氧呼吸；人体产生的CO2是有氧呼吸的产物，而无氧呼吸的产物是乳酸；发酵是微生物的无氧呼吸，高等生物的无氧呼吸不能称为发酵。
【误区警示】本题四个选项均可能误选。首先认为动物细胞全进行有氧呼吸，误选①②；其次认为人体无氧呼吸产生CO2而排除③；最后由于不明确发酵的概念而排除④。
6.解析　分析图形，a时氧浓度为0，只进行无氧呼吸；b时，有氧呼吸产生CO2为3，消耗葡萄糖的量为0.5，无氧呼吸产生CO2量为8－3＝5，无氧呼吸消耗葡萄糖的量为2.5；氧浓度为c时，呼吸产生CO2量最少，则消耗有机物最少，较适于贮藏；氧浓度为d时，细胞进行有氧呼吸，产生ATP的场所为细胞质基质和线粒体。
答案　D
7.解析　(1)马铃薯块茎中含有过氧化氢酶，催化过氧化氢分解产生O2，以此促进马铃薯块茎进行有氧呼吸。CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液发生颜色变化。
(2)马铃薯块茎无氧呼吸的产物是乳酸，不产生CO2，故不能使溴麝香草酚蓝水溶液变色。
(3)微生物的呼吸作用会干扰实验结果。
答案　(1)马铃薯块茎细胞中含有过氧化氢酶，可催化过氧化氢分解产生氧气；在有氧条件下，马铃薯块茎细胞可以进行有氧呼吸，产生的二氧化碳可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄　不能　溶液的颜色由绿变黄可能是实验时间较长，马铃薯产生的CO2总量较多引起的(或其他合理答案也可)　(2)探究马铃薯无氧呼吸的类型　不变色　C6H12O62C3H6O3＋少量能量　(3)实验前应对马铃薯块茎进行消毒；B瓶和C瓶组装之前均应做灭菌处理(合理即可)　不同的微生物具有不同的呼吸类型，它们的存在会干扰实验结果
实验探究
答案：(1)NaOH溶液 使进入B瓶的空气先经过NaOH处理，排除空气中CO2对实验结果的干扰
(2)澄清石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液) 检测CO2的产生
(3)如图所示
(4)D瓶封口放置一段时间后，酵母菌会将瓶中的氧气消耗完，再连通E瓶，就可以确保通入澄清石灰水(或溴麝香草酚蓝水溶液)的CO2完全是由酵母菌无氧呼吸所产生的
(5)C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量
解析 酵母菌在有氧条件下进行有氧呼吸，产生CO2和H2O；在无氧条件下进行无氧呼吸，产生CO2和酒精。甲、乙装置分别用于检测有氧和无氧条件下是否产生CO2。(1)A瓶加入NaOH溶液，可吸收空气中的CO2，避免对实验结果的干扰。(2)C、E瓶用于检测CO2的产生，可用澄清石灰水(有CO2产生时溶液变混浊)或溴麝香草酚蓝水溶液(有CO2产生时溶液颜色由蓝变绿再变黄)。(3)D瓶应封口放置一段时间后，再连通E瓶，这是为了消耗掉瓶中的O2，创造无氧环境。(4)酵母菌在无氧条件下的呼吸产物是酒精和CO2。
限时训练
题组一 ATP的相关知识
1【解析】选C。酵母菌是兼性厌氧型生物，将其培养条件从有氧改为无氧时，细胞中ATP与ADP的含量仍处于动态平衡。甘油分子通过自由扩散由小肠腔进入小肠绒毛上皮细胞，不产生也不消耗能量。C3还原的过程中，消耗ATP，叶绿体基质内产生ADP的量增加。乳酸发酵不产生CO2。
2解析：在光合作用过程中，合成ATP所需的能量来自光能，而在呼吸作用过程中合成ATP所需的能量来自有机物中的化学能；ATP在细胞中分布很广，细胞质和细胞核中都有ATP分布；ATP是由一个腺嘌呤、一个核糖和三个磷酸组成的；生物体内ATP与ADP处于动态平衡状态。
答案：A
3解析：被标记的32P在ATP中出现，但ATP含量变化不大，说明ATP既有合成也有分解。因放射性出现在ATP的末端磷酸基团，说明该磷酸基团容易脱离，否则就不会有放射性出现。
答案：C
题组二 细胞呼吸
4.【解析】选D。根据酵母菌进行有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，甲酵母菌进行有氧呼吸时，放出的二氧化碳和吸入的氧气的体积之比相等，而乙酵母菌只放出二氧化碳，不消耗氧气，所以二氧化碳∶氧气=(6+2)∶(6+0)=4∶3。
5.【解析】选B。植物在光合作用过程中要吸收CO2，会对实验结果造成影响，故应在黑暗条件下进行。
6.【解析】选D。细胞呼吸是活细胞进行的一项生命活动，需要在酶的催化作用下进行；酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸的产物均有CO2；叶肉细胞在光照下既进行光合作用，也进行细胞呼吸。
7．D [题干以图解方式呈现有氧呼吸的三个阶段，据图解可推知①②④分别是三个阶段中的能量值，③代表H2O，⑤代表O2。A不正确，因为第三阶段产生的能量最多；C不正确，因为第一阶段是在细胞质基质中完成的。原核生物有的利用细胞膜内侧附着的酶结构完成有氧呼吸全过程。]
8．C [无氧呼吸时，酵母菌产生的酒精与CO2的摩尔数相等。氧浓度为b时，共产生CO2 1.3 mol，其中无氧呼吸产生0.7 mol，则有氧呼吸产生0.6 mol；a浓度时，所有CO2都是无氧呼吸产生的，没有进行有氧呼吸；氧浓度为c时，产生酒精0.6 mol，则无氧呼吸放出的CO2为0.6 mol，而CO2释放总量为1.5 mol，因此有氧呼吸放出的CO2为0.9 mol，根据无氧呼吸反应式可知，0.3 mol葡萄糖用于无氧呼吸，根据有氧呼吸反应式可知，有氧呼吸消耗葡萄糖量为0.15 mol，则酒精发酵所占比例为×100%＝67%；d浓度时，不产生酒精，说明不进行无氧呼吸。]
规律方法 呼吸作用方式的判断
(1)如果某生物产生CO2的量和消耗O2的量相等，则该生物进行有氧呼吸；
(2)如果某生物不消耗O2，只产生CO2，则只进行无氧呼吸；
(3)如果某生物释放的CO2量比吸收的O2量多，则两种呼吸方式都进行；
(4)如果某生物无O2的吸收和CO2的释放，则该生物只进行无氧呼吸(产物为乳酸)或生物已死亡；
(5)无氧呼吸的产物中没有水，如果在呼吸作用的产物中有水，一定是进行了有氧呼吸 。
题组三 应用提升
9．A [酵母菌利用葡萄、粮食进行无氧呼吸产生酒精。慢跑和稻田定期排水都是利用了细胞的有氧呼吸。光下适当增加CO2浓度可促进作物的光合作用。]
10．ABD [密闭环境中，二氧化碳浓度越高，有氧呼吸被抑制地越彻底，但无氧呼吸的强度会增大，无氧呼吸消耗的有机物会更多，其产物酒精还会伤害植物细胞。]
方法点拨 水果、蔬菜、粮食的储存条件
粮食的贮藏条件为：低温、低氧、干燥，以降低细胞呼吸对有机物的消耗，还要定期通风，排热排湿；水果蔬菜的储存要考虑保鲜，其储存条件为：低温、低氧，适宜的湿度。
11.【解析】酵母菌进行无氧呼吸，首先要除去O2，可通过加热煮沸；酶需要适宜的温度，温度太高酶会变性失活，因而要用煮沸又冷却的葡萄糖溶液；为避免盛溶液A的试管中的O2进入圆底烧瓶，特设盛清水的试管过滤；无氧呼吸产生酒精和CO2，气体CO2一般用澄清的石灰水来检测，当CO2经过盛清水的试管时，会有气泡冒出；当烧瓶内葡萄糖逐渐耗尽时，盛清水的试管内有气泡冒出的现象则会消失；若用乳酸菌代替酵母菌，则溶液A无混浊现象，原因是乳酸菌进行无氧呼吸只产生乳酸，不产生CO2。
答案：(1)酵母菌无氧呼吸可产生CO2
(2)进一步过滤氧气，防止盛溶液A的试管中的氧气进入圆底烧瓶抑制酵母菌发酵
(3)澄清石灰水 有气泡冒出 溶液变混浊
(4)葡萄糖逐渐耗尽 酒精溶液
(5)煮沸的目的是为了排尽圆底烧瓶中原有的空气，为酵母菌发酵营造无氧环境；冷却是为了避免酵母菌酶在高温下失活，为酵母菌提供发挥最高活性而需要的适宜温度
(6)无混浊现象
12.解析　本题以细胞呼吸的两种类型为核心命题点，考查了有氧呼吸、无氧呼吸随O2浓度变化的特点，综合考查了学生解读曲线、根据已知曲线画未知曲线的能力以及解决相关实际问题的能力。解题时应注意：Q点只进行无氧呼吸，P点只进行有氧呼吸，B点有氧呼吸、无氧呼吸释放的CO2量相等，R点释放的CO2量最少，此时更有利于蔬菜运输。
答案　(1)氧气浓度增加，无氧呼吸受抑制　(2)P　氧浓度逐渐增大的过程中，无氧呼吸生成的CO2总量
(3)如图(点线)所示(所绘曲线应能表现下降趋势，并经过Q、B以及P点在x轴上的投影点)。
(4)一样多　
(5)降低氧浓度，减少有机物的消耗　R　此时有氧呼吸强度较低，同时又抑制了无氧呼吸，蔬菜中的有机物消耗最少
高考真题体验
1.【答案】D
【解析】图中表示的细胞内葡萄糖分解的反应式为呼吸作用的第一阶段，无论有氧呼吸还是无氧呼吸，都是在细胞质基质中进行。
2.【答案】BD
【解析】图中的1为细胞质基质，2为线粒体基质，3为线粒体内膜，甲为丙酮酸，乙为[H]。有氧呼吸的第一、二阶段产生ATP较少，第三阶段能产生大量的ATP。
3.【答案】(1)C、E B、F B、D、F
（2）线粒体内膜 能
【解析】（1）由题可知，A试管中不能进行呼吸作用，B试管中进行了无氧呼吸，能够产生酒精和CO2，C试管中能够进行呼吸作用的第二、三阶段，能产生水和CO2，D试管中不能进行呼吸作用，E试管中能进行有氧呼吸，F试管中能进行无氧呼吸。
(2)有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水，该过程是在线粒体内膜进行的，2，4-二硝基苯酚（DNP）对该氧化过程没有影响，该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在线粒体内膜的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解能继续进行。
4.【答案】II．（1）载体蛋白 氨基转换 脱氧核苷酸有氧呼吸和无氧呼吸 ①②③ 产生大量的中间产物，为合成DNA和蛋白质等重要物质提供原料
（3）原癌 酶 ①④
【解析】II．（1）因为图中A能在细胞膜上协助葡萄糖进入细胞膜，所以可以推断其应该是载体蛋白；在代谢的过程，氨基酸向其他氨基酸转换必须通过转氨基作用；DNA的基本单位是脱氧核苷酸，即其合成原料。
（2）癌细胞也有线粒体的存在，所以在有氧的条件下进行有氧呼吸；而癌细胞的代谢比较旺盛，需要大量的大分子物质合成材料，所以相比正常细胞，癌细胞内①②③会加强。
（3）细胞癌变，是由于原癌基因和抑癌基因发生突变引起的，原癌基因的结构改变，会导致大量酶合成，而使得细胞代谢失控。抑制机体内的癌细胞代谢，不应该对正常细胞的代谢造成大的影响，图中代谢过程①④是所有正常细胞都有可能大量进行的，所以不宜作为作用点。
5.解析　(1)图中曲线AB段无乙醇产生，说明酵母菌只进行有氧呼吸，其场所是细胞质基质和线粒体；BC段有乙醇产生，说明酵母菌既进行有氧呼吸也进行无氧呼吸。(2)从C点开始，由于葡萄糖被大量消耗，乙醇含量升高，二氧化碳增加导致培养液的pH下降，致使酵母菌种群数量开始下降。(3)在T1～T2时段，一方面酵母菌种群数量增加，另一方面酵母菌细胞无氧呼吸强度迅速增加，致使单位时间内酵母菌消耗葡萄糖的量迅速增加。(4)图中酵母菌种群数量是在不同时段、多次取样的平均值，若在T3时取样统计其种群数量高于D点对应的数量，可能的原因是取样时培养液未充分摇匀，从底部取样了；或是没有染色，将已死亡的酵母菌菌体也计算在内等。
答案　(1)细胞质基质和线粒体　有氧呼吸和无氧呼吸　(2)乙醇含量过高　培养液的pH下降　(3)酵母菌进行无氧呼吸，产生的能量少　酵母菌种群数量增多　(4)取样时培养液未摇匀，从底部取样　未染色，统计的菌体数包含了死亡的菌体
6.解析　依图示可知，与t2相比，t1温度条件下，叶片的呼吸速率和乙烯产生量的高峰出现时间提前且峰值高，不利于叶片贮藏。
答案　C
7解析　酵母菌无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，此过程受温度影响，试管中加水是为了创造无氧环境，A、B、C正确。被分解的葡萄糖中的能量一部分转移到ATP中，一部分以热能的形式散失，还有一些存留在酒精中，D错。
答案　D
8.解析　种子风干脱水后呼吸强度减弱；土壤淹水，导致根系因缺氧而发生无氧呼吸；破伤风杆菌属于厌氧型细菌，无氧条件下才能大量繁殖；种子萌发过程中有氧呼吸逐渐增强。
答案　B
9.解析　绿叶通过气孔从外界吸收进来的二氧化碳，必须首先与植物体内的C5(一种五碳化合物)结合，形成C3(一种三碳化合物)，这个过程称为CO2的固定，CO2的固定属于光合作用暗反应，暗反应阶段发生在叶绿体基质中。有氧呼吸过程分三个阶段，第二阶段：丙酮酸进入线粒体的基质中，两分子丙酮酸和6个水分子中的氢全部脱下，共脱下20个[H]，丙酮酸被氧化分解成二氧化碳；在此过程释放少量的能量，其中一部分用于合成ATP，产生少量的ATP，所以在叶肉细胞中，CO2的产生场所是线粒体基质。
答案　A
10.解析　无氧呼吸的最终产物应该是乳酸或者酒精和二氧化碳。有氧呼吸前两阶段产生的[H]在线粒体内膜上与氧结合生成水。无氧呼吸不需要O2参与，但是并没有[H]的积累，[H]只在细胞质基质中参与反应，产生了无氧呼吸的产物。质量相同的脂肪和糖类，脂肪所储存的能量更多，因此脂肪是主要的储能物质。
答案　D
11解析　较高浓度的CO2能够抑制细胞的呼吸作用。
答案　A
12.解析　主要考查酵母菌的呼吸作用方式，在有氧气的情况下进行有氧呼吸，无氧条件下进行无氧呼吸。实验刚开始注射器中乙组有氧气，所以能进行有氧呼吸，产生的二氧化碳多，甲组只进行无氧呼吸产生的二氧化碳少。
答案　A
易错点评　对题设实验装置所含信息理解不到位或对实验原理不明确是此题做错的主要原因。关键信息：甲装置脱气进行无氧呼吸，乙装置不脱气，进行有氧呼吸。
13.解析　酵母菌在有氧的条件下能将葡萄糖分解成CO2和水，无氧的条件下将葡萄糖分解成CO2和酒精。依题意，甲组、丙组进行无氧呼吸，乙组、丁组进行有氧呼吸。甲组、乙组两组都产生CO2；由于甲组细胞不完整，甲组的酒精产量较丙组少；丁组能量转换率较丙组高；丁组的氧气消耗量大于乙组。
答案　D
14.解析　考查探究酵母菌在有氧条件下和无氧条件下呼吸作用放出热量的情况。分析表中相关内容，考虑到实验要遵循对照性原则、科学性原则和单一变量原则，因此①处应填“不
加入石蜡油”，②处应填“加入10 g活性干酵母”。B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是去除氧气，这样来控制实验的自变量。要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个装置C，因此应设计成空白对照，即③加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液，④不加入活性干酵母。因为有氧条件下比无氧条件下呼吸作用放出热量多，因此，装置A、B、C温度大小关系是A>B>C。
答案　(1)①不加入石蜡油　②加入10 g活性干酵母
(2)去除氧气　自　(3)③加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液　④不加入活性干酵母　(4)A＞B＞C
www.
生命活动
热能（散失）
能源物质
( )
_____中的化学能
( )第八单元 生命活动的调节与免疫
学案38 免疫调节
考纲要求
人体免疫系统在维持稳态中的作用(Ⅱ)。
艾滋病的传播和预防(Ⅰ)。
复习目标
1.准确说出免疫系统的组成
2.理解人体的三道防线
3.掌握体液免疫和细胞免疫的过程
基础自查
一、免疫系统组成
1.免疫器官： 。
2.免疫细胞：
3.免疫活性物质： 。
二、免疫系统的功能
1.防卫功能
(1)非特异性免疫
①第一道防线： 。
②第二道防线： 。
(2)特异性免疫(第三道防线)
①体液免疫的过程：
②细胞免疫的过程：
2.监控和清除功能
三、免疫失调
1.免疫过强
(1)自身免疫病
。
(2)过敏反应
①概念： 。
②特点：
。
　过敏原是抗原吗？
2.防卫过弱
(1)举例：如艾滋病，又叫 (AIDS)。
(2)病因：
四、免疫学的应用
的发明和应用是现代医学最伟大的成就之一，根据抗原能和 相结合的特性，用 ，器官移植所面临的问题得以解决，也涉及免疫学的应用。
课堂深化探究
一.回顾免疫细胞的起源和分化思考回答切除胸腺、破坏骨髓、两者破坏都有哪些后果？
2.填表比较免疫细胞的来源和功能：
细胞名称 来 源 功 能
吞噬细胞
B细胞
T细胞
浆细胞
效应T细胞
记忆细胞
总结：唯一能产生抗体的细胞是 ，B细胞、记忆B细胞都不能产生；唯一没有识别功能的细胞是 ；特异性免疫中除 外，唯一没有特异性识别功能的细胞是 ，其余免疫细胞都有特异性识别功能。
二　体液免疫和细胞免疫
1.比较：体液免疫与细胞免疫的区别与联系
　　　免疫类型比较项目　　　 体液免疫 细胞免疫
区别 源头
作用物质或细胞
作用对象
作用方式
作用过程
联　系
如何快速确认两种特异性免疫？
2.记忆细胞的二次应答有何特点？
(1)记忆细胞的特点： 。
(2)二次免疫反应：
。
(3)二次免疫特点：
(4)如何解读坐标曲线？
三、免疫失调与人体健康
1.免疫反应的两重性及其分类
(1)免疫反应具有两重性，即对人体产生有利或有害两种结果。
(2)请列表归纳免疫系统的功能：
功 能 功能正常 功能过高或出错 功能过低
防御
自我稳定 —
免疫监视 —
2.比较过敏反应、自身免疫病、免疫缺陷病：
过敏反应 自身免疫病 免疫缺陷病
实质
特点
3.艾滋病(AIDS)及其预防
(1)试说明含义
(2)观察下图描述艾滋病病症
你知道传播途径有哪些吗？
主要应怎么预防？
4.免疫学的应用
(1)免疫预防和免疫治疗
①免疫预防： 。通过预防接种，人们能够积极地预防多种传染病，但不能预防所有传染病。
②免疫治疗：
(2)器官移植：
对应训练
1.下列各项与免疫无关的是(　　)
A.抵抗病原体的侵袭，预防感染
B.维持内环境平衡
C.监视、识别并杀死体内癌变细胞
D.含有铜、铅等元素的化合物被肝脏转化为无毒物质，随胆汁进入肠道排出
2.能识别抗原的一组细胞是(　　)。
①吞噬细胞　②T细胞　③B细胞　④记忆细胞　⑤浆细胞⑥效应T细胞
A.①②③④⑥ B.②③④⑤⑥
C.①②③⑤⑥ D.①⑤⑥
3.如图表示人体通过体液免疫消灭破伤风杆菌外毒素的过程，下列相关叙述错误的是(　　)
A.细胞2、细胞3均起源于造血干细胞
B.细胞5仍具有分裂能力
C.②③过程与细胞膜上蛋白质有关
D.仅细胞4中含有合成物质a的基因
4.如图表示机体的免疫反应清除抗原的过程示意图。下列说法不正确的是(　　)。
A.抗原刺激机体后，T细胞和B细胞会分化，但不会增殖
B.浆细胞与效应T细胞相比，具有更加丰富的内质网和高尔基体
C.抗体能够与相应抗原结合，形成抗原—抗体复合物
D.效应T细胞引起靶细胞的死亡属于细胞凋亡
限时训练
题组一　免疫系统与免疫分类
1.如图表示淋巴细胞的起源和分化过程(其中a、b、c、d表示不同种类的细胞，①和②表示有关过程)，下列有关叙述正确的是(　　)。
A.只有a、b、c三类细胞才能识别抗原
B.产生抗体的细胞只能由b细胞直接分化形成
C.①和②过程都需要抗原的刺激才能发生
D.c、d细胞功能不同的根本原因是DNA不同
2.如图表示淋巴细胞的起源和分化过程(其中a、b、c、d表示不同种类的细胞，①②表示有关过程)，下列有关叙述正确的是(　　)
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A.只有a、b、c三类细胞能识别抗原
B.产生抗体的细胞只能由b直接分化形成
C.①②过程都需要抗原的刺激才能发生
D.c、d的功能各不相同，根本原因是DNA不同
3.日本熊本大学研究小组开发出利用胚胎干细胞高效培养免疫细胞的新技术，一个干细胞培育出100～200个树突状细胞(一种免疫细胞)，其广泛存在于皮肤等组织中，一旦病原体等外敌侵入机体，树突状细胞会及时通知T细胞等免疫细胞。下列有关说法正确的是(　　)
A.用胚胎干细胞培育树突状细胞利用了其全能性
B.树突状细胞只能参与细胞免疫
C.培育出能识别癌细胞特有蛋白质的树突状细胞，有可能找到治疗癌症的新方法
D.能够识别抗原的有浆细胞、T细胞、B细胞、效应T细胞
4. 下图表示A、B两妇女在1～5月血浆中人乳头瘤状病毒抗体的相对含量。下列对曲线图的解释，不成立的是(　　)
A.妇女A可能在1月份接种了疫苗，妇女B没有
B.妇女A免疫系统可以清除病毒并能一直起到保护作用
C.两人可能均在4月份感染了人乳头瘤状病毒
D.人乳头瘤状病毒疫苗刺激机体产生了相应的记忆细胞
题组二　特异性免疫
5. 下图表示人体免疫反应的某些过程，对a、b、c、d四种细胞的判断，正确的是(　　)
A.a细胞具有识别特定抗原的能力
B.b细胞接受抗原刺激后能增殖分化
C.c细胞的裂解死亡属于非特异性免疫
D.d细胞通过产生抗体消灭抗原
6.下图表示人体的特异性免疫过程，请据图判断下列说法正确的是(　　)。
A.⑤⑥两种免疫依次表示体液免疫和细胞免疫
B.能特异性识别抗原的细胞有a、b、c、d、f
C.HIV侵入人体对⑤⑥尤其是⑤有破坏作用
D.细胞e―→细胞d―→③作用的过程发生在机体首次接触抗原时
7.如图为人体体液免疫的部分过程，下列相关叙述中错误的是(　　)。
A.M细胞被同种抗原再次刺激时分化形成E细胞
B.图中“某物质”最可能是淋巴因子
C.人乳头瘤病毒侵入人体后，也需要体液免疫对其发挥作用
D.E细胞接触被抗原入侵的靶细胞，导致靶细胞裂解
8(2010·全国Ⅱ理综)下列关于免疫细胞的叙述，错误的是(　　)。
A.T细胞可以释放淋巴因子
B.T淋巴细胞可以产生多种抗体
C.吞噬细胞和淋巴细胞均属于免疫细胞
D.一个效应B淋巴细胞只能产生一种抗体
题组三 免疫失调与人体健康
9.据英国媒体BBC报道，诺贝尔奖得主著名生物学家大卫·巴尔的摩教授说，艾滋病病毒疫苗的研制工作经过了20多年后仍没有希望取得突破。巴尔的摩认为，由于艾滋病病毒进化出了可以从人类免疫系统中保护自己的方式，已经找到“愚弄”人类免疫系统的方法，因此科学家试图以抗体或加强人类免疫系统来防御艾滋病病毒的方法都以失败告终。下列叙述正确的是(多选)(　　)
A.HIV能够侵入T细胞，导致患者的特异性免疫功能下降
B.科学家试图以抗体来防御HIV却以失败告终的主要原因是患者体内无法产生与HIV特异性结合的抗体
C.HIV的遗传物质RNA易发生变异，是疫苗研制困难的原因之一
D.效应T细胞只选择性破坏已经被病原体感染的靶细胞
10.(2009·广东理基，54)某病原体第一次感染人体，人体不会产生相应的(　　)
A.浆细胞 B.记忆细胞
C.过敏反应 D.免疫反应
11.(2009·山东卷，5)重症肌无力是一种自身免疫性疾病，患者体内的自身抗体破坏了神经—肌肉突触后膜的受体蛋白。正确的治疗措施是(　　)
A.注射激素抑制抗体产生
B.注射神经递质提高传递效率
C.注射受体蛋白增加受体数量
D.注射淋巴因子增强免疫能力
题组四　综合题
12.（2012大纲卷）回答下列问题：
（1）大多数病毒进入人体内经过 细胞的摄取和处理，使 暴露于抗原的表面，并将抗原呈递给T细胞，刺激T细胞分泌 。
（2）人体接种甲型H1N1流感疫苗后，一段时间内当甲型H1N1流感病毒侵染机体时，不易患病，其主要原因是 。
（3）一种病毒含有 (填“1种”或“2种”）核酸。
（4）灭活的仙台病毒在动物细胞工程中可用于诱导 。
13.(2010·上海生物，五)回答下列有关人体免疫的问题。
(1)人体免疫器官主要包括________________(至少答出两个)。
下图是人体防御外界病原体侵染的三道免疫防线的示意图，其中①～⑦表示免疫细胞，⑧和⑨表示免疫分子。
(2)以下不属于第1道免疫防线的是________。
A.溶酶体 B.汗液
C.口腔粘膜 D.胃酸
(3)图中细胞①可以吞噬多种病原体，因此这一免疫过程的特点是________。
(4)图中②和④的名称分别是____________________和________________；⑧和⑨分别表示________________和________________。
(5)接种疫苗后，若有相应病原体再次入侵人体，则人体会迅速产生免疫应答，结合图示分析此现象的原因____________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(6)接种疫苗属于________免疫方法。
高考真题体验
1.（2012上海）以绵羊红细胞刺激小鼠脾脏B淋巴细胞，再将后者与小鼠骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞克隆群，由此筛选出的单克隆杂交瘤细胞所产生的抗体
A.能识别绵羊整个红细胞 B.只识别绵羊红细胞表面的特定分子
C.能识别绵羊所有体细胞 D.只识别绵羊所有体细胞表面的特定分子
2.（2012上海）人体感染白喉杆菌后，将启动系列免疫反应，其中属于特异性免疫的是（ ）
A.鼻腔粘膜分泌杀菌物质抑制白喉杆菌繁殖
B.巨噬细胞通过溶酶体将吞入的白喉杆菌消化
C.口腔中的链球菌产生过氧化氢杀死白喉杆菌
D.体液中的免疫球蛋白与白喉杆菌毒素反应，中和其毒性
3.（2012广东）有关人体免疫的叙述，正确的是
A.机体主要依赖免疫调节维持内环境稳态
B.病原微生物侵袭，可引起机体产生特异性免疫
C.特异性免疫过程中，只有T 细胞产生记忆细胞
D.如果神经中枢受损，机体的特异性免疫功能完全丧失
（2012江苏）下列关于人体内环境稳态失调的叙述，错误的是（ ）
A. 淋巴管阻塞引起下肢水肿
B. 血液中钙盐过多引起肌无力
C. 再次接触同种过敏原引起过敏反应[来源:21世纪教育网21世纪教育网]
D. 腹泻引起体液中水和蛋白质大量丢失
5.（2012福建）将小鼠B 细胞注入家兔体内，产生免疫反应后，家兔血清能使小鼠T 细胞凝集成细胞集团。而未经免疫的家兔血清不能使小鼠T 细胞凝集成团。T 细胞凝集现象的出现是因为（ ）
A.小鼠B 细胞诱导家兔产生细胞免疫
B.小鼠T 细胞诱导家兔产生体液免疫
C.小鼠B 细胞和小鼠T 细胞有相同抗原
D.小鼠T 细胞和家兔T 细胞有相同抗原
6.（2012北京）下图所示实验能够说明
A.病毒抗原诱导B细胞分化的作用 B.浆细胞产生抗体的作用
C.病毒刺激淋巴细胞增殖的作用 D.效应T淋巴细胞的作用
7.（2012海南）关于T细胞的叙述，错误的是
血液中存在T细胞
B.T细胞可接受吞噬细胞呈递的抗原
C.HIV感染人体可使T细胞数量下降
D.在抗原的刺激下T细胞产生抗体发挥免疫作用
（2012山东）细胞衰老和凋亡对维持个体的正常生长发育及生命活动具有重要意义。下列叙述错误的是
A.细胞普遍衰老会导致个体衰老
B.效应T细胞可诱导靶细胞发生凋亡
C.细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡
D.衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录
9.（2012江苏）下列关于免疫调节的叙述错误的是（ ）
A..神经调节和体液调节都与机体免疫有关
B. 浆细胞能增殖分化成具有分裂能力的记忆细胞
C. HIV 病毒主要攻击 T 细胞导致免疫功能严重缺陷
D. 大规模饲养家畜时合理使用动物激素可提高免疫力
10（2012四川）科研人员为研究脾脏中某种淋巴细胞（简称M 细胞）在免疫应答中的作用，进行了如下实脸：
组别 处理方式 检测结果
实验组 用肺癌细胞抗原处理M细胞后，分离出M细胞与胸腺淋巴细胞混合培养，再分离出胸腺淋巴细胞与肺癌细胞混合培养 部分淋巴细胞能杀伤肺癌细胞
对照组 未经处理的胸腺淋巴细胞与肺癌细胞混合培养 淋巴细胞均不能杀伤肺癌细胞
下列对该实验的相关分析，不正确的是
实验证明M 细胞能够将肺癌细胞抗原呈递给胸腺淋巴细胞
B.经M 细胞刺激后部分胸腺淋巴细胞增殖分化形成效应细胞
C.实验组培养液中含有能增强效应T细胞杀伤力的淋巴因子
D.实验组培养液中含有能特异性识别肺癌抗原的免疫球蛋白
11（2012重庆）麻疹病毒减毒活疫苗的广泛接种，显著降低了麻疹的发病率，世界卫生组织已将麻疹列为优先消灭目标，下列相关叙述正确的是
A.该疫苗是小分子物质，其表面的抗原决定簇可被免疫细胞识别
B.初次接种该疫苗后，刺激机体免疫系统，可产生效应T细胞和抗体
C再次接种该疫苗后，记忆细胞分化成效应B细胞释放淋巴因子
D.入侵的麻疹病毒被抗体结合失去致病能力，被T细胞吞噬消化
12.(2011·上海卷，6)人免疫系统中大量合成并分泌抗体的细胞是(　　)
A.巨噬细胞 B.T淋巴细胞
C.致敏T细胞 D.浆细胞
13.(2011·重庆卷，3)某人因过量注射美容制剂而出现头昏、站立不稳等症状。经诊断后，医生为其注射了肉毒杆菌抗毒素进行治疗，目的是(　　)
A.中和体内的肉毒杆菌外毒素
B.中和体内的肉毒杆菌凝集素
C.刺激机体产生特异性抗体发挥体液免疫作用
D.刺激机体释放出淋巴因子发挥细胞免疫作用
14.(2011·新课标卷，30)回答问题：
(1)人体肝细胞可产生一种分泌蛋白(称为蛋白A)，运出细胞后进入血液。已知内质网、核糖体和高尔基体参与了蛋白A的合成或运输，则这些细胞器在蛋白A合成和运输过程中行使功能的顺序是________、________、________。人体的胰岛细胞中________(含有、不含有)蛋白A基因。
(2)为了研究小鼠在接受大肠杆菌碱性磷酸酶(AKP)刺激后其体内抗体水平的变化，提取大肠杆菌AKP，注射到小鼠腹腔内，进行第一次免疫。一段时间后，检测到抗体水平达到峰值。在这个过程中，________细胞在淋巴因子的作用下增殖、分化形成的________细胞可以产生抗体。经过一段时间后 ，再用大肠杆菌AKP进行第二次免疫，________细胞可以快速增殖、分化并产生大量抗体。上述免疫属于________(特异性、非特异性)免疫。
学案7 细胞器----系统内的分工合作
答案与解析
基础自查
一、免疫系统组成
1.骨髓、胸腺、脾、淋巴结、扁桃体等。
2.(1)吞噬细胞等。(2)淋巴细胞：T细胞(迁移到胸腺中发育成熟)、B细胞(在骨髓中发育成熟)。
3.抗体、淋巴因子、溶菌酶等。
二、免疫系统的功能
1.防卫功能
(1)非特异性免疫
① 由皮肤、黏膜组成。
② 由体液中的杀菌物质和吞噬细胞等组成。
(2)特异性免疫(第三道防线)
①体液免疫：
②细胞免疫：
2.监控并清除体内已经衰老或因其他因素而被破坏的细胞，以及癌变的细胞。
三、免疫失调
1.免疫过强
(1) 是由于免疫系统异常敏感、反应过度、“敌我不分”，将自身物质当作外来异物进行反击而引起的，如系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎。
(2) ①概念：已产生免疫的机体，在再次接受相同的抗原刺激时所发生的反应。
②特点：发作迅速、反应强烈、消退较快，一般不会破坏(会破坏、不会破坏)组织细胞，不会引起(会引起、不会引起)组织严重损伤，有明显的遗传倾向和个体差异。
（3）过敏原是抗原吗？不一定
2.防卫过弱
(1) 获得性免疫缺陷综合症(AIDS)。
(2) 由人类免疫缺陷病毒(HIV)引起，HIV主要攻击人体的T细胞，它可使人体免疫能力几乎全部丧失。
四、免疫学的应用
疫苗 特异性抗体 人工标记的抗体对组织内的抗原进行检测
课堂深化探究
一. ①切除胸腺——T细胞、记忆T细胞和效应T细胞将不能产生，细胞免疫全部丧失，保留少部分体液免疫。
②骨髓遭破坏，造血干细胞不能产生，其他免疫细胞都将不能产生，一切特异性免疫全丧失，但输入造血干细胞，细胞免疫恢复。
③若两者都遭破坏，丧失一切特异性免疫，再输入造血干细胞，特异性免疫并未恢复。
2.填表比较免疫细胞的来源和功能：
细胞名称 来 源 功 能
吞噬细胞 造血干细胞 吞噬处理、呈递抗原，吞噬抗体—抗原结合体
B细胞 造血干细胞 识别抗原，分化成为浆细胞、记忆细胞、分泌淋巴因子
T细胞 造血干细胞在胸腺中发育 识别、呈递抗原，分化成效应T细胞、记忆细胞，分泌淋巴因子
浆细胞 B细胞或记忆细胞 分泌抗体
效应T细胞 T细胞或记忆细胞 与靶细胞结合发挥免疫效应
记忆细胞 B细胞或T细胞 识别抗原，分化成相应的效应细胞
总结： 浆细胞 ； 效应B(浆)细胞； 浆细胞 吞噬细胞
二　体液免疫和细胞免疫
1.比较：体液免疫与细胞免疫的区别与联系
　　　免疫类型比较项目　　　 体液免疫 细胞免疫
区别 源头 B细胞 T细胞
作用物质或细胞 特异性抗体 效应T细胞和淋巴因子
作用对象 侵入内环境中的抗原 被抗原侵入的宿主细胞(即靶细胞)
作用方式 浆细胞产生的抗体与相应的抗原特异性结合 ①效应T细胞与靶细胞密切接触，促其裂解②淋巴因子，促进免疫细胞发挥作用
作用过程
联　系 对于外毒素，体液免疫发挥作用；对于细胞内寄生病原体，体液免疫先起作用，阻止寄生病原体的传播感染，当寄生病原体进入细胞后，细胞免疫将抗原释放，再由体液免疫最后清除。若细胞免疫不存在时，体液免疫也基本丧失
(1)据“参战”对象
(2)据作用对象
2. (1)记忆细胞的特点：寿命长，对抗原十分敏感，能“记住”入侵的抗原。
(2)二次免疫反应：相同抗原再次入侵时，记忆细胞比普通的B细胞更快地作出反应，即很快分裂产生新的浆细胞和记忆细胞，浆细胞再产生抗体消灭抗原，此为二次免疫反应。
(3)二次免疫特点：比初次反应快，也比初次反应强烈，能在抗原侵入但尚未患病之前将它们消灭。
(4) 二次免疫产生抗体既快又多。
在再次免疫中，记忆细胞非常重要，然而抗体不是由记忆细胞产生的，仍是由浆细胞合成并分泌的。
三、免疫失调与人体健康
1.免疫反应的两重性及其分类
(2) 请列表归纳免疫系统的功能：
功 能 功能正常 功能过高或出错 功能过低
防御 抗感染或防止其他抗原异物入侵 过敏反应例如：药物、花粉过敏 免疫缺陷症例如：艾滋病
自我稳定 清除衰老、死亡或损伤细胞 自身免疫病 —
免疫监视 消灭突变细胞 — 肿瘤形成
2. 比较过敏反应、自身免疫病、免疫缺陷病：
过敏反应 自身免疫病 免疫缺陷病
实质 免疫功能过强 免疫出错 免疫缺失
特点 (1)发作迅速、反应强烈、消退较快；(2)一般不会破坏组织细胞，不会引起组织严重损伤；(3)有明显遗传倾向和个体差异 自身组织或器官表面的某物质与某一特定抗原相似 免疫器官(如胸腺)先天性缺失或T细胞被攻击而大量死亡
3.艾滋病(AIDS)及其预防
(1) 获得性免疫缺陷综合症，由艾滋病病毒(HIV)引起，致病机理——攻击人体免疫系统，特别是能够侵入人体的T细胞，使T细胞大量死亡，导致患者几乎丧失一切免疫功能，各种病原体则乘虚而入。
(2) HIV潜伏期2～10年，患者一般两年内死亡。初期症状是全身淋巴结肿大，持续发热，夜间盗汗，食欲不振，精神疲乏，之后出现肝、脾肿大，并发恶性肿瘤，极度消瘦，腹泻便血，呼吸困难，心力衰竭，中枢神经系统麻痹，最终死亡 。
（3）主要通过性滥交、毒品注射、输血、输入血液制品或使用未消毒的、病人用过的注射器而传染。
（4）主要是切断传播途径。
4.免疫学的应用
(1)免疫预防和免疫治疗
①免疫预防：患病前的预防，即把疫苗接种到人体内，使人产生对传染病的抵抗能力，增强了人的免疫力。
②免疫治疗：患病后的治疗，即在人体患病条件下，通过输入抗体、胸腺素、淋巴因子等调整人的免疫功能，使机体抵抗疾病的能力增强，达到治疗疾病的目的。
(2)器官移植：器官移植的成败主要取决于器官供者与受者的人类组织相容性抗原(HLA)是否一致或相近。
对应训练
1.D　D项属于肝脏的解毒功能，含有铜、铅等元素的化合物不具有抗原特性，其在肝脏中的分解及排出体外的过程不属于免疫。
2.答案　A
3.D　识别题图中的每个细胞的名称是本题的解题突破口。据题图可知，细胞1为吞噬细胞，细胞2为T细胞，细胞3为B细胞，细胞4为浆细胞，细胞5为记忆细胞，物质a为抗体。B细胞和T细胞均起源于造血干细胞。记忆细胞仍具有增殖分化的能力。细胞间的识别与细胞膜上的糖蛋白有关。
4.解析　抗原刺激机体后，T细胞和B细胞会增殖、分化为相应的效应细胞和记忆细胞。浆细胞由于要形成分泌蛋白——抗体，所以内质网和高尔基体的含量更多。多数情况下，抗体与相应抗原形成集团，最终被吞噬细胞吞噬。靶细胞的死亡对机体具有积极意义，属于细胞凋亡。
限时训练
题组一　免疫系统与免疫分类
1.解析　由题图信息可推出，a、b、c、d分别为T细胞、B细胞、效应T细胞和浆细胞，其中浆细胞不能识别抗原，除a、b、c三类细胞能识别抗原外，记忆细胞也能识别抗原。记忆细胞在接受同一种抗原刺激后，也能分化成产生抗体的浆细胞。B细胞和T细胞分别由造血干细胞在骨髓和胸腺中分化、发育而成，暂时处于不增殖状态，在接受抗原刺激后，才能继续增殖、分化。c、d细胞是由同一个受精卵经有丝分裂而来的，两者的DNA相同，其功能不同的根本原因是基因的选择性表达。
答案　C
2.C　[a表示T细胞，b表示B细胞，c表示效应T细胞，d表示浆细胞。能识别抗原的有B细胞、T细胞、效应T细胞、记忆细胞。有抗原的刺激才能发生①细胞免疫和②体液免疫。c、d所含的DNA相同，其功能各不相同是基因选择性表达的结果。]
3.C　[细胞全能性是指已经分化的细胞具有发育为完整个体的潜能。树突状细胞在机体内既能参与细胞免疫，也参与体液免疫。浆细胞的功能是分泌抗体，不能识别抗原。]
4.B　[一种抗体只能对一种特定的抗原起作用，由图示及题意可知，妇女A的免疫系统可以清除人乳头瘤状病毒，但不是一直起到保护作用。
题组二　特异性免疫
5.B　[图中上面的过程为体液免疫过程，a细胞为吞噬细胞，对抗原具有识别能力，但不具有特异性；b细胞为B细胞，接受抗原刺激后能够增殖分化形成记忆细胞和浆细胞；下面的过程为细胞免疫过程，c细胞为靶细胞，d细胞为效应T细胞，在d细胞的作用下，c细胞裂解死亡，该过程为细胞免疫过程，属于特异性免疫过程；d细胞不能产生抗体，只有浆细胞能产生抗体。]　
6.解析　⑤⑥两种免疫依次表示细胞免疫和体液免疫。能特异性识别抗原的细胞有b(T细胞)、c(B细胞)、d(效应T细胞)、e(记忆T细胞)、g(记忆B细胞)，a(吞噬细胞)和f(浆细胞或效应B细胞)不具有特异性识别能力。HIV侵入人体主要破坏T细胞，降低体液免疫与细胞免疫，尤其是细胞免疫。细胞e―→细胞d―→③作用的过程是二次免疫。
答案　C
7.解析　E细胞是浆细胞，通过产生抗体消灭抗原；接触被抗原入侵的靶细胞，导致靶细胞裂解的是效应T细胞。
答案　D
8.解析　T淋巴细胞可以分泌淋巴因子，A项正确；分泌抗体是效应B淋巴细胞的功能，B项错误；吞噬细胞和淋巴细胞都属于免疫细胞，C项正确；每一个特定的效应B淋巴细胞都是由B淋巴细胞受到特定的抗原刺激后增殖、分化形成的，且只能分泌一种与这种特定抗原对应的抗体，D项正确。
答案　B
题组三 免疫失调与人体健康
9.ACD　[HIV刺激机体，机体会产生相应的抗体。]
10.C　[病原体第一次感染人体，人体会发生相应的免疫反应，B细胞受抗原刺激增殖分化为浆细胞和记忆细胞，当人体第二次接触过敏原时，才有可能引起过敏反应。]
11.A　[根据题干内容分析，患者发病的直接原因是突触后膜的受体蛋白被破坏，根本原因是机体产生了破坏性的抗体。因此即便注射较多的神经递质，由于机体缺乏接受递质的受体，也不能提高传递效率。受体存在细胞膜的表面，注射外源的受体蛋白不能增加内在的受体数量。注射淋巴因子，增强免疫功能，患者将产生更多的抗体，对自身的危害更大。应当注射激素，降低免疫功能，抑制抗体的产生，从而抑制抗体对突触后膜受体蛋白的破坏。]
题组四　综合题
12.【答案】⑴吞噬 抗原决定簇 淋巴因子
⑵当记忆细胞受到甲型H1N1流感病毒刺激后，迅速增殖分化，形成大量的效应B细胞，分泌抗体，清除病毒
⑶1种
⑷细胞融合
【解析】⑴体液免疫中，大多数病毒进入人体内，首先经过吞噬细胞的摄取和处理，暴露出抗原决定簇，并将抗原呈递给T细胞，刺激T细胞分泌淋巴因子。
⑵接种疫苗后，人体内产生相应的记忆细胞，甲型H1N1流感病毒侵染机体时，很快会被记忆细胞所识别，迅速增殖分化，形成大量的效应B细胞，分泌抗体，很快清除病毒，所以不易患病。
⑶一种病毒只含有一种核酸，DNA或RNA。
⑷灭活的仙台病毒在动物细胞工程中可用于诱导动物细胞融合。
13.(1)胸腺、脾脏、骨髓、淋巴结(至少答出两个)　(2)A　(3)非特异性　(4)B细胞　记忆T细胞　抗体　淋巴因子　(5)初次免疫后，体内已存在记忆B细胞和记忆T细胞。当再次遇到相应的病原体时，记忆B细胞会迅速增殖并分化产生浆细胞，产生大量抗体；同时记忆T细胞也会迅速启动细胞免疫途径　(6)人工
解析　(1)人体的免疫系统由免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质组成，其中，免疫器官包括胸腺、骨髓、淋巴结、脾脏、扁桃体等。(2)皮肤、粘膜是保卫人体的第1道防线。胃酸和汗液属于人体的第1道防线的分泌物，口腔粘膜也属于第1道防线。(3)非特异性免疫对多种病原体都有防御作用，不具有特异性；特异性免疫具有特异性，只对特定的抗原起作用。(4)由图示可知，②受抗原刺激后，经细胞分化或活化形成⑥，⑥能分泌物质⑧，⑧可与抗原作用，⑧是抗体，故⑥为浆细胞，②为B细胞；④受抗原刺激后，经细胞分化或活化形成⑤，⑤类细胞能作用于被抗原侵染的靶细胞，故④为记忆T细胞，⑨促进相关的免疫过程，故⑨为淋巴因子。(5)接种疫苗是给予免疫系统一定数量的无害抗原，即细菌或病毒表面的一部分。接种疫苗是为了引起人体相应的特异性免疫，产生相应的淋巴细胞和抗体，它们就将在若干年、数十年甚至终生保留免疫力，因此能够抵御以后的感染，并且应答更为迅速。(6)人工主动免疫是指将疫苗或类毒素接种于人体，使机体产生获得性免疫力的一种防治病原体感染的措施，主要用于预防，也就是通常说的“打预防针”。
高考真题体验
1.【答案】B
【解析】单克隆抗体具有特异性强的特点，只能针对特定的抗原。本题中的抗原是绵羊红细胞表面的特定分子，并非整个红细胞，也非其它体细胞，故B选项正确。
2.【答案】D
【解析】鼻腔粘膜分泌杀菌物质抑制白喉杆菌繁殖，属于非特异性免疫；巨噬细胞通过溶酶体将吞入的白喉杆菌消化，属于非特异性免疫；口腔中的链球菌产生过氧化氢杀死白喉杆菌，属于竞争，不属于免疫；体液中的免疫球蛋白与白喉杆菌毒素反应，中和其毒性，有抗体的作用，属于特异性免疫中的体液免疫。
3.【答案】Ｂ
【解析】机体依赖神经—体液—免疫系统共同调节内环境的稳态，所以A错；在特异性免疫的过程中，B细胞也可以产生记忆细胞，所以C错；神经中枢受损，不会导致特异性免疫功能完全丧失。
4.【答案】D
【解析】腹泻引起的水和无机盐的大量丢失，D错；淋巴循环是对血液循环的补充，淋巴管阻塞使水分过多地存在于组织液中而出现组织水肿，A正确；过敏是已免疫的机体再次接受相同物质的刺激时所发生的反应，C正确；血液中钙盐过多引起肌无力，B正确
5.【答案】C
【解析】小鼠B细胞注入家兔的体内，产生免疫反应后，在家兔的血清中可以找到相应的抗体。而血清也可以和小鼠T细胞凝集，根据抗原和抗体之间的特异性结合特点来看，说明小鼠的B细胞和小鼠T细胞具有相同的抗原。
6. 【答案】D
【解析】从图示实验的操作可得知，只有被LCM病毒感染的小鼠细胞发生破裂，才会释放细胞内的51Cr标记物，该过程是由经免疫过的小鼠体内分离得到的效应T细胞发挥了细胞免疫的结果，而与体液免疫关系不大，D正确，A、B错误；LCM病毒是作为抗原物质刺激小鼠，使其体内的T细胞发生增殖、分化，形成相应的效应T细胞和记忆细胞，强调的是分化出效应T细胞，C错。
7【答案】D
【解析】T淋巴细胞来源于骨髓造血干细胞，在胸腺中分化、发育，成熟后迁移至血液中，A正确；大多数抗原物质在刺激B细胞形成抗体过程中需T细胞的协助， B正确；，HIV能够攻击人体的免疫系统，特别是能够侵入T细胞，使T细胞大量死亡，C正确；产生抗体发挥免疫作用的是浆细胞，D错误。
8.【答案】C[
【解析】个体的衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程， A对；靶细胞是被病原体侵染的细胞，其清除也是通过细胞凋亡完成的，B对；细胞凋亡是编程性死亡，不同于细胞坏死，后者往往是由各种不利因素导致的，C错；由于染色质固缩，DNA的复制和转录会受到影响，这是衰老细胞的特征之一，D对。
9【答案】B
【解析】动物的生命活动调节离不开神经和体液调节，免疫调节也是生命活动之一，A正确；浆细胞是高度分化的细胞，不能再继续分裂分化，B错；HIV攻击的主要是T细胞，C正确；合理使用激素能调节动物的生理活动，提高免疫力，D正确
10【答案】D
【解析】此题解答的关键在于理解该免疫为细胞免疫，细胞免疫不需要抗体（免疫球蛋白）。
11【答案】B
【解析】疫苗作为抗原，具有大分子性，A错；抗原可刺激机体产生体液免疫和细胞免疫，也就是能产生效应T细胞和抗体，B正确；淋巴因子为T细胞释放，C错；与抗体结合的病毒沉淀后被吞噬细胞吞噬消化，而非T细胞吞噬消化，D错
12.D
A　肉毒杆菌是一种致命病菌，在繁殖过程中分泌毒素，人们食入和吸收这种毒素后，神经系统将遭到破坏，出现头昏、呼吸困难和肌肉乏力等症状。因注射美容制剂而出现的症状可通过注射肉毒杆菌抗毒素进行治疗，是因为肉毒杆菌抗毒素(抗体)可与该美容制剂(含有肉毒杆菌毒素，属于抗原)相结合，形成凝集沉淀，属于体液免疫过程，因此C、D两项错误；肉毒杆菌抗毒素中和体内的肉毒杆菌外毒素，并非凝集素，故B项错误。
知识拓展　抗原与抗体的比较
项目类型 特性 表现
抗原 异物性 ①进入人体的外来物质，如细菌、病毒、花粉、细菌代谢产物类毒素、疫苗等②非正常组织：自身破损、衰老、死亡或病变的组织细胞，既可来自体外，也可来自体内
大分子性 相对分子量大于1万的大分子物质，如蛋白质，但当其水解为小分子物质后，即丧失抗原性
特异性 ①只能与相应的抗体或效应T细胞发生特异性结合②特异性的基础：抗原决定簇
抗体 化学本质 免疫球蛋白(又称抗毒素或凝集素)
分布 血清(主要)、组织液和外分泌液
功能 能与特异性抗原结合，消灭抗原
14.(1)核糖体　内质网　高尔基体　含有　(2)B　浆　记忆　特异性
解析　(1)蛋白A为分泌蛋白，首先在核糖体上氨基酸经脱水缩合形成多肽，然后在内质网中进行初步加工，最后在高尔基体中进一步加工成熟。同一人体内的肝细胞和胰岛细胞等不同体细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂形成的，所含的遗传物质相同，故都含有蛋白A基因。(2)从免疫学角度看，大肠杆菌AKP是抗原，B细胞受到抗原刺激的同时在淋巴因子的作用下增殖、分化形成浆细胞和少量记忆细胞，浆细胞产生相应的抗体发挥免疫效应。在二次免疫应答中，受到相同抗原的刺激后记忆细胞可以快速增殖、分化为浆细胞，从而产生大量的抗体。有抗体参与的免疫反应是体液免疫，属于特异性免疫。
www.第七单元 生物变异、育种和进化
学案30 染色体变异
考纲要求　
染色体结构变异和数目变异(Ⅰ)。
2.低温诱导染色体加倍(实验)。
复习要求
1.说出染色体结构变异的基本类型。
2.说出染色体数目的变异。
3.进行低温诱导染色体数目变化的实验。
基础自查
一.染色体结构的变异
1.实例：猫叫综合征，人的第5号染色体部分缺失引起的遗传病。
2.类型
结果：
二、染色体数目的变异
染色体组：
二倍体：
(3)多倍体
①概念：
②实例：
③特点：
④人工诱导多倍体
Ⅰ.方法：
Ⅱ.成因：
Ⅲ.原理
Ⅳ.实例：三倍体无子西瓜。
(4)单倍体
①概念：
②成因
③特点：
④应用：
Ⅰ.方法：
Ⅱ.过程：
Ⅲ.优点：
三.实验——低温诱导植物染色体数目的变化
1、原理
2、方法步骤
课堂深化探究
一.根据图像回答问题：
判断上述4幅图解分别表示染色体结构变异的哪种类型？
思维拓展　染色体结构变异与基因突变的区别
(1)变异范围不同：①基因突变是在DNA分子水平上的变异，只涉及基因中一个或几个碱基的改变，这种变化在光学显微镜下观察不到。②染色体结构的变异是在染色体水平上的变异，涉及到染色体的某一片段的改变，这一片段可能含有若干个基因，这种变化在光学显微镜下可观察到。
(2)变异的方式不同：基因突变包括基因中碱基对的增添、缺失或替换三种类型；染色体结构变异包括染色体片段的缺失、重复、倒位和易位。它们的区别可用下图表示：
(3)变异的结果不同：①基因突变引起基因结构的改变，基因数目未变，生物的性状不一定改变。②染色体结构变异引起排列在染色体上的基因的数目和排列顺序发生改变，从而可能导致生物的性状发生改变。
二　染色体数目的变异
（一）染色体组
1.观察雌雄果蝇体细胞的染色体图解，探讨以下问题：
染色体组的概念是什么？
就雄果蝇来说，共有哪几个个染色体组？
2染色体组概念的理解
3.染色体组数量的判断方法
(1)据染色体形态怎样判断？
如下图所示的细胞中，它们分别含几个染色体组？
(2)据基因型怎样判断？
如图所示含几个 染色体组？
(3)据染色体数/形态数的比值怎样判断？
（二）填空完成单倍体、二倍体和多倍体的比较：
二倍体 多倍体 单倍体
概 念
实 例 过半数高等植物、人、果蝇等几乎全部动物 香蕉、马铃薯、无子西瓜 (蜜蜂)雄蜂玉米、小麦的单倍体
染色体组的数目
性状表现
人工诱导方法
意 义
思维拓展
1.关于单倍体
(1)由配子形成的个体，不论含有几个染色体组，都称为单倍体。单倍体是生物个体，而不是配子，所以精子、卵细胞、花粉属于配子，但不是单倍体。
(2)一倍体一定是单倍体，单倍体不一定是一倍体。
2.单倍体、二倍体和多倍体的确定方法
可由下列图解中提供的方法区分开来。
注：x为一个染色体组的染色体数，a、b为正整数。
三.基因重组、基因突变和染色体变异的比较
类型项目　　 基因突变 基因重组 染色体变异
实质
类型
时间
适用范围
产生结果
意义
育种应用
实例
四.实验——低温诱导植物染色体数目的变化
复习方法步骤回答问题：
根尖培养：将洋葱（或大葱、蒜）放在装满清水的广口瓶上，让其底部接触水面，
置于适宜条件下，使之生根
低温诱导：待不定根长至1 cm时，将整个装置放入冰箱的低温室内(4 ℃)，
诱导培养36 h
材料固定：剪取根尖约0.5～1 cm，放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h，
以固定其形态，然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次
制作装片：解离→漂洗→染色→制片
(同观察植物细胞的有丝分裂)
观察：先用低倍镜观察，找到染色体数目发生改变的细胞，再换用高倍镜观察
1.低温诱导植物染色体数目的变化和秋水仙素的作用原理是否相同？
2.如何确认生物发生了染色体变异？
对应训练
1.染色体之间的交叉互换可能导致染色体的结构或基因序列的变化。下列图中甲、乙两图分别表示两种染色体之间的交叉互换模式，丙、丁、戊图表示某染色体变化的三种情形。则下列有关叙述正确的是(　　)。
A.甲可以导致戊的形成
B.乙可以导致丙的形成
C.甲可以导致丁或戊两种情形的产生
D.乙可以导致戊的形成
2.下图代表四个物种不同时期的细胞，其中含染色体组数最多的是(　 　)
3.如图为果蝇体细胞染色体组成示意图，以下说法正确的是( )
A.果蝇的一个染色体组含有的染色体是Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X、Y
B.X染色体上的基因控制的性状遗传，均表现为性别差异
C.果蝇体内的细胞，除生殖细胞外都只含有两个染色体组
D.Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X(或Y)四条染色体携带了控制果蝇生长发育所需的全部遗传信息
4某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于（ C ）
A.三倍体、染色体片段增加、个别染色体数目变异、染色体片段缺失
B.三倍体、染色体片段缺失、个别染色体数目变异、染色体片段增加
C.个别染色体数目变异、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失
D.染色体片段缺失、个别染色体数目变异、染色体片段增加、三倍体
5.下列有关“一定”的说法正确的是(　　)。
①生物的生殖细胞中含有的全部染色体一定就是一个染色体组　②经花药离体培养得到的单倍体植株再经秋水仙素处理后一定得到纯合子　③体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体　④体细胞中含有奇数染色体组的个体一定是单倍体
A.全部正确 B.①④
C.③④ D.全部不对
6.下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是(　C　)
A.原理：低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极
B.解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离
C.染色：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色
D.观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变
实验探究
用2%秋水仙素处理植物分生组织，能够诱导细胞内染色体数目的加倍，形成多倍体植物细胞。那么，用一定时间的低温(4℃)处理水培的洋葱根尖时，是否也能诱导细胞内染色体数目的加倍，形成多倍体植物细胞呢？请就“低温对细胞内染色体数目的影响是否与秋水仙素
作用相同”这个假设进行实验探究：
材料器具：长出根的洋葱(2n＝16)若干，小烧杯或培养皿若干、清水、冰箱、2%的秋水仙素。
(1)探究时，你所做的假设是：_____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)根据你的假设，写出实验步骤：
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验结果预测与结论：
①________________________________________________________________________
②________________________________________________________________________
限时训练
题组一　染色体变异的概念及类型
1.图示细胞中含有的染色体组数分别是(　A　)
A.5个、4个　　　　　　　　　
B.10个、8个
C.5个、2个
D.2.5个、2个
2.下列有关变异的说法正确的是(　C　)
A.染色体中DNA的一个碱基缺失属于染色体结构变异
B.染色体变异、基因突变均可以用光学显微镜直接观察
C.在有性生殖过程中发生基因重组
D.秋水仙素诱导多倍体形成的原因是促进染色单体分离，使染色体加倍
3.关于变异对基因数量和基因在染色体上的排列顺序的影响，叙述不正确的是(多选)(　　)
A.大部分染色体结构变异都将改变基因数量或基因在染色体上的排列顺序
B.染色体数目变异也改变基因数量和基因在染色体上的排列顺序
C.基因重组不改变基因数量，但改变基因在染色体上的排列顺序
D.基因突变改变基因数量，但不改变基因在染色体上的排列顺序
4.某些类型的染色体结构和数目的变异，可通过对细胞有丝分裂中期或减数第一次分裂时期的观察来识别。a、b、c、d为某些生物减数第一次分裂时期染色体变异的模式图，它们依次属于(　　)
A.三倍体、染色体片段增加、个别染色体数目变异、染色体片段缺失
B.三倍体、染色体片段缺失、个别染色体数目变异、染色体片段增加
C.个别染色体数目变异、染色体片段增加、三倍体、染色体片段缺失
D.染色体片段缺失、个别染色体数目变异、染色体片段增加、三倍体
5.(2011·海南卷，19)关于植物染色体变异的叙述，正确的是(　　)
A.染色体组整倍性发生必然导致基因种类的增加
B.染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生
C.染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化
D.染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化
题组二　单倍体和多倍体
6.四倍体水稻是重要的粮食作物，下列有关水稻的说法正确的是(　D　)
A.四倍体水稻的配子形成的子代含两个染色体组，是二倍体
B.二倍体水稻经过秋水仙素加倍后可以得到四倍体植株，表现为早熟、粒多等性状
C.三倍体水稻的花粉经离体培养，可得到单倍体水稻，稻穗、米粒变小
D.单倍体水稻是由配子不经过受精直接形成的新个体，是迅速获得纯合体的重要方法
7.单倍体生物(　D　)
A.不可能产生有性生殖细胞
B.体细胞中只含有一个染色体组
C.体细胞中不可能含有形态、大小相同的染色体
D.体细胞中含有控制本物种生长发育的全部遗传信息
8.(2011·南京模拟)单倍体生物的体细胞中染色体数应是(　　)
A.只含一条染色体
B.只含一个染色体组
C.染色体数是单数
D.含本物种配子的染色体数
9.(2011·无锡模拟)下列有关单倍体的叙述中，不正确的是(多选)(　　)
A.未经受精的卵细胞发育成的个体，一定是单倍体
B.细胞内有两个染色体组的生物体，一定不是单倍体
C.由生物的雄配子发育成的个体一定都是单倍体
D.基因型是aaaBBBCcc的植物一定是单倍体
10.下图是四种生物的体细胞示意图，A、B图中的每一个字母代表细胞的染色体上的基因，C、D图代表细胞的染色体情况，那么最可能属于多倍体的细胞是(　　)
题组三低温诱导植物染色体数目的变化实验
11下列关于“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的说法不正确的是(　A　)
A.实验中用洋葱鳞片叶做材料而不能用大肠杆菌等原核生物替代
B.染色常用的染液为0.01 g/mL的龙胆紫溶液，也可用醋酸洋红替代
C.最好选用分裂中期的图像进行观察，此时染色体形态最清晰
D.低温处理与观察不能同时进行
12低温和秋水仙素均可诱导染色体数目变化，前者处理优越于后者处理，具体表现在(　A　)
①低温条件易创造和控制 ②低温条件创造所用的成本低 ③低温条件对人体无害，易于操作　④低温能诱导染色体数目加倍而秋水仙素则不能
A.①②③ B.①③④ C.②③④ D.①②④
题组四应用提升
13.如图所示(A、B、C、D)是各细胞中所含的染色体的示意图，据图回答下列问题。
(1)图中可表示二倍体生物体细胞的是________；可表示三倍体生物体细胞的是________；可表示单倍体生物体细胞的是________；肯定表示单倍体生物体细胞的是________。
(2)若A、B、D分别表示由受精卵发育而成的生物体的体细胞，则A、B、D所代表的生物体分别为________________________(填写几倍体)。
(3)若A、B、D分别表示由未受精的卵细胞发育而成的生物体细胞，则A、B、D所代表的生物体分别为________________________(填写几倍体)。
(4)每个染色体组中含有2条染色体的细胞是______。
(5)C细胞中同源染色体的数目是________。
(6)若图D表示一个含4条染色体的性生殖细胞，它是由________倍体个体的性原细胞经________后产生的。该生物的体细胞中每个染色体组含________条染色体。
高考真题体验
1（2012上海）图4为细胞内染色体状态示意图。这种染色体状态表示已发生
A.染色体易位 B.基因重组
C.染色体倒位 D.姐妹染色单体之间的交换
2（2012广东）6.科学家用人工合成的染色体片段，成功替代了酵母菌的第6号和第9号染色体的部分片段，得到的重组酵母菌能存活，未见明显异常，关于该重组酵母菌的叙述，错误的是
A.还可能发生变异 B.表现型仍受环境的影响
C.增加了酵母菌的遗传多样性 D.改变了酵母菌的进化方向
3（2012江苏28）科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中，育成了抗叶锈病的小麦，育种过程见图。图中A、B、C、D表示4个不同的染色体组，每组有7条染色体，C染色体组中含携带抗病基因的染色体。请回答下列问题：
异源多倍体是由两种植物AABB与CC远源杂交形成的后代，经 方法培育而成，还可用植物细胞工程中 方法进行培育。
杂交后代①染色体组的组成为 ，进行减数分裂时形成 个四分体，体细胞中含有 条染色体。
（3）杂交后代②中C组的染色体减数分裂时易丢失，这是因为减数分裂时这些染色体 。
（4）为使杂交后代③的抗病基因稳定遗传，常用射线照射花粉，使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，这种变异称为 。
4（2012江苏）某研究组对籼稻开展了组织培养及相关研究，请回答下列问题：
(1)2,4-D常用于籼稻愈伤组织的诱导，对形态的发生有一定的抑制作用。为促进愈伤组织再分化，在配制分化培养基时需 （填“ 升高”、“保持”或“降低”) 2,4-D的浓度。
（2）当籼稻愈伤组织在只含有细胞分裂素的培养基上培养时，出现具有分生能力的绿色芽点，但不能继续出芽，通常在培养基中添加 ，以促进幼苗形成。
（3）研究中用显微镜可以观察到的现象是 （填下列序号）。
①绿色芽点细胞排列松散 ②刚融合的籼稻和稗草杂交细胞发生质壁分离
③胚状体细胞中有叶绿体 ④分化的愈伤组织内各细胞的形态大小一致
（4）经组织培养筛选获得的籼稻叶绿素突变体，其叶绿素a与叶绿素b的比值显著大于对照，叶绿素总量不变。某同学用 （填序号：①绿色②红色③蓝紫色④黄色）光照射突变体和对照叶片，检测到两者光合放氧速率差异不大。若取等量色素提取液进行层析，会发现突变体第 条色素带（自上而下）窄于对照组。
(5)胚乳(3n)由一个精子与两个极核受精发育而成。若用籼稻种子的胚乳诱导愈伤组织，培育三倍体，需适时剔除胚，以免胚的存在影响愈伤组织细胞的 ，还可避免再生苗中有 。
5（2012海南）玉米糯性与非糯性、甜粒与非甜粒为两对相对性状。一般情况下用纯合非糯非甜粒与糯性甜粒两种亲本进行杂交时，F1表现为非糯非甜粒，F2有4种表现型，其数量比为9：3：3：1。若重复该杂交实验时，偶然发现一个杂交组合，其F1仍表现为非糯非甜粒，但某一F1植株自交，产生的F2只有非糯非甜粒和糯性甜粒2种表现型。对这一杂交结果的解释，理论上最合理的是
A.发生了染色体易位
B.染色体组数目整倍增加
C. 基因中碱基对发生了替换
D.基因中碱基对发生了增减
6（2012海南）无子西瓜是由二倍体(2n=22)与同源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：
(1)杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，取其花粉涂在四倍体植株的______上，授粉后套袋。四倍体植株上产生的雌配子含有______条染色体，该雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合，形成含有______条染色体的合子。
(2)上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的 分裂。
(3)为了在短期内大量繁殖三倍体植株，理论上可以采用____的方法。
7（2011江苏）在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是
A.DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变 B.非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组
C.非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异
D.着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异
8(2011·海南单科，19)关于植物染色体变异的叙述，正确的是(　　)。
A.染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加
B.染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生
C.染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化
D.染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化
学案30 染色体变异
答案与解析
基础自查
一.染色体结构的变异
2.(1)缺失：染色体中某一片段缺失，片段上的基因也随之丢失。
(2)重复：染色体中增加某一片段，该片段上的基因与正常染色体部分片段基因相同。
(3)易位：两条非同源染色体间片段的移接。
(4)倒位：染色体中某一片段位置颠倒180°。
3. 使排列在染色体上的基因数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。
二、染色体数目的变异
1.个别染色体增减：如21三体综合征。
2.染色体组成倍增减
(1) 细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，携带着控制生物生长发育的全部遗传信息。
(2) 由受精卵发育而成的，体细胞中含有两个染色体组的个体，如果蝇。
(3)多倍体
① 由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
② 香蕉(三倍体)、马铃薯(四倍体)、普通小麦(六倍体)。
③ 茎秆粗壮，叶片、果实、种子比较大，营养物质含量高，发育延迟，结实率低。
④人工诱导多倍体
Ⅰ. 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。
Ⅱ 秋水仙素抑制纺锤体形成。
Ⅲ. 细胞有丝分裂 染色体不能移向两极→细胞中染色体数目加倍
多倍体植株。
Ⅳ.实例：三倍体无子西瓜。
(4)单倍体
① 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
② Ⅰ.由配子直接发育成的新个体，如蜜蜂的雄蜂。
Ⅱ.花药离体培养。
③ 植株长得弱小，高度不育。
④应用：单倍体育种
Ⅰ. 花药离体培养。
Ⅱ. 花粉 单倍体植株 正常生殖的纯合子 新品种。
Ⅲ. 明显缩短育种年限；获得能稳定遗传的纯合子。
三.实验——低温诱导植物染色体数目的变化
1、处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，染色体不能被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，从而导致细胞染色体数目发生变化。可通过染色体显微计数来推断低温是否能诱导细胞内染色体数目加倍。
2、根尖培养→低温诱导→材料固定→制作装片→观察（先用低倍镜观察，找到染色体数目发生改变的细胞，再换用高倍镜观察）→得出结论。
课堂深化探究
一. ①缺失②倒位③重复④易位
二　染色体数目的变异
（一）染色体组
1.（1）细胞中的一组非同源染色体，它们在形态和功能上各不相同，但是携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息，这样的一组染色体叫做一个染色体组。
（2）就雄果蝇来说，共有两个染色体组，其中一组包括X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，另一组包括　Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。而其产生的精子中只含有一组染色体，为X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ或Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，包括4条染色体。　　　
2(1)不含同源染色体，没有等位基因。
(2)染色体形态、大小和功能各不相同。
(3)含有控制一种生物性状的一整套基因，但不能重复。
3.(1)细胞内形态相同的染色体有几条，则含有几个染色体组。如下图所示的细胞中，形态相同的染色体a中有4条，b中有3条，c中两两相同，d中各不相同，则可判定它们分别含4个、3个、2个、1个染色体组。
(2)控制同一性状的基因出现几次，就含几个染色体组——每个染色体组内不含等位或相同基因，(d～g中依次含4、2、3、1个染色体组)
(3)染色体数/形态数比值意味着每种形态染色体数目的多少，每种形态染色体有几条，即含几个染色体组。如果蝇该比值为8条/4种形态＝2，则果蝇含2个染色体组。
（二）填空完成单倍体、二倍体和多倍体的比较：
二倍体 多倍体 单倍体
概 念 由受精卵发育而成，体细胞中含两个染色体组的个体 由受精卵发育而成，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 由配子发育而来，含有本物种配子染色体数目的个体
实 例 过半数高等植物、人、果蝇等几乎全部动物 香蕉、马铃薯、无子西瓜 (蜜蜂)雄蜂玉米、小麦的单倍体
染色体组的数目 两个 三个或三个以上 一个至多个
性状表现 正常(作为单倍体、多倍体的参照物) 茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养丰富，但发育迟缓，结实率低 植株弱小，且高度不育(雄蜂除外)
人工诱导方法 无 用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 采用花药离体培养法
意 义 运用多倍体育种，可获得植物新品种 运用单倍体育种，缩短育种年限
三.基因重组、基因突变和染色体变异的比较
类型项目　　 基因突变 基因重组 染色体变异
实质 基因结构的改变(碱基对的增添、缺失或替换) 基因的重新组合，产生多种多样的基因型 染色体结构或数目变化引起基因数量或排序改变
类型 自发突变、人工诱变 基因自由组合、交叉互换、转基因 染色体结构、数目变异
时间 主要是细胞分裂间期 减数第一次分裂前期或后期 细胞分裂过程中
适用范围 任何生物均可发生 真核生物进行有性生殖产生配子时 真核生物均可发生
产生结果 产生新的等位基因，但基因数目未变 只改变基因型，未发生基因的改变 可引起基因“数量”或“排列顺序”上的变化
意义 生物变异的根本来源，提供生物进化的原始材料 形成多样性的重要原因，对生物进化有十分重要的意义 对生物进化有一定意义
育种应用 诱变育种 杂交育种 单倍体育种、多倍体育种
实例 青霉菌高产菌株的培育 豌豆、小麦的杂交 三倍体无子西瓜及八倍体小黑麦的培育
四.实验——低温诱导植物染色体数目的变化
1.相同，两者都是通过抑制分裂细胞内纺锤体形成，使染色体不能移向细胞两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，从而引起细胞内染色体数目加倍。
2.染色体变异中的结构变异和数目变异都属于细胞水平上的变化，在光学显微镜下能够看到，因此可通过观察有丝分裂中期细胞的中染色体的变化，结合相应的特征加以判断。
对应训练
1.解析　由图可知，甲表示同源染色体的非姐妹染色单体之间发生的交叉互换，乙表示非同源染色体之间的易位。前者的变异类型属于基因重组，发生交叉互换后在原来的位置可能会换为原基因的等位基因，可导致丁的形成；后者属于染色体结构变异，由于是与非同源染色体之间发生的交换，因此易位后原位置的基因被换成控制其他性状的基因，可导致戊的形成。丙属于染色体结构变异中的“重复”。
答案　D
2D[解析]A选项中同源染色体有3条，应含有3个染色体组；B选项总有6条染色体，也应含有3个染色体组；C选项中无同源染色体，应为1个染色体组；D选项中同源染色体有4条，应含有4个染色体组。故D选项符合题意。
3D[解析]A选项中染色体组是没有同源染色体的，而X与Y为一对同源染色体；B选项中X染色体上基因控制的性状，有的杂交亲本类型的后代表现型无性别差异；C选项中果蝇体内的细胞有的处于有丝分裂状态，此过程后期的细胞含有四个染色体组；D选项中一个染色体组中含有发育成个体的全套遗传信息。故D选项符合题意。
4D[解析]图a为两个染色体组组成的个体，其中一对同源染色体由2条变为3条，应为个别染色体数目增加；图b中上链多一个基因4，属于染色体结构变异中的片段增加；图c中，同形染色体都是由3条组成，此个体由三个染色体组组成，为三倍体；图d中下链只有1、2、5三个基因，而缺失了3、4两个基因，故C选项符合题意。
5解析　如果此生物体是二倍体，生物的生殖细胞中含有的全部染色体一定就是一个染色体组，如果是四倍体的时候，则配子中含两个染色体组。如果单倍体中含有等位基因，则经秋水仙素处理后得到的是杂合子。如果生物体是由受精卵发育而来的，而且体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体。配子不经过受精作用，直接发育而成的生物个体，叫单倍体。
答案　D
6[解析]低温诱导染色体加倍的原理：抑制纺锤体的形成，使子染色体不能分别移向两极；卡诺氏液用于染色体的固定，解离液为盐酸酒精混合液；低温诱导染色体加倍的时期是前期，大多数细胞处于间期；改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以用于染色体的染色.故C选项符合题意。
实验探究
(1)低温同秋水仙素一样可以诱导细胞内染色体数目的加倍(或低温不能像秋水仙素那样诱导细胞内染体数目的加倍)
(2)①取三个培养皿洗净并编号　②将生长状况大体相同的三个洋葱根尖分别放入三个编号的培养皿中，一份放在室温下培养，一份放在2%秋水仙素溶液中室温下培养，一份放在4℃冰箱中培养，三者培养的时间相同　③制作洋葱根尖临时装片，在光学显微镜下观察染色体数目的变化
(3)①若低温条件下培养的洋葱根尖分生区细胞染色体数目与室温下培养的洋葱根尖分生区细胞染色体数目一致，说明低温下不能使细胞内染色体数目加倍，假设不成立(或假设成立)　②若与2%秋水仙素溶液处理的染色体数目一致，说明低温能使细胞内染色体数目加倍，假设成立(或假设不成立)
限时训练
题组一　染色体变异的概念及类型
1【解析】由甲图可知，染色体数目为10条，形态为2种，根据公式染色体组数＝染色体数/染色体形态数可知，图甲的染色体组数为5个；由乙图可知，其基因型为AAaaBBbb，根据染色体组数等于控制同一种性状的相同基因或等位基因出现的次数，染色体组数应为4
2【解析】秋水仙素作用是抑制纺锤体的形成。故C选项符合题意。
3.BCD　[染色体片段的缺失、重复、易位、倒位都会引起染色体结构变异，这些变化都会使排列在染色体上的基因数量或基因在染色体上的排列顺序发生改变，A项正确；染色体数目变异是指染色体数目的变化，基因重组和基因突变二者都不改变基因数量，也不改变基因在染色体上的排列顺序，B、C、D错误。]
4.C　[第一个图三对同源染色体，有两对是两条染色体，一对是三条染色体，说明是个别染色体数目变异。第二个图一条染色体多一部分4，属于重复。第三个图同源染色体均为三个，染色体组成倍地增加为三倍体。第四个图一条染色体缺少一部分3、4，所以属于缺失。]
5.D　[染色体组整倍性变化会使基因整倍性变化，但基因种类不会改变；染色体组非整倍性变化也会使基因非整倍性增加或减少，但基因种类不一定会改变；染色体片段的缺失和重复会导致基因的缺失和重复，缺失可导致基因种类减少，但重复只导致基因重复，种类不变；染色体片段的倒位和易位会导致其上的基因顺序颠倒。
题组二　单倍体和多倍体
6【解析】所有配子不经过受精形成的新个体都是单倍体，无论含有几个染色体组，所以四倍体水稻的配子形成的子代虽然含有两个染色体组，但仍然是单倍体。二倍体水稻经秋水仙素处理，染色体数目加倍，得到四倍体水稻，多倍体植株的特点是其种子粒大，子粒数目减少，且发育周期延长，表现为晚熟。三倍体水稻高度不育，不能形成正常配子，所以无法形成单倍体。故D选项符合题意。
7【解析】A选项，若单倍体的染色体组数为偶数，则可产生有性生殖细胞；B选项，如普通小麦的单倍体的体细胞含3个染色体组；C选项，如四倍体的单倍体的体细胞含同源染色体。故D选项符合题意。
8.D　[如果是多倍体，其单倍体生物体细胞应含有不止一个染色体组，因此染色体奇、偶数不能作为判断的依据。]
9.BD　[由配子发育成的个体一定是单倍体。细胞内含有两个染色体组的生物可能是单倍体，也可能是二倍体。D中该基因型植物也可能是三倍体。]
拓展提升　单倍体、二倍体和多倍体的确定方法
(1)由合子发育来的个体，细胞中含有几个染色体组，就叫几倍体。
(2)由配子直接发育来的个体，不管含有几个染色体组，都只能叫单倍体。
提醒　单倍体不一定只含1个染色体组，可能含同源染色体，可能含等位基因，也可能可育并产生后代。
10.D　[一般情况下，细胞中具有同一形态的染色体有几条，或控制某一相对性状的基因有几个，则表示细胞含有几个染色体组，如图A、B、C、D中一般可认为分别具有4个、1个、2个、4个染色体组。但有丝分裂过程的前期和中期，每条染色体上含有两条姐妹染色单体，而每条染色单体上含有相同的基因，则一对同源染色体则能具有相应的4个基因，如图A。故最可能属于多倍体的细胞是图D所示的细胞。]
题组三低温诱导植物染色体数目的变化实验
11[解析]实验中所用材料应为进行细胞分裂的材料，而洋葱鳞片叶是高度分化的细胞，已不再分裂。龙胆紫和醋酸洋红均为碱性染料，易使染色体着色。分裂中期染色体形态最为清晰，易于观察。本实验以染色体数目的变化为指标，而不是以染色体行为作为指标，所以应先处理后观察.故A选项符合题意。
12[解析]秋水仙素有毒，对人体有危害，这种药品较昂贵，用的时候量的控制要求严格。秋水仙素与低温在诱导染色体数目变异方面效果及原理是相同的。故A选项符合题意。
题组四应用提升
13.(1)A　B　A、B、C、D　C
(2)二倍体、三倍体、四倍体
(3)单倍体、单倍体、单倍体
(4)B　(5)0　(6)八　减数分裂　1
高考真题体验
1【答案】B
【解析】据图可看出，此现象发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间，即交叉互换，属于基因重组。
2【答案】Ｄ
【解析】用人工合成的染色体片段替代酵母菌的染色体部分片段，属于染色体结构变异，重组酵母菌仍可能发生基因突变等变异，A正确；重组酵母菌的性状受其遗传物质的控制和外界环境条件的影响，B正确；重组酵母菌的遗传信息和自然状态下的酵母菌有所不同，增加了酵母菌的遗传多样性，C正确；重组酵母菌只是为进化提供了原材料，不能改变酵母菌的进化方向，生物的进化方向由自然选择（环境条件）决定。
3【答案】（1）秋水仙素诱导染色体数目加倍 植物体细胞杂交（2）AABBCD 14 42
（3）无同源染色体配对 （4）染色体结构变异
【解析】（1）A、B、C、D表示4个不同的染色体组，植物AABB产生AB的配子，植物CC产生含C的配子，结合后形成ABC受精卵并发育为相应的种子，用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，形成可育的后代AABBCC；还可以利用植物体细胞杂交技术获得AABBCC的个体。
（2）AABBCC产生的配子为ABC，AABBDD产生的配子为ABD，配子结合形成AABBCD的受精卵，减数分裂过程中同染色两两配对形成四分体， C染色体组和D染色体组中无同源染色体，不能形成四分体，两个A染色体组可形成7个四分体，两个B染色体组可形成7个四分体，共计14个四分体。由于①中有6个染色体组，每个染色体组7条染色体，共42条。
（3）杂交后代②，减数分裂过程中C组染色体无同源染色体配对而丢失。（4）射线可能会导致C染色体断裂，断裂的部分如果含有抗病基因，抗病基因可通过易位的方式转移到另一条非同源染色体上，这种变异为染色体结构变异。
4【答案】(1) 降低 (2) 适量的生长素
③ (4) ①④ 4 (5)增殖和分化 二倍体幼苗【解析】(1)2，4-D常用于植物愈伤组织的诱导和生长，但它趋向于抑制植物形态的发生，当愈伤组织再分化形成新的植株个体时，要减小2，4-D抑制植物形态发生的作用。所以在配制分化培养基时需降低2，4-D的浓度。
(2)根据题意，此时已经出现具有分生能力的绿色芽点，但不能继续出芽。由于生长素有促进再分化过程中芽的生长，所以在培养基中添加适量的生长素，以促进幼苗形成。
(3)绿色芽点细胞为分生区细胞，排列紧密；刚融合的杂种细胞没有细胞壁，不可能发生质壁分离；愈伤组织细胞排列疏松无规则；再分化产生胚状体，需要光照刺激，会促进叶绿体的形成，可在光学显微镜下观察到叶绿体。
(4)色素具有不同的吸收光谱，叶绿素a、b主要吸收的是红光和蓝紫光。而对绿光和黄光吸收很少。在本题中，通过光合放氧速率反映出二者光合作用强度的大小，自变量是叶绿素a、b比例上的差异。从结果来看，二者放氧速率差异不大，而突变体中叶绿素a与叶绿素b的比值显著大于对照，说明该同学用的光不是红色和蓝紫色，所以是绿色和黄色。通过纸层析法分离色素时，叶绿素a、b分布于第3、4条（自上而下）。因为突变体中叶绿素a与叶绿素b的比值显著大于对照，所以会发现突变体第4条色素带窄于对照组。
(5)利用胚乳诱导愈伤组织，由于胚中含有植物激素，会影响愈伤组织的增殖和分化，所以需适时剔除胚。因为胚是由受精卵发育而来的，是二倍体。剔除胚也可以避免再生苗中混有二倍体幼苗。
5【答案】A
【解析】具有两对（或更多对）相对性状的亲本进行杂交，在F1产生配子时，在等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合。如果两对（或更多对）非等位基因位于一对非同源染色体上就不会表现出自由组合。从题目可知，发生突变的植株不能进行基因的自由组合，原因最可能是发生染色体易位，使原来位于非同源染色体上的基因位于一对同源染色体上了。
6【答案】（1）雌蕊（或柱头）22 33 （2）减数（3）组织培养
【解析】
利用多倍体育种技术培育无子西瓜时，在二部体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理得到四倍体植株，以其作母本，用二倍体植株作父本，两者杂交，把得到的种子种下去会长出三倍体植株，由于三倍体植物在减数分裂时联会紊乱，无法形成正常配子，所以在其开花后用二倍体的花粉涂抹其雌蕊或柱头，即可利用花粉产生的生长素刺激子房发育成果实，由于没有受精，所以果实里没有种子，即为无子西瓜。四倍体植株由二倍体植株经染色体加倍而来，体细胞中含有22×2＝44条染色体，减数分裂产生的雌配子所含的染色体体数目为体细胞的一半（＝22），二倍体植株产生的雄配子含＝11条染色体，两者结合形成含有33条染色体的受精卵。
（2）三倍体植物体细胞中的染色体含有三个染色体组，减数分裂时会发生联会的紊乱而无法形成正常的配子。
（3）利用植物组织培养技术可以快速、大量繁殖植物植株。
7答案：A C D
8答案　D
规律总结　①染色体组整倍性变化导致基因数量变化，不能导致基因种类增加；②基因突变导致新基因的产生，染色体变异不能导致新基因产生；③染色体片段的重复和缺失导致基因数量增加和减少，不能导致基因种类变化；④染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列排序的变化。
www.
秋水仙素
染色体数目加倍的细胞
进行正常的有丝分裂、发育
离体培养
秋水仙素处理
人工诱导染色体数目加倍
选择第六单元 遗传的分子基础
学案25 DNA是主要的遗传物质
考纲要求　
人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)。
复习要求：
熟练掌握肺炎双球菌的转化实验、噬菌体侵染细菌实验的设计思路和结论分析
基础自查
肺炎双球菌转化实验
观察下面两个过程图，回答问题：
体内转化实验 体外转化实验
时间、人物 1
实验材料 R型细菌
S型细菌
实验过程 Ⅰ 　
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
结　论
二、噬菌体侵染细菌实验
1．实验材料——T2噬菌体
2、过程：
3．结论：DNA是遗传物质。
三、证明RNA是遗传物质的实验
1．烟草花叶病毒组成：
2.实验过程：
结论：
DNA是主要的遗传物质：
因为
课堂深化探究
一．肺炎双球菌转化实验
1．格里菲思的肺炎双球菌转化实验
(1)实验材料？
对照实验哪是对照组，哪是实验组？
实验结论：
2．艾弗里证明DNA是遗传物质的实验
(1)实验材料：R型活细菌；分离提纯的S型细菌中的蛋白质、DNA、多糖等各成分；DNA水解酶；细菌培养基等。
(2)实验思路？
(3)对比实验与对照实验。
(4)实验结果与结论？
特别提醒：
1．加热杀死的S型细菌，其蛋白质变性失活，但DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打断，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
2．转化的实质是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。
3．体内、体外转化实验都遵循了单一变量原则和对照实验原则，各实验相互为对照，增强了结论的说服力。
二、噬菌体侵染细菌的实验及遗传物质辨析
（一）噬菌体侵染细菌的实验分析
1．实验思路及方法：
2．侵染特点及过程
特别提醒　
噬菌体增殖场所是大肠杆菌细胞内，除噬菌体的DNA做模板起指导作用外，其余的原料——脱氧核苷酸和氨基酸、合成蛋白质的场所核糖体、ATP和相关酶全由大肠杆菌提供。
3．结果及分析
分组 结果 结果分析
对比试验（相互对照） 含32P噬菌体+细菌
含35S噬菌体+细菌
提醒　该实验可同时证明：
①DNA分子具有相对稳定性。
②DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性。
③DNA能控制蛋白质的生物合成。
都不能证明DNA分子产生可遗传的变异。
（二）与肺炎双球菌转化实验的比较
相同点
不同点 方法不同 艾弗里实验
噬菌体侵染细菌实验
（三）生物的遗传物质
1.RNA是遗传物质的实验
(1)实验材料：
(2)实验过程：
(3)实验结果： 。
总体实验设计思路是：
2．主要的遗传物质
(1)事实
(2)结论：
对应训练
1．(2012·淮北一中模拟)在艾弗里证明DNA是遗传物质的实验中，用DNA酶处理从S型活细菌中提取的DNA并与R型细菌混合培养，结果发现培养基上仅有R型菌生长。设置本实验步骤的目的是(　　)
A．证明R型菌的生长并不需要S型活细菌的DNA
B．用以补充R型菌生长过程中所需要的营养物质
C．直接证明S型菌DNA不是促进R型菌转化为S型菌的因素
D．与“以S型活细菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照
2 (2012·山东师大附中一模)下列关于艾弗里的肺炎双球菌转化实验的叙述，错误的是(　　)
A．需要对S型细菌中的物质进行提取、分离和鉴定
B．转化的有效性与R型细菌的DNA纯度有密切关系
C．肺炎双球菌的遗传物质主要存在于拟核
D．实验证明了DNA是遗传物质而蛋白质不是
3．下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图，对此实验的有关叙述正确的(　　)
A．本实验所使用的被标记的噬菌体是接种在含有35S的培养基中获得的
B．本实验选用噬菌体作为实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA
C．实验中采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性
D．若噬菌体繁殖三代，则子代噬菌体中含35S的占1/4
4 (2011·江苏卷)关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是(　　)
A．分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体
B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培
C．用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D．32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
5(2012·潍坊质量监测)在证明DNA是生物遗传物质的实验中，用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，下列对于沉淀物中含有少量放射性物质的解释，正确的是(　　)
A．经搅拌与离心后有少量含35S的T2噬菌体吸附在大肠杆菌上
B．离心速度太快，含35S的T2噬菌体有部分留在沉淀物中
C．T2噬菌体的DNA分子上含有少量的35S
D．少量含有35S的蛋白质进入大肠杆菌
实验探究
(2012·烟台调研)阅读以下材料，回答有关问题。
从2009年3月底开始，墨西哥、美国等国接连爆发大规模甲型H1N1流感疫情，并迅速蔓延至北美地区以外的国家，全球拉响防疫警报。
某学校生物兴趣小组的同学通过查阅资料发现，常见的流感病毒都是RNA病毒，同时提出疑问：甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA。下面是兴趣小组为探究甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA设计的实验步骤，请将其补充完整。
(1)实验目的：_____________________________________。
(2)材料用具：显微注射器，甲型H1N1流感病毒的核酸提取液，胚胎干细胞，DNA水解酶和RNA水解酶等。
(3)实验步骤：
第一步：把甲型H1N1流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组，___________________________________________；
第二步：取等量的猪胚胎干细胞分成三组，用显微注射技术分别把A、B、C三组处理过的核酸提取物注射到三组猪胚胎干细胞中；
第三步：将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间，然后从(4)请预测结果及结论：
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③若A、B、C三组均出现甲型H1N1流感病毒，则甲型H1N1流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA培养好的猪胚胎干细胞中抽取样品，检测是否有甲型H1N1流感病毒产生。
限时训练
题组一　肺炎双球菌转化及噬菌体侵染细菌实验
1.艾弗里等人为了弄清转化因子的本质，进行了一系列的实验，如图是他们所做的一组实验，则三个实验的培养皿中只存在一种菌落的为(　　)。
A．实验一 B．实验二
C．实验三 D．实验一和三
2(2012·山东临沂一模)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。有关这两个实验的叙述中，不正确的是(　　)
A．都选用结构简单的生物作为实验材料，繁殖快、容易观察因遗传物质改变而引起的变异
B．设计思路上的共同点是设法把DNA与蛋白质分开研究各自的效应
C．肺炎双球菌的转化实验“R型菌＋S型菌DNA会得到S型菌”，因此用S型菌＋R型菌DNA也会得到R型菌
D．赫尔希和蔡斯用32P、35S分别标记DNA和蛋白质，研究DNA是噬菌体的遗传物质
3(2012·平顶山一中模拟)某研究人员模拟赫尔希和蔡斯关于噬菌体侵染细菌的实验，进行了以下4个实验：
①用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌　②未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌
③用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌　④用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌
一段时间后离心，以上4个实验检测到放射性的主要部位是(　　)
A．沉淀、沉淀、沉淀和上清液、沉淀和上清液
B．沉淀、沉淀、沉淀和上清液、沉淀
C．沉淀、上清液、沉淀、沉淀和上清液
D．上清液、上清液、沉淀和上清液、上清液
4．如果用3H、15N、32P、35S标记T2噬菌体，让其侵染细菌，对产生的子代噬菌体进行检测，下列叙述正确的是(　　)
A．可在外壳中检测到3H、15N、32P
B．可在DNA分子中检测到3H、15N、32P
C．可在外壳中检测到3H、15N、32S
D．可在DNA分子中检测到32P、35S
5．噬菌体侵染细菌的实验能证明(　　)
①DNA分子结构的相对稳定　②DNA能自我复制，使前后代保持一定的连续性、稳定性　③DNA能指导蛋白质合成　④DNA能产生可遗传变异　⑤DNA是遗传物质
⑥DNA是主要的遗传物质
A．①②③④ B．②③⑤
C．①④⑥ D．④⑥
6．(原创题)将噬菌体用15N进行标记，放在未被标记的大肠杆菌中培养一段时间，子代噬菌体所含标记元素的情况是(　　)
A．外壳中含有15N
B．子代噬菌体DNA都含有15N
C．子代噬菌体外壳部分含15N
D．子代噬菌体DNA部分含有15N
题组二　DNA是主要的遗传物质
7(2012·南通调研)下图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(TMV)遗传物质”的实验过程，由此可以判断(　　)。
A．水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA
B．TMV的蛋白质不能进入烟草细胞中
C．侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程
D．RNA是TMV的主要遗传物质
8．下列关于遗传物质的说法，错误的是(　　)
①真核生物的遗传物质是DNA　②原核生物的遗传物质是RNA　③细胞核中的遗传物质是DNA　④细胞质中的遗传物质是RNA　⑤甲型流感病毒的遗传物质是DNA或RNA　⑥细胞生物的遗传物质是DNA　⑦细胞生物的遗传物质主要是DNA
A．①②③ B．②③④
C．②④⑤⑦ D．③④⑤
9．下列有关生物体遗传物质的叙述，不正确的是(多选)(　　)
A．豌豆的遗传物质主要是DNA
B．酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上
C．T2噬菌体的遗传物质含有硫元素
D．HIV的遗传物质水解产生4种脱氧核苷酸
题组三　应用提升
10．有人试图通过实验来了解H5N1型禽流感病毒侵染家禽的过程，设计实验如下：
一段时间后，检测子代H5N1病毒的放射性及S、P元素，下表对结果的预测中，最可能发生的是(　　)
选项 放射性 S元素 P元素
A 全部无 全部32S 全部31P
B 全部有 全部35S 多数32P、少数31P
C 少数有 全部32S 少数32P、多数31P
D 全部有 全部35S 少数32P、多数31P
11.甲、乙为两种不同的病毒，经病毒重建形成“杂交病毒”丙，用病毒丙侵染植物细胞，在植物细胞内产生的新一代病毒可表示为(　　)
12.1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记法，完成了著名的噬菌体侵染大肠杆菌的实验，下图是实验的部分过程：
(1)写出以上实验的部分操作过程：
第一步：用35S标记噬菌体的蛋白质外壳。如何实现对噬菌体的标记？请简要说明实验的设计方法。
________________________________________________________________________。
第二步：用被35S标记的噬菌体与没有标记的大肠杆菌混合。
第三步：一定时间后，在搅拌器中搅拌后再进行离心。
(2)以上实验结果能否说明遗传物质是DNA？为什么？
________________________________________________________________________。
(3)噬菌体侵染大肠杆菌之后，合成新的噬菌体蛋白质外壳需要(　　)
A．大肠杆菌的DNA及其氨基酸
B．噬菌体的DNA及其氨基酸
C．噬菌体的DNA和大肠杆菌的氨基酸
D．大肠杆菌的DNA及其噬菌体的氨基酸
13．回答下列与噬菌体侵染细菌实验有关的问题：
Ⅰ.1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验，下面是实验的部分步骤：
(1)写出以上实验的部分操作过程。
第一：用35S标记噬菌体的蛋白质外壳。如何实现对噬菌体的标记？请简要说明实验的设计方法。
____________________________________________________________。
第二步：用被35S标记的噬菌体与没有标记的大肠杆菌混合。
第三步：一定时间后，在搅拌器中搅拌，然后再进行离心。
(2)以上实验结果能否说明遗传物质是DNA？为什么？
____________________________________________________________。
Ⅱ.用紫外线处理大肠杆菌可诱导产生对T2噬菌体有抗性的大肠杆菌，这种抗性的产生与其细胞膜上的蛋白质发生变化有关。下图为简要处理的方法：
1)在紫外线作用下，大肠杆菌的膜蛋白质发生改变的根本原因是______________________________________________。
(2)如何将图中的抗T2噬菌体抗性菌株从混合菌株中筛选出来？
________________________________________________________________。
高考真题体验
1.（2012山东）5.假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是[来源:中|国教|育出|版网]
A.该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
C.含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1：49
D.该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变
2.（2012重庆）2.针对耐药菌日益增多的情况，利用噬菌体作为一种新的抗菌治疗手段的研究备受关注，下列有关噬菌体的叙述，正确的是
A.利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌体的蛋白质
B.以宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸
C.外壳抑制了宿主菌的蛋白质合成，使该细菌死亡
D.能在宿主菌内以二分裂方式增殖，使该细菌裂解
3.（2012上海）11·赫尔希(A．Hershey)和蔡斯(M．Chase)于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA是遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是噬菌体
A．侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞
B．只将其DNA注入大肠杆菌细胞中
C．DNA可用15N放射性同位素标记
D．蛋白质可用32P放射性同位素标记
4.（2012江苏）2.人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程，下列有关叙述正确的是（ ）
A. 孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质
B. 噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力
C. 沃森和克里克提出在 DNA 双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数
D. 烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是 RNA
5.(2011·广东卷，2)艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表可知(　　)
实验组号 接种菌型 加入S型菌物质 培养皿长菌情况
① R 蛋白质 R型
② R 荚膜多糖 R型
③ R DNA R型、S型
④ R DNA(经DNA酶处理) R型
A．①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子
B．②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性
C．③和④说明S型菌的DNA是转化因子
D．①～④说明DNA是主要的遗传物质
6.(2011·江苏卷，12)关于“噬菌体侵染细胞的实验”的叙述，正确的是(　　)
A．分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体
B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养
C．用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D．32P、35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
7.(2011·江苏卷)关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是(　　)。
A．分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体
B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养
C．用35S标记的噬菌体侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D．35S、32P标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
8．(2010·海南卷)某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA，重新组合为“杂合”噬菌体，然后分别感染大肠杆菌，并对子代噬菌体的表现型作出预测见下表。其中预测正确的是(　　)。
“杂合”噬菌体的组成 实验预期结果
预期结果序号 子代表现型
甲的DNA＋乙的蛋白质 1 与甲种一致
2 与乙种一致
乙的DNA＋甲的蛋白质 3 与甲种一致
4 与乙种一致
A.1、3 B．1、4 C．2、3 D．2、4
9．(2010·上海)若1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体侵染，裂解后释放的所有噬菌体(　　)。
A．一定有35S，可能有32P B．只有35S
C．一定有32P，可能有35S D．只有32P
10判断正误
(1)(2010·广东卷—D)DNA是主要的遗传物质(　　)。
(2)(2009·江苏生物5—A)豌豆的遗传物质主要是DNA(　　)。
(3)(2009·江苏生物5—B)酵母菌的遗传物质主要分布在染色体上(　　)。
学案25 DNA是主要的遗传物质 答案与解析
基础自查
肺炎双球菌转化实验
体内转化实验 体外转化实验
时间、人物 1928年　英国科学家格里菲思 1944年　美国科学家艾弗里和他的同事
实验材料 R型细菌 菌体无多糖荚膜、菌落表面粗糙、无毒性 R型活菌，S型细菌的DNA、蛋白质、多糖荚膜
S型细菌 菌体有多糖荚膜、菌落表面光滑、有毒性
实验过程 Ⅰ 将R型活菌注射到小鼠体内―→小鼠不死亡　 R型活菌和SDNA混合培养―→既有R型菌，也有S型菌　
Ⅱ 将S型活菌注射到小鼠体内―→小鼠死亡 R型活菌和S蛋白质混合培养―→只有R型菌　
Ⅲ 将加热杀死的S型菌注射到小鼠体内―→小鼠不死亡 R型活菌和S多糖荚膜混合培养―→只有R型菌　
Ⅳ 将R型活菌和S型死菌混合注射到小鼠体内―→小鼠死亡 R型活菌与用DNA酶处理的SDNA混合培养―→只有R型菌
结　论 加热杀死的S型细菌内含有使R型细菌转化为S型细菌的“转化因子” SDNA是促使R型细菌转化为S型细菌的物质，即DNA是遗传物质，而蛋白质等不是遗传物质
二、噬菌体侵染细菌实验
1.(1)DNA　头部　蛋白质　(2)寄生　大肠杆菌　不能　2.高　低　未检测到　低　高　检测到　3.DNA
思考　通过对噬菌体中蛋白质和DNA的研究表明，仅在蛋白质中含有S，而P几乎都存在于DNA分子中。
2、（2）S32、S32 （3）宿主细胞 宿主细胞 宿主细胞 宿主细胞
3．结论：DNA是遗传物质。
三、证明RNA是遗传物质的实验
1．烟草花叶病毒组成：RNA和蛋白质。
3．结论：RNA是遗传物质。
四、因为绝大多数生物的遗传物质是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
课堂深化探究
一．肺炎双球菌转化实验
1．(1)S型肺炎双球菌－－菌体有多糖类的荚膜，菌落表面光滑，有毒性可使小鼠患败血症死亡。R型肺炎双球菌－－菌体无多糖类的荚膜，菌落表面粗糙，无毒性。
(2)对照组是前三组；实验组是第四组。
(3)加热杀死的S型细菌中，必然含有某种转化因子使得R型活细菌转化成S型活细菌。
2．(2)将S型细菌体内的蛋白质、DNA等物质分离开，单独地、直接地观察它们各自的生理作用。
(3)对比实验与对照实验。
(4)只有加入DNA成分的这一组出现S型活细菌并可遗传；说明转化因子是DNA，同时也说明保证DNA分子结构的完整性其才具有转化作用。
二、噬菌体侵染细菌的实验及遗传物质辨析
（一）1．S是蛋白质特有的元素，P几乎都存在于噬菌体DNA分子中，用放射性同位素32P和35S分别标记DNA和蛋白质，直接地单独地观察它们各自的作用。
2．(1)进入细菌体内的是噬菌体的DNA，噬菌体蛋白质外壳留在外面不起作用。
(2)噬菌体侵染细菌要经过吸附→注入核酸→合成→组装→释放五个过程。
3．结果及分析
分组 结果 结果分析
对比试验（相互对照） 含32P噬菌体+细菌 上清液中几乎无32P，32P主要分布在宿主细胞内 32P—DNA进入了宿主细胞内
含35S噬菌体+细菌 宿主细胞内五35S，35S主要分布在上清液中 35S—蛋白质外壳未进入宿主细胞留在外面
（二）与肺炎双球菌转化实验的比较
相同点 ①均使DNA和蛋白质分开，单独处理，观察它们各自的作用，但两类实验中DNA与蛋白质分开的方式不同②都遵照了对照原则③都能证明DNA是遗传物质，都不能证明DNA是主要的遗传物质
不同点 方法不同 艾弗里实验 直接分离：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型菌混合培养
噬菌体侵染细菌实验 同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)
（三）生物的遗传物质
1. (1)烟草花叶病毒（只有RNA和蛋白质）、烟草等。
(2)先从烟草花叶病毒中提取出蛋白质和RNA，然后分别用它们去感染烟草，观察它们各自的感染情况。
(3)蛋白质不能使烟草出现感染病毒症状，而RNA却能使烟草产生感染病毒症状。
分别将蛋白质、DNA等物质分开，单独地、直接地观察它们各自的作用。
3.绝大多数生物的遗传物质是DNA，DNA是主要的遗传物质。
2．主要的遗传物质
(1)
生物
(2)绝大多数生物的遗传物质都是DNA，所以说DNA是主要的遗传物质。
对应训练
1．解析：DNA酶处理从S型活细菌中提取的DNA并与活的R型菌混合培养，培养基中只有R型菌生长；从S型活细菌中提取的DNA与活的R型菌混合，培养基中R型、S型两种菌都生长，通过两实验的对照，进一步证明DNA是遗传物质。
答案：D
2 解析：转化的有效性与S型细菌的DNA纯度有关，纯度越高，转化越有效。
答案：B
3． 解析：病毒的繁殖离不开活细胞，要标记噬菌体，应先标记培养噬菌体的细菌细胞。实验中采用搅拌的手段是为了把细菌和噬菌体的蛋白质外壳分开。35S标记蛋白质外壳，外壳没有注入细菌中，子代噬菌体中不含有35S。
答案：B
4 C解析： A错，噬菌体营寄生生活，不能用培养基直接培养。
B错，B项保温时间不能过长，若保温时间太长则可能有子代含32P的噬菌体释放出来，离心后存在于上清液中，导致上清液中检测中32P。
C正确，35S标记的是噬菌体的蛋白质，理论上应存在于上清液中，但可能因搅拌不充分，部分噬菌体仍吸附在细菌表面，一起存在于沉淀物中。
D错，本实验可说明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质，因为缺少蛋白质进入细菌细胞的对照。
5 解析：在证明DNA是生物遗传物质的实验中，用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，在沉淀物中含有少量放射性，原因是搅拌不充分，有少量的含35S的T2噬菌体还吸附在大肠杆菌上。
答案：A
实验探究
答案：(1)探究甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA　(3)分别用等量的相同浓度的DNA水解酶、RNA水解酶处理A、B两组核酸提取液，C组不做处理(C组DNA水解酶、RNA水解酶都添加不正确)　(4)①若A、C两组出现甲型H1N1流感病毒，B组没有出现，则甲型H1N1流感病毒的遗传物质是RNA　②若B、C两组出现甲型H1N1流感病毒，A组没有出现，则甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA
限时训练
1. 解析　实验二中加入的DNA酶能分解S型细菌的DNA活性片段，使基因无法转移进入R型细菌中，所以菌落只有一种，即R型菌落。
答案　B
2 解析：是因为S型菌的荚膜基因进入R型菌体内，进而进行了表达，产生了荚膜。用S型菌＋R型菌DNA，得到的菌体内含有荚膜基因，不会得到R型菌，应该还是S型菌。
答案：C
3 解析：本题考查噬菌体侵染细菌实验的相关知识。噬菌体侵染细菌实验离心后，上清液中主要有噬菌体的蛋白质外壳，沉淀物主要为细菌。32P标记的噬菌体(标记的是DNA)侵染未标记的细菌后，则放射性主要在沉淀物中；未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌，则放射性主要在沉淀物中；用15N标记噬菌体，可以标记其蛋白质外壳，也可以标记其DNA，因此，侵染未标记的细菌后，上清液和沉淀物中均可能有放射性；用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌，则放射性主要在沉淀物中。
答案：B
4．解析：噬菌体侵染细菌的过程，进入细菌的是DNA，蛋白质外壳留在外面。由于DNA中含有3H、15N、32P，子代噬菌体的DNA有一部分来自标记的噬菌体，所以可在子代噬菌体DNA分子中检测到3H、15N、32P。
答案：B
5．B　[噬菌体侵染细菌的实验能说明DNA分子能自我复制，使前后代保持一定的连续性和稳定性，进一步也能说明DNA是遗传物质，另外噬菌体能利用细菌的物质合成蛋白质外壳，因此也能证明DNA能指导蛋白质合成。]
6．D　[亲代噬菌体的DNA、蛋白质中含有15N，大肠杆菌没有被标记。噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌细胞内，蛋白质外壳没有进入，所以子代噬菌体DNA部分含有15N。]
解题方法　噬菌体亲子代个体与细菌之间的同位素标记关系
DNA 蛋白质 DNA和蛋白质
噬菌体 32P 35S 14C、3H、18O、15N
细菌 31P 32S 12C、1H、16O、14N
子代噬菌体 32P、31P 32S C、H、O、N两种都有
注意　
(1)解题时一定要看清标记对象是噬菌体还是细菌。
(2)噬菌体侵染细菌实验中32P和35S的存在部位：
CH2NH ——35S存在部位COOH
题组二　DNA是主要的遗传物质
7解析　从图示分析，TMV放入水和苯酚中后，RNA和蛋白质分离，A正确；通过接种的方式，TMV的蛋白质可以进入烟草细胞中，B错；此实验不能看出TMV的RNA在烟草细胞中进行了逆转录过程，C错误；此实验说明TMV的遗传物质是RNA，而不是蛋白质，同种生物的遗传物质没有主次之分，D错误。
答案　A
8．C　[细胞生物(包括真核和原核生物)的遗传物质是DNA，细胞核和细胞质中的遗传物质也是DNA，流感病毒的遗传物质是RNA。]
知识链接　辨析区别生物体所含遗传物质和所含核酸
生物的遗传物质是DNA或RNA：所具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA，对于病毒来说，有一部分是DNA，如噬菌体等；有一部分是RNA，如HIV、SARS病毒、禽流感病毒、烟草花叶病毒等，问题大多出在对常见病毒的遗传物质不熟悉。归纳如下：
生物类型 核酸种类 遗传物质 实例
有细胞结构的生物 真核生物 DNA和RNA DNA 玉米、小麦、人
原核生物 乳酸菌、蓝藻
无细胞结构的生物 DNA病毒 DNA DNA 噬菌体
RNA病毒 RNA RNA 烟草花叶病毒
注意　
①细胞质中的核酸主要是RNA，而细胞质中的遗传物质是DNA。
②绝大多数DNA存在于染色体上，少数存在于细胞质中的叶绿体和线粒体中。
9．ACD　[豌豆、酵母菌均为真核生物，其遗传物质均为DNA，且DNA主要分布于细胞核染色体上。T2噬菌体的遗传物质为DNA，HIV的遗传物质为RNA，DNA、RNA的组成元素均为C、H、O、N、P。RNA水解产生4种核糖核苷酸。]
题组三　应用提升
10．D　[由题干可获取的主要信息有：①家禽体细胞被32P标记，H5N1病毒寄生后也被32P标记；②家禽体细胞被35S标记，H5N1病毒寄生后也被35S标记。解答本题可先根据图解明确标记元素所标记的化合物，及病毒的结构特点和侵染过程，然后作出选择。病毒侵染细胞时，蛋白质外壳留在外面，只有核酸注入细胞，由图可知，病毒先在含32P的宿主细胞1中培养(其RNA被32P标记)，然后转移到含35S的宿主细胞2中培养。病毒复制自身的遗传物质所用的原料有宿主细胞的31P(不具放射性)，也有自身核酸(含32P)，故子代病毒的核酸大多含31P，少数含32P；病毒合成蛋白质外壳所用的原料都是宿主细胞2的，故全被35S标记。]
11．D　[杂交病毒丙的遗传物质来自乙病毒，因此子代病毒的蛋白质外壳和核酸都与乙病毒相同。]
12．(1)先将大肠杆菌在含35S的培养基上培养，再用噬菌体去侵染该大肠杆菌
(2)不能。它只能证明噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌体内(要证明遗传物质是DNA，还要用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌)
(3)C
13． 13解析：噬菌体的繁殖必须在大肠杆菌内进行，要获得用35S标记的噬菌体，需要先用含35S的培养基培养大肠杆菌，再用噬菌体去感染被35S标记的大肠杆菌，才可以得到被35S标记的噬菌体。紫外线处理使大肠杆菌发生基因突变，导致其决定的蛋白质发生改变。可用T2噬菌体侵染混合菌株，然后筛选出能形成菌落的菌株即为抗性菌株。
答案：Ⅰ.(1)第一步：先将大肠杆菌在含35S的培养基上培养，再用噬菌体去侵染该大肠杆菌
(2)不能，它只能证明噬菌体的蛋白质外壳没有进入细菌体内，要证明遗传物质是DNA，还要用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌
Ⅱ.(1)基因突变
(2)用T2噬菌体侵染混合菌株，在适宜的条件下培养—段时间，能形成菌落的就是T2噬菌体抗性菌株
高考真题体验
1【答案】C
【解析】噬菌体的DNA含有10000个碱基，A=T=2000，G=C=3000。在噬菌体增殖的过程中，DNA进行半保留复制，100个子代噬菌体含有100个DNA，相当于新合成了99个DNA，至少需要的鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸是99×3000=297000，A错；含有32P的噬菌体共有2个，只含有31P的噬菌体共有98个，其比例为1︰49，C对；由于DNA上有非基因序列，基因中有非编码序列，密码子具有简并性等原因，DNA发生突变并不意味着性状发生改变，D错。
2.【答案】A
【解析】噬菌体侵入寄主后，利用寄主菌的原料（氨基酸和核苷酸），合成噬菌体的蛋白质、DNA，所以A对；子代噬菌体是以噬菌体的DNA为模板来复制的，B错；噬菌体消耗细菌细胞内的物质，导致细菌死亡，C错误；噬菌体没有细胞结构，不能以二分裂方式增殖，而是在寄主菌体内合成各个部件后，组装，释放，使细菌裂解，D错
3.【答案】B
【解析】噬菌体侵染细菌过程，只有DNA进入大肠杆菌细胞内，而蛋白质没有进入，保证了实验进行的单一变量原则，N15不具有放射性，且噬菌体的DNA和蛋白质中都含N，如用N标记，不能达到分开研究的目的，C错；噬菌体的蛋白质几乎不含P，D错；如果噬菌体的DNA和蛋白质都进入了大肠杆菌，则本实验是无法得到结论，B确实是实验获得成功的原因之一。
4.【答案】B
【解析】遗传因子只是孟德尔通过实验现象推理出的理论产物，孟德尔并未证实遗传因子的化学本质，A错；由于噬菌体转化实验将DNA和蛋白质的作用分别进行了研究，而肺炎双球转化实验中DNA和蛋白质不能完全分离开，所以噬菌体转化实验更有说服力，B正确；沃森和克里克提出的DNA双螺旋结构中，碱基互补配对，嘌呤数等于嘧啶数，C错；烟草花叶病毒感染烟草实验只能说明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，D错
5.C　[第①②组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型菌转化为S型菌无关，A、B项错误。第③组实验说明DNA与R型菌转化为S型菌有关。第④组实验说明DNA被水解后的产物不能使R型菌转化为S型菌，C项正确。①～④只能说明DNA是遗传物质，而不能说明DNA是主要的遗传物质，D项错误。]
6．C　[噬菌体营寄生生活，不能用培养基直接培养，需用含放射性的大肠杆菌培养才能使噬菌体带上放射性标记，A项错误；实验中保温时间不能过长，若保温时间太长则可能使一些含32P的子代噬菌体释放出来，离心后存在于上清液中，导致上清液中检测到32P，B项错误；35S标记的是噬菌体的蛋白质，理论上应存在于上清液中，但可能因搅拌不充分，部分噬菌体仍吸附在细菌表面而存在于沉淀物中，C项正确；本实验可说明DNA是遗传物质，但不能证明蛋白质不是遗传物质，因为缺少蛋白质进入细菌细胞的对照实验，D项错误。]
7.解析　“噬菌体侵染细菌的实验”应分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养大肠杆菌，再用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的大肠杆菌分别培养噬菌体得到含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的噬菌体，再让带标记的噬菌体分别侵染未带标记的大肠杆菌，进行短时间的保温培养，所以A、B选项均错误；C选项用35S标记的噬菌体侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分导致部分亲代噬菌体蛋白质外壳仍然吸附在大肠杆菌表面，所以C选项正确；35S、32P标记的噬菌体侵染实验分别说明蛋白质不是遗传物质、DNA是遗传物质，所以D选项错误。
答案　C
8解析　由题可知，两种噬菌体均为DNA病毒，即DNA决定了病毒的遗传性状，甲的DNA＋乙的蛋白质组成“杂合”噬菌体，“杂合”噬菌体的子代表现型与甲种一致；乙的DNA＋甲的蛋白质组成“杂合”噬菌体，“杂合”噬菌体的子代表现型与乙种一致。
答案　B
9解析　1个被32P标记的噬菌体侵染35S标记的大肠杆菌，含32P标记的噬菌体DNA侵入大肠杆菌，以大肠杆菌内的物质为原料进行复制，故释放的噬菌体可能有2个含32P的；以大肠杆菌内的35S氨基酸为原料合成噬菌体蛋白质，故释放的噬菌体一定含有35S。
答案　A
10 解析　(1)由于绝大多数生物的遗传物质都是DNA，所以DNA是主要的遗传物质。(2)豌豆属于真核生物，其遗传物质只有DNA；(3)酵母菌的遗传物质DNA主要分布在染色体上，细胞质中也有。
答案　(1)√　(2)?　(3)√
www.第一单元 走进细胞和组成细胞的分子
学案1 走近细胞
考纲要求：　
1.细胞学说的建立过程(Ⅰ)。
2.多种多样的细胞(Ⅱ)。
3.用显微镜观察多种多样的细胞。（实验与探究）
复习目标
1．举例说出生命活动是建立在细胞基础之上
2．举例说出生命系统的结构层次，理解生命系统的各个层次之间的关系
3．说出原核细胞与真核细胞的区别和联系
4．分析细胞学说的建立过程，并能运用细胞学说的内容解释细胞的生命现象
5．使用高倍镜观察几种细胞，比较不同细胞的异同点
基础自查
一．从生物圈到细胞
1．“每一个生物科学问题的答案都必须在细胞中寻找”。请你举例说明生命活动建立在细胞的基础之上。
病毒：
单细胞生物：
多细胞生物：
2．生命系统的结构层次
(1)生命系统的结构层次由小到大依次是什么
(2)地球上最基本的生命系统是什么 分子、原子、化合物属于生命系统吗
二．细胞的多样性和统一性
1．简要写出使用高倍显微镜的步骤四字诀和要点
2．原核细胞和真核细胞的差异性（最根本的区别）是什么？ 统一性的表现呢？
3．细胞学说
(1)建立过程
时间 科学家 成就
1665年 英国， 发现并命名细胞
19世纪30年代 德国， 创立了细胞学说
1858年 德国，魏尔肖 提出了 的观点
(2)基本内容和意义？
课堂深化探究
一．从生物圈到细胞
1.病毒属于生命系统吗？是生物吗？尝试写出更多关于病毒的知识。（如，结构、分类、培养等）
2. 水稻和草履虫都具有生命系统的各个层次吗？
二．　细胞的多样性和统一性
1．比较原核细胞与真核细胞
比较项目 原核细胞 真核细胞
大小
本质区别
细胞壁
细胞质
细胞核
DNA存在形式
增殖方式
可遗传变异来源
模式图
相同点
2．列表比较细菌和蓝藻的异同
3.尝试对生物进行归类：
特别提醒
正确区分原核生物和真核生物，判断方法如下：
(1)细菌类：凡“菌”字前有“杆”字(结核杆菌)、“球”字(链球菌)、“螺旋”及“弧”字(霍乱弧菌)的一般都是细菌类，此类生物属于原核生物。
(2)蓝藻类：颤藻、蓝球藻、念珠藻、发菜等，属于原核生物。
(3)带“菌”字的不一定是原核生物，如酵母菌、霉菌都是真核生物。带“藻”字的也不一定是原核生物，如绿藻、褐藻、红藻都是真核生物。
三．高倍显微镜的使用与观察
1．如何理解显微镜的放大倍数？
显微镜的放大倍数等于目镜放大倍数与物镜放大倍数的乘积，放大倍数指放大的长度、宽度或直径，不是指面积或体积。
2.高倍镜与低倍镜观察情况比较
物象大小 看到细胞数目 视野亮度 物镜与玻片的距离 视野范围
高倍镜
低倍镜
对应训练
1. 细胞是最基本的生命系统，生命活动离不开细胞。下列的理解不正确的是
A．没有细胞结构的病毒，其生命活动也离不开细胞
B．变形虫的细胞能完成各种生命活动
C．多细胞生物的生命活动由不同的细胞密切合作完成
D．生命系统的各层次层层相依，具有相同的组成、结构和功能
2．下列有关原核细胞与真核细胞的叙述正确的是
A．原核细胞没有叶绿体，不能进行光合作用
B．原核细胞较真核细胞简单，细胞内只具有一种核酸
C．真核细胞具有染色体，原核细胞具有染色质
D．真核细胞才可以进行减数分裂或有丝分裂
3. 细胞学说的建立过程是一个科学家探究、开拓、继承、修正和发展的过程，充满了耐人寻味的曲折。下列说法正确的是 (　　)
A．英国科学家虎克最终建立了细胞学说
B．德国科学家施莱登和施旺是细胞的发现者和命名者
C．德国科学家魏尔肖的名言是“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”
D．细胞学说揭示了生物的统一性和多样性
4.下列关于高倍物镜的叙述，正确的是 (　　)
A．因为藓类叶片大，在高倍镜下容易找到，所以可以直接使用高倍物镜观察
B．在低倍镜下找到叶片细胞，即可换上高倍物镜
C．换上高倍物镜后，必须先用粗准焦螺旋调焦，再用细准焦螺旋调至物像最清晰
D．为了使高倍镜下的视野亮一些，可使用最大的光圈或凹面反光镜
5．据图示回答下列问题：
(1)甲、乙两图中属于原核细胞的是________，属于真核细胞的是________。判断的主要依据______________________。
(2)甲、乙两细胞的统一性表现在____________________。
(3)在生命系统的结构层次中，一定既属于细胞层次，又属于个体层次的是图________所示生物。
实验探究
某学生用显微镜观察人的口腔上皮细胞装片，据表回答问题：
项目 目镜 物镜
A组 5× 10×
B组 15× 10×
C组 8× 40×
(1)视野中细胞数目最多的是________组；同样光源下，光线最暗的是________组，细胞图像最大的是_______组。
(2)高倍镜下，如果视野较暗，物像又模糊不清，这时应 转动或调节的结构是________、________和________。
(3)用A组显微镜观察，在视野内的直径上看到一行相连的9个细胞，若用B组显微镜观察，则大约可以看到这行细胞中的________个。
(4)某同学在实验时，先用一块洁净纱布擦拭镜头，然后把装片放在显微镜载物台正中央，并用压片夹压住。然后在双眼侧视下，将物镜降至接近玻片标本1～2 cm时停止。用左眼朝目镜里观察，同时转动粗准焦螺旋，缓缓上升镜筒。请指出该同学操作中不正确的地方并改正。
限时训练
题组一：从生物圈到细胞
1．判断
（1）病毒没有细胞结构，只有依赖活细胞才能生活。 (　)
（2）单细胞生物依靠单个细胞完成各项生命活动。 (　)
（3）多细胞生物依赖各种分化的细胞共同完成一系列复杂的生命活动。 (　)
（4）细胞是地球上最基本的生命系统。 (　)
（5）所有生物都具有生命系统的各个层次。 (　)
（6）除病毒外，所有生物构成了生物圈这一结构层次。 (　)．
2.下列关于生命系统的结构层次的说法正确的是(　　)
A．生物圈是地球上最基本的生命系统和最大的生态系统
B．生物大分子如蛋白质、核酸，不是生命系统的结构层次
C．病毒没有细胞结构，它的生命活动与生命系统没有关系
D．各层次的生命系统层层相依，具有相同的组成、结构和功能
3.细胞是最基本的生命系统，而病毒不是的理由是(　　)
①细胞是一切生物体结构和功能的基本单位
②病毒虽然是生物，但必须依赖活细胞才能生活
③单细胞生物依靠单个细胞就能完成各种生命活动
④多细胞生物也必须依赖各种分化的细胞共同合作才能完成复杂的生命活动
A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②③④
题组二：细胞的多样性
4.细胞学说的建立过程是一个科学家探究、开拓、继承、修正和发展的过程，充满了耐人寻味的曲折。下列说法正确的是(　　)
A．英国科学家虎克最终建立了细胞学说
B．德国科学家施莱登和施旺是细胞的发现者和命名者
C．德国科学家魏尔肖的名言是“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”
D．细胞学说揭示了生物的统一性和多样性
5.下列有关原核细胞与真核细胞的叙述中，错误的是 （　　）
A．蓝藻和水绵细胞中都含有核糖体
B．它们都有染色体
C．最大的区别是原核细胞没有由核膜包围的典型细胞核
D．原核细胞细胞膜的化学组成和结构与真核细胞相似
6.细胞的统一性体现在 （　）
①细胞都有相似的基本结构，如细胞膜、细胞质，均以DNA为遗传物质　
②真核细胞细胞核内有染色体，原核细胞无染色体，但有拟核，两者都含有DNA　
③真核细胞多种多样，原核细胞也多种多样，而真核细胞和原核细胞又不一样
A．① B．②
C．①② D．①②③
7. 据2010年10月22日中新网报道，巴西官方已宣布发现一种新型“超级细菌”—抗药性细菌“KPC”，这与南亚发现的“超级细菌”不同，该菌抗药性极强，几乎能够抵抗所有抗生素，并有致人死亡的病例报道。下列有关叙述正确的是 (　　)
A．细菌的DNA主要分布于拟核中的染色体上
B．细菌有氧呼吸的第三阶段是在线粒体内膜上进行的
C．细菌抗药性增强是其发生突变和重组后，自然选择的结果
D．该细菌感染机体后致人死亡，表明其可抵抗溶酶体的消化降解
题组三：高倍显微镜的使用
8. 下列关于显微镜操作的叙述错误的是（ ）
A.标本染色较深，应选用凹面反光镜和大光圈
B.将位于视野右上方的物象移向中央，应向右上方移动装片
C.若转换高倍镜观察，需要先升高镜筒以免损坏镜头
D.转换高倍镜之前，应将所观察物象移到视野中央
9.在使用高倍镜观察酵母菌和大肠杆菌时(　　)
A．都可以观察到细胞壁、细胞核
B．都可以观察到核糖体
C．若发现视野上方较暗下方较亮，应调节反光镜
D．在低倍镜观察之后，直接换上高倍镜
题组四：综合运用
10. 3下图是表示①②③④四个框图内所包括生物的共同特征的叙述，正确的是 (　　)
A．框图①内都是原核生物，且都能发生突变
B．框图②内的生物都不含叶绿素，且都是分解者
C．框图③内的生物都具有细胞结构，且都有细胞壁
D．框图④内都是异养生物，且都能分裂生殖
11.下列关于细胞共性的描述，正确的是
A．都能合成有氧呼吸酶 B.转录和翻译的场所都相同
C．都能合成核酸和激素 D．都有以磷脂和蛋白质为主要成分的膜结构
12.下面是几种生物的细胞亚显微结构模式图，请据图回答：
(1)图中属于原核生物的是________(填代号)，能进行光合作用的是________(填代号)。
(2)以上细胞结构必须在________显微镜下才能观察。在普通光学显微镜下不用染色即可观察到E细胞的结构有____________________________________。
(3)在个体正常发育过程中，若C细胞恢复分裂能力并能无限增殖，则说明该细胞发生了________。如果想利用组织培养技术将E细胞培育成一个新个体，必须经过________过程产生愈伤组织，然后通过________过程形成新个体。
(4)将人的某种糖蛋白基因导入B细胞中，表达出来的蛋白质即使在外界条件适宜的情况下，也并不具备天然状态下的活性。其原因是__________________________。
13.2005年的诺贝尔生理学或医学奖颁发给了两位澳大利亚科学家巴里 马歇尔和罗宾 沃伦，以表彰他们发现了幽门螺杆菌以及这种细菌在胃炎和胃溃疡等疾病中扮演的角色。请回答：
（1）右图是幽门螺杆菌结构模式图。其区别于酵母菌的最主要结构特点是___________________；
结构[ ]___________是其表达遗传信息的最终场所；DNA分子存在于[ ]________中。
（2）此前，医学界认为溃疡病不是由活的病原体引起的。但沃伦和马歇尔用高倍显微镜观察慢性胃炎活体标本时，意外地发现了许多某种细菌，且这种细菌总是出现在慢性胃炎标本中，而正常的胃窦粘膜绝不会有这种细菌的出现。由此他们提出了关于慢性胃炎病因的假设：________________________________________。
（3）进一步研究发现，幽门螺杆菌可产生尿素酶、蛋白酶、磷脂酶等。其中的______和_________（酶）可直接破坏胃粘膜的完整性，进而破坏人体的第_________道防线。
高考真题体验
１．从生命活动的角度理解，人体的结构层次为（ ）
A.原子、分子、细胞器、细胞 B. 细胞、组织、器官、系统
C.元素、无机物、有机物、细胞 D.个体、种群、群落、生态系统
2.(2012重庆高考1)下列细胞亚显微结构示意图，正确的是
3．判断正误
（１）(2010，四川-AD)硝化细菌无线粒体，只能通过无氧呼吸获得能量；无染色体，只能在DNA水平上产生可遗传变异（　　）。
（2）(2011．海南- B)蓝藻无叶绿体，但能进行光合作用（　　）。
（3）(2010．新课标- B)蓝藻细胞具有细胞核且DNA分子呈环状（　　）。
（4）(2010，新课标一A)病毒是一类具有细胞结构的生物（　　）
4．(2011.海南单科，10)关于微生物的叙述，错误的是( )。
A．T2噬菌体由蛋白质和RNA组成
B．蓝藻无叶绿体，但能进行光合作用
C．通过诱变育种可获得青霉素高产菌株
D．赤霉菌分泌的赤霉素可促进植物生长
5．(2008．重庆)下列叙述错误的是（　　）
A.酵母菌有核膜，而固氮菌没有
B．酵母菌有细胞膜，而固氮菌没有
C．黑藻细胞有线粒体，而蓝藻细胞没有
D．黑藻细胞有内质网，而蓝藻细胞没有
6．（2009，广东生物，28）关于甲型Hi Ni流感病毒与Hs Ni禽流感病毒的有关比较正确的是（多选）（　　）
A.均使感染者发烧，因此两者抗原相同
B．感染不同的人后所引起的患病程度可能不同
C，感染正常人体后均能引发特异性免疫反应
D．均可能发生基因突变丽改变传染性
7．(2008．全国Ⅱ，4)下列关于病毒的叙述，正确的是 ( )。
A.烟草花叶病毒可以不依赖宿主细胞而增殖
B．流感病毒的核酸位于衣壳外面的囊膜上
C．肠道病毒可在经高温灭菌的培养基上生长增殖
D．人类免疫缺陷病毒感染可导致获得性免疫缺陷综合症
8.(2011，江苏单科，l0)将有关生物材料直接制成临时装片，在普通光学显微镜下可以观察到的现象是 （ ）
菠菜叶片下表皮保卫细胞中具有多个叶绿体
花生子叶细胞中存在多个橘黄色脂肪颗粒
人口腔上皮细胞中线粒体数目较多
紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中细胞核清晰可见
学案1：走近细胞 答案与解析
基础自查
一．1.(1)病毒无细胞结构，组成成分是蛋白质和核酸，营寄生生活。
(2)单细胞生物依赖细胞完成各种生命活动。
(3)多细胞生物依赖各种分化细胞的密切合作，才能完成复杂的生命活动。
例如：以细胞代谢为基础的生物与环境之间物质和能量的交换；以细胞增殖、分化为基础的生长发育；以细胞内基因的传递和变异为基础的遗传与变异，等等.
2. (1)生命系统的结构层次由小到大依次是：细胞、组织、器官、系统、个体、种群和群落、生态系统、生物圈。
(2)地球上最基本的生命系统是细胞，分子、原子、化合物不属于生命系统。
二．1. 高倍镜的使用“四字诀”
找：先在低倍镜下“找”到物像，并调节至清晰。
移：将观察点“移”到视野中央。
转：“转”动转换器，换上高倍镜
调：调节细准焦螺旋及光圈，使物像清晰。
②移装片的方向：物像偏离哪个方向，装片应向相同的方向移动，原因是显微镜成倒立的像。
2. 差异性主要表现在有无核膜、染色体，只有核糖体还是有其他细胞器无以核膜为界限的细胞核。
相似之处为都有细胞膜、细胞质、核糖体和DNA分子, 这是统一性的表现。
3.(1) 虎克、施莱登和施旺、细胞通过分裂产生新细胞
(2)基本内容①细胞是一个有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成。②细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用。③新细胞可以从老细胞中产生。
(3)意义：揭示了细胞统一性和生物体结构统一性。
课堂深化探究
一．１、最基本的生命系统是细胞，病毒无细胞结构不能独立生存，故不属于生命系统；但能进行新陈代谢，能繁殖产生后代，故是生物。
常见病毒的遗传物质
２、水稻没有系统这一层次；草履虫没有组织、器官、系统这三个层次。
二１.
比较项目 原核细胞 真核细胞
大小 较小 较大
本质区别 无以核膜为界限的细胞核 有以核膜为界限的细胞核
细胞壁 有，主要成分是糖类和蛋白质 植物细胞有，主要成分是纤维素和果胶；动物细胞无；真菌细胞有，主要成分为多糖
细胞质 有核糖体，无其他细胞器 有核糖体和其他细胞器
细胞核 拟核，无核膜和核仁 有核膜和核仁
DNA存在形式 拟核中：大型环状、裸露质粒中：小型环状、裸露 细胞核中：和蛋白质形成染色体细胞质中：在线粒体、叶绿体中裸露存在
增殖方式 二分裂 无丝分裂、有丝分裂、减数分裂
可遗传变异来源 基因突变 基因突变、基因重组、染色体变异
模式图解
相同点 都有细胞膜、细胞质和与遗传有关的DNA分子，共有的细胞器是核糖体
2.
比较项目 细菌 蓝藻
区别 大小 较小 较大
光合色素 一般没有 有
同化方式 一般为异养 自养
常见种类 杆菌、球菌、螺旋菌等 颤藻、念珠藻、发菜等
相同点 都属于没有成形的细胞核，只有拟核的原核生物
3.生物
三．高倍显微镜的使用与观察
１．显微镜的放大倍数等于目镜放大倍数与物镜放大倍数的乘积，放大倍数指放大的长度、宽度或直径，不是指面积或体积。
２.
物象大小 看到细胞数目 视野亮度 物镜与玻片的距离 视野范围
高倍镜 大 少 暗 近 小
低倍镜 小 多 亮 远 大
三、对应训练
１.解析：病毒虽然没有细胞结构，但它必须寄生在活细 胞内才能进行增殖等生命活动；单细胞生物依靠其单个细胞就能完成各项生命活动；多细胞生物通过细胞分化形成了不同种类的细胞，分化的细胞密切合作，共同完成一系列复杂的生命活动；从生物圈到细胞，生命系统层层相依，但又有各自特定的组成、结构和功能。
答案：D
２. 解析：原核细胞没有叶绿体，但蓝藻的细胞中有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用；原核细胞含有DNA和RNA两种核酸；染色质和染色体是同一种物质，原核细胞中不含有染色质。
答案：Ｄ
３.解析：虎克用显微镜第一次观察到并命名了“细胞”，细胞学说的主要创立者是德国的施莱登和施旺，德国科学家魏尔肖提出了“细胞经过分裂产生新细胞”，“所有的细胞都来源于先前的细胞”。细胞学说揭示了生物的统一性。
答案：Ｃ
４. 解析：用显微镜观察材料，都必须用低倍镜先找到适合的部分，将其移到视野中央后，再换上高倍物镜，这时只能使用细准焦螺旋调焦。由于换上高倍镜后，视野变暗，为得到适宜的亮度，可调节光圈及反光镜。
答案：D
５. 解析：图甲无核膜，应为原核细胞，图乙有核膜，应为真核细胞。原核细胞与真核细胞的统一性表现在都具有细胞膜、细胞质、核糖体，差异性表现在核膜、染色体和众多细胞器的有无。单细胞生物既是细胞，又是一个个体。
答案：(1)甲　乙　甲无以核膜为界限的细胞核而乙有
(2)都有细胞膜、细胞质、核糖体和DNA分子
(3)甲
实验探究
解析：　(1)显微镜的放大倍数＝物镜放大倍数×目镜放大倍数。由此可知，A组放大倍数最小，C组放大倍数最大。放大倍数越大，视野中的细胞数目越少，每个细胞的图像越大；反之，放大倍数越小，视野中的细胞数目越多，每个细胞的图像越小。(2)调视野亮度可调节反光镜(凹面镜亮，平面镜暗)、光圈(大光圈亮，小光圈暗)，调亮可选择凹面镜或大光圈，高倍镜下将物像调清晰可调节细准焦螺旋。(3)显微镜的放大倍数与看到的细胞数目成反比。假设用B组显微镜观察可看到的细胞数为X，则根据题意可得，(5×10)∶(15×10)＝X∶9，解得X＝3。 (4)用一块洁净纱布擦拭镜头是错误的，显微镜要用专门的擦镜纸擦拭镜头，在调节显微镜时要将物镜降至接近玻片标本时(距离约为0.5 cm)停止，而不是接近玻片标本1～2 cm时停止。
答案：　(1)A　C　C　(2)反光镜　光圈　细准焦螺旋　(3)3　(4)“洁净纱布擦拭镜头”改为用“专门的擦镜纸擦拭镜头”；“将物镜降至接近玻片标本1～2 cm时停止”改为“将物镜降至接近玻片标本时(距离约为0.5 cm)停止”
限时训练
１．（1） (√)　　（2） (√)　　（3） (√)　　（4） (√)
（5） (×)　　　（6） (×)．
２. 答案　B
解析　生物圈是地球上最大的生态系统，细胞是最基本的生命系统；生物大分子如蛋白质、核酸是组成细胞的重要物质，不是生命系统的结构层次，离开细胞，蛋白质、核酸不表现生命活动；病毒没有细胞结构，但其生命活动离不开细胞，需利用寄主细胞才能完成繁殖；各层次的生命系统的组成、结构和功能不相同。
３.思路导引　从生命系统的层次考虑；病毒需利用宿主细胞才能完成代谢。
答案　B
解析　细胞是生物体结构和功能的基本单位，一切生命活动都必须依赖于活细胞，但并非所有生物都具有细胞结构，如病毒。因为病毒不能独立完成生命活动，故病毒不属于生命系统的结构层次。
４.答案　C
解析　虎克用显微镜第一次观察到并命名了“细胞”，细胞学说的主要创立者是德国的施莱登和施旺，德国科学家魏尔肖提出了“细胞经过分裂产生新细胞”，“所有的细胞都来源于先前存在的细胞”。细胞学说只揭示了生物的统一性。
５．答案：B
解析：蓝藻细胞是原核细胞，而水绵细胞是真核细胞，在这两类细胞中共有的细胞器是核糖体。原核细胞中没有染色体，只有裸露的DNA分子，而在真核细胞中含有染色体。原核细胞与真核细胞最大的区别是原核细胞没有由核膜包围的典型细胞核。原核细胞细胞膜的化学组成和结构与真核细胞相似，均主要由磷脂和蛋白质组成。
６. 答案：C
解析：①②体现了细胞的统一性，而③体现了细胞的多样性。
７. 答案：　D
解析：细菌是原核生物，无染色体和线粒体；细菌的变异类型只有基因突变，自然状态下不发生基因重组，故选项A、B、C都错误；细菌侵入机体后会引起免疫反应，溶酶体消化降解入侵细菌。若溶酶体不能分解入侵细菌，则入侵细菌会大量繁殖，使人致病，并可能导致死亡。
８. 答案：C
解析：本题主要考查显微镜的操作及注意事项。标本染色较深视野相对较暗，应调亮视野；物象在视野的右上方实际位置应在左下方，通过向右上方移动可以移向视野中央；转换高倍镜时不需要升高镜筒；转换高倍镜之前应使物象移向视野中央，以便进一步观察。
归纳总结：
1.显微镜使用应遵循“先低后高”；
2.物象移动遵循“偏向哪里移向哪里”；
3.观察染色较深的标本时应调亮视野，观察活细胞或无色标本时应调暗视野。
９思路导引　本题解答要结合酵母菌和大肠杆菌的结构，再联系显微镜的观察、使用。
答案　C
解析：　A错误：大肠杆菌为原核生物，细胞中无核膜包围的细胞核；B错误：原核细胞和真核细胞中虽都含有核糖体，但光学显微镜下不能观察到；C正确：若发现视野上方较暗下方较亮，则是对光时没看到一个明亮的圆形视野，应调节反光镜，使整个视野明亮；D错误：低倍镜下观察之后，需先把要放大的目标移到视野中央，再换高倍物镜观察。
１０．答案　C
解析　本题主要考查病毒、原核生物、真核生物的结构特点和代谢、生殖类型，逐项分析如下：
A 烟草花叶病毒无细胞结构，不属于原核生物
B 硝化细菌可利用土壤中的氨氧化时所释放的能量来制造有机物，即可进行化能合成作用，属于生产者
C 衣藻和金鱼藻属于植物，有细胞壁；酵母菌为真菌，硝化细菌属细菌，都具有细胞壁
D 硝化细菌属自养生物，进行分裂生殖；而酵母菌在外界条件适宜时进行出芽生殖，外界条件不好时进行有性生殖
11.答案：D
解析：有些生物只能进行无氧呼吸，如乳酸菌、蛔虫等，这些生物不能合成有氧呼吸酶，A错误；原核生物转录的场所主要是拟核，真核生物转录的场所除细胞核外，还有线粒体和叶绿体，B错误；只有内分泌细胞才能合成激素，C错误；不论哪种细胞都有以磷脂和蛋白质为主要成分的膜结构（如细胞膜），D项正确。
12. 答案　(1)B、D　A、D、E　(2)电子　细胞壁、叶绿体、液泡　(3)癌变　脱分化　再分化(4)核糖体上翻译出多肽，还需要在内质网和高尔基体中进一步加工，才能成为具有天然活性的糖蛋白，而B细胞没有这两种细胞器。
13.（1）没有由核膜包围的细胞核 ［3］核糖体 ［4］拟核 （2）慢性胃炎可能与这种细菌有密切关系 （3）蛋白酶磷脂酶
高考真题体验
１．答案：B
解析：考察生命系统的结构层次，理解能力。生命系统的结构层次从小到大是细胞、组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统和生物圈。元素、原子、分子、化合物都不是生命系统的结构层次。人体是属于个体层次，由胞、组织、器官、系统组成。
2.答案：D
解析：细菌和蓝藻属于原核生物，没有叶绿体和线粒体，AB错；中心体存在于低等植物和动物细胞中，水稻是高等植物，不存在中心体所以C错，D正确
3．答案：(1)X (2)√ (3)X (4)X
4．答案：A
5．答案：B 考查原核细胞与真核细胞结构上的异同，具有细胞膜是原有细胞的共性。]
6. 答案：BCD 虽然感染者所表现的发烧症状相同，但不一定两者的抗原就相同，故A错。 由于不同人的免疫能力不同，故患病程度可能不同，故B正确。RNA是单链结构，基因突变频率高。
7．答案：D
8. 答案：A 当用光学显微镜观察时，可从菠菜叶片下表皮保卫细胞中直接观察到叶绿体，且呈现绿色；细胞中的脂肪颗粒、线粒体和细胞核，本身不具有颜色，需经特殊染色处理后，才能够观察到。
www.第十一单元 生物技术实践
学案57 传统发酵技术的应用
考纲要求
1.运用发酵加工食品的基本方法 实验与探究
2.测定食品中加工中可能产生的有害物质 实验与探究
复习要求
1.制作果酒和果醋的基方法，以及发酵的条件
2.设计安装简单的生产果酒、果醋的装置
3.腐乳制作的原理、方法和制作流程中各步措施的作用
4.泡菜的制作原理及其实验流程
5.亚硝酸盐含量的检测方法
5.亚硝酸盐含量的检测方法
6.对食品质量进行安全评估
基础自查
一.果酒、果醋的制作
1.果酒、果醋制作的原理及发酵条件
果酒制作 果醋制作
制作原理 菌种 酵母菌 ①______
反应式 ②__条件下，大量繁殖：C6H12O6＋6O2→__③_________；④_条件下，酒精发酵：C6H12O6 → ⑤ ＋2CO2 氧气、 ⑥ 充足时：C6H12O6＋O2→⑦ ；缺少糖源、 ⑧ 充足时： ⑨ ＋O2→ ⑩ ＋H2O
发酵条件 温度 一般18℃～25℃，最适为__ __左右 最适为__ _______
空气 前期： 后期： 始终___ ___
时间 10 d～12 d 7 d～8 d
2.果酒果醋的制作流程
二、腐乳的制作
1.菌种：
2.菌种的作用特点
制作流程：
三、泡菜的制作
1.菌种： 。
2.菌种生活特点：
。
四、亚硝酸盐含量的测定
1.原理：
2.检测步骤： 。
课堂深化探究
一. 果酒、果醋的制作
1.果酒和果醋的制作原理及发酵条件比较
果酒制作 果醋制作
制作原理
反应式
最适发酵温度
对氧的需求
pH
发酵时间
特别提醒　①酵母菌的繁殖需大量能量，而发酵过程进行无氧呼吸，故果酒制作的前期应通入氧气，而后期应保证严格的厌氧环境。
②果醋制作过程中要求始终通氧，缺氧时醋酸菌的生长、增殖都会受到影响，另外，醋酸的生成也会受到影响。
2.写出果酒和果醋发酵装置的设计思路
3.装置图解读
(1)各部位的作用
该装置的使用方法：
4.制作果酒和果醋的注意事项
(1) ；所以利用酵母菌进行工业生产时先进行通气再密封。
(2)材料的选择与处理：
。
防止发酵液被污染：
。
(4)由于醋酸菌和乳酸菌属于原核生物，因此在利用这两类微生物时，其环境中一定不要加入青霉素等抗生素。
【特别提醒】
(1)在果酒制作过程的前期通入空气或在发酵瓶(罐)中留有一定的空间(大约1/3)，可以给酵母菌提供氧气，使其进行有氧呼吸，为酵母菌的生长、增殖提供能量，酵母菌迅速增殖，缩短发酵时间。在产生酒精的阶段要求严格的厌氧环境，此阶段如果有氧，则会抑制其酒精发酵。
(2)果醋制作过程中要求始终通氧，因为醋酸菌是好氧细菌，缺氧时醋酸菌的生长、增殖都会受到影响，另外醋酸的生成也会受到影响。
（3）①可用重铬酸钾检验是否有酒精生成。在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色。 ②果醋制作过程中，首先通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝进行初步鉴定，再通过检测和比较醋酸发酵前后的pH作进一步的鉴定。
二、腐乳的制作
制作原理及流程
2.影响腐乳品质的因素分析
(1)盐：
(2)酒：
(3)香辛料：
(4)含水量：
【特别提醒】
(1)制作腐乳利用的微生物主要是毛霉，豆腐是毛霉的培养基；腐乳制作需控制盐、酒的用量。
(2)制作过程应严格控制无菌条件，避免杂菌污染使制作过程失败。①用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒；②装瓶时操作要迅速小心，装瓶后要用胶条密封，且封瓶时最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染。
三、制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化情况分析。
2.亚硝酸盐含量测定的原理及实验流程
3.需要注意哪些事项？
(1)蔬菜应新鲜：放置时间长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。
(2)泡菜坛的选择：火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。
(3)腌制的条件：时间、温度、食盐的用量要适宜。
(4)清水和食盐的质量比为4∶1，盐水要煮沸后冷却。
(5) 泡菜坛内要注满水，以保证乳酸菌发酵所需的无氧环境，并注意在发酵过程中经常补水。
(6)每次取样用具要洗净，取样后迅速封坛，防止泡菜被污染。
4.泡菜腌制过程乳酸菌、乳酸（pH）和亚硝酸盐含量变化
5.发酵技术中常用菌种的归纳
项目 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌
生物学分类
代谢类型
繁殖方式
生产应用
发酵条件
对应训练
1.图甲是果醋发酵装置，乙是发酵过程中培养液pH变化曲线图，下列叙述正确的是（ ）
A.发酵初期不通气，溶液中没有气泡产生
B.中期可以闻到酒香，说明进行了酒精发酵
C.后期接种醋酸菌，适当通气并保持原有温度
D.图乙中能正确表示pH变化的曲线是③
2.下列说法正确的是( )
A.食醋制作一般程序是先生成乙醇，再将乙醇转化成乙酸
B.泡菜发酵过程中，会产生多种酸，其中主要是亚硝酸，还有少量的乳酸
C.对亚硝酸盐的定量测定可以用天平称量法
D.亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与N-1-萘基乙二胺偶联成橘黄色化合物
3.很多东北人冬季喜欢腌制酸菜，在腌制初期，将菜坛子加满水密封，其原因是(　　)
A.防止水分蒸发
B.防止菜叶萎蔫
C.防止产生的乳酸挥发
D.有利于乳酸菌在无氧条件下发酵
4.下列有关果酒、果醋和腐乳制作的叙述，正确的是(　　)
A.参与果酒发酵和果醋发酵的微生物都含有线粒体
B.果酒制成后只需将装置转移至温度较高的环境中即可制作果醋
C.在腐乳制作过程中起作用的主要是毛霉
D.在腐乳装瓶时自下而上随层数的增加逐渐减少盐量
5.（2012·衡阳八中月考）下面是有关食醋和泡菜制作的实验。请回答：
(1)食醋可用大米为原料经三步发酵来制作：
第一步：大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶，将原料中的淀粉分解成糊精，然后进一步分解成葡萄糖，过一过程可用______________(填淀粉指示剂)来检测，因为该试剂遇淀粉呈蓝色，遇上述中间产物呈红色。
第二步：用酵母菌将葡萄糖转化成乙醇，这一发酵过程中，玻璃发酵瓶不应完全密闭的主要原因是_________________。
第三步：用__________________菌将乙醇转化成乙酸，这一过程_____________氧气。
(2)泡菜发酵过程中，会产生多种酸，其中主要是_____________，还有少量的亚硝酸。对亚硝酸盐的定量测定可以用____________法，因为亚硝酸盐与氨基苯磺酸的反应产物能与N－1－萘基乙二胺偶联成____________色化合物。
实验探究
某同学尝试在适宜的条件下制作果酒和果醋，发酵装置如下图中甲图所示，在消毒后的锥形瓶中装入新鲜的葡萄汁后封闭通气口，进行自然发酵。发酵初期温度控制在18～25℃，可见溶液中有大量气泡产生；中期可闻到酒香；后期接种醋酸杆菌，适当升高温度到30～35℃，并通气，酒香逐渐变成醋香，酒香逐渐变成醋香。分析并回答下列问题：
(1)发酵开始时封闭通气口的原因是_________________________________________。
(2)接种醋酸杆菌，适当升高温度到30～35℃并通气，可以说明__________________
______________________________________________________。
(3)图乙中能表示整个发酵过程培养液pH变化的曲线是
________________________________________________________________________。
(4)工业生产中可通过重离子束辐照啤酒酵母获得呼吸缺陷型酵母菌菌种来提高果酒的产量。
①经过重离子束辐照后的酵母菌可以接种到TTC(一种显色剂)培养基中快速筛选，在此培养基中呼吸正常的酵母菌菌落呈红色，呼吸缺陷型酵母菌菌落呈白色，选育此菌种的方法称为____________________________________________________________________。
②呼吸缺陷型酵母菌细胞内的丙酮酸可大量转化为酒精，说明其细胞代谢过程中________________________________________________________________________
被阻断。因此在啤酒工业生产中具有潜在的经济价值。
(5)小麦脱粒以后还有大量的麦秆，主要成分为纤维素，但是酵母菌无法直接利用，原因是________。请提出解决该问题的方法：______________________________________
________________________________。
限时训练
题组一、果酒、果醋的制作
1.下列有关果酒和果醋制作的叙述，正确的是（ ）
A.果酒和果醋的制作都是由酵母菌完成的
B.制果醋的温度要比制果酒的温度高些
C.传统的葡萄酒制作一定需要人工接种菌种
D.葡萄汁装入发酵瓶时，要将瓶装满
2.（2012·南京调研）果酒和果醋制作过程中，发酵条件的控制至关重要，相关措施正确的是(　　)
A.葡萄汁要装满发酵瓶，造成无氧环境，有利于发酵
B.在葡萄酒发酵过程中，每隔12 h左右打开瓶盖一次，放出CO2
C.果酒发酵过程中温度控制在30℃，果醋发酵过程中温度控制在20℃
D.在果醋发酵过程中，要适时通过充气口充气，有利于醋酸菌的代谢
题组二、腐乳的制作
3.某同学在制作腐乳的过程中，发现豆腐腐败变质，下列不属于其原因的是 (　　)
A.用盐腌制时，加盐量太少
B.用来腌制腐乳的玻璃瓶，没有用沸水消毒
C.制作卤汤时，料酒加的量较多
D.装瓶后，没有用胶条将瓶口密封
4.下列是有关腐乳制作的几个问题，其中正确的是 (　　)
①腐乳的制作主要是利用了微生物发酵的原理，起主要作用的微生物是青霉、曲霉和毛霉　②含水量为70%左右的豆腐适于作腐乳，用含水量过高的豆腐制腐乳，不易成形，且不利于毛霉的生长　③豆腐上生长的白毛是毛霉的白色菌丝，严格地说是直立菌丝，豆腐中还有匍匐菌丝　④决定腐乳特殊风味的是卤汤 ⑤腐乳的营养丰富，是因为大分子物质经过发酵作用分解成小而且易于消化的物质　⑥卤汤中含酒量应该控制在21%左右，酒精含量过高，腐乳成熟的时间会延长；含量过低，不足以抑制微生物的生长
A.①②③④ B.②③④⑤
C.③④⑤⑥ D.①④⑤⑥
5.下列关于腐乳制作的描述中，错误的是（ ）
A.在腐乳制作过程中必须有能产生蛋白酶的微生物参与
B.含水量大于85%的豆腐利于保持湿度，适宜制作腐乳
C.加盐和加酒都能抑制微生物的生长
D.密封瓶口前最好将瓶口通过火焰以防杂菌污染
题组三、制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
6.下列有关泡菜发酵过程的叙述，正确的是 (　　)
A.在制作泡菜的过程中，亚硝酸盐的含量变化情况是逐渐增加
B.在发酵过程中，只有乳酸菌具有发酵作用，香辛料具有增香、除异味的功效
C.在发酵过程中，乳酸菌可分解蛋白质和果胶，例泡菜变软
D.在发酵过程中，要经常补充水槽中的水，盐水入坛前要煮沸再冷却，以防污染
7.关于发酵过程中产物检验的说法，正确的是( )
A.果汁发酵是否产生酒精，可用NaOH来检验
B.检验醋酸产生的简单易行的方法是品尝或用pH试纸鉴定
C.泡菜制作过程中亚硝酸盐的含量不能测定
D.测定果酒、果醋的产生和亚硝酸盐的含量均可用品尝法
8.关于测定亚硝酸盐含量的操作，错误的是(　　)
A.质量浓度为4 mg/mL的对氨基苯磺酸溶液呈酸性
B.对氨基苯磺酸溶液和N 1 萘基乙二胺盐酸盐溶液，应避光保存
C.质量浓度为5 μg/mL的亚硝酸钠溶液应保持弱碱性环境
D.制备样品处理液，加入氢氧化铝目的是中和氢氧化钠
题组四、综合应用题
9.（2012·南京调研）下列实验装置可用于生物技术实践的相关实验，有关叙述错误的是
A.装置甲和装置乙都可用于果酒制作
B.装置乙可先用于果酒的制作，后用于果醋的制作
C.利用装置甲制作腐乳时，为了保证腐乳的风味应均匀向装置中加入盐分
D.乙装置的排气口通过一个长而弯曲的胶管，可防止空气中微生物的污染
10（2012·山东泰安一模）利用不同微生物的发酵作用制作食品，历史悠久、惠及民生。请分析回答下列问题：
（1）腐乳制作的流程是：让豆腐上长出________→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制。用盐腌制时，应注意控制______________；配制卤汤时，要使卤汤中酒的含量控制在______%左右。
（2）制作泡菜的原理是_________________________________________。
（3）蔬菜在腌制过程中，会产生亚硝酸盐。在________条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生_________反应后，与N—1—萘基乙二胺盐酸盐结合形成___________色染料。将显色反应后的样品与已知浓度的标准液进行目测比较，估算出的亚硝酸盐含量如图曲线所示，
据图可以得出的结论是：__________________________。
高考真题体验
1.（2012江苏21.） 下列关于制作果酒、果醋和腐乳的叙述，合理的是（ ）
A. 在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长
B. 条件适宜时醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸
C. 果酒发酵过程中发酵液密度会逐渐减小
D. 将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时，底层和近瓶口处需加大用盐量
2.（2012海南30）【生物——选修I：生物技术实践】回答下列关于腐乳制作的问题：
（1）腐乳是豆腐经微生物发酵后制成的食品。多种微生物参与了该发酵过程，其中起主要作用的微生物是 ，其产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解为 和
；其产生的 能将豆腐中的脂肪水解为 和 。
（2）发酵完成后需加盐腌制，加盐还可以抑制 生长。
（3）腐乳制作的后期可加入由酒和多种香辛料配置而成的卤汤。卤汤具有一定的防腐作用外，还能使腐乳具有独特的 。
3.(2010广东高考)小李尝试制作果酒，他将葡萄汁放入已灭菌的发酵装置中进行实验(见图)，恰当的做法是(双选)
A.加入适量的酵母菌
B.一直打开阀b通气
C.一直关紧阀a，偶尔打开阀b几秒钟
D.把发酵装置放到4 ℃冰箱中进行实验
4.（2011江苏高考）下列与果酒、果醋和腐乳制作相关的叙述，正确的是（ ）
A. 腐乳制作所需要的适宜温度最高
B. 果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵
C. 使用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌
D. 使用的菌种都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA
5.(2010北京高考)在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，正确的操作是( )
A.让发酵装置接受光照
B.给发酵装置适时排气
C.向发酵装置通入空气
D.将发酵装置放在45℃处
6.(2010江苏高考)下图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程，下列叙述正确的是(　　)
A.过程①和②都只能发生在缺氧条件下
B.过程①和③都发生在酵母细胞的线粒体中
C.过程③和④都需要氧气的参与
D.过程①～④所需的最适温度基本相同
7.(2010·海南生物，25)葡萄发酵可产生葡萄酒，请利用相关的知识回答问题。
(1)利用葡萄制作葡萄酒的过程中，发挥作用的微生物是________。
(2)该微生物通过无氧呼吸可分解________，产生的终产物是________和________。
(3)甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中，在温度等适宜的条件下进行发酵，如图所示。发酵过程中，每隔一段时间均需排气一次。据图分析，甲和丙同学的操作有误，其中甲同学的错误是________，导致发酵中出现的主要异常现象是________________________________________________________________________。
丙同学的错误是_________________________________________________________，
导致发酵中出现的主要异常现象是__________________________________________。
上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是________、________、________。
(4)在上述制作葡萄酒的过程中，假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开，该操作错误是__________________________________________________。
学案57 传统发酵技术的应用
答案与解析
基础自查
一、1.①醋酸杆菌 ②有氧 ③6CO.＋6H.O ④无氧 ⑤.C.H5OH ⑥糖源 ⑦CH3COOH ⑧氧气 ⑨C.H5OH ⑩CH3COOH .0℃ 30℃～35℃ 需要氧 不需要
..需要氧气 冲洗 醋酸
二、腐乳的制作
1．多种微生物参与豆腐的发酵，如青霉、曲霉、毛霉、酵母菌等，其中起主要作用的是毛霉。
.．产生蛋白酶将豆腐中的蛋白质分解成小分子的氨基酸和多肽 ；产生的 脂肪酶可将脂肪分解为甘油和脂肪酸。
3．让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤 装瓶→密封腌制。
三、1.菌种：乳酸菌，其代谢类型为异养厌氧型，常见的有乳酸链球菌和乳酸杆菌，常用于生产酸奶。
.. 乳酸菌在无氧条件下，把葡萄糖分解为乳酸，其反应式为：C6H1.O6→.C3H6O3＋能量 。
四、1. 在盐酸酸化的条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合成 玫瑰红色
..配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色。
课堂深化探究
一． 果酒、果醋的制作
1.果酒和果醋的制作原理及发酵条件比较
果酒制作 果醋制作
制作原理 利用酵母菌在无氧条件下进行酒精发酵 利用醋酸菌在氧气、糖源充足时，将糖分解成醋酸；当缺少糖源时，将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸
反应式 C6H1.O6.C.H5OH＋.CO.＋能量 C6H1.O6＋.O..CH3COOH＋.CO.＋.H.O＋能量C.H5OH＋O.CH3COOH＋H.O＋能量
最适发酵温度 18～.5 ℃ 30～35 ℃
对氧的需求 需微量氧 需充足氧
pH 酸性环境(3.3～3.5) 酸性环境(5.4～6.3)
发酵时间 10～1. d 7～8 d
.．(1)因酵母菌的繁殖需要空气，醋酸菌是好氧菌，所以在果酒制作的前期和果醋制作的整个过程中都需氧。因酵母菌产生酒精时是厌氧的，应控制充入氧的量，故应在充气口设置开关。
(.)由于在发酵过程中都产生CO.，因此又需设排气口；为防止空气中微生物的污染，排气口应连接一个长而弯曲的胶管。
3．装置图解读
(1) ①充气口：在醋酸发酵时连接充 气泵进行充气。
②排气口：排出酒精发酵时产生的CO.。
③出料口：取样。
④与瓶身相连的长而弯曲的胶管：加水后防止空气中微生物的污染。
(2) 使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。
4.制作果酒和果醋的注意事项
(1)酵母菌有氧呼吸时，产生能量多，可大量繁殖； 无氧呼吸时，产生能量少，仅能满足自身代谢，基本不繁殖
(.) 选择新鲜的葡萄，榨汁前先将葡萄进行冲洗，再除去枝梗，以防葡萄汁流失及污染。
(3)防止发酵液被污染：榨汁机要清洗干净并晾干；发酵瓶要清洗干净并用体积分数为70%的酒精消毒；装入葡萄汁后要封闭充气口。
(4)由于醋酸菌和乳酸菌属于原核生物，因此在利用这两类微生物时，其环境中一定不要加入青霉素等抗生素。
二、腐乳的制作
制作原理及流程
(1)盐：注意控制盐的比例。盐的浓度过高，影响腐乳口味；浓度过低，不足以抑制微生物生长，导致腐乳腐败变质。装瓶时分层加盐，并随层数的增加而增加盐量，在瓶口表面铺盐厚些，以防止杂菌从瓶口进入。
(2)酒：卤汤中酒的含量控制在1.%左右。酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系。酒精含量越高，对蛋白酶的抑制作用也越大，使腐乳成熟期延长；酒精含量过低，不足以抑制微生物生长，豆腐易腐败，难以成块。
(3)香辛料：既可调制腐乳的风味，又具有防腐杀菌的作用。
(4)含水量：以70%为宜，若过高则影响毛霉的有氧呼吸，且腐乳不易成形；若过低，则不利于毛霉的代谢和生长。
三、制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化情况分析。
3．注意事项
(1)蔬菜应新鲜：放置时间长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。
(.)泡菜坛的选择：火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。
(3)腌制的条件：时间、温度、食盐的用量要适宜。
(4)清水和食盐的质量比为4∶1，盐水要煮沸后冷却。
(5) 泡菜坛内要注满水，以保证乳酸菌发酵所需的无氧环境，并注意在发酵过程中经常补水。
(6)每次取样用具要洗净，取样后迅速封坛，防止泡菜被污染。
4.
5.发酵技术中常用菌种的归纳
项目 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌
生物学分类 真核生物 原核生物 真核生物 原核生物
代谢类型 异养兼性厌氧型 异养需氧型 异养需氧型 异养厌氧型
繁殖方式 适宜条件下出芽生殖 二分裂 孢子生殖 二分裂
生产应用 酿酒 酿醋 制作腐乳 制作泡菜
发酵条件 前期需氧，后期不需氧 一直需氧 一直需氧 无氧
对应训练
1.解析：果醋发酵首先接种酵母菌，初期需要通气，目的是使酵母菌进行有氧呼吸而大量繁殖，后密闭使其进行无氧呼吸产生酒精，因此果醋发酵中期会闻到酒香；产生酒精后，接种醋酸杆菌使其将酒精转化为醋酸，醋酸菌和酵母菌的繁殖温度不同；酵母菌进行无氧呼吸和有氧呼吸都产生CO.，会导致培养液pH下降。
答案：B
2.解析：食醋制作一般程序是先生成乙醇，再将乙醇转化成乙酸。泡菜发酵时，在乳酸菌等的作用下主要产生乳酸；测定亚硝酸盐含量的原理是在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，与N-1-萘基乙二胺盐酸盐结合形成玫瑰红色染料；将显色反应后的样品与已知浓度的标准液进行目测比较，大致估算出亚硝酸盐含量，此方法叫做比色法。
答案：A
3.解析：乳酸菌为严格厌氧型菌，加水密封有利与创设密闭无氧环境。
答案：D
4.解析：参与果酒发酵的酵母菌是真核生物，有线粒体；参与果醋发酵的醋酸菌是原核生物，无线粒体。果酒制成后需将装置转移至温度较高的环境中同时要通入无菌空气，再制作果醋。在腐乳装瓶时自下而上随层数的增加逐渐增加盐量。
答案：C
5.【解析】（1）碘液遇淀粉变蓝，可作为淀粉指示剂；酵母菌将葡萄糖转化为乙醇过程会产生大量CO.，使瓶内压强增大，可能会导致发酵瓶爆裂；醋酸杆菌可将乙醇转化为乙酸，醋酸杆菌为需氧生物。
（2）泡菜制作过程主要是产生大量的乳酸；测定亚硝酸盐的含量可通过比色法，亚硝酸盐与氨基苯磺酸的反应产物能与N－1－萘基乙二胺偶联成紫红色化合物。
答案：（1）碘液(或KI－I.溶液)　　发酵过程中会产生大量CO.，使瓶内压力升高而可能引起爆裂 醋酸杆　需要消耗　（.）乳酸(或有机酸)　 (光电)比色　 紫红
实验探究
解析：酵母菌在无氧的条件下进行酒精发酵，因此发酵开始要封闭通气口造成无氧环境，醋酸菌的最适生长温度为30～35℃，且为严格的好氧性细菌。在发酵过程中不断产生二氧化碳，最后产生醋酸，pH不断降低，如②曲线。重离子束辐照的酵母菌出现呼吸缺陷型是诱变育种。呼吸缺陷型酵母菌细胞内的丙酮酸可大量转化为酒精，说明有氧呼吸第二、三阶段被阻断。酵母菌无法直接利用纤维素是因为细胞内缺乏分解纤维素的酶。
答案：(1)酵母菌在无氧的条件下进行酒精发酵(无氧呼吸产生酒精)　(2)醋酸菌的最适生长温度为30～35℃，且为好氧性细菌　(3)②　(4)①诱变育种(人工诱变)　②有氧呼吸的第二、三阶段(柠檬酸循环、电子传递链)　(5)缺乏纤维素酶　方法一：在酵母菌中转入纤维素酶基因　方法二：利用酶或微生物分解麦秆　方法三：利用物理和化学方法分解麦秆　方法四：将酵母菌与其他能分解麦秆的微生物混合发酵
限时训练
题组一、 果酒、果醋的制作
1.【解析】果酒的制作由酵母菌完成的，果醋的制作是由酵母菌和醋酸菌共同完成的；果酒发酵的最适温度为18～.5℃，果醋发酵最适温度为30～35℃，所以制果醋的温度要比制果酒的温度高些；传统的葡萄酒酿造，都是采用自然发酵的工艺，靠葡萄本身携带的自然界的酵母菌，在葡萄浆或分离后的葡萄汁里自发地繁殖，最终发酵成葡萄酒；葡萄汁装入发酵瓶时，果汁量一般不要超过发酵瓶总体积的./3，以保证酵母菌有氧呼吸快速繁殖，为以后的无氧发酵做准备。
【答案】B
2.【解析】酵母菌发酵会产生二氧化碳，葡萄汁装入发酵瓶，要留有1/3的空间。在葡萄酒发酵过程中，每隔1. h左右拧松瓶盖一次，放出CO.，打开瓶盖会进入氧气，抑制酵母菌发酵。果酒发酵过程中温度控制在18～25 ℃，果醋发酵过程中温度控制在30～35 ℃。醋酸菌是好氧菌，在果醋发酵过程中，要适时通过充气口充气，有利于醋酸菌的代谢。
【答案】D
题组二、腐乳的制作
3.解析：卤汤中酒的含量应控制在1.%左右，酒精含量过高，腐乳成熟的时间将会延长；酒精含量过低，不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败。
答案：C
4.【解析】腐乳制作的主要微生物为毛霉，其代谢类型为异养需氧型；卤汤中的含酒量应控制在1.%左右而不是.1%。
【答案】B
5.【解析】腐乳的生产是利用微生物中蛋白酶可以分解蛋白质，产生易于人类吸收的多肽或氨基酸。一般说来，做腐乳所用的豆腐含水量应为70%左右，含水量过大，不易成形，含水量太小，比较坚硬，口感不好。
【答案】B
题组三、制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
6.【解析】泡菜制作发酵过程中，随着泡菜发酵中产生的乳酸增加，亚硝酸盐的含量会逐渐下降；发酵过程主要为乳酸菌的作用，发酵中的乳酸菌不分解蛋白质和果胶，保持蔬菜脆嫩而不软化腐败；发酵过程中要经常补充水槽中的水，以保持坛内处于无氧状态。
【答案】D
7.解析：在酸性条件下，重铬酸钾与酒精反应呈现灰绿色；醋酸呈酸性，可用品尝法或pH试纸鉴定；亚硝酸盐对人体有害，可以用“比色法”测定，但不能用“品尝法”。
答案：B
8解析：对氨基苯磺酸溶液和N－1－萘基乙二胺盐酸盐溶液都呈酸性，能保证其稳定性，且应低温密闭保存；亚硝酸钠标准液配制过程中应加入NH4Cl缓冲液，保持弱碱性环境以免形成亚硝酸挥发；制备样品处理液，加入氢氧化铝的目的是使滤液中色素脱色，使滤液变得无色透明。
答案：D
题组四、综合应用题
9.解析：装置甲由于不能及时排除多余气体，不能用于制作果酒；制作果酒需要无氧环境，排气管作用为一段时间后排除多余气体，同时又不能染上杂菌；酿酒完成后通气可继续酿醋，乙醇氧化为乙酸。制作腐乳需要在厌氧环境中进行，可加入盐分增加风味。
答案：A
10答案：（1）毛霉 演得用量 1. （.）乳酸菌在无氧的环境下大量繁殖，将葡萄糖分解成乳酸 （3）盐酸酸化 重氮化 泡菜封坛后亚硝酸盐含量不断增加，至第4天含量最高，以后逐渐减少（其它合理答案也可）
高考真题体验
1.【答案】ABC
【解析】在果酒发酵后期，由于瓶中的营养物质减少，单位时间内产生的CO.的量减少，所以拧开瓶盖的间隔时间可以延长，A正确；在糖源、氧气充足的条件下，醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸，B正确；果酒发酵过程中，营养物质消耗，并且有水的生成，密度会逐渐减小，C正确；将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时，近瓶口表面的盐要铺厚一些，但底层不需要大量用盐，D错误。
2.【答案】 （1）毛霉 肽 氨基酸 脂肪酶 甘油 脂肪酸（2）微生物（3）风味　　（1分，其他合理答案也给分）
【解析】
（1）酵过程中起作用的微生物有多种，如青霉、酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉，毛霉产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解成多肽和氨基酸，产生的脂肪酶能够将豆腐中的脂肪水解为甘油和脂肪酸。
（2）发酵过程中加盐腌制，不仅可以调制风味，而且能够抑制杂菌等其他微生物
（3）腐乳制作后期加入卤汤，卤汤不仅可以防腐，还可以使腐乳具有独特的风味（或香味）。
3.解析：在该发酵装置中有发酵底物(葡萄糖)，但没有发酵微生物(酵母菌)，故应在装置中放入适量的酵母菌，所以A正确。将阀门a一直关紧是为了防止氧气进入发酵装置；偶尔打开阀b几秒钟，是为了排出发酵产生的过多二氧化碳，所以C正确。如果一直打开阀b通气，则可使氧气进入发酵装置而影响发酵，所以B错误。酵母菌发酵需要的温度在18 ℃～.5 ℃之间，4℃时温度太低，将影响发酵的速度，所以D错误。
答案：A、C
4.解析：本题考查发酵技术的应用腐乳制作所需的温度为15-18℃，果酒制作为18-.5℃，果醋制作为35℃；果醋发酵为有氧发酵；腐乳制作所需的菌种主要是毛霉；酵母菌、醋酸菌、毛霉都有细胞壁、核糖体、DNA和RNA。
答案：D
5.解析：酵母菌在无氧条件下才能进行发酵产生酒精；酵母菌无氧呼吸不消耗O.但是产生CO.；酵母菌发酵的适宜温度在18℃～.5℃。在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵，发酵装置不需要接受光照，也不能通入空气，发酵过程中会产生CO.气体，所以要适时给装置排气；发酵时一般将温度控制在18℃～.5℃。
答案：B
6解析：有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段相同，均发生在细胞质基质中，产物是丙酮酸，而丙酮酸产生乙醇只能发生在无氧呼吸过程中，A、B两项均错；③过程属于有氧呼吸第二、三阶段，第三阶段需要氧气参与，④过程是制作果醋的过程，需醋酸菌参与，醋酸菌是一种好氧细菌，因此④过程需要氧气参与，C项正确；制作果酒时，最适温度为18～.5 ℃，而制作果醋时最适温度为30～35 ℃。
答案：C
7.解析　(1)在制作果酒的时候，常用酵母菌作菌种。(.)酵母菌进行无氧呼吸时将葡萄糖分解为酒精和CO.。(3)甲同学未夹住发酵瓶的充气管，发酵液会从充气管流出，由于氧气进入，有氧条件下醋酸菌繁殖产生葡萄醋，使发酵液变酸。丙同学发酵液过多淹没了排气管口，排气时发酵液会从排气口冲出。由于乙、丙均为无氧环境，所以发酵产物为葡萄酒。(4)由于发酵产生的CO.会使瓶内压力升高，所以应定期排气。
答案　(1)酵母菌　(.)葡萄糖　乙醇　CO.　(3)未夹住发酵瓶的充气管　发酵液从充气管流出，发酵液变酸　瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口　排气时发酵液从排气管流出　葡萄醋　葡萄酒　葡萄酒　(4)未及时排气
www.第九单元 生物与环境
学案47 生态环境的保护
考纲要求　
人口增长对生态环境的影响(Ⅱ)。
2.关注全球性生态环境问题(Ⅰ)。
3.生物多样性保护的意义及措施(Ⅰ)。
复习要求
1.进行人口增长对环境污染的实验探究
2．说出温室效应的形成及对环境造成的影响
3．理解生物多样性的保护和应用价值
基础自查
一、人口增长对生态环境的影响
1．我国的人口现状与前景
2．人口增长对生态环境的影响
想一想　预测一个国家的人口未来发展状况的主要依据是什么？
二、保护我们共同的家园
1．关注全球性环境问题
动动脑　如何预防和减少温室效应的影响？酸雨的主要成因是什么？　　　
2．保护生物多样性
(1)生物多样性：
(2)生物多样性的价值
(3)措施
思考　从分子生物学角度考虑生物多样性的直接原因和根本原因分别是什么？从进化的角度考虑生物多样性的原因是什么？
三、可持续发展
1．含义：
2．实现措施
课堂深化探究
一．人口增长与全球性环境问题
1．人口增长对生态环境的影响
1．从图中可以看出人口增长会对生态环境带来压力？
　
　
　
2．请简述人与自然和谐发展的措施？
特别提醒1．人口增长对环境影响主要体现在土地资源、水资源、森林资源、能源和环境污染等五个方面的压力。
2．我国人口急剧增长的主要原因
(1)生育率较高和逐渐下降的死亡率，形成了巨大的“落差”，从而使人口增长加快。
(2)人口基数过大也是原因之一。
3．人口增长引发环境问题的实质：人类的活动超出了环境的承受能力，对人类自身赖以生存的生态系统的结构和功能造成了破坏。
4．人口增长与其他生物种群增长规律的关系
(1)一个国家或地区的全部人口可以看作一个种群，它同样具有种群的特征，其相互关系如下：
(2)人口增长规律与其他生物种群增长规律并不完全相同。
①人是生物界中的一员，所以生物种群增长规律有适用于人口增长情况的一面。
②人不同于一般的生物：人具有发达和善于思维的大脑，具有制造工具和能动地调控人口增长以及能动地改造和保护自然的本领等。因此，人口增长规律又有其特有特点，如实行计划生育。
2．环境污染的来源及后果
3．水污染及其净化
问题：解决水污染有效的方法有哪些？
4．土地荒漠化
(1)原因：植被破坏是土地荒漠化的主要原因，如草原的过度放牧、草原植被破坏、有益动物的大量减少、病虫害严重等，使草原植被退化，原始森林和“三北”防护林被破坏。
(2)后果：沙尘暴遮天蔽日，毁坏力极强。
(3)治理措施：合理利用和保护现有草原；部分地区退耕还林、还草；大量营造草场、灌木林和防护林，以林护草、草林结合。
二．生物多样性及其保护
观察生物多样性内涵及各层次间的内在关系，回答：
1．简述生物多样性及其价值分类。
　
　
　
2．简述生物多样性的保护措施？
3．生物多样性成因分析及生物多样性丧失的原因
怎样保护生物多样性？
(2)对应训练
1.生物氧化塘是利用藻类和细菌处理污水的一种生态系统。下图是生物氧化塘内部分成分之间的关系，相关分析正确的是(多选)(　　)。
A．生物氧化塘利用了生态工程的物质循环再生、物种多样性等原理
B．在该氧化塘中引进硝化细菌有利于对污水的处理
C．B层中的藻类和细菌具有种间互助关系
D．出水处只要对细菌数量进行有效控制便可排放
2.某研究机构研究人工湿地对生活污水的净化，实验结果如图。其中P表示磷；N表示氮；COD表示化学需氧量(代表水中微生物分解有机物的氧气消耗量)。据图分析不能得出的结论是(　　)。
A．人工湿地对生活污水有一定的净化作用
B．人工湿地对污水中的N去除效果好于P
C．8～11月份流经人工湿地的污水中N和P的减少不是同步的
D．从12月份COD的曲线变化分析，浮游动物的取食作用对污水有一定的净化作用
3.根据分类学的记载，现在地球上生活着的生物约有200多万种，但是每年都有新种被发现。近年来在深海中，海底3 000米的深海热泉孔周围，就发现了以前没有记载的生物。这就说明，生物界的物种有待人们去继续发现。请根据以上材料分析问题。
(1)从分子水平看，生物的性状具有多样性的直接原因是______________，根本原因是______________。
(2)从遗传水平看，生物新性状的出现主要是由于____________的结果，而进行有性生殖的生物，后代的不同表现型主要是由于________的结果。
(3)从进化角度看，生物物种的多样性主要是由于______________________________。
(4)现代生物学研究表明，通过________________技术也可以定向创造出动植物的新品种和微生物的新类型。
4.关于我国生物多样性保护的说法错误的是(　　)。
①要协调好人与人之间的关系　②禁止利用就是最好的保护　③要反对盲目地、掠夺式地开发和利用　④主要有就地保护和易地保护两大类
A．①② B．①③ C．②③ D．②④
5.某同学设计了如下三个实验装置，在适宜的温度、光照条件下放置一段时间，可得到的结论是(　　)。
①甲、乙对照可验证水体富营养化与水体中含大量的N、P等矿质元素有关　②甲、丙对照可验证生活污水导致水体富营养化　③乙、丙对照可验证生活污水中的有机质被微生物降解后，产生大量的N、P等矿质元素　④甲、乙、丙对照可知，生活污水的排放是水体富营养化的唯一因素
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
实验探究
为探究菖蒲对不同种类污水的净化作用，某研究小组进行了以下实验：
(1)实验目的：(略)
(2)实验材料：从不同地点采集的生活污水、工业污水、混合污水、普通池塘水4种水样；菖蒲若干；透明玻璃缸若干个；测定BOD(即水中有机污染物经微生物分解的需氧量)和总氮量的设备。
(3)请写出实验步骤：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)实验结果：该实验小组得出的数据如下图所示，请分析回答问题。
①实验后a、b、c、d 4种水样中的总氮量均下降到较低的水平，其原因是________________________________________________________________________。
②4种水样中，有机污染物浓度最高的是________(填图中字母)。
限时训练
题组一　人口增长对生态系统的影响
1．现在世界上面临的五大问题是：人口膨胀、资源短缺、能源危机、粮食不足、环境污染。其中要解决这五大问题，关键是要解决(　　)
A．粮食问题 B．人口问题
C．环境问题 D．资源问题
2.下列关于我国人口增长与环境关系的认识，正确的是(　　)
A．我国现有的人口已经超过了我国自然环境的人口环境容纳量
B．随着我国社会的发展和进步，人们的各种消费水平不断提高，人口增长会对生态环境造成更大的压力
C．因自然资源丰富，人口增长过快，消耗大量的自然资源并不影响生态环境
D．人口快速增长有利于解决我国在发展中遇到的困难和问题
3.下图所示为四个不同国家，在相同的时间内人口种群大小与每英亩土地粮食产量的关系(实线为种群大小，虚线为粮食产量/英亩)。请问在无粮食进口的情况下，哪一个国家能生存的最长久(　　)
题组二　全球环境的问题
4．目前气象预报中有“紫外线指数”的内容，提醒市民注意避免紫外线伤害。造成地面紫外线照射增强的直接原因是(　　)
A．滥伐森林 B．水体污染
C．南极冰川融化 D．臭氧层破坏
5．某环保部门在凌晨2点选择某养猪场附近河流的四个不同地点测量其溶氧量，结果如图所示，根据图示分析正确的是(多选)(　　)
A．这条河流污染最严重的是地点3附近
B．污染最可能从地点2附近开始
C．地点3溶氧量减少的主要原因是光照不足，浮游植物光合作用减弱
D．地点4数据表明该河流具有抵抗力稳定性
6．(2011·黄冈模拟)造成温室效应的原因和缓解全球温室效应危机的措施依次是(　　)
A．煤、石油、天然气的大量燃烧；节能减排、营造森林绿地
B．SO2等有毒气体的大量产生；种植夹竹桃等能大量吸收SO2的植物
C．人造含氟制冷剂的泄漏；采用无氟制冷剂
D．汽车和工厂排放的废气和烟尘；收取排污费，限令整改
7．(2010·扬州调研)造成我国野生生物资源减少的主要原因是(　　)
A．生存斗争的激烈化 B．物种退化
C．自然条件的变化 D．生存环境的改变和破坏
8.有关环境污染和破坏的叙述，正确的是(　　)
①造成温室效应的主要原因是煤、石油、天然气的大量燃烧　②造成臭氧层空洞的主要原因是人们大量使用氟氯烃制冷剂　③酸雨形成的主要原因是森林大量破坏　④水体富营养化、藻类大量繁殖，主要是由于有毒物质在生物体内的积累和浓缩
①②③④ B．①②④ C．①② D．②③④
9.英国著名经济学家K·E·博尔丁把对自然界进行掠夺、破坏式开发利用的经济模式称为“牧童经济”，下列现象不是由“牧童经济”模式造成的是(　　)
A．沙尘暴频发 B．火山爆发
C．温室效应加剧 D．湿地内物种减少
题组三　生物多样性
10.下列属于生物多样性间接使用价值的是(　　)
A．“两个黄鹂鸣翠柳，一行白鹭上青天”，激发人们文学艺术创作灵感
B．野生生物相互依存、相互制约，共同维系生态系统的稳态
C．科学家根据苍蝇平衡棒的导航原理，研制了新型的导航仪
D．生物多样性是培育农作物、家畜和家禽新品种不可缺少的基因库
11．菁草是菊科植物的一个种。采集同一山坡不同海拔高度的菁草种子，种在海拔高度为零的某一花园中，植株高度如下图。下列叙述中，不正确的是(多选)(　　)
A．原海拔高度不同的菁草株高的差异表现出物种多样性
B．不同海拔高度菁草之间不能杂交或杂交不育
C．研究遗传差异是否影响菁草株高，需原海拔处的数据
D．图示结果说明菁草株高的变化受到花园环境的影响
12．下列关于“生物多样性及其保护”的叙述，正确的是(　　)
A．地球上所有的植物、动物和微生物，以及它们拥有的全部基因共同组成生物的多
样性
B．许多野生生物的使用价值目前还不清楚，所以生物的多样性具有间接的使用价值
C．人为因素是生物多样性面临威胁的主要原因
D．生物多样性保护的最有效措施是禁止开发和利用野生动植物资源
13．下列各项不属于生物多样性价值体现的是(　　)
A．用芦苇、秸秆作原料造纸
B．将抗虫基因转入棉花体内培育转基因抗虫棉
C．以石油产品为原料生产化纤
D．引进蜣螂消除草原上成灾的牛羊粪便
14．在南海某岛上迁入一些农户，那里土地肥沃、气候宜人。若干年后，岛上人口增长曲线如图所示。请回答：
(1)该岛在m年内，人口增长呈________型曲线。当人口数量接近n线时，环境阻力越来越大，n线是该岛环境_________________________________________________________。
(2)当人口数量强行增长到O点时就会很快下降至P点，原因是人口剧增后，岛上__________________发生短缺，________遭到破坏，________越来越严重，变得不再适宜人类居住。所以岛上居民纷纷迁出该岛所致。
高考真题体验
1.（2012江苏）24全球范围内生物多样性有降低的趋势，对此所作的分析正确的是（ ）
A. 栖息地总量减少和栖息地多样性降低是重要原因B. 栖息地破碎化造成小种群有利于维持生物多样性
C. 这种变化是由于新物种产生量少于现有物种灭绝量D. 过度的人为干扰导致生物多样性降低
2.(2011·江苏卷20)下列关于江苏省境内发生的几个生态事件的叙述，错误的是(　　)。
A．互花米草原产美洲，引入到江苏沿海等地种植后迅速扩散并改变了滩涂生物多样性，属于生物入侵
B．克氏原螯虾(小龙虾)原产美洲，经由日本引入南京地区后迅速扩散，对农田有一定危害，但成为餐桌上的美味，不属于生物入侵
C．麋鹿原产我国，但后来在国内绝迹，从欧洲引入并在大丰境内建立自然保护区实地迁地保护
D．丹顶鹤在我国东北等地繁殖，迁徙至江苏沿海滩涂越冬，在盐城建立自然保护区实行就地保护
3．(2011·江苏卷，20)下列关于江苏省境内发生的几个生态事件的叙述，错误的是(　　)
A．互花米草原产美洲，引入到江苏沿海等地种植后迅速扩散并改变了滩涂生物多样性，属于生物入侵
B．克氏原螯虾(小龙虾)原产美洲，经由日本引入南京地区后迅速扩散，对农田有一定危害，但成为餐桌上的美味，不属于生物入侵
C．麋鹿原产我国，但后来在国内绝迹，从欧洲引入并在大丰境内建立自然保护区实行迁地保护
D．丹顶鹤在我国东北等地繁殖，迁徙到江苏沿海滩涂越冬，在盐城建立自然保护区实行就地保护
4．(2011·广东卷)人们使用含三丁基锡、三苯基锡等有机锡化合物的油漆涂于船只、海洋建筑物等的表面，有效防止了海洋生物附着生长，但近年来的研究发现油漆中的有机锡可释放入海，对多种生物造成毒害。有关该污染物的部分研究如下，请回答下列问题。
(1)较低浓度的有机锡即能抑制软体动物雌性个体的雌性激素合成，这些雌性个体的繁殖功能有何变化？________。小鼠在食用含较高剂量三丁基锡的食物后胸腺萎缩，请推测其细胞免疫和体液免疫功能各有何变化？________。该污染物通过________的富集可能对鱼类、鸟类甚至人类造成危害。
(2)有机锡污染导致某海域一种鱼的年龄组成发生改变(如图)，请预测该种群数量的变化趋势。________________________________________________________________________。
(3)某海域受有机锡污染后，部分海藻以及多种软体动物的生物量显著下降，个别物种消亡，而沙蚕等多毛纲动物变为优势类群。这是在________水平上研究的结果。
(4)以上资料表明，如果有机锡长期污染将会导致________下降，从而降低生态系统的________。若想探究海洋底泥中是否存在分解三丁基锡的细菌，以便用于今后的生态修复，筛选目标菌株的培养基成分为：蛋白胨、________、NaCl、H2O和琼脂。
5．(2011·山东基本能力，35)分析数据，了解国情。人口状况是制定国家经济社会发展规划的重要依据。下面是我国六次人口普查中人口数量与年龄结构的基本情况(不包括港、澳、台)。
(1)下列关于我国人口数量的叙述，正确的是(　　)。
A．人口总量变化明显，2010年比1953年增长了225.4%
B．与1990年～2000年相比较，2000年～2010年人口净增长量上升
C．1964年0～14岁人口数量多于1982年0～14岁人口数量
D．2010年15～64岁人口数量高于世界上大多数国家的全国人口数量
(2)从人口结构柱状图可以看出，自1964年以来0～14岁人口在总人口中的比重呈________趋势，65岁及以上人口比重呈________趋势。
(3)1964年以来，我国人口总量的变化使得人均耕地面积占有量________。
6．(2008·全国Ⅱ，30Ⅱ)某湖泊由于大量排入污水，连续多次发生蓝藻爆发，引起水草死亡，周边居民也有出现某种有毒物质中毒现象的。请回答问题。
(1)湖泊中导致蓝藻爆发的主要非生物因素是过量的________。导致水草死亡的主要原因是水草生长的环境中缺少________和________这两种非生物因素。
(2)某小组分别于早晨和下午在该湖泊的同一地点、同一水层取得两组水样，测得甲组pH为7.3，乙组pH为6.0，那么取自早晨的水样是________组，理由是 ______________________________________________________。
甲组水样中的O2含量________于乙组的，理由是_________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果居民中毒是由于蓝藻中的某种有毒物质经食物链的传递引起的，这类食物链中含有四个营养级的食物链是________―→________―→________―→人。
7.(2010·北京卷，5)保护生物多样性是实现人类社会可持续发展的基础。下列对生物多样性的理解正确的是(　　)。
A．生物多样性的丰富程度与自然选择无关
B．群落演替过程中的生物多样性逐渐降低
C．物种多样性比较高的生态系统相对稳定
D．遗传多样性较低的种群适应环境能力强
8．(2010·江苏卷，14)长在路边的小草一般不会引起人们的特别关注，从保护生物多样性的角度来看，它却有其存在的价值，但不包括(　　)。
A．它属于该地区生态系统中的生产者
B．它对于生态系统中其他种群的生存有利无害
C．它可能含有对人类有重要价值的基因
D．它可能为某种害虫的天敌提高栖息地
9．(2010·江苏卷，15)某城市的一块荒地在城市发展过程中被改造成另一个相对稳定的生态系统，改造前后的一些变化见下表。据此作出的相关判断中错误的是(　　)。
植物种类 植被覆盖率 群落中的植物优势种
改造前 20种 10% 狗尾草、艾蒿、蒲公英
改造后 30种 25% 菖蒲、芦苇、睡莲
A.改造增加了该区域的湿地面积
B．改造后该区域的植物多样性增加
C．改造后该区域的气候得到改善
D．改造的主要目的是为人们提供丰富的生产和生活物质
10．(2011·安徽卷)大熊猫和华南虎都是我国的珍稀保护动物，它们体型相近，曾经同城分布，一度都有较大的种群数量。由于栖息地破坏导致它们的数量锐减，目前野生大熊猫仅有1 600只左右，而华南虎在野外已基本绝迹。
(1)从生态系统能量流动的特点分析，大熊猫比华南虎有一定的生存优势的原因是________________________________________________________________________。
(2)成年大熊猫经常用尿液和肛腺的分泌物在岩石或树干上进行标记，这种行为传递的信息类型属于___________________________________________________________。
(3)目前，野生大熊猫分布在六个彼此隔离的种群中，通过建立生态廊道沟通各种群，可以使种群间发生_____________________________________________________________________。
(4)建立自然保护区，改善栖息环境，以提高________，是提高大熊猫种群密度的根本措施。
学案47 生态环境的保护
答案与解析
基础自查
一、人口增长对生态环境的影响
1．(1)急剧增长的主要原因：生育率较高，死亡率逐渐下降，人口基数过大。
(2)发展目标
①2020年，人口总数控制在14.5亿以内。
②21世纪中叶，人口总数达到峰值(接近16亿)。
2．(1)土地资源的压力；(2)水资源的压力；(3)能源的压力；(4)森林资源的压力；(5)环境污染的压力。
想一想　主要依据是年龄组成和性别比例。
二、保护我们共同的家园
1．全球气候变化、水资源短缺、臭氧层破坏、酸雨、土地荒漠化，海洋污染、生物多样性锐减等。
动动脑　大力植树造林，减少化学燃料的燃烧；酸雨成因：煤、石油等化学燃料的燃烧。
2．(1)生物多样性：生物圈内所有的植物、动物和微生物，它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统，共同构成了生物多样性，包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。
(2)生物多样性的价值
①直接价值：a.药用价值；b.工业原料；c.科研价值；d.美学价值。
②间接价值：生态功能。
③潜在价值：未发现，不清楚的价值。
(3)措施
①就地保护：主要指建立自然保护区。
②易地保护：将物种迁出原地，进行特殊保护和管理，利用生物技术对濒危物种的基因进行保护，协调好人与生态环境的关系(关键)。
③加强立法，执法和宣传教育。
思考　从分子生物学角度考虑，生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性，根本原因是基因的多样性。从进化角度考虑，生物多样性的原因是生物生存的多种多样的环境对生物进行不同方向的选择。
三、可持续发展
1．含义：在不牺牲未来几代人需要的情况下，满足我们这代人的需要，它追求的是自然、经济、社会的持久而协调的发展。
2．实现措施
(1)保护生物多样性。
(2)保护环境和资源。
(3)建立人口、环境、科技和资源消费之间的协调与平衡。
课堂深化探究
一．人口增长与全球性环境问题
1．(1)人类的生存资源、土地资源、森林资源、能源是有限的，过度利用使其减少。
(2)人口增加，人类需求也不断增加，为了满足衣食住行的要求和经济发展，使污染物的总量增大，大量工农业废弃物和生活垃圾排放到环境中，影响了环境的纳污量以及对有毒、有害物质的降解能力，加剧了环境污染。
2．(1)继续控制人口增长。
(2)加大保护资源和环境的力度。
(3)监控治理江河湖泊及海洋的污染。
(4)加强生物多样性保护和自然保护区建设。
(5)推进生态农业。
3．水污染及其净化
解决水污染最有效的办法就是减少排放。对不可避免产生的污水，要集中到处理厂进行净化。通常的方法有物理沉降、化学反应分解等，最符合生态学原理的是利用生物分解的办法降解。
4．土地荒漠化
(1)植被破坏是土地荒漠化的主要原因，如草原的过度放牧、草原植被破坏、有益动物的大量减少、病虫害严重等，使草原植被退化，原始森林和“三北”防护林被破坏。
(2)沙尘暴遮天蔽日，毁坏力极强。
(3)合理利用和保护现有草原；部分地区退耕还林、还草；大量营造草场、灌木林和防护林，以林护草、草林结合。
二．生物多样性及其保护
1．(1)概念：生物圈内所有动物、植物和微生物及它们所拥有的全部基因和各种各样的生态系统，包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。
(2)生物多样性价值
①直接价值：药用价值、工业原料、科研价值、文学艺术创作、旅游、美学价值等。
②间接价值：生态功能，如保持水土、涵养水源、调节气候等。
③潜在价值：大量野生生物的使用价值目前还不清楚，但将来可能有重要作用，一旦这些生物从地球上消失，就永远无法再生了。
2．(1)就地保护；(2)易地保护；(3)利用生物技术进行保护；(4)加强教育和法制管理。
3．(1)从分子水平看：
(2)从进化角度看：物种的多样性是生物进化和自然选择共同作用的结果；生态系统多样性是生物多样性及其生存环境共同作用的结果。
(3)生物多样性丧失的原因
生存环境的改变和破坏；掠夺式地开发和利用；环境污染；外来物种入侵或引种到缺少天敌的地区。
4.怎样保护生物多样性？保护生物的多样性的相应措施，需要区分就地保护和易地保护。就地保护除了保护区域内的物种，还应保护相应的生态环境，而在物种生存的环境遭到破坏，不再适于物种生存后，就只能实行易地保护。
对应训练
1.解析　该图形体现了生态工程的物质循环再生，物种多样性等原理；硝化细菌能够通过化能合成作用产生氧气，增加水中的含氧量，有利于好氧型细菌和藻类的繁殖，有利于污水的处理；由图中信息分析，藻类产生的氧气能被细菌利用，而细菌分解有机物产生的物质有利于藻类生长，体现了种间互助关系；出水处的污水需要经过处理才能排放，因为可能含有有害物质。
答案　ABC
2.解析　由题图可知，人工湿地对污水中N去除效果要好于P；在8～11月份，流经人工湿地的污水中的N的含量在8月中旬至10月中旬是持续下降的，但P的含量呈波动趋势，所以不是同步的；从整体上看，人工湿地对生活污水有一定的净化作用，但图中没有信息能反映出浮游动物的取食作用对污水有一定的净化作用。
答案　D
3.解析　这是一道典型的学科内综合题，涉及组成生物的化合物、变异的来源、自然选择学说、生物工程等知识内容，考查学生从不同角度分析问题的能力。生物具有多样性，可以从分子水平、进化、生态等不同层次和角度进行研究。从分子水平看，蛋白质是生命活动的主要体现者，蛋白质分子的多样性直接影响生物性状表现的多样性，而蛋白质的合成受基因控制，特定的基因控制特定蛋白质的合成，所以遗传物质的多样性是生物多样性的根本原因；从生物变异的角度看，新性状的出现主要是由于基因突变的结果，基因突变是生物变异的根本来源；进行有性生殖的生物，后代的不同性状主要是由于控制不同性状的基因重新组合，即基因重组形成的；从生物与环境的关系看，不同环境条件下，自然选择也是生物多样性的重要原因。现代生物学通过生物工程技术可以不断改变生物遗传性状，如转基因技术、细胞融合技术等能在较短时间创造出动植物的新品种和微生物的新类型。
答案　(1)蛋白质的多样性　DNA(或基因)的多样性
(2)基因突变　基因重组　(3)不同的环境对生物进行自然选择的结果　(4)现代生物工程(或转基因、细胞融合等)
4.解析　保护生物多样性的关键是要协调好人与生态环境的关系。反对盲目地、掠夺式地开发和利用，不意味着禁止开发和利用。我国生物多样性的保护，可概括为就地保护和易地保护两大类。
答案　A
5.解析　本题以实验设计为载体，考查实验分析能力。理解引起水体富营养化的原因及富营养条件下水体的变化，找出实验的自变量是解题的关键。由图示信息可以看出，甲与乙、甲与丙、乙与丙的自变量分别为N、P等矿质元素，生活污水和污染物的种类，所以甲、乙对照可验证水体富营养化与水体中含大量的N、P等矿质元素有关，同理可推出②③正确。甲、乙、丙对照可知，生活污水的排放和水体中含大量的N、P等矿质元素都是富营养化的因素。
答案　A
实验探究
解析　依据实验目的应分别测定菖蒲对四种水样的净化效果，在放入菖蒲前应事先测定并记录起始数据，实验中应选择长势相似的菖蒲以消除实验误差。由图甲可看出水样a中BOD最高，表明其有机污染程度最严重。
答案　(3)①取四个透明玻璃缸，编号，分别放入等量的上述4种水样；分别测定四个容器中的BOD和总氮量，记录数据。②分别放入等量的长势相似的菖蒲，在相同且适宜的条件下培养一段时间后，再分别测定四个容器中的BOD和总氮量，记录数据。③重复上述实验3次(或3次以上)，记录数据并求平均值。(4)①水样中的含氮无机盐被菖蒲吸收　②a
限时训练
题组一　人口增长对生态系统的影响
B　在人类社会文明高度发展的今天，人类开发利用自然资源、能源的水平有了很大的飞跃，粮食的产量大大提高，医疗卫生事业也有了很大进步。但同时世界人口也在飞速增长，且其增长速度大大超过了粮食的增长速度及资源、能源的开发速度，因此造成了世界资源枯竭、能源缺乏、粮食不足，而且人口的增长、工业的发展对环境造成了巨大污染。由此可见，要解决这些问题，
2.　B　环境容纳量表示的是环境所允许的最大值。我国现有的人口并没有超过我国自然环境的人口环境容纳量。随着人口的增长，会带来相应的环境问题，如人均生存空间的减少、土地资源压力、水资源压力、能源危机、环境污染等，不利于可持续发展。
3.B　在无粮食进口的情况下，人口的增长与粮食产量保持协调发展的国家生存的最长久。
题组二　全球环境的问题
4．D　臭氧层可以大量吸收太阳辐射中的紫外线。
5．ABD　地点3溶氧量减少主要是由水中好氧型细菌消耗氧气引起的。
6．A　首先明确，产生温室效应的原因是大气中CO2的含量增加，而CO2的含量在大气中增加的原因主要是由于煤、石油、天然气的大量燃烧。要想缓解全球温室效应的危机，需采取措施降低大气中CO2的含量。
7．D
8.C　酸雨形成的主要原因是由于污染大气的二氧化硫等气体过多而使雨水的酸性增强。水体富营养化、藻类大量繁殖，主要原因是水体中N、P等矿质元素增多造成的。
9B　“牧童经济”模式是指对自然界进行掠夺、破坏式开发利用的经济模式，是人类的行为对生态环境造成破坏。而火山爆发是自然因素而不是人为因素引起的。
题组三　生物多样性
10.B　[生物多样性间接使用价值是指生物多样性的生态功能，如森林和草地对水土保持作用、调节气候等，对生态系统具有重要的调节作用。
11．ABD　[因处于不同海拔高度的菁草属于同一物种，故原海拔高度不同的菁草株高的差异表现的是个体差异，而不是物种多样性。同一物种间不存在生殖隔离，个体之间可以杂交。不同海拔高度的菁草种子在海拔高度为零的某一花园中株高的差异说明遗传的差异。研究遗传差异是否影响菁草株高，需原海拔处的数据，若与原海拔处的数据相同，说明遗传差异影响株高，若与原海拔处的数据不同，说明环境差异影响株高。]
12．C　[A错误，生物多样性包括三个层次：遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性，即地球上的所有植物、动物和微生物，它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统，共同构成了生物多样性；B错误，许多野生生物的使用价值目前还不清楚，属于生物多样性的潜在价值；C正确，人为因素是生物多样性面临威胁的主要原因，如破坏生态环境、掠夺式开发、乱捕滥猎及盲目引种等；D错误，生物多样性保护的最有效措施是就地保护，但这并不意味着要禁止开发和利用野生动植物资源，而是应建立合理的开发利用机制。]
13．C　 A和B为直接价值；D为间接价值；石油是生物产品而非生物。
14．(1)“J”　人口最大容纳量　(2)生活资源　生态环境　环境污染
解析　(1)由于海岛上土地肥沃，气候宜人，因此在m年内当地人口增长应呈“J”型曲线增长。而随人口数量增加，环境阻力增大后，应呈“S”型曲线增长，因此n线应为“S”型曲线的K值。(2)当人口数量增长到O点时，由于此时远远大于K值，生态系统的生活资源是有限的，人口过多，必然导致生活资源的短缺(如淡水资源)和生态环境的破坏，生产、生活活动增多，又必然会导致环境污染。
高考真题体验
1.【答案】ACD
【解析】栖息地总量减少和栖息地多样性降低导致生物的生存空间减小，是全球范围内生物多样性有降低趋势的重要原因，A正确；栖息地破碎化造成小种群，会减小各个种群之间的基因交流的机会，导致生物多样性减小，B错误；全球范围内生物多样性有降低的趋势这种变化是由于新物种产生量少于现有物种灭绝量，C正确；过度的人为干扰导致生物多样性降低，D正确。
2.解析　克氏原螯虾(小龙虾)从美洲到日本，再到南京，生存能力强，影响到当地原有的生物群落，应属于生物入侵，所以B选项的叙述是错误的。
答案　B
B　生物入侵是指某种生物从外地自然传入或人为引种后成为野生状态，并对本地生态系统造成一定危害的现象。互花米草引入到江苏沿海等地后，在与本地物种的竞争中占优势，使本地的生物多样性受到威胁，A项正确；小龙虾由日本引入后，在与本地生物的竞争中占优势而大量繁殖并迅速扩散，属于生物入侵，B项错误；麋鹿原产我国，在国内绝迹后，从欧洲引入并在大丰境内建立自然保护区保护起来，属于迁地保护，C项正确；盐城的丹顶鹤自然保护区是在其越冬地进行的就地保护，D项正确。
4.解析　本题是属于考察生态与环境的相关内容，(1)属于信息题，根据体液调节可知雌性激素合成减少时繁殖力会降低。由于胸腺是T淋巴细胞发育的场所，胸腺萎缩会降低细胞免疫，由于体液免疫和细胞免疫是相互作用的，细胞免疫又会影响体液免疫，所以二者都降低。污染物会沿着食物链富集，对食物链的顶级消费者伤害最大。(2)可知污染后年龄组成属于衰退型，故数量会逐渐减少。(3)是不同种群之间，所以是群落水平。(4)考察生物多样性与生态系统稳定性的关系，最后一问考察了选择培养基的内容，所以应加入三丁基锡。
答案　(1)减弱(降低)　细胞免疫和体液免疫都减弱(降低)　食物链　(2)逐渐减少　(3)群落　(4)生物多样性　稳定性　三丁基锡
5.解析　(1)2010年与1953年相比，人口总量增长为：(13.40－5.94)÷5.94＝125.6%；1990年～2000年的人口净增量为12.66－11.34＝1.32(亿)，2000年～2010年的人口净增量为13.40－12.66＝0.74(亿)，说明人口净增量下降；1964年0～14岁人口数量为6.95×40.69%＝2.828(亿)，1982年0～14岁人口数量为10.08×33.59%＝3.386(亿)；2010年15～64岁人口数量为13.40×74.58%＝9.994(亿)，这一数字高于世界上大多数国家的全国人口数量。
(2)分析人口结构柱状图可知，自1964年以来0～14岁人口在总人口中的比重下降，而65岁及以上人口比重上升，老龄化问题日渐突出。
(3)人口数量增加，人均耕地面积减少。
答案　(1)D　(2)下降　上升　(3)减少(下降或降低)
6.解析　蓝藻大规模爆发是水体富营养化的结果，而富营养化是由于N、P等元素超标导致的。由于蓝藻大量繁殖，浮在水面上遮盖了阳光，从而导致水面下光照不足，同时由于夜晚大量的蓝藻进行呼吸作用，导致水体中严重缺氧，使得大量的水草及鱼虾死亡。由此可以很容易答出(1)、(2)两题。对于食物链的问题，应该注意：食物链的开始一定是生产者，因此蓝藻作为生产者写在第一个空中，而蓝藻可以成为一些小型的浮游动物的食物，小型的浮游动物又作为鱼类的食物，则这个食物链可以很容易完成。
答案　(1)无机盐(其他合理答案也可)　光　氧　(2)乙　由于蓝藻等夜晚呼吸产生大量CO2，CO2与水结合产生碳酸后使水的pH下降　大　蓝藻等白天进行光合作用释放大量O2，使水中含O2量上升　(3)蓝藻　浮游动物　鱼
7.解析　本题主要考查生物多样性的形成原因、生物多样性与生态系统稳定性的关系和群落演替中的生物多样性的变化等知识。生物多样性是与自然环境的多样性相对应的，A错；群落演替过程就是物种丰富度提高、生态系统稳定性提高的过程，B错；物种多样性高，生态系统的营养结构复杂，稳定性高，C对；遗传多样性低的种群当所处的环境发生改变时，可能会因无适应环境的个体而灭亡，D错。
答案　C
8.解析　本题考查生物多样性价值的理解。小草为生产者，属于间接价值。小草的生长对和它具有竞争关系的种群不利，B项错误。C项中其不知道的基因价值属于潜在价值。为害虫天敌提供栖息地，属于间接价值，D项正确。
答案　B
9.解析　从表中看出，改造后的生态系统水生植物较多，应是增加了湿地面积，从而使植物多样性加大，气候条件得到改善，其目的并不是为了提供生产、生活物质。
答案　D
10.解析　本题考查生态系统功能。(1)根据能量流动逐级递减特点，由于华南虎是肉食性动物，而大熊猫是植食性动物，营养级低，所以生存优势强。(2)大熊猫尿液和肛腺的分泌物是化学信息。(3)野生大熊猫分布在六个彼此隔离的种群，属于同一物种，可以进行基因交流。(4)建立自然保护区，改善栖息环境，减小环境阻力，从而提高环境容纳量，提高种群密度。
答案　(1)所处的营养级低，属于第二营养级　(2)化学信息(3)基因交流　(4)环境容纳量
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学案50 基因工程的应用和蛋白质工程的崛起
考纲要求　
1.基因工程的应用 Ⅱ
2.蛋白质工程 Ⅰ
复习要求
1．了解基因工程在农业、医药生产原理、步骤及注意事项；能疾病诊断和治疗中的应用
2．了解蛋白质工程的一般操作过程
基础自查
一．基因工程的应用
1.植物基因工程： 。
2.动物基因工程： 。
3.基因治疗： 。
二．蛋白质工程的概念
课堂深化探究
一　基因工程的应用　　　　　　　　　　
完成基因工程的应用表格，了解应用成果。
转基因生物 目的基因 成果举例
植物基因工程 抗虫基因： 抗虫水稻、抗虫棉、抗虫玉米
抗病毒基因： ；抗真菌基因： 抗病毒烟草、抗病毒小麦、抗病毒番茄、抗病毒甜椒
抗逆转基因： 抗盐碱和抗干旱的烟草、抗寒番茄、抗除草剂的大豆和玉米
优良性状基因： 高赖氨酸玉米、耐储存番茄、新花色矮牵牛
动物基因工程 转基因绵羊、转基因鲤鱼
乳腺生物反应器
转基因动物 肠乳糖酶基因 乳汁中含乳糖较少的转基因牛
利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官
基因治疗 治疗复合型免疫缺陷症
治疗遗传性囊性纤维化病
思维拓展　基因治疗是治疗人类遗传病的根本方法，但由于尚未全面了解基因调控机制和疾病的分子机理，基因治疗只处于初期的临床试验阶段。　
二　蛋白质工程
1．蛋白质工程的概念
2．蛋白质工程的过程填充
特别提醒
1．对蛋白质工程概念应从以下几个方面理解
(1)蛋白质工程的基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系；
(2)蛋白质工程的实质：改造控制该蛋白质合成的基因；
(3)蛋白质工程的产物：产生新的蛋白质，是自然界所没有的。
2．蛋白质工程是在基因工程的基础上，延伸出来的第二代基因工程。因为对现有蛋白质的改造或制造新的蛋白质，必须通过基因修饰或基因合成实现。
三．基因工程与蛋白质工程的比较
项目区别与联系 蛋白质工程 基因工程
区别 过程
实质
结果
联　系
对应训练
1.采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵培育出了转基因羊，但是人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。以下有关叙述，正确的是（多选）（　）
A．人体细胞中的基因与山羊细胞中的基因所用的密码子是相同的
B．可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵
C．在该转基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中
D．人凝血因子基因开始转录后，DNA连接酶以DNA分子的一条链为模板催化合成mRNA
2.下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是(　　)
A．过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序
B．将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白
C．过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选
D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达
3.科学家利用基因工程培育出了耐盐的转基因水稻新品系。下列有关叙述错误的是(　　)
A．获得目的基因需用限制性内切酶和DNA连接酶
B．可通过农杆菌的感染以实现重组质粒导入受体细胞
C．含耐盐基因的水稻细胞经植物组织培养可获得植株
D．可用较高浓度的盐水浇灌以鉴定水稻植株的耐盐性
限时训练
题组一　基因工程应用
1.采用基因工程技术将人凝血因子基因导入山羊受精卵培育出了转基因羊，但是人凝血因子只存在于该转基因羊的乳汁中。以下有关叙述，正确的是（多选）（　）
A．人体细胞中的基因与山羊细胞中的基因所用的密码子是相同的
B．可用显微注射技术将含有人凝血因子基因的重组DNA分子导入羊的受精卵
C．在该转基因羊中，人凝血因子基因存在于乳腺细胞，而不存在于其他体细胞中
D．人凝血因子基因开始转录后，DNA连接酶以DNA分子的一条链为模板催化合成mRNA
2．苏云金杆菌(Bt)能产生具有杀虫能力的毒素蛋白。下图是转Bt毒素蛋白基因植物的培育过程示意图(ampr为抗氨苄青霉素基因)，据图回答下列问题。
(1)将图中①的DNA用HindⅢ、BamHⅠ完全酶切后，反应管中有_______种DNA片段。
(2)图中②表示HindⅢ与BamHⅠ酶切、DNA连接酶连接的过程，此过程可获得________
种重组质粒；如果换用BstⅠ与BamHⅠ酶切，目的基因与质粒连接后可获得________种重组质粒。
(3)目的基因插入质粒后，不能影响质粒的________。
(4)图中③的Ti质粒调控合成的vir蛋白，可以协助带有目的基因的TDNA导入植物细胞，并防止植物细胞中___ _____对TDNA的降解。
(5)已知转基因植物中毒素蛋白只结合某些昆虫肠上皮细胞表面的特异受体，使细胞膜穿孔，肠细胞裂解，昆虫死亡。而该毒素蛋白对人类的风险相对较小，原因是人类肠上皮细胞_____ ___。
(6)生产上常将上述转基因作物与非转基因作物混合播种，其目的是降低害虫种群中的
________基因频率的增长速率。
3.(2010·上海综合能力测试)运用转基因技术培养的单细胞“工程硅藻”，可把光合作用合成的有机物以脂质形式储存起来。科学家计划在海水中大量培养“工程硅藻”，捕捞后从中提炼“生物柴油”。与矿物柴油相比，使用这种“生物柴油”的优点是(　　)
①可再生　②不显著增加碳排放　③不排放含硫废气
④不会对生态环境造成负面影响
A．①②③ B．①③④
C．①②④ D．②③④
题组二蛋白质工程
4.以下关于蛋白质工程的说法正确的是(　　)
A．蛋白质工程以基因工程为基础
B．蛋白质工程就是酶工程的延伸
C．蛋白质工程就是用蛋白酶对蛋白质进行改造
D．蛋白质工程只能生产天然的蛋白质
5．(2010·镇江质检)科学家将β－干扰素基因进行定点突变导入大肠杆菌表达，使β－干扰素第十七位的半胱氨酸，改变成丝氨酸，结果大大提高了β－干扰素的抗病毒活性，并且提高了储存稳定性。该生物技术为(　　)
A．蛋白质工程 B．基因工程
C．基因突变 D．细胞工程
6．下列关于基因工程及其应用的叙述正确的是(　　)
A．若要生产转基因抗病水稻，可先将目的基因导入大肠杆菌中，再转入水稻细胞
B．用氨基酸序列推测合成的目的基因与原基因的编码区中的外显子一致
C．用DNA探针能检测饮用水中重金属物质的含量
D．作为运载体要有多种限制酶的切点，但对一种限制酶而言，最好只有一个切点
7．(2011·南师大附中学情分析)蛋白质工程中，直接需要进行操作的对象是(　　)
A．氨基酸结构 B．蛋白质空间结构
C．肽链结构 D．基因结构
8．科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内表达成功。请据图回答问题：
(1)图中①DNA是以________为模板，________形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的基因。
(2)图中②代表的是____________，在它的作用下将质粒(________DNA)切出________末端。
(3)图中④表示将________________。⑤表示________DNA随大肠杆菌的繁殖而进行________。
(4)采用蛋白质工程可以对胰岛素进行改造，使之起效时间缩短，保证餐后血糖高峰和血液中胰岛素高峰一致。如果你是科研工作者，请写出研制速效胰岛素的思路。
(5)下列关于蛋白质工程说法不正确的是(　　)
A．蛋白质工程能将人抗体某些区段替代鼠单克隆抗体的区段，降低鼠单克隆抗体免疫原性
B．蛋白质工程可对酶的催化活性、底物专一性、抗氧化性、热变性、碱变性等加以改变
C．理论上通过对关键氨基酸的置换与增删是进行蛋白质工程的唯一方法
D．蛋白质工程的崛起主要是工业生产和基础理论研究的需要
9.胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射入人体后，会堆积在皮下，要经过较长时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此治疗效果受到影响。下图是用蛋白质工程设计的速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题。
(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是 。
(2)图解中从新的胰岛素模型到新的胰岛素基因的基本思路是什么？
(3)新的胰岛素基因与运载体(质粒)结合过程中需要限制性核酸内切酶和DNA连接酶。已知限制性内切酶Ⅰ的识别序列和切点是—G↓GATCC—。请画出质粒被限制性内切酶Ⅰ切割后所形成的黏性末端　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列是否有专一性要求？　　　　。
(4)若将含有新的胰岛素基因的表达载体导入植物细胞中，最常用的有效做法
是　　　　　　　　　。
(5)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有　　　　　　　　　　、
　　　　　　　和发酵工程。　
高考真题体验
1.(2011·四川理综，5)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是(　　)。
A．过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序
B．将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白
C．过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选
D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达
2.(2011年高考安徽卷)(9分)家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可提取干扰素用于制药。
(1)进行转基因操作前，需用________酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。
(2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的________和________之间。
(3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。改PCR反应体系的主要成分应该包含：扩增缓冲液(含Mg2＋)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、________和________。
(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以________增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。
学案50 基因工程的应用和蛋白质工程的崛起
答案与解析
考纲要求　
1.基因工程的应用 Ⅱ
2.蛋白质工程 Ⅰ
复习要求
1．了解基因工程在农业、医药生产原理、步骤及注意事项；能疾病诊断和治疗中的应用
2．了解蛋白质工程的一般操作过程
基础自查
一．基因工程的应用
1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。
2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。
3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。
二．蛋白质工程的概念
蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。（基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质）
课堂深化探究
一　基因工程的应用　　　　　　　　　　
完成基因工程的应用表格，了解应用成果。
转基因生物 目的基因 成果举例
植物基因工程 抗虫转基因植物 抗虫基因：Bt毒蛋白基因、蛋白酶抑制剂基因、淀粉酶抑制剂基因、植物凝集素基因 抗虫水稻、抗虫棉、抗虫玉米
抗病转基因植物 抗病毒基因：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因；抗真菌基因：几丁质酶基因、抗毒素合成基因 抗病毒烟草、抗病毒小麦、抗病毒番茄、抗病毒甜椒
抗逆转基因植物 抗逆转基因：渗透压调节基因、抗冻蛋白基因、抗除草剂基因 抗盐碱和抗干旱的烟草、抗寒番茄、抗除草剂的大豆和玉米
改良品质的转基因植物 优良性状基因：提高必需氨基酸含量的蛋白质编码基因、控制番茄成熟的基因、与花青素代谢有关的基因 高赖氨酸玉米、耐储存番茄、新花色矮牵牛
动物基因工程 提高生长速度的转基因动物 外源生长激素基因 转基因绵羊、转基因鲤鱼
生产药物的转基因动物 药用蛋白基因＋乳腺蛋白基因的启动子 乳腺生物反应器
改善畜产品品质的转基因动物 肠乳糖酶基因 乳汁中含乳糖较少的转基因牛
作器官移植供体的转基因动物 外源的抗原决定基因表达的调节因子或除去供体的抗原决定基因 利用克隆技术培育没有免疫排斥反应的猪器官
基因治疗 体外基因治疗 腺苷酸脱氨酶基因 治疗复合型免疫缺陷症
体内基因治疗 治疗囊性纤维化病基因 治疗遗传性囊性纤维化病
二．　蛋白质工程
1．蛋白质工程的概念
蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋
白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。
2．
三.基因工程与蛋白质工程的比较
项目区别　　　 与联系　　 蛋白质工程 基因工程
区别 过程 预期蛋白质功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列 获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
实质 定向改造或生产人类所需的蛋白质 定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品
结果 可生产自然界没有的蛋白质 只能生产自然界已有的蛋白质
联　系 (1)蛋白质工程是在基因工程基础上，延伸出来的第二代基因工程(2)基因工程中所利用的某些酶需要通过蛋白质工程进行修饰、改造
对应训练
1.【答案】AB
【解析】基因工程的一个重要理论依据是不同的生物共用一套遗传密码，所以相同的基因在不同生物体内表达产生相同的蛋白质；将目的基因导入到动物细胞中，常用显微注射法；目的基因导入到受体细胞后，与受体细胞的基因组融合，随受体细胞（导入目的基因的受精卵）的分裂而复制传递，因此乳腺细胞和其他体细胞含有相同的基因，都含有人的凝血因子基因；DNA连接酶用于连接DNA的磷酸二酯键，与转录无关，转录需要RNA聚合酶。
2.【解析】过程①中通过逆转录法获得的目的基因，可用于基因工程，但该目的基因中不存在内含子和非编码序列，因此不能用于比目鱼的基因组测序；将多个抗冻基因编码区相连形成的能表达的新基因可能不再是抗冻基因；利用农杆菌的目的是将重组质粒导入受体细胞，而不是筛选重组质粒；应用DNA探针技术，可以检测受体细胞中是否成功导入了目的基因，但不能检测目的基因是否完全表达。
【答案】B
3．B解析：农杆菌能在自然条件下感染双子叶植物和裸子植物，而对大多数的单子叶植物没有感染能力，而水稻属于单子叶植物。
限时训练
题组一　基因工程应用
1.【答案】AB
【解析】基因工程的一个重要理论依据是不同的生物共用一套遗传密码，所以相同的基因在不同生物体内表达产生相同的蛋白质；将目的基因导入到动物细胞中，常用显微注射法；目的基因导入到受体细胞后，与受体细胞的基因组融合，随受体细胞（导入目的基因的受精卵）的分裂而复制传递，因此乳腺细胞和其他体细胞含有相同的基因，都含有人的凝血因子基因；DNA连接酶用于连接DNA的磷酸二酯键，与转录无关，转录需要RNA聚合酶。
2.答案：(1)4　(2)2　1　(3)复制　(4)DNA水解酶　(5)表面无相应的特异性受体　(6)抗性
解析：(1)BamHⅠ在①中有2个切点，HindⅢ在①中有1个切点，故可切出4种DNA片段。
(2)据题图HindⅢ、BamHⅠ酶切后得到两种外源DNA片段，则用DNA连接酶连接后可获得2种重组质粒。同理，用BstⅠ与BamHⅠ酶切后，得到一种外源DNA片段，则用DNA连接酶连接后，可获得1种重组质粒。
(3)质粒进入宿主细胞必须能正常复制才能为目的基因的扩增提供必要的条件。
(4)因为植物细胞中有能降解T DNA的酶(DNA 水解酶)。
(5)不同生物的基因不同，表达产物的蛋白质也不同。从而造成人类肠上皮细胞表面无相应毒素蛋白的受体。
(6)转基因与非转基因作物混种，可降低抗性作物对害虫的选择性，使害虫种群中的抗性基因频率增长速率减慢。
3　A
题组二蛋白质工程
4　A　蛋白质工程以基因工程为基础，又称为第二代基因工程。蛋白质工程不仅能生产天然蛋白质，还可以定向改造控制蛋白质合成的相应基因中的脱氧核苷酸序列或人工合成所需要的自然界原本不存在的基因片段，从而合成自然界中原本不存在的蛋白质。
5．A　[基因工程是通过对基因的操作，将符合人们需要的目的基因导入适宜的生物体，使其高效表达，从中提取所需的基因控制合成的蛋白质，或表现某种性状，蛋白质产品仍然为天然存在蛋白质，而蛋白质工程却是对控制蛋白质合成的基因进行改造，从而实现对其编码的蛋白质的改变，所得到的已不是天然的蛋白质。题目中的操作中涉及的基因显然不再是原来的基因，其合成的β－干扰素也不是天然β－干扰素，而是经过改造的，是具人类所需优点的蛋白质，因而整个过程利用的生物技术为蛋白质工程。]
6．D　[转基因植物的培育中转入外源基因常用农杆菌转化法、基因枪法等；由于每种氨基酸可由不同的密码子决定，因此，用氨基酸序列推测合成的目的基因与原基因的编码区中的外显子不一定相同；DNA探针能检测饮用水中的病毒，由于作用原理是DNA分子杂交，因此对重金属无效；运载体有多种限制酶切点以便与外源基因结合，一种限制酶只有一个切点，才能确保结合的精确。]
7．D　[蛋白质工程是通过基因定点诱变或重组DNA技术改造基因，以定向改造天然蛋白质或创造新蛋白质的过程。]
8．(1)原胰岛素mRNA　逆转录　(2)特定的限制性核酸内切酶　环状　黏性　(3)目的基因导入受体细胞　重组　扩增　(4)确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基排列　(5)C
9.【解析】(1)构建新的胰岛素模型的主要依据是蛋白质的预期功能。(2)根据蛋白质的预期功能，推测新的胰岛素中氨基酸的序列，进而推断基因中的脱氧核苷酸序列来合成新的胰岛素基因。(3)植物基因工程最常用的转化方法是农杆菌转化法。(4)限制酶识别特定的核苷酸序列，产生特定的黏性末端，而DNA连接酶对所连接的DNA两端碱基序列却没有专一性要求。(5)生产自然界本来没有的蛋白质需要用到蛋白质工程、基因工程等技术。
【答案】(1)蛋白质的预期功能
(2)根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出其基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成新的胰岛素基因。
(3)
(4)农杆菌转化法
(5)蛋白质工程　基因工程
高考真题体验
1.解析　将多个抗冻基因编码区相连成能表达的新基因，合成的蛋白质为新的蛋白质，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白，故选项B正确；过程①是利用反转录法合成目的基因，由于没有非编码区和编码区中的内含子，不能用于比目鱼基因组测序；用作载体的质粒，必须具有标记基因才能便于检测和筛选；应用DNA探针技术，可检测转基因抗冻番茄中目的基因的存在和转录，但不能检测是否成功表达，故选项A、C、D错误。
答案　B
2.答案：(1)胰蛋白(或胶原蛋白)　(2)启动子　终止子　(3)对干扰素基因特异的DNA引物　Taq DNA聚合酶　(4)扩大细胞贴壁生长的附着面积
解析：(1)为了将动物组织分散并得到单个细胞，可以用胰蛋白酶处理动物细胞。
(2)在基因工程中，构建表达载体时，需要将目的基因插入启动子和终止子之间，以使目的基因得到高效表达。
(3)PCR过程模拟的是细胞内DNA分子的复制过程，需要模板、原料、能量、酶(DNA聚合酶)、适宜的温度和酸碱度等，同时需要加入设计好的引物。
(4)为了防止发生接触抑制现象而放入小玻璃珠可以增加细胞贴壁生长的附着面积，同时珠内中空，有利于空气交换。
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学案42 群落的结构和演替
考纲要求
群落的结构特征(Ⅰ)。
群落的演替(Ⅰ)。
3.土壤中的动物类群丰富度的研究。
复习要求：
1.进行群落中各种生物之间的相互关系探究
2.了解群落中的分层现象及影响因素
3.明确群落演替的类型及过程
4.进行人类活动对群落演替影响的探究
基础自查
一.群落的结构
1.概念：
2.物种组成
丰富度：
(2)特点：
(3)探究实验： 。
3.种间关系
(1)捕食： 。
(2)竞争
①概念： 。
②结果： 。
(3)寄生： 。
(4)互利共生： 。
想一想　雌螳螂在交配后将雄螳螂吃掉，是捕食吗？
4.空间结构
(1)垂直结构： 。
(2)水平结构：
。
二、群落的演替
1.概念： 。
2.类型
(1)初生演替
①概念：
。
②过程：→→→→→
(2)次生演替
①概念：
。
②过程：
人类活动对群落演替的影响：
想一想　弃耕农田在时间允许的情况下一定能形成树林吗？
课堂深化探究
一.群落及其种间关系辨析
1.群落与种群的比较
种 群 群 落
区别 概念内涵
概念外延
特征
联 系
2.种间关系的比较
关系名称 数量坐标图 能量关系图 特点 举例
互利共生
捕　　食
特别提醒　
1.(1)两种生物之间可能有多种种间关系。
(2)上述种间关系都有利于种群的进化。
(3)关于捕食坐标曲线中捕食者与被捕食者的判定：a.从最高点判断，捕食者数量少，被捕食者数量多；b.从变化趋势看，先到波峰的为被捕食者，后达到波峰的为捕食者，即被捕食者变化在先，捕食者变化在后。
2.方法技巧　对种间关系的相关曲线确定
(1)互利共生曲线——同步变化(同生共死)。
(2)捕食曲线——不同步变化的此消彼长(不会导致某种生物灭绝)。
(3)竞争曲线——看最终结果，一种数量增加，另一种数量下降甚至降为0；只要曲线中提示两种生物有共同的空间或食物，则必为竞争，竞争激烈程度取决于空间、食物的重叠范围。
(4)两种生物甲和乙以同一植物为食，但取食的部位不同并不构成竞争关系——如09全国理综：以叶为食的菜粉蝶幼虫与蜜蜂在同一株油菜上采食；例09年江苏卷中人吃玉米籽粒，而牛吃秸秆。
二.群落的结构及演替
1.群落的空间结构类型
(1)垂直结构
植物群落的垂直结构表现了群落垂直方向上的分层性。植物的分层现象主要与 有关，群落中的光照强度总是随高度的下降而逐渐减弱(如下图所示)。
群落中植物的垂直结构又为动物创造了 ，因此，动物 分层现象。
(2)水平结构
2.群落的演替
(1)初生演替和次生演替的比较
类 型 初生演替 次生演替
起 点
基质与环境条件
时 间
速 度
影响因素
实 例
(2)群落演替的原因
(3)群落演替的结果
演替方向
能 量
结 构
稳定性
特别提醒：　
对群落演替的分析
(1)演替的原因：①植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动；②群落内部环境变化；③种内和种间关系的改变；④外界环境条件的变化；⑤人类的活动。
(2)演替的特征
①方向：有一定的方向性。②能量：总生产量增加，净生产量逐渐降低，群落有机物总量增加。③结构：营养结构更加复杂，物种多样性增加，稳定性增加。④生活史：生物个体增大，生活周期变长，生态位变窄。⑤物质循环：由开放转为封闭，交换速度变慢。
三.土壤中小动物类群丰富度的研究
1.实验原理
(1)
(2) 。
(3)丰富度： 。
①记名计算法
②目测估计法
2.实验流程
确定问题
制定计划
实施计划
得出结论：
。
3.实验注意事项
(1)从不同营养环境中采集土壤样本要分别统计。
(2)尽可能多地收集小动物。收集小动物时，根据土壤中生物的避光性和趋湿性来收集。
(3)从同样营养土壤中采集的样本，多组同学进行统计比较。
(4)识别命名要准确，并进行分类。
(5)远离危险地带，不要破坏当地环境。
对应训练
1.下图①～④为A地衣中的藻类和真菌、B大小两种草履虫、C狐与兔、D细菌与噬菌体四组生物的种间关系示意图(纵轴表示个体数，横轴表示时间)。请据图回答问题。
(1)判断A～D四组生物的对应曲线：
A.________；B.________；C.________；D.________。
(2)造成②中出现的现象是由于________________________________________________________________________。
(3)④与②相比，结果不同是因为________________________________________________________________________。
(4)若四种种间关系中的b死亡，对a有利的曲线是________。
(5)若狐死亡，则兔的发展趋势是________________________________________________________________________。
2.如图A、B、C分别代表的是在－200～3 800 m的海拔高度内，山坡A、森林B、海洋C三个不同的自然区域内植物的分布状况。据此判断下列选项中正确的是(　　)。
A.在－200～3 800 m范围内，不同区域内植物的种类出现了很大的差异，温度是影响分布的主要生态因素
B.A处不同高度的山坡上分布着不同的植物类群，这说明群落具有垂直结构
C.B、C处的植物在垂直方向上都具有明显的分层现象，这说明群落具有垂直结构
D.影响B处植物出现明显分层现象的主要因素是水分
3.如图表示两个群落演替过程中物种丰富度的变化，下列叙述正确的是(　　)。
A.甲表示的是裸岩上的初生演替
B.乙可表示弃耕农田上进行的演替
C.甲中①和②处的物种组成完全相同
D.若条件适宜，乙群落可演替成森林
4.跳虫、甲螨和线虫是土壤中的主要动物类群，对动植物的分解起重要作用。请回答下列问题。
(1)由于跳虫和甲螨活动能力________，身体________，不适合用手直接捕捉，常采用吸虫器等进行采集。
(2)先要采集大量的跳虫用于实验室培养，最好选择下图中的吸虫器________，理由是__________________。若要采集大量的甲螨作为标本保存，最好选择吸虫器________，理由是____________________。
(3)现在一培养罐内同时培养跳虫、甲螨和线虫三个种群，若他们均仅以罐内已有的酵母菌为食，则跳虫与甲螨之间的关系是________，线虫与酵母菌之间的关系是________。若跳虫种群所含能量增长n kJ，则跳虫消耗的酵母菌所储存的能量至少为________kJ。
5.(2012·嘉兴月考)某生物兴趣小组准备调查校园附近农田土壤中小动物类群的丰富度，与此相关的叙述中，不正确的是(　　)。
A.许多土壤动物不适于用标志重捕法进行调查
B.丰富度的统计方法有记名计算法和目测估计法
C.利用小动物的趋光趋热性，可用带灯罩的热光源装置收集土样中的小动物
D.无法知道名称、肉眼难以识别的小动物不能忽略不计
6.下图是“土壤中小动物类群丰富度的研究”实验中常用的两种装置，下列有关叙述不正确的是(　　)。
A.A装置的花盆壁C和放在其中的土壤之间留一定空隙的目的是便于空气流通
B.B装置通常用于对体型较小的土壤动物进行采集
C.A装置主要是利用土壤动物避光、避高温、趋湿的习性采集
D.用B装置采集的土壤动物可以放入体积分数为70%的酒精溶液中
7.下图为植物群落生长的分层现象，对此现象解释不正确的是(　　)
A.分层现象是植物群落与环境条件相互联系的一种形式
B.决定这种现象的环境因素除光照外，还有温度和湿度等
C.种植玉米时，因植物群落分层现象的存在，所以要合理密植
D.在农业生产上，可以充分利用这一现象，合理搭配种植的品种
实验探究
某地曾是著名的鱼米之乡，植物生长茂盛，土壤动物种类繁多。后来，由于上游地区一农药厂的污染废水排入河流，造成该地农田土壤环境持续恶化，原本常见的泥鳅、田螺等几近销声匿迹。为了调查污染废水对农田土壤动物类群的影响，在受污染河流一侧不同距离进行调查，调查结果见表37—1。
表37—1 距污染河流不同距离土壤动物类群和个体
离污染河流的距离（km） 0.1 0.5 1.0 2.0 4.0
动物类群数（类） 20 23 37 50 58
动物个体总数（个） 365 665 750 1983 2490
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）土壤动物调查一般不能采用标志重捕法，理由是 。
（2）遭受污染的农田土壤仍存在一定数量的土壤动物，是因为农田生态系统具有 ，而不同类群的土壤动物具有 。过度污染的农田会丧失生产能力，原因是 。“
（3）从表37—1调查结果可得出以下结论：① ；② 标记）
限时训练
题组一　群落及种间关系
1.如图，纵轴表示海洋不同深度中鱼类的食物分布状况，曲线甲、乙、丙分别表示三种鱼的数量变化。下列对此图的分析，错误的是(　　)
A.海洋中的鱼类具有垂直分层现象
B.此图表明鱼类对食物的竞争状况
C.此图表明海洋中鱼类的捕食状况
D.此图表明海洋中鱼类的共生关系
2. 下列有关生物丰富度的说法正确的是(　　)
A.丰富度是指单位面积或空间内生物个体数目的多少
B.越靠近热带地区，生物的丰富度一定越高
C.一般来说，某个区域生物丰富度越高，该区域的生态系统抵抗力稳定性越高
D.在探究土壤中小动物丰富度的过程中，要对取样土壤中的各种生物个体逐个计数
3.下表显示一个岛上的国家公园中狼和驼鹿种群变化情况(无猎捕现象)，下列结论中最适合这两个种群变化情况的是(　　)
年份 狼种群数量 驼鹿种群数量
1970 10 90
1972 12 115
1974 20 145
1976 25 105
1978 18 95
1980 18 98
A.狼的数量随驼鹿数量的增加而增加
B.狼和驼鹿的数量变化相互没有关系
C.驼鹿数量随狼数量的增加而增加
D.两个种群的数量同时增加或减少
题组二 群落演替：
4.(2011·安徽卷，6)某岛屿由海底火山喷发形成，现已成为旅游胜地，岛上植被茂盛，风景优美。下列叙述不正确的是(　　)
A.该岛屿不同地段物种组成上的差异是群落水平结构的体现
B.该岛屿形成后最初进行的群落演替属于次生演替
C.旅游可能使岛上的群落演替按照不同于自然演替的速度进行
D.该岛屿一定发生过漫长的群落演替过程
5.下图表示两个群落演替过程中物种丰富度的变化，下列叙述正确的是(多选)(　　)
A.甲可表示火灾后森林进行的演替
B.甲的演替速度比乙快、历时短
C.甲中①②处的物种组成相同
D.若气候条件适宜，甲乙均可演替成森林
6.关于演替的说法错误的是(　　)
A.演替是群落根本性质发生变化的现象
B.只有群落的结构受到干扰或破坏，才会出现群落的演替
C.演替过程只要不遭到人类的破坏和各种自然力的干扰，其总的趋势是会导致物种多样性的增加
D.不论是成型的群落还是正在发展形成过程中的群落，演替现象一直存在，它贯穿于整个
7.(2011·江苏卷)我国西南横断山区被公认为全球生物多样性的关键地区，不同海拔区域蝶类物种多样性研究结果见下表。下列有关叙述，正确的是(　　)。
垂直带 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
海拔 <1 000 1 000～2 000 2 000～2 500 2 500～3 000 3 000～3 500 >3 500
植被类型 热带季雨林 常绿阔叶林 常绿落叶混交林 针阔混交林 针叶林 高寒灌丛草甸
蝶类种数 349 452 201 136 125 100
A.不同垂直带的植被类型差异是群落演替的结果
B.不同垂直带的植被类型差异反映了群落的空间结构特征
C.蝶类物种多样性与各垂直带植被类型无关
D.蝶类物种多样性与各垂直带气候特征有关
题组三　土壤动物丰富度研究
8. 科研人员对江苏某地沿海滩涂米草群落和裸露泥滩的大型底栖(土壤)动物丰富度进行了对比研究。在相同取样条件下，利用一种常用底泥采样器(50 cm×50 cm×30 cm)采得各动物类群的物种数和个体总数如下表。下列有关本研究的叙述，正确的有(多选)(　　)
招潮蟹类 厚蟹类 沙蚕类 泥螺类 蛤类
物种数 个体总数 物种数 个体总数 物种数 个体总数 物种数 个体总数 物种数 个体总数
裸露泥滩 5 18 1 14 2 12 1 10 2 14
米草群落 3 12 2 9 0 0 1 10 0 0
A.裸露泥滩的大型底栖动物物种丰富度高于米草群落
B.米草群落的大型底栖动物种群密度高于裸露泥滩
C.改用另一规格的常用底泥采样器会影响对比研究的结论
D.改变采样的时间会影响采集到的物种数和个体总数
9.下列关于实验“土壤中小动物类群丰富度的研究”的说法中，不正确的是(　　)
A.为了调查不同时间土壤中小动物丰富度，可分别在白天和晚上取同一地块的土样
B.许多土壤小动物有较强的活动能力，可采用标志重捕法调查土壤小动物类群丰富度
C.利用小动物的避光避热性，收集样土中的小动物可采用带灯罩的热光源
D.对于无法知道名称的小动物，不可忽略，应记录下它们的特征
题组四　综合题
10. 下表是某地区森林群落演替过程中相关量统计，试根据表中数据回答问题：
调查时间调查项目 1953年 1973年 1984年 1996年
叶面积指数 2.48 6.61 11.28 17.76
光能利用率(%) 20.3 42.3 88.9 95.9
总初级生产量[t/(hm2·a－1)] 17.43 55.50 116.61 150.81
净初级生产量[t/(hm2·a－1)] 1.50 14.52 23.88 26.00
(1)该地区生物群落的演替类型属于__________________________________________，
从数据分析，在演替过程中群落物种丰富度变化趋势是________________。
(2)统计表明随着群落演替的进行，生态系统光能利用率变化与叶面积指数的关系是________________________________________________________________________。
(3)请绘制生产者呼吸量与叶面积指数之间的关系坐标曲线图。
(4)下图是1953～1996年间该生态系统生物量(有机物量)统计图，据图你可以得出的生物量演变规律是______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)在对该地区某时间群落结构进行调查时，可以采用________法对植物丰富度进行调查，同时注意调查不同物种______________情况，以获得群落的垂直结构。
高考真题体验
1.（2012 大纲）一块农田中有豌豆、杂草、田鼠和土壤微生物等生物，其中属于竞争关系的是
A.田鼠和杂草 B.豌豆和杂草[来源:21世纪教育网]
C.豌豆和其根中的根瘤菌 D.细菌和其细胞内的噬菌体
2（2012 大纲）下列关于森林群落垂直结构的叙述，错误的是
A.群落中的植物具有垂直分层现象
B.群落中的动物具有垂直分层现象
C.动物在群落中的垂直分层与植物的分层有关
D.乔木层的疏密程度不会影响草木层的水平结构
3（2012 福建）科技人员选取某地同一自然条件下三种不同类型的茶园，进行物种丰富度的调查，结果如图。据图判断正确的是（ ）
A.纯茶园物种变化幅度最小，不易产生暴发性虫害
B.杉茶间作园各物种的种群密度在10月份时最大
C.梨茶间作园的营养结构在6月份时最为复杂
D.人类生产活动不会改变茶园的群落结构“
4（2012 海南）关于群落演替的叙述，错误的是
A.人类活动可以影响演替的方向和速度
B.森林阶段动物的分层比灌木阶段的简单
C.初生演替可发生在从来没有植被分布的地带
D.森林阶段对太阳光的利用比灌木阶段更充分“
5.（2012 新课标卷）某草原上生活着鹿、兔、狼和狐等生物，雄鹿有角、雌鹿无角，通常情况下这种鹿的雌雄个体分群活动（生殖季节除外）。有人提出“鹿角效应”假说解释这种同性聚群现象，即一群形态相同的食草动物能迷惑捕食者，降低被捕食的风险，回答下列问题：
（1）该草原上的雌鹿群和雄鹿群属于 （填“不同”或“同一”）种群
（2）草、鹿、兔、狼、狐和土壤中的微生物共同形成了一个 （填“种群”、“群落”或“生态系统”）。
（3）为探究“鹿角效应”假说是否成立，某同学用狗（能将抛入流水池中的漂浮物叼回来）、项圈和棍棒做了如下3组实验，甲组同时向流水池中抛出2个相同项圈，乙组同时抛出两个相同棍棒，丙组则同时抛出一个项圈和一个棍棒，记录每次抛出后狗叼回第一个漂浮物的时间。若丙组平均时间 （填“大于”、“等于”或“小于”）其他两组，则实验结果支持该假说。测试时要求甲、乙、丙3组抛出项圈或棍棒的距离 （填“相同”或“不同”），本实验中项圈或棍棒相当于该草原上的 。
6.（2012 上海）下图代表一定区域中不同物种的分布状况，其中物种多样性最高的是
7.（2012 广东）有关土壤动物研究的叙述，正确的是
A.土壤动物群落不存在分层现象
B.土壤动物种间关系主要是互利共生
C.土壤盐碱度不同，土壤动物群落结构有差异
D.随机扫取表层土取样，可以调查土壤小动物类群丰富度
8.(2011·上海单科，19)某类捕食者消耗的猎物数与猎物种群密度的关系如图曲线①，能反映这类捕食者消耗的猎物比例与猎物种群密度关系的曲线是(　　)。
A.Ⅰ B.Ⅱ C.Ⅲ D.Ⅳ
9.(2011·大纲全国卷，4)某校园有一片草坪和一片树林，下列关于这两个群落中动物分层现象的叙述，正确的是(　　)
A.草坪和树林中的动物都具有分层现象
B.草坪和树林中的动物都没有分层现象
C.只有草坪和树林混杂在一起时动物才具有分层现象
D.草坪中的动物没有分层现象，而树林中的动物具有分层现象
10.(2011·全国卷)某校园有一片草坪和一片树林，下列关于这两个群落中动物分层现象的叙述，正确的是(　　)。
A.草坪和树林中的动物都具有分层现象
B.草坪和树林中的动物都没有分层现象
C.只有草坪和树林混杂在一起时动物才具有分层现象
D.草坪中的动物没有分层现象，而树林中的动物具有分层现象
11.(2011·海南单科，24)关于群落演替的叙述，错误的是(　　)。
A.围湖造田活动对群落演替有影响
B.演替过程中群落的物种组成不断变化
C.次生演替的速度比初生演替的速度快
D.弃耕农田上发生的群落演替是初生演替
12.(2011·安徽卷)某岛屿有海底火山喷发形成，现已成为旅游胜地，岛上植被茂盛，风景优美。下列叙述不正确的是(　　)。
A.该岛屿不同地段物种组成上的差异是群落水平结构的体现
B.该岛屿形成后最初进行的群落演替属于次生演替
C.旅游可能使岛上的群落演替按照不同于自然演替的速度进行
D.该岛屿一定发生过漫长的群落演替过程
学案42 群落的结构和演替
答案与解析
基础自查
一.群落的结构
1. 同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合
各种种群之和＝群落，或种群群落
2.物种组成
(1) 群落中物种数目的多少。
(2) 不同群落丰富度
(3) 土壤中小动物类群丰富度的研究。
3. (1)捕食：一种生物以另一种生物作为食物。
(2)竞争
①概念：两种或两种以上生物相互争夺资源和空间等。
②结果：相互抑制或一方占优势，另一方处劣势甚至灭亡。
(3)寄生：一种生物(寄生者)寄居于另一种生物(寄主)的体内或体表，摄取寄主的养分以维持生活。
(4)互利共生：两种生物共同生活在一起，相互依存，彼此有利不同。。
不是捕食，捕食必须发生在不同物种生物个体之间，而雌雄螳螂属同一物种。
4.空间结构
(1)垂直结构：在垂直方向上，大多数群落具有明显的分层现象。
(2)水平结构：受各种因素的影响，不同地段分布着不同的种群，同一地段上种群密度也有差别，常呈镶嵌分布。
二、群落的演替
1.概念：随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程。
2.类型
(1)初生演替
①概念：在一个从来没有被　植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被，但被彻底消灭了的地方发生的演替。
②森林
(2)次生演替
①概念：在原有植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替。
②过程：→→→
3.人类活动对群落演替的影响：人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。
不一定，还受气候等环境条件的影响。
课堂深化探究
一.群落及其种间关系辨析
1.群落与种群的比较
种 群 群 落
区别 概念内涵 一定自然区域内同种生物个体的总和 一定自然区域内各种生物种群的总和
概念外延 种内关系的研究范围，种群内个体间可进行天然基因交流并拥有一个共同基因库 种间关系的研究范围，由不同种群构成，群落中各物种间因存在“生殖隔离”而无法进行天然基因交流
特征 最重要的特征是种群密度，年龄组成、性别比例、出生率和死亡率等都影响种群密度 物种丰富度、种间关系、优势种、群落结构(垂直结构和水平结构)、演替(初生演替和次生演替)
联 系 群落是占有一定空间的多个生物种群的集合体，这些不同生物种群彼此相互作用，保证群落内的每一个生物种群都比单独存在时更加稳定，群落结构的形成是长期进化的结果，是一个相对稳定的统一整体
2.种间关系的比较
关系名称 数量坐标图 能量关系图 特点 举例
互利共生 相互依存，彼此有利。如果彼此分开，则双方或者一方不能独立生存。数量上两种生物同时增加，同时减少，呈现出“同生共死”的同步性变化 地衣；大豆与根瘤菌　
寄生 对寄主有害，对寄生生物有利。如果分开，则寄生生物难以单独生存，而寄主会生活得更好 蛔虫与人；菟丝子与大豆；噬菌体与被侵染的细菌
竞　　争 数量上呈现出“你死我活”的“同步性变化”。两种生物生存能力不同，如图a；生存能力相当，如图b。一般生态需求越接近的不同物种间竞争越激烈 牛与羊；农作物与杂草；大草履虫与双小核草履虫
捕　　食 一种生物以另一种生物为食，数量上呈现出“先增加者先减少，后增加者后减少”的不同步性变化 羊与草；狼与兔；青蛙与昆虫　
二.群落的结构及演替
1.群落的空间结构类型
(1)垂直结构
光照强度 多种多样的栖息空间和食物条件， 也有类似的分层现象。
(2) 在水平方向上由于光照强度、地形、明暗和湿度等因素的影响，不同地段上分布着不同生物种群。
2.群落的演替
(1)初生演替和次生演替的比较
类 型 初生演替 次生演替
起 点 从来没有被植物覆盖的地面，或原来存在过植被，但被彻底消灭了的地方 原有植被虽已不存在，但土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方
基质与环境条件 无有机质和生命胚种 有大量有机质和生命胚种
时 间 经历的时间长 经历时间短
速 度 缓慢 较快
影响因素 自然因素 人类活动较为关键
实 例 裸岩、沙丘和湖底的演替 弃耕农田上和火灾后的草原上发生的演替
(2)群落演替的原因
①环境不断变化，为群落中某些物种提供有利的繁殖条件，而对另一些物种生存产生不利影响。
②生物本身不断进行繁殖、迁徙。
③群落内部由于生命活动造成内部环境改变。
④种内和种间关系不断发生变化。
⑤人类活动的干扰。
(3)群落演替的结果
演替方向 演替是群落组成向着一定方向、具有一定规律、随时间而变化的有序过程，因而它往往是能预见的或可测的
能 量 一般总生产量增加，群落的有机物总量增加
结 构 一般生物种类越来越多，群落的结构越来越复杂
稳定性 演替是生物和环境反复相互作用，发生在时间和空间上的不可逆变化，一般稳定性越来越高
特别提醒：　对群落演替的分析
(1)演替的原因：①植物繁殖体的迁移、散布和动物的活动；②群落内部环境变化；③种内和种间关系的改变；④外界环境条件的变化；⑤人类的活动。
(2)演替的特征
①方向：有一定的方向性。②能量：总生产量增加，净生产量逐渐降低，群落有机物总量增加。③结构：营养结构更加复杂，物种多样性增加，稳定性增加。④生活史：生物个体增大，生活周期变长，生态位变窄。⑤物质循环：由开放转为封闭，交换速度变慢。
三.土壤中小动物类群丰富度的研究
1.实验原理
(1)土壤是无数小动物的家园。
(2)许多土壤动物身体微小且有较强的活动能力，可用取样器取样进行采集、调查的方法。
(3)丰富度：统计方法通常有两种：记名计算法和目测估计法。
①记名计算法
②目测估计法
得出结论：组成不同群落的优势种是不同的，不同群落的物种丰富度是不同的。一般来说，2.环境条件越优越，群落发育的时间越长，物种越多，群落结构也越复杂。
对应训练
1.解析　本题主要考查的是对种间关系有关知识的理解掌握和运用的情况。根据图形分析，一般来说互利共生是两种生物的数量变化一致；捕食是两种生物一种增多(减少)，另一种亦随着增多(减少)；竞争是两种生物一种数量增多，另一种生物大量减少或死亡；寄生可能使宿主数量减少但不可能使宿主全部死亡。
答案　(1)③　②　①　④
(2)食物竞争，使一种(大)草履虫死亡(饿死)
(3)寄生关系不可能使宿主全部死亡
(4)②和④　(5)狐死亡，兔先增加(失去天敌)后减少(受草制约)，最后趋于稳定
2.解析　在－200～3 800 m范围内，不同区域内植物种类的差异可受阳光、温度等不同生态因素的影响；A处不同高度的山坡上分布不同植物类群与群落垂直结构有区别；影响B处植物出现明显分层现象的主要因素是光照。
答案　C
3.解析　甲曲线的起点有生物群落，而乙曲线的起点无生物群落，故可知甲发生的是次生演替，乙发生的可能是初生演替，次生演替之后的物种和以前的物种不一定相同；森林是生态系统演替的顶极阶段，但并不是所有的生态系统都能演替到这个阶段，还要取决于当地的气候等条件。
答案　D
4.解析　(1)土壤中跳虫和甲螨活动能力较强，身体微小，不适合用手直接捕捉，常采用吸虫器等进行采集。
(2)跳虫多栖息于潮湿隐蔽的场所，属于好氧型， 湿棉花模拟土壤湿润环境，利于跳虫存活。
(3)跳虫与甲螨都以酵母菌为食，所以为竞争。线虫以酵母菌为食，它们之间的关系为捕食关系，最高传递效率为20%, 跳虫种群所含能量增长n kJ, 跳虫消耗的酵母菌所储存的能量至少为＝5n kJ。
答案　(1)较强　微小　(2)B　该吸虫器中的湿棉花模拟土壤湿润环境，利于跳虫存活　D　该吸虫器中的酒精可将收集的甲螨及时固定，防止腐烂　(3)竞争　捕食　5n
5.解析　本题考查土壤中动物类群丰富度的研究，意在考查考生的实验与探究能力。一般来说，土壤小动物具有避光避热性，可用带灯罩的热光源装置收集土样中的小动物；如果无法知道名称、肉眼难以识别的小动物忽略不计的话，会人为降低土壤中小动物类群的丰富度。
答案　C
6.解析　由图可知，A装置主要是利用土壤动物避光、避高温、趋湿的习性采集，其中的花盆壁C和放在其中的土壤之间留一定空隙的目的是便于小动物的采集，而不是空气流通；B装置通常用于对体型较小的土壤动物进行采集，用B装置采集的土壤动物可以放入体积分数为70%的酒精溶液中，也可以放到试管中。
答案　A
7.　C　植物群落出现分层现象的原因主要与光照(森林)、温度(高山)等因素有关，环境因素影响植物群落的分层现象。植物群落的分层现象可以用来指导农业生产，譬如玉米和大豆间种，提高光能的利用率。
实验探究
（1）大多数土壤动物身体微小，活动范围小，标记个体难与无标记个体充分混匀。
（2）相对稳定性；不同的耐污能力；当外来干扰超过生态系统自我调节能力时，会导致系统稳定性（稳态）的破坏，甚至会引发系统的崩溃。
（3）①农药污染会降低土壤动物类群数和个体总数；
②距离污染源越远（近），农药污染物的浓度越低（高），对土壤动物的影响越小（大）。
限时训练
题组一　群落及种间关系
1.D　纵坐标为甲、乙、丙三种鱼类的食物分布，有共同的食物资源和生存空间，故构成竞争关系。
2.C　生物丰富度是指生物种类的多少，而不是个体数量的多少。
3.A　本题以表格的形式呈现信息，考查捕食者与被捕食者的数量变动关系。刚开始捕食者狼数量随着被捕食者驼鹿数量增加而增加，后来由于狼过多造成驼鹿数量锐减，直至最后二者数量都大致稳定。
题组二 群落演替：
4.B　[由题干可知，该岛屿由海底火山喷发形成，最初无植被覆盖，故在该岛上发生的群落演替是初生演替，而不是次生演替，B项错误。初生演替的时间较长，D项正确。人类的参与可使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行，C项正确。该岛屿不同地段物种组成上的差异，即物种的镶嵌式分布是群落水平结构的体现，A项正确。]
5.ABD　[甲表示的是次生演替，故A正确；乙是初生演替，次生演替的速度比初生演替快、历时短，故B正确；在群落演替的不同阶段，物种的种类和组成不同，故C错误；不论初生演替还是次生演替，若气候条件适宜，最后都可以演替成森林，故D正确。]
6.B　[群落的演替是一直存在的，它贯穿于整个群落发展的始终，是一个动态变化的过程。任何一个群落都不可能是不变的，即使其内的生物种群没有发生大的变化，但种群密度、年龄组成、性别比例等种群特征也可能发生改变，没有绝对不变的群落。另外根据群落演替的概念，演替应该是其根本性质发生了变化的过程，是一个由量变到质变的飞跃，如一个种群被另一个种群所代替。在自然状态下，演替的总趋势是物种多样性的增加和种群稳定性的提高，因此我们说群落演替的顶极阶段是森林阶段。
7.解析　不同垂直带的植被类型差异是气候不同引起的结果，所以A选项错误；各个群落的空间结构特征都是包括垂直结构和水平结构，所以B选项错误；蝶类由于食物的原因分布是与植被类型有关的，所以C选项错误。
答案　D
题组三　土壤动物丰富度研究
8.AD　[比较表中裸露泥滩与米草群落的大型底栖动物物种数和个体总数，可判断A正确，B错误。C错误，D正确，物种数和个体总数与常用底泥采样器的规格无关，但与取样的时间和地点等因素有关。]
9.B　[许多土壤小动物有较强的活动能力，但由于身体微小，不适合采用标志重捕法调查，调查土壤小动物类群丰富度可采用取样器取样调查的方法。]
题组四　综合题
10.(1)次生演替　逐渐增加　(2)随着叶面积指数的增大，光能利用率升高(或正相关)　(3)呼吸量＝总初级生产量－净初级生产量，描点、连线如下图：
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(4)随着时间的推移生态系统的生物量逐渐增加，最终趋于稳定　(5)样方　空间上的分布(分层)
解析　(1)从题干信息可知：群落演替的起点不是原始裸地，而是从原来的植物群落所发生的演替，故为次生演替，演替的结果是群落物种的丰富度增加。(2)从表格数据可看出在演替过程中随着叶面积指数的增加，生态系统光能利用率也增加。(4)生物量演变的规律是随着时间的推移生态系统的生物量逐渐增加，最终趋于稳定。(5)对该地区某时间群落结构进行调查时，可以采用样方法对植物丰富度进行调查，对不同物种空间分布情况的调查可获得群落的垂直结构。
高考真题体验
1.【答案】B
【解析】一块农田中的豌豆和杂草会竞争水肥和光照等，B正确。田鼠与杂草属于捕食关系，豌豆和其根中的根瘤菌属于互利共生关系，细菌和其细胞内的噬菌体属于寄生关系，故A、C、D选项错。
2【答案】D
【解析】植物的垂直结构可为动物创造了创造多种多样的栖息空间和食物条件，因此动物在群落中的垂直分层与植物的分层有关，A、B、C正确。乔木层的疏密程度影响地面上的光照强度，从而影响草本植物的水平结构，D错误。
3【答案】C
【解析】纯茶园的物种单一，其抵抗力稳定性最差，容易产生暴发性虫害。根据图中信息可以看出，10月份的杉茶园的物种数最大，但不并能说明各物种在此时的种群密度最大。同时，也可以看出，6月份时，梨茶间作园的物种数最大，此时其营养结构最为复杂，因为营养结构的复杂程度取决于物种的丰富度。人类活动会影响茶园群落演替的速度和方向，这样必然会对群落的结构造成影响。
4【答案】B
【解析】人类活动往往使群落按照不同于自然演替的速度和方向进行，A正确；森林群落阶段比灌木阶段复杂而稳定，动物的分层比灌木阶段的复杂，B错误；初生演替是指在一个从来没有被植被覆盖的地面，或者是原来存在过植被，但被彻底消灭了的地方发生的演替，C正确；森林阶段叶面积指数比其灌木阶段大，对太阳光的利用比灌木阶段更充分，故D项正确。
5.【答案】
(1) 同一 (2) 群落 (3) 小于 相同 雌鹿或雄鹿
【解析】
（1）种群是指在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体，所以雌鹿和雄鹿是同一种群。
（2）生物群落是指在一定生活环境中的所有生物种群的总和，草原中草、鹿、兔和微生物等所有生物构成了群落。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品（汉水丑生2012-7-13标记）
（3）根据鹿角效应：一群形态相同的食草动物能迷惑捕食者，降低被捕食的风险，所以项圈和木棍相当于草原上的食草动物，丙组的平均时间比较少。抛出的项圈和木棍的距离在此实验中属于无关变量，所以要保持一致，
6.【答案】D
【解析】A和B中皆有3个物种，C和D中都是4个物种， D中4个物种分布较均匀，种数一定的总体，个中间数量分布越均匀物种多样性越高，所以D中的物种多样性最高。
7.【答案】C
【解析】由于不同的土壤层面为不同的生物提供了栖息地，土壤中的群落也存在垂直分布，所以A错；土壤中动物的种间关系更多的是捕食和竞争，所以B错；土壤表层只有一部分小动物分布，应该选择取样器取样法调查小动物的丰富度，所以D错。
8.解析　由图中曲线①可知，在一定范围内，猎物种群的密度越高，捕食者所消耗的猎物数越多，其食物数量就会减少。
答案　D
9.A　[草坪和树林两个群落中的植物都具有分层现象，导致其中的动物都具有分层现象。]
10解析　本题考查群落的结构。任何群落中的动物都具有分层现象。
答案　A
11解析　弃耕农田上发生的群落演替是次生演替，演替过程中，优势种在不断变化，故群落的物种组成不断变化；次生演替的速度较初生演替的快；包括围湖造田在内的人类活动均影响群落的演替过程。
答案　D
12解析　考查群落的结构演替以及人类活动对群落演替的影响。B选项不正确：发生于火山、冰川泥以及沙丘的演替是初生演替。此演替已到了森林阶段一定经过很长时间。人类的活动会使演替不同于自然演替的方向和速度进行。不同地段上的差异属于水平结构，空间上的垂直分布属于垂直结构。
答案　B
www.第三单元 细胞的能量供应和利用
学案13 能量之源一光与光合作用
考纲要求
考纲要求
1.光合作用的基本过程(Ⅱ)。
2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。
3.叶绿体色素的提取和分离。　
复习要求
1．简述叶绿体的结构和功能，说出绿叶中色素的种类和作用
2．能图示光合作用的过程，简述光合作用原理的应用
3．学会分析环境因素对光合作用强度的影响
基础自查
一、捕获光能的色素和结构
1．捕获光能的色素
(1)实验：绿叶中色素的提取和分离(纸层析法)
①提取的原理是什么
②分离的原理呢
(2)色素的种类和吸收光谱
色素种类 颜色 吸收光谱 滤纸条上位置
叶绿素(约占3/4)
类胡萝卜素(约占1/4)
2.叶绿体的结构和功能(识图作答)
(1)叶绿体的结构
(2)色素和酶的分布
(3)功能
二、光合作用的过程和应用
2．光合作用的过程
(1)光反应：
①场所
②条件
③物质变化
④能量变化
(2)暗反应：
①场所
②条件
③物质变化
④能量变化
3．光合作用的应用：
(1)光合作用强度指什么
(2)影响光合作用强度的因素有哪些
4．化能合成作用：
(1)概念：
.
(2)实例：硝化细菌能利用氨氧化成亚硝酸和硝酸时所释放的化学能，将　　和
　　　　合成　　　　。
课堂深化探究
一、光合作用发现史中的经典实验分析
1．1771年普里斯特利实验
植物更新空气
缺点：缺乏　　　　　　　　　 (记录时漏掉了实验在阳光下进行这一重要条件，后来英格豪斯为其纠正)
2．1864年萨克斯实验
提前暗处理——目的：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
实验过程、现象（结果）
3．1880年恩格尔曼实验
实验组：
对照组：
思考：恩格尔曼的实验设计巧妙之处在哪儿？
提示：主要表现在以下四个方面
4．20世纪30年代鲁宾、卡门实验
实验方法：　　　　　　　　　　　　　　。
特别提醒　
在光合作用的发现中，大多数科学家们利用了对照实验，使结果和结论更科学、准确。
(1)萨克斯：自身对照，自变量为光照(一半曝光与另一半遮光)，因变量为颜色变化。
(2)恩格尔曼：自身对照，自变量为光照(照光处与不照光处；黑暗与完全曝光)，因变量为好氧菌的分布。
(3)鲁宾和卡门：相互对照，自变量为标记物质(HO与C18O2)，因变量为O2的放射性。
(4)普里斯特利：缺少空白对照，实验结果说服力不强。
二．光合作用过程分析
结合上图，列表分析如下：
光反应与暗反应的比较
过 程 光反应 暗反应
图 解
条 件
场 所
物质转化
能量转化
关 系
2.动态分析：光照与CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP、C6H12O6合成量的影响
当外界因素中光照强弱、CO2浓度骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、[H]、ATP及C6H12O6生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量，它们的关系如何呢？试归纳。
(1)
即：停止光照(强→弱)时
(2)突然增强光照时
(3)
即：停止(减少)CO2供应时
(4)突然增加CO2供应时，
三．影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用
（一）内部因素对光合作用速率的影响
1．同一植物的不同生长发育阶段
曲线分析：在外界条件相同的情况下，光合作用速率由弱到强依次是幼苗期、营养生长期、开花期。
应用：根据植物在不同生长发育阶段光合作用速率不同，适时、适量地提供水肥及其他环境条件，以使植物茁壮成长。
2．同一叶片的不同生长发育时期
曲线分析：随幼叶发育为壮叶，叶面积增大，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
应用：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（二）单因子变量对光合作用的影响(外界因素)
1．光照——光合作用的动力
①光照时间越长，产生的光合产物越多。
②光质，由于色素吸收可见光中的　　　　　　　　　最多，吸收　　　　　　最少，故不同波长的光对光合作用的影响不一样，建温室时，选用　　　　　　的玻璃(或塑料薄膜)做顶棚，能提高光能利用率。
③光照强度：在一定光照强度范围内，增加光照强度可提高光合作用速率。
曲线分析：A点。
AB段表明
B点
BC段表明
应用：
外界条件变化时，CO2(光)补偿点移动规律：
①呼吸速率增加，CO2(光)补偿点　　　　　　
呼吸速率减小，CO2(光)补偿点　　　　　　　　　　
②呼吸速率基本不变，条件的改变使光合速率下降，CO2(光)补偿点　　　　；条件的改变使光合速率上升时，CO2(光)补偿点　　　　。
2．光照面积
曲线分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点。随叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照不足。
OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用强度不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量(OC段)不断增加，所以干物质积累量不断降低(BC段)。
应用：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。
3．CO2浓度
曲线分析：图1中A点表示
图2中的A′点表示
两图中的B和B′点都表示　　　　　　　　　，两图都表示　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
应用：大田要“正其行，通其风”，多施有机肥；温室内可适当补充CO2，即适当提高CO2浓度可提高农作物产量。
4．必需矿质元素
曲线分析：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降。
应用：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。
5．温度
曲线分析：温度主要是通过影响　　　　　　　　　　　而影响光合作用速率。
应用：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（三）多因子变量对光合作用速率影响的分析(外界因素)
　曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为　　　　　　　　　　　　　，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，　　　　　　　　　　　　，不再是影响光合速率的因子，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
　应用：温室栽培时，在一定光照强度下，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　进一步提高光合速率，当温度适宜时，要　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。总之，可根据具体情况，通过提高光照强度、调节温度或增加CO2浓度等来充分提高光合速率，以达到增产的目的。
对应训练
1.(2012·南昌市一模)德国科学家萨克斯将绿色叶片放在暗处数小时“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)后，再把叶片的一部分遮光，其余部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗后再用碘液处理，结果发现遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是(　　)。
①本实验未设对照组　②有无光照是遮光和曝光区域表现不同结果的唯一原因　③实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态　④实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉
A．①～④全部 B．只有②③④
C．只有①②③ D．只有②③
２.叶绿体中色素的提取和分离实验主要证明了
A．四种色素在层析液中的溶解度和扩散速度不同，
B．叶绿体的含量是类胡萝卜素的四倍
C．叶绿体中色素的种类和色素的颜色
D．色素分布在叶绿体片层结构的薄膜上
３．（2012江苏）33.（8分）为探究低浓度NaHS03溶液对水稻光合速率的影响，某研究小组做了如下实验，请完成实验报告并回答下列问题：(1)实验报告
①材料用具：
乳熟期的温室盆栽水稻，1 mmol/L NaHS03溶液，蒸馏水，喷壶，光合分析测定仪等。
②实验步骤：
第一步：选取若干　　　　　　　　　的水稻植株随机平均分成甲、乙两组，甲组为对照组，乙组为实验组。
第二步：每天傍晚分别将等量的　　　　　　　　　 、　　　　　　　　　 喷洒在甲、乙两组的水稻叶片上，次日上午测定光合速率。
③结果与分析：
实验结果见图l，经分析可以得出的结论是　　　　　　　　　。
(2)研究发现NaHSO3增加了叶片内叶绿体形成ATP的能力，推测其作用部位是叶绿体的　　　　　　　　　，进而加快对图2中　　　　　　　　　（填字母A-D）物质的利用。
(3)研究小组利用上述条件设计实验，证明了0.2μmol/L硫酸甲酯吩嗪(PMS)和1 mmol/L NaHSO3效应相同，两者共同处理既不存在累加效应，也无抑制效应。请在答题卡的指定位置用柱形图绘制出实验结果（实验光照强度为1 000μmol m-2 s-l）。
实验探究
１.(2011·广东卷)中国的饮食讲究“色、香、味”，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。
Ⅰ.提取叶绿素
―→―→―→
Ⅱ.探究pH对叶绿素稳定性的影响
取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约25 ℃)下进行实验，方法和结果如下表。
实验组号 调pH至 溶液颜色
① 3.0 Y 10 绿色
② 3.0 7.0 10 绿色
③ 3.0 6.0 10 黄绿色
④ 3.0 5.0 10 黄褐色
注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。
根据所学知识和实验结果，请回答下列问题。
(1)提取食用叶绿素的X应该为________，原因是______________________________
________________________________________________________________________。
(2)表中Y应该为________，原因是_________________________________________。
(3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于________食品，否则________________________________________________________________________。
(4)小李想了解叶绿素产品中是否含有其他色素，请你提供监测方法并写出主要步骤。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
２.下列是某实验小组在完成叶绿体中色素提取和分离实验时所遇到的有关问题，分析回答下列问题。
(1)剪碎5 g新鲜浓绿的菠菜叶片放在研钵中，加入SiO2后，经迅速研磨成糊状，发现糊状的研磨液呈现浅绿色，其原因是没有加入________________，使得________________。
(2)甲同学在实验过程中将画有滤液细线的滤纸条(已重复几次画线)插入层析液，几分钟后取出观察，发现滤纸条上无色素分带现象，而用同一滤液做实验的乙同学的滤纸条上却色素分带明显。甲同学实验失败的原因可能是_________________________________________。
(3)若选用在缺Mg的营养液中长期培养的玉米叶片作实验材料，层析后滤纸条上只出现了两条色素带，其原因是__________________________________________________________
________________。
(4)实验结束几天后，甲、乙两同学发现部分预留叶片已变黄。甲同学认为这是由于叶片中叶绿素降解所造成的，乙同学则认为是类胡萝卜素含量增加所致。根据所学知识，设计实验来判断哪个同学的观点正确。
实验过程：
①从预留的叶片中挑选出足量的、分量相等、大小相近的已变黄叶片和绿色鲜嫩的叶片，分别编号为A、B两组。
②________________________________________________________________________。
实验结论：
①与B组相比，若A组滤纸条只有上面两条色素带或上面两条色素带较B组的窄，则________的观点是正确的。
②________________，则________的观点是正确的。
限时训练
题组一　光合作用的色素和过程
1．下列关于叶绿体中色素的叙述，正确的是(多选)(　　)
A．色素的提取与分离实验中滤纸条上的色素带从上到下最宽的是第3条
B．研磨液要用滤纸过滤，盛放滤液的小试管要及时用棉塞塞紧
C．叶绿体中的色素只分布在类囊体薄膜上
D．叶绿素主要吸收蓝紫光和红光
2．下图表示德国科学家萨克斯的实验，叶片光照24 h后，经脱色并用碘液处理，结果有锡箔覆盖的部位不呈蓝色，而不被锡箔覆盖的部位呈蓝色。本实验证明(　　)
①光合作用需要二氧化碳　②光合作用需要光　③光合作用需要叶绿素　④光合作用放出氧气　⑤光合作用产生淀粉
A．①② B．③⑤ C．②⑤ D．①③
3.三碳化合物在细胞内的变化曲线。据图回答下列问题。
　　　　　　　　 　图1　　　　　　　图2
(1)图1中A表示的物质是________，它由________产生，其作用主要是____________。
(2)图1中ATP形成所需的能量最终来自于________。若用放射性同位素标记14CO2，则14C最终进入的物质是________。
(3)图2中曲线a表示的化合物是________，在无光照时，其含量迅速上升的原因是：________________________________________________________________________。
(4)曲线b表示的化合物是________，在无光照时，其含量下降的原因是：________________________________________________________________________。
题组二　影响光合作用的因素
４．下图为高等绿色植物光合作用图解，以下说法正确的是(　　)
A．①是光合色素，分布在叶绿体和细胞质基质中
B．②是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段
C．③是三碳化合物，能被氧化为(CH2O)
D．④是ATP，在叶绿体基质中生成
图1表示光合作用部分过程的图解，图2表示改变光照后，与光合作用有关的五碳化合物和
５(2012·郑州质量预测)甲、乙两图分别表示光照强度和空气中CO2含量对某绿色植物光合作用的影响，丙图表示一天内某时间段蔬菜大棚内CO2浓度随时间的变化曲线。请据图回答下列问题。
(1)甲图中的B点与乙、丙图中的________点叶肉细胞所处的生理状态相同，此时细胞中能产生ATP的部位有________________；如果在缺镁的条件下，G点将向________方移动。
(2)C点与B点相比较，叶绿体基质中C3的含量________(填“较多”、“较少”或“不变)。
(3)甲图中A点所进行的生理反应表达式为________________________________________________________________________。
(4)光合作用在遇到一定限制因素时，其速率将不再增加，图中限制E点的外界因素是________________________________________________________________________。
(5)据研究发现，当土壤干旱时，植物根细胞会迅速合成某种化学物质X。有人推测根部合成的X运输到叶片，能调节气孔的开闭。他们做了如下实验：从该植株上剪取大小和生理状态一致的3片叶，分别将叶柄下部浸在不同浓度X的培养液中，以分析叶片中X物质浓度与气孔开放程度之间的关系。一段时间后，可以测得有关数据。以上方案有不完善的地方，请指出来并加以改正。
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
６. (2012·北京东城区)Wollny研究小组的实验：在某些因素的作用和影响下可以获得不同产量的春黑麦。实验结果如图所示，请据图回答下列问题。
(1)据图所知，影响春黑麦产量的因素有________。
(2)比较图中D、E、F三点，实验自变量是________。就图中所反映的因素来看，D点条件下限制春黑麦增产的主要因素是________，C点条件下限制春黑麦增产的主要因素是________。
(3)图中的数据可以说明，若想通过施肥提高产量，土壤应达到一定的湿度，请分析说明原因：________________________________________________________________________。
(4)除图中所示的因素外，若要进一步提高春黑麦的产量，还可以采取的措施是________。
高考真题体验
1判断：
（1）（2012福建）叶片黄化，叶绿体对红光的吸收增多。（ ）
（2）（2012福建)将载有水绵和好氧细菌的装片置于黑暗且缺氧的环境中，用极细光束照射后，细菌集中于有光照的部位，说明光合作用产生的氧气来自于水
(3)(2009·安徽，1－A)叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内(　　)。
(4)(2009·安徽，1－B)H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中(　　)。
(5)(2010·天津，1改编)在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质(　　)。
(6)(2009·浙江，4－C)光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP(　　)。
(7)(2009·全国Ⅱ，1－D)叶肉细胞在光照下进行光合作用，不进行呼吸作用(　　)。
(8)(2009·浙江，4－D)夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量(　　)。
2（2012山东）2.夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是
A.甲植株在a点开始进行光合作用
B.乙植株在e点有机物积累量最多
C．曲线b-c段和d-e段下降的原因相同
D.丙曲线b-d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭
3（2012海南）8.将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度可出现的变化趋势是
A.一直降低，直至为零 　　 　　B.一直保持稳定，不变化
C.降低至一定水平时保持相对稳定 D.升高至一定水平时保持相对稳定
4（2011新课标）3．番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比，其叶片光合作用强度下降，原因是
A．光反应强度升高，暗反应强度降低 B．光反应强度降低，暗反应强度降低
C．光反应强度不变，暗反应强度降低 D．光反应强度降低，暗反应强度不变
5（2012四川）30-I30.( 20 分）回答下列I、II小题。
I. （7分）科研人员获得一种叶绿素b完全缺失的水稻突变体，该突变体对强光照环境的适应能力更强。请回答：
（l）提取水稻突变体的光合色素，应在研磨叶片时加入 ，以防止色素被破坏。用纸层析法分离该突变体叶片的光合色素，缺失的色素带应位于滤纸条的 。（2）该突变体和野生型水稻的O2释放速率与光照强度的关系如右图所示。当光照强度为n时，与野生型相比，突变体单位面积叶片中叶绿体的氧气产生速率 。当光照强度为m时，测得突变体叶片气孔开放程度比野生型更大，据此推侧，突变体固定CO2形成
　　　　　　　　　的速率更快，对光反应产生的 消耗也更快，进而提高了光合放氧速率。
（3）如果水稻出现叶绿素a完全缺失的突变，将无法进行光合作用，其原因是：
。6(2012广东26）（16分）荔枝叶片发育过程中，净光合速率及相关指标的变化见下表。
叶片 发育情况 叶面积（最大面积的%） 总叶绿素含量
（mg/g·fw） 气孔相对开放度
（%） 净光合速率（μmolCO2/m2·s）
A 新叶展开前 19 － － -2.8
B 新叶展开中 87 1.1 55 1.6
C 新叶展开完成 100 2.9 81 2.7
D 新叶已成熟 100 11.1 100 5.8
注：“－”表示未测数据。（1）B的净光合速率较低，推测原因可能是：①叶绿素含量低，导致光能吸收不足；②___________，导致_______________。
（2）将A、D分别置于光温恒定的密闭容器中，一段时间后，A的叶肉细胞中，将开始积累_________；D的叶肉细胞中，ATP含量将__________。
（3）与A相比，D合成生长素的能力________；与C相比，D的叶肉细胞的叶绿体中，数量明显增多的结构是_______________。
（4）叶片发育过程中，叶片面积逐渐增大，是______的结果；D的叶肉细胞与表皮细胞的形态、结构和功能差异显著，其根本原因是________。
7(2011·新课标全国卷)在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题。
(1)图中物质A是________(C3化合物、C5化合物)。
(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是________________；将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是___________________________。
(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的________(低、高)。
(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的________(高、低)，其原因是_________________________________________。
8 (2011·安徽卷)保水剂是一类高分子聚合物，可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物兴趣小组探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”，进行了以下实验：
材料用具：相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干，保水剂，氮肥等。
方法步骤：①选取长势一致的小麦幼苗若干，平均分为A、B、C三组，分别施用适量的保水剂[60 (kg/hm2)]、氮肥[255 (kg/hm2)]、保水剂[60(kg/hm2)]＋氮肥[(255(kg/hm2)]，置于相同的轻度干旱条件下培养，其他培养条件相同且适宜。
②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午，于10：00～11：00从每组选取相同数量的叶片，进行CO2吸收量及叶绿素含量的测定。结果(均值)如下表：
组号 CO2吸收量/(μmol·m－2·s－1) 叶绿素含量/(mg·g－1)
A 10.66 3.07
B 13.04 3.02
C 15.91 3.05
实验结论：适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。
(1)请指出上述方法步骤的缺陷并改正：步骤①________________；步骤②________________。
(2)如不考虑方法步骤中的缺陷，从影响光合作用的内在因素分析，保水剂与氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是________________。
(3)实验测得的CO2吸收量________(大于、等于、小于)光合作用过程中CO2实际消耗量，理由是________________。光合作用强度可通过测定CO2吸收量，也可以通过测定________释放量计算。
学案13 能量之源——光与光合作用
答案与解析
基础自查
一、捕获光能的色素和结构
1．捕获光能的色素
(1)实验：绿叶中色素的提取和分离(纸层析法)
①可以利用无水乙醇提取绿叶中的色素，在研磨时还应加入少许二氧化硅和碳酸钙，其中前者有助于研磨充分，后者可防止在研磨中色素被破坏。
②利用色素在层析液中的溶解度不同，溶解度大的在滤纸上扩散的快，反之则慢。
(2)色素的种类和吸收光谱
色素种类 颜色 吸收光谱 滤纸条上位置
叶绿素(约占3/4) 叶绿素a 蓝绿色 主要吸收红光和蓝紫光 中下层
叶绿素b 黄绿色 最下层
类胡萝卜素(约占1/4) 胡萝卜素 橙黄光 主要吸收蓝紫光 最上层
叶黄素 黄色 中上层
2.叶绿体的结构和功能
(1)结构：一般呈扁平的椭球形或球形，外部有双层膜，内部的基粒是由类囊体堆叠而成的。
(2)色素和酶的分布：吸收光能的色素分布于类囊体薄膜上，与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜和基质中。
(3)功能：进行光合作用的场所。
二、光合作用的过程和应用
2．光合作用的过程
(1)光反应：
①场所：叶绿体的类囊体薄膜上。
②条件：光能、色素、酶、水等。
③物质变化：将水分解为O2和　[H]，将ADP和Pi合成ATP。
④能量变化：光能转变为活跃的化学能。
(2)暗反应：
①场所：叶绿体的基质中。
②条件：酶、[H]、ATP、CO2等。
③物质变化
CO2的固定：C5＋CO22C3。
C3的还原：2C3＋[H] (CH2O)＋C5。
④能量变化：ATP中活跃的化学能转变为有机物中稳定化学能。
3．光合作用的应用：
(1)光合作用强度是指植物在单位时间内通过光合作用制造糖类的数量。
(2)影响光合作用强度的因素包括空气中CO2的浓度、土壤中水分和矿质元素的多少、光的强弱以及温度的高低等。
4．化能合成作用：
(1)概念：某些细菌能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。
(2)实例：CO2和H2O合成糖类
课堂深化探究
一、光合作用发现史中的经典实验分析
1．缺乏对照组
2．消耗掉叶片中原有的淀粉，避免干扰
3．1880年恩格尔曼实验
实验组：极细光束照射处的叶绿体
对照组：黑暗处的叶绿体和完全曝光的叶绿体
思考：恩格尔曼的实验设计巧妙之处在哪儿？
提示　主要表现在以下四个方面：
①选材方面，选用水绵为实验材料。水绵不仅具有细长的带状叶绿体，而且叶绿体呈螺旋状地分布在细胞中，便于观察、分析研究。
②将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了光线和氧气的影响，从而确保实验正常进行。
③选用了极细光束照射，并且选用好氧细菌检测，从而能够准确判断出水绵细胞中释放氧的部位。
④进行黑暗(局部光照)和曝光对比实验，从而明确实验结果完全是光照引起的。
4．同位素标记法
二．光反应与暗反应的比较
过 程 光反应 暗反应
图 解
条 件 必须在光下 有光、无光都可以
场 所 叶绿体类囊体薄膜 叶绿体基质
物质转化 ①水光解2H2O4[H]＋O2↑②ATP的合成ADP＋PiATP ③CO2的固定CO2＋C52C3④C3的还原2C3(CH2O)＋C5＋H2O
能量转化 光能―→电能―→活跃化学能，并储存在ATP中 ATP中活跃的化学能―→(CH2O)中稳定的化学能
关 系 ①光反应为暗反应提供[H]和ATP；暗反应为光反应提供ADP和Pi；②没有光反应，暗反应无法进行；没有暗反应，有机物无法合成
2.动态分析：光照与CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP、C6H12O6合成量的影响
当外界因素中光照强弱、CO2浓度骤然变化时，短时间内将直接影响光合作用过程中C3、C5、[H]、ATP及C6H12O6生成量，进而影响叶肉细胞中这些物质的含量，它们的关系归纳如下：
(1)
―→―→
即：停止光照(强→弱)时，[H]↓，ATP↓，C3↑，C5↓，(CH2O)↓。
(2)同理：突然增强光照时，[H]↑，ATP↑，C3↓，C5↑，(CH2O)↑。
(3)―→
―→―→
即：停止(减少)CO2供应时，C3↓，C5↑，[H]↑，ATP↑，(CH2O)↓。
(4)同理：突然增加CO2供应时，C3↑，C5↓，[H]↓，ATP↓，(CH2O)↑。
三．影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用
（一）内部因素对光合作用速率的影响
2．同一叶片的不同生长发育时期
叶绿素含量不断增加，光合速率增大；老叶内叶绿素被破坏，光合速率随之下降。
应用：农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶及茎叶蔬菜及时换新叶，都是根据其原理，可降低其细胞呼吸消耗的有机物。
（二）单因子变量对光合作用的影响(外界因素)
1．②红光和蓝紫光　　　绿光，无色透明的
③曲线分析：A点光照强度为0，此时只进行细胞呼吸，释放CO2量表示此时的呼吸强度。
AB段表明光照强度加强，光合作用速率逐渐加强，CO2的释放量逐渐减少，有一部分用于光合作用；而到B点时，细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用，即光合作用强度＝细胞呼吸强度，B点对应的光照强度称为光补偿点。
BC段表明随着光照强度不断加强，光合作用强度不断加强，到C点以上不再加强了。C点对应的光照强度称为光饱和点。
应用：阴生植物的光补偿点和光饱和点比较低，如上图虚线所示。间作套种时农作物的种类搭配，林带树种的配置，冬季温室栽培避免高温等都与光补偿点有关。
①右移；左移。
②右移；左移。
3．光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点；图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。两图中的B和B′点都表示CO2饱和点，两图都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度增加而增大。
5．影响与光合作用有关酶的活性
应用：冬天，温室栽培可适当提高温度；夏天，温室栽培可适当降低温度。白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室温度，以降低细胞呼吸速率，保证植物有机物的积累。
（三）多因子变量对光合作用速率影响的分析(外界因素)
横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。
横坐标所表示的因素
应用：白天适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同时充入适量的CO2，
适当提高光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
对应训练
1.解析　该实验中曝光部分与遮光部分形成了对照，①错误。该实验只能证明有淀粉的生成，但不能证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉，④错误。
答案　D
２. 解析：本实验目的是证明叶绿体中色素的种类及各种色素的颜色，而实验原理是四种色素在层析液中的溶解度和在滤纸上的扩散速度不同，因此C项正确。
答案:C
３．【答案】（1）②株型、长势、叶片均一 蒸馏水 1mmol/LNaHSO3溶液
③不同光照强度下低浓度的NaHSO3溶液均可提高水稻的光合作用速率
（2）类囊体 A B D
（3）
【解析】（1）该实验中自变量为是否喷施NaHSO3溶液，因变量是水稻光合速率，其它为无关变量，在实验过程中要排除无关变量对实验结果的干扰，所用实验材料的株型、长势等条件要基本相同；实验操作分对照组和实验组，对照组喷洒一定量的蒸馏水，实验组喷洒1mmol/LNaHSO3溶液；③根据图1，在不同光照强度下，喷洒NaHSO3溶液的植株光合速率均高于喷洒蒸馏水的对照组，说明NaHSO3溶液在不同光照强度下均能提高水稻植株的光合速率。
（2）光合作用的光反应阶段可以产生ATP，场所在叶绿体的类囊体薄膜上；图2中A表示二氧化碳，B表示C3，C表示光合作用产物糖类，D表示C5，光反应增强，ATP和[H]增多，可促进暗反应过程中C3的还原进而促进二氧化碳的固定和C5的利用。
（3）根据题中信息，0.2μmol/L的硫酸甲酯吩嗪和1mmol/L的NaHSO3溶液效应相同，可促进水稻光合作用效率，但二者无累加效应和抑制效应，即二者混合使用效果和分别使用的效果是一样的。据此信息结合图1可作出对应的条形图。
实验探究
１. 解析　该题属于实验设计题，主要考查了教材中叶绿体色素的提取和分离的相关内容。(1)考查了叶绿素的性质；(2)考查了实验时所应该遵循的等量原则；(3)是利用表格中所给的信息，可以知道，叶绿素在pH较低时不稳定，会分解；(4)主要考查了教材中叶绿体色素分离的实验步骤。分别是：制备滤纸条，画滤液细线，层析及其注意事项，最后是记录和观察。
答案　(1)对人无害的有机溶剂(食用酒精)　叶绿素溶于有机溶剂和应考虑溶剂对人体的影响　(2)8.0　pH间设置应遵循等量原则和应考虑碱性pH对叶绿素稳定性的影响　(3)酸性　由于叶绿素被破坏造成食品失绿而影响品质　(4)层析法。第一步：制备滤纸条；第二步：用毛细吸管吸取少量叶绿素提取液，画细线；第三步：将滤纸条放在层析液中层析，注意不要将提取液细线接触层析液；第四步：观察滤纸条上的色素带的条数和颜色
２. 解析　(1)在色素的提取过程中，研磨时要加入碳酸钙，防止叶绿素在研磨过程中被破坏，加入无水乙醇，让色素溶解并提取出来。
(2)乙同学滤纸条上无色素带，说明滤液细线中的色素溶解到层析液中，即层析液触及滤液细线。
(3)Mg是合成叶绿素的必需元素，无Mg不能合成叶绿素a和叶绿素b。
(4)通过设计对照实验来探究发黄的叶片中某些色素是否因降解而减少，某些色素是否含量增加。对照组选取正常未发黄的叶片，实验组选取已变黄的叶片，通过提取分离这两种叶片中的色素，比较各种色素的含量，得出结论。
答案　(1)碳酸钙和无水乙醇　叶绿素分子受到破坏、色素没有被提取出来　(2)层析液触及滤液细线　(3)缺Mg植物不能合成叶绿素　(4)实验过程：②在相同条件下，进行绿叶中色素的提取和分离实验，测定和记录实验结果，比较这两种叶片色素的组成和含量　实验结论：①甲同学　②与B组相比，若A组滤纸条上面的两条色素较宽　乙同学
限时训练
题组一　光合作用的色素和过程
1．ACD　[研磨液要用脱脂棉进行过滤，而不能用滤纸，若用滤纸，色素分子不能通过滤纸而沾在滤纸上，得不到含有色素的滤液。]
2．C　[光照一段时间，叶片裸露的部分进行光合作用，脱色后用碘液处理变蓝，说明有淀粉生成；有锡箔覆盖的位置因无光照，不能进行光合作用，未产生淀粉，用碘液处理不变蓝，说明光合作用需要光，没有光就不能进行光合作用。]
方法点拨　由萨克斯的实验设计，可得出两上实验结论：(1)光是光合作用的必要条件(叶片遮光部分为实验组，见光部分为对照组)。
(2)淀粉是光合作用的产物(叶片遮光部分为对照组，见光部分为实验组)。所以表面看是由一组对照实验得出了两个结论，实质上仍为一组对照实验只能得出一个结论。
３.答案　(1)[H]　水在光下分解　用于C3的还原　(2)太阳光能　(CH2O)　(3)C3　CO2与C5结合形成C3继续进行，而C3不能被还原　(4)C5　C5与CO2结合形成C3量不变，而C3不能被还原为C5
题组二　影响光合作用的因素
４．B　[根据光合作用图解可知，图中①是光合色素，分布在叶绿体类囊体薄膜上；②是氧气，可参与有氧呼吸的第三阶段，与有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]结合生成水，释放大量的能量；③是三碳化合物，在由光反应阶段提供的[H]和ATP的作用下还原为(CH2O)；④是ATP，在叶绿体类囊体薄膜上生成。]
规律方法　影响光合作用的外界因素
(1)影响光合作用的主要因素有光照强度、CO2浓度和温度等。
(2)分析光照强度、CO2浓度、温度与光合速率的变化曲线及其应用。
①曲线图
②图形分析：在P点之前，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因素。随着该因素的不断增强，光合速率不断提高。在Q点时，横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因素，要提高光合速率，可适当提高图示的其他因素的含量或强度等。
③应用：温室栽培时，在一定的光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率，当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度，以提高光合速率。
５.答案　(1)D、G　线粒体、叶绿体、细胞质基质　右上
(2)较少　(3)C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量　(4)温度、光照强度等　(5)①样本量太小。应“取大小和生理状态一致的叶片若干，平均分为三组”
②缺乏空白对照。应增加1组，将叶片的叶柄下部浸在不含X的培养液中
６.解析　由图可知，随着光照强度、土壤湿度、施肥情况的增加，光合作用速率增强。D点是在弱光条件下光合作用的最大速率，其限制因素是光照强度。C点是在强光条件下光合作用的最小速率，限制其光合作用的主要因素是土壤湿度。矿质元素只有溶于水中才能被植物的根吸收和利用，只有土壤达到一定的湿度才能满足植物需要。除了上述因素外，CO2浓度、温度等条件都是影响光合作用的因素。
答案　(1)光照强度、土壤湿度、施肥情况　(2)光照强度　光照强度　土壤湿度　(3)生物体的一切生命活动都离不开水，故土壤应达到一定的湿度，才能保证生命活动的正常进行以及无机盐离子的充分溶解、吸收和利用　(4)合理密植、增加CO2浓度、温度要适宜等(写出一项即可)
高考真题体验
1 （１）错，叶片黄化，说明叶绿素含量减少。这样对红光的吸收会减少。
（２）错，说明光合作用的场所是叶绿体
(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×　(8)√
2 【答案】D
【解析】a点时，甲植株光合作用吸收二氧化碳的速率与细胞呼吸释放二氧化碳的速率相等，在此之前，光合作用已经开始，A错；18时以后，乙植物的细胞呼吸开始强于光合作用，此时有机物的积累最多，B错；b~c段下降的原因是气孔部分关闭导致二氧化碳供应不足，d~e段下降的原因是光照强度减弱，光反应提供的[H]和ATP不足导致，C错；b~d段，乙曲线出现图中走势的原因是气孔会部分关闭，导致二氧化碳供应不足，甲走出不同的趋势，其原因可能为气孔无法关闭，D对。
3 【答案】C
【解析】在适宜的条件下培养密闭容器内的植物，密闭容器内的二氧化碳含量有限，随着光合作用的持续进行，二氧化碳逐渐被消耗，浓度降低，进而光合作用强度跟着降低，当二氧化碳浓度降低到一定水平时，植物的光合作用和呼吸作用强度相等，则装置内的二氧化碳浓度就保持相对稳定，故本题选C。
4 【答案】B
【解析】本题主要考查有关光合作用的场所、过程及特点等知识。镁是植物细胞中叶绿体色素的重要组成元素，若幼苗在缺镁的培养基中培养，会使叶绿体中的色素含量降低，导致光反应强度降低，生成的ATP及[H]的量也随之降低，而后暗反应强度也会降低。
5【答案】I.（1）CaCO3 最下端（2）较大 C3 NADPH、ATP (3)缺失叶绿素a不能完成光能转换
【解析】I.（1）提取叶绿体色素的过程中，叶绿素容易被酸性物质破坏，所以一般加入碳酸钙，防止色素被破坏；在叶绿体的色素的层析过程中，滤纸条上由上到下的色素分布分别是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b，该突变植物缺乏叶绿素b，所以缺失的色素带是位于滤纸条的最下端。
（2）据图可知，突变体和野生型水稻的呼吸作用速率不同，而且突变体的呼吸作用比野生型植株的呼吸作用强。在n点时，两者的氧气释放速率相等，即两者的净光合速率相等。而氧气的产生速率代表植物真正的光合速率，真正的光合速率等于植物的呼吸速率加上植物的净光合速率。所以n点时，突变体的氧气产生速率大于突变体。在光合作用的过程中，二氧化碳的固定，产物为三碳化合物；三碳化合物的还原需要消耗光反应阶段产生的ATP、还原性辅酶氢。
（3）在光合作用的光反应阶段，色素分子都能吸收光能、传递光能，但只有少数处于特殊状态的叶绿素a分子才能够将光能转化为电能。如果缺乏叶绿素a，则无法利用光能。
6【答案】（1）气孔开放度相对低　 二氧化碳供应不足 （2）酒精　　增多
（3）低 基粒（类囊体）　　　 （4）细胞分裂　　基因的选择性表达“
【解析】（1）影响光合速率的因素有外因（光照强度、温度、二氧化碳浓度等）和内因（叶绿素的含量、酶等），结合表格中的信息，B组叶绿素含量为1.1mg/g·fw，叶绿素含量低，气孔开放程度为55%，开放程度比较低，二氧化碳吸收量比较少，导致光合效率较低。
（2）A叶片净光合速率为-2.8mg/g·fw，即光合速率小于呼吸速率，且由于是密闭的容器，导致容器内氧气越来越少而进行无氧呼吸，产生酒精。D叶片中，光合速率大于呼吸速率，且由于是密闭的容器，导致容器内二氧化碳越来越少，暗反应减弱，而光反应不变，导致ATP增多。
（3）相比成熟叶片，幼嫩的叶是合成生长素的主要部分之一；叶绿素分布在叶绿体中基粒的类囊体薄膜上，从表格中可推知，由于总叶绿素含量增长，因此D的叶肉细胞的叶绿体中，基粒明显增多。
（4）细胞分裂使细胞数目增多，叶片面积增多；细胞分化的根本原因是基因的选性表达。
7解析　本题考查光合作用过程及同学们从曲线中获取有效信息的能力。当环境中二氧化碳浓度降低时，C5(物质B)和CO2结合生成C3(物质A)的速率减慢，而C3(物质A)的还原生成C5(物质B)不受影响，C5(物质B)的含量升高，C3(物质A)的含量降低。当达到新的平衡后，由于一分子的C5(物质B)和CO2结合可以生成两分子的C3(物质A)，最终物质A的浓度比物质B高。
答案　(1)C3化合物　(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定。根据暗反应特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍　当环境中CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累　(3)高
(4)低　CO2浓度低时，暗反应强度减弱，所需要ATP和[H]少
8解析　(1)考查实验能力。实验中要遵循对照原则和单一变量原则，所以步骤①应该增加正常生长，不做特殊处理的对照实验，步骤②要保证无关变量相同，所以取相同部位的叶片。(2)影响光合作用的内在因素有色素和酶。根据题目表格信息，叶绿素含量几乎没有差别，所以保水剂与氮肥影响了酶的数量和活性。(3)实验测得的CO2吸收量是光合作用过程中CO2消耗量与呼吸作用CO2释放量之差，实验测得的CO2吸收量小于光合作用过程中CO2实际消耗量。根据光合作用的化学反应式，光合作用强度可以是单位时间反应物CO2的消耗量或生成物O2的释放量。
答案　(1)缺少对照实验；应增加正常生长，不做特殊处理的D组　无关变量控制不全；应在每组选取相同部位、相同数量的叶片　(2)提高了光合作用有关酶的数量和活性
(3)小于　实验测得的CO2吸收量是光合作用过程中CO2消耗量与呼吸作用CO2释放量之差　O2
www.第五单元 遗传的基本规律及细胞学基础
学案22 基因在染色体上和伴性遗传
考纲要求：
伴性遗传(Ⅱ)。
复习要求：
1．伴X显性、伴X隐性及伴Y遗传的特点
2．减数分裂与伴性遗传和人类遗传病的联系
3．遗传图谱分析及概率运算
基础自查
一、萨顿的假说
1. 内容：
2. 依据：基因和染色体行为存在着明显的平行关系。
表现：
二、基因位于染色体上的实验证据
1.实验过程及现象
2.实验现象的解释
实验结论：
基因的相对位置：
三、孟德尔遗传规律的现代解释
1.基因的分离定律的实质
2.基因的自由组合定律的实质
四、伴性遗传
1.概念：。
2.人类红绿色盲症
（1）基因的位置：
（2）相关的基因型（见下表）
女性 男性
表现型
基因型
遗传特点：
3.抗维生素D佝偻病
（1）遗传病的类型：
（2）患者的基因型：
五、伴性遗传病的类型和规律
1.伴X染色体隐性遗传
（1）实例：
（2）规律
（3）典型系谱图（见下图）
2.伴X染色体显性遗传
（1）实例：
（2）规律：
（3）典型系谱图（见下图）
3.伴Y染色体遗传
（1）实例：
（2）规律
（3）典型系谱图（见下图）
课堂深化探究
一．萨顿的假说的实验证据
1．分析摩尔根是如何证明控制眼色的基因是位于X染色体上的
(1)果蝇的杂交实验
摩尔根果蝇杂交实验分析：
实验结果，说明什么？
摩尔根的假设？蝇和F1中红眼雌果蝇交配，后代性状比为1∶1，仍符合基因的分离定律。
(3)怎样设计实验验证的？。
(4)实验方法？
(5)实验结论？
特别提醒1．萨顿假说运用了类比推理法；摩尔根的科学发现运用了假说—演绎法；摩尔根的发现又为萨顿的发现提供了科学证据。
2．决定性别的染色体叫性染色体，如：X与Y，Z与W，其余与性别决定无关的染色体叫常染色体。
3．性别决定方式有XY型和ZW型。X与Y虽然形状、大小不同，但是同源染色体。男(雄)性性染色体组成为XY，女(雌)性性染色体组成为XX。对于鸟类等，雄性为ZZ，雌性为ZW。
4．性别决定后的分化发育过程受环境(如激素等)的影响，如XX的蝌蚪在20℃时发育成雌蛙，30℃时发育成雄蛙。
对应训练：
1. 果蝇的眼色由一对等位基因(A、a)控制。在纯种暗红眼♀×纯种朱红眼♂的正交实验中，F1只有暗红眼；在纯种朱红眼♀×纯种暗红眼♂的反交实验中，F1雌性为暗红眼，雄性为朱红眼。则下列说法不正确的是（ ）
A．正、反交实验常被用于判断有关基因所在的染色体类型
B．反交的实验结果说明这对控制眼色的基因不在常染色体上
C．正、反交的子代中，雌性果蝇的基因型都是XAXa
D．若正、反交的F1中雌、雄果蝇自由交配，其后代表现型的比例都是1∶1∶1∶1
2.红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，子代雌、雄果蝇都表现红眼，这些雌雄果蝇交配产生的后代中，红眼雄果蝇占1/4，白眼雄果蝇占1/4，红眼雌果蝇占1/2。下列推断错误的是 （ ）
A．红眼对白眼是显性
B．眼色遗传符合分离规律
C．眼色和性别表现为自由组合
D．红眼和白眼基因位于X染色体上
二．孟德尔遗传规律的现代解释
1.基因的分离定律的实质？
（1）对定律的理解
①等位基因的存在——独立性：控制相对性状的等位基因存在于一个细胞内，但它们分别位于一对同源染色体（相同位置）上，既不融合也不混杂，具有一定的独立性。（各自保持纯质性和独立性）。
②等位基因的分离——分离性：F1产生配子时，等位基因随同源染色体的分开而分离，独立遗传给后代，因此F1产生了两种不同类型配子但数量相同的雌雄配子。
③配子的结合几率——随机性：受精作用时，不同的雌雄配子结合机会均等。等位基因随配子遗传给子代。
基因分离定律的细胞学基础？
（3）基因分离定律的适用条件
2.基因的自由组合定律实质
位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的；在减数分裂过程中，同源染色体的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
（1）对定律的理解从三个方面去理解：
①同时性：同源染色体上等位基因的分离与非同源染色体上非等位基因的自由组合同时进行。
②独立性：同源染色体上等位基因间的相互分离与非同源染色体上非等位基因的自由组合，互不干扰，各自独立地分配到配子中去。
③普遍性：自由组合定律广泛存在于生物界，发生在有性生殖过程中。基因重新组合会产生极其多样的基因型的后代，这也是现在世界上的生物种类具有多样性的重要原因。
基因自由组合定律的细胞学基础是
自由组合定律的适用条件
对应训练：
1. 一个基因型为AaBb的个体，两对基因位于一对染色体，但在形成配子时非姐妹染色单体之间发生了交换，基因从而发生了交换，那么，这两对等位基因的分离发生于（ ）
A．卵原细胞中 B．减数第一次分裂和减数第二次分裂
C．都在第二次分裂中 D．都在第一次分裂中
2下图是果蝇细胞分裂示意图，请回答：
（1）图Ⅱ的细胞叫 ，每个细胞有 对同源染色体， 个染色单体。
（2）若图Ⅳ是果蝇细胞分裂过程中，部分染色体的示意图，则该图表示的过程应该在方框 （“①”或“②”）的位置。
（3）若图Ⅳ中染色体的基因组成是AaBb，请在此分裂图中正确标出所有A（a）、B（b）基因。（不考虑基因突变）
三．性别决定
（一）性别决定：
1.概念：雌雄异体的生物决定性别的方式。
2.染色体类型
性染色体：与性别决定有关的染色体，如X染色体、Y染色体。
常染色体：与性别决定无关的染色体。
3.性别决定的方式
类 型 XY型 ZW型
性 别 ♀ ♂ ♀ ♂
体细胞染色体组成
性细胞染色体组成
举 例
特别提醒　
①由性染色体决定性别的生物才有性染色体。雌雄同株的植物无性染色体。
②性染色体决定性别是性别决定的主要方式，此外还有其他方式，如蜜蜂是由染色体数目决定性别的。
③性别分化只影响表现型，染色体组成和基因型不变。
④性别相当于一对相对性状，其传递遵循分离定律。
对应训练
1下列与性别决定有关的叙述，正确的是（ ）
A．蜜蜂中的个体差异是由性染色体决定的
B．玉米的雌花和雄花中的染色体组成相同
C．鸟类、两栖类的雌性个体都是由两条同型的性染色体组成
D．环境不会影响生物性别的表现
2雄蛙和雌蛙的性染色体组成分别是：XY和XX，假定一只正常的XX蝌蚪在外界环境的影响下，变成了一只能生育的雄蛙。用此雄蛙与正常雌蛙抱对交配，其子代的雄蛙（♂）和雌蛙（♀）的比例为（假定在正常情况下发育）( )
A．♀∶♂＝1∶1　　　　 B．♀∶♂＝2∶1
C．♀∶♂＝1∶0　　　　 D．♀∶♂＝3∶1
（二）伴性遗传的概念及人类红绿色盲症
1．伴X染色体隐性遗传（以色盲的遗传为例）
(1)色盲：色觉正常的人，能分辨红、绿、蓝、黄等颜色。很少数的人不能分辨各种颜色或某两种颜色，这是一种先天性的色觉障碍病症，叫做色盲。
(2)产生色盲的原因：最常见的色盲是红绿色盲，患者分不清楚红色与绿色。色盲基因与它的等位基因（正常基因）只位于X染色体上，而在Y染色体上都没有（由于Y染色体过于短小，缺少与X染色体相对应的等位基因）。色盲基因是隐性的（用b表示），与之相对应的正常基因是显性的（用B表示）。
2．红绿色盲遗传的主要婚配方式及子代发病率
婚配方式 子代表现型及基因型 子代发病率
XBXB × XbY女性正常与男性色盲
XbXb × XBY女性色盲与男性正常
XBXb × XBY女性携带者与男性正常
XBXb × XbY女性色盲与男性正常
根据上表对红绿色盲遗传进行归纳总结：
(1)
(2)具有交叉遗传特点，具体表现是：
3.伴性遗传与基因分离定律和自由组合定律的关系：
（1）与基因分离定律的关系
与基因自由组合规律的关系
对应训练
1. 某女孩是红绿色盲患者，其母亲是血友病患者，医生在了解这些情况后，不需做任何检查，就能判定该女孩的父亲和弟弟的表现型是（ ）
A．两者都是色盲患者
B．两者都是血友病患者
C．父亲是色盲患者，弟弟是血友病患者
D．父亲是血友病患者，弟弟是色盲患者
2 果蝇中红眼对白眼为显性，控制眼色的基因位于X染色体上。某校科技小组用红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交，在正常情况下，不可能出现的遗传现象是（ ）
A．F1中雄果蝇全部为红眼 B．F1中雌果蝇一半为白眼
C．F1中雌果蝇全部为红眼 D．F1中雌果蝇全部为白眼
限时训练
题组一　基因在染色体上
1.基因遗传行为与染色体行为是平行的。根据这一事实作出的如下推测，下列选项中没有说服力的一项是（ ）
A．基因在染色体上
B．每条染色体上载有许多基因
C．同源染色体分离导致等位基因分离
D．非同源染色体之间的自由组合使相应的非等位基因重组
2.在探索遗传本质的过程中，科学发现与研究方法相一致的是（ ）
①1866年孟德尔的豌豆杂交实验，提出遗传定律　②1903年萨顿研究蝗虫的减数分裂，提出假说“基因在染色体上”③1910年摩尔根进行果蝇杂交实验，证明基因位于染色体上
A．①假说-演绎法　②假说-演绎法　③类比推理法
B．①假说-演绎法 ②类比推理法 ③类比推理法
C．①假说-演绎法 ②类比推理法 ③假说-演绎法
D．①类比推理法 ②假说-演绎法 ③类比推理法
3.萨顿运用类比推理方法提出“控制生物性状的基因位于染色体上”的假说。摩尔根起初对此假说持怀疑态度。他及其同事设计果蝇杂交实验对此进行研究，杂交实验图解如下：
P　　　 红眼(雌)×白眼(雄)
↓
F1 红眼(雌、雄)
↓
F2　红眼(雌、雄)　　白眼(雄)
3/4 1/4
请回答下列问题：
(1)上述果蝇杂交实验现象________(支持/不支持)萨顿的假说。根据同时期其他生物学家发现果蝇体细胞中有4对染色体(3对常染色体，1对性染色体)的事实，摩尔根等人提出以下假设：__________________________________________________________________ _____，从而使上述遗传现象得到合理的解释。(不考虑眼色基因位于Y染色体上的情况)
(2)摩尔根等人通过测交等方法试图验证他们提出的假设。以下的实验图解是他们完成的测交实验之一：
P 红眼(F1雌)×白眼(雄)
↓
　红眼(雌)　红眼(雄)　白眼(雌)　白眼(雄)
1/4 1/4 1/4 1/4
①上述测交实验现象并不能充分验证其假设，其原因是________ ________________________________________________________________。
②为充分验证其假设，请在上述测交实验的基础上再补充设计一个实验方案。(写出实验亲本的基因型和预期子代的基因型即可，控制眼色的等位基因为B、b。提示：亲本从上述测交子代中选出。)
实验亲本的基因型：____________，预期子代的基因型：____________。
4．(2011·南京质检)已知果蝇的体细胞内有4对同源染色体，根据萨顿的假说，关于该动物减数分裂产生配子的说法不正确的是(多选)(　　)
A．果蝇的精子中含有成对的基因
B．果蝇的体细胞中只含有一个基因
C．果蝇的4对同源染色体上含有的基因可以同时来自父方，也可以同时来自母方
D．在体细胞中，基因是成对存在的，在配子中只有成对的基因中的一个
5．下列有关基因和染色体的叙述，不支持“基因在染色体上”这一结论的是(　　)
A．在向后代传递过程中，都保持完整性和独立性
B．在体细胞中一般成对存在，分别来自父母双方
C．减数第一次分裂过程中，基因和染色体行为完全一致
D．果蝇的白眼基因是具有遗传效应的DNA片段
6．用纯合子果蝇作为亲本研究两对相对性状的遗传实验，结果如下：
P F1
①灰身红眼♀×黑身白眼♂ 灰身红眼♀、灰身红眼♂
②黑身白眼♀×灰身红眼♂ 灰身红眼♀、灰身白眼♂
下列说法不正确的是(　　)
A．实验中属于显性性状的是灰身、红眼
B．体色和眼色的遗传符合自由组合定律
C．若组合①的F1随机交配，则F2雄蝇中灰身白眼的概率为3/4
D．若组合②的F1随机交配，则F2中黑身白眼的概率为1/8
题组二　伴性遗传
7.人类的红绿色盲基因位于X染色体上，母亲为携带者，父亲色盲，生下4个孩子，其中一个正常，2个为携带者，一个色盲，他们的性别是(　　)。
A．三女一男或全是男孩 B．全是男孩或全是女孩
C．三女一男或两女两男 D．三男一女或两男两女
8.以下家系图中最可能属于常染色体上的隐性遗传、Y染色体遗传、X染色体上的显性遗传、X染色体上的隐性遗传的依次是(　　)。
A．③①②④ B．②④①③
C．①④②③ D．①④③②
9.下列是有关人类遗传病的四个系谱图，与甲、乙、丙、丁四个系谱图相关的说法正确的是（ ）
A．乙系谱中患病男孩的父亲一定是该致病基因的携带者
B．丁系谱中的夫妻再生一个正常男孩的几率是1/8
C．甲、乙、丙、丁都可能是苯丙酮尿症遗传病的系谱图
D．甲、乙、丙、丁都不可能是红绿色盲症的系谱图
10已知人的红绿色盲属伴X隐性遗传，先天性耳聋是常染色体隐性遗传(D对d完全显性)。下图中Ⅱ2为色觉正常的耳聋患者，Ⅱ5为听觉正常的色盲患者。Ⅱ4(不携带d基因)和Ⅱ3婚后生下一个男孩，这个男孩患耳聋、色盲、既耳聋又色盲的可能性分别是（ ）
A．0、、0 B．0、、
C．0、、0 D.、、
题组三　应用提升
11对一对夫妇所生的两个女儿(非双胞胎)甲和乙的X染色体进行DNA序列的分析，假定DNA序列不发生任何变异，则结果应当是(　　)
A．甲的两条彼此相同、乙的两条彼此相同的概率为1
B．甲来自母亲的一条与乙来自母亲的一条相同的概率为1
C．甲来自父亲的一条与乙来自父亲的一条相同的概率为1
D．甲的任何一条与乙的任何一条都不相同的概率为1
12(2012·福州调研)摩尔根用一只白眼突变体的雄性果蝇进行一系列杂交实验后，证明了基因位于染色体上。其系列杂交实验过程中，最早获得白眼雌果蝇的途径是(　　)。
A．亲本白眼雄果蝇×亲本雌果蝇
B．F1白眼雄果蝇×F1雌果蝇
C．F2白眼雄果蝇×F1雌果蝇
D．F2白眼雄果蝇×F3雌果蝇
13下列与性别决定有关的叙述，正确的是(　　)。
A．蜜蜂中的个体差异是由性染色体决定的
B．玉米的雌花和雄花中的染色体组成相同
C．鸟类、两栖类的雌性个体都是由两条同型的性染色体组成
D．环境不会影响生物性别的表现
14.(2011·徐州质检)果蝇是遗传学研究中一种重要的实验材料，请回答下列相关问题：
性染色体组成 XY XX XXY XO
人的性别 男 女 男 女
果蝇的性别 雄 雌 雌 雄
(1)果蝇与人相似，均属于________型性别决定。上表列出了人、果蝇的性染色体组成与性别的关系。由表可知，Y染色体只在________(填“人”或“果蝇”)的性别决定中起主导作用。
(2)果蝇的灰身(B)对黑身(b)为显性，基因位于常染色体上；红眼(R)对白眼(r)为显性，基因位于X染色体上。若表现型均为红眼灰身的雌、雄果蝇交配，后代出现了红眼灰身、红眼黑身、白眼灰身、白眼黑身四种表现型，问：
①两亲本的基因型为：雌________，雄________。
②雄性亲本产生的精子的基因型为________，其比例为________。
(3)自然界中的果蝇雌雄个体中都有一些个体为黄翅、一些个体为灰翅，不知道黄翅和灰翅的显隐性关系，但已知该性状受一对等位基因控制。请你设计一个通过两对杂交实验(提示：一对为正交，一对为反交)来判断这对等位基因是位于常染色体上还是X染色体上的方案。
正反交实验：正交______________；反交____________。
推断和结论：___________________________________________________________________________________________________________________________________。
遗传学上将染色体上某一区段及其带有的基因一起丢失引起的变异叫缺失，缺失杂合子的生活能力降低但能存活，缺失纯合子(雄性个体X染色体片段缺失也视为缺失纯合子)常导致个体死亡。现在一红眼雄果蝇XAY与一白眼雌果蝇XaXa杂交，子代中出现一只白眼雌果蝇。请采用两种方法判断这只白眼雌果蝇的出现是由于染色体缺失造成的，还是由于基因突变引起的？
方法一：________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________。
方法二：_________________________________________________________________ __________________________________________________________________________。
高考真题体验
1.（2012山东）27.（14分）几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。[来源:中教网]
（1）正常果蝇在减数第一次分裂中期的细胞内染色体组数为_____________，在减数第二次分裂后期的细胞中染色体数是_____________条。
（2）白眼雌果蝇（XrXr Y）最多能产生Xr、XrXr、_____________和_____________四种类型的配子。该果蝇与红眼雄果蝇（XR Y）杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为_____________。（3）用黑身白眼雌果蝇（aa XrXr）与灰身红眼雄果蝇（AA XRY）杂交，F1雌果蝇表现为灰身红眼，雄果蝇表现为灰身白眼。F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为_____________，从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身白眼果蝇的概率为_____________。
（4）用红眼雌果蝇（XRXR）与白眼雄果蝇（Xr Y）为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇（记为“M”），M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表现型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。请设计简便的杂交试验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。
实验步骤：_____________。
结果预测：I．若 ,则是环境改变;
II．若 ,则是基因突变;
III．若 ,则是减数分裂时X染色体不分离．
2.（2012天津）6.果蝇的红眼基因（R）对白眼基因（r）为显性，位于X染色体上；长翅基因（B）对残翅基因（b）为显性，位于常染色体上。现有一只红眼长翅果蝇与一只白眼长翅果蝇交配，F1代的雄果蝇中约有1/8为白眼残翅。下列叙述错误的是
A.亲本雌果蝇的基因型为BbXRXr
B.亲本产生的配子中含Xr的配子占1/2
C.F1代出现长翅雄果蝇的概率为3/16
D.白眼残翅雌果蝇能形成bb XrXr类型的次级卵母细胞
3.（2012广东）25、人类红绿色盲的基因位于X染色体上，秃顶的基因位于常染色体上，结合下表信息可预测，图8中II-3和II-4所生子女是
BB Bb bb
男 非秃顶 秃顶 秃顶
女 非秃顶 非秃顶 秃顶
A．非秃顶色盲儿子的概率为1/4 B．非秃顶色盲女儿的概率为1/8
C．秃顶色盲儿子的概率为1/8 D．秃顶色盲女儿的概率为0
4.（2012江苏）10. 下列关于人类性别决定与伴性遗传的叙述，正确的是（ ）
A. 性染色体上的基因都与性别决定有关
B. 性染色体上的基因都伴随性染色体遗传
C. 生殖细胞中只表达性染色体上的基因
D. 初级精母细胞和次级精母细胞中都含Y染色体
5.（2012江苏）30.（9分）人类遗传病调查中发现两个家系都有甲遗传病（基因为H、h）和乙遗传病(基因为T、t)患者，系谱图如下。以往研究表明在正常人群中Hh基因型频率为10-4。请回答下列问题（所有概率用分数表示）：
(1)甲病的遗传方式为 ，乙病最可能的遗传方式为 。
(2)若I-3无乙病致病基因，请继续以下分析。
①I-2的基因型为 ；II-5的基因型为 。
②如果II-5与II-6结婚，则所生男孩同时患两种遗传病的概率为 。
③如果II-7与II-8再生育一个女儿，则女儿患甲病的概率为 。
④如果II-5与h基因携带者结婚并生育一个表现型正常的儿子，则儿子携带h基因的概率为 。
6（2012福建）27.（12分）现有翅型为裂翅的果蝇新品系，裂翅（A）对非裂翅（a）为显性。杂交实验如图1.
（1）上述亲本中，裂翅果蝇为______________（纯合子/杂合子）。
（2）某同学依据上述实验结果，认为该等位基因位于常染色体上。请你就上述实验，以遗传图解的方式说明该等位基因可能位于X染色体上。 。
（3）现欲利用上述果蝇进行一次杂交实验，以确定该等位基因是位于常染色体还是X染色体。请写出一组杂交组合的表现型：_________（♀）×_________（♂）。
（4）实验得知，等位基因（A、a）与（D、d）位于同一对常染色体上，基因型为AA或dd 的个体胚胎致死。两对等位基因功能互不影响，且在减数分裂过程不发生交叉互换。这两对等位基因______________（遵循/不遵循）自由组合定律。以基因型
如图2的裂翅果蝇为亲本，逐代自由交配，则后代中基因A的频率将____________（上升/下降/不变）
7（2012安徽）31．（24分）甲型血友病是由X染色体上的隐性基因导致的遗传病（H对h为显性）。图1中两个家系都有血友病发病史，III2和III3婚后生下一个性染色体组成是XXY的非血友病儿子（IV2），家系中的其他成员性染色体组成均正常。
图1
（1）根据图1， （填“能”或“不能”）确定IV2两条X染色体的来源；III4与正常女子结婚，推断其女儿患血友病的概率是 。
（2）两个家系的甲型血友病均由凝血因子VIII（简称F8，即抗血友病球蛋白）基因碱基对缺失所致。为探明IV2的病因，对家系的第III、IV代成员F8基因的特异片段进行了PCR扩增，其产物电泳结果如图2所示，结合图I，推断III3的基因型是 。请用图解和必要的文字说明IV2非血友病XXY的形成原因。
现III3再次怀孕，产前诊断显示胎儿（IV3）细胞的染色体为46，XY；F8基因的PCR检测结果如图2所示。由此建议III3 。
图2
（4）补给F8可治疗甲型血友病。采用凝胶色谱法从血液中分离纯化F8时，在凝胶装填色谱柱后，需要用缓冲液处理较长时间，其目的是 ；若F8比某些杂蛋白先收集到，说明F8的相对分子质量较这些杂蛋白 。
（5）利用转基因猪乳腺生物反应器可生产F8。要使乳腺细胞合成F8，构建表达载体时，必须将F8基因cDNA与猪乳腺蛋白基因的 等调控组件重组在一起。F8基因cDNA可通过克隆筛选获得，该cDNA比染色体上的F8基因短，原因是该cDNA没有 。
（6）为获得更多的转基因母猪，可以采用体细胞克隆技术，将纯合转基因母猪的体细胞核注入 ，构成重组胚胎进行繁殖。
8.(2011·福建卷)火鸡的性别决定方式是ZW型(♀ZW ♂ZZ)。曾有人发现少数雌火鸡(ZW)的卵细胞未与精子结合，也可以发育成二倍体后代。遗传学家推测，该现象产生的原因可能是：卵细胞与其同时产生的三个极体之一结合，形成二倍体后代(WW的胚胎不能存活)。若该推测成立，理论上这种方式产生后代的雌雄比例是(　　)。
A．雌∶雄＝1∶1 B．雌∶雄＝1∶2
C．雌∶雄＝3∶1 D．雌∶雄＝4∶1
9.(2011·海南单科，29)下图为某家族甲、乙两种遗传病的系谱图。甲遗传病由一对等位基因(A、a)控制，乙遗传病由另一对等位基因(B，b)控制，这两对等位基因独立遗传。已知Ⅲ4携带甲遗传病的致病基因，但不携带乙遗传病的致病基因。
回答问题。
(1)甲遗传病的致病基因位于________(填“X”“Y”或“常”)染色体上，乙遗传病的致病基因位于________(填“X”“Y”或“常”)染色体上。
(2)Ⅱ2的基因型为________，Ⅲ3的基因型为________。
(3)若Ⅲ3和Ⅲ4再生一个孩子，则这个孩子为同时患甲、乙两种遗传病男孩的概率是________。
(4)若Ⅳ1与一个正常男性结婚，则他们生一个患乙遗传病男孩的概率是________。
(5)Ⅳ1的这两对等位基因均为杂合的概率是________。
10(2011·天津理综，6)某致病基因h位于X染色体上，该基因和正常基因H中的某一特定序列经Bcl Ⅰ酶切后，可产生大小不同的片段(如图1，bp表示碱基对)，据此可进行基因诊断。图2为某家庭该病的遗传系谱图。
下列叙述错误的是(　　)。
A．h基因特定序列中Bcl Ⅰ酶切位点的消失是碱基序列改变的结果
B．Ⅱ-1的基因诊断中只出现142bp片段，其致病基因来自母亲
C．Ⅱ-2的基因诊断中只出现142bp、99bp和43bp三个片段，其基因型为XHXh
D．Ⅱ-3的丈夫表现型正常，其儿子的基因诊断中出现142bp片段的概率为
学案22 基因在染色体上和伴性遗传
答案与解析
基础自查
一、萨顿的假说
1. 基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的。基因就在染色体上。
2.（1）基因在杂交过程中保持完整性和独立性，染色体在配子形成和受精过程中，有相对稳定的形态结构。
（2）基因在体细胞成对存在，染色体也是成对的，基因在配子中只有成对的的基因中的 一条 ，染色体也只有面对的染色体中的一条 。
（3）体细胞中成对的基因一个来自父方 ，一个来自 母方。同源染色体也如此。
（4）非等位基因在形成配子时 自由组合，非同源染色体在减数第一次分裂 后期也如此。
二、基因位于染色体上的实验证据
1.P：红眼（♀）×白眼（♂）→F1：红眼（♀和♂）F2：3/4红眼（♀和♂）、1/4白眼（♂）。
白眼性状的表现总是与性别相联系的。
3.基因在染色体上。
4.基因在染色体上呈线性排列。
三、孟德尔遗传规律的现代解释
1.（1）在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性。
（2）在减数分裂形成配子的过程中，等位基因会随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
2.（1）位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。
（2）在减数分裂过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
四、伴性遗传
1.位于性染色体上的基因所控制的性状，在遗传上总是和性别相关联的现象。
2.（1）位于X染色体上，在Y染色体上没有与此相关的等位基因。
（2）
女性 男性
表现型 正常 正常（携带者） 色盲 正常 色盲
基因型 XBXB XBXb XbXb XBY XbY
（3）交叉遗传。
男性的红绿色盲基因只能从母亲那里传来，以后只能传给女儿。
3.（1）伴X显性遗传。
（2）女性：XDXD、XDXd；男性：XDY。
五、伴性遗传病的类型和规律
1.（1）人类的红绿色盲、血友病和果蝇的白眼。
（2）①女性患者的父亲和儿子一定是患者；
②男性患者多于女性患者；
③具有交叉遗传现象。
2.（1）实例：抗维生素D佝偻病。
（2）规律
①男性患者的母亲和女儿一定是患者。
②女性患者多于男性患者。
③具有世代连续性，即代代都有患者的现象。
3.（1）外耳道多毛症。
（2）①患者全为男性。
②遗传规律是父传子，子传孙。
课堂深化探究
一．萨顿的假说的实验证据
1．分析摩尔根是如何证明控制眼色的基因是位于X染色体上的，完成下列填空：
（1）摩尔根果蝇杂交实验分析
（1）F2中红眼与白眼比例为3∶1，说明这对性状的遗传符合基因的分离定律。白眼全是雄性，说明该性状与性别相关联。
（2）假设控制白眼的基因只位于X染色体上，Y染色体上无相应的等位基因，取亲本中的白眼雄果蝇和F1中红眼雌果蝇交配，后代性状比为1∶1，仍符合基因的分离定律。
（3）实验验证——测交。
（4）实验方法——假说—演绎法。
（5）实验结论：基因在染色体上
对应训练：
1. D[解析]纯种暗红眼♀×纯种朱红眼♂的正交实验中，F1只有暗红眼，说明暗红为显性。纯种暗红眼♀（XAXA）×纯种朱红眼♂（XaY）得到F1只有暗红眼（XAXa、XAY），F1中雌、雄果蝇自由交配，其后代表现型的比例是1（XAY）∶2（XAXA、XAXa）∶1（XaY）。纯种朱红眼♀（XaXa）×纯种暗红眼♂（XAY）的反交实验中，F1雌性为暗红眼（XAXa），雄性为朱红眼（XaY），F1中雌、雄果蝇自由交配，其后代表现型的比例是1（XAXa）∶1（XaXa）∶1（XAY）∶1（XaY）。故D选项符合题意。
2.C[解析]白眼只出现在雄果蝇中，说明眼色与性别有关，是伴性遗传。故C选项符合题意。
二．孟德尔遗传规律的现代解释
1.在杂合子的细胞中，位于一对同源染色体上的等位基因，具有一定的独立性；在减数分裂形成配子的过程中，等位基因随同源染色体的分开而分离，独立地随配子遗传给后代。
（2）减数第一次分裂过程中，同源染色体的分离。
同源染色体的分离→等位基因的分离→相对性状的分离。
（3）①只适用于有性生殖生物的性状遗传。（对无性生殖、克隆均不适用）
②只适用于真核生物的性状遗传。（不适用于原核生物）
③只适用于细胞核遗传。（不适用于细胞质遗传）
2.在减数分裂过程中，同源染色体的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
（2）基因自由组合定律的细胞学基础是：减数分裂过程中，减数第一次分裂后期，非同源染色体的自由组合。非同源染色体的自由组合→非同源染色体上的非等位基因自由组合→性状的自由组合。
（3）①只适用于有性生殖的生物、真核生物、细胞核遗传，这些与基因分离定律相同。
②只适用于非同源染色体上的非等位基因（即两对或两对以上的等位基因分别位于不同对的同源染色体上），而不是同源染色体上的非等位基因。
对应训练：
1. B[解析]A与a、B与b这两对等位基因位于一对染色体上，在减数分裂的四分体时期，发生了基因的交换（假设是B与b），则在减数第一次分裂时，由于同源染色体的分离，使A与a相互分离进入到两个次级性母细胞中，在减数第二次分裂时，由于着丝点的分开，姐妹染色单体分离，位于姐妹染色单体上的基因（如B与b）相互分离进入到配子中。故B选项符合题意。
2答案（1）次级精母细胞 0 8
（2）①
（3）如下图：
三．性别决定
（一）性别决定：
3.性别决定的方式
类 型 XY型 ZW型
性 别 ♀ ♂ ♀ ♂
体细胞染色体组成 2A+XX 2A+XY 2A+ZW 2A+ZZ
性细胞染色体组成 A+X A+X，A+Y A+Z，A+W A+Z
举 例 人、哺乳类、果蝇 蛾类、鸟类
对应训练
1[解析]蜜蜂的个体差异是由是否受精及发育过程中的营养物质供应等共同作用的结果；玉米无性别之分，其雌花、雄花是组织分化的结果，所以，其遗传物质相同；鸟类为ZW型，与两栖类不同；有些外界条件会导致特殊生物发生性反转，可知环境会影响生物性别的表现。故B选项符合题意。
2C[解析]含XX染色体的蝌蚪在外界环境的影响下变成雄性，其性染色体不会改变，因而这样的雄蛙只能产生一种含X染色体的精子，没有Y精子产生。故C选项符合题意。
（二）伴性遗传的概念及人类红绿色盲症
2．红绿色盲遗传的主要婚配方式及子代发病率
婚配方式 子代表现型及基因型 子代发病率
XBXB × XbY女性正常与男性色盲 XBY XBXb男性正常 女性携带者1 ︰ 1 无色盲患者
XbXb × XBY女性色盲与男性正常 XbY XBXb男性色盲 女性携带者1 ︰ 1 男性全为色盲，女性无色盲
XBXb × XBY女性携带者与男性正常 XbY XBY XBXb XBXB男性色盲 男性正常 女性携带者 女性正常1 ︰ 1 ︰ 1 ︰ 1 男性1/2为色盲，女性无色盲
XBXb × XbY女性色盲与男性正常 XbY XBY XBXb XbXb男性色盲 男性正常 女性携带者 女性色盲1 ︰ 1 ︰ 1 ︰ 1 男性1/2为色盲，女性1/2为色盲
根据上表对红绿色盲遗传进行归纳总结：
（1）男性患者多于女性。
（2）
①男性患者的隐性致病基因通过女儿传递给外孙，使外孙发病。
②男性患者的双亲表现正常时，其致病基因由母亲（必然是携带者XBXb）交叉遗传而来，其兄弟中可能还有患者；姨表兄弟也可能是患者。
③女性患者的父亲一定是患者，其兄弟可能正常、也可能是患者，其儿子也一定是患者。
3.伴性遗传与基因分离定律和自由组合定律的关系：
（1）伴性遗传遵循基因的分离定律，伴性遗传是由性染色体上的基因所控制的遗传，若就一对相对性状而言，则为一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。
（2）在分析既有性染色体又有常染体上的基因控制的两对或两对以上的相对性状遗传时，由位于性染色体上基因控制的性状按伴性遗传处理，由位于常染色体上的基因控制的性状按基因的分离规律处理，整个则按自由组合定律处理。
对应训练
1. C[解析]女孩是红绿色盲患者，基因型为XbXb，其母亲是血友病患者，基因型为XhXh，所以父亲是色盲患者，弟弟是血友病患者。故C选项符合题意。
2 D[解析] 果蝇中红眼对白眼为显性，故红眼雌果蝇的基因型有XAXA和XAXa两种情况。若基因型为XAXA红眼雌果蝇时与基因型为XaY的白眼雄果蝇杂交，F1中雄果蝇和雌果蝇全部为红眼；若基因型为XAXa红眼雌果蝇时与基因型为XaY的白眼雄果蝇杂交，F1中雄果蝇红眼︰白眼=1︰1，雌果蝇红眼︰白眼=1︰1。综上所述，D选项符合题意。
限时训练
题组一　基因在染色体上
B[解析]基因位于染色体上，同源染色体分离导致等位基因分离，非同源染色体之间的自由组合使相应的非等位基因重组都可以体现基因遗传行为与染色体行为平行关系；每条染色体上载有许多基因，不能很好说明二者的平行关系。故B选项符合题意。
C[解析]孟德尔根据豌豆杂交实验，提出遗传定律采用的是“假说-演绎法”，萨顿研究蝗虫的减数分裂，提出假说“基因在染色体上”，采用的是“类比推理法”，摩尔根进行果蝇杂交实验，证明基因位于染色体上采用的是“假说-演绎法”。故C选项符合题意。
（1）支持　控制眼色的基因只位于X染色体上
（2）①控制眼色的基因无论位于常染色体上还是位于X染色体上，测交实验结果都相同　②XbXb、XBY　XBXb、XbY
4．ABC
5．D　[支持“基因在染色体上”这一结论的是基因与染色体的平行关系。]
归纳提升　遗传规律中，基因与染色体的行为关系
（1）基因的分离定律与减数分裂的关系
减数第一次分裂后期同源染色体彼此分离导致等位基因的分离，这是基因分离定律的细胞学基础，其结果是配子中含有每对等位基因中的一个基因。如图表示含一对等位基因A、a的精（卵）原细胞进行减数分裂的过程。
（2）基因的自由组合定律与减数分裂的关系
①由位于非同源染色体上的非等位基因控制的两对或两对以上的性状的遗传，如图所示：A、a和C、c或B、b和C、c控制的性状的遗传符合自由组合定律，而A、a和B、b控制的性状的遗传则不符合自由组合定律。
②减数第一次分裂的后期，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上的非等位基因也自由组合，这是基因自由组合定律的细胞学基础，其结果是形成不同基因组合的配子，如图所示。
6．C　[根据第①组的实验可以判断出灰身、红眼是显性性状；根据第②组的后代可以判断出控制眼色遗传的基因位于X染色体上。假设控制体色的基因用B和b表示，控制眼色的基因用A和a表示，第①组F1的基因型为：BbXAXa×BbXAY，则F2雄蝇中灰身白眼的概率为3/4×1/2＝3/8；第②组F1的基因型为BbXAXa×BbXaY，则F2中黑身白眼的概率为1/4×1/2＝1/8。]
题组二　伴性遗传
7析　由题意可知母亲的基因型为XBXb，父亲的为XbY，由此可推断出后代中儿女的性状及基因型，正常的一定是儿子，携带者一定是女儿，但色盲患者可能是儿子也可能是女儿，所以选C。
答案　C
8析　①存在“无中生有”的现象，应是隐性遗传，又因为患病的女儿其父亲正常，因此是常染色体上的隐性遗传。②代代有患者，患病男性的女儿都有病，且第二代中两患病者的后代中出现正常男性，因此最可能是X染色体上的显性遗传。③存在“无中生有”现象，是隐性遗传，且“母患子必患、女患父必患”，因此最可能是X染色体上的隐性遗传。④存在明显的传男不传女现象，因此最可能是Y染色体遗传。
答案　C
9[解析]乙系谱图肯定只能是隐性遗传病，但不能确定是在常染色体还是X染色体上，若在X染色体上则父亲不是该致病基因的携带者；丁系谱图所示为常染色体显性遗传病，双亲基因型为Aa，生正常孩子（aa）的几率是1/4，则生一个正常男孩的几率是1/8；苯丙酮尿症遗传病为常染色体隐性遗传病，而丁系谱图所示为常染色体显性遗传；乙系谱图有可能是红绿色盲症的系谱图。故B选项符合题意。
10解析]认真审题得知Ⅱ4可能的基因型为1/2DDXBXB、1/2DDXBXb，Ⅱ3色觉正常即为XBY，即使携带耳聋基因d，所生男孩也不耳聋，因为母亲（Ⅱ4）是DD，因此Ⅱ4的后代患耳聋和既耳聋又色盲的可能性为0。Ⅱ4是色盲基因携带者的可能性为1/2，产生Xb卵细胞的可能性为1/4，因此所生男孩患色盲的概率为1/4。故A选项题意。
题组三　应用提升
11C根据性别决定可知，女性的两条X染色体一条来自父亲，一条来自母亲。而母亲有两条X染色体，父亲只有一条X染色体，若DNA的碱基序列不发生任何变异，则两个女儿从父亲那里获得的X染色体应该相同。
12　白眼为隐性性状，且控制该性状的基因位于X染色体上；雌果蝇要表现白眼性状，必须用白眼雄果蝇和带有白眼基因的雌果蝇杂交。A选项中亲本雌果蝇不携带白眼基因，不符合题意；B选项的F1雌果蝇携带白眼基因，符合题意；C、D选项用的时间较长，不符合题意。
答案　B
易错点拨　没有把握好题目要求中的“最早”和伴性遗传的特点是解错该题的主要原因。
13　蜜蜂的个体差异是由是否受精及发育过程中的营养物质供应等共同作用的结果；玉米无性别之分，其雌花、雄花是组织分化的结果，所以，其遗传物质相同；鸟类为ZW型，与两栖类不同；有些外界条件会导致特殊生物发生性反转，可知环境会影响生物性别的表现。
答案　B
14．（1）XY　人　（2）①BbXRXr　BbXRY　②BXR、BY、bXR、bY　1∶1∶1∶1
（3）雄性黄翅×雌性灰翅　雄性灰翅×雌性黄翅　如果正交和反交两组中子一代的任一性状的表现都与性别无关（同一性状在雌雄个体中所占的比例相同），则说明这对等位基因位于常染色体上。如果正交和反交两组中的一组子一代的任一性状的表现与性别无关，而另一组与性别有关（一组中同一性状在雌雄个体中所占的比例相同，而另一组中同一性状在雌雄个体中所占的比例不同），则说明这对等位基因位于X染色体上。
（4）方法一：取该果蝇有分裂能力的细胞制成装片，显微镜下观察染色体结构。若染色体正常，可能是基因突变引起的；反之可能是染色体缺失引起的
方法二：选该白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数比为1∶1，则这只白眼雌果蝇的出现是由于基因突变引起的；若杂交子代中雌果蝇数与雄果蝇数比为2∶1，则这只白眼雌果蝇的出现是由于缺失造成的
解析　（1）从题表中可以看出，在人的性染色体组成中只要有Y染色体，不管有几条X染色体，都为男性，而在果蝇的性染色体组成中XXY为雌性，而XO却为雄性，由此可知Y染色体只在人的性别决定中起主导作用。（2）B、b和R、r两对基因分别位于两对同源染色体上，遗传时遵循自由组合定律。（3）在判断等位基因是位于常染色体上还是X染色体上时，可采用正交和反交分析后代表现型与性别的关系，若相关，则为伴X遗传；反之，则为常染色体遗传。（4）根据题目中对缺失纯合子的定义，可以判断一红眼雄果蝇XAY与一白眼雌果蝇XaXa杂交得一只白眼雌果蝇（XaXa）的原因可能有二：一是该果蝇发生基因突变，二是该果蝇发生X染色体片段缺失。可以通过观察该果蝇的X染色体是否异常做出判断，也可以通过杂交实验进行判断。让该白眼雌果蝇与红眼雄果蝇杂交，若杂交子代中雌果蝇与雄果蝇数比为1∶1，则这只白眼雌果蝇的出现是由于基因突变引起的；如果是X染色体缺失造成，则含缺失X染色体的雄性个体不能生存（因雄性个体X染色体片段缺失也视为缺失纯合子，且缺失纯合子常导致个体死亡），所以杂交后代的比例为雌∶雄＝2∶1。
高考真题体验
1.【答案】（1）2； 8
（2）XrY ； Y （注：两空顺序可以颠倒）； XRXr 、 XRXrY
（3）3︰1 ； 1/18
（4）实验步骤：M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，分析子代的表现型
结果预测：I.子代出现红眼（雌）果蝇; II.子代表现型全是白眼 III.没有子代
【解析】（1）正常果蝇是二倍体生物，每个染色体组含有4条染色体。减数第一次分裂中期，染色体已复制，每条染色体含有两条姐妹染色单体，染色体数目仍为8条，故此时染色体组数为2。减数第一次分裂后期，同源染色体分离，随机移向两级，染色体数目减半，因此减数第二次分裂前中期的染色体数目为4条，减数第二次分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分开，染色体加倍变为8条。
（2）基因型为XｒXｒ Y的个体最多能产生Xｒ、XｒY、XｒXｒ、Y四种类型的配子。该果蝇与基因型为XＲY的个体杂交，子代中红眼雌果蝇必具有亲本红眼雄果蝇（XＲY）产生的含XＲ的配子，该配子与白眼雌果蝇产生的四种配子结合，产生后代的基因型为XＲXｒ、　XＲXｒY、XＲXｒXｒ、XＲY，其中，XＲXｒ为雌性个体，XＲY为雄性个体，根据题干所给图示可知，XＲXｒY为雌性个体，XＲXｒXｒ不育，因此子代中红眼雌果蝇的基因型为XＲXｒ、XＲXｒY。
（3）黑身白眼雌果蝇（aa XｒXｒ）与灰身红眼雄果蝇（AA XＲY）杂交，子一代基因型为Aa XＲXｒ、Aa XｒY，子二代中灰身红眼果蝇所占比例为3/4（A_）×1/2（XＲXｒ、XＲY）=3/8，黑身白眼果蝇所占比例为1/4（aa）×1/2（XｒXｒ、XｒY）=1/8，故两者比例为3:1。从子二代灰身红眼雌果蝇（A_ XＲXｒ）和灰身白眼雄果蝇（A_ XｒY）中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身果蝇（aa）的概率为2/3（ Aa）×2/3（ Aa）=1/9aa；出现白眼的概率为1/2（XｒXｒ、XｒY），因此子代中出现黑身白眼果蝇的概率为1/9×1/2=1/18.
（4）本题应从分析M果蝇出现的三种可能原因入手，推出每种可能下M果蝇的基因型，从而设计实验步骤和预测实验结果。分析题干可知，三种可能情况下，M果蝇基因型分别为XRY、XrY 、XrO。 因此，本实验可以用M果蝇与多只白眼雌果蝇（XrXr）杂交，统计子代果蝇的眼色。第一种情况，XRY与Xr Xr杂交，若子代雌性果蝇全部为红眼，雄性果蝇全部为白眼，则为环境一起的表型改变；第二种情况， XRY与XrXr杂交，若子代全部是白眼，则为基因突变一起表型改变；第三种情况，，XRY与Xb Xb杂交，若没有子代产生（XbO不育），则为减数分裂是Ｘ染色体没有分离。
2. C
【解析】此题考查了伴性遗传和常染色体遗传，同时还考查了减数分裂的相关内容，据题干信息，可推出亲本基因型为BbXRXr BbXrY 故A、B均正确，C选项，F1代长翅为3/4，雄性为1/2，因此出现长翅雄果蝇的概率应为3/8。D选项，减数第二次分裂中同源染色体分离，并且经过了染色体的复制，可能形成bb XrXr类型的次级卵母细胞，因此正确。
3.【答案】CD
【解析】假设红绿色盲的相关基因为A、a，根据题意可以推出，II-3的基因型为BbXAXa，II-4的基因型为BBXaY。两对性状分开考虑，后代关于秃顶的基因型为1/2BB，1/2Bb，即女孩不秃顶，男孩有一半的可能秃顶；后代关于色盲的基因型为1/4XAXa，1/4XaXa，1/4XAY，1/4XaY；由于两种性状是独立遗传的，可以推出后代中非秃顶色盲儿子的概率为1/8，非秃顶色盲女儿的概率为1/4，秃顶色盲儿子的概率为1/8，秃顶色盲女儿的概率为0，所以C和D正确。
4. B
【解析】性染色体上的基因并不都与性别决定有关，如色盲基因，A错误；染色体是基因的载体，性染色体上的基因都伴随性染色体遗传，B正确；不同的细胞里面的基因选择性表达，并不针对某一条染色体，C错；X和Y为同源染色体，经过减数第一次分裂，次级精母细胞有的含X染色体，有的含Y染色体，D错。
5.【答案】（1）常染色体隐性遗传 伴X隐性遗传
（2）①HhXTXt HHXTY或HhXTY ② 1/36 ③1/60000 ④3/5
【解析】（1）根据系谱图中正常的Ⅰ-1和Ⅰ-2的后代中有一个女患者为Ⅱ-2，说明甲病为常染色体隐性遗传。正常的Ⅰ-3和Ⅰ-4的后代中有一个患者Ⅱ-9,说明乙病为隐性遗传病，图中的4个乙病患者都为男性，没有女患者，从发病率上看男性大于女性，所以乙病最有可能的遗传方式为伴X隐性遗传。
（2）①Ⅱ-2患甲病，所以可以推出Ⅰ-1和Ⅰ-2有关于甲病的基因型为Hh，Ⅰ-3无乙致病基因，所以乙病确定为伴X隐性遗传。根据交叉遗传的特点，Ⅱ-1的致病基因是由其母Ⅰ-2遗传的，所以Ⅰ-2有关于乙病的基因型为XTXt。综合以上内容，Ⅰ-2的基因型为HhXTXt。关于Ⅱ-5的基因型，根据系谱可以看出，Ⅰ-1和Ⅰ-2有关于甲病的基因型为Hh，这样，Ⅱ-5有关于甲病的基因型为HH或Hh。而Ⅱ-5不患乙病，所以有关于乙病的基因型为XTY。所以Ⅱ-5的基因型为HHXTY或HhXTY。
②Ⅱ-6的基因型为H XTX-，Ⅱ-5的基因型为H XTY。如果Ⅱ-5和Ⅱ-6结婚，后代患甲病，则Ⅱ-5和Ⅱ-6的与甲病有关的基因型应为2/3Hh和2/3Hh，这样后代患甲病的概率为2/3×2/3×1/4=1/9。如果后代患乙病，则Ⅱ-5和Ⅱ-6的与乙病有关的基因型应为XTY和1/2XTXt，所生的男孩患乙病的概率为1/2×1/2=1/4。综合以上内容，所生男孩同时患两种病的概率为1/9×1/4=1/36。
③Ⅱ-7的基因型可能为1/3HH或2/3Hh。根据题意在正常人群中Hh的基因型频率为10-4，此值就是Ⅱ-8基因型为Hh的概率。所以，女儿患甲病的概率=2/3×10-4×1/4=1/60000。
④Ⅱ-5的基因型为1/3HH或2/3Hh（只涉及甲病），与之婚配的是携带者，基因型为Hh。两者的后代中表现型正常的概率为1-2/3×1/4=5/6。而出现携带者Hh的概率为1/3×1/2+2/3×1/2=1/2。这样儿子携带h基因的概率为（1/2）/（5/6）=3/5。
6【答案】（1）杂合子 （2）
（3）非裂翅（♀）×裂翅（♂）（或裂翅（♀）×裂翅（♂））
（4）不遵循 不变
【解析】 （1）F1出现了非裂翅，说明亲本的裂翅是杂合子。
（2）只用图1中这一次杂交实验，是无法确定该等位基因位于常染色体还是X染色体，根据图1的实验结果也可以认为该等位基因是位于X染色体上，具体分析如下：表现为裂翅的雌果蝇为杂合子，基因型为XAXa,表现为非裂翅的雄果蝇的基因型为XaY，这样的组合，子代表现出来的结果将和图1中的一致。具体图解过程见答案。
（3）若通过一次杂交实验确定该位基因于常染体还是X染色体，对于XY型性别决定方式的生物常选用的方案是：雌性选隐性性状，雄性选显性性状。即：雌性非裂翅X雄性裂翅。如果子代表现是：雌性全为裂翅，雄性全为非裂翅，则说明基因位于X染色体上。如果子代中雌雄个体裂翅与非裂翅的比例都接近1：1（根据材料中可知，裂翅个体为杂合子），则说明基因是位于常染色体上。另外的一种方案如下：由于实验材料可利用实验中的果蝇，且根据题（2）可知Fl 的裂翅为杂合子，故也可选Fl中雌雄裂翅为亲本。若子代雌性全为裂翅，雄性既有裂翅又有非裂翅；说明基因位于X 染色体（亲本的基因型为XAXa和XAY）。若子代雌雄个体均有裂翅又有非裂翅且比例接近3：l，说明基因位于常染色体（亲本的基因型为Aa X Aa）。
（4）由于两对等位基因位于同一对同源染色体上，所以不遵循自由组合定律；图2所示的个体只产生两种配子：AD和ad，含AD的配子和含AD的配子结合，胚胎致死；含ad的配子和含ad的配子结合，也会胚胎致死；能存活的个体只能是含AD的配子和含ad的配子结合,因此无论自由交配多少代，种群中都只有AaDd的个体存活，A的基因频率不变。
7【答案】（1）不能 0
（2）XHXh，遗传图解如下：
在III3形成卵细胞过程中的减数第二次分裂后期，带有基因H的姐妹染色单体移向细胞的同一极，形成XHXH卵细胞，XHXH卵细胞与正常精子结合形成XHXHY受精卵。
（3）终止妊娠。
（4）洗涤平衡凝胶，并使凝胶装填紧密 大
（5）启动子 内含子
（6）去核的卵母细胞
【解析】
（1）因为Ⅳ2的染色体组成可能是XHXH，也可能是XHXhY，所以不能确定，Ⅲ4的基因型为XHY，所以后代女性中没有患病个体。
（2）由图可知第一条带是显性，第二条带是隐性，所以Ⅲ3基因型为XHXh，图解如下：
在III3形成卵细胞过程中的减数第二次分裂后期，带有基因H的姐妹染色单体移向细胞的同一极，形成XHXH卵细胞，XHXH卵细胞与正常精子结合形成XHXHY受精卵。
（3）由题可知，IV3是血友病患者，所以建议III3终止妊娠。
（4）采用凝胶色谱法从血液中分离纯化F8时，在凝胶装填色谱柱后，需要用缓冲液处理较长时间，其目的是洗涤平衡凝胶，并使凝胶装填紧密；若F8比某些杂蛋白先收集到，说明F8的相对分子质量较这些杂蛋白较大。
（5）要使乳腺细胞合成F8，构建表达载体时，必须将F8基因cDNA与猪乳腺蛋白基因的启动子和终止子等调控组件重组在一起。F8基因cDNA可通过克隆筛选获得，该cDNA比染色体上的F8基因短，原因是该cDNA没有内含子。
（6）为获得更多的转基因母猪，可以采用体细胞克隆技术，将纯合转基因母猪的体细胞核注入去核卵细胞，构成重组胚胎进行繁殖。
8.解析　由题中提供的信息可知，雌火鸡（ZW）的卵细胞有两种，即含Z的卵细胞和含W的卵细胞。根据卵细胞形成的特点，若产生的卵细胞中含Z，则与其同时产生的三个极体含有的性染色体分别是：Z、W、W，卵细胞与这三个极体结合形成ZZ、ZW、ZW的后代；若产生的卵细胞中含W性染色体，则与其同时产生的三个极体含有的性染色体分别是W、Z、Z，卵细胞与其同时产生的极体结合形成WW、ZW、ZW的后代，又知WW的胚胎不能存活，由此可推测产生后代的雌雄比例为4∶1。
答案　D
9.解析　（1）由Ⅱ1和Ⅱ2正常，其儿子Ⅲ2患甲病，可确定甲病为隐性遗传病，再由Ⅰ1患甲病而其儿子Ⅱ3正常，可知甲病不是伴X染色体遗传病，所以甲病为常染色体隐性遗传病；由Ⅲ3和Ⅲ4正常且Ⅲ4不携带乙病致病基因，而其儿子Ⅳ2和Ⅳ3患乙病，可确定乙病为伴X隐性遗传病；（2）Ⅱ2不患甲病但其母亲患甲病，其不患乙病但儿子患乙病，可推知其基因型为AaXBXb，Ⅱ1的基因型为AaXBY，所以其女儿Ⅲ3的基因型为AAXBXb或AaXBXb；（3）Ⅲ4的基因型为AaXBY，则Ⅲ3和Ⅲ4再生一个孩子，同时患甲、乙两种遗传病男孩的概率为××＝；（4）对于乙病，Ⅳ1的基因型为XBXB、XBXb，正常男性的基因型为XBY，则他们生一个患乙遗传病男孩的概率为：×＝；（5）因Ⅲ3的基因型为AAXBXb或AaXBXb，Ⅲ4的基因型为AaXBY，所以Ⅳ1的两对等位基因均为杂合的概率为：×＝。
答案　（1）常　X　（2）AaXBXb　AAXBXb或AaXBXb
（3）　（4）　（5）
易错提示： “患病男孩”和“男孩患病”包含的范围大小不同，进行概率运算时遵循以下规则：患病男孩的概率＝患病男孩在后代全部孩子中的概率，男孩患病的概率＝后代男孩中患病者的概率。
10解析　由图1中H、h基因被酶切的结果对比知，h基因中Bcl Ⅰ酶切位点消失，是基因突变导致碱基序列改变的结果；由题中信息知，该病为X染色体隐性遗传病，Ⅱ?1为男性患者，基因型为XhY，只含h基因，基因诊断只出现142bp片段，致病基因伴随X染色体来自母亲；Ⅱ?2的基因诊断中出现142bp、99bp和43bp三个片段，推知其体细胞中同时含有H和h，其基因型为XHXh；Ⅱ?1基因型为XhY，知其双亲的基因型分别为XHY和XHXh，Ⅱ?3的基因型为XHXH或XHXh，丈夫表现型正常，基因型为XHY，其儿子患病——基因型为XhY的几率为×＝，基因诊断中出现142bp片段的概率为。
答案　D
www.
说明： Ⅲ2产生异常的XhY精子和Ⅲ3产生正常的卵细胞XH结合而成XHXhY第十一单元 生物技术实践
学案60 酶的研究与应用
考纲要求
1．酶的存在与简单制作方法
2．酶活力测定的一般原理和方法
3．酶在食品制作和洗涤等方面的应用
4．制备和应用固定化酶
复习要求
1.果胶酶在果汁加工中的作用
2.比较加酶洗衣粉和普通洗衣服的洗涤效果
3.固定化酶的方法
4.酵母细胞的固定化流程
基础自查
一、果胶酶在果汁生产中的作用
1．果胶酶的组成及作用？
2．酶的活性及影响酶活性的因素
(1)酶的活性？
影响酶活性的因素？
3．研究温度对果胶酶活性影响的实验
(1)实验方案： 。
(2)实验程序：
(3)记录实验数据，并填入表格。
(4)得出结论： 。
二、探讨加酶洗衣粉的洗剂效果
1．加酶洗衣粉和酶制剂
加酶洗衣粉是指
。
2．加酶洗衣粉去污机理
碱性蛋白酶能 水解成 。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶分别把 水解为小分子物质。
3．不同种类的洗衣粉的洗涤效果
酶具有专一性，复合酶洗衣粉中加入的酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。
三、酵母细胞的固定化
1．固定化酶的应用实例
固定化酶技术使用的反应柱上的孔应该满足酶颗粒无法通过，反应溶液自由出入的条件。
2．固定化细胞技术
(1)概念： 。
(2)方法：包括 。
(3)酶更适合采用 ，细胞多采用______________固定。
(4)固定化细胞优点： 。
3．制备固定化酵母细胞的实验操作步骤
课堂深化探究
一．果胶酶在果汁生产中的应用
1．影响果汁产量的物质及处理方法
(1)影响果汁产量的物质
纤维素和果胶是组成水果的重要物质，这两种物质的存在使制作果汁时存在两个问题：
(2)处理方法——酶解法
常用的酶及其作用特点如下：
组　成 本质 作　用
果胶酶
纤维素酶
2.探究酶活性最适条件和用量的实验设计
(1)探究酶活性最适条件的实验设计
①思路方法
②注意事项
③衡量实验结果的指标
(2)探究果胶酶的用量
①原理提示
②确定最适用量的方法
特别提醒　在探究温度或pH的影响时，不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间构成了相互对照，通过相互对照可确定果胶酶活性的温度或pH的最适值。
二、探究加酶洗衣粉的洗涤效果
1．常用酶制剂的种类及洗涤原理
种类 洗涤原理 洗涤实例
蛋白酶
脂肪酶
淀粉酶
纤维素酶
2.探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物上污渍的洗涤效果
(1)实验过程
(2)结果分析与注意事项
3．探究不同温度对加酶洗衣粉的洗涤效果
4．探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果
(1)实验原理：
(2)实验变量
(3)实验步骤
步　骤 烧杯编号
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
注入自来水 500 mL 500 mL 500 mL
加入物质(等量) 奶渍布 奶渍布 奶渍布
控制水温
加入洗衣粉(等量)
用玻璃棒搅拌 5 min 5 min 5 min
观察实验现象
三、固定化酶与固定化细胞
1．直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较
直接使用酶 固定化酶 固定化细胞
酶的种数 一种或几种 一种 一系列酶
常用载体 高岭土、皂土、硅胶、凝胶 明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺
制作方法
是否需要营养物质
催化反应
反应底物
缺点
优点
2.制备固定化酵母细胞的实验注意事项
(1)酵母细胞的活化
酵母细胞需要的活化时间较长，一般需要0.5～1 h，需要提前做好准备。此外，酵母细胞活化时体积会变大，因此活化前应该选择体积足够大的容器，以避免酵母细胞的活化液溢出容器外。
(2)海藻酸钠溶液的浓度
是固定化酵母细胞的关键，因为
(3)海藻酸钠溶液配制注意事项
对海藻酸钠溶化时要 ，避免 ；将溶化后的海藻酸钠 ，再 ，避免 ；固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞的混合液
，而不是 ，以免影响 。
(4)CaCl2溶液的作用
对应训练
1.下列说法不正确的是(　　)。
A．在探究果胶酶用量实验中，虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的思想方法是不变的
B．植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶
C．通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来判断果胶酶活性的高低
D．人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题
2.(2009·江苏，22)加工橘子罐头，采用酸碱处理脱去中果皮(橘络)，会产生严重污染。目前使用酶解法去除橘络，可减少污染。下列生长在特定环境中的4类微生物，可以大量产生所用酶的有(多选)(　　)。
A．生长在麦麸上的黑曲霉 B．生长在酸奶中的乳酸菌
C．生长在棉籽壳上的平菇 D．生长在木屑上的木霉
3.固定化酶是从20世纪60年代迅速发展起来的一种技术。科研人员用海藻酸钠作为包埋剂来固定小麦酯酶，以研究固定化酶的相关性质和最佳固定条件。酶活力为固定化酶催化化学反应的总效率，包括酶活性和酶的数量。图甲、乙、丙为部分研究结果。下列有关叙述中，错误的是(　　)。
A．由甲图可知，固定化酯酶比游离酯酶对温度变化适应性更强
B．由乙图可知，浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好
C．由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用3次，之后若继续使用则酶活力明显下降
D．固定化酶的酶活力较高，主要原因是增加了酶与底物的接触面积
4. 某校学生尝试用琼脂作载体，用包埋法固定α 淀粉酶来探究固定化酶的催化效果。实验结果见下表(假设加入试管中的固定化淀粉酶量与普通α 淀粉酶量相同)。
实验表明1号试管中淀粉未被水解，你认为最可能的原因是(　　)。
1号试管 2号试管
固定化淀粉酶 √
普通α 淀粉酶 √
淀粉溶液 √ √
60 ℃保温5分钟，取出冷却至室温，滴加碘液
现象 变蓝 不变蓝
A.实验中的温度过高，导致固定化淀粉酶失去活性
B．淀粉是大分子物质，难以通过琼脂与淀粉酶接触
C．水浴保温时间过短，固定化淀粉酶未将淀粉水解
D．实验程序出现错误，试管中应先加入碘液后保温
实验探究
为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成3等份，进行3组实验。甲、乙两组在洗衣粉中加入1种或2种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，其他实验条件均相同，下表为实验记录。请回答下列问题。
水温/ ℃ 10 20 30 40 50
组别 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙
清除血渍时间/min 67 66 88 52 51 83 36 34 77 11 12 68 9 11 67
清除油渍时间/min 93 78 95 87 63 91 82 46 85 75 27 77 69 8 68
(1)提高洗衣粉去污能力的方法有________。甲组在洗衣粉中加入了________。乙组在洗衣粉中加入了________。
(2)甲、乙组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有______________________________。
(3)如果甲、乙和丙3组均在水温为80 ℃时洗涤同一种污渍，请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由。____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的，遇水后包裹层很快溶解，释放出来的酶迅速发挥催化作用。请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由___________________
________________________________________________________________________。
限时训练
题组一　果胶酶在果汁生产中的作用
1．下列关于果胶酶的说法不正确的是(　　)
A．虽然实验的变量发生了变化，但通过设置梯度来确定最适值的思想方法是不变的
B．植物、霉菌、酵母菌和细菌均能产生果胶酶
C．通过测定滤出的苹果汁的体积大小无法来确定果胶酶活性的高低
D．人们使用果胶酶、纤维素酶等来解决制作果汁面临的问题
2．如图曲线表示的是温度和果胶酶活性之间的关系，此曲线能说明的是(多选)(　　)
A．在B点之前，果胶酶的活性和温度成正比；之后，成反比
B．当温度到达B点时，果胶酶的活性最高，酶的催化作用最强
C．A点时，果胶酶的活性很低，但随着温度升高，果胶酶的活性可以上升
D．C点时，果胶酶的活性也很低，当温度降低时，酶的活性也可以恢复上升
3.下列是有关酶的应用问题，请分析回答。
工业生产果汁时，常常利用果胶酶破除果肉细胞壁以提高出汁率，为研究温度对果胶酶活性的影响，某学生设计了如下实验：
①将果胶酶与苹果泥分装于不同试管，在10℃水浴中恒温处理10 min(如图A)。
②将步骤①处理后的果胶酶和苹果泥混合，再次在10℃水浴中恒温处理10 min(如图B)。
③将步骤②处理后的混合物过滤，收集滤液，测量果汁量(如图C)。
④在不同温度条件下重复以上实验步骤，并记录果汁量，结果如下表：
温度/℃ 10 20 30 40 50 60 70 80
果汁量/mL 8 13 15 25 15 12 11 10
根据上述实验，请分析回答下列问题：
(1)果胶酶能破除细胞壁，是因为果胶酶可以促进细胞壁中果胶的水解，产物是____________。
(2)实验结果表明，当温度为________附近时，果汁量最多，此时果胶酶的活性________。
(3)为什么该实验能够通过测定过滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)果胶酶作用于一定量的某种物质(底物)，保持温度、pH在最适值，生成物量与反应时间的关系如图：在35 min后曲线变成水平是因为________。若增加果胶酶浓度，其他条件不变，请在图中画出生成物量变化的示意曲线。
题组二　探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
4．有人设计实验探究加酶洗衣粉是否能提高去污力并优于普通洗衣粉。实验分为两组，一组衣物用加酶洗衣粉洗涤，一组衣物用普通洗衣粉洗涤。该实验设计缺少(　　)
A．用加酶洗衣粉洗涤和适量普通洗衣粉洗涤的对照
B．既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤的对照
C．用普通洗衣粉洗涤和少量加酶洗衣粉洗涤的对照
D．用少量普通洗衣粉洗涤和大量加酶洗衣粉洗涤的对照
5．某工厂生产了一种加酶洗衣粉，其包装袋上印有如下说明：
成分：含碱性蛋白酶等。
用法：洗涤前先将衣物浸于洗衣粉水内数小时。使用温水效果最佳。
注意：切勿用于丝质及羊毛衣料。用后彻底清洗双手。
请回答下列问题：
(1)质检局针对该洗衣粉设计了如下图所示装置进行实验：
该实验的目的是_______________________________________________________。
(2)一学生为探索该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，参考(1)的实验材料及方法进行了实验，并把结果用曲线图A、B表示(如下图)：
①由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适温度约为_________________________________。
②在0℃和75℃时，酶的催化效率基本都降为零，但温度再度回到45℃，后者的催化作用已不能恢复，这是因为____________________________________________。
③该学生在实验过程中可通过观察________________________来判断酶的催化效率。
(3)该加酶洗衣粉的去污原理是_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)大力推广加酶洗衣粉，使之代替含磷洗衣粉，有利于生态环境保护，这是因为_______________________________________________________________________________
(5)除加酶外，很多洗衣粉中还加有香精，高档洗衣粉中的香精都是由植物芳香油制成的，目前从植物中提取芳香油的方法有________、________等。(写出两种)
6.某学生进行“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的课题研究。他的实验设计如下：
①设置两组实验，分别使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉　②两组实验的洗衣粉用量、被洗涤的衣物量、衣物质地、污染物性质和量、被污染的时间、洗涤时间、洗涤方式等全部设置为相同　③根据污渍去除程度得出结果
对这个实验的评价，正确的是(　　)
A．对照实验设置错误　　　　 B．无关变量设置太多
C．没有自变量 D．因变量不能描述
题组三　酵母细胞的固定化
7．(2011·连云港质检)下列有关制备固定化酵母细胞的说法错误的是(　　)
A．可根据凝胶珠的颜色和形状检测凝胶珠的质量
B．要将酵母细胞活化处理
C．制成的凝胶珠上不能出现小孔
D．配制的海藻酸钠浓度是本实验的关键
8．下列说法不正确的是(　　)
A．固定化酶和固定化细胞的技术方法包括包埋法、化学结合法和物理吸附法
B．固定化酶更适合采用化学结合法和物理吸附法
C．由于细胞个大，而酶分子很小，因此细胞多采用物理吸附法固定
D．反应物是大分子物质应采用固定化酶
9.（2012山东高考模拟预测卷试题）（18分）果酒具有很高的营养价值和保健作用,越来越受到人们的喜爱，制作果酒时需要酵母菌，请回答下列问题。
（1）土壤是酵母菌的大本营，若从含有酵母菌、醋酸菌、青霉菌、毛霉的土壤中分离到较纯的酵母菌，最简便的方法是在 条件下选择培养。若想对初步筛选得到的目的菌进行纯化并计数，可采用的接种方法是 。
（2）酵母菌的酒精发酵过程一般控制在 的温度范围，最适合酵母菌繁殖。发酵后是否有酒精生成，可以用 来检验。
（3）葡萄汁为酵母菌的生长和繁殖提供的营养成分是 。
（4）酵母细胞多采用 法固定化。固定酵母细胞时首先将干酵母放入 中活化，若制得的凝胶珠颜色过浅，可能原因是 。
高考真题体验
1.（2012江苏）16. 下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果” 的叙述，合理的是（ ）
A. 先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度
B. 实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度
C. 相同 pH 时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉
D. 衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果
2.（2012广东）29 ．（16分）食品种类多，酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知：
（1）pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图12可知，_________更适宜作为食品添加剂，理由是________。蛋白酶的活力可用________的量来表示。
该蛋白酶的提取工艺流程如下：
兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示，酶保护剂浓度在0.02～0.06mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.0～8.0范围内，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。
3.（2012上海）酶在大规模产业化应用中的核心问题是固定化技术，而酶固定化所依据的基本原理在于酶具有
A．热稳定性 B．催化高效性 C．催化特异性 D．可反复使用性
4.（2012江苏）下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，错误的是（ ）
A.从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小
B. 作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药
C. 尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用
D.将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2 和杂菌
5．(2011·江苏卷)下列有关酶的制备和应用的叙述，正确的是(　　)。
A．酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶
B．透析、电泳和酸解等方法常用于酶的分离与纯化
C．棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤
D．多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层
6．(2010·江苏生物，25)图1表示制备固定化酵母细胞的有关操作，图2是利用固定化酵母细胞进行酒精发酵的示意图，下列叙述正确的是(多选)(　　)。
A．刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液
B．图1中X 溶液为CaCl2溶液，其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠
C．图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触
D．图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中
7．(2010·江苏生物，3)某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白质，下列叙述正确的是(　　)。
A．该蛋白酶分子结构中至少含有129个氨基和129个羧基
B．该蛋白酶溶液与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应
C．利用透析法纯化该蛋白酶时，应以蒸馏水作为透析液
D．用含该蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型的加酶洗衣粉好
8．(2009·江苏，3)下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述，正确的是(　　)。
A．固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显
B．固定化酶的应用中，要控制好pH、温度和溶解氧
C．利用固定化酶降解水体中有机磷农药，需提供适宜的营养条件
D．利用固定化酵母细胞进行发酵，糖类的作用只是作为反应底物
9.(2009·江苏生物，31)酶解法制备原生质体的原理是利用酶溶液对细胞壁成分的降解作用。蜗牛酶液从蜗牛(以植物为食)消化腺中提取；果胶酶、纤维素酶从微生物中提取。为了研究不同酶液的酶解效果，某实验小组取无菌烟草幼叶，切成相同大小的小片，等量放入6支试管中，试剂用量和实验结果列于下表。请回答有关问题。
试管编号项目 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
蒸馏水/mL 2 0 1 1 1 1
缓冲液/mL 0 2 1 0.5 0.5 0.5
果胶酶液/mL 0 0 0 0.5 0 0
蜗牛酶液/mL 0 0 0 0 0.5 0
纤维素酶液/mL 0 0 0 0 0 0.5
实验结果(绿色深浅程度) － － － ＋＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋
(注：“＋”越多表示绿色越深，“－”表示颜色无显著变化)
(1)实验过程中，需要轻摇试管，其目的是________________，使原生质体从叶小片中游离出来，以便观察悬浮液绿色的深浅。
(2)从绿色的深浅可推测：蜗牛酶液酶解效果最好，原因是蜗牛酶液含有________________等多种酶。该实验中________是空白对照组，其设置意义是_________________________。
(3)用网筛过滤原生质体到离心管内，离心后收集沉淀物，并用________洗涤。
(4)原生质体是否符合要求还需进行检验，其检验的方法是________________。
学案60 酶的研究与应用
答案与解析
基础自查
一、果胶酶在果汁生产中的作用
1． 果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶 、 果胶分解酶 和果胶酯酶，能使果胶分解成可溶性的半乳糖 醛、酸，瓦解植物细胞壁和胞间层。
2． (1) 指酶催化一定化学反应的能力，可用反应速度 来表示。
(2) 温度、pH和酶的抑制剂等条件都会影响酶的活性。
3． (1)实验方案：确定温度梯度 →探讨控制温度的方法和措施。
(2) 制备水果泥→制备果胶酶→水果泥与果胶酶分别水浴保温→将水果泥和果胶酶混合保温→过滤出果汁→记录果汁量→改变不同温度后，重复上面实验。一、1. 2. 3.
(4) 获得的果汁越多，或果汁越澄清，表明果胶酶的活性越高。
二、探讨加酶洗衣粉的洗剂效果
1．加酶洗衣粉和酶制剂
加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉，常用酶制剂有四类：蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶 和纤维素酶。
2．加酶洗衣粉去污机理
将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子肽 大分子脂肪、淀粉和纤维素
三、酵母细胞的固定化
1．固定化酶的应用实例
固定化酶技术使用的反应柱上的孔应该满足酶颗粒无法通过，反应溶液自由出入的条件。
2．(1) 固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。
(2) 包括包埋法、化学结合法和物理吸附法。
(3)酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定，细胞多采用包埋法 固定。
(4) 与固定化酶相比，制备成本低，操作容易。
3．酵母细胞的活化→配制0.05mol·L－1的CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞。
课堂深化探究
一．果胶酶在果汁生产中的应用
1．影响果汁产量的物质及处理方法
(1) 一是果肉的出汁率低，耗时长；二是榨取的果汁浑浊、黏度高、容易发生沉淀。
(2)处理方法——酶解法
常用的酶及其作用特点如下：
组　成 本质 作　用
果胶酶 多聚半乳糖醛酸酶果胶分解酶果胶酯酶 蛋白质 催化果胶水解为可溶性半乳糖醛酸
纤维素酶 C1酶Cx酶葡萄糖苷酶 蛋白质 纤维素纤维二糖葡萄糖
2.(1)①探究不同温度(或pH)对果胶酶活性的影响时，温度(或pH)作为自变量，有效地控制其他无关变量，通过设置合理的温度(或pH)梯度来确定最适值。
②在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到所要求的温度或pH条件，以避免混合后条件的变化，确保实验结果的可信度和可靠性。
③以果汁澄清度与果汁产量的多少确认果胶酶活性的高低。
(2)①本实验是一个探究性的定量实验，所测出的最适用量是在本实验的温度、pH条件下测出的，因而果胶酶的最适用量应标明温度和pH。
②如果随酶浓度的增加，过滤到的果汁的体积也增加，说明酶的用量不足；当酶的浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积不再改变，说明酶的用量已经足够，那么，这个值就是酶的最适用量。
二、探究加酶洗衣粉的洗涤效果
1．常用酶制剂的种类及洗涤原理
种类 洗涤原理 洗涤实例
蛋白酶 可将蛋白质水解为易溶解或分散于洗涤液中的小分子肽或氨基酸 血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢
脂肪酶 把脂肪水解为较易溶解的甘油和游离的脂肪酸 油渍、人体皮脂、口红
淀粉酶 能使淀粉迅速分解为可溶性的麦芽糖、葡萄糖等 来自面条、巧克力等的污垢
纤维素酶 使纤维的结构变得蓬松，从而使渗入到纤维深处的尘土和污垢能够与洗衣粉充分接触，达到更好的去污效果
2.探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物上污渍的洗涤效果
(1) ①取大烧杯两只，用量筒量取等量水放入其中。
②将制好的污染布块和洗衣粉(一组为污染布块与普通洗衣粉，一组为污染布块与加酶洗衣粉)分别放入两只烧杯中。
③用玻璃棒同时充分搅拌。一段时间后再搅拌，可重复进行。
④相同的时间后观测洗涤效果。
(2) ①加酶洗衣粉有很多种，注意实验用的加酶洗衣粉的说明，是单一加酶洗衣粉，还是复合加酶洗衣粉。
②所滴加的污染物种类与实验结果有着密切的关系。
③洗涤材料可选用纯棉制品。
3．根据不同季节的温度设置水温——确认适于不同季节使用的洗衣粉，应根据当地一年中的实际气温变化来确定水温，通常情况下，冬季、春季、秋季和夏季可分别选取5 ℃、15 ℃、25 ℃和35 ℃的水温，因为这4个水温较符合实际情况，对现实也具指导意义。
4．(1)实验原理：酶的催化作用具有专一性，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。
(2) ① 加酶洗衣粉的种类。
② 其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。
(3)
步　骤 烧杯编号
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
注入自来水 500 mL 500 mL 500 mL
加入物质(等量) 奶渍布 奶渍布 奶渍布
控制水温 37 ℃ 37 ℃ 37 ℃
加入洗衣粉(等量) 蛋白酶洗衣粉 复合酶洗衣粉 脂肪酶洗衣粉
用玻璃棒搅拌 5 min 5 min 5 min
观察实验现象
三、固定化酶与固定化细胞
1．直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较
直接使用酶 固定化酶 固定化细胞
酶的种数 一种或几种 一种 一系列酶
常用载体 高岭土、皂土、硅胶、凝胶 明胶、琼脂糖、海藻酸钠、醋酸纤维素、聚丙烯酰胺
制作方法 化学结合固定化、物理吸附固定化 包埋法固定化
是否需要营养物质 否 否 是
催化反应 单一或多种 单一 一系列
反应底物 各种物质(大分子、小分子) 各种物质(大分子、小分子) 小分子物质
缺点 ①对环境条件非常敏感，易失活；②难回收，成本高，影响产品质量 不利于催化一系列的酶促反应 反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降
优点 催化效率高、耗能低、低污染 ①既能与反应物接触，又能与产物分离；②可以反复利用 成本低、操作容易
2.制备固定化酵母细胞的实验注意事项
(2)海藻酸钠溶液的浓度
海藻酸钠溶液 因为如果海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠；如果浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少，都会影响实验效果。
(3)海藻酸钠溶液配制注意事项
小火或间断加热 海藻酸钠发生焦糊 先冷却至室温 酵母细胞混合 高温杀死酵母细胞 将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中 注射 影响凝胶珠的形成
(4) CaCl2溶液的作用是使海藻酸钠胶体发生聚沉，形成凝胶珠。
对应训练
1.解析　在探究果胶酶的用量实验中，参照研究温度和pH对酶活性的影响实验，采用梯度测定法，只是将原实验中的pH梯度和温度梯度改成酶的用量梯度而已，基本实验思路不变，即A正确；植物、霉菌、酵母菌和细菌在其生活过程中，都会发生分解果胶的过程，因此，它们都可产生果胶酶，故B正确；在制作果汁过程中，由于果胶、纤维素的存在，影响榨出的果汁量及果汁的透明度，加入纤维素酶和果胶酶后，果汁榨出量及透明度均有提高，即D正确；在使用梯度测定酶的用量及活性时，可以通过榨出的苹果汁的体积大小来判断，因此C错误。
答案　C
2.解析　本题考查考生对“生物的生活习性、形态结构和功能与环境相适应”思想的理解。橘络的主要成分是纤维素(植物细胞壁的主要成分)，因此，能以死亡植物体为营养来源的微生物细胞中一定含有分解细胞壁成分的酶。
答案　ACD
3.解析　由甲图可知，固定化酯酶比游离酯酶对温度变化的适应性更强；由乙图可知，浓度为3%的海藻酸钠包埋效果最好；由丙图可知，固定化酯酶一般可重复使用3次，之后若继续使用则酶活力明显下降；固定化酶的酶活力较高，主要原因是固定化酶的结构更稳定。
答案　D
4.序出现错误，试管中应先加入碘液后保温
解析　本题考查酶的固定化，意在考查考生的理解和应用能力。由于固定化酶是用包埋法固定的，而淀粉是大分子物质，它不能通过琼脂与酶充分接触，导致淀粉不能被水解而遇碘液呈现蓝色。
答案　B
实验探究
解析　本题考查酶的相关知识。通过表格比较容易得出：在10～50 ℃范围内，随着温度的升高，酶的去污能力增强；加入酶的洗衣粉去污能力比未加酶的强。血渍中主要成分是蛋白质，油渍中主要成分是脂肪。根据甲、乙两组去除血渍和油渍的能力比较，能够得出甲组加入了蛋白酶，乙组加入了蛋白酶和脂肪酶。甲、乙两组洗涤效果的差异，说明酶具有专一性。酶在高温条件下会变性失活，水温为80 ℃时酶失活，因而3组实验效果没有差别。酶的固定化技术是要把酶固定在不溶于水的载体上，且固定化酶具有重复利用的特点。
答案　(1)加酶和适当提高温度　蛋白酶　蛋白酶和脂肪酶
(2)专一性　(3)没有差异，因为高温使酶失活　(4)未运用酶的固定化技术，因为酶未固定在不溶于水的载体上，也不能重复利用
限时训练
1．C　果胶酶的活性可以通过测果汁体积大小来反映，也可通过观察果汁的澄清度来反映。
2.ABC　从图中可以看出随着温度的不断升高，果胶酶的活性在上升，等达到B点时，酶的活性达到最高；随后，随着温度的继续上升，酶的活性迅速下降。但是A点和C点相比，虽然酶的活性都很低，但是A点是低温条件，对酶的分子结构无影响，所以，随着温度的上升，其活性也会不断上升，而C点是高温条件，当温度过高时，会破坏酶的分子结构，使酶的活性发生不可逆的变化。
3.(1)半乳糖醛酸　(2)40℃　最高
(3)果胶酶将果胶分解为小分子物质，小分子物质可以通过滤纸，因此苹果汁的体积大小反映了果胶酶催化分解果胶的能力
(4)底物消耗完毕　如图
解析　从实验数据分析：在40℃附近时，果汁量最多，说明此时的果胶酶催化活性最高。因为底物的量是一定的，所以底物消耗完时，生成物的量达到最大值，其后不再发生变化；增加酶的浓度可以使反应更快地达到平衡点，即更早结束反应，但生成物的总量不会发生变化。
题组二　探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
4．B　该实验的自变量是加酶洗衣粉、普通洗衣粉。实验设计应分为三组，其中实验组有两组：一组用加酶洗衣粉，一组用普通洗衣粉；另外还应有一个空白对照组，既不用加酶洗衣粉洗涤也不用普通洗衣粉洗涤的对照。
5．(1)检测该洗衣粉中是否含蛋白酶
(2)①45℃　②高温破坏了酶的分子结构，使酶活性丧失
③胶片上的蛋白膜消失时间的长短
(3)用蛋白酶分解衣服中的污垢，使污垢中所含的蛋白质变为易分解的小分子，使之易被洗去
(4)酶本身无毒，含量少，又易分解，不会引起水体富营养化，对环境无污染
(5)萃取法　蒸馏法　压榨法(任选两种)
6.A　[实验课题是“加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”，因此设置的两组实验应该是：一组用普通洗衣粉作对照组，另一组用加酶洗衣粉作实验组。如果设置三组也正确，一组用普通洗衣粉作对照组，实验组设置使用蛋白酶洗衣粉和复合酶洗衣粉。
题组三　酵母细胞的固定化
7．C　制备固定化酵母细胞时，细胞悬浮在海藻酸钠溶液中，滴进CaCl2溶液中，形成海藻酸钙凝胶小球，细胞被包埋在凝胶的小孔中，制成固定化细胞，故C错误。
8．C　由于细胞个大，酶分子很小，个大的细胞难以被吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。因此，细胞多采用包埋法固定化，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化。
【解析】：（1）酵母菌、醋酸菌、青霉菌、毛霉的呼吸方式不同，酵母菌可以进行无氧呼吸，也可以进行有氧呼吸，而其他几种只能进行有氧呼吸，所以可以在无氧条件下分离出酵母菌。想对初步筛选得到的目的菌进行纯化并计数，可采用的接种方法是稀释涂布平板法
（2）酵母菌的最适温度为18 ℃～25 ℃。检验酒精常用酸性的重铬酸钾溶液。
（3）葡萄汁中营养物质丰富，可为酵母菌提供碳源、氮源、水、无机盐和生长因子。
（4）因细胞比较大，不易从包埋材料中露出，所以固定化细胞一般采用包埋法。固定酵母细胞时首先将干酵母放入蒸馏水中活化，若制得的凝胶珠颜色过浅，可能原因是海藻酸钠浓度过低
【答案】：（1）无氧 稀释涂布平板法
（2）18 ℃～25 ℃ 酸性的重铬酸钾
（3）碳源、氮源、水、无机盐和生长因子
（4）包埋 蒸馏水 海藻酸钠浓度过低
高考真题体验
1.【答案】B
【解析】酶的活性受温度的影响，高温使酶失活，A错；实验的应变量是洗涤效果，其可观测指标可以为污渍残留程度，B正确；酶的活性受PH的影响，只有在最适PH时，酶的活性最高，加酶洗衣粉的洗涤效果才最好，C错；衣物质地对去污也有重要的影响，而酶的作用效率与用量有关，D错
2.【答案】
（1）木瓜蛋白酶 由图可以看出，木瓜蛋白酶的活性不随pH的变化而变化
单位时间内底物消耗（产物产生）
（2）课题：探究酶保护剂的最适浓度和提取液的最适pH
单位时间内底物的消耗量 提取液的pH
6.0 6.2 6.4 6.6 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0
酶保护剂的浓度 0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
【解析】（1）审题结合图形和文字，在题目中已经提供了信息“食品种类多，酸碱度范围广”，所以选择的食品添加剂应该有较广的酸碱适应范围。从图形中，可以看出木瓜蛋白酶的适应范围最广，所以可以选作食品添加剂。酶的活力，一般用酶催化的底物消耗量或者产物生成量来表示。
实验设计，应该明确实验目的：探究酶保护剂的最适浓度和提取液的最适pH值，所以可以将酶保护剂的浓度和提取液的pH值作为自变量，因变量为单位时间内底物的消耗量。
3.【答案】D
【解析】固定化酶指通过物理或化学的方法，将水溶性酶与非水溶性载体结合，既能与反应物接触又能与产物分离，与直接使用酶相比，除催化效率高、特异性强外，还可反复使用酶；酶的热稳定性一般都不强。故D正确。
4.【答案】C
【解析】化学结合法可能影响酶的活性部位而影响反应效果，而吸附法是物理方法不影响酶的分子结构，A正确；消化酶在消化道内起作用，B正确；尿糖试纸由于使用后不能将反应物和酶分开，而不能再次使用，C错；固定化酵母细胞在凝胶珠中，用无菌水冲洗可洗去CaCl2和表面的杂菌，D正确
5.解析　利用酶解法和吸水涨破法使细胞解体，用于制备胞内酶；酶的纯化和分离的方法有透析法、离心沉降法和电泳法；纤维素酶能去除棉纺织品表面浮毛，平整织物表面，故可用添加纤维素酶的洗衣粉洗涤棉织物；多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的最外层，保持其他酶在胃中不被破坏。
答案　A
6.解析　溶化的海藻酸钠应冷却至室温后与活化的酵母菌混合，A项错误。海藻酸钠与酵母菌混合液应滴入CaCl2溶液中，以制备凝胶珠；凝胶珠用蒸馏水冲洗2～3次后，再转移到发酵装置中；搅拌可使酵母菌与培养液充分接触，有利于发酵的顺利进行，故B、C、D三个选项正确。
答案　BCD
7.解析　一条多肽链中至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基；该蛋白酶属于蛋白质，与双缩脲试剂作用，产生紫色反应；利用透析法纯化该蛋白酶时，应以磷酸缓冲液作为透析液；蛋白酶催化水解蛋白质，而油渍属于脂质，用含该蛋白酶的洗衣粉无法去除油渍，用含该蛋白酶的洗衣粉去除血渍、奶渍时，效果比其他类型的加酶洗衣粉好。
答案　B
8.解析　本题考查固定化细胞与固定化酶的优点和利用条件。固定化细胞固定的是一系列酶，因此，在多步连续催化反应方面比固定化酶更有优势；酶属于非生物，因此利用时不必提供氧气、营养物质等；固定化酵母发酵液中葡萄糖等糖类，不仅是发酵作用的反应底物，也是酵母菌生长所需的碳源。
答案　A
9.解析　(1)实验过程中，需要轻摇试管，可以使细胞壁与酶充分接触，提高酶解效果。(2)蜗牛以植物为食，所以蜗牛酶液中含有果胶酶和纤维素酶，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ没有添加酶溶液为空白对照组。其设置意义是排除无关变量的干扰。(3)离心后收集沉淀物，并用等渗溶液清洗，目的是保持细胞正常形态。(4)要用低渗涨破法来检验原生质体是否符合要求，若没有细胞壁则可以涨破，有则不能涨破。
答案　(1)为了使细胞壁与酶充分接触，提高酶解效果
(2)果胶酶和纤维素酶　Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ　排除无关变量的干扰
(3)等渗溶液　(4)低渗涨破法
www.第七单元 生物变异、育种和进化
学案32 从杂交育种到基因工程
考纲要求
生物变异在育种上的应用(Ⅱ)。
2.转基因食品的安全(Ⅰ)。
复习要求
1.简述基因工程的基本原理。
2.举例说出基因工程在农业、医药等领域的应用。
3.关注转基因生物和转基因食品的安全性。
基础自查
一、杂交育种
1．概念
2．原理
3．过程
4．优点 。
5．缺点
（1） （2） 。
6．意义：培育优良新品种。
二、诱变育种
1．概念 。
2．原理： 。
3．过程： 。
4．优点
(1) 。
(2) 。
5．缺点：诱发产生的突变，有利的个体往往不多，需处理大量材料，使选育工作量大，具有盲目性。
6．培育具有新性状的品种。
三．基因工程的操作工具
1．基因的“剪刀”——限制性核酸内切酶(简称限制酶)
(1)分布： 。
(2)特性： 。
(3)实例：EcoR Ⅰ限制酶能专一识别GAATTC序列，并在G和A之间将这段序列切开。
(4)切割结果 。
(5)作用：基因工程中重要的切割工具。在微生物体内能将外来的DNA切断，对自己的DNA无损害。
2．基因的“针线”——DNA连接酶
(1)催化对象： 。
(2)催化位置： 。
(3)催化结果：形成重组DNA。
3．常用的运载体——
(1)本质：小型环状DNA分子
(2)作用
(3)条件
四、试用流程图表示基因工程的操作步骤
课堂深化探究
一．常见育种方式的比较
杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程育种
原理 基因重组 基因突变 染色体变异 染色体变异 基因重组
常用方式
育种程序
优点
缺点
应用
特别提醒：
1．诱变育种与杂交育种相比，前者能产生前所未有的新基因，创造变异新类型；后者不能产生新基因，只是实现原有基因的重新组合。
2．在所有育种方法中，最简捷、常规的育种方法——杂交育种。
3．不同育种目的的杂交育种的基本步骤及特点
(1)培育杂合子品种——杂种优势的利用
在农业生产上，可以将杂种一代作为种子直接利用，如水稻、玉米等。
①基本步骤：选取双亲P(♀、♂)→杂交→F1。
②特点：高产、优质、抗性强，但种子只能种一年。
(2)培育纯合子品种
①培育隐性纯合子品种的基本步骤
选取双亲P(♀、♂)→杂交→F1→自交→F2→选出表现型符合要求的个体种植推广。
②培育双显纯合子或隐—显纯合子品种的基本步骤
选取双亲P(♀、♂)→杂交→F1→自交→F2→选出表现型符合要求的个体自交→F3→……→选出稳定遗传的个体推广种植。
③特点：操作简单，但需要的时间较长。
4．杂交育种选育的时间是F2，原因是从F2开始发生性状分离；选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性。
5．杂交育种是通过杂交培育具有优良性状且能稳定遗传(纯合子)的新品种，而杂种优势则是通过杂交获得种子，一般不是纯合子，在杂种后代上表现出多个优良性状，但只能用杂种一代，因为后代会发生性状分离。
6．诱变育种尽管能提高突变率，但处理材料时仍然是未突变的远远多于突变的个体；突变的不定向性和一般有害的特性决定了在突变的个体中有害仍多于有利，只是与自然突变相比较，二者都增多。
二．基因工程
1．基因工程的原理是什么？
　
　
2．简述基因操作工具的特性。
　
　
　
　
3．简述基因工程的基本操作程序？
　
4．DNA连接酶、DNA聚合酶和DNA酶有何不同？
5．基因工程中的运载体和细胞膜上的载体相同吗？
特别提醒　
(1)微生物常做受体细胞的原因是因其繁殖速度快、代谢旺盛、目的产物多。
(2)目的基因表达的标志：通过转录翻译合成出相应的蛋白质。
(3)只有第三步将目的基因导入受体细胞不涉及到碱基互补配对。
(4)限制性核酸内切酶和DNA连接酶的作用部位都是脱氧核苷酸之间形成的磷酸二酯键(不是氢键)，只是一个切开，一个连接。
(5)质粒是最常用的运载体，不要把质粒同运载体等同，除此之外，噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。运载体的化学本质为DNA，其基本单位为脱氧核苷酸。
(6)要想从DNA上切下某个基因，应切2个切口，产生4个黏性末端。
(7)DNA酶即DNA水解酶，是将DNA水解的酶；DNA聚合酶是在DNA复制过程中，催化形成新DNA分子的酶，是将单个游离的脱氧核苷酸加到DNA片段上，需要模板；但DNA连接酶是将两个DNA片段的两个缺口同时连接，不需要模板，两者作用的化学键相同，都是磷酸二酯键。
(8)原核生物基因(如抗虫基因来自苏云金芽孢杆菌)可为真核生物(如棉花)提供目的基因。
(9)限制酶在第一步和第二步操作中都用到，且要求同一种酶，目的是产生相同的黏性末端；第二步中两种工具酶都用到。
(10)受体细胞动物一般用受精卵，植物若用体细胞则通过组织培养的方式形成新个体。
(11)抗虫棉只能抗虫，不能抗病毒、细菌。
对应训练
1．太空育种是指利用太空综合因素如强辐射、微重力等，诱导由宇宙飞船携带的种子发生变异，然后进行培育的一种育种方法。下列说法正确的是(　 　)
A．太空育种产生的突变总是有益的
B．太空育种产生的性状是定向的
C．太空育种培育的植物是地球上原本不存在的
D．太空育种与其他诱变方法在本质上是一样的
2．将①、②两个植株杂交，得到③，将③再做进一步处理，如图所示。下列分析错误的是(　 　)
A．由③到④过程一定发生了等位基因分离、非同源染色体上非等位基因自由组合
B．由⑤×⑥到⑧的育种过程中，遵循的主要原理是染色体变异
C．若③的基因型为AaBbdd，则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4
D．由③到⑦过程可能发生突变和重组，为生物进化提供原材料
3．如图表示某种农作物品种①和②培育出⑥的几种方法，下列有关说法中错误的是(　 　)
A．经过Ⅲ培育形成④常用的方法是花药离体培养
B．过程Ⅵ常用一定浓度的秋水仙素处理④的幼苗
C．由品种①直接形成⑤的过程必须经过基因突变
D．由品种①和②培育能稳定遗传的品种⑥的最快途径是Ⅰ→Ⅴ
4．用高秆抗锈病(DDTT)和矮秆不抗锈病(ddtt)的二倍体水稻品种进行育种时，方法一是杂交得到F1，F1再自交得到F2，然后选育所需类型；方法二是用F1的花药进行离体培养，再用秋水仙素处理幼苗得到相应植株。下列叙述正确的是(　 　)
A．方法一所得F2中重组类型、纯合子各占3/8、1/4
B．方法二所得植株中纯合子、可用于生产的类型比例分别为1/2、1/4
C．方法一和方法二依据的主要原理分别是基因重组和染色体结构变异
D．方法二的最终目的是获得单倍体植株，秋水仙素可提高基因突变频率
5．在已知某小片段基因碱基序列的情况下，获得该基因的最佳方法是(　 　)
A．用mRNA为模板反转录合成DNA
B．以4种脱氧核苷酸为原料人工合成
C．将供体DNA片段转入受体细胞中，再进一步筛选
D．由蛋白质的氨基酸序列推测mRNA
6．在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作中错误的是(　 　)
A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C．将重组DNA分子导入烟草原生质体
D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
实验探究
现有三个番茄品种，基因型分别为AABBdd、AAbbDD、aaBBDD，三对等位基因分别位于三对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形三对相对性状。如何运用杂交育种的方法利用以上三个品种的种子获得基因型为aabbdd的植株？(要写出详细的方法和步骤)
(1) 。　
(2) 。
(3) 。
(4) 。
限时训练
题组一　育种方法
1．已知水稻的抗病(R)对感病(r)为显性，有芒(B)对无芒(b)为显性。现有抗病有芒和感病无芒两个品种，要想选育出抗病无芒的新品种，生产中一般选用的育种方法是(　 　)
A．诱变育种　　　 B．多倍体育种 C．基因工程育种 D．杂交育种
2．在自然界的谷物中，水稻、玉米等都具有糯性，而小麦没有糯性。江苏某农科所通过江苏自火麦与日本关东107、美国IKE等种间杂交后获得糯性基因，再用其后代与扬麦158品种进行多次回交，将糯性品质固定在扬麦158品种上，培育出糯性小麦。相关的育种过程如图。下列叙述正确的是(　 　)
A．上述材料中，江苏某农科所培育糯性小麦的过程中运用的遗传学原理是基因突变
B．要想在短时间内获得糯性小麦的育种方法是a，此方法能提高突变率
C．a、c过程都需要使用秋水仙素，都作用于萌发的种子
D．要获得yyRR，b过程需要进行不断地自交来提高纯合率，理论上F2中获得yyRR的几率是1/16
3．用基因型为DDee与ddEE的个体杂交的豌豆种子(DdEe)获得纯合子(ddee)，最简捷的方法是(　 　)
A．种植→F2→选不分离者→纯合子
B．种植→秋水仙素处理→纯合子
C．种植→花药离体培养→秋水仙素处理→纯合子
D．种植→秋水仙素处理→花药离体培养→纯合子
4．下列所列出的是四种常见育种方法的优、缺点，请填出①～④所对应的育种方法名称(　　)
育种名称 优点 缺点
①______ 使位于不同个体的优良性状集中在一个个体上 时间长、需及时发现优良性状
②______ 可以提高变异频率或出现新性状，加速育种进程 ①有利变异少，需大量处理实验材料②变异具有不确定性，盲目性大
③______ 明显缩短育种年限 技术复杂
④______ 提高产量和营养成分 适用于植物，在动物中很难开展
A．杂交育种　单倍体育种　多倍体育种　诱变育种
B．基因工程育种　杂交育种　单倍体育种　多倍体育种
C．诱变育种　杂交育种　多倍体育种　单倍体育种
D．杂交育种　诱变育种　单倍体育种　多倍体育种
5．为获得纯合高蔓抗病番茄植株，采用了下图所示的方法，图中两对相对性状独立遗传。据图分析，不正确的是(　　)
A．过程①的自交代数越多，纯合高蔓抗病植株的比例越高
B．过程②可以取任一植株的适宜花药作培养材料
C．过程③包括脱分化和再分化两个过程
D．图中筛选过程不改变抗病基因频率
题组二　基因工程
6．基因工程是将目的基因通过一定过程，转入到受体细胞，经过受体细胞的分裂，使目的基因的遗传信息扩大，再进行表达，从而培养成工程生物或生产基因产品的技术。你认为支持基因工程技术的理论有(多选)(　　)
A．遗传密码的通用性
B．不同基因可独立表达
C．不同基因表达互相影响
D．DNA作为遗传物质能够严格地自我复制
7．人们试图利用基因工程的方法，用乙种生物生产甲种生物的一种蛋白质。生产流程是：甲生物的蛋白质→mRNA目的基因与质粒DNA重组导入乙细胞获得甲生物的蛋白质，下列说法正确的是(　　)
A．①过程需要的酶是逆转录酶，原料是A、U、G、C
B．②要用限制酶切断质粒DNA，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起
C．如果受体细胞是细菌，可以选用枯草杆菌、炭疽杆菌等
D．④过程中用的原料不含有A、U、G、C
8．利用外源基因在受体细胞中表达，可生产人类所需要的产品。下列选项中能说明目的基因完成了在受体细胞中表达的是( 　)
A．棉花二倍体细胞中检测到细菌的抗虫基因
B．大肠杆菌中检测到人胰岛素基因及其mRNA
C．山羊乳腺细胞中检测到人生长激素DNA序列
D．酵母菌细胞中提取到人干扰素蛋白
9．在基因工程中不会出现( 　)
A．DNA连接酶将黏性末端的碱基连接起来 C．目的基因需由运载体导入受体细胞
B．限制性核酸内切酶用于目的基因的获得 D．人工合成目的基因要用限制性内切酶
题组三　应用提升
10．生物世界广泛存在着变异，人们研究并利用变异可以培育高产、优质的作物新品种。下列能产生新基因的育种方式是(　　)
A．“杂交水稻之父”袁隆平通过杂交筛选技术培育出高产的超级水稻
B．用X射线进行大豆人工诱变育种，从诱变后代中选出抗病性强的优良品种
C．通过杂交筛选和人工染色体加倍技术，成功培育出抗逆能力强的八倍体小黑麦
D．把合成β胡萝卜素的有关基因转进水稻，培育成可防止人类VA缺乏症的转基因水稻
11(2012·北京东城区)将某种二倍体植物①、②两个植株杂交，得到③，将③再做进一步处理，如下图所示。下列分析不正确的是(　　)。
A．由③到④的育种过程依据的主要原理是基因突变
B．由⑤×⑥过程形成的⑧植株属于新物种
C．若③的基因型为AaBbdd，则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的
D．由⑦到⑨的过程会发生突变和重组，可为生物进化提供原材料
12下面为6种不同的育种方法。
据图回答下列问题。
(1)图中A至D方向所示的途径表示________育种方式，这种方法属常规育种，一般从F2代开始选种，这是因为__________________。A―→B―→C的途径表示________育种方式，这两种育种方式中后者的优越性主要表现在______________________________。
(2)B常用的方法为______________。
(3)E方法所用的原理是____________，所用的方法如______________、______________。育种时所需处理的种子应是萌动的(而非休眠的)种子，原因是______________________。
(4)C、F过程最常用的药剂是____________，其作用的原理______________________。
(5)由G到H过程中涉及的生物技术有___________________和______________。
(6)K―→L―→M这种育种方法的优越性表现在_______________________________。
高考真题体验
1（2012浙江）32.（18分）玉米的抗病和不抗病（基因为Ａ、ａ）、高杆和矮杆（基因为Ｂ、ｂ）是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮杆玉米种子（甲），研究人员欲培育抗病高杆玉米，进行以下实验：
取适量的甲，用合适剂量的γ射线照射后种植，在后代中观察到白化苗4株、抗病矮杆1株（乙）和不抗病高杆1株（丙）。将乙与丙杂交，Ｆ１中出现抗病高杆、抗病矮杆、不抗病高杆、不抗病矮杆。选Ｆ1中的抗病高杆植株上的花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高杆植株（丁）。
另一实验表明，以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高杆。
请回答：
（1）对上述1株白化苗的研究发现，控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA，因此该基因不能正常　　　　　，功能丧失，无法合成叶绿素，表明该白化苗的变异具有　　　　的特点，该变异类型属于　　　　　　　。
（2）上述培育抗病高杆玉米的实验运用了　　　　　　　　、单倍体育种和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是　　　　　　　　　　。花药离体培养中，可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株，也可通过诱导分化成　　　　　获得再生植株。
（3）从基因组成看，乙与丙植株杂交的Ｆ１中抗病高杆植株能产生　　　种配子。
（4）请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到Ｆ1的过程。
2（2012江苏）科学家将培育的异源多倍体的抗叶锈病基因转移到普通小麦中，育成了抗叶锈病的小麦，育种过程见图。图中A、B、C、D表示4个不同的染色体组，每组有7条染色体，C染色体组中含携带抗病基因的染色体。请回答下列问题：
（1）异源多倍体是由两种植物AABB与CC远源杂交形成的后代，经 方法培育而成，还可用植物细胞工程中 方法进行培育。
（2）杂交后代①染色体组的组成为 ，进行减数分裂时形成 个四分体，体细胞中含有 条染色体。
（3）杂交后代②中C组的染色体减数分裂时易丢失，这是因为减数分裂时这些染色体 。
（4）为使杂交后代③的抗病基因稳定遗传，常用射线照射花粉，使含抗病基因的染色体片段转接到小麦染色体上，这种变异称为 。
3（2012海南）无子西瓜是由二倍体(2n=22)与同源四倍体杂交后形成的三倍体。回答下列问题：
(1)杂交时选用四倍体植株作母本，用二倍体植株作父本，取其花粉涂在四倍体植株的______上，授粉后套袋。四倍体植株上产生的雌配子含有______条染色体，该雌配子与二倍体植株上产生的雄配子结合，形成含有______条染色体的合子。
(2)上述杂交获得的种子可发育为三倍体植株。该植株会产生无子果实，该果实无子的原因是三倍体的细胞不能进行正常的 分裂。
(3)为了在短期内大量繁殖三倍体植株，理论上可以采用____的方法。
4（2011福建）回答下列Ⅰ、Ⅱ题
Ⅰ.机体的免疫系统对核辐射损伤很敏感，主要表现在核辐射会诱导免疫细胞凋亡。人白细胞介素18（IL-18）能促进免疫细胞的增殖和分化，提高机体免疫功能。某科研小组开展了“IL-18对核辐射诱导小鼠脾细胞凋亡的抑制作用”的研究，方法如下：
选取若干实验小鼠，随机分成三组：①组无辐射损伤；②组辐射损伤（60Co照射，下同）；③组先辐射损伤，1天后注射IL-18。14天后分别取各组小鼠脾细胞进行体外培养，在培养了Oh、12h、24h、48h后，进行细胞凋亡检测，得到的细胞凋亡相对值如下表：
组别 处理方法 0 h 12 h 24 h 48 h
① 无辐射损伤 0.046 0.056 0.048 0.038
② 辐射损伤 0.460 0.420 0.530 0.520
③ 辐射损伤+IL–18 0.239 0.265 0.279 0.269
（1）选择脾细胞作为本实验材料，是因为脾脏是机体重要的_____器官。已知IL-18是一种淋巴因子，淋巴因子与______都属于免疫活性物质。
（2）细胞凋亡是由遗传机制决定的________死亡。从表中数据可知，细胞凋亡相对值越小，说明发生凋亡的脾细胞数目越_____;从_______（组别）两组数据可知，IL-18能够抑制脾细胞凋亡。
（3）科研小组还设置了第④组实验，方法是先注射IL-18，3天后进行辐射损伤，14天后的实验操作同前三组。与第③组相比，设置第④组的目的是_________________________
________________________。
（4）在作物育种中，可用60Co放出的γ射线使作物发生基因突变，从中筛选出优良的变异类型，这种育种方法叫做______育种，其特点是________________________________
_________________________（至少答出两点）。
Ⅱ.使用染色剂染色是生物学实验常用的方法，某同学对有关实验做了如下归纳：
实验 观察对象 染色剂 实验结果
① 花生子叶细胞的脂肪颗粒 苏丹Ⅲ 脂肪颗粒被染成橘黄色
② 人口腔上皮细胞中的DNA和RNA分布 吡罗红、甲基绿 细胞内染成绿色的面积显著大于染成红色的面积
③ 人口腔上皮细胞中的线粒体 健那绿 线粒体呈现蓝绿色
④ 洋葱根尖分生组织细胞的有丝分裂 龙胆紫 间期细胞不着色，分裂期细胞染色体着色
（1）上述实验结果的归纳，正确的有___________。
（2）实验②和实验④在染色之前，都使用了一定浓度的盐酸处理。其中，实验②用盐酸可改变__________通透性，加速染色剂进入细胞；实验④用盐酸与酒精混合，对材料进行解离。在两个实验操作中，都要注意盐酸浓度，处理材料时的温度和_________。
（3）健那绿使线粒体着色与线粒体内膜的酶系统有关。线粒体内膜上的酶主要催化有氧呼吸的第______阶反应，该反应变化是______________________。
5.(2010·全国Ⅱ，5)下列叙述符合基因工程概念的是(　　)
A．B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因
B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株
C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株
D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上
6．(2010·安徽卷)如图所示，科研小组用60Co照射棉花种子。诱变当代获得棕色(纤维颜色)新性状，诱变Ⅰ代获得低酚(棉酚含量)新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因(A、a)控制，棉酚含量由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。
(1)两个新性状中，棕色是________性状，低酚是________性状。
(2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是________，白色、高酚的棉花植株基因型是________。
(3)棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变I代中棕色、高酚植株自交。每株自交后代种植在一个单独的区域，从________的区域中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合体作为一个亲本，再从诱变Ⅰ代中选择另一个亲本，设计一方案，尽快选育出抗虫高产(棕色、低酚)的纯合棉花新品种(用遗传图解和必要的文字表示)。
7．(2010·四川卷)回答下列Ⅰ、Ⅱ两个小题。
Ⅰ.为提高小麦的抗旱性，有人将大麦的抗旱基因(HVA)导入小麦，筛选出HVA基因成功整合到染色体上的高抗旱性T植株(假定HVA基因都能正常表达)。
(1)某T植株体细胞含一个HVA基因。让该植株自交，在所得种子中，种皮含HVA基因的种子所占比例为________，胚含HVA基因的种子所占比例为________。
(2)某些T植株体细胞含两个HVA基因，这两个基因在染色体上的整合情况有下图所示的三种类型(黑点表示HVA基因的整合位点)。
①将T植株与非转基因小麦杂交：若子代高抗旱性植株所占的比例为50%，则两个HVA基因的整合位点属于图________类型；若子代高抗旱性植株所占的比例为100%，则两个HVA基因的整合位点属于图________类型。
②让图C所示类型的T植株自交，子代中高抗旱性植株所占比例为________。
学案32 从杂交育种到基因工程
答案与解析
基础自查
一、杂交育种
1．将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。
2．基因重组。
3．选择具有不同优良性状的亲本杂交→获得F1→F1自交或杂交→获得F2→鉴别、选择需要的类型→优良品种。
4．可以把多个品种的优良性状集中在一起。
5．（1）育种年限较长；（2）存在远源杂交不亲和的现象。
二、诱变育种
1．利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变，从而获得优良变异类型的育种方法。
2．基因突变。
3．选择生物→诱发基因突变→选择理想类型→培育。
4． (1)可以提高突变频率，在较短时间内获得较多的优良变异类型。
(2)大幅度地改良某些性状。
6．培育具有新性状的品种。
三．基因工程的操作工具
1．限制性核酸内切酶(简称限制酶)
(1)主要在微生物体内。
(2)一种限制酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。
(4)产生两个带有黏性末端的DNA片段。
2．(1)两个具有相同黏性末端的DNA片段（或两个具有平末端的DNA片段）。
(2)脱氧核糖与磷酸之间的缺口。
(3)形成重组DNA。
3．质粒
(2)
(3)
四、
将目的基因导入受体细胞：主要是借鉴细菌或病毒侵染细胞
的方法
课堂深化探究
一．常见育种方式的比较
杂交育种 诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程育种
原理 基因重组 基因突变 染色体变异 染色体变异 基因重组
常用方式 ①选育纯种：杂交―→自交―→选优―→自交②选育杂种：杂交―→杂交种 辐射诱变、激光诱变、空间诱变 花药离体培养，然后再使染色体数目加倍 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 转基因(DNA重组)技术将目的基因导入生物体内，培育新品种
育种程序
优点 ①使位于不同个体的优良性状集中到一个个体上②操作简便 可以提高变异的频率、加速育种进程且大幅度地改良某些性状 ①明显缩短育种年限②所得品种为纯合子 器官巨大，提高产量和营养成分 打破物种界限，定向改变生物的性状
缺点 ①育种时间长②不能克服远缘杂交不亲和的障碍 有利变异少，需大量处理实验材料(有很大盲目性) 技术复杂且需与杂交育种配合 只适用于植物，发育延迟，结实率低 有可能引发生态危机
应用 用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦培育矮秆抗病小麦 高产青霉菌 用纯种高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦快速培育矮秆抗病小麦 三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦 转基因“向日葵豆”、转基因抗虫棉
二　基因工程
1．(1)不同生物的DNA分子具有相同结构。
(2)基因是控制生物性状的基本结构单位和功能单位。
(3)各种生物共用一套遗传密码。
2．(1)限制性核酸内切酶——基因的“剪刀”
一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核苷酸序列，并且能够在特定的切点上切割DNA分子。
(2)DNA连接酶——基因的“针钱”
连接限制性核酸内切酶切开的断口。
(3)运载体——基因的运输工具
作为运载体必须具备的条件：①能够在宿主细胞内复制并稳定地保存。②含有多个限制酶切点，以便和外源基因相连。③含有标记基因，以便于筛选。
3．(1)提取目的基因；(2)目的基因与运载体的结合；(3)将目的基因导入受体细胞；
(4)目的基因的检测和鉴定。
4．DNA连接酶是连接DNA的片段；DNA聚合酶是DNA分子复制时，按模板链的要求，将脱氧核苷酸逐个连接起来，形成DNA的子链；DNA酶的作用是水解DNA。
5．不同；①基因工程中的运载体是将外源基因导入受体细胞的专门运输工具，常用的运载体有质粒、动植物病毒、噬菌体等；②细胞膜上的载体是位于细胞膜上的载体蛋白，与控制物质进出细胞有关。
对应训练
1D【解析】突变大部分都是有害的，产生的性状是不定向的，该植物本质未发生改变，只有个别性状发生变化，故D选项符合题意。
2A【解析】图中③→④过程属于诱变育种，其原理是射线使种子中基因发生突变，从中选育优良品种，并不一定发生等位基因的分离和非同源染色体上非等位基因的自由组合；⑤、⑥的杂交属于不同物种间的杂交，⑧个体中染色体2/3来自于⑥，1/3来自于⑤，所以属于染色体变异；③经⑤到过程中存在AABBdd、aaBBdd、AAbbdd、aabbdd四种纯合子，占总数的1/4；③→⑦是取花粉进行培养，经过减数分裂有可能发生基因突变和染色体变异，但一定会发生基因重组。故A选项符合题意。
3D【解析】品种①的基因型为AABB，品种②的基因型为aabb，要培育出基因型为AAbb的品种⑥最快的途径应为单倍体育种，所以应为途径Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ，而Ⅰ→Ⅴ途径获得的子代中既有纯合体又有杂合体，还需要不断的连续自交进行筛选才能获得需要的品种⑥。故D选项符合题意。
4A【解析】两个亲本的基因型是DDTT和ddtt，为双显性和双隐性纯合子，可知其子二代中重组类型、纯合子各占3/8、1/4是正确的，A选项正确；单倍体育种所得子代均为纯合子，B选项错误；单倍体育种依据的主要原理是染色体数目的变异，C选项错误；单倍体育种的最终目的是获得符合生产要求的纯合植株，D选项错误。故A选项符合题意。
5D【解析】人工合成目的基因有两种方法：一是通过mRNA→单链DNA→双链DNA；二是根据蛋白质氨基酸序列→mRNA序列→推测出结构基因的核苷酸序列→通过化学方法人工合成；在已知基因碱基序列的情况下，合成目的基因的最佳方法就是以4种脱氧核苷酸为原料，进行化学合成(第二种方法)。故B选项符合题意。
6A【解析】构建重组DNA分子时，需用同种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体，再用DNA连接酶连接形成重组DNA分子，而烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，所以A选项错误。重组DNA分子形成后要导入受体细胞(若是植物细胞，则可导入其原生质体)，若导入的受体细胞是体细胞，经组织培养可获得转基因植物。目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，可用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞。故A选项符合题意。
实验探究
【解析】在写实验过程时，要注意其合理性和科学性，并注意准确表述相互授粉、根据植株的叶形选出基因型为aa的个体、根据花色选出基因型为bb的个体、根据果实的形状选择出基因型为dd的个体。
(1)将AABBdd和AAbbDD的种子种下，当植株长大后，让其相互授粉，进行杂交，得到F1(AABbDd)的种子。　
(2)将F1与aaBBDD的种子种下，当植株长大后，让其相互授粉，进行杂交，可以得到F2的种子（含基因型为AaBbDd的种子）。
(3)将F2的种子种下，当植株长大后，让其相互授粉，进行自交，得到F3的种子（含基因型为aabbdd的种子）。
(4)将F3的种子全部种下，长出植株后，根据叶形选出基因型为aa的个体，淘汰其他个体；当长到开花时，根据花色选择出基因型为bb的个体，淘汰其他个体，并让其自花授粉，长成果实后，根据果实的形状选择出基因型为dd的个体，淘汰其他个体。
限时训练
题组一　育种方法
1D【解析】本题考查育种的几种方法，杂交育种能集两个亲本的不同优良性状于一身，生产中一般选用此方法育种。故D选项符合题意。
2D【解析】由题意可知，糯性小麦是通过种间杂交及多次回交后获得的。杂交与回交都是亲代通过减数分裂产生重组型的配子，雌雄配子经过受精作用产生子代，此过程的遗传学原理是基因重组；a过程属于单倍体育种，其特点是能够明显缩短育种年限；c过程为多倍体育种；单倍体育种与多倍体育种都需要使用秋水仙素，前者处理的是幼苗，后者处理的是萌发的种子或幼苗；b过程是杂交育种，可通过不断连续自交淘汰发生性状分离的个体，不断提高纯合率，F1基因型为YyRr，两对基因分别位于两对同源染色体上，F2中yyRR的几率是1/16。故D选项符合题意。
3A【解析】从题干中可知获得的是隐性纯合子(ddee)，所以在F2中可以直接获得，通过杂交育种获得这种个体要比单倍体育种快。故A选项符合题意。
4．D　[由表中优点和缺点可知：①为杂交育种，②为诱变育种，③为单倍体育种，④为多倍体育种。]
5．D　[过程①为从F2中选择高蔓抗病植株连续自交，F2中的高蔓抗病植株中有纯合子和杂合子，杂合子自交发生性状分离，通过筛选再自交，自交代数越多，纯合子所占比例越高；F1代植株的基因型是相同的，都是双杂合子，所以在进行花药离体培养时可以用F1代任一植株的花药作培养材料；过程③是植物组织培养的过程，包括脱分化和再分化两个过程；通过图中的筛选可以使抗病的基因频率增加。]
题组二　基因工程
6．ABD　[转基因之所以在不同生物间可以进行，是因为遗传密码的通用性，不同基因表达的独立性，DNA自我复制的严格性。]
7．B　[①过程是逆转录，利用逆转录酶合成DNA片段，需要的原料是A、T、G、C；②是目的基因与质粒DNA重组阶段，需要限制酶切断质粒DNA，再用DNA连接酶将目的基因与质粒连接在一起；③如果受体细胞是细菌，则不应该用致病菌，而炭疽杆菌是致病菌；④过程是基因的表达过程，原料中含有A、U、G、C。]
8D【解析】“基因的表达”是指基因使遗传信息以一定的方式反映到蛋白质的分子结构上这一过程，即必须获得相应蛋白质才能说明基因完成了表达过程。四个选项中，A选项中检测到基因，B选项中检测到基因及其mRNA，C选项中检测到DNA序列，而只有D选项中提取到了蛋白质。故D选项符合题意。
9A【解析】基因操作的第一步是获取目的基因，获取目的基因的方法是用限制性核酸内切酶切割DNA获取目的基因。人工合成的目的基因也要用限制性核酸内切酶修饰，露出黏性末端，这样才能与运载体结合。基因操作的第二步是目的基因与运载体结合，用到的工具酶是限制酶和DNA连接酶，限制酶与提取目的基因时用的是同一种，这样才能切出相同的黏性末端，然后用DNA连接酶把目的基因与运载体的黏性末端的主链连接，而不是把黏性末端的碱基连接。故A选项符合题意。
题组三　应用提升
10．B　基因突变可产生新的基因，转基因技术和杂交筛选技术可产生新的基因型，但不会产生新的基因。
11解析　由⑦到⑨的过程是通过有丝分裂来实现的，而基因重组发生在减数分裂过程中，故D项错误。
答案　D
12答案　(1)杂交　从F2代开始发生性状分离　单倍体　明显缩短育种年限　(2)花药离体培养　(3)基因突变　X射线、紫外线、激光　亚硝酸、硫酸二乙酯、秋水仙素(理化因素需各说出一项)　种子萌动后进行细胞分裂，DNA在复制过程中可能由于某种因素的影响发生基因突变　(4)秋水仙素　在细胞分裂时，抑制纺锤体形成，引起染色体数目加倍
(5)基因工程(或DNA拼接技术或DNA重组技术或转基因技术)　植物组织培养　(6)克服了远缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围
题后反思　
(1)杂交育种选育的时间是从F2代开始，原因是从F2开始发生性状分离；选育后是否连续自交取决于所选优良性状是显性还是隐性。
(2)基因工程技术应用于育种有明显的优势：①能够按照人们的意愿，定向改造生物的性状，目的性强，如生产人的胰岛素、干扰素、白蛋白的各种工程菌的构建；②打破了物种界限，克服了远缘杂交不亲和的障碍。
(3)诱变育种大幅度改良生物性状，这是优点；能提高突变率，但突变的不定向性和一般有害的特性决定了在突变的个体中有害远多于有利，因而需要大量处理材料，工作量大，能否产生有价值的变异类型，不以人的意志为转移，目的性差。
高考真题体验
1【解析】（1）叶绿素是相关基因表达的结果，白化苗是由于其叶绿素相关基因发生缺失所引起的，说明该植株的叶绿素相关基因无法正常表达。植物缺乏叶绿素，无法进行光合作用，所以这种变异属于有害的变异。由于基因的部分发生缺失而产生的变异属于基因突变。
（2）这里的育种运用了射线，导致植株的基因型发生改变，这种育种方式为诱变育种；后面的花药离体培养，秋水仙素加倍，属于单倍体育种；利用不同表现型的植株杂交得到优良性状的后代为杂交育种。杂交育种是利用在形成配子的过程中基因发生重组，所以其原理为基因重组。花药离体培养所利用的技术手段是植物组织培养技术，这种技术手段的途径有二：①通过愈伤组织分化出芽和根，形成再生植株；②通过诱导分化成胚状体，获得再生植株。
（3）乙和丙杂交得到F1，F1的基因型有AaBb，Aabb，aaBb，aabb。其中抗病高杆个体的基因型有AaBb，这种基因型个体能够产生4种类型的配子。（4）如图（注意亲代，子一代，配子，基因型和表现型，比例等）
【答案】
（1）表达 有害性 基因突变
（2）诱变育种 基因重组 胚状体
（3）4
（4）
2【答案】（1）秋水仙素诱导染色体数目加倍 植物体细胞杂交
（2）AABBCD 14 42
（3）无同源染色体配对 （4）染色体结构变异
【解析】（1）A、B、C、D表示4个不同的染色体组，植物AABB产生AB的配子，植物CC产生含C的配子，结合后形成ABC受精卵并发育为相应的种子，用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，形成可育的后代AABBCC；还可以利用植物体细胞杂交技术获得AABBCC的个体。
（2）AABBCC产生的配子为ABC，AABBDD产生的配子为ABD，配子结合形成AABBCD的受精卵，减数分裂过程中同染色两两配对形成四分体， C染色体组和D染色体组中无同源染色体，不能形成四分体，两个A染色体组可形成7个四分体，两个B染色体组可形成7个四分体，共计14个四分体。由于①中有6个染色体组，每个染色体组7条染色体，共42条。
（3）杂交后代②，减数分裂过程中C组染色体无同源染色体配对而丢失。
（4）射线可能会导致C染色体断裂，断裂的部分如果含有抗病基因，抗病基因可通过易位的方式转移到另一条非同源染色体上，这种变异为染色体结构变异。
【解析】（1）利用多倍体育种技术培育无子西瓜时，在二部体西瓜的幼苗期，用秋水仙素处理得到四倍体植株，以其作母本，用二倍体植株作父本，两者杂交，把得到的种子种下去会长出三倍体植株，由于三倍体植物在减数分裂时联会紊乱，无法形成正常配子，所以在其开花后用二倍体的花粉涂抹其雌蕊或柱头，即可利用花粉产生的生长素刺激子房发育成果实，由于没有受精，所以果实里没有种子，即为无子西瓜。四倍体植株由二倍体植株经染色体加倍而来，体细胞中含有22×2＝44条染色体，减数分裂产生的雌配子所含的染色体体数目为体细胞的一半（＝22），二倍体植株产生的雄配子含＝11条染色体，两者结合形成含有33条染色体的受精卵。
（2）三倍体植物体细胞中的染色体含有三个染色体组，减数分裂时会发生联会的紊乱而无法形成正常的配子。
（3）利用植物组织培养技术可以快速、大量繁殖植物植株。
4答案：I （1）免疫 抗体{溶菌酶}
（2）编程性（程序性） 少 ②③
（3）比较核辐射前后注射IL-18对抑制脾细胞凋亡的影响
（4）诱变{辐射}
Ⅱ（1）①③
（2）细胞膜 时间
（3）三 [H]与氧结合形成水，同时释放出大量的能量
5.解析　基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。所以B为基因工程，而A为动物细胞工程，C为诱变育种，D无人为因素不属于基因工程。
答案　B
6解析　本题考查有关遗传、变异、育种及细胞工程相关知识。Ⅰ亲代棕色、高酚自交后代是棕色、高酚，白色、高酚，因此棕色是显性，亲代白色、高酚自交后代是白色、低酚，白色、高酚，因此低酚是隐性。诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株的基因型是AaBB，白色高酚的棉花植株基因型是aaBb，纯合子后代不发生性状分离，因此应从不发生性状分离(或全为棕色棉或没有出现白色棉)的区域中选择出纯合棕色、高酚植株。育种时间短应选择单倍体育种方案。
答案　(1)显性　隐性
(2)AaBB　aaBb
(3)不发生性状分离(或全为棕色棉，或没有出现白色棉)
7解析　本题考查遗传相关知识，考查学生的综合应用能力。
第(1)小题：T植株含一个HVA基因，可以考虑为Aa，A代表HAV基因，自交，种皮是其体细胞，基因型全为Aa，胚为F1幼体，含A基因的比例为。
第(2)小题：A图考虑为AA，而非转基因小麦考虑为aa，则A图杂交后代抗旱比例为100%，B图可考虑为Aa(因两个HAV基因都在一条染色体上)，则B图杂交后代抗旱比例为50%，C图可考虑为AaBb(A，B任一都抗旱)，此时非转基因小麦考虑为aabb，则C图自交后代抗旱比例为(仅aabb不抗旱)。
答案　(1)100%　75%　(2) B　A　
www.第九单元 生物与环境
学案41 种群的特征和数量的变化
考纲要求：
1.种群的特征(Ⅰ)。
2.种群数量的变化(Ⅱ)。
3.探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化。
复习要求
1．掌握种群密度的调查方法
2．分析种群的特征之间的内在联系
3．掌握“J”型曲线和“S”型曲线形成的条件及特征
4．列举“S”型曲线在实践中的应用
基础自查
一．种群的特征
1．种群密度 　　
(1)概念： 。
(2)调查方法
①样方法
②标志重捕法：适用于活动范围大的动物。
想一想　标志重捕法的使用条件是什么？
2．出生率和死亡率： 。
3．迁入率和迁出率： 。
4．年龄组成
(1)概念：
(2)类型
①增长型： 。
②稳定型： 。
③衰退型： 。
想一想　影响种群数量变化的决定因素有哪些？　
二、种群数量的变化
1．构建种群增长模型
(1)方法：
。
(2)意义：更直观地反映出种群数量的增长趋势。　
2．种群数量增长的“J”型曲线
(1)条件： 。
(2)数学公式：
(3)特点： 。
3．种群数量增长的“S”型曲线
(1)条件：
(2)概念： 。
(3)K值：又称 ，在 的情况下， 。
(4)特点：
。
课堂深化探究
一．种群数量特征之间的关系分析
1．各数量特征之间的关系
(1)分析种群数量特征模型、理解种群数量特征：
(2)析图
① 是种群最基本的数量特征。
② 是决定种群大小和种群密度的直接因素。
③ 不直接决定种群密度，但是能够用来预测和影响种群密度的变化趋势。
④除图中影响因素外， 等都影响种群密度的改变。
⑤预测种群密度(种群数量)的变化趋势
首先依据的是 ，其次是 ，由此推导预测出种群 的关系，从而确定种群的变化趋势。
2．种群的年龄组成图解及分析
(1)模式图
①图解
②析图
种 群 年龄组成情况 出生率和死亡率情况 种群数量变化趋势 所属类型
A 幼年多，老年少
B 各年龄期比例适中
C 幼年少，老年多
特别提醒　年龄组成为稳定型的种群，种群数量不一定保持稳定。因为出生率和死亡率不完全取决于年龄组成，还与气候、食物、天敌等有关，譬如遇到剧烈的气候变化，可使种群数量急剧减少。此外，种群数量还与迁入率、迁出率直接相关。
(2)曲线图
①图解
②析图
(3)柱形图
①图解
②析图
(4)统计图
①图解：下图A、B为两个国家人口的年龄组成图，纵轴表示年龄，横轴表示各年龄段人口占总人口的百分比。
②析图：
3．种群密度调查
标志重捕法 样方法
适用对象
统计方法
注意问题
特别提醒　(1)城市人口的剧增——迁入率>迁出率造成的。
(2)中国人口的增长——出生率>死亡率造成的，不能单纯说是出生率高造成的。
(3)计划生育政策——控制出生率，使增长率下降。
(4)利用性外激素诱捕雄蛾——改变性别比例来降低出生率。
(5)将性外激素释放到大田里，干扰雌雄蛾正常交尾——降低出生率。
(6)性别比例中，♂多于♀的如蚂蚁等；♀多于♂的如人工控制的种群——牛、鸡等。
二．种群数量的变化曲线
1．种群数量增长的“J”型与“S”型曲线模型比较
项 目 “J”型曲线 “S”型曲线
增长模型
前提条件
种群增长速率
种群增长率
K值有无
曲线形成原因
联系
2.K值与在实践中的应用
灭　鼠 捕　鱼
(最大增长速率)
K值(环境容纳量)
3.K值变动的示意图
(1)同一种生物的K值 。在环境不遭受破坏的情况下， ；当种群数量偏离平均值的时候， 。
(2)环境遭受破坏， ；当生物生存的环境改善时， 。
特别提醒　(1)最大捕捞量≠最大日捕获量，如时捕捞可持续获得最大捕捞量，但不能获得最大日捕获量——最大日捕获量应处于种群密度最大时。
(2)增长率≠增长速率。
“S”型曲线辨析：
种群“S”型增长曲线分析：
(1)潜伏期(对环境的适应期)：个体数量很少，增长速率很慢，害虫防治最好应在此期进行。
(2)加速(对数期)：个体数量快速增加，时，增长速率达到最高资源利用黄金点，害虫防治严防达此期。
(3)减速期和饱和期：随着种群密度增加，个体因食物、空间和其他生活条件的斗争加剧，同时天敌数量也增加，种群增长速率下降。当数量达到环境条件允许的最大值(K)时，种群停止生长，种群增长速率为零，即出生率＝死亡率，但种群数量达到最大。到达K值后，有的种群呈锯齿状波动。
三．实验探究　探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”
实验原理
1．在含糖的液体培养基（培养液）中酵母菌繁殖很快，迅速形成一个封闭容器内的酵母菌种群，通过 可以测定 。
2． 等是影响种群数量持续增长的限制因素。
3．酵母菌计数方法： 。
先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。稍待片刻，待细菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。注意：从试管中吸出培养液进行计数之前，要将试管轻轻震荡几次。
实验步骤
(1)将10 mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。
(2)将酵母菌接种入试管中的培养液，先通过显微镜观察估算出10mL培养液中酵母菌的初始数量。
(3)将试管放在25℃条件下培养。
(4)每天定时取样计数酵母菌数量。
(5) 以_____为横坐标，酵母菌的数量为纵坐标，画出酵母菌种群数量的变化曲线。
结果分析
时间/天 1 2 3 4 5 6 …
平均数量/个
（1）酵母菌在培养液中开始呈__________增长，经过一段时间的增长后，数量趋于稳定，呈___________增长。
⑵增长曲线的总趋势是先增加再降低。原因是
(3)影响酵母菌种群数量的因素可能有养料、温度、pH　空间及有害代谢废物等
问题探讨
从试管中吸取培养液进行记数之前，为什么要将试管振荡几次？
对于压在小方格界线上的酵母菌应怎样计数？
(3) 培养后期酵母菌浓度过高，一个小方格内酵母菌过多，应该采取怎样的措施？
对应训练
1.下列关于右侧概念图中序号所表达的含义，说法错误的是(　　)。
A．序号1代表种群密度
B．迁入率由序号4或序号5代表
C．序号2代表出生率或死亡率
D．序号6、7依次代表年龄组成、性别比例
2.有关种群的说法不正确的是(　　)。
A．稻田中秧苗的均匀分布有利于产量提升
B．通常自然界中的种群增长曲线呈“S”型，达到K值时种群数量往往表现出明显上下波动，因此K值总是固定不变的
C．池塘养鱼过程中为保持鲫鱼种群的增长需持续投放饲料等
D．预测一个国家或地区人口数量未来动态的信息主要来自现有居住人口的年龄组成
3.假定当年种群数量是一年前种群数量的λ倍，右图表示λ值随时间的变化曲线。下列相关叙述错误的是(　　)。
INCLUDEPICTURE "../../../../Word批量替换模板/Word批量替换模板/H1089.tif" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../Word批量替换模板/原创一轮复习稿件/H1089.tif" \* MERGEFORMAT
A．O～a年，种群数量不变，其年龄组成是稳定型
B．a～b年，种群数量下降，其年龄组成是衰退型
C．b～c年，种群数量增加，种群呈“S”型增长
D．c～d年，种群数量增加，种群呈“J”型增长
4．(2010·山东理综，8) 如图表示出生率、死亡率和种群密度的关系，据此分析得出的正确表述是(　　)
A．在K/2时控制有害动物最有效
B．图示规律可作为控制人口增长的依据
C．该图可用于实践中估算种群最大净补充量
D．在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量
5.(2011·江苏卷)在野外试验站，研究棉蚜发生期开放和封闭条件下，不同初始密度(1和20头/叶)的棉蚜种群密度变化，各实验组均放置规格、数量相同的棉叶，结果如下图。有关叙述正确的是(多选)(　　)。
A．初始密度相同的种群开放条件下先于封闭条件下衰退，可能与迁出有关
B．初始密度相同的种群开放条件下先于封闭条件下达到密度峰值，可能与迁入有关
C．开放封闭条件下种群数量均在达到K值时开始衰退
D．开放和封闭条件下种内斗争均在种群衰退时开始减弱
实验探究
为探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某研究性学习小组按表一完成了有关实验，并定期对培养液中的酵母菌进行计数，绘制出酵母菌细胞数目变化曲线图。请回答：
表一：为了探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某同学按下表完成了有关实验。
试管编号 培养液/mL 无菌水/mL 酵母菌母液/mL 温度/℃
A 10 — 0.1 28
B 10 — 0.1 5
C — 10 0.1 28
（1）请写出该同学研究的课题名称 。
（2）此实验组设计的变量是：
（3）为什么在接种、培养和计数的整个实验过程中，要遵守无菌操作规范？
（4）A组培养液中酵母菌第______天的增长率最大；第3天后A组培养液中酵母菌数目减缓甚至不增长的原因是____________________________________。
（5）A组与B组酵母菌中数量达到的最大值在生态学上称为______________，A组中该数值比B组大的原因是___________________________________。
（6）图中缺少C组酵母菌的数目变化曲线，请你根据自己的推测在答题纸相应的图中补充画出该曲线。
（7）在该实验的基础上，根据你对影响酵母菌种群生长的因素的推测，进一步确定一个探究实验的课题： 。
限时训练
题组一　种群数量特征及数量变化
1.下面关于种群的叙述正确的是(　　)
①内蒙古草原上的全部牛是一个种群　②池塘中所有的鱼是一个种群　③稻田中所有的三化螟是一个种群 ④种群密度的决定因素是年龄组成、性别比例　⑤种群密度的大小决定于出生率和死亡率、迁入率和迁出率
A．①③⑤ B．②④ C．②④⑤ D．③⑤
2． 如图表示某物种迁入新环境后，种群数量增长速率(平均值)随时间(单位：年)的变化关系。经调查在第5年时该种群的种群数量为200只。下列有关叙述不正确的是(多选)(　　)
A．由图可知，该物种迁入新环境后，其种群数量一直呈“J”型增长
B．理论上该种群在此环境中的环境容纳量约为400只
C．导致第5年到第9年这段时间内种群数量增长速率下降、种群数量减少的原因主要包括天敌、生活空间和资源等
D．如果该种群为东方田鼠，则将其数量控制在200只左右可有效防治鼠患
3．下图为种群数量增长曲线，有关叙述不正确的是(　　)
A．改善空间和资源条件有望使K值提高
B．BC段种群增长率逐渐下降，出生率一定小于死亡率
C．B到C变化过程中，其天敌捕食成功率将会增加
D．曲线Y表明自然状态下种群无法实现最大增长率
4．下图是对某地种植的广东松种群年龄结构调查结果，该种群的最终发展趋势是(　　)
A．总能量增加 B．种群密度上升
C．环境阻力不变 D．营养级能量降低
5.如图表示某一动物种群迁入一个适宜环境后的增长曲线图，下列有关说法错误的是(　　)
A．这个种群的增长曲线是“S”型，该环境条件所允许的最大种群数量大约是500只
B．如果此种群是鱼类，则捕捞后的种群数量控制在曲线的b点最合适
C．如果此种群是老鼠，我们限制其种群数量的最好方法是尽量降低K值
D．种群的增长速率最快点在b点，环境阻力明显增大是在迁入6年后开始的
题组二　种群密度的调查方法和酵母菌种群数量变化探究
6．下列有关调查种群密度的说法错误的是(　　)
A．五点取样和等距取样是样方法取样的常用方式，遵循了随机取样的原则
B．调查古树木、蝗虫的幼虫、某种蛇的种群密度，通常采用样方法
C．标志重捕法调查得到的种群密度一般不是最精确的现实反映
D．将M只鹿标记，在捕获的n只鹿中有m只被标记，则该鹿群约有(M×n)÷m只
7．某小组进行“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验时，同样实验条件下分别在4个试管中进行培养(见下表)，均获得了“S”型增长曲线。根据实验结果判断，下列说法正确的是(多选)(　　)
A.4个试管内的种群初始阶段都经历了“J”型增长
B．4个试管内的种群同时达到K值
C．试管Ⅲ内种群的K值与试管Ⅱ不同
D．试管Ⅳ内的种群数量先于试管Ⅱ开始下降
8.(2011·海南卷，2)关于酵母菌的叙述，错误的是(　　)
A．酵母菌既含有核基因，又含有线粒体基因
B．酵母菌无氧呼吸的终产物经主动运输运到细胞外
C．培养液中酵母菌的种群数量在培养早期呈“J”型增长
D．碳源充足和不充足的培养液中酵母菌种群的K值不同
题组三　综合题
9． 在某一片小麦田中，长有许多杂草，还有食草昆虫、青蛙、蛇等动物活动。某研究小组对该农田生态系统进行研究，根据所学知识回答相关问题：
(1)研究小组要估算该农田中荠菜的种群密度，应采用________法；在取样时，关键要做到________________。
(2)此农田中新迁入了一种食草昆虫，下图甲是与这种昆虫种群数量相关的出生率和死亡率的变化曲线。请说出种群在B点后死亡率明显增加的原因：__________________________________________________________________(答两点)。
(3)请根据图甲在图乙坐标系中画出种群数量的变化曲线(将A、D标在纵坐标的合适位置上)。
10．(2011·江苏卷，26)下图为不同培养阶段酵母菌种群数量、葡萄糖浓度和乙醇浓度的变化曲线，请回答下列问题：
(1)曲线AB段酵母菌呼吸发生的场所是____________________；曲线BC段酵母菌呼吸的方式为__________________。
(2)酵母菌种群数量从C点开始下降的主要原因除葡萄糖大量消耗外，还有____________、____________。
(3)在T1～T2时段，单位时间内酵母菌消耗葡萄糖量迅速增加的主要原因有__________________、________________。
(4)某同学在T3时取样，统计的酵母菌种群数量明显高于D点对应的数量，原因可能有________________________、________________________和用血球计数板计数时出现错误等。
高考真题体验
1.（2012 四川）为防治农田鼠害，研究人员选择若干大小相似、开放的大豆田，在边界上每隔一定距离设置适宜高度的模拟树桩，为肉食性猛禽提供栖息场所。设桩一段时间后，测得大豆田中田鼠种群密度的变化如图所示。请回答下列问题：
（1）该农田生态系统的主要成分是　　　　，猛禽与田鼠的种间关系是　　　　。
（2）该生态系统中田鼠的种群密度是由　　　　　　　　　　　　　　　　决定的；b点以后田鼠种群密度大幅上升，从田鼠生存环境变化的角度分析，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　。
（3）与曲线II相比，曲线I所示环境中猛禽的密度　　　　。若在农田周围合理植树可控制鼠害，从而帮助人们合理地调整该生态系统中的　　　　关系，使人们从中更多获益。
2.（2012 新课标卷）某岛屿上生活着一种动物，其种群数量多年维持相对稳定。该动物个体从出生到性成熟需要6个月。下图为某年该动物种群在不同月份的年龄结构（每月最后一天统计种群各年龄组的个体数）。关于该种群的叙述，错误的是（ ）
A.该种群10月份的出生率可能为零
B.天敌的迁入可影响该种群的年龄结构
C.该种群的年龄结构随着季节更替而变化
D.大量诱杀雄性个体不会影响该种群的密度
3.（2012 新课标卷）某草原上生活着鹿、兔、狼和狐等生物，雄鹿有角、雌鹿无角，通常情况下这种鹿的雌雄个体分群活动（生殖季节除外）。有人提出“鹿角效应”假说解释这种同性聚群现象，即一群形态相同的食草动物能迷惑捕食者，降低被捕食的风险，回答下列问题：
该草原上的雌鹿群和雄鹿群属于 （填“不同”或“同一”）种群“
（2）草、鹿、兔、狼、狐和土壤中的微生物共同形成了一个 （填“种群”、“群落”或“生态系统”）。
（3）为探究“鹿角效应”假说是否成立，某同学用狗（能将抛入流水池中的漂浮物叼回来）、项圈和棍棒做了如下3组实验，甲组同时向流水池中抛出2个相同项圈，乙组同时抛出两个相同棍棒，丙组则同时抛出一个项圈和一个棍棒，记录每次抛出后狗叼回第一个漂浮物的时间。若丙组平均时间 （填“大于”、“等于”或“小于”）其他两组，则实验结果支持该假说。测试时要求甲、乙、丙3组抛出项圈或棍棒的距离 （填“相同”或“不同”），本实验中项圈或棍棒相当于该草原上的 。
4.（2012 安徽）某弃耕地的主要食物链由植物田鼠鼬构成。生态学家对此食物链能量流动进行了研究，结果如下表，单位是J/（hm2·a）。
植物 田鼠 鼬
固定的太阳能 摄入量 同化量 呼吸量 摄入量 同化量 呼吸量
2.451011 1.05109 7.50108 7.15108 2.44107 2.25107 2.18107
(1)能量从田鼠传递到鼬的效率是 。
(2)在研究能量流动时，可通过标重捕法调查田鼠种群密度。在1hm2范围内，第一次捕获标记40只田鼠，第二次捕获30只，其中有标记的15只。该种群密度是 只/hm2。若标记的田鼠有部分被鼬捕食，则会导致种群密度估算结果 。
（3）田鼠和鼬都是恒温动物，同化的能量中只有3%—5%用于 ，其余在呼吸作用中以热能形式散失。
（4）鼬能够依据田鼠留下的气味去猎捕后者，田鼠同样也能够依据鼬的气味或行为躲避猎捕。可见，信息能够 ，维持生态系统的稳定。
5.（2012 海南）某小组用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度。下列做法错误的是
A.随机取样
B.选择植物生长茂盛处取样
C.根据调查数据估算该种群密度
D.根据地段的形状确定取样方法
6.（2012 浙江）右下图是某相对稳定的生态系统中旅鼠的天敌、植物、旅鼠之间数量变化关系的示意图（图中不同阴影的面积表示不同比例尺下得个体数量）。下列有关叙述错误的是（ ）
A. 图中所含的食物链为捕食食物链
B. 这些生物的种群数量在各自的K值上下波动
C. 旅鼠的种群数量主要是由外源性因素调节的
D. 旅鼠的天敌、植物、旅鼠之间数量的变化是一种正反馈调节
7.（2012 重庆）下图为某地东亚飞蝗种群数量变化示意图，下列叙述错误的是
A.为有效防止蝗灾，应在a点之前及时控制种群密度[
B.a~b段，该种群的增长率与种群密度之间呈正相关“
C.利用性引诱剂诱杀雄虫改变性别比例可防止c点出现
D.控制种群数量在d~e水平，有利于维持该地区生态系统的抵抗力稳定性
8.（2012 海南）某生态系统的食物网示意图如下：
回答下列问题：
(1)在该食物网中，共有____条食物链，最高营养级属于第____营养级。
(2)'乙和丙的种间关系是____。
(3)为了调查该生态系统中乙种群数量，某研究小组捕获了100只乙，经标记后放
回。一段时间后，重新捕获100只，其中有10只带有标记。在该生态系统中，乙的种
群数量大约为____只。
9.（2012 广东）罗非鱼是杂食性鱼类，在珠江三角洲地区大量养殖，能适应咸、淡水环境。
当罗非鱼由淡水进入咸水，机体会大量脱水，细胞外液渗透压____________，渗透压感受器产生兴奋，并将兴奋传给_____________，促使其释放_____________，该物质促进肾小管和集合管重吸收水，使尿量减少以适应咸水环境。
（2）某实验基地水库中放养了一批罗非鱼。其监测数据显示，a～e段这种罗非鱼的种群数量发生了明显波动，调查发现有人在该水库中放生了大型肉食性鱼（FNE）；一段时间后，罗非鱼种群数量达到了相对稳定状态（见图9）。图中显示，罗非鱼种群在a～b段呈______型增长。据图推测，FNE最可能是在___________对应的时间点进入水库；在捕食压力下，罗非鱼种群的环境容纳量接近_______________。
( )
富营养化导致藻类大量繁殖，该水库出现水华现象，浮游动物和鱼类均受到影响。请用文字和箭头描述藻毒素从产毒藻逐级积累到FNE体内的途径。
10.（2012 山东）右图中，曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示某野生动物种群数量超过环境容纳量后，其未来种群数量变化三种可能的情况。
图中曲线 说明该种群对其栖息地的破坏程度较轻。当曲线Ⅲ趋近零时，对该动物种群已不宜采取 保护的措施。图中阴影部分可能引起该种群的 发生改变，进而导致物种进化。
（2）若图中物种处于最高营养级，当其数量下降，且其他条件不变时，流向该营养级其他物种的能量会 。处于该营养级物种的种间关系是 。
（3）若图中物种为食草动物，当看到青草明显减少时，部分个体会另觅取食地，这体现了生态系统的 功能。
（4）人类对野生动物栖息地的过度利用也会导致出现图中的三种情况。16世纪以来，世界人口表现为“J”型增长，因此需控制“J”型增长数学方程式中 参数，以实现人口和野生动物资源的协调发展。
11．(2011·海南卷，23)南极冰藻是以硅藻为主的一大类藻类植物，长期生长在南极海冰区－2℃～4℃的环境中，其最适生长温度为2℃。磷虾主要以南极冰藻为食，企鹅主要以磷虾为食。自1975年以来，磷虾种群密度下降高达80%。下列叙述错误的是(　　)
A．南极冰藻组成了一个种群
B．企鹅种群密度也会随着磷虾种群密度下降而下降
C．南极冰藻、磷虾、企鹅与该海冰区的其他生物组成群落
D．－2℃～2℃范围内，随着温度升高南极冰藻的光合作用强度增大
学案41 种群的特征和数量的变化
答案与解析
基础自查
一．种群的特征
1．种群密度 　　
(1) 单位面积或单位体积中的个体数，是种群最基本的数量特征。
(2)①植物　五点取样法　等距取样法
想一想　①标志个体在整个调查种群中分布均匀；②未标志个体和被标志个体都有同样被捕的机会；③调查期间没有迁入和迁出；④调查期间没有新的出生和死亡。
2． 单位时间内新产生或死亡个体数目占该种群个体总数的比率。
3． 单位时间内迁入或迁出的个体占该种群个数总数的比例。
4．年龄组成
(1) 种群中各年龄期的个体数目的比例。
(2) ①增长型：种群中幼年个体很多，老年个体很少，种群密度会增大。②稳定型：各年龄期的个体数目比例适中　，种群正处于稳定时期。③衰退型：幼年个体较少，而中老年个体较多，种群密度会减小。
想一想　影响种群数量变化的决定因素是出生率和死亡率、迁入率和迁出率。根源是气候、食物、天敌、传染病、空间、人类影响等多种生态因素共同作用的结果。因此，大多数种群的数量总是在波动中。
二、种群数量的变化
1．构建种群增长模型
(1) 观察研究对象→提出问题→提出合理假设→根据实验数据，用适当的数学形式对事物性质进行表达→通过进一步实验或观察对模型进行检验或修正。
2．种群数量增长的“J”型曲线
(1)条件：食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等。
(2)数学公式：Nt＝N0λt。
(3)特点：种群数量连续增长，呈“J”型。
3．种群数量增长的“S”型曲线
(1)条件：自然界的资源和空间是有限的。
(2)概念：种群经过一定时间的增长后，数量趋于稳定的增长曲线。
(3)K值：又称环境容纳量，在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量。
(4)特点：种群数量达到环境条件所允许的最大值(K值、即环境最大容纳量)后将停止增长，有时在K值左右保持相对稳定。
课堂深化探究
一．种群数量特征之间的关系分析
1．各数量特征之间的关系
(2) ①种群密度 ②出生率和死亡率以及迁入率和迁出率 ③年龄组成和性别比例 ④ 气候、天敌、传染病
⑤ 年龄组成情况， 性别比例， 种群出生率和死亡率 种群的变化趋势。
2．种群的年龄组成图解及分析
(1)模式图
②析图
种 群 年龄组成情况 出生率和死亡率情况 种群数量变化趋势 所属类型
A 幼年多，老年少 > 增加 增长型
B 各年龄期比例适中 ＝ 波动 稳定型
C 幼年少，老年多 < 降低 衰退型
(2)曲线图 ②析图
图甲幼年个体多，老年个体少，出生率>死亡率，种群数量增加，属增长型；而图乙相反，应为衰退型。
(3) ②析图
图A中幼年个体少，老年个体多，为衰退型。
图B中幼年个体多，老年个体少，为增长型。
图C中各年龄段比例适中，应为稳定型。
(4) ②析图：a.男女比例在各个年龄段接近1∶1。
b．A国家各个年龄段比例适中，应为稳定型。
c．B国家幼年个体特别多，老年个体少，应为增长型。
d．B国家若需要控制人口，则最有效的措施是计划生育，而且几十年后可能面临老龄化问题。
3．种群密度调查
标志重捕法 样方法
适用对象 活动范围大、活动能力强的动物个体，如鼠、鸟类等 植物或活动范围小、活动能力弱的动物，如蚯蚓和虫卵等
统计方法 利用公式＝计算出N，即为该种群密度的估计值。(N1为标志个体数，N2为重捕数，N0为重捕个体中带标志数) 计算各样方内种群密度的平均值为该种群的种群密度的估计值
注意问题 调查时没有迁入和迁出、出生和死亡②标志物不能过于醒目，不能影响标志对象正常生理活动，且不易脱落 随机取样②样方大小适中③样方数量不宜太少
二．种群数量的变化曲线
1．两种曲线模型比较
项 目 “J”型曲线 “S”型曲线
增长模型
前提条件 理想状态：资源无限、空间无限、不受其他生物制约(无种内斗争，缺少天敌) 现实状态：资源有限、空间有限、受其他生物制约(种内斗争加剧，捕食者数量增加)
种群增长速率
种群增长率
K值有无 无K值 有K值
曲线形成原因 无种内斗争，缺少天敌 种内斗争加剧，天敌数量增多
联系 两种增长曲线的差异主要是因环境阻力大小不同，对种群增长的影响不同
2.K值与在实践中的应用
灭　鼠 捕　鱼
(最大增长速率) 灭鼠后，鼠的种群数量在附近，这时鼠的种群数量会迅速增加，无法达到灭鼠效果 使鱼的种群数量维持在，捕捞后，鱼的种群数量会迅速回升
K值(环境容纳量) 改变环境，降低K值，使之不适合鼠生存 保证鱼生存的环境条件，尽量提升K值
3.K值变动的示意图
(1) 固定不变的，会受到环境的影响。 种群数量会在平均值附近上下波动； 会通过负反馈调节机制使种群密度回到一定范围内。
(2) K值会下降； K值会上升。
实验探究　探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”
实验原理
1． 细胞计数 封闭容器内的酵母菌种群随时间而发生的数量变化。
2．养分、空间、温度和有毒排泄物等
3． 抽样检测法。
（1） “J”型 “S”型曲线
⑵原因是在开始时培养液的营养充足，空间充裕，条件适宜，因此酵母菌大量繁殖，种群数量剧增，随着酵母菌数量的不断增多，营养消耗，pH变化等，使生存条件恶化，酵母菌死亡率高于出生率，种群数量下降
(3)影响酵母菌种群数量的因素可能有养料、温度、pH　空间及有害代谢废物等
问题探讨
(1)目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。
(2)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应遵循“数上线不数下线，数左线不数右线”的原则计数。
(3) 溶液要进行定量稀释。．每天计数酵母菌数量的时间要固定。
对应训练
1.解析　种群最基本的数量特征是种群密度，种群密度直接受出生率、死亡率、迁入率和迁出率等的影响。另外，年龄组成也能通过影响出生率与死亡率来间接影响种群的数量，性别比例通过影响出生率来间接影响种群的数量。2代表出生率、3代表死亡率。
答案　C
2.解析　通常自然界中的种群增长曲线呈“S”型，达到K值时种群数量在一定范围内波动；稻田秧苗的均匀分布(即合理密植)，可以达到对光能、水、肥等的充分利用，从而提高产量；因人工鱼塘中生产者固定的能量不足以满足鱼类的需求，故需投放饲料保证鱼正常的能量需求；年龄组成是预测一个国家或地区人口数量变化趋势的主要依据。
答案　B
3.解析　由题意可知，当λ值小于1时，种群数量减少，故选C项。
答案　C
4．C　[在K/2时，种群的净补充量最大，因此对于有害动物不宜在此防治，因此A错；由于人类与自然种群不同，受其他因素如计划生育的影响，故该图示不能作为控制人口增长的依据，因此B错；该图可用于实践中估算种群最大净补充量，用于指导生产实际，故C正确；在K值时捕捞鱼类得到日捕获量最大，因此D错。]
5.解析　由曲线可知，初始密度相同的种群，开放条件下的先达到峰值也先衰退，与封闭条件相比，开放条件下存在迁入和迁出的现象；因各组棉叶的规格、数量相同，则理论上K值应相同，但图示可见只有开放条件下初始密度较大的种群在达到K值时开始衰退，其余都是在未达到K值时就开始衰退，种内斗争是指一区域的同种个体为争夺有限的资源和空间而发生斗争的现象，在种群衰退时虽然种群个体数量减少，但因棉叶被食用量也在减少，故种内斗争不一定减弱。
答案　AB
实验探究
（1）温度、营养物质对酵母菌生长的影响；
（2）温度、营养物质；
（3）排除杂菌对实验的干扰；
（4）2 培养基中营养物质的大量消耗，代谢废物的积累，pH值的改变，使环境阻力增大。
（5）环境容纳量 A组的培养温度更适合酵母菌的繁殖，环境阻力小。
（6）如下图：
（7）酵母种群数量与营养物质(或废物、pH、溶氧等)的变化关系
限时训练
题组一　种群数量特征及数量变化
1　D　[①中全部“牛”及②中全部“鱼”包含有许多种牛或鱼，超出“同种生物个体总和”的范畴，因而不属于一个种群。③为单位空间中的“同种个体总和”，应属一个种群。④中决定种群密度的应为出生率和死亡率、迁入率和迁出率。
2.ACD　 本题中的柱状图表示的是种群数量增长速率与时间的关系。第1～5年种群数量增长速率不断增大，种群数量增加得越来越快；第5年时种群数量增长速率最大，此时种群数量增加最快；第5～9年种群数量增长速率虽然逐渐减小，种群数量增加得越来越慢，但种群数量依然在增多。由此可判断，图示时间内种群数量呈“S”型增长(但未达到K值)；由于第5年时该种群数量为200只，等于K/2，故理论上K值(环境容纳量)为400只；防治鼠患时，若将其数量控制在K/2左右，则在该条件下鼠种群具有最大的增长速率，很快就会恢复到较大的数量，应将其数量控制在200只以下。
3．B　 K值不是固定不变的，改善空间和资源条件有望使K值提高。BC段种群增长率虽然下降，但种群数量仍在增加，故B项叙述错误。B到C变化过程中，由于种群数量增加，其天敌捕食成功率将会增加。自然状态下，空间和资源总是有限的，种群无法实现最大增长率。
4.D　 图示的年龄组成为衰退型，该种群密度将会下降，种群生物所处的营养级能量降低，环境阻力下降。
5.D　[该图表示种群增长的“S”型曲线，K值约为500只；图中b点对应K/2，此时种群增长速率最大；b点后，种群增长速率逐渐减小，说明环境阻力在不断增大。
题组二　种群密度的调查方法和酵母菌种群数量变化探究
6．B　[由于蛇的活动范围较广，故调查其种群密度不宜采用样方法，而是标志重捕法。]
7．ACD　[由表格数据信息可知：Ⅱ、Ⅲ的区别在于培养液体积不同，所以C正确；Ⅱ、Ⅳ的区别在于酵母菌起始数量不同，所以D正确；由于实验刚开始四个试管营养条件均充足，故初始阶段都经历了“J”型增长。]
8.B　[酵母菌属于真核生物，具有细胞核以及线粒体等细胞器，因此具有相应的核基因和质基因；酵母菌进行无氧呼吸产生CO2和酒精，二者均以自由扩散的方式进出细胞膜；用培养液培养酵母菌时，培养早期营养物质及其他生活条件充足，酵母菌的种群数量呈“J”型增长，随着营养物质的消耗和代谢废物的积累，酵母菌种群数量增长变缓；碳源是酵母菌生活的必需条件，碳源不足或生存空间受限时会使酵母菌的K值降低。
题组三　综合题
9．(1)样方　随机取样
(2)生活资源和空间有限、天敌增多(其他合理答案亦可)
(3)要求：画成“S”型曲线；纵坐标上A点对应起点，D点对应K值。
10．(1)细胞质基质和线粒体　有氧呼吸和无氧呼吸
(2)乙醇含量过高　培养液的pH下降　(3)酵母菌进行无氧呼吸，产生的能量少　酵母菌种群数量增多
(4)取样时培养液未摇匀，从底部取样　未染色，统计的菌体数包含了死亡的菌体
解析　(1)酵母菌为兼性厌氧菌，既能进行有氧呼吸，又能进行无氧呼吸。AB段无乙醇产生，故在AB段酵母菌只进行有氧呼吸，有氧呼吸的场所为细胞质基质和线粒体。(2)随着培养时间的推移，酵母菌数量减少的原因有营养物质的消耗、有毒物质(如乙醇)的积累和培养液pH的变化。(3)T1～T2时段，一方面，酵母菌数量多，分解掉的葡萄糖量增多；另一方面，酵母菌进行无氧呼吸，因无氧呼吸释放的能量少，故达到维持酵母菌正常生命活动所需能量时需消耗的葡萄糖的量大大增加。(4)用血球计数板计数时因取样时未将培养液摇匀而从底部取样，会导致测量值比实际值偏高。另外，若未染色，显微镜下统计的是所有酵母菌的总数，包括活菌和死菌，也会导致测量值比实际值偏高。
高考真题体验
1.【答案】（1）大豆 捕食（2）出生率和死亡率、迁入和迁出 株冠形成有利于躲避天敌；食物增加（3）更大 能量流动
【解析】（1）根据题意，农田生态系统的生产者是大豆。猛禽与田鼠的种间关系是捕食。
（2）对一个种群来说，种群密度大小是由出生率和死亡率、迁入和迁出来决定的。b点之后，株冠开始形成，这样有利于田鼠躲避天敌，同时，周围的生物也逐渐丰富，为田鼠提供更多的食物来源。
（3）曲线Ⅰ和曲线Ⅱ相比，桩之间的距离更小，这样可以为田鼠提供更大的生存空间，相应的也为猛禽提供更多的食物来源，猛禽的密度会更大。通过合理植树，控制鼠害，这样可以合理调整生态系统中的能量流动的关系，使之流向对人类最有益的部分，使人们从中更多获益。
2.【答案】D
【解析】由图可知，未成熟个体从2月底到6月逐渐增多，从6月到12月逐渐减少，12月变为0，而该动物个体从出生到性成熟需要6个月，因此该种群出生时间大概为2月底到6月，到12月都成熟，可判断7-12月份出生率可能为0。大量诱杀雄性个体导致性别比例失调，会影响到种群的密度
3.【答案】(1) 同一 (2) 群落 (3) 小于 相同 雌鹿或雄鹿
【解析】（1）种群是指在一定时间内占据一定空间的同种生物的所有个体，所以雌鹿和雄鹿是同一种群。
（2）生物群落是指在一定生活环境中的所有生物种群的总和，草原中草、鹿、兔和微生物等所有生物构成了群落。
（3）根据鹿角效应：一群形态相同的食草动物能迷惑捕食者，降低被捕食的风险，所以项圈和木棍相当于草原上的食草动物，丙组的平均时间比较少。抛出的项圈和木棍的距离在此实验中属于无关变量，所以要保持一致
4.【答案】Ⅱ.（1）3%
（2）80只/hm2 偏高
（3）生长、发育、繁殖等生命活动
（4）调节生物的种间关系
【解析】Ⅱ.（1）能量从田鼠传递到鼬的效率是（2.25×107）÷（7.50×108）=3%
（2）40×30÷15=80只/hm2。该种群密度是80只/hm2。若标记的田鼠有部分被鼬捕食，则会导致种群密度估算结果偏高。
田鼠和鼬都是恒温动物，同化的能量中只有3%~5%用于生长、发育、繁殖等生命活动，其余在呼吸作用中以热能的形式散失。“
（4）信息传递的功能：信息能够调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定。
5.【答案】B
【解析】本样方法最主要的是进行随机取样，A正确， B错误；根据调查数据取平均数可估算该种群的的种群密度，C正确；根据地段的不同可因地制宜采用不同的样方法，如五点取样法和等距取样法等，D不正确。
6.D【解析】旅鼠和植物、旅鼠的天敌与旅鼠均为捕食关系，形成的食物链为捕食食物链，A正确；在相对稳定的生态系统中，各生物之间的关系相对稳定，生物的种群数量会在各自的K值上下波动，B正确;旅鼠种群数量主要受外界环境条件及种间关系等的影响，C正确；旅鼠的天敌、植物、旅鼠之间数量能保持相对稳定，依赖于负反馈调节，负反馈维持稳态，正反馈更加偏离稳态，D错误。
7.【答案】B
【解析】从东亚飞蝗的种群数量变化趋势看，O点到b点所对应的时间段，种群的增长大致呈“S”型，a点的数量大约在环境容纳量的一半，此时蝗虫种群有最快的增长速率，故防治时间应在a点之前，A对；“S”型增长的种群增长率一直是下降的，针对于a~b段，增长率=（a点种群数量-b点种群数量）/a点种群数量×100%，是一个常数，故与逐渐上升以至稳定的种群密度变化不存在正相关关系，B错；利用性引诱剂诱杀雄虫改变性别比例后，蝗虫种群内的雌雄比例失调，导致种群内出生率下降，可防止种群增长至c点， C对；把东亚飞蝗的种群数量控制在较低水平，能使被啃食的植物等生产者较少，使生态系统内的物种组成和数目受影响较小，有利于维持该地生态系统的抵抗力稳定性，D对。“
8.【答案】（1）4 五（2）竞争和捕食（3）1000
【解析】（1）由图示可看出，该食物网中共有甲→乙→丙→戊、甲→乙→丁→丙→戊、甲→丙→戊、甲→乙→丁→戊4条食物链，在最长的食物链（甲→乙→丁→丙→戊）中，最高营养级是第五营养级。
（2）由图示可看出，乙和丙都以甲为食，同时丙还会捕食乙，因此两者间既有竞争关系，也有捕食关系。
（3）按照标志重捕法的原理：＝，若假设乙种群有x个个体，则得＝，则x＝1000。
9.【答案】（1）升高 垂体　抗利尿激素（2）J b K2
（3）
【解析】（1）根据题意，外界咸水的浓度高于罗非鱼体液的浓度，造成罗非鱼失水。随着体液中水分的流失，细胞外液渗透压升高，而下丘脑存在渗透压感受器，在感受到渗透压变化的刺激后，会产生抗利尿激素，抗利尿激素通过垂体释放，抗利尿激素促进肾小管和集合管重吸收水，使尿量减少，以此适应咸水环境。
（2）根据图示，罗非鱼种群数量在开始一段时间呈“J”型增长。从b点后开始环境阻力加大，所以，最可能是在b点放入大型肉食性鱼，并且一段时间后，种群数量在K2附近波动。（3）根据题意，可以获得下述关系：，藻毒素沿着食物链逐级富集。
10.【答案】（1）Ⅰ； 就地（或建立自然保护区）； 基因频率
（2）增多； （种间）竞争
（3）信息传递“
（4）λ
【解析】（1）据图分析，当种群的数量超过环境容纳量后，出现Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 3种情况，Ⅰ是在原始的环境容纳量附近波动，说明该种群对其栖息的环境破坏度较轻；Ⅱ的环境容纳量低于原始容纳量，说明环境有一定程度的破坏；Ⅲ是逐渐灭绝，说明栖息环境被完全破坏，该生物无法生存，无法实施就地保护，所以只能进行迁地保护或建立自然保护区；图中阴影是被环境阻力淘汰掉的个体，即发生了自然选择作用，自然选择通过定向改变生物种群的基因频率决定生物进化的方向，进化的本质就是基因频率的定向改变。
（2）在其他条件不变的情况下，该物种的种群数量下降，捕食量减少，那么流向该物种的能量就会减少，而与该物种处在同一营养级上的其他物种获得捕食机会增加，食物增多，所以流向该营养级其他物种的能量增加；该物种和同一营养级上的其他物种是竞争关系。
（3）根据题意，食草动物从青草的减少获得食物不足的信息，进而转移另觅取食地。
（4）“J”型增长的的数学模型是：Nt=N0λt, N0为人口的起始数量，Nt是t年后人口数量，λ表示人口数量是一年前人口数量的倍数，所以只要控制住增长的倍数，人口增长速度就会减慢，对环境的过渡开发利用就会减弱。
11．A　在一定自然区域内同种生物的全部个体形成种群，南极冰藻不只包括一种生物，故不能组成一个种群；企鹅以磷虾为食，其数量增多会导致磷虾数量减少，磷虾减少后又可导致企鹅数量减少，二者数量最终在一定范围内达到动态平衡；生物群落是指在同一时间内，聚集在一定区域的各种生物种群的集合；南极冰藻的最适生长温度是2℃，在－2℃～2℃范围内，随温度升高，光合作用强度增大。
www.学案31 人类遗传病
考纲要求
人类遗传病的类型、监测和预防(Ⅰ)。
2.人类基因组计划及意义(Ⅰ)。
3.调查常见的人类遗传病(调查类实验)。
复习要求
1.遗传病的主要类型
2.人类遗传病的调查
3.人类遗传病的监测和预防
4.人类基因组计划及其意义
基础自查
写出人类遗传病的概念：
二、人类常见遗传病的类型
1．单基因遗传病
(1)概念？
(2)特点？
(3)分类
①由 引起的：如多指、并指、软骨发育不全、 等。
②由 引起的：如 、白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症等。
2．多基因遗传病
(1)概念？
(2)特点？
(3)病例：原发性高血压、青少年型糖尿病、冠心病、哮喘病等。
3．染色体异常遗传病
(1)概念？
(2)病例？
三、遗传病的监测和预防
1．遗传咨询
(1)对咨询对象进行身体检查，了解家族病史，诊断是否患有某种遗传病。
(2)
(3)
(4) 。
2．产前诊断
(1)有哪些方法？
(2)优点？
课堂深化探究
一．人类常见的遗传病类型
1．单基因遗传病
(1)单基因遗传病受一对等位基因控制，还是受一个基因控制？
(2)分类比较
分类 常见病例及表示方法 遗传特点
并指
多指
软骨发育不全
苯丙酮尿症
白化病
先天性聋哑
镰刀型细胞贫血病
抗维生素D佝偻病
遗传性慢性肾炎
进行性肌营养不良
红绿色盲
血友病
伴Y染色体(如外耳道多毛症)
2.多基因遗传病
(1)概念？
(2)举例：原发性高血压、冠心病、哮喘和青少年糖尿病等。
(3)特点？
3．染色体异常遗传病
类型 病例 症　状 病　因
21三体综合征 智力低下，发育迟缓，50%患有先天性心脏病，部分患儿发育过程夭折
猫叫综合征 发育迟缓，存在严重智障
特别提醒：
1.染色体数目非整倍体变异的原因
假设某生物体细胞中含有2n条染色体，减数分裂时，某对同源染色体没有分开或者姐妹染色单体没有分开，导致产生含有(n＋1)、(n－1)条染色体的配子，如下图所示
性染色体数目的增加或减少与精子、卵细胞形成过程中的染色体分配的异常有关。减数第一次分裂和减数第二次分裂染色体分配异常，产生的结果不同，现总结如下：
卵原细胞减数分裂异常(精原细胞减数分裂正常) 精原细胞减数分裂异常(卵原细胞减数分裂正常)
不正常卵细胞 不正常子代 不正常精子 不正常子代
减Ⅰ时异常 XX XXX，XXY XY XXY
O XO，YO O XO
XX XXX，XXY XX XXX
O XO，YO YY XYY
O XO
2.先天性疾病、后天性疾病、家族性疾病的区别
项目 先天性疾病 后天性疾病 家族性疾病
含义 出生前已形成的畸形或疾病 在后天发育过程中形成的疾病 指一个家庭中多个成员都表现出来的同一种病
病因 由遗传物质改变引起的人类疾病为遗传病 从共同祖先继承相同致病基因的疾病为遗传病
由环境因素引起的人类疾病为非遗传病 由环境因素引起的为非遗传病
联系 ①先天性疾病、家族性疾病不一定是遗传病；②后天性疾病不一定不是遗传病
归纳　用集合的方式表示遗传病与两类疾病的关系如下：
5．遗传病一般具有如下特点和规律
(1)在胎儿时期就已经形成，或者处于潜在状态。
(2)很多遗传病是终生性的。
(3)遗传病能一代一代传下去，常以一定的比例出现于同一家庭成员中。
6．人类遗传病都是遗传因素(内因)与环境因素(外因)相互作用的结果，具体可分三类
(1)几乎完全由遗传因素决定；
(2)基本上由遗传因素决定，但需要环境中一定诱发因素的存在才发病；
(3)遗传因素和环境因素对发病都有作用，作用的大小视病的种类而有差异。有的遗传病的发生，遗传因素作用较为重要，而有些遗传病的发生，遗传因素作用较小，而环境因素的作用是主要的。
二．调查人群中的遗传病
1．调查原理
2．调查流程图
3.发病率与遗传方式的调查
项目内容 调查对象及范围 注意事项 结果计算及分析
遗传病发病率 考虑年龄、性别等因素，群体足够大
遗传方式 正常情况与患病情况
4.注意问题
(1)调查时，最好选取 ，如红绿色盲、白化病、高度近视(600度以上)等。
(2)调查某种遗传病的发病率时，要
(3)调查某种遗传病的遗传方式时，要 。
对应训练
1.下列关于人类遗传病的叙述，错误的是(　　)。
①一个家族仅一代人中出现过的疾病不是遗传病　②一个家族几代人中都出现过的疾病是遗传病　③携带遗传病基因的个体会患遗传病　④不携带遗传病基因的个体不会患遗传病　⑤先天性的疾病未必是遗传病
A．①②⑤ B．③④⑤
C．①②③ D．①②③④
2.下列说法中正确的是(　　)。
A．先天性疾病是遗传病，后天性疾病不是遗传病
B．家族性疾病是遗传病，散发性疾病不是遗传病
C．遗传病的发病，在不同程度上需要环境因素的作用，但根本原因是遗传因素的存在
D．遗传病是仅由遗传因素引起的疾病
3.基因检测可以确定胎儿的基因型。有一对夫妇，其中一人为X染色体上隐性基因决定的遗传病患者，另一方表现型正常，妻子怀孕后，想知道所怀的胎儿是否携带致病基因，请回答问题。
(1)丈夫为患者，胎儿是男性时，需要对胎儿进行基因检测吗？为什么？________________________________________________________________________
(2)当妻子为患者时，表现型正常胎儿的性别应该是男性还是女性？为什么？________________________________________________________________________
4.人类遗传病发病率逐年增高，相关遗传学研究备受关注。某校高一研究性学习小组的同学对本校全体高中学生进行了某些遗传病的调查。请回答相关问题。
(1)调查最好选择________________(单基因遗传病或多基因遗传病)。
(2)如果要做遗传方式的调查，应该选择________作为调查对象。如果调查遗传病的发病率，应________________作为调查对象。
(3)请你为调查红绿色盲发病率小组的同学设计一个表格，记录调查结果。
(4)假如调查结果显示：被调查人数共3 500人，其中男生1 900人，女生1 600人，男生红绿色盲60人，女生10人，该校高中学生红绿色盲的基因频率约为1.57%。请你对此结果进行评价________________________________________________。
限时训练
题组一　遗传病类型及调查
1．下列有关遗传病的叙述中，正确的是 (　 　)
A．仅由基因异常而引起的疾病 B．仅由染色体异常而引起的疾病
C．由于基因或染色体异常而引起的疾病 D．先天性疾病就是遗传病
2．下列关于人类遗传病的叙述，不正确的是(　 　)
A．人类遗传病包括单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病
B．21三体综合征患者体细胞中染色体数目为47条
C．人类遗传病是指由于遗传物质改变而引起的疾病
D．单基因遗传病是指受一个基因控制的疾病
3.囊性纤维化病是一种常染色体隐性遗传病。某对正常夫妇均有一个患该病的弟弟，但在家庭的其他成员中无该病患者。如果他们向你咨询他们的孩子患该病的概率有多大，你应该怎样告诉他们(　 　)
A．“你们俩没有一人患病，因此你们的孩子也不会有患病的风险”
B．“你们俩只是该致病基因的携带者，不会影响到你们的孩子”
C．“由于你们俩的弟弟都患有该病，因此你们的孩子患该病的概率为1/9”
D．“根据家系遗传分析，你们的孩子患该病的概率为1/16”
4．下列有关人类遗传病的叙述正确的是(　　)
①都是由于遗传物质改变引起的　②都是由一对等位基因控制的　③都是先天性疾病　④近亲结婚可使各种遗传病的发病机会大大增加　⑤线粒体基因异常不会导致遗传病　⑥性染色体增加或缺失都不是遗传病
A．① B．①③⑥
C．①②③⑥ D．①②③④⑤⑥
5．通过对胎儿或新生儿的体细胞组织切片观察，难以发现的遗传病是(　　)
A．苯丙酮尿症携带者 B．21三体综合征
C．猫叫综合征 D．镰刀型细胞贫血症
题组二　遗传病预防及人类基因组计划
6.原发性高血压是一种人类遗传病，为研究其发病率与遗传方式，正确的方法是(　　)。
①在人群中随机抽样调查并计算发病率　②在人群中随机抽样调查研究遗传方式　③在患者家系中调查并计算发病率　④在患者家系中调查研究遗传方式
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
7.某课题小组在调查人类先天性肾炎的遗传方式时，发现某地区人群中双亲都患病的几百个家庭中女儿全部患病，儿子正常与患病的比例为1∶2。请回答下列问题。
(1)要调查常见的人类遗传病的遗传方式应选择在________中进行调查，而调查发病率则应选择在________中进行调查。
(2)“先天性肾炎”最可能的遗传方式是________；被调查的双亲都患病的几百个家庭的母亲中杂合子占________。
(3)基因检测技术是利用________________原理。有先天性肾炎家系中的女性怀孕后，可以通过基因检测确定胎儿是否存在遗传病，如果检测到致病基因，就要采取措施终止妊娠，理由是________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(4)由于基因检测需要较高的技术，你能否先从性别鉴定角度给予咨询指导？如何指导？________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
8．下列哪种人不需要进行遗传咨询(　　)
A．孕妇孕期接受过放射线照射
B．家族中有直系旁系亲属生过先天畸形的待婚青年
C．35岁以上的高龄孕妇
D．孕妇婚前得过甲型肝炎病
题组三　应用提升
9．如图a所示为人体内苯丙氨酸与酪氨酸酶的代谢途径，图中的数字分别代表三种酶。
请回答下列问题：
(1)人体内环境中的酪氨酸除图a中所示的来源外，还可以来自于________。
(2)若酶①由n个氨基酸组成，则酶①基因外显子的碱基数目不可能少于__________。
(3)若医生怀疑某患儿缺乏酶①，诊断的方法是检验_____________________________
________________________________________________________________________。
(4)如图b所示 Ⅱ1因缺乏图a中的酶①而患有苯丙酮尿症，Ⅱ3因缺乏图a中的酶②而患有尿黑酸尿病，Ⅱ4不幸患血友病(上述三种性状的等位基因分别用Pp、Aa、Hh表示)。一号和二号家庭均不携带对方家庭出现的遗传病基因。
①Ⅰ3个体涉及上述三种性状的基因型是________。
②请以遗传图解的形式，解释一号家庭生育出患有苯丙酮尿症孩子的原因。
10．下图是某校学生根据调查结果绘制的某种遗传病的家系图(显、隐性基因分别用A、a表示)。请分析回答：
(1)Ⅲ7号个体婚前应进行______________，以防止生出有遗传病的后代。
(2)通过__________个体可以排除这种病是显性遗传病。若Ⅱ4号个体不带有此致病基因，Ⅲ7和Ⅲ10婚配，后代男孩患此病的几率是________。
(3)若Ⅱ4号个体带有此致病基因，Ⅲ7是红绿色盲基因携带者(相关基因用B、b表示)，Ⅲ7和Ⅲ10婚配，生下患病孩子的几率是________。
(4)若Ⅱ3和Ⅱ4均不患红绿色盲且染色体数正常，但Ⅲ8既是红绿色盲又是Klinfelter综合征(XXY)患者，其病因是Ⅱ代中的__________号个体产生配子时，在减数第______次分裂过程中发生异常。
高考真题体验
1.（2012广东）人类红绿色盲的基因位于X染色体上，秃顶的基因位于常染色体上，结合下表信息可预测，图8中II-3和II-4所生子女是
BB Bb bb
男 非秃顶 秃顶 秃顶
女 非秃顶 非秃顶 秃顶
非秃顶色盲儿子的概率为1/4 B．非秃顶色盲女儿的概率为1/8
C．秃顶色盲儿子的概率为1/8 D．秃顶色盲女儿的概率为0
2.（2012江苏）下列关于人类基因组计划的叙述，合理的是（ ）
该计划的实施将有助于人类对自身疾病的诊治和预防
B. 该计划是人类从细胞水平研究自身遗传物质的系统工程
C. 该计划的目的是测定人类一个染色体组中全部 DNA 序列
D. 该计划的实施不可能产生种族歧视、侵犯个人隐私等负面影响
3.（2012北京）在一个常规饲养的实验小鼠封闭种群中，偶然发现几只小鼠在出生第二周后开始脱毛，以后终生保持无毛状态。为了解该性状的遗传方式，研究者设置了6组小鼠交配组合，统计相同时间段内繁殖结果如下。
（1）己知Ⅰ、Ⅱ组子代中脱毛、有毛性状均不存在性别差异，说明相关基因位于　　　染色体上。
（2）III组的繁殖结果表明脱毛、有毛性状是由　　　　　　基因控制的，相关基因的遗传符合　　　　　　　　定律。
（3）Ⅳ组的繁殖结果说明，小鼠表现出脱毛性状不是　　　　　　　　　影响的结果。
（4）在封闭小种群中，偶然出现的基因突变属于　　　　　　　。此种群中同时出现几只脱毛小鼠的条件是　　　　　　　　　　　　　　。
（5）测序结果表明，突变基因序列模板链中的1个G突变为A，推测密码子发生的变化是　　（填选项前的符号）。
a．由GGA变为AGA　　　　　　　　b．由CGA变为GGA
c．由AGA变为UGA d．由CGA变为UGA
（6）研究发现，突变基因表达的蛋白质相对分子质量明显小于突变前基因表达的蛋白质，推测出现此现象的原因是蛋白质合成 。进一步研究发现，该蛋白质会使甲状腺激素受体的功能下降。据此推测脱毛小鼠细胞的_ 下降，这就可以解释表中数据显示的雌性脱毛小鼠_ 的原因。
4.(2011·广东卷)某班同学对一种单基因遗传病进行调查，绘制并分析了其中一个家系的系谱图(如图)下列说法正确的是(　　)。
A．该病为常染色体显性遗传病
B．Ⅱ5是该病致病基因的携带者
C．Ⅱ5和Ⅱ6再生患病男孩的概率为
D．Ⅲ9与正常女性结婚，建议生女孩
5．(2010·江苏卷)遗传工作者在进行遗传病调查时发现了一个甲、乙两种单基因遗传病的家系，系谱如下图所示，请回答下列问题(所有概率用分数表示)。
(1)甲病的遗传方式是________。
(2)乙病的遗传方式不可能是________。
(3)如果Ⅱ?4、Ⅱ?6不携带致病基因。按照甲、乙两种遗传病最可能的遗传方式。请计算：
①双胞胎(Ⅳ?1与Ⅳ?2)同时患有甲种遗传病的概率是________。
②双胞胎中男孩(Ⅳ?I)同时患有甲、乙两种遗传病的概率是________。女孩(Ⅳ－2)同时患有甲、乙两种遗传病的概率是________。
6．(2009·江苏生物，33)在自然人群中，有一种单基因(用A、a表示)遗传病的致病基因频率为，该遗传病在中老年阶段显现。1个调查小组对某一家族的这种遗传病所作的调查结果如图所示。请回答下列问题。
(1)该遗传病不可能的遗传方式是________。
(2)该种遗传病最可能是________遗传病。如果这种推理成立，推测Ⅳ5的女儿的基因型及其概率(用分数表示)为________________________。
(3)若Ⅳ3表现正常，那么该遗传病最可能是________，则Ⅳ5的女儿的基因型为________。
7.(2011·浙江卷)以下为某家族甲病(设基因为B、b)和乙病(设基因为D、d)的遗传家系图，其中Ⅱ1不携带乙病的致病基因。
请回答下列问题。
(1)甲病的遗传方式为________，乙病的遗传方式为________。Ⅰ1的基因型是________。
(2)在仅考虑乙病的情况下，Ⅲ2与一男性为双亲，生育了一个患乙病的女孩。若这对夫妇再生育，请推测子女的可能情况，用遗传图解表示。
(3)B基因可编码瘦素蛋白。转录时，首先与B基因启动部位结合的酶是________。B基因刚转录出来的RNA全长有4 500个碱基，而翻译成的瘦素蛋白仅由167个氨基酸组成，说明________。翻译时，一个核糖体从起始密码子到达终止密码子约需4 s，实际上合成100个瘦素蛋白分子所需的时间约为1 min，其原因是__________________________。若B基因中编码第105位精氨酸的GCT突变成ACT，翻译就此终止，由此推断，mRNA上的__________________________为终止密码子。
8．(2010·广东卷)克氏综合征是一种性染色体数目异常的疾病，现有一对表现型正常的夫妇生了一个患克氏综合征并伴有色盲的男孩，该男孩的染色体组成为44＋XXY。请回答问题。
(1)画出该家庭的系谱图并注明每个成员的基因类型(色盲等位基因以B和b表示)。
(2)导致上述男孩患克氏综合征的原因是：他的________(填“父亲”或“母亲”)的生殖细胞在进行________分裂形成配子时发生了染色体不分离。
(3)假设上述夫妇的染色体不分离只是发生在体细胞中，①他们的孩子中是否会出现克氏综合征患者？________。②他们的孩子中患色盲的可能性是多大？________。
(4)基因组信息对于人类疾病的诊治有重要意义。人类基因组计划至少应测________条染色体的碱基序列。
学案31 人类遗传病答案与解析
基础自查
一、由于遗传物质的改变而引起的疾病。
二、人类常见遗传病的类型
1． (1) ：受一对等位基因控制的遗传病。
(2) 在同胞中发病率比较高，在群体中发病率比较低。
(3)分类
① 显性致病基因 抗维生素D佝偻病
② 隐性致病基因 镰刀型细胞贫血症
2．多基因遗传病
(1) 受两对以上的等位基因控制的人类遗传病。
(2) 在群体中发病率比较高，且具有家族聚集现象，容易受环境因素的影响。
3．染色体异常遗传病
(1) 由染色体异常引起的遗传病。
(2) 21三体综合征、猫叫综合征。
三、遗传病的监测和预防
1．遗传咨询
(2)分析遗传病的传递方式，判断类型。
(3)推算出后代的再发风险率。
(4)提出防治对策、方法和建议(如是否适于生育、选择性生育)等。
2．产前诊断
(1) 羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查以及基因诊断等。
(2) Ⅰ.及早发现有严重遗传病和严重畸形的胎儿。
Ⅱ.优生的重要措施之一。
课堂深化探究
一．人类常见的遗传病类型
1．单基因遗传病
(1)受一对等位基因控制的遗传病，单基因遗传病受一对等位基因控制，而不是一个基因控制。
(2)分类比较
分类 常见病例及表示方法 遗传特点
常染色体 显性 并指 (1)无性别差异(2)含致病基因即患病
多指
软骨发育不全
隐性 苯丙酮尿症 (1)无性别差异(2)隐性纯合发病
白化病
先天性聋哑
镰刀型细胞贫血病
伴X染色体 显性 抗维生素D佝偻病 (1)与性别有关，含致病基因就患病，女性多发(2)有交叉遗传现象
遗传性慢性肾炎
隐性 进行性肌营养不良 (1)与性别有关，隐性纯合女性或含致病基因的男性患病，男性多发(2)有交叉遗传现象
红绿色盲
血友病
伴Y染色体(如外耳道多毛症) 具有“男性代代传”的特点
2.多基因遗传病
(1) 受两对以上的等位基因控制的人类遗传病。
(3) 易受环境因素的影响；在群体中发病率较高；常表现为家族聚集现象(即：一个家庭中不止一个成员患病)。
3．染色体异常遗传病
类型 病例 症　状 病　因
数目变异 21三体综合征 智力低下，发育迟缓，50%患有先天性心脏病，部分患儿发育过程夭折 减数分裂时21号染色体不能正常分离，受精后受精卵中的21号染色体为3条
结构变异 猫叫综合征 发育迟缓，存在严重智障 5号染色体部分缺失
二．调查人群中的遗传病
1．调查原理
(1)人类遗传病是由遗传物质改变而引起的疾病。
(2)遗传病可以通过社会调查和家系调查的方式了解发病情况。
3.发病率与遗传方式的调查
项目内容 调查对象及范围 注意事项 结果计算及分析
遗传病发病率 广大人群随机抽样 考虑年龄、性别等因素，群体足够大 患病人数占所调查的总人数的百分比
遗传方式 患者家系 正常情况与患病情况 分析基因的显隐性及所在的染色体类型
4.注意问题
(1)群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白化病、高度近视(600度以上)等。
(2) 在群体中随机抽样调查，并保证调查的群体足够大。
某种遗传病的发病率＝×100%
(3) 在患者家系中调查，并绘出遗传系谱图。
对应训练
1.解析　①一个家族仅一代人中出现过的疾病有可能是隐性遗传病，发病率低，也有可能不是遗传病；②一个家族几代人中都出现过的疾病可能不是遗传病，如地方性特有的地质、气候条件引发的营养缺乏症及传染病等；③携带遗传病基因的个体不一定会患遗传病，如白化病基因携带者Aa不是白化病患者；④不携带遗传病基因的个体也可能会患遗传病，如染色体异常遗传病；⑤先天性疾病仅由环境因素引起的不是遗传病。
答案　D
2.解析　先天性疾病如果是由遗传因素引起的，肯定是遗传病，但有的则是由于环境因素或母体条件的变化引起的，如病毒感染或服药不当；而有的遗传病则是由于环境因素引发遗传因素起作用导致的后天性疾病。家族性疾病中有的是遗传病，有的则不是遗传病，如营养缺乏引起的疾病。同样，由隐性基因控制的遗传病由于出现的概率较小，往往是散发性的而不表现家族性。
答案　C
3.解析　本题考查X染色体上隐性致病基因遗传的特点。
(1)此病由X染色体上的隐性基因控制，因此儿子是否患病只与母亲有关，而题中只告知妻子表现型正常，因此她有可能是致病基因的携带者，胎儿是男性时也可能患病，故需要检测。
(2)妻子为患者时，所生的儿子一定有病；而女儿因父亲表现型正常，能遗传给她一个正常显性基因，所以表现型也正常，故表现型正常胎儿的性别应该是女性。
答案　(1)需要。表现型正常的女性有可能是携带者，她与男性患者婚配时，男性胎儿也可能患病。
女性。女性患者与正常男性婚配时，所有的女性胎儿都带有来自父亲的X染色体上的正常显性基因，因此表现型正常。
4.解析　(1)进行人类遗传病调查时，最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白化病等。(2)调查遗传病的发病率应该在人群中随机抽样调查并统计，根据调查数据，计算发病率。在患者家系中调查，以确定遗传病的遗传方式。(3)本小题研究调查红绿色盲的发病率，因为红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病，在男女中的发病率不同，对结果统计时，既要分正常和色盲患者，也要有携带者。
答案　(1)单基因遗传病　(2)患有该遗传病的多个家族(系)　随机选择一个较大群体　(3)表格如下　
性别表现 男生/人 女生/人
色 盲
正 常
(4)该基因频率不准确，因为数据中缺少携带者的具体人数
限时训练
题组一　遗传病类型及调查
1C[解析]基因或者染色体异常都会引起遗传物质的改变，故由此引起的疾病为遗传病。故C选项符合题意。
2D[解析]遗传病是指因遗传物质异常引起的疾病，通常分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病三类。21三体综合征患者体细胞中多一条21号染色体，染色体数目为47条。单基因遗传病是指受一对等位基因控制的遗传病，而不是受一个基因控制。故D选项符合题意。
3.C[解析]由题意可知这对正常夫妇是杂合子的概率均为2/3，杂合子的夫妇下一代患病的概率为1/4，所以这对正常夫妇的孩子的患病概率为2/3×2/3×1/4＝1/9.故C选项符合题意。
4.A　[人类遗传病都是由于遗传物质的改变而引起的；遗传病分为单基因遗传病、多基因遗传病以及染色体异常遗传病等；有些遗传病是由环境条件而诱发的；近亲结婚会导致隐性遗传病的发病机会大大增加；线粒体异常、性染色体增加或缺失都会导致遗传病的发生。]
5．A　[21三体综合征和猫叫综合征属于染色体异常引起的遗传病，可以利用显微镜观察；镰刀型细胞贫血症的红细胞形态异常，呈现镰刀状，也可以利用显微镜观察到；苯丙酮尿症携带者不表现出症状，且属于基因突变形成的单基因遗传病，所以观察组织切片难以发现。]
题组二　遗传病预防及人类基因组计划
6.解析　发病率是指所有患者占所有被调查者的百分比，所以不能在患者家系中调查。研究遗传方式需要通过性状表现分析致病基因的遗传路线，所以只能在患者家系中展开调查与分析。
答案　D
7.解析　(1)要调查发病率，就要在全部群体中进行抽样调查，注意随机取样；要调查常见的人类遗传病的遗传方式应选择在患者家系中进行调查。(2)根据题中信息“双亲都患病的几百个家庭中女儿全部患病，儿子正常与患病的比例为1∶2，属于“有中生无，且与性别有关”，可判断先天性肾炎属于伴X染色体显性遗传病，被调查双亲的基因型为XBXB、XBY和XBXb、XBY，其中XBXb、XBY的家庭比例为。(3)基因检测技术的原理是DNA分子杂交。先天性肾炎为伴X染色体显性遗传病，女性患者怀孕后，可以通过基因检测确定胎儿是否存在遗传病，如果致病基因存在，则子女必然患病，需要终止妊娠。(4)先天性肾炎为伴X染色体显性遗传病，当父母均正常时，后代均正常；当父亲患病、母亲正常时，女儿必然患病，儿子均正常；当母亲患病、父亲正常时，应进行基因检测。
答案　(1)患者家系　人群(人群中随机抽样)　(2)伴X染色体显性遗传　　(3)DNA分子杂交　该致病基因为显性基因，胎儿体细胞中只要含有致病基因，就会患“先天性肾炎”　(4)能　当父母均正常时，不必担心后代会患病；当父亲患病时，若胎儿为女性，应终止妊娠；当母亲患病时，应进行基因检测
8．D　[遗传咨询是医生对咨询对象是否患有某种遗传病作出诊断，然后向咨询对象提出防治对策和建议，不包括是否得过传染病的情形。]
题组三　应用提升
9．(1)食物　(2)6n
(3)患儿的尿液中是否含有过多的苯丙酮酸
(4)①PPAaXHXh　②遗传图解(如图)
方法规律　绘遗传图解的规范要求
要写出亲本和子代的表现型；二要正确写出亲本和子代的基因型；三要写出相应的符号(P、F1、×、↓)，甚至子代基因型和表现型的比例。在答题时，需要注意伴性遗传基因型和表现型的正确书写。对于基因型，首先写出相关个性的性染色体组成，然后把控制相关性状的基因写在相应染色体的右上角，如男性色盲的基因型写做XbY，女性色盲的基因型写做XbXb。对于表现型，既要写出个体的性状，又要写出个体的性别，如XbY的表现型应为男性色盲。
10．(1)遗传咨询　(2)Ⅱ3、Ⅱ4、Ⅲ8　1/4
(3)3/8　(4)3　二
解析　(1)易忽略题中的“婚前”这一限制条件，易错答为产前诊断。
(2)中不能只答Ⅲ8而忽略亲代Ⅱ3、Ⅱ4。Ⅱ4号个体不带有此致病基因，则该病肯定为X染色体上的隐性遗传病，Ⅲ7和Ⅲ10的基因型分别是1/2XAXa、1/2XAXA和XAY，后代男孩患此病的几率是1/2×1/2＝1/4。
(3)因Ⅱ4号个体带有此致病基因，确定该病为常染色体隐性遗传，又因Ⅲ7是红绿色盲基因携带者，故Ⅲ7基因型是1/3AAXBXb、2/3AaXBXb，Ⅲ10的基因型是AaXBY。两者婚配后，生出的孩子患该病的几率是2/3×1/4＝1/6、不患该病的几率是5/6；生出的孩子患红绿色盲的几率是1/4、不患红绿色盲的几率是3/4。故生下患病孩子的几率＝1－完全正常＝1－5/6×3/4＝3/8。
(4)根据题意可知，Ⅲ8的基因型是XbXbY，因Ⅱ4肯定不含红绿色盲基因，故致病基因来自Ⅱ3。又因Ⅱ3正常，则其基因型应是XBXb，在减数第二次分裂的后期，着丝点分裂后的两条姐妹染色单体形成的染色体没有分开而是移向同一极。
高考真题体验
1.【答案】CD【解析】假设红绿色盲的相关基因为A、a，根据题意可以推出，II-3的基因型为BbXAXa，II-4的基因型为BBXaY。两对性状分开考虑，后代关于秃顶的基因型为1/2BB，1/2Bb，即女孩不秃顶，男孩有一半的可能秃顶；后代关于色盲的基因型为1/4XAXa，1/4XaXa，1/4XAY，1/4XaY；由于两种性状是独立遗传的，可以推出后代中非秃顶色盲儿子的概率为1/8，非秃顶色盲女儿的概率为1/4，秃顶色盲儿子的概率为1/8，秃顶色盲女儿的概率为0，所以C和D正确。
2.【答案】A【解析】人类很多疾病与遗传有关，A正确；人类基因组计划是在分子水平上的研究，B错；人类基因组计划是测定人类基因组（22条常染色体和XY染色体）的全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息，C错；该计划也能带来一定的负面影响，D错
3.【答案】（16分）
常
（2）一对等位 孟德尔分离
（3）环境因素
（4）自发/自然突变 突变基因的频率足够高
（5） d
（6）提前终止 代谢速率 产仔率低
【解析】
（1）脱毛、有毛性状与性别无关联，因而基因位于常染色体上。（2）Ⅲ中产生性状分离，且比例接近1∶3，符合一对等位基因的基因分离定律
（3）Ⅳ组中脱毛纯合个体雌雄交配，后代都为脱毛小鼠，若是由于环境，后代应该会出现有毛小鼠。
（4）偶然出现的基因突变为自发突变，基因突变具有低频性，题中已经提示“小种群”，只有基因突变频率足够高，该小种群中才能同时出现几只表现突变性状的个体。
（5）模版链G变为A，在mRNA相应的密码子中应该是C变为U。
（6）题干说明“蛋白质相对分子质量明显小于突变前基因的蛋白质”，说明蛋白质翻译提前中断了。甲状腺激素受体功能下降，则甲状腺激素失去作用，导致小鼠细胞新陈代谢下降，从而使得皮毛脱落；小鼠代谢率降低，会导致其健康状况不太正常，产仔率低。
4.解析　本题考查人类遗传病，意在考查考生的推理能力和信息获取能力。根据5、6、11得出该病为隐性遗传病，并且得出该病不在Y染色体上，A错误。遗传系谱图提示我们此病既可能为常染色体隐性遗传也可能为伴X染色体的隐性遗传，无论是哪种遗传方式，Ⅱ5均是该病致病基因的携带者，B正确。如果该病为常染色体隐性遗传，那么再生患病男孩的概率为，是伴X染色体隐性遗传，概率为，C错误。若该病为常染色体隐性遗传，则生男生女患病概率相同；若是伴X染色体隐性遗传，则即使生女孩照样无法避免患病，D错误。
答案　B
5.解析　本题以系谱图为载体，考查人类遗传病遗传方式的判断和概率计算。
(1)甲病具有“无中生有”特点，且女患者的父亲不患病，故其遗传方式为常染色体隐性遗传。
(2)乙病具有男患者的母亲、女儿不患病的特点，因此不可能伴X染色体显性遗传病。
(3)设控制甲病的基因为a，则Ⅱ?8有病，Ⅰ?3 、Ⅰ?4基因型均为Aa，则Ⅱ?5基因型概率为Aa和AAⅡ?6不携带致病基因，故其基因型为AA，因此Ⅲ?2基因为AA的概率为×＝，为Aa概率为，同理Ⅲ?1基因概率Aa或AA，因此其子代患病概率为××＝，正常概率为，因此双胞胎同时患病的概率为×＝。②因乙病具有代代相传且患者全为男性，因此最可能的遗传方式为伴Y遗传，因Ⅲ?2患病，则双胞胎男孩患病，故Ⅳ?1同时患有甲乙两种病的概率为×1＝。子代女孩一定不会患乙病，故Ⅳ?2同时患两种病的概率为0。
答案　(1)常染色体隐性遗传　(2)伴X染色体显性遗传
(3)　　0
规律总结　遗传病遗传方式判定方法
1．遗传方式判定顺序：先确定是否为伴Y遗传(是否患者全为男性)→确定是否为母系遗传→确定显、隐性→确定是常染色体遗传还是伴X遗传。
2．在已确定是隐性遗传的系谱中
(1)若女患者的父亲和儿子都患病，则最可能为伴X染色体隐性遗传。
(2)若女患者的父亲和儿子中有正常的，则为常染色体隐性遗传。
(3)在已确定是显性遗传的系谱中
①若男患者的母亲和女儿都患病，则最可能为伴X染色体显性遗传。
②若男患者的母亲和女儿中有正常的，则为常染色体显性遗传。
3．如果系谱中无上述特征，就只能从可能性大小上判断：
(1)若该病在代与代之间呈连续性，则该病很可能是显性遗传病。
(2)若患者无性别差异，男女患病率相当，则该病很可能是常染色体上基因控制的遗传病。
(3)若患者有明显的性别差异，男女患者几率相差很大，则该病极有可能是伴性遗传。
6.解析　本题考查遗传疾病的推导和概率计算的相关知识。(1)用代入排除法，分别用各种情况代入遗传系谱图逐一排除，遗传系谱图中没有只传男性所以不是伴Y染色体遗传病，Ⅱ?4有病，其子正常，所以不是伴X染色体隐性遗传病。(2)该遗传病在后代中女性患者多于男性，所以最有可能是伴X染色体显性遗传病，若成立则Ⅳ?5的基因型为XAXa、XaXa，她可能与正常的男性XaY(概率)和患病男性XAY()结婚，然后组合四种情况分别计算，则XAXA为×＝， XAXa为×＋×＝ ，XaXa为。(3)若Ⅳ?3表现正常，但是Ⅳ?4有病，那么该遗传病不可能是伴X染色体显性遗传病，所以为常染色体显性遗传病。Ⅳ?5的基因型为Aa，他的丈夫可能是AA或Aa或aa。其女儿可能为AA、Aa、aa。
答案　(1)伴Y染色体遗传和伴X染色体隐性遗传　(2)伴X染色体显性　XAXA、XAXa、XaXa
(3)常染色体显性遗传病　AA、Aa、aa
7.解析　本题考查有关遗传基本定律相关知识和对遗传图解的理解判断能力。对于甲病而言，由于Ⅱ代3、4个体无病而生出了一个有病的Ⅲ代5号女性，所以是常染色体隐性遗传。对于乙病而言，Ⅱ代1、2个体无病生出了Ⅲ1、Ⅲ3两个有病的男孩，所以是隐性遗传病，而其中Ⅱ1不携带乙病的致病基因，所以不可能是常染色体上隐性遗传病，只能为伴X染色体隐性遗传病。由于Ⅱ2患甲病所以Ⅰ1对于甲病为为携带者，对于乙病，由于Ⅱ2、Ⅱ3均无乙病，所以可以是携带者，也可以完全正常，所以Ⅰ1的基因型为BbXDXD或BbXDXd。由于Ⅲ2 与一男性为双亲，生育了一个患乙病的女孩，所以对于乙病而言，Ⅲ2是携带者，而男性为患者。遗传图解见答案。(3)基因转录时启动子中有RNA聚合酶结合的位点，转录的RNA还需要进一步加工成成熟的mRNA后，才可以进行翻译，而在翻译时通常一条mRNA上可以同时结合多个核糖体，使翻译高效进行，ACT转录对应的密码子是UGA。
答案　(1)常染色体隐性遗传　伴X染色体隐性遗传　BbXDXD或BbXDXd
(2)
(3)RNA聚合酶　转录出来的RNA需要加工才能翻译　一条mRNA上有多个核糖体同时翻译　UGA
8.解析　本题主要考查学生的理解能力。遗传系谱应该包括代数、个体及个体关系和图例三部分。该男孩的基因型应该为XbXbY，其父亲基因型为XBY，其母亲基因型为XBXb，可见该男孩的两条X染色体均来自母亲，且是其母亲的生殖细胞在减数第二次分裂过程中没有分开形成的。如果上述夫妇的染色体不分离只是发生在体细胞中，就无法通过配子影响到他们的后代；他们的孩子患色盲的概率为Xb×Y＝XbY。人类基因组计划至少要测24条染色体的碱基序列。
答案　(1)如图
(2)母亲　减数第二次
(3)不会　　(4)24
www.学案44 生态系统的能量流动
考纲要求
生态系统能量流动的基本规律及应用(Ⅱ)。
复习要求
1、分析生态系统的能量流动的过程与特点。
2、概述研究能量流动的意义。
基础自查
一．能量流动的概念
二、能量流动的过程
1．起点： 。
2．总量： 。
3．流动渠道： 。
4．特点：(1)单向流动： 。
(2)
① 。
② 。
③传递效率为 (形象地用能量金字塔表示)。
三、能量流动研究意义
1． 。
2． 。
课堂深化探究
一．分析能量流动过程图(以初级消费者为例)，完成下列问题
1.(1)大方框代表 。
(2)大粗箭头表示 ，即
。
(3)能量流动的方向(以箭头表示) 。
(4)箭头由粗到细表示流入 。
(5)方块面积越来越小表示
(6)分解者体内的能量及呼吸产生的能量以热能的形式散失到系统外，成为不能再利用的能量。
(7)能量流动特点： 。
(8)能量传递效率： 。
计算式为： 。
2．对能量流动的理解
“能量流动”是生态系统的基本功能之一，能量是维持生态系统存在和发展的动力。
起点
源头
能量输入 相关生理过程
总能量
能量的传递 传递形式： 传递渠道：
能量的散失 相关生理过程
形式
能量流动特点
能量传递效率
2．简述能量流动的意义及提高能量利用率的措施。
思维拓展
1．能量的传递效率为10%～20%的含义是指一个营养级的总能量大约只有10%～20%传到下一营养级。如果按20%这一最高效率计算，若第一营养级的总能量为100%，第二营养级所获得的能量为20%，第三营养级所获得的能量为20%×20%＝4%……，第n营养级所获得的能量是第一营养级能量的(若按传递效率10%计算，公式为)，由此可知生态系统中的能量传递一般不超过4～5个营养级。
2．确定食物链中的营养关系。据能量传递效率20%计算，相邻两个营养级的能量差值也在5倍左右，若能量差值远比五倍小，则应位于同一营养级。
3．提高能量利用率的措施不能提高能量传递效率。
4．极值计算：(1)设食物链A→B→C→D，分情况讨论
现实 问题 思路求解
D营养级净增重M 至少需要A营养级多少 N×(20%)3＝M
最多需要A营养级多少 N×(10%)3＝M
A营养级净增重N D营养级最多增重多少 N×(20%)3＝M
D营养级至少增重多少 N×(10%)3＝M
(2)在某一食物网中，一个消费者往往同时占有多条食物链，当该消费者增加了某一值时，若要计算最少消耗生产者多少时，应选最短的食物链和最大传递效率20%进行计算，这样消费者获得的能量最多；若要计算最多消耗生产者多少时，应选最长的食物链和最小传递效率10%进行计算，这样消费者获得的能量最少。
方法技巧　利用“拼图法”解决能量流动中的难题
输入第一营养级的能量(W1)，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1＋C1＋D1)。而后一部分能量中，包括现存的植物体B1流向分解者的C1、流向下一营养级的D1。参考图示，很容易理解以下问题：
(1)流经整个生态系统的总能量是生产者固定的总能量，即W1。将图中第三营养级同化的总能量D2“拼回”第二营养级，则刚好等于D1，即第二营养级同化的总能量；再将D1“拼回”第一营养级，则刚好等于生产者固定的总能量W1。可见，在一个草原生态系统中，草原上所有生物的总能量都来自W1，所有生物总能量之和都小于W1(呼吸作用消耗的缘故)。
(2)能量传递效率不会是100%。从上图可以看出，从第一营养级向第二营养级能量的传递效应等于D1/W1，因此不会达到100%，一般情况下，能量传递效率为10%～20%。
(3)在解决有关能量传递的计算问题时，首先要确定相关的食物链，理清生物与生物在营养级上的差值。
二．每一营养级能量来源与去路的分析
(1)动物同化的能量＝ ，即 。例如蜣螂利用大象的粪便获得能量，就不能说蜣螂获得了大象的能量。
(2)流入一个营养级的能量是指 。
能量的来源与去路：
即一个营养级所同化的能量＝ 。
三．流动模型——生态金字塔的类型、含义比较
能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形 状
特 点
象征含义
每一阶含义
特殊形状 无 树―→昆虫―→鸟 极少
对应训练
1.　如图表示在某生态系统中，能量流经第二营养级的示意图。对该图分析不合理的是(　　)
A．能量流动是伴随着物质利用而进行的
B．图中甲为初级消费者同化的能量，即第二营养级所含有的能量
C．该图不够完善，缺少甲中因呼吸以热能散失的能量
D．乙比甲的能量少的原因是甲的遗体、残骸中的能量被分解者利用而未传递下去
2．如图表示一般生态系统的结构模式图，在不考虑物质的输入和输出情况下，下列说法不正确的是(多选)(　　)
A．能量主要是以太阳能的形式输入生态系统
B．组分1、2、3分别代表生产者、分解者和消费者
C．在一个幼苗茁壮成长的农田生态系统中能量的输出量和输入量相等
D．如果组分1是生产者，那么组分1代表的是绿色植物
3.下图为生态系统中食物链所反映的能量流动情况，图中箭头表示能量流动的方向，单位为kcal/(m2·a)。下列说法错误的是(　　)
A．食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性
B．辐射的太阳能中仅有1%左右的能量被生产者利用
C．每一营养级的能量大部分用于呼吸和被分解者利用
D．此生态系统中的分解者可利用图中A的所有能量
4.如图为某一生态系统的能量金字塔，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是(　　)
A．Ⅰ是初级消费者
B．Ⅳ为分解者
C．E1为太阳能，E2为热能
D．能量可在食物链中循环利用
5.在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有来自于兔子，来自于鼠，来自于蛇，那么猫头鹰若增加20 g体重，最少需要消费植物(　　)。
A．600 g B．900 g C．1 600 g D．5 600 g
6．下图表示A、B两个特殊生态系统的能量金字塔。有关解释正确的是(　　)
①一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多
②能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级的升高而逐级递减
③若A和B中玉米的数量相同，A若能养活10 000人，则B可能只能养活1 000人
④若土壤中含相同浓度的难降解污染物，则A中的人比B中的人体内污染物浓度低
A．①③④ B．①②③
C．①②③④ D．③④
限时训练
题组一　能量流动过程和特点
1．以下关于生态系统的能量流动的叙述中，哪一项是不正确的(　　)
A．能量流动是单向的、不循环的
B．食物链越短，终级消费者获得的能量越多
C．初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少
D．营养级越多，散失的能量越多
2.下图为生态系统中能量流动图解的部分示意图，①②③④⑤各代表一定的能量值，下列各项中正确的是(　　)。
A．第三营养级流向第四营养级的能量传递效率为×100%
B．图中④包含了次级消费者粪便中的能量
C．在人工饲养的高密度鱼塘中初级消费者获得的总能量往往大于⑤
D．食物链中的各营养级获得能量的方式及能量的用途完全相同
3．下列有关生态系统能量流动的叙述中，错误的是(　　)
A．当狼捕食兔子并转化为自身的有机物时，能量就从第一营养级流入第二营养级
B．当狼吃掉一只兔子时，狼不可能获得兔子的全部能量
C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从非生物环境流入生物群落
D．生态系统的能量流动是单向的，逐级递减的
4．某自然生态系统中有一条食物链：甲→乙→丙→丁，测得这四种生物所含的有机物总量分别为a、b、c、d(单位：kg/年)。下列叙述中正确的是(　　)
A．丙种群个体所含有机物的平均值一定大于丁种群
B．甲从无机环境中获得的能量等于a所含的能量
C．若能量在相邻的两个营养级间的传递效率是20%，则b＋c＋d＝0.2 a
D．甲的同化作用类型为自养型
5．(2011·马鞍山模拟)如图表示某湖泊生态系统的营养结构，a～e代表各营养级的生物，下列叙述不正确的是(　　)
A．共有三条食物链
B．各营养级中，能量最多的是c，生物个体数量最多的是a
C．若水体受有机磷农药轻微污染，则受害最严重的是a
D．若c所含能量为5.8×109kJ，d含1.3×108kJ，则a至少约含4.5×107kJ
题组二　生态金字塔和研究能量流动的意义
6． 在社会主义新农村建设中，四川某地通过新建沼气池和植树造林，构建了新型农业生态系统(如图所示)。下列有关叙述正确的是(多选)(　　)
A．该生态系统中，处于第二营养级的生物有人和家禽家畜
B．该生态系统中，人的作用非常关键，植物是主要成分
C．该生态系统的建立，提高了各营养级间的能量传递效率
D．沼气池的建造和植树造林，提高了该生态系统的稳定性
7．如图是某个农业生态系统的结构模式图，该图中表示生态系统能量流动的箭头是(　　)
A．①③ B．②③⑤
C．①③④ D．②⑤
8．我国北方的一些地区每年都会发生一定程度的蝗灾，当地政府和农牧民常用喷洒农药的方法来杀灭蝗虫。2000年发生蝗灾时，新疆某地邀请来一批养鸭户，把几十万只鸭子放养到虫害严重的草原上，收到很好的效果。下列有关叙述中错误的是(　　)
A．利用农药灭虫，农药对蝗虫起选择作用，生存下来的蝗虫都是抗药能力较强的
B．利用鸭子消灭蝗虫，根本目的是调整生态系统能量流动关系，使能量更多地流向鸭子
C．利用鸭子消灭蝗虫，从生态的成分看，鸭子是次级消费者，鸭子与草原上的牛、羊的关系是种间互助
D．利用鸭子消灭蝗虫不仅可以获得较好的经济效益，而且还能减轻污染、保护其他生物
9下图表示甲、乙两个特定生态系统的能量金字塔，有关解释正确的是(　　)。
A．一个吃玉米的人所获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多
B．能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级的升高而逐级递减
C．若甲和乙中玉米的数量相同，能量传递效率为10%，且甲能养活10 000人，则乙能养活500人
D．若土壤中含相同浓度的DDT，则甲中的人比乙中的人体内DDT低
题组三　综合题
10．下图甲为某湖泊生态系统的能量金字塔简图，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级，m1、m2代表不同的能量形式。图乙表示能量流经该生态系统某一营养级的变化示意图，其中a～g表示能量值的多少。请据图作答：
(1)图甲中，m1、m2表示的能量形式分别为__________、________。通常情况下，位于营养级Ⅳ的生物个体数量一般远远少于Ⅲ，主要原因是________________________________。
(2)图乙中，若A表示图甲中营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示____________，C表示________________。若图甲中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，则营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是________(用图中所给字母的表达式表示)。
(3)由图乙可以总结出生态系统能量流动的主要特点是
________________________________________________________________________。
(4)若图甲营养级Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各有一种生物甲、乙、丙，构成食物关系如右图。其中，甲能量中比例为X的部分直接提供给丙，则要使丙能量增加A kJ，至少需要消耗甲的能量为________kJ(用所给字母的表达式表示。)
高考真题体验
1.（2012 安徽）30 II．（8分）某弃耕地的主要食物链由植物田鼠鼬构成。生态学家对此食物链能量流动进行了研究，结果如下表，单位是J/（hm2·a）。
植物 田鼠 鼬
固定的太阳能 摄入量 同化量 呼吸量 摄入量 同化量 呼吸量
2.451011 1.05109 7.50108 7.15108 2.44107 2.25107 2.18107
(1)能量从田鼠传递到鼬的效率是 。
(2)在研究能量流动时，可通过标重捕法调查田鼠种群密度。在1hm2范围内，第一次捕获标记40只田鼠，第二次捕获30只，其中有标记的15只。该种群密度是 只/hm2。若标记的田鼠有部分被鼬捕食，则会导致种群密度估算结果 。
（3）田鼠和鼬都是恒温动物，同化的能量中只有3%—5%用于 ，其余在呼吸作用中以热能形式散失。
（4）鼬能够依据田鼠留下的气味去猎捕后者，田鼠同样也能够依据鼬的气味或行为躲避猎捕。可见，信息能够 ，维持生态系统的稳定。
2.（2012 海南）下图为某生态系统的能量流动简图，下列叙述错误的是
A.甲是生产者，乙是消费者
B.该生态系统是一个开放的系统
C.能量通过光合作用固定并进入系统，可以热能形式输出v
D.甲、乙和分解者所贮存的能量之和是输入该生态系统的总能量
3.（2011 全国I）回答下列与生态学有关的问题：
（2）某相对稳定的水域生态系统中主要有甲、乙、丙、丁、戊5个种群，各种群生物体内某重金属的含量如下表。已知水中的该重金属被生物体吸收后难以通过代谢排出体外。假设在这5个种群构成的食物网中，消费者只能以其前一个营养级的所有物种为食。
种群 甲 乙 丙 丁 戊
重金属含量（μg/Kg鲜重） 0.0037 0.0037 0.035 0.035 0.34
据表中数据绘出该生态系统的食物网。
（2011 安徽）大熊猫和华南虎都是我国的珍稀保护动物，它们体型相近，曾经同城分布，一度都有较大的种群数量。由于栖息地破坏导致它们的数量锐减，目前野生大熊猫仅有1600只左右，而华南虎在野外已基本绝迹。
从生态系统能量流动的特点分析，大熊猫比华南虎有一定生存优势的原是 。
根据能量流动逐级递减特点，由于华南虎是肉食性，而大熊猫是植食性动物，营养级低，所以生存优势强。
5.（2011 山东）6月5日是世界环境日，今年我国的世界环境日主题是“共建生态文明、共享绿色未来”。 草原是绿色生态环境的组部分。某草原生态系统的食物网如图所示。
如果图中草能提供10000KJ的能量，营养级间的能量传递效率为10% ～ 20%，那么鹰占据的营养级能够得到的最低和最高能量值分别是___________KJ和___________KJ。若去除蛇，且狐的数量不变，则草原容纳鹰的数量会__________。若外来生物入侵该区，则会导致草原的__________锐减或丧失。
6.（2010 山东）以下表示动物利用食物的过程：“
正确的分析是
A．恒温动物的④/③值一般高于变温动物
B．哺乳动物的③/①值一般为10%-20%
C．提高圈养动物生长量一般需提高③/②值
D．食肉哺乳动物的③/②值一般低于食草哺乳动物
7.．(2011·天津理综，9)放牧强度可影响人工草地的物质循环和能量流动。图1是亚热带某人工草地在不同放牧强度下牧草净光合产量(净光合产量＝光合作用合成量－呼吸作用消耗量)的变化图，G0为不放牧，G1～G3为放牧强度逐渐增强。
据图回答：
(1)5～10月份的最适放牧强度是________(从G0～G3中选填)，________月份可被初级消费者利用的总能量最多。
(2)与放牧草地相比，8月份不放牧草地净光合产量明显偏低的原因有________(多选)。
A．过多枝叶对下层植物有遮光作用
B．植株衰老组织较多
C．缺少动物粪尿的施肥作用
D．草地生态系统的物质循环加快
(3)据图1分析，为使牧草净光合产量维持在最高水平，4～10月份需要采取的放牧措施是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)牧草的光合作用强度可用单位时间和面积的____________来表示。
(5)在牧草上喷洒32P标记的磷肥，检测32P在初级和次级消费者中的放射强度，结果见图2，其中A消费者处于第________营养级。
(6)在生态系统的生物成分中，生产者体内的32P除被消费者利用外，还有部分进入________。
8．(2010·江苏，11)有人发起“多吃素食、少吃肉食”的运动，以支援粮食短缺地区的灾民。运用生态学知识对此的合理解释是(　　)。
A．多吃肉食会增加心血管病的发病率
B．直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量
C．多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多
D．节省的肉食可以帮助灾民提高营养水平
9．(2009·全国卷Ⅰ，34)某种植玉米的农场，其收获的玉米子粒既作为鸡的饲料，也作为人的粮食，玉米的秸秆则加工成饲料喂牛，生产的牛和鸡供人食用，人、牛、鸡的粪便经过沼气池发酵产生的沼气作为能源，沼渣、沼液作为种植玉米的肥料。据此回答下列问题(不考虑空间因素)。
(1)请绘制由鸡、牛、玉米和人组成的食物网：
(2)牛与鸡之间________(有、无)竞争关系，理由是__________________。人与鸡的种间关系是________，人与牛的种间关系是________。
(3)流经该农场生态系统的总能量来自________所固定的________，无机环境中的碳以________形式进入该人工群落。
(4)假设该农场将生产玉米的作为饲料养鸡，供人食用，生产出的鸡供人食用。现调整为的玉米养鸡，供人食用，生产出的鸡仍供人食用。理论上，该农场供养的人数将________(增多、不变、减少)，理由是________________________________。
10．(2011·海南单科，21)关于生态系统的叙述，正确的是(　　)。
A．生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的
B．生态系统中的信息传递对所有捕食者都必然是有利的
C．生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大
D．生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越小
11．(2010·全国Ⅰ，5)右图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是(　　)。
A．微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量
B．沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者
C．沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用
D．多途径利用农作物可提高该生态系统的能量利用效率
学案44 生态系统的能量流动
答案与解析
基础自查
一． 生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程，称为生态系统的能量流动。
二、能量流动的过程
细胞呼吸　细胞呼吸　初级消费者　次级消费者　三级消费者　细胞呼吸　有机物　细胞呼吸　热能
1．起点：生产者固定太阳能开始。
2．总量：生产者固定的太阳能总量。
3．流动渠道：食物链和食物网。
4．特点：(1) 能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级。
(2) ①每个营养级生物都因呼吸作用而散失部分热能。
②每个营养级生物总有一部分不能被下一营养级利用。
③传递效率为10%～20%(形象地用能量金字塔表示)。
三、能量流动研究意义
1．帮助人们科学规划，设计人工生态系统，使能量得到最有效利用，实现能量的多级利用　。
2．帮助人们合理地调整生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
课堂深化探究
分析能量流动过程图(以初级消费者为例)，完成下列问题
1.(1)大方框代表一个生态系统。
(2)大粗箭头表示流经一个生态系统的总能量，即本生态系统中全部生产者所固定的太阳能总量。
(3)能量流动的方向(以箭头表示)单向流动。
(4)箭头由粗到细表示流入下一个营养级的能量逐级递减　。
(5)方块面积越来越小表示随营养级别的增加，贮存在生物体内的能量越来越少
(6)分解者体内的能量及呼吸产生的能量以热能的形式散失到系统外，成为不能再利用的能量。
(7)能量流动特点：单向流动、逐级递减。
(8)能量传递效率：10%～20%。
计算式为：相邻两营养级之间的传递效率＝下一个营养级同化量/上一个营养级同化量×100%。
2．对能量流动的理解
“能量流动”是生态系统的基本功能之一，能量是维持生态系统存在和发展的动力。
起点 生产者
源头 光能
能量输入 相关生理过程 光合作用、化能合成作用
总能量 生产者固定的太阳能总量
能量的传递 传递形式：有机物 传递渠道：沿食物链和食物网
能量的散失 相关生理过程 细胞呼吸
形式 热能
能量流动特点 ①逐级递减；②单向流动
能量传递效率 10%～20%
2．(1)意义
①帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效利用。
②帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类最有益的部分。
(2)措施
①尽量缩短食物链。
二．每一营养级能量来源与去路的分析
(1)动物同化的能量＝摄入量－粪便有机物中的能量，即摄入的食物只有部分被同化。例如蜣螂利用大象的粪便获得能量，就不能说蜣螂获得了大象的能量。
(2)流入一个营养级的能量是指被这个营养级的生物所同化的全部能量。
能量的来源与去路：
即一个营养级所同化的能量＝呼吸散失的能量＋被下一营养级同化的能量＋分解者利用的能量＋未被利用的能量。
三．流动模型——生态金字塔的类型、含义比较
能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形 状
特 点 正金字塔形 一般为正金字塔形 一般为正金字塔形
象征含义 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性 一般生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减 一般生物有机物的总质量沿食物链升高逐级递减
每一阶含义 每一营养级生物所含能量的多少 每一营养级生物个体的数目 每一营养级生物的有机物总量
特殊形状 无 树―→昆虫―→鸟 极少
对应训练
1　D　由图可知，甲为初级消费者同化的能量，即第二营养级所含有的能量；乙为初级消费者用于生长、发育和繁殖的能量，即第二营养级所含的能量减去因呼吸以热能形式散失的能量之后而剩余的能量，该部分的能量最终将有两个去向，一是遗体、残骸中的能量被分解者利用，二是被次级消费者摄入。乙和甲仍然处于同一个营养级，乙比甲的能量少的原因是呼吸作用消耗。
2．ACD　 组分1为生产者，既可代表绿色植物，也可代表硝化细菌、蓝藻等自养生物，故D错误；幼苗茁壮成长，能量的输入大于输出，C错误；能量主要以化学能的形式输入生态系统。
3D　图中A中的能量包括呼吸散失的热能，分解者不能利用。
4　C　能量金字塔反映食物链中各营养级所拥有能量值的大小。能量金字塔的最低层为第一营养级即生产者，Ⅳ为本金字塔中最高营养级而非分解者。非生物的物质和能量中太阳能被生产者经光合作用固定而进入生物群落。最终被各营养级成分的呼吸作用以热能的形式散失到无机环境。
5.解析　通过食物链(植物→兔→猫头鹰)，猫头鹰增重20 g×＝8 g，最少需要消费植物的量为8 g×5×5＝200 g；通过食物链(植物→鼠→猫头鹰)，猫头鹰增重20 g×＝8 g，最少需要消费植物的量为8 g×5×5＝200 g；通过食物链(植物→鼠→蛇→猫头鹰)，猫头鹰增重20 g×＝4 g，最少需要消费植物的量为4 g ×5×5×5＝500 g。所以合计至少消费植物200 g＋200 g＋500 g＝900 g。
6．D　 生态系统的能量流动指的是种群间的能量流动，而非个体，故①错误。能量沿食物链单向流动，随着营养级的升高而逐级递减，能量传递效率并未随着营养级的升高而逐级递减，故②错误。
限时训练
题组一　能量流动过程和特点
1．C　[初级消费者的多少，理论上并不影响相邻营养级间能量的传递效率，因此次级消费者获得的能量还是相对稳定的。]
2.解析　第三营养级流向第四营养级的能量传递效率为×100%；粪便不属于次级消费者自身的同化量；在食物链中各营养级获得能量的方式及能量的用途不完全相同，如第一营养级与各消费者同化能量的方式不同；在人工饲养的高密度鱼塘中，鱼所获得的能量不只是来自生产者，而可能更多地来自人工投放的饲料。
答案　C
3．A　[兔子是第二营养级，狼是第三营养级，故狼捕食兔子后，能量从第二营养级流入第三营养级。]
4．D　[丙营养级有机物大于丁营养级而不是种群；甲从无机环境中获得的能量大于a所含的能量；能量在两营养级之间的传递效率为20%，则b为0.2 a，c为0.04 a，d为0.008 a；生产者甲一定是自养型。]
5．B　[图中共有c→d；c→e→a；c→b→a三条食物链；a处的营养级最高，所以生物富集作用最严重；a“至少”获得的能量：按10%传递，选择食物链最长的计算；d消耗c的能量按最多为1.3×108kJ÷10%＝1.3×109kJ，c剩余的能量为5.8×109kJ－1.3×109kJ＝4.5×109kJ，按10%的传递效率，由c→b→a，得4.5×107kJ，故D正确。]
题组二　生态金字塔和研究能量流动的意义
6．ABD　 该生态农业实现了物质和能量的多级利用，大大提高了能量的利用率，而非能量传递效率。
7．C　 农作物的能量可传给人、鸡、猪、牛，而鸡、猪、牛的能量也可传给人；但人和鸡、猪、牛的能量不能传给农作物，这是由食物链的方向决定的。
8．B　 利用鸭子消灭蝗虫并非想使能量更多地流向鸭子，根本目的是利用鸭子与蝗虫的捕食关系更好地消灭蝗虫，获得更好地经济效益。
9.解析　对于一个个体来说，其从上一营养级获得能量的多少取决于其摄入量及同化的比例，故A错误；在生态系统中能量的传递效率在10%～20%之间，与营养级高低没有联系，故B错误；假设每个人的能量为a，则甲图中玉米含有的能量为10 000a÷10%＝100 000a，那么乙能养活的人数为100 000a×10%×10%÷a＝1 000，故C错误；DDT在食物链中具有富集现象，即营养级越高，体内含有的DDT浓度越大，甲中人处于第二营养级，乙中人处于第三营养级，故D正确。
答案　D
题组三　综合题
10．(1)太阳能(或同化固定的能量)　热能(或呼吸作用散失的热量)　营养级越高，可利用能量越少(或营养级高的物种，往往体型较大)　(2)同化固定的能量　用于生长、发育和繁殖的能量　b/y×100%　(3)单向流动，逐级递减　(4)25A/(1＋4X)
解析　(1)m1表示流入该生态系统的能量，这部分能量是太阳能或同化固定的能量，m2表示从该生态系统散失的能量，即热能或呼吸作用散失的热量。由于能量在传递过程中是逐级递减的，则营养级越高的生物，可利用能量越少，所以个体数量也越少。
(2)若A表示图甲营养级Ⅱ所摄入的全部能量，则B表示Ⅱ同化固定的能量，C表示Ⅱ用于生长、发育和繁殖的能量。若图甲中营养级Ⅰ所固定的太阳能总量为y，而图乙中营养级Ⅱ同化固定的总能量为b，因此营养级Ⅰ、Ⅱ间的能量传递效率是b/y×100%。
(3)生态系统能量流动的主要特点是单向流动，逐级递减。
(4)假设至少需要消耗甲的能量为a，则甲中直接提供给丙的能量为a×X×20%，由甲经过乙传递给丙的能量为a×(1－X)×20%×20%，根据题干中的条件可知：a×X×20%＋a×(1－X)×20%×20%＝A，因此a＝25A/(1＋4X)。
高考真题体验
1.【答案】Ⅱ.（1）3%（2）80只/hm2 偏高（3）生长、发育、繁殖等生命活动（4）调节生物的种间关系
【解析】Ⅱ.（1）能量从田鼠传递到鼬的效率是（2.25×107）÷（7.50×108）=3%
（2）40×30÷15=80只/hm2。该种群密度是80只/hm2。若标记的田鼠有部分被鼬捕食，则会导致种群密度估算结果偏高。
（3）田鼠和鼬都是恒温动物，同化的能量中只有3%~5%用于生长、发育、繁殖等生命活动，其余在呼吸作用中以热能的形式散失。 （4）信息传递的功能：信息能够调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定。
2.【答案】D
【解析】根据题中简图可知，甲能够固定太阳能，为生产者，乙从甲获取能量，为消费者，A正确；该生态系统需要从外界获得能量，同时能量也可以扩散到外界，是一个开放的生态系统，B正确；能量通过光合作用进入生态系统，经过生产者、消费者和分解者的呼吸作用后有一部分以热能的形式散失，C正确；输入该生态系统的总能量是生产者甲固定的太阳能总量，D不正确。“
3.【解析】本题考查了与生态相关的内容。
（2）重金属被生物体吸收后难以通过代谢排出体外，营养级越高重金属含量越多，可推测甲乙是最低营养级，丙丁是第二营养级，戊是第三营养级，由于消费者只能以其前一个营养级的所有，该生态系统的食物网最可能为：。
【答案】（2）如下：
4.答案：（1）所处的营养级低，属于第二营养级。
解析：考察生态系统功能。 （1）根据能量流动逐级递减特点，由于华南虎是肉食性，而大熊猫是植食性动物，营养级低，所以生存优势强。
5.答案：（2）10 400 增加 生物多样性
6.【答案】C
【解析】恒温动物需要消耗更多的能量维持体温，所以有机物的积累量（④）较少，其④/③一般高于变温动物。哺乳动物与其食物之间的能量传递效率应为：③/（①+未获取量）。肉食动物与草食动物的③/②大小无法比较。③/②越高，说明有更多的食入量转变成饲养动物的同化量，有利于提高动物的生长量
7．(1)G2　6　(2)A、B、C　(3)4月份不放牧，5～10月份放牧强度保持在G2水平　
(4)有机物生成量(CO2的消耗量或O2生成量)　(5)二　(6)分解者
解析　(1)净光合产量最大时的放牧强度最适宜，由图1可知，5～10月份，最适宜的放牧强度是G2。净光合产量最大时，被初级消费者利用的能量最多，由图1可知，6月份的净光合产量最大，该月份被初级消费者利用的总能量最多。
(2)因净光合产量＝光合作用合成量－呼吸作用消耗量。不放牧时，影响光合作用的因素是光照强度和肥料多少。枝叶长大后，枝叶对下层植物有遮光作用，导致光照强度下降，从而使光合作用合成量减少。此外，植株衰老时，细胞中相应酶的活性降低，也会导致光合作用强度降低。
(3)由图1可知，净光合产量与放牧量有关，故其措施是4月份不放牧，5～10月份放牧强度保持在G2水平，净光合产量都保持最大值。
(4)光合作用强度可用O2生成量、有机物生成量或CO2消耗量表示。
(5)营养级越高的生物，体内积累的32P越多，此为生物富集效应。由图2可知，A消费者的放射强度相对值的最大值小于B，说明A消费者的营养级级别低于B，故A消费者为初级消费者，属于第二营养级。
(6)生产者的能量除被消费者利用外，还有部分被分解者利用。
8解析　“多吃素食，少吃肉食”能节约粮食，其生态学原理在于降低人在食物链中的营养级，从而节约更多的粮食。故正确答案为C。
答案　C
9解析　(1)分析题意，鸡、牛、玉米和人组成的食物网是玉米鸡人牛
(2)牛与鸡之间所需食物资源不同(牛食玉米秸秆、鸡食玉米子粒)，所以它们之间无竞争关系，人与鸡之间构成捕食与竞争的关系，人与牛之间构成捕食关系。
(3)流经一个生态系统的总能量是生产者固定的全部太阳能，因此，流经该农场生态系统的总能量来自玉米所固定的太阳能，无机环境中的碳以CO2的形式通过绿色植物的光合作用进入该人工群落的。
(4)依题意，理论上该农场供养的人数将减少，因为改变用途的玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了一部分能量，导致人获得的能量减少。
答案　(1)玉米鸡人牛　(2) 无　它们所需食物资源不同(或牛食玉米秸秆、鸡吃玉米子粒)　捕食与竞争　捕食　(3)玉米(其他合理答案也可)　太阳能　CO2　(4)减少　改变用途的玉米被鸡食用后，在鸡这一环节散失了部分能量，导致人获得的能量减少
10解析　流经生态系统的总能量是生产者固定的太阳能，能量在各营养级之间的传递效率为10%～20%，故A正确；生态系统的信息传递能够调节种间关系，以维持生态系统的稳定性，不可能只对捕食者有利；生态系统的食物链中营养级的高低与体型大小没有必然联系。
答案　A
11解析　在生态系统中，能量流动是单向的，不能循环利用，故C项错误。该生态系统中，沼气池中的微生物能利用农作物固定的太阳能，属于分解者，选项A、B正确；物质和能量的多级利用，减少了能量的流失，提高了能量的利用效率，选项D正确。
答案　C
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学案46 生态系统的信息传递和稳定性
考纲要求　
生态系统中的信息传递(Ⅱ)。
生态系统的稳定性(Ⅱ)。
复习要求
1.举例说明生态系统中的信息种类
2.举例说明信息传递在生态系统中的作用
3.解释生态系统的自我调节能力
4.区别抵抗力稳定性和恢复力稳定性
基础自查
一．生态系统的信息传递
1．种类
(1)物理信息： 。
化学信息： 。
行为信息： 。
2．在生态系统中的作用
(1)个体： 。
(2)种群： 。
(3)群落和生态系统： 。
3．在农业生产中的应用
(1) 。
(2) 。
思考　动物的行为信息都与繁衍有关吗？
二、生态系统的稳定性
1．概念：
2．抵抗力稳定性
(1)概念：
原因：
规律：
3．恢复力稳定性
(1)概念：
(2)原因：
(3)与抵抗力稳定性的关系：
想一想　“野火烧不尽，春风吹又生”这句诗说明了生态系统的哪一种稳定性？　
4．提高生态系统稳定性的措施
(1)
(2) 。
课堂深化探究
一．生态系统的信息传递
1．信息传递的模型及解读
(1)图示
(2)解读
①信息传递的存在范围
②信息传递的特点
③信息传递的过程
特别提醒　(1)信息传递存在于生态系统的各种成分之间，把生态系统的各个组成部分联系成一个整体，决定能量流动和物质循环的方向和状态，具有调节生态系统稳定性的作用。
(2)生态系统中的信息传递的范围不包括细胞之间的传递，而是指种群内部个体之间、种群之间以及生物与无机环境之间的传递。
2．信息传递的作用或应用(见下表)
项目 作用或应用 举例
在生态系统中的作用
在农业生产中的应用
特别提醒：信息传递相关易错点辨析
(1)生态系统中信息的种类因传播途径的不同而不同。如孔雀开屏，如果是通过行为传递给对方，则属于行为信息；如果通过羽毛的颜色等传递给对方，则属于物理信息。
(2)鸟类或其他动物报警，若通过声音(尖叫)则属于物理信息，若通过特殊的动作(突然飞起)则属于行为信息。
(3)涉及到声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信号，通过动物感觉器官皮肤、耳朵、眼、心或植物光敏色素、叶、芽对光、重力等感觉上述信息则判断为物理信息。
(4)若涉及到化学物质——挥发性这一特点则判断为化学信息。
(5)范围——同种生物个体之间(性外激素、蜜蜂舞蹈及孔雀开屏等)；异种生物之间(物理、化学、行为中警示作用)和生物与无机环境之间(主要有物理信息中光、磁等)。
(6)方向——一般为双向，与物质循环和能量流动不同。
二．生态系统的稳定性
1．生态系统具有稳定性的原因
生态系统具有 能力。 是生态系统自我调节能力的基础。
(1)生态系统的结构与自我调节能力的关系
生态系统的成分 食物网 自我调节能力
越多
越少
(2)生态系统的自我调节能力不是无限的，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力迅速丧失，生态系统将难以恢复平衡。
2．生态系统的反馈调节
(1)概念：
(2)正、负反馈调节的比较
调节方式比较内容 负反馈调节 正反馈调节
作 用
结 果
实 例
图 示
3.生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系(如下图)
(1)图中两条虚线之间的部分表示 。
(2)y表示 ，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性强弱的指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定性强，如热带雨林与草原生态系统相比，受到相同干扰，草原生态系统的y值要大于热带雨林的y值。
(3)x可以表示 ：x越大，表示恢复力稳定性越弱，反之，恢复力稳定性强。
(4)TS表示 ，这一面积越大，即x与y越大，则说明这个生态系统的总稳定性越低。
三．设计并制作生态缸，观察其稳定性
1．实验原理
2．实验流程
铺垫细沙
　↓
注水：注入适量的河水或池塘水，使缸内有陆上与水下之分
　↓
放置动植物：根据生物本身的生活习性正确放置适量的生物个体
　↓
密封生态缸：用胶带将生态缸口密封
　↓
移置生态缸：将生态缸放置在光线良好的散射光下
　↓
观察记录：每周定时观察生态缸中生物的存活和水质变化情况
3．实验注意事项
(1)实验设计要求
设计要求 相关分析
生态缸必须是封闭的
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者)
生态缸的材料必须透明
生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间
(2)生态缸稳定性观察与分析
①观察稳定性，可通过观察 等判断生态系统的稳定性。
②由于 ，所以抵抗力稳定性极低，生态系统的稳定性极易被破坏。因此，生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。
对应训练
1. 有关生态系统信息传递的说法，不正确的是(　　)
A．生命活动的正常进行，离不开信息传递
B．在多细胞生物体内的细胞与细胞、个体与个体、种群与种群之间传递
C．能够调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定
D．利用人工合成性引诱剂诱捕害虫也属于信息传递
2．请回答下列问题。
Ⅰ.蜜蜂是一种群居的益虫，蜜蜂的筑巢、采粉酿蜜等行为以及“语言”等都引起了人们的极大兴趣。
(1)蜜蜂中的侦查蜂可在发现蜜源后，回到蜂窝内通过特殊的“语言”传达给其他同伴，如果侦查蜂跳“圆形舞”，则表明蜜源的距离很近，一般在百米之内。这种信息是________。
(2)蜜蜂可以从很多植物的花朵上采集花粉，同时也为这些植物传粉，这种关系在生态学上为________。从生态系统的功能看，信息传递可以__________，以维持生态系统的稳定。
Ⅱ.蜜蜂是如何发现蜜源的，我们可以进行模拟探究实验。有人从以下几方面进行了探究，所用的实验材料有蜜蜂100只，1枝作为常见蜜源的黄色5瓣花儿，白纸，剪刀，染料，无色且与蜜源味道相同的制剂。
组别 假　设 操作步骤 预测结果 结 论
1 通过花的味道识别
2 通过花的颜色识别
3 通过花的外形识别
(1)第1、2组实验传递的信息分别属于____________________________。
(2)第2组的“模拟花”在味道、颜色和外形上的要求是怎样的？ ________________________________________________________________________。
(3)如果将三组“模拟花”摆在蜂箱周围同时进行实验时，写出两条应该注意的问题：________________________________________________________________________。
(4)每组实验测量的指标是__________________________________________________。
3采取下列哪项措施，能提高一个生态系统的抵抗力稳定性(　　)
A．减少捕食者和寄生者的数量
B．使生产者和消费者的数量保持一样
C．增加适宜的物种种类
D．限制某一个演替过程
4某生物兴趣小组的同学用河水、池泥、水藻、植食性小鱼、广口瓶、凡士林等材料制作了3个生态瓶(如图所示)。下列说法中错误的是(　　)
A．甲瓶中的小鱼很快死亡是因为瓶内分解者数量过少
B．乙瓶中的生物存活的时间相对较长
C．丙瓶中的分解者主要存在于河水及池泥中
D．若想维持生态平衡，丙瓶不应放在黑暗中
实验探究
自2009年6月以来，随着气温逐渐升高，长江部分支流如湖北省兴山县高岚河、香溪河，巴东县神农溪相继发生不同程度的水华，给沿岸群众的生产生活造成一定的影响。
(1)长江部分支流发生水华现象时湖面漂浮着一层绿膜，部分人认为是绿藻而不是蓝藻，蓝藻不同于绿藻细胞最显著的特征是____________________________________。
(2)某些蓝藻会产生并分泌一些代谢产物(如毒素等)，对鱼类等水生动物造成危害，甚至可以通过食物链累积危害至牲畜乃至人类，写出这种情况下有4个营养级的食物链：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为探究含磷洗涤剂中的磷对湖北省兴山县高岚河的藻类生长的影响，某同学设计了三组实验。
第一组：玻璃缸内的河水含有一定浓度的含磷洗涤剂；
第二组：玻璃缸内的河水含有与第一组相同浓度的无磷洗涤剂；
第三组：玻璃缸内只有河水。
三组实验的玻璃缸内的液体量相同并置于相同温度和光照条件下，在一段时间内观察并记录水体变化情况。
①预测最可能的实验结果：__________________________________________。
②分别说明设计第二组、第三组实验的目的：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③上述实验不能证实氮也是藻类大量繁殖和生长的重要元素，如何修改上述实验过程能证实氮也是藻类大量繁殖和生长所需要的重要元素之一？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
限时训练
题组一　生态系统的信息传递
1.下列各项，属于物理信息的是________________；属于化学信息的是________；属于行为信息的是________。
(1)哺乳动物的体温　(2)鸟类鸣叫　(3)红外线　(4)萤火虫发光　(5)植物分泌的化学物质　(6)电磁波　(7)昆虫发出的声音　(8)昆虫的性信息素　(9)植物开花　(10)蓟和刺　(11)紫外线　(12)蜜蜂跳舞
2.如图为生态系统中信息传递的模式图，相关叙述不正确的是(　　)。
A．信息传递是双向的，能量流动和物质循环也是双向的
B．生态系统的功能主要是能量流动和物质循环，还有信息传递
C．物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力，信息传递则决定着能量流动和物质循环的方向和状态
D．生态系统各成分间都有各种形式的信息传递
3．如图为生态系统信息传递模式图，相关叙述不正确的是(　　)
A．信息传递是双向的，能量流动和物质循环也是双向的
B．生态系统的功能主要是能量流动和物质循环，还有信息传递
C．物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力，信息传递则决定着能量流动和物质循环的方向和状态
D．生态系统各成分间都有各种形式的信息传递
4．下列不属于生态系统的信息传递在农业生产中的应用的是(　　)
A．利用人工合成的化学信息素吸引昆虫前来，提高传粉率和结实率
B．草原返青时的“绿色”，为食草动物提供可以采食的信息
C．延长光照时间，提高家禽产蛋量
D．利用音响设备发出不同的声信号，诱捕或驱赶某些动物
题组二　生态系统的稳定性
5.下列曲线表示四个不同的自然生态系统在受到同等程度的外来干扰后，初级消费者数量的变化情况。其中抵抗力稳定性最高的生态系统是(　　)。
6.如图所示，两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常的作用范围。y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小；x表示恢复到原状态所需的时间；曲线与正常范围之间所夹的面积可以作为总稳定性的定量指标(TS)。下列说法正确的是(　　)。
A．在正常作用范围内，生态系统中生物的种类和数量保持不变
B．在遭到干扰时，x、y值的大小与生物的种类有关，与数量无关
C．一般来说，对同一个生态系统，y值和x值之间呈负相关
D．TS值越小，这个生态系统的总稳定性越大
7.如图两条虚线之间的部分表示生态系统功能正常作用的范围。y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小；x表示恢复到原来状态所需的时间；曲线与正常范围之间所夹的面积可以作为总稳定性的定量指标(TS)。下列说法正确的是(　　)
A．y值大小可以作为生态系统恢复力稳定性的定量指标
B．在遭到干扰时，x、y值的大小与生物种类有关，与数量无关
C．对同一个生态系统来说，y值和x值之间呈负相关
D．TS值越小，这个生态系统的总稳定性越大
8．下列关于生态系统自我调节能力的叙述中，正确的是(多选)(　　)
A．森林中，害虫数量增加时食虫鸟也会增多，害虫种群的增长就受到抑制，这属于生物群落内的负反馈调节
B．负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统自我调节能力的基础
C．自我调节能力强的生态系统，其稳定性也高
D．当外界干扰强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力将会丧失
9.为观察生态系统稳定性，设计4个密闭、透明的生态缸，各缸内的组成和条件见下表。经过一段时间的培养和观测后，发现甲缸是最稳定的生态系统。
组成成分 光 水草 藻类 浮游动物 小鱼 泥沙
生态缸编号 甲 ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋
乙 － ＋ ＋ ＋ － ＋
丙 ＋ ＋ ＋ ＋ － －
丁 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
注：“＋”表示有；“－”表示无
请回答以下问题。
(1)乙缸中，藻类的种群密度变化趋势为_______________________________________，
原因是_______________________________________________。
(2)丙缸比甲缸有较多的有机物，原因是________________________________________________________________________。
(3)丁缸与甲缸相比，氧气含量________，原因是
________________________________________________________________________。
(4)根据观测结果，得出结论：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
10某生物兴趣小组的同学用河水、池泥、水藻、植食性小鱼、广口瓶、凡士林等材料制作了3个生态瓶(如下图所示)。下列说法中错误的是(　　)。
A．甲瓶中的小鱼很快死亡是因为瓶内分解者数量过少
B．乙瓶中的生物存活的时间相对较长
C．丙瓶中的分解者主要存在于河水及池泥中
D．若想维持生态平衡，丙瓶不应放在黑暗中
题组三　综合题
11．下列有关生态学方面的叙述，不正确的是(多选)(　　)
A．分解者在分解动植物遗体时，将有机物中的能量释放出来，供生产者再利用
B．不同的细菌在生态系统中可能是生产者、消费者或分解者
C．生态系统的营养结构越复杂，生态系统的抵抗力稳定性就越强
D．根据生态学原理制作小生态瓶时，要注意保证光照，及时换气
高考真题体验
1.（2012福建）科技人员选取某地同一自然条件下三种不同类型的茶园，进行物种丰富度的调查，结果如图。据图判断正确的是（ ）“
纯茶园物种变化幅度最小，不易产生暴发性虫害
B.杉茶间作园各物种的种群密度在10月份时最大
C.梨茶间作园的营养结构在6月份时最为复杂
D.人类生产活动不会改变茶园的群落结构
2.（2012海南）某河流中五年前引进了一种外来植物（甲）。跟踪调查发现，五年来，该河流中甲 种群密度逐年显著增加，土著食草鱼类和水草的种群密度逐年显著减少。下列叙述正确的是
A.五年来该河流中甲种群的种内竞争不断增强
B.甲的引进并不能改变该河流生态系统的结构
C.大量投放土著食草鱼类可有效地控制甲的蔓延
D.该河流中所有的生物和底泥共同组成河流生态系统
3.(2011·江苏卷)池塘养殖普遍存在由于饵料，鱼类排泄物、换水不及时等引起的水体污染现象，研究者设计了一种循环水池塘养殖系统(如下图)。请回答下列问题。
(1)与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性________。人工养殖池塘水体的N、P含量容易升高，会引起水体的富营养化；藻类等浮游生物大量繁殖、加之死亡后被微生物分解，引起水体的溶氧量下降，造成鱼类等死亡，进一步破坏了生态系统稳态，这种调节方式称为________。
(2)与传统养殖池塘相比，该养殖系统增加的生态工程设施有________。可以通过在这些设施内栽植水生植物、放养滤食动物等措施，起到对水体的________，有效减少水体中的N、P等含量。
(3)该养殖系统设计为前一池塘上层水流入后一池塘底部，实现水层交换，其目的有________、________。
(4)该养殖系统中串联的池塘不宜过多，因为________。
(5)保持池塘水体中适当的N、P含量是必要的，该养殖系统可以通过________、________进行调控。
4..(2010·全国新课标，31)假设a、b、c、d是一个简单生态系统中最初仅有的四个种群，其a、c、d的营养关系为a→c→d，a与b的关系如图，a是该生态系统主要的自养生物，请回答：
(1)该生态系统中a和b的种间关系是________。
(2)若d大量死亡，则一定时间内种群密度增加的种群是________，种群密度减少的种群是________。
(3)若持续干旱使a大量死亡，c和d种群密度将会_________________________________。
(4)当受到外界的轻微干扰后，经过一段时间，该生态系统可以恢复到原来的状态，说明该系统具有________________。与热带雨林相比，该生态系统的抵抗力稳定性________(低、高)。
(5)为了调查该系统c种群的密度，捕获了50个个体，将这些个体标记后放掉，一段时间后重新捕获了40个个体，其中有5个带有标记，c种群的数量约为__________________个。
5．某种植物上栖息着一定数量的甲、乙两种昆虫和蜘蛛。甲、乙两种昆虫均以该植物为食，蜘蛛以乙昆虫为食。甲昆虫在白天活动，乙昆虫在夜晚活动。甲昆虫采集该种植物的叶片后，植物会释放出挥发性的物质X，X既可吸收甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫。请回答：
(1)上述现象中，X分别在________________________之间进行传递。
(2)影响甲昆虫活动的信息有两大来源，分别是______________和____________，影响乙昆虫活动的信息种类是________________。蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫所利用的信息种类是________________。
(3)若在上述植物上施用人工合成的物质X，短期内该植物上甲昆虫天敌和乙昆虫天敌数量的变化是____________________________________________________________________。
6.(2011·海南单科，22)某地区常年栖息着30万只鸟类，其中灰椋鸟占了最大优势，数量达10万只之多，灰椋鸟是农林害虫的天敌，喜好群体活动，常集结成庞大的鸟群在天空盘旋，形成壮观的风景。该地区为打造灰椋鸟品牌，计划在林区大规模清除其他树种，并改种灰椋鸟喜居的树种，欲招引20万只以上灰椋鸟，该计划的实施将使该地区(　　)。
A．灰椋鸟种内竞争必然减弱
B．鸟的种类必然增加
C．农林害虫数量必然大幅度上升
D．生态系统的结构必然发生变化
7．(2009·海南)某种植物上栖息着一定数量的甲、乙两种昆虫和蜘蛛。甲、乙两种昆虫均以该植物为食，蜘蛛以乙昆虫为食。甲昆虫在白天活动，乙昆虫在夜晚活动。甲昆虫采食该种植物的叶片后，植物会释放出挥发性的物质X，X既可吸引甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫。请回答下面的问题。
(1)上述现象中，X分别在____________之间进行传递。
(2)影响甲昆虫活动的信息有两大来源，分别是________和________。影响乙昆虫活动的信息种类是__________。蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫所利用的信息种类是________。
(3)若在上述植物上施用人工合成的物质X，短期内该植物上甲昆虫天敌和乙昆虫天敌数量的变化是________________________________________________________________________。
8.．(2009·福建卷)下列有关生态系统稳定性的叙述，不正确的是(　　)。
A．生态系统具有自我调节能力，这是生态系统稳定性的基础
B．生态系统内部结构与功能的协调，可以提高生态系统稳定性
C．生物多样性对维持生态系统稳定性具有重要作用，体现了其间接价值
D．生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统恢复力稳定性就越强
9.．(2009·天津理综，5)如图表示气候变化对甲、乙生态系统中种群类型数量的影响。
据图分析，下列叙述正确的是(　　)。
①甲生态系统的抵抗力稳定性一定较乙生态系统强
②甲生态系统中生物群落的营养关系一定较乙复杂
③乙生态系统在S点后一定有新的物种产生
④乙生态系统在S点后一定经历次生演替过程
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
10．(2009·广东卷)为加强水体治理，珠江流域某城市构建了较大面积的人工湿地。
(1)当污染物随水流进入该湿地时，湿地水体中碳元素的迁移和转化途径如下图。请用箭头和文字补充虚线框中的碳转化途径。
(2)一段时间后，湿地中出现了轮虫等浮游动物，可控制绿藻等浮游植物的增殖；管理员还放养了一些鱼和鸭，为城市增添自然气息。请写出可能存在的食物链(两条)。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果含有重金属的工业废水进入该系统，请根据生态学基本原理，指出可能产生哪些负面影响？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
学案46 生态系统的信息传递和稳定性
答案与解析
基础自查
一．生态系统的信息传递
1．种类
(1)物理信息：生态系统中的温度、声、光、湿度、磁力等，通过物理过程传递的信息，如蜘蛛网的振动频率。
(2)化学信息：生物在生命活动中，产生了一些可以传递信息的化学物质，如植物的生物碱、有机酸、动物的性外激素等。
(3)行为信息：动物的特殊行为，对于同种或异种生物也能够传递某种信息，如孔雀开屏。
2．在生态系统中的作用
(1)个体：生命活动的正常进行，离不开信息的作用。
(2)种群：生物种群的繁衍，离不开信息传递。
(3)群落和生态系统：能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
3．在农业生产中的应用
(1)提高农产品或畜产品的产量。
(2)对有害动物进行控制。
不一定。有些行为与繁衍有关，如孔雀开屏。但某些信息与捕食有关，如某大型肉食动物捕食时，除了发出吼叫声外，还伴随着一些动作，这些动作就是行为信息。
二、生态系统的稳定性
1．概念：生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。
2．抵抗力稳定性
(1)概念：生态系统抵抗外界干扰并使自身结构和功能保持原状的能力。
(2)原因：内部具有一定的自我调节能力。
(3)规律：生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自我调节能力就越小，抵抗力稳定性就越低，反之则越高。自我调节能力有一定限度，越过限度，生态系统就遭到破坏。
3．恢复力稳定性
(1)概念：生态系统遭到外界干扰因素破坏后恢复原状的能力。(2)原因：生态系统具有自我调节能力。(3)与抵抗力稳定性的关系：往往是相反的。
想一想：恢复力稳定性。
4．提高生态系统稳定性的措施
(1)控制对生态系统的干扰程度。
(2)实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构和功能的协调关系。
课堂深化探究
一．生态系统的信息传递
1．信息传递的模型及解读
(2)解读
①信息传递的存在范围
②信息传递的方式不像物质流动那样是循环的，也不像能量的流动是单向的，而往往是双向的，有从输出者向输入者的信息传递，也有从输入者到输出者的反馈。
③信源(信息产生)―→信道(信息传输)―→信宿反馈作用(信息接收)
2．信息传递的作用或应用(见下表)
项 目 作用或应用 举 例
在生态系统中的作用 有利于生命活动的正常进行 莴苣的种子必须接受某种波长的光信息才能萌发
调节生物种间关系，维持生态系统的稳定 雪兔和猞猁的关系
有利于生物种群的繁衍 昆虫分泌性外激素，引诱异性个体
在农业生产中的应用 提高农产品或者畜产品的产量；对有害动物进行控制　 利用模拟动物信息吸引传粉动物，提高果树传粉效率和结实率；利用音响设备诱捕或驱赶有害动物
二．生态系统的稳定性
1．生态系统具有稳定性的原因
生态系统具有自我调节能力。负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础。
(1)生态系统的结构与自我调节能力的关系
生态系统的成分 食物网 自我调节能力
越多 越复杂 大
越少 越简单 小
(2)生态系统的自我调节能力不是无限的，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力迅速丧失，生态系统将难以恢复平衡。
2．生态系统的反馈调节
(1)概念：当生态系统某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化，这种变化又反过来影响最初发生变化的那种成分的现象。
(2)正、负反馈调节的比较
调节方式比较内容 负反馈调节 正反馈调节
作 用 是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到和保持平衡 使生态系统远离平衡状态
结 果 抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化 加速最初发生变化的那种成分所发生的变化
实 例 森林中的食虫鸟和害虫的数量变化 已经污染的湖泊中污染状况加剧
图 示
3.生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系(如下图)
(1)生态系统功能正常的作用范围。
(2)表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小(3)x可以表示恢复到原状态所需的时间：x越大，表示恢复力稳定性越弱，反之，恢复力稳定性强。
(4)曲线与正常范围之间所围成的面积可做为总稳定性的定量指标
三．设计并制作生态缸，观察其稳定性
1．实验原理
(1)生态缸中必须包括生态系统的四种成分，特别需要注意必须有足够的分解者。
(2)各种生物之间以及生物与无机环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动。
(3)生物之间要有合适的食物链结构，生物的数量不宜过多。
(4)生态缸必须是透明的，这样可保证生态缸中有充足的太阳能。当然，生态缸中一定要封闭，防止外界生物或非生物因素的干扰。
3．实验注意事项
(1)实验设计要求
设计要求 相关分析
生态缸必须是封闭的 防止外界生物或非生物因素的干扰
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者) 生态缸中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定
生态缸的材料必须透明 为光合作用提供光能；便于观察
生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间 便于操作；缸内储备一定量的空气
(2)生态缸稳定性观察与分析
①观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化
②生态缸中的生态系统极为简单，自我调节能力极差
对应训练
1B　 多细胞生物体内细胞间的信息传递是个体内的信息传递，不属于生态系统的信息传递范畴。
2解析　Ⅰ.跳舞是蜜蜂的一种特殊行为，属于行为信息。蜜蜂采集花粉属于捕食，为植物传粉属于种间互助。信息传递可以调节种间关系，维持生态系统的稳定。
Ⅱ.(1)花的味道传递的信息属于化学信息，花的颜色传递的信息属于物理信息。(2)第2组是通过花的颜色识别进行实验的，因此白纸要染成黄色，不要有味道，形状不能与花的形状相同。(3)实验中除自变量外均要保持一致，以防止无关变量的干扰。(4)实验测定的指标是单位时间内落到实验材料上的蜜蜂的数目。
答案　Ⅰ.(1)行为信息　(2)种间互助和捕食　调节种间关系　Ⅱ.(1)化学信息和物理信息　(2)将白纸染成花儿的颜色(黄色)，无特殊的味道，且形状与花儿不同　(3)“模拟花”与蜂箱的距离相等、晴天无风(其他合理答案亦可)　(4)单位时间内落到实验材料(模拟花)上的蜜蜂的数目
3C　 生态系统的抵抗力稳定性取决于生态系统的自我调节能力，而该能力与其营养结构复杂程度相关。适当增加物种的种类可以使其营养结构变得复杂，进而抵抗力稳定性也得到提高。
4A　 甲瓶与乙瓶的区别是小鱼数量不同，乙瓶与丙瓶的区别是放置的环境不同。甲瓶中的小鱼很快死亡是因为瓶内消费者数量过多，丙瓶置于黑暗中，植物不能进行光合作用，瓶中生物也会很快死亡。相比之下，乙瓶中的生物存活时间较长。
实验探究
答案：　(1)无核膜包被的细胞核　(2)蓝藻→浮游动物→鱼→人(其他合理答案也给分)　(3)①第一组水体呈蓝绿色，其他两组不明显　②第二组实验的目的：排除洗涤剂中其他成分对藻类生长的影响；第三组实验的目的：排除河水本身对藻类生长的影响　③加设一玻璃缸，其中的河水中不加洗涤剂，只加尿素
限时训练
题组一　生态系统的信息传递
1.答案　(1)、(2)、(3)、(4)、(6)、(7)、(9)、(10)、(11)　(5)、(8)　(12)
2.解析　能量流动的特点是单向流动和逐级递减的。
答案　A
3．A　能量的传递是单向的，故A错误。
4．B　信息传递在农业生产中的应用：①提高农产品或畜产品的产量，如鸡场在秋季通过延长光照时间提高产蛋率；②对有害生物进行控制，如利用音响设备发出不同的声信号，诱捕或驱赶某些动物，使其远离农田或利用性引诱剂防治害虫。B选项是信息传递在生态系统中的作用，即调节生物的种间关系以维持生态系统的稳定。
题组二　生态系统的稳定性
5.解析　在受到同等程度的外来干扰后，C项中初级消费者数量的变化最小，说明该生态系统的自我调节能力最强，抵抗力稳定性最高。
答案　C
6.解析　在正常作用范围内，生态系统中生物的种类和数量在一定范围内保持动态平衡，并不是保持不变。抵抗力稳定性与恢复力稳定性与生物的种类与数量关系密切。一般来说，对同一个生态系统而言，y值和x值之间呈负相关。
答案　C
7．D　已知y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，所以y值大小可以作为生态系统抵抗力稳定性的定量指标，且y值越小，抵抗力稳定性越大，恢复到原状态所需时间x越长，所以y值和x值之间呈正相关；TS值越小，这个生态系统的总稳定性越大；在遭到干扰时，x、y值的大小与生物种类和数量都有关。
8．ABD　生态系统的稳定性包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性两个方面。营养结构越复杂，其自我调节能力越强，抵抗力稳定性越强，而恢复力稳定性越差。
9.解析　据表格分析可知：乙缸无光照，藻类因无法进行光合作用而死亡，种群密度下降。丙缸与甲缸相比，少泥沙，分解者很少，无法将该缸中动植物遗体、动物的排泄物等中的有机物分解为无机物。丁缸与甲缸相比多小鱼，小鱼进行呼吸作用要消耗水中大量的氧气，因此丁缸与甲缸相比，氧气含量低。总结结论的方法：找出该组实验中的自变量与因变量，归纳出自变量与因变量之间的关系。据表格分析甲缸为对照组，乙缸、丙缸、丁缸都为实验组。
答案　(1)下降　缺乏光照藻类不能进行光合作用，不能生长　(2)缺乏泥沙，分解者数量太少，有机物累积不能被分解
(3)少　消费者较多，消耗较多的氧气　(4)①生态系统应该具有生产者、消费者和分解者以及非生物的物质和能量(太阳能)　②生产者、消费者以及分解者之间应保持适宜比例，以维持生态系统的相对稳定
10解析　甲瓶中的小鱼很快死亡是因为瓶内消费者数量过多。
答案　A
题组三　综合题
11．AD不同细菌在生态系统中的作用是不同的，如硝化细菌能进行化能合成作用，是自养型生物，属于生产者；根瘤菌与豆科植物共生，从活的植物体中获取有机养料，属于消费者；营腐生的乳酸菌等，属于分解者。
高考真题体验
1.【答案】C
【解析】纯茶园的物种单一，其抵抗力稳定性最差，容易产生暴发性虫害。根据图中信息可以看出，10月份的杉茶园的物种数最大，但不并能说明各物种在此时的种群密度最大。同时，也可以看出，6月份时，梨茶间作园的物种数最大，此时其营养结构最为复杂，因为营养结构的复杂程度取决于物种的丰富度。人类活动会影响茶园群落演替的速度和方向，这样必然会对群落的结构造成影响。“
2.【答案】A
【解析】在五年内，河流中甲种群密度逐年显著增加，导致种内斗争不断增强，A正确；甲的引进后，甲的种群密度越来越大，土著食草鱼类和水草的种群密度逐年显著减小，已经影响了原有生态系统的结构，B不正确；因为甲的引进已经导致土著食草鱼类数量的减少，说明土著食草鱼类不能捕食物种甲，投放土著食草鱼类不能抑制甲的蔓延，C不正确；生态系统包括该区域内所有的生物和气生存的环境，包括所有生物、底泥、水及阳光等因素，D不正确。
3.解析　(1)与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统中的组分较少，营养结构简单，抵抗力稳定性较低，恢复力稳定性较高。生态系统稳定性的维持是正反馈调节和负反馈调节共同作用的结果，正反馈调节使生态系统远离平衡状态，负反馈调节使生态系统维持在相对稳定的状态。(2)该生态系统属于人工设计的生态工程。与传统养殖池塘相比，增加了生态塘和潜流湿地等设施。生态塘和潜流湿地中的水生植物和滤食动物能够有效减少水体中N、P等的含量，起到净化水体的作用。(3)通过设备将前一池塘上层水导入下一个池塘的底部，可以实现上、下水层的交换，增加水中的溶氧量和提高饵料的利用率。(4)随着养殖塘中生物体排放的有机污水的积累，越靠后的养殖塘中微生物分解有机物产生的N、P含量会越高，从而造成水体富营养化，故该养殖系统中串联的池塘不宜过多。(5)为保持池塘水体中适当的N、P含量，可以通过不间断地补水和排水来实现，或者是通过水泵控制水的流量来实现。
答案　(1)高　正反馈　(2)生态塘和潜流湿地　净化作用
(3)增加水中的溶氧量　提高饵料的利用率　(4)后面池塘水体中的N和P含量(浓度)越来越高　(5)补水和排水　水泵控制水的流量(循环频次)
4.(1)竞争　(2)c　a　(3)降低(或快速降低)
(4)恢复力稳定性(或自我调节能力)　低　(5)400
解析　(1)由a与b的关系图直接判断两者的关系为竞争。(2)根据食物“a→c→d”可以判断，若d大量死亡，在一段时间内，c因缺少天敌其种群密度会增加，而由于c的增多，a因被c大量捕食而减少。(3)图中a是该生态系统的生产者。a大量死亡后，输入到该生态系统的能量减少，所以c、d的种群密度会降低。(4)生态系统遭到干扰而使其结构发生了变化后能够恢复到原来的状态，这是因为生态系统具有恢复力稳定性。生态系统中物种丰富度越大，营养结构越复杂，其抵抗力稳定性越大，所以该生态系统的抵抗力稳定性低于热带雨林。
(5)根据标志重捕法的计算公式：个体总数N∶初次捕获标记个数M＝再次捕获个数n∶重捕的标记个数m，可得N∶50＝40∶5，所以N＝400。
5．(1)植物与甲昆虫的天敌；植物与乙昆虫　(2)无机环境　生物　化学信息和物理信息(其他合理答案也可)　物理信息(其他合理答案也可)　(3)甲昆虫天敌数量增加，乙昆虫天敌数量减少
解析　理解题意，理顺各种生物间的关系，区别生态系统的各种信息是解题的突破口。植物释放出的物质X既能吸引甲昆虫的天敌，又能驱赶乙昆虫，故X分别在植物与甲昆虫的天敌、植物和乙昆虫之间进行传递。影响甲昆虫取食的信息来自生物(植物)，影响甲昆虫在白天活动的物理信息来自环境。影响乙昆虫活动的物质X是化学信息，影响乙昆虫在夜晚活动的信息是物理信息。蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫的信息是利用蜘蛛网的振动频率，属于物理信息。X既可吸引甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫，故植物上施用人工合成的物质X后，短期内该植物上甲昆虫天敌数量增加，乙昆虫天敌数量减少。
6.解析　种植单一树种会使生态系统的生物种类减少，生态系统的营养结构变得简单，生态系统的自动调节能力减小，生态系统可能会遭到破坏，故D正确；单一树种使害虫种类减少，以害虫为食的鸟类减少，B错误；招引20万只以上灰椋鸟，必然会使其种内竞争加强及农林害虫数量减少，A、C错误。
答案　D
7.解析　植物释放的物质X可以在植物与甲昆虫的天敌、植物与乙昆虫之间传递。影响甲昆虫活动的信息有两大来源——无机环境和生物；影响乙昆虫活动的信息种类是化学信息和物理信息；蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫是通过感知蛛网的震动来实现的，属于物理信息。物质X可吸引甲昆虫的天敌，所以甲昆虫天敌数量增加；能驱赶乙昆虫，使乙昆虫减少，所以乙昆虫天敌数量减少。
答案　(1)植物与甲昆虫的天敌、植物与乙昆虫　(2)无机环境　生物　化学信息和物理信息(其他合理答案也可)　物理信息(其他合理答案也可)　(3)甲昆虫天敌数量增加，乙昆虫天敌数量减少
8.解析　生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越强，恢复力稳定性就越弱，所以D不正确。
答案　D
9.解析　从图中气候的变化情况来看，中间出现了急剧的变化，而甲生态系统中种群类型数量的波动很小，说明其抵抗力稳定性远高于乙生态系统，①正确；如果是严重的寒、旱等气候引起乙生态系统生产者急剧减少，会导致种群类型数量减少，但并不能说明乙生态系统的营养关系简单，②错；物种形成的标志是产生生殖隔离，题目信息不能说明此现象，③错；由于乙生态系统的S点处还有少数的生物，结合曲线可知S点一定经历了次生演替过程，④正确。
答案　B
解析　本题考查了生态系统的结构及功能的基础知识。由图可知，可溶性有机碳可作为好氧细菌碳源，被好氧细菌分解利用，好氧细菌呼吸作用产生的二氧化碳等作为黑藻、绿藻等植物光合作用的原料，同时又是其呼吸作用的产物，这样，在细菌、植物、无机环境之间形成了稳定的物质循环。根据第二小题的题干，梳理出两条食物链，重金属盐在食物链中有富集现象，对高营养级的人危害很大，而且难于降解，易发生二次污染。
答案　(1)
(2)绿藻―→轮虫―→鱼；黑藻―→鱼―→鸭
(3)重金属进入食物链，危害人体健康，重金属无法降解，易发生二次污染
www.第十一单元 生物技术实践
学案59 植物的组织培养技术
考纲要求
植物的组织培养 实验与探究
复习要求
1.植物组织培养的原理
2.植物组织培养的过程及其在生产中的应用
3.花药组织培养的过程
基础自查
一、植物组织培养技术
1．植物组织培养的基础知识
(1)理论基础： 。
(2)基本过程：
(3)影响因素
①选材：
②培养基：
2．实验操作
(1)配制好的培养基要进行 灭菌。
(2)外植体要先 6～7s，取出后 ，再用0.1%的 ，最后再 。
(3)接种时要 。
(4)在18～22d的 中培养，得到试管苗后进行移栽。
二、月季的花药培养
1．被子植物花粉的发育过程：
2．产生花粉植株的两种途径
影响花药培养的因素：
课堂深化探究
一、植物组织培养的过程
1．菊花组织培养过程
2．月季的花药培养
二、影响植物组织培养的因素及成功的关键
1．影响因素
(1)内部因素：
外部因素：
2．获得成功的关键
特别提醒　一旦发现培养物被污染，特别是真菌性污染，一定不要打开培养瓶。应先将被污染的培养瓶统一放在高压蒸汽灭菌锅内进行高压蒸汽灭菌，然后再打开培养瓶进行清理。
三、植物激素在组织培养过程中的重要作用
是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素，其作用及特点为：
1．在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。
2．使用顺序不同，结果不同，具体如下：
使用顺序 实验结果
先使用生长素，后使用细胞分裂素
先使用细胞分裂素，后使用生长素
同时使用
3.用量比例不同，结果也不同
的比值
四、实验操作中应注意的几个问题
1．材料的选取：菊花的组织培养实验中，应选择未 ；月季花药的培养实验中，应选择 。
2．外植体消毒：所用消毒剂为 ，所使用的清洗液是 。
3．培养过程：在初期， 需光照， 不需光照，而在后期 。
对应训练
1．下列有关菊花的组织培养的说法正确的是(　　)
A．需要有三种培养基，其营养成分中的碳源应该是无机碳源
B．要用高压蒸汽灭菌法对培养基进行灭菌，即在100℃下保持15分钟
C．在培养过程中要先让愈伤组织生根后再使其生芽
D．用酒精对外植体进行消毒时，持续的时间不能太长
2．植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是(　　)
①细胞的全能性　②离体植物器官、组织或细胞
③根、芽　④生长素和细胞分裂素　⑤生长素和乙烯　⑥愈伤组织　⑦再分化　⑧脱分化　⑨植物体
A．①、②⑧⑥⑦③⑨、④ B．①、②⑧⑥⑦③⑨、⑤
C．①、⑥②⑨⑧③⑦、⑤ D．①、②⑨⑧⑥⑦③、④
3．为提高玉米产量，科学家在育种和栽培中进行研究。如图是关于玉米培养的过程，请回答：
(1)取茎尖进行组织培养，发育成植株D，取D的花药培养成幼苗，经秋水仙素处理后发育成为植株G。从细胞分裂方式上分析，E→F过程中进行了________分裂；从育种方式上分析，D→G属于____________育种。
(2)D植株上的小孢子母细胞形成精子所经历的分裂方式是____________。在该过程中，首先要经过“四分体时期”，这里的“四分体”是指________________________________；在其后某个时期对离体刺激最敏感，一般来说在________期，花药培养成功率最高。
(3)之所以选取茎尖放入A瓶中培养，是因为________、________，如果选取D植株的茎的切段放入A瓶培养，首先要进行________，一般是用流水冲洗________min，无菌吸水纸吸干后再放入体积分数为70%的酒精中摇动2～3次，持续________s，立即取出，在无菌水中冲洗并用无菌吸水纸吸干，再放入质量分数为0.1%氯化汞溶液中______min，取出后在________中清洗3次，以________。
(4)离体的植物组织和细胞，对营养、环境条件要求相对特殊，需要配置适宜的培养基，A瓶中常用的一种培养基是________，其主要成分包括________、________、________及蔗糖等，同时还要添加植物激素，________和________是启动细胞分裂、脱分化、再分化的关键性激素。另外，________、________、________等条件也很重要。
(5)C和F试管苗不能直接栽培到大田中，移栽之前要_____________________________。
实验探究
下图是水稻的花药通过无菌操作，培养产生花粉植株的两种途径的示意图。请据图回答下列问题：
(1)图中的花粉应选自________的时期，花药培养成功率最高。
(2)这两种途径之间没有绝对的界限，主要取决于_________________________________
____________________________________。
(3)配制培养基时加琼脂的目的是_________________________________________。
(4)组织培养要求无菌操作的原因是___________________________________。
(5)要促进花粉细胞分裂和生长，培养基中应有________和________两类植物激素；由花药诱导成为愈伤组织的过程称________，由愈伤组织重新长出根或芽等器官的过程称________。
限时训练
1.（2012·黄桥中学月考）下面是将四倍体兰花的叶片通过植物组织培养形成植株的示意图，相关叙述中正确的是（ ）
A．②阶段会发生减数分裂过程
B．①阶段需生长素而③阶段需细胞分裂素
C．此过程体现植物细胞具有全能性
D．此兰花的花药离体培养所得植株为二倍体
2.（2012·江苏南京模拟）植物组织培养过程中，为扩大培养数量，促进愈伤组织的生长，生长素与细胞分裂素的比例应( )
A.较高 B.适中
C.较低 D.高中低皆可
3.下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是(　　)。
A．培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
B．培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化
C．离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织
D．同一株绿色开花植物不同部分的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同
4.（2012·陕西西安模拟）植物组织培养依据的原理、培养过程的顺序及诱导的植物激素分别是（　　）
①体细胞的全能性 ②离体的植物器官、组织或细胞 ③根、芽 ④生长素和细胞分裂素 ⑤生长素和乙烯 ⑥愈伤组织 ⑦再分化 ⑧脱分化 ⑨植物体
A.①，②⑧⑥⑦③⑨，④
B.①，②⑦⑥⑧③⑨，⑤
C.①，⑥②⑨⑧③⑦，⑤
D.①，②⑨⑧⑥⑦③，④
5. （2012·广东梅州模拟）下列关于人工种子，不科学的叙述是 (　　)
A．人工种皮不是选择透过性膜
B．利用种子进行繁殖属于有性生殖，所以利用人工种子繁殖也属于有性生殖
C．在人工胚乳中可加入菌肥、农药等，所以人工种子萌发率比自然种子萌发率高
D．人工种子的胚状体是经植物组织培养形成的
6.菊花的组织培养和月季的花药培养都是利用组织培养技术，关于两者的叙述下列说法中正确的选项有(　　)
序号 比较项目 菊花的组织培养 月季的花药培养
① 植物激素 不必添加 需要添加
② 染色体倍性的鉴定 不需要 需要
③ 光照 每日日光灯照射12小时 最初不需要，幼小植株形成后需要
④ 形成愈伤组织或胚状体后 不需更换培养基 需要更换培养基
A.①②③　　　　　 B.②③④
C.①②④ D.①②③④
7.（2012山东高考仿真冲刺卷）［生物——选修1生物技术实践］（8分）
将基因型为AaBb的月季的花粉细胞通过无菌操作接入对应的培养基中，在一定条件下诱导形成细菌，其过程如下：
月季的花粉细胞①→愈伤组织②→丛芽③→植株④
（1）①→②过程需要的条件有________（A.营养 B.激素 C.光照 D.pH），选择花药时，一般要通过镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期，最常用的方法为_______。
（2）愈伤组织是花粉细胞不断分裂后形成的不规则的细胞团，愈伤组织形成过程中，必须从培养基中获得__________、__________和小分子有机物等营养物质。
（3）形成花粉的细胞分裂方式是________，花粉发育成植物体的细胞分裂方式是________。
（4）植株④叫做_________。若要得到可育植株，需要用________对③进行处理。
高考真题体验
1.2012山东34.(8分)【生物—生物技术实践】辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如图。
（1）图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的__________和__________过程。
（2）图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是__________。培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值__________（填“高”或“低”）时，有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时，应采用的灭菌方法是__________。
（3）图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是__________。用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是__________和纤维素酶。
（4）提取辣椒素过程中，萃取加热时需安装冷凝回流装置，其目的是__________。
2.（2011`上海高考）下列关于植物组织培养的表述，错误的是（ ）
A.外植体可以来自于植物的任何细胞
B.培养应在无菌条件下进行
C.以花粉作为外植体可得到单倍体植株
D.不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同
3.（2011·江苏高考）下列有关植物组织培养的叙述，正确的是（ ）
A.愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞
B.二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株
C.用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子
D.植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得
4.（2010·安徽高考）草莓生产植方式易给后代。导致产量降低、品质变化。运用微型繁殖技术可以培育出无病毒出来。草莓常见繁殖的基本过程如下：
请回答
（1）微型繁殖培育无病毒草莓时，一般选取　　　　作为外植体，其依据是　　　　。
（2）在过程①中，常用的MS培养基的主要成分包括大量元素、元素和　　　　　，在配制好的培养基中，常常需要添加　　　　　　　　，有利于外植体启动细胞分裂形成愈伤组织。接种后2－5d，若发现外植体局部污染，原因可能是　　　　　　　　　　　。
（3）在过程②中，愈伤组织在诱导生根的培养基中未形成根，但分化出了芽，其原因可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
学案59 植物的组织培养技术
基础自查
一、植物组织培养技术
1．植物组织培养的基础知识
(1) 植物细胞具有全能性。
(2)基本过程：
外植体―――→愈伤组织―――→试管苗―――→移栽
(3) ①选材：不同植物组织或同一植物组织的不同部分，培养的难易程度差别很大，菊花的组织培养，一般选择 未开花植株 的茎上部新萌生的侧枝。
②培养基：植物组织培养需要适宜的培养基，常用的是MS培养基，在配制好的培养基中，常常需要添加细胞分裂素和生长素两种植物激素。
2．实验操作
(1)配制好的培养基要进行高压蒸汽灭菌。
(2) 70%酒精消毒6～7s 用无菌水清洗 0.1%的氯化汞消毒 用70%酒精清洗
(3) 始终在酒精灯旁进行，对于接种工具要用火焰灼烧 灭菌。
(4) 无菌箱
二、月季的花药培养
1．被子植物花粉的发育过程：花粉母细胞(小孢子母细胞)→四分体时期→单核期→ 双核期→精子。
2．产生花粉植株的两种途径
(1)花粉通过胚状体阶段分化发育为植株。
(2)花粉在诱导培养基上先形成愈伤组织，再将其诱导分化成单倍体植株。
3．影响花药培养的因素：主要因素是材料的选择和培养基的组成。一般月季的花药培养选在五月初到五月中旬，即月季的初花期。
课堂深化探究
一、植物组织培养的过程
1．菊花组织培养过程
菊花组织脱分化,Ｆ形成愈伤组织再分化,Ｆ长出丛芽―→生根移栽,Ｆ菊花植株。
2．月季的花药培养
二、影响植物组织培养的因素及成功的关键
1．影响因素
(1)内部因素：材料的选取。
(2)外部因素：营养成分的种类及配比；植物激素的用量及使用顺序；pH、温度、光照等。
2．获得成功的关键
(1)植物组织培养所利用的植物材料体积小、抗逆性差，对培养条件要求较高。
(2)培养材料一旦被微生物污染，就会导致实验失败。原因是微生物增殖快，生长迅速，消耗养分多，并产生代谢废物毒害培养材料。
(3)无菌技术主要包括对操作空间、实验用具、实验材料以及操作者的消毒灭菌。
三、 生长素和细胞分裂素
1．在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。
2．
使用顺序 实验结果
有利于细胞分裂，但细胞不分化
细胞既分裂又分化
分化频率提高
3.
四、实验操作中应注意的几个问题
1．未开花植株的茎上部新萌生的侧枝； 花粉发育过程中的单核靠边期的花粉进行培养。
2．体积分数为70%的酒精和质量分数为0.1%的氯化汞溶液 无菌水。
3．菊花的组织培 月季花药的培养 均需光照。
对应训练
1．D　[在该过程中，共要配制三种培养基，分别是脱分化培养基、生芽培养基和生根培养基，但这些培养基需要碳源是蔗糖，而不是无机碳；在对培养基进行高压蒸汽灭菌时，要在121℃下保持15分钟，以便于杀死所有微生物的细胞、芽孢和孢子等，100℃下不能杀死微生物的芽孢；在培养过程中要先让愈伤组织生芽后再使其生根；用酒精对外植体进行消毒时，持续的时间不能太长，否则容易杀死外植体细胞。]
2．在植物组织培养中，生长素用于诱导细胞的分裂和根的分化，细胞分裂素的主要作用是促进组织细胞分裂或从愈伤组织和器官上分化出不定芽。组织培养过程中，两者协同调控，当生长素含量高于细胞分裂素时，主要诱导植物组织脱分化和根原基的形成；当生长素含量低于细胞分裂素时，则主要诱导植物组织再分化和芽原基的形成。]
3．(1)有丝　单倍体　(2)减数分裂　连在一起的四个单倍体细胞　单核
(3)其分裂旺盛　更容易表达出全能性　外植体消毒　20　6～7　1～2　无菌水　漂净消毒液
(4)MS培养基　大量元素　微量元素　有机物　细胞分裂素　生长素　pH　温度　光照
(5)先打开培养瓶封口膜，让试管苗在培养间生长几天，然后用流水清洗掉培养基，移植到消过毒的蛭石珍珠岩环境下生活一段时间，等幼苗长成后再移栽到土壤中
实验探究
【解析】(1)图中花粉应选择细胞核由中央移向一侧的单核期，此时细胞培养成功率高。
(2)图示第一种途径是再分化形成丛芽，第二种途径是再分化生根，两个途径的主要区别是培养基中激素的种类及比例不同。
(3)植物培养基中加入琼脂的目的是形成固体培养基，有利于植物的固定、生长。
(4)杂菌污染会影响植物体的培养，使培养失败。
(5)花粉的离体培养过程需添加细胞分裂素和生长素。
【答案】(1)在单核期细胞核由中央移向细胞一侧
(2)培养基中激素的种类及其浓度配比
(3)使培养基呈固体状态，有利于外植体的生长
(4)如不无菌操作，微生物会在培养基上快速繁殖，与离体培养的植物组织竞争
(5)细胞分裂素　生长素　脱分化　再分化
限时训练
1.【解析】①为脱分化过程，②为再分化过程，③为个体发育。再分化过程进行的是有丝分裂而不是减数分裂；脱分化和再分化过程需要生长素和细胞分裂素；植物组织培养技术体现了植物细胞的全能性；花药离体培养获得植株为单倍体。
【答案】C
2.解析：当生长素与细胞分裂素的比例为较高、适中、较低时，分别促进根的分化、愈伤组织的生长和芽的分化。
答案：B
3.解析　绿色开花植物的细胞有两种：体细胞和生殖细胞，这两种细胞所含的核型(基因)是不同的，同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因可能不相同。
答案　D
4.解析：植物组织培养依据的原理是细胞的全能性。培养过程是：离体的植物器官、组织或细胞脱分化形成愈伤组织，然后再分化成根、芽最终形成植物体。影响植物细胞脱分化产生愈伤组织的一个重要因素是植物激素。当细胞分裂素与生长素共同使用时，能强烈地刺激愈伤组织的形成。
答案：A
5.解析：人工种子是利用植物组织培养获得的，若利用植物的体细胞进行植物组织培养得到人工种子，则该人工种子繁殖属于无性生殖；若利用花粉进行植物组织培养得到人工种子，则该人工种子繁殖属于有性生殖。
答案：B
6.【解析】菊花的组织培养用茎段来培养，比较容易，不必添加植物激素；在菊花组织培养中不会发生染色体倍性的变化；需要每天日光灯照射12小时；形成愈伤组织或胚状体后不必更换培养基。月季花药的离体培养需要添加细胞分裂素和生长素等植物激素；在花药培养中，通过愈伤组织形成的植株会出现染色体倍性的变化，所以需要染色体倍性的鉴定；最初不需要光照，幼小植株形成后需要光照；形成愈伤组织或胚状体后需要转移到分化培养基上进一步分化培养。
【答案】D
7.【解析】（1）从月季花粉细胞到愈伤组织的细胞内没有叶绿体，不进行光合作用，所以不需要光照；选择花药时，一般要通过镜检来确定其中的花粉是否处于适宜的发育期，最常用的方法为醋酸洋红。
（2）花粉细胞培养的过程中需要水、无机盐和小分子营养物质。
（3）花粉细胞是生殖细胞，生殖细胞的形成方式是减数分裂；花粉发育成植物体细胞的细胞分裂方式是有丝分裂。
（4）植株④的发育起点是花粉，属于配子，所以植株④是单倍体植株；若要得到可育植株，应该对其进行人工诱导染色体数目加倍，需要用秋水仙素对③进行处理。
【答案】（1）ABD 醋酸洋红 （2）水 无机盐 （3）减数分裂 有丝分裂
（4）单倍体 秋水仙素
高考真题体验
1.【答案】（1）脱分化(或去分化) ; 再分化
（2）琼脂； 低； 高压蒸汽灭菌
（3）70%； 果胶酶
（4）防止有机溶剂的挥发
【解析】（1）由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程称为脱分化，脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。
（2）培养基中常用的凝固剂是琼脂。同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向。生长素和细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化；反之则利于根的分化。培养基应用高压蒸汽灭菌锅灭菌。
（3）外植体消毒所用酒精的体积分数是70%。酶解法将愈伤组织分离成单细胞所用的酶是果胶酶和纤维素酶。
（4）用萃取法提取植物有效成分时，应在加热瓶口安装冷凝回流装置，目的是防止加热时有机溶剂挥发。
2.解析：外植体必须是有细胞核的活细胞，而不是植物的任何细胞，如植物的导管细胞无细胞核不能作为外植体。
答案：A
3.解析：愈伤组织是一团无特定结构和功能的薄壁细胞；二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到的是单倍体植株；用人工薄膜包装愈伤组织得不到人工种子。
答案：D
4.解析：植物微型繁殖时常采用茎尖或根尖作为外植体，原因是茎尖或根尖病毒极少，因此切取一定大小的茎尖或根尖进行组织培养，再生的植株就可能不带病毒。MS培养基的成分主要包括水、无机盐、有机小分子物质以及植物激素等，植物激素的比例能够影响芽的分化和根的分化，如细胞分裂素的比例大于生长素的比例，则有利于芽的分化，反之则有利于根的分化。接种前培养基一定要进行高温灭菌，接种时一定要在无菌条件下进行操作，以免引起杂菌污染。
答案：(1)茎尖(或根尖)　茎尖(或根尖)病毒极少，甚至无病毒
(2)有机物　植物激素　外植体消毒不彻底
(3)培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比
www.
再分化
脱分化第三单元 细胞的能量供应和利用
学案14 光合作用和呼吸作用综合分析
复习要求:
1．理解光合作用和细胞呼吸的过程、影响因素、相关实验及在生产实践中的作用,学会分析实验数据、图表、曲线等形式的试题，
2.学习获取信息、理解信息，提高分析、推理、评价及实验探究能力。
基础自查
一.光合作用和细胞呼吸的多角度多层次比较
1.尝试用简要图示表示光合作用和呼吸作用中物质和能量的变化关系
2. 试着从反应式上追踪元素的来龙去脉
①请写出光合作用总反应式：
分析:O2中O原子来自: ；CO2中C 。
②请写出有氧呼吸反应式：
分析:产生的H2O中的O原子来自: 。
（2）从具体过程中寻找物质循环和能量流动:
试通过下图,分析物质循环和能量流动
物质循环和能量流动:
3.光合作用和细胞呼吸中［H］的来源和去路分析
光合作用 细胞呼吸
来源 过程
场所
去路 过程
场所
特别提醒：
①光合作用中产生的［H］是还原型辅酶Ⅱ（NADPH）十分简化的表示方式（教材P103相关信息），而细胞呼吸中产生的［H］是还原型辅酶I（NADH）十分简化的表示方式（教材P94相关信息），二者不是一种物质，尽管书写形式相同。
②还原氢的书写形式一定不能写成H、H+、H2，只能写成［H］或NADH或NADPH。
4.光合作用和细胞呼吸中ATP的来源及去路分析
（1）光合作用中
（2）细胞呼吸中
特别提醒：
1.不同能源物质之间的关系
2.生态系统中能量转化及转移途径
3.
(1)绿色植物在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为 。
(2)绿色植物组织 下， ，测得的数据为净光合速率。
(3)真正光合速率＝
①表观(净)光合速率通常用 来表示。
②真(实际)光合速率通常用 来表示。
③呼吸速率通常用 来表示。
光照条件 画图表示CO2、O2的来源和去向 含义（光合作用呼吸作用强弱、O2量或CO2的量、相当于坐标图中的点或段）
黑暗
弱光照
较强光照
强光照
特别提醒：
对应训练
1.绿色植物的光合作用与细胞呼吸之间有着密切的联系。下面物质代谢简图表示了两者之间的关系，请根据图示分析回答：
(1）①是在 上进行的，所需要的外界条件是 ，发生的能量变化是 。
（2）③、④、⑤表示 过程。在这一过程中，所需要的外部条件主要有 和 。
（3）上述①~⑤过程中，能产生ATP的过程是 （写代号）。
（4）①产生的ATP去向是 ，其作用是 ；③、④、⑤中产生的ATP作用是 。
课堂深化探究
知识储备:无论哪种题型，只要明确以下几点就能抓住问题的本质
HYPERLINK " " \l "blogid=4911a0230100v2rr&url=http://s10./orignal/508da3d9taaaabf6d4a19" \t "_blank"
题型一 坐标曲线题的解题技巧
知识储备:
解决坐标曲线题的方法，可概括为“一识标”、 “二明点”、“三析线”三个基本步骤。
一识标：坐标曲线，实际上是“横坐标”对“纵坐标”的影响结果，“标”不同，曲线的含义就不同，形状也不相同。所以，认真识别坐标图中纵、横坐标的含义，找出纵、横坐标之间的联系，是解题的前提。
二明点：曲线是满足一定条件的点的集合，在这些点中，有些点特殊，如：曲线的起点、转折点、终点，曲线与纵横坐标以及其他曲线的交叉点等，往往隐含着某些限制条件或某些特殊的生物学含义明确这些特殊点的含义是解题的基础。例如，上图曲线中，特殊点就有A、B、C、D四个，而这些点的含义往往就是试题考查的内容。
三析线：正确分析曲线形状，如：何时开始上升、何时趋向平缓、何时出现转折、其原因分别是什么等等，这是解题的关键。如右图，我们
就要在“一识标”、“二明点”的基础上，进一步分析得出：A点为光合作用面积的饱和点；OA段表明叶面积指数从0→6时，光合作用实际量随叶面积的不断增大而增大；当叶面积指数大于6时，光合作用实际量不再随叶面积的增大而增大，因为有很多叶子被遮挡在光补偿点以下；OB段表明干物质量随光合作用的增加而增加；由于A点以后光合作用量不再增加，而叶片随叶面积的不断增加其呼吸量也不断增加（直线OC）,所以干物质积累量不断降低，如BC段。
对应训练：
1.某生物兴趣小组欲研究密闭的温室一昼夜内O2浓度变化的情况，当地日照时间为6时至18时，在适宜的生长条件下,预期一昼夜内温室中O2 变化的曲线最可能是 ( )
2.图中纵轴表示植物光合作用或呼吸作用的速度，横轴表示各种外界条件（其余的条件都是适宜的）。对曲线中M点的描述，不正确的是 （ ）
A.若横轴表示光强度，则M点光合速度最大
B.若横轴表示CO2浓度，则M点光合速度最大
C.若横轴表示O2浓度，则M点呼吸速度最大
D.若横轴表示光强度或CO2浓度，则M点表示光合速度与呼吸速度相等
题型二 光合作用与细胞呼吸的相关测定
知识储备:
1.光合作用速率表示方法：通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、（CH2O）等产物的生成数量来表示。但由于测量时的实际情况，光合作用速率又分为表观光合速率和真正光合速率。
2.在有光条件下，植物同时进行光合作用和细胞呼吸,实验容器中O2增加量、CO2减少量
或有机物的增加量,称为表观光合速率，而植物真正光合速率=表观光合速率+呼吸速率。如图所示。
3.呼吸速率：将植物置于黑暗中，实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量都可表示呼吸速率。
4.一昼夜有机物的积累量（用CO2量表示）可用下式表示:积累量=白天从外界吸收的CO2量-晚上呼吸释放的CO2量。
5.判定方法
(1)若为坐标曲线形式，当光照强度为0时，CO2吸收值为0，则为真正（实际）光合速率，若是负值则为表观光合速率。
(2)若所给数值为有光条件下绿色植物的测定值，则为表观光合速率。
(3)有机物积累量一般为表观光合速率，制造量一般为真正（实际）光合速率。
5.将某绿色植物放在特定的实验装置中，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响（其他实验条件都是理想的），实验以CO2的吸收量与释放量为指标。实验结果如下表所示：
温度（℃） 5 10 15 20 25 30 35
光照下吸收CO2(mg/h) 1.00 1.75 2.50 3.25 3.75 3.50 3.00
黑暗中释放CO2(mg/h) 0.50 0.75 1.00 1.50 2.25 3.00 3.50
对应训练：
3、下列对该表数据分析正确的是 ( )
A.昼夜不停地光照，在35℃时该植物不能生长
B.昼夜不停地光照，在15℃时该植物生长得最快
C.每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在20℃时该植物积累的有机物最多
D.每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在30℃时该植物积累的有机物是10℃时的2倍
题型三 光合作用与细胞呼吸在不同光照条件下气体变化规律
知识储备见基础自查5
对应训练
4如下图所示，图甲表示某大棚蔬菜叶肉细胞的部分结构和相关代谢情况，其中a~f代表O2或CO2。图乙表示该植物在适宜的条件下，O2净产量（光合作用的O2产生量-呼吸作用的O2消耗量）与光照强度之间的关系曲线。据图回答下列问题：
（1）在图甲中，b可代表 ，物质b进入箭头所指的结构后与 结合，生成大量的 。
（2）在适宜的条件下,若用CO2、H218O供给植物进行代谢，则甲图中的d所代表的物质应是 。
（3）在图乙中，A点时叶肉细胞内生成的物质有 ，在N点后O2净产量的增长逐渐减慢并趋向平衡，其制约的内在和外在因素分别是 、 。
（4）在其他条件不变的情况下，适当提高棚内的温度，可以提高蔬菜的产量，此时乙图中N点向 （左、右）移动。
（5）在图乙P点所处的状态时，叶绿体内ATP移动的方向是 。A点状态时，可以发生图甲中的哪些过程（用图中字母表示）？ ；D点时发生（字母表示） 。
题型四 根据特定装置进行光合作用和呼吸作用强度的比较
知识储备:
测定细胞呼吸作用或确认呼吸类型常采取U型管液面升降或玻璃管液滴移动的观察法，即在广口瓶或锥形瓶内放入被测生物（活种子或植物或动物），通过生物呼吸过程中释放CO2或吸入O2引起的气压变化，进而推测或计算生物的呼吸状况，如图装置所示。
由于生物呼吸时既产生CO2又消耗O2，前者可引起装置内气压升高，而后者则引起装置内气压下降，为便于测定真实呼吸情况，应只测其中一种气体变化情况。为此，测定过程中,往往用NaOH或KOH吸收掉呼吸所产生的CO2，这样，整个装置中的气压变化，只能因吸收O2所引起，从而排除CO2对气压变化的干扰。
（1）物理误差的校正
由于装置的气压变化也可能会由温度等物理因素所引起，为使测定结果更趋准确，应设置对照实验，以校正物理膨胀等因素对实验结果造成的误差。此时，对照实验与呼吸装置相比，应将所测生物灭活，如将种子煮熟，而其他各项处理应与实验组完全一致（包括NaOH溶液，所用种子数量，装置瓶及玻璃管的规格等）。
（2）探究光合作用和细胞呼吸与光照强度的关系
将上述装置置于不同光照强度（可用不同功率的灯泡实验或同一功率灯泡通过改变光照距离进行控制）条件下，被研究生物应为绿色植物。结果分析：①若红色液滴右移，说明光照较强，光合作用大于细胞呼吸，释放O2使瓶内气压增大。②若红色液滴左移，说明光照较弱，细胞呼吸大于光合作用，吸收O2使瓶内气压减小。③若红色液滴不动，说明在此光照强度下光合作用等于细胞呼吸，释放O2等于吸收O2,瓶内气压不变。
（3）细胞呼吸状况的实验测定归纳
欲测定与确认某生物的呼吸类型，应设置两套呼吸装置，两套呼吸装置中的单一变量为NaOH与蒸馏水,即用等量的蒸馏水取代实验组的NaOH溶液,其他所有项目均应一致，加蒸馏水的装置内气压变化应由CO2与O2共同决定。两套装置可如下图所示，当然，此时仍有必要设置另一组作误差校正之用。
结果与分析：
①若装置1液滴左移，装置2液滴不动，则表明所测生物只进行有氧呼吸（因有氧呼
吸产CO2量与耗O2量相等）。
②若装置1液滴不动，装置2液滴右移，则表明所测生物只进行无氧呼吸（因无氧呼吸只产CO2，不耗O2）。
③若装置1液滴左移，装置2液滴右移，则表明该生物既进行有氧呼吸，又进行无氧呼吸。
④装置1与装置2液滴均左移，则呼吸过程中O2吸收量大于CO2释放量，呼吸底物中可能有脂质参与。
a.为使实验结果精确，排除实验误差还应设置如图装置3，以便校正。
b.进行结果与结论的描述时应“先结果后结论”，而不是“先结论后结果”，如上。
(4)与光合作用和呼吸作用相关的装置图，常将氧气的变化量作为观测指标。解读装置图时，一定要注意图示中的三个因素和一个变化量：
常见的装置如下图或与下图相似，解答问题时一定要注意：?
①图甲中常用气泡的释放速率（或单位时间内释放的气泡数）作为观测指标；?
②图乙中常将毛细刻度管中有色液滴的移动位置作为观测指标；?
③上述两个指标，指的都是净光合作用量，即光合作用总量－呼吸作用消耗量。?
(5)黑白瓶题?
将装有测样点的水和光合植物的黑、白瓶置于不同水层中，测定单位时间内溶解氧含量的变化，借此测定水生植物光合速率。黑瓶不透光，瓶中生物仅能进行呼吸作用；白瓶透光，瓶中生物可进行光合作用和呼吸作用。因此，真光合作用量(光合作用总量)=白瓶中氧气增加量+黑瓶中氧气减少量。
对位训练：
5.两个生物兴趣小组分别对酵母菌细胞呼吸方式进行了如下探究实验。请据题分析作答：
（1）甲兴趣小组想探究的具体问题是：酵母菌是否在有氧、无氧条件下均能产生CO2。现提供若干套（每套均有数个）实验装置，如图Ⅰ（A~D）所示：
①请根据实验目的选择装置序号，并按照实验的组装要求排序（装置可重复使用）。有氧条件下的装置序号： ；无氧条件下的装置序号： 。
②装置中C瓶的作用是 ，B瓶中澄清的石灰水还可用代替 。
（2）乙兴趣小组利用图Ⅱ 所示装置（橡皮塞上的弯管为带有红色液滴的刻度玻璃管），探究酵母菌的细胞呼吸类型。
①如果想得到实验结论，还必须同时设置对照实验，请问对照实验装置（假设该装置编号为Ⅲ）如何设计？ 。
②请预测与结论相符合的现象，并填写下表：
序号 装置中红色液滴的移动现象 结论
装置Ⅱ 装置Ⅲ
1 a b不移动 只进行有氧呼吸
2 c不移动 d 只进行无氧呼吸
3 e f 既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸
③若酵母菌消耗的O2为3 mol，而释放的CO2为9 mol，则酵母菌无氧呼吸消耗葡萄糖的量是有氧呼吸的倍 。
题型五 比较光合作用和细胞呼吸的关系
知识储备:
1.生物层面区别
生物类型 自养生物 异养生物
光合作用 能进行 不能进行
细胞呼吸 能进行 能进行
碳源 无机碳如CO2 有机碳如糖类
2.细胞层面区别
器官及细胞 能否光合作用 能否细胞呼吸
根 导管细胞 不能 不能
其它细胞 不能 能
茎 纤维细胞导管细胞 不能 不能
皮层细胞 能 能
其它细胞 不能 能
叶 导管细胞 不能 能
表皮细胞 不能 能
叶肉细胞 能 能
保卫细胞 能 能
3.细胞器层面区别
光合作用场所只有一个叶绿体，细胞呼吸场所有两个：细胞质基质和线粒体，主要场所为线粒体，且只能利用丙酮酸不能利用葡萄糖。因两种细胞器的功能不同，所以产生的气体不同，叶绿体产生O2，线粒体则产生CO2。
对应训练
6.培养单细胞绿藻的培养液和培养单细胞酵母菌的培养液,在所含成分上最大区别是( )
A.前者必须含有机成分 B.后者必须含有机成分
C.前者可以不含无机盐 D.后者可以不含无机盐
7.现将提取的含新鲜完整线粒体和叶绿体的悬浮液，分别加入盛有丙酮酸溶液和NaHCO3溶液的两支大小相同的试管中，给予充足光照，都会产生气泡。请问这两种气泡成分是否一样？解释原因。
限时训练
题组一:光合作用、细胞呼吸关系的综合题
1.如图为光合作用和呼吸作用之间的能量转变图解。下列有关该图的说法中正确的是(　　)。
A．只有在强光下同一叶肉细胞呼吸作用产生的二氧化碳直接供自身光合作用利用
B．光合作用光反应阶段产生的[H]只来自水，而呼吸作用产生的[H]只来自有机物
C．耗氧量相同的情况下，同一植株的绿色细胞和非绿色细胞产生ATP的量可能相同
D．在强光下一株植物所有细胞呼吸消耗的氧气全部来自光合作用过程中产生的氧气
2．如图为某种植物细胞部分结构示意图，据图分析，下列四项叙述中，正确的是(　　)。
A．a、b箭头表示的是O2进出细胞的过程
B．e、f箭头表示的是CO2进出细胞的过程
C．以C18O2作原料进行光合作用，在较强光照下，测得含18O的呼吸作用产物的主要去向是图中的d
D．以HO作原料进行光合作用，在较强呼吸作用下，测得含18O的光合作用产物的主要去向是图中的b
3．(2010·广州六中调研)下图甲表示某种植物光合作用强度与光照强度的关系，图乙表示该植物叶肉细胞的部分结构(图中M和N代表两种气体的体积)，下列说法正确的是(注：不考虑无氧呼吸)(　　)。
A．图甲中的纵坐标数值即为图乙中的m4
B．处于图甲中A、B、C、D、E任意一点，图乙中都有m1＝n1>0，m2＝n2>0
C．图甲中E点以后，图乙中n4不再增加，其主要原因是m1值太低
D．图甲中C点时，图乙中有m1＝n1＝m4＝n4
4．(2012·天津市河西质调)小麦植株进行光合作用和呼吸作用的最适温度分别为25 ℃和30 ℃。下图甲为小麦叶肉细胞中的部分代谢示意图；图乙是在CO2浓度一定、环境温度为25 ℃、不同光照强度条件下测得的小麦叶片的光合作用强度。请据图分析回答问题。
(1)当图甲中细胞有d过程发生而没有e过程发生时，该细胞处于的生理状态是________________。若是d过程也不发生，则此时该细胞内进行的生理过程是(用化学反应式表示)________________。
(2)在图乙中B点时，叶肉细胞中产生ATP的场所有________________。C点时，该植物的总光合速率为________mg/(dm2·叶·h)。C点以后限制光合作用强度继续上升的环境因素是________________________________________________________________________。
(3)适当提高CO2浓度时，C点将________(填“上移”“下移”或“不动”)；当植物缺镁时，B点将________(填“左移”或“右移”)。
(4)某同学以绿色植物叶片为材料，探究环境条件对细胞呼吸速率的影响，请帮助他提出一个探究的课题：________________。需要特别注意的是，该实验需要在______________条件下进行。
题组二:侧重坐标曲线、柱状图、表格的试题
5．如图为不同温度下金鱼的代谢率(耗氧量)与氧分压的关系图。据图不能得出的结论是(　　)。
A．在一定范围内，代谢率随氧分压下降而下降
B．25 ℃环境中金鱼的代谢率比15 ℃环境中的高
C．代谢率最大时的最低氧分压随温度不同而不同
D．氧分压超过一定范围后，代谢率不再随氧分压增加而增加
6．(2011·湖南十二校联考)阳光穿过森林空隙形成的“光斑”会随太阳移动和枝叶的摆动而移动。如图表示一株生长旺盛的植物在光斑照射前后光合作用过程中与吸收CO2和释放O2有关的变化曲线，此曲线说明(　　)。
A．光斑照射前光合作用无法进行
B．光斑照射开始后，光反应和暗反应迅速同步增加
C．光斑照射后O2释放曲线的变化说明暗反应对光反应有限制作用
D．CO2曲线中AB段的变化说明进行暗反应与光照无关
7．某同学为了探究不同条件对植物光合作用速率和呼吸作用速率的影响，做了如下实验：将8株各有20片叶片、大小和长势相似的天竺葵盆栽植株，分别放在密闭的玻璃容器中，在不同实验条件下，利用传感器定时测定密闭容器中CO2含量的变化。实验结果统计如下表，请分析回答下列问题。
编号 1 2 3 4 5 6 7 8
温度/℃ 10 10 20 20 30 30 40 40
光照强度/lx 1 000 0 1 000 0 1 000 0 1 000 0
开始时CO2量/g 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0
12 h后CO2量/g 4.5 5.1 3.5 5.4 1.9 5.9 2.0 5.8
(1)表中序号1、3、5、7可构成另一个相对独立的实验组合，在该实验组合中，自变量是________，无关变量是____________(至少答两个)。
(2)序号2、4、6、8可构成另一个相对独立的实验组合，则该实验组合研究的主题是________________________________________________________________________。
(3)根据表中实验数据，在图中的坐标上标出光照强度为1 000 lx，温度分别为10 ℃、20 ℃、30 ℃和40 ℃时的光合作用速率(标出相应的点即可)，并请注明横坐标所表示的变量和具体数值。
(4)在光照强度为1 000 lx，温度为30 ℃时，12 h每株天竺葵可积累葡萄糖约________g。(计算结果保留一位小数。相对原子质量C—12，H—1，O—16)
8．在一定实验条件下，测得某植物光合作用速率与光照强度之间的关系(氧气浓度为15%)、呼吸作用与氧气浓度之间的关系及光合作用速率与温度之间的关系如下图所示，请据图回答下列问题。
(1)在光合作用过程中，光反应为暗反应提供的两种物质是
________________________________________________________________________。
(2)影响图甲中a曲线A点上下移动的主要外界因素是________；图乙中细胞呼吸有关曲线的数据需在__________________条件下测量。
(3)由图丙可知，40 ℃时，植物体________(填“能”或“不能”)显示生长现象；而5 ℃时的状态可用图甲中________(填“A”、“B”或“C”)点表示。
(4)用大棚种植蔬菜时，白天应控制光照强度为________点对应的光照强度，温度为________℃最佳。
(5)在图甲和图乙中绘制下列有关曲线：①图甲中光合作用强度是用CO2吸收量(mol/h)表示的，请改用O2的吸收量(mol/h)表示光合作用强度，并在图甲中再绘出光合作用强度与光照强度的关系曲线；②在图乙中再绘出无氧呼吸CO2的释放量与O2浓度的关系。
题组三光合作用、细胞呼吸相关的实验探究
9.欲通过观察倒置的装有水生植物和水的试管中有无气泡产生，来验证植物的光合作用产生了氧气。下列四个倒置的试管中，最佳设计的一组是(　　)。
A．a试管和d试管 B．a试管和b试管
C．b试管和c试管 D．a试管和c试管
10．某转基因作物有很强的光合作用能力。某中学生物兴趣小组在暑假开展了对该转基因作物光合强度测试的研究课题。研究中设计了下图所示的装置。
请利用以上装置完成对该转基因作物光合作用强度的测试。
实验步骤：
(1)测定植物的呼吸作用强度，方法步骤：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
(2)测定植物的净光合作用强度，方法步骤：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
11．(2012·江西师大附中、临川一中联考)Ⅰ.为了研究植物的呼吸作用，小刚设计了如图所示的装置。请你和小刚一起探究下列问题。
(1)实验时，广口瓶用不透光的黑纸包住，其目的是防止瓶内的植物进行________________作用，对实验产生干扰。
(2)经过一段时间后，可以看到细玻璃管中的红墨水将________(选填“左移”、“右移”或“不动”)。揭去广口瓶外的黑纸，观察到广口瓶中发生的现象是________________________________________________________________________，原因是________________________________________________________________________。
Ⅱ.为了探究植物的光合作用是否需要光，小刚同学设计并完成如下图所示的实验。请你对他的实验进行分析，然后回答有关问题。
(1)实验时首先将植物放在黑暗处，其目的是使叶片中的________________耗尽。
(2)图中a选用的液体应该是_________________________________________________。
(3)滴加碘液后叶片变成了蓝色，说明叶片中产生了________________。
(4)小刚设计的实验的不足之处是_________________________________________________。
高考真题体验
1．下列关于光合作用的叙述，正确的是 (　　)
①叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内 (2009·安徽，1A)
②H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中 (2009·安徽，1B)
③在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质 (2010·天津，1改编)
④光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP (2009·浙江，4C)
⑤番茄幼苗在缺镁的培养液中长时间培养后，光反应强度会降低，暗反应强度也降低 (2011·新课标全国，3改编)
⑥叶肉细胞在光照下进行光合作用，不进行呼吸作用 (2009·全国Ⅱ，1D)
⑦夏季连续阴天，大棚中白天适当增加光照，夜晚适当降低温度，可提高作物产量 (2009·浙江，4D)
⑧破坏叶绿体外膜后，O2不能产生 (2011·浙江，1A)
2（2012海南）8.将一株生长正常的绿色植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养，随培养时间的延长，玻璃容器内CO2浓度可出现的变化趋势是
A.一直降低，直至为零 　　 　　B.一直保持稳定，不变化
C.降低至一定水平时保持相对稳定 D.升高至一定水平时保持相对稳定
3（2012山东）2、.夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是
A.甲植株在a点开始进行光合作用
B.乙植株在e点有机物积累量最多
C．曲线b-c段和d-e段下降的原因相同
D.丙曲线b-d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭4（2012天津）5．设置不同CO2浓度，分组光照培养蓝藻，测定净光合速率和呼吸速率（光合速率=净光合速率+呼吸速率），结果见右图，据图判断，下列叙述正确的是
A.与d3浓度相比，d1浓度下单位时间内蓝藻细胞光反应生成的[H]多
B.与d2浓度相比，d3浓度下单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的ATP多[来源:21世纪教育网]
C.若d1、d2、d3浓度下蓝藻种群的K值分别为K1、K2、K3，则K1＞K2＞K3
D.密闭光照培养蓝藻，测定种群密度及代谢产物即可判断其是否为兼性厌氧生物5.（2012浙江）30.(14分)某植物在停止供水和恢复供水条件下,气孔开度(即气孔开放程度)与光合速率的变化如图所示。
（１）停止供水后，光合速率下降。这是由于水是_____________的原料，又是光合产物在植物体内_____________的主要介质。
（２）在温度、光照相同的条件下，图中Ａ点与Ｂ点相比， c光饱和点低的是_____________点，其主要原因是_____________。
（３）停止供水一段时间后，叶片发黄，原因是_____________。此时类囊体结构破坏，提供给碳反应的_____________减少。
（４）生产实践中，可适时喷洒植物激素中的_____________，起到调节气孔开度的作用。
6.（2012重庆）长叶刺葵是棕榈科热带植物。为了解其引种到重庆某地后的生理状况，某研究小组在水分充足、晴朗无风的夏日，观测得到了该植物光合速率等生理指标日变化趋势图。
（1）据图分析：
①光合作用消耗ATP最快的时刻是________________。根吸水能力最强的时刻是____________。
②直接引起蒸腾速率变化的生理指标是_____________；推测导致12∶00时光合速率出现低谷的环境因素主要是_____________（填“光照”或“CO2”）。③在14∶00时若适当提高CO2浓度，短时间内叶绿体中[H]含量的变化是___________。
（2）若该地土壤缺钙，一段时间后该植物首先表现出钙缺乏症的是________（填“老叶”或“幼叶”）。
（3）假设若干年后将引种后代重新移栽回原产地，与原产地长叶刺葵杂交不育，原因是地理隔离导致了_____________。
7.（2012大纲）金鱼藻是一种高等沉水植物，有关研究结果如下图所示（图中净光合速率是指实际光合速率与呼吸速率之差，以每克鲜重每小时释放O2的微摩尔数表示）。据图回答下列问题：
（1）该研究探讨了_____________对金鱼藻_____________的影响，其中，因变量是_____________。
（2）该研究中净光合速率达到最大时的光照度为_____________lx。在黑暗中，金鱼藻的呼吸速率是每克鲜重每小时消耗氧气_____________μmol。
（3）该研究中净光合速率随pH变化而变化的主要原因是_____________。
学案14 光合作用和呼吸作用综合分析
答案与解析
基础自查
一.1.
2.①
全部来自水；经C3进入（CH2O），不经C5。
②
全部来自O2，与反应物H2O中O原子无关。
（2）①物质循环
3.光合作用和细胞呼吸中［H］的来源和去路分析
光合作用 细胞呼吸
来源 过程
场所 叶绿体内的类囊体薄膜 （1）细胞质基质（2）线粒体基质
去路 过程
场所 叶绿体基质 线粒体内膜
4.光合作用和细胞呼吸中ATP的来源及去路分析
（1）光合作用
ATP（光反应——类囊体膜上）
ADP+Pi（暗反应——叶绿体基质中）
（2）细胞呼吸
ATP （
①②③都产生ATP，场所为细胞质基质和线粒体）
ADP+Pi（各项生命活动需要）
5.(1)呼吸速率。
(2)在光下，光合作用与细胞呼吸同时进行
(3)净光合速率＋呼吸速率。
①O2释放量、CO2吸收量或有机物积累量
②O2产生量、CO2固定量或有机物制造量
③黑暗中CO2释放量、O2吸收量或有机物消耗量
光照条件 含义（光合作用呼吸作用强弱、相当于坐标图中的哪一点）
黑暗 只进行呼吸作用，不进行光合作用，所以单位时间内O2的吸收量或者CO2的释放量代表呼吸速率，相当于A点
弱光照 细胞呼吸作用强于光合作用；细胞呼吸所需要的O2，一是来自光合作用，二是从外界吸收；细胞呼吸产生的CO2，一部分供给光合作用利用，一部分释放到外界环境中，相当于AB段。
较强光照 光照达到一定强度时，光合作用强度与细胞呼吸作用强度相同；细胞呼吸产生的CO2量与光合作用需要的CO2量相等；光合作用产生的O2量与细胞呼吸需要的O2量相等，相当于B点。
强光照 光合作用强于细胞呼吸；光合作用所需的CO2，一是由细胞呼吸产生，二是从外界环境吸收；光合作用产生的O2，一部分供给细胞呼吸利用，一部分释放到外界环境中，单位时间内CO2的吸收量或的O2释放量即为净光合速率，相当于BC段。
对应训练
答案：（1）叶绿体内的类囊体薄膜 一定强度的光照 光能转变为活跃的化学能
（2）有氧呼吸 O2 适宜的温度（3）①③④⑤（4）转移到叶绿体基质中利用 为暗反应提供能 量 为各项生命活动供能
课堂深化探究
1.解析：夜间，温室内的植物进行有氧呼吸消耗O2，温室内O2的浓度降低，当光照强度增强，光合作用强度大于呼吸作用强度时，释放O2，温室内O2的浓度升高。18点时光合作用强度等于呼吸作用强度，之后，光合作用强度小于呼吸作用强度或光合作用停止，植物吸收O2，O2的浓度降低。
答案： D
2.答案：D
3.解析：光照下吸收CO2的量代表的是有机物的积累量，黑暗中放出CO2的量代表的是有机物的消耗量；35℃时该植物的有机物积累量为3，能正常生长；植物生长最快时的温度为25℃；每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在20℃时该植物积累的有机物为：3.25×12-1.5×12=21 mg；同理可算出其他温度条件下有机物的积累量，在所有的温度中20℃时有机物积累量最多；每天交替进行12小时光照、12小时黑暗，在10℃时该植物积累的有机物为：1.75×12-0.75×12=12 mg；在30℃时该植物积累的有机物为：3.5×12-3.0×12=6 mg；在10℃时该植物积累的有机物是30℃时的2倍。
答案：C
4.解析：该题以图解和坐标曲线的形式考查光合作用、呼吸作用的过程。两者互相提供原料，光合作用需要线粒体呼吸作用释放的CO2来合成有机物，线粒体呼吸作用要消耗光合作用产生的O2，同时会分解光合作用合成的有机物为生物生命活动提供直接的能源物质。曲线的A点光照强度为零，此时只进行呼吸作用，P点表示光合作用强度等于呼吸作用强度。
答案：（1）O2 ［H］ ATP和水 （2）18O2（3）CO2和H2O 叶绿体的数量 二氧化碳浓度（或温度） （4）左 （5）从类囊体膜到叶绿体基质 ef abcd
5.解析：（1）在探究酵母菌进行有氧呼吸产生CO2时，检验产生的CO2可以用澄清的石灰水，在向装置中通入空气时，为排除空气中CO2对实验结果的干扰，需要先通过10%的NaOH溶液除去CO2,所以实验装置的顺序为C→A→B(或C→B→A→B)。在无氧条件下，不需要通入空气，所以装置只需要D→B即可。(2)在探究酵母菌的细胞呼吸类型时,可以根据液滴是否移动及移动方向来判断细胞呼吸的类型。在设计对照实验时,可以将10%NaOH溶液换成蒸馏水，其他设计同装置Ⅱ。若酵母菌进行有氧呼吸,消耗氧气,产生的CO2被NaOH溶液吸收，导致装置Ⅱ内气压下降，液滴左移；若酵母菌进行无氧呼吸,不消耗氧气,产生的CO2被NaOH溶液吸收，不会引起装置Ⅱ内气压的改变，液滴不动。根据有氧呼吸的反应式可知，每消耗1 mol氧气产生1 mol CO2，消耗1/6 mol葡萄糖。根据题目信息，消耗3 mol O2，释放CO2 9 mol,可知有氧呼吸产生CO2为3 mol，无氧呼吸产生CO2为6 mol。则酵母菌有氧呼吸消耗的葡萄糖量为1/2 mol，无氧呼吸消耗的葡萄糖量为3 mol。故无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸的6倍。
答案 （1）①C→A→B(或C→B→A→B) D→B ②吸收空气中的CO2，排除其对实验结果的干扰（其他合理答案亦可） 溴麝香草酚蓝水溶液（不可有错别字）
（2）①装置Ⅲ除用等量清水代替10%NaOH溶液外，其他设计与装置Ⅱ相同
②a向左移 d向右移 e向左移 f向右移 ③6
6.解析：单细胞绿藻因含叶绿体，可进行光合作用自己制造有机物；单细胞酵母菌既无叶绿体，也无叶绿素，不能进行光合作用，因而必须提供现成的有机成分。至于无机盐，二者都不能缺少。
答案：B
9.答案：气泡成分不一样。因为丙酮酸在线粒体中进行有氧呼吸，产生的是CO2，而叶绿体利用NaHCO3溶液分解产生的CO2气体进行光合作用，产生的是O2。
限时训练
1.解析　在有光的条件下，细胞呼吸产生的二氧化碳都可以直接被光合作用利用，故A错误；光合作用的光反应阶段产生的[H]来自水，有氧呼吸第一阶段产生的[H]来自有机物葡萄糖，第二阶段产生的[H]来自丙酮酸和水，故B错误；强光下植物呼吸作用消耗的氧气可能来自光合作用产生的氧气，也可能来自外界环境，故D错误。
答案　C
2．解析　a表示叶绿体吸收CO2，b表示叶绿体释放O2，e表示线粒体吸收O2，f表示线粒体释放CO2，c表示叶绿体产生的O2被线粒体利用，d表示线粒体产生的CO2被叶绿体利用。以C18O2作原料进行光合作用，18O的转移为C18O2―→有机物―→C18O2，在较强光照下，光合作用速率大于呼吸作用速率，呼吸产物C18O2主要被叶绿体利用，即主要去向是图中的d。以HO作原料进行光合作用，18O全部生成氧气，在较强呼吸作用下，氧气主要被线粒体利用，进行有氧呼吸，即主要去向是图中的c。
答案　C
3．解析　图乙中m1～m4分别表示线粒体释放、细胞释放、细胞吸收、叶绿体吸收的CO2量，n1～n4分别表示线粒体吸收、细胞吸收、细胞释放、叶绿体释放的O2量。A错误：图甲中的纵坐标数值是整个细胞吸收的CO2量，即为图乙中的m3；B错误：如在E点时，叶绿体产生的O2足够线粒体呼吸消耗，n2＝0；C错误：图甲中E点以后，图乙中n4不再增加，即达到光饱和点，其主要原因是叶绿体中的色素等有限，来不及吸收和利用更多的光能；D正确：图甲中C点时，光合作用强度等于呼吸作用强度，故有m1＝n1＝m4＝n4。
答案　D
4．答案　(1)光合作用强度小于或等于呼吸作用强度　6O2＋C6H12O6＋6H2O6CO2＋12H2O＋能量　(2)细胞质基质和线粒体、叶绿体　20　CO2浓度　(3)上移　右移
(4)探究温度(O2浓度)对细胞呼吸速率的影响　黑暗
5．解析　金鱼的代谢率(耗氧量)除受温度影响外，还受氧分压影响。在25 ℃时，若氧分压很低，则其代谢率也将很低。
答案　B
6．解析　光斑照射前氧气的释放速率大于0，说明光合作用在进行；光斑照射开始后，氧气释放速率增加相对较快，而二氧化碳吸收速率增加相对较慢，说明光反应和暗反应不是迅速同步增加的；光斑移开后，AB段中二氧化碳吸收速率下降，说明进行暗反应与光照有关。
答案　C
7．解析　(1)表中序号1、3、5、7可构成一个相对独立的实验组合，在该实验组合中，探究的是温度对光合作用速率的影响，根据单一变量原则，自变量是温度，因变量是密闭容器中二氧化碳含量的变化，无关变量有光照强度、二氧化碳浓度、天竺葵盆栽植株的大小和长势、叶片的数目等。(2)序号2、4、6、8可构成另一个相对独立的实验组合，该实验的自变量也是温度，但没有光照，所以该实验组合研究的主题是温度对植物呼吸作用速率的影响。(3)根据表中实验数据，光照强度为1 000 lx，温度为10 ℃时的实际光合作用速率为净光合作用速率＋此温度下的呼吸作用速率，即(5.0－4.5)＋(5.1－5.0)＝0.6(g/12 h)，以此类推20 ℃、30 ℃和40 ℃时的实际光合作用速率分别为1.9 g/12 h、4.0 g/12 h和3.8 g/12 h。(4)根据光合作用的反应式：6CO2＋12H2OC6H12O6＋6O2＋6H2O，在光照强度为1 000 lx，温度为30 ℃时，12 h每株天竺葵可积累葡萄糖≈2.1(g)。
答案　(1)温度　光照强度、二氧化碳浓度　(2)温度对植物呼吸作用速率的影响　(3)见下图(四个点正确，横坐标含义正确，不得连线，四个点对应的数值依次为0.6、1.9、4.0、3.8)　(4)2.1
8．解析　(1)光反应为暗反应提供了还原性氢和ATP。(2)在甲图中，A点时无光照，只进行呼吸作用，影响呼吸作用强度的主要外界因素是温度。在图乙中，为排除光照对气体交换量的影响，可以在无光或黑暗的条件下进行测量。(3)在图丙中40 ℃时真正光合速率已经很低，而呼吸速率很高，说明与光合作用有关的酶的活性较低而与呼吸作用有关的酶的活性较高，使植物体总有机物量减少，不能显示生长现象。在5 ℃时光合速率和呼吸速率相等，可用甲图中的B点表示。(4)大棚蔬菜在种植时，白天应在较大光照强度下，以增强光合作用，温度应在真正光合速率和呼吸速率的差值最大时，即图丙中的25 ℃时最好。(5)在绘制氧气的吸收量曲线时，对应于二氧化碳吸收量的曲线，找到光照强度为0时氧气的消耗量、光照强度和呼吸强度相等时的B点和最大二氧化碳吸收量时氧气的释放量，绘制出氧气吸收量的曲线。从图乙可以看出D点时，只进行有氧呼吸，无氧呼吸释放的CO2为0，在氧气浓度为0时，二氧化碳的释放量为1，连点进行描线即可得到曲线。
答案　(1)ATP和[H](NADPH)　(2)温度　无光(或黑暗)
(3)不能　B　(4)C　25　(5)如下图
9.解析　该实验变量为倒置的装水试管中是否有植物，故应该选a与c对照。
答案　D
10．答案　(1)①甲、乙装置D中放入NaOH溶液，乙装置作为对照组　②将装置甲、乙的广口瓶遮光处理，放在温度等相同的环境中　③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和刻度　(2)①甲、乙装置D中放入NaHCO3溶液，乙装置作为对照组　②将装置甲、乙放在光照强度、温度等相同的环境中　③30分钟后分别记录甲、乙两装置中红墨水滴移动的方向和刻度
11．解析　Ⅰ.由于实验材料是植物幼苗，而探究的是植物的呼吸作用，故要将广口瓶用不透光的黑纸包住，其目的是防止瓶内的植物进行光合作用对实验产生干扰。由于呼吸作用过程中消耗氧气，产生二氧化碳，二氧化碳被澄清石灰水吸收，装置内气体减少，红墨水将左移。由于吸收了二氧化碳，导致澄清石灰水变浑浊。
Ⅱ.探究植物光合作用是否需要光的实验中，首先将植物放在黑暗处，目的是消耗叶片中的有机物，减少对实验结果的干扰。光照后要用酒精对叶片进行脱色处理，避免叶绿体色素对实验结果的影响。在实验时要设置对照组排除无关变量的干扰。
答案　Ⅰ.(1)光合　(2)左移　澄清石灰水变浑浊　呼吸作用产生了CO2
Ⅱ.(1)有机物(淀粉)　(2)酒精　(3)淀粉　(4)没有对照组
高考真题体验
1.③⑤⑦
2【答案】C【解析】在适宜的条件下培养密闭容器内的植物，密闭容器内的二氧化碳含量有限，随着光合作用的持续进行，二氧化碳逐渐被消耗，浓度降低，进而光合作用强度跟着降低，当二氧化碳浓度降低到一定水平时，植物的光合作用和呼吸作用强度相等，则装置内的二氧化碳浓度就保持相对稳定，故本题选C。
3【答案】D
【解析】a点时，甲植株光合作用吸收二氧化碳的速率与细胞呼吸释放二氧化碳的速率相等，在此之前，光合作用已经开始，A错；18时以后，乙植物的细胞呼吸开始强于光合作用，此时有机物的积累最多，B错；b~c段下降的原因是气孔部分关闭导致二氧化碳供应不足，d~e段下降的原因是光照强度减弱，光反应提供的[H]和ATP不足导致，C错；b~d段，乙曲线出现图中走势的原因是气孔会部分关闭，导致二氧化碳供应不足，甲走出不同的趋势，其原因可能为气孔无法关闭，D对。
4【答案】A
【解析】由图可知，d3 浓度下的总光合作用强于d1浓度下的光合作用，因此单位时间内光反应生成的[H]较多，A正确，d3 浓度下呼吸速率小于d2浓度下的呼吸速率，单位时间内蓝藻细胞呼吸过程产生的ATP比d2浓度下的要少；B错误。在d2浓度下净光合作用最强最利于蓝藻的增殖，故d2浓度的K值最大，d3深度呼吸作用弱，也不篮球蓝藻繁殖。故K3较K2小，但K2最大，故C错。光照再密闭，蓝藻会通过光合作用放出氧气，仍可提供氧气，供蓝藻进行呼吸作用。因此无法根据呼吸产物来判定，故D错。
5.【解析】（１）水是光合作用的原料，同时又是良好溶剂，是细胞内及细胞间物质运输的介质；
（２）由图可知，Ｂ点时叶片缺水，气孔开度值小，叶片二氧化碳的吸收量少，光饱和点低；
（３）水分越多，细胞的代谢越旺盛，停止供水，导致叶片细胞内水分减少，代谢减慢，叶绿素合成速率变慢，叶绿素被分解，类胡萝卜素含量相对增加，因此呈现黄色，此时类囊体结构破坏，光反应无法发生，ＡＴＰ和[H]减少；
（４）在缺水情况下，脱落酸可以使植物气孔关闭，使植物保持休眠状态，这样有利于植物抵抗不利环境。【答案】（１）光合作用（或光反应）　物质运输　　（２）Ｂ　　缺水，气孔开度降低，二氧化碳的吸收减少　　　（３）缺水，叶绿素合成受阻，类胡萝卜素含量增加而呈现黄色　　ＡＴＰ和[H]　　（４）脱落酸.
【试题点评】本题主要考查影响光合作用的相关因素，还牵涉到了植物激素在生产中的应用，进行了学科内知识的整合，难度适中。
6.【答案】Ⅰ⑴ ① 10:00 12:00 ② 气孔导度 光照 ③ 降低 ⑵幼叶 ⑶生殖隔离
【解析】Ⅰ⑴①光合作用包括光反应阶段和暗反应阶段，光反应阶段产生的ATP和[H]，为暗反应阶段提供能量和还原剂，光合速率越大消耗ATP也就越快，从图中可见10:00时光合速率最大；蒸腾作用有利于植物根对水分的吸收，蒸腾作用越强，根吸水能力越强，从图中可见蒸腾作用在12:00时蒸腾作用最强。②蒸腾作用是水分以气体形式通过气孔散失，气孔导度的大小直接引起蒸腾速率大小的变化，通过图中可知，在12:00时气孔导度最大，而CO2是通过气孔进入叶肉细胞的，说明CO2供应充足，推测导致光合速率出现低谷的环境因素是光照。
③[H]用于暗反应对C3的还原，CO2增多，使生成C3增多，这时会消耗更多的[H]，使[H]的含量降低。⑵钙在植物体内形成稳定的化合物，不能转移利用，当缺钙时，首先引起幼叶出现症状。
⑶长期的地理隔离使两个种群的基因频率向不同的方向发展，使种群的基因库变得很不相同，并出现生殖隔离。
7.【答案】⑴光照度、NaHCO3浓度、PH值 净光合速率 净光合速率
⑵12.5×103 8
⑶酶活性受PH的影响
【解析】⑴观察四个曲线图的纵轴和横轴，不难发现探讨的是光照度、NaHCO3浓度和pH值对净光合速率的影响，本实验的因变量是净光合速率，是用释放O2的速率来衡量的。
⑵根据曲线2可以判断出，在光照强度达到12.5×103lx后，净光合速率达到最大值，此点光的饱和点。呼吸速率可由曲线1中与y轴的交点得出，因为此时光照度为0，植物只进行呼吸作用，可知呼吸速率为8μmol.g-1.h-1⑶pH值对净光合速率的影响，主要是通过影响光合作用和呼吸作用过程中所需酶的活性来实现的。
【试题点评】本题以坐标曲线为背景，考查影响光合作用的因素的问题，旨在考查考生的识图、析图等能力。具体要求学生能够从坐标轴中分析出实验目的，同时对于曲线中的一些特殊点的含义要理解。总体说来难度适中。此类试题在高考试卷中经常出现，希望学生多加练习。
www.第二单元 细胞的基本结构和物质运输功能
学案 细胞器----系统内的分工合作
考纲要求 　
1.主要细胞器的结构和功能(Ⅱ)。
2.生物膜系统的结构和功能(Ⅱ)。
3.观察叶绿体和线粒体。
复习要求
1．举例说明各种细胞器的结构和功能以及各种细胞器在功能上的分工合作
2．简述生物膜系统的结构和功能
3．学会使用高倍镜观察叶绿体和线粒体
基础自查
一．细胞器之间的分工
分布 形态结构特点 功能
线粒体 _____层膜，内膜向内折叠成_____，扩大了内膜面积，基质和内膜上有许多种与有氧呼吸有关的酶，含有少量DNA。
叶绿体 ______层膜，内有许多类囊体，叶绿素等色素分布在__________上。类囊体和基质中有许多进行光合作用所需的酶，含有少量DNA。 _
内质网
高尔基体 。
液泡 储存物质，使植物细胞保持坚挺。
溶酶体
核糖体
中心体 不具有膜结构，由两个互相垂直的中心粒构成。
2．细胞器之间的协调配合
（1）分泌蛋白：
（2）合成、加工、运输过程
（３）在分泌蛋白合成、加工、运输过程中需要哪种细胞器提供能量？
（４）在分泌蛋白合成、加工、运输过程中共穿过几层生物膜？
3．细胞的生物膜系统
（1）组成：
（2）作用：
4.用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
实验材料(1)观察叶绿体应选用富含叶绿体的藓类叶片或菠菜叶等。
(2)观察线粒体应选用动物或人体细胞，如人口腔上皮细胞。
问题：观察叶绿体时，由于叶绿体本身含有色素，呈绿色，所以不需要染色。观察线粒体时，用什么染色
实验过程
(1)观察叶绿体
(2)观察线粒体
问题：下列关于高倍镜观察人的口腔上皮细胞线粒体实验的说法，不正确的是
A．牙签消毒，实验前漱口都是为了保证该实验的准确性
B．制装片时在载玻片上滴一滴质量分数为0.9%的NaCl溶液，目的是维持口腔上皮细胞的正常形态
C．在高倍镜下观察可以看到活细胞的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色
D．高倍镜下观察可以看到线粒体有两层磷脂双分子层
解析：细胞器的结构是亚显微结构，即电子显微镜下看到的结构，在光学显微镜下只能观察到线粒体的形状，不能观察到其内部结构，如磷脂分子的层数。
答案：D
课堂深化探究
一．细胞器之间的分工
１.问题:各种细胞器的形态、结构不同，在功能上也各有分工。请从以下方面对细胞器进行归类分析：
（1）从结构分析
双层膜结构的细胞器：
单层膜结构的细胞器：
无膜结构的细胞器：
（2）从功能分析：
动、植物细胞都有，但功能不同的细胞器是高尔基体
与主动运输有关的细胞器
与能量转换有关的细胞器(或产生ATP的细胞器)
与能量转换有关的细胞结构还有：
含有核酸或能发生碱基互补配对的细胞器
核酸 碱基互补配对的过程
线粒体
叶绿体
核糖体
含有核酸或能发生碱基互补配对的细胞结构还有：
细胞核：
参与细胞分裂的细胞器
能合成多糖的细胞器
（3）从成分分析：
含有DNA的细胞器：
含有RNA的细胞器：（3种）
含有色素的细胞器：（2种）
（4）从分布分析：
高等植物特有的细胞器：
高等动物和低等植物共有的细胞器：
原核细胞与真核细胞共有的细胞器：
思考：线粒体与叶绿体在结构和功能上有哪些异同？
线粒体 叶绿体
形态 短棒状、哑铃形等 椭球形、球形
结构
成分 内膜： 类囊体薄膜：基质：
增大膜面积方式
功能
共同点
特别提醒
1．细胞显微结构是在光学显微镜下观察到的，能够观察到细胞壁、细胞质、细胞核。
2．细胞亚显微结构是在电子显微镜下观察到的，能够观察到细胞膜结构、细胞器的结构、核膜、核仁、染色质等结构。
3．光镜下能够观察到的细胞器是叶绿体、线粒体、液泡，能够看到处于质壁分离状态的细胞的细胞膜(正常状态下细胞膜是和细胞壁紧贴在一起的，在光镜下观察不到)。
4．细胞质基质中的核糖体有两类：固着核糖体主要合成分泌蛋白(如抗体等)，游离核糖体主要合成细胞自身所需要的蛋白质。另外线粒体、叶绿体中也有一些核糖体，与其自主遗传有关。
5．内质网有两类：粗面型内质网与分泌蛋白的合成、加工、运输有关，滑面型内质网与糖类、脂质(如某些激素)的合成有关。
６．常见细胞结构图像的辨别方法
②在真核细胞中，无叶绿体和大液泡的细胞不一定是动物细胞，如根尖分生区细胞。
③有叶绿体和细胞壁的细胞一定是植物细胞。
７.并非所有植物细胞都含有叶绿体和大液泡，如根细胞不含叶绿体，根尖分生区细胞不含大液泡。
细胞中细胞器的种类和数量与细胞的功能相适应，如代谢旺盛的细胞中线粒体较多，具有分泌功能的细胞中高尔基体较多
二、细胞的生物膜系统
结合下图，探讨下列有关问题：
1．以分泌蛋白的合成分泌为例阐明生物膜在结构上具有怎样的联系？
2．以分泌蛋白的合成分泌为例阐明生物膜在功能上的联系。
3．生物膜系统有哪些功能？
特别提醒:
1．生物膜系统主要指真核生物细胞。原核细胞虽然有细胞膜，但不能称为生物膜系统。
2．在分泌蛋白的加工、运输过程中，内质网、高尔基体和细胞膜的膜面积变化情况如下图所示：
对应训练
1．下列有关细胞器的叙述，正确的是 (　　)
A．在高等植物细胞有丝分裂的末期，细胞中的高尔基体活动加强
B．核糖体是噬菌体、细菌、酵母菌惟一共有的细胞器
C．原核生物的细胞结构中无线粒体，只能通过无氧呼吸获取能量
D．性激素在核糖体上合成后，进入内质网进行加工
2.如图甲与图乙是真核细胞内两种重的细胞器模式图，请回答有关问题：
(1)图甲是__________，图乙是________。
(2)①②的主要成分是______，其结构特点是________________________________。
(3)③是该细胞器中某一结构的放大图示，其名称为______，在光照下发生反应的产物是____________。若在其他条件适宜，植物缺少Mg时，将直接影响__________的合成进而影响光反应。
(4)在④中除含有大量催化反应的酶等物质外，还含有____________，与该细胞器的复制有关；在图甲中如果用放射性同位素对O2进行示踪，最先出现放射性同位素的产物是______________。
3.下列有关生物膜系统的说法不正确的是 (　　)
A．细胞核的内膜、类囊体膜、线粒体和叶绿体的内膜不都属于生物膜系统
B．不同生物膜的蛋白质功能不完全相同
C．所有的生物膜的基本支架都是磷脂双分子层
D．细胞内的生物膜使细胞内的化学反应互不干扰
4.实验发现，饥饿的原生动物粗面内质网减少，高尔基体的形成停止，用含14C标记的亮氨酸(合成蛋白质的原料)的营养液培养饥饿的原生动物，然后用放射性自显影技术观察生物膜的放射性出现的先后顺序为：内质网(2 min)，高尔基体(5 min)，细胞膜(42 min)。对以上实验结果所做的分析不正确的是 (　　)
A．高尔基体膜是由内质网膜转化的
B．蛋白质是生物膜的组成成分
C．该实验可以研究分泌蛋白的加工和分泌过程
D．生物膜在结构上是相互联系的
5.如图表示细胞内蛋白质合成及其去向。其中①～⑦表示细胞结构，甲～丁表示结构中的物质。请据图回答：
(1)图中不含磷脂分子的结构是________(填序号)。
(2)图中合成的蛋白质进入⑤与进入⑥⑦的方式不同之处是___________________。
(3)结构①中进行的过程是______________，甲表示的物质是__________________。
(4)能进行DNA复制和转录的结构有___________(填序号)。
(5)若图左侧表示胰岛B细胞合成、分泌胰岛素的过程，则
乙、丙、丁三种物质中最可能具有降血糖作用的是_____________。这一过程体现了细胞中各种生物膜在功能上的关系是_______________________________。
实验探究
如图甲与图乙是真核细胞内两种重要的细胞器模式图，请回答有关问题。
(1)观察两种细胞器时需染色的是________，所用染色剂是________；不需染色的是________，选菠菜做实验材料撕________(哪一部位)的细胞。
(2)①②的主要成分是________，其结构特性是________。
(3)③是该细胞器中某一结构的放大图示，其名称为________，在光照下发生反应的产物是________。若在其他条件适宜，植物缺少Mg时，将直接影响________的合成进而影响光反应。
(4)在④中除含有大量催化反应的酶等物质外，还含有________，与该细胞器的复制有关；在图甲中如果用放射性同位素对O2进行示踪，最先出现放射性同位素的产物是________。
限时训练
题组一　细胞器的结构和功能
1.关于下列细胞器的叙述中，正确的一组是(　　)
①线粒体　②叶绿体　③高尔基体　④核糖体　⑤内质网　⑥中心体
(1)与能量转换有关的细胞器是①②
(2)与分泌蛋白形成有关的细胞器只有③⑤
(3)不含膜结构的细胞器只有④⑥
(4)含RNA的细胞器只有①②
A．(1)(3) B．(1)(4) C．(2)(3) D．(2)(4)
2.如图为细胞亚显微结构示意图，下列有关说法中不正确的是(　　)
A．此图可用来表示低等植物细胞的亚显微结构
B．若此图表示洋葱根尖分生区细胞，应去掉的结构为5、9
C．图中能利用尿嘧啶核糖核苷酸的结构有3、5、6
D．此图若表示动物的性腺细胞，则不应有的结构为1、2、5
3. 如图为某种细胞的结构模式图，图中②是细胞膜，⑥是内质网，⑦是核仁。请仔细观察后分析下列相关说法，其中正确的是(　　)
A．该图是高等动物细胞的亚显微结构模式图
B．该图为高等植物细胞的亚显微结构模式图
C．该图为动物细胞在高倍显微镜下的图像
D．该图为低等植物细胞的亚显微结构模式图
4．下列有关细胞结构与功能的叙述中，正确的是(　　)
A．叶肉细胞中的高尔基体数量一般比唾液腺细胞多
B．与心肌细胞相比，唾液腺细胞中线粒体数量较多
C．与汗腺细胞相比，唾液腺细胞中核糖体数量较多
D．生命活动旺盛的细胞中，高尔基体数量一般比胰岛B细胞中多
5．下列关于细胞器的描述正确的是(多选)(　　)
A．溶酶体内含有多种水解酶，能分解衰老、损伤的细胞
B．所有酶、抗体、激素都在核糖体上合成
C．衰老细胞中的线粒体功能增强
D．植物细胞有丝分裂末期细胞板周围分布较多的高尔基体
题组二　生物膜系统的结构和功能
6.(2010·南通期中)实验中用35S标记一定量的氨基酸，来培养某哺乳动物的乳腺细胞，测得与合成和分泌乳蛋白相关的一些细胞器上放射性强度的变化曲线如图甲所示，在此过程中有关的生物膜面积的变化曲线如图乙所示。有关叙述不正确的是(　　)
A．甲图中a曲线所指的细胞结构是内质网
B．甲图中c曲线所指的细胞结构是高尔基体
C．图乙中f曲线表示的细胞结构是高尔基体
D．图乙中d曲线表示的细胞结构是内质网
7生物膜在结构和功能上具有一定的联系。高尔基体具有极性，靠近细胞核的一面称为形成面，接近细胞膜的一面称为成熟面。从形成面到成熟面，膜的厚度和化学成分逐渐发生改变，下列叙述正确的是(　　)
A．形成面似核膜，成熟面似内质网
B．形成面似内质网，成熟面似细胞膜
C．形成面似核膜，成熟面似细胞膜
D．形成面似内质网，成熟面似核膜
题组三　应用提升
8．以下a、b、c、d四图分别是四种生物的细胞结构图。下列叙述中不正确的是(多选)(　　)
A．a、b细胞中含有许多具膜结构的细胞器，这些细胞器的总和构成了生物膜系统
B．d细胞能进行光合作用，可见叶绿体不是光合作用的必要条件
C．a和b细胞中的基因都遵循孟德尔遗传定律，可能发生染色体变异
D．c细胞由于无线粒体，所以一定不能进行有氧呼吸
9.下图为真核细胞结构示意图，请据图回答下列问题：
(1)若用磷脂酶处理，其功能受到影响的细胞结构有______________(填序号)；细胞核是遗传信息库，是细胞____________的控制中心。
(2)在B图中，Ca2＋是以__________方式进入细胞，所需能量主要由[　　]______提供。若用光学显微镜对其进行观察，可用________作活体染色剂。
(3)细胞器内含多种水解酶，其功能是__________________________________ _____________________________________________________。
(4)将A细胞浸泡在质量浓度为0.3g·mL－1的蔗糖溶液中出现质壁分离现象，其原因是________________________________________________________________________
______________。
(5)研究蛋白质合成与分泌常用的方法是__________，与细胞分泌蛋白的合成、加工和分泌直接有关的细胞结构依次是____________(填序号)。
(4)f表示b与e正在融合，这种融合过程反映了生物膜在结构上具有________特点。
高考真题体验
1.（2012全国卷大纲版）2.下列关于叶绿体和线粒体的叙述，正确的是
A.线粒体和叶绿体均含有少量的DNA
B.叶绿体在光下和黑暗中均能合成ATP
C.细胞生命活动所需的ATP均来自线粒体
D.线粒体基质和叶绿体基质所含酶的种类相同
2.（2012重庆卷）1.下列细胞亚显微结构示意图，正确的是
3.（2012江苏卷）4．下列关于真核细胞结构的叙述，错误的是
A．细胞器在细胞质中的分布与细胞的功能相适应
B．线粒体是细胞内物质氧化和能量转换的主要场所
C．由rRNA和蛋白质组成的核糖体具有特定空间结构　
D．高尔基体是细胞内蛋白质合成、加工和运输的场所
4.（2012广东卷）1.有关生物膜结构与功能的叙述，正确的是
A.膜载体蛋白的合成不需要ATP
B.葡萄糖跨膜运输不需要载体蛋白
C.线粒体外膜与内膜的主要功能不同
D.变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同
5．判断正误
(1)(2011·重庆卷－B)叶绿体基质中含有核酸和参与光合作用的酶(　　)。
(2)(2011·重庆卷－D)精细胞变为精子后，尾部的线粒体与其运动有关(　　)。
(3)(2011·江苏生物卷－C)人体细胞的线粒体内膜蛋白质和脂质的比值大于外膜(　　)。
(4)(2011·广东卷)小陈在观察成熟叶肉细胞的亚显微结构照片后得出如下结论，叶绿体和线粒体都有双层膜(　　)。
(5)(2011·江苏生物卷)将有关生物材料直接制成临时装片，在普通光学显微镜下可以观察到的现象是：A.菠菜叶片下表皮保卫细胞中具有多个叶绿体(　　)。
C．人口腔上皮细胞中线粒体数目较多(　　)。
(6)(2010·重庆卷－D)质粒和线粒体是既有核酸又有外膜的细胞结构(　　)。
(7)(2009·江苏生物－B)小肠绒毛上皮细胞内有大量的线粒体，有助于物质运输的能量供应(　　)。
(8)(2009·海南卷－B)线粒体和叶绿体为双层膜结构，其内膜中酶的种类相同(　　)。
6.判断正误
(1)(2011·广东卷) 小陈在观察成熟叶肉细胞的亚显微结构照片后得出结论，内质网膜与核膜相连(　　)。
(2)(2011·江苏生物卷－D)高尔基体与有丝分裂过程中纺锤体形成有关(　　)。
(3)(2011·广东卷－D)小陈在观察成熟叶肉细胞的亚显微结构照片后得出结论，液泡是最大的细胞器(　　)。
(4)(2011·北京卷－B)氢离子可以通过扩散作用进入液泡内(　　)。
(5)(2011·北京卷－C)溶酶体内的酶由内质网形成的小泡(囊泡)运入(　　)。
(6)(2010·新课标－D)内质网膜和高尔基体膜都具有流动性(　　)。
(7)(2010·重庆卷－A)在植物细胞有丝分裂末期高尔基体参与细胞壁形成(　　)。
7．(2010·山东理综)溶酶体具有细胞内消化功能，其内部水解酶的最适pH在5.0左右，下列叙述错误的是(　　)。
A．溶酶体内的水解酶是由核糖体合成的
B．溶酶体执行功能时伴随其膜组分的更新
C．细胞质基质中的H＋被转运到溶酶体内需消耗能量
D．正常生理状态下溶酶体对自身机体的细胞结构无分解作用
8.判断正误
(1)(2011·江苏生物卷－B) 人体细胞中核糖体是蛋白质合成和加工的主要场所(　　)。
(2)(2011·广东卷－B) 小陈在观察成熟叶肉细胞的亚显微结构照片后得出如下结论，核糖体附着在高尔基体上(　　)。
(3)(2009·上海生命科学－B)真核细胞中核糖体由RNA和蛋白质构成(　　)。
(4)(2010·江苏卷－A)人体细胞中在mRNA合成的同时就会有多个核糖体结合到mRNA上(　　)。
9.判断正误
(1)(2011·四川卷－C)分泌蛋白的修饰加工由内质网和高尔基体共同完成(　　)。
(2)(2011·四川卷－D)生物膜之间可通过具膜小泡的转移实现膜成分的更新(　　)。
(3)(2011·北京卷－D)内质网的膜结构成分可以转移到细胞膜中(　　)。
(4)(2010·重庆理综，3－C)分泌蛋白合成后在内质网和细胞质基质中加工(　　)。
10．(2011·课标全国卷)回答问题。
(1)人体肝细胞可产生一种分泌蛋白(称为蛋白A)，运出细胞后进入血液。已知内质网、核糖体和高尔基体参与了蛋白A的合成或运输，则这些细胞器在蛋白A合成和运输过程中行使功能的顺序是________、________、________。人体的胰岛细胞中________(含有、不含有)蛋白A基因。
为了研究小鼠在接受大肠杆菌碱性磷酸酶(AKP)刺激后其体内抗体水平的变化，提取大肠杆菌AKP，注射到小鼠腹腔内，进行第一次免疫。一段时间后，检测到抗体水平达到峰值。在这个过程中，________细胞在淋巴因子的作用下增殖、分化形成的________细胞可以产生抗体。经过一段时间后，再用大肠杆菌AKP进行第二次免疫，________细胞可以快速增殖、分化并产生大量抗体。上述免疫属于________(特异性、非特异性)免疫。
学案7 细胞器----系统内的分工合作
答案与解析
基础自查
一．细胞器之间的分工
分布 形态结构特点 功能
线粒体 动植物细胞 双层膜，内膜向内折叠成脊，扩大了内膜面积，基质和内膜上有许多种与有氧呼吸有关的酶，含有少量DNA。 有氧呼吸的的主要场所（动力车间）
叶绿体 绿色植物叶肉细胞等 双层膜，内有许多类囊体，叶绿素等色素分布在类囊体薄膜上。类囊体和基质中有许多进行光合作用所需的酶，含有少量DNA。 光合作用的场所（养料制造车间、能量转换站）
内质网 动植物细胞。 单层膜 细胞内蛋白质合成、加工以及脂质合成的“车间”。
高尔基体 动植物细胞 对来自内质网的蛋白质进行加工、分类和包装的“车间”及“发送站”。
液泡 植物细胞，高等动物细胞中不明显。 储存物质，使植物细胞保持坚挺。
溶酶体 动植物细胞 消化车间。
核糖体 真核、原核细胞 不具有膜结构，椭球形颗粒小体。 蛋白质合成的场所
中心体 动物细胞和低等植物细胞。在细胞核附近。 不具有膜结构，由两个互相垂直的中心粒构成。 与细胞的有丝分裂有关
2．细胞器之间的协调配合
（1）分泌蛋白：在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质，如消化酶、抗体、胰岛素等蛋白类激素。
（2）合成、加工、运输过程
场所：（附着型 核糖体 ）　　（内质网） 　　（高尔基体）　（ 细胞膜）
氨基酸 ——→肽链 ——→具有一定空间结构的蛋白质——→成熟蛋白质——→细胞外
（３）线粒体
3.细胞的生物膜系统
（1）组成：细胞器膜和细胞膜、核膜
（2）作用：
①细胞膜使细胞具有一个相对稳定的内部环境，在细胞与外部环境进行 物质交换、能量转换和 信息传递的过程中起着决定性作用。
②广阔的膜面积为多种酶提供了大量附着位点，有利于许多化学反应的进行。
③把各种细胞器分隔开，使细胞内能同时进行多种 化学反应，而不会互相干扰，保证细胞生命活动高效、有序地进行。
４．观察线粒体时，用健那绿染液染色，健那绿染液是专一性用于线粒体染色的活细胞染料，能将线粒体染成蓝绿色。
课堂深化探究
一．细胞器之间的分工
１. （1）从结构分析： 叶绿体、线粒体 液泡、内质网、高尔基体、溶酶体
核糖体、中心体
从功能分析：
动、植物细胞都有，但功能不同的细胞器是高尔基体：
A.植物细胞：与细胞壁的形成有关
B.动物细胞：与分泌物的形成有关
与主动运输有关的细胞器：
A.线粒体——供能
B.核糖体——合成载体蛋白
与能量转换有关的细胞器(或产生ATP的细胞器)：
A.叶绿体：光能(→电能)→活跃的化学能→稳定的化学能
B.线粒体：稳定的化学能→活跃的化学能
与能量转换有关的细胞结构还有：
细胞质基质：有氧呼吸的第一阶段和无氧呼吸
含有核酸或能发生碱基互补配对的细胞器：
核酸 碱基互补配对的过程
线粒体 DNA和RNA DNA复制、转录和翻译
叶绿体 DNA和RNA DNA复制、转录和翻译
核糖体 RNA 翻译
含有核酸或能发生碱基互补配对的细胞结构还有：
细胞核：含DNA、RNA，DNA复制、转录
参与细胞分裂的细胞器：
核糖体——间期蛋白质合成
中心体——由它发出的星射线构成纺锤体
高尔基体——与植物细胞分裂时细胞壁的形成有关
线粒体——供能
能合成多糖的细胞器：
叶绿体——光合作用产生淀粉
高尔基体——细胞分裂时与形成细胞壁有关
（3）从成分分析：
含有DNA的细胞器：叶绿体、线粒体
含有RNA的细胞器：（3种）叶绿体、线粒体、核糖体
含有色素的细胞器：（2种）叶绿体、液泡
（4）从分布分析：
高等植物特有的细胞器：叶绿体、液泡
高等动物和低等植物共有的细胞器：中心体
原核细胞与真核细胞共有的细胞器：核糖体
功能分类总结
思考：线粒体与叶绿体在结构和功能上有哪些异同？
线粒体 叶绿体
形态 短棒状、哑铃形等 椭球形、球形
结构
成分 内膜：有氧呼吸有关的酶
增大膜面积方式 内膜向内凹陷形成嵴 囊状结构堆叠形成基粒
功能 有氧呼吸的主要场所 光合作用的场所
共同点 (1)都具有双层膜(2)都与能量转换有关，产生ATP(3)都含有DNA，可以自主复制与表达，是细胞质遗传的物质基础
特别提醒
1．细胞显微结构是在光学显微镜下观察到的，能够观察到细胞壁、细胞质、细胞核。
2．细胞亚显微结构是在电子显微镜下观察到的，能够观察到细胞膜结构、细胞器的结构、核膜、核仁、染色质等结构。
3．光镜下能够观察到的细胞器是叶绿体、线粒体、液泡，能够看到处于质壁分离状态的细胞的细胞膜(正常状态下细胞膜是和细胞壁紧贴在一起的，在光镜下观察不到)。
4．细胞质基质中的核糖体有两类：固着核糖体主要合成分泌蛋白(如抗体等)，游离核糖体主要合成细胞自身所需要的蛋白质。另外线粒体、叶绿体中也有一些核糖体，与其自主遗传有关。
5．内质网有两类：粗面型内质网与分泌蛋白的合成、加工、运输有关，滑面型内质网与糖类、脂质(如某些激素)的合成有关。
６．常见细胞结构图像的辨别方法
②在真核细胞中，无叶绿体和大液泡的细胞不一定是动物细胞，如根尖分生区细胞。
③有叶绿体和细胞壁的细胞一定是植物细胞。
二　细胞的生物膜系统
1． 生物膜系统在结构和功能上的联系
(1)各种生物膜在结构上大致相同，都是由磷脂双分子层构成基本支架，蛋白质分子分布其中，具有一定的流动性。
(2)在结构上具有一定的连续性
２．在功能上的联系(以分泌蛋白合成、加工、运输为例)
3.
对应训练
1.答案： A
解析：植物细胞中的高尔基体的功能是形成细胞壁，所以在有丝分裂末期高尔基体的活动加强。噬菌体是病毒，无细胞结构，也无核糖体。原核生物虽然无线粒体，但有些原核生物细胞内含有与有氧呼吸有关的酶，能进行有氧呼吸，如硝化细菌。核糖体是“生产蛋白质的机器”，而性激素属于脂质中的固醇，不属于蛋白质
2.解析：(1)具有双层膜结构的细胞器只有线粒体和叶绿体，叶绿体内膜光滑，基质中含有由类囊体堆叠成的基粒，类囊体膜上含有ATP合成酶等与光合作用有关的酶。线粒体内膜向内折叠形成嵴，据此可以得知甲是线粒体，乙是叶绿体。(2)生物膜的主要成分是磷脂和蛋白质，在结构上都具有一定的流动性。(3)光反应的产物是O2、ATP和NADPH([H])。Mg是形成叶绿素的必要元素。(4)线粒体和叶绿体中都含有DNA，它与该细胞器的复制有关。线粒体是有氧呼吸的主要场所，O2参与有氧呼吸第三阶段的反应，形成水。
答案：(1)线粒体　叶绿体　(2)磷脂和蛋白质　流动性
(3)类囊体膜　O2、ATP和NADPH[H]　叶绿素
(4)DNA　H2O
3.解析：细胞膜以及细胞内所有膜的总和称为生物膜系统；不同膜上的蛋白质功能不同；所有的生物膜都由磷脂双分子层组成；细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内的化学反应互不干扰。
答案：A
4. 解析：由题干可知：14C放射性出现在不同的生物膜上，所以由亮氨酸合成的蛋白质应是生物膜的组成成分，且内质网、高尔基体、细胞膜的成分发生了转化，故它们在结构上是相互联系的，原生动物一般为单细胞生物，一般不会向细胞外分泌蛋白质。
答案：C
5. 解析:　分析题图可知，结构①～⑦分别为核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜、细胞核、叶绿体、线粒体，其中核糖体不具有膜结构，即不含磷脂分子。细胞核、叶绿体和线粒体中都含有DNA，因此都可以发生DNA的复制和转录。分泌蛋白在核糖体上合成后，需经过内质网和高尔基体的加工，形成分泌小泡后，该蛋白质才具有相应的生理功能。
答案:　(1)①　(2)蛋白质进入⑤是通过核孔，进入⑥⑦是通过内吞作用　(3)翻译(或蛋白质合成)　mRNA　(4)⑤⑥⑦　(5)丁　既有明确的分工，又有密切的联系
实验探究
解析　具有双层膜结构的细胞器只有线粒体和叶绿体，叶绿体内膜光滑，基质中含有类囊体堆叠成的基粒，类囊体薄膜上含有ATP合成酶等与光合作用有关的酶。线粒体内膜向内折叠形成嵴，据此可以得知甲是线粒体，乙是叶绿体。观察线粒体所用染色剂为健那绿，而观察叶绿体选用菠菜稍带叶肉的下表皮做实验材料。生物膜的主要成分是磷脂和蛋白质，在结构上都具有一定的流动性。光反应的产物是O2、ATP和[H]。Mg是形成叶绿素的必要元素。线粒体和叶绿体中都含有DNA，它与该细胞器的复制有关系。线粒体是有氧呼吸的主要场所，O2参与有氧呼吸第三阶段的反应，形成水。
答案　(1)甲　健那绿　乙　稍带叶肉的下表皮　(2)磷脂和蛋白质　流动性　(3)类囊体　O2、ATP和[H]　叶绿素
(4)DNA　H2O
对应训练
题组一　细胞器的结构和功能
1.　A　与分泌蛋白形成有关的细胞器有①③④⑤；含RNA的细胞器有①②④。
2.　B　首先要识别出该示意图为低等植物细胞的亚显微结构图，因为细胞中有9(中心体)、2(液泡)和1(细胞壁)。若此图表示洋葱根尖分生区细胞，应去掉的结构为5(叶绿体)、9(中心体)和2(液泡)。
3．D　多数同学看到细胞呈椭圆形就以为是动物细胞，所以会误选A。题干中明确告知②是细胞膜，则①为细胞壁，所以此细胞为植物细胞；且有④中心体，说明为低等植物细胞；图中能看到核膜、核仁及各种细胞器，说明该细胞图是亚显微结构模式图。
规律方法　(1)识别细胞图像时，先区分是亚显微结构图还是显微结构图。
①细胞亚显微结构是在电子显微镜下观察到的，能够观察到细胞膜、细胞器、核膜、核仁、染色质等结构。
②细胞显微结构是在光学显微镜下观察到的，能够观察到细胞壁、细胞质、细胞核等。光镜下能够观察到的细胞器是叶绿体、线粒体、液泡，能够看到处于质壁分离状态的细胞的细胞膜(正常状态下细胞膜是和细胞壁紧贴在一起的，在光镜下观察不到)。
(2)判断真核、原核细胞
①有核膜(或有核膜包围的真正细胞核)，则为真核细胞。
②无核膜(或无核膜包围的真正细胞核)，则为原核细胞。
(3)判断动、植物细胞
①无中心体，有细胞壁、叶绿体、液泡，则为高等植物细胞。
②有中心体，有细胞壁、叶绿体、液泡，则为低等植物细胞。
③有中心体，无细胞壁、叶绿体、液泡，则为动物细胞。
4．C　[细胞的结构是与功能相适应的，而细胞功能的差异主要是由细胞中的不同细胞器所决定的。分泌功能强的细胞中高尔基体数量较多，代谢旺盛的细胞中线粒体、核糖体等数量多，分泌物中含蛋白质的细胞中核糖体数量多。因此，唾液腺细胞中高尔基体数量多于叶肉细胞，心肌细胞的线粒体数多于唾液腺细胞的，胰岛B细胞中的高尔基体数一般多于生命活动旺盛但无分泌功能的细胞。尽管汗腺细胞与唾液腺细胞均具有分泌功能，但汗腺分泌物不是蛋白质，其细胞内的核糖体数比唾液腺细胞要少。]
5.AD　[绝大多数酶、全部的抗体、蛋白质类激素在核糖体上合成，衰老细胞中的线粒体功能降低。]
题组二　生物膜系统的结构和功能
6.　A　[本题考查分泌蛋白合成与分泌过程中各细胞器的功能。氨基酸首先在核糖体上被利用，然后进入内质网中进行初步加工，形成具有一定空间结构的蛋白质，再到达高尔基体中进一步加工为成熟的蛋白质。故图甲中a、b、c依次是核糖体、内质网和高尔基体。在分泌蛋白的合成与分泌过程中，内质网的膜面积减少、细胞膜的膜面积增多，高尔基体的膜面积前后基本不变(先增加后减少)。
7.　B　[分泌蛋白的合成、加工和分泌的场所依次是：核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜，其中内质网、高尔基体和细胞膜以囊泡的形式间接联系。因此，高尔基体的形成面似内质网，成熟面似细胞膜。
题组三　应用提升
8．ACD　[a代表植物细胞，b代表动物细胞， c代表细菌，d代表蓝藻细胞，细胞的生物膜系统除细胞器膜外，还有细胞膜、核膜等，故A错误；a、b细胞的细胞质基因不遵循孟德尔遗传定律，故C错误；好氧细菌无线粒体，但能进行有氧呼吸，故D错误。]
9．(1)②③④⑦⑨⑩　代谢和遗传　(2)主动运输　③　线粒体　健那绿　(3)分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌
(4)⑩中细胞液的浓度小于蔗糖溶液的浓度　(5)同位素示踪法　⑧⑦⑨②
高考真题体验
1. 【答案】A
【解析】线粒体和叶绿体的基质中都含少量的DNA和ＲＮＡ，A正确；叶绿体是光合作用的细胞器，在光合作用的光反应阶段产生ATP、暗反应消耗ATP，B错误；细胞生命活动所需的ATP由细胞呼吸产生，真核生物有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中，第二、三阶段的场所是线粒体，C错误；酶具有专一性，不同的生命活动所进行的化学反应不同，所需的酶不同，叶绿体和线粒体基质中所含酶不同，D错误
2. 【解析】细菌和蓝藻是原核生物，没有叶绿体和线粒体，AB错；中心体存在于低等植物和动物细胞中，水稻是高等植物细胞，不存在中心体所以C错，D正确
【答案】D
3. 【答案】D
【解析】蛋白质的合成在核糖体上，而不是高尔基体，D错误；细胞器有不同的功能，它们的分布与细胞的功能相适应的，A正确；线粒体是有氧呼吸的主要场所，B正确；核糖体是合成蛋白质的细胞器，它具有特定的空间结构，C正确
4. 【答案】C
【解析】A、任何蛋白质的合成都需要ATP的参入提供能量；B、葡萄糖的跨膜运输方式为主动运输或协助扩散，都需要载体蛋白的参入；D、几乎所有的生物膜的基本结构都是蛋白质和磷脂。
5． 解析　(1)叶绿体中含有DNA和RNA，基质中含有暗反应需要的多种酶。(2)精细胞变形成为精子后，其残存的细胞质中含有线粒体可为精子运动提供能量。(3)因线粒体内膜上分布有有氧呼吸第三阶段的酶，故线粒体内膜蛋白质含量高于外膜，所以，线粒体内膜蛋白质和脂质的比值大于外膜。(4)叶绿体和线粒体均属双层膜的细胞器。(5) 本题考查临时装片的制作与观察，同时考查考生实验分析能力。气孔的保卫细胞含有叶绿体，不用染色在光学显微镜下即可看到，A正确；线粒体需要经过健那绿染色才能观察到，细胞新陈代谢越旺盛，所需能量越多，线粒体数目越多，人口腔上皮细胞线粒体数目相对较少，C错误。(6)质粒是环状的DNA，不具膜。(7)物质进入小肠绒毛上皮细胞的过程是主动运输，消耗能量。细胞内有大量线粒体，有助于物质运输而供能。(8)线粒体和叶绿体内的生化反应不同，内膜中酶的种类不同。
答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)√　(5)√　×　(6)×
(7)√　(8)×
6. 解析　(1)内质网内连核膜，外连细胞膜。(2)高尔基体与植物细胞壁的形成有关，与纺锤体的形成无关。(3)成熟的叶肉细胞中央大液泡可占据细胞体积的90%以上，所以是最大的细胞器。(4)氢离子通过主动运输进入液泡内。(5)溶酶体内有多种酶在粗面内质网上合成，然后转到高尔基体，在高尔基体上形成小泡(囊泡)运入。(6)内质网膜和高尔基体膜的结构与细胞膜大致相同，都具有流动性。(7)高尔基体与细胞壁的形成有关，植物细胞有丝分裂末期有高尔基体参与细胞壁的形成。
答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√　(7)√
7． 解析　水解酶属于蛋白质，是在核糖体上合成的；溶酶体属于生物膜系统，在消化细胞内的物质时要吞噬这些物质，形成具有消化作用的小泡，所以溶酶体执行功能时要发生膜成分的更新；H＋的运输方式是主动运输，需要消耗能量；正常状态下机体也要产生衰老、凋亡细胞，死亡后溶酶体要对他们进行分解消化。
答案　D
8. 解析　(1)人体细胞中，核糖体是蛋白质的合成场所，加工的主要场所是内质网和高尔基体。(2)真核细胞中有些核糖体分布在细胞质中，也有许多核糖体附着在内质网膜和核外膜，核糖体不附着在高尔基体上。(3)核糖体主要由rRNA和蛋白质构成。(4)本题考查细胞结构与功能。mRNA合成在细胞核中进行，而核糖体结合到mRNA上进行翻译的过程发生在细胞质中，因此mRNA合成的同时不会结合核糖体。
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
9. 解析　(1)在核糖体上合成的分泌蛋白先进入内质网，进行一些加工，如折叠、组装、加上一些糖基团等，然后再到高尔基体中做进一步的加工。(2)生物膜之间可通过具膜小泡间接相连，如内质网膜形成小泡后可以成为高尔基体膜的一部分，这样在一定程度上实现了膜成分的更新。(3)内质网的膜结构成分以膜泡的形式转移到细胞膜中。(4)分泌蛋白合成后在内质网和高尔基体中加工。
答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)×
10． 解析　(1)人体肝细胞在分泌蛋白A的合成、加工和运输过程中，依次为核糖体合成多肽链、内质网初步加工、高尔基体加工成熟并分泌小泡运到细胞膜上。由于人体肝细胞和胰岛细胞均由受精卵经有丝分裂、分化产生，人体各细胞均具有相同的遗传物质，故胰岛细胞也含有蛋白A基因。
(2)AKP注射到小鼠腹腔以后，B细胞受到刺激后，在淋巴因子的作用下，开始一系列的增殖、分化，大部分分化为浆细胞，产生抗体，小部分形成记忆细胞。此免疫过程由浆细胞产生抗体“作战”，属于特异性免疫中的体液免疫。
答案　(1)核糖体　内质网　高尔基体　含有　(2)B　浆(效应B)　记忆　特异性
www.第四单元 细胞的生命历程
学案 细胞的增殖
考纲要求
1.细胞的生长和增殖的周期性(Ⅰ)
2.细胞的无丝分裂(Ⅰ)
3.细胞的有丝分裂(Ⅱ)
4.实验：(1)模拟探究细胞表面积与体积的关系；
(2)观察细胞的有丝分裂。
复习要求
1．理解的细胞周期概念
2．能描述各期染色体行为特点，会识别细胞分裂图像
3．能分析有丝分裂各时期染色体、DNA、染色单体的变化曲线
基础自查
一细胞不能无限长大的原因？
二、“细胞大小与物质运输的关系”实验分析：
1．琼脂块的表面积与体积之比：
2．NaOH的扩散速率(深度)：
3．NaOH扩散的体积与整个琼脂块体积之比：
三、有丝分裂
1．细胞周期：
2．有丝分裂过程(以高等植物细胞为例)
时期　　　　　图像　　　　主要特点
分裂间期　　
前期　　　
中期　　　
后期　　　
末期　　　
3．动物细胞的有丝分裂与高等植物细胞的不同点有哪些？
4．有丝分裂的重要意义？
口诀：
前期：膜仁消失显两体①
中期：形定数晰赤道齐②
后期：点裂数加均两极③
末期：两消三现质分离④
(注意：动物为“两消两现质分离”)
解读 ①核膜、核仁消失，显现纺锤体和染色体。
②染色体的形态稳定，数目清晰，着丝点排列在赤道板上。
③着丝点分裂，染色体数目加倍，并平均移向两极。
④两消：纺锤体消失，染色体变为染色质；三现：核膜、核仁重新出现，细胞板出现；细胞质随着新细胞壁的形成而分开。
四、无丝分裂
1．过程：
2．特点：
3．举例：
五、细胞分裂的意义
课堂深化探究
一．细胞周期
1.常见的细胞周期的表示方法有如下几种。请据图回答
图1、2、3中一个完整的细胞周期分别是哪一部分？
图4中2C、 4C、 2C～4C分别对应什么时期？
2.哪些细胞具有连续分裂能力？试举例。
特别提醒：(1)只有能连续分裂的细胞才有细胞周期，如早期胚胎细胞、分生区细胞、生发层细胞、癌细胞。减数分裂、无丝分裂均没有细胞周期，不分裂的细胞(如神经细胞)无细胞周期。
(2)诱变育种以及抑制肿瘤细胞增殖的时间是作用于分裂间期。
二．有丝分裂过程分析
1．细胞周期中几种细胞结构的变化
（1）染色体形态变化
（2）纺锤体的变化：
（3）核仁、核膜的变化：
（4）中心体变化规律(动物细胞、低等植物细胞)
（5）试绘简图表示有丝分裂过程中的染色体行为变化规律
2．列表表示数目变化规律
间期 前期 中期 后期 末期
核DNA数(2n)
染色单体数
染色体数(2n)
同源染色体对数
染色体组数
3.绘出DNA、染色体、染色单体、每条染色体上DNA含量变化曲线
4．与细胞有丝分裂有关的细胞器有哪些？在动植物的有丝分裂中有何不同的生理作用？
细胞器名称 细胞类型 时期 生理作用
特别提醒 (1)观察染色体最好的时期是中期。
(2)染色单体形成于间期，出现于前期，消失于后期。
(3)有丝分裂全过程各个时期始终有同源染色体存在，但不配对也不分开。
(4)赤道板与细胞板的区别：赤道板不是细胞结构，是一假想平面，在光学显微镜下看不到；细胞板是一真实结构，光学显微镜下能看到，出现在植物细胞有丝分裂的末期。
5．动植物细胞有丝分裂有何异同？
比较类别 不同点 相同点
有丝分裂过程
是否有中心体复制 前期：纺锤体形成机制不同 末期：细胞质分裂方式不同 分裂期 间期
高等植物细胞 无 染色体完成复制
动物细胞 有 染色体完成复制
特别提醒：特例 (1)细胞分裂的过程中出现中心体的不一定是动物细胞，低等植物细胞有丝分裂的分裂期，纺锤体的形成也与中心体有关；(2)细胞分裂的过程中不出现中心体的不一定是植物细胞，也有可能是进行无丝分裂或者二分裂的细胞；(3)区分动、植物有丝分裂最可靠的方法——子细胞形成方式、细胞板结构，纺锤丝、星射线、中心体都不可靠。
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
三、观察植物细胞的有丝分裂
１.实验原理
２.回顾实验步骤回答相关问题：
问题：
A.漂洗和染色能否颠倒？
B..漂洗的目的？
C.使根尖细胞相互分散的方法？
D.显微镜下能否观察到连续分裂的细胞？
对应训练
1．下图A表示细胞进行有丝分裂的一个细胞周期所用的时间，图B表示连续分裂的细胞相邻的两个细胞周期图。下列叙述中，正确的是(　　)
A.一个细胞周期是指甲→甲的全过程
B.在高等植物细胞内，两组中心体之间发射出星射线形成纺锤体发生在甲→乙过程
C.c、d两段都要消耗ATP
D.b段的主要变化是DNA的复制及有关蛋白质的合成
2．如图是按顺时针方向表示的4种植物细胞的细胞周期，其中说法正确的是(　　)
A．图中的b→a→b表示细胞增殖过程的一个细胞周期
B．甲图的b→a与丙图的b→a所用的时间可能一样长
C．从a→b，由于DNA的复制使染色体数目增加一倍
D．观察植物细胞有丝分裂的实验材料最好是选植物甲
3．细胞分裂是生物体重要的一项生命活动，是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。假设某高等雄性动物肝脏里的一个细胞分裂如图①，结合图②分析下列叙述不正确的是(　　)
A．图①对应图②中的BC段
B．此细胞产生AB精子的概率是0
C．图①时期核糖体活动旺盛
D．图②中C→D形成的原因与着丝点的分裂有关
4．下面是动物细胞有丝分裂不同时期染色体(a)数目、核DNA分子(b)数目的柱形统计图，对此进行的有关叙述正确的是(　　)
A．①时期染色体还未复制，核DNA已完成了复制
B．③时期核膜、核仁重建，细胞中部出现细胞板
C．①→②表示着丝点分裂，染色体数目加倍，但核DNA分子数目不变
D．②→③表示同源染色体相互分离，染色体和核DNA分子数目也随之减半
5. (2012·烟台模拟)以下是与“观察植物细胞的有丝分裂实验”有关的内容。
(1)在高等植物细胞中，有丝分裂常见于根尖、芽尖等________细胞。制作植物根尖细胞有丝分裂装片的流程为____________________。
(2)如图为普通光学显微镜观察到的某植物根尖细胞有丝分裂过程中的两个视野，其中细胞甲为主要观察对象，若要由视野A变为视野B时，有关操作过程中的正确顺序是________。(用下列供选的序号填写：①转动粗准焦螺旋　②转动细准焦螺旋　③调节光圈　④转动转换器　⑤向左下方移动装片　⑥向右上方移动装片)
(3)上述视野中甲细胞(处于中期)细胞核中的DNA、染色体和染色单体的数目比例为________。
(4)洋葱根尖中有一些细胞正在分裂，在制作洋葱根尖玻片标本的过程中，这些细胞停止分裂是(　　)
A．解离时期　　　　 B．漂洗时期
C．染色时期 D．压片时期
(5)观察装片时，处于什么时期的细胞最多？
___________________________________________。
实验探究
(2011·江苏卷)洋葱(2n＝16)为二倍体植物。为比较不同处理方法对洋葱根尖细胞分裂指数(即视野内分裂期细胞数占细胞总数的百分比)的影响，某研究性学习小组进行了相关实验，实验步骤如下：
①将洋葱的老根去除，经水培生根后取出。
②将洋葱分组同时转入质量分数为0.01%、0.1%秋水仙素溶液中，分别培养24 h、36 h、48 h；秋水仙素处理停止后再转入清水中分别培养0 h、12 h、24 h、36 h。
③剪取根尖，用Carnoy固定液(用3份无水乙醇、1份冰乙酸混匀)固定8 h，然后将根尖浸泡在1 mol/L盐酸溶液中5～8 min。
④将根尖取出，放入盛有清水的培养皿中漂洗。
⑤用石炭酸—品红试剂染色。
⑥制片、镜检；计数、拍照。
实验结果：不同方法处理后的细胞分裂指数(%)如下表。
请分析上述实验，回答有关问题：
(1)步骤③中“将根尖浸泡在1 mol/L盐酸溶液中”的作用是___________________
_________________________________________________。
(2)步骤⑥为了获得相应的观察视野，镜检时正确的操作方法是_______________________________________________。
(3)根据所学的知识推测，石炭酸—品红试剂是一种________性染料。
(4)为了统计数据更加科学，计数时应采取的方法是_______ ___________。
(5)根据上表结果可以得出如下初步结论：
①质量分数为________秋水仙素溶液诱导后的细胞分裂指数较高；
②本实验的各种处理中，提高细胞分裂指数的最佳方法是____________。
(6)右面为一位同学在步骤⑥所拍摄的显微照片，形成细胞a的最可能的原因是
_________________________________________________。
限时训练
题组一：细胞周期的概念及各时期的划分
１. (2012·南京一模)下表是实验测得的四种植物分生组织的细胞周期，下列叙述正确的是( )。
植 物 细胞周期的时间/h
a时期 b时期 合计
植物1 10.6 0.4 11
植物2 18 0.5 18.5
植物3 16.5 2 18.5
植物4 10.4 2.3 12.7
A.四种分生组织都能产生吲哚乙酸，促进其细胞分裂
B．秋水仙素作用于b时期中的细胞，能使其染色体数目加倍
C．最好选用物种1观察有丝分裂过程，因其细胞周期最短
D．四种植物细胞周期的时间都是固定不变的
２.(2011·山东实验中学一次诊断)细胞增殖过程中DNA含量会发生变化。通过测定一定数量细胞的DNA含量，可分析其细胞周期。根据细胞DNA含量不同，将某种连续增殖的细胞株细胞分为三组，每组的细胞数如图。从图中所示结果分析其细胞周期。不正确的是(　　)
A.乙组细胞正在进行DNA复制
B.细胞分裂间期的时间比分裂期长
C.丙组中只有部分细胞的染色体数目加倍
D.将周期阻断在DNA复制前会导致甲组细胞数减少
３.用32P标记的磷酸盐浸泡豌豆幼苗，追踪放射性元素的去向以研究豌豆根尖细胞分裂情况，得到根尖细胞连续分裂的时间(单位：h)的数据如下图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．DE阶段发生遗传物质的平均分配
B．CD阶段完成DNA复制和有关蛋白质的合成
C．BC阶段结束时DNA含量增加一倍
D．“CD＋DE”为一个细胞周期，等于17.3 h
４.(2012·济宁一模)细胞增殖是生物体内一项重要的生命活动。如图是某高等植物细胞有丝分裂周期图，请据图分析，下列说法不正确的是(　　)
A．DNA数目加倍发生在A中的2时期
B．细胞周期中，细胞中染色体数目的加倍发生在G时期
C．在H时期用秋水仙素处理，会出现C过程
D．用射线处理，可阻止A中3时期的细胞进入2时期
５. (2012·浏阳模拟)如图表示某动物体细胞(含4条染色体)有丝分裂的细胞周期，以下叙述正确的是(　　)
A．细胞f的变化方向有两种可能，一种如图所示，另一种将形成高度分化的细胞
B．细胞中含有4条染色体的时期是a、b、d
C．细胞周期的长短主要受温度影响
D．从b到b是一个完整的细胞周期
题组二．有丝分裂的过程及图像识别
１.关于右图的叙述不正确的是(　　)
A．因为该细胞无细胞壁有中心体⑨，所以可以判定该细胞为动物细胞
B．④是一条染色体，包含两条染色单体①和③，它们通过着丝点②相连
C．细胞中含有两对同源染色体，其中④和⑦为一对同源染色体
D．在有丝分裂后期时，移向同一极的染色体均为非同源染色体
２.(2012·湖南十二校联考)图1、图2分别表示某种生物细胞有丝分裂过程中某一时期的模式图，图3表示有丝分裂过程中不同时期每条染色体上DNA分子数目的变化，图4表示有丝分裂中不同时期染色体和核DNA数量的关系。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．图1所示细胞中共有4条染色体，8个DNA分子；图2所示细胞中共有0条姐妹染色单体
B．处于图3中BC段的是图1所示细胞；完成图3中CD段变化的细胞的分裂时期是后期
C．有丝分裂过程中不会出现图4中d所示的情况
D．图4中a可对应图3中的BC段；图4中c可对应图3中的AB段
３．(2012·雅礼中学月考)下图是同一细胞不同分裂时期的图像，据图分析，下列判断正确的是( )
A．图①②③④表示一个完整的细胞周期
B．若按分裂的先后顺序排列，应为①→④→③→②
C．该细胞图②中有中心体、线粒体和高尔基体参与活动
D．该细胞图①中有同源染色体的配对，图③过程发生了基因重组
4．(2012·山东省德州市第二次模拟)细胞分裂过程中不同阶段对辐射的敏感性不同，图1中Oa段是分裂间期，d、e和f点是辐射敏感点，图2是细胞受到辐射后产生的染色体变化示意图。下列有关说法不正确的是( )
A．d点时受到辐射可能会阻止DNA 合成
B．e点时受到辐射可能会形成异常配子
C．图2中所示变异属染色体缺失
D．图2中的变化发生在f点时
5．(2012·安师大附中第三次模拟)右图表示某种哺乳动物细胞培养过程中，加入某种化合物前和加入5小时后，含不同量的DNA的细胞数量的变化情况。据图推测，该化合物的生理作用最可能是( )
A．抑制DNA复制的起始 B．刺激不受控制的细胞分裂
C．抑制细胞质分裂 D．促进蛋白质的合成
6．(2012·烟台模拟)甲图为典型的细胞核及其周围部分结构示意图；乙图为有丝分裂过程中一个细胞核内DNA含量的变化曲线，则相关叙述正确的是( )
A．假设甲图代表的细胞处在细胞周期中，则甲图代表的细胞相当于乙图的cd区间
B．在细胞分裂周期中，既可消失又可重建的结构是甲图中的4、5，其消失时间是乙图的de区间
C．在细胞分裂周期中，可重建与消失的结构应为3，其重建时间为O～b或f～h，其余时间消失
D．甲图所示结构不可能代表细菌，但细菌分裂过程中也会出现DNA复制
7．用显微镜观察洋葱根尖细胞的有丝分裂实验中，某同学观察到一个处于分裂中期的细胞，在该细胞中会观察到的结构包括( )
①细胞壁 ②染色体 ③四分体 ④中心体 ⑤细胞核 ⑥赤道板
A．①②③⑤ B．①②
C．①③④⑥ D．①⑤⑥
8．图示中的甲、乙、丙表示动物细胞有丝分裂中的三种数量关系，其中a是染色体，b是染色单体，c是DNA分子，那么数量关系正确的个数有( )
A．0个 B．1个
C．2个 D．3个
9．如图表示细胞分裂的不同时期与每条染色体上DNA含量变化的关系。下列说法中正确的是( )
A．AB段形成的原因是有关蛋白质的合成
B．DE段可表示有丝分裂后期或减数第一次分裂后期
C．细胞分裂过程中处于BC段的时期包括前期、中期和后期
D．BC段中染色体都含有染色单体
10．(2012·西安质检)在一个细胞周期中，可能发生在同一时期的变化是( )
A．DNA复制和中心粒复制 B．染色体加倍和染色单体形成
C．细胞板出现和纺锤体出现 D．着丝点分裂和同源染色体分离
11．(2012·淮北一中模拟)图甲为细胞周期中每条染色体DNA含量的变化图，图乙为某二倍体生物细胞分裂的模式图，下列选项不正确的是( )
A．在de段细胞中染色体的数目减半
B．图乙有8个DNA分子、8条染色体
C．图乙细胞在图甲的对应位置是ef段
D．图乙细胞可能在图甲细胞的bc段发生了突变
12．如图是某动物细胞有丝分裂过程中的某一分裂时期示意图。据图推断正确的是( )
A．该时期细胞核糖体功能最为活跃
B．此时细胞中有四个中心粒
C．该图反映细胞进行基因重组
D．只要不发生基因突变，就可判断4上相应位置的基因是B
二、非选择题
13．下图中，甲图是植物细胞有丝分裂的细胞周期中核内染色体及DNA数量变化的曲线图，乙图是细胞分裂图像。
请据图回答问题：
(1)甲图中的曲线ABCD表示________数量变化。
(2)甲图中的AB段相当于乙图的________时期(写编号)，其主要变化是__________。
(3)甲图曲线abcd中的bc段加倍的原因是_____________________________________，该段相当于乙图中的________时期(写编号)。
(4)若要辨认该细胞内的染色体数目，观察的最佳时期是乙图中的________时期(写编号)。
(5)乙图中，按细胞分裂进行的先后排序为________________________。
14．如图甲表示某生物细胞分裂的模式图，图乙表示有丝分裂过程中不同时期每条染色体上DNA含量的变化，图丙表示有丝分裂过程中某一时期染色体、染色单体和DNA的关系，据图回答：
(1)图甲中有________对同源染色体，________个染色体组。
(2)细胞分裂过程中需要利用大量的胸腺嘧啶脱氧核苷酸来完成________，此时细胞处于图乙中________段，若用秋水仙素作用于图乙中________段的某一时期，可使染色体数目加倍。
(3)图丙对应图乙中________段的某一时期，处于此分裂时期动植物细胞的区别主要是________形成的方式不同。
(4)若图甲中移向细胞一极的染色体上分别有A、B、a和b四个基因，则图甲细胞的基因型可表示为________，分裂后子细胞基因型为AaBb的概率为________。(不考虑基因突变)
15．(实验探究)(2011·福建南平市检测) 胭脂红是最常见的合成色素。某研究小组以蚕豆根尖为材料，探究不同浓度胭脂红对细胞有丝分裂的影响，进行了如下实验：
选取发芽程度相同的蚕豆种子若干，分为两等份，在适宜条件下萌发；然后用不同浓度的胭脂红A、B溶液分别处理萌发的蚕豆种子根尖，处理24小时，洗净，培养到根尖约5 cm长；然后用卡诺氏液固定，并经过解离、漂洗、染色，制成临时装片，每个剂量组观察300个细胞，观察记录发生染色体畸变的细胞个数，计算细胞中染色体畸变率(%)，结果如下表。
组别 胭脂红处理浓度(g/ L) 胭脂红A处理细胞中染色体畸变率(%) 胭脂红B处理细胞中染色体畸变率(%)
1 0 3.50 3.50
2 0.02 5.30 5.00
3 0.04 9.60 9.30
4 0.06 13.00 12.20
5 0.08 13.90 13.70
6 0.10 14.60 14.50
注：细胞中染色体畸变率(%)＝(染色体发生畸变的细胞个数/300)×100%
请回答：
(1)卡诺氏液起到固定____________的作用。
(2)每个剂量组观察的300个细胞应处于细胞周期的______。
(3)通过对实验结果进行分析， 从第1组可以看出，染色体畸变不仅发生在人为因素下，也可以发生在____________________________________________________________。
(4)从1～6组看，染色体畸变率随着__________________增加而增大。
(5)从胭脂红A、胭脂红B的实验处理比较来看，胭脂红A______________________ __________________________________________________。
高考真题体验：
１.（2012山东）4.某小组进行观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂的实验，下列关于该实验的叙述正确的是
A.盐酸和酒精混合液主要起固定作用
B.碱性染料吡罗红（派洛宁）可用于染色体染色
C.观察到分裂末期细胞内细胞板向四周扩展形成新的细胞壁
D.细胞内染色体的存在状态可作为判断有丝分裂各时期的依据
２.（2012四川）1.蛙的受精卵发育成原肠胚的过程中，下列行为在细胞内不能发生的是（ ）
A．基因的选择性表达 B. DNA 的半保留复制
C. 同源染色体的分离 D．姐妹染色单体的分开
３.（2012上海）(三)回答下列有关细胞的问题。(8分)
表2数据为实验测得体外培养的某种细胞的细胞周期各阶段时间(单位：小时)
（１）．若在上述细胞的培养液中加入过量的DNA合成抑制剂，处于______期的细胞立刻被抑制，再培养_____小时，则其余细胞都将被抑制在G1，S期交界处；去除抑制剂，更换新鲜培养液，细胞将继续沿细胞周期运行，在所有细胞达到______期终点前，再加入DNA合成抑制剂，则全部细胞都被阻断在G1／S期交界处，实现细胞周期同步化。
（２）s期的启动需要一种蛋白质分子作为启动信号，这种蛋白质在S期之前合成并存在于s期全过程中。若将S期和G1期细胞融合，则G1期细胞核进入S期的时间将________。
（３）在电镜下观察处于M期的细胞，可见纺锤体由细胞两极的________发出。在M期中消失又出现的细胞结构是___________。“
４（2012广东）小杨对4种实验材料的研究及观察记录见下表，正确的是
选项 实验材料 观察到的结构或现象
A 胚胎干细胞 同源染色体联会
B 紫色洋葱鳞片叶外表皮 质壁分离及复原
C 黑藻叶片 叶绿体移动
D 大肠杆菌 有核仁
５.（2012福建）2．下表是生物科学史上一些经典实验的叙述，表中“方法与结果”和“结论或观点”能匹配的是（ ）
选项 方法与结果 结论或观点
A 观察到植物通过细胞分裂产生新细胞；观察到动物受精卵分裂产生新细胞 所有的细胞都来源于先前存在的细胞
B 单侧光照射下，金丝雀虉草胚芽鞘向光弯曲生长，去尖端的胚芽鞘不生长也不弯曲 生长素具有极性运输的特点
C 将载有水绵和好氧细菌的装片置于黑暗且缺氧的环境中，用极细光束照射后，细菌集中于有光照的部位 光合作用产生的氧气来自于水
D 将活的R型肺炎双球菌与加热杀死的S型肺炎双球菌混合后注入小鼠体内，小鼠体内出现活的S型菌 DNA是主要的遗传物质
６．判断正误
(1)(2010·新课标－C)人体所有细胞的细胞周期持续时间相同( )。
(2)(2010·重庆卷－B)在动物细胞有丝分裂间期能观察到纺锤体和中心体( )。
(3)(2009·江苏生物－A) 分裂期的细胞不进行DNA复制和蛋白质合成( )。
(4)(2007·海南生物－A)细胞周期中，间期时间较短，分裂期时间较长( )。
(5)(2007·广东生物－A)在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制( )。
７．(2009·天津理综，1)下列选项中，两类细胞的染色体数目均离不开周期性变化的是( )。
A．蛙的红细胞与淋巴细胞
B．小鼠骨髓瘤细胞与杂交瘤细胞
C．人的胚胎干细胞与成熟红细胞
D．牛的精细胞与精原细胞
８.(2009·广东生物，23)有关真核细胞分裂的叙述，正确的是(多选)( )。
A．无丝分裂过程核膜不消失
B．动物细胞仅以有丝分裂方式进行增殖
C．动物细胞有丝分裂末期不形成细胞板
D．无丝分裂仅出现于高等生物的衰老细胞
９．(2010·海南卷)有关动物细胞有丝分裂的叙述，正确的是( )。
A．细胞板在细胞有丝分裂末期形成
B．同源染色体配对通常发生在分裂前期
C．在分裂末期，细胞膜内陷形成两个子细胞
D．在分裂中期，两个中心粒复制形成两组中心粒
１０．(2010·天津理综，3)在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，以下操作和结论正确的是( )。
A．剪取5 cm根尖，用酒精和吡罗红混合液解离染色
B．右图是高倍显微镜下调节细准焦螺旋看到的视野
C．持续观察，视野中的K细胞将分裂成两个子细胞
D．视野中，N细胞的染色体数目是M细胞的一半
１１、(2011·天津卷)玉米花药培养的单倍体幼苗，经秋水仙素处理后形成二倍体植株。右图是该过程中某时段细胞核DNA含量变化示意图。下列叙述错误的是( )。
A．A～B过程中细胞不会发生基因重组
B．C～D过程中细胞内发生了染色体数加倍
C．E点后细胞内各染色体组的基因组成相同
D．F～G过程中同源染色体分离，染色体数减半
学案16 细胞的增殖
答案与解析
基础自查
一、1．细胞表面积与体积的比限制了细胞不能无限长大。
2．细胞核与它控制的细胞质的比也限制了细胞体积不能无限增大。
二、1．随琼脂块的增大而减小。
2．琼脂块的体积增大，保持不变。
3．随琼脂块体积的增大而减小。
三、有丝分裂
1．连续分裂的细胞，从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。
2．DNA分子的复制　蛋白质　染色体　核仁　核膜　着丝点　赤道板　数目　 着丝点　姐妹染色单体　染色质
3．分裂前期，由两组中心粒发出星射线形成纺锤体；分裂末期，不形成细胞板，而是细胞膜由细胞中部向内凹陷，最后将细胞缢裂成两部分。
4．亲代细胞的染色体经过复制，平均分配到两个子细胞中，在亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性，对于生物的遗传具有重要意义。
四、1．核先延长，接着整个细胞从中部缢裂为二，成为两个子细胞。
2．不出现.染色体与纺锤体，核膜、核仁不消失。
3．蛙的红细胞。
五、细胞分裂是生物生长、发育、繁殖、遗传的基础。
课堂深化探究
一． 细胞周期
1. 图1中乙→乙；图2中B(D)→D(F)；图3 d→i；分裂结束和间期的G1期，分裂期，间期的DNA复制期。
2. 对于人和动物来讲，只有体内的各种干细胞具有连续分裂的能力，如胚胎干细胞，造血干细胞等，已经分化的的体细胞不具有分裂能力，如神经细胞、肌细胞等。对于植物来说，只有分生区的细胞具有连续分裂的能力，如根尖分生区、芽的生长点、茎的形成层等。
二．有丝分裂过程分析
1．细胞周期中几种细胞结构的变化
(1)
(2)形成(前期)→解体消失(末期)。
(3)解体消失(前期)→重建(末期)。
(4)复制―→分开移向两极―→平均进入子细胞
(间期)　 (间期)　　　　　(末期)
1～2个　 2个　　　　　　1个
（５）
2．数目变化规律(以二倍体生物为例)
间期 前期 中期 后期 末期
核DNA数(2n) 2n→4n 4n 4n 4n 4n→2n
染色单体数 0→4n 4n 4n 4n→0 0
染色体数(2n) 2n 2n 2n 2n→4n 2n
同源染色体对数 n n n n→2n n
染色体组数 2 2 2 2→4 2
3.
①a→b，l→m，p→q的变化原因都是DNA分子复制的结果。
②c→d变化原因是染色体平均分配进入到两个细胞中，g→h，n→o，r→s变化的原因都是着丝点分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体。
③c→d，r→s的变化很相似但时期不同。
④染色单体的起点为0，终点也为0。
4．
细胞名称 细胞类型 时期 生理作用
核糖体 动物、植物 整个时期，但是主要是间期 各种蛋白质(组成染色体的蛋白质和细胞内的蛋白质)的合成
中心体 动物、低等植物 前期 纺锤体的形成
高尔基体 植物 末期 细胞壁的形成
线粒体 动物、植物 整个时期 提供能量
5．
比较类别 不同点 相同点
有丝分裂过程
是否有中心体复制 前期：纺锤体形成机制不同 末期：细胞质分裂方式不同 分裂期 间期
高等植物细胞 无 两极↓纺锤丝↓纺锤体 细胞板(高尔基体有关)↓细胞壁↓分割细胞(质) 染色体完成复制 染色体平均分配到两个子细胞中
动物细胞 有 两组中心粒(复制于间期)↓星射线↓纺锤体 细胞膜↓中央内陷↓缢裂细胞(质) 染色体完成复制 染色体平均分配到两个子细胞中
三、观察植物细胞的有丝分裂
１.
(1)植物的分生组织细胞有丝分裂较为旺盛。
(2)有丝分裂各个时期细胞内染色体行为变化不同，根据各个时期内染色体的变化情况，识别该细胞处于有丝分裂的哪个时期。
(3)细胞核内的染色体(质)易被碱性染料染色。
２.
A.先漂洗再染色，这两步不能颠倒，否则影响实验效果。
B.(1)防止解离过度，根尖过分酥软；
(2)洗去盐酸，防止与碱性染液发生作用，便于染色。
C.(1)解离，盐酸可破坏细胞壁的果胶层，使组织细胞分离；
(2)制片时用镊子捣碎；
(3)压片。
D.显微镜下观察的都是死细胞，不能看到细胞分裂动态变化，若视野中找不到某一时期的细胞，可通过移动装片从邻近的区域中找。
对应训练
1． 解析：细胞周期是指一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，图中乙→甲、a、c为分裂间期，故细胞周期从乙→乙，故A错；植物细胞中没有中心体，故B错；b、d为分裂期，而DNA复制及蛋白质的合成在分裂间期，故D错。
答案：C
2．解析：细胞周期是从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，所以题干四个图形中的完整细胞周期应都是a→a，包括分裂间期和分裂期，图中a→b表示分裂间期，此时期完成DNA的复制和有关蛋白质的合成，使DNA含量加倍，但是染色体数目不变。在观察植物细胞有丝分裂过程的实验中，应该尽量选择分裂期所占比例较大的细胞，这样在显微镜下观察的时候，处于分裂期的细胞较多。图甲和图丙中b→a表示的是不同植物细胞分裂期所占比例，所以两个细胞的分裂期所用的时间可能一样长。
答案：B
3．答案：C
4． 解析：染色体复制的实质是DNA复制。③为末期或G1期，动物细胞有丝分裂过程中不出现细胞板。①→②为后期，着丝点分裂，染色体数目加倍。有丝分裂过程中，同源染色体不分离。
答案：C
５.答案：　(1)分生区　解离→漂洗→染色→制片
(2)⑤→④→③→②　(3)2∶1∶2
(4)A　(5)分裂间期
实验探究
解析：(1)盐酸处理起解离的作用，使组织中的细胞相互分离开来。(2)显微镜观察时应先在低倍镜下找到分生区的细胞，再将要放大的目标移到视野中央换用高倍物镜观察。(3)观察细胞有丝分裂实验中是用碱性染料使细胞核中染色体着色。(4)计数时应每组统计多个视野再计算平均值，以尽量减少实验误差。(5)分析表中数据，质量分数为0.01%的秋水仙素溶液诱导后的细胞分裂指数最高；获得最高分裂指数(14.46%)的最佳方法是在质量分数为0.01%的秋水仙素溶液中培养24 h后，再在清水中培养36 h。
(6)与其他处于分裂期的细胞相比，其他分裂期细胞的染色体加倍了，而细胞a的没加倍，故最可能是秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后。
答案：(1)使组织中细胞相互分离开来
(2)先在低倍镜下观察，缓慢移动装片，发现理想视野后换用高倍镜　(3)碱　(4)每组装片观察多个视野
(5)①0.01%　②0.01%秋水仙素溶液诱导24 h，再在清水中培养36 h
(6)秋水仙素处理发生在上一个细胞周期纺锤体形成之后
限时训练
题组一：细胞周期的概念及各时期的划分
１. 解析 吲哚乙酸(生长素)可以促进细胞伸长生长，但不促进细胞分裂；秋水仙素作用于有丝分裂的前期，抑制纺锤体形成，使细胞内染色体数目加倍；观察有丝分裂过程应选用分裂期占细胞周期比例最大的材料，应选择植物4；由于在细胞周期中有物质合成，酶的活性受温度等因素影响，所以细胞周期的时间不是固定不变的。
答案 B
２. 解析：
该生物细胞中DNA含量的变化范围为2C～4C，复制前DNA含量为2C，复制后DNA含量为4C，所以乙组细胞正在进行DNA复制，A正确。DNA复制发生在分裂间期，图中甲和乙所代表的细胞处于分裂间期，数量远多于分裂期细胞，所以细胞分裂间期的时间比分裂期长，B正确。丙组细胞已经完成DNA复制，而染色体数目加倍只发生在有丝分裂后期，所以丙组中只有部分细胞处于分裂后期，C正确。将周期阻断在DNA复制前将会导致甲组细胞数目增加，D错误 。
答案：Ｄ
３.解析：细胞分裂间期较长，BC、DE为分裂间期，CD和EF为分裂期。DNA复制和有关蛋白质合成、DNA含量加倍都发生在间期，遗传物质的平均分配发生在分裂期。
答案：C
４.解析：　A为间期，3为G1期，2为S期，1为G2期，E、F、G、H分别为前、中、后、末各时期，秋水仙素抑制纺锤体的形成，纺锤体形成在前期。
答案：　C
５.答案：　A
题组二．有丝分裂的过程及图像识别
１.解析：此图中无细胞壁有中心体，为动物细胞图像，图中有2对同源染色体，且染色体的着丝点排列在赤道板上，为有丝分裂中期的图像；④为一条染色体，①③是两条染色单体；④⑦形态大小基本相同，为一对同源染色体；在有丝分裂后期，移向同一极的染色体既有同源染色体，也有非同源染色体。
答案：D
２.解析：图4中a可对应有丝分裂后期，b可对应有丝分裂前、中期，c可对应有丝分裂末期。
答案：D
3．解析：图示仅为植物细胞分裂时期，不包括分裂间期，不能代表一个完整的细胞周期，故A错误；①为分裂前期、②为分裂末期、③为分裂后期、④为分裂中期，则细胞分裂的先后顺序为①→④→③→②，故B正确；该细胞图②中无中心体参与，线粒体和高尔基体参与活动，故C错误；有丝分裂过程中，无同源染色体配对、基因重组，故D错误。
答案：B
4．解析：Oa段是分裂间期，进行DNA的复制，d点受到辐射可能会阻止DNA 合成；e点时受到辐射发生基因突变，可能会形成异常配子；由图2可以看出染色体缺失了一段；染色体变异可以发生在分裂的任何时期。
答案：D
5．答案：C
6．解析：乙图包含两个细胞周期，其中(O～b和f～g表示分裂间期，b～f和g～k表示分裂期。甲图细胞核里有核仁，处于细胞分裂的间期，对应乙图的O～b，和f～g。核膜、核仁和染色质在分裂的前期(对应乙图b～c和g～h))消失，在分裂的末期(对应乙图c～f和j～k)重新出现。细菌没有成形的细胞核，也没有染色体，但具有裸露的DNA分子，且该分子也能复制。
答案：D
7．解析：处于有丝分裂中期的细胞的细胞核消失，能观察到细胞壁和染色体；高等植物细胞没有中心体；四分体是在进行减数分裂的细胞中出现；细胞中的赤道板是一个假想的平面，不是一个真实的结构。
答案：B
8．答案： C
9．解析： 从坐标曲线的纵坐标可以看出，它表示的是一条染色体上DNA的含量，而不是一个细胞核中DNA的含量，分析图形：AB段表示细胞分裂间期，此时DNA进行复制，使每条染色体都含有两条姐妹染色单体；BC段表示每条染色体都含有两个DNA分子，所以包括前期、中期，但是不包括后期；DE段可表示有丝分裂的后期，但不可表示减数第一次分裂后期。
答案： D
10．解析：间期主要完成DNA分子的复制与有关蛋白质的合成，中心粒的复制也主要发生在此时期；染色体加倍发生在有丝分裂的后期，细胞板的出现为末期，纺锤体出现为前期，着丝点分裂为后期，同源染色体分离只能发生在减数第一次分裂的后期。
答案：A
11．解析：坐标曲线图的纵坐标表示每条染色体中DNA含量的变化，曲线既可代表有丝分裂也可代表减数分裂。ac段代表有丝分裂间期或减数第一次分裂间期。cd段表示每条染色体含有2个DNA分子，可表示有丝分裂的前期、中期，减数第一次分裂各时期及减数第二次分裂的前期、中期。de段表示姐妹染色单体分离，为有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，染色体数目加倍；图乙表示有丝分裂的后期，染色体加倍，ef段表示每条染色体上含有1个DNA分子，与图乙对应；基因突变主要发生在间期。
答案：A
12．解析：由图看出，该细胞处于有丝分裂中，核糖体功能在间期最为活跃，2个中心粒在间期各自产生一个新的中心粒，故此时细胞中就有四个中心粒；4上相应位置的基因是B或b；基因重组仅发生在减数分裂过程中。
答案：B
二、非选择题
13． 答案：(1)DNA (2)⑤ DNA分子的复制和有关蛋白质的合成(或染色体复制)
(3)着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为两条子染色体，染色体数目暂时加倍 ③
(4)④ (5)⑤①④③②⑥
14．解析：(1)图甲属于有丝分裂后期图，由于着丝点的分裂，同源染色体对数和染色体组数均加倍，图中有4对同源染色体，4个染色体组。(2)胸腺嘧啶脱氧核苷酸是DNA的基本组成单位之一，细胞分裂过程中需要利用大量的胸腺嘧啶脱氧核苷酸来完成DNA的复制，此时细胞处于有丝分裂间期，对应图乙中BC段。秋水仙素能抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍，其作用的时期是有丝分裂前期，对应图乙中CD段。(3)图丙中染色体、染色单体和DNA数量之比为1∶2∶2，处于细胞有丝分裂前期或中期，对应图乙中的CD段。此时期植物细胞和动物细胞的主要区别是纺锤体形成的方式不同，植物细胞由细胞的两极发出纺锤丝形成纺锤体，动物细胞由中心体发出星射线形成纺锤体。(4)图甲中移向细胞一极的染色体上分别有A、B、a和b四个基因，移向另一极的染色体上也有A、B、a和b四个基因，因而图甲细胞的基因型可表示为AAaaBBbb。如不考虑基因突变，分裂后子细胞与亲代细胞基因型相同，因而子细胞基因型为AaBb的概率为100%。
答案：(1)4 4 (2)DNA的复制 BC CD (3)CD 纺锤体 (4)AAaaBBbb 100%
15． 答案： (1)细胞形态 (2)分裂期(或：分裂中期) (3)自然状态下
(4)胭脂红处理浓度 (5)诱导染色体畸变率高于胭脂红B
高考真题体验
１. 【答案】D
【解析】盐酸和酒精混合液的作用是解离，A错误；吡罗红是用来给RNA染色的，B错误；观察到的根尖分生区细胞已经是死细胞，无法观察到细胞板扩展成细胞壁的过程，C错误；染色体的形态和特征是判断有丝分裂时期的依据，D正确。
【试题点评】本题考查“观察洋葱根尖分生区细胞有丝分裂”实验的步骤以及有丝分裂各时期的特征。主要考查学生的理解能力和实验与探究能力。难度不大。2.【答案】C【解析】受精卵发育成原肠胚的过程，也是细胞分化的过程，细胞分化是基因选择性表达的结果。受精卵发育的过程中细胞进行有丝分裂，因而有DNA的半保留复制和姐妹染色单体的分开。同源染色体的分离出现在减数分裂。
【试题点评】本题通过早期胚胎发育的特点，考查学生的分析理解能力，关键是区别细胞分裂、分化及DNA复制的特点，难度不大。
3.【答案】　（１） S 15 G1（２）提前
（３）中心体 核膜（或核仁、或细胞核）
【解析】（１）在减数分裂的过程中，DNA分子的复制发生在细胞分裂间期的S期，之后直到细胞分裂期的末期DNA含量才减半，据此可画出对应的DNA含量变化图。
（２）题中数据可知，DNA的合成在S期；当在培养液中加入过量的DNA合成抑制剂时，DNA合成被抑制，即S期的细胞立刻被抑制。若使所有细胞都停留在G1，S期交界处，则刚完成DNA复制的细胞需要经过G2、M和G1，共需要15小时。若要使所用细胞停留在G1，S期交界处，则应在G1期终点之前，加入DNA合成抑制剂。
将S期和G1期细胞融合后，G1期的细胞中含有作为启动S期信号的蛋白质，使G1期的细胞比正常培养下提前进入S期。（３）由题意可知，M期是细胞分裂期，在此时期纺锤体有细胞两极的中心体发出，核仁核膜消失。
【试题点评】本题考查了细胞有丝分裂过程中不同时期的DNA含量变化、DNA抑制剂作用的原理及在细胞分裂周期中作用的时间段、分裂期纺锤体的形成过程，分裂期中细胞结构的变化等内容，同时考查了学生的作图能力和提取信息的能力，基础性强，难度不大。
４【答案】BC
【解析】胚胎干细胞进行的分裂为有丝分裂，所以不会出现同源染色体联会的现象；大肠杆菌为原核生物，无成形细胞核，所以也无核仁。【试题点评】本题考查质壁分离与复原、观察叶绿体、原核生物的结构、胚胎干细胞的特点和分裂方式等知识，属于基础题，难度不大。
５.【答案】A
【解析】A项符合细胞学说的基本观点。B项中只能说明胚芽鞘的向光性与尖端有关。C项说明光合作用的场所是叶绿体。D项说明S型菌中存在着转化因子。【试题点评】本题以教材中生物科学史上的一些经典实验为背影材料，考查生物学史上一些重要实验方法和重要结论。要求学生形成较好的知识网络体系和理解能力。６． 解析 (1)不同细胞的细胞周期持续的时间不同。(2)在动物细胞有丝分裂前期能观察到纺锤体和中心体，所以答案错。(3)分裂期需要很多酶的参与，所以有蛋白质的合成，但DNA的复制是在间期完成的，在分裂期不再复制，故错。(4)细胞周期中，间期大约占周期的90%～95%，分裂期大约占周期的5%～10%。(5)DNA的复制发生在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
７． 解析 染色体数目可呈周期性变化的细胞是能够连续分裂的细胞，A中蛙的红细胞进行无丝分裂，无染色体变化；C中人的成熟红细胞；D中牛的精细胞都不再分裂，小鼠骨髓瘤细胞、杂交瘤细胞、胚胎干细胞及精原细胞都能进行连续的有丝分裂，可呈现周期性变化。
答案 B
８. 解析 动物细胞可进行有丝分裂、无丝分裂和减数分裂。无丝分裂主要出现在高等生物分化的细胞中，比如鸡胚的血细胞、蛙的红细胞等。
答案 AC
９． 解析 植物细胞分裂末期，在隔膜形成体的中央生成的薄膜结构称为细胞板。此题背景为动物细胞，故A错。同源染色体配对通常发生在减数第一次分裂刚开始不久，所以B错。C描述的是典型的动物细胞分裂末期的现象，正确。两个中心粒复制是在细胞分裂的间期，故D错。
答案 C
规律总结 有丝分裂过程中纺锤体、核膜和核仁、中心体、染色体和染色单体的变化规律
①纺锤体的形成在前期，消失在末期；②核膜、核仁的消失在前期，重建在末期；③中心体的复制在间期，移向两极在前期；④染色单体的形成在间期，出现在前期，消失在后期；⑤染色体的出现在前期，消失在末期。
10． 解析 在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中，需用解离液(盐酸＋酒精)对剪取的2～3 mm的根尖进行解离处理。因解离液可杀死细胞，故显微镜下观察到的细胞均是停留在某一细胞周期的死细胞。视野中N细胞(处于有丝分裂后期)的染色体数是M细胞(处于有丝分裂中期)的两倍。由图示可看出该视野是高倍镜下调节细准焦螺旋后所观察到的。
答案 B
11. 解析 由题图DNA的变化特征可推出A～B为有丝分裂过程，该过程中不会发生基因重组，基因重组发生在减数分裂过程中，A 正确。C～D为有丝分裂的分裂期，且之前已经用秋水仙素处理，在分裂的后期染色体数加倍，B正确。玉米是二倍体，其单倍体中无等位基因和相同基因；复制形成的基因和原来基因完全一样，E点后的细胞为纯合体，各染色体组的基因组成完全相同，C正确。F～G为有丝分裂末期，不存在同源染色体分离，D错误。
答案 D
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学案53 胚胎工程
考纲要求
1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础 Ⅰ
2.胚胎干细胞的移植 Ⅰ
3.胚胎工程的应用 Ⅱ
复习要求
早期胚胎发育的基本过程与胚胎移植的时机
胚胎干细胞的特点及其实践应用
胚胎移植的生理基础及基本程序
基础自查
胚胎工程的概念：
二、体内受精和早期胚胎发育
1.精子和卵子的发生
（1）精子的发生：精原细胞先进行 后进行 ；
变形过程：
（2）卵子的发生：在胎儿时期， ，减一分裂在 完成，形成 进入 ；减二分裂是在 中完成的。
（3）受精：
受精阶段：
2、动物胚胎发育的基本过程
（1）受精场所：
（2）卵裂期特点：
桑椹胚
囊胚特点：
原肠胚特点：
三、体外受精和胚胎的早期培养
（一） 体外受精
a卵母细胞的采集和培养：
主要方法：
b精子的采集和获能处理：
c 受精：
胚胎的早期培养：
四、胚胎工程的应用及前景
1.胚胎移植
(1)概念：
地位：
胚胎移植的意义：
生理学基础：
(4) 基本程序主要包括：
2.胚胎分割
(1)概念：
意义：
材料：
操作过程：
3.胚胎干细胞
（1）哺乳动物的胚胎干细胞简称ES或EK细胞，来源于早期胚胎或从原始性腺中分离出来。
（2）特点：
（3）胚胎干细胞的主要用途是：
课堂深化探究
一．精卵发生、体内受精和早期胚胎发育　
1．卵细胞只允许同种单个精子完成受精的保障
(1)同种生物精卵结合的保障卵细胞透明带上存在精子的特异识别受体，只允许同种生物的精子与卵细胞结合。
(2)防止多精入卵的保障
2. 受精的标志和受精完成的标志
3. 列表比较卵子和精子发生过程
4.(1)个体发育起点是 ，终点是性成熟的 。
(2)发育中的细胞分裂均为有丝分裂，产生的是体细胞；原肠胚阶段是个体发育中分化程度最高的阶段，但应注意细胞分化贯穿于整个个体发育过程中。
(3)受精卵是新生命的第一个细胞，其全能性最高。细胞全能性随发育的深化而降低。
特别提醒：
1．成熟的精子并不代表具有受精能力，必须获能后才具备受精能力。动物排出的卵子并未成熟且成熟程度因动物种类不同而异，但只有达到减Ⅱ中期时，才具备与精子受精的能力。
2.排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是指卵泡从卵巢中排出。
3.卵子受精完成的标志是在透明带和卵黄膜之间观察到两个极体。
(1)精子和卵子在发生上的重要区别是哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备是在胎儿出生前完成的。
(2)动物精子的大小与动物的体型大小无关。
(3)判断卵子是否受精的重要标志是卵黄膜和透明带的间隙可以观察到2个极体。
4. 为防止其他精子进入，受精过程中一共形成两道屏障，第一道屏障为透明带生理反应，第二道屏障为卵黄膜的封闭作用。
5. 受精卵的遗传物质中，核物质(染色体上的DNA)一半来自父方(精子)，一半来自母方(卵子)，细胞质中遗传物质几乎全来自卵子。
二　体外受精和早期胚胎培养
1．体外受精
(1)卵母细胞的采集和培养
(2)精子的采集和获能
(3)体外受精
2．早期胚胎发育注意的问题
(1)起点是 ，在 时即已开始，直至 。
(2)卵裂期的特点：
。
桑椹胚以前的特点：
(4)桑椹胚至囊胚的发育过程中 。
(5)原肠胚的特点： 。
(6)个体发育过程中从 开始初步分化，分化出 。
3．早期胚胎的界定： 。
4．胚胎早期培养液成分：
。
特别提醒：1.胚胎的早期培养与动物细胞培养所用的培养液类似，但是二者所依据的原理和培养目的不同。
2.胚胎发育到适宜阶段时，既可向受体移植，也可冷冻保存。早期胚胎一般是指可用于移植的胚胎，即在原肠胚之前的囊胚、桑椹胚甚至更早的阶段胚胎。
三　胚胎工程的应用及前景
1．胚胎的来源与生殖类型
体外（内）受精→受精卵→胚胎
细胞核移植→重组细胞→胚胎
(3)胚胎分割 。
2．胚胎移植(最终工序)：胚胎移植是胚胎工程技术的最终环节，任何一项胚胎工程技术，都离不开此工序。
3．胚胎移植、核移植及胚胎分割移植的遗传特性
特别提醒：
1.同种动物之间进行胚胎移植易于成功。这里的“同种”是指“同物种”。
2.作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种，供体则为优良品种。
3.进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，注意在囊胚阶段分割时，分割的内细胞团要均等分割。
4.试管婴儿技术为有性生殖，胚胎分割移植为无性生殖。胚胎移植是有性生殖还是无性生殖取决于胚胎是由受精卵形成的还是由核移植技术形成重组细胞发育而成的。
对应训练
1.下列不是精子、卵细胞发生的区别是(　　)
A．初级精母细胞、初级卵母细胞的形成时间
B．减数第一次分裂和减数第二次分裂的时间连续性
C．成熟生殖细胞是否经过变形
D．成熟生殖细胞中染色体的数量
2.如图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，请据图回答问题:
(1)写出各个阶段的名称:
A：________________B：________________C：________________
(2)写出图中各标号的名称:
[2]______________[4]__________[5]__________[7] __________ [8] ___________
(3)A时期的细胞具有发育上的 　 性，B时期开始出现 　　　　　 ，C时期开始出现 　　　　 。
(4)[2]将来发育成 　　　　　　　 。
(5)动物胚胎是由合子经有丝分裂形成的,合子只由一个精子和卵子结合,防止多精子入卵受精的两道屏障分别是 　　　　　　 、 　　　　　　　 。
3.如图是通过体外受精培育小鼠的过程图，请据图回答下列问题:
(1)①所用的方法是用 　　　　　 处理，从 　　　 采集卵子。
(2)②是 　　 过程，因此小鼠的生殖方式是 　　　　　 。其常见的可遗传的变异类型有 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
(3)③过程是 　　　　　　 ，其培养液成分与动物细胞培养液的成分相似，但前者含有的是后者不含有的，则前者含有_________________________________________
______________________________________________________。
(4)④过程是 　　　　　 ，移植的胚胎是在 　　　　　　　　 阶段之前。
4.(2012·南通一调)下图是“万能细胞”的诞生过程，图中OCT4、SOX2、NANOG和LIN28是在胚胎干细胞中能高度表达并决定其“全能性”的四个基因，将改造后的万能细胞”植入小鼠身体上，植入的细胞长成了“肿瘤”，“肿瘤”中出现了神经、骨骼、肌肉等多种类型的细胞。请据图回答下列问题：
(1)胚胎干细胞又称ES细胞，是从______________中分离出来的一类细胞，如果胚胎发育到了囊胚期，这时的___________细胞就是ES细胞。
(2)胚胎干细胞在功能上具有发育的______________。
(3)图中逆转录病毒的作用是___________________________，过程③利用了逆转录病毒的_______________特性。
(4)请说出一种胚胎干细胞的应用_________________________________。
实验探究
随着人们生活水平的提高，乳制品需求越来越大，为了扩大生产，提高产崽率，要进行良种牛的培育。下图为胚胎移植的基本程序及早期胚胎发育过程，请据图回答：
(1)用 　　 激素处理使供、受体母牛同期发情。
(2)冲卵实质上是用特定装置将供体母牛子宫内的 　　 冲洗出来。
(3)从A到E中，适宜于牛的胚胎移植时期有 　 。
(4)图中标号3为 　 ，它将来发育为胎膜和胎盘。
(5)若一次给受体母牛移入多个胚胎，产生的多个后代基因型相同吗？为什么？
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(6)若对A细胞利用基因工程技术加以改造，将人的血清白蛋白基因导入，在成体的雌牛的乳汁中提取出人血清白蛋白。该基因工程操作的基本步骤是：____________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(7)对于植物来说，导入外源基因，容易引起基因污染，科学家就将外源基因导入叶绿体或线粒体内，原因是: ________________________________________________________
________________________________________________________________________。
限时训练
题组一　早期胚胎培养和体外受精
1.关于受精过程的叙述错误的是(　　)
A．获能后的精子与卵子相遇后，释放顶体酶穿过透明带进入放射冠
B．透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障
C．精子与卵黄膜相互融合，精子入卵
D．雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂
2．关于桑椹胚和囊胚的比较，以下说法不正确的是(　　)
A．桑椹胚的各细胞结构功能基本相同
B．囊胚期细胞出现了细胞分化，但遗传物质未发生改变
C．囊胚期细胞分化是由遗传物质突变引起的
D．囊胚期内细胞团和滋养层细胞差异不是复制水平上的差异，而是转录水平上的差异引起的
3．下面是以小鼠为对象进行的研究工作，请分析回答问题。
(1)进行小鼠胚胎工程操作时，首先在光控周期下(光照14 h，黑暗10 h)饲养成年雌鼠，并注射促性腺激素，目的是____________________。然后从雌鼠输卵管中取出卵子，在一定条件下培养成熟；并从雄鼠附睾中取出精子，在一定条件下培养一段时间，目的是________________________________________________________________________。
再在37℃、5%CO2条件下，精卵共同作用4 h，冲洗后继续培养。定时在显微镜下观察胚胎的变化，第5天可以看到胚胎发生收缩，细胞间隙扩大，接着胚胎内部出现裂隙，这是胚胎____________期开始的标志。
(2)如果体外受精后，在精核与卵核融合之前，用微型吸管吸除雄核，再用细胞松弛素B处理(作用类似于用秋水仙素处理植物细胞)，处理后的受精卵可发育成小鼠。这种方法在动物新品种选育中的显著优点是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果将小鼠甲的体细胞核移入小鼠乙的去核卵细胞中，由重组细胞发育成小鼠丙，则小鼠丙的基因来源于
________________________________________________________________________。
(4)如果将外源基因导入小鼠受精卵，则外源基因可能随机插入到小鼠受精卵DNA中。这种受精卵有的可发育成转基因小鼠，有的却死亡。请分析因外源基因插入导致受精卵死亡的最可能的原因。______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4.采集的卵母细胞，都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。以下原因不正确的是(　　)
A．卵子从输卵管中冲出也要经历类似精子获能的过程
B．动物排出的卵子成熟程度不同
C．体外人工培养至减数第二次分裂中期时，才算成熟
D．冲出的卵子还需要培养一段时间由小变大
题组二　胚胎工程的应用前景
5．老年痴呆症患者的脑血管中有一种特殊的β－淀粉样蛋白体，它的逐渐积累可能导致神经元损伤和免疫功能下降，某些基因的突变会导致β－淀粉样蛋白体的产生和积累。下列技术能用于老年痴呆症治疗的是(多选)(　　)
A．胚胎移植技术 B．胚胎干细胞技术
C．单克隆抗体技术 D．基因治疗技术
6．请回答下列与胚胎移植有关的问题：
(1)动物的早期胚胎移植到同种且____________与供体相同的动物体内，使之继续发育为新个体的技术叫做胚胎移植。为了获得更多的早期胚胎，常用___________________激素对供体进行处理，其目的是获得更多的__________________，经人工授精后可得到早期胚胎。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜_______________________________________________________________________。
(2)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到桑椹胚或囊胚阶段的早期胚胎进行______________处理，再植入到受体内。若要对早期胚胎进行长期保存，应将其置于____________条件下。
7.世界卫生组织解释克隆为“遗传上同一机体或细胞系(株)的无性繁殖”。相对于植物克隆而言，动物尤其是高等动物的克隆比较困难，下图表示哺乳动物克隆的几种方法的主要步骤，据图回答下列问题：
(1)方法2获得的小牛的细胞核遗传物质来源于____________________。方法3中①和②发育成的小牛的遗传物质________(相同/不同)。
(2)细胞B取自囊胚的________，具有全能性，称为________细胞。囊胚________(已经/尚未)出现分化。
(3)应用图示方法________得到的小牛与供体1遗传物质最相似。
(4)克隆也可以理解为复制、拷贝，结合世界卫生组织的定义，你认为还有哪些现代生物技术也属于克隆？______________。
(5)2009年3月9日，美国总统奥巴马签署行政令，决定解除对使用联邦政府资金支持胚胎干细胞研究的限制。对此，各界反应不一，你的态度及理由是________________________
________________________________________________________________________。
题组三　综合题
8．(2010·广州质检)随着科学技术的发展，人们可以根据人类的需求来改造生物的性状，在许多领域取得了可喜的成果，如图是利用奶牛乳汁生产血清白蛋白的图解，根据下图回答：
(1)在此工程过程中涉及的现代生物技术主要有__________________________________
________________________________________________________________________。
(2)在基因工程中，我们称②为________，在②进入③之前要用________________等工具来构建基因表达载体。
(3)图中①一般经________处理可以得到③，从③到④的过程中一般用未受精的卵细胞去核后作为受体，不用普通的体细胞，原因是____________________________________。
(4)从A～D中选出④到⑤的过程中正确的操作方法________，把⑤送入⑥的最佳时期是________________________________________________________________________。
(5)⑦是⑥生出的后代，那么⑦的遗传性状和________最相似，为什么？________________________________________，如果②的数量太少常用____________来扩增。要实现⑦批量生产血清白蛋白，则要求③的性染色体是________，利用该方法得到的动物叫做____________。
(6)用这种方法生产药物与工厂化生产药物的优越性在于________。⑦和某些转基因羊可通过分泌乳汁来生产人类所需药物，这类的转基因动物被称为________。
9．控制哺乳动物性别对于畜牧生产具有重要意义。目前，通过分离精子技术选择含不同性染色体的精子进行受精是控制哺乳动物性别的有效方法。含X染色体的牛精子中DNA含量比含Y染色体精子高4%左右，人们现在能够利用这一差异把牛含X染色体的精子与含Y染色体的精子分离。
请结合图解回答：
(1)精子在受精以前必须进行________处理。
(2)受精卵在体外培养时，培养液中除加入必需的葡萄糖、氨基酸、无机盐离子、维生素、激素等外，还要加入少量的________及通入一定浓度的CO2，通入CO2的主要目的是________________。
(3)如果想利用牛乳腺反应器生产人的干扰素，应选择上图中的________________为受体细胞，将基因表达载体导入受体细胞的常用方法是________________；要最终确定目的基因是否表达，需要对牛的________进行检测，若________________________，说明目的基因成功表达，否则说明目的基因没有表达。
(4)该受体细胞培养至一定时期可通过________________________的方法，从而一次得到多个转基因牛个体。
高考真题体验
1.（2012山东）【生物—现代生物科技专题】毛角蛋白II型中间丝（KIFII）基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFII基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。
（1）过程①中最常用的运载工具是__________，所需要的酶是限制酶和_____________。
（2）在过程②中，用__________处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是________________。
（3）在过程③中，用___________处理以获得更多的卵（母）细胞。成熟卵（母）细胞在核移植前需要进行____________处理。“
（4）从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是______________________。在胚胎移植前，通过____________技术可获得较多胚胎。
2.（2012天津）下列有关干细胞的叙述，错误的是
A.自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应
B.胚胎干细胞在体外培养能增殖但不能被诱导分化
C.组织的细胞更新包括细胞凋亡和干细胞增殖分化等过程
D.造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力，可用于治疗白血病
3.（2012浙江）下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是
A. 绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性
B. 卵裂球细胞的体积随分裂次数的增加而不断增大
C. 囊胚的滋养层细胞具有发育全能性
D. 原肠胚发育分化形成内外两个胚层
4.（2012江苏）通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是（ ）
A. 对供体和受体母牛都要进行相同激素处理“汉
B. 受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行
C. 对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植“汉
D. 胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低
5.（2011福建）[生物----现代生物科技专题]必答题
一对表现型正常的夫妇，生了一个镰刀型细胞贫血症（常染色体隐性遗传病）患儿。在他们欲生育第二胎时，发现妻子的双侧输卵管完全堵塞，不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断，过程如右图。
请回答：
（1）过程①是指在体外进行的 处理，从而使精子与卵子结合形成受精卵；过程②称为 。
（2）在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞提取物质③ 进行PCR扩增。然后用 MstⅡ对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切产物。据此判断，MstⅡ是一种 酶。
（3）不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同，形成不同的电泳条带。该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如④，据此判断胎儿为 （正常/患者/携带者）。
6.（2011江苏）下列关于胚胎工程的叙述，错误的是
体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精
B．受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植
C．早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清
D．试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术
7.（2011广东）华南虎是国家一级保护动物，可采用试管动物技术进行人工繁殖，该技术包括的环节有
①转基因 ②核移植 ③体外受精 ④体细胞克隆 ⑤胚胎移植
A．①③ B．①④ C．②⑤ D．③⑤
8.（2011浙江）培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。若要培育成功，下列叙述正确的是
A、甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使用其超数排卵
B、乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟
C、丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液
D、丁过程中早期胚胎须移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内
9．(2011·浙江卷，2)培育“试管山羊”的基本过程如下图所示。若要培育成功，下列叙述正确的是(　　)
A．甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵
B．乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟
C．丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液
D．丁过程中早期胚胎须移植到供体性状相同的代孕母羊子宫内
10．(2011·江苏卷，18)下列关于胚胎工程的叙述，错误的是(　　)
A．体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精
B．受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植
C．早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清
D．试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术
11．(2010·江苏卷，16)下列关于利用胚胎工程技术繁殖优质奶羊的叙述，错误的是(　　)
A．对受体母羊与供体母羊进行同期发情处理
B．人工授精后的一定时间内，收集供体原肠胚用于胚胎分割
C．利用胚胎分割技术可以获得两个基因型完全相同的胚胎
D．一次给受体母羊植入多个胚胎，可增加双胞胎和多胞胎的比例
学案53 胚胎工程
答案与解析
基础自查
一．胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术，如胚胎移植、体外受精、胚胎分割、胚胎干细胞培养等技术。经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。
二、体内受精和早期胚胎发育
1.精子和卵子的发生
（1）精子的发生： 有丝分裂后进行减数分裂；
细胞核为精子头的主要部分，高尔基体发育为顶体，中心体演变为精子的尾，线粒体在尾基部形成线粒体鞘膜，其他物质浓缩为原生质滴直至脱落。线粒体为精子运动提供能量。
卵子的发生： 卵原细胞进行有丝分裂演变成初级卵母细胞，被卵泡细胞包围 排卵前后 次级卵母细胞和第一极体 输卵管准备受精 受精过程
（3）受精：精子获能（在雌性动物生殖道内）；卵子的准备（排出的卵子要在输卵管中进一步成熟到减数第二次分裂中期才具备受精能力）；
受精阶段：
a顶体反应：精子释放顶体酶溶解卵丘细胞之间的物质，穿越放射冠。
b透明带反应：顶体酶可将透明带溶出孔道，精子穿入，在精子触及卵黄膜的瞬间阻止后来精子进入透明带的生理反应，它是防止多精子入卵受精的第一道屏障；
c卵黄膜的封闭作用：精子外膜和卵黄膜融合，精子入卵后，卵黄膜会拒绝其他精子再进入卵内的过程，它是防止多精入卵受精的第二道屏障；精子尾部脱落，原有核膜破裂形成雄原核，同时卵子完成减二分裂，形成雌原核。注意：受精标志是第二极体的形成；受精完成标志是雌雄原核融合成合子。
2、动物胚胎发育的基本过程
（1）受精场所：母体的输卵管上段。
（2）卵裂期 特点：细胞有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎的总体体积并不增加，或略有减小。
（3）桑椹胚 特点：胚胎细胞数目达到32个左右时，胚胎形成致密的细胞团，形似桑椹。是全能细胞。
（4）囊胚特点：细胞开始出现分化（该时期细胞的全能性仍比较高），聚集在胚胎一端个体较大的细胞称为内细胞团，将来发育成胎儿的各种组织。中间的空腔称为囊胚腔。
（5）原肠胚特点：有了三胚层的分化，具有囊胚腔和原肠腔。
三、体外受精和胚胎的早期培养
（一） 体外受精
a卵母细胞的采集和培养：
主要方法：用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。
第二种方法：从刚屠宰母畜的卵巢中采集卵母细胞；
第三种方法是借助超声波探测仪、腹腔镜等直接从活体动物的卵巢中吸取卵母细胞。采集的卵母细胞，都要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。
b精子的采集和获能处理：采集方法有假阴道法、手握法和电刺激法；
在体外受精前，要对精子进行获能处理。
不同动物精子获能方法不同，对啮齿动物、兔、猪等的精子用培养法（放入人工配制的获能液中）；对牛、羊等精子用化学法（放在肝素或钙离子载体溶液中）
c 受精：获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精过程。
（二）胚胎的早期培养：精子与卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液中继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。培养液成分较复杂，除一些无机盐和有机盐外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质。当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植或冷冻保存。不同动物胚胎移植的时间不同。牛、羊一般要培育到桑椹胚或囊胚阶段才能进行移植，小鼠、家兔等实验动物可在更早的阶段移植，人的体外受精胚胎可在8~16个细胞阶段移植。
四、胚胎工程的应用及前景
1.胚胎移植
(1)概念：胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其它雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。提供胚胎的个体称为“供体”，接受胚胎的个体称为“受体”。（供体为优良品种，作为受体的雌性动物应为常见或存量大的品种。）
地位：如转基因、核移植，或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎，都必须经过胚胎移植技术才能获得后代，是胚胎工程的最后一道“工序”。
(2) 胚胎移植的意义：大大缩短了供体本身的繁殖周期，充分发挥雌性优良个体的繁殖能力。
(3) 生理学基础：①动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。这就为供体的胚胎移入受体提供了相同的生理环境。
②早期胚胎在一定时间内处于游离状态。这就为胚胎的收集提供了可能。
③受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应。这为胚胎在受体的存活提供了可能。
④供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响。
(4) 基本程序主要包括：
①对供、受体的选择和处理。选择遗传特性和生产性能优秀的供体，有健康的体质和正常繁殖能力的受体，供体和受体是同一物种。并用激素进行同期发情处理，再用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。
②配种或人工授精。
③对胚胎的收集、检查、培养或保存。配种或输精后第7天，用特制的冲卵装置，把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来(也叫冲卵)。对胚胎进行质量检查，此时的胚胎应发育到桑椹或胚囊胚阶段。直接向受体移植或放入－196℃的液氮中保存。
④对胚胎进行移植。
⑤移植后的检查。对受体母牛进行是否妊娠的检查。
2.胚胎分割
(1)概念：是指采用机械方法将早期胚胎切割2等份、4等份等，经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
(2)意义：来自同一胚胎的后代具有相同的遗传物质，属于无性繁殖。
(3)材料：发育良好，形态正常的桑椹胚或囊胚。（桑椹胚至囊胚的发育过程中，细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。）
(4)操作过程：对囊胚阶段的胚胎分割时，要将内细胞团均等分割，否则会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
3.胚胎干细胞
（2）具有胚胎细胞的特性，在形态上表现为体积小，细胞核大，核仁明显；在功能上，具有发育的全能性，可分化为成年动物体内任何一种组织细胞。另外，在体外培养的条件下，可以增殖而不发生分化，可进行冷冻保存，也可进行遗传改造。
（3） ①可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律；
②是在体外条件下研究细胞分化的理想材料，在培养液中加入分化诱导因子，如牛黄酸等化学物质时，就可以诱导ES细胞向不同类型的组织细胞分化，这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效的手段；
③可以用于治疗人类的某些顽疾，如帕金森综合症、少年糖尿病等。
课堂深化探究
一．精卵发生、体内受精和早期胚胎发育　
1．卵细胞只允许同种单个精子完成受精的保障
(2)防止多精入卵的保障 ①单个精子穿过透明带，触及卵黄膜的瞬间引发透明带反应，透明带蛋白质变性成为较坚韧的一层，阻止其他精子进入，这是防止多精入卵的第一道屏障。②单个精子穿过卵黄膜入卵后，立即引发卵黄膜的封闭作用，拒绝其他精子再进入卵细胞，这是防止多精入卵的第二道屏障。
2. 受精的标志和受精完成的标志
①受精标志：在透明带和卵黄膜之间观察到两个极体。②受精完成的标志：雌、雄原核的融合。
3. 卵子和精子发生过程的比较
4.(1)受精卵，性成熟的个体。
(2)发育中的细胞分裂均为有丝分裂，产生的是体细胞；原肠胚阶段是个体发育中分化程度最高的阶段，但应注意细胞分化贯穿于整个个体发育过程中。
(3)受精卵是新生命的第一个细胞，其全能性最高。细胞全能性随发育的深化而降低。
二　体外受精和早期胚胎培养
1．体外受精
(1)卵母细胞的采集和培养
①实验动物以及家畜猪、羊等：用促性腺激素处理，使其排出更多的卵子，然后，从输卵管中冲取卵子，直接与获能的精子在体外受精。
②大家畜或大型动物：从刚被屠宰的母畜的卵巢中采集卵母细胞或直接从活体动物的卵巢中吸取，然后在体外进行人工培养成熟后，才能与获能精子受精。
(2)精子的采集和获能
①收集精子的方法：主要有假阴道法、手握法和电刺激法等。
②精子体外获能的方法：主要有培养法(啮齿动物、家兔、猪等)和化学诱导法(牛、羊等家畜的精子常采用化学法，即将精子放在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中，用化学药物诱导精子获能)。
(3)体外受精
获能的精子和培养成熟的卵子可以在获能液或专用的受精溶液中完成受精过程。
2．早期胚胎发育注意的问题
(1) 受精卵分裂 在输卵管内完成受精作用时 发育成为成熟的胎儿。
(2)卵裂期的特点：细胞有丝分裂使细胞数目增加，但胚胎总体积并不增加或略缩小，因此每个细胞的体积会随分裂的进行不断缩小，但核内遗传物质并未减少。
(3) 细胞全能性最高，是胚胎分割的最佳时期。
(4) 细胞开始分化，但其全能性仍很高，也可用于胚胎分割。
(5) 个体发育中分化能力最强，细胞已分化形成外、中、内三个胚层。
(6) 从桑椹胚阶段开始初步分化，分化出内细胞团和滋养层细胞。
3．一般指可用于移植的胚胎，在原肠胚之前的囊胚、桑椹胚甚至更早的阶段。
4．与动物细胞培养液成分基本相同，除盐类、营养成分和调节物质外，还需要血清，两者都是液体培养基。
三　胚胎工程的应用及前景
1．胚胎的来源与生殖类型
(1) 有性生殖 (2) 无性生殖 (3)胚胎分割(无性生殖)。
2． 胚胎移植是胚胎工程技术的最终环节，任何一项胚胎工程技术，都离不开此工序。
3． 胚胎移植所产生的后代具有双亲的遗传特性。核移植所产生的后代胚胎具有提供细胞核和细胞质个体的遗传特性。分割移植是将早期胚胎分割的技术，尽管也兼有双亲的遗传物质，但彼此间的遗传特性则基本相同。
对应训练
1.【解析】初级精母细胞是雄性动物初情期开始后，才由精原细胞分裂形成的，而初级卵母细胞是在胎儿期形成的；精子的产生在减数第一次分裂和减数第二次分裂是连续的，而卵细胞产生通过减数第一次分裂形成次级卵母细胞，在精子和卵子的结合过程中才完成减数第二次分裂；精子细胞形成后变形为蝌蚪状，卵细胞不需变形；成熟的精子和卵细胞经过减数分裂形成，都含有亲本细胞一半的染色体数目。
【答案】D
2.【解析】解答本题首先应根据图示判断出A、B、C各属于胚胎发育的哪个时期，然后再分析各时期的特点。(1)图中A是桑椹胚,B是囊胚，C是原肠胚。(2)图B中[1]是滋养层，[2]是内细胞团，[3]是透明带，[4]是囊胚腔；图C中[5]是外胚层，[6]是滋养层，[7]是原肠腔，[8]是内胚层。(3)桑椹胚细胞具全能性；囊胚开始出现细胞分化，已分化为滋养层和内细胞团；原肠胚已有胚层分化，分化为外胚层、内胚层，在内、外胚层之间将形成中胚层。(4)内细胞团将发育为胎儿的各种组织，滋养层将发育为胎膜和胎盘。(5)受精时的透明带反应和卵黄膜封闭作用是防止多精入卵的两道屏障。
【答案】(1)桑椹胚 囊胚 原肠胚 (2)内细胞团 囊胚腔 外胚层 原肠腔 内胚层 (3)全能 细胞分化 胚层分化 (4)胎儿的各种组织 (5)透明带反应 卵黄膜封闭作用
3.【解析】小鼠常用的采集卵母细胞的方法是用促性腺激素处理，促进其超数排卵，然后从其输卵管中收集卵子，卵子与精子结合的过程称为受精，因此小鼠的生殖方式为有性生殖。进行有性生殖的动物，其可遗传的变异类型有基因突变、基因重组和染色体变异。受精卵到早期胚胎的培养称为体外胚胎的早期培养。在该过程中培养液的成分主要有有机盐、无机盐、维生素、激素、氨基酸和核苷酸,还有水及血清等。胚胎培养到桑椹胚或囊胚阶段开始进行移植。
【答案】(1)促性腺激素 输卵管
(2)受精 有性生殖 基因突变、基因重组、染色体变异
(3)体外早期胚胎培养 有机盐、无机盐、维生素、激素、氨基酸和核苷酸，水及血清等
(4)胚胎移植 桑椹胚或囊胚
4.答案：(1)早期胚胎　内细胞团　(2)全能性 （3）作为基因工程的载体　感染(宿主细胞)　(4)不会产生免疫排斥反应　(5)用于研究细胞分化和细胞凋亡的机理；用于器官移植等(答出一种即可)
解析:(1)胚胎干细胞是从早期胚胎中分离出来的一类细胞，囊胚期的内细胞团细胞就是ES细胞。(2)胚胎干细胞具有发育的全能性。(3)逆转录病毒能感染宿主细胞，可以作为载体(4)胚胎干细胞用于研究细胞分化和细胞凋亡的机理、用于器官移植等。
实验探究
【解析】(1)用促性腺激素处理使供、受体母牛同期发情。(2)冲卵的实质是冲洗出早期胚胎。(3)必须进行一定次数的细胞分裂，才能为胚胎的正常发育创造有利条件，D、E是适宜的移植时期。(4)胎膜和胎盘由滋养层发育而来。(5)移入的胚胎可能是由多个不同受精卵发育来的，它们的基因型可能相同，也可能不同。如果是经过胚胎分割移植产生的后代，基因型就相同。(6)基因工程操作分四步。(7)叶绿体或线粒体上的基因属于细胞质基因，表现为母系遗传，花粉粒不携带转基因，可避免基因污染。
【答案】(1)促性腺　(2)早期胚胎　(3)D、E　(4)滋养层　(5)不一定相同，因为这些胚胎可能由不同的受精卵发育而来，它们的基因型可能相同，也可能不同　(6)提取目的基因→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定　(7)叶绿体或线粒体的遗传表现为母系遗传，目的基因不会通过花粉传递而在下一代中显现出来。
限时训练
题组一　早期胚胎培养和体外受精
1　A　本题考查受精原理。哺乳动物的受精过程主要包括：精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜，雌雄原核结合。获能后的精子与卵子相遇后，首先释放顶体酶穿过放射冠进入透明带，当精子接触卵黄膜的瞬间，会产生透明带反应，阻止多个精子进入透明带。精子与卵黄膜相互融合，精子入卵后，形成雄原核，此时卵子完成减数第二次分裂，形成雌原核，二者相互融合形成受精卵，受精过程完成。
C　细胞分化并非遗传物质的改变，而是基因的选择性表达的结果，即转录水平上的调控。
(1)促进排卵(或超数排卵)　使精子获能　囊胚
(2)容易获得纯合子并缩短育种时间　(3)小鼠甲(体细胞)的核基因和小鼠乙(卵细胞)的细胞质基因
(4)外源基因的插入使受精卵内生命活动所必需的某些基因不能正常表达
解析　第(1)小题中注射促性腺激素和在光控周期下饲养成年雌鼠的目的是促进排卵；取出的精子要在一定条件下培养是为了使精子获能；囊胚期开始的标志是胚胎收缩，细胞间隙扩大，胚胎内部出现裂隙。第(2)小题的处理类似于单倍体育种的方法，因此，能轻松总结出其优点是容易获得纯合子并能缩短育种时间。第(3)小题的方法是动物的“克隆”，其基因来源是：核基因来自小鼠甲，质基因来自小鼠乙。由第(4)小题的题干叙述可知外源基因要随机插入到小鼠的受精卵DNA中，在插入过程中可能会破坏原有基因的完整性，使其不能表达，假如破坏的基因是对小鼠生长发育至关重要的基因，则小鼠会死亡。
题组二　胚胎工程的应用前景
5．BCD　[本题考查了现代生物技术的应用。采用胚胎干细胞技术可以产生新的神经元细胞，单克隆抗体技术定向改善免疫能力，基因治疗技术可以从基因水平对老年痴呆症进行治疗，而胚胎移植技术则不能治疗老年痴呆，正确选项为A。]
6．(1)生理状态　促性腺　卵母细胞　对物质的吸收具有选择透过性
(2)胚胎分割　冷冻(或液氮)
解析　(1)胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术。为了获得更多的早期胚胎，可以对供体母畜进行超数排卵处理，给供体注射促性腺激素，使其排出更多的卵子。用某染料鉴定胚胎细胞是否为活细胞时，发现活胚胎细胞不能被染色，其原因是活细胞膜对物质的吸收具有选择透过性。(2)若要通过胚胎移植获得遗传物质完全相同的两个新个体，可在移植前进行胚胎分割。放在液氮(冷冻)条件下可使早期胚胎长期保存。
7.　(1)供体1和供体2　相同　(2)内细胞团　胚胎干　已经　(3)1　(4)单克隆抗体、植物组织培养、PCR等　(5)支持，胚胎干细胞的研究，有利于治疗人类某些顽症(治疗性克隆)，以及揭示细胞分化和细胞凋亡的机理等；反对，胚胎干细胞取自胚胎，胚胎也是生命，另外可能被用于克隆人研究，引起伦理问题(合理即可)
解析　方法1是用核移植克隆动物，供体1提供细胞核，供体3提供卵细胞。方法2是供体1和供体2体内受精，取其囊胚的胚胎干细胞，进行核移植。方法3是供体1和供体2体内受精，然后进行胚胎分割移植。克隆除去上述个体克隆外，植物的组织培养也是个体克隆，单克隆抗体是细胞的克隆，PCR是分子的克隆。
题组三　综合题
8．(1)基因工程、核移植技术、动物细胞培养等　(2)目的基因　限制性核酸内切酶、DNA连接酶和运载体
(3)胰蛋白酶　卵细胞体积大易操作、分化程度低，体细胞的细胞核在卵细胞质中才能表现出全能性
(4)C　桑椹胚和囊胚　(5)荷斯坦奶牛　因为个体⑦的核遗传物质来自荷斯坦奶牛，⑥主要为胚胎发育提供营养和场所　PCR技术　XX　转基因克隆动物　(6)节约资源、降低成本等　乳腺(房)生物反应器
解析　(1)该图表示胚胎移植的过程，涉及基因工程、核移植技术、动物细胞培养等技术。(2)图中②为目的基因，目的基因导入③之前要用限制性核酸内切酶、DNA连接酶和运载体等工具来构建基因表达载体，然后使用显微注射法把其导入受体细胞。(3)由组织得到单个细胞，必须使用胰蛋白酶处理，核移植过程中，由于卵细胞大，细胞质中含有刺激细胞核全能性表达的物质，因此选用卵细胞作为细胞核的受体。(4)胚胎分割的关键是要把内细胞团均等分割。(5)⑦的核基因与荷斯坦奶牛一致，因此其性状与荷斯坦奶牛最相似；目的基因的扩增通过PCR技术完成，由于血清白蛋白从乳汁中提取，因此必须培育母牛，其性染色体为XX，培育出的这种动物称为转基因克隆动物。
9．(1)获能　(2)动物血清　调节pH　(3)受精卵甲　显微注射法　乳汁　牛乳中含有人的干扰素　(4)胚胎分割移植
解析　(1)精子获能后才具备受精能力。(2)在培养受精卵时，培养液中要加入动物血清使受精卵正常分裂，通入CO2调节培养液的pH。(3)用牛的乳腺反应器生产人的干扰素，转基因牛必须为雌性，应选择受精卵甲为受体细胞，因为受精卵甲为XX，发育为雌性。目的基因导入动物受体细胞一般为显微注射法。若目的基因表达成功，则牛的乳汁中含有人的干扰素。(4)一次得到多个转基因牛可利用胚胎分割技术将早期胚胎分割为多份，再进行胚胎移植。
高考真题体验
1.【答案】（1）质粒； DNA连接酶 （2）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）； 维持培养基（液）的PH稳定
（3）促性腺激素（或促滤泡素，孕马血清）； 去核
（4）（早期）胚胎培养 胚胎分割
【解析】熟练掌握基因工程和胚胎工程的基本知识就能解答本题.
（1）运载工具（体）包括质粒、噬菌体衍生物及动植物病毒,其中质粒是主要运载体;所需工具酶是限制酶和DNA连接酶。
（2）分散皮肤组织块成单个细胞使用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）。在动物细胞培养过程中，CO2的作用是维持培养液pH的相对稳定。
（3）要得到更多的卵（母）细胞需用促性腺激素进行超数排卵处理；成熟卵（母）细胞在核移植前需要进行去核处理，以保证克隆后代的遗传性状主要了来自供体核。
（4）把重组细胞培养到早期胚胎叫早期胚胎培养技术；在胚胎移植前，通过胚胎分割技术可获得较多胚胎。
2.【答案】B
【解析】胚胎干细胞在体外培养能增殖，并能被诱导分化形成各种的组织细胞，胚胎干细胞具有发育的全能性，B项错误。
3.【答案】A
【解析】胚胎发育的卵裂期，卵裂球的总体积基本不变，因此细胞的体积会随着分裂次数的增加而不断减小。囊胚的滋养层细胞不具有发育全能性，只能发育成胎盘和胎膜，内细胞团细胞才具有发育全能性。原肠胚发育分化形成内中外三个胚层。
4.【答案】D
【解析】对供体和受体母牛进行同期发情处理，所用激素相同，但对供体母牛进行超数排卵要用促性腺激素，受体母牛则不需要，A错；受精可在体内进行，B错；冲卵得到的胚胎应培养到桑椹胚或囊胚方可移植，C错；到目前为止，最常见的是分割产生的同卵双胎，而同卵多胎成功的比例很小，D正确
5.【答案】（1）精子获能 胚胎移植“ （2）DNA 限制性内切酶 （3）正常
【解析】（1）体外受精前，要对精子进行获能处理。将雌性动物体内的早期胚胎，或者体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体，称为胚胎移植。（2）多聚酶链式反应是一种体外迅速扩增DNA片段的技术；用Ⅱ对扩增产物DNA进行切割，用限制性核酸内切酶。（3）该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱可知父亲Aa、母Aa、患儿aa，胎儿基因型为AA表现为正常
6.【答案】B
7.【答案】体外受精
8.【答案】A
9．A　对小型动物而言，一般采用注射促性腺激素的方法来促进雌性个体的超数排卵，A项正确；乙过程为体外受精过程，B项错误；乙过程即受精时用获能培养液或者专门的受精溶液，丙过程为体外胚胎培养过程，所用溶液为发育培养液，C项错误；对代孕母羊的要求只是身体健康，而对它的性状无要求，D项错误。
10．B　体外受精是指获能的精子与成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精的过程，A项正确；胚胎移植应在早期胚胎培养至桑椹胚或囊胚期进行，B项错误；早期胚胎培养液中含有一些无机盐和有机盐类，含维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及激素、血清等物质，动物细胞培养液的成分为糖类、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素，还有血清等成分，故C项正确；试管婴儿技术与试管动物技术类似，包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术等，D项正确。
11．B　本题考查了胚胎工程及考生理解问题的能力。进行胚胎分割要用囊胚或桑椹胚期的胚胎，B项错误。
www.第五单元 遗传的基本规律及细胞学基础
学案21 遗传的细胞基础---减数分裂和受精作用
考纲要求
1.细胞的减数分裂(Ⅱ)。
2.动物配子的形成过程(Ⅱ)。
3.动物受精过程(Ⅱ)。
4.实验：观察细胞的减数分裂。
复习要求：
1．减数分裂过程中染色体、DNA的数量变化与曲线分析
2．精子和卵细胞形成过程的比较
3．减数分裂与遗传规律，伴性遗传和人类遗传病的联系
基础自查
一、减数分裂的概念分析
1.概念：
特点：
结果：
场所：高等动植物的减数分裂发生在 内。其中人与其他哺乳动物的精子是在
中形成的，卵细胞是在 中形成的。
二、精子的形成过程
1.观察过程图解尝试说出染色体行为变化和细胞变化
(1) 间期
① 染色体行为变化（或特点）：
② 细胞变化：
(2) 减数第一次分裂
① 染色体行为变化（或特点）
②细胞的变化：
(3)减数第二次分裂
① 染色体行为变化（或特点）
②细胞的变化：
（4）四个精细胞变形成为四个精子。
三、卵细胞的形成过程
。
四、受精作用
1．概念：
2．实质：
结果：
4.意义：
5．有性生殖后代多样性原因
课堂深化探究
一、减数分裂过程分析与比较
1．减数第一次分裂与减数第二次分裂的比较
名称项目 减数第一次分裂 减数第二次分裂
着丝点
染色体
DNA
染色体主要行为
同源染色体
2．画图表示减数分裂中染色体和DNA数量变化曲线
特别提醒
(1)减数分裂过程中染色体数目变化：
2n减Ⅰ末期,Ｆn减Ⅱ后期,Ｆ2n减Ⅱ末期,Ｆn
①染色体数目减半发生在减Ⅰ末期，是由于同源染色体分开平均进入两个子细胞造成的，减数第二次分裂时染色体数n→2n→n，没有减半。
②减Ⅱ后期染色体数，DNA数都与正常体细胞相同，但不同的是没有同源染色体。
(2)染色体/DNA变化规律及原因：
1∶1染色体复制1∶2着丝点分裂1∶1
3．精子、卵细胞形成过程(以动物为例)的异同点
归纳 不同点：①细胞质分配是否均等；②是否变形；③结果：1个精原细胞―→4个有功能的精子，1个卵原细胞―→1个卵细胞(三个极体退化消失)。
相同点：减数分裂过程中染色体的特殊行为完全一样，表现在：
①减Ⅰ前期同源染色体联会，形成四分体
②四分体时期，可发生交叉互换
③减Ⅰ后期同源染色体分离，非同源染色体自由组合(这是基因分离定律、自由组合定律的细胞学基础)
④减Ⅰ完成，染色体数目减半
⑤减Ⅱ的主要特点都是着丝点分裂，姐妹染色单体分开。
二、减数分裂和受精作用的意义及减数分裂与遗传、变异的关系
1．减数分裂和受精作用的意义
(1)同一双亲的后代呈现多样性，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。
原因：
(2)对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异都具有重要的意义。
原因：
.
特别提醒
①精子、卵细胞是亲子代之间联系的桥梁，它们将亲代的DNA传递给子代。
②受精卵是新个体的第一个细胞，染色体一半来自父方，一半来自母方，但细胞质中的遗传物质几乎都来自母方。
2．减数分裂是遗传基本定律的细胞学基础
3．减数分裂与可遗传的变异的关系
（1）基因突变—— 时。
（2）基因重组
（3）染色体变异—— 。
（4）有丝分裂过程中可发生
三．有丝分裂与减数分裂的区分、联系及图像分析
（一）有丝分裂和减数分裂的比较(见下表)
减数分裂 有丝分裂
不同点 分裂的细胞
细胞分裂次数
同源染色体的行为
非同源染色体的行为
子细胞染色体数目
子细胞的名称和数目
相同点
（二）有丝分裂与减数分裂图像辨析(以二倍体生物为例)
1． 有丝分裂与减数分裂主要时期细胞图像比较
有丝分裂 减数第一次分裂 减数第二次分裂
前期 ① ② ③
①与②的主要区别 ；①与③、②与③的主要区别在于
中期 ① ② ③
①与②的主要区别在于 ①与③、②与③的主要区别在于
后期 ① ② ③
①与②比较： ；①与③比较： ②与①、③比较：
2据减数分裂后期细胞质分裂方式判断细胞类型
四．观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
1．实验原理
2．实验材料的选取
宜选用雄性个体生殖器官，其原因为：
3．实验流程
(1)装片制作(同有丝分裂装片制作过程)
(2)显微观察
特别提醒 精巢内精原细胞既进行有丝分裂，又进行减数分裂，因此可以观察到染色体数为N、2N、4N等不同的细胞分裂图像。
对应训练
1.在显微镜下观察动物组织切片，发现细胞内的染色体数目有的是体细胞的一半，有的是体细胞的2倍，该切片取自（ D ）
A．人的小肠小皮 B．家兔胚胎
C．绵羊肝脏 D．牛卵巢
2.仅考虑“核”DNA，下列人体细胞中染色体数可能相同，而DNA含量一定不同的是（D）
A．初级精母细胞和精细胞
B．精原细胞和次级精母细胞
C．卵原细胞和卵细胞
D．初级卵母细胞和次级卵母细胞
3.下图为某生物细胞处于不同分裂时期的示意图，下列叙述正确的是( )。
A．甲、乙、丙中都有同源染色体
B．卵巢中不可能同时出现这三种细胞
C．能够出现基因重组的是乙
D．丙的子细胞是精细胞
4.(2012·沈阳模考)如图表示雄果蝇体内某细胞在分裂过程中，细胞内每条染色体DNA含量变化(甲曲线)和细胞中染色体数目变化(乙曲线)。请据图回答下列问题。
(1)该细胞中DNA解旋主要发生在________段。
(2)细胞中含有同源染色体的时期在________段。
(3)EF段形成的原因是_____________________________________________________。
(4)该细胞主要在________段可能发生等位基因分离；导致同一条染色体的两条姐妹染色单体相同位点出现不同基因的变化可发生在________段。
(5)从曲线的________点开始，单个细胞中可能不含Y染色体，单个细胞中可能含两个Y染色体的时期是________段。
5.(绘图类)下图甲、乙分别表示某基因组成为AaBbdd的雌性高等动物细胞分裂过程中某时期的染色体基因示意图和配子形成时细胞中染色体数量变化曲线图。
请据图回答下面的问题。
(1)依据图乙，写出该种生物细胞分裂时，DNA数目的变化规律：________________________________________________________________________。
(2)图甲所示细胞名称为________。该细胞中含同源染色体和等位基因分别为________对。若1号染色体表示X染色体，则2号和4号染色体分别叫做________。
(3)孟德尔的遗传定律是通过减数第一次分裂后期的____________来实现的。
(4)图乙中的横坐标各数字中，________表示基因b与b的分开时期。
(5)请绘出与图甲的发生相对应的非等位基因随非同源染色体自由组合的细胞时期图像和其产生的配子示意图。
实验探究
(2009·山东理综，27)小鼠常被用作研究人类遗传病的模式动物。请填充观察小鼠细胞减数分裂的实验步骤。
供选材料及试剂：小鼠的肾脏、睾丸、肝脏、苏丹Ⅲ染液、醋酸洋红染液、詹纳斯绿B(健那绿)染液、解离固定液。
(1)取材
用________作实验材料。
(2)制片
①取少量组织低渗处理后，放在________溶液中，一定时间后轻轻漂洗。
②将漂洗后的组织放在载玻片上，滴加适量________。
③一定时间后加盖玻片，________。
(3)观察
①用显微镜观察时，发现几种不同特征的分裂中期细胞。若它们正常分裂，产生的子细胞是________。
②下图是观察到的同源染色体(A1和A2)的配对情况。若A1正常，A2发生的改变可能是________。
限时训练
题型一 减数分裂的概念、过程及特点的考查
1、下列关于同源染色体概念的叙述中正确的是( )
A．一条染色体经复制后形成的两条染色体
B．一条来自父方、一条来父方、一条来自母方的染色体
C．在减数分裂中能联会的两条染色体
D．形状和大小一般都相同的两条染色体
2、动物的1个精原细胞在减数分裂中形成4个四分体，则在减数第二次分裂的中期可能有的染色体数、染色单体数分别是( )
A．2条、4条 B．4条、8条
C．8条、0条 D．8条、16条
3、下列关于DNA分子和染色体数目的叙述，正确的是( )
A.有丝分裂间期细胞中染色体数目因DNA复制而加倍
B．有丝分裂后期细胞中DNA分子数目因染色体着丝点分裂而加倍
C．减数第一次分裂后，细胞中染色体数目因同源染色体分离而减半
D.减数第二次分裂过程中细胞中染色体与DNA分子数目始终不变
4、某二倍体动物的某细胞内含10条染色体、10个DNA分子，且细胞膜开始缢缩，则该细胞（ ）
A．处于有丝分裂中期 B．正在发生基因自由组合
C．将形成配子 D．正在发生DNA复制
题型二 细胞分裂图像的识别
5、若下图为某细胞减数第一次分裂后期图，则该细胞处于减数第二次分裂中期的图像应为 （ ）
6．(2011·无锡模拟)下图甲、乙、丙、丁分别表示某哺乳动物细胞(2N)进行减数分裂的不同时期，其中a表示细胞数目。请判断b、c、d依次代表( )
A．DNA分子数、染色体数、染色单体数
B．染色体数、DNA分子数、染色单体数
C．DNA分子数、染色单体数、染色体数
D．染色单体数、染色体数、DNA分子数
7．人类精子发生过程中，下列说法不正确的是( )
A．细胞中染色单体数最多可达92条
B．姐妹染色单体携带的遗传信息可能是不同的
C．染色单体交叉互换发生在同源染色体分离之前
D．一个精原细胞产生两个相同精子的概率最大为1/223
题组三减数分裂和受精作用的意义
8．从配子形成和受精作用的角度分析，下列关于遗传具有多样性和稳定性的原因的叙述，正确的是(多选)( )
A．减数分裂过程中，非同源染色体的自由组合是形成配子多样性的重要原因之一
B．减数分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体间的互换也是形成配子多样性的原因之一
C．受精时，雌雄配子间的随机结合导致的基因重组是形成合子多样性的重要原因
D．减数分裂和受精作用维持了生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，从而维持了遗传的稳定性
9．下列有关由精子和卵细胞结合成受精卵的过程的说法，正确的是( )
①受精卵中的遗传物质主要来自于染色体 ②受精卵中的细胞质主要来自卵细胞 ③受精时精子全部进入卵细胞中 ④精子和卵细胞的染色体合在一起成为4N ⑤受精卵中的染色体一半来自父方，一半来自母方
A．①②⑤ B．③④⑤ C．①③④ D．②③④
10．如图所示，下列叙述中正确的是(多选)( )
A．受精过程就是指Ⅰ＋Ⅱ的过程
B．Ⅲ过程不可能有非同源染色体自由组合，是通过细胞分裂和细胞分化来实现的
C．Ⅰ过程可实现染色体的互换和自由组合，增强了生物的变异性
D．由于Ⅱ生殖方式的出现，必然加快生物进化的进程
题组四综合应用
11．如图为某一生物个体的细胞分裂示意图和染色体、染色单体、DNA分子数目关系图。请回答以下问题：
(1)若图Ⅰ中的2和6表示两个Y染色体，则此图可以表示的细胞是( )
A．体细胞 B．初级卵母细胞
C．初级精母细胞 D．次级精母细胞
(2)该生物体细胞中染色体数最多有____条。假设该生物的一个初级精母细胞中的一条染色体上的DNA分子用15N进行全标记，正常情况下，在该细胞分裂形成的精子细胞中，含15N的精子所占比例为______。
(3)图Ⅱ中有____个染色单体，如果①上某位点有基因B，②上相应位点的基因是b，发生这种变化的原因可能有____________________。
(4)图Ⅱ细胞中染色体、染色单体、DNA数量关系可用图Ⅲ中的____表示。
12、下列是有关细胞分裂的问题。图1表示细胞分裂的不同时期与每条染色体DNA含量变化的关系；图2表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像。请据图回答：
（1）图1中AB段形成的原因是 ，该过程发生于细胞分裂间期。图1中CD段形成的原因是 。
（2）图2中 细胞处于图1中的BC段，图2中 细胞处于图1中的DE段。
（3）就图2中乙分析可知，该细胞含有 条染色单体，染色体数与DNA分子数之比为1∶2，该细胞处于 分裂的 期，其产生的子细胞名称为
高考真题体验
1（2012江苏）8. 观察到的某生物(2n=6)减数第二次分裂后期细胞如图所示。下列解释合理的是（ ）
A. 减数第一次分裂中有一对染色体没有相互分离
B. 减数第二次分裂中有一对染色单体没有相互分离
C. 减数第一次分裂前有一条染色体多复制一次
D. 减数第二次分裂前有一条染色体多复制一次
2（2012山东）27.（14分）几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。[
（1）正常果蝇在减数第一次分裂中期的细胞内染色体组数为_____________，在减数第二次分裂后期的细胞中染色体数是_____________条。
（2）白眼雌果蝇（XrXr Y）最多能产生Xr、XrXr、_____________和_____________四种类型的配子。该果蝇与红眼雄果蝇（XR Y）杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为_____________。
（3）用黑身白眼雌果蝇（aa XrXr）与灰身红眼雄果蝇（AA XRY）杂交，F1雌果蝇表现为灰身红眼，雄果蝇表现为灰身白眼。F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为_____________，从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身白眼果蝇的概率为_____________。
（4）用红眼雌果蝇（XRXR）与白眼雄果蝇（Xr Y）为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇（记为“M”），M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表现型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。请设计简便的杂交试验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。
实验步骤：_____________。
结果预测：I．若 ,则是环境改变;
II．若 ,则是基因突变;
III．若 ,则是减数分裂时X染色体不分离．
3（2012四川）1.蛙的受精卵发育成原肠胚的过程中，下列行为在细胞内不能发生的是（ ）
A．基因的选择性表达 B. DNA 的半保留复制
C. 同源染色体的分离 D．姐妹染色单体的分开
4(2011·上海卷，28)下图表示雄果蝇进行某种细胞分裂时，处于四个不同阶段的细胞(Ⅰ～Ⅳ)中遗传物质或其载体(①～③)的数量。下列表述与图中信息相符的是( )。
A．Ⅱ所处阶段发生基因自由组合
B．Ⅲ代表初级精母细胞
C．②代表染色体
D．Ⅰ～Ⅳ中的DNA数量比是2∶4∶4∶1
5(2011·江苏卷)右图为基因型AABb的某动物进行细胞分裂的示意图。相关判断错误的是( )。
A．此细胞为次级精母细胞或次级卵母细胞
B．此细胞中基因a是由基因A经突变产生
C．此细胞可能形成两种精子或一种卵细胞
D．此动物体细胞内最多含有四个染色体组
6．(2010·江苏卷)人类精子发生过程中，下列说法正确的是(多选)( )。
A．细胞中染色单体数最多可达92条
B．姐妹染色单体携带的遗传信息可能是不同的
C．染色单体的交叉互换发生在同源染色体分离之前
D．一个精原细胞产生两个相同精子的概率最大为
7．(2010·安徽卷)雄蛙的一个体细胞经有丝分裂形成两个子细胞(C1、C2)，一个初级精母细胞经减数第一次分裂形成两个次级精母细胞(S1、S2)。比较C1与C2、S1与S2细胞核中DNA数目及其贮存的遗传信息，正确的是( )。
A．DNA数目C1与C2相同，S1与S2不同
B．遗传信息C1与C2相同，S1与S2不同
C．DNA数目C1与C2不同，S1与S2相同
D．遗传信息C1与C2不同，S1与S2相同
8.(2011·山东卷，8)基因型为AaXBY的小鼠仅因为减数分裂过程中染色体未正常分离，而产生一个不含性染色体的AA型配子。等位基因A、a位于2号染色体。下列关于染色体未分离时期的分析，正确的是( )。
①2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离
②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离
③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离
④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
9．(2011·江苏卷，22)在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是(多选)( )。
A．DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变
B．非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组
C．非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异
D．着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异
学案21 遗传的细胞基础---减数分裂和受精作用
答案与解析
基础自查
一、1.概念：进行有性生殖的生物，在产生成熟生殖细胞时进行的染色体数目减半的细胞分裂。
2.特点：在减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞分裂两次。
3.结果：成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。
4.场所：高等动植物的减数分裂发生在有性生殖器官内。其中人与其他哺乳动物的精子是在睾丸中形成的，卵细胞是在卵巢中形成的。
二、精子的形成过程
1.(1) ① 染色体复制，每条染色体含两条姐妹染色单体。
② 一个精原细胞一个初级精母细胞。
(2) ①
前期：联会，同源染色体两两配对的现象。
四分体：联会后的每对同源染色体含四条染色单体。
交叉互换：同源染色体的非姐妹染色单体之间发生。
中期：每对同源染色体排列在赤道板上。
后期：同源染色体彼此分离，并移向细胞两极。
末期：移到两极的染色体随细胞的分裂被分开，每个子细胞中的染色体数目是原来母细胞的一半。
②一个初级精母细胞两个次级精母细胞。
(3)① 前期：非同源染色体散乱排列，无同源染色体，有姐妹染色单体。
中期：非同源染色体的着丝点排列在赤道板上。
后期：着丝点分裂，姐妹染色单体分开，分别移向两极。
末期：核膜、核仁重新出现，纺锤体消失，染色体变成染色质。
②两个次级精母细胞四个精细胞
（4）四个精细胞变形成为四个精子。
三、卵细胞的形成过程
1个卵原细胞 1个初级卵母细胞 1个次级卵母细胞和1个极体 1个卵细胞和3个极体（3个极体退化消失）。
四、受精作用
1．概念：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
2．实质：精子的细胞核与卵细胞的细胞核相融合，使彼此的染色体会合在一起。
3．结果：受精卵中的染色体数目又恢复到体细胞中的数目，其中一半染色体来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。
4．意义：(1)有利于生物在自然选择中进化。
(2)就进行有性生殖的生物而言，减数分裂和受精作用对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。
5．有性生殖后代多样性原因
(1)配子的多样性：减Ⅰ前期非姐妹染色单体之间的交叉互换；减Ⅰ后期非同源染色体之间的自由组合。
(2)受精时精子和卵细胞的结合具有随机性。
课堂深化探究
一、减数分裂过程分析与比较
1．减数第一次分裂与减数第二次分裂的比较
名称项目 减数第一次分裂 减数第二次分裂
着丝点 不分裂 分裂
染色体 2n―→n，减半 n―→2n―→n，不减半
DNA 4n―→2n，减半 2n―→n，再减半
染色体主要行为 同源染色体联会、分开，非同源染色体自由组合 染色单体分开
同源染色体 有 无
2．减数分裂中染色体和DNA数量变化曲线
二、减数分裂和受精作用的意义及减数分裂与遗传、变异的关系
1．减数分裂和受精作用的意义
(1)原因：
①减数分裂形成配子时，染色体组成具有多样性，导致不同配子的遗传物质有差异。
②受精过程中卵细胞和精子的结合是随机的。
(2)原因：减数分裂使生殖细胞(配子)中染色体数目比原来减少一半，而受精作用使其染色体数目又恢复到体细胞的染色体数目。其染色体的变化关系可表示如下(设生物体细胞的染色体数为2n)。
2．减数分裂过程中等位基因伴随同源染色体的分离而分离(分离定律的基础)，非同源染色体上的非等位基因伴随非同源染色体的自由组合而自由组合(自由组合定律的基础)。
3．减数分裂与可遗传的变异的关系
(1)减Ⅰ间期DNA复制时。
（2）
染减数分裂中可发生染色体结构变异和数目变异。
（可发生基因突变和染色体变异，不发生基因重组。
三．有丝分裂与减数分裂的区分、联系及图像分析
（一）
减数分裂 有丝分裂
不同点 分裂的细胞 原始生殖细胞 体细胞或原始生殖细胞
细胞分裂次数 两次 一次
同源染色体的行为 ① 联会形成四分体，四分体中的非姐妹染色单体常常发生交叉互换②同源染色体分离 存在同源染色体，但不联会，无交叉互换现象
非同源染色体的行为 自由组合 不出现自由组合
子细胞染色体数目 减半 不变
子细胞的名称和数目 4个精细胞或1个卵细胞和3个极体 2个体细胞
相同点 ①染色体都只复制一次 ②分裂过程中都出现纺锤丝，都有核仁、核膜的消失与重建过程 ③都有着丝点分裂和姐妹染色单体分开现象
（二）
1． 有丝分裂与减数分裂主要时期细胞图像比较)
有丝分裂 减数第一次分裂 减数第二次分裂
同源染色体的行为特点不同；有无同源染色体
同源染色体的行为特点不同；有无同源染色体
①中姐妹染色单体分离，②中同源染色体分离；①中有同源染色体，③中无同源染色体；②中有染色单体，①③中无染色单体
四．观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
1．蝗虫的精母细胞进行减数分裂形成精细胞，再形成精子减数第一次分裂和减数第二次分裂。细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化，可据此识别减数分裂的各个时期。
2．(1)雄性个体产生精子数量多于雌性个体产生卵细胞数。
(2)在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底，排卵时排出的仅仅是次级卵母细胞，只有和精子相遇后，在精子的刺激下，才继续完成减Ⅱ分裂。
3．(1)解离―→漂洗―→染色―→压片。
对应训练
1.【解析】人的小肠、家兔胚胎及绵羊的肝脏，这些组织或器官的细胞所进行的细胞分裂方式都是有丝分裂，不可能出现细胞内的染色体数目是体细胞的一半的时期，而牛的卵巢内，一部分卵原细胞进行减数分裂，在减数第二次分裂的前期、中期及分裂结束后新形成的卵细胞、第二极体的染色体数目都是体细胞的一半。故D选项符合题意。
2.【解析】初级卵母细胞中染色体含量为2n，DNA含量为4n，次级卵母细胞中前期、中期染色体数为n，减数第二次分裂后期染色体数为2n，DNA数为2n，所以初级卵母细胞和次级卵母细胞的后期染色体数目相等，而DNA含量一定不同。故D选项符合题意。
3.解析 甲图表示细胞有丝分裂中期的图像，乙图表示减数第一次分裂中期的图像，丙图表示次级卵母细胞减数第二次分裂后期的图像。丙图中正在发生两条姐妹染色单体的分开过程，此时没有同源染色体。这三个图像所表示的细胞可能同时出现在卵巢中，甲图表示卵原细胞的分裂增殖；乙图表示初级卵母细胞，丙图是次级卵母细胞，其判断依据是细胞质不均等分裂，所以其子细胞不可能是精细胞。
答案 C
4.解析 AB段，处在间期，此时DNA还没有开始复制，BC段DNA进行复制，CD段进行减数第一次分裂，DE段是减数第二次分裂的前期和中期，EF段是减数第二次分裂后期，姐妹染色单体分离，FG段是减数第二次分裂后期。DNA解旋发生在间期BC(或AC)段。同源染色体存在于间期、减数第一次分裂的前期、中期和后期，即AD段。等位基因的分离发生在减数第一次分裂的后期，即CD段。导致同一条染色体的两条姐妹染色单体相同位点出现不同基因的原因有基因突变和交叉互换，基因突变发生于间期，而交叉互换发生于减数第一次分裂前期。减数第一次分裂完成后，单个细胞中可能就不含Y染色体。单个细胞中可能含两个Y染色体的时期为减数第二次分裂后期，即FG段。
答案 (1)BC(答AC也对) (2)AD (3)着丝点分裂，姐妹染色单体分离 (4)CD BC和CD(答BD也对) (5)D FG
5.解析 (1)图乙表示减数分裂过程中染色体的数量变化，据此分析可确定DNA数目变化规律为6―→12―→6―→3。(2)图甲细胞处于减数第二次分裂后期，且细胞质均等分裂，因此该细胞为第一极体，该细胞内无同源染色体及等位基因。1号和4号染色体由同一条染色体复制而来，若1号染色体表示X染色体，则2号和4号染色体分别为常染色体和X染色体。(3)孟德尔的遗传定律是通过减数第一次分裂后期，同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合来实现的。(4)同源染色体分离发生在减数第一次分裂后期，即图乙中(5～6)时期，姐妹染色单体分离发生在减数第二次分裂后期，即(8～9)时期。
答案 (1)6―→12―→6―→3 (2)第一极体 0、0 常染色体和X染色体 (3)同源染色体彼此分离，非同源染色体自由组合 (4)8～9 (5)如图
错
实验探究
解析 主要考查观察细胞分裂的实验过程，以及染色体结构变异的区分方法。观察减数分裂应选取生殖器官，本题应选取睾丸。制片过程为“解离―→漂洗―→染色―→压片”。精原细胞通过有丝分裂实现自我增殖，通过减数分裂形成成熟生殖细胞，故中期细胞可能是有丝分裂中期、减Ⅰ中期、减Ⅱ中期。A1正常，则A2为缺失，若A2正常，则A1为重复。
答案 (1)(小鼠)睾丸 (2)①解离固定液 ②醋酸洋红染液 ③压片(只要有压片的操作均可) (3)①次级精母细胞、精细胞、精原细胞 ②缺失
限时训练
1、【解析】同源染色体是指大小、形状一般都相同，一条来自父方，一条来自母方的染色体。在减数第一次分裂过程中，同源染色体两两配对，叫做联会。因此C项是正确的。一条，染色．体复制后形成的是两条姐妹染色单体，着丝点一分为二后，形成相同的染色体。
【答案】C
2、【解析】四分体是指在减数第一次分裂时联会的1对同源染色体。一个四分体包含了1对同源染色体、2条染色体、4条染色单体，那么，4个四分体就会有4对同源染色体、8条染色体、16条染色单体。减数第一次分裂产生的次级精母细胞染色体数目减半，故在减数第二次分裂中期，一个次级精母次级精母细胞中的染色体数是4条，染色单体数是8条。
【答案】B
3、【解析】有丝分裂的间期进行DNA分子的复制，但无着丝点的分裂，染色体数目不加倍，故A错；有丝分裂后期染色体数目因着丝点分裂而加倍，但无DNA的复制，DNA分子数目不变，故B错；减数第一次分裂后，细胞中染色体数目因同源染色体分离而减半，故C对；减数第二次分裂的后期由于染色体的着丝点分裂而使染色体数目加倍，但DNA数目不变。
【答案】C
4、【解析】减数分裂过程的四个时期中，染色体、染色单体、核DNA的数量有明显的变化。该题中的题眼是“细胞膜开始缢缩”，可判断该细胞处于分裂后期(A、D项错)，再由“细胞内含10条染色体、10个DNA分子”，可判断出不含染色单体，因此不会是B项(基因的自由组合发生于减数第一次分裂的后期，存在染色单体)。
【答案】C
6．A [染色体没有复制时，染色体与DNA之比为1∶1，无染色单体(甲)；染色体复制后，染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2(乙)，丙表示减数第二次分裂，丁表示生殖细胞中染色体∶DNA＝1∶1，无染色单体。由此得出b为DNA数，c为染色体数，d为染色单体数。]
解题技巧 聚焦坐标直方图
(1)概述：直方图是建立在数据表格的基础上，把信息进一步转化，并根据每一组所分布的数据以柱的高度来表示。与高中生物相关的直方图包括：细胞和种子内物质的相对含量、细胞分裂中染色体、DNA和染色单体的数量、生态系统中的能量和生物量以及实验数据处理等。
(2)解题方法：①看清横纵坐标，理解直方图所代表的量的大小和含义，然后结合生物学原理进行推理；②找到柱状图中的最值(如第2题中d最小值为0，则为染色单体，这是个很关键的突破口)；③分析图中各数量不同的可能原因，分析横纵坐标之间的关系。
(3)图例分析(减数分裂过程中的细胞图像，坐标直方图和坐标曲线图的关系)
7．D [人体体细胞含有46条染色体，染色体复制后最多有92条染色单体；减数分裂间期发生基因突变或四分体时期发生交叉互换都可能使姐妹染色单体携带的遗传信息不同；染色单体的交叉互换发生在四分体时期，在同源染色体分离之前；正常情况下，一个精原细胞产生4个精子，两两相同。]
8．ABD [受精过程中不发生基因重组，自然状态下，基因重组只发生在减Ⅰ分裂过程中。]
9．A [进行受精作用时，精子只是头部进入卵细胞，因此受精卵中的细胞质主要来自卵细胞；受精卵中的染色体一半来自精核(精子)，一半来自卵核(卵细胞)；精子和卵细胞是减数分裂的产物，一方面本题未提亲本的染色体数目；另一方面，如按常规二倍体处理，受精卵中的染色体数应为2N。受精卵中的遗传物质包括细胞核中染色体上的DNA和细胞质中线粒体、叶绿体中的DNA，但其遗传物质主要是染色体上的DNA。]
10．BCD [受精过程是指精子和卵细胞结合形成受精卵的过程。]
11．(1)A (2)8 50% (3)4 基因突变或染色单体交叉互换 (4)乙
解析 (1)若图Ⅰ中的2和6表示两个Y染色体，说明该细胞为雄性动物的细胞。由该细胞所处的时期来看为有丝分裂的后期，体细胞或精原细胞进行有丝分裂。(2)从图中细胞所处的时期及所含的染色体数可以确定正常体细胞中有4条染色体，有丝分裂的后期有8条染色体。DNA的复制是半保留复制，而精子中只有两条染色体，其中的一条带有标记。(3)图Ⅱ中有4个染色单体，两条染色体。如①上某位点有基因B，②上相应位点的基因是b，发生这种变化可能有两种情况即染色单体间的交叉互换及基因突变。(4)图Ⅱ所示的细胞为减数第二次分裂中期的细胞，无同源染色体，但细胞中每条染色体上都有两条染色单体，故染色体、染色单体、DNA数量关系可用图Ⅲ中的乙来表示。
解题技巧 多图综合题的解答策略
(1)审题：从试题所给的文字中找到相关信息，排除无关信息。
(2)析图：先从每个图形入手，分析图中所表达的生物学信息及其数量关系，再把图形与图形放在一起比较，分析、推理、找到两者之间的联系及区别。
(3)回归教材：在收集相关信息后，联系相关教材知识，利用原有知识，结合所获得的相关信息进行分析、推理、归纳。
(4)定答案：用简洁的生物学术语表述出来。
12【解析】从图1的纵坐标的含义可知，曲线变化是每条染色体的DNA含量变化，不是细胞中总的DNA含量变化。在细胞分裂间期，完成DNA复制，一直到着丝点分裂之前，每条染色体都包含2个DNA分子，此段时间内染色体∶DNA＝1∶2；在着丝点分裂后，染色体∶DNA＝1∶1。就甲、乙、丙三图分析，乙和丙每条染色体包含2个DNA分子，属于图1中BC段；甲图着丝点分裂，每条染色体包含1个DNA分子，属于图1中DE段。乙图因同源染色体分开，可判定为减数第一次分裂后期，细胞质不均等分裂可确定为初级卵母细胞，其产生的子细胞为次级卵母细胞和第一极体。
答案：（1）DNA复制(或染色体复制) 间 着丝点分裂，姐妹染色单体分离。
（2）乙、丙 甲
（3）8 1∶2 减数第一次 后 次级卵母细胞和第一极体。
高考真题体验
1【答案】A
【解析】该生物体细胞中染色体数为6，染色体在减数第一次分裂前的间期复制，在正常情况下，经过减数第一次分裂，染色体数减少一半，在减数第二次分裂后期，由于着丝点分裂，染色单体成为子染色体，此时染色体数应为6条，而实际为8条，说明减数第一次分裂后，染色体比实际多了一条，只能说明有一对同源染色体没有分开，所以A正确
2【答案】（1）2； 8
（2）XrY ； Y （注：两空顺序可以颠倒）； XRXr 、 XRXrY
（3）3︰1 ； 1/18
实验步骤：M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，分析子代的表现型 结果预测：I.子代出现红眼（雌）果蝇; II.子代表现型全是白眼 III.没有子代
【解析】（1）正常果蝇是二倍体生物，每个染色体组含有4条染色体。减数第一次分裂中期，染色体已复制，每条染色体含有两条姐妹染色单体，染色体数目仍为8条，故此时染色体组数为2。减数第一次分裂后期，同源染色体分离，随机移向两级，染色体数目减半，因此减数第二次分裂前中期的染色体数目为4条，减数第二次分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分开，染色体加倍变为8条。
基因型为XｒXｒ Y的个体最多能产生Xｒ、XｒY、XｒXｒ、Y四种类型的配子。该果蝇与基因型为XＲY的个体杂交，子代中红眼雌果蝇必具有亲本红眼雄果蝇（XＲY）产生的含XＲ的配子，该配子与白眼雌果蝇产生的四种配子结合，产生后代的基因型为XＲXｒ、　XＲXｒY、XＲXｒXｒ、XＲY，其中，XＲXｒ为雌性个体，XＲY为雄性个体，根据题干所给图示可知，XＲXｒY为雌性个体，XＲXｒXｒ不育，因此子代中红眼雌果蝇的基因型为XＲXｒ、XＲXｒY。
黑身白眼雌果蝇（aa XｒXｒ）与灰身红眼雄果蝇（AA XＲY）杂交，子一代基因型为Aa XＲXｒ、Aa XｒY，子二代中灰身红眼果蝇所占比例为3/4（A_）×1/2（XＲXｒ、XＲY）=3/8，黑身白眼果蝇所占比例为1/4（aa）×1/2（XｒXｒ、XｒY）=1/8，故两者比例为3:1。从子二代灰身红眼雌果蝇（A_ XＲXｒ）和灰身白眼雄果蝇（A_ XｒY）中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身果蝇（aa）的概率为2/3（ Aa）×2/3（ Aa）=1/9aa；出现白眼的概率为1/2（XｒXｒ、XｒY），因此子代中出现黑身白眼果蝇的概率为1/9×1/2=1/18.
本题应从分析M果蝇出现的三种可能原因入手，推出每种可能下M果蝇的基因型，从而设计实验步骤和预测实验结果。分析题干可知，三种可能情况下，M果蝇基因型分别为XRY、XrY 、XrO。 因此，本实验可以用M果蝇与多只白眼雌果蝇（XrXr）杂交，统计子代果蝇的眼色。第一种情况，XRY与Xr Xr杂交，若子代雌性果蝇全部为红眼，雄性果蝇全部为白眼，则为环境一起的表型改变；第二种情况， XRY与XrXr杂交，若子代全部是白眼，则为基因突变一起表型改变；第三种情况，，XRY与Xb Xb杂交，若没有子代产生（XbO不育），则为减数分裂是Ｘ染色体没有分离。
3【答案】C
【解析】受精卵发育成原肠胚的过程，也是细胞分化的过程，细胞分化是基因选择性表达的结果。受精卵发育的过程中细胞进行有丝分裂，因而有DNA的半保留复制和姐妹染色单体的分开。同源染色体的分离出现在减数分裂。
4解析 分析图示可知：Ⅰ为精原细胞，Ⅱ为初级精母细胞，在减Ⅰ前期、后期可发生基因自由组合。Ⅲ为次级精母细胞，Ⅳ为精细胞，①表示染色体，②表示染色单体，③表示DNA，Ⅰ～Ⅳ中，④DNA的数量比是2∶4∶2∶1，故A正确。
答案 A
5解析 由图示可知，细胞中无同源染色体，处于减Ⅱ中期，此细胞为次级精母细胞、次级卵母细胞或第一极体，故A错误；由体细胞基因型为AABb知，细胞中的a是由A突变产生的；该细胞完成减Ⅱ后，形成AB和aB两个子细胞，可能是两种精子或一种卵细胞和一种极体或两种极体；二倍体细胞有丝分裂后期含有四个染色体组。
答案 A
6解析 本题考查了减数分裂的过程及考生理解能力。人精子形成过程中，经过减数分裂，在减数第一次分裂过程中，染色体经过复制，染色单体可达到92条，A项正确；姐妹染色单体可发生交叉互换，带着遗传信息可能不同，B项正确；姐妹染色单体可发生交叉互换发生在四分体时期，即同源染色体分开前，C项正确；一个精原细胞产生两种类型4个精子，D项错误。
答案 ABC
7解析 本题考查有关细胞分裂相关知识。C1、C2是细胞有丝分裂形成的，而有丝分裂的重要特征是亲代细胞的染色体经复制后平均分配到两个子细胞中，保持遗传物质的稳定性，所以C1和C2的遗传信息相同；而S1和S2是减数第一次分裂形成的两个次级精母细胞，减数第一次分裂的重要特征是同源染色体分离，染色体数目减半，有染色单体，无同源染色体，所以遗传信息不同，且XY两条性染色体上的基因不同。答案B正确。
答案 B
8解析 依据题干中提供的信息“产生一个不含性染色体的AA型配子”，可知“A与A”没有分离，而A与A的分离发生在减数第二次分裂后期，故①正确；“不含性染色体”有两种可能：一是同源染色体分离不正常，二是减数第二次分裂后期姐妺染色单体分离后移向同一极，故③正确。
答案 A
9答案 ACD
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学案54 生物技术的安全性和伦理问题
考纲要求　
1.转基因生物的安全性(Ⅰ)。
2.生物技术中的伦理问题(Ⅰ)。
3.生物武器对人类的威胁(Ⅰ)。
复习要求
1..理解转基因生物的安全性、基因身份证及生物武器的种类、特点及对人类的危害
2.对克隆技术引起的伦理问题、设计试管婴儿的伦理问题有自己的认识
基础自查
一．转基因生物的安全性
1．转基因成果
2．对安全性问题的争论
(1) 。
(2) 。
(3) 。
3．理性善待转基因技术
。
二、生物技术的伦理问题：克隆人、试管婴儿、基因身份证。
试管婴儿和设计试管婴儿的区别是什么？
。
三、禁止生物武器
1．生物武器
种类： 。
散布方式： 。
危害： 。
2．禁止生物武器的国际公约。
我国对生物武器的态度是什么？
课堂深化探究
一　转基因生物的安全性
1．简述转基因生物存在安全性的原因？
2.完成转基因生物的优缺点对比表：
优 点 缺 点
特别提醒：　要理性看待转基因技术：(1)首先需要认识到转基因技术的应用前景是非常广阔的，以基因工程为代表的大批生物技术成果进入人类的生产和生活，特别是在医药领域和农业生产上发挥了极大的作用；(2)要正视转基因技术带来的安全性问题，切实认识到个别有害转基因生物的危害性，要趋利避害；(3)完善相应的法令法规，利用法制手段确保转基因生物的安全性。增强科学家的法制意识，提高科学家的科学研究道德水平
二　关注生物技术的伦理问题
1．构建克隆人过程。
两种克隆的区别与联系
项目 治疗性克隆 生殖性克隆
目的
水平
联系
2.设计试管婴儿与试管婴儿的区别
(1)试管婴儿是利用 等技术繁殖个体，其主要目的是 。
(2)设计试管婴儿与试管婴儿相比需在胚胎移植前对胚胎进行遗传学诊断，以筛选符合特殊要求的胚胎，进而生出特定类型的婴儿
项目 设计试管婴儿 试管婴儿
技术手段
实践应用
联系
特别提醒
1．基因检测指通过基因芯片对被检测者细胞中的DNA分子进行检测，分析出被检测者所含的各种致病基因和疾病易感基因的情况的一种技术。
2．基因身份证是指把每个人的致病基因和易感基因都检测出来，记录在磁卡上。基因身份证只是检测少数、个别基因，如某些遗传病基因、某人特有性状的基因，而不是检测每个人的所有基因。
三.　禁止生物武器
1．种类
种　类 例　证
病菌
病毒
生化毒剂
经基因重组的致病菌
2.．简述生物武器的特点及传播途径及局限性。
3.．简述中国政府对待生物武器的态度。
对应训练
1.（2012许昌市一模）基因工程产物可能存在着一些安全性问题，但不必担心。下列说法不正确的是 ( )
A．三倍体转基因鲤鱼与正常鲤鱼杂交，进而导致自然种群被淘汰
B．运载标记基因（如抗生素基因）可能指导合成有利于抗性进化的产物
C．目的基因如杀虫基因，本身编码的产物可能会对人体产生毒性
D．目的基因通过花粉的散布转移到其他植物体内，造成基因污染
2．所谓“设计试管婴儿”，实际上就是指体外受精形成的胚胎(几个细胞期)在植入母体孕育前，根据人们的需要，将胚胎的一个细胞取出，进行某些基因检测。当检测结果符合人们需要时，再把胚胎植入母体孕育。设计试管婴儿不同于为解决不孕夫妇的生育问题而出现的试管婴儿。下列关于设计试管婴儿的问题，哪项不合乎道德规范(　　)
A．利用设计试管婴儿的脐带血
B．设计试管婴儿，不一定非考虑他的性别
C．利用设计试管婴儿技术设计畸形胎儿，以供展览
D．利用设计试管婴儿提供骨髓造血干细胞，救治病人
3．据英国广播公司(BBC)报道，“美国科学家创造了世界上第一批转基因婴儿。他们从年轻的健康妇女的卵细胞中提取出细胞质，然后注入年纪较大的不育妇女的卵细胞中，主要是为卵细胞注入健康的线粒体，以增加不育妇女的受孕机会。”请分析回答：
(1)为什么在卵细胞内注入健康的线粒体，会增加年龄较大的不育妇女的受孕机会？
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
(2)由此培育的婴儿的核遗传物质来自一父二母。这种说法对吗？为什么？
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
(3)2000年9月，美国有一位名叫玛尼的女孩患上了一种致命的贫血病，需要进行造血干细胞移植，这个女孩的父母也通过设计试管婴儿的办法，生下了一个名叫安蒂姆的男婴，医生用其脐带血中的造血干细胞挽救了玛尼的生命。设计试管婴儿技术的问世，引起了全球各界的激烈争论。你是支持还是反对？试说明理由。
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4.(2012武汉市高中毕业生五月模拟) 1981年Evans和Kaufman首次成功分离出小鼠胚胎干细胞(ES细胞)，医学界对其的研究虽颇有争议但也如火如荼。2008年1月17日《干细胞》杂志报道，美国加州的科学家使用了进行试管受精的年轻女性捐献的卵子去核，以及2名志愿者的皮肤成纤维细胞的细胞核，成功克隆出了5个人体胚胎，进而可以开发出有研究价值的干细胞。请回答下列问题。
(1) 胚胎干细胞是从动物胚胎发育至囊胚期的_________或胎儿的__________________中分离得到的一类细胞。
(2) 上述过程中主要应用的动物细胞工程技术有_______________、________________。
(3) 胚胎干细胞可诱导分化为皮肤干细胞，进而分化成皮肤细胞的根本原因是_______。
(4) 某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的，骨髓移植治疗的实质是将__________________移植到患者体内。
(5) 在培养胚胎干细胞时，培养基中通常需要加入_______________等天然成分，培养过程中所需气体主要有____________。
(6) 胚胎干细胞也可作为基因工程的受体细胞，将目的基因导入胚胎干细胞最常用的方法是____________，将获得的目的基因转入胚胎干细胞前需构建基因表达载体，其目的是__________________________________________________________________________。
限时训练
题组一　转基因生物的安全性
1.下列关于转基因植物的叙述，正确的是(　　)。
A．转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中
B．转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加
C．动物的生长激素基因转入植物后不能表达
D．如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题
2．下列关于转基因生物与环境安全的叙述，错误的是(　　)
A．重组的微生物在降解污染物的过程中可产生二次污染
B．种植抗虫棉可以减少农药的使用量，对环境没有任何负面影响
C．如果转基因花粉中含有毒蛋白或过敏蛋白，可能会通过食物链传递到人体内
D．转基因生物有可能对生态系统的稳定性和人类的生活环境造成破坏
3．随着转基因技术的发展，“基因污染”应运而生。关于“基因污染”的说法正确的是(多选)(　　)
A．转基因作物的外源基因可以通过花粉扩散到它的近亲作物上，从而污染生物基因库
B．杂草、害虫从它的近亲获得的抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性
C．基因污染是一种不增殖不扩散的污染
D．基因污染的危害在于引起了遗传物质的改变，难以一下子消除
题组二　生物技术伦理
4治疗性克隆有希望最终解决供体器官的短缺和器官移植出现的排异反应。如图表示治疗性克隆的过程，下列说法正确的是(　　)。
A．图示过程利用了动物细胞培养和动物体细胞融合技术
B．图示过程实现了动物细胞的全能性，其优点是用上述方式获得的各种脏器组织细胞、神经细胞等进行移植降低了免疫排斥
C．①过程的细胞学基础是细胞的增殖和分化
D．①、②过程需要进行DNA复制和蛋白质合成，同时还需要在培养液中不断补充细胞所需要的ATP
5.关于设计试管婴儿的问题，下列哪项不合乎道德规范(　　)。
A．利用试管婴儿提供骨髓造血干细胞，救治病人
B．利用设计试管婴儿技术设计畸形胎儿，以供展览
C．利用试管婴儿的脐带血救治病人
D．设计试管婴儿，不一定要考虑他的性别
6.． 下列有关生物技术安全和伦理问题的观点不合理的是(　　)
A．对于转基因技术，我们应该趋利避害，理性看待
B．我国禁止生殖性克隆和治疗性克隆
C．我国不发展、不生产、不储存生物武器、并反对其扩散
D．对于基因检测应该保护个人遗传信息的隐私权
7．基因工程等生物高科技的广泛应用，引发了许多关于科技与伦理的争论。有人欢呼，科学技术的发展将改变一切；有人惊呼，它将引发道德危机。对此，我们应持的正确态度是(多选)(　　)
A．摒弃现有的道德规范，推动科学发展
B．发挥道德规范的作用，限制负面效应
C．科技的发展必须以现有道德规范为准绳
D．适当调整现有道德规范，适应科技发展
8．供体器官的短缺和排斥反应是制约器官移植的两个重要问题。而治疗性克隆能最终解决这些问题。下图是治疗性克隆的过程图解。
(1)正常情况下，去核的卵细胞取自于女性卵巢排卵后在输卵管中________________期的卵细胞。
(2)重组细胞发育的过程中，细胞开始分化发生在______期。
(3)治疗性克隆所用到的技术名称是________________，要想获得基因型完全相同的两个胚胎，可采用________________技术。
(4)已知患者是红绿色盲的女性，图中提供卵细胞的为完全正常的年轻女性。移植器官后，该患者所生育子代红绿色盲的情况是__________________________________________。
9．克隆羊“多利”的问世，很快在全世界引发了一场大讨论，其中关于“治疗性克隆”的问题也成为人们关注的焦点。下图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图作答。
(1)过程A表示________，是目前实现体细胞克隆的关键技术，该技术的主要操作是应用患者的体细胞作为核供体，由①________细胞提供细胞质，进行人工重组。
(2)经过程B得到的结构中，④是未分化的细胞，因而这些细胞被认为是胚胎干细胞。在体外培养条件下，胚胎干细胞具有增殖能力并保持________状态。
(3)对于“治疗性克隆”仍然存在许多争论，有一男子患有白血病，后经医生利用其出生时保留的脐带血进行治疗后康复，你认为这种做法符合伦理道德吗？为什么？
10．“试管婴儿”技术是通过将不孕夫妇的精子和卵细胞取出在试管中完成受精，并在试管中培养使其发育到如图所示的时期，再将胚胎移入女性子宫内发育成胎儿。它不仅使一部分不能生育的男女重新获得了生育的机会，也为人类的优生开辟了新的途径。据此回答：
(1)“试管婴儿”技术在生物学上所依据的原理是(　　)
A．有性生殖 B．组织培养
C．克隆技术 D．基因工程
(2)人的受精卵通过卵裂，逐渐形成大量形态、功能不同的细胞、组织，并进而形成器官和系统。从细胞水平看，卵裂的分裂方式是________________。
(3)该图示时期是胚胎发育的________期。
(4)在该图下一时期，b细胞最可能成为________胚层的一部分。
(5)“试管婴儿”的形成用到下列哪些技术？________。(填序号)
①体外培养　②人工授精　③胚胎移植　④核移植
(6)要得到“同卵双胞胎”，采用的技术是____________，双胞胎的性别是否相同？________________。
(7)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿技术”，二者在对人类作用上的区别是什么？
________________________________________________________________________。
(8)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是_________________________________
________________________________________________________________________。
题组三　生物武器
11.下列哪种生物不能作为生物武器(　　)。
A．伤寒杆菌 B．炭疽杆菌 C．乳酸菌 D．天花病毒
12生物武器的传播途径包括(　　)。
①直接传播　②食物传播　③生活必需品传播　④施用者人体传播
A．①② B．②③ C．①②③ D．①②③④
13．生物武器有传染性强的特点，针对这一特点，下列哪项不是防治生物武器的有效措施(　　)
A．提前接种和个人的防护
B．发现病人，立即报告，及时隔离
C．注意切断传播途径
D．只注意环境消毒，不注意动植物灭菌
14．炭疽热是一种由炭疽杆菌引发的急性传染病，炭疽杆菌主要以孢子形式存在，孢囊具有保护功能，能使细菌不受阳光、热和消毒剂的破坏而在自然界中长期存活。通过空气传播的呼吸性炭疽热后果最为严重，致死率约为95%～100%。所以它也是一种重要的生物武器。
(1)生物武器多具有________________________________________等特点(答出两个方面即可)，目前有些国家用新技术制造全新致病菌，使感染者突然发病，无药可医，受害国极度恐慌，机构瘫痪。
(2)下列有关炭疽杆菌致病特点的叙述中，不正确的是________。
A．传染性极强
B．感染者死亡率极高
C．只要有0.001 mg就能引发炭疽病
D．造成人的精神失常
(3)1998年6月27日，中美联合声明中重申了在任何情况下________、不生产、________生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
高考真题体验
1.（2012江苏13.） 下列关于转基因生物安全性的叙述，错误的是（ ）
A. 种植转基因作物应与传统农业种植区隔离
B. 转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中
C. 种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性
D. 转基因植物的目的基因可能转入根际微生物
2（2012高考江苏卷）通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是（ ）
A. 对供体和受体母牛都要进行相同激素处理
B. 受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行
C. 对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植
D. 胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低
3．(2012浙江高考２)下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述，正确的是
A. 绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性
B. 卵裂球细胞的体积随分裂次数的增加而不断增大
C. 囊胚的滋养层细胞具有发育全能性[来源：中教网]
D. 原肠胚发育分化形成内外两个胚层
4.（2012高考山东卷）毛角蛋白II型中建四（KIFII）基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFII基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。
（1）过程①中最常用的运载工具是__________，所需要的酶是限制酶和_____________。
（2）在过程②中，用__________处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是_____________________________。
（3）在过程③中，用___________处理以获得更多的卵（母）细胞。成熟卵（母）细胞在核移植前需要进行____________处理。
（4）从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是______________________。在胚胎移植前，通过____________技术可获得较多胚胎。
5.(2011年高考江苏卷)下列关于胚胎工程的叙述，错误的是(　　)
A．体外受精是指获能的精子和成熟的卵子在相应溶液中受精
B．受精卵发育到原肠胚阶段才能进行胚胎移植
C．早期胚胎培养与动物细胞培养的培养液通常都需加入血清
D．试管婴儿技术主要包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术
6．(2011年高考广东卷)华南虎是国家一级保护动物，可采用试管动物技术进行人工繁殖，该技术包括的环节有(　　)
①转基因　　②核移植　　③体外受精　　④体细胞克隆　　⑤胚胎移植
A．①③　　　　　　　　　B．①④
C．②⑤ 　　　　　　　　 D．③⑤
7．(2011年高考山东卷)(8分)人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如下图所示。
(1)卵母细胞除从活体输卵管中采集外，还可以从已处死的雌鼠________中获取。
(2)图中的高血压相关基因作为________________，质粒作为____________，二者需用_______________________________切割后连接成重组载体，该过程与质粒上含有________
________________________有关。
(3)子代大鼠如果__________________________和________________，即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达，然后可用其建立高血压转基因动物模型。
(4)在上述转基因大鼠的培育过程中，所用到的主要胚胎工程技术是________________、早期胚胎培养和胚胎移植。
8．(2011年高考福建卷)(10分)一对表现型正常的夫妇，生了一个镰刀型细胞贫血症(常染色体隐性遗传病)患儿。在他们欲生育第二胎时，发现妻子的双侧输卵管完全堵塞，不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断，过程如下图。
请回答：
(1)过程①是指在体外进行的______________处理，从而使精子与卵子结合形成受精卵；过程②称为______________。
(2)在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞提取物质③________进行PCR扩增，然后用MstⅡ对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切产物。据此判断，MstⅡ是一种_________________酶。
(3)不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同，形成不同的电泳条带。该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如④，据此判断该胎儿为________(正常/患者/携带者)。
学案54 生物技术的安全性和伦理问题
答案与解析
基础自查
一．转基因生物的安全性
2．(1)食物安全：毒性蛋白、过敏原、营养成分的改变。
(2)生物安全：对生物多样性的影响。
(3)环境安全：对生态系统稳定性的影响。
3．正确的伦理舆论导向；社会的监督和法规的保障。
二、设计试管婴儿需对胚胎进行基因检测。
三、禁止生物武器
1．生物武器
种类：病菌、病毒、生化毒剂及经基因重组的致病菌。
散布方式：通过食物、生活必需品等散布到敌方。
危害：对军队和平民造成大规模杀伤后果。
2．在任何情况下，不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
课堂深化探究
一　转基因生物的安全性
1．(1)目前对基因的结构、调控机制及基因间的相互作用了解有限。
(2)目的基因往往是异种生物的基因。
(3)外源基因往往是随机插入宿主细胞基因组的。
2.完成转基因生物的优缺点对比表：
优 点 缺 点
①解决粮食短缺问题②减少农药使用，减少环境污染③增加食物营养，提高附加值④增加食物种类，提升食物品质⑤提高生产效率，带动相关产业发展 ①可能产生新病毒或新过敏原②可能产生抗除草剂的杂草③可能使疾病的传播跨越物种障碍④可能会损害生物多样性⑤可能干扰生态系统的多样性
二　关注生物技术的伦理问题
1．
两种克隆的区别与联系
项目 治疗性克隆 生殖性克隆
目的 治疗人类疾病 用于生育，产生新个体
水平 细胞水平 个体水平
联系 都属于无性繁殖，产生新个体、新组织，遗传信息相同
2.(1)试管婴儿是利用体外受精和胚胎移植等技术繁殖个体，其主要目的是解决不孕夫妇的生育问题。
(2)设计试管婴儿与试管婴儿相比需在胚胎移植前对胚胎进行遗传学诊断，以筛选符合特殊要求的胚胎，进而生出特定类型的婴儿
项目 设计试管婴儿 试管婴儿
技术手段 多了胚胎移植前进行遗传诊断这一环节 不需进行遗传诊断
实践应用 用于白血病、贫血等疾病的治疗 解决不孕不育问题
联系 从培育过程上看，二者都是体外受精，经体外早期胚胎发育，再进行胚胎移植；从生殖方式上看，二者应为有性生殖
三.　禁止生物武器
1．种类
种　类 例　证
病菌 炭疽杆菌、伤寒杆菌、霍乱弧菌
病毒 天花病毒、动物痘病毒
生化毒剂 肉毒杆菌毒素
经基因重组的致病菌 通过转基因技术改造的蜡状杆菌、重组流感病毒
2.．简述生物武器的特点及传播途径。
(1)生物武器的特点
①致病力强，传染性大；②有潜伏期，在潜伏期内一般症状不明显，难以被发现；③污染面积大，危害时间长；④传播途径多；⑤生物武器造价低，技术难度不大，可以在任何地方生产。
(2)生物武器的传播途径
直接或通过食物、生活必需品、空气、水等传播。
（3）局限性
生物武器主要指病原微生物，所以它们的生存、繁殖、死亡易受环境条件的影响；受地形、风向等多种条件影响；生物武器使用不易控制，使用不当可危害本方安全。
3．在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器，并反对生物武器及其技术和设备的扩散。　
对应训练
1.【解析】三倍体转基因鲤鱼不能与正常鲤鱼杂交，即使能杂交后代也是不育的，不会导致自然种群被淘汰。
【答案】A
2．C解析：试管婴儿的设计一般是为了救治病人需要试管婴儿的骨髓、干细胞、脐带血等等，这样的设计都符合伦理道德，而那些为达到不正当目的而设计试管婴儿的做法都违背伦理道德。
3.．答案：(1)线粒体是细胞能量的“动力工厂”，能为卵细胞提供足够能量。
(2)不对，只有卵细胞的细胞质中具有来自捐赠妇女的线粒体DNA，受精卵的核遗传物质来自父母双亲各一半。
(3)反对：把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重；抛弃或杀死配型不合适的胚胎，无异于“谋杀”。
支持：①符合人类伦理道德，体现了父母强烈的爱子之心；是救治患者最好、最快捷的方法之一：②提供骨髓中的造血干细胞不会对试管婴儿造成损伤。
解析：(1)线粒体能为卵细胞提供能量，增加了年龄较大孕妇的受孕机会。
(2)只有卵细胞的细胞质中具有来自捐赠妇女的线粒体DNA，受精卵的核遗传物质来自父母双亲各一半。
(3)一种观点是：把试管婴儿当作人体零配件工厂，是对生命的不尊重；抛弃或杀死配型不合适的胚胎，无异于“谋杀”。另一种观点是：此法是救治患者最好最快的方法，而且提供骨髓中造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤，这样能使两个孩子活下来，是两全其美的行为。
4.（1）胚胎干细胞是从动物胚胎发育至囊胚期的内细胞团或从胎儿原始性腺中分类得到的一类分化程度很低的细胞。
（2）在题干中所叙述的过程中，需要将卵子在体外培养至MⅡ中期，接着将成纤维细胞的细胞核注入到去核的卵子中，然后进行体外培养。所以主要应用的技术有动物细胞培养和核移植技术。
（3）分化的本质（根本原因）是基因的选择性表达。
（4）骨髓移植的实质是将匹配的造血干细胞移植到患者体内，使患者可以产生正常的白细胞。
（5）在进行动物细胞培养时，通常需要加入血清或血浆等天然成分。在碰过程中需要不断通入氧气和二氧化碳，其目的是维持细胞的有氧呼吸和培养液中的pH。
（6）将目的基因导入动物细胞的方法是显微注射法。构建基因表达载体的目的是使目的基因可以复制和表达，使目的基因可以长久的存在于受体细胞中并遗传给下一代，同时能进行表达，发挥作用。
【答案】
(1) 内细胞团(1分) 原始性腺细胞(1分) (2) 动物细胞培养(1分) 细胞核移植(1分) (3) 基因的执行情况不同(或基因选择性表达的结果)(1分) (4) 造血干细胞(2分)
(5) 动物血清(2分)O2和CO2(2分) (6) 显微注射法(2分) 使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以传给下一代，同时使目的基因能够发挥作用(2分)
①部位的细胞属于滋养层，在功能上具有自我复制和多向分化潜能的特性。
限时训练
题组一　转基因生物的安全性
1.解析　抗除草剂基因导入到油菜的染色体后则可以通过花粉传入环境中；转抗虫基因的植物可杀死无抗性昆虫，对昆虫的抗性具有选择作用，所以会导致昆虫群体抗性基因频率增加；转基因技术打破了生殖隔离，动物的生长激素基因转入植物后可以表达；来源于自然界的目的基因导入植物体后，可能破坏原有的基因结构，具有不确定性，外源基因也可能通过花粉传播，使其他植物成为“超级植物”等，所以转基因技术存在着安全性问题。
答案　A
2．B　本题考查转基因生物与环境安全的知识。种植抗虫棉虽然可以减少农药的使用量，但抗虫害的转基因作物的长期大量种植，会使目标害虫发生群体改变，产生抗性，更难杀灭。
3．ABD　本题考查转基因生物的安全性问题。基因污染是一种可增殖可扩散的污染。外源基因可能通过花粉扩散到转基因作物的近亲作物上，污染生物基因库，杂草、害虫也可从它的近亲获得抗性基因，从而破坏生态系统的稳定性，基因污染的危害难以一下子清除。]
题组二　生物技术伦理
4解析　图示过程利用了动物细胞培养、核移植和早期胚胎培养技术；图示过程没有实现动物细胞的全能性，细胞的全能性强调的最终结果是得到了完整的个体；①过程是胚胎干细胞通过不断地分裂和分化形成各种组织的过程；①、②过程需要进行DNA复制和蛋白质合成，同时还需要在培养液中不断补充细胞所需要的各种营养物质，在此期间细胞所需要的能量来自细胞内物质代谢产生的ATP。
答案　C
5.解析　设计试管婴儿不同于为解决不孕夫妇的生育问题而出现的试管婴儿，设计试管婴儿一般是为了救治病人，需要试管婴儿的骨髓、造血干细胞、脐带血等等，这样的设计都符合伦理道德，而那些为达到不正当目的而设计试管婴儿的做法都违背伦理道德。理解设计试管婴儿给人们带来的利益以及引发的社会问题，正确地、辩证地看待设计试管婴儿。
答案　B
6．B　[我们应该利用转基因技术为人类造福。我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆。]
7．BD
8．(1)MⅡ　(2)囊胚　(3)核移植技术　胚胎分割
(4)男孩红绿色盲，女孩不一定
解析　排卵后在输卵管中的卵细胞是已经进行完减数第一次分裂的细胞，即MⅡ期的卵细胞；治疗性克隆所用的技术名称为核移植技术，要想获得基因型完全相同的两个胚胎可采用胚胎分割技术。
9．(1)细胞核移植　(次级)卵(母)
(2)未分化　(3)符合，因为脐带血不是来自于胚胎，其中的造血干细胞属于成体干细胞(或脐带血是身外之物，属于废物利用，符合伦理道德)
解析　(1)从图中可以看出，A是细胞核移植的过程。(2)胚胎干细胞在体外培养的时候，能保持未分化的状态。
10．(1)A　(2)有丝分裂　(3)囊胚
(4)内　(5)①②③
(6)胚胎分割移植　相同
(7)前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植等的疾病；后者胚胎在移植前需要进行遗传学诊断
(8)破坏了人类正常的性别比例，严重违反了伦理道德
解析　(1)试管婴儿技术实际是体外受精，即经过了精卵结合，所以是有性生殖。(2)卵裂是指在透明带中进行的早期胚胎发育，细胞数目不断增多，此时的细胞分裂方式为有丝分裂。(3)此时期的特点是含有一个腔，即囊胚腔，所以称为囊胚期，聚集在胚胎一端，个体较大的细胞称为内细胞团。(4)内细胞团将来发育为胎儿的各种组织，囊胚期的下一时期为原肠胚期，内细胞团下方细胞即b细胞形成内胚层，将来继续发育成消化道、呼吸道上皮及胰腺等腺体。(5)试管婴儿的过程为：
受精卵早期胚胎(8～16个细胞)母体子宫―→婴儿。(6)要提高胚胎利用率进行胚胎分割，如将一个受精卵的早期胚胎一分为二，再移植到母体子宫发育，可形成两个婴儿，即同卵双胞胎，性别完全相同。(7)考查了普通试管婴儿与设计试管婴儿的区别。(8)有些人认为那些配型不合适的胚胎被丢弃或杀死是滥用设计试管婴儿的技术，如设计婴儿性别等引起性别比例失调，违反了伦理道德。
题组三　生物武器
11解析　生物武器必须是能致病的病菌、病毒或生化毒剂等。乳酸菌是一种非致病菌，因此不能作为生物武器。生物武器的种类包括致病菌、病毒、生化毒剂，以及经过基因重组的致病菌等。
答案　C
12解析　生物武器的传播途径有直接传播或通过食物、生活必需品等散布。
答案　C
13．D　[防护生物武器，既要注意环境消毒，又要注意动植物灭菌，因为动植物都可以成为传染源。]
14．(1)致病力强，传染性大；有潜伏期，一般潜伏期的症状不明显，难以及时发现；污染面积大，危害时间长，杀伤范围达数百至数千平方公里；传染途径多；生物武器造价低，技术难度不大，隐蔽性强(答出两个方面即可)　(2)D　(3)不发展　不储存
解析　要了解生物武器的特点和我国对生物武器的态度和观点。炭疽热事件作为一个社会热点，要能从生物学的角度来分析相关问题。
高考真题体验
1.【答案】B
【解析】种植转基因作物应防止对别的植物产生基因污染，所以与传统农业种植区隔离，A正确；动物取食转基因作物后，要经过消化吸收才进入身体，目的基因不可能直接进入动物细胞，B错；转基因植物可能与野生植物发生杂交而出现基因交流，影响野生植物的多样性，C正确；目的基因被微生物摄入细胞内后，可能进入这些微生物中，D正确“汉水丑
2【答案】D
【解析】对供体和受体母牛进行同期发情处理，所用激素相同，但对供体母牛进行超数排卵要用促性腺激素，受体母牛则不需要，A错；受精可在体内进行，B错；冲卵得到的胚胎应培养到桑椹胚或囊胚方可移植，C错；到目前为止，最常见的是分割产生的同卵双胎，而同卵多胎成功的比例很小，D正确
3【答案】A
【解析】胚胎发育的卵裂期，卵裂球的总体积基本不变，因此细胞的体积会随着分裂次数的增加而不断减小。囊胚的滋养层细胞不具有发育全能性，只能发育成胎盘和胎膜，内细胞团细胞才具有发育全能性。原肠胚发育分化形成内中外三个胚层。
4解析：熟练掌握基因工程和胚胎工程的基本知识就能做出本题.
（1）运载工具（体）包括质粒、噬菌体衍生物及动植物病毒,其中质粒是主要运载体;所需工具酶是限制酶和DNA连接酶。
（2）分散皮肤组织块成单个细胞使用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）。在动物细胞培养过程中，CO2的作用是维持培养液pH的相对稳定。
（3）要得到更多的卵（母）细胞需用促性腺激素进行超数排卵处理；成熟卵（母）细胞在核移植前需要进行去核处理，以保证克隆后代的遗传性状主要了来自供体核。
（4）把重组细胞培养到早期胚胎叫早期胚胎培养技术；在胚胎移植前，通过胚胎分割技术可获得较多胚胎。
答案：（1）质粒 DNA连接酶 （2）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶） 维持培养液的PH稳定 （3）促性腺激素 去核 （4）早期胚胎培养 胚胎分割
5【答案】B
【解析】体外受精是指获能的精子与成熟的卵子在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精的过程，A项正确；胚胎移植应在早期胚胎培养至桑椹胚或囊胚期进行，B项错误；早期胚胎培养液中含有一些无机盐和有机盐类，含维生素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及激素、血清等物质，动物细胞培养液的成分为糖类、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素，还有血清等成分，故C项正确；试管婴儿技术与试管动物技术类似，包括体外受精、早期胚胎培养和胚胎移植技术等，D项正确。
6【答案】D
【解析】试管动物技术是指通过人工操作使卵子和精子在体外条件下成熟和受精，再通过培养发育为早期胚胎后，经过移植产生后代的技术，所以该技术包括的环节有③体外受精和⑤胚胎移植。
7【答案】(1)卵巢　(2)目的基因　载体　同种限制性核酸内切酶(或同种限制酶)　限制酶切割位点　(3)检测到体内有相关蛋白　出现高血压　(4)体外受精
【解析】(1)对于实验动物大鼠，如果是从活体输卵管中采集的卵母细胞，可以直接与获能的精子在体外受精。如果是从已处死的雌鼠卵巢中采集的卵母细胞，需要在体外经人工培养成熟后，才能与获能的精子受精。(2)题图中的高血压相关基因作为目的基因，质粒作为载体，二者需用同种限制性核酸内切酶切割后才能连接成重组载体，该过程与质粒上有限制酶切割位点有关。(3)若在子代大鼠的体内检测出与高血压相关的蛋白质，则从分子水平上说明高血压相关基因已成功表达；若子代大鼠的血压升高，则从个体水平上说明高血压相关基因已成功表达。(4)在转基因动物的培育过程中，需要用到的胚胎工程技术主要有体外受精技术、早期胚胎培养和胚胎移植等。
8【答案】(1)精子获能　胚胎移植　(2)DNA　限制性核酸内切　(3)正常
【解析】(1)体外受精时精子要经过获能处理，卵子要培养到减数第二次分裂的中期时才能受精。受精后形成的受精卵在体外培养到8～16个细胞的早期胚胎，再移植到母体的子宫内进一步发育。(2)基因诊断时首先要从细胞中提取DNA，切割DNA分子的酶为限制性核酸内切酶。(3)按题意分析，双亲都是杂合子，各含一个正常基因和一个致病基因，患儿中两个基因都为致病基因，比较电泳带谱，可知胎儿中含的都是正常基因。
www.第一单元 走进细胞和组成细胞的分子
学案2 细胞中的元素和化合物
考纲要求
1.水和无机盐的作用(Ⅰ)。
2.检测生物组织中的还原糖、脂肪和蛋白质。（实验与探究）
复习目标
1.简述组成细胞的元素的分类
2.说出水和无机盐的存在形式及作用，并能解释一些生活中的现象。
3.掌握检测生物组织中的糖类、脂肪、蛋白质的原理及方法步骤
4.学会正确使用高倍镜观察细胞
基础自查
一、组成细胞的元素和化合物
１.细胞中常见的化学元素有多少种？根据什么将这些必需元素分为大量元素和微量元素？大量元素有哪些？微量元素呢？你还能说出那些关于元素的知识？
2.组成细胞的化合物种类？细胞中含量最多的化合物是哪种？含量最多的有机化合物是哪种？
特别提醒:
1 .组成生物体的化学元素在不同的生物体内种类大体相同；不同的生物体内各种化学元素的含量一般相差很大。
2 .元素分类是根据生物体内的含量，而不是生理作用，微量元素虽含量少，但其生理作用却不可替代，如Zn是DNA聚合酶和RNA聚合酶的辅助因子，缺Zn将导致DNA复制和RNA合成不能正常进行。
.列表比较检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质等时鉴定试剂和颜色变化
二、细胞中的无机物
1 .比较水的存在形式、特点、功能
2.说出细胞中的无机盐存在形式、功能。
课堂深化探究
一、1.列举常见无机盐在细胞中的作用
2.细胞内有机分子的元素组成、单体构成与合成场所
种类 元素组成 构成单体 合成场所
多糖
脂质
蛋白质
核酸
二、1 .检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质等的实验原理及步骤
2. 实验成功的关键是材料的选择。三个实验中都不宜选取有颜色的材料，分析原因是什么？你认为实验还有哪些需要注意的问题？
3 .双缩脲和斐林试剂的成分相同，但浓度、使用和原理不同。请说出其中的区别
特别提醒:
三类有机物检测在操作步骤上的差异
(1)唯一需要加热——还原糖鉴定，且必须水浴加热，不能用酒精灯直接加热。若不加热，则无砖红色沉淀出现。
(2)唯一需要显微镜——脂肪鉴定。
(3)混合后加入——斐林试剂；分别加入——双缩脲试剂(先加A液，后加B液，且B液不能过量)。两者成分相同，但CuSO4的浓度不同，所以不能混用。
三、细胞中的无机物
１.在农村秋季粮食收获之后，农民要将粮食晒干后进行储存，这样能保存较长时间。如果将晒干后的粮食放入试管中进行加热，会发现试管壁上有水珠出现。如果粮食再进行焚烧，则只会留下少量呈灰白色的灰分。请据此思考以下几个问题：
粮食晒干过程中，丧失的化合物是什么？在细胞中是以什么形式存在的？
晒干后的粮食在试管中加热，试管壁上出现的水珠在细胞中以什么形式存在？此时的种子还能萌发吗？
粮食焚烧后留下的少量灰分是什么？
特别提醒
1 .自由水含量与代谢强度的关系
(1)生物体代谢越旺盛，其体内自由水相对比例越高。如种子萌发时，先要吸收大量的水分，以增加自由水的含量，并加快代谢速度。
(2)结合水不参与代谢作用，但结合水的相对含量与植物的抗寒性有关。如冬季，植物吸水减少时，细胞内结合水相对含量升高，由于结合水不易结冰和蒸腾，从而使植被抗寒性加强。
2 .自由水、结合水相互转化
在活细胞内，在生命活动不受限制的温度变化范围内：
自由水结合水
一般情况下，温度略升高，自由水含量将升高，反之则自由水含量降低。相同条件下，自由水含量高的细胞，代谢旺盛。结合水含量高的细胞代谢较弱。
2.无机盐含量仅占细胞鲜重的1~1.5% ，但在细胞中发挥重要的作用。请结合下列材料总结出无机盐离子的重要作用。
材料 作用
材料1 Mg2＋是　　　　　　的必需成分Fe2＋是　　　　　的主要成分，CaCO3是动物和人体牙齿、骨骼的重要成分
材料2：Ca2＋对血液的凝固非常重要，血液中Ca2+含量太低，会出现 症状；太高或出现　　　　　　　　症状
材料3：医用生理盐水为质量分数0.9%的氯化钠溶液
材料4：锌是形成与记忆相关的蛋白质不可缺少的元素，儿童缺锌就会导致大脑发育不完善。
材料5：血液中存在NaHCO3/H2CO3、NaH2PO4/Na2HPO4缓冲对，调节机体的酸碱平衡
3.设计实验验证Mg是小麦幼苗生长发育的必需元素的实验思路
特别提醒
通常用溶液培养法等来确定植物必需的矿质元素，方法是在配制的营养液中除去或加入某一元素，观察植物的生长发育和生理生化变化。如果除去某一种元素，植物生长发育不良，并出现特有的病症，当加入该元素后，症状又消失，说明该元素为植物的必需元素。反之，若减去某一元素后，对植物生长发育不造成不良影响，即表示该元素不是植物必需元素。
需配制两种溶液：完全培养液[含有植物生长所需要的全部元素适量配比溶液]、缺X素完全培养液。
对应训练
1 .如图是细胞中化合物含量的扇形图，图2是有活性的细胞中元素含量的柱形图，下列说法不正确的是 (　　)
A .若图1表示细胞鲜重，则A、B化合物依次是H2O、蛋白质
B .若图2表示组成人体细胞的元素含量，则a、b、c依次是O、C、H
C .地壳与活细胞中含量最多的元素都是a，由此说明生物界与非生物界具有统一性
D .若图1表示细胞完全脱水后的化合物含量，则A化合物具有多样性，其必含的元素为C、H、O、N
2 .一位农民种植的某块农田小麦产量总是比邻近地块的低。他怀疑该农田可能是缺少某种元素，为此将该块肥力均匀的农田分成面积相等的五小块，进行田间实验。除施肥不同外，其他田间管理措施相同。实验结果如下表：
地块 甲 乙 丙 丁 戊
施肥情况 尿素 磷酸二氢钾 磷酸二氢铵 硫酸铵 不施肥
小麦收获量(kg) 55.56 65.26 56.88 55.44 55.11
由表中可判断，该农田最可能缺少的元素是(　　)
A .K B .N C .P D .S
3 .下列有关实验操作及显色结果的叙述中，错误的是( 　)
A .在常温条件下，稀蛋清溶液与双缩脲试剂作用呈紫色
B .在沸水浴条件下，菜花细胞中提取的DNA与二苯胺作用呈蓝色
C .用酒精洗去浮色后，花生子叶细胞中的脂肪与苏丹Ⅳ作用呈橘黄色
D .在常温条件下，溴麝香草酚蓝水溶液可与CO2作用呈橘黄色
4、下列有关检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质三个实验的叙述中，不正确的是（ ）
A .只有脂肪的检测需要使用显微镜
B .只有还原糖的检测需要加热到50～65℃
C .检测还原糖、蛋白质所用试剂相同
D .三个实验的显色反应均不相同
5.下列关于细胞中水的含量的叙述，不正确的是（ ）
A .水是人体细胞中含量最多的化合物
B .老年人细胞中含水量比婴儿的少
C .新陈代谢越旺盛，细胞中的含水量越高
D .抗冻的植物细胞内自由水含量大
6、小明同学的不良反应引起了父母的担忧：感冒频繁，口腔溃疡反复发作，伤口不易愈合，食欲不振，免疫力低下。比起同龄儿童，他的身体偏矮，偏瘦。去医院后，经检查发现小明血清中锌的含量过低。对上述材料的解释，不正确的是(　　)
A .锌是人体必需的化学元素
B .锌在人体的生长发育过程中的作用不容替代
C .锌是人体必需的微量元素
D .锌的作用极大，只要有锌，人就能正常生长
思路导引　解答此题要从以下几个方面入手：①不良反应是缺锌引起的。②锌是微量元素。③微量元素在生物体内的作用。
7 .“xx”乳酸亚铁口服液可以有效地治疗人类缺铁性贫血症，这是因为其中的Fe2＋进入人体后能(　　)
A .调节血液的酸碱平衡 B .调节血液的渗透压
C .构成红细胞中的血红蛋白 D .促使更多红细胞的产生
实验探究
１.斐林试剂的甲液是质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液，乙液是质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液。双缩脲试剂的A液是质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液，B液是质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液。某同学在“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”的实验中，产生了一些疑问，在征得老师同意后，他利用课外时间进行了探究。下列是其探究实验的部分操作：
试管 第1次加入物 第2次加入物 第3次加入物
1号 1 mL 0.1 g/mL NaOH溶液 1 mL 0.05 g/mL CuSO4溶液 2 mL苹果汁
2号 1 mL 0.1 g/mL NaOH溶液 2 mL苹果汁 1 mL 0.05 g/mL CuSO4溶液
3号 2 mL苹果汁 1 mL 0.1 g/mL NaOH溶液 1 mL 0.05 g/mL CuSO4溶液
4号 1 mL 0.05 g/mL CuSO4溶液 2 mL苹果汁 1 mL 0.1 g/mL NaOH溶液
5号 1 mL 0.05 g/mL CuSO4溶液 1 mL 0.1 g/mLNaOH溶液 2 mL苹果汁
6号 1 mL 0.1 g/mL NaOH溶液 4滴 0.01 g/mL CuSO4溶液 2 mL苹果汁
请分析回答下列问题：
(1)该同学试图通过上述实验解决什么问题？
________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________。
(2)上述试管中，作为对照的是________。
(3)要使上述试管中的溶液发生显色反应，还必须做______处理。
(4)要提高该实验结果的可信度，还应该_____________________________________
____________。
(5)你认为该同学的这种活动有意义吗？请简要说明。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
体会：还原糖的鉴定是新制得的Cu(OH)2与醛基的反应，产生Cu2O沉淀，而蛋白质的鉴定是在碱性环境下Cu2＋与肽键结合成特定化合物的显色反应，原理的不同决定了实验操作方法的不同。
2、为验证"镁是植物生活的必需元素"，三位同学进行了实验设计，下列是实验的基本思路。请分别指出三个实验思路能否达到实验目的，为什么？再写出你的设计思路。
（1）实验一：取生长状况一致的大豆幼苗，用符合实验要求的容器进行培养。对照组容器内只盛有蒸馏水，实验组盛有用蒸馏水配制的镁盐溶液，两组置于相同的适宜条件下培养，并对溶液通气，观察比较两组植物的生长发育情况。
（2）实验二：取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中（砂性土壤肥力均匀，容器符合实验要求），对照组浇以蒸馏水，实验组浇以蒸馏水配制的镁盐溶液，两组置于相同的适宜条件下培养，观察比较两组植物的生长发育情况。
（3）实验三：取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中（砂性土壤肥力均匀，容器符合实验要求），对照组浇以含有植物必需的各种元素的完全营养液，实验组浇以不含镁离子的完全营养液，两组置于相同的适宜条件下培养，观察比较两组植物的生长发育情况。
（4）下面由你进行实验设计，请写出你的设计思路
限时训练
题组一:组成细胞的元素及化合物
1 .下列关于构成细胞的化学元素种类及作用的叙述中，不正确的是 (　　)
A .因为C是构成有机物的骨架，所以C是构成生物体的最基本元素
B .生物界和非生物界的统一性表现在组成生物体的化学元素的种类和无机自然界相同
C .构成生物体的化学元素的重要功能之一是组成细胞中各种化合物
D .构成生物体的大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等
2、生长在含盐量高、干旱土壤中的盐生植物，通过在液泡中贮存大量的Na＋而促进细胞吸收水分，该现象说明液泡内Na＋参与 (　　)
A .调节渗透压 B .组成体内化合物
C .维持正常pH D .提供能量
3、下列都含有氮元素的一组物质是 (　　)
A .脱氧核糖和脱氧核糖核酸　　
B .胰岛素和核糖核酸
C .丙酮酸和丙氨酸
D .脂肪和脂肪酶
4、糖类不含有，脂质不一定有，蛋白质也不一定有，而核酸一定有的元素是（ ）
A .N B .S C .P D .Fe
题组二　细胞中的无机物
5 .(2010·南京质检)下列关于无机盐的叙述，错误的是(　　)
A .缺铁性贫血是因为体内缺乏铁，血红蛋白不能合成
B .Mg2＋是叶绿素的成分之一，缺Mg2＋影响光合作用
C .细胞中的无机盐大多数以化合物形式存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿
D .碘是合成甲状腺激素的原料，所以常在食盐中加碘
6、2011年3月22日是第十九个“世界水日”，宣传主题是“城市水资源管理”。水污染、水资源短缺导致的水危机日趋严重，研究表明，80%的疾病是由水污染引起的。下列有关人体内水的叙述，错误的是 (　　)
A .水在病变细胞中以结合水和自由水的形式存在
B .在胰岛素的合成过程中伴随着水的产生
C .冬季，植物体内结合水含量相对增多，抗寒能力提高
D .结合水是细胞内的良好溶剂
7、下列关于生物体内水的叙述，不正确的是（ ）
A .结合水是细胞的重要组成成分
B .血细胞中的水大部分是自由水
C .细胞内结合水与自由水的比值与新陈代谢强度无关
D .自由水可参与细胞内物质的运输与化学反应
题组三　有机物的检测
8 .下列关于生物学实验中所用试剂的说法，正确的是(　　)
A .用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，需将NaOH溶液和CuSO4溶液混匀后使用
B .用吡罗红染色剂处理细胞，可以观察到DNA在细胞中的分布
C .用苏丹Ⅳ染液鉴定含油多的细胞，显微镜下可见染成红色的颗粒
D .判断酵母菌是否进行酒精发酵，可选择双缩脲试剂
9 .将面团包在纱布中放在清水中搓洗，鉴定粘留在纱布上的黏稠物质和洗出的白浆用的试剂分别是(　　)
A .碘液、苏丹Ⅲ染液 B .双缩脲试剂、碘液
C .双缩脲试剂、苏丹Ⅲ染液 D .碘液、斐林试剂
10 .下列关于实验操作步骤的叙述中，正确的是 (　　)
A .用于鉴定还原糖的斐林试剂，可直接用于蛋白质的鉴定
B .脂肪的切片法鉴定需要用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪粒
C .鉴定还原糖时，要加入斐林试剂甲液摇匀后，再加入乙液
D .用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液与B液要混合均匀后，再加入含样品的试管中，且必须现混现用
11、现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液各一瓶，可用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来。请回答：
(1)用一种试剂将上述4种溶液区分为两组，这种试剂是____，其中发生显色反应的一组是____和___ 溶液，不发生显色反
应的一组是________和________溶液。
(2)用________试剂区分不发生显色反应的一组溶液。
(3)区分发生显色反应一组溶液的方法及鉴定结果是__________________________。
题组四　应用提升
12 .小麦种子萌发时会产生淀粉酶，将淀粉水解为麦芽糖、葡萄糖等。小麦种子萌发的最适温度为30℃左右。取适量小麦种子在20℃和30℃培养箱中培养4天后，做如下处理：
在3支试管中加入等量斐林试剂并水浴加热至50℃左右，摇匀后观察试管中的颜色。结果是(　　)
A .甲呈蓝色，乙呈砖红色，丙呈无色
B .甲呈无色，乙呈砖红色，丙呈蓝色
C .甲、乙皆呈蓝色，丙呈砖红色
D .甲呈浅砖红色，乙呈砖红色，丙呈蓝色
13 .已知糖尿病病人尿液含有葡萄糖；肾炎病人因肾小球部位通透性大为增加，尿液中会有蛋白质。因此，检测病人的尿液可帮助医生确定病情。小李觉得自己身体不适，怀疑自己患了糖尿病或是肾炎。如何通过一定的检测确定是否患相应的疾病？请写出设计原理和具体操作步骤及结论。
（1）设计原理：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）操作步骤：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）现象及结论：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
六、高考真题体验
1.（2012安徽卷）1 .某同学以新鲜洋葱鳞片叶内表皮为材料，经不同处理和染色体剂染色，用高倍显微镜观察。下列描述正确的是
A .经吡罗红甲基绿染色，可观察到红色的细胞核
B .经吡罗红甲基绿染色，可观察到绿色的细胞质
C .经健那绿染色，可观察到蓝绿色颗粒状的线粒体
D .经苏丹Ⅲ染色，可观察到橘黄色颗粒状的蛋白质
2.（2012广东卷）3.分析下表，可推测
溶液 双缩脲试剂 碘液 斐林试剂
甲 ＋ － －
乙 － ＋＋ －
甲、乙混合 ＋ ＋ ＋
注：“+”显色，“++”显色更深；“-”不显色.
A.甲溶液含有淀粉酶 B.乙溶液含有还原糖
C.混合溶液不含淀粉 D.混合溶液含有淀粉酶
3.（2012江苏卷）1 .下列关于细胞中化学元素的叙述，正确的是
A .细胞中一种元素的作用能被其他元素替代
B .细胞中的脱氧核苷酸和脂肪酸都不含有氮元素
C .主动运输机制有助于维持细胞内元素组成的相对稳定
D .细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要
4.（2012江苏卷）19 .下表中有关人体细胞化合物的各项内容，正确的是
编号 化合物 实验检测 组成单位 主要功能
检测试剂 颜色反应
脂肪 苏丹Ⅲ染液 橘黄色 脂肪酸 储存能量
糖原 菲林试剂 砖红色 葡萄糖 提供能量
蛋白质 双缩脲试剂 紫色 氨基酸 承担生命活动
核酸 甲基绿染液 绿色 核苷酸 携带遗传信息
A .①
B .②
C .③
D .④
5 .（2011 .江苏卷）研究发现，砷(As)可以富集在植物体内，转化为毒性很强的金属有机物，影响水稻的株高、根长和干重；加P(与As原子结构相似)处理后水稻茎叶和根中P含量增加、As含量相对减少，水稻生长加快，干重增加，对此现象合理的解释是（多选）
A. As在水稻细胞内富集，由细胞膜的结构特点决定
B .As进入水稻细胞，导致有关酶失去活性，影响细胞代谢
C .P影响As的吸收，与细胞膜上的载体种类和数量有关
D. P是构成磷脂、核酸和ATP的重要元素，能促进水稻生长发育
6 .（2008，江苏生物）下列各组物质中，由相同种类元素组成的是
A .胆固醇、脂肪酸、脂肪酶
B .淀粉、半乳糖、糖原
C.氨基酸、核苷酸、丙酮酸
D.性激素、生长激素、胰岛素
7 .（2011 .山东卷）只有在保持细胞活性的条件下，才能显示细胞中某物质或结构的实验是 ( )。
A.苏丹Ⅲ染色观察花生种子子叶细胞中的脂肪
B .龙胆紫染色观察洋葱根尖分生区细胞的有丝分裂
C .健那绿(詹纳斯绿B)染色观察动物细胞的线粒体
D .甲基绿、派洛宁（毗罗红）染色观察动物细胞中的DNA和RNA
8 .(2007 .海南生物，15)现有无标签的稀蛋清、葡萄糖、淀粉和淀粉酶溶液各一瓶，可用双缩脲试剂、斐林试剂和淀粉溶液将它们鉴定出来。请回答问题。
(1)用一种试剂将上述4种溶液区分为两组，这种试剂是 ，其中发生显色反应的一组是 和 溶液，不发生显色反应的一组是 和 溶液。
(2)用 试剂区分不发生显色反应的一组溶液。
(3)区分发生显色反应一组溶液的方法及鉴定结果是
。
学案2 细胞中的元素和化合物
答案与解析
基础自查
一、
1、20多种。划分依据是含量。
微量元素（口诀：铁 锰 碰 新 木 桶）Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu
大量元素：C、H、O三种以H2O、CO2化合物形式吸收；N、P、K三大肥料元素；Mg、Ca、S——（美好的东西应该留住）
碳是最基本元素不是因为干重含量最多，而是因为碳易构成基本骨架，是大分子物质形成的基础。
细胞鲜重含量最多的元素是O。
细胞干重含量最多的元素是C。
生物界与非生物界及不同生物之间在元素种类上具有统一性，而在元素含量上具有差异性。
2.种类：无机物（水和无机盐）、有机物（糖类、脂质、蛋白质、核酸）
含量一般：①占细胞鲜重最多的化合物是水。
②占细胞鲜重最多的有机化合物是 蛋白质。
③占细胞干重最多的化合物是蛋白质
3.
鉴定物质 鉴定试剂 颜色变化
还原糖 斐林试剂 砖红色沉淀
淀粉 碘液 蓝色
脂肪 苏丹Ⅲ染液(或苏丹Ⅳ染液) 橘黄色(或红色)
蛋白质 双缩脲试剂 紫色
二．１.
形式 自由水 结合水
特点 流动性强、易蒸发，可参与物质代谢 不流动、不蒸发，与其他物质结合
功能 ①细胞内 的良好溶剂 ②参与生化反应③为细胞提供液体环境④运送 营养物质和代谢废物 是细胞结构的重要组成成分
联系 自由水和结合水能够随新陈代谢的进行而 相互转化
2.主要以离子形式存在。
细胞的结构成分
维持细胞和生物体的生命活动
维持生物体内的酸碱平衡
课堂深化探究
一．1. N：是构成蛋白质、核酸等物质的主要元素，能促进植物的细胞分裂。植物缺氮时叶片发黄。
P：是构成核酸、磷脂、ATP、NADP＋或NADPH等物质的重要元素。缺磷时叶片暗绿，并出现紫色。
K：提高神经系统兴奋性，维持细胞内液渗透压。人体缺钾，反应迟钝，心律失常。
Ca：是牙齿、骨骼的组成元素。人体缺钙，儿童患佝偻病，成年人患骨质疏松症。
S：构成甲硫氨酸和半胱氨酸等含硫蛋白质的重要元素。
Mg：是叶绿素的主要成分。缺镁，植物的叶片发黄。
Fe：是血红蛋白的主要成分。人体缺铁会患缺铁性贫血症。
B：促进花粉的萌发和花粉管的伸长，有利于受精作用顺利进行。缺硼，花药和花丝萎缩，花粉发育不良。
I：甲状腺激素的合成原料。成年人缺碘时，患地方性甲状腺肿。
Na：维持细胞外液渗透压。缺钠，细胞外液渗透压下降，心率加快，严重时昏迷。
2.
种类 元素组成 构成单体 合成场所
多糖 仅含C、H、O 葡萄糖等单糖 内质网、高尔基体(纤维素)
脂质 脂肪和固醇：C、H、O、;磷脂：C、H、O、(N)、P 甘油、脂肪酸 内质网
蛋白质 C、H、O、N 氨基酸 核糖体
核酸 C、H、O、N、P DNA：脱氧核苷酸；RNA：核糖核苷酸 主要在细胞核
二．1．
2. (1)还原糖鉴定实验材料的要求
①浅色：不能用绿色叶片、西瓜、血液等材料，防止颜色的干扰。
②还原糖含量高：不能用马铃薯(含淀粉)、甘蔗、甜菜(含蔗糖)。
(2)唯一需要加热——还原糖鉴定，且必需水浴加热，不能用酒精灯直接加热。若不加热则无砖红色沉淀出现。
(3)非还原糖(如蔗糖)＋斐林试剂现象不是无色而是浅蓝色[Cu(OH)2的颜色]。
(4)唯一需要显微镜——脂肪鉴定，实验中50%酒精的作用——洗掉浮色。
(5)记准混合后加入——斐林试剂，且现配现用；分别加入——双缩脲试剂(先加A液，后加B液，且B液不能过量)。两者成分相同，但CuSO4的浓度不同，所以不能混用。
(6)若用大豆做材料，必须提前浸泡；若用蛋清作材料，必须稀释，防止其粘在试管壁上不易刷洗；且该实验应预留部分组织样液做对比。
(7)易写错别字提示：“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”；双缩脲试剂中的“脲”不可错写成“尿”。
3、
斐林试剂 双缩脲试剂
甲液 乙液 A液 B液
成分 0.1g/mLNaOH溶液 0.05g/mL CuSO4溶液 0.1g/mL NaOH溶液 0.01g/mL CuSO4溶液
鉴定物质 可溶性还原糖 蛋白质
添加顺序 甲乙两液等量混匀后立即使用 先加入A液1 mL，摇匀，再加入B液4滴，摇匀
斐林试剂 双缩脲试剂
反应条件 水浴50～65℃加热 不需加热，摇匀即可
反应现象 蓝色→棕色→砖红色 样液变紫色
(1)浓度不同。斐林试剂中CuSO4溶液浓度为0.05 g/mL，双缩脲试剂中CuSO4溶液浓度为0.01 g/mL。
(2)原理不同。斐林试剂的实质是新配制的Cu(OH)2溶液；双缩脲试剂实质是碱性环境中的Cu2＋。
(3)使用方法不同。斐林试剂是先将NaOH溶液与CuSO4溶液混匀后再使用；双缩脲试剂是先加入NaOH溶液，再滴加CuSO4溶液。
三、细胞中的无机物
1．（１）丧失的化合物是水分，在细胞中是以自由水形式存在的。
（２）试管壁上出现的水珠在细胞中是以结合水形式存在的。结合水丧失，细胞结构被破坏，种子死亡，不能再萌发。
（３）少量灰分是矿质元素。
2.
材料 作用
叶绿素、血红蛋白　 细胞中某些化合物的重要组成部分
肌肉抽搐；肌无力 对维持细胞和生物体的生命活动有重要作用
对调节细胞内的渗透压有重要作用（对维持细胞形态有重要作用）
对维持生物体的生命活动有重要作用
维持生物体内的酸碱平衡
3.实验组：缺Mg的“全素培养液”培养小麦幼苗若干，出现缺绿症状后补充适量的Mg元素，症状消失。
对照组：等量的全素培养液，培养发育状况相同且等量的小麦幼苗。
对应训练
1、解析：组成人体的主要元素的含量依次是Ｏ、C、H、 N、P、 S；生物界与非生物界的统一性表现在元素的种类上，而不是元素的含量上；组成细胞的化合物中占鲜重最多的是H2O，其次是蛋白质；占细胞干重最多的化合物蛋白质。蛋白质具有多样性，组成元素为C、H、O、N等。
答案：Ｃ
2．答案　A
解析　通过表中内容可看出甲、乙、丙、丁四组都与戊组对照。结果是甲、丙、丁与戊组小麦收获量基本差不多，只有乙组小麦收获量明显增多，而乙组施的是磷酸二氢钾，故该农田最可能缺少的元素是钾
3． 答案：C
解析：用酒精洗去浮色后，花生子叶细胞中的脂肪与苏丹Ⅳ试剂作用呈红色，当脂肪与苏丹Ⅲ试剂作用时才呈橘黄色。
4、答案：C
解析：三种物质的鉴定中，只有脂肪的鉴定需要使用显微镜。还原糖的鉴定需要加热。鉴定还原糖、脂肪和蛋白质分别呈现砖红色、橘黄色(或红色)和紫色。鉴定还原糖用的斐林试剂的甲液(0.1 g/mL的NaOH)和乙液(0.05 g/mL的CuSO4)是等量混合均匀后再加入样液中，现配现用。而鉴定蛋白质用的双缩脲试剂则是先加A液1 mL(0.1 g/mL的NaOH)，再加B液(0.01 g/mL的CuSO4)4滴。两种试剂的使用的方法也不相同。
5. 答案：D
解析：细胞中含量最多的化合物是水，水为细胞内的化学反应提供场所，或者直接作为反应物参与反应，因此代谢旺盛的细胞中含水量较高。老年人代谢比婴儿慢，细胞内含水量比婴儿少。细胞内的水分为自由水和结合水，代谢旺盛的细胞中，自由水含量会增多，在干旱、低温条件下，结合水含量增多，以增强植物的抗旱、抗冻能力。
6、答案　D
解答此题要从以下几个方面入手：①不良反应是缺锌引起的。②锌是微量元素。③微量元素在生物体内的作用。从教材中我们知道Zn是微量元素，含量少但不能缺少，答案D中说法太绝对、武断，因为生物体包含很多的元素，并且功能各不相同。
7． 答案　C
解析　本题考查无机盐的作用。铁是合成血红蛋白的必需元素，缺铁就会使血红蛋白的含量减少，导致贫血。
2、实验探究
１、解析：比较分析1-5号，相同点：均为斐林试剂+苹果汁，不同点为加入的顺序不同，可以推断实验目的；６号双缩脲试剂+苹果汁（还原糖），可以分析实验目的。
答案：(1)斐林试剂的甲液和乙液是否必须混合后才能加人组织样液中（或答加人斐林试剂甲液和乙液的顺序是否可以改变） 双缩脲试剂是否可以用于可溶性还原糖的鉴定(2)1号试管 (3)加热（或答水浴加热） (4)在相同的条件下重复该实验 （5）对于这种活动的意义可以从两个方面来分析：一是该活动的意义不大，因为此实验探究性不强；二是该活动有意义，因为如将甲液和乙液分别与苹果汁接触结果不同。
２、解析：
实验目的是：验证镁是植物的必需元素。实验原理是：必需元素是指一旦缺少植物体就会表现相应病症的元素。若以不缺镁的完全营养液培养的植物正常生长发育的状况作对照，只缺镁元素的“完全营养液”作为试验组培养植物，比较其生长发育情况即可说明问题。需要控制条件：①试验组与对照组植物，在实验初始时都要健康一致，②实验中确保两组培养条件除对照组营养液完全、试验组营养液只缺镁之外，其它条件均要适宜且一致。
审查实验一设计思路：该设计中对照组缺少各种矿质元素，试验组除镁之外，其它矿质元素缺少。这不符合原理要求，结果无法说明问题。
实验二设计思路：该设计中使用砂性土壤，实验中“肥力”不明确，不符合控制条件②的要求；另外，对照组浇蒸馏水，试验组浇镁盐溶液，与原理不符。因此，结果将不能说明问题。
实验三设计思路：使用砂性土壤，其“肥力”不明，不符合控制条件②的要求。结果将不能说明问题。
合理的设计思路是：①取生长状况健康一致的大豆幼苗，②用符合要求的容器培养，③对照组浇以含镁的完全营养液，试验组浇以不含镁的“完全营养液”，④两组其它培养条件均适宜且一致，⑤观察比较两组植物体生长发育状况。
反映实验能力：
① 理解实验原理——必需矿质元素的涵意，实验对照的原则，结果评价的依据。
② 掌握控制实验条件的原则——单因子变量控制，对照组设计的考虑。
答案：（1）不能。因为蒸馏水和镁盐溶液均缺乏植物必需的矿质元素而使两组植物生长均不正常。
（2）不能。因为两组容器内的砂性土壤中都可能含有镁离子。
（3）不能。因为两组容器内的砂性土壤中都可能含有镁离子。
（4）取生长状况一致的大豆幼苗，用符合实验要求的容器，对照组盛有含植物必需的各种矿质元素的完全营养液，实验组盛有不含镁离子的完全营养液，两组置于相同的适宜条件下培养，并对溶液通气。观察比较两组植物生长发育情况。
限时训练
题组一:组成细胞的元素及化合物
1． 答案B
解析：C是构成有机物的骨架，所以C是构成生物体的最基本元素；生物界与非生物界的统一性应该是指组成生物体的化学元素在无机自然界中都可以找到，而不是相同；细胞中的各种化合物是由各种化学元素组成的；构成生物体的大量元素包括C、H、O、N、P、S、K、Ca、Ｍg等。
2、答案A
解析：液泡内的各种矿质离子、酸、碱等能够参与调节细胞液的渗透压，盐生植物液泡中贮存大量的Na+，增大了细液的渗透压，吸水能力增强。
3、答案：B
解析：脱氧核糖、脂肪和丙酮酸都只含有C、H、O三种元素，胰岛素是蛋白质，其组成元素主要是C、H、O、N，核糖核酸的组成元素为C、H、O、N、P。
4、答案：C
解析：糖类的组成元素是C、H、O；脂质的组成元素是C、H、O，有的含有N、P；蛋白质的组成元素是C、H、O、N，有的含有S、P等；核酸的组成元素是C、H、O、N、P。
题组二　细胞中的无机物
5． 答案　C
解析：铁是血红蛋白的组成成分，缺铁则不能合成血红蛋白；Mg2＋是叶绿素的组成成分，缺Mg2＋则不能合成叶绿素，进而影响光合作用；细胞中的无机盐大多数以离子形式存在；碘是合成甲状腺激素的原料，在食物中加碘是为了补充碘，预防因食物中缺碘而引起的地方性甲状腺肿。
6、答案：　D
解析：水在所有细胞中都是以结合水和自由水的形式存在的。胰岛素是蛋白质，在蛋白质合成过程中有水的产生。冬季植物细胞中结合水比例提高，植物的抗逆性增强，提高了作物的抗寒能力。自由水是细胞内的良好溶剂。
7、答案：C
解析：水在细胞中的存在形式有结合水和自由水，结合水是组成细胞结构的重要成分，自由水是细胞内的良好溶剂、细胞生活的液体环境和各种化学反应的介质，自由水与结合水的比例变化与新陈代谢强度密切相关。
题组三　有机物的检测
8．答案　C
解析　双缩脲试剂的用法是先加A液，后加B液；甲基绿对DNA进行染色，吡罗红对RNA进行染色。
9． 答案　B
解析　在纱布上的黏稠物质是蛋白质，洗出来的白浆是淀粉，所以鉴定所用的试剂应该是双缩脲试剂、碘液。
10．答案：B
解析：斐林试剂与双缩脲试剂所用溶质相同，且所用氢氧化钠溶液的浓度相同，但二者所用的硫酸铜的质量浓度不同。鉴定还原糖时，是甲、乙两液现配现用，一次加入；而鉴定蛋白质A时要先加A液，再加B液。还原糖、蛋白质的颜色反应是试剂与其发生化学反应的结果，是肉眼可见的。脂肪的鉴定中，由于脂肪滴小且分散在细胞中，所以需要借助于显微镜观察。
11、答案：　(1)双缩脲试剂　稀蛋清　淀粉酶　葡萄糖　淀粉　(2)斐林　(3)将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合，一段时间后，用斐林试剂分别处理上述两种溶液，观察到无颜色变化的溶液是稀蛋清溶液，出现砖红色沉淀的溶液是淀粉酶溶液
解析：　(1)由于稀蛋清和淀粉酶溶液的本质是蛋白质，蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应，而葡萄糖和淀粉不与双缩脲试剂反应，所以可以用双缩脲试剂将4种溶液分为两组；(2)葡萄糖属于还原糖，可与斐林试剂作用产生砖红色沉淀，而淀粉不能，所以可用斐林试剂将淀粉与葡萄糖分开；(3)淀粉可被淀粉酶分解形成还原糖，还原糖可与斐林试剂反应产生砖红色沉淀，而稀蛋清无这一特性，所以可以用淀粉和斐林试剂将稀蛋清和淀粉酶区分开。
题组四　应用提升
12． 答案　D
解析　丙试管中淀粉是非还原糖，试管中的颜色为斐林试剂的颜色；提取液中含有酶和麦芽糖及葡萄糖，30℃时的提取液中酶和还原糖的含量高于20℃时的提取液，因此甲试管中还原糖少于乙试管，甲呈浅砖红色，乙呈砖红色。
13． 答案　(1)葡萄糖与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀；蛋白质与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应
（2）①a.取甲、乙、丙三支试管，分别加入小李的尿液2毫升；②b.甲试管中加入斐林试剂，水浴加热，观察现象；③c.乙试管中加入双缩脲试剂，振荡，观察现象；④d.丙试管中加入等量的蒸馏水作为对照
（3）若甲试管出现砖红色沉淀，则尿液中有葡萄糖，可能患糖尿病。若乙试管出现紫色物质，则尿液中有蛋白质，可能患肾炎
六、高考真题体验
1. 答案:C
解析：用新鲜洋葱鳞片叶内表皮做材料，经吡罗红甲基绿染色，细胞质应该被染成红色，细胞核应该被染成绿色，经健那绿染色，可观察到蓝绿色颗粒状的线粒体，经苏丹Ⅲ染色，看到的应该是脂肪，而不是蛋白质。
2. 答案：D
解析:双缩脲试剂、碘液、斐林试剂分别检测蛋白质、淀粉和还原性糖。据表可以推测，甲含有蛋白质，乙含有淀粉，甲和乙混合能够产生还原性糖，证明甲中含有淀粉酶，将淀粉分解产生还原性糖。
3.答案：C
解析：不同的元素有不同的作用，在细胞内不能被别的元素替代，A错；脱氧核苷酸由C、H、O、N和P五种元素组成，脂肪酸由C、H和O三种元素组成，B错；主动运输使细胞能对外界物质有选择的吸收和排出，能维持细胞内元素的平衡，C正确；微量元素虽然含量极少，但却是维持正常生命活动不可缺少的，也非常重要，D错
4. 答案：C
解析：脂肪由甘油和脂肪酸组成，糖原为多糖，非还原糖，与斐林试剂不发生颜色反应，核酸包括DNA和RNA，甲基绿使DNA呈绿色;吡罗红使RNA呈红色
5．答案BCD
解析：As等重金属元素可以使酶变性失活，影响细胞代谢而影响水稻的生长；P可与As竞争细胞膜上的载体而影响As进入细胞；As，在细胞内的富集由细胞膜的功能特性决定，故选B、C、D。
6．答案：B
解析：A选项中胆固醇、脂肪酸只含C、H、O三种元素，而脂肪酶的化学本质是蛋白质，至少C、H、O、N四种元素；B选项中三种物质均为糖类，均由C、H、O三种元素组成；C选项中氨基酸至少含有C、H、O、N四种元素，而核苷酸含有C、H、O、N、P五种元素；D选项中性激素只含C、H、O三种元素，而胰岛素的化学本质是蛋白质，至少含有C、H、O、N四种元素。
7．答案： C
解析：依据题干中提供的信息“只有在保持细胞活性的条件下”来判断，选项A中不需要保持细胞活性；选项B中在用龙胆紫染色观察洋葱根尖分生区细胞之前需用盐酸和酒精混合液解离，此时细胞已被杀死；选项D中需用盐酸处理后再染色，故D中细胞也无需保持细胞的活性。
8．(1)双缩脲试剂 稀蛋清 淀粉酶 葡萄糖淀粉 (2)斐林 (3)将淀粉溶液分别与发生显色反应的两种溶液混合，一段时间后，用斐林试剂分别处理上述两种混合液，观察到无颜色变化的溶液是稀蛋清溶液，出现砖红I色的溶液是淀粉酶溶液。
www.第二单元 细胞的基本结构和物质运输功能
学案6 细胞膜与细胞核的结构和功能
考纲要求 　
1.细胞膜的结构和功能(Ⅱ)。
2.细胞核的结构和功能(Ⅱ)。
复习要求：
1 .简述细胞膜的成分和功能，理解细胞膜在组成、结构和功能之间的关系
2.体验制备细胞膜的方法
3.认同细胞膜作为系统的边界，对于细胞这个生命系统的重要意义。
4.简述细胞核的结构与功能 及相关实验设计分析，解释细胞是一个统一的整体
基础自查
一.细胞膜的成分与制备
1.简要叙述或列表表示细胞膜的成分及含量
2.细胞膜的制备
（1）选材：
（2）原理：
（3）过程
A . 将红细胞稀释液制成 在 下观察，在盖玻片一侧滴加 ，另一侧用吸水纸吸引。
B . 红细胞凹陷消失， ，最后导致细胞
C . 利用 法，获得
3.细胞膜的功能
（1）
（2）控制物质进出细胞
A .
B.
C.细胞膜的控制作用是相对的。
（3）进行细胞间的信息交流
I细胞间的信息交流，大多数与细胞膜的 有关。
II细胞间信息交流的方式有：
A .间接传递： 。
B.直接接触传递： 。
C.通道传递： 。
4 .写出植物细胞壁的主要成分和功能。
二 .细胞核的结构和功能
1 .功能
细胞核是 ，是细胞 和 的控制中心。
2 .结构
课堂深化探究
一 .细胞膜的成分与制备
1 .思考：细胞膜的功能复杂程度是由什么决定的？根本原因是什么？
2 .比较：内分泌细胞与靶细胞、精子和卵细胞、高等植物细胞之间的信息交流有何不同？
3 .讨论：提取细胞膜为何选人或哺乳动物成熟的红细胞？若提取DNA是否能用人或哺乳动物成熟的红细胞？
特别提醒
1 .各种膜所含蛋白质与脂质的比例同膜的功能有关，功能越复杂的细胞膜，其蛋白质种类和数量越多。这充分体现了细胞的结构和功能相适应的特点。
2 .细胞识别的物质基础是细胞膜上的糖蛋白(糖被)。细胞膜上有少量的糖类与蛋白质结合形成糖蛋白，完成细胞间信息传递功能，而细胞内的膜由于不需要进行细胞间的信息传递，因此含有糖类很少或不含有糖类。
3 .细胞癌变过程中，细胞膜成分改变，产生甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)，医院里经常利用这一点检测体内是否产生了癌细胞。
4 .细胞膜对物质出入细胞的控制作用是相对的――环境中某些对细胞有害的物质有可能进入，有些病毒、病菌也能侵入细胞。
二.细胞核的结构和功能
１ .归纳细胞核的结构与功能
名称 结 构 特 点 功　能
核膜和核孔 ①核膜是　　，外膜与　　　　相连，且有　　　　附着②核膜是不连续的，其上有核孔③核膜具有选择透过性
核仁 折光性强，易与其他结构区分
染色质 易被碱性染料染成深色⑤由　　　　　　　　　　组成与染色体的关系：⑥　　　　　　　　
特别提醒
(1)核膜、核仁和染色质都是真核细胞区别于原核细胞的重要特征。
(2)核膜、核仁和染色体在细胞分裂周期中表现为周期性地消失和重建。
(3)核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关，代谢旺盛，蛋白质合成量大的细胞，核孔数量多，核仁较大。
2 .观察下列图示实验过程与结果，回答有关问题：
①
②
③
④
(1)由①、④说明：　
(2)由②可以说明细胞核与细胞的分裂、发育有什么关系？
　
(3)由③可以得出细胞核对生命活动有什么影响？
　
(4)由四个实验，可得出细胞核有什么功能？
对应训练
1 .下列关于细胞膜的叙述，正确的是(多选)(　　)
A .细胞膜主要由脂质和蛋白质组成
B .不同功能的细胞，其细胞膜上蛋白质的种类和数量相同
C .组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富
D .癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的改变有关
2 .下列关于细胞膜控制物质进出细胞的功能的表述中，不正确的是(　　)
A .细胞需要的营养物质可以从外界进入细胞
B .细胞合成的物质如抗体、激素等可以分泌到细胞外
C .细胞内的核酸等重要成分不会流失到细胞外
D .环境中对细胞有害的物质不能进入细胞
3 .下列不属于细胞间信息交流实例的是(　　)
A .胰岛B细胞产生的胰岛素通过血液运输到肝脏，与肝细胞膜表面的受体结合
B .吞噬细胞对抗原处理后，以直接接触方式将抗原呈递给T细胞
C .高等植物细胞之间通过胞间连丝进行物质运输和信息交流
D .细胞内通过蛋白质纤维组成的网架结构进行物质运输、能量转换和信息传递
４ .下列有关细胞核的叙述，正确的是 (　　)
A .是细胞新陈代谢的主要场所
B .是细胞代谢和遗传的控制中心
C .DNA和RNA主要存在于细胞核中
D .没有细胞核的细胞是不能存活的
５.一同学将右图乙伞藻的细胞核与伞帽去掉，并将甲伞藻的细胞核移入乙中，则存活下来的乙伞藻其外形是 ( 　)
６ .观察如图所示的模式图，相关说法不正确的是 (　　)
A .图中3为核仁，代谢旺盛的细胞核仁较大
B .图中2为核孔，通过该结构不仅可实现核质之间的物质交换，还可实现信息交流
C .图中4为核模，它是一种双层生物膜，可将核内物质与细胞质分开
D .图中1为染色质，该结构与原核细胞中拟核的化学本质相同，均为DNA分子
７ .阅读材料：①分别将已分裂10次和分裂30次的成纤维细
胞的细胞核互换，重组成的“老核新质”和“新核老质”细胞能分别再分裂20次和40次。②鸟类红细胞有核，但不能复制和转录，癌细胞核很活跃，既能复制也能转录，现将鸟的红细胞核移入去核的癌细胞中，鸟的红细胞核开始复制和转录。以上实验不能说明的是 (　　)
A .细胞分裂次数是由细胞核中物质决定的
B .细胞质中存在影响细胞分裂的物质
C .细胞分裂是由细胞核和细胞质共同控制的
D .只要有适当的细胞质，细胞核就能表现出全能性
实验探究
人们已经通过化学实验证明了细胞膜中含有磷脂分子。现在请你设计一个实验验证细胞膜中含有蛋白质成分。
实验课题：
实验目的：利用化学试学试剂检测细胞膜中的蛋白质成分。
实验原理：
实验材料：细胞膜样液、蒸馏水、洁净试管、滴管、双缩脲试剂等。
实验步骤
第一步：取洁净的试管2支，编号为甲、乙。
第二步：向甲试管中滴加2 mL的细胞膜样液
第三步：
实验现象：
实验结论：
评价：双缩脲试剂A液和B液混合后加入细胞膜样液，同样会产生紫色反应，你赞成吗？
思考：向细胞膜样液加入斐林试剂并水浴加热出现了砖红色沉淀，试分析原因。
限时训练
题组一　细胞膜的成分和功能
1 .一种聚联乙炔细胞膜识别器已问世，它是通过物理力把类似于细胞膜上具有分子识别功能的物质镶嵌到聚联乙炔囊泡中，组装成纳米尺寸的生物传感器。它在接触到细菌、病毒时可以发生颜色变化，用以检测细菌、病毒。这类被镶嵌进去的物质很可能含有 (　　)
A .磷脂和蛋白质　　　　　　 B .多糖和蛋白质
C .胆固醇和多糖 D .胆固醇和蛋白质
2 .生物膜在生命活动中发挥着非常重要的作用。下图所示的过程不能体现的是 (　　)
A .具有信息传递功能 B .具有一定的流动性
C .具有排泄功能 D .具有物质运输功能
３ .下列关于细胞膜的叙述，不正确的是 (　　)
A .细胞膜主要由脂质和蛋白质组成
B .不同功能的细胞，其细胞膜上蛋白质的种类和数量相同
C .组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富
D .癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的改变有关
４.下图为细胞间信息传递的几种模式示意图，下列有关叙述错误的是(　　)
A .细胞1与靶细胞间的信息传递是依靠细胞1分泌的化学物质完成的
B .细胞3与细胞2间信息交流的方式与细胞1与靶细胞间的信息交流方式完全不同
C .细胞分泌的化学物质与靶细胞进行信息识别的结构基础是靶细胞表面的受体蛋白
D .若细胞4是效应T细胞，则其与靶细胞是通过细胞膜 直接接触传递信息的
５ .下列不属于细胞膜功能的是 (　　)
A .控制物质进出细胞
B .将胰岛B细胞形成的胰岛素分泌到胰岛B细胞外
C .能够合成神经递质
D .作为系统的边界，维持细胞内部环境的稳定
题组二　细胞核的结构和功能
６.下列选项中，不能体现细胞的结构与功能相适应的是 (　　)
A .真核细胞单位面积的核孔数目与细胞类型和代谢水平有关
B .变形虫的伸缩泡能增加膜表面积与体积比，提高物质交换效率
C .草履虫出现两个细胞核，保证了正常的核质比，有利于生命活动正常进行
D .控制细胞器进行物质合成的基因，主要是通过核孔从细胞核到达细胞质的
７.大量事实表明，在蛋白质合成旺盛的细胞中，常有较大的核仁。这有利于支持下列哪一科学结论 (　)
A .细胞中蛋白质主要是由核仁合成的
B .核仁可能与组成核糖体的必需物质的合成有关
C .无核仁的细胞往往不能合成蛋白质
D .DNA的转录和翻译通常发生在核仁中
８ .为了研究细胞核的作用，一位生物学家研究了100个细胞，他把每个细胞都分成含有细胞核和不含细胞核两个部分，然后把这些细胞放在同样的条件下培养，结果如下表，有关叙述错误的是 (　　)
时间(天) 1 2 3 4 5 6
细胞无核部分的存活个数 81 62 20 0 0 0
细胞有核部分的存活个数 79 78 77 74 67 65
A .可以证明细胞核是细胞生命活动的控制中心
B .表中数据说明细胞核与细胞质相互依存、相互制约
C .有核部分的细胞个别死亡最可能是由于人为伤害或凋亡
D .本实验选用100个细胞使实验偶然性小，实验数据较可靠
９.下图为两种单细胞伞藻的幼体相互嫁接的实验过程示意图。
(1)上述实验的大体过程是：①将甲种伞藻的部分_____嫁接到乙种伞藻的________上；②将乙种伞藻的部分 ______嫁接到甲种伞藻的________上。
(2) 该实验的结果是：①__________，②________。
题组三　应用提升
１０.为了研究细胞核的作用，一位生物学家研究了100个细胞，他把每个细胞都分成含有细胞核和不含细胞核两个部分，然后把这些细胞放在相同的条件下培养，结果如下：
时间/天 细胞无核部分的存活个数 细胞有核部分的存活个数
1 81 79
2 62 78
3 20 77
4 0 74
5 0 67
6 0 65
(1)此实验可用以说明细胞核的功能是_________________________________________ _______________________________。
简要描述细胞核发挥该功能的主要途径是____________________________________。
(2)有核部分在30天内仍有21%～35%的细胞死亡，其原因是：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(3)培养一天后的结果是否能说明在第一天中无核部分的生活力比有核部分的生活力强？______。出现这样的结果的原因是________________________________。
(4)细胞核的作用既然如此重要，那么你能针对人的成熟红细胞没有细胞核提供一种合理的解释吗？
________________________________________________________________________。
1１ .下图是细胞间的3种信息交流方式，请据图回答：
(1)图A表示通过细胞分泌的化学物质，随①______到达全身各处，与靶细胞表面的②______结合，将信息传递给靶细胞。
(2)图B表示通过相邻两细胞的______________，使信息从一个细胞传递给另一个细胞，图中③表示________________________________，请举例：______________ __________________________________________________________。
(3)图C表示相邻两植物细胞之间形成____________，携带信息的物质从一个细胞传递给另一个细胞，图中④表示__________。
(4)图B中甲表示的是__________的细胞，乙表示的是____细胞，图中⑤表示____细胞膜上的______，其化学本质是________________。
(5)由以上分析可知：在多细胞生物体内，各个细胞之间都维持功能的协调，才能使生物体健康地生存，这种协调性的实现不仅依赖于物质和能量的交换，也依赖于信息的交流，这种交流大多与__________________有关。
１２.如图为真核细胞的部分结构示意图，请据图分析回答下列问题
(1)核膜由____层磷脂分子组成，其外层核膜与______膜相连，从而加强了细胞核与细胞质的联系。
(2)细胞中大分子物质进出细胞核的通道是[　　]________。
(3)与RNA合成及核糖体组装有关的结构是[　　]________。
(4)图中2的主要化学成分是_______，可用__ _______来鉴定。
(5)若该细胞为皮肤生发层细胞，则该细胞处于有丝分裂的________期。
高考真题体验
一 .细胞膜的相关知识考查
1 .判断正误
(1) (2011.四川卷- A)植物原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性 。( )
(2) (2011.四川卷- D)生物膜之间可通过具膜小泡的转移实现膜成分的更新 ( )。
(3)(2011.山东卷一D)真核生物细胞具有细胞膜系统（生物膜系统），有利于细胞代谢有序进行。( )
2 .(2011 .海南卷)关于动物细胞膜的叙述，错误的是( )。
A.细胞膜含有糖脂和糖蛋白
B .细胞融合与细胞膜的流动性有关
C .ATP为CO2分子通过细胞膜提供能量
D .细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的
3 .(2009 .海南生物，2)能使植物细胞壁和细胞膜结构均破坏的一组酶是( )
A.淀粉酶、纤维素酶、溶菌酶
B .纤维素酶、果胶酶、蛋白酶
C .果胶酶、溶菌酶、纤维素酶
D .磷脂酶、淀粉酶、蛋白酶
4 .(2007 .江苏生物，35)细胞内的各种生物膜在结构上既有明确的分工，又有紧密的联系。结合下面关于溶酶体（一类含多种水解酶、具有单层膜的囊状细胞器）发生过程和“消化”功能的示意图，分析回答下列问题。
（1）b是刚形成的溶酶体，它起源于细胞器a；e是由膜包裹着衰老细胞器d的小泡，而e的膜来源于细胞器c。由图示可判断：a是 ，c是 ，d是 。
（2）f表示b与e正在融合，这种融合过程反映了生物膜在结构上具有 特点。
（3）细胞器a、b、c、d膜结构的主要成分是 等。
（4）细胞器膜、 和 等结构，共同构成细胞的生物膜系统。生物膜的研究具有广泛的应用价值，如可以模拟生物膜的 功能对海水进行淡化处理。
二 .细胞核相关知识考查
(1) (2011 .北京卷一A)叶绿体合成的ATP通过核孔进入细胞核。
(2)(2011 .江苏生物卷一D)在普通光学显微镜下紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中细胞核清晰可见 ( )。
(3) (2011 .重庆卷- A)氨基酸、葡萄糖和核苷酸分子均可通过核膜。（　　）
(4) (2011 .江苏生物卷- A)在细胞核内RNA能够传递和表达遗传信息
（5）（2011 .江苏卷- C)核孔是生物大分子可以选择性进出的通道
(6)(2010 ,全国新课标- B)蓝藻细胞具有细胞核，且DNA分子呈环状
(7) (2010 .全国新课标- A)病毒是一类具有细胞结构的生物
(8) (2007，山东理综- A)高倍镜下可观察到结核杆菌的遗传物质分布于细胞核内
6 .(2009 .山东理综－1)真核细胞单位面积的核孔数目与细胞类型和代谢水平有关。以下细胞中核孔数目最少的是 ( )。
A，胰岛细胞 &造血干细胞
７.(2010，江苏生物，26) 右图为酵母菌细胞结构示意圈。请回答下列问题：
(1) 酵母菌细胞结构与菠菜叶肉细胞相比 .最主要的区别是酵母菌 ；与蓝藻细胞相比，最主要的区别是酵母菌 。
(2) 图中含有RNA的结构有 (填序号)。
(3) 图中不能直接分解葡萄糖但能释放CO2的结构是 (填序号)。
(4) 为制备酵母菌原生质体，需用酶解法除去结构①，但应在 溶液中进行。
学案6 细胞膜与细胞核的结构和功能
答案与解析
一.细胞膜的成分与制备
1.细胞膜的成分
（1）主要成分是脂质和蛋白质,另外还有少量的糖类,细胞膜成分中含量最多的是脂质，该成分含量最丰富的是磷脂。
（2）细胞膜功能复杂程度有关的是蛋白质的种类和数量。
2.细胞膜的制备
（1）哺乳动物成熟的红细胞。
（2）红细胞放在清水中，水会进入红细胞，导致红细胞涨破，使内容物流出而得到细胞膜。
（3）过程
A.临时装片　　高倍镜　　蒸馏水
B.细胞体积增大　　破裂，内容物流出
C.较纯的细胞膜
3.细胞膜的功能
(1)将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定。
(2)控制物质进出细胞
A．细胞需要的营养物质进入细胞。
B.细胞产生的抗体、激素和废物到细胞外。
(3)进行细胞间的信息交流
I结构和功能
II细胞间信息交流的方式有：
A．通过细胞分泌的化学物质间接传递信息。
B.通过相邻两细胞的细胞膜直接接触传递信息。
C.通过相邻两细胞间形成胞间连丝进行信息交流。
4．纤维素和果胶　　　支持和保护　
二．细胞核的结构和功能
１.遗传信息库　　代谢和遗传
２核膜　　ＤＮＡ和蛋白质　　同一物质　　两种不同存在状态　　ＲＮＡ和核糖体　　核孔　物质交换　信息交流
课堂深化探究
一．细胞膜的成分与制备
1．蛋白质的种类和数量；基因
2．内分泌细胞分泌的激素通过体液运输被靶细胞膜上的受体识别并与受体结合将信息传递给靶细胞；精子和卵细胞通过细胞膜接触相互识别并结合，信息从一个细胞传递给另一个细胞；效应T细胞与靶细胞间的识别，也是如此。高等植物细胞通过胞间连丝相互连接交流信息
3．人或哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核、细胞器等膜结构，能获取较纯净的细胞膜；不能，因为没有细胞核和细胞器，无法获取DNA 。
二．细胞核的结构和功能
１.
名称 结 构 特 点 功　能
核膜和核孔 ①双层膜，内质网，核糖体 ①化学反应的场所，核膜上有酶附着，利于多种化学反应的进行②控制物质进出，小分子、离子通过核膜进出，大分子物质通过核孔进出
核仁 折光性强，易与其他结构区分 参与某些RNA的合成及核糖体的形成
染色质 ②DNA和蛋白质 是遗传物质的主要载体
２.(1)细胞核是遗传的控制中心。
(2)没有细胞核，细胞就不能分裂、发育。
(3)细胞核是细胞生命活动的控制中心。
(4)细胞核具有控制细胞代谢和遗传的功能。
对应训练
1.答案ACD　
解析：不同功能的细胞，膜上蛋白质种类和数量不同，功能越丰富，种类和数量越多。
2.答案D　
解析：A选项体现了细胞膜的选择透过性。B选项中的抗体和激素是细胞合成的物质，但对该细胞没有作用，一般分泌到细胞外，随血液运输到它作用的部位。C选项也体现了细胞膜控制物质进出的功能，因为核酸是遗传物质，作用重要，细胞膜不会让其流出。D选项，环境中对细胞有害的物质在细胞膜的控制下一般不能进入细胞，但应认识到细胞膜的控制作用是相对的。
3.答案D　
解析：细胞间的信息交流有三种方式：一是通过化学物质，如选项A；二是通过细胞膜直接接触，如选项B；三是通过细胞通道，如选项C。选项D是细胞内的信息传递。＼
４．解析：细胞中的DNA主要分布在细胞核内，RNA则主要分布在细胞质内，细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心。没有细胞核的细胞可能存活一段时间，如哺乳动物成熟的红细胞。
答案：B
５.答案：B
解析：根据甲乙图分析，甲伞藻的细胞核移入去掉核与伞帽的乙伞藻中，因伞藻的伞形主要由细胞核控制，故存活下来的乙伞藻其外形与B选项图形最相似。
６．答案：D
解析：图中1是染色质，其主要成分是DNA和蛋白质，而原核细胞中拟核只有环状DNA分子，无蛋白质。图中2是核孔，3是核仁，4是核膜。
７．答案：D
解析：由材料①可知，选项A正确；由材料②可知，选项B正确；结合材料①、②可知选项C正确。
实验探究
（1）验证细胞膜中含有蛋白质成分
（3）蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色
（５）向乙试管中滴加2 mL的蒸馏水　　向甲、乙试管中先分别加入2 mL双缩脲试剂A,振荡摇匀，再各滴加3-4滴双缩脲试剂B，振荡摇匀，观察颜色变化
（6）甲试管中液体变为紫色，乙试管中液体无颜色变化
细胞膜中含有蛋白质成分
（8）不赞成。会出现蓝色沉淀遮盖紫色反应
（9）细胞膜含少量糖类
限时训练
1．解析：从题意中可以看出，识别器具备的应该是细胞膜的识别功能，在细胞膜上具有识别功能的是糖蛋白。
答案：B
2．解析：图中所示为神经元之间的兴奋传递，在神经递质合成分泌过程中，不能体现排泄功能。
答案：C
３．解析：细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质；不同细胞功能不同，是因为其细胞膜上蛋白质的种类和数量不同；组成细胞膜的脂质中磷脂最丰富；癌细胞膜上糖蛋白减少，使癌细胞容易扩散和转移。
答案：B
４.解析：　细胞1是内分泌细胞，通过分泌激素与靶细胞进行信息交流。细胞2和细胞3都是神经细胞，它们之间通过递质进行信息传递，因此细胞1与靶细胞之间以及细胞3与细胞2之间都是通过化学物质进行信息交流。化学物质通过与靶细胞表面的受体结合，将信息传递给靶细胞。效应T细胞与靶细胞是通过细胞间直接接触传递信息的。
答案：B
５．解析：神经递质的合成是在细胞内，神经细胞的细胞膜只是通过胞吐释放递质。
答案：C
６.解析：基因不能从细胞核中游离出来。代谢旺盛的细胞中核孔数目多。变形虫的伸缩泡是一种膜结构，可以扩大膜面积，从而使膜面积与体积之比大大增加，提高了细胞与外界进行物质交换的效率。核质比是指一个细胞的核与细胞质在量(容积或体积)上的比例，一般来说，细胞核不会随细胞的体积增大而增大，因此，细胞体积增大，细胞核的“负担”就会相应增大，有些生物会通过增多细胞核的数目来维持正常的核质比，从而使生命活动正常进行。
答案　D
７.解析：题干中信息说明核仁与核糖体的形成有关；细胞中蛋白质是在核糖体上合成的；无核仁的细胞如原核细胞能合成蛋白质；DNA的转录主要发生在细胞核内，而翻译发生在细胞质中。
答案：B
８．解析：细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心，表中数据显示，细胞核的有无与细胞存活有关，故可证明细胞核有控制细胞代谢的功能，而不能说明细胞核和细胞质相互依存、相互制约。
答案：B
９解析：　由图可以看出，甲种的帽为伞形，乙种的帽为菊花形。将乙种伞藻的伞柄中段(不带核)嫁接到甲种伞藻的带核的假根段上，长出的帽的形状与甲种的帽的形状相同，为伞形；将甲种伞藻的伞柄中段(不带核)嫁接到乙种伞藻的带核的假根段上，长出的帽的形状与乙种的帽的形状相同，为菊花形。
答案： (1)伞柄中段　带核的假根段　伞柄中段　带核的假根段　(2)甲种伞柄中段长出乙种伞帽　乙种伞柄中段长出甲种伞帽
１０．(1)控制代谢　通过转录产生mRNA，指导有关结构蛋白或酶蛋白的合成，进而控制细胞代谢
(2)①实验操作使部分细胞损伤，进而导致其中一些细胞死亡　②部分细胞的正常衰老、凋亡
(3)不能　培养一天后的结果差异，应是统计误差，由统计的样本不够大造成
(4)为红细胞内携带氧的血红蛋白腾出空间，以加强血红蛋白对氧气的运输(或红细胞在形成时，其代谢程序已由有核的造血干细胞确定)(其他合理答案亦可)
1１．(1)血液　受体
(2)细胞膜接触　与膜结合的信号分子　精子和卵细胞之间的识别和结合
(3)通道　胞间连丝
(4)发出信号　靶　靶　受体　蛋白质(通常为糖蛋白或脂蛋白)　(5)细胞膜的结构和功能
提示：图中A、B、C都属于细胞间的信息交流方式，图A表示通过细胞分泌的化学物质，随血液到达全身各处，与靶细胞表面的受体结合，将信息传递给靶细胞；图B表示通过相邻两细胞的细胞膜接触，使信息从一个细胞传递给另一个细胞；图C表示相邻两植物细胞之间形成通道，携带信息的物质从一个细胞传递给另一个细胞，从而实现信息交流。
１２.解析：图中1是核糖体，2是染色质，3是高尔基体，4是核仁，5是核膜，6是核孔，7是中心体，8是内质网。核膜是双层膜，每层膜由2层磷脂分子组成，外层核膜与内质网相连。核孔是大分子物质进出的通道。核仁与核糖体的形成有关。染色质的主要成分是DNA和蛋白质。在细胞周期中，只有间期才能有完整的核膜、核仁存在。
答案：(1)4　内质网　(2)[6]核孔　(3)[4]核仁　(4)蛋白质和DNA　双缩脲试剂、甲基绿　(5)间
高考真题体验
1．解析 原生质体融合依据的原理是细胞膜的流动性。(2)细胞膜、内质网膜、高尔基体膜之间可通过具膜小泡的转移实现成分的更新。(3)真核细胞的生物膜系统（包括细胞膜、细胞器膜、核膜，，把各种细胞器分隔开利于细胞代谢有序进行。
答案 (1)√ (2)√ (3)√
2．C CO2分子通过细胞膜的方式是自由扩散，不需要消耗能量。
3．B 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶（能被纤维素酶和果胶酶破坏），植物细胞膜的主要成分是磷脂分子和蛋白质分子f能被蛋白酶破坏。
4．解析 (1)根据各种细胞的形态结构特征可以看出，a为高尔基体、c为内质网、d为线粒体。(2)两种膜的相互融合说明生物膜具有一定的流动性。(3)所有生物膜都是以磷鹏双分子层为基本骨架，其上镶嵌和贯穿着蛋白质，故主要成分为磷脂和蛋白质。(4)各种细胞器膜、细胞膜、核膜等共同构成细胞的奎物膜系统，生物膜的选择透过功能在生产践中具有广泛的应用价值。
答案 (1)高尔基体 内质网 线粒体(2)流动性 (3)蛋白质和磷脂 (4)细胞核膜 选择透过
5.解析 (1)叶绿体合成的ATP用于暗反应，不能进入细胞核。(2)紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中清晰可见的是紫色大液泡，不易观察到细胞核。(3)氨基酸、葡萄糖和核苷酸分子可以通过核膜。(4)细胞核内的RNA既不能传递又不能表达遗传信息。(6)蓝藻细胞没有核膜包围的成形细胞核。(7)病毒没有细胞结构。(8)结核杆菌是原核生物，没有细胞核。
答案 (1) X (2) X (3)√ (4) X(5)√ (6)X (7)X (8)X
6．D　要明确“代谢快的真核细胞，单位面积的核孔数目多”。利用题目中的核孔数目与细胞的类型和代谢水平有关的信息，间接考查了选项中各细胞的类型和代谢水平的差异。A、C中的细胞分别分泌胰岛素（或胰高血糖素）和抗体，代谢旺盛。B中细胞的分裂能力很强，代谢旺盛。只有D为高度分化的细胞，代谢较弱，单位面积的核孔数目最少。]
７.【解析】本题以酵母菌亚显微结构图为载体，考查细胞结构与功能、以及探究种群数量变化的相关实验操作步骤。
（1）酵母菌为真菌，与菠菜叶肉相比，无叶绿体；酵母菌为真核生物，与作为原核生物蓝藻的蓝藻相比，其主要区别是具有核膜包被的细胞核（成形的细胞核）。
（2）RNA包括mRNA、tRNA、rRNA三种类型，后者存在于核糖体中，前两者可以存在于核糖体中，前两者可以存在于细胞质、线粒体、细胞核中。
（3）线粒体是有氧呼吸的主要场所，进行有氧呼吸第二、三阶段，分解的底物都是丙酮酸。
（4）酵母菌具有细胞壁，可以保护酵母菌不会因吸水而涨破，因此去除细胞壁时，为防止酵母菌吸水涨破，需要在等渗或高渗溶液中进行。
www.第八单元 生命活动的调节与免疫
学案37 通过激素的调节 神经调节与激素调节的关系
考纲要求　
脊椎动物激素的调节(Ⅱ)。
2.脊椎动物激素在生产中的作用(Ⅱ)。
3.体液调节在维持稳态中的作用(Ⅱ)。
4.体温调节、水盐调节和血糖调节(Ⅱ)。
复习要求
1.举例分析动物激素调节的过程、特点及相关应用
2．列举体温调节、水盐平衡调节及血糖调节的调节机制，并模拟尿糖的检测
基础自查　
一、激素调节的发现
1．促胰液素的发现分析：
(1)本实验的假设是什么？
简述贝利斯和斯塔林实验过程和实验结论
什么叫激素调节？
二、激素调节生命活动的实例
1．血糖平衡的调节
(1)血糖的来源和去路
(2)参与调节的主要激素有哪些？
2．甲状腺激素分泌的分级调节
三、神经调节和体液调节关系
1．区别
比较项目 神经调节 体液调节
作用途径
反应速度
作用范围
作用时间
2.联系
(1)实例：①人体体温调节：a.产热途径：
b.散热途径：
c.体温调节中枢： 。
②水盐调节：有 两种途径，其调节中枢位于 。
关系：
课堂深化探究
一．动物激素的种类、功能、本质及调节特点
1．动物激素的种类、功能及其关系
激素种类 内分泌腺 靶器官(或靶细胞) 主要功能
促(甲状腺、性腺)激素释放激素
抗利尿激素
促(甲状腺、性腺)激素
生长激素
胰岛素
胰高血糖素
甲状腺激素
肾上腺素
性激素 雄性激素
雌性激素
2.试列举动物激素的化学本质：
氨基酸衍生物：
脂质类激素：
激素调节的特点有哪些？
二、激素分泌的调节方式(模型)
1．观察激素分泌的神经调节模型
请尝试解读 。
2．分级调节基本模型
解读：
特别提醒　①甲状腺激素的分泌受垂体直接调节，垂体对甲状腺的调节通过分泌促甲状腺激素实现。
②下丘脑可以通过促甲状腺激素释放激素(TRH)调节垂体分泌促甲状腺激素的量，实现对甲状腺的间接调节。
③下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素(TRH)和垂体分泌促甲状腺激素(TSH)的活动受体内甲状腺激素浓度的影响。甲状腺激素浓度高时，下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素(TRH)少，垂体释放促甲状腺激素(TSH)少；反之，则多。
④甲状腺激素分泌既有分级调节，也存在反馈调节(性激素的分泌及调节也是这样，自己试着分析)。
3．反馈调节模型及信息解读
甲：
乙：
丙：
解读：什么叫反馈调节？有哪两类？
三、神经调节和体液调节的关系及实例分析
（一）血糖的平衡与调节
1．请写出血糖的来源和去路
2．血糖平衡的调节过程(神经调节和体液调节)
特别提醒　
(1)胰岛素是唯一的降糖激素，它可通过增加血糖去路及减少血糖来路降低血糖浓度。
(2)升高血糖的激素有胰高血糖素、肾上腺素等。
(3)下丘脑作用于胰岛细胞是通过有关神经实现的，并不是通过促激素释放激素实现的。
3．糖尿病的病因、防治
(1)试解释糖尿病病因及病症
(2)糖尿病防治
较轻患者可通过控制饮食，配合降血糖药物进行治疗，对于较重患者，可静脉注射胰岛素进行治疗。
（二）体温平衡及调节
1．体温恒定的原理是什么？
2．调节过程图解
（三）水盐平衡的调节过程
（四）试总结下丘脑在生命活动调节中的作用
下丘脑在机体稳态中的作用主要包括以下四个方面
①感受：
②传导：
③分泌：
④调节：
特别提醒：　下丘脑在生命调节中的作用
下丘脑是内分泌系统的枢纽，神经分泌细胞既能分泌多种激素，又能传导神经冲动，具体作用是：
(1)下丘脑在水盐平衡调节中的作用
①下丘脑是水盐平衡调节的神经中枢。
②下丘脑是细胞外液渗透压的感受器。
③下丘脑神经分泌细胞能分泌抗利尿激素。
④下丘脑能将渗透压感受器的信息传导至大脑皮层。
(2)下丘脑在体温调节中的作用
①下丘脑是体温调节的神经中枢。
②下丘脑能分泌促甲状腺激素释放激素。
四．与腺体相关的实验设计与评价
1．甲状腺和甲状腺激素、性腺和性激素
常用实验方法是：
如：探究甲状腺、甲状腺激素的生理作用实验
组别 动物 实验处理 观察指标
实验组 ① 幼小动物
②
对照组 ③ 幼小动物
④
注意：实验动物选取分组时，要选取 相同的，且饲养时其他条件要一致。
2．生长激素和垂体，胰岛素、胰高血糖素和胰岛(胰腺)
常用实验方法是：
如：探究胰岛素对动物血糖调节的影响
组别 实验动物 实验处理 观察指标
实验组
对照组 ①
3.其他激素的实验设计可参考上述实验进行。注意能够口服、饲喂的激素只有
等小分子物质，大分子的多肽(蛋白质)类激素，如：
等只能注射。
对应训练
1.体液调节是指某些化学物质(如激素、二氧化碳)通过体液的传送，对人和动物体的生理活动所进行的调节，其中激素调节是体液调节的主要内容。如图甲表示部分激素从分泌到发挥作用的过程示意图，其中①②③④代表人体内的不同激素；图乙表示的是激素的传送方式。结合图示及所学知识，回答相关问题。
(1)由图甲可知，既能够传导兴奋又能够分泌激素的结构是______，其所分泌的激素①的传送方式属于图乙中的______。
(2)激素③的名称是________，当其含量过高时，激素①②含量的变化趋势是________，这是一种________调节机制。
(3)从图示看，图中的垂体细胞表面至少有________种激素的特异性受体。
(4)远距分泌是指激素经血液运输至远距离的靶细胞(或组织)而发挥作用。远距分泌中，激素往往先进入________，再进入________，由后者运送到________(全身各处、靶细胞)。
(5)激素③是否存在自分泌传送方式？________，原因是_____________
________________________________________________________________________。
2.下图表示人体内生命活动调节的途径，下列说法不正确的是(多选)(　　)。
A．当血糖含量变化时，下丘脑可通过垂体调控胰岛的分泌活动
B．寒冷环境中，体温调节没有②⑤⑦的参与
C．若血液中甲状腺激素⑥的量明显增加，则③和④的量可能会减少
D．感受器―→①―→下丘脑―→⑦―→内分泌腺可构成一个反射弧
3.下列关于人体血糖调节说法正确的是(　　)
A．人体血糖浓度只受激素的调节
B．胰岛素和胰高血糖素相互协同，共同维持血糖稳定
C．胰岛素是唯一能降血糖的激素，胰高血糖素是唯一能升高血糖的激素
D．血糖调节过程中存在着反馈调节机制
4.下列各项中，可能导致糖尿产生的因素有(　　)。
①肾小管病变，对葡萄糖的重吸收能力下降　②一次性大量进食糖类　③病毒感染并破坏胰岛B细胞　④胰岛A细胞分泌旺盛，胰高血糖素含量过量　⑤肥胖引发肌肉组织减少
⑥长期心理压力大，精神紧张
A．①②④⑤ B．①②③⑤⑥
C．①②④⑤⑥ D．①②③④⑤⑥
5.如图所示为有关腺体和激素对蛙发育过程的影响。图中①②③分别代表三种激素。发育过程大致分为两个阶段，前20 d蝌蚪的下丘脑、垂体和甲状腺都尚未成熟，后20 d逐渐成熟。下列有关叙述正确的是(　　)。
A．前20 d中①②③的含量都比较低，并在此期间都逐渐增加
B．用含碘丰富的饲料持续喂养蝌蚪，可使蝌蚪早于38 d发育成小型成蛙
C．若蝌蚪切除了垂体后不能发育成蛙，说明促甲状腺激素的功能是促进发育
D．切除成蛙的垂体，甲状腺可能出现萎缩，①②③的含量都会减少
实验探究
(2010·天津理综，8)根据下列实验结果回答问题。
实验一：选取同品种、同日龄的健康大鼠若干只，实施切除手术，一段时间后随机等分成四组，分别注射激素及生理盐水30 d，结果如图1。
图1
(1)该实验的目的是探究___________________________________________________。
(2)手术应切除________。每次注射各激素的量应按照________________来计算。
(3)图1表明胰岛素具有________的作用，胰岛素与生长激素共同作用的效应________(小于/等于/大于)它们单独作用之和。
实验二：选取健康大鼠，持续电刺激支配其胰岛的副交感神经，测定血液中胰岛素和胰高血糖素的浓度，结果如图2。
图2
(4)开始刺激后，血糖浓度将________，原因是
________________________________________________________________________。
(5)图2中胰高血糖素浓度下降的原因之一是胰岛素直接抑制胰岛A细胞分泌。若要证实该结论，可在胰岛组织中注射________，通过检测注射前后其周围血液中________的浓度变化来确定。
限时训练
题组一　激素调节
1.(2012·洛阳、南阳联考)下列关于人体激素的阐述，不正确的是(　　)。
A．是有机分子
B．使靶细胞发生生理变化后自己被灭活
C．是信息分子
D．只运输给相应的靶器官、靶细胞
2.如图为激素与靶细胞发生作用的示意图，下列有关叙述错误的是(　　)。
A．图中的结构②的化学成分是糖蛋白
B．如果①表示的激素是促性腺激素释放激素，则靶细胞为垂体
C．如果①是胰岛素，靶细胞为骨骼肌细胞，则该激素能促进骨骼肌细胞中的糖原分解为葡萄糖
D．激素①与靶细胞上的受体②结合，激活细胞的特殊功能，体现了细胞膜的信息交流功能
3.下图表示正常哺乳动物体内多种分泌细胞及它们分泌的激素之间的关系。以下对该图中相关内容的叙述，正确的是(　　)。
A．图中激素A和B分别是促甲状腺激素和甲状腺激素
B．图中激素C在血液中的含量能起到反馈调节的作用
C．手术摘除成年小白鼠分泌图中激素C的腺体，一段时间后，该小白鼠表现为细胞氧化分解代谢增强
D．图中激素C作用的靶细胞是肝脏和骨骼肌
题组二　神经调节和体液调节
4.下丘脑在人体生命活动过程中有重要的调节作用，下列分析错误的是(　　)。
A．由a造成，引起下丘脑分泌①促甲状腺激素释放激素增多，最后使甲状腺激素分泌增多
B．由b造成，引起下丘脑释放②抗利尿激素，最后使细胞外液渗透压降低
C．由c造成，下丘脑通过神经的作用，可以促使两种激素③肾上腺素、胰高血糖素分泌增多，最后使血糖升高
D．由d引起，通过下丘脑的体温调节作用，可以引起④甲状腺激素增多，导致体内产热量增加
5.(2009·山东理综，3)如图①②③表示人体细胞间信息传递的三种主要方式。下列描述错误的是(　　)
A．方式①②的信息传递缓慢，方式③传递迅速
B．方式③的信息传递不通过体液
C．体温调节可能涉及①②③三种传递方式
D．方式①②的信息传递都经过血液循环，存在反馈调节
题组三　综合与实验题
6.下图为人体内体温与水平衡调节的示意图，有关叙述正确的是(　　)
①当受到寒冷刺激时，a、b、c激素的分泌均会增加
②c激素分泌增多，可促进骨骼肌与内脏代谢活动增强，产热量增加　③下丘脑是体温调节中枢　④下丘脑具有渗透压感受器功能，同时能合成、释放e激素　⑤寒冷刺激使下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素，通过促进甲状腺的活动来调节体温
A．①②③ B．①②④ C．②④⑤ D．③④⑤
7.．下丘脑在人体生理调节过程中发挥着重要作用。请据图回答问题(甲、乙、丙、丁为人体内某种结构或细胞，A、B、C、D为激素)。
(1)当人体处于寒冷环境中时，图中激素A________(填名称)在血液中的含量明显升高。其作用是________________________________，这一生理活动的调节方式是________；同时激素D________(填名称)分泌也增多，并且骨胳肌产生不自主战栗。引起骨胳肌战栗的神经传导途径为：________→传入神经→______________→传出神经→骨骼肌。
(2)当人体内的血糖浓度降低时，丁可以直接感知血糖浓度的变化，也可以接受下丘脑的控制，通过有关神经作用使分泌的________(填激素名称)增多；同时激素D也增多。上述过程从反射类型看属于________反射。
(3)下丘脑除参与图中的调节过程外，还能分泌__________________(填激素名称)由甲释放到血液中，调节人体内水盐的平衡。
(4)如果血液中物质A的含量过高，会抑制下丘脑和甲的分泌活动，这种调节作用称为________。
8.某研究人员成功找到了一种适宜口服治疗糖尿病的小分子(Boc5)。现用一些各项条件都适宜的糖尿病小鼠进行一项验证性实验，实验分成甲、乙、丙、丁4组，实验前测定4组小鼠(空腹)的血糖含量分别为a1、b1、c1、d1(四组数据大致相同)，下表表示4组小鼠分别给予不同处理，一段时间后测定的血糖含量。下列对四组实验前后血糖含量的比较可能不合理的是(　　)。
组 别 甲 组 乙 组 丙 组 丁 组
实验组别 在饲料中添加普通胰岛素饲喂 在饲料中添加Boc5饲喂 注射普通胰岛素药物 注射Boc5
一段时间后测定的血糖含量 a2 b2 c2 d2
A.a2高考真题体验
1.（2012新课标卷）哺乳动物因长时间未饮水导致机体脱水时，会发生的生理现象是
A.血浆渗透压降低
B.抗利尿激素分泌增加
C.下丘脑渗透压感受器受到的刺激减弱
D.肾小管和集合管对水的重吸收作用减弱
2.（2012安徽）机体激素含量的相对稳定对维持稳态有重要作用。
（1）内分泌腺没有导管，分泌的激素 。因此，临床上可通过抽取血样来检测内分泌系统的疾病。某甲状腺功能障碍患者，检测到体内有一种促甲状腺激素（TSH）受体的抗体，该抗体阻断TSH的效应，则该患者血液中TSH含量比正常值 。另一甲状腺功能障碍患者，下丘脑功能正常，血液中TSH和甲状腺激素（TH）含量明显低于正常值，为诊断病因，静脉注射TSH后，TH含量明显升高，表明该患者 部位发生了病变。
（2）下丘脑的 受中枢神经系统活动调节并释放激素，从而调节垂体激素的分泌。TH对垂体的反馈抑制作用与促甲状腺激素释放激素（TRH）的刺激作用 、相互影响，共同维持机体TSH含量的稳定。TH能进入垂体TSH分泌细胞内发挥作用，表明该细胞能通过 接受信息。
3.（2012海南）14.关于激素和神经递质的叙述，错误的是
A.胰岛素发挥作用后被灭活
B.乙酰胆碱贮存于突触小泡中
C.胰高血糖素可为靶细胞提供能量
D.去甲肾上腺素可在神经细胞之间传递信息
4.(2011·安徽卷)人体内环境的稳态受神经和体液因素调节。请据图回答问题。
(1)某人一次性饮1 000 mL清水，1 h 内尿量显著增加，这是由于______________降低，对相关感受器刺激导致下丘脑神经内分泌细胞产生的神经冲动减少，其轴突末梢释放的______________，降低了肾小管和集合管对水的____________，使水重吸收减少。饮水1 h 后，通过图中a所示的______________调节机制，尿量逐渐恢复正常。
(2)在剧烈运动状态下，体内会启动一系列调节机制，其中支配肾上腺髓质的内脏神经兴奋增强，其末梢内____________释放的神经递质与肾上腺髓质细胞膜上的______________结合，导致肾上腺素分泌增多，从而促进______________分解，抑制______________分泌，引起血糖浓度升高，以满足运动时能量需要。
5．判断正误
(1)(2011·山东卷－B)人舌尖触到蔗糖时感觉甜与激素作用无关(　　)。
(2)(2011·山东卷－D)饥饿时人体血糖仍维持正常水平与激素作用无关(　　)。
(3)(2010·海南卷－A)血液中甲状腺激素增加时会促进垂体分泌促甲状腺激素(　　)。
(4)(2010·海南卷－C)内分泌腺分泌的激素释放到内环境中，然后作用于靶细胞(　　)。
6．(2011·课标，5)人在恐惧、紧张时，在内脏神经的支配下，肾上腺髓质释放的肾上腺素增多，该激素可用于心脏，使心率加快。下列叙述错误的是(　　)。
A．该肾上腺素作用的靶器官包括心脏
B．该实例包含神经调节和体液调节
C．该肾上腺素通过神经纤维运输到心脏
D．该实例中反射弧是实现神经调节的结构基础
7．(2010·海南卷)成年大鼠血液中甲状腺激素浓度升高时，可能出现(　　)。
A．体温升高、耗氧量减少
B．体温下降、耗氧量增加
C．神经系统兴奋性提高、耗氧量增加
D．神经系统兴奋性提高、体温下降
8.(2011·上海理科)近期，非法制售使用“瘦肉精”的食品安全事件时有发生，人食用含“瘦肉精”的肉制品后，可能会出现心跳加快、血压升高等不适反应，这些现象与人在紧急情况下某种激素的调控作用相类似，该激素是(　　)。
A．胰岛素 B．胰高血糖素
C．肾上腺素 D．甲状腺激素
9．(2011·海南，7)关于哺乳动物下丘脑的叙述，错误的是(　　)。
A．下丘脑具有内分泌功能
B．调节产热和散热，维持体温的相对恒定
C．感受细胞外液渗透压变化，调节动物体水盐平衡
D．分泌促甲状腺激素，调节甲状腺激素的合成和分泌
10．(2011·重庆卷)下表是缺碘与不缺碘的两类人群中，血液内与甲状腺活动密切相关的两种激素含量状况。
外泌腺体 激素名称 不缺碘人群激素含量 缺碘人群激素含量
补碘前 补碘后
甲状腺 甲状腺激素 正常 降低 正常
垂体 A 正常 B 正常
(1)表中A是________，B应________。甲状腺激素对垂体分泌激素A起________作用。在甲状腺激素的分泌调节中，控制枢纽是________。
(2)长期缺碘，成年人会表现出：①喜热、畏寒等体温偏低现象；②少言寡语、反应迟钝及嗜睡等现象。现象①说明甲状腺激素的相关作用是________；现象②说明该激素对神经系统的作用是________。通常，食用碘盐可以预防碘缺乏症。
11.(2010·江苏卷)养鸡场鸡舍中清晨和傍晚用稳定的灯光延长光照时间以提高产蛋率。下列分析正确的是(多选)(　　)。
A．延长光照刺激可直接通过体液调节提高产蛋率
B．鸡的产蛋率与体内的雌激素水平密切相关
C．鸡的产蛋行为受神经调节和体液调节共同作用
D．鸡的产蛋行为受遗传因素和环境因素共同影响
12．(2011·江苏卷)图1表示北纬50°某地区不同月份母鸡平均产蛋数的波动情况，图2是母鸡繁殖活动的生理调节过程示意图(甲、乙、丙表示器官，a、b、c表示相应激素)。请回答下列问题。
(1)由图1可知，影响母鸡月产蛋数的主要环境条件是________。
(2)图2中激素a、器官丙的名称分别是________、________。
(3)图2 中c→甲、c→乙的生理意义在于________。
(4)已知激素a分子为一种多肽，其受体位于靶细胞的________，这是因为________。
(5)从丙的静脉中抽取血液进行检测，血浆中含有的激素种类有________(填下列序号)。
①1种　②2种　③3种　④3种以上
(6)烷基苯酚是一类洗涤剂，其分子结构稳定，具有类似激素c的生理效应。长期饲喂被烷基苯酚污染的饲料，会对器官甲、乙的分泌活动产生________，从而引起激素c分泌量________。
13.(2010·四川卷，3)Ⅰ.某实验室通过手术获得下丘脑部分损毁却能存活的大鼠，进行了相关研究。
(1)实验一　按下表准备两组实验大鼠并作如下处理：向大鼠皮下注入等量的SRBC(山羊红细胞)；7天后，取脾脏组织制成细胞悬液；将适量脾细胞悬液与SRBC混合培养一段时间，然后检测SRBC破裂情况(注：特异性抗体与红细胞表面的抗原结合后，红细胞会破裂，释放出血红蛋白。培养液中血红蛋白的含量越高，OD值越大)。
组别 材料准备 数量/只 培养液的OD值
甲 手术损毁组(做手术并损毁下丘脑前部) 12 0.20
乙 正常组(未做手术) 12 0.40
①向大鼠皮下注入SRBC的目的是___________________________________________。
②脾细胞悬液会引起SRBC破裂，说明悬液中含有________物质，产生该物质的细胞称为________________________________________________________________________。
③有人认为该实验还应增设一组：做手术却不损毁下丘脑。你认为有必要吗？____________________________________________________________________。
请说明理由： ________________________________________。
④请为此实验拟定一个题目___________________________________________________
(2)实验二　另取正常鼠和手术损毁鼠多组，在不同温度的环境中放置30分钟，然后测定大鼠单位时间的耗氧量。正常鼠的结果如图所示
①请在图中绘出手术损毁鼠单位时间的耗氧量变化曲线。
②将正常鼠从室温移至低温环境，其血糖浓度会升高，原因是__________________________。
③在适宜条件下喂养一段时间后，发现手术损毁鼠的性腺萎缩，这是由于该大鼠下丘脑释放的________减少，使垂体释放的________降低所致。
学案37 通过激素的调节 神经调节与激素调节的关系
基础自查　
一、激素调节的发现
1．促胰液素的发现：
(1)在盐酸的作用下，小肠黏膜产生了能促进胰腺分泌胰液的促胰液素。
(2 稀盐酸＋小肠黏膜　获得提取液狗静脉中―→促进胰腺分泌胰液。
(3)人和动物生命活动的调节，除了神经调节，还有激素调节。
2．机体由内分泌器官(或细胞)分泌的化学物质进行的调节。　
二、激素调节生命活动的实例
1．血糖平衡的调节
(1)肝糖原　脂肪　0.8～1.2　糖原
(2)参与调节的主要激素有胰岛素和胰高血糖素。
2.促甲状腺激素释放激素　垂体　促甲状腺　甲状腺　甲状腺
三、神经调节和体液调节关系
1．区别
比较项目 神经调节 体液调节
作用途径 反射弧　 体液运输
反应速度 迅速 较缓慢　
作用范围 准确、比较局限 较广泛　
作用时间 短暂 比较长
2.联系
(1)实例：①人体体温调节：a. 细胞中有机物氧化放能。B. 汗液的蒸发，皮肤内毛细血管的散热等。C. 位于下丘脑。
② 有神经调节和体液调节两种途径，其调节中枢位于下丘脑。
(2) ①内分泌腺受中枢神经系统　的调节，体液调节可以看作是神经调节的一个环节。②激素也可以影响神经系统的发育和功能，两者常常同时调节生命活动。
课堂深化探究
一．动物激素的种类、功能、本质及调节特点
1．动物激素的种类、功能及其关系
激素种类 内分泌腺 靶器官(或靶细胞) 主要功能
促(甲状腺、性腺)激素释放激素 下丘脑 均作用于垂体 促进垂体的生长、发育和相应促(甲状腺、性腺)激素合成与分泌
抗利尿激素 肾小管、集合管 促进肾脏(肾小管、集合管)对水分的重吸收，使尿液浓缩、尿量减少
促(甲状腺、性腺)激素 垂体 促性腺激素→性腺；促甲状腺激素→甲状腺 维持甲状腺(或性腺)的正常生长发育，调节甲状腺(或性腺)合成相应的激素
生长激素 较广泛，特别是骨细胞 促进生长，促进蛋白质的合成和骨的生长
胰岛素 胰岛B细胞 主要为肝脏及肌肉、脂肪细胞 促进血糖合成糖原，加速血糖分解，降低血糖浓度
胰高血糖素 胰岛A细胞 主要为肝脏 加速肝糖原分解，使血糖浓度升高
甲状腺激素 甲状腺 较广泛、尤其作用于中枢神经系统 促进新陈代谢和生长发育，提高中枢神经系统的兴奋性，促进体内物质氧化分解
肾上腺素 肾上腺髓质 主要是肝脏，也可作用于其他组织细胞 促进肝糖原的分解，提高血糖浓度
性激素 雄性激素 睾丸 雄性生殖器官 分别促进雌雄生殖器官的发育和生殖细胞的生成，激发和维持各自第二性征；雌性激素能激发和维持雌性正常的性周期
雌性激素 卵巢 雌性生殖器官
2.动物激素的化学本质
(2)氨基酸衍生物：甲状腺激素、肾上腺素
(3)脂质类激素：性激素
3．激素调节的特点
(1)微量和高效：激素在血液中含量很低，却能产生显著的生理效应，这是由于激素的作用被逐级放大的结果。
(2)通过体液运输：内分泌腺没有导管，激素弥散到体液中，由血液来运输。
(3)作用于靶器官、靶细胞：激素的作用具有特异性，它能选择性地作用于靶器官或靶细胞。
(4)激素在体内不断地发生代谢失活，激素一经发挥作用后就被灭活，从而保证机体调节适应多变的环境。
二、激素分泌的调节方式(模型)
1．在此种调节方式中，某些内分泌腺本身就是反射弧效应器的一部分。胰岛素和胰高血糖素的分泌除直接感知血糖变化的刺激外，也可直接接受有关神经的调控。
2．分级调节：下丘脑能够控制垂体，垂体控制相关腺体，这种分层控制的方式称为分级调节。
3．反馈调节：当一种激素分泌后，作用于靶细胞引起特异生理效应，而当血液中该激素的含量过高时又反过来抑制或促进这种激素的分泌，这一过程叫反馈调节。
若这种反馈作用是促进原来激素的分泌称正反馈(举例如上面甲图)，若这种反馈作用是抑制原来激素的分泌称负反馈(举例如上面乙图)，其中以负反馈较为常见。
三、神经调节和体液调节的关系及实例分析
（一）血糖的平衡与调节
1．血糖的来源和去路
2．血糖平衡的调节过程(神经调节和体液调节)
3．糖尿病的病因、防治
(1)糖尿病病因及病症
病症：“三多一少”，即多饮、多食、多尿，身体消瘦、体重减轻。
（二）体温平衡及调节
1．机体产热量＝散热量，也就是说体温恒定的原理是机体产热量与散热量保持动态平衡。
2．
（三）
（四）试总结下丘脑在生命活动调节中的作用
(1)下丘脑在机体稳态中的作用主要包括以下四个方面
①感受：渗透压感受器感受渗透压升降，维持水代谢平衡。
②传导：可将渗透压感受器产生的兴奋传导至大脑皮层，使之产生渴觉。
③分泌：分泌促激素释放激素，作用于垂体，使之分泌相应的促激素。
④调节：体温调节中枢、血糖调节中枢、渗透压调节中枢。
(2)下丘脑部分调节作用如图所示
四．与腺体相关的实验设计与评价
1．甲状腺和甲状腺激素、性腺和性激素
切除法、饲喂法、注射法。
如：探究甲状腺、甲状腺激素的生理作用实验
组别 动物 实验处理 观察指标
实验组 ① 幼小动物 切除甲状腺 幼小动物生长发育情况
② 切除甲状腺+注射甲状腺激素
对照组 ③ 幼小动物 不作任何处理 幼小动物生长发育情况
④ 只切开皮肤不切除甲状腺
注意：实验动物选取分组时，要选取生长发育状况相同的，且饲养时其他条件要一致。
2．生长激素和垂体，胰岛素、胰高血糖素和胰岛(胰腺)
切除法、注射法。
如：探究胰岛素对动物血糖调节的影响
组别 实验动物 实验处理 观察指标
实验组 饥饿处理的小鼠 连续注射一定量胰岛素 小鼠生活状况
对照组 ① 饥饿处理的小鼠 连续注射一定量胰岛素→出现低血糖症状→补充糖类 小鼠生活状况
② 不注射胰岛素，定期补充糖类
3.其他激素的实验设计可参考上述实验进行。注意能够口服、饲喂的激素只有甲状腺激素和性激素等小分子物质，大分子的多肽(蛋白质)类激素，如：各种促激素、生长激素、胰岛素等只能注射。
对应训练
1.解析　本题是典型的“题在书外、理在书内”的试题，遇到此类信息题，不要慌张，要透过信息看到本质，如图乙，所谓的“远距分泌”不过就是内分泌腺分泌的激素通过体液(血浆)运输作用于靶细胞的过程，所谓的“神经分泌”就是有分泌能力的神经细胞分泌激素的过程。
(1)下丘脑既能够接受大脑皮层传来的兴奋，又能够分泌激素，激素①由下丘脑(神经细胞)分泌，然后经血液运送到垂体发挥作用，故其传送方式为神经分泌。
(2)甲状腺分泌甲状腺激素，当甲状腺激素含量升高时，因为存在反馈调节机制，因此会抑制下丘脑和垂体分泌相应激素，从而维持甲状腺激素的动态平衡。
(3)垂体具有识别下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素的特异性受体，由于存在反馈调节机制，又可识别甲状腺激素，故其细胞表面至少存在两种特异性受体。
(4)由于激素随血液循环而运输，因此可以运送到全身各处，但只有靶细胞能识别。
(5)由图乙可知，自分泌是指自身分泌的激素作用于自身，激素③能够作用于分泌它的组织细胞，故其传送方式存在自分泌形式。
答案　(1)下丘脑　神经分泌　(2)甲状腺激素　下降　反馈　(3)两　(4)组织液　血液　全身各处　(5)存在　激素③的靶细胞可以是自身细胞
2.解析　当血糖含量变化时，下丘脑可通过传出神经调控胰岛的分泌活动；体温调节既有神经调节，又有激素调节；当血液中甲状腺激素的量明显增加时，下丘脑产生的促甲状腺激素释放激素和垂体产生的促甲状腺激素的分泌量都会减少，这属于负反馈调节过程；感受器―→①―→下丘脑―→⑦―→内分泌腺构成一个完整的反射弧。
答案　AB
3.D　人体血糖浓度受激素与神经共同调节。胰岛素和胰高血糖素是拮抗关系。胰高血糖素和肾上腺素都能升高血糖。
4.解析　肾小管病变，对葡萄糖的重吸收能力下降，会导致部分葡萄糖随尿液排出体外；一次性大量进食糖类导致暂时性的高血糖，也会使部分葡萄糖随尿液排出体外；胰岛B细胞被破坏，则不能分泌胰岛素，从而使血糖浓度高于正常值，也可使部分葡萄糖随尿液排出体外；胰岛A细胞分泌旺盛，胰高血糖素含量过量，会引起血糖浓度高于正常值，也可使部分葡萄糖随尿液排出体外；肌肉组织减少，使合成的肌糖原减少，也会引起血糖浓度高于正常值，可使部分葡萄糖随尿液排出体外；长期心理压力大，精神紧张，会导致神经调节紊乱，影响下丘脑对血糖的神经调节，从而使部分葡萄糖随尿液排出体外。
答案　D
5.解析　分析图可知，①表示下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素，②表示垂体分泌的促甲状腺激素，③表示甲状腺分泌的甲状腺激素。由题干可知，前20 d下丘脑、垂体、甲状腺发育不成熟，各自分泌的激素较少，由图示知，6～20 d内蝌蚪形态在发生改变，即蝌蚪在不断发育，所以①②③的分泌都逐渐增加，故A正确；甲状腺激素的合成受到下丘脑、垂体的调控，前20 d下丘脑、垂体、甲状腺发育不成熟，故碘增加不能使甲状腺激素合成量增加，因此不可能使蝌蚪提前发育成小型成蛙，故B错误；由图示知，②促甲状腺激素的作用是促进甲状腺合成和分泌甲状腺激素，甲状腺激素的作用是促进发育，故C错误；切除垂体，缺少促甲状腺激素，甲状腺可能出现萎缩，甲状腺激素的分泌量减少，但由于反馈调节，①的含量会增加，故D错误。
答案　A
实验探究
解析　(1)由图1可知：该实验的自变量是对大鼠注射不同的激素，因变量是大鼠平均体重的变化，故该题探究的是生长激素和胰岛素对大鼠生长的影响。(2)为避免自身产生的胰岛素和生长激素对实验的影响，应切除大鼠的胰腺和垂体。每次注射量应按照单位体重注射量乘以体重来计算。(3)由图1注射胰岛素组与注射生理盐水组对比知：胰岛素具有促进大鼠生长的作用。由胰岛素＋生长激素组、生长激素组和胰岛素组对比知：胰岛素具有加强生长激素的促生长作用，且二者的共同效应大于它们单独作用之和。(4)由图2知，开始电刺激支配大鼠胰岛的副交感神经后，降血糖的胰岛素分泌增多，升血糖的胰高血糖素分泌减少，故血糖浓度将降低。(5)要验证胰岛素直接抑制胰岛A细胞分泌胰高血糖素，可采用加量法对胰岛组织注射胰岛素，检测注射前后血液中胰高血糖素的浓度变化，通过对照得出结论。
答案　(1)胰岛素和生长激素对大鼠生长的影响　(2)垂体和胰腺　单位体重注射量乘以体重　(3)促进大鼠生长(及加强生长激素的促生长作用)　大于　(4)降低　胰岛素浓度升高和胰高血糖素浓度降低，促进了组织细胞加速对葡萄糖的摄取、利用和储存，抑制了糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖　(5)胰岛素　胰高血糖素
限时训练
题组一　激素调节
1.解析　人体激素经体液运输到全身，但只作用于靶器官、靶细胞，故D项错误。
答案　D
2.解析　图中①表示激素，②表示靶细胞上的受体，其化学成分是糖蛋白；促性腺激素释放激素的作用部位是垂体；胰岛素能促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，从而使血糖水平降低。
答案　C
3.解析　图中激素A为促甲状腺激素释放激素，激素B为促甲状腺激素，激素C为甲状腺激素。当血液中甲状腺激素的含量过高时，会反馈抑制下丘脑和垂体的分泌活动，使促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素的分泌量减少，从而调节血液中甲状腺激素的含量。手术摘除甲状腺后，血液中甲状腺激素浓度降低，细胞氧化分解代谢减弱。甲状腺激素的靶细胞几乎为全身所有的细胞。
答案　B
题组二　神经调节和体液调节
4.解析　在B选项中，抗利尿激素是由垂体后叶释放的。
答案　B
5.　B　[图中表示了人体细胞间信息传递的三种主要方式：①体液调节(激素调节)、②神经—体液调节、③神经调节。A正确：神经调节与体液调节相比，具有传递迅速的特点；B错误：神经调节中兴奋在细胞间的传递要经过突触，一个神经元释放的神经递质要经过突触间隙到达另一个神经元，突触间隙中的组织液属于体液的范畴；C正确：体温调节中有体液调节(如肾上腺素的调节)，有神经—体液调节(如下丘脑→垂体→甲状腺的调节链)，有神经调节(如下丘脑→立毛肌)；D正确：①②的信息传递中激素要经血液运输到达靶细胞，存在反馈调节机制。]
题组三　综合与实验题
6.A　寒冷时，促甲状腺激素释放激素、促甲状腺激素、甲状腺激素、肾上腺素的分泌都会增加；甲状腺激素能够促进新陈代谢，增加产热量；体温调节中枢在下丘脑；抗利尿激素的合成或者分泌场所是下丘脑，但是释放场所是垂体；促甲状腺激素释放激素作用于垂体，垂体分泌的促甲状腺激素作用于甲状腺。
7.．(1)甲状腺激素　加快物质氧化分解，提供更多能量　神经—体液调节　肾上腺素　皮肤冷觉感受器　下丘脑体温调节中枢
(2)胰高血糖素　非条件
(3)抗利尿激素　(4)反馈调节
解析　从图中可知甲为垂体，乙为甲状腺，丙为胰岛B细胞，丁为胰岛A细胞；A为甲状腺激素，B为胰岛素，C为胰高血糖素，D为肾上腺素。C和D具协同作用，都可以使血糖升高。下丘脑既参与图中调节又可分泌抗利尿激素，参与水盐平衡调节。
8.解析　依据题干中提供的信息，4组小鼠的初始数据大致相同，这样就可推知，实验的结果就是因实验处理而产生的。分析表中的信息：甲组添加普通胰岛素饲喂，由于胰岛素是一种蛋白质分子，食后易被分解，但因饲喂了饲料，故a2>a1，选项A错；由于Boc5是一种小分子，所以注射与口服同样能起到效果，故B、D正确；用普通胰岛素药物治疗糖尿病时只能是注射，使血糖含量降低，故C正确。
答案　A
高考真题体验
1.【答案】B
【解析】哺乳动物长时间未饮水导致机体脱水时，会导致血浆渗透压升高、下丘脑渗透压感受器受到的刺激增强、抗利尿激素增加，进而导致肾小管和集合管对水的重吸收作用增强。
2.【答案】Ⅰ.（1）弥散到体液中，随血液流到全身 高 垂体 （2） 神经分泌细胞 相互拮抗 细胞内受体
【解析】Ⅰ.（1）内分泌腺没有导管，分泌的激素弥散到体液中，随血液流到全身，因此，临床上可通过抽取血样来检测内分泌系统的疾病。某甲状腺功能降碍患者，检测到体内有一种促甲状腺激素（TSH）受体的抗体，该抗体阻断TSH的效应，导致甲状腺激素分泌不足，反馈导致该患者血液中TSH含量比正常值高。另一甲状腺功能障碍患者，下丘脑功能正常，血液中TSH和甲状腺激素（TH）含量明显低于正常值，为诊断病因，静脉注射TSH后，TH含量明显升高，表明该患者垂体部位发生了病变。
下丘脑的神经分泌细胞受中枢神经系统活动调节并释放激素，从而调节垂体激素的分泌。TH对垂体的反馈抑制作用与促甲状腺激素释放激素（TRH ）的刺激作用相互拮抗，相互影响，共同维持机体TSH含量的稳定。TH能进入垂体TSH分泌细胞内发挥作用，表明该细胞能通过细胞内受体接受信息。
3.【答案】C
【解析】激素发挥作用后即被灭活，A正确；乙酰胆碱在细胞质基质中合成后由突触小泡摄取并贮存，B正确；激素不提供能量，不参与构成细胞结构，只起信号分子的作用，C错误；去甲肾上腺素是一种神经递质，从突触前膜释放作用于突触后膜在神经元之间传递兴奋，D正确。
4.解析　考察神经体液调节。(1)一次性饮水过多，细胞外液渗透压降低，抗利尿激素分泌减少，降低了肾小管和集合管对水的通透性，尿量增加。机体通过负反馈调节维持内环境相对稳定。(2)神经递质只存在于突触前膜的突触小泡中，作用于突触后膜上特异性受体。肾上腺素促进肝糖原分解，抑制胰岛素分泌，引起血糖浓度升高。
答案　(1)细胞外液渗透压　抗利尿激素减少　通透性　负反馈　(2)突触小泡　特异性受体　肝糖原　胰岛素
5解析　(1)该现象是人体神经调节的结果。(2)饥饿时人体血糖仍维持正常水平是人体内胰高血糖素和肾上腺素作用的结果。(3)血液中甲状腺激素增加时，会抑制促甲状腺激素的分泌。(4)内分泌腺分泌的激素先释放于内环境中，然后经血液循环运输，最终作用于靶细胞。
答案　(1)√　(2)?　(3)×　(4)√
6解析　本题综合考查了神经调节和体液调节的有关知识及同学们的信息获取与处理能力。由题目信息可以看出，肾上腺可以作用于心脏，说明其靶器官包括心脏，A正确。在恐惧时的心率加快，既有内脏神经的参与，又有肾上腺素的参与，属于神经－体液调节，B正确。激素是通过血液循环到达靶器官、靶细胞的，C错误。神经调节的结构基础是反射弧，D正确。
答案　C
7答案　C
8解析　紧急状态下，肾上腺素分泌增多。
答案　C
9解析　下丘脑可分泌促甲状腺激素释放激素，通过调节垂体分泌促甲状腺激素而调节甲状腺激素的分泌，故A正确，D错误；体温调节中枢位于下丘脑，故下丘脑可调节产热和散热，维持体温的相对稳定；下丘脑内有渗透压感受器，可感受细胞外液渗透压的变化，调节动物体水盐平衡。
答案　D
10解析　考查的是动物激素调节的相关知识，属于基础、识记、容易题。A是促甲状腺激素，缺碘造成甲状腺激素合成分泌不足，依据反馈调节原理，血液中甲状腺激素含量降低，将会使得垂体合成分泌促甲状腺激素增多。下丘脑通过合成分泌促甲状腺激素释放激素调节控制垂体和甲状腺的活动。(2)长期缺碘，甲状腺激素合成降低，成年人会表现出喜热、畏寒等体温偏低现象，说明甲状腺激素能促进细胞代谢，增加产热；而甲状腺激素合成降低，表现少言寡语、反应迟钝及嗜睡等现象，说明甲状腺激素能提高神经系统的兴奋性。
答案　(1)促甲状腺激素　升高　抑制(反馈调节)　下丘脑 (2)促进新陈代谢　提高兴奋性
11解析　本题考查了动物生命活动的调节。鸡的产蛋行为受神经和体液共同调节，与体内雌性激素有关，受遗传因素和环境因素影响，正确选项为BCD。
答案　BCD
12解析　甲、乙、丙分别表示下丘脑、垂体、卵巢，a、b、c分别表示促性腺激素释放激素、促性腺激素、性激素。促性腺激素释放激素的作用是促进垂体分泌促性腺激素、促性腺激素的作用是促进卵巢分泌性激素，性激素分泌增多又会抑制下丘脑、垂体进行相关激素的合成和分泌。
答案　(1)日光照时间　(2)促性腺激素释放激素　卵巢　(3)通过负反馈以维持激素c水平的相对稳定　(4)细胞膜上　激素a不能通过具有选择透过性的细胞膜　(5)④　(6)抑制　减少
13解析　本题考查免疫、体温调节相关知识，考查学生的综合应用能力，实验能力。
(1)①从题中可知，适量脾细胞悬液与SRBC混合培养一段时间，检测SRBC破裂情况，红细胞会破裂，是因为特异性抗体与红细胞表面的抗原结合后导致，因此向大鼠皮下注入SRBC的目的是作为抗原，刺激产生相应的抗体。
②从题中可知，红细胞会破裂，是因为特异性抗体与红细胞表面的抗原结合后导致，脾细胞悬液会引起SRBC破裂，说明悬液中含有抗体物质，抗体是由效应B(浆)细胞产生的。
③手术本身是一种变量，因此有必要做，以排除手术本身对实验结果的影响。
④综合题干及试题①、②、③，本实验题目应为：探究下丘脑对抗体产生的影响。
(2)①：手术损毁鼠不能进行体温调节，因此体温随环境温度变化而变化。
②：正常鼠从室温移至低温环境，下丘脑会引起肾上腺素和胰高血糖素分泌增多，肾上腺素和胰高血糖素会引起肝糖原分解，血糖升高。
③：下丘脑会释放促性腺激素释放激素，作用于垂体，促使垂体产生促性腺激素，促性腺激素会作用于性腺，引起性腺生长发育。
答案　Ⅰ：(1)①作为抗原　②抗体　效应B细胞(浆细胞)
③有必要　排除手术本身对实验结果的影响　④探究下丘脑对抗体产生的影响
(2)①如图
②在低温刺激下，下丘脑通过相关神经促进肾上腺素和胰高血糖素分泌，肾上腺素和胰高血糖素能促进肝糖原分解，使血糖升高　③促性腺激素释放激素　促性腺激素
www.第九单元 生物与环境
学案43 生态系统的结构
考纲要求
生态系统的结构(Ⅰ)。
复习要求
1.了解生态系统的组成成分及生态系统的营养结构
2.理解生态系统四种组分的功能地位及相互关系
3.掌握营养级的概念以及营养级与食物链的关系
基础自查
一．生态系统的概念及成分
1．概念： 。
2．空间范围：
。
3．成分　
(1)非生物的物质和能量
①物质： 。
②能量： 。
(2)生产者
①范围： 。
②地位： 。
③作用： 。
(3)消费者
①范围： 。
②作用：
。
(4)分解者
①范围： 。
②作用： 。
思考　植物都是生产者，动物都是消费者，细菌都是分解吗？
二、食物链和食物网
1．食物链
(1)概念： 。
(2)特点：
2．食物网　
(1)概念： 。
(2)功能： 的渠道。
想一想　一种生物在食物网中是否只占有一个营养级？
　
课堂深化探究
一．生态系统的组成成分
1．生态系统中四种成分的联系
(1)图解
(2)析图
①由上图可知： 是生态系统中生物群落的物质和能量的最终来源。
②生产者是生态系统中唯一能
的成分，因此，可以说生产者是 。
③从理论上讲，消费者的功能活动不会影响生态系统的根本性质，所以消费者不是生态系统必要的基础成分，但在自然生态系统中，生产者、消费者和分解者都是紧密联系，缺一不可的。
④分解者在生态系统中占有重要地位。如果一个生态系统中没有分解者的话，动植物的遗体残骸就会堆积如山，生态系统就会崩溃，因此，从物质循环角度看，分解者在生态系统中占有重要地位。
2．四种成分的判断
(1)图示
(2)析图
①先 ，再根据 ，最后 。
②若问D、A、B具体是什么生物，则
。
③图示中D、A、B共同构成 ，食物链(网)中只包括 。
生态系统的成分易混、易错点归纳
错误说法 特 例
细菌都是分解者
动物都是消费者
生产者都是绿色植物
植物都是生产者
温度是非生物的物质和能量
二．生态系统的营养结构——食物链和食物网
1．食物链类型
2．食物链图示及构成条件
(1)模式图：
(2)举例：捕食链中生态系统的成分、营养级的划分(举例如下)：
　
3．食物链与食物网作用
4．生态系统中某种生物减少对其他生物数量变化的影响
(1)食物链中，若处于第一营养级的生物数量减少，直接引起
又 ，致使
。
一条食物链中处于“天敌”地位的生物数量减少，则
。
(3)复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析
若某种群处于复杂食物网的某中间环节，其数量减少对其他生物类群的影响状况应视具体食物链而定，大体遵循如下思路：
①生产者相对稳定原则，即 。
②最高营养级的生物种群相对稳定原则，即 。
③实例：如图所示的食物网中，蚱蜢突然减少，则
，从而导致兔及食草籽的鸟 。在这里必须明确蛇并非鹰的唯一食物，所以蛇减少并不会造成鹰的减少，它可 而 。
特别提醒　
在生态系统中，某种生物数量增减的判断
(1)在食物链中的分析：若某营养级种群数量增加，必然引起该营养级的前一营养级种群数量减少，后一营养级种群数量增加。
(2)在食物网中的分析：①以中间环节少的那一条食物链作为分析依据，考虑的方向应从高营养级到低营养级；②生产者相对稳定，即生产者比消费者稳定得多，所以当某一种群数量发生变化时，一般不用考虑生产者数量的增加或减少；③处于最高营养级的种群，其食物有多种来源时，若其中一条食物链中断，该种群的数量不会发生较大变化。
方法技巧：
　食物网分析技巧
(1)每条食物链的起点总是生产者，终点是不被其他动物所食的动物，即最高营养级。中间的任何停顿都不能算完整的食物链。分解者不构成食物链。
(2)食物链中的捕食关系是长期自然选择形成的，不会倒转，因此箭头一定是由上一营养级指向下一营养级。
(3)某一营养级的生物代表处于该营养级的所有生物，不代表生物个体，也不一定是某种群。
(4)同一种生物在不同的食物链中，可以占有不同的营养级，如右图中鹰可在不同的食物链中分别占有第三、第四、第五和第六营养级，这就是说鹰在该食物网中可占有四个不同的营养级。
(5)在食物网中，两种生物之间的种间关系有可能出现不同概念上的重合，如上图中食虫鸟与食虫昆虫，二者之间既是捕食关系，又是竞争关系。
(6)在食物网中，当某种生物因某种原因而大量减少时，对另一种生物的影响，沿不同的线路分析结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。
(7)食物网的复杂程度取决于有食物联系的生物种类而非生物数量
对应训练
1.下列有关生态系统的组成成分的叙述，正确的是(　　)
A．阳光、空气和水不属于生态系统的组成成分
B．一种生物只能属于生态系统中的一种生物成分
C．自养型生物都是生产者，是生态系统的主要成分
D．细菌都属于分解者，其异化作用类型有需氧型和厌氧型两类　
2.　(2011·泰州模拟)关于生态系统中分解者的叙述，正确的是(　　)
A．专门营腐生生活的细菌也不一定是分解者，也可能是生产者或消费者
B．分解者将动植物遗传中的有机物分解成无机物，可以供绿色植物再利用
C．分解者分解动植物遗体释放出来的能量，可供绿色植物同化作用再利用
D．微生物不一定都是分解者，分解者一定都是微生物
3.(2009·浙江理综，6)经调查，某生态系统中Y、X、Z分别为第一、第二和第三营养级，每个营养级不同物种的个体数量如图甲所示(图中每一柱条代表一个物种)。一段时间后个体数量发生变化，结果如图乙所示。
　　
下列叙述正确的是(　　)
A．X营养级的生物被捕食的压力明显增加
B．Z营养级生物个体数量的增加是由捕食对象专一引起的
C．Y营养级生物个体数量的变化是由于捕食者对捕食对象有选择的结果
D．X营养级的生物之间存在明显的竞争关系，且其中某种生物处于竞争劣势
4.以虫治虫是生态农业的重要内容，如图是表示某一生态系统中四种生物所含有机物的总量。假设这四种生物只构成一条食物链。在一段时间内，如果甲的种群数量增加，
其可能引起的后果是(　　)
A．乙和丁的种群数量都增加
B．乙和丁的种群数量都减少
C．乙和丙的种群数量都减少
D．乙和丙的种群数量都增加
5.下图表示在某生态系统中，三个种群数量变化的相互关系，下列描述正确的是(　　)
A．a肯定是生产者，b肯定是初级消费者
B．a→b→c构成一条食物链
C．a与b、b与c为捕食关系
D．a与c为竞争关系
限时训练
题组一　生态系统的成分
1.如图，下列叙述正确的是(　　)。
A．图示的各种成分在生态学上可以构成一个生态系统
B．图示的各种成分在生态学上可以构成一个生物群落
C．细菌与蝉之间的关系属于竞争
D．蛇属于三级消费者
2.下列四项中的圆分别表示：a—生产者、b—分解者、c—原核生物、d—蓝藻、e—腐生细菌。能正确表示它们之间相互关系的是(　　)。
3．下列有关生态系统结构的叙述，正确的是(　　)
A．一种动物在生态系统中只能处在一个营养级上
B．在生态系统的食物链中，营养级越高的生物体型就越大
C．自养生物都是生产者，是生态系统的主要成分
D．细菌和真菌都是分解者
4．下图生态系统结构的关系图，a代表的成分是(　　)
A．生产者 B．消费者 C．分解者 D．不能确定
5．到南极考察的科学工作者，为了保护环境，除了必须把塑料以及金属类废弃物带离南极外，还必须把人体尿液、粪便等废物带离南极，这是因为南极(　　)
A．缺少生产者 B．分解者很少
C．没有消费者 D．缺乏必要的生活设施
6．最近科学家在水深约3 200米的太平洋底部的一副鲸的骨架上，发现了两种新型蠕虫。这些蠕虫没有消化器官，它们通过附肢里的细菌摄取营养。像树根一样的附肢可深入到死鲸的骨髓里“挖掘”营养，其中的细菌就将骨中的脂肪转化为糖供给蠕虫进行生命活动。下列有关叙述正确的是(多选)(　　)
A．这些蠕虫与细菌都是生态系统中的分解者
B．蠕虫与细菌的关系在生物学中属于互利共生
C．这种细菌在繁殖时不可能发生有丝分裂
D．可创造一个富含有机物和O2的人工环境培养这种细菌
题组二　生态系统营养结构
7.(2009·广东文基)右图表示某生态系统的食物网，关于此食物网的叙述，错误的是(　　)。
A．该食物网共有4条食物链
B．野兔、鹿及昆虫均为初级消费者
C．狼和云豹在不同食物链上均属于同一营养级
D．如果土壤受到污染，鹰体内的污染物积累浓度可能最高
8.下图是某池塘生态系统中的两食物链，大量捕捞花鲢后，种群将有所变化，下列能正确反映短期内种群总数量增长率变化趋势的是(　　)。
A．绿藻上升 B．白鲢下降
C．水蚤下降 D．乌鱼上升
9．如图是某草原生态系统中部分食物网简图，下列说法正确的是(多选)(　　)
A．图中所有生物构成一个生物群落
B．该食物网共有4条食物链
C．蛇处于多个不同的营养级
D．该生态系统中青蛙和蜘蛛可利用的总能量大于蝗虫可利用的总能量
10．长期处于相对稳定状态的生态瓶中只有一条食物链，共含有三个营养级。若每个营养级每日每小时的耗氧量如图中曲线所示，则曲线a、b、c所反映的营养级依次是(　　)
A．第三营养级、第二营养级、第一营养级
B．第三营养级、第一营养级、第二营养级
C．第二营养级、第三营养级、第一营养级
D．第一营养级、第二营养级、第三营养级
11．下图所示系统为食物网的结构模式图，下列叙述中不正确的是(　　)
A．在该食物网中，共有5条食物链存在
B．在该食物网中，H处于三个不同的营养级
C．若B种群中各年龄期的个体数目比例适中，则该种群的密度在一段时间内会明显
变大
D．在该食物网中，如果C种群的数量下降10%，则H的数量不会发生明显变化
题组三　综合题
12．在一个光照和水肥充足的小岛上，各种植物生长茂盛。在树上有飞翔的小型益鸟、猫头鹰，地上有鼠、蛇及蛙等动物在活动，还有许多昆虫、真菌和腐烂的动植物尸体。下列对此说法错误的是(　　)
A．这个小岛能构成一个生态系统
B．小型益鸟是第三营养级
C．在该岛上的食物网中，猫头鹰获得能量最多的食物链是“草→鼠→蛇→猫头鹰”
D．这个小岛上的分解者是营腐生生活的微生物
13下面表格表示某生态系统的食物网情况(相应动物有关表格中的?表示该动物胃中含有上面的生物)，请据表分析回答：
(1)该生态系统共有________条食物链。
(2)如果该生态系统中，能量传递效率平均为10%，那么，若第一营养级的同化能量为2×107kJ，则鹰最终获得的最大能量值是________。
(3)鹰处于第五营养级的食物链有________条。
(4)蛇和鹰的关系是________________。
(5)要使生态系统完整，还需要增加的成分是________________________________
________________________________________________________________________。
高考真题体验
1.（2012 山东）26. (8分)江苏某小型天然湖泊原有少量鱼类，后改造为人工鱼塘，投饵养殖植食性鱼类和肉食性鱼类，两类鱼均无滤食浮游生物的能力。养殖前后生态调查的数据见下表，请回答下列问题：[来源:21世纪教育网21世纪教育网]
(1)改为人工鱼塘后，该湖泊生物群落的 结构发生了显著变化。
(2)从种间关系的角度分析，水生高等植物明显减少的直接原因是 、
（3）从表中可以推测，与2007年相比，2010年湖水中生物体内所含的总能量显著增加，其主要原因是 。
（4）虾、贝等小型动物能摄食鱼饵料。如果肉食性鱼类只摄食虾、贝等小型动物，可以推测在相同饲养2010年肉食性鱼类的总量将会 ，植食性鱼类的总量将会 。
5)若对该湖泊进行生态修复，除停止养鱼外，还需恢复水生高等植物，以抑制浮游藻类生长。在这一过程中水生高等植物的直接作用 、 。
2.（2012 四川）31 I.(8分）为防治农田鼠害，研究人员选择若干大小相似、开放的大豆田，在边界上每隔一定距离设置适宜高度的模拟树桩，为肉食性猛禽提供栖息场所。设桩一段时间后，测得大豆田中田鼠种群密度的变化如图所示。请回答下列问题：
（1）该农田生态系统的主要成分是　　　　，猛禽与田鼠的种间关系是　　　　。
（2）该生态系统中田鼠的种群密度是由　　　　　　　　　　　　　　　　决定的；b点以后田鼠种群密度大幅上升，从田鼠生存环境变化的角度分析，其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）与曲线II相比，曲线I所示环境中猛禽的密度　　　　。若在农田周围合理植树可控制鼠害，从而帮助人们合理地调整该生态系统中的　　　　关系，使人们从中更多获益。
3.（2012 天津）9.（11分）夏初，在某河口多地点采集并测定水样，结果表明，各采样点无机氮浓度相近，而无机磷浓度差异较大，按无机磷浓度由低到高的顺序，绘制各采样点对应的浮游植物和浮游动物的密度曲线，结果如下图。
据图回答：
（1）磷元素进入浮游植物细胞后，以 分子的形式成为细胞膜支架的成分；在细胞内，磷元素通过参与 反应（写反应式），保持细胞内ATP含量的相对稳定。
（2）分析发现，P1、P2采样点浮游植物种类差别非常明显，从进化角度分析，这
是 的结果。
无机磷浓度高于P1的采样点，浮游动物的密度反而比P1采样点滴，下列有关其原因的分析，不可能的是 （单选）。
A.可被浮游动物取食的浮游植物种类较少
B.水体溶解氧较高
C.浮游动物的捕食者数量较多
D.水体有害物质浓度较高
（4）请用箭头补充完成该河口生物群落中氮元素的流向图。
4.．(2011·海南卷，21)关于生态系统的叙述，正确的是(　　)
A．生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的
B．生态系统中的信息传递对所有捕食者都必然是有利的
C．生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越大
D．生态系统的食物链中营养级越高的生物，其体型必然越小
5．(2011·海南卷，28)
某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如图。某个时期，当地居民大量捕杀鼬，导致岛上鼠种群暴发，随后由鼠疫杆菌引起的鼠疫通过跳蚤使人感染。回答问题：
(1)该食物网中，植物中的能量能通过________条食物链传递给鹰，鹰所处的营养级为____________；兔与人的种间关系是________。鼠疫杆菌与人的种间关系是________。
(2)通常情况下，寄生在鼠身上的跳蚤对鼠种群数量的影响________(大于、小于、等于)鼬对鼠种群数量的影响；大量捕杀鼬会导致鼠种内竞争________(增强、不变、减弱)。
(3)生长在该岛上的蘑菇属于生态系统的________(生产者、消费者、分解者)，其体内贮存的能量________(能、不能)传递给植物。
6．(2011·全国卷，32)回答下列与生态学有关的问题。
(1)某人将未经检疫的外来鱼类和水草大量引进某水域生态系统后，导致生物多样性下降。从种间关系的角度分析，引起这种不良后果的原因是本地原有物种和外来物种之间可能存在着________、________、________的关系。
(2)某相对稳定的水域生态系统中主要有甲、乙、丙、丁、戊5个种群，各种群生物体内某重金属的含量如下表。已知水中的该重金属被生物体吸收后难以通过代谢排出体外。假设在这5个种群构成的食物网中，消费者只能以其前一个营养级的所有物种为食。
种群 甲 乙 丙 丁 戊
重金属含量(μg/kg鲜重) 0.003 7 0.003 7 0.035 0.035 0.34
据表中数据绘出该生态系统的食物网。
7．(2011·山东卷，5)6月5日是世界环境日，今年我国的世界环境日主题是“共建生态文明、共享绿色未来”。草原是绿色生态环境的重要组成部分。某草原生态系统的食物网如图所示。
(1)图中食物网的营养结构比较简单，因此，该草原生态系统的____________能力较差，其____________稳定性也相应较低。除图中所示的生物类群外，该生态系统的生物组成成分还应有____________才能保证其物质循环的正常进行。
(2)如果图中草能提供10 000 kJ的能量，营养级间的能量传递效率为10%～20%，那么鹰占据的营养级能得到的最低和最高能量值分别是____________kJ和____________kJ。若去除蛇，且狐的数量不变，则草原容纳鹰的数量会____________。若外来生物入侵该区，则会导致草原的____________锐减或丧失。
(3)影响图中兔种群数量变化的种间因素是____________和竞争。若某年兔种群的K值为1 000只，且1只兔和4只鼠消耗的草量相等，其他条件不变的情况下，次年鼠的数量增
加400只，则兔种群的K值变为____________只。用标志重捕法调查该区的种群数量时，若部分标记个体迁出，则导致调查结果____________(填“偏高”或“偏低”)。
(4)草原干旱时，兔摄取水分减少，体内细胞外液渗透压____________，引起____________渗透压感受器兴奋，增加抗利尿激素的释放，进而引起____________对水的重吸收增加，减少排尿量，以保持体内水平衡。
8.．(2010·海南生物，20)有一种生态农业模式是在水稻田中养鸭，利用鸭控制稻田中的杂草和害虫，鸭粪用作肥料。下列关于该模式的叙述中，错误的是(　　)。
A．杂草和水稻是生产者
B．鸭与害虫的种间关系为捕食关系
C．杂草和水稻的种间关系为竞争关系
D．水稻、鸭、害虫和杂草组成了一个农田生态系统
9．(2010·四川卷，30)某石质海滩的潮间带由大小不一的水坑和水坑间的凸出基质两类环境组成，主要生长着浒苔、角叉苔等海藻和滨螺、岸蟹等动物。岸蟹主要以滨螺等小动物为食，其主要天敌是海鸥。
(1)有人选择大小、深度等相似的两个自然水坑(A、B)，把B坑中的全部滨螺(233只)捉出，移入几乎无滨螺的A坑，研究滨螺对海藻及岸蟹种群的影响，结果如图所示。
①图A中浒苔数量下降的主要原因是________________________，从种间关系角度看，浒苔和角叉苔是________关系。
②水坑中岸蟹种群密度与________海藻的种群相对数量呈正相关。研究发现，此种海藻占优势的环境有利于岸蟹躲避天敌；而另一种海藻占优势的环境则相反。请据此解释B坑中的滨螺在移出前数量较多的原因___________________________________
________________________________________________________________________。
③本研究涉及到的生物构成的最长食物链为________________________。
(2)通过对水坑和凸出基质这两类微型生态系统中滨螺密度和海藻物种数的调查，绘制成图C。
①在滨螺极稀少的情况下，如果要最大限度地保护生物多样性，需要优先保护的是________________生态系统，这种保护措施属于________。
②当滨螺密度长期保持在100～200只/m2时，________生态系统的抵抗力稳定性较高。
10．(2010·全国Ⅱ，3)下列关于生态系统的叙述，错误的是(　　)。
A．草原生态系统比农田生态系统的群落结构复杂
B．环境条件分布不均匀是形成群落水平结构的原因之一
C．我国南方热带雨林中分解者的代谢活动比北方森林中的弱
D．植物可通过呼吸作用和光合作用参与生态系统的碳循环
11．(2009·广东卷，14)右图为南极某海域的食物链。据图判断正确的是(　　)。
A．此食物网共有6条食物链
B．硅藻既是生产者，又是分解者
C．磷虾在不同食物链上都属于同一营养级
D．严禁过度捕杀蓝鲸由于其对该食物网影响最大
12．(2008·广东生物，15)生产者是生态系统的重要组成部分，下列关于生产者的叙述，不正确的是(　　)。
A．都位于能量金字塔同一营养级
B．一定能固定CO2
C．都是生态系统能量转换的载体
D．一定是植物
学案43 生态系统的结构
答案与解析
基础自查
一．生态系统的概念及成分
1． 由生物群落与它的 无机环境相互作用而形成的统一整体。
2． 有大有小，其中生物圈是地球上最大的生态系统，它是地球上的全部生物及其无机环境的总和。
3． (1)非生物的物质和能量
①物质：水分、无机盐、空气。
②能量：热能、　光能。
(2)生产者
①范围：主要是绿色植物，属于自养型生物。
②地位：生态系统的主要成分。
③作用：通过光合作用或化能合成作用将无机物转化为有机物。
(3)消费者
①范围：主要是动物，包括植食性动物、肉食性动物、杂食性动物和寄生生物等。
②作用：消费者能够加快生态系统的物质循环。此外消费者对于植物的传粉和种子的传播等具有重要作用。
(4)分解者
①范围：主要是细菌和真菌。
②作用：将动植物遗传残骸中的有机物分解成无机物。
思考　 不都是。寄生植物如菟丝子不是生产者。动物中蜣螂、蚯蚓以粪便和腐殖质为食，属于分解者。硝化细菌、光合细菌属于生产者而不是分解者。
二、食物链和食物网
1．食物链
(1)概念：生态系统中各生物之间由于食物关系而形成的一种联系。
(2)特点：生产者是食物链的开始；消费者所处营养级不固定；一条食物链一般不会超过5个营养级。
2．食物网　
(1)概念：在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接成的复杂营养结构。
(2)功能：生态系统物质循环　能量流动
的渠道。
想一想　不一定，有的生物在食物网中可以占有多个营养级。
课堂深化探究
一．生态系统的组成成分
1．生态系统中四种成分的联系
(1)图解
(2)析图
①非生物的物质和能量
② 把非生物的物质和能量转变成生物体内的物质和能量(有机物及其贮存的化学能) 生态系统的基石。
2．四种成分的判断
(2) ①先根据双向箭头“??”确定“非生物的物质和能量”和“生产者”，再根据两者中有“3”个指出箭头的D为“生产者”，有“3”个指入箭头的C为“非生物的物质和能量”，最后根据D→B、D→A→B，确定A为消费者、B为分解者。
②若问D、A、B具体是什么生物，则D主要为绿色植物，A主要为动物，B主要为营腐生生活的细菌和真菌，还有少数营腐生的动物。
③图示中D、A、B共同构成生物群落，食物链(网)中只包括D和A生物。
生态系统的成分易混、易错点归纳
错误说法 特 例
细菌都是分解者 硝化细菌是自养型生物，属于生产者；寄生细菌属于特殊的消费者
动物都是消费者 秃鹫、蚯蚓、蜣螂等以动、植物残体为食的腐生动物属于分解者
生产者都是绿色植物 蓝藻、硝化细菌等自养原核生物也是生产者，应该说生产者包含绿色植物
植物都是生产者 菟丝子营寄生生活，属于消费者
温度是非生物的物质和能量 水、空气、矿质元素属非生物成分的物质；光能、热能属非生物成分的能量
二．生态系统的营养结构——食物链和食物网
1．食物链类型
食物链包括三种类型：捕食链、寄生链和腐生链。高中生物所涉及的食物链，实际上是捕食链，是由消费者和生产者之间通过食物关系形成的。
2．食物链图示及构成条件
(1)模式图：A→B→C→D→E。
(2)举例：捕食链中生态系统的成分、营养级的划分(举例如下)：
草　　→　　　鼠　　→　　蛇　　→　猫头鹰
成分：生产者　　　初级消费者　　次级消费者　　三级消费者
营养级：第一营养级　第二营养级　　第三营养级　　第四营养级
3．食物链与食物网作用
(1)错综复杂的食物网是生态系统保持相对稳定的重要条件。
(2)食物链和食物网是生态系统的营养结构。
(3)食物链和食物网是生态系统能量流动和物质循环的渠道。
4．生态系统中某种生物减少对其他生物数量变化的影响
(1) 引起以其为食物的第二营养级生物因食物缺乏而数量减少 引起连锁反应， 第三、第四营养级生物数量依次减少。
(2) 被捕食者数量变化是先增加后减少，最后趋于稳定。
(3) ① 消费者某一种群数量发生变化时，一般不考虑生产者数量的增加或减少。
② 当处于最高营养级的生物种群其食物有多种来源时，若其中一条食物链中断，该种群的数量不会发生较大变化。
③ 以它为食的蜥蜴减少，蛇也减少，蛇减少则鹰就更多地吃兔和食草籽的鸟 导致兔及食草籽的鸟减少
对应训练
1、　C　 在生态系统中，阳光、空气和水属于生态系统的非生物的物质和能量；有些生物可以属于生态系统中的两种生物成分，比如食虫草可进行光合作用，但又可以捕捉一些昆虫，其既是生产者又是消费者；硝化细菌能自己合成有机物，属于生产者；生产者属于自养型生物，是生态系统的主要成分。
2.　B　微生物一般有两种：一种是营腐生的，一种是营寄生的。营腐生的是分解者，营寄生的是消费者。分解者分解动植物遗体释放出来的能量是热能，是一种低效能，不能被绿色植物所利用。有些分解者不是微生物，如蚯蚓、蘑菇等。
3.　A　生物个体数量的变化受气候、食物、天敌等多种因素的影响。因为Y、X、Z分别为生态系统中第一、第二和第三营养级的生物，从图乙可以看出，一段时间后，X营养级的生物数量减少，被捕食的压力明显增加；Z营养级生物捕食对象没有改变，个体数量的增加不是由捕食对象专一引起的；从图中不能看出Y营养级生物个体数量的变化是由于捕食者对捕食对象有选择的结果；X营养级的生物之间存在竞争关系，某种生物处于劣势的现象不明显。
4.　D　[根据图示四种生物所含有机物总量由多到少依次是丙、丁、甲、乙。又知四种生物构成一条食物链。所以该食物链是丙→丁→甲→乙。若甲的种群数量增加，乙食物充足，乙会增加，丁因天敌的增加而减少，丁的减少，使丙数目增加。
5.　C　由图中的a、b、c之间的递减关系可以推理存在捕食关系。由a增加，b减少，可知a不是生产者。由b增加能引起a的增加，c的减少可知，a与c不属于竞争关系。
限时训练
题组一　生态系统的成分
1.解析　图示中包括了无机环境(光、CO2等)、生产者(绿色植物)、消费者(蝉等)和分解者(细菌)，它们构成了一个生态系统，A正确、B错误。蝉是消费者，细菌是分解者，两者之间不构成竞争关系，C错误。蛇属于四级消费者，D错误。
答案　A
2.解析　原核生物有些为生产者，有些为分解者、消费者，腐生细菌一定为分解者。
答案　A
3．C　一种动物在生态系统中可能处在一个营养级上，也可能处于不同的营养级上。在生态系统的食物链中，营养级越高的生物体型不一定越大，如一棵大树上有很多寄生虫。自养生物一定是生产者，是生态系统的主要成分。细菌不一定是分解者，如硝化细菌是生产者。4.B　生态系统包括生物群落和无机环境，生物群落包括生产者、消费者和分解者。从箭头的方向上分析，a的能量和物质来自b，并可传递给c，所以a是消费者。
5．B　 分解者的作用是把有机物分解成无机物。南极分解者很少；所以必须把废物带离南极。
6．ABC
题组二　生态系统营养结构
7.解析　本题考查食物网的相关知识，食物链有6条。所以A错。
答案　A
8.解析　花鲢被捕捞，乌鱼吃更多白鲢，使其下降，而绿藻数量变化受水蚤和白鲢的共同影响，数量变化不确定，水蚤应上升，乌鱼相对稳定。
答案　B
9．BC　[食物网中不包含分解者，因此不能构成群落；食物网中含有4条食物链，蛇处于两个不同的营养级；青蛙和蜘蛛可以利用的总能量少于蝗虫可以利用的总能量。]
10．D　[a的耗氧量随着时间变化，在8～15 h，有光照时释放氧气，所以应该是进行光合作用的生产者；b的耗氧量＞c的耗氧量，同时b在8～12 h时，耗氧量随着a释放氧气而增加，说明是第二营养级，c则为第三营养级。]
11．C　[在这个食物网中，从生产者到最高营养级的消费者，不重复的食物链有：①A→B→H；②A→C→D→H；③A→C→F→G→H；④A→E→D→H；⑤A→E→F→G→H，共5条。在该食物网的5条食物链中，H分别处于第三(链①)中、第四(链②、④中)和第五(链③、⑤中)营养级。C项先要清楚种群的年龄组成与种群增长率之间的关系。若B种群中各年龄期的个体数目比例适中，则该种群的年龄组成为稳定型，种群密度在一段时间内会保持稳定，而不会有明显变化。在该食物网中，若C种群的数量下降，则可由同一营养级的其他生物(B或E)来弥补，通过食物网中生物这种相互补偿、相互制约的自我调节机制，生态系统可维持平衡状态，生物的种类和数量能保持相对的稳定。]
题组三　综合题
12．C　[猫头鹰获得能量最多的食物链应该是草→鼠→猫头鹰；小型益鸟以虫为食，虫为第二营养级，故小型益鸟为第三营养级。]
13．(1)8　(2)2×105kJ　(3)3　(4)竞争和捕食　(5)非生物的物质和能量以及分解者
解析　关于食物链的数目，一定要从生产者开始到该链的最高营养级为止，中间不能停止，也不能从中间开始。获得最大能量时要从最短的食物链计算。不同食物链生物之间的关系不一样，蛇在捕食食虫鸟或鼠的时候，与鹰的关系为竞争，鹰捕食蛇的时候是捕食关系。完整的生态系统包括生物群落和非生物的物质和能量。
高考真题体验
1.【答案】（1）食物链
（2）捕食者（植食性鱼类）增多 竞争者（浮游藻类）大量繁殖
（3）投饵输入大量能量 （4）减少 增加
（5）吸收营养物质 竞争阳光
【解析】（1）生态系统是生物群落与它的无机环境相互作用形成的统一整体。生态系统的结构包括两方面的内容：生态系统的成分，食物链和食物网。改为人工鱼塘后，投饵养殖植食性鱼类和肉食食性鱼类，则该湖泊生物群落的食物链结构发生显著变化。
（2）种间关系有互利共生、捕食、竞争、寄生。从种间关系分析水生高等植物明显减少的直接原因一方面与养殖植食性鱼类有关，另一方面与浮游藻类争夺阳光、养料有关。“汉水丑生的（3）从表中可以看出2010年生物量明显多于2007年生物量，主要原因与人工投饵输入大量的能量。
(4)能量的传递是单向、逐级递减，传递效率10%-20%。虾、贝等小型动物能摄食鱼饵料，肉食性鱼类只摄食虾、贝类，与肉食性鱼类可以摄食鱼饵相比较，肉食性动物的能量来源减少，与植食性鱼类竞争减弱，植食性鱼类相对增多。
（5）水生高等植物与浮游藻类是竞争的关系，与浮游藻类竞争阳光和养料来抑制其生长。
2.【答案】（1）大豆 捕食
（2）出生率和死亡率、迁入和迁出 株冠形成有利于躲避天敌；食物增加
（3）更大 能量流动
【解析】
（1）根据题意，农田生态系统的生产者是大豆。猛禽与田鼠的种间关系是捕食。
（2）对一个种群来说，种群密度大小是由出生率和死亡率、迁入和迁出来决定的。b点之后，株冠开始形成，这样有利于田鼠躲避天敌，同时，周围的生物也逐渐丰富，为田鼠提供更多的食物来源。
（3）曲线Ⅰ和曲线Ⅱ相比，桩之间的距离更小，这样可以为田鼠提供更大的生存空间，相应的也为猛禽提供更多的食物来源，猛禽的密度会更大。通过合理植树，控制鼠害，这样可以合理调整生态系统中的能量流动的关系，使之流向对人类最有益的部分，使人们从中更多获益。
3.【答案】(1)磷脂 ADP+Pi+能量 ATP
(2)自然选择
（3）B
（4）
【解析】第1小题考点基础，考核发细胞膜的基本支架和ATP生成反应式。
第2小题考查学生对生物与环境的关系，高浓度环境植物动物均难以生存
第3小题考查生态因素对生物的影响，并分析有利和非有利因素。若水体中溶氧较高，则对大多数动物而言是有利的。不应是减少的原因。
4．A　[能量在生态系统中是单向流动、逐级递减的，某一营养级的能量约是其上一营养级的10%～20%；生态系统的信息传递可调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定，但并非对所有捕食者都有利；生态系统中的营养级与生物的体型大小没有必然联系。]
5．(1)4　第三、第四营养级　捕食、竞争　寄生
(2)小于　增强　(3)分解者　不能
解析　(1)由图可知，该食物网共有植物→兔→鹰、植物→兔→鼬→鹰、植物→鼠→鹰、植物→鼠→鼬→鹰 4条食物链将植物固定的能量传递给鹰。鹰所处的营养级为第三营养级和第四营养级。图中植物→人、植物→兔→人 2条食物链中人与兔之间存在着捕食和竞争关系。鼠疫杆菌是寄生于人体内而存活的。
(2)跳蚤寄生于鼠身上，对鼠有害，但不会引起鼠死亡；鼬对鼠的捕食会引起鼠个体的死亡，故通常情况下，鼬对鼠种群的影响更大。大量捕杀鼬后，鼠因缺少天敌而大量繁殖，导致鼠种群暴发，进而导致种内竞争加剧。
(3)蘑菇属于生态系统中的分解者，其分解动植物的遗体、粪便，释放的能量用于自身生长发育和以热能形式散失，能量是单向流动的，故不能传递给植物。
6.解析　本题综合考查了群落和生态系统的结构、生态环境保护等相关知识。(1)种间关系包括互利共生、寄生、捕食和竞争，其中只有互利共生对双方都有利。(2)生物富集又称生物浓缩，是指生物体从周围环境中吸收某种浓度极低的元素或不易分解的化合物并逐渐积累，使生物体内该元素或化合物的浓度超过环境中浓度的作用过程；营养级越高，有害物质的浓度就越高。根据生态系统能量流动逐级递减的特征和生物富集效应可以推断出，甲乙处于同一个营养级，丙丁处于同一个营养级。
答案　(1)竞争　捕食　寄生
(2)　　
7.解析　本题考查有关生态系统相关的知识。对于一个相对稳定的生态系统来说，生物种类及数目、营养结构的复杂程度决定该生态系统的自动调节能力和抵抗力稳定性。由于该草原中生物种类比较少、营养结构比较简单，所以其自动调节能力和抵抗力稳定性相对较低；而生态系统中生产者、消费者和分解者共同作用完成生态系统中的物质循环；生态系统中能量流动，能量传递最低按10%计算，最高按20%计算，所以鹰占据的营养级能得到的最低能量值，按最多营养级和10%传递效率来计算，草→鼠→蛇→鹰：10 000×10%×10%×10%＝10 kJ；最高能量值按最少营养级和20%计算，草→鼠→鹰或草→兔→鹰：10 000×20%×20%＝400 kJ；影响种群数量变化因素有生物因素和非生物因素，生物因素有种内关系和种间关系，种间关系有共生、竞争、捕食和寄生，图中影响兔的数量的种间因素是竞争和捕食。若某年兔种群的K值为1 000只，且1只兔和4只鼠消耗的草量相等，其他条件不变的情况下，次年鼠的数量增加400只，则400除以4就是兔的减少量，所以兔的K值为1 000－400÷4＝900只；用标志重捕法调查该区的种群数量时，若部分标记个体迁出，则重捕中的被标记的数量减少，则计算出来的值变大。兔摄入水减少，则细胞外液的渗透压升高，下丘脑神经分泌细胞分泌的抗利尿激素增加，使肾小管和集合管对水的重吸收增多，使细胞外液的渗透压降低。
7.答案　(1)自动调节(或反馈调节)　抵抗力　分解者
(2)10　400　增加　生物多样性(或物种多样性)　(3)捕食　900　偏高　(4)升高　下丘脑　肾小管和集合管
8.解析　生态系统包括所有的生物及其生存的环境，水稻、鸭、害虫和杂草仅仅是部分生物，不能组成生态系统。
答案　D
9.解析　本题考查生态学相关知识，考查学生的综合应用能力。
第(1)题：第①小题：图A中移入滨螺后，浒苔数量下降，因此应是被滨螺捕食。浒苔和角叉苔同为藻类，且图中浒苔数量下降后，角叉苔数量上升，因此二者为竞争关系。
第②小题：综合图A和图B可见，水坑中岸蟹种群密度与浒苔的种群相对数量呈正相关。浒苔占优势的环境有利于岸蟹躲避天敌，因而B坑中的滨螺在移出前，浒苔较少，不利于岸蟹躲避天敌，岸蟹被大量捕食，因而岸蟹数量较少，岸蟹数量少，对滨螺捕食少，因而滨螺较多。
第③小题：最长的为：浒苔―→滨螺―→岸蟹―→海鸥。
第(2)题：第①小题：在滨螺极稀少的情况下，分析图C，凸出基质生态系统中海藻物种数多，因此需要优先保护的是凸出基质生态系统，这种保护措施属于就地保护。
第②小题：当滨螺密度长期保持在100～200只/m2时，水坑生态系统的海藻物种数多，抵抗力稳定性较高。
9.答案　(1)①被滨螺捕食　竞争　②浒苔
B坑浒苔较少，不利于岸蟹躲避天敌，岸蟹被大量捕食，因而岸蟹数量较少，岸蟹数量少，对滨螺捕食少，因而滨螺较多
③浒苔―→滨螺―→岸蟹―→海鸥　(2)①凸出基质　就地保护　②水坑
10解析　我国南方气温较北方高，南方热带雨林中分解者的代谢活动比北方森林中的强。
答案　C
11解析　此食物网共有9条食物链，硅藻是植物，属于生产者，不是分解者，生产者遭到破坏对食物网的影响最大。而磷虾在每一条食物链中都是第二营养级，所以C项对。
答案　C
12解析　生产者可能为绿色植物、蓝藻、光合细菌以及化能合成的细菌。
答案　D
www.
酶2第二单元 细胞的基本结构和物质运输功能
学案8 生物膜的流动镶嵌模型和物质跨膜运输的方式
考纲要求 　
1.物质出入细胞的方式(Ⅱ)。
2.生物膜的结构(Ⅱ)。
复习要求
1 .举例说明细胞膜是选择透过性膜
2 .说出物质进出细胞的几种方式
3 .初步学会对图表数据的解读
4 .探讨生物膜在实践中的应用价值
基础自查
一.生物膜的流动镶嵌模型
1 .对生物膜的探索历程
实例（实验） 结论（假说）
脂溶性物质更容易通过细胞膜
将膜分离提纯，并进行化学分析
红细胞膜中脂质铺展成单分子层后是红细胞表面积的2倍
电镜下细胞膜呈清晰暗—明—暗三层结构
人鼠细胞杂交实验
2 .流动镶嵌模型的基本内容
（1）____________________构成了膜的基本支架
（2）蛋白质分子________________、__________________或_____________磷脂双分子层
（3）磷脂双分子层和大多数蛋白质分子可以________________
思考：糖蛋白（糖被）由细胞膜上的_________与______________结合形成。糖被的作用有哪些？
二、物质跨膜运输的方式
1 .生物膜对小分子或离子的转运
物质出入细胞方式 被动运输
协助扩散
运输方向 一般为低浓度→高浓度
是否需要载体
是否消耗能量
图例
举例
2 .非跨膜运输——胞吞与胞吐的比较
胞吞(内吞) 胞吐(外排)
作用 细胞摄取或排出大分子或颗粒的方式
原理 膜的流动性
特点 物质通过小泡转移，消耗能量但不需要载体
方向 胞外→胞内 胞内→胞外
实例 变形虫吞噬食物颗粒；白细胞吞噬细菌 分泌蛋白的分泌
课堂深化探究
一 .生物膜的流动镶嵌模型
1 .如何区分细胞膜的外侧面和内侧面？
　
2.流动性与选择透过性有何区别与联系
3. 实验验证细胞膜具有流动性和选择透过性
(1)怎样用实验证明结构特点——具有一定的流动性
哪些实例也可以证明
(2)怎样证明膜的功能特性——选择透过性
二、物质出入细胞的方式及影响因素
1. 分析下列物质出入细胞的方式，探讨以下几个问题：
(1)自由扩散与协助扩散的异同？
(2)主动运输与协助扩散的异同？
(3)胞吞、胞吐与主动运输的异同？
3 .影响物质跨膜运输的因素有哪些？请在下表中绘出相应的曲线
(3)温度影响跨膜运输吗？
特别提醒
影响自由扩散、协助扩散、主动运输的因素分析
(1)影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。
(2)影响协助扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差；细胞膜上载体的种类和数量。
(3)影响主动运输的因素：载体；能量：凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运输，如氧气浓度、温度等。
对应训练
1 .研究发现，脂溶性物质能够优先通过细胞膜，细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解。它证明了(　)
A .构成细胞膜的物质是脂质和蛋白质
B .细胞膜具有流动性
C .磷脂双分子层是细胞膜的基本骨架
D .组成细胞膜的物质中有脂质
2 .下列有关细胞膜功能的叙述中，最能体现细胞膜结 构特点的是 (　　)
A .胞吞和胞吐　　　　　 B .主动运输
C .保护作用 D .选择透过性
3 .在电子显微镜下观察细胞膜，可以看到的是两条暗带中间夹一条明带，那么关于对这两条暗带和一条明带的化学成分的说法比较准确的是 （ ）
A .两条暗带的主要成分是蛋白质；明带的主要成分是磷脂，无蛋白质
B .明带的主要成分是蛋白质；两条暗带的主要成分是磷脂，无蛋白质
C .两条暗带的主要成分是蛋白质；明带的主要成分是磷脂，也有蛋白质
D .明带的主要成分是蛋白质；两条暗带的主要成分是磷脂，也有蛋白质
4 .下列物质进出细胞的实例中，不需要载体协助，但需要消耗能量的是 (　　)
A .植物根细胞从土壤溶液中吸收NO、K＋
B .小肠上皮细胞吸收胆固醇、维生素D
C .肾小管上皮细胞向原尿中分泌K＋、NH
D .唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶
5.某哺乳动物的一种成熟细胞不含DNA。下图中能正确表示在一定O2浓度范围内，K＋进入该细胞的速度与O2浓度关系的是 (　　)
6.下图表示某生物膜结构，图中A、B、C、D、E、F表示某些物质，a、b、c、d表示物质跨膜运输方式。下列说法不正确的是 (　　)
A .结构D与细胞间的识别、信息传递和免疫有关
B .若该膜是线粒体膜，b和c过程运输的气体分别是O2、CO2
C .若该膜是肝细胞膜，进食后3～4小时，C代表的激素胰岛素将会增多
D .动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小，这说明细胞膜具有流动性
实验探究
如图甲表示某生物膜结构，图中A、B、C表示某些物质，a、b、c、d表示物质跨膜运输方式。图乙和图丙表示物质运输曲线，请据图回答：
(1)若图甲是癌细胞的细胞膜，则膜上含量较正常细胞减少的物质是[　　]________。
(2)若图甲是线粒体膜，b和c过程运输的气体分别是______________。b、c运输方式符合图____所表示的物质运输曲线。
(3)若图甲表示人体红细胞膜，则表示Na＋、K＋运输的分别是图中______。K＋的运输方式符合图____所示曲线。
(4)已知红细胞吸收葡萄糖是协助扩散，而有人认为小肠上皮细胞以主动运输的方式吸收葡萄糖，请设计实验加以确定。
①实验步骤：
第一步：取甲、乙两组生长状况相同的小肠上皮细胞，放入适宜浓度的含有葡萄糖的培养液中。
第二步：甲组细胞给予正常的呼吸条件，_____________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________。
第三步：__________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________。
②预测实验结果并分析：
a .若甲、乙两组细胞对葡萄糖的吸收速率基本相同，则
________________________________________________________________________。
b .________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
限时训练
题组一　流动镶嵌模型
1.下列为神经细胞的细胞膜结构模式图，正确的是 （ ）
2 .巨噬细胞可吞噬细菌，下列哪一项最适于解释此现象(　　)
A .细胞膜具有一定的流动性
B .细胞膜主要由磷脂构成
C .细胞膜上具有选择性的通道蛋白
D .细胞膜具有主动运输的功能
3 . 2004年诺贝尔生理学或医学奖，授予美国科学家理查德·阿克塞尔和琳达·巴克，以表彰两人在气味受体和嗅觉系统组织方式研究中做出的贡献。下图为嗅觉受体细胞膜的模式图，下列有关对该图描述正确的是(　　)
①构成膜的A与B具有一定的流动性和特异性　②C为多肽，其基本单位是氨基酸　③B为磷脂双分子层，为受体细胞膜的基本支架　④氨基酸由膜外进入膜内都需要A的协助
A .①② B .③④ C .①③ D .②④
4 .如图表示细胞膜的结构示意图。下列有关叙述正确的是(　　)
A .A是蛋白质，B为磷脂分子
B .二氧化碳和氧气通过膜需要A的协助
C .构成细胞膜的A与B大多数可以运动
D .适当提高温度，能使A和B的相对运动加快，透性增加，有利于生命活动的进行
5 .如图是细胞膜的亚显微结构模式图，①～③表示构成细胞膜的物质，下列有关说法不正确的是(　　)
A .①所表示的成分在细胞膜上能执行多种功能
B .由②参加的物质跨膜运输不一定为主动运输
C .细胞膜的流动性与②有关而与③无关
D .细胞膜的功能特性与②③都有关系
题组二　物质出入细胞的方式
6.如图是某种物质通过细胞膜的示意图，从图中能得出 (　　)
A .图中S代表载体，C代表离子
B .S可代表甘油、O2、K＋等小分子物质
C .这种物质的跨膜方式一定是主动运输，因为有C 和能量参与
D .图中C这种移动方式是错误的，它是固定不动的
7 .关于下面概念图的分析，正确的是(多选)(　　)
A .①和②所示的过程都需要消耗细胞内ATP水解释放的能量
B .只有①所示的过程能逆浓度梯度运输物质C .大分子只有通过①所示的过程才能进入细胞
D .果脯腌制时蔗糖进入细胞与过程①有关
8 .图中的哪一条曲线能说明红细胞运输葡萄糖的速率与血浆中葡萄糖的浓度之间的关系(　　)
9 .下图表示正常情况下，不同物质穿过细胞膜进入细胞内的四种情况。若在X点加入有氧呼吸抑制剂，下列曲线中将会发生明显变化的是(　　)
10.将某活组织放入适宜的完全营养液中，置于适宜的条件下培养。培养液中甲、乙两种离子的浓度保持相等且恒定，定期测定细胞中两种离子的含量，得到如图所示曲线。据图分析下列叙述 中正确的是 (　　)
A .该组织的细胞吸收甲、乙两种离子的方式分别是自由扩散和主动运输
B .该组织细胞运输离子甲的载体数量比运输离子乙的载体数量多
C .两种离子均只能从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧
D .曲线mn段和ab段表明两种离子浓度的升高抑制了细胞对水的吸收
题组三　应用提升
11 .将酶、抗体、核酸等生物大分子或小分子药物用磷脂制成的微球体包裹后，更容易运输到患病部位的细胞中，这是因为(　　)
A .生物膜具有选择透过性，能够允许对细胞有益的物质进入
B .磷脂双分子层是生物膜的基本支架，且具有一定的流动性
C .微球体能将生物大分子药物水解成小分子药物
D .生物膜具有半透性，优先让生物大分子物质通过
12.图1是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨质膜的亲水性通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过。图2表示磷脂在细胞膜内外两侧分布的百分比。请据图分析下列叙述不正确的是 （ ）
A .图1所示生物膜最可能是细胞膜，因为有糖蛋白丁
B .物质通过离子通道不需要消耗ATP
C .由图1和图2可知，膜脂和膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的
D .若丁是受体，则丁的化学成分为蛋白质
13.图1是物质出入细胞的示意图，图2中曲线甲、乙分别代表物质进出细胞的两种方式。请据图回答：
（1）曲线甲代表________，曲线乙中Q点对应时刻细胞不再吸收物质分子，此时，限制物质进入细胞的因素是____________。
（2）已知某海洋生物的细胞中物质X、物质Y浓度分别为0.60和0.14，而海水中物质X、物质Y浓度分别为0.29和0.38 (浓度单位均为mol/L)，由此可知该细胞能主动地______ (吸收/排出)物质X，可用图1中的______(a、b、c…)表示。
（3）细胞膜水通道、离子通道是普遍存在的。若肾集合管管壁细胞膜受刺激后发生兴奋时，水通道开放，大量水被肾集合管管壁细胞重吸收，则代表此过程中水的流动可用________(a、b、c…)表示。
高考真题体验
1.（2012浙江卷）人体肝细胞内CO2分压和K+浓度高于细胞外，而O2分压和Na+浓度低于细胞外，上述四种物质中通过主动转运进入该细胞的是
A .CO2 B .O2 C .K+ D .Na+
2. (2010·山东理综，13)由图中曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式，下列表述正确的是(　　)。
A .脂溶性小分子物质不能通过方式a运输
B .与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面
C .方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关
D .抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响
3.(2010·广东卷)下图是植物从土壤中吸收某矿物质离子示意图。据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为(　　)。
A. 自由扩散 B. 协助扩散
C. 主动运输 D. 被动运输
4 .(2010·天津卷)下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是(　　)。
A .主动运输过程中，需要载体蛋白协助和ATP提供能量
B .在静息状态下，神经细胞不再进行葡萄糖的跨膜运输
C .质壁分离过程中水分子外流导致细胞内渗透压升高
D .抗体分泌过程中，囊泡膜经融合成为细胞膜的一部分
5 .(2011·海南单科，27)原尿中葡萄糖、氨基酸等物质的浓度与血浆中的基本相同。原尿经肾小管上皮细胞的选择性重吸收和分泌作用后形成尿液。正常情况下尿液中不含葡萄糖。肾小管上皮细胞中的葡萄糖通过被动运输的方式进入组织液。下图为肾小管壁及相关结构示意图。
回答问题。
(1)肾小管上皮细胞中的葡萄糖浓度________(高于、低于、等于)组织液中的。
(2)原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞的运输方式是________，需要________的参与。
(3)肾小管上皮细胞重吸收水分的原理是________，原尿中葡萄糖未能被完全重吸收从而导致尿量增加的原因是________________________________________________。
学案8 生物膜的流动镶嵌模型和物质跨膜运输的方式
答案与解析
基础自查
一．生物膜的流动镶嵌模型
1．对生物膜的探索历程
实例（实验） 结论（假说）
脂溶性物质更容易通过细胞膜 膜是由脂质组成的
将膜分离提纯，并进行化学分析 膜的主要成分是脂质和蛋白质
红细胞膜中脂质铺展成单分子层后是红细胞表面积的2倍 细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层
电镜下细胞膜呈清晰暗—明—暗三层结构 生物膜由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成
人鼠细胞杂交实验 细胞膜具有流动性
2．流动镶嵌模型的基本内容
（1）磷脂双分子层
（2）镶在磷脂分子层表面、嵌入磷脂分子层中或横跨
（3）运动的
思考:蛋白质与糖类。保护、润滑和识别
二、物质跨膜运输的方式
1．生物膜对小分子或离子的转运
物质出入细胞方式 被动运输 主动运输
自由扩散 协助扩散
运输方向 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 一般为低浓度→高浓度
是否需要载体 不需要 需要 需要
是否消耗能量 不消耗 不消耗 消耗
图例
举例 O2、 N2、 CO2、H2O、甘油、乙醇、苯等出入细胞 红细胞吸收葡萄糖 小肠上皮细胞吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐
2．非跨膜运输——胞吞与胞吐的比较
胞吞(内吞) 胞吐(外排)
作用 细胞摄取或排出大分子或颗粒的方式
原理 膜的流动性
特点 物质通过小泡转移，消耗能量但不需要载体
方向 胞外→胞内 胞内→胞外
实例 变形虫吞噬食物颗粒；白细胞吞噬细菌 分泌蛋白的分泌
课堂深化探究
一．　生物膜的流动镶嵌模型
1．有糖蛋白的一侧为细胞膜的外侧面；无糖蛋白的一侧为内侧面。
2.(1)区别：流动性是生物膜的结构特点，选择透过性是生物膜的功能特性。
(2)联系：流动性是选择透过性的基础，膜只有具有流动性，才能实现选择透过性。膜的流动性和选择透过性都是活细胞的特性，死细胞将失去流动性和膜的选择透过性。
图示如下：
3. (1)结构特点——具有一定的流动性
①实验验证——细胞融合实验
②实例证明：变形虫捕食和运动时伪足的形成、胞吞和胞吐现象、动物细胞分裂时细胞膜的缢裂过程、植物细胞质壁分离与复原实验、白细胞吞噬细菌、受精时细胞的融合过程等。
(2)功能特性——选择透过性
探究点二　物质出入细胞的方式及影响因素
1.(1)自由扩散不需载体蛋白，协助扩散需要载体蛋白　顺浓度梯度扩散，不耗ATP
(2)逆浓度梯度进行运输，耗ATP　均需载体蛋白
(3)胞吞、胞吐不穿越膜分子，主动运输穿越膜分子　均耗ATP
2．影响跨膜运输的因素
(1)
(2)氧气浓度
(3)温度可影响生物膜的流动性和酶的活性，因而会影响物质跨膜运输的速率。
对应训练
1．解析：由题目信息只能确定组成细胞的物质中有脂质。
答案：D
2． 解析：选择透过性是细胞膜的功能特性，主动运输最可以体现这种选择性，细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。
答案：A
3． 解析：1959年，罗伯特森根据电镜下看到的细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构，结合其他科学家的工作提出蛋白质—脂质—蛋白质三层结构模型。流动镶嵌模型指出，蛋白质分子有的镶在磷脂双分子层表面，有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中，有的横跨整个磷脂双分子层。
答案：C
4． 解析：唾液腺细胞分泌唾液淀粉酶是通过细胞的“胞吐”方式进行的，该过程不需要细胞膜上的载体协助，但需要消耗能量。
答案：D
5． 解析：成熟的红细胞是没有细胞核的，也没有细胞器，只进行无氧呼吸，产生的乳酸进入血液后，就与血液中的碳酸氢钠发生作用，生成乳酸钠和碳酸。因此，氧气的浓度对于运输速度没有影响。
答案：A
6. 解析：　细胞间的识别、信息传递及免疫与糖蛋白(结构D)有关。CO2和O2通过自由扩散进出线粒体；线粒体需要从外面获取O2，同时把产生的CO2释放出去。进食后3～4小时血糖浓度降低，此时胰岛A细胞分泌胰高血糖素增加，促使肝细胞中的糖原水解成葡萄糖供细胞利用。组成细胞膜的分子可以运动(细胞膜的流动性)，决定了细胞膜的形状可以发生变化。
答案：　C
限时训练
1. 解析：细胞膜以磷脂双分子层为基本骨架，排列时亲水性的头部排列在外，疏水性的尾部排列在内。磷脂分子是流动的，可以发生侧移、翻转等。蛋白质分子镶嵌或贯穿于磷脂双分子层的骨架中，蛋白质分子也可以在膜上移动。
答案： A
2． 解析：巨噬细胞通过变形可以吞噬细菌，这体现了细胞膜具有一定的流动性，并不能说明细胞膜的组成成分；细胞膜上的通道蛋白与扩散有关，而与细胞膜的运动无关。
答案：A
3．B　
解析：A为膜蛋白，具有一定的流动性和特异性，B为磷脂双分子层，有流动性，无特异性，故①错；C为多糖，其基本单位是葡萄糖，故②错。
4．ACD　
解析：二氧化碳和氧气通过膜是自由扩散，不需要载体蛋白和能量。
5．C　
解析：细胞膜的流动性是指磷脂分子的运动和绝大部分蛋白质的运动；①为糖蛋白，有识别、信息交流、润滑、保护等多种功能；由载体蛋白参加的跨膜运输有主动运输和协助扩散；细胞膜的选择透过性与磷脂双分子层与载体蛋白都有关。
6. 解析：从图中可以看出，物质S从膜外运送到膜内，物质C在细胞膜上，并参与了运输过程，故S可能是离子，而C是载体；图示过程中有能量的供应及载体的参与，一定是主动运输；O2和甘油是通过自由扩散进入细胞的；载体蛋白在运载离子时，不是固定不动的而是可以运动的。
答案：C
7．BD　
解析：由图可知②为协助扩散，①为主动运输；果脯腌制时，由于蔗糖浓度太高，细胞已被杀死，细胞膜变为全透的；大分子物质进入细胞靠胞吞完成。
8．C　[葡萄糖进入红细胞的运输方式为协助扩散，在一定范围内，血糖浓度越大，运输速率越快，但因膜上运输葡萄糖的载体蛋白数量是有限的，所以当葡萄糖浓度达到一定值时，吸收速率不再改变。
9．C　
解析：通过图中可以看出C为主动运输，需要呼吸作用提供能量，所以加入有氧呼吸抑制剂，曲线就会发生明显变化。
9.C
解析：考查学生获取信息的能力和理解能力。结合图示可以看出，该矿质离子的跨膜运输有两个特点：一是逆浓度梯度，二是消耗ATP，故应为主动运输。
10. 解析：由图看出两种离子在细胞内的浓度均可高于细胞外，所以吸收方式都为主动运输；细胞内离子甲的浓度高于离子乙的浓度，说明该组织细胞运输离子甲的载体数量比运输离子乙的载体数量多；两种离子均能从高浓度的一侧运输到低浓度的一侧，也能从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧。曲线mn段和ab段表明此浓度是细胞所需的甲、乙两种离子在细胞中的浓度，离子浓度升高促进细胞对水分的吸收。
答案：B
11．B　
解析：利用膜的流动性的特点，将磷脂包裹的酶、抗体、核酸等生物大分子或小分子药物制成的微球体与细胞膜融合，使药物进入患病部位的细胞中。
12.解析：　图中丁是糖蛋白，分布于细胞膜外表面，故图1最可能为细胞膜。由题干信息可知，物质顺浓度梯度通过通道蛋白，因此不消耗ATP。由图1和图2可知，膜的成分在膜上的分布是不对称的。丁的化学成分应为糖蛋白。
答案：　D
13.解析：　图2中的曲线甲表明吸收物质分子的数量与细胞内、外分子浓度差成正比，没有饱和现象，说明细胞吸收该物质分子的方式属于自由扩散。分析曲线乙，当细胞内部物质分子浓度高于外界物质分子的浓度之后，仍能吸收该物质分子，可见细胞能够逆浓度吸收该物质分子，并且在Q点出现饱和现象，此时细胞供能不足，说明细胞吸收该物质分子的方式属于主动运输。某海洋生物的细胞中物质X、物质Y浓度分别为0.60和0.14，而海水中物质X、物质Y的浓度分别为0.29和0.38(浓度单位均为mol/L)，由此可推出该细胞能主动地吸收物质X，可用a表示。水、部分离子通过通道进入细胞可用c表示。
答案：　(1)自由扩散　能量供应　(2)吸收　a　(3)c
高考真题体验
1．【答案】C
【命题透析】本题考察物质跨膜运输的方式。
【思路点拨】可通过肝细胞内外各物质的浓度的关系来迅速作出判断，K+逆浓度从细胞外进入到细胞内部，其跨膜运输的方式为主动运输。
2. 解析　本题考查物质跨膜运输的方式的分析与坐标曲线的综合。分析坐标曲线可以看出，a为自由扩散，b为协助扩散(或主动运输)。脂溶性小分子物质通过自由扩散(即方式a)运输，因此A错误；方式a与载体无关，只与浓度有关，因此B错误；方式b的最大的转运速率与载体的种类和数量有关，因此C正确。抑制细胞呼吸，能量供应不足，导致主动运输受阻，而与自由扩散(协助扩散)无关，因此D错误。
答案　C
3. 解析　考查学生获取信息的能力和理解能力。结合图示可以看出，该矿质离子的跨膜运输有两个特点：一是逆浓度梯度，二是消耗ATP，故应为主动运输。
答案　C
4． 解析　物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。在静息状态下，神经细胞进行着K＋外流和其他的生命活动，需要能量供给，进行着葡萄糖的跨膜运输和葡萄糖的分解。抗体分泌过程属于胞吐，高尔基体分泌的囊泡到达细胞膜时，囊泡膜与细胞膜融合，成为细胞膜的一部分。
答案　B
5． 解析　(1)依据题干中提供的信息“肾小管上皮细胞中的葡萄糖通过被动运输的方式进入组织液”可推测肾小管上皮细胞中的葡萄糖浓度高于组织液中的葡萄糖浓度。(2)依据题干提供的信息：“原尿中葡萄糖浓度与血浆中的基本相同”、“正常情况下尿液中不含葡萄糖”可推知原尿中葡萄糖进入肾小管上皮细胞的运输方式是主动运输，需要载体蛋白参与。(3)肾小管上皮细胞重吸收水分的原理是渗透作用。原尿中葡萄糖未能被完全重吸收，会使原尿渗透压增加，水分重吸收减弱带走大量水分。
答案　(1)高于　(2)主动运输　载体蛋白和ATP　(3)渗透吸水　肾小管腔中液体的浓度高于正常水平，渗透压高，水分重吸收减弱，造成尿量增加
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学案52 动物细胞工程
考纲要求　
1.动物的细胞培养与体细胞克隆(Ⅰ)。
2.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)。
复习要求
1．简述动物细胞培养的过程、条件及应用。
2．比较动物细胞培养与植物组织培养区别。
3．简述通过动物体细胞核移植技术克隆动物的过程和应用前景。
基础自查
一. 动物细胞培养和动物体细胞核移植技术
1.动物细胞培养
（1）概念：
动物细胞培养的流程：
细胞贴壁和接触抑制： 称为细胞贴壁。 这种现象称为细胞的接触抑制。
（4）动物细胞培养需要满足以下条件
① ：
培养液应进行 通常还要
。此外，应 ，防止 。
②营养：合成培养基成分：
③温度：
④气体环境：
作用:
动物细胞培养技术的应用：
2.动物体细胞核移植技术和克隆动物
（1）哺乳动物核移植可以分为 。
（2）选用去核卵(母)细胞做受体细胞的原因：
。
（3）体细胞核移植的大致过程是：
治疗性克隆的过程：
（4）体细胞核移植技术的应用：
（5）体细胞核移植技术存在的问题：
二.动物细胞融合和单克隆抗体
1.动物细胞融合（1）动物细胞融合也称细胞杂交，是指
（2）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有 等。
（3）动物细胞融合的意义：
。
2.单克隆抗体的制备
（1）抗体：一个B淋巴细胞分泌 。从血清中分离出的抗体
。
（2）单克隆抗体的制备过程：
（3）杂交瘤细胞的特点： 。
（4）单克隆抗体的优点： 。
（5）单克隆抗体的作用：
课堂深化探究
一．动物细胞培养
1．植物组织培养和动物细胞培养的比
特别提醒：(1)植物组织培养需要生长素和细胞分裂素，生长素可诱导愈伤组织生根，细胞分裂素可促进愈伤组织生芽。
(2)动物细胞的传代培养过程中，细胞可能癌变。
(3)两种技术手段培养过程中都进行了有丝分裂，都是无性繁殖，都可称克隆，都不涉及减数分裂。
(4)植物组织培养最终产生新个体，体现了细胞的全能性；动物细胞培养产生大量细胞，不形成新个体，故不能体现细胞的全能性。
二　动物体细胞核移植与克隆动物
1．原理
结果：
2．供核细胞
3．受体细胞
原因：
4．核移植产生的克隆动物与提供细胞核的亲本不同的原因
5．过程
6.比较克隆与组织培养、试管婴儿
克隆 组织培养 试管婴儿
生殖方式
遗传物质来源
性别决定
用 途
三　动物细胞融合和单克隆抗体
1. 植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较
2．血清抗体和单克隆抗体
3．制备过程：
（1）诱导融合的2种细胞名称及作用
诱导动物细胞融合与植物原生质体融合的不同方法。动物细胞诱导融合的特有方法
（3）二次筛选的目的及方法
（4）2种培养方法及提取单克隆抗体的场所
4．应用
特别提醒：
1．在动物细胞培养的过程中有贴壁生长和接触抑制现象。
2．动物细胞培养过程中两次用到胰蛋白酶，第一次用胰蛋白酶处理剪碎的组织使之分散成单个细胞，第二次使贴壁细胞从瓶壁上脱落下来。
3．细胞核移植选用去核卵(母)细胞的原因：虽然细胞核内具有发展成为一个完整个体所需的全套基因，但动物体细胞分化程度较高，因此很难表达全能性。而卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞的细胞质多，营养丰富，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。将体细胞核移植入去核卵(母)细胞内，既保证了重组细胞的完整性，又能刺激体细胞核表达其全能性，发育成为一个新的个体。
4．与克隆动物有关的亲本的遗传关系：动物体细胞核移植产生的新个体的亲本有三个：体细胞核供体、卵(母)细胞细胞质供体、代孕母体。新个体细胞核基因型与体细胞核供体完全一样，因此新个体性状与体细胞核供体基本相同。卵(母)细胞细胞质中也有少量的DNA，新个体性状与卵(母)细胞细胞质供体有一些地方相同。代孕母体没有为新个体提供遗传物质，新个体性状与代孕母体基本没有联系。
对应训练
1.动物细胞培养与植物组织培养的重要区别在于(　　)。
A．培养基不同
B．动物细胞培养不需要在无菌条件下进行
C．动物细胞可以传代培养，而植物细胞不能
D．动物细胞能够大量培养，而植物细胞不能
2.在克隆羊培育过程中，将雄羊的体细胞核移入雌羊的卵细胞中。产生该克隆羊的方式及该克隆羊发育成熟后所分泌的性激素依次是(　 )
A．无性生殖、雄性激素
B．无性生殖、雌性激素
C．有性生殖、雄性激素
D．有性生殖、雌性激素
3.根据单克隆抗体制备流程示意图判断以下选项中正确的是( 　 )
A．单克隆抗体技术的原理包括细胞增殖、细胞膜的流动性、细胞的全能性等
B．根据培养基的物理性质分类，图中HAT培养基属于选择培养基
C．在制备单克隆抗体的过程中有两次选择，第一次是选择杂交瘤细胞，第二次是选择能够产生特异性抗体的杂交瘤细胞
D．老鼠骨髓瘤细胞染色体数是40，效应B细胞的染色体数为46，融合后形成的杂交瘤细胞DNA分子数为86
4.近年来，我国死于狂犬病的人数有上升之势。狂犬病病毒的核酸是RNA，机体感染病毒后产生的特异性lgG抗体，能消除狂犬病病毒，这是接触狂犬病病毒后及时注射疫苗和特异性抗体的重要依据。我国利用地鼠的肾细胞培养狂犬病疫苗，已取得良好效果。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1)狂犬病病毒的毒力可发生变异。从自然感染动物体内分离的病毒株称为野毒株，其致病力强。将野毒株在家兔脑内连续传50代后，变成固定毒株。固定毒株对人及动物致病力弱，不引起狂犬病。巴斯德首先利用固定毒株制成减毒活疫苗，预防狂犬病。制成减毒活疫苗需要用________培养。
(2)特异性抗体获取的方法可用单克隆抗体制备法。在制备单克隆抗体的过程中，应用的动物细胞工程的技术是______________________________________________________。
(3)下图是单克隆抗体制备过程示意图，请据图回答：
①图中A过程从小鼠的脾脏中取得的“小鼠细胞”是________细胞，该细胞能够产生________________。从小鼠体内提取分离该细胞之前，应给小鼠注射特定的物质是________。
②图中B过程是细胞融合，该过程需要用灭活的________________、聚乙二醇或电激等诱导。
③特异性抗体获取的方法也可以采用向动物体内反复注射某种抗原，使动物产生抗体，然后从动物血清中分离所需抗体。与这种方法制备的抗体相比，单克隆抗体具有___________
_____________________________________________________________________等优点。
(4)动物细胞体外培养需要满足的环境条件有__________________________________
________________________________________________________________________。
单克隆抗体技术还有哪些用途？___________________________________________。
实验探究
(2009·江苏卷)动物器官的体外培养技术对于研究器官的生理、病理过程及其机制意义重大。下图是一个新生小鼠的肝脏小块培养装置示意图。请回答下列问题。
(1)肝脏切成小薄片，这有利于肝脏细胞____________________________________。
(2)气室中充入5% CO2气体的主要作用是__________________________________ 。
(3)培养液中添加抗生素是为了抑制细菌生长，但要注意选择抗生素的________，以保证抗生素对肝脏无害。
(4)有机物X有毒性，可诱发染色体断裂。利用上图所示装置和提供的下列材料用具，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用。
材料用具：
肝脏小块，外周血淋巴细胞，淋巴细胞培养液，植物凝集素(刺激淋巴细胞分裂)；显微镜，载玻片，盖玻片，玻璃皿，滴管；吉姆萨染液(使染色体着色)，有机物X溶液等。
实验过程：
①在淋巴细胞培养液中加入植物凝集素培养淋巴细胞，取4等份，备用。
②利用甲、乙、丙、丁4组上图所示装置，按下表步骤操作(“√”表示已完成的步骤)。
甲 乙 丙 丁
步骤一：加入肝脏培养液 √ √ √ √
步骤二：加入有机物X溶液 √ √
步骤三：放置肝脏小块 √
上表中还需进行的操作是__________________________________________________。
③培养一段时间后，取4组装置中的等量培养液，分别添加到4份备用的淋巴细胞培养液中继续培养。
④一段时间后取淋巴细胞分别染色、制片。在显微镜下观察________________，并对比分析。若丙组淋巴细胞出现异常，而甲组的淋巴细胞正常，则说明____________________________。
限时训练
题组一　动物细胞培养和动物体细胞核移植技术
1.在克隆羊多利的过程中，下列哪项技术没有运用到(　　)。
A．细胞培养技术 B．细胞核移植技术
C．胚胎移植技术 D．基因工程技术
2．如果用动物的细胞进行克隆实验应该选择的细胞核不能来源于(　　)
A.乳腺细胞 B.卵细胞
C.胃腺细胞 D.囊胚时期的胚胎细胞
3．回答下列有关动物细胞培养的问题：
(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面______________时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的______________。此时，瓶壁上形成的细胞层数是______________。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是______________。
(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现__________________的现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成______________细胞，该种细胞的黏着性______________，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量______________。
(3)现用某种大分子染料，对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不染色，原因是_______________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)检查某种有毒物质是否能改变细胞染色体的数目，最好选用细胞分裂到______________期的细胞用显微镜进行观察。
(5)在细胞培养过程中，通常在____________条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中______________的活性降低，细胞______________的速率降低。
(6)给患者移植经细胞培养形成的皮肤组织后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤组织当作______________进行攻击。
题组二动物细胞融合和单克隆抗体的制备
4.下列关于单克隆抗体制备过程的叙述，正确的是(　　)。
A．制备过程中不需要动物细胞培养技术
B．杂交瘤细胞具有浆细胞与癌细胞的所有特点
C．经选择性培养基筛选出来的杂交瘤细胞即可用于单克隆抗体的生产
D．单克隆抗体最广泛的用途是用作体外诊断试剂
5．生产单克隆抗体时，在培养液中加入某种试剂能筛选出杂交瘤细胞，因为该试剂(　　)
A.能抑制淋巴细胞和杂交瘤细胞的DNA复制
B.能阻止淋巴细胞的原癌基因被激活
C.选择性抑制骨髓瘤细胞的DNA复制
D.能阻止杂交瘤细胞核糖体上所有蛋白质的合成
6． 下列关于单克隆抗体制备过程的叙述，不正确的是(多选)(　　)
A．制备过程中不需要动物细胞培养技术
B．杂交瘤细胞具有浆细胞与癌细胞的所有特点
C．经选择性培养基筛选出来的杂交瘤细胞即可用于单克隆抗体的生产
D．单克隆抗体最广泛的用途是用作体外诊断试剂
7．某研究小组为测定药物对体外培养细胞的毒性，准备对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行动物细胞培养。下列说法正确的是(　　)
A．在利用两种肝组织块制备肝细胞悬液时，也可用胃蛋白酶处理
B．细胞培养应在含5%CO2的恒温培养箱中进行，CO2的作用是刺激细胞的呼吸
C．甲、乙细胞在持续的原代培养过程中，乙会出现停止增殖的现象
D．仅用该培养液也能用来培养乙肝病毒
8． 用a表示骨髓瘤细胞，b表示浆细胞，则细胞融合过程中两次筛选的目的分别为(　　)
A．a、aa、ab、bb、b→a、aa、ab→ab培养
B．a、aa、ab、bb、b→ab、bb、b→ab培养
C．a、aa、ab、bb、b→ab→产生特定抗体的ab培养
D．a、aa、ab、bb、b→aa→能无限增殖的aa培养
9.下图是某实验室做的通过动物纤维母细胞等获得单抗的实验研究，据图回答相关问题。
(1)X、Y、Z细胞的名称分别是　　　 　　　 　、　　 　　　　　　　 　　　、　　　　　　 　。
(2)①过程类似于植物组织培养技术中的 　 过程。与纤维母细胞相比，诱导干细胞的全能性较 　　　。
②过程的实质是 　　　 。
(3)③过程中过程中需用到的生物诱导剂是 　　 。
(4)④处需要筛选，其目的是 　　　　　　　　　　 。
(5)若用含放射性32P标记的核苷酸的培养基培养Z细胞，能测到放射性32P的细胞器是 、　　　　　　。
题组三　综合题
10.日本研究人员依靠体细胞克隆技术进行反复“拷贝”，成功培育出第四代克隆猪。这个研究小组培育的第一代克隆猪于2004年4月诞生，此后，他们又从长大的克隆猪唾液腺中提取细胞，将细胞核植入未受精的卵子中，依次培育出第二代和第三代克隆猪。研究人员发现，猪与人类身体构造相似，克隆猪可作为研究人类疾病的实验动物。根据材料回答下列问题。
(1)第四代克隆猪利用了动物细胞核的________性。
(2)在细胞核植入受体卵母细胞之前，要用显微针去除卵母细胞的________，再将唾液腺细胞核注入。获得的重组胚胎需要体外培养，培养时不仅要有无机盐类和有机盐类，而且还要有________________等营养成分及________等物质。当发育到囊胚期时，将其移植到受体雌性动物体内。
(3)研究显示，利用克隆技术根本无法培育出完全相同的个体，究其原因，除了发育过程中的环境因素的影响外，还可能有________________等原因。
(4)如果希望克隆猪都能生产人体胰岛素，那么需要利用________技术，把________________拼接到猪的核基因中。转基因是否成功都可以用________检测。
11． 细胞工程是生物工程的基础技术，在细胞分裂、分化、生物的发育遗传等理论研究以及改良生物、培育新品种等生产实践上有重要作用。植物组织培养是研究得比较早、应用比较成熟的一项植物细胞工程技术，其基本过程如图所示：
―→植物体
(1)A表示______________，②表示______________。
(2)植物组织培养获得试管苗的成功，有力地证明了植物细胞的全能性，但全能性的表达需要一定的条件，也就是________________、一定的营养条件、激素和其他外界条件，其中，激素所起的作用是_____________________________________________________________。
(3)生产上常用植物的根尖或芽尖的生长点进行离体培养以获得试管苗，与其他植物组织培育出的试管苗相比的突出优点是________________________；这时，①过程中植物组织的代谢类型是_______________________________________________________。
(4)世界上第一只克隆绵羊“多利”的培育成功是动物细胞工程方面的重大成果，证明了动物细胞核也具有全能性。其培育过程中要用到的三大细胞工程技术依次是________________、________________和__________________________________________。
12. 有性生殖的生物产生后代需进行受精作用，植物体细胞杂交要进行原生质体的融合，单克隆抗体的制备需进行动物细胞融合，可见细胞的融合技术有着广泛的应用。下列为细胞融合的简略过程，请据图回答相关问题：
(1)若a、b分别是基因型为Hhrr、hhRr的两个烟草品种的花粉，且这两对基因分别位于两对同源染色体上。由于一对隐性纯合基因(rr或hh)的作用，在光照强度大于800 lx时都不能生长。要想从融合细胞的培养液中分离出基因型为HhRr的杂种细胞，较为简便的筛选方法是 。
(2)若a、b表示两种植物体的细胞，则采用化学法形成c时，一般是用 作为诱导剂。由d细胞形成杂种植株的原理是 ，这种育种方法的优点是_____________
。
(3)若a、b分别为骨髓瘤细胞和B淋巴细胞，则d细胞的特点是_____________________
。用 筛选获得d细胞，然后再经克隆化培养和抗体检测、筛选获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。
(4)下列各图表示单克隆抗体制备过程的各阶段图解，请用箭头把代表各图解的字母按单克隆抗体制备过程的顺序连接起来，顺序是 。
高考真题体验
1.（2012山东）【生物—现代生物科技专题】
毛角蛋白II型中间丝（KIFII）基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFII基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。
（1）过程①中最常用的运载工具是__________，所需要的酶是限制酶和_____________。
（2）在过程②中，用__________处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞置于5%CO2的气体环境中，CO2的作用是________________。
（3）在过程③中，用___________处理以获得更多的卵（母）细胞。成熟卵（母）细胞在核移植前需要进行____________处理。 （4）从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是______________________。在胚胎移植前，通过____________技术可获得较多胚胎。
2.（2012广东）培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是
A．组织培养 B．细胞杂交 C．显微注射 D．核移植
3.（2012江苏）下列事实能体现细胞全能性的是（ ）
A. 棉花根尖细胞经诱导形成幼苗 B. 单细胞的 DNA 在体外大量扩增
C. 动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体 D. 小鼠体细胞经诱导培育成小鼠
4.（2012大纲）回答下列问题：
大多数病毒进入人体内经过 细胞的摄取和处理，使 暴露于抗原的表面，并将抗原呈递给T细胞，刺激T细胞分泌 。
（2）人体接种甲型H1N1流感疫苗后，一段时间内当甲型H1N1流感病毒侵染机体时，不易患病，其主要原因是 。
（3）一种病毒含有 (填“1种”或“2种”）核酸。
（4）灭活的仙台病毒在动物细胞工程中可用于诱导 。
5.（2012上海）13．以绵羊红细胞刺激小鼠脾脏B淋巴细胞，再将后者与小鼠骨髓瘤细胞融合形成杂交瘤细胞克隆群，由此筛选出的单克隆杂交瘤细胞所产生的抗体
A．能识别绵羊整个红细胞 B．只识别绵羊红细胞表面的特定分子
C．能识别绵羊所有体细胞 D．只识别绵羊所有体细胞表面的特定分子
6.（2012广东）2．培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是
A．组织培养 B．细胞杂交 C．显微注射 D．核移植
7.（2012江苏）22. 下列事实能体现细胞全能性的是（ ）
A. 棉花根尖细胞经诱导形成幼苗 B. 单细胞的 DNA 在体外大量扩增
C. 动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体 D. 小鼠体细胞经诱导培育成小鼠
8．(2011·江苏卷，14)关于现代生物技术应用的叙述，错误的是(　　)
A．蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质
B．体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体
C．植物细胞培养技术可用于植物茎尖脱毒
D．动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育
9．（2010浙江理综，4，6分）下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是（　　）
A．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞
B．克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变
C．二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的
D．恶性细胞系的细胞可进行传代培养。
10．（2010江苏生物，10，2分）为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉质下降的问题，人们培育出三倍体牡蛎。利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是（ ）
A．利用水压抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新个体
B．用被γ射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后培育形成新个体
C．将早期胚胎细胞的细胞核植人去核卵细胞中，然后培育形成新个体
D．用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体，然后培育形成新个体
11．(2011年高考安徽卷)(9分)家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可提取干扰素用于制药。
(1)进行转基因操作前，需用______________酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。
(2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的____________和______________之间。
(3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。改PCR反应体系的主要成分应该包含：扩增缓冲液(含Mg2＋)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、______________
____________________和________________。
(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以_______________________________________增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。
12.(2010·福建卷)[生物—现代生物科技专题]
红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，目前临床上使用的红细胞生成素主要来自于基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(rhEPO)，其简要生产流程如右图。
请回答下列问题。
(1)图中①所指的是________技术。
(2)图中②所指的物质是________，③所指的物质是________。
(3)培养重组CHO细胞时，为便于清除代谢产物，防止细胞产物积累对细胞自身造成危害，应定期更换________。
(4)检测rhEPO的体外活性需用抗rhEPO的单克隆抗体。分泌该单克隆抗体的________细胞，可由rhEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成。
13．(2011·江苏卷)关于现代生物技术应用的叙述，错误的是(　　)。
A．蛋白质工程可以合成自然界不存在的蛋白质
B．体细胞杂交技术可以用于克隆动物和制备单克隆抗体
C．植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒
D．动物细胞培养技术可用于转基因动物的培养
14．(2010·广东卷)新技术的建立和应用对生物学发展至关重要。下列技术(或仪器)与应用匹配正确的是(双选)(　　)。
A．PCR技术——扩增蛋白质
B．杂交瘤技术——制备单克隆抗体
C．光学显微镜——观察叶绿体的基粒
D．花粉离体培养——培育单倍体植物
15．(2010·浙江卷)下列关于动物细胞培养的叙述，正确的是(　　)。
A．培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞
B．克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变
C．二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的
D．恶性细胞系的细胞可进行传代培养
学案52 动物细胞工程
答案与解析
基础自查
一.动物细胞培养和动物体细胞核移植技术
1.动物细胞培养
（1）动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。
（2） 取动物组织块（动物胚胎或幼龄动物的器官或组织）→剪碎→用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞→制成细胞悬液→转入培养瓶中进行原代培养→贴满瓶壁的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞继续传代培养。
（3） 悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上，称为细胞贴壁。
细胞数目不断增多，当贴壁细胞分裂生长到表面相互抑制时，细胞就会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的接触抑制。
①无菌、无毒的环境： 无菌处理 在培养液中添加一定量的抗生素 培养过程中的污染 定期更换培养液，防止代谢产物积累对细胞自身造成危害
② 糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素等。通常需加入血清、血浆等天然成分。
③ 适宜温度：哺乳动物多是36.5℃＋0.5℃；pH：7.2～7.4。
④ 95%空气＋5%CO2 O2是细胞代谢所必需的 维持培养液的pH。
（5） 制备病毒疫苗、制备单克隆抗体、检测有毒物质、培养医学研究的各种细胞
2.动物体细胞核移植技术和克隆动物
（1）哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞核移植（比较容易）和体细胞核移植（比较难）。
（2）选用去核卵(母)细胞做受体细胞的原因：卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞含有促使细胞核全能性表达的物质和条件。
（3）体细胞核移植的大致过程是：
（4）体细胞核移植技术的应用：
①加速家畜遗传改良进程，促进良畜群繁育； ②保护濒危物种，增大存活数量；
③生产珍贵的医用蛋白； ④作为异种移植的供体；
⑤用于组织器官的移植等。
（5）体细胞核移植技术存在的问题：
克隆动物存在着健康问题、表现出遗传和生理缺陷等。
二.动物细胞融合和单克隆抗体
1.动物细胞融合（1）动物细胞融合也称细胞杂交，是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。融合后形成的具有原来两个或多个细胞遗传信息的单核细胞，称为杂交细胞。
（2）动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同，诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体融合的方法类似，常用的诱导因素有聚乙二醇、灭活的病毒、电刺激等。
（3）动物细胞融合的意义：克服了远缘杂交的不亲和性，成为研究细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育的重要手段。
2.单克隆抗体的制备
（1）抗体：一个B淋巴细胞只分泌一种特异性抗体。从血清中分离出的抗体产量低、纯度低、特异性差。
（3）既能大量繁殖，又能产生专一的抗体。
（4）特异性强，灵敏度高，并能大量制备。
（5）① 作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并跟一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。
② 用于治疗疾病和运载药物：主要用于治疗癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其它疾病。
课堂深化探究
一．动物细胞培养
1．
二　动物体细胞核移植与克隆动物
1． 动物体细胞核具有全能性；产生新个体。
2．一般选优良动物的传代培养10代以内的细胞。
3．受体细胞：去核的MⅡ期卵母细胞。
①体积大，易于操作；②卵黄多，营养丰富，为发育提供充足的营养；③含有激发重组细胞分裂分化的物质。
4．①克隆动物细胞质基因来源于另一个亲本，所以与植物组织培养不同(只来自于一个亲本)，即克隆动物遗传物质来自2个亲本。
②在发育过程中可能发生基因突变、染色体变异导致性状改变。
③外界环境条件的影响引起不可遗传的变异。
5．
6.
克隆 组织培养 试管婴儿
生殖方式 无性 无性 有性
遗传物质来源 2个亲本 1个亲本 2个亲本
性别决定 提供核亲本 一般没有 精子类型
用 途 优良种畜快速繁育，可选择性别 快速繁殖无病毒植株　 解决不孕不育
三　动物细胞融合和单克隆抗体
1. 植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较
2．血清抗体和单克隆抗体
3．制备过程：
（1）免疫过的B淋巴细胞(浆细胞)—产生抗体；骨髓瘤细胞—无限增殖。
（2）灭活的病毒诱导。
（3）A．在特定的选择性培养基上，未融合的亲本细胞(浆细胞和骨髓瘤细胞)和融合的具有同种核的细胞(BB融合细胞、瘤瘤融合细胞)都会死亡，只有融合的杂种细胞(杂交瘤细胞)才能生长。这种杂种细胞的特点是既能迅速大量繁殖，又能产生单一的特异性抗体。
B．经选择性培养的杂交瘤细胞并非都是能分泌所需抗体的细胞(很多种杂交瘤细胞)，需经克隆化培养和抗体检测，经多次筛选后可获得足够数量的能分泌所需抗体的细胞。
（4）A．体外培养——培养液提取。
B．体内小鼠腹腔中培养——小鼠腹水中提取
4．A．作为诊断试剂：准确识别各种抗原物质的细微差异，并与一定抗原发生特异性结合，具有准确、高效、简易、快速的优点。
B．用于治疗疾病和运载药物：主要用于癌症治疗，可制成“生物导弹”，也有少量用于治疗其他疾病。
对应训练
1.解析　动物细胞培养所用的培养基是液体培养基，其中通常含有葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素和动物血清等。而植物组织培养所用的培养基是固体培养基，通常含有水、矿质元素、激素、蔗糖、氨基酸、琼脂等。可见，动物细胞培养所用的培养基与植物组织培养的培养基是不相同的。
答案　A
2. 【解析】克隆羊的产生属于无性生殖。由于是雄羊供核，故此克隆羊的性别为雄羊，所分泌的性激素是雄性激素。
【答案】A
3.【解析】单克隆抗体的制备过程中，杂交瘤细胞不能培育成个体，未体现细胞的全能性，A错误；培养基根据物理性质可分为固体培养基和液体培养基等，按用途分为选择培养基、鉴别培养基等，B错误；融合后杂交瘤细胞染色体数是86，DNA数要考虑细胞质中的DNA，多于86，D错误；C项描述正确。
【答案】C
4.(1)活细胞　(2)动物细胞融合和动物细胞培养　(3)①B(或浆)　抗体　抗原(或狂犬病病毒)　②病毒(或仙台病毒)　③特异性强、灵敏度高，并可大量制备
(4)无菌、无毒、温度和pH、气体、营养物质　(5)作为诊断试剂、运载药物(或“生物导弹”)等
解析　病毒是营寄生生活的，所以在体外只能用活细胞来培养；B细胞受到抗原刺激后可分化成浆细胞，产生相应的抗体。动物细胞培养的用途之一就是制备单克隆抗体，单克隆抗体的特点和应用要熟练、准确地掌握。
实验探究
解析　本题考查动物细胞培养的相关知识。(1)把肝脏切成小薄片，有利于肝脏细胞的呼吸代谢，即吸收氧气和营养物质、排出代谢废物。(2)气室中充入5% CO2的作用是形成碳酸来维持培养液适宜的pH。(3)同时也要注意选择抗生素的种类和数量来抑制细菌生长。(4)乙组或丁组没有处理，向乙(或丁)组装置中放置肝脏小块作为对照实验，有机物X有毒性，可诱发染色体断裂所以要观察淋巴细胞的染色体形态和数量是否变化。甲组添加肝脏小块淋巴细胞染色体正常，丙组没有添加出现染色体异常，说明肝脏小块对有机物X具有解毒作用。
答案　(1)吸收氧气和营养物质、排出代谢废物　(2)维持培养液适宜的pH　(3)种类和剂量　(4)向乙(或丁)组装置中放置肝脏小块　染色体形态和数量　肝脏小块对有机物X具有解毒作用
限时训练
题组一　动物细胞培养和动物体细胞核移植技术
1.解析　克隆技术需利用核移植以产生重组细胞，重组细胞经细胞培养形成早期胚胎后，需移植到母体子宫内发育成个体。
答案　D
2．B解析:卵细胞内染色体数目只有正常体细胞的一半。
3.答案：(1)相互接触　接触抑制　单层(或一层)　胰蛋白酶
(2)衰老甚至死亡　不死性　降低　减少
(3)由于活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，故活细胞不能着色(或由于死细胞的膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色)
(4)中
(5)冷冻(或超低温、液氮)　酶　新陈代谢
(6)抗原
解析：在动物细胞培养过程中，细胞会表现出接触抑制现象，此时是单层细胞。用胰蛋白酶可以使贴壁细胞从瓶壁上分离开来。随着细胞传代培养代数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡的现象，但极少数细胞可以连续增殖，有些细胞会因遗传物质改变而变成不死性细胞。由于活细胞的膜具选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，而死细胞的细胞膜丧失选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色。由于中期染色体形态固定、数目清晰，因此最好选用细胞分裂到中期的细胞用显微镜观察染色体数目。由于在冷冻超低温液条件下，细胞中酶的活性降低，细胞新陈代谢的速率降低，通常在此条件下保存细胞。机体把移植的皮肤组织当作抗原攻击，会发生排斥现象。
题组二动物细胞融合和单克隆抗体的制备
4.解析　单克隆抗体的制备是将骨髓瘤细胞与浆细胞结合，经过选择培养基的筛选得到杂交瘤细胞并经专一抗体检测后，培养能产生特定抗体的杂交瘤细胞即可得单克隆抗体，杂交瘤细胞能无限繁殖但不具有癌细胞的转移能力。
答案　D
5．C解析:淋巴细胞不能无限增殖而骨髓瘤细胞能无限增殖，因此在培养液中加入某种试剂抑制骨髓瘤细胞的DNA复制就能筛选出杂交瘤细胞。
6．ABC　动物细胞培养是其他动物细胞工程的基础；杂交瘤细胞具有癌细胞的无限增殖特点和浆细胞合成分泌抗体的特点；选出的杂交瘤细胞还要经过二次筛选、选出能产特异性抗体的细胞方可克隆化培养。
7．C　胃蛋白酶最适pH值接近于2，呈酸性，而细胞培养液的pH值接近于中性，所以不能用胃蛋白酶处理。CO2的作用是调节细胞培养液的pH值。由于存在细胞接触抑制现象，在原代培养过程中，会出现停止增殖的现象，需要传代培养获得细胞株和细胞系。病毒在活细胞内才能增殖，不能用培养细胞的培养液进行培养。
8．C　第一次筛选是选出杂交瘤细胞即ab，第二次筛选是选出能产生特异性抗体的ab细胞。
9.【解析】(1)由于单抗是由杂交瘤细胞产生的，根据示意图可知，Z是杂交瘤细胞，X细胞是由诱导干细胞形成的，因此为骨髓瘤细胞，Y细胞是由病毒刺激产生的浆细胞。(2)①过程是将高度分化的纤维母细胞诱导形成诱导干细胞，类似于植物组织培养技术中的脱分化过程，与纤维母细胞相比，诱导干细胞的全能性较高。②过程的实质是基因的选择性表达。(3)③过程中的诱导方法有物理法、化学法和生物法，需用到的生物诱导剂是灭活的病毒。
【答案】(1)骨髓瘤细胞 抗原刺激过的B淋巴细胞　　杂交瘤细胞　　　
（2）脱分化 高 基因的选择性表达 (3)灭活的病毒 (4)筛选出能产生特异性抗体的杂交瘤细胞 (5)核糖体 线粒体
题组三　综合题
10.解析　体细胞核移植技术利用了动物细胞核的全能箼；在供体细胞的细胞核移入受体细胞之前，必须将受体细胞的遗传物质去掉或将其破坏。哺乳动物胚胎的培养液成分一般都比较复杂，除一些无机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分以及血清等物质。克隆技术根本无法培育出完全相同的个体，原因可能是在细胞分裂过程中发生基因突变或个体发育中受细胞质基因及环境的影响。基因探针技术的原理是DNA分子杂交，可用于疾病诊断、生物检测等。
答案　(1)全能　(2)细胞核　维生素、激素、氨基酸、核苷酸　动物血清　(3)细胞分裂过程中可能发生基因突变或卵母细胞的细胞质内也有遗传物质DNA，也控制后代的性状表达　(4)基因工程　人的胰岛素基因　基因探针
11．(1)愈伤组织　再分化
(2)离体状态　调控细胞分裂和分化过程(或调控脱分化及再分化过程)
(3)获得无病毒感染的植株　异养需氧型
(4)核移植　动物细胞培养　胚胎移植(注：顺序不能颠倒)
解析　离体的组织先经脱分化形成愈伤组织，然后经再分化形成具有茎、叶的植物体。多利羊的培育先经核移植再经动物细胞培养，再经胚胎移植到代孕母羊子宫内才能产生“多利”。
12. 答案：(1)在大于800 lx的光照条件下培养　(2)聚乙二醇(PEG)　细胞全能性　克服不同生物远源杂交不亲和的障碍　(3)既能迅速大量繁殖，又能产生专一的抗体　特定的选择培养基　(4)顺序如右图所示
解析：(1)由题干信息可知，在大于800 lx的光照条件下，基因型中含rr或hh的不能生长，因此应在大于800 lx的光照条件下培养。(2)诱导融合的方法有化学法和物理法，化学法一般用聚乙二醇。(3)杂交瘤细胞具有无限繁殖的能力，又能产生单一抗体。(4)根据单克隆抗体的制备过程即可得出答案。
高考真题体验
【答案】（1）质粒； DNA连接酶
（2）胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）； 维持培养基（液）的PH稳定
（3）促性腺激素（或促滤泡素，孕马血清）； 去核
（4）（早期）胚胎培养 胚胎分割
【解析】熟练掌握基因工程和胚胎工程的基本知识就能解答本题.
（1）运载工具（体）包括质粒、噬菌体衍生物及动植物病毒,其中质粒是主要运载体;所需工具酶是限制酶和DNA连接酶。
（2）分散皮肤组织块成单个细胞使用胰蛋白酶（或胶原蛋白酶）。在动物细胞培养过程中， CO2的作用是维持培养液pH的相对稳定。[来源:21世纪教育网][来源:21世纪教育网]
（3）要得到更多的卵（母）细胞需用促性腺激素进行超数排卵处理；成熟卵（母）细胞在核移植前需要进行去核处理，以保证克隆后代的遗传性状主要了来自供体核。
（4）把重组细胞培养到早期胚胎叫早期胚胎培养技术；在胚胎移植前，通过胚胎分割技术可获得较多胚胎。“
2.【答案】Ａ
【解析】草莓植株分生区细胞不含病毒或含病毒的量少，可以利用茎尖（或根尖）经植物组织培养技术培养出脱毒幼苗。
3.【答案】AD
【解析】在多细胞生物中每个体细胞的细胞核具有个体发育的全部基因，只要条件许可，都可发育成完整的个体。要能产生完整的个体，才能体现全能性。
4.【答案】
⑴吞噬 抗原决定簇 淋巴因子
⑵当记忆细胞受到甲型H1N1流感病毒刺激后，迅速增殖分化，形成大量的效应B细胞，分泌抗体，清除病毒
⑶1种
⑷细胞融合
【解析】
⑴体液免疫中，大多数病毒进入人体内，首先经过吞噬细胞的摄取和处理，暴露出抗原决定簇，并将抗原呈递给T细胞，刺激T细胞分泌淋巴因子。
⑵接种疫苗后，人体内产生相应的记忆细胞，甲型H1N1流感病毒侵染机体时，很快会被记忆细胞所识别，迅速增殖分化，形成大量的效应B细胞，分泌抗体，很快清除病毒，所以不易患病。 ⑶一种病毒只含有一种核酸，DNA或RNA。⑷灭活的仙台病毒在动物细胞工程中可用于诱导动物细胞融合。
5.【答案】B
【解析】单克隆抗体具有特异性强的特点，只能针对特定的抗原。本题中的抗原是绵羊红细胞表面的特定分子，并非整个红细胞，也非其它体细胞，故B选项正确。
6. 【答案】Ａ
【解析】草莓植株分生区细胞不含病毒或含病毒的量少，可以利用茎尖（或根尖）经植物组织培养技术培养出脱毒幼苗。
7. 【答案】AD
【解析】在多细胞生物中每个体细胞的细胞核具有个体发育的全部基因，只要条件许可，都可发育成完整的个体。要能产生完整的个体，才能体现全能性。
8．B　[蛋白质工程与基因工程不同，基因工程产生的是自然界中原有的蛋白质，而蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质，A项正确。体细胞杂交技术是植物细胞工程中培养杂种植株的一项技术，动物细胞工程中克隆动物常利用细胞核移植技术，而制备单克隆抗体常利用动物细胞融合技术，B项错误。用茎尖进行植物组织培养可获得脱毒苗，因为茎尖的细胞刚分裂产生还未被病毒感染，C项正确。动物细胞培养技术可为动物的转基因技术提供受体细胞等，D项正确。]
9.【答案】D
【解析】由于接触抑制，动物细胞培养时只能形成单层细胞，A项错误；克培养法在培养时，由于所有子代细胞来自于一个亲代细胞，所以基因型一般都相同，B项错误；二倍体细胞的传代培养次数通常是有限的，只有少数细胞遗传物质发生改变，才能无限增殖，C项错误；恶性细胞系的细胞具有癌变的特点，可进行传代培养，D项正确。
10【答案】D
【解析】B、C项分别得到四倍体、单倍体和二倍体，选项D中，化学试剂阻止了次级卵母细胞的正常分裂，生成含有两个染色体组的卵细胞，与精子（含一个染色体组）结合后，受精卵含三个染色体组，经培养形成三倍体牡蛎，故正确答案为D项。
11.【答案】(1)胰蛋白(或胶原蛋白)　(2)启动子　终止子　(3)对干扰素基因特异的DNA引物对　　Taq DNA聚合酶　(4)扩大细胞贴壁生长的附着面积
【解析】(1)为了将动物组织分散并得到单个细胞，可以用胰蛋白酶处理动物细胞。
(2)在基因工程中，构建表达载体时，需要将目的基因插入启动子和终止子之间，以使目的基因得到高效表达。
(3)PCR过程模拟的是细胞内DNA分子的复制过程，需要模板、原料、能量、酶(DNA聚合酶)、适宜的温度和酸碱度等，同时需要加入设计好的引物。
(4)为了防止发生接触抑制现象而放入小玻璃珠可以增加细胞贴壁生长的附着面积，同时珠内中空，有利于空气交换。
12.解析　(1)核DNA的体外扩增是利用PCR技术。(2)由图示分析：从人胚胎干细胞提取出②，经反转录可形成cDNA，可知②为翻译EPO的模板mRNA，③为rhEPO。(3)细胞培养过程中，应定期更换培养液，以添加营养物质，清除代谢废物。(4)由rhEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合，可以筛选出能够分泌抗rhEPO的单克隆抗体的杂交瘤细胞。
答案　(1)PCR　(2)mRNA　rhEPO　(3)培养液　(4)杂交瘤
13解析　克隆动物应用的是细胞核移植技术，所以B选项叙述错误。
答案　B
14解析　本题主要考查学生的理解能力。PCR技术只能用来扩增核酸，不能用来扩增蛋白质；利用光学显微镜无法观察到叶绿体中的基粒。
答案　BD
15解析　本题主要考查细胞工程的有关知识，动物细胞培养可以分为原代培养和传代培养，原代培养到一定程度后要进行传代，因为细胞有接触抑制现象，当细胞接触时就会停止分裂(在细胞培养过程中进行的为有丝分裂，所以培养出来的多数细胞基因型相同)，但是细胞在培养过程中，传代次数也是有限的，一般为50次就会死亡，留下来的细胞就是发生了癌变的细胞，遗传物质发生改变，具有不死性，不再保留接触抑制现象，仍能进行传代培养，所以答案为D。
答案　D
www.学案23 遗传规律常见题型归纳
复习要求
1.掌握对基因分离现象的解释、基因分离和自由组合定律的实质、基因分离和自由组合定律在实践上的应用
2.运用基因分离和自由组合定律解释一些遗传现象
3.结合遗传系谱图或相关图表，进行遗传方式的判断，遗传的规律和伴性遗传的特点。
综述
纵观近几年的高考题不难发现，关于遗传基本规律知识的考查是重中之重，不论是在分值上，还是在考查的频度上都非常高。主要包括孟德尔杂交实验的有关概念、杂交实验的程序步骤、伴性遗传等。
命题角度分析
主要是利用文字信息、表格数据信息和遗传系谱图等方式考查学生对遗传学问题的分析处理能力；从实验的角度考查遗传规律也是近两年命题的热点；有关育种、控制遗传病方面的应用一直是高考命题的热点角度。
命题形式分析
基本概念、原理、识图、图谱分析、遗传病的有关问题都可以以单项选择题、多项选择题的形式考查，以简答题的形式考查遗传规律的应用、相关性状分离的计算和遗传图解的绘制，以探究实验的题型考查孟德尔实验的方法、有关实验的设计及问题探究。
命题趋势分析　
伴性遗传与分离、自由组合定律的综合以及遗传图谱的分析考查，依旧会成为今后考查的重点，材料信息题和实验设计探究题也是未来的考查热点。
课堂探究：
一．遗传规律的验证方法
1．自交法
（1）自交后代的分离比为3∶1，则
(2)若F1自交后代的分离比为9　∶3∶3∶1，则
2．测交法
(1)若测交后代的性状分离比为1∶1，则
（2）若测交后代的性状分离比为1∶1∶1∶1，则
对应训练：现提供纯种的高茎叶腋花和矮茎茎顶花的豌豆，叶腋花（E）对茎顶花（e）为显性，高茎（D）对矮茎（d）为显性，现欲利用以上两种豌豆设计出最佳实验方案，探究控制叶腋花、茎顶花的等位基因是否与控制高茎、矮茎的等位基因在同一对同源染色体上，并作出判断。
3．花粉鉴定法
根据花粉表现的性状（如花粉的形状、染色后的颜色等）判断。
（1）若 则符合分离定律，由位于一对同源染色体上的一对等位基因控制。
（2）若 ，则符合自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制。
4．花药离体培养法
（1）培养 ， 则符合分离定律，由位于一对同源染色体上的一对等位基因控制。
（2）培养 ，则符合自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制。
对应训练：已知纯种的粳稻与糯稻杂交，F1全为粳稻。粳稻中含直链淀粉，遇碘呈蓝黑色（其花粉粒的颜色反应也相同），糯稻含支链淀粉，遇碘呈红褐色（其花粉粒的颜色反应也相同）。现有一批纯种粳稻和糯稻以及一些碘液。请设计方案来验证基因的分离定律。（实验过程中用显微镜作为必要的实验器具，基因分别用H和h表示）。
（1）实验方法：_________________________________________________________ _______________。
（2）实验步骤（略）。
（3）实验现象：__________________________________________________________ ___________________________________________________________________________。
（4）结果分析_______________________________________________________________ ___________________________________________________________________________
二、设计实验，确定某基因的位置
常规探究方法演绎如下：
1．探究某基因是位于X染色体上还是位于常染色体上
（1）已知基因的显隐性：
（2）已知雌雄个体均为纯合子
对应训练：已知果蝇的直毛与非直毛是一对相对性状。若实验室有纯合的直毛和非直毛雌、雄果蝇亲本，你能否通过一代杂交实验确定控制这对相对性状的等位基因是位于常染色体上还是X染色体上？请说明推导过程。
2．探究某基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上
方法：
对应训练：科学家研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因（B）对截刚毛基因（b）为完全显性。若这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段，则刚毛雄果蝇可表示为XBYB或XBYb或XbYB，若仅位于X染色体上，则只能表示为XBY。现有各种纯种果蝇若干，请利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上。请写出遗传图解，并简要说明推断过程。
3．探究控制某两对相对性状的两对等位基因是否位于一对同源染色体上
对应训练：实验室中现有一批未交配过的纯种长翅灰体和残翅黑檀体的果蝇。已知长翅和残翅这对相对性状受一对位于第Ⅱ号同源染色体上的等位基因控制。现欲利用以上两种果蝇研究有关果蝇灰体与黑檀体性状的遗传特点（说明：控制果蝇灰体和黑檀体的基因在常染色体上，所有果蝇均能正常繁殖存活）。请设计一套杂交方案，探究控制果蝇灰体、黑檀体的等位基因是否也位于第Ⅱ号同源染色体上，并作出判断。
4．探究基因位于细胞核还是位于细胞质
（1）实验依据：细胞质遗传具有母系遗传的特点，子代性状与母方相同。因此正、反交结果不相同，且子代性状始终与母方相同。
（2）实验设计：设置 实验
①
②
对应训练：（2010·常州模拟）纯种果蝇中，朱红眼♂×暗红眼♀，F1中只有暗红眼；而暗红眼♂×朱红眼♀，F1中雌性为暗红眼，雄性为朱红眼。其中相关的基因为A和a，则下列说法不正确的是（　　）
A．正、反交实验常被用于判断有关基因所在的染色体类型
B．反交的实验结果说明这对控制眼色的基因不在常染色体上
C．正、反交的子代中，雌性果蝇的基因型都是XAXa
D．若正、反交的F1代中雌、雄果蝇自由交配，其后代表现型的比例都是1∶1∶1∶1
三、遗传系谱图的分析
1.遗传的类型（方式）及其特点
遗传方式 特点 举例
细 胞 核 遗 传 伴性遗传 伴X隐性遗传
伴X显性遗传
伴Y遗传（也叫限雄遗传）
常染色体遗传 常染色体显性遗传 多指、并指、软骨发育不全
常染色体隐性遗传 白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症
细胞质遗传 人类神经性肌肉衰弱症
2.遗传系谱图分析的一般方法
（1）首先确定
①若系谱图中，女患者的子女全部患病，正常女性的子女全正常，即 ，则为细胞质遗传。如下图：
②若系谱图中，出现母亲 ，则不是母系遗传。
（2）其次确定是否为伴Y遗传
①若系谱图中患者的母亲没病，所以非细胞质遗传；再根据患者父亲儿子均为患者，
则为伴Y遗传。如下图：
②若系谱图中， ，则不是伴Y遗传。
（3）再次确定是
①首先确定是
Ⅰ. 如下图：
Ⅱ.“有中生无”是 ，如下图：
②在已确定是显性遗传的系谱中
Ⅰ.若男患者的母亲和女儿都患病，则
Ⅱ.若男患者的母亲和女儿中有正常的，则 。
如下图：
特别提醒:
遗传系谱图判定口决：父子相传为伴Y，子女同母为母系；无中生有为隐性，隐性遗传看女病，父子都病为伴性（可能），父子正常非伴性（伴X）；有中生无为显性，显性遗传看男病，母女都病为伴性（可能），母女正常非伴性（伴X）。
对应训练1．下图为某家系遗传病的遗传图解，该病不可能是（ ）
A.常染色体显性遗传病 B.常染色体隐性遗传病
C.X染色体隐性遗传病 D．细胞质遗传病
2.（多选）一个家庭中，父亲是色觉正常的多指（由常染色体显性基因控制）患者，母亲的表现型正常，他们却生了一个手指正常但患红绿色盲的孩子。下列叙述正确的是（ ）
A．该孩子的色盲基因来自祖母
B．父亲的基因型是杂合子
C．这对夫妇再生一个男孩，只患红绿色盲的概率是1/4
D．父亲的精子不携带致病基因的概率是1/3
四、X染色体和Y染色体同源区段的有关问题
下图为X、Y染色体的结构模式图（Ⅰ为X、Y染色体的同源区段）：
如果基因在X、Y染色体的同源段，则相关基因型：男性（雄性）有 女性（雌性）有
对应训练：1. 甲图为人的性染色体简图。X和Y染色体有一部分是同源的（甲图中I片段），该部分基因互为等位；另一部分是非同源的（甲图中的Ⅱ-1，Ⅱ-2片段），该部分基因不互为等位。请回答：
（1）人类的血友病基因位于甲图中的 片段。
（2）在减数分裂形成配子过程中，X和Y染色体能通过互换发生基因重组的是甲图中的 片段。
（3）某种病的遗传系谱如乙图，则控制该病的基因很可能位于甲图中的 片段。
（4）假设控制某个相对性状的基因A（a）位于甲图所示X和Y染色体的I片段，那么这对性状在后代男女个体中表现型的比例一定相同吗 试举一例。
2..如图是人体性染色体的模式图。下列叙述不正确的是（ ）
A．位于Ⅰ区基因的遗传只与男性相关
B．位于Ⅱ区的基因在遗传时，后代男女性状的表现一致
C．位于Ⅲ区的致病基因，在体细胞中也可能有等位基因
D．性染色体既存在于生殖细胞中，也存在于体细胞中
五、遗传推理型问题
判断基因是在常染色体上还是在X染色体上，选择杂交的亲本：
XY型性别决定生物——雌性个体选 ；雄性个体选 ，即XbXb×XBY,子代
。
ZW型性别决定生物——雄性个体选 ；雌性个体选 ，即ZbZb×ZBW------子代
规律：两条同型性染色体的亲本选隐性性状，两条异型性染色体的亲本选显性性状。
原因及应用
由于性染色体上的基因遗传时与性别相联系，在生产实践中可巧妙利用这种基因与染色体的连锁关系进行实际应用，可用伴随性别而出现的性状进行品种的选育，如家蚕的正常蚕（A）对“油蚕”（a）是显性，正常蚕幼虫的皮肤不透明，“油蚕”幼虫的皮肤透明，基因A、a都位于Z染色体上，家蚕的性染色体为ZW型（即雄性为ZZ，雌性为ZW），我们可设计方案只根据皮肤特征即可将雌雄蚕区分开来，从而选出高产量的雄蚕；根据芦花鸡羽毛表现出的伴性遗传特征，将公鸡和母鸡区分开，以便多养母鸡，提高产蛋量；伴性遗传在人类遗传病的风险评估方面也具有重要应用价值，如伴X显性遗传的男性患者，其女儿一定为患者，伴X隐性遗传病，女患者的儿子一定为患者，伴Y遗传病则“传男不传女”，依据上述特点可服务于遗传咨询、指导生育、避免遗传病患儿的出生。
对应训练：1.雌雄异株的高等植物剪秋罗有宽叶和狭叶两种类型，宽叶（B）对狭叶（b）呈显性，等位基因位于X染色体上，其中狭叶基因（b）会使花粉致死。如果杂合宽叶雌株同狭叶雄株杂交，其子代的性别及表现型是（ ）
A．子代全是雄株，其中1/2为宽叶，1/2为狭叶
B．子代全是雌株，其中1/2为宽叶，1/2为狭叶
C．子代雌雄各半，全为宽叶
D．子代中宽叶雌株∶宽叶雄株∶狭叶雌株∶狭叶雄株＝1∶1∶1∶1
2.从一个自然果蝇种群中选出一部分未交配过的灰色和黄色两种体色的果蝇，这两种体色的果蝇数量相等，每种体色的果蝇雌雄各半。已知灰色和黄色这对相对性状受一对等位基因控制，所有果蝇均都正常生活，性状的分离符合遗传的基本定律。
请回答下列问题：
（1）种群中的个体通过繁殖将各自的 传递给后代。
（2）确定某性状由细胞核基因决定，还是由细胞质基因决定，可采用的杂交方法是
（3）如果控制体色的基因位于常染色体上，则该自然果蝇种群中控制体色的基因型有 种；如果控制体色的基因位于X染色体上，则种群中控制体色的基因型有 种。
（4）现用两个杂交组合：灰色雌蝇×黄色雄蝇、黄色雌蝇×灰色雄蝇，只做一代杂交试验，每个杂交组合选用多对果蝇。推测两个杂交组合的子一代可能出现的性状，并以此为依据，对哪一种体色为显性性状，以及控制体色的基因位于X染色体上还是常染色体上这两个问题，做出相应的推断。（要求：只写出子一代的性状表现和相应推断的结论）
六、疑难辨析及其相关题型
（一）自交与自由交配
1．自交
自交强调的是相同基因型个体之间的交配。对于植物，自花传粉是一种最为常见的自交方式；对于动物（雌雄异体）自交更强调参与交配的雌雄个体基因型相同。如基因型为AA、Aa植物群体中自交是指：
，
其后代基因型及概率为AA、Aa、aa，后代表现型及概率为A_、aa。
2．自由交配
自由交配强调的是群体中所有个体进行随机交配，仍以基因型为AA、Aa的动物群体为例，进行随机交配的情况如下：
♂　×　♀
欲计算后代基因型、表现型的概率，有以下几种解法：
解法一 利用基因频率推算：已知群体基因型AA、Aa，不难得出A、a的基因频率分别为、，根据遗传平衡定律，后代中：AA＝＝，Aa＝2××＝，aa＝＝。
解法二　算出群体产生雌（雄）配子的概率，再用棋盘格法进行运算：
合并后，基因型为AA、Aa、aa，表现型为A_、aa
解法三　自由交配方式（四种）展开后再合并：
（1）♀AA×♂AA―→AA
（2）♀AA×♂Aa―→AA＋Aa
（3）♀Aa×♂AA―→AA＋Aa
（4）♀Aa×♂Aa―→AA＋Aa＋aa
合并后，基因型为AA、Aa、aa，表现型为A_、aa。
对应训练：1.一个植物种群中基因型为AA的个体占24%，基因型为Aa的个体占72%，自交一代之后，种群中基因型AA和基因型aa的个体分别占（　　）。
A．60%、40% B．36%、42%
C．42%、22% D．24%、22%
2．已知小麦抗病对感病为显性，无芒对有芒为显性，两对性状独立遗传。用纯合的抗病无芒与感病有芒杂交，F1自交，播种所有的F2，假定所有的F2植株都能成活，在F2植株开花前，拔掉所有的有芒植株，并对剩余植株套袋。假定剩余的每株F2收获的种子数量相等，且F3的表现型符合遗传定律。从理论上讲F3中表现感病植株的比例为（　　）。
A. B. C. D.
3.（2012·陕西咸阳模考）果蝇的体色由常染色体上一对等位基因控制，基因型BB、Bb为灰身，bb为黑身。若人为地组成一个群体，其中80%为BB的个体，20%为bb的个体，群体随机交配，其子代中Bb的比例是（　　）。
4．在家蚕遗传中，黑色（B）与淡赤色（b）是有关蚁蚕（刚孵化的蚕）体色的相对性状，黄茧（D）与白茧（d）是有关茧色的相对性状，假设这两对性状自由组合，杂交后得到的数量比如下表：
黑蚁黄茧 黑蚁白茧 淡赤蚁黄茧 淡赤蚁白茧
组合一 9 3 3 1
组合二 0 1 0 1
组合三 3 0 1 0
让组合一杂交子代中的黑蚁白茧类型自由交配，其后代中黑蚁白茧的概率是________。
5.某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%，该种群随机杂交产生的后代中，AA个体百分比、A基因频率和分别自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为（　　）。
A．增大，不变；不变，不变 B．不变，增大；增大，不变
C．不变，不变；增大，不变 D．不变，不变；不变，增大
（二）.自由组合定律异常情况集锦
1．正常情况
（1）AaBb双显∶一显一隐∶一隐一显∶双隐
9 ∶ 　　3 ∶ 　　3 ∶ 　1
（2）测交：AaBb×aabb→双显∶一显一隐∶一隐一显∶双隐
1 ∶ 　　1 ∶ 　　1 ∶ 　1
2．异常情况1：
序号 特值原因 自交后代比例 测交后代比例
1 存在一种显性基因（A或B）时表现为同一种性状，其余正常表现 9∶6∶1 1∶2∶1
2 A、B同时存在时表现为一种性状，否则表现为另一种性状 9∶7 1∶3
3 aa（或bb）成对存在时，表现双隐性性状，其余正常表现 9∶3∶4 1∶1∶2
4 只要存在显性基因（A或B）就表现为同一种性状，其余正常表现 15∶1 3∶1
异常情况2：
序号 特值原因 自交后代比例 测交后代比例
1 显性基因在基因型中的个数影响性状表现（数量遗传） AABB∶（AaBB、AABb）∶（AaBb∶aaBB、AAbb）∶（Aabb、aaBb）∶aabb＝1∶4∶6∶4∶1 AaBb∶（Aabb、aaBb）∶aabb＝1∶2∶1　
2 显性纯合致死（如AA、BB致死） AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝4∶2∶2∶1，其余基因型个体致死　 AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1∶1　
3 隐性纯合致死（自交情况） 自交出现9∶3∶3（双隐性致死）自交出现9∶1（单隐性致死）
对应训练1.兔毛色的遗传受常染色体上两对等位基因控制，分别用C、c和G、g表示。现将纯种灰兔与纯种白兔杂交，F1全为灰兔，F1自交产生的F2中，灰兔∶黑兔∶白兔＝9∶3∶4。已知当基因C和G同时存在时个体表现为灰兔，基因c纯合时个体表现为白兔。下列相关说法中错误的是（　　）。
A．C、c与G、g两对等位基因分别位于两对同源染色体上
B．亲本的基因型是CCGG和ccgg
C．F2白兔中纯合子的个体占
D．若F1灰兔测交，则后代有3种表现型
2．（2011·山东卷）荠菜的果实形状有三角形和卵圆形两种，该性状的遗传涉及两对等位基因，分别是A、a和B、b表示。为探究荠菜果实形状的遗传规律，进行了杂交实验（如图）。
（1）图中亲本基因型为________。根据F2表现型比例判断，荠菜果实形状的遗传遵循________。F1测交后代的表现型及比例为________。另选两种基因型的亲本杂交，F1和F2的性状表现及比例与图中结果相同，推断亲本基因型为________。
（2）图中F2三角形果实荠菜中，部分个体无论自交多少代，其后代表现型仍然为三角形果实，这样的个体在F2三角形果实荠菜中的比例为________；还有部分个体自交后发生性状分离，它们的基因型是________。
（3）荠菜果实形状的相关基因a、b分别由基因A、B突变形成，基因A、B也可以突变成其他多种形式的等位基因，这体现了基因突变具有________的特点。自然选择可积累适应环境的突变，使种群的基因频率发生________，导致生物进化。
（4）现有3包基因型分别为 AABB、AaBB和aaBB的荠菜种子，由于标签丢失而无法区分。根据以上遗传规律，请设计实验方案确定每包种子的基因型。有已知性状（三角形果实和卵形果实）的荠菜种子可供选用。
实验步骤：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
结果预测：
Ⅰ.如果________________________________________________________________，则包内种子基因型为AABB；
Ⅱ.如果_________________________________________________________________，则包内种子基因型为AaBB；
Ⅲ.如果_________________________________________________________________，则包内种子基因型为aaBB。
3.（2012·北京海淀区调研）某种鱼的鳞片有4种表现型：单列鳞、野生型鳞、无鳞和散鳞，由位于两对同源染色体上的两对等位基因决定（分别用Aa、Bb表示），且BB对生物个体有致死作用。将无鳞鱼和纯合野生型鳞的鱼杂交，F1有两种表现型，野生型鳞的鱼占50%，单列鳞的鱼占50%；选取F1中的单列鳞的鱼进行互交，其后代中有上述4种表现型，这4种表现型的比例为6∶3∶2∶1，则F1的亲本基因型组合是（　　）。
A．aaBb×AAbb或aaBB×AAbb
B．AABb×aabb
C．aaBb×AAbb
D．AaBB×AAbb
4．假设猫的双瞳同色与双瞳异色是由一对常染色体上的等位基因控制的。现有三只猫，有两只双瞳同色，一只双瞳异色。让两只双瞳同色猫交配，多次繁殖出许多小猫，大概有双瞳同色，双瞳异色。根据以上事实，判断说法正确的是（　　）。
①双瞳异色为隐性性状　②此三只猫中可能有一个纯合子，子代双瞳同色猫有两种基因型　③若三只猫自由交配，繁殖多次，生下许多小猫，则双瞳同色占，双瞳异色占　④双瞳同色和双瞳异色猫交配一次，生出的若干只子代可能全为双瞳同色
A．①②③ B．①③ C．①③④ D．①④
5．（2011·广东卷，27）登革热病毒感染蚊子后，可在蚊子唾液腺中大量繁殖，蚊子在叮咬人时将病毒传染给人，可引起病人发热、出血甚至休克。科学家用以下方法控制病毒的传播。
（1）将S基因转入蚊子体内，使蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制。为了获得转基因蚊子，需要将携带S基因的载体导入蚊子的________细胞。如果转基因成功，在转基因蚊子体内可检测出________、________和________。
（2）科学家获得一种显性突变蚊子（AABB）。A、B基因位于非同源染色体上，只有A或B基因的胚胎致死。若纯合的雄蚊（AABB）与野生型雌蚊（aabb）交配，F1群体中A基因频率是________，F2群体中A基因频率是________。
（3）将S基因分别插入到A、B基因的紧邻位置（如图），将该纯合的转基因雄蚊释放到野生群体中，群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代________，原因是_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
6.（改编题）菜豆种皮颜色由两对非等位基因A、a和B、b调控。A基因控制色素合成（A显性基因出现色素，AA和Aa的效应相同），B基因为修饰基因，淡化颜色的深度（B显性基因修饰效应出现）。现有亲代种子P1（纯种、白色）和P2（纯种、黑色），杂交实验如下图：
P1　×　P2
↓
F1　　黄褐色
↓
F2　黑色　黄褐色　白色
3　∶　6　∶　7
（1）F2种皮颜色发生性状分离________（能/不能）在同一豆荚中体现，________（能/不能）在同一植株中体现。
（2）P1的基因型是________________；F2中种皮为白色的个体基因型有________种，其中纯种个体大约占________。
（3）从F2中取出一粒黑色种子，在适宜条件下培育成植株。为了鉴定其基因型，将其与F1杂交，预计可能的实验结果，并得出相应的结论。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
7．（2012·北京海淀区）鸡的羽毛有白色和有色等性状，显性基因I是抑制基因，显性基因C是有色羽基因，隐性基因c是白羽基因，且这两对基因分别位于两对同源染色体上。当I和C同时存在时，I就抑制了有色羽基因C的作用，使其不能表现为有色羽；当I不存在时，C才发挥作用，显示有色羽。
（1）现将一种白羽莱杭鸡（IICC）若干只与另一种白羽温德鸡（iicc）若干只作为亲本进行杂交，F1的表现型为________，基因型为________。
（2）让F1雌雄个体互相交配（自交），F2中表现型为白色羽的比例为________，其中能够稳定遗传的比例为________。
（3）F2中有色羽个体的基因型为________，若要判断一只有色羽公鸡是否为纯合子，可以让其与多只________母鸡交配，结果________时，说明这只公鸡为纯合子。请用遗传图解解释上述现象。
（三）模式生物
1．豌豆——自花传粉且闭花受粉，自然条件下都是纯种，相对性状明显且多种。
2．果蝇——易饲养、繁殖快，10多天就繁殖一代，一只雌蝇一生能产生几百个后代。
3．玉米——雌雄同株异花，易种植，杂交操作简便，子粒多、相对性状多而明显。
4．糯稻、粳稻——花粉粒（雄配子）不仅有长形、圆形之分，用碘液着色后有蓝色、棕色之分，减数分裂产生的花粉就可直接验证基因的分离现象、自由组合现象。
另外，拟南芥、小鼠、家兔、家鸽等都是常用的模式生物。
对应训练：1.（2010·山东高考理综）100年来，果蝇作为经典模式生物在遗传学研究中备受重视。请根据以下信息回答问题。
（1）黑体残翅果蝇与灰体长翅果蝇杂交，F1全为灰体长翅。用F1雄果蝇进行测交，测交后代只出现灰体长翅200只、黑体残翅198只。如果用横线（——）表示相关染色体，用A、a和B、b分别表示体色和翅型的基因，用点（·）表示基因位置，亲本雌雄果蝇的基因型可分别图示为________和________。F1雄果蝇产生的配子的基因组成图示为________。
（2）卷刚毛弯翅雌果蝇与直刚毛直翅雄果蝇杂交，在F1中所有雌果蝇都是直刚毛直翅，所有雄果蝇都是卷刚毛直翅。控制刚毛和翅型的基因分别位于________和________染色体上（如果在性染色体上，请确定出X或Y），判断前者的理由是________。控制刚毛和翅型的基因分别用D、d和E、e表示，F1雌雄果蝇的基因型分别为________和________。F1雌雄果蝇互交，F2中直刚毛弯翅果蝇占的比例是________。
（3）假设某隐性致死突变基因有纯合致死效应（胚胎致死），无其他性状效应。根据隐性纯合子的死亡率，隐性致死突变分为完全致死突变和不完全致死突变。有一只雄果蝇偶然受到了X射线辐射，为了探究这只果蝇X染色体上是否发生了上述隐性致死突变，请设计杂交实验并预测最终实验结果。
实验步骤：①____________________________；
②_____________________________________；
③_____________________________________。
结果预测：
Ⅰ如果____________________________，则X染色体上发生了完全致死突变；
Ⅱ如果____________________________，则X染色体上发生了不完全致死突变；
Ⅲ如果____________________________，则X染色体上没有发生隐性致死突变。
2．（2010·成都二模）小鼠是遗传学常用的实验材料，性别决定方式为XY型。小鼠毛色的黄与灰、尾形的弯曲与正常各为一对相对性状，分别由等位基因R、r和T、t控制。在毛色遗传中，具有某种纯合基因型的合子不能完成胚胎发育。从鼠群中选择多只基因型相同的雌鼠作母本，多只基因型相同的雄鼠作父本，杂交所得F1的表现型及比例如表所示，请分析回答问题。
黄毛尾弯曲 黄毛尾正常 灰毛尾弯曲 灰毛尾正常
♂
♀ 0 0
（1）控制毛色的基因在________染色体上，不能完成胚胎发育的合子的基因型是________。
（2）父本的基因型是________，母本的基因型是________。
（3）若只考虑小鼠毛色的遗传，让F1的全部雌雄个体随机交配，在得到的F2群体中，灰色基因的基因频率为________。
（4）让F1的全部黄毛尾正常雄鼠与黄毛尾弯曲雌鼠杂交，F2中灰毛尾弯曲雌鼠占的比例为________。
（5）若F1出现了一只正常尾雌鼠，欲通过杂交实验探究这只雌鼠是基因突变的结果还是由环境因素引起的，写出能达到这一目的的杂交亲本，并作出相应的实验结果预期。
亲本组合：________________________。
预期实验结果：
①若是由基因突变导致，则杂交后代的表现为__________________________________。
②若是由环境因素导致，则杂交后代的表现为___________________________________。
学案23 遗传规律常见题型归纳 答案与解析
课堂探究：
一．遗传规律的验证方法
1．自交法
（1）基因的分离定律，由位于一对同源染色体上的一对等位基因控制。
（2）符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制。
2．测交法
（1）符合基因的分离定律，由位于一对同源染色体上的一对等位基因控制。
（2）符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制。
对应训练
方案一：取纯种的高茎叶腋花和矮茎茎顶花的豌豆杂交得F1，让其自交，如果F2出现四种性状，其性状分离比为9∶3∶3∶1，说明符合基因的自由组合定律，因此控制叶腋花、茎顶花的等位基因与控制高茎、矮茎的等位基因不在同一对同源染色体上；若分离比为3∶1，则可能是位于同一对同源染色体上。
方案二：取纯种的高茎叶腋花和矮茎茎顶花的豌豆杂交得F1，F1与纯种矮茎茎顶花豌豆测交，如果测交后代出现四种性状，其性状分离比为1∶1∶1∶1，说明符合基因的自由组合定律，因此控制叶腋花、茎顶花的等位基因与控制高茎、矮茎的等位基因不在同一对同源染色体上；若分离比为1∶1，则可能是位于同一对同源染色体上。
3．花粉鉴定法
（1）若花粉有两种表现型，比例为1∶1
（2）若花粉有四种表现型，比例为1∶1∶1∶1
4．花药离体培养法
（1）培养产生的花粉，得到的单倍体植株若有两种表现型，比例为1∶1，
（2）培养产生的花粉，得到的单倍体植株若有四种表现型，比例为1∶1∶1∶1
对应训练：
（1）花粉鉴定法
（3）杂合子非糯性水稻的花粉，遇碘液呈现两种不同的颜色，且蓝黑色∶红褐色＝1∶1
（4）杂合子非糯性水稻（Hh）产生的花粉有两种：一种含H，一种含h，且数量相等。
二、设计实验，确定某基因的位置
1．（1）应选用隐性雌性个体与显性雄性个体进行交配，即可确定基因位于常染色体上还是性染色体上。如果后代性状与性别无关，则是常染色体的遗传；如果后代的某一性状（或2个性状）和性别明显相关，则是伴X遗传。
（2）用正交和反交的结果进行比较，若正、反交结果相同，与性别无关，则是常染色体的遗传；若正、反交的结果不同，其中一种杂交后代的某一性状（或2个性状）和性别明显相关，则是伴X遗传。
对应训练：能。取直毛雌雄果蝇与非直毛雌雄果蝇，进行正交和反交（即直毛♀×非直毛♂，非直毛♀×直毛♂）。若正、反交后代性状表现一致，则该等位基因位于常染色体上；若正、反交后代性状表现不一致，则该等位基因位于X染色体上。
2．选择隐性雌性个性与显性雄性个体进行交配。若后代中的所有雄性个体表现出显性性状，说明该基因位于X、Y染色体上的同源区段。若后代中的所有雄性个体表现出隐性性状，说明该基因仅位于X染色体上。
对应训练：用截刚毛的雌果蝇与纯种刚毛雄果蝇杂交，若子代雄果蝇表现为刚毛，则此对基因位于X、Y染色体上的同源区段；若子代雄果蝇表现为截刚毛，则此对基因仅位于X染色体上。
3．具有相对性状的亲本杂交得F1，F1自交（动物，让雌、雄个体自由交配）得F2。若F2出现四种性状，其性状分离比为9∶3∶3∶1，符合基因的自由组合定律，说明控制某两对相对性状的两对等位基因位于两对同源染色体上；反之，则可能是位于一对同源染色体上。
对应训练：
（1）杂交方案：长翅灰体×残翅黑檀体―→F1F2　
（2）推断及结论：如果F2出现四种性状，且性状分离比为9∶3∶3∶1，说明符合基因的自由组合定律，因此控制灰体、黑檀体的这对等位基因不是位于第Ⅱ号同源染色体上。反之，则可能是位于第Ⅱ号同源染色体上。
4．（2）实验设计：设置正反交实验
①若正反交结果不同，且子代始终与母方相同，则为细胞质遗传　。
②若正反交结果相同，则为细胞核遗传。
对应训练：D 解析：两纯种果蝇杂交，若正交和反交的后代只有一种性状，则控制性状的基因在常染色体上，否则在X染色体上。根据题意可知，A和a在X染色体上。正交后代中果蝇的基因型为XAXa、XAY，二者自由交配，其后代的基因型为XAXA、XAXa、XAY、XaY,但表现型有3种：暗红色♀、暗红眼♂、朱红眼♂，比例为2:1:1。而反交得F1代的基因型为XAXa、XaY，二者自由交配后代四种表现型，且比例是1:1:1:1。
三、遗传系谱图的分析
1.遗传的类型（方式）及其特点
遗传方式 特点 举例
细 胞 核 遗 传 伴性遗传 伴X隐性遗传 （1）男性患者多于女性（2）父亲正常，女儿一定正常；母亲患病，儿子一定患病（3）具有交叉遗传的特点（4）性状在上下代的表现一般是不连续的（隔代遗传） 红绿色盲、血友病
伴X显性遗传 （1）女性患者多于男性（2）父亲患病，女儿一定患病；母亲正常，儿子一定正常（3）性状在上下代的表现一般是连续的（即世代遗传） 抗维生素D佝偻病
伴Y遗传（也叫限雄遗传） （1）患者全部为男性（女性不患病）。（患者基因型为XYA，A为致病基因）（2）致病基因由父传子、子传孙 人类外耳道多毛症
常染色体遗传 常染色体显性遗传 （1）男女患病几率相等（表现该性状的几率相等）（2）性状在上下代表现是连续的，代代可见发病者 多指、并指、软骨发育不全
常染色体隐性遗传 （1）男女患病几率相等（2）性状在上下代的表现一般是不连续的（隔代遗传） 白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症
细胞质遗传 （1）具有相对性状的亲本杂交，F1总是表现出母本的性状（即母系遗传）（2）杂交后代不会出现一定的性状分离比。 人类神经性肌肉衰弱症
2.遗传系谱图分析的一般方法
（1）首先确定是细胞核遗传还是细胞质遗传
①即子女的表现型与母亲相同
母亲有病，子女均有病，子女有病，母亲必有病，所以为细胞质遗传。
②母亲患病，孩子有正常的情况，或者，孩子患病母亲正常
（2）其次确定是否为伴Y遗传
②患者有男有女
（3）常染色体遗传还是伴X遗传
①显性遗传还是隐性遗传
Ⅰ.“无中生有”是隐性遗传病
Ⅱ.“有中生无”是显性遗传病，
②在已确定是显性遗传的系谱中
Ⅰ伴X显性遗传。
Ⅱ.一定为常染色体显性遗传。
对应训练：
1C[解析]该病如果是X染色体上的隐性遗传，当男性表现型正常时，其女儿表现型一定正常，而系谱图中第一代和第二代正常男性的女儿都是患者。故C选项符合题意。
2. BC[解析]根据题意，父亲的基因型是AaXBY，母亲的基因型为aaXBXb，所以该孩子色盲基因来自母亲，不可能来自祖母；从基因型可以看出，父亲一定是杂合子；若再生一个男孩，只患色盲的几率=这一男孩不多指的概率×这一男孩的患红绿色盲概率=1/2×1/2=1/4；父亲的精子的基因是AXB、AY、axB、aY，所以不携带致病基因的概率是1/2。故选项BC都符合题意。
四、X染色体和Y染色体同源区段的有关问题
男性（雄性）有4种：XAYA、XaYA、XAYa、XaYa，女性（雌性）有3种：XAXA、XAXa、XaXa，。
对应训练：
1. （1） Ⅱ-2 （2） Ⅰ （3） Ⅱ-1 。
（4） 不一定。例如母本为XaXa，父本为XaYA ，则后代男性个体为XaYA，全部表现为显性性状；后代女性个体为XaXa，全部表现为隐性性状。
2 B 位于Ⅱ区的基因在遗传时，后代男女性状的表现不一致。例如XaXa与XAYa婚配，后代女性全部为显性类型，男性全部为隐性类型；XaXa与XaYA婚配，后代女性全部为隐性类型，男性全部为显性类型。女性的体细胞中，有两个X染色体，所以位于Ⅲ区的致病基因在女性的体细胞中也有等位基因，在体细胞和生殖细胞中都存在性染色体。故B选项符合题意。
五、遗传推理型问题及伴性遗传在实践中的应用
隐性性状；显性性状，即XbXb×XBY———子代雌性个体均表现为显性（与父本相同），雄性个体均表现为隐性（与母本相同）。（♂XBY×XbXb♀→♂XbY、♀XBXb）
隐性性状,显性性状，即ZbZb×ZBW------子代雄性个体均表现为显性（与母本相同），雌性个体均表现为隐性（与父本相同）。（♀ZBW×ZbZb♂→♀ZbW、♂ZBZb）
对应训练：
1A[解析]杂合宽叶雌株的基因型为XBXb，产生XB、Xb两种卵细胞；狭叶雄株的基因型为XbY，产生Xb、Y两种花粉，Xb花粉致死，只有Y花粉参与受精，因此后代全部为雄株，1/2为宽叶，1/2为狭叶。故A选项符合题意。
2.（1）基因
（2）正交和反交。
（3）3 5。
（4）如果两个杂交组合的子一代中都是黄色个体多于灰色个体，并且体色的遗传与性别无关，则黄色为显性，基因位于常染色体上。
如果两个杂交组合的子一代中都是灰色个体多于黄色个体，并且体色的遗传与性别无关，则灰色为显性，基因位于常染色体上。
如果在杂交组合灰色雌蝇×黄色雄蝇中，子一代中的雄性全部表现灰色，雌性全部表现黄色；在杂交组合黄色雌蝇×灰色雄蝇中，子一代中的黄色个体多于灰色个体，则黄色为显性，基因位于X染色体上。
如果在杂交组合黄色雌蝇×灰色雄蝇中，子一代中的雄性全部表现黄色，雌性全部表现灰色；在杂交组合灰色雌蝇×黄色雄蝇中，子一代中的灰色个体多于黄色个体，则灰色为显性，基因位于X染色体上。
[解析]本题考查细胞质遗传和细胞核遗传的判别，以及基因在常染色体还是性染色体上的判别，关键是掌握规律。
（1）种群在繁殖后代时，通过减数分裂和受精作用将染色体上的基因传递给后代。
（2）细胞质基因符合母系遗传，后代性状与母本相同。而细胞核遗传可通过正交和反交来总结基因的遗传规律，如孟德尔的豌豆杂交实验。
（3）控制体色基因位于常染色体上，基因型有3种：AA、Aa、aa；若位于X染色体上有5种：XAXA、XAXa、XaXa、XAY、XaY。
（4）对于一对相对性状的遗传，若性状遗传与性别无关，则控制该性状的基因位于常染色体上，后代中一般显性性状个体数多于隐性性状个体数；若与性别有关，则控制该性状的基因位于性染色体上。灰色雌蝇×黄色雄蝇后代中若雄性全为灰色，则灰色是X染色体上隐性遗传；黄色雌蝇×灰色雄蝇后代中若雄性全为黄色，则黄色基因位于X染色体上隐性基因。
六、疑难辨析及相关题型
（一）自交与自由交配概念辨析及其相关题型的解法
对应训练：
1.解析　由题意可知，该种群3种基因型的个体：AA占24%、Aa占72%、aa占4%，它们分别自交。AA和aa自交后代100%为AA和aa，而Aa自交会发生性状分离。图解如下：
P　24% AA　　　　　　　72% Aa　　　　　　　4% aa
　 　　　　　　　　　
F1　24% AA　　72% 　　 4% aa
因此，子代中基因型AA占42%；Aa占72%×＝36%；aa占22%。
答案　C
2．解析　设抗病基因为A，感病为a，无芒为B ，则有芒为b。依题意，亲本为AABB和aabb，F1为AaBb，F2有4种表现型，9种基因型，拔掉所有有芒植株后，剩下的植株的基因型及比例为Aabb、AAbb、aabb，剩下的植株套袋，即让其自交，则理论上F3中感病植株为×（Aabb自交得aabb）＋（aabb）＝。故选B。
答案　B
错因点评　本题题眼是题干的最后一句“从理论上讲F3中表现型为感病植株的比例”，前面描述内容有四层含义，全部为干扰信息，处处挖坑，让你陷入“自由组合”的陷阱而错解或白白浪费大量宝贵时间。简捷解法是只考虑一对相对性状抗病、感病：
归纳感病aa的概率为。
P：AA×aa―→F1：AaF2：AA＋Aa＋aaF3：（AA＋Aa＋aa）＋aa
归纳感病aa的概率为。
3.解析　基因型BB占80%，基因型bb占20%，则B的基因频率为80%，b的基因频率为20%。随机交配后，其子代中基因型Bb所占的比例为2×B基因频率×b基因频率＝2×80%×20%＝32%。
答案　B
4．解析：组合一（BbDd×BbDd）子代中的黑蚁白茧类型基因型及比例为：BBdd∶Bbdd＝1∶2，即BBdd和Bbdd发生自由交配。
BBdd和Bbdd自由交配，由于所有个体的第二对基因都是dd，解题时可以简化条件，只考虑第一对基因即可。由种群中有BB和Bb，可推算出该种群基因频率B＝＋×＝，b＝，根据遗传平衡定律，后代中：AA＝＝，Aa＝2××＝，aa＝。因此，黑蚁白茧的概率是＋＝。
答案　
错因点评　自由交配与自交的不同：
自交是指雌雄同体的生物同一个体上雌雄配子结合（自体受精），在植物方面，指自花传粉和雌雄异花的同株传粉；而自由交配是指一个群体中的雄性和雌性个体随机交配的方式。两者在计算时差别很大，稍不注意就会出现差错，主要错误就是把自由交配当作自交来计算。
5.解析　只要群体不发生变化，不论自由交配还是自交，基因频率都不发生改变，而基因型频率的变化可通过计算判断。由题可知，亲代中AA占16%，aa占36%，Aa占48%。自由交配：用基因频率法，算得后代中AA＝（40%）2＝16%，aa＝（60%）2＝36%，Aa＝2×40%×60%＝48%，所以不变。自交：AA、aa、Aa分别自交，由于Aa自交后代基因型比例为AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，因此AA个体和aa个体的百分比要增大。
答案　C
（二）.自由组合定律异常情况集锦
1.解析　根据题意可知：亲本纯合灰兔基因型为CCGG，纯合白兔基因型为ccgg，F1基因型为CcGg，F2中灰兔为C_G_，黑兔为C_gg，白兔为ccG_或ccgg，该两对等位基因的遗传符合自由组合定律，因此这两对等位基因分别位于两对同源染色体上；F2白兔中纯合子的个体占，分别是ccGG、ccgg；若F1灰兔测交，则后代有灰兔（CcGg）∶黑兔（Ccgg）∶白兔（ccGg，ccgg）＝1∶1∶2。
答案　C
2．解析　（1）由题意可知，荠菜的一对相对性状由两对等位基因控制，又因为F1只有三角形果实植株，所以三角形果实是显性性状，卵圆形果实是隐性性状。从F2的表现型来看，F2的表现型比例接近15∶1，是9∶3∶3∶1的特例，遵循基因自由组合定律，并且卵圆形果实植株的基因型为aabb，三角形果实植株的基因型为A_B_、A_bb、aaB_。所以亲本的基因型组合有两种，分别是AABB×aabb和AAbb×aaBB。
（2）由（1）解析可知，F2中的三角形果实植株有8种基因型，其中基因型为AABB、AAbb、aaBB、AaBB和AABb的植株，连续自交的后代都不会出现卵圆形果实（aabb），其共占F2植株总数的，占F2三角形果实的，而自交后出现性状分离的有AaBb、Aabb和aaBb。
（3）基因突变具有不定向性，所以A、B可以突变成a、b，也可以突变成其他多种形式的等位基因；生物进化的实质是种群基因频率的改变，这是通过定向的自然选择积累适应环境的突变来实现的。
（4）采用先测交再自交的方法或连续两次测交的方法进行基因型鉴定。第一种方法：AABB植株与aabb植株测交，后代基因型为AaBb，其自交后代会出现15∶1的性状分离比；AaBB植株与aabb植株测交，后代有两种基因型：AaBb和aaBb，其自交后代会出现27∶5的性状分离比；aaBB植株与aabb植株测交，后代基因型为aaBb，其自交后代会出现3∶1的性状分离比。第二种方法：AABB植株与aabb植株测交，后代基因型是AaBb，与aabb植株测交，后代会现出3∶1的性状分离比；AaBB植株与aabb植株测交，后代有两种基因型：AaBb和aaBb，分别与aabb植株测交，后代会出现5∶3的性状分离比；aaBB植株与aabb植株测交，后代基因型是aaBb，与aabb植株测交，后代会出现1∶1的性状分离比。
答案　（1）AABB和aabb　基因自由组合定律　三角形∶卵圆形果实＝3∶1　AAbb和aaBB　（2）　AaBb、Aabb和aaBb　（3）不定向性（或多方向性）　定向改变　
（4）答案一：①用3包种子长成的植株分别与卵圆形果实种子长成的植株杂交，得F1种子
②F1种子长成的植株自交，得F2种子
③F2种子长成植株后，按果实形状的表现型统计植株的比例
Ⅰ：F2三角形与卵圆形果实植株的比例约为15∶1
Ⅱ：F2三角形与卵圆形果实植株的比例约为27∶5
Ⅲ：F2三角形与卵圆形果实植株的比例约为3∶1
答案二：①用3包种子长成的植株分别与卵圆形果实种子长成的植株杂交，得F1种子
②F1种子长成的植株分别与卵圆形果实种子长成的植株杂交，得F2种子
③F2种子长成植株后，按果实形状的表现型统计植株的比例
Ⅰ：F2三角形与卵圆形果实植株的比例约为3∶1
Ⅱ：F2三角形与卵圆形果实植株的比例约为5∶3
Ⅲ：F2三角形与卵圆形果实植株的比例约为1∶1
方法技巧　①看后代的可能组合，若可能组合是16种，不管以什么样的比例呈现，都符合基因的自由组合定律；②写出正常比值为9∶3∶3∶1；③对照题中所给信息，进行归类，若其比值是9∶7，则为9∶（3∶3∶1），即7是后三种合并的结果；若其比值为9∶6∶1，则为9∶（3∶3）∶1；若其比值是15∶1，则为（9∶3∶3）∶1。
3.解析　由于BB对生物个体有致死作用，故A、D项错误；若F1的亲本基因型是AABb×aabb，则F1中就无野生型鳞的鱼，故B项错误。
答案　C
易错点拨　容易忽略“题干中BB对生物个体有致死作用”这一有用信息，导致分析推理出错。因此，审题时一定要认真。
4．解析　双瞳同色杂交，后代出现了双瞳异色∶双瞳同色＝1∶2，说明双瞳异色为隐性，双亲均为杂合子，且显性纯合有致死现象，①正确、②错误；双瞳异色×双瞳同色，生n只后代，全部为双瞳同色的概率为，④正确，D项正确。
答案　D
5．解析　该题第一问考查基因工程的步骤：目的基因导入动物细胞采用显微注射法、受体细胞一般是受精卵，目的基因检测的方法有三种，即DNA水平、mRNA水平和蛋白质水平。第二问考查了在一定条件下基因频率的计算，F1群体中都是雌雄个体的基因型都是AaBb，所以A基因频率是50%，而F2群体中，根据条件可知，只有基因型都是A_B_和aabb的个体才能存活，其中为AABB，为AABb，为AaBB，为AaBb，为aabb，所以，为AA，为Aa，为aa，计算可得A基因频率是60%。第三问是属于信息题，由题目中信息可知S基因在蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制。所以群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代减少。
答案　（1）受精卵　S基因　S基因转录的mRNA　S蛋白
（2）50%　60%　（3）减少　S基因在蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制
6解析　根据题意，P1的基因型为aaBB，P2的基因型为AAbb，F1的基因型为AaBb，AaBb为黄褐色。F2中A_BB、aaB_、aabb都表现为白色，其中纯合子占。F2中黑色种子的基因型可能为AAbb、Aabb，当黑色种子基因型为AAbb时，与AaBb杂交，得到子代的基因型为AABb（黄褐色）、AaBb（黄褐色）、AAbb（黑色）、Aabb（黑色），表现为黄褐色∶黑色＝1∶1。当黑色种子基因型为Aabb时，与AaBb杂交，得到子代的基因型为AAbb（黑色）、Aabb（黑色），aabb（白色）、AABb（黄褐色）、AaBb（黄褐色）、aaBb（白色），表现为黑色∶黄褐色∶白色＝3∶3∶2。
答案　（1）不能　不能　（2）aaBB　5　　（3）若子代表现为黑色∶黄褐色＝1∶1（可只说明性状表现，不写比值），则该黑色种子的基因型为AAbb；若子代表现为黑色∶黄褐色∶白色＝3∶3∶2（可只说明性状表现，不写比值），则该黑色种子的基因型为Aabb
7．答案　（1）白色羽　IiCc　（2）　　（3）iiCC或iiCc　白色羽　后代全部为有色羽（后代不出现白色羽）
（遗传图解如下：）
（三）模式生物
对应训练：
解析　（1）根据亲本杂交的结果，可以判断控制体色和翅长度的基因位于一对常染色体上。根据F1的表现可以判断灰体、长翅为显性。所以两个亲本的相关基因型是。F1雄果蝇的基因型是，其产生的配子基因型是。
（2）根据F1中刚毛性状可以判断，控制该性状的基因位于性染色体上，因为该性状的某一表现在雌雄个体中比例不同。又因为子代中雌果蝇的刚毛性状与亲代中的雄果蝇相同，雄果蝇的刚毛性状与亲代中的雌果蝇相同，所以可判断该基因位于X染色体上。控制翅形的基因位于常染色体上，因为F1雌雄果蝇表现型相同。根据题干信息可以判断F1雌雄果蝇的基因型分别是EeXDXd 、EeXdY，F2中直刚毛弯翅果蝇占的比例＝×＝。
（3）为了探究该果蝇的致死突变情况，可以选择该果蝇与正常雌果蝇杂交，得F1，再用F1互交（或F1雌蝇与正常雄蝇杂交），最后统计F2中雄蝇所占比例（或统计F2中雌、雄果蝇所占比例）。根据具体情况做出结果预测。因为题中已经交代了该突变基因位于X染色体上，设该隐性基因用f表示。若没有发生隐性致死突变，则F2中雌雄比例为1∶1；若发生完全致死突变，则F2中雌∶雄＝2∶1；若发生不完全致死突变，则F2中雌雄比例在1∶1～2∶1之间。
答案　（1）　
（2）X　常　刚毛性状与性别有关且每种刚毛性状雌雄均有（或：交叉遗传）　XDXdEe　XdYEe　
（3）①这只雄蝇与正常雌蝇杂交
②F1互交（或：F1雌蝇与正常雄蝇杂交）
③统计F2中雄蝇所占比例（或统计F2中雌雄蝇比例）
结果预测：Ⅰ.F2中雄蝇占（或F2中雌∶雄＝2∶1）
Ⅱ.F2中雄蝇占的比例介于至之间（或F2中雌∶雄在1∶1～2∶1之间）
Ⅲ.F2中雄蝇占（或F2中雌∶雄＝1∶1）
2.解析　（1）从鼠群中选择多只基因型相同的雌鼠作母本，多只基因型相同的雄鼠作父本，杂交所得的F1中，雌雄鼠毛色表现完全相同，都是黄毛∶灰毛＝2∶1。由此，可以判断控制毛色的基因位于常染色体上，黄毛是杂合子，灰毛是隐性纯合子，显性纯合致死。
（2）根据上面分析可知，亲代鼠都是杂合子。因为后代尾形表现与性别有关，且雌鼠只有弯曲尾，雄鼠两种类型都有，可以判断出雄鼠基因型为RrXTY，雌鼠基因型为RrXTXt。
（3）若只考虑小鼠毛色的遗传，F1雌雄鼠都有的Rr、的rr。让F1的全部雌雄个体随机交配，在得到的F2群体中，基因型Rr和rr的个体比例为1∶1，r基因的基因频率为75%。
（4）F1中黄毛尾正常雄鼠基因型是RrXtY，黄毛尾弯曲雌鼠的基因型是RrXTX－，让两者杂交，F2中灰毛尾弯曲雌鼠占的比例为×＝。
答案　（1）常　RR　（2）RrXTY　RrXTXt　（3）75%　（4）
（5）方案一：亲本组合：正常尾雌鼠×弯曲尾雄鼠
预期实验结果：
①后代雌鼠全为弯曲尾，雄鼠全为正常尾
②后代雄鼠出现弯曲尾
方案二：亲本组合：正常尾雌鼠×正常尾雄鼠
预期实验结果：
①后代全为正常尾
②后代出现弯曲尾
www.第三单元 细胞的能量供应和利用
学案11 降低化学反应活化能的酶
考纲要求:　
1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)。
2.探究影响酶活性的因素。
复习要求：
1．酶的本质、催化特性的实验探究
2．探究影响酶活性的因素，学会分析相关的曲线
基础自查
一．酶的作用和本质
1．酶在细胞代谢中的作用
(1)细胞代谢： ，是细胞生命活动的基础。
(2)活化能： 所需要的能量。
(3)酶的作用机理： ，且与无机催化剂相比，酶 。
2．酶的本质：酶是 有机物，其中绝大多数是________，少数是________。
3．关于实验变量
(1)变量：实验过程中可以变化的因素。
(2)自变量：
(3)因变量：
(4)无关变量： 可变因素。
4．对照实验：除了 以外，其余因素都________的实验。它一般要设置________和________。
二、酶的特性
1．高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
2．专一性：
3．作用条件较温和
(1) 。
(2) 。
课堂深化探究
一． 酶的本质、作用及其实验验证
问题:为什么说酶是细胞代谢所必需的？如何设计实验来加以验证酶的特性？
1．酶的本质及生理功能
化学本质
合成原料
合成场所
来源
作用场所
生理功能
作用原理
2．与酶有关的实验设计思路
（1）验证蛋白酶是蛋白质
实验组：
对照组：
观察标准：
（2）验证酶具有催化功能（以H2O2溶液为实验材料）
实验组：
对照组：
观察标准：
（3）验证淀粉酶的专一性
实验组：
对照组：
观察标准：
（4）验证H2O2酶具有高效性
实验组：
对照组：
观察标准：
（5）探究酶的适宜温度
设计思路：
观察标准：
（6）探究酶的最适PH
设计思路：→
观察标准：
特别提醒：
实验名称 实验组 对照组 实验组衡量标准
验证酶是蛋白质 待测酶液＋双缩脲试剂 已知蛋白液＋双缩脲试剂 是否出现紫色
验证酶具有催化作用 底物＋相应酶液 底物＋等量蒸馏水 底物是否被分解
验证酶的专一性 底物＋相应酶液 另一底物＋相同酶液 底物是否被分解
验证酶具有高效性 底物＋相应酶液 底物＋无机催化剂 底物分解速度
探索酶的适宜温度(或pH) 温度(或pH)梯度下的同一温度(或pH)处理后的底物和酶混合 底物的分解速度或底物的剩余量
二．与酶有关的曲线分析
问题：下列四组图像是与酶有关的曲线，请分析各组曲线的含义
1．表示酶高效性的曲线
分析：
2．表示酶专一性的曲线
分析;
3．影响酶活性的曲线
分析：
4．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
分析：
对应训练
1．(2012·长春调研)下列关于酶的叙述，不正确的是 (　　)
A．绝大多数酶的化学本质是蛋白质
B．能够催化脂肪酶水解的酶是脂肪酶
C．酶的催化效率高是因为其降低活化能的效果显著
D．酶催化的化学反应一般是在比较温和的条件下进行的
2．将刚采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻，可保持其甜味。这是因为加热会(　　)
A．提高淀粉酶活性
B．改变可溶性糖分子结构
C．防止玉米粒发芽
D．破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶
3．(2012·临沂模拟)设计证明生物酶具有催化性、特异性、高效性实验，选用的对照条件分别是 (　　)
A．化学催化剂，同一物质，自然条件
B．自然条件，不同物质，化学催化剂
C．自然条件，同一物质，化学催化剂
D．化学催化剂，不同物质，自然条件
4.(2011·徐州模拟)如图所示在不同条件下的酶促反应速率变化曲线，下列据图叙述错误的是 (　　)
A．影响AB段反应速率的主要因素是底物浓度
B．影响BC段反应速率的主要限制因子可能是酶量
C．温度导致了曲线Ⅰ和Ⅱ的反应速率不同
D．曲线Ⅰ显示，该酶促反应的最适温度为37℃
实验探究
已知淀粉酶可以水解淀粉为麦芽糖，蛋白酶可以水解蛋白质为多肽。为了研究酶之间的相互影响，某同学设计如下实验(实验中所涉及的酶其化学本质都是蛋白质)，请分析回答：
　　　　　　试管号加入的物质　　　　　　　　 1 2 3 4
质量分数为1%的淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 mL
淀粉酶溶液 2 mL 2 mL
淀粉酶＋蛋白酶(等量混合) 4 mL 4 mL
蒸馏水 2 mL 2 mL
碘液 2滴 2滴
双缩脲试剂 2 mL 2 mL
预期颜色变化 不变蓝 紫色 ① ②
(1)该实验所依据的两个颜色变化原理是：a____；b.___。
(2)请简述双缩脲试剂的使用方法_________________。
(3)实验过程中，试管1、2还要分别加入2 mL的蒸馏水，其目的是___________________________________________。
(4)①处预期的颜色变化为________，理由是__________。
限时训练
题组一　酶的本质及作用
1.下列有关酶的叙述中，正确的是( )
A.合成ATP与分解ATP的酶相同
B.酶只能在细胞内起催化作用
C.高温和低温都会使酶永久失活
D.酶在4℃左右时空间结构保持稳定
2.(2012·黄山模拟)下表代表胃、小肠中有关消化液的成分及部分酶的最适pH，下列说法错误的是( )
器官 消化液名称 pH 消化液成分
胃 胃液 1～2 胃酸(HCl)、胃蛋白酶(最适pH 1.8左右)
小肠 肠液、胆汁、胰液 7～8 NaHCO3，胆盐，多种酶如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等(最适pH 8.0左右)
A.酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物
B.与无机催化剂比较，酶具有高效性、专一性，且需要适宜条件
C.胃液中的胃蛋白酶会随着胃的排空进入小肠，胃蛋白酶进入小肠后，能将蛋白质分解
D.胃液中有大量的胃酸(HCl)，它随胃的排空进入小肠后不会破坏小肠中酶的活性
3.(2012·亳州模拟)多酶片中含有蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶，具有辅助消化的作用。其片剂是糖衣片，这样制作的目的是( )
A.补充体内糖类物质的供给
B.防止胃液的消化作用
C.经唾液的消化作用后即可迅速起作用
D.使其中各种酶缓慢地释放
4．下列各图中，①表示有酶催化的反应曲线，②表示没有酶催化的反应曲线，E表示酶降低的活化能。正确的图解是(　　)
题组二　酶的特性及影响酶促反应的因素
6.如图表示在某pH范围内酶A和酶B所催化的反应速率的变化情况，下列有关说法正确的是
A．酶B比酶A活跃
B．酶A存在于唾液中
C．酶B的最适pH是1.8
D．pH为5时，两种酶催化的反应速率相等
7..某同学研究温度和pH对某酶促反应速率的影响，得到如图的曲线。下列分析正确的是 ( 　)
A．该酶催化反应的最适温度为35℃左右，最适pH为8
B．当pH为8时，影响反应速率的主要因素是底物浓度和酶浓度
C．随pH升高，该酶催化反应的最适温度也逐渐升高
D．当pH为任何一固定值时，实验结果都可以证明温度对反应速率的影响
题组三　应用提升
8.下列描述正确的是 （ ）
序号 实验名称 实验变量(自变量) 反应变量(因变量) 观测指标
① 比较过氧化氢酶和Fe3＋的催化效率 鲜猪肝研磨液、Fe3＋ 过氧化氢分解反应速率 点燃但无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度或气泡产生速率
② 探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 淀粉、蔗糖 淀粉、蔗糖的水解反应是否发生 加斐林试剂水浴加热，有无砖红色(沉淀)出现
③ 温度对酶活性的影响 温度(60℃热水、沸水、冰块) 淀粉水解程度 加碘后溶液颜色的变化
④ 观察植物细胞的质壁分离与复原 质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液 原生质层与细胞壁分离 原生质层与细胞壁间隙的大小
A．①②③　　　　　　　　　 　B．②③④
C．①②④ D．①③④
9.以下是有关酶的两个实验，根据表格内容分析回答下列问题：
表1
操作步骤 操作方法 试管A 试管B 试管C
1 加淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL
2 温度处理 60℃ 100℃ 0℃
3 加淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL
4 加碘液 2滴 2滴 2滴
表2
操作步骤 操作方法 试管A 试管B
1 加淀粉溶液 2 mL
2 加蔗糖溶液 2 mL
3 加斐林试剂甲 2 mL 2 mL
4 加斐林试剂乙 数滴 数滴
5 加淀粉酶溶液 1 mL 1 mL
(1)表1为探究________________的实验。
(2)该实验把温度处理改为pH分别为5、7、9能否用于
探究pH对酶活性的影响，为什么？______________。
(3)表2为探究________________的实验。
(4)请修正表2操作步骤中的错误：________________。
10.生产中使用的普通淀粉酶的最适温度在40℃～60℃之间，而极端耐热淀粉酶在100℃仍能保持较高的活性，因此具有更为广泛的应用前景。某同学正在设计一个实验以探究温度对两种淀粉酶活性的影响，其中有些问题需要你的帮助。
(1)此实验中除自变量和因变量外，还需要考虑__________、__________及__________等因素。
(2)在此实验中，因变量可以用碘液和斐林试剂检测。两种试剂各与何种物质反应生色？检测的是底物还是产物？
(3)假设实验结果如下表，请在给出的坐标纸上绘图反映实验结果。
温度/℃ 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
普通淀粉酶相对活性/% 6 25 43 67 83 65 22 2 0 0
耐热淀粉酶相对活性/% 6 15 25 48 76 92 100 98 82 65
高考真题体验
1.（2012福建卷）26.（28分）回答下列问题
Ⅰ. 大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中的蛋白酶的活性进行研究。
（1）查询资料得知，18℃时，在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。由图可知，在各自最适pH下，三种蛋白酶催化效率最高的是_________________。
（2）资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15—18℃之间，学习小组假设：大菱鲆蛋白酶的最适温度在15—18℃间。他们设置15℃、16℃、17℃、18℃的实验温度，探究三种酶的最适温度。
①探究试验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是__________,可用______________试剂鉴定。
②胃蛋白酶实验组合幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在_________________。
③为了控制试验温度，装有酶和底物的试管应置于_____________中以保持恒温。单位时间内______________可以表示蛋白酶催化效率高低。
④实验结果如图2，据此能否确认该假设成立？____________。理由是：________________________________________________________。
2.（2012广东卷）食品种类多，酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知：
（1）pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图12可知，_________更适宜作为食品添加剂，理由是________。蛋白酶的活力可用________的量来表示。
（2）该蛋白酶的提取工艺流程如下：
兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示，酶保护剂浓度在0.02-0.06mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.0-8.0范围内，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的美活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。
3.（2012全国卷大纲版）（注意：在试题卷上作答无效）某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：
①在A、B、C、D、E5支使观众分别加入pH5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5ml，再分别加入质量分数为1%的淀粉液1ml。
②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1ml，摇匀。
③将5支试管放入70℃恒温水浴中，保温时间相同且合适。
④取出各试管，分别加入斐林试剂2ml，摇匀。
⑤观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理由（不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数），以便实验能得到正确的预期结果。
（1） 。
（2） 。
4.(2011·全国卷，31)某同学从温度为55～65 ℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌，并从该细菌中提取了脂肪酶。回答下列问题。
(1)测定脂肪酶活性时，应选择________作为该酶作用的物质，反应液中应加入________溶液以维持其酸碱度稳定。
(2)要鉴定该酶的化学本质，可将该酶液与双缩脲试剂混合，若反应液呈紫色，则该酶的化学本质为________。
(3)根据该细菌的生活环境，简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。
5.(2011·江苏卷，31)为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响，研究者设计并进行了相关实验，实验步骤及结果如下：
①鲈鱼的驯养：将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14 d，用普通饲料投喂，备用。
②饲料的配制：在每千克普通饲料中添加200 mg植酸酶，配制成加酶饲料；并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒，烘干后储存。
③鲈鱼的饲养：挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组，放养于规格相同的浮式海水网箱中，放养密度为60尾/箱。给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料，给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料。
④称重并记录：投喂8周后，从每个网箱中随机取20尾鲈鱼称重。结果显示，对照组、实验组鱼体平均增重率分别为859.3% 、947.2%。
⑤制备鲈鱼肠道中消化酶样品，并分别测定消化酶的活性，结果如下表。
蛋白酶活性( U/mg) 脂肪酶活性( U/mg) 淀粉酶活性( U/mg)
对照组 1.09 0.08 0.12
实验组 1.71 0.10 0.13
根据上述实验，回答下列问题。
(1)步骤①中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是___________________
________；实验前的驯养是为了___________________________________________________。
(2)步骤②中将配制好的饲料进行烘干要特别注意___________________________，其原因是______________________________________________________________________。
(3)步骤③中还应控制好的无关变量主要有____________________________。
(4)本实验得出的初步结论是________________________________________。
(5)推测鲈鱼的食性并说明理由：_________________________________________。
6.．判断正误
(1)(2010·山东高考理综－A)溶酶体内的水解酶是由核糖体合成的(　　)。
(2)(2010·江苏卷－D)某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白质。用含该蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型加酶洗衣粉好(　　)。
(3)(2009·上海生命科学－D)将刚采摘的甜玉米立即放入沸水中片刻，可保持其甜味。这是因为加热会破坏将可溶性糖转化为淀粉的酶(　　)。
解析　(1)水解酶属于蛋白质，是在核糖体上合成的。(2)因酶具有专一性，油渍为脂肪，故利用蛋白酶去污比用含脂肪酶的效果差，所以错误。(3)甜玉米有“甜味”是因为可溶性糖的大量存在。在常温和酶的催化作用下，随着所采摘甜玉米的存放，其中的可溶性糖转化为淀粉(不甜)。沸水(高温)能够使酶失去活性。
7．(2011·新课标卷)甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活性与处理时间的关系如右图所示。下列分析错误的是(　　)。
A．甲酶能够抗该种蛋白酶降解
B．甲酶不可能是具有催化功能的RNA
C．乙酶的化学本质为蛋白质
D．乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变
8．(2009·宁夏，2)右图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是 (　　)。
A．当反应温度由t2调到最适温度时酶活性下降
B．当反应温度由t1调到最适温度时酶活性上升
C．酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存
D．酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重
9.(2010·海南生物，22)为探究NaCl和CuSO4对唾液淀粉酶活性的影响，某同学进行了实验，实验步骤和结果见下表。请回答问题。
试管编号实验步骤 1 2 3 4
1%的NaCl溶液/mL 1
1%的CuSO4溶液/mL 1
1%的Na2SO4溶液/mL 1
蒸馏水/mL 1
pH为6.8的缓冲液/mL 1 1 1 1
1%的淀粉溶液/mL 1 1 1 1
唾液淀粉酶溶液/mL 1 1 1 1
各试管放入37 ℃恒温水浴保温适宜时间
取出试管，加入1%的碘溶液0.1 mL
观察结果 无色 深蓝色 浅蓝色
(1)实验中加入缓冲液的作用是_________________________________。
(2)分析实验结果可知：对酶活性有影响的离子是________________，其中对酶活性有抑制作用的离子是________，对酶活性有促进作用的离子是________。
(3)该实验中设置4号试管的目的是________________；设置3号试管的目的是________________。
(4)上述实验中若用斐林试剂代替碘溶液进行检测，1～4号试管中的颜色依次是________、________、________、________。根据上述实验结果，在操作过程中，保温之前不能加入斐林试剂，其原因是___________________________________________________________。
10．(2009·全国Ⅰ，32)已知2H2O2===2H2O＋O2↑，可以通过观察反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O2分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。
实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5% FeCl3溶液，0.01%牛过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管。
(1)实验步骤：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
(2)实验结果预测及结论：
整个实验中，不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是：________________________________________________________________________。
由此可得出的结论是_____________________________________。
(3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80 ℃，重做上述实验，O2释放的速度最快的是_______，原因是__________________________________________________。
学案11 降低化学反应活化能的酶
答案与解析
基础自查
一．酶的作用和本质
1．酶在细胞代谢中的作用
(1)细胞代谢：细胞中每时每刻进行着的化学反应的统称，是细胞生命活动的基础。
(2)活化能：分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。
(3)酶的作用机理：降低化学反应的活化能，且与无机催化剂相比，酶降低活化能的作用更显著，催化效率更高。
2．酶的本质：酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是蛋白质，少数是RNA。
3．实验变量
(2)自变量：人为改变的变量。
(3)因变量：随着自变量的变化而变化的变量。
(4)无关变量：除自变量外，其他对实验结果能造成影响的可变因素。
4．对照实验：除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验。它一般要设置对照组和实验组。
二、酶的特性
1．高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
2．专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
3．作用条件较温和
(1)最适pH和温度下，酶活性最高，温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
(2)过酸、过碱或高温下，酶失活。
课堂深化探究
一．1
化学本质 绝大多数是蛋白质 少数是RNA
合成原料 氨基酸 核糖核苷酸
合成场所 核糖体 细胞核
生理作用 生物催化作用
来源 一般来说，活细胞都能产生酶
作用场所 细胞内、外或生物体外均可
2．与酶有关的实验设计思路
（1）酶是蛋白质的验证实验(利用双缩脲试剂)
通过对照，实验组若出现紫色，证明待测酶的化学本质是蛋白质；不出现紫色，则该酶液的化学本质不是蛋白质。
（2）酶具有催化作用的实验设计思路及结果分析
根据底物性质利用相应试剂检测，若底物被分解，则证明酶具有催化作用，否则不具有催化作用。
（3）
还原糖＋斐林试剂―→砖红色沉淀
用淀粉酶分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而验证酶的专一性。
（4） 实验组：H2O2+鲜猪肝研磨液、
对照组H2O2+Fe3+
因变量：过氧化氢分解反应速率，观测指标：点燃但无火焰的卫生香燃烧的猛烈程度或气泡产生速率。
（5）是否出现蓝色及蓝色的深浅
是否出现蓝色及蓝色深浅　
（6）pH1　pH2　pHn　检测O2产生的多少和速率或卫生香燃烧情况
二．与酶有关的曲线分析
1．表示酶高效性的曲线
(1)催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
(2)酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。
(3)酶只能催化自然条件下能发生的化学反应。
2．表示酶专一性的曲线
加入酶B的反应速率与无酶A或空白对照条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用。进而说明酶具有专一性。
3．影响酶活性的曲线
(1)甲、乙曲线表明：
①在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。
②过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
(2)从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
4．底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
(1)在其他条件适宜，酶量一定条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
(2)在底物充足，其他条件适宜的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
对应训练
1. 解析：脂肪酶的本质属于蛋白质，水解它的酶是蛋白酶。
答案：B
2. 解析：刚采摘的甜玉米内含有将可溶性糖转化为淀粉的酶，这些酶可将可溶性糖转化为淀粉使其失去甜味，经沸水高温处理使酶失活可保持甜味。
答案：D
3.解析：证明酶具有催化性，自变量是有无酶，对照条件是自然条件。证明酶的特异性，看一种酶能否分解不同的物质，对照条件是不同物质。证明酶的高效性，是酶与化学催化剂对照。
答案：B
4. 解析：　图中有温度和底物浓度两个影响反应速率的因素。曲线Ⅰ在达到饱和点前(AB段)限制因素是横坐标表示的因素——底物浓度。达到饱和点后的限制因素是底物浓度以外的因素如温度、酶的数量等。曲线Ⅰ和Ⅱ的反应速率不同是由温度不同造成的。曲线Ⅰ表示的温度仅比另外两种温度更适宜，但不一定是最适温度。
答案：D
实验探究
解析：(1)淀粉遇碘液变蓝色，蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应。
(2)双缩脲试剂使用方法：双缩脲试剂A液与双缩脲试剂B液要分开使用，双缩脲试剂B液加入要少量，若过多，溶液颜色会变成蓝色而不是紫色。
(3)实验设计要遵循等量原则，以避免加入量不同对实验结果的干扰。
(4)据表格分析，3号试管中，因淀粉酶的化学本质是蛋白质，和蛋白酶混合之后，被蛋白酶催化水解而丧失催化淀粉水解功能，因此3号试管中，淀粉依然存在，故加入碘液后呈蓝色。
答案：(1)淀粉遇碘液变蓝色　蛋白质与双缩脲试剂发生紫色反应　(2)先向试管中注入双缩脲试剂A液1 mL，摇匀；再向试管中注入双缩脲试剂B液4滴，摇匀；最后观察试管内的颜色变化　(3)保证各试管中液体的体积相同，防止液体体积的差异影响对颜色的观察　(4)蓝色　淀粉酶被蛋白酶分解，淀粉没有被水解
限时训练
1.【解析】选D。合成ATP和分解ATP的酶分别是ATP合成酶和ATP水解酶；酶在细胞内、外均可以发挥作用；高温会使酶变性永久失活，低温则不会；酶在
4℃左右时空间结构保持稳定。
2.【解析】选C。酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物；与无机催化剂比较，酶具有高效性、专一性，且作用条件较温和；胃液中的胃蛋白酶会随着胃的排空进入小肠，但小肠的pH较高，胃蛋白酶失去活性，因而胃蛋白酶进入小肠后，不能将蛋白质分解，胃液中有大量的胃酸(HCl)，它随胃的排空进入小肠后，会被小肠中的NaHCO3中和，因而不会破坏小肠中酶的活性。
3. 【解析】选B。胃液中仅含有胃蛋白酶，仅对食物中的蛋白质有消化作用，多酶片外层是糖包衣，胃液对其不起作用，从而防止了多酶片中的酶(蛋白质)在胃内被胃蛋白酶分解，能使其随着胃的排空进入小肠中，发挥其辅助消化食物的作用。
4．C　活化能是指分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。酶可以降低活化能，使反应更容易进行。
题组二　酶的特性及影响酶促反应的因素
6. 解析：在不同的pH环境下两种酶的活性不同，酶B的最适pH是6，pH是5时两种酶催化的反应速率相等。唾液近中性，酶A不可能存在于唾液中。
答案：D
7. 解析：分析曲线，无论在哪种温度条件下，当pH＝8时，反应速率都最大，故该酶的最适pH为8；由图示在一定pH的范围内，随pH升高，35℃时酶催化反应的速率都最大，故该酶的最适温度是35℃左右。当pH为8时，影响反应速率的主要因素是温度而不是底物浓度和酶浓度；从四条曲线的两端可见，当pH过高或过低时，四种曲线会重叠，即不同温度下的反应速率相同，此时无法证明温度对反应速率的影响。
答案：A
题组三　应用提升
8. 解析：植物细胞的质壁分离与复原实验中，自变量是0.3 g/mol的蔗糖溶液和清水。反应变量为质壁分离与复原。
答案：A
9. 答案：(1)酶的活性受温度影响
(2)不能，因为氢氧化钠与碘液反应，不能在碱性条件下用碘液对淀粉进行鉴定
(3)酶的专一性
(4)斐林试剂甲和乙要等量混合后使用　应先加酶溶液后加斐林试剂　加斐林试剂后要水浴加热
10. 答案：　(1)pH　酶浓度　底物浓度　产物浓度(任选三项作答)
(2)碘液与淀粉反应生色，检测的是底物。斐林试剂与还原糖反应生色，检测的是产物。
(3)
高考真题体验
1. 【答案】 （1）幽门盲囊蛋白酶
（2）①蛋白质 双缩脲试剂 ②2 8 ③恒温箱 底物消耗量（或产物生成量） ④不能 在15℃～18℃范围内，随着温度的升高，酶活性一直在增强，没有出现下降的拐点，所以不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度
（3）、淀粉和脂肪
【解析】（1）、从图一可知，三种蛋白酶在各自最适PH值下，幽门盲囊蛋白酶对应的酶活性值最大，所以催化效率最高；
（2）、①酶具有专一性，蛋白酶只能催化蛋白质的水解，干酪素为蛋白质类化合物，可用双缩脲试剂检测；
②要验证大菱鲆蛋白酶的最适温度，要遵循单一变量、对照、重复等原则，并控制其他无关变量相同，由题意可知，此实验温度为自变量，PH值等为无关变量，为了得到准确的结果，PH应与相对应的蛋白酶的最适值，由图1可知，胃蛋白酶最适PH值为2，幽门盲囊蛋白酶最适PH值为8；
③为了控制温度保持不变，底物和酶都应放在恒温箱中保温，酶的催化效率可以用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示；
④由图2可以看出，当温度从15℃～18℃梯度变化过程中，随着温度的升高，蛋白酶的活性一直在增强，没有出现下降的拐点，因此，不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度在15℃到18℃；
（3）、大菱鲆消化道内淀粉酶和脂肪酶少，对淀粉和脂肪的消化存在障碍，所以在人工投放饲料时要减少淀粉和脂肪的比例；
【试题点评】本题主要考查酶的相关知识。涉及酶的本质、检测和影响酶活性的因素等。形式上与实验和曲线分析相结合。实验主要是考查探究实验中无关变量的处理、因变量的观测、实验结果和结论的处理、曲线的分析等。这对学生生物学实验能力有较高的要求。
2. 【答案】（1）木瓜蛋白酶 由图可以看出，木瓜蛋白酶的活性不随PH的变化而变化
单位时间内　　　底物消耗（产物产生）
（2）课题：探究酶保护剂的最适浓度和提取液的最适PH
单位时间内底物的消耗量 提取液的PH
6.0 6.2 6.4 6.6 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0
酶保护剂的浓度 0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
【解析】（1）审题结合图形和文字，在题目中已经提供了信息“食品种类多，酸碱度范围广”所以选择的食品添加剂应该有广的酸碱适应范围，从图形中，我们可以看出木瓜蛋白酶的适应范围最广，所以可以选作食品添加剂。酶的活力，我们一般用酶催化的底物消耗量或者底物生成量来表示。
（2）实验设计，我们应该明确实验目的，这里的实验目的是为了探究酶保护剂的最适浓度和提取液的PH值，所以我们可以将酶保护剂的浓度和提取液的PH值作为自变量，因变量为单位时间内底物的消耗量。
3.【解析】唾液淀粉酶的最适温度为37℃，在70℃时，由于高温使酶失去活性，干扰了PH对人唾液淀粉酶活性的影响。斐林试剂应在沸水浴中参与反应。
【答案】⑴③更正：将5支试管放入37℃恒温水浴中，保温时间相同且合适。理由：唾液淀粉酶的最适温度为37℃，在70℃时，由于高温使酶失去活性，干扰了PH对人唾液淀粉酶活性的影响。
⑵④更正：取出各试管，分别加入斐林试剂2mL，摇匀，将这些试管放出盛有开水的大烧杯中，用酒精灯加热煮沸2min(分）左右。理由：斐林试剂应在沸水浴中参与反应。
4. 解析　考查酶的相关知识及实验设计思路。
(1)测定脂肪酶活性应选择脂肪作为该酶作用的物质，反应液中应加入缓冲溶液以维持其酸碱度稳定。
(2)能与双缩脲试剂反应液呈紫色，则说明该酶的化学本质为蛋白质。
(3)明确要求写出的是 “实验思路”而不是实验步骤。
答案　(1)脂肪　缓冲　(2)蛋白质　(3)在一定温度范围内(包括55～65 ℃)设置温度，分别测量酶活性，若所测数据出现峰值，则峰值所对应的温度即为该酶催化作用的最适温度。否则，扩大温度范围，继续实验，直到出现峰值
5. 解析　(1)因该实验的观察指标是鱼体的增重量，而成体鱼增重较慢，实验结果不明显。实验前，将鲈鱼放在网箱中驯养是为了让鲈鱼适应实验养殖环境，从而减小环境对鲈鱼的影响。(2)植酸酶为蛋白质，高温会使其失去活性，因此烘干处理时需要注意温度不要过高。(3)除植酸酶外，影响鲈鱼增重的外界环境因子还有水体温度、盐度和溶解氧等，根据实验设计的单一变量原则，实验过程中需要控制这些无关变量。(4)因实验组的平均增重高于对照组的平均增重，可初步得出添加植酸酶的饲料可促进鱼体生长的结论。(5)因动物蛋白质含量多，肉食性动物的消化酶中的蛋白酶活性应比脂肪酶或淀粉酶活性高。根据表格数据可知，鲈鱼的蛋白酶的活性高于其他两种消化酶的活性，因此鲈鱼应为肉食性动物。
答案　(1)成体生长缓慢，实验效果不明显　让鲈鱼适应实验养殖环境　(2)温度不能过高　高温会使植酸酶变性而失去活性　(3)水温、盐度和溶解氧等　(4)添加植酸酶的饲料促进鲈鱼幼体的生长；植酸酶能提高肠道中蛋白酶的活性，而对肠道中脂肪酶和淀粉酶的活性影响较小　(5)肉食性，其肠道中蛋白酶活性显著高于脂肪酶和淀粉酶
6． 答案　(1)√　(2)×　(3)√
7． 解析　考查酶的本质。首先需要了解大部分酶的本质是蛋白质，少量的酶是RNA，用蛋白酶处理后，乙酶活性降低，说明乙酶的成分是蛋白质，被蛋白酶处理后被分解，而甲酶不变，则说明甲酶可能成分是RNA或者能够抗这种蛋白酶的降解。
答案　B
8． 解析　酶的活性受温度的影响，温度过低，酶的活性受到抑制；在一定范围内，随温度升高，酶的活性增强；达到最适温度时，酶的活性最高；超过最适温度后，随温度升高，酶的活性逐渐减弱；温度过高，酶将失去活性。
答案　B
9. 解析　本题考查外界因素对酶活性的影响。加入缓冲液是防止加入的物质及反应前后对反应液pH的影响，从而维持pH的稳定。从表格来看，Na2SO4对酶的影响不大，而加入NaCl、CuSO4与对照组相比，对酶都有影响。对照组是加入蒸馏水的第四组，影响程度通过加入碘液后的颜色变化来体现，颜色变浅的为抑制酶的活性，颜色变深的为促进酶的活性。加入斐林试剂后，再加热时酶的活性越高，生成还原糖越多，生成砖红色沉淀颜色越深。
答案　(1)维持反应液中pH的稳定(其他合理答案也可)　(2)Cl－和Cu2＋　Cu2＋　Cl－　(3)对照　确定Na＋和SO对唾液淀粉酶催化活性是否有影响　(4)深砖红色　无砖红色　浅砖红色　浅砖红色　　斐林试剂中含有Cu2＋，其可抑制唾液淀粉酶的活性
方法技巧　解答实验题的一般技巧和程序
(1)解题之前首先要明确实验目的，并从实验目的或实验名称中分析出实验的自变量、因变量，实验结果的描述要围绕不同实验的“观测指标”进行，实验结论的描述要围绕自变量与因变量的关系进行。
(2)与酶有关的实验考点主要落在“酶进行催化反应的条件”“自变量设置是否合理”“观察指标选择是否合理”“实验操作是否科学”等几个点上。
(3)实验题的解答尽量避免“边读试题边落笔”，应将试题信息通读后再逐一完成具体问题，这样更具准确性。
(4)实验材料和仪器对设计实验步骤有启示作用，解题时应给予关注。
10． 解析　(1)要验证过氧化氢酶具有催化作用，需将有无过氧化氢酶设置为单一变量进行对照实验。而验证过氧化氢酶具有高效性，则需要将催化剂的种类(即：催化剂为过氧化氢酶或Fe3＋)设置为单一变量进行对照实验。(2)与Fe3＋相比，酶具有高效性，所以不同处理的试管中释放O2的速度从快到慢依次是：加酶溶液的试管，加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管。(3)因80 ℃的高温环境中，酶因失活而失去催化作用，而FeCl3催化作用加快，故加FeCl3溶液的试管O2释放速度最快。而另两支试管O2释放速度无明显差异。
答案　(1)①取3支试管，各加入等量且适量的H2O2溶液，放入37 ℃恒温水浴锅中保温适当时间　②分别向上述3支试管加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液　③观察各管中释放气泡的快慢　(2)加酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管　酶具有催化作用和高效性　(3)加FeCl3溶液的试管　在此温度下，FeCl3催化作用加快，而过氧化氢酶因高温变性而失去了活性
www.第六单元 遗传的分子基础
学案26 DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段
考纲要求
DNA分子结构的主要特点(Ⅱ)。
2.基因的概念(Ⅱ)。
3.DNA分子的复制(Ⅱ)。
复习要求
1.DNA分子的结构特点、复制及相关计算
2．基因与DNA、染色体、遗传信息、脱氧核苷酸之间的关系
3．DNA分子多样性和特异性
4．遗传信息的转录和翻译过程及相关计算
5．中心法则的内容及相关内容的区别、联系和应用
6．基因与蛋白质及性状的关系
基础自查
一、DNA分子的结构
（一）DNA分子的化学组成
1.基本组成元素： 。
2..基本组成物质： 。
3.基本组成单位： 。
4.DNA分子结构： 。
（二）DNA分子的空间结构
1.DNA分子的双螺旋结构的发现者： 。
2.DNA分子双螺旋结构的主要特点
3.DNA结构特点： 。
(三)碱基互补配对原则
。
思考　DNA分子的结构可用“五、四、三、二、一”五个数字加以概括，这些数字的含义分别是什么呢？　
二、DNA分子的复制
（一）DNA分子复制的推测与实验证据
1.推测
（1）半保留复制。
（2）全保留复制。
DNA半保留复制的实验证据
（1）实验方法： 。
（2）实验原理： 。
（3）实验过程：
（4）实验结果： 。
（5）实验结论： 。
（二）DNA分子复制的过程
复制的时间： 。
复制的场所： 复制的条件：
。
复制的结果： 。
复制的特点： 。
复制的意义： 。
精确复制的原因： 。
三、基因是有遗传效应的DNA片段
1．基因与DNA的关系
2．遗传信息与DNA关系
3．DNA分子特性
课堂深化探究
一．　DNA分子的结构及相关计算
（一）分析下列DNA分子的构成过程，探讨下列问题：
1、 分析一条链和两条链中相邻核苷酸、碱基的连接
2、多数磷酸连几个核苷酸？多数核苷酸连几个磷酸？每一片段中有几个游离磷酸基团？
一条链中两相邻核苷酸之间的化学键叫什么？哪些酶对此起作用？对氢键起作用的酶呢？
4、 DNA一般为双链，某些病毒的为单链 ;RNA 一般为单链，某些病毒的为双链，如何确定某核酸为哪一种类型？
（二）．碱基互补配对原则及相关计算
DNA碱基互补配对原则及其推论：　碱基互补配对原则是指在DNA分子形成碱基对时，A一定与T配对，G一定与C配对的一一对应关系。
规律一：一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，即
规律二：在双链DNA分子中，互补的两碱基之和(如A＋T或C＋G)占全部碱基的比值等于
规律三：在DNA双链中一条单链的的值与另一条互补单链的的值 关系。
　
在整个DNA分子中该比值 。
规律四：DNA双链中，一条单链的的值，与另一条互补链的的值是 ，也与整个DNA分子中的的值 。
综合规律三四可简记为“ ”。
规律五：不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
规律六：若＝b%，则＝
规律七：若已知A占双链的比例＝c%，则A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为 ，最小值为 。
3．DNA分子特性
(1)稳定性：
(2)多样性：
特别提醒　 若某DNA分子中有n个碱基对，则排列顺序有4n种，其中n代表碱基对数。
(3)特异性： 。
4．基因与脱氧核苷酸、DNA和染色体之间的关系
关　系 内　　容
基因与脱氧核苷酸
基因与DNA
基因与染色体
图　示
特别提醒　
①对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体也是基因的载体。
②对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒DNA均是裸露的，没有与蛋白质一起构成染色体。
方法技巧　单双链转化公式的推导：本题的直接应用
(1)公式推导(结合下图)：
由图知：A1＋T1＋C1＋G1＝m　A2＋T2＋G2＋C2＝m，整个双链DNA上的碱基总数为2m。
∵A1＝T2、T1＝A2
则A1＋T1＝A2＋T2，A＋T＝(A1＋T1)＋(A2＋T2)，
比值：＝＝
↑　　　↑　　　　　　　↑
单链1的比值　单链2的比值　双链DNA的比值
简记为“配对的两碱基之和在单、双链中所占比例相等”。
二．DNA复制的研究方法、过程和条件
1．研究DNA复制的常用方法
2．观察DNA复制的过程，回答下列问题：
附：标准图：
【要点阐释】
DNA复制的场所
DNA复制的条件 模板
原料
能量
酶
DNA复制的特点
DNA复制的意义
特别提醒　 ①子代DNA分子中模板链与另一DNA分子中新合成的子链碱基序列完全相同。
②影响细胞呼吸(ATP供给)的所有因素都可能影响DNA复制。
③体外也可进行，即PCR扩增技术，除满足上述条件外，还应注意温度、pH的控制及引物的加入。
3．DNA复制过程中的数量关系
由于DNA分子的复制是一种半保留复制方式，一个DNA分子连续进行n次复制，可形成
个子代DNA，其中只有 个DNA分子含有最初亲代的母链。图解如下：
(1)一个DNA不论复制多少次，产生的子代DNA分子中含母链的DNA分子数 ，含母链 。
(2)计算比值：n次复制后，形成的子代DNA分子中，含亲代DNA母链的有 DNA分子，占子代DNA总数的 ；亲代DNA分子母链 ，占子代DNA中脱氧核苷酸链总数的
(3)计算原料用量：复制所需的某脱氧核苷酸数＝ ，其中的a为所求的脱氧核苷酸在原来DNA(即作模板的亲代DNA)分子中的数量，n为复制次数。
4.DNA复制方式的探究
探究DNA复制是半保留复制还是全保留复制，可用同位素标记技术和离心处理技术，根据复制后DNA分子在试管中的位置即可确定复制方式。
实验材料：大肠杆菌。
实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。
实验假设：DNA以半保留的方式复制。
实验过程：(见图)
(1)大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖几代，使DNA双链充分标记15N。
(2)将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中培养。
(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间)。
(4)将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。
实验预期：
实验结果：与预期的相符。
三．　基因与脱氧核苷酸、DNA和染色体之间的关系
分析基因与其它三者的关系，完成下面关系图：
1．染色体、DNA、基因和脱氧核苷酸的关系
2．基因、染色体、蛋白质、性状的关系
思维拓展
1．在基因、DNA与染色体关系上，明确基因是DNA的一部分，DNA是染色体的组成部分，DNA是重要的遗传物质，全部基因的集合不是所有的DNA，染色体不是遗传物质，只是遗传物质DNA的主要载体。
2．对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒DNA均是裸露的，没有与蛋白质一起构成染色体。
3．一个DNA分子由n对碱基组成，则碱基排列顺序有4n种，排列遗传信息种类最多有4n种。
对应训练
1.某DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的44%，其中一条链(α)上的G占该链碱基总数的21%，那么，对应的另一条互补链(β)上的G占该链碱基总数的比例是(　　)
A．35% B．29% C．28% D．21%
2(2012·天津调研)下图为真核细胞DNA复制过程模式图，请根据图示过程，回答问题。
(1)由图示得知，1个DNA分子复制出乙、丙2个DNA分子，其方式是________。
(2)解旋酶能使双链DNA解开，但需要细胞提供________________。除了图中所示酶外，丙DNA分子的合成还需要________酶。
(3)从图中可以看出合成两条子链的方______________________________。
(4)细胞中DNA复制的场所是________；在复制完成后，乙、丙分开的时期为________。
(5)若一个卵原细胞的一条染色体上的β 珠蛋白基因在复制时一条脱氧核苷酸链中一个A替换成T，则由该卵原细胞产生的卵细胞携带该突变基因的概率是________。
3从分子水平上对生物体具有多样性或特异性的分析，错误的是(　　)。
A．碱基对的排列顺序的千变万化，构成了DNA分子基因的多样性
B．碱基对的特定的排列顺序，又构成了每一个DNA分子基因的特异性
C．一个含2 000个碱基的DNA分子，其碱基对可能的排列方式就有41 000种
D．人体内控制β 珠蛋白的基因由1 700个碱基对组成，其碱基对可能的排列方式有41 700种
4在一个DNA分子中，腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%，其中一条链中鸟嘌呤、胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%，则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤占碱基总数的(　　)。
A．24% B．22% C．26% D．23%
5.某校一个生物活动小组要进行研究性学习，对生物学史上的经典实验进行验证。这个小组借助某大学的实验设备，对有关DNA复制的方式进行探索，有人认为DNA是全保留复制，也有人认为DNA是半保留复制。为了验证这两种假设，这个小组设计了下列实验程序，请完成实验并对结果进行预测。
实验步骤：
第一步：在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N—DNA；在氮源为15N 的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N—DNA。用某种离心方法分离得到的结果如图所示，其DNA分别分布在轻带和重带上。
第二步：将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一代(Ⅰ)，请分析：
如果DNA出现__________________________________，则是全保留复制；
如果DNA出现__________________________________，则是半保留复制；
第三步：为了进一步验证第二步的推测结果，将亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上连续繁殖两代(Ⅱ)，请分析：
如果DNA出现__________________________，则是全保留复制；
如果DNA出现__________________________，则是半保留复制。
实验探究
在正常情况下，细胞内完全可以自主合成组成核酸的核糖和脱氧核糖。现在细胞系由于发生基因突变而不能自主合成核糖和脱氧核糖，必须从培养基中摄取。为验证DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸，现提供如下实验材料，请你完成实验方案。
(1)实验目的：验证DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸，而不是核糖核苷酸。
(2)实验材料：突变细胞系、基本培养基、核糖核苷酸、14C—核糖核苷酸、脱氧核苷酸、14C—脱氧核苷酸、放射性探测显微仪等。
(3)实验原理
DNA主要分布在____________，其基本组成单位是____________；
RNA主要分布在____________，其基本组成单位是____________。
(4)实验步骤
第一步：编号。取基本培养基两个，编号为甲、乙。
第二步：设置对比实验。在培养基甲中加入适量的核糖核苷酸和14C—脱氧核苷酸；在培养基乙中加入等量的_______________________________________________
________________________________________________________________________。
第三步：培养。在甲、乙培养基中分别接种等量的突变细胞系，放到________________培养一段时间，让细胞增殖。
第四步：观察。分别取出培养基甲、乙中的细胞，用放射性探测显微仪探测观察________________________。
(5)预期结果
①培养基甲中___________________________________________________________；
②培养基乙中___________________________________________________________。
(6)实验结论：_______________________________________________________。
(3)细胞核　脱氧核苷酸　细胞质　核糖核苷酸
(4)第二步：14C—核糖核苷酸和脱氧核苷酸
限时训练
题组一　DNA的结构及相关计算
1．下图是DNA结构模式图，据图所作的下列推测不正确的是（ ）
A．限制性内切酶能将a处切断
B．DNA连接酶能将a处连接
C．解旋酶能切断b处
D．连接b处的酶为RNA聚合酶
2甲生物核酸的碱基组成为：嘌呤占46%、嘧啶占54%，乙生物遗传物质的碱基比例为：嘌呤占34%、嘧啶占66%，则甲、乙生物可能是（ ）
A．蓝藻、变形虫
B．T2噬菌体、豌豆
C．硝化细菌、绵羊
D．肺炎双球菌、烟草花叶病毒
3．分析一个DNA分子时，发现含有30%的腺嘌呤脱氧核苷酸，因此可知该分子中一条链上鸟嘌呤含量最大值可占此链碱基总数的（ ）
A．20% B．30%
C．40% D．70%
4．一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则这个DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的(　　)
A．44% B．24% C．14% D．28%
5．用15N标记细菌的DNA分子，再将它们放入含14N的培养基中连续繁殖四代，a、b、c为三种DNA分子：a只含15N，b同时含14N和15N，c只含14N，如下图，这三种DNA分子的比例正确的是(　　)
6．DNA分子经过诱变，某位点上的一个正常碱基(设为P)变成了尿嘧啶。该DNA连续复制两次，得到的4个子代DNA分子相应位点上的碱基对分别为U－A、A－T、G－C、C－G。推测“P”可能是(　　)
A．胸腺嘧啶 B．腺嘌呤
C．胸腺嘧啶或腺嘌呤 D．胞嘧啶
题组二DNA的复制及计算
7．假设将含有一对同源染色体的精原细胞的DNA分子用15N标记，并供给含14N的原料。该细胞进行减数分裂产生的四个精子中，含15N标记的DNA的精子所占的比例是（ ）
A．100% B．25%
C．50% D．0
8．下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是（ ）
A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的
C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶
D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率
9．用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，该DNA分子在14N的培养基中连续复制四次。其结果不可能是（ ）
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．复制结果共产生16个DNA分子
10．5 BrU（5 溴尿嘧啶）既可以与A配对，又可以与C配对。将一个正常的具有分裂能力的细胞，接种到含有A、G、C、T、5 BrU五种核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过几次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从T—A到G—C的替换（ ）
A．2次 B．3次 C．4次 D．5次
题组三　基因、DNA和染色体之间的关系
11．下列有关基因的说法不正确的是（ ）
A．基因都是通过控制酶的合成控制生物性状
B．基因是有遗传效应的DNA或RNA片段
C．基因以一定的次序排列在染色体上
D．基因是生物遗传的基本功能单位
12．下列叙述中正确的是（ ）
①基因在染色体上呈线性排列
②基因通过控制蛋白质分子的合成来控制生物的性状
③细胞有丝分裂各时期的每条染色体上都含有一个DNA分子
④DNA分子有特定遗传效应的双链片段被称为基因
A．①②③④ B．①③④
C．①④ D．①②④
13．一条染色体中有一个DNA分子，一个DNA分子中有许多个基因。若该DNA分子中某个脱氧核苷酸发生了改变，下列有关叙述错误的是（ ）
A．DNA分子结构一定发生了改变
B．DNA分子所携带的遗传信息可能发生改变
C．DNA分子上一定有某个基因的结构发生了改变
D．该DNA分子控制合成的蛋白质的分子结构可能发生改变
14．若下图是果蝇染色体上的一段DNA分子的示意图。下列说法正确的是（ ）
A．白眼基因含有多个核糖核苷酸
B．白眼基因是有遗传效应的DNA片段
C．白眼基因位于细胞质内
D．白眼基因的基本单位是4种碱基
15．如图是用集合的方法表示各种概念之间的关系，其中与图示相符的是（ ）
选项 1 2 3 4
A 染色体 DNA RNA 基因
B DNA 基因 脱氧核苷酸 碱基
C 核酸 DNA 脱氧核苷酸 基因
D 核酸 染色体 DNA 基因
题组三　应用提升
16．分析下图回答有关问题。
图中B是 ，C是 ，G是
（2）F的基本组成单位是图中的 。
（3）图中E和F的关系是E是有遗传效应的F片段。
（4）图中F的主要载体是 ，F和H的关系是 。
高考真题体验
1.（2012福建）5.双脱氧核苷酸常用于DNA测序，其结构与脱氧核苷酸相似，能参与DNA 的合成，且遵循碱基互补配对原则。DNA 合成时，在DNA 聚合酶作用下，若连接上的是双脱氧核苷酸，子链延伸终止；若连接上的是脱氧核苷酸，子链延伸继续。在人工合成体系中，有适量的GTACATACATC的单链模板.胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸，则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有（ ）
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
2.（2012山东）5.假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是[来源:中|国教|育出|版网]
A.该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等“
C.含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1：49
D.该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变
3．(2011·上海卷，27)某双链DNA分子含有400个碱基，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4。下列表述错误的是(　　)
A．该DNA分子的一个碱基改变，不一定会引起子代性状的改变
B．该DNA分子连续复制两次，需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸120个
C．该DNA分子中4种碱基的比例为A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7
D．该DNA分子中的碱基排列方式共有4200种
4．(2011·海南卷，25)关于核酸生物合成的叙述，错误的是(　　)
A．DNA的复制需要消耗能量
B．RNA分子可作为DNA合成的模板
C．真核生物的大部分核酸在细胞核中合成
D．真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期
5.(2011·安徽卷)甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程，下列叙述正确的是(　　)。
A．甲、乙所示过程通过半保留方式进行，合成的产物是双链核酸分子
B．甲所示过程在细胞核内进行，乙在细胞质基质中进行
C．DNA分子解旋时，甲所示过程不需要解旋酶，乙需要解旋酶
D．一个细胞周期中，甲所示过程在每个起点只起始一次，乙可起始多次
6．(2010·江苏卷)下列关于核酸的叙述中，正确的是(　　)。
A．DNA和RNA中的五碳糖相同
B．组成DNA与ATP的元素种类不同
C．T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中
D．双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数
7．(2009·广东生物，24)有关DNA分子结构的叙述，正确的是(双选)(　　)。
A．DNA分子由4种脱氧核苷酸组成
B．DNA单链上相邻碱基以氢键连接
C．碱基与磷酸基相连接
D．磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链基本骨架
8．(2009·海南生物，11)已知a、b、c、d是某细菌DNA片段上的4个基因，右图中W表示野生型，①、②、③分别表示三种缺失不同基因的突变体，虚线表示所缺失的基因。若分别检测野生型和各种突变体中某种酶的活性，发现仅在野生型和突变体①中该酶有活性，则编码该酶的基因是(　　)。
A．基因a B．基因b C．基因c D．基因d
9(2009·江苏生物，12)下图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，有关叙述错误的是(　　)。
A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的
C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶
D．真核生物的这种复制方式提高了复制速率
学案26 DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段
答案与解析
基础自查
一、DNA分子的结构
（一）1.C、H、O、N、P等。
2..磷酸、脱氧核糖、含氮碱基（A、G、C、T四种）。
3.四种脱氧核苷酸。
4.反向平行双螺旋结构。
（二）1.沃森和克里克。
2.（1）DNA分子是由两条链组成的，这两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。
（2）DNA分子中的脱氧核糖与磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；碱基排列在内侧。
（3）两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，A与T配对，C与G配对。A与T配对通过两个氢键相连，G与C配对通过三个氢键相连，即A＝T、GC。
3.稳定性、多样性、特异性。
(三) 碱基之间一一对应的关系，即腺嘌呤一定与胸腺嘧啶配对，鸟嘌呤一定与胞嘧啶配对。
借图记忆“五四三二一”
五：五种元素：C、H、O、N、P
四：四种碱基对应四种脱氧核苷酸
三：三种物质：○、?、
二：两条脱氧核苷酸长链(碱基对有A与T、G与C两种配对方式)
一：一种空间结构：规则的双螺旋结构
二、DNA分子的复制
（一） 2.（1）实验方法：同位素标记法和离心法。
（2）实验原理：根据DNA分子比重不同，借助离心技术，通过离心后DNA在试管中的位置确定复制方式。
（3）以含有15N标记的NH4Cl培养液来培养大肠杆菌，让其繁殖几代，再将大肠杆菌转移到14N的普通培养液中。然后在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA，再将提取的DNA进行密度梯度离心，记录离心后试管中DNA的位置。
（4）在试管中出现了三条DNA带。
（5）：DNA的复制是以半保留的方式进行的。
（二）
体细胞为有丝分裂间期；生殖细胞为减数分裂第一次分裂前的间期。
主要是细胞核，但在拟核、叶绿体、线粒体、细胞质基质（质粒）中也进行DNA的复制。
以两条DNA分子的单链为模板，以细胞中游离的脱氧核苷酸为原料，需要DNA解旋酶、DNA聚合酶等酶的催化，需要ATP提供能量。
4.（1）解旋：利用细胞提供的能量，在解旋酶的作用下，两条螺旋的双链解开。
（2）合成子链：以DNA分子的两条母链为模板，在DNA聚合酶等作用下，利用细胞中游离的四种脱氧核苷酸为原料，按碱基互补配对原则合成互补的子链。
（3）形成子代DNA：每条新链与相应的模板链盘绕成双螺旋结构。
5形成两个完全相同的DNA分子。
6.边解旋边复制、半保留复制。
7.将遗传信息从亲代传给了子代，从而保持了遗传信息的连续性。
8DNA具有独特的双螺旋结构；碱基互补配对原则。
三、基因是有遗传效应的DNA片段
1．(1)一个DNA分子上有许多基因。
(2)基因是有遗传效应的DNA片段。
2．遗传信息蕴藏在DNA分子的4种碱基的排列顺序之中之中。
3．(1)多样性：主要取决于.碱基排列顺序的千变万化。
(2)特异性：每一个DNA分子的特异性是由DNA分子中特定的碱基排列顺序决定的。
(3)稳定性：主要取决于DNA分子的双螺旋结构。
课堂深化探究
一．　DNA分子的结构及相关计算
（一）1、 一条链中相邻核苷酸靠磷酸二酯键连接，碱基之间无直接连接；两条链中相邻核苷酸靠碱基对之间的氢键连接。
2、两个（游历的磷酸集团只连接一个） 两个 两个
3、 磷酸二酯键，用限制性核酸内切酶处理可切断，用DNA连接酶、DNA聚合酶处理可连接。碱基对之间的氢键，可用解旋酶断裂，也可加热断裂。
4、 若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖则必为DNA;若A≠T、C≠G，则一定为单链DNA;若A=T、C=G，则一般认为是双链DNA；若出现碱基U或五碳糖核糖则必为RNA
（二）．碱基互补配对原则及相关计算
推论　
规律一： 嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
规律二： 其任何一条单链中该种碱基比例的比值，且等于其转录形成的mRNA中该种碱基比例的比值。
规律三： 互为倒数 。不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数
在整个DNA分子中该比值等于1。
规律四：相等 相等
“补则等，不补则倒”。
规律六： ＝%。
规律七： 2c%， 0。
3．DNA分子特性
(1) 磷酸和脱氧核糖交替连接，排列在外侧构成基本骨架。
(2) 碱基对多种多样的排列顺序。
(3)特异性：每种DNA分子都有特定的碱基对排列顺序，代表了特定的遗传信息。
4．基因与脱氧核苷酸、DNA和染色体之间的关系
关　系 内　　容
基因与脱氧核苷酸 基因的基本组成单位是脱氧核苷酸，基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息
基因与DNA 基因是有遗传效应的DNA片段，每个DNA分子上有很多个基因
基因与染色体 基因在染色体上呈线性排列，染色体是基因的主要载体
二．DNA复制的研究方法、过程和条件
1．同位素标记法和离心法，常标记3H、15N，通过离心在试管中形成不同位置的DNA条带。
2．
DNA复制的场所 真核细胞：细胞核(主要)、线粒体、叶绿体原核细胞：拟核、细胞质(细胞质基质)
DNA复制的条件 模板 亲代DNA的两条链
原料 4种游离的脱氧核苷酸
能量 ATP
酶 解旋酶、DNA聚合酶等
DNA复制的特点 ①半保留复制；②边解旋边复制
DNA复制的意义 ①遗传信息的传递，使物种保持相对稳定和延续②由于复制差错而出现基因突变，从而为进化提供了原始的选择材料
3．DNA复制过程中的数量关系
2n ， 2 ：
(1) 2个， 2条。
(2)两个 ， ＝； 两条， ＝。
(3) a×(2n－1)
4.DNA复制方式的探究
同位素标记技术和离心处理技术，根据复制后DNA分子在试管中的位置即可确定复制方式。
大肠杆菌。
放射性同位素标记技术和离心技术。
DNA以半保留的方式复制。
1)大肠杆菌在含15N标记的NH4Cl培养基中繁殖几代，使DNA双链充分标记15N。
(2)将含15N的大肠杆菌转移到14N标记的普通培养基中培养。
(3)在不同时刻收集大肠杆菌并提取DNA(间隔的时间为大肠杆菌繁殖一代所需时间)。
(4)将提取的DNA进行离心，记录离心后试管中DNA位置。
离心后应出现3条DNA带。
(1)重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。
(2)中带(密度居中)：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。
(3)轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。
与预期的相符。
三．　基因与脱氧核苷酸、DNA和染色体之间的关系
1． 染色体 DNA 碱基的 1或2 多个 基本 多个
2．
对应训练
1A　解析：整个DNA分子中的A＋T占整个DNA分子碱基总数的44%，则G＋C占整个DNA分子碱基总数的56%，又因为其中一条链(α)上的G占该链碱基总数的21%，所以与G对应的互补链(β)上的C占β链碱基总数的21%，在该DNA分子中，β链上的G＋C占该链碱基总数的比例等于G＋C占整个DNA分子中碱基总数的比例，因此G占β链碱基总数的比例为56%－21%＝35%，故选A。
2答案　(1)半保留复制　(2)能量(ATP)　DNA连接
（3）相反　(4)细胞核、线粒体和叶绿体　有丝分裂后期、减数第二次分裂后期　(5)
3解析　β 珠蛋白基因碱基对的排列顺序，是β 珠蛋白所特有的。任意改变碱基的排列顺序后，合成的就不一定是β 珠蛋白了。
答案　D
4解析　
若计算信使RNA中鸟嘌呤所占比例，应该先计算DNA分子的模板链中C所占比例。根据规律(2)可知，在模板链中A＋T所占比例也为54%，又因为该链中G＝22%，所以C＝1－(54%＋22%)＝24%。
答案　A
5答案：一半在轻带位置，一半在重带位置　全部位于中带位置　3/4在轻带位置，1/4在重带位置　一半在中带位置，一半在轻带位置
解析　亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上繁殖一代(Ⅰ)后，全保留复制的话，2个DNA分子中1个DNA是14N—DNA，另外1个DNA是15N—DNA，故DNA一半在轻带位置，一半在重带位置；半保留复制的话，2个DNA分子中都是一条链含14N、一条链含15N，故DNA全部位于中带位置。亲代大肠杆菌(含15N)转移到含14N的培养基上连续繁殖两代(Ⅱ)后，全保留复制的话，4个DNA分子中1个DNA是15N—DNA、另外3个DNA是14N—DNA，故DNA 3/4在轻带位置，1/4在重带位置；半保留复制的话，2个DNA分子中都是一条链含14N、一条链含15N，另2个DNA分子全是14N—DNA，故DNA一半在中带位置，一半在轻带位置。
实验探究
(3)细胞核　脱氧核苷酸　细胞质　核糖核苷酸
(4)第二步：14C—核糖核苷酸和脱氧核苷酸
第三步：适宜的相同环境中
第四步：细胞核和细胞质的放射性强弱
(5)①细胞的放射性部位主要在细胞核
②细胞的放射性部位主要在细胞质
(6)DNA分子复制的原料是脱氧核苷酸而不是核糖核苷酸
解析　DNA主要存在于细胞核，RNA主要分布于细胞质，DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，RNA的基本单位是核糖核苷酸。要验证DNA复制的原料是脱氧核苷酸，可根据被标记的脱氧核苷酸在细胞中的分布情况来判断。
限时训练
题组一　DNA的结构及相关计算
1D【解析】a处为磷酸二酯键，限制性内切酶能将其切断，DNA连接酶能催化其形成。b处为氢键，解旋酶能使氢键断裂，使DNA的两条链分开，但DNA碱基对间氢键的形成并不是RNA聚合酶催化的结果。RNA聚合酶催化的是RNA的基本组成单位核糖核苷酸聚合生成核糖核苷酸链的过程。故D选项符合题意。
2D【解析】生物的遗传物质要么是DNA，要么是RNA，若是DNA，则嘌呤数＝嘧啶数，而题目中乙生物的遗传物质中嘌呤数不等于嘧啶数，故不是DNA而是RNA。四个选项中，只有D中烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。具细胞结构的生物体内的核酸有DNA和RNA两种，嘌呤数和嘧啶数可能不相等。故D选项符合题意。
3C【解析】由题意知，A＝T＝30%，G＋C＝40%，双链DNA分子中互补配对的碱基在整个DNA分子和每一单链中所占的比例相等，即单链中的G十C＝双链中的G十C＝40%，因此一条链中G的最大值是40%。故C选项符合题意。
4．D　[A1、G1分别表示一条链上腺嘌呤和鸟嘌呤的数目，T2表示另一条链中胸腺嘧啶数目，A1＋G1占DNA分子碱基总数的24%，即＝24%。
由于A1＋G1＋C1＋T1＝(A＋G＋C＋T)，
故A1＋G1占本链碱基总数的48%。
又A1＝(1＋40%)G1，
所以由以上分析可得A1＝28%，G1＝20%。
根据碱基互补配对原则T2＝A1＝28%。]
方法规律　利用简图法解答DNA分子结构中相关计算
简图法是指将复杂的生理过程用简易的图示呈现出来，从而简化解题的过程。此种方法可将抽象问题变得形象直观。
5．D　[假设亲代DNA分子为n个，则繁殖四代后，DNA分子总数为16n，其中，只含15N的DNA分子为0个，同时含14N和15N的有2n个，只含14N的有14n个，它们呈现的比例为D图所示。]
拓展提升　真原核生物的DNA分子复制的拓展
DNA的复制是边解旋边复制，真核生物的DNA复制是从多个起点同时进行复制的，最后合成的DNA片段再连接在一起构成一条完整的脱氧核苷酸链。而原核生物的DNA只有一个复制起点。
6．D　[根据半保留复制的特点，DNA分子经过两次复制后，突变链形成的两个DNA分子中含有U—A、A—T碱基对，而另一条正常链形成的两个DNA分子中含有G—C、C—G碱基对，因此替换的可能是G，也可能是C。]
题组二DNA的复制及计算
7A【解析】减数分裂过程中，DNA复制一次，分裂两次，结果由1个精原细胞产生四个精子。一对同源染色体上的2个DNA分子复制形成四个DNA分子，均含有15N，分别进入四个精子中。故A选项符合题意。
这种复制方式提高了复制速率
8A【解析】本题通过信息考查DNA的复制相关知识。从图中只能看出有多个复制起点，但不是同时开始的，所以A选项错误。图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的，真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等参与。这种半保留复制的模式不仅保持前后代的稳定性，每次复制都可产生两个DNA分子，提高了效率。故Ａ选项符合题意。
9B【解析】由于DNA的复制是半保留复制，经过四次复制形成16个DNA分子，有2个DNA分子中一条链含有15N，另一条链含有14N，其余14个DNA分子两条链全部含有14N，因此所有的DNA分子都含14N，该DNA分子中含有胞嘧啶60个，由此计算出含有鸟嘌呤60个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个，复制四次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40×（24－1）＝600个。故Ｂ选项符合题意。
10B【解析】基因突变包括碱基（对）的增添、缺失或替换，该题中的5 BrU能使碱基错配，属于碱基（对）的替换，但这种作用是作用于复制中新形成的子链的；T—A在第一次复制后出现异常的5 BrU—A，这种异常的碱基对在第二次复制后会出现异常的5 BrU—C，而5 BrU—C在第三次复制后会出现G—C，过程如下图：
故Ｂ选项符合题意
题组三　基因、DNA和染色体之间的关系
11A【解析】基因是具有遗传效应的DNA或RNA片段，是生物遗传的基本功能单位，基因在染色体上是线性排列的。基因控制生物性状有两条途径：通过控制酶的合成来控制生物性状或者通过直接控制结构蛋白的合成来控制生物性状。故A选项符合题意。
12D【解析】有丝分裂的前期和中期，每个染色体上均含有2个DNA分子。故D选项符合题意。
13C【解析】DNA分子上的某些区段并没有基因存在，若这个部位的脱氧核苷酸发生了改变，基因结构就不会发生改变。故C选项符合题意。
14B【解析】基因是有遗传效应的DNA片段，是由多个脱氧核苷酸构成的双链结构，它的基本单位是脱氧核苷酸，果蝇的眼色遗传是由细胞核内的基因控制的，是细胞核遗传，不是细胞质遗传。故B选项符合题意。
15B【解析】基因是DNA的一个片段，基因的基本单位是脱氧核苷酸，碱基是组成脱氧核苷酸的成分之一。故B选项符合题意。
题组三　应用提升
16（1）脱氧核糖，含氮碱基，蛋白质。
（2）D。
（3）E是有遗传效应的F片段。
（4）染色体，H（染色体）是F（DNA）的主要载体。
【解析】本题主要考查染色体和DNA及基因的关系：DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，它是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基构成的。基因是有遗传效应的DNA片段，染色体是遗传物质DNA的主要载体。一条染色体上通常含有一个DNA分子，但在含姐妹染色体单体时，一条染色体含有2个DNA分子，一个DNA上有很多个基因，一个基因是由成百上千个脱氧核苷酸构成的。
高考真题体验
1.【答案】D
【解析】根据题意，胸腺嘧啶双脱氧核苷酸也可和单链模板上的腺嘌呤脱氧核苷酸进行配对。在该模板上共有4个腺嘌呤脱氧核苷酸，这样，可能就有0.1.2.3.4个的胸腺嘧啶双脱氧核苷酸与模板上的腺嘌呤脱氧核苷酸进行配对，所以总共有5种不同长度的子链。
2【答案】C
【解析】噬菌体的DNA含有10000个碱基，A=T=2000，G=C=3000。在噬菌体增殖的过程中，DNA进行半保留复制，100个子代噬菌体含有100个DNA，相当于新合成了99个DNA，至少需要的鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸是99×3000=297000，A错；含有32P的噬菌体共有2个，只含有31P的噬菌体共有98个，其比例为1︰49，C对；由于DNA上有非基因序列，基因中有非
3．B　一个碱基改变，不一定引起氨基酸改变，性状也不一定改变。若DNA分子复制两次，需碱基A的数量为：60×(22－1)＝180个。碱基的排列方式有4n(n为碱基对)种。因A＝T＝60则G＝C＝＝140，所以A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7。A、C、D三项不符合题意，选B项。
4．D　DNA分子复制时，双链解旋成单链的过程需要ATP供能；在逆转录酶的作用下，某些生物可以以RNA为模板合成DNA；真核细胞中，DNA复制与DNA转录合成RNA的过程主要发生在细胞核中；真核细胞的染色体DNA的复制发生在细胞有丝分裂间期或减数分裂前的间期。
5.解析　考察真核生物的DNA复制和转录。甲图以DNA两条单链均为模板，而乙以一条链为模板，且产物是一条链，确定甲图表示DNA复制，乙图表示转录。A项转录不是半保留方式，产物是单链RNA；B项真核细胞的DNA复制可以发生在细胞核、线粒体及叶绿体中；C项DNA复制和转录均需要解旋酶；D项一个细胞周期DNA只复制一次，但要进行大量的蛋白质合成，所以转录多次发生。
答案　D
6解析　本题主要考查核酸的组成、结构和功能。DNA含有脱氧核糖，RNA含有核糖，A项错误；DNA和ATP都是由C、H、O、N、P五种元素组成，B项错误。T2噬菌体遗传物质为DNA，故其遗传信息也储存在DNA中，C项错误。双链DNA嘌呤总和嘧啶碱基互补配对，故两者数量相等，D项正确。
答案　D
7解析　DNA双链上相对应的碱基以氢键连接，单链上相邻碱基之间通过脱氧核糖和磷酸二酯键联系起来，脱氧核糖和磷酸交替排列在外侧，构成DNA链的基本骨架。碱基排列在内侧，与脱氧核糖直接相连。
答案　AD
8解析　考查基因与性状的对应性。野生型和突变体①中该酶有活性，所以该基因应该只有野生型和突变体①共有，而其他突变体没有，则该基因是b。
答案　B
9解析　通过图示信息，考查DNA复制的相关知识。从图中能看出有多个复制起点，但并不是同时开始，所以A不对。图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的，真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等参与。这种半保留复制的模式不仅保持前后代的稳定性，每次复制都可产生两个DNA分子，提高了效率。
答案　A
www.第九单元 生物与环境
学案45 生态系统的物质循环
考纲要求　
生态系统物质循环的基本规律及应用(Ⅱ)
复习要求
1.以碳循环为例，分析生态系统中的物质循环
2.了解土壤微生物的分解作用。
3.说明能量流动和物质循环的关系。
4.解释碳循环平衡失调与温室效应的关系。
基础自查
一、生态系统的物质循环
范 围 生物圈(全球)
物质对象
形 式
动 力
重要生物类群
特 点
二、实例——碳循环
1．无机环境中的存在形式：
生物群落中的主要存在形式：
无机环境与生物群落之间的循环形式：
2．循环过程
3．温室效应
(1)形成原因：
(2)影响：
三、能量流动与物质循环的关系及意义
1．与能量流动的关系：
2．意义：
想一想：有人认为：“物质是能量的载体，物质是往复循环的，能量自然也应该伴随着物质的循环而循环。”你认为这句话对吗？如果有错误，请指出原因。
课堂深化探究
一．碳循环
1．循环特点：
2．过程图解
解读：
(1)大气中的碳元素进入生物群落：
(2)碳元素循环的主要形式：
大气中CO2的主要来源
3．温室效应
(1)成因
(2)危害
缓解措施
特别提醒
有关碳循环示意图中生态系统成分的判断
(1)首先判断双箭头的两端是生产者和大气中的CO2库，除双箭头外生产者(A)只有出发箭头，大气(B)只有接受箭头。
(2)消费者(C)接受一个箭头而出发两个，分解者(D)则接受两个出发一个，两者之间物质流动方向是从消费者(C)到分解者(D)。
二　物质循环和能量流动的关系
能量流动与物质循环之间的关系图解
解读：
解读:(1)从图中可以看出， 。
(2)生产者主要是指绿色植物，它是消费者和分解者能量的源泉，也是生态系统存在和发展的基础，因此，生产者是生态系统的主要成分。
(3)绿色植物同化的CO2等物质，大约90%需经分解者的分解作用返回无机环境，被生产者重新利用，因此，从物质循环角度看，分解者在生态系统中占有重要地位。
二者同时进行，相互依存，不可分割，主要体现在
。
特别提醒
1．能量流动具有单向流动、逐级递减的特点，能在各级生态系统中进行。
物质循环是在生物群落与无机环境之间反复循环，不具递减性，具有全球性。
2．任何一个生态系统中，能量流动和物质循环都保持着相对的平衡，这是决定一个生态系统相对稳定的重要保证。
三 、探究土壤微生物的分解作用
1．实验原理
2．实验流程
案例1 案例2
实验假设 微生物能分解落叶使之腐烂 微生物能分解淀粉
实验设计 实验组
对照组
自变量
实验现象 在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组 A A1 不变蓝
A2
B B1
B2
结论分析
特别提醒1．探究活动最好在实验室中进行，以便控制变量，避免环境中不可控制的因素的影响。
2．各地气候与环境等因素不同，微生物分解落叶的能力也不同，需要的时间也有差异，一般需要温暖、湿润的条件。
对应训练
1.下图为生态系统中碳循环的模式图。相关叙述正确的是(　　)
A．1代表生产者，5可以代表化能合成作用
B．碳元素在1、2、3、4间以含碳有机物的形式传递
C．在食物链中占有碳元素最多的营养级可能是1
D．1、2、3中含有的有机物可以作为动力来促进碳元素在群落和环境之间循环
2.(2010·广东理综，26)气候变化与生态系统的碳循环密切相关。下表为A、B两个不同时期陆地生态系统与大气环境的碳交换情况。
时期 碳吸收量(kg C·a－1) 碳释放量(kg C·a－1)
A 1.20×1014 1.20×1014
B 1.20×1014 1.26×1014
(1)生态系统碳的吸收主要是通过________作用实现的，碳的释放主要是通过________作用实现的。
(2)表中________时期的生态系统处于稳定状态，原因是______________________。
(3)由于过度的人工碳排放，破坏了生态系统的______________________________，
导致大气中______________增加并引起全球气候变化。
(4)人们正在积极开发新能源以减少碳排放。如“叶绿素太阳能电池”是模仿类囊体吸收光能的特性而制造的，类囊体吸收光能的过程发生在光合作用的________阶段；又如经改造的蓝藻能在细胞内将光合作用产生的__________________________________________直接发酵转化为燃料乙醇。
3.图1是某生态系统碳循环示意图，其中A、B、C、D是生态系统内各生物成分，1、2、3、4、5表示有关的生理过程；图2为该生态系统中某一食物链及部分能量流动情况，请分析回答：
(1)在图1中，B、C分别属于________________。碳元素在生物群落内传递是沿________实现的。
(2)图1中表示呼吸作用过程的是________(填序号)。A、C、D为B提供____________。
(3)若图1中的C产生60 mol氧气，则流入D的能量一般不超过相当于________mol葡萄糖的能量。如果A发生瘟疫，D发生的变化是________________________。
(4)在图2的食物链中，②/①的比值代表________(生物之间)的能量传递效率，③和④分别属于________和________(生物)间的同化量的一部分。
4.　(2011·泰州联考)同学们在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂，形成腐殖质。他们猜测落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，不同生态系统的土壤微生物分解能力不同，并设计了实验进行验证。
(1)实验设计首先要遵循的是________________原则和________________原则。
(2)以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为A和B两组。实验时A组不做处理(自然状态)；B组用塑料袋包好，放在60℃的恒温箱中灭菌1小时。B组处理的目的是________________________________________________________________________。
(3)(2)中实验的自变量是________________________，因变量是________________，无关变量是___________________________________________________(至少写出两点)。
(4)如果同学们的猜测是正确的，若干天后(2)中B组的落叶________________。
(5)如果同学们用带有相同量同种植物落叶的冻土苔原和热带雨林的等量土壤为实验材料，分别模拟原生态系统的无机环境条件进行C组和D组的实验，定期抽样检测样品土壤中未腐烂的落叶的含量，请根据预测结果在右图中绘出相应的曲线。
5.如图是热带雨林和极地针叶林两个生态系统中腐殖质总量随时间的变化情况，则图中生态系统A是________，B是________。
实验探究
同学们在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂，形成腐殖质。他们猜测落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，不同生态系统的土壤微生物分解能力不同，并设计了实验进行验证。
(1)实验设计首先要遵循的是________原则和________原则。
(2)以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为A和B。实验时A不做处理(自然状态)；B用塑料袋包好，放在60 ℃的恒温
箱中灭菌1小时。B处理的目的是________________________________________。
(3)(2)中实验的自变量是________________，因变量是________________，无关变量是____________________(至少写出两点)。
(4)如果同学们的猜测是正确的，若干天后(2)中B组的落叶_______________________________________________________________________________________。
如果同学们用带有相同量同种植物落叶的冻土苔原和热带雨林的等量土壤为实验材料，分别模拟原生态系统的无机环境条件进行C组和D组的实验，定期抽样检测样品土壤中未腐烂的落叶的含量，请根据预期结果在如图中绘出相应的曲线。
限时训练
题组一　碳循环的过程及特点
1.(2012·青岛模拟)下图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述中正确的是(　　)
A．③过程代表绿色植物的光合作用
B．图中A、B分别代表消费者和生产者
C．温室效应主要是由⑦过程造成的
D．农业生产中的松土可以增大⑤过程
(2012·济南二模)下图为生态系统中碳循环示意图，箭头表示循环方向。下列相关叙述正确的是(　　)
A.图中甲、乙、丙构成了该生态系统的生物群落
B．图中b、c、d过程均可表示不同生物的细胞呼吸
C．缺少类群丙则生态系统的物质循环不能正常进行
D．由于细胞呼吸的消耗，乙对食物的同化量远小于摄入量
3．下图表示生物圈中碳元素的循环过程，下列有关叙述不正确的是(　　)
A．③过程代表绿色植物的光合作用
B．图中A、B分别代表消费者和生产者
C．温室效应主要是由⑦过程造成的
D．农业生产中的中耕松土可以增大⑤过程
4．图甲、乙分别表示人体体液中物质交换、生态系统碳循环的模型图，以下说法正确的是(　　)
A．甲图中O2浓度最高的是B
B．乙图中的D是生态系统中的主要成分
C．人体发生过敏反应时，甲图中的A增多导致组织水肿
D．因捕食关系而建立的食物链中，能量最少的是乙图中的B所处的营养级
题组二　能量流动和物质循环的关系
5．(2012·大同模拟)如图表示生物圈中碳循环的部分示意图。甲、乙、丙、丁构成生物群落，箭头①～⑨表示循环过程。下列有关说法正确的是(　　)
A．大气中的气体X是指CO2和CO
B．完成①过程的能量主要是由⑧过程提供的
C．丁经⑤⑥⑦过程获得的能量占甲、乙、丙总能量的10%～20%
D．丙处在第三营养级
6．下列与生态系统功能相关的描述中，错误的是(　　)
A．碳循环过程需要能量的驱动
B．物质与能量在生物与环境之间循环流动，信息的流动只在生物之间发生
C．植物的光合作用和生物的死亡分解是碳循环的一部分
D．全球气候变暖与地球上大气中碳的收支不平衡有关
题组三　土壤微生物的分解作用
7．下图表示a、b、c三地区森林土壤有机物分解状况，则分解者的作用强弱是(　　)
A．a＞b＞c B．c＞b＞a
C．c＝b＞a D．a＞c＝b
8．现提供桂花和月季的落叶若干，同种且大小和生理状态相同的蚯蚓若干。以蚯蚓的日排粪便量为实验因变量，来探究温度与蚯蚓分解落叶速率的关系。完成下列实验：
(1)取同样大小的玻璃缸标记为A、B、C，并控制A、B、C的温度分别为5℃、15℃、25℃。
(2)取________的落叶足量，再加入数量相等的蚯蚓，在适宜的条件下培养。
(3)每天取出A、B、C中的蚯蚓粪便并________。
(4)一周后分别求出A、B、C中蚯蚓________________，并进行比较。
(5)蚯蚓分解落叶速率最快的玻璃缸最可能是________(填字母)。
题组四　综合题
9．建设生态农业时巧设、增设食物链的目的不包括(　　)
A．努力实现物质的分层次多级利用
B．减轻对环境的污染，提高抵抗力稳定性
C．加强生物防治，控制有害生物的危害
D．实现物质和能量的循环，使废物资源化
10.根据下面的碳循环示意图回答问题：
(1)从微观上看，过程③主要是在细胞内________________中进行。
(2)碳从无机环境进入生物群落的主要途径①是____________；碳主要以________的形式从无机环境进入生物群落。
(3)参与过程④的生物新陈代谢类型是____________________________。它们与同区域中的动、植物共同构成了________________。
(4)能量流动和物质循环是生态系统的主要功能，其中物质作为能量的________，使能量沿着食物链(网)流动。能量作为________，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往复。
(5)从上图可知，减少温室效应的最关键的措施是：
第一：_____________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
第二：____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
高考真题体验
1．(2010·全国Ⅰ，5)下图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是(　　)。
A．微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量
B．沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者
C．沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用
D．多途径利用农作物可提高该生态系统的能量利用效率
2.(2010·海南，23)请回答下列问题。
(1)碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以________的形式进行。驱动整个生态系统运转的能量主要来源于________的太阳能。
(2)分解者通过________和________的方式将有机物分解成CO2等释放到无机环境中。
(3)右图所示的食物网中共有________条食物链，其中初级消费者是________。
(4)如果环境中的某种有毒物质在生物体内既不能分解，也不能排出体外，则该物质经________的传递后，便可在不同的生物体内积累。因此，通常生物所在的________越高，该有毒物质在其体内的积累量越大。
学案45 生态系统的物质循环
基础自查
一、生态系统的物质循环
范 围 生物圈(全球)
物质对象 组成生物体的化学元素
形 式 生物群落与无机环境间：无机物生物群落内：有机物
动 力 能 量
重要生物类群 生产者：物质、能量输入分解者：物质、能量输出
特 点 全球性、循环性
二、实例——碳循环
1．无机环境中的存在形式：CO2和碳酸盐；生物群落中的主要存在形式：有机物；
无机环境与生物群落之间的循环形式：　CO2。
2．光合　细胞呼吸
3．温室效应
(1)形成原因：大量化学燃料的燃烧，大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。
(2)影响：加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。
三、能量流动与物质循环的关系及意义
1．与能量流动的关系：物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。
2．意义：通过能量流动和物质循环，使生态系统中的各种组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一整体。
想一想：　不对。这句话很难从字面上挑出错误，实际上采用了“汉字(词)”的通用方法，偷换了概念，“物质是能量的载体”中的“物质”是指含有化学能的有机物质(如糖类、脂质、蛋白质)，而“物质是往复循环的”中的“物质”则是指基本元素(如C、H、O、N、P…)，二者本质含义根本不同。
课堂深化探究
一．碳循环
1．循环特点：(1)具有全球性；(2)反复循环。
2．过程图解及解读
(1)大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的光合作用(主要途径)或硝化细菌等的化
能合成作用完成的。
(2)碳元素在生物群落与无机环境之间循环的主要形式是CO2；碳元素在生物群落中的传递主要沿食物链和食物网进行，传递形式为有机物。
(3)大气中CO2的主要来源
(4)碳元素在无机环境与生物群落之间传递时，只有生产者与无机环境之间的传递是双向的，其他成分都是单向的。(判断成分的依据)
3．温室效应
(1)成因
①工厂、汽车、飞机、轮船等对化学燃料的大量使用，向大气中释放大量的CO2。
②森林、草原等植被大面积的破坏，大大降低了对大气中CO2的调节能力。
(2)危害
加快极地冰川融化，导致海平面上升，对陆地生态系统和人类的生存构成威胁。
(3)缓解措施
①植树造林，增加绿地面积。
②开发清洁能源，减少化学燃料的燃烧。
二　物质循环和能量流动的关系
解读:(1)从图中可以看出，无机环境为生物成分提供物质和能量。
(2)生产者主要是指绿色植物，它是消费者和分解者能量的源泉，也是生态系统存在和发展的基础，因此，生产者是生态系统的主要成分。
(3)绿色植物同化的CO2等物质，大约90%需经分解者的分解作用返回无机环境，被生产者重新利用，因此，从物质循环角度看，分解者在生态系统中占有重要地位。
(4)二者同时进行，相互依存，不可分割，主要体现在：①能量的固定、储存、转移和释放离不开物质的合成和分解；②物质是能量沿食物链(网)流动的载体；③能量是物质在生态系统中往复循环的动力。
三 、探究土壤微生物的分解作用
1．实验原理
(1)土壤中存在种类、数目繁多的细菌、真菌等微生物，它们在生态系统中的成分为分解者。
(2)分解者的作用是将环境中的有机物分解为无机物，其分解速度与环境中的温度、水分等生态因子相关。
2．实验流程
案例1 案例2
实验假设 微生物能分解落叶使之腐烂 微生物能分解淀粉
实验设计 实验组 对土壤高温处理 A杯中加入30 mL土壤浸出液
对照组 对土壤不做任何处理 B杯中加入30 mL蒸馏水
自变量 土壤中是否含微生物 土壤中的微生物的有无
实验现象 在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组 A A1 不变蓝
A2 产生砖红色沉淀
B B1 变蓝
B2 不变色
结论分析 微生物对落叶有分解作用 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉
对应训练
1　C　解析:首先需要确定这四种成分，1箭头指向2、3、4可以确定1是生产者，因为生物群落总能量流动的起点是生产者。由于生产者联系了无机环境和生物群落，所以确定4为无机环境。然后根据生产者和消费者都有箭头指向分解者，确定3为分解者。5代表生产者的呼吸作用产生二氧化碳。碳元素在1和4间，是以二氧化碳形式传递的；1、2、3之间是以有机碳的形式传递的。1是生产者，所含有的有机物最多。物质作为能量的载体，使能量沿着食物链(网)流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。
2. (1)光合　呼吸　(2)A　碳吸收量等于碳释放量　(3)稳定性　CO2　(4)光反应　葡萄糖
解析　(1)光合作用吸收CO2，呼吸作用放出CO2，生态系统中碳循环主要通过光合作用和呼吸作用进行。(2)生态系统中碳的吸收量等于释放量时，该生态系统正处于稳定状态；而当碳的吸收量大于释放量时，处于生长期；当碳的吸收量小于释放量时，则处于衰退期。(3)过度的人工碳排放使得碳的释放量大大超出碳的吸收量，从而破坏了生态系统的稳定性，大气中不能被吸收的大量CO2能引起温室效应，导致全球气候变化。(4)光合作用的光反应阶段，光能的吸收发生在叶绿体的类囊体的薄膜上。光合作用的产物葡萄糖经酒精发酵可生成乙醇。
3.　(1)分解者、生产者　食物链(网)　(2)2、3、4、5　物质和能量　(3)2　先增加，后减少，最后稳定 (4)兔与狼　草　兔
解析　(1)大气中的二氧化碳通过绿色植物的光合作用进入生物群落，生产者、消费者、分解者通过呼吸作用把二氧化碳释放到大气中，生产者、消费者最终都被分解者分解，因此C属于生产者，A、D属于消费者，B属于分解者。(2)1表示的生理过程是光合作用，2、3、4、5表示的生理过程是呼吸作用。A、C、D为B提供物质和能量。(3)图1表示的食物链为C→D→A，C产生60 mol氧气，则产生的葡萄糖为10 mol，因此流入D的能量一般不超过相当于10×20%＝2 mol葡萄糖的能量。A以D为食，A如果发生瘟疫，A的数量将减少，则D的数量先增加，当D增加到一定数量时，由于生存环境限制及种内斗争的加剧，导致D的数量又减少，最后趋于稳定。(4)①为兔的同化量，②为狼的同化量，所以②/①的比值代表兔与狼之间的能量传递效率；③表示的能量储存于兔的粪便中，而粪便主要是草未被兔消化的残渣，故③为草的同化量的一部分；④表示的能量存在于兔的遗体中，故④为兔的同化量的一部分。
4.　(1)单一变量　等量性　(2)杀死土壤微生物，同时避免土壤理化性质的改变　(3)土壤微生物(作用)的有无　落叶的腐烂程度　土壤温度、含水量、pH、落叶的种类和大小等(合理即可)　(4)腐烂程度小于A组
(5)如图
解析　由题意可知该实验的目的是验证落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，实验的自变量是土壤中微生物的有无，因变量是落叶的腐烂程度。为遵循生物实验设计的等量性原则和单一变量原则，应尽量减少无关变量对实验的影响，如土壤温度、湿度、pH、落叶的种类和大小等。在绘制曲线时，应注意以下几点：①明确横坐标和纵坐标的意义，其中纵坐标为未腐烂的落叶量；②两曲线的起点相同，注意纵坐标初始值不为0；③由于微生物的分解作用，两曲线均呈下降趋势，且D组下降速度较C组快；④随时间延长，微生物的数量增多，故两曲线的下降趋势是由慢到快。
5.极地针叶林　热带雨林 解析　腐殖质是落叶等与土壤的混合物，含有大量的未完全分解的动植物体的残体。对这些残体进行分解的是分解者，分解者在热带雨林中数量和种类最多，因此在该环境中，腐殖质的数量少，而极地针叶林中腐殖质的数量多。
实验探究
解析：　由题意可知该实验的目的是验证落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，实验的自变量是土壤中微生物的有无，因变量是落叶的腐烂程度。为遵循生物实验设计的对照原则和单一变量原则，所以应尽量减少无关变量对实验的影响，如土壤温度、湿度、pH、落叶的种类和大小等。在绘制曲线时，应注意以下几点：①明确横坐标和纵坐标的意义，其中纵坐标为未腐烂的落叶量；②两曲线的起点相同，注意纵坐标初始值不为0；③由于微生物的分解作用，两曲线呈下降趋势，且D组下降速度较C组快；④随时间延长，微生物的数量增多，故两曲线的下降趋势是由慢到快。
答案：　(1)单一变量　对照　(2)杀死土壤微生物，同时避免土壤理化性质的改变　(3)土壤微生物(作用)的有无　落叶的腐烂程度　土壤温度、含水量、pH、落叶的种类和大小等(合理即可)　(4)腐烂程度小于对照组　(5)如下图
限时训练
1．答案：　C
2．解析：　甲、丁分别表示生产者、分解者，乙、丙表示消费者。图中甲、乙、丙、丁的全部生物构成生物群落；c、d分别表示乙、丙同化的能量，b表示生产者的呼吸量；缺少丁类生物，物质循环将不能正常进行；乙同化的能量中有大部分通过呼吸作用散失，只有少部分用于乙生长、发育、繁殖。
答案：　D
3．ABD　解析:化学燃料的大量燃烧是造成温室效应的主要原因。③过程表示呼吸作用，A表示分解者，中耕松土对过程③有促进作用。
4．C　解析:图乙中的A代表生产者，B代表分解者，C代表消费者，D代表大气中的CO2库，生态系统的主要成分是生产者，A和C因捕食关系可建立食物链，分解者不属于任何营养级。图甲中A代表组织液，B代表淋巴，C代表血浆，D代表细胞内液，图甲中O2浓度最高的是C(血浆)。
5．解析：　生物群落与无机环境之间的碳循环是以CO2的形式进行的，故图中大气中的气体X代表CO2；图中甲为生产者，乙为初级消费者(第二营养级)，丙为次级消费者(第三营养级)；完成①过程的能量主要由太阳能提供；捕食食物链中相邻营养级间的能量传递效率为10%～20%。
答案：　D
6．B　解析:物质循环指组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素在生物群落和无机环境间的往返循环，能量流动是动力，但能量不能循环，能量流动是单向递减的。
7．A　解析:由题图可知，a地区落叶量大，但土壤中有机物的含量最少，说明a地区的有机物分解速度快，依次类推b地区有机物的分解速度小于a大于c。由此可推知，分解落叶的能力a＞b＞c。
8．(2)同种等量(或等量的桂花落叶，或等量的月季落叶)
(3)称重　(4)日平均排粪便量　(5)C
解析　题干已明确指出的蚯蚓日排粪便量为实验因变量，目的是“探究温度与蚯蚓分解落叶速率的关系”，即其自变量为温度。按照对照原则及单一变量原则，不难完成本题。
9．D解析:生态农业建设实现了能量的多级利用，而不能实现能量的循环利用。
10．(1)线粒体　(2)光合作用　CO2　(3)异养需氧型或异养厌氧型　生物群落　(4)载体　动力　(5)保护植被、大力植树造林，提高森林覆盖率　严格控制化学燃料燃烧，提高能量利用率，开发除化学燃料以外的能源如水能、太阳能等，切实减少CO2的排放量
解析　(1)从图中信息可知③为动、植物的有氧呼吸作用产生CO2的过程。该过程主要是在细胞的线粒体中进行的。(2)大气中的CO2主要通过绿色植物的光合作用进入生物群落，又以CO2形式返回到无机环境。(3)过程④为分解者的分解作用，代谢类型是异养需氧型或异养厌氧型，均为腐生。分解者与其他生物共同构成了生物群落。(4)生态系统的能量流动与物质循环是同时进行、相互依存、不可分割的，前者以后者为载体，后者以前者为动力。
(5)要减轻温室效应，就要减少CO2的释放或增加CO2的利用，使大气中CO2浓度维持相对稳定，其措施是多方面的。
高考真题体验
1.C解析　在生态系统中，能量流动是单向的，不能循环利用，故C项错误。该生态系统中，沼气池中的微生物能利用农作物固定的太阳能，属于分解者，选项A、B正确；物质和能量的多级利用，减少了能量的流失，提高了能量的利用效率，选项D正确。
2.解析　(1)碳循环在生物群落与无机环境之间以CO2的形式进行。输入生态系统的能量是绿色植物固定的太阳能。(2)分解者分解有机物的分解作用实质为有氧呼吸和无氧呼吸。(3)题图中共有3条食物链，植物是生产者，兔和鼠是初级消费者，蛇和鹰是次级消费者，鹰还是三级消费者。(4)不能分解也不能排出的物质会随食物链传递，在最高营养级浓度最高，称为生物富集。
答案　(1)CO2　绿色植物固定(或光合作用固定)　(2)有氧呼吸　无氧呼吸　(3)3　兔和鼠　(4)食物链　营养级
www.第七单元 生物变异、育种和进化
学案33 现代生物进化理论
考纲要求　
现代生物进化理论的主要内容(Ⅱ)。
2.生物进化与生物多样性的形成(Ⅱ)。
复习目标
1.说明现代生物进化理论的主要内容。
2.概述生物进化理论与生物多样性的形成。
基础自查
拉马克进化学说
拉马克是第一个提出比较完整的进化学说的科学家，是生物进化论的创始人，拉马克的进化学说内容是什么？有何意义？
二、达尔文的自然选择学说
1.达尔文自然选择学说使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上了科学的轨道。
试简述达尔文自然选择学说的内容和意义？
述达尔文自然选择学说提出标志是什么？有何局限性？
三、达尔文以后进化理论有何发展？
种群：
（二）基因库：
（三）基因频率的概念？调查方法？
课堂深化探究
一.自然选择学说
1.主要内容
2.尝试进行“自然选择学说”生物进化的模型解读
(1)自然选择的对象
自然选择的因素：
自然选择的动力
①类型： 。
②意义：
。
③原因： 。
(4)自然选择的结果： 。
(5)变异不定向与自然选择定向性。
二.现代生物进化理论
（一）主要内容
1. 是生物进化的基本单位
概 念 定 义 外延
种 群
基因库
2. 产生生物进化的原材料
可遗传变异的三个来源： 。由于 都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。
3. 决定生物进化的方向
变异是不定向的不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累―→种群的基因频率发生定向改变生物朝一定方向缓慢进化
提醒　①自然选择的实质：定向改变基因频率。
②变异与环境的关系：变异在环境变化之前已经产生，环境只是起选择作用，不是影响变异的因素，不要夸大其作用，通过环境的选择将生物个体中产生的不定向的有利变异选择出来，其余变异遭到淘汰。例如喷洒杀虫剂只是将抗药性强的个体选择出来，而不是使害虫产生抗药性。
4.隔离与物种的形成
(1)物种形成的三种典型模式
①渐变式——如加拉帕戈斯群岛上13种地雀的形成。
②骤变式：主要是通过 的方式形成新物种，一出现可以很快形成 (基因频率改变)。此种方式多见于植物。
③人工创造新物种：通过 (如番茄—马铃薯)、 (如甘蓝—萝卜)、 (如八倍体小黑麦)等方式也可以创造新物种。
新物种形成的标志：
（二）现代生物进化理论与达尔文进化论的比较
1.共同点
2.不同点
(1)
(2)
(3)
(4) （三）【疑难辨析】
1.生物进化和物种形成的区别
内　容 物种形成 生物进化
标　志
变化后的生物与原生物的关系
二者联系
2.种群和物种的区别
(1)物种是自然状态下能够交配并产生可育后代的一群生物，一个物种可能在不同地点和时间形成不同的种群。
(2)种群是同一种生物、同一地点、同一时间形成的一个群体。种群“小”，不同种群间有地理隔离；物种“大”，不同物种间有生殖隔离。
(3)判断生物是不是同一物种，如果来历不明，形态结构相似，可靠依据 。若 ，则不是同一物种。
（四）共同进化与生物进化的大致过程
1.共同进化：
2.生物进化的历程：
思维拓展
1.生物进化与物种形成的关系。
(1)区别
①生物进化：实质上是种群基因频率改变的过程，所以生物发生进化的标志为基因频率改变，不论变化大小，都属于进化的范围；基因频率未改变，则未进化。
②物种形成：种群基因频率改变至突破种的界限，形成生殖隔离，标志着新的物种形成，隔离是物种形成的必要条件。
(2)联系：生物发生进化，并不一定形成新物种，但新物种的形成一定要经过生物进化过程。
2.隔离在物种形成中的作用：隔离是物种形成的必要条件，包括地理隔离和生殖隔离。其实质是阻止生物之间的基因交流。仅有地理隔离不能产生新的物种，生殖隔离才是物种形成的关键。
3.生物多样性的三个层次是密切联系的：基因多样性是形成物种和生态系统多样性的基础，反过来物种和生态系统多样性又影响基因多样性。
4.变异与环境的关系
变异在环境变化之前已经产生，环境只是起选择作用，不是影响变异的因素，不要夸大其作用，通过环境的选择将生物个体中产生的不定向的有利变异选择出来，其余变异遭到淘汰。例如喷洒杀虫剂只是将抗药性强的个体选择出来，而不是使害虫产生抗药性。
（五）基因频率和基因型频率比较及计算
1.比较
概 念 定 义 外 延
基因频率
基因型频率
2.计算
(1)常染色体遗传方式
设有N个个体的种群，AA、Aa、aa的个体数分别是n1、n2、n3，A、a的基因频率分别用PA、Pa表示，AA、Aa、aa的基因型频率分别用PAA、PAa、Paa表示，则：
PA＝＝＝PAA＋PAa
Pa＝＝＝Paa＋PAa
由以上公式可得出下列结论：
(2)伴X染色体遗传方式
①在一个工厂中，男女职工各100名，女性中，色盲基因(Xb)携带者为5人，色盲患者为1人；男性中色盲患者为8人，则Xb的基因频率为：
特别提醒　XY型性别决定生物，基因在X染色体上，Y染色体上无等位基因，计算时只计X染色体上的基因数不考虑Y染色体。ZW型性别决定也是这样。
②已知人群中，伴X隐性男性患者的比例为p，则可认为这个人群中此基因频率为p，由此可计算女性中患病的频率为p2。例色盲：男性中发病率7%，女性中发病率为(7%)2≈0.5%。
(3)哈代—温伯格定律
①成立前提
②计算公式
a.当等位基因只有两个时(A、a)，设p表示A的基因频率，q表示a的基因频率，则基因型AA的频率为 ，Aa的频率为 ，aa的频率为 。
b.当告诉基因型aa的频率为x%时，则a的基因频率为 ，A的基因频率为 。AA基因型频率为 ；Aa基因型频率为 。
对应训练
1.埃及斑蚊是传播登革热病毒的媒介之一。有一地区在密集喷洒杀虫剂后，此蚊种群数量减少了99%，但是一年后，该种群又恢复到原来的数量，此时再度喷洒相同剂量的杀虫剂后，仅杀死了40%的斑蚊。下列叙述正确的是(　C　)
A.杀虫剂导致斑蚊基因突变，产生抗药性基因
B.斑蚊体内累积的杀虫剂增加了自身的抗药性
C.原来的斑蚊种群中少数个体有抗药性基因
D.第一年的斑蚊种群没有基因突变
2.下列关于种群的说法中错误的是(　B　)
A.一个种群中的个体间是相互影响的
B.一个种群中存在着各种不同年龄、不同性别的各种生物个体
C.对一个种群有利的环境，可能对另一个种群是不利的
D.种群中的个体在不断死亡，但基因库却能保持和发展
3.(2009·江苏卷，20)下图是物种形成的一种模式。物种a因为地理障碍分隔为两个种群a1和a2，经过漫长的进化，分别形成新物种b和c。在此进程中的某一时刻，a1种群的部分群体越过障碍外迁与a2同域分布，向d方向进化。下列有关叙述正确的是(　　)
A.b和d存在地理隔离，所以一定存在生殖隔离
B.c和d不存在地理隔离，却可能存在生殖隔离
C.a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，则b和d是同一物种
D.a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，则c和d是不同物种
4.(2010·淮安质检)某小岛上原有果蝇20 000只，其中基因型VV、Vv和vv的果蝇分别占15%、55%和30%。若此时从岛外入侵了2 000只基因型为VV的果蝇，且所有果蝇均随机交配，则F1中V的基因频率约是(　　)
A.43% B.48% C.52% D.57%
5.(2011·南京模拟)如果在一个种群中，AA占25%，Aa占50%，aa占25%。如果因为环境的变化，每年aa的个体减少20%，AA和Aa的个体分别增加20%，一年后，aa的个体在种群中的比例为(　　)
A.23.7% B.20% C.18.2% D.15.6%
6下列关于基因频率、基因型频率与生物进化的叙述正确的是(　 　)
A.一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率的改变说明物种在不断进化
B.一个种群中，控制一对相对性状的基因频率之和为1
C.基因型为Aa的个体自交后代所形成的种群中，A基因的频率大于a基因的频率
D.因色盲患者中男性数量大于女性，所以男性群体中色盲基因的频率大于女性群体
限时训练
题组一　生物进化
1.下列叙述中符合达尔文自然选择学说原理的是(　　)。
A.食蚁兽具有长舌，是因为它长期舔食树缝中的蚂蚁而反复不断伸长的缘故
B.害虫抗药性的增强，是因为杀虫剂使害虫产生抗药能力，并在后代中不断积累
C.狼和鹿通过捕食和被捕食的关系进行着相互选择，结果狼和鹿的奔跑速度都变快
D.现在人们都生活在不同的人工环境中，因此人类的进化不再受到自然选择的影响
2.农业生产中长期使用某种杀虫剂后，害虫的抗药性增强，杀虫效果下降，原因是（ ）
A.杀虫剂诱发了害虫抗药性基因的产生
B.杀虫剂对害虫具有选择作用，使抗药性害虫的数量增加
C.杀虫剂能诱导害虫分解药物的基因大量表达
D.抗药性强的害虫所产生的后代具有很强的抗药性
3.现代生物进化理论对达尔文自然选择学说进行了修改，下列哪项是修改内容(多选)(　　)
A.进化的基本单位是种群，而不是生物个体
B.自然选择是通过生物存在过度繁殖而导致生存斗争来实现的
C.基因频率的改变是生物进化的实质
D.突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程中的基本环节
4.下列关于生物进化的叙述错误的是(　　)
A.基因突变是基因库变迁的内因
B.隔离的种群之间各自独立进化
C.物种形成意味着生物能够以新的方式利用环境条件
D.一个物种的形成或灭绝，不会影响到其他物种的进化
5.下图表示生物新物种形成的基本环节，对图示分析正确的是(　　)
A.a表示基因突变，是生物进化的原材料
B.b表示地理隔离，新物种形成一定需要地理隔离
C.c表示新物种形成，新物种与生活环境共同进化
D.d表示生殖隔离，生殖隔离是生物进化的标志
题组二　种群中的基因频率
6.能影响基因频率改变的因素有(　　)。
①基因突变　②染色体变异　③自然选择　④隔离
A.①②③ B.②③④
C.①③④ D.①②③④
7.某社区全部人口刚好男女各400人，居委会进行红绿色盲普查，发现女性中有10人患色盲，12名未生育女性是红绿色盲基因携带者，18名色觉正常妇女的儿子患色盲，男性中共有22人不能区分红色和绿色。那么，这个群体中红绿色盲的基因频率为(　　)
A.7.5% B.6%
C.约5.6% D.约8.1%
8.如图表示环境条件发生变化后某个种群中A和a基因频率的变化情况，下列说法正确的是(多选)(　　)
A.Q点表示环境发生了变化，A控制的性状更加适应环境
B.P点时两曲线相交，此时A和a的基因频率均为50%
C.该种群中杂合子的比例会越来越高，逐渐取代纯合子
D.在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变
9.在调查某小麦种群时发现T(抗锈病)对t(易感染)为显性，在自然情况下该小麦种群可以自由交配，据统计其基因型频率TT为20%，Tt为60%，tt为20%，后来该小麦种群突然大面积感染锈病，致使易感染小麦在开花之前全部死亡。计算该小麦在感染锈病之前与感染之后基因T的频率分别是多少(　　)
A.50%和50% B.50%和62.5%
C.62.5%和50% D.50%和100%
题组三　应用提升
10.显示了某种甲虫的两个种群基因库的动态变化过程。种群中每只甲虫都有相应的基因型，A和a这对等位基因没有显隐性关系，共同决定甲虫的体色，甲虫体色的基因型和表现型如图2所示，请据图回答下列问题。
(1)不同体色的甲虫体现了生物多样性中的________多样性。
(2)在种群中出现了基因型为A′A的甲虫，A′基因最可能的来源是________，该来源为生物进化________。A′A个体的出现将会使种群基因库中的________发生改变。
(3)图中箭头表示通过迁移，两个种群的基因库之间有机会进行________。由此可知，种群1和种群2之间不存在________。
(4)根据图1两个种群中不同体色的甲虫分布比例，可以初步推测出处于工业污染较为严重的环境中的是哪个种群？________，该环境对甲虫的生存起到了________作用。
11.回答下列有关生物进化的问题：
图1
(1)图1表示某小岛上蜥蜴进化的基本过程，X、Y、Z表示生物进化中的基本环节，X、Y分别是________、________。
(2)该小岛上的蜥蜴原种由许多个体组成，这些个体的总和称为________，这是生物进化的________。
(3)小岛上能进行生殖的所有蜥蜴个体含有的全部基因，称为该岛上蜥蜴的________。
(4)小岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状，W代表蜥蜴脚趾的分趾基因；w代表联趾(趾间有蹼)基因。图2表示这两种性状比例变化的过程。
图2
①由于蜥蜴过度繁殖，导致________加剧。
②小岛上食物短缺，联趾蜥蜴个体比例反而逐渐上升，其原因可能是________________
________________________________________________________________________。
③图2所示的过程说明，自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化，其本质是因为蜥蜴群体内的________________发生了改变。
高考真题体验
1.（2012上海）29.蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内，有条纹(AA)个体占55％，无条纹个体占15％，若蜗牛间进行自由交配得到Fl，则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是
A.30％，2l％ B.30％，42％ C.70％，2l％ D.70％，42％
2.（2012广东）6.科学家用人工合成的染色体片段，成功替代了酵母菌的第6号和第9号染色体的部分片段，得到的重组酵母菌能存活，未见明显异常，关于该重组酵母菌的叙述，错误的是
A.还可能发生变异 B.表现型仍受环境的影响
C.增加了酵母菌的遗传多样性 D.改变了酵母菌的进化方向
3.（2012江苏）5. 下列关于生物进化的叙述，错误的是（ ）
A. 生物的种间竞争是一种选择过程 B. 化石是研究生物进化的重要依据
C. 外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向
D. 突变的可遗传性阻碍生物进化
4.（2012安徽）4.假若某植物种群足够大，可以随机交配，没有迁入和迁出，基因不产生突变。抗病基因R对感病基因r为完全显性。现种群中感病植株rr占1/9，抗病植株RR和Rr各占4/9，抗病植株可以正常开花和结实，而感病植株在开花前全部死亡。则子一代中感病植株占
A、1/9 B、1/16 C、4/81 D、1/8
5.（2012海南）23.关于现代生物进化理论的叙述，错误的是
A.基因的自发突变率虽然很低，但对进化非常重要
B.不同基因型的个体对环境的适应性可相同，也可不同
C.环境发生变化时，种群的基因频率可能改变，也可能不变
D.同一群落中的种群相互影响，因此进化的基本单位是群落.
6.(2011·广东卷，25)最近，可以抵抗多数抗生素的“超级细菌”引人关注，这类细菌含有超强耐药性基因NDM 1，该基因编码金属β－内酰胺酶，此菌耐药性产生的原因是(多选)(　　)
A.定向突变
B.抗生素滥用
C.金属β－内酰胺酶使许多抗菌药物失活
D.通过染色体交换从其他细菌获得耐药基因
7.(2011·江苏卷)根据现代生物进化理论，下列说法正确的是(　　)。
A.自然选择决定了生物变异和进化的方向
B.生物进化的实质是种群基因型频率的改变
C.种群内基因频率的改变在世代间具有连续性
D.种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减小
8.(2011·海南卷，20)某地区共同生活着具有捕食关系的甲、乙两种动物，两者的个体数长期保持稳定。下列叙述正确的是(　　)
A.乙物种的灭绝必然导致甲物种的灭绝，反之亦然
B.在长期进化中，甲、乙两物种必然互为选择因素
C.甲物种基因的突变必然导致乙物种基因的突变，反之亦然
D.甲、乙个体数的长期稳定说明两个种群的基因频率没有改变
9.(2011·广东卷)登革热病毒感染蚊子后，可在蚊子唾液腺中大量繁殖，蚊子在叮咬人时将病毒传染给人，可引起病人发热、出血甚至休克。科学家用以下方法控制病毒的传播。
(1)将S基因转入蚊子体内，使蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制。为了获得转基因蚊子，需要将携带S基因的载体导入蚊子的________细胞。如果转基因成功，在转基因蚊子体内可检测出________、________和________。
(2)科学家获得一种显性突变蚊子(AABB)。A、B基因位于非同源染色体上，只有A或B基因的胚胎致死。若纯合的雄蚊(AABB)与野生型雌蚊(aabb)交配，F1群体 中A基因频率是________，F2群体中A基因频率是________。
(3)将S基因分别插入到A、B基因的紧邻位置(如下图)，将该纯合的转基因雄蚊释放到野生群体中，群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代________，原因是______________________。
10.(2011·重庆卷)2008年，在重庆武隆某地下洞穴的水体中发现了一种数量少、眼睛退化的“盲鱼”。下列有关叙述，正确的是(　　)。
A.盲鱼眼睛的退化是黑暗诱导基因突变的结果
B.种群密度是限制盲鱼种群增长的关键生态因素
C.洞内水体中溶解氧的增加将提高盲鱼种群的K值
D.盲鱼作为进化研究的材料体现生物多样性间接使用价值
11.(2010·山东高考理综)下列符合现代生物进化理论的叙述是(　　)。
A.物种的形成可以不经过隔离
B.生物进化过程的实质在于有利变异的保存
C.基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向
D.自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率
学案33 现代生物进化理论
答案与解析
基础自查
一、拉马克进化学说
内容：用进废退和获得性遗传是生物不断进化的主要原因。
意义：否定了神创论和物种不变论，奠定了科学生物进化论的基础。
二、达尔文自然选择学说
1.内容：过度繁殖、生存斗争、遗传变异和适者生存。
意义：
（1）使生物学第一次摆脱了神学的束缚，走上了科学的轨道。
科学地解释了生物进化的原因，以及生命现象的统一性、生物的多样性和适应性的原因。
2.提出标志：《物种起源》一书的出版。局限性：对遗传和变异的本质不能做出科学的解释。
三、
1.遗传和变异的研究已经从性状水平深入到基因水平。
2.自然选择作用的研究已经从以个体为单位发展到以种群为单位。
（一）生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群。
（二）一个种群中全部个体所含有的全部基因，叫做这个种群的基因库。
（三）在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。它受基因突变、基因重组和自然选择的影响。种群基因频率的定向改变导致生物朝一定方向不断进化。
2.调查方法：抽样调查法。
课堂深化探究
一.自然选择学说
1.主要内容
（1）在生存斗争中，适者生存，不适者被淘汰的过程叫自然选择；
（2）变异是不定向的，为生物的进化提供了原材料；遗传变异是生物进化的内因；
（3）过度繁殖加剧了生存斗争，生存斗争是生物进化的动力；
（4）自然选择是长期缓慢的过程，决定着生物进化的方向。
2.尝试进行“自然选择学说”生物进化的模型解读
(1)自然选择的对象
①直接对象是生物的变异性状(表现型)。
②间接对象是相关的基因型。
③根本对象是与变异性状相对应的基因。
即自然选择的实质是环境对变异所对应的基因的选择，因而可以改变种群的基因频率。
(2)自然选择的因素：对生物的变异起选择作用的是个体所处的自然环境。
(3)自然选择的动力：生存斗争。
①类型：包括种内斗争、种间斗争、生物与无机环境之间的斗争。
②意义：生存斗争对生物的某些个体的生存不利，但对物种的生存是有利的，并能推动生物的进化。
③原因：过度繁殖＋有限的生活资源。
(4)自然选择的结果：适者生存，不适者被淘汰。
二.现代生物进化理论
（一）主要内容
1.种群是生物进化的基本单位
概 念 定 义 外延
种 群 生活在一定区域的同种生物的全部个体叫做种群；种群是繁殖和进化的基本单位 无生殖隔离；同一区域
基因库 一个种群中全部个体所含有的全部基因 种群内所有个体、所有细胞的所有基因
2.突变和基因重组产生生物进化的原材料
可遗传变异的三个来源：基因突变、基因重组和染色体变异(基因突变和染色体变异合称突变)。由于突变和基因重组都是随机的、不定向的，因此它们只是提供了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。
3.自然选择决定生物进化的方向
4.隔离与物种的形成
(1)物种形成的三种典型模式
② 异源多倍体的染色体畸变的 生殖隔离(基因频率改变)
③ 植物体细胞杂交(如番茄—马铃薯)、多倍体远缘杂交(如甘蓝—萝卜)、多倍体育种(如八倍体小黑麦)
(2)新物种形成不一定经过地理隔离，但不管哪种方式都需要达到生殖隔离。
（二）现代生物进化理论与达尔文进化论的比较
1.都能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性。
2.(1)达尔文进化论没有阐明遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理，而现代生物进化理论克服了这个缺点。
(2)达尔文的进化论研究生物个体的进化，而现代生物进化论则强调群体的进化，认为种群是生物进化的基本单位。
(3)基因频率的改变，从分子水平上阐述，而自然选择学说从性状水平解释进化。
(4)现代生物进化理论强调隔离在物种形成中的作用。
（三）【疑难辨析】
1.生物进化和物种形成的区别
内　容 物种形成 生物进化
标　志 生殖隔离出现 基因频率改变
变化后的生物与原生物的关系 新物种形成，生殖隔离，质变 生物进化，基因频率定向改变，量变
二者联系 ①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离才形成新物种；②进化不一定产生新物种，新物种产生一定存在进化
2.种群和物种的区别
(3) 是否存在生殖隔离。 存在生殖隔离
（四）共同进化与生物进化的大致过程
1.在物种与物种之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响中不断进化和发展。
2.从原核生物到真核单细胞生物，再到真核多细胞生物；从异养生物到自养生物；从厌氧生物到需氧生物；从无性生殖到有性生殖；从低等到高等；从水生到陆生。
（五）基因频率和基因型频率比较及计算
1.比较
概 念 定 义 外 延
基因频率 一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因的比率 进化的实质是种群基因频率的改变
基因型频率 指群体中具有某一基因型的个体所占的比例，其计算公式为：×100% 基因型频率改变，基因频率不一定改变
2.计算
(1)常染色体遗传方式
①在种群中一对等位基因的频率之和等于1，基因型频率之和也等于1。
②一个等位基因的频率＝该等位基因纯合子的频率＋杂合子的频率。
(2)伴X染色体遗传方式
① ×100%＝5%。
(3)哈代—温伯格定律
①a.种群非常大；b.所有雌雄个体之间自由交配；c.没有迁入和迁出；d.没有自然选择；e.没有基因突变。
②a.基因型AA的频率为p2，Aa的频率为2pq，aa的频率为q2。
b.A的基因频率为1－。AA基因型频率为(1－)2；Aa基因型频率为2·(1－)。
对应训练
1【解析】在一地区密集喷洒杀虫剂后，斑蚊种群数量减少了99%，只有极少数有抗药性的个体存活。但是一年后，该种群又恢复到原来的数量，此时再度喷洒相同剂量的杀虫剂后，仅杀死了40%的斑蚊。这说明原来的斑蚊种群中少数个体有抗药性基因。故C选项符合题意。
2【解析】种群是指生活在同一地点的同种生物的群体，此群体并不是机械地集合在一起，而是彼此可以交配，并通过繁殖将各自的基因传递给后代。一个种群对环境的适应具有相对性，它是对特定环境的适应，其他种群在这种环境可能就不适应，故B选项符合题意。
3B　图示是物种形成的常见模式：经过长期的地理隔离而达到生殖隔离。a通过地理隔离形成两个种群a1和a2，又分别演化出b、c、d三个种群，b、d虽然有地理隔离，但是不一定形成了生殖隔离，故A错误；由于d是由a1演变而来，c是由a2演变而来，c与d之间可能存在生殖隔离，故B正确；即使a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同，但由于b和d两个种群之间有地理隔离，可能形成了生殖隔离，故二者可能属于不同的物种，故C错误；同理，即使a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，只要c和d之间不存在生殖隔离，它们仍是同一物种，故D错误。
4　B　20 000只果蝇中，基因型VV有20 000×15%＝3 000只，Vv有20 000×55%＝11 000只，vv有20 000×30%＝6 000只。从岛外入侵2 000只基因型为VV的果蝇后，三种基因型的果蝇所占比例发生变化：VV占5 000/22 000＝5/22，Vv占11 000/22 000＝1/2，vv占6 000/22 000＝3/11。F1中V的基因频率是5/22＋1/2×1/2≈48%。
5　C由题知，种群中aa占25%，每年aa的个体减少20%，一年后aa为25%×80%＝20%，AA和Aa的个体分别增加20%，一年后为75%×120%＝90%，所以一年后aa的个体在种群中的比例为20%÷(20%＋90%)≈18.2%。
6B【解析】A选项生物进化的实质是种群基因频率的改变，而不是基因型频率的改变；B选项基因频率是每种基因占控制本性状所有基因的比例，所以各项之和为1；C选项由于适应环境的性状会得到保留，控制此性状基因的频率会上升，所以无法判断A还是a的基因频率更高；D选项由于男性中只有一条X染色体，色盲是隐性遗传病，故男性患色盲的几率大于女性，但在男性和女性中色盲基因的频率是相同的。故B选项符合题意。
限时训练
题组一　生物进化
1解析　A项内容反应的是拉马克的用进废退学说；害虫的抗药性并不是使用杀虫剂才出现的，抗药性的产生是随机突变的结果；狼和鹿之间相互选择共同进化，反映出了达尔文的自然选择学说；人类无论生活在何种环境都要受自然选择的影响。
答案　C
2【解析】害虫抗药性的形成是变异的结果，杀虫剂对害虫进行了选择，从而使对杀虫剂有抗药性的害虫被保留下来并扩大繁殖。故B选项符合题意。
3.ACD　[现代生物进化理论与达尔文进化论的共同点是能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性，均以可遗传变异作为进化材料，并由自然选择决定进化方向。不同点：①达尔文的进化论没有阐明遗传和变异的本质以及自然选择的机理，而现代生物进化理论克服了这一缺点。②达尔文的进化论着重研究生物个体的进化，而现代生物进化理论强调群体的进化，认为种群是生物进化的基本单位。③达尔文的进化论中，自然选择来自过度繁殖和生存斗争；而现代生物进化理论中，则将选择归结于不同基因型有差异的延续，没有生存斗争，自然选择也在进行。]
方法规律　现代生物进化理论与达尔文进化论的比较
(1)共同点：都能解释生物进化的原因和生物的多样性、适应性。
(2)不同点：
①达尔文进化论没有阐明遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理，而现代生物进化理论克服了这个缺点。
②达尔文的进化论研究生物个体的进化，而现代生物进化论则强调群体的进化，认为种群是生物进化的基本单位。
③现代生物进化理论认为生物进化的实质——基因频率的改变，从分子水平上阐述，而自然选择学说从性状水平解释进化。④现代生物进化理论强调隔离在物种形成中的作用。
4.D　[每种生物在生物圈或生态系统中都有自己的生态学功能，增加或减少都会影响其他的生物。基因突变会使基因库发生变化，是基因库变化的内因；隔离的种群生活在不同的环境中，受不同环境的影响，独立进化；物种形成意味着产生了生殖隔离，即种群的基因库发生改变，而这种改变所表现出的性状能让生物更好地适应环境。]
5.C　[a表示突变(基因突变和染色体变异)和基因重组；d表示地理隔离，但新物种的形成不一定必须经过地理隔离；c是新物种的形成，新物种的形成是生物与环境共同进化的结果。]
题组二　种群中的基因频率
6. 解析　引起种群基因频率改变的因素有：突变、基因重组、自然选择、迁移和隔离等。
7.B　[由于红绿色盲是伴X染色体遗传病，Y染色体没有红绿色盲基因的位点，所以红绿色盲相关的基因总数是400×2＋400＝1 200，Xb＝10×2＋12×1＋18×1＋22×1＝72(18名色觉正常妇女的儿子患色盲，这18名正常妇女的基因型是XBXb,22个男性是红绿色盲，其基因型是XbY)，所以红绿色盲的基因频率(Xb)＝72/1 200＝6%。]
拓展提升　伴性遗传(如色盲)中基因频率的计算
由于色盲基因及其等位基因只存在于X染色体上，Y染色体上没有，因此，色盲基因频率＝×100%
8.ABD　[某个基因出现的频率越高，说明该基因控制的性状对环境有较强的适应性。A和a的基因频率之和为1，P点时两曲线相交，表示两者的频率相等，所以此时A和a的基因频率均为50%。在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化。虽然A的基因频率逐渐增大，但AA、Aa中并非Aa的生存能力更强，因此不一定会出现“该种群中杂合子的比例会越来越高，逐渐取代纯合子”的现象。]
9.B　[由种群中TT为20%、Tt为60%、tt为20%，计算得T的基因频率是20%＋1/2×60%＝50%。感染锈病之后tt全部死亡，种群中TT为1/4(25%)、Tt为3/4(75%)，则T的基因频率为25%＋37.5%＝62.5%。]
题组三　应用提升
10.解析　(1)生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性，不同体色的甲虫体现了生物的基因多样性。(2)出现的新基因一般是基因突变的结果，A′基因最可能的来源是基因突变，该来源为生物进化提供原材料。A′A个体的出现将会使基因库中的基因频率发生改变。(3)图中箭头表示两个种群的基因库之间有机会进行基因交流，从而说明种群1和种群2之间不存在地理(生殖)隔离。(4)两个种群中，种群1中基因型为AA的黑色个体明显比种群2中多，说明该种群所处的环境工业污染较为严重，这样的环境对甲虫起到了选择作用。
答案　(1)基因　(2)基因突变　提供原材料　基因频率　(3)基因交流　地理(生殖)隔离　(4)种群1　选择
本题的得分要诀是：首先要明确等位基因在决定性状的遗传方式时存在某些特殊性，题中A基因个数的多少决定甲虫体色的深浅程度；其次答题时需要完整地理解题干情境；另外，识图时要注意各种基因型甲虫的个体特征，用适者生存的原理思考问题是解答本题的关键。
11.(1)突变和基因重组　自然选择　(2)种群　基本单位
(3)基因库　(4)①生存斗争(种内斗争)　②联趾型个体趾间有蹼，适合于游泳，可以从水中获取食物。因此，在岛上食物短缺时，联趾个体的生存和繁殖机会较多(合理即可)　③基因频率
解析　(1)生物进化的基本环节是突变和基因重组、自然选择和隔离。(2)生活在同一地点的同种生物的所有个体称为种群，它是生物进化的基本单位。(3)一个种群中全部个体所含有的全部基因叫做这个种群的基因库。(4)生物进化过程中存在着因过度繁殖而出现的生存斗争现象，在生存斗争中适者生存。所以联趾蜥蜴适于游泳，更易获得食物，出现个体比例上升的现象。生物进化的实质是种群基因频率的改变。
高考真题体验
1.【答案】D
【解析】亲本中AA占55%，aa占15%，所以Aa占30%，自由交配，用哈温定律算，得到A基因频率70%，a基因频率30%，F1中Aa的基因型频率为42%，选D。
2.【答案】Ｄ
【解析】用人工合成的染色体片段替代酵母菌的染色体部分片段，属于染色体结构变异，重组酵母菌仍可能发生基因突变等变异，A正确；重组酵母菌的性状受其遗传物质的控制和外界环境条件的影响，B正确；重组酵母菌的遗传信息和自然状态下的酵母菌有所不同，增加了酵母菌的遗传多样性，C正确；重组酵母菌只是为进化提供了原材料，不能改变酵母菌的进化方向，生物的进化方向由自然选择（环境条件）决定。
3.【答案】D
【解析】生物竞争也是一种环境因素，A正确；化石是过去生物的遗体、遗迹和遗物，可通过对比了解生物进化情况，B正确；生物也可引起环境的变化，C正确；突变是生物进化的原材料，D错
4.【答案】B
【解析】因感病植株rr在开花前死亡，不能产生可育的配子，所以抗病植株RR和Rr各占1/2，R的基因频率为3/4，r的基因频率为1/4，则随机交配后子一代中感病植株占1/4×1/4=1/16。
5.【答案】D
【解析】基因突变率虽然低，却是生物变异的根本来源，是生物进化的原材料，A项正确；生物的表现型是基因型与环境共同作用的结果，基因型不同，表现型相同，对环境的适应性相同，也可能表现型不同，对环境的适应性也不同，B项正确；环境发生的变化如果影响到某些基因型，由于环境的选择作用，就会使种群的基因频率改变；如果环境发生的变化不影响种群中各基因型的适应性，也可能不起选择作用，使基因频率不变，C项正确；种群内个体之间才有基因交流，所以生物进化的基本单位是种群而非群落，D项错误。
6.BC　基因突变具有不定向性，A项错误；滥用抗生素时，抗生素对细菌进行自然选择，导致超强耐药性基因NDM 1在该细菌中逐代积累，可产生耐药性，B项正确；超强耐药性基因编码的金属β－内酰胺酶水解β－内酰胺类抗菌药物，可使细菌产生耐药性，C项正确；细菌没有染色体，所以D项错误。
7.解析　生物的变异具有不定向性，所以A选项错误；生物进化的实质是种群基因频率的改变，所以B选项错误；种群基因库在世代之间传递，所以C选项正确；种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而增加，所以D选项错误。
答案　C
8.B　[由题意知，甲、乙两种动物存在捕食关系，若捕食者仅有一种食物来源，则被捕食者灭绝，捕食者也会因缺少食物而灭绝；若捕食者有多种食物来源，则其中一种被捕食者灭绝不会导致捕食者灭绝；若捕食者灭绝，则被捕食者在一段时间内数量会增加，达到一定数量后会减少，最终在一定数量上维持平衡。在长期进化中，二者相互选择，可使基因频率发生定向改变，共同进化。两种群的基因突变是由环境影响产生的，两种群之间互不影响。基因突变产生新的等位基因，可能使种群的基因频率发生改变，种群数量保持稳定不能说明基因频率未发生改变。]
9.解析　该题第一问考察基因工程的步 骤，目的基因导入动物细胞采用显微注射法，受体细胞一般是受精卵，目的基因检测的方法有三种，即DNA水平、mRNA水平和蛋白质水平。第二问考察了在一定条件下基因频率的计算， F1群体中都是雌雄个体的基因型是AaBb，所以A基因频率是50%，而F2群体中，根据条件可知，只有基因型都是A__B__和aabb的个体才能存活，其中为AABB，AABb，AaBB, AaBb，aabb，所以，为AA，，Aa，aa，计算可得A基因频率是60%。第三问是属于信息题，由题目中信息可知S基因在蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制，由题中信息可知S基因在蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制。所以群体中蚊子体内病毒的平均数目会逐代减少。
答案　(1)受精卵　S基因　S基因转录的mRNA　S蛋白(2)50%　60%　(3)减少　S基因在蚊子的唾液腺细胞大量表达S蛋白，该蛋白可以抑制登革热病毒的复制
10解析　变异(基因突变)在前，(黑暗是环境)选择在后。环境决定生物进化的方向。种群密度不是生态因素而是种群的特征。水生生物的种群数量(K值)制约的主因素是水中的溶解氧。间接使用价值是生物的生态功能，科研价值是直接使用价值。
答案　C
11.解析　新物种的形成必须要经过隔离，隔离是物种形成的必要条件，因此A错误；生物进化的实质在于种群基因频率的定向改变，因此B错误；生物进化的方向是由自然选择决定而不是基因突变产生的有利变异所决定，因此C错误；自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率，因此D正确。
答案　D
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学案62 植物有效成分的提取
考纲要求
从生物材料中提取某种特定成分 实验与探究
复习要求
1.掌握植物芳香油的提取技术的方法、原理及流程
2.掌握胡萝卜素的提取方法、原理及流程
基础自查
一． 植物芳香油的提取
1．水蒸气蒸馏法
(1)原理：
。
(2)实验：玫瑰精油的提取。
(3)实验流程：
。
2．萃取法： ，可采取萃取法提取。将粉碎、干燥的植物原料浸泡于有机溶剂中，使芳香油溶解在有机溶剂中，再蒸发掉有机溶剂。这种方法必须 ，否则 。
3．压榨法
(1)原理： 。
(2)实验：橘皮精油的提取。
(3)实验流程： 。
二、胡萝卜素的提取
1．萃取法： 。
2．实验流程： 。
3．鉴定： 。
课堂深化探究
一． 植物芳香油的提取
三种提取方法的比较
特别提醒：水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏的区别
1．这三种方法的基本原理相同，但原料放置位置不同。
(1)水中蒸馏：原料放在蒸馏容器的水中，水要完全浸没原料。
(2)水上蒸馏：容器中水的上方有筛板，原料放在筛板上，水量以沸腾时不浸湿原料为宜。
(3)水气蒸馏：蒸馏容器下方有一排气孔，连接外源水蒸气，上方有筛板，上面放原料。
2．各自特点：水中蒸馏设备简单、成本低、易操作，而水上蒸馏和水气蒸馏时间短，出油率高。
二、胡萝卜素的提取
1.胡萝卜素提取的方法
胡萝卜素为什么可用萃取法和纸层析法提取？
2.提取胡萝卜素的实验流程： 。
3.影响胡萝卜提取的因素有哪些？
4. 用层析法鉴定时应注意哪些问题？
对应训练
1.生物组织中存在多种有机物，不同的有机物其提取与鉴定方法不尽相同。根据所学知识，请回答下列问题。
（1）在香粒工业提取的“液体黄金”玫瑰油中，要求不含有任何添加剂或化学原料，其提取方法主要是 ；玫瑰精油的提取需大量原料，通常采用 技术实现玫瑰的快速繁殖。
（2）橘皮精油具有诱人的橘香味，是食品、化妆品和香水配料的优质原料，具有很高的经济价值，主要通过 法提取。
（3）用萃取法提取胡萝卜素，萃取的效率主要取决于 ，同时还受原料颗粒的大小、含水量等条件的影响；在对新鲜胡萝卜进行干燥时，要注意控制 ，否则会引起胡萝卜素的分解；提取的胡萝卜素粗品可通过 法进行鉴定。
2.根据从胡萝卜中提取胡萝卜素的相关知识及胡萝卜素的性质，回答下列问题。
(1)胡萝卜素是________________色结晶。从胡萝卜中提取胡萝卜素，常用__________
______作为溶剂，原因是_______________________________。
(2)从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的方法是________法。用这种方法提取胡萝卜素的主要步骤是：粉碎、干燥、________、________、________。
(3)在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中，应严格将______和______控制在一定范围内，原因是_________________________________________________________。
(4)提取的胡萝卜素可通过_______________法进行鉴定，在鉴定过程中需要用________________进行对照。
(5)一般情况下，提取胡萝卜素时，提取效率与原料颗粒的大小成________比。
3.如图所示，比较玫瑰油提取的水蒸气蒸馏装置和胡萝卜素提取的装置图，回答有关问题：
(1)从装置上看，A装置多了________、________；B装置增加了________。
(2)A装置中提取物最后存在于________中，B装置提取物存在于________中。
(3)两个装置的差别是由于提取物的方法不同，归根到底是由于提取物的分子结构不同、理化性质不同。A装置中提取物一般具有________，B装置中提取物在石油醚等有机溶剂中有较高的________。
(4)如果萃取液是水，还需要水浴加热吗？______________________________。
4.在植物有效成分的提取过程中，常用萃取法、蒸馏法和压榨法，下列关于这三种方法叙述错误的是(　　)
A．蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解下来，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油
B．压榨法的实验原理是通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油
C．萃取法的实验原理是使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉溶剂后就可获得芳香油
D．蒸馏法适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
实验探究
（2012·安徽模拟）生物组织中有机物的提取方法有很多种。不同的有机物提取的方法各有不同。
(1)玫瑰精油称为“液体黄金”，是世界香料工业不可取代的原料，提取出的玫瑰精油要求不含有任何添加剂或化学原料，其提取方法主要是______________________________
____________________________________。
(2)杏仁油富含矿物质和维生素，是一种质地轻柔、高渗透性的保温剂，主要通过________法提取。
(3)血红蛋白的提取方法可以采用________，该方法主要是利用血红蛋白的________特性将它与其他物质分开的。
(4)提取胡萝卜素的主要步骤：
①选取500 g新鲜的胡萝卜，用清水洗净，沥干、________，然后在40 ℃的烘箱中烘干，时间约需2 h，将干燥后的胡萝卜进一步粉碎过筛。注意胡萝卜的粉碎一定要彻底，主要目的是__________________________________________________________。
②将样品放入500 mL圆底烧瓶中，加入200 mL萃取剂混匀，用萃取方法提取，萃取30 min，然后过滤萃取液，除去固体物质，萃取的效率主要取决于
________________________________________________________________________；
③用蒸馏装置，对萃取的样品进行
________________________________________________________________________；
④收集接收器中的样品。
限时训练
1. 工业生产上，植物芳香油常采用水蒸气蒸馏法，原因是(　　)
A．利用水蒸气可将挥发性强的植物芳香油携带出来
B．水蒸气蒸馏法可划分为水中蒸馏、水上蒸馏和水气蒸馏
C．植物芳香油挥发性强，易溶于有机溶剂
D．操作最简单，成本较低
2.下列关于植物芳香油提取技术的叙述中，正确的是(　　)
①提取植物芳香油都必须用蒸馏法
②水蒸气蒸馏是利用水蒸气将挥发性强的芳香油携带出来
③压榨法是通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油
④萃取是使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂后就可获得芳香油
A．①②③ B．②③④
C．①②④ D．①③④
3.（2012·广东中山模拟）下列橘皮精油提取操作中，应该注意的问题是( )
①橘皮在石灰水中浸泡时间为10小时以上
②橘皮要浸透,压榨时才不会滑脱
③压榨液的黏稠度要高,从而提高出油率
④压榨时加入0.25%的小苏打和5%的硫酸钠
A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④
4. 根据从胡萝卜中提取胡萝卜素的相关知识及胡萝卜素的性质，回答下列问题。
(1)胡萝卜素是________色的结晶。从胡萝卜中提取胡萝卜素，常用________作为溶剂，原因是________________________________________________________________________。
(2)从胡萝卜素中提取胡萝卜素常用的方法是________法。用这种方法提取胡萝卜素的主要步骤是：粉碎、干燥、________、________、________。
(3)在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中，应严格将________和________控制在一定范围内，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)提取的胡萝卜可通过________法进行鉴定，在鉴定过程中需要用________对照。
(5)一般情况下，提取胡萝卜素时，提取效率与原料颗粒的含水量成________比。
5.. 从玫瑰花中提取出的玫瑰精油称为“液体黄金”，是世界香料工业不可取代的原料，多用于制造高级香水、化妆品等。提取出的玫瑰精油不含有任何添加剂和化学原料，是纯天然的护肤品，具有极好的抗衰老和止痒作用，能够促进细胞再生、防止肌肤老化、抚平肌肤细纹，还具有使人放松、愉悦心情的功效。
玫瑰精油的化学性质稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，挥发性较强。
(1)根据材料中介绍的玫瑰精油的性质，要提取玫瑰精油可以用水中蒸馏和________法提取，但一般采用水中蒸馏的方法，其原因是该法具有________________的优点。
(2)某同学在实验中设计了如图所示装置提取玫瑰精油，指出该装置中的两个错误，并予以改正。
①错误1：___________ _________________________________________________。
改正：___________________________________________________________________。
②错误2：_______________ ________________________________________________。
改正：___________________________________________________________________。
(3)蒸馏时许多因素都会影响产品的品质，蒸馏时温度太高、时间太短，产品品质就差，故要提高产品品质，需要注意： ①______________________________________________；
②________________________________________________________________________。
6.生物组织中有机物的提取方法有很多种。例如，凝胶色谱法、电泳法、蒸馏法、压榨法和萃取法等，不同的有机物提取的方法各有不同。
(1)玫瑰精油称为“液体黄金”，是世界香料工业不可取代的原料，提取出的玫瑰精油要求不含有任何添加剂或化学原料，其提取方法主要是________。
(2)杏仁油富含矿物质和维生素，是一种质地轻柔、高渗透性的保湿剂，主要通过________法提取。
(3)萃取胡萝卜素前，要将胡萝卜彻底粉碎的主要目的是
________________________________________________________________________。
(4)血红蛋白的提取方法可以采用________，该方法主要是利用血红蛋白的哪一特性将它与其他物质分开的？____________________。
7.（2012·山东聊城期末）柠檬精油是食品、化妆品和香水配料的优质原料，具有很高的经济价值。下图为利用柠檬果皮为原料，提取柠檬精油的过程示意图，请回答：
（1）提取柠檬精油所用的方法是 ，不采用水蒸汽蒸馏法的理由是 。
（2）A所用试剂是________，目的是 ；C过程为________，目的是______________________________________________。
（3）B过程一般加入相当于柠檬果皮质量0.25%的小苏打和5%的硫酸钠，其目的是 。
（4）密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度 的地方，目的是 。
（5）柠檬精油的提取可以用有机溶剂萃取吗？为什么？
________________________________________________________________________
高考真题体验
1.(2011·海南)许多植物含有天然香料，如薄荷叶中含有薄荷油。现用薄荷叶提取薄荷油。
回答下列问题。
(1)薄荷油是挥发性物质。提取薄荷油时应选用________(鲜、干)薄荷叶作原料，其原因是________________________________________________________________________。
(2)用萃取法提取薄荷油时，采用的溶剂是________，原理是________________。
(3)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时，在油水混合物中加入氯化钠的作用是________。常用于分离油层和水层的器皿是________。分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是________，除去固体硫酸钠的常用方法是________。
2．(2010·浙江理综，6)将无根的非洲菊幼苗转入无植物激素的培养基中，在适宜的温度和光照等条件下培养一段时间后，应出现的现象是(　　)。
3.(2010·全国新课标，37)下列是与芳香油提取相关的问题，请回答。
(1)玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰精油具有________________的性质。蒸馏时收集的蒸馏液________(是、不是)纯的玫瑰精油，原因是__________________________。
(2)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸馏过程中，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和________。当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是___________。
(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会___________________________，原因是_____________________________________________________。
(4)密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度________的地方，目的是____________。
(5)某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为________天左右。
(6)从薄荷叶中提取薄荷油时________(能、不能)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法，理由是________________________________________________________________________。
4．(2009·海南)请回答下列与实验室提取芳香油有关的问题。
(1)植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、________和________。
(2)芳香油溶解性的特点是不溶于________，易溶于________，因此可用________作为提取剂来提取芳香油。
(3)橘子果实含有芳香油，通常可用________作为材料提取芳香油，而且提取时往往选用新鲜的材料，理由是___________________________________________________________。
(4)对材料压榨后可得到糊状液体，为除去其中的固体物获得乳状液可采用的方法是________。
(5)得到的乳状液加入氯化钠并放置一段时间后，芳香油将分布于液体的________层，原因是________________________________________________________________________。
加入氯化钠的作用是____________________________________________________。
(6)从乳状液中分离得到的芳香油中要加入无水硫酸钠，此试剂的作用是______________。
学案62 植物有效成分的提取
基础自查
一．植物芳香油的提取
1．水蒸气蒸馏法
(1) 利用水蒸气将挥发性 较强的植物芳香油携带出来，形成混合物，冷却后，混合物又重新分出油层和水层。
(3) 玫瑰花＋清水―→水蒸气蒸馏―→油水混合物分离油层――――→除水过滤―→玫瑰油。
植物芳香油易溶于有机溶剂，可采取萃取法提取。
3．压榨法
(1) 利用压榨法榨出芳香油等。
(3) 石灰水浸泡―→漂洗―→压榨―→过滤―→静置―→再次过滤―→橘皮油。
二、胡萝卜素的提取
1．根据胡萝卜素易溶于有机溶剂的特点。
2．胡萝卜―→粉碎―→干燥―→萃取―→过滤―→浓缩 ―→胡萝卜素。
3．利用纸层析法进行鉴定。
课堂深化探究
一．植物芳香油的提取
三种提取方法的比较
二、胡萝卜素的提取
1.胡萝卜素提取的方法
胡萝卜素是橘黄色结晶，化学性质比较稳定，不溶于水，微溶于酒精，易溶于石油醚等有机溶剂，可用萃取法和纸层析法提取。
2.粉碎→干燥→萃取→过滤→浓缩。
3. (1)主要因素：萃取剂的性质和使用量。
(2)次要因素：原料颗粒的大小、紧密程度、含水量、萃取的温度和时间等。
4. (1)层析时注意选择干净的滤纸，为了防止操作时对滤纸的污 染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。
(2)点样时应注意点样斑点不能太大(直径应小于0.5 cm)，如果用吹风机吹干，温度不宜过高，否则斑点会变黄。
(3)将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时注意滤纸两边不能相互接触，以免因毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。
(4)层析液不可没及样品原点，以免色素溶解于层析液中，使鉴定失败。
(5)层析是否提取到胡萝卜素，通过与标准样品中的β－胡萝卜素作对比予以确认。
对应训练
1.【解析】（1）玫瑰油精油的一般通过水蒸气蒸馏法进行提取，对植物进行快速繁殖一般是通过植物组织培养技术；（2）橘皮精油主要是通过压榨法进行提取；（3）萃取的效率主要取决于萃取剂的性质和使用量；对胡萝卜进行干燥时需要注意温度和时间，以免对胡萝卜造成破坏；胡萝卜素可通过纸层析的方法进行鉴定。
【答案】（1）水蒸气蒸馏法 植物组织培养 （2）压榨 （3）萃取剂的性质和使用量 温度和时间 纸层析
2.【解析】(1)胡萝卜素为橘黄色结晶，是一种脂类物质，常用有机溶剂进行提取。(2)(3)(5)提取胡萝卜素常用的方法为萃取法，其主要步骤包括粉碎、干燥、萃取、过滤，浓缩等。在干燥时要控制好温度和时间，因为温度过高和时间过长会导致胡萝卜素分解，干燥的目的是提高提取效率。(4)鉴定胡萝卜素可用纸层析法，在鉴定过程中需要用标准样品进行对照。
【答案】(1)橘黄　亲脂性有机溶剂(或有机溶剂)　胡萝卜素是脂类物质　(2)萃取　萃取　过滤　浓缩　(3)温度　时间　温度过高和时间过长会导致胡萝卜素分解　(4)纸层析　标准样品　(5)反
3.【解析】(1)此题考查对两种提取装置的理解，从图中可看出答案。(2)A装置是蒸馏过程，提取物随水蒸气蒸发后由于冷凝管的冷凝作用最后进入接收瓶，而B装置是萃取，提取物最终溶解在烧瓶内的有机溶剂中。(3)A装置提取物必须具挥发性才能随水蒸气进入接收瓶，B装置提取物只有在有机溶剂中有高溶解度才能萃取出来。(4)如果萃取液是有机溶剂，需要隔水加热，目的是防止有机溶剂燃烧或爆炸，如果萃取液是水，就没有必要隔水加热了。
【答案】(1)温度计　接收瓶(锥形瓶)　水浴锅　(2)接收瓶(锥形瓶)　烧瓶　(3)挥发性　溶解度 (4)不需要
4.【解析】蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来，适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油。压榨法通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油，适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取。萃取法使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉溶剂后就可获得芳香油，它的适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中。
【答案】A
实验探究
限时训练
1.解析：A为水蒸气蒸馏原理；B为水蒸气蒸馏类型；C为萃取原理。
答案：D　
2.解析：水蒸气蒸馏法原理是利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来，适用于提取挥发性较强的芳香油，如玫瑰精油、薄荷油等。萃取法原理是植物芳香油易溶于有机溶剂，只要把溶剂蒸发出来，就可获得纯净的植物芳香油，适用范围较广。压榨法的原理是通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油，适用于易焦糊原料的提取，如柑橘、柠檬等。
答案：B
3.解析：橘皮在石灰水中充分浸泡，使橘皮浸透而不会滑脱，并且压榨液的黏稠度不会太高，过滤时不会堵塞筛眼。为了使橘皮精油与水分离,压榨时需要加入小苏打和硫酸钠。
答案：C
4.解析：胡萝卜素是一种橘黄色的脂类物质。根据胡萝卜素能溶解于有机溶剂而不溶于水的这一性质，可采用萃取法来提取胡萝卜素，提取效率与原料颗粒的含水量成反比。提取的基本流程为粉碎、干燥、萃取、过滤和浓缩。在胡萝卜颗粒的加热干燥过程中，要严格控制加热的温度和时间，以防胡萝卜素因温度过高和时间过长而被分解。提取的胡萝卜素用纸层析法进行鉴定。
答案：(1)橘(橙)黄　亲脂性有机溶剂(或有机溶剂)　胡萝卜素是脂类物质　(2)萃取　萃取　过滤　浓缩　(3)温度　时间　温度过高和时间过长会导致胡萝卜素分解　(4)纸层析　标准样品　(5)反
5.解析：(1)应根据原料特点来选择提取方法。根据玫瑰精油挥发性强，化学性质稳定，可以用蒸馏法，而玫瑰精油不溶于水，易溶于有机溶剂，故对玫瑰精油还可以用有机溶剂萃取的方法。
(2)蒸馏装置中，温度计测的是蒸气温度，应使水银球与蒸馏烧瓶的支管口下沿相平；冷凝管进水口在下，出水口在上，与蒸气流向相反。
(3)要提高产品品质，应严格控制蒸馏温度，适当延长蒸馏时间。
答案：(1)萃取　简单易行，便于分离
(2)①温度计位置错误　应使温度计水银球与烧瓶的支管口下沿相平　②进出水口错误　应进水口在下，出水口在上
(3)①严格控制蒸馏温度　②适当延长蒸馏时间
解析　(1)玫瑰精油不能含有任何化学原料，所以不能用萃取法，而其又具有挥发性较强等特点，适于水蒸气蒸馏法。(2)杏仁油的提取原料为种子，一般用于食用应采用压榨法
(3)萃取法的萃取效率在原料相同时决定于萃取剂的性质和使用量，还有接触面积。(4)血红蛋白分子大小与成熟红细胞中其他成分相差较大。
答案　(1)水蒸气蒸馏法　(2)压榨　(3)使原料颗粒变小，加大萃取效率　(4)凝胶色谱法　相对分子质量的大小
7.解析：（1）柠檬皮易焦糊，而且高温会使柠檬精油的有效成分水解，因此可采用压榨法进行提取，不适宜用水蒸汽蒸馏法提取。
（2）用压榨法从柠檬果皮中提取柠檬油时，应用石灰水充分处理，以提高出油率，防止压榨时滑脱等。
（3）为了使油与水易分离，还应加入小苏打和硫酸钠。
（4）柠檬精油挥发性强，因此宜存放于温度较低的地方。
（5）柠檬精油易溶于有机溶剂，因此也可以采用萃取法进行提取。
答案：（1）压榨　原料易焦糊，而且高温会使柠檬精油有效成分水解 （2）石灰水 破坏细胞结构，分解果胶，防止压榨时果皮滑脱，提高出油率 过滤　除去固体物和残渣 （3）使精油易与水分离 （4）低 减少柠檬精油挥发 （5）可以 柠檬精油易溶于有机溶剂难溶于水
高考真题体验
1.解析　本题考查植物芳香油的提取，同时考查识记和理解能力及解决实际问题的能力。(2)用萃取法提取薄荷油时，采用的溶剂是酒精，利用的原理是芳香油易溶于有机溶剂。(3)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时，在油水混合物中加入氯化钠，可以使薄荷油与水出现明显的分层，然后用分液漏斗将这两层分开。在分离出的油层中加入无水硫酸钠，可以将其中的水分去除，放置过夜，再通过过滤除去固体硫酸钠，就可以得到薄荷油。
答案　(1)鲜　薄荷油是挥发性物质，鲜薄荷叶才含薄荷油
(2)酒精　薄荷油易溶于有机溶剂酒精中　(3)使油水混合物分层　分液漏斗　除水　过滤法
2解析　植物组织培养过程中，由外植体脱分化形成愈伤组织需要一定量的生长素和细胞分裂素，愈伤组织再分化形成根、芽的过程也需要一定浓度的生长素和细胞分裂素，且生长素和细胞分裂素的不同配比对形成根、芽的影响不同。本题中的无根幼苗本身就能够产生一定量的生长素和细胞分裂素，能够促使基部细胞脱分化、再分化出根来，所以会出现B项现象。
答案　B
3.解析　(1)由玫瑰精油的化学性质稳定(耐一定程度高温)、易挥发(水蒸气可以将精油携带出来)、难溶于水(冷却后油水会重新分层)，所以玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取。(2)当水和原料量一定时，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和蒸馏温度，在一定的时间内随着蒸馏时间的延长提取量不断增加，一定时间后不再增加。如果蒸馏温度过高，提取量也会减少。(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，部分精油会随水蒸气挥发，则精油提取量会下降。(4)玫瑰精油具有挥发性，瓶装精油时若密封不严，需要低温保存，以减少挥发。(5)分析图示可知，在该植物花的蓓蕾期与开放期之间(即a时期)精油含量最高。(6)由于薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似，易挥发、难溶于水、化学性质稳定，故可以用水蒸气蒸馏法提取。
答案　(1)易挥发、难溶于水、化学性质稳定　不是　玫瑰精油随水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物　(2)蒸馏温度　在一定的时间内提取量随蒸馏时间的延长而增加，一定时间后提取量不再增加　(3)下降　部分精油会随水蒸气挥发而流失　(4)较低　减少挥发(或防止挥发)　(5)a　(6)能　薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似
4.解析　本题主要考查植物有效成分的提取，旨在考查考生对植物芳香油提取的方法，所用试剂及其作用的掌握情况。(1)植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、蒸馏法、萃取法。(2)芳香油溶解性的特点是不溶于水，易溶于有机溶剂，因此可用有机溶剂作为提取剂来提取芳香油。(3)一般采用新鲜的橘子皮来提取橘皮精油，因为新鲜的含有芳香油多。(4)除去液体中的固体常用方法是过滤。(5)芳香油密度比水小，且不溶于水，会浮在液体的表面。加入氯化钠会增加水层密度，使油和水分层。(6)无水硫酸钠的作用可以吸收芳香油中残留的水分。
答案　(1)蒸馏法　萃取法　(2)水　有机溶剂　有机溶剂
(3)橘子皮　芳香油含量较高　(4)过滤法　(5)上　油层的密度比水层小　增加水层密度，使油和水分层　(6)吸收芳香油中残留的水分
www.学案19 孟德尔的豌豆杂交实验（一）
考纲要求
1.孟德尔遗传实验的科学方法（Ⅱ）。
2.基因的分离定律（Ⅱ）。
复习要求：
1．基因分离定律的实质及应用
2．亲子代基因型、表现型的判定及其概率的计算
3．运用分离定律解决有关问题
4．应用遗传基本规律分析解决一些生产、生活中生物的遗传问题
基础自查
一、一对相对性状的杂交实验——提出问题
1．选用豌豆作为实验材料的优点
2．常用符号及含义
3．过程图解
4． 豌豆是自花传粉的植物，在实验中怎样实现异花传粉？
二、对分离现象的解释——提出假说
三、对分离现象解释的验证——演绎推理
1．测交
目的：验证 。
↓
选材：F1与 。
↓
预期结果：Dd×dd→ 。
↓
实验结果： ≈1∶1。
↓
结论： 。
2．间接验证： 的模拟实验。
（1）实验原理：
（2）实验注意问题
判一判 ①甲、乙两小桶内的彩球数可以不相同吗？
②每个小桶中两种颜色的小球可以不相同吗？
（3）结果与结论
四、分离定律——得出结论
1．实质：
2．时间：
3．思考 F1产生雌、雄配子的比例为1∶1，其含义是什么？
课堂深化探究
一、基因分离定律与假说—演绎法
1.孟德尔一对相对性状的杂交实验
观察下列杂交图解，探讨以下问题：
（1）豌豆一对相对性状的杂交实验中，孟德尔发现了哪些问题？
（2）孟德尔如何解释分离现象？
（3）应用什么方法进行验证？
思维拓展
1． 假说—演绎法是现代科学研究中常用的一种科学方法。孟德尔发现分离定律的“演绎”过程：观察现象提出问题（杂交实验）→提出假说→验证假说（测交实验）→得出结论（遗传规律）。
2． 巧记“假说——演绎过程”
观察现象提问题，分析问题提假说，
演绎推理需验证，得出结论成规律。
3．分离定律的适用范围
（1）进行有性生殖的真核生物的一对相对性状遗传；
（2）只适用于核基因遗传；
2．细胞学基础及实质
画图表示减数分裂中随同源染色体分离，等位基因分开
实质：
二．概念辨析
本节的概念比较多，要注意联系在一起，多作比较辨析:
1．等位基因与非等位基因
（1）等位基因：
特别提醒：
从以下几点来理解等位基因：
①存在：存在于杂合子的所有体细胞中。
②位置：位于一对同源染色体的同一位置上。
③特点：能控制一对相对性状，具有一定的独立性。
④分离的时间：减数第一次分裂的后期随同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随配子遗传给后代。
（2）非等位基因在体细胞内有两种存在方式，是否都遵循孟德尔遗传定律？
2．基因型与表现型
（1）基因型：
（2）关系：
三．显、隐性判定及纯合子、杂合子判定
（一）一对相对性状的显隐性判断
1．根据子代性状判断
2．根据子代性状分离比判断
3．设计实验，判断显隐性
（二）纯合子与杂合子的比较与鉴定
比 较 纯合子 杂合子
特 点
实验鉴定 测交
自交
花粉鉴定方法
特别提醒
①测交法应用的前提条件是已知生物性状的显隐性。此方法常用于动物遗传因子组成的检测。但待测对象若为生育后代少的雄性动物，注意应与多个隐性雌性个体交配，以使后代产生更多的个体，使结果更有说服力。
②植物常用自交法，也可用测交法，但自交法更简便。
③花粉鉴定法的原理：花粉中所含的直链淀粉和支链淀粉，可通过遇碘后分别变为蓝黑色和红褐色的测试法进行鉴定，并可借助于显微镜进行观察。若亲本产生两种颜色的花粉并且数量基本相等，则亲本为杂合子；若亲本只产生一种类型的花粉，则亲本为纯合子。
2．自交与自由交配
自交强调的是相同基因型个体之间的交配，即：AA×AA、Aa×Aa、aa×aa；自由交配强调的是群体中所有雌雄个体间进行随机交配，即：AA×AA、Aa×Aa、aa×aa、AA♀×Aa♂、AA♂×Aa♀等随机组合。
四．分离定律的应用及适用范围
（一）表现型与基因型的相互推导
1．由亲代推断子代的基因型与表现型[正推型]
亲 本 子代基因型 子代表现型
AA×AA
AA×Aa
AA×aa
Aa×Aa
Aa×aa
aa×aa
2.由子代推断亲代的基因型[逆推型]
F1
（二）分离定律的应用
1．正确解释某些遗传现象
两个有病的双亲生出无病的孩子，即“ ”，肯定是 遗传病，两个无病的双亲生出有病的孩子，即“ ”，肯定是 遗传病。
2．指导杂交育种
（1）优良性状为显性性状：
（2）优良性状为隐性性状：
（3）优良性状为杂合子：
3．杂合子Aa连续多代自交问题分析
（1）杂合子Aa连续自交，第n代的比例情况如下表：
Fn 杂合子 纯合子 显性纯合子 隐性纯合子 显性性状个体 隐性性状个体
所占比例
（2）根据上表比例，纯合子、杂合子所占比例坐标曲线图为：
由该曲线得到的启示：在育种过程中，选育符合人们要求的个体（显性），可进行连续自交，直到性状不再发生分离为止，即可留种推广使用。
特别提醒
①在逐代淘汰隐性个体的情况下，Fn中显性纯合子所占比例为。
②在杂交育种时，可通过杂合子连续自交的方法获得显性纯合子。
（三）分离定律的适用范围及解题涉及的特殊问题
1．适用范围及条件
（1）范围
（2）适用条件
特别提醒
某些致死基因导致遗传分离比发生变化
（1）隐性致死：隐性基因同时存在于同一对同源染色体上时，对个体有致死作用。如：镰刀型细胞贫血症，红细胞异常，使人死亡；植物中的白化基因（bb），使植物不能形成叶绿素，从而不能进行光合作用而死亡。
（2）显性致死：显性基因具有致死作用，如人的神经胶症基因（皮肤畸形生长，智力严重缺陷，出现多发性肿瘤等症状），又分为显性纯合致死和显性杂合致死。
（3）配子致死：指致死基因在配子时期发生作用，从而不能形成有生活力的配子的现象。
（4）合子致死：指致死基因在胚胎时期或成体阶段发生作用，从而不能形成活的幼体或个体早夭的现象。
3．显性的相对性
如普通金鱼身体不透明，与透明金鱼杂交，子一代出现五花鱼（身体有的地方透明，有的不透明），子一代自交，子二代出现“普通∶五花∶透明＝1∶2∶1”的分离比。
4．复等位基因问题
如人类ABO血型的决定方式
IAIA、IAi―→A型血
IBIB、IBi―→B型血
IAIB―→AB型血（共显性）
ii―→O型血
5．从性遗传
同样的基因型，在雄性、雌性个体中的表达有差异的现象。
对应训练
1.假说—演绎法是现代科学研究中常用的一种科学方法。下列属于孟德尔在发现基因分离定律时的“演绎”过程的是（ ）
A．生物的性状是由遗传因子决定的
B．由F2出现了“3∶1”的性状分离比推测生物体产生配子时成对遗传因子彼此分离
C．若F1产生配子时成对的遗传因子发生分离，则测交后代会出现两种性状，比值接近1∶1
D．若F1产生配子时成对的遗传因子发生分离，则F2中3种基因型个体比值接近1∶2∶1
2.（2012·烟台高三调研）果蝇的长翅（V）对残翅（v）为显性，但纯合长翅品系的幼虫，在35 ℃条件下培养成的成体果蝇为残翅。下列叙述正确的是（ ）。
A．35 ℃条件下果蝇的长翅基因突变成了残翅基因
B．果蝇的长翅和残翅是由环境温度决定的
C．纯合的长翅果蝇幼虫在35 ℃条件下培养成的残翅性状是不能遗传的
D．如果有一只残翅果蝇，只要让其与另一只异性的残翅果蝇交配，就能确定其基因型
3（2012·江西师大附中、临川二中联考）孟德尔探索遗传规律时，运用了“假说—演绎”法，该方法的基本内容是：在观察与分析的基础上提出问题，通过推理和想象提出解决问题的假说，根据假说进行演绎推理，再通过实验证明假说。下列相关叙述中正确的是（ ）。
A．“F2出现3∶1的性状分离比不是偶然的”属于孟德尔假说的内容
B．“豌豆在自然状态下一般是纯种”属于孟德尔假说的内容
C．“测交实验”是对推理过程及结果进行的检验
D．“体细胞中遗传因子成对存在，并且位于同源染色体上”属于假说的内容
4.采用下列哪一组方法，可以依次解决①～④中的遗传学问题（ ）。
①鉴定一只白羊是否是纯种 ②在一对相对性状中区分显隐性 ③不断提高小麦抗病品种的纯合度 ④检验杂种F1的基因型
A．杂交、自交、测交、测交 B．测交、杂交、自交、测交
C．测交、测交、杂交、自交 D．杂交、杂交、杂交、测交
5.（2010·江苏）喷瓜有雄株、雌株和两性植株，G基因决定雄株，g基因决定两性植株，g－基因决定雌株。G对g、g－是显性，g对g－是显性，如：Gg是雄株，gg－是两性植株，g－g－是雌株。下列分析正确的是（ ）。
A．Gg和Gg－能杂交并产生雄株
B．一株两性植株的喷瓜最多可产生三种配子
C．两性植株自交不可能产生雌株
D．两性植株群体内随机传粉，产生的后代中，纯合子比例高于杂合子
实验探究
玉米的高茎对矮茎为显性。为研究一纯合高茎玉米植株的果穗上所结子粒全为纯合、全为杂合还是既有纯合又有杂合，某同学选取了该玉米果穗上两粒种子作为亲本，单独隔离种植，观察记录并分别统计子一代植株的性状，子一代全为高茎，他就判断该玉米果穗所有子粒为纯种，可老师认为他的结论不科学，理由是________________________________。
请以该果穗为实验材料，写出科学的实验思路____________。
预期现象及结论是：
①____________ ；
②_______________________________________________________________________；
③_______________________________________________________________________。
限时训练
题组一 基本概念及孟德尔实验
1．杂合子之所以表现显性性状，是因为（ ）
A．显性基因效应掩盖了隐性基因效应
B．显性基因控制隐性基因
C．隐性基因得不到表达
D．隐性基因没有遗传效应
2．（2011·六安质检）通过测交，不能推测被测个体（ ）
A．是否是纯合子 B．产生配子的比例
C．基因型 D．产生配子的数量
3．（2011·盐城模拟）假说—演绎法包括“提出问题、提出假说、验证假设、得出结论”四个基本环节，利用假说—演绎法，孟德尔发现了两个遗传规律。下列关于孟德尔的研究过程的分析正确的是（多选）（ ）
A．提出问题是建立在纯合亲本杂交和F1自交两组豌豆遗传实验基础上的
B．孟德尔所作假设的核心内容是“性状是由位于染色体上的基因控制的”
C．为了验证作出的假设是否正确，孟德尔设计并完成了测交实验
D．孟德尔成功的原因之一是选用豌豆作为实验材料
4．（2009·江苏生物，7）下列有关孟德尔豌豆杂交实验的叙述，正确的是（ ）
A．孟德尔在豌豆开花时进行去雄和人工授粉，实现亲本的杂交
B．孟德尔研究豌豆花的构造，但无需考虑雌蕊、雄蕊的发育程度
C．孟德尔根据亲本中不同个体表现型来判断亲本是否纯合
D．孟德尔利用了豌豆自花传粉、闭花受粉的特性
5．玉米幼苗绿色与白色是一种相对性状（用A、a表示）。现用两个杂合子自交所产生的种子作实验种子，将400粒播种在黑暗处，另400粒播种在有光处。萌发后统计幼苗的表现型，结果如下表。以下对实验结果的分析错误的是（ ）
表现型环境 绿色幼苗 白色幼苗
黑暗 0 395
有光 299 88
A.光是叶绿素形成的必要条件
B．光照条件下能形成叶绿素是显性性状
C．表现型是基因型和环境因素共同作用的结果
D．绿色幼苗的基因型都是AA
题组二 分离定律的应用
6．（2012·合肥模拟）玉米的紫粒和黄粒是一对相对性状。同一品系X的黄粒玉米，若自花传粉，后代全部是黄粒玉米；若接受另一品系Y紫粒玉米的花粉，后代既有黄粒的也有紫粒的。由此推测可知 （　　）
A．紫色是显性性状 B．黄色是显性性状
C．品系X是杂种 D．品系Y是纯种
7．（2010·南京模拟）根据如图所示实验，下列结论不正确的是（ ）
A．所有的黑羊的亲代中至少有一方是黑羊
B．F1黑羊的基因型与亲代黑羊的基因型相同
C．F2黑羊的基因型都与F1黑羊相同
D．白色是隐性性状
8．已知小麦抗锈病是由显性基因控制的，让一株杂合子小麦自交获得F1，淘汰掉其中不抗锈病的植株后，再自交获得F2。从理论上计算，F2中不抗锈病的植株占总数的（ ）
A．1/4 B．1/6 C．1/8 D．1/16
9．（2010·江苏生物，20）喷瓜有雄株、雌株和两性植株，G基因决定雄株，g基因决定两性植株，g－基因决定雌株。G对g、g－是显性，g对g－是显性，如：Gg是雄株，gg－是两性植株，g－g－是雌株。下列分析正确的是（ ）
A．Gg和Gg－能杂交并产生雄株
B．一株两性植株的喷瓜最多可产生三种配子
C．两性植株自交不可能产生雌株
D．两性植株群体内随机传粉，产生的后代中，纯合子比例高于杂合子
题组三 应用提升
10. （2012·合肥质量检测）已知马的栗色与白色为一对相对性状，由常染色体上的等位基因A与a控制，在自由放养多年的一群马中，两基因频率相等，每匹母马一次只生产1匹小马。以下关于性状遗传的研究方法及推断不正确的是（ ）。
A．选择多对栗色马和白色马杂交，若后代栗色马明显多于白色马则栗色为显性；反之，则白色为显性
B．随机选出1匹栗色公马和4匹白色母马分别交配，若所产4匹马全部是白色，则白色为显性
C．选择多对栗色马和栗色马杂交，若后代全部是栗色马，则说明栗色为隐性
D．自由放养的马群自由交配，若后代栗色马明显多于白色马，则说明栗色马为显性
11．在豚鼠中，黑色皮毛对白色皮毛为显性。如果一对杂合的黑毛豚鼠交配，一胎产下4仔，此4仔的表现型可能是（多选）（ ）
A．全都黑色 B．3黑1白
C．1黑3白 D．全部白色
12．大约在70个表现正常的人中有一个白化基因携带者。一个表现正常、其双亲也正常、但有一个白化病弟弟的女人，与一无亲缘关系的正常男子婚配。问他们所生的孩子患白化病的概率是（ ）
A．1/9 B．1/8 C．1/420 D．1/560
13．在豌豆中，高茎与矮茎的有关遗传因子为A、a，将A、B、C、D、E、F、G七种豌豆分四组进行杂交得到如下结果。
杂交后代杂交组合 高茎 矮茎 总植株数
①A×B 210 70 280
②C×D 0 250 250
③E×F 190 190 380
④G×D 300 0 300
请分析回答下列问题：
（1）豌豆性状遗传的实质是_________________________________________ ___________________；在遗传过程中起桥梁作用的细胞是________。
（2）上述实验所获得的高茎纯合子占高茎植株总数的________________%。
（3）在所有子代中，能稳定遗传和不能稳定遗传的数量比例为________。
（4）豌豆G、C、A的遗传因子组成分别是_________________________________________ _______________________________。
（5）①、②、③的交配方式分别是___________________________________________ _____________________________。
（6）高茎与矮茎遗传因子的遗传符合________定律，它的实质是________________________________________________________________________。
高考真题体验
1.（2012·新课标全国）一对毛色正常鼠交配，产下多只鼠，其中一只雄鼠的毛色异常。分析认为，鼠毛色出现异常的原因有两种：一是基因突变的直接结果（控制毛色基因的显隐性未知，突变只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因）；二是隐性基因携带者之间交配的结果（只涉及亲本常染色体上一对等位基因）。假定这只雄鼠能正常生长发育，并具有生殖能力，后代可成活。为探究该鼠毛色异常的原因，用上述毛色异常的雄鼠分别与其同一窝的多只雌鼠交配，得到多窝子代。请预测结果并作出分析。
（1）如果每窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例均为 ，则可推测毛色异常是 性基因突变为 性基因的直接结果，因为 。
（2）如果不同窝子代出现两种情况，一种是同一窝子代中毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例为 ，另一种是同一窝子代全部表现为 鼠，则可推测毛色异常是隐性基因携带者之间交配的结果。
2（2012·江苏高考）下列关于遗传实验和遗传规律的叙述，正确的是（ ）
A. 非等位基因之间自由组合，不存在相互作用
B. 杂合子与纯合子基因组成不同，性状表现也不同
C. 孟德尔巧妙设计的测交方法只能用于检测F1的基因型
D. F2的3:1性状分离比一定依赖于雌雄配子的随机结合
3（2012·福建高考）现有翅型为裂翅的果蝇新品系，裂翅（A）对非裂翅（a）为显性。杂交实验如图1.
（1）上述亲本中，裂翅果蝇为______________（纯合子/杂合子）。
（2）某同学依据上述实验结果，认为该等位基因位于常染色体上。请你就上述实验，以遗传图解的方式说明该等位基因可能位于X染色体上。 。
（3）现欲利用上述果蝇进行一次杂交实验，以确定该等位基因是位于常染色体还是X染色体。请写出一组杂交组合的表现型：_________（♀）×_________（♂）。
（4）实验得知，等位基因（A、a）与（D、d）位于同一对常染色体上，基因型为AA或dd 的个体胚胎致死。两对等位基因功能互不影响，且在减数分裂过程不发生交叉互换。这两对等位基因______________（遵循/不遵循）自由组合定律。以基因型如图2的裂翅果蝇为亲本，逐代自由交配，则后代中基因A的频率将____________（上升/下降/不变）
4.（2011·海南高考）孟德尔对于遗传学的重要贡献之一是利用设计巧妙的实验否定了融合遗传方式。为了验证孟德尔遗传方式的正确性，有人用一株开红花的烟草和一株开白花的烟草作为亲本进行实验。在下列预期结果中，支持孟德尔遗传方式而否定融合遗传方式的是（ ）。
A．红花亲本与白花亲本杂交的F1代全为红花
B．红花亲本与白花亲本杂交的F1代全为粉红花
C．红花亲本与白花亲本杂交的F2代按照一定比例出现花色分离
D．红花亲本自交，子代全为红花；白花亲本自交，子代全为白花
5.（2010·天津高考）食指长于无名指为长食指，反之为短食指，该相对性状由常染色体上一对等位基因控制（TS表示短食指基因，TL表示长食指基因）。此等位基因表达受性激素影响，TS在男性中为显性，TL在女性中为显性。若一对夫妇均为短食指，所生孩子中既有长食指又有短食指，则该夫妇再生一个孩子是长食指的概率为（ ）。
A.1/4 B.1/3 C.1/2 D.3/4
6．（2009·江苏高考）下列有关孟德尔豌豆杂交实验的叙述，正确的是（ ）。
A．孟德尔在豌豆开花时进行去雄和授粉，实现亲本的杂交
B．孟德尔研究豌豆花的构造，但无需考虑雌蕊、雄蕊的发育程度
C．孟德尔根据亲本中不同个体表现型来判断亲本是否纯合
D．孟德尔利用了豌豆自花传粉、闭花受粉的特性
7.（2009·山东高考）人类常染色体上β 珠蛋白基因（A＋）既有显性突变（A）又有隐性突变（a），突变均可导致地中海贫血。一对皆患地中海贫血的夫妻生下了一个正常的孩子，这对夫妻可能（ ）。
A．都是纯合子（体） B．都是杂合子（体）
C．都不携带显性突变基因 D．都携带隐性突变基因
8．（2009·北京高考）鸭蛋蛋壳的颜色主要有青色和白色两种。金定鸭产青色蛋，康贝尔鸭产白色蛋。为研究蛋壳颜色的遗传规律，研究者利用这两个鸭群做了五组实验，结果如下表所示。
杂交组合 第1组 第2组 第3组 第4组 第5组
康贝尔鸭♀×金定鸭♂ 金定鸭♀×康贝尔鸭♂ 第1组的F1自交 第2组的F1自交 第2组的F1♀×康贝尔鸭♂
后代所产蛋颜色及数目 青色（枚） 26 178 7 628 2 940 2 730 1 754
白色 （枚） 109 58 1 050 918 1 648
请回答以下问题。
（1）根据第1、2、3、4组的实验结果，可判断鸭蛋壳的________色是显性性状。
（2）第3、4组的后代均表现出________现象，比例都接近________。
（3）第5组实验结果显示后代产青色蛋的概率接近________，该杂交被称为________，用于检验________。
（4）第1、2组的少数后代产白色蛋，说明双亲中的________鸭群中混有杂合子。
5）运用________________方法对上述遗传现象进行分析，可判断鸭蛋壳颜色的遗传符合孟德尔的________________定律。
学案19 孟德尔的豌豆杂交实验（一）
答案与和解析
基础自查
一、
1．(1)豌豆是自花传粉植物，而且是闭花受粉，所以在自然状态下一般是纯种。若人工去雄授粉，时间应为开花前(前/后)。
(2)豌豆具有许多易于区分的性状。
2．P：亲代F1：子一代F2：子二代
×：杂交 ：自交♀：(雌性)母本♂：(雄性)父本
3．P 高茎×矮茎→F1高茎 →F23高茎∶1矮茎
4． 先除去未成熟花的全部雄蕊，然后套上纸袋，待雌蕊成熟时，采集另一植株的花粉，撒在去雄花的雌蕊的柱头上，再套上纸袋。
二、遗传因子 成对 D d Dd 遗传因子 D d D d 随机的 DD Dd Dd dd
三、1．测交
目的：验证对分离现象的解释。
↓
选材：F1与隐性纯合子。
↓
预期结果：Dd×dd→1Dd∶1dd。
↓
实验结果：F1高茎×矮茎＝30高∶34矮≈1∶1。
↓
结论：实验数据与理论分析相符合，从而证明对分离现象理论解释的正确性。
2．性状分离比的模拟实验。
(1)甲、乙两个小桶分别代表雌雄生殖器官，甲、乙内的彩球分别代表雌雄配子，用不同彩球随机组合模拟生物在生殖过程中雌雄配子的随机结合。
(2)①要随机抓取，且抓完一次将小球放回原小桶并搅匀。
②重复的次数足够多。
判一判 ①可以，♀、♂配子的数量可以不相同，一般♂配子多于♀配子；
②不可以，产生D和d两种配子的比例是1∶1。
(3)彩球组合类型数量比DD∶Dd∶dd≈1∶2∶1，彩球代表的显隐性状的数值比接近3∶1。
四、分离定律——得出结论
1．等位基因随同源染色体的分开而分离。(如下图)
2．减数第一次分裂后期。
思考 F1配子的种类是指雌、雄配子分别有两种：D和d，D和d的比例为1 ∶1，而不是雌、雄配子的比例为1∶1。生物一般雄配子的数量远远多于雌配子的数量，如豌豆。
课堂深化探究
1．(1)F1为何只表现高茎性状？
(2)F2中矮茎性状为什么会重新出现？
(3)F2性状的分离比为何是3∶1
2．(1)生物的性状是由遗传因子决定的。
(2)体细胞中遗传因子成对存在，如DD、Dd表现高茎，dd表现矮茎。
(3)配子中只含每对遗传因子中的一个，所以F1(Dd)可产数量相等的D配子和d配子。
(4)雌雄配子的结合是随机的。
3．测交法
2．细胞学基础及实质
实质：在杂合子内，成对的遗传因子(等位基因)分别位于一对同源染色体上，具有一定的独立性，在杂合子形成配子时，等位基因随着同源染色体的分开而分离，分别进入两个不同的配子中，独立地随着配子遗传给后代。
二．概念辨析
1．等位基因与非等位基因
(1)等位基因：位于同源染色体的同一位置上，控制相对性状的基因。如图中A和a、D和d、E和e都是等位基因，而B和B、C和C虽然位于同源染色体的同一位置上，但不是控制相对性状的基因，它们是控制相同性状的基因，称为相同基因，而不能称为等位基因。
(2)非等位基因在体细胞内有两种存在方式
一是非同源染色体上的基因，互为非等位基因，如图中A和E或e，E与A或a等，其遗传方式遵循自由组合定律；
二是位于同源染色体上不同位置(座位)上的基因，互为非等位基因，如图中A和D或d等，其遗传方式不遵循自由组合定律。
2．基因型与表现型
(1)基因型：与表现型有关的基因组成；表现型：生物个体表现出来的性状。
(2)关系：在相同的环境条件下，基因型相同，表现型一定相同；在不同环境中，即使基因型相同，表现型也未必相同。表现型是基因型与环境共同作用的结果。
三．显、隐性判定及纯合子、杂合子判定
（一）一对相对性状的显隐性判断
1．(1)不同性状的亲本杂交 子代只出现一种性状 子代所出现的性状为显性性状。
(2)相同性状的亲本杂交 子代出现性状分离 子代所出现的新性状为隐性性状。
2．具一对相对性状的亲本杂交 F2代性状分离比为3∶1 分离比为3的性状为显性性状。
3．
（二）纯合子与杂合子的比较与鉴定
比 较 纯合子 杂合子
特 点 ①不含等位基因；②自交后代不发生性状分离 ①至少含一对等位基因；②自交后代会发生性状分离
实验鉴定 测交 纯合子×隐性类型↓测交后代只有一种类型(表现型一致) 杂合子×隐性类型↓测交后代出现性状分离
自交 纯合子自交后代不发生性状分离 杂合子自交后代发生性状分离
花粉鉴定方法 花粉的基因型只有一种 花粉的基因型至少两种
四．分离定律的应用及适用范围
（一）表现型与基因型的相互推导
1．由亲代推断子代的基因型与表现型[正推型]
亲 本 子代基因型 子代表现型
AA×AA AA 全为显性
AA×Aa AA∶Aa＝1∶1 全为显性
AA×aa Aa 全为显性
Aa×Aa AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1 显性∶隐性＝3∶1
Aa×aa Aa∶aa＝1∶1 显性∶隐性＝1∶1
aa×aa aa 全为隐性
（二）分离定律的应用
1．正确解释某些遗传现象
“有中生无”，显性“无中生有”，肯定是隐性遗传病。
2．指导杂交育种
(1)连续自交，直到不发生性状分离为止，收获性状不发生分离的植株上的种子，留种推广。
(2)一旦出现就能稳定遗传，便可留种推广。
(3)优良性状为杂合子：两个纯合的不同性状个体杂交后代就是杂合子，但每年都要育种。
3．
Fn 杂合子 纯合子 显性纯合子 隐性纯合子 显性性状个体 隐性性状个体
所占比例 1－ － － ＋ －
(1)杂合子Aa连续自交，第n代的比例情况如下表：
(2)根据上表比例，纯合子、杂合子所占比例坐标曲线图为：
由该曲线得到的启示：在育种过程中，选育符合人们要求的个体(显性)，可进行连续自交，直到性状不再发生分离为止，即可留种推广使用。
特别提醒
①在逐代淘汰隐性个体的情况下，Fn中显性纯合子所占比例为(2n-1)/(2n+1)。
②在杂交育种时，可通过杂合子连续自交的方法获得显性纯合子。
（三）分离定律的适用范围及解题涉及的特殊问题
1．(1)范围
①真核生物有性生殖的细胞核遗传。
②一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。
(2)适用条件
①子一代个体形成的配子数目相等且生活力相同。
②雌雄配子结合的机会相等。
③子二代不同基因型的个体存活率相同。
④遗传因子间的显隐性关系为完全显性。
⑤观察子代样本数目足够多。
对应训练
1.C [本题考查孟德尔豌豆杂交实验中涉及的假说—演绎法。孟德尔在观察到F2高茎与矮茎比例接近3∶1时，提出的假说是：生物的性状是由遗传因子决定的，生物体内的遗传因子是成对存在的，在产生配子时成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同配子中。受精时，雌雄配子的结合是随机的。演绎的过程为：若F1产生配子时，成对的遗传因子彼此分离，则测交后代会出现2种表现型，比例为1∶1。]
2.解析 本题考查基因型与表现型的关系。表现型是基因型与环境共同作用的结果，由环境引起的变异属于不可遗传的变异。
答案 C
知识拓展 表现型＝基因型(内因)＋环境条件(外因)，遗传物质改变(突变、重组)引起的变异可遗传，仅由环境引起的变异不可遗传。
3.解析 A、B项所述内容均为实验存在事实或实验现象，不属于假说的内容。因受科技发展水平的限制，孟德尔时期没有发现染色体结构，因此假说的内容不包含遗传因子与同源染色体的位置关系，D项错误。
答案 C
4.解析 鉴定某生物是否是纯种，对于植物来说可以采用自交、测交的方法，其中自交是最简便的方法，对于动物来说则只能用测交的方法。要区分一对相对性状的显隐性关系，可以让生物进行杂交，有两种情况可以做出判断，若是两个相同性状的生物个体杂交，后代中出现了性状分离，则亲本的性状为显性性状；若是不同性状的生物个体杂交，许多后代中都出现一种性状，则此性状为显性性状。不断地自交可以明显提高生物品种的纯合度。测交的重要意义是可以鉴定显性个体的基因型。
答案 B
5.解析 本题考查了遗传的相关知识。由题意，个体的基因型为Gg和Gg－，其表现型都为雄株，因而不能杂交，A错；两性植株的基因型有gg、gg－两种，产生的配子只有一种或两种类型，B错；基因型为gg－的两性植株自交后代会出现g－g－的雌株，C错。
答案 D
实验探究
解析　用两粒种子作为亲本种植，获得的子代数量太少没有说服力，而且还有一定的偶然性。应该将该果穗上的种子全部作为亲本进行实验，单独隔离种植即让其进行自交，观察后代的表现型及比例：若全为高茎，则说明亲本为纯合子；若即有高茎又有矮茎，则说明亲本为杂合子(Aa)；若一部分亲本后代全为高茎，另一部分亲本后代即有高茎又有矮茎，则说明亲本既有纯合子(AA)又有杂合子(Aa)。
答案：选择样本太少，实验有一定的偶然性，不能代表全部子粒的基因型
实验思路：用该玉米穗上的全部子粒作为亲本，单独隔离种植(自交)，观察记录并分别统计子一代植株的高、矮(其他合理答案也可，下同)
预期现象及结论：
①若子一代全为高茎，说明该玉米穗上的子粒全是纯合子
②若全部亲本的子一代既有高茎又有矮茎，说明该玉米穗上的子粒全为杂合子
③若部分亲本的子一代全为高茎，另一部分亲本的子一代既有高茎又有矮茎，说明该玉米穗上的子粒既有纯合子也有杂合子
限时训练
题组一 基本概念及孟德尔实验
1．A [显性基因和隐性基因都能表达，但显性基因的表达效果掩盖了隐性基因的表达效果。]
归纳总结 读下图理解相关概念之间的关系
2．D [测交实验是将未知基因型的个体和隐性纯合子杂交的交配方式，其主要用途是测定被测个体的基因型，也可由此推测出被测个体产生配子的比例。]
3．ACD [孟德尔应用了假说—演绎法发现了遗传的两大定律，其问题的提出是在纯合亲本杂交、F1自交两组实验的基础上完成的；为验证假说的正确与否，孟德尔设计并完成了测交实验；选用豌豆作为实验材料是孟德尔成功的重要原因之一；孟德尔并没指出基因位于染色体上，完成该假设的是萨顿。]
科学方法 聚焦“假说—演绎”
(1)“假说—演绎”是现代科学研究中常用的一种科学方法，以下为“假说—演绎”推理的逻辑关系图：
(2)“假说—演绎”有利于同学们的逆向思维的培养和能力的提高，同学们在平时思考问题和解题时可常用“假说—演绎”法。譬如说在探究性实验中结果和结论的预测分析时就会用到“假设—演绎”法—先进行逆向思维分析，然后再进行正面组织答案进行描述。
4．D [孟德尔以豌豆作为实验材料，利用了豌豆自花传粉、闭花受粉的特性，这样可避免外来花粉的干扰。但需要考虑雌、雄蕊的发育程度，在花蕾期进行去雄，确保实现亲本杂交。孟德尔依据性状是否稳定地遗传给后代，来判断某表现型个体是否为纯合子。]
5．D
题组二 分离定律的应用
6. 解析：同一品系X的黄粒玉米自花传粉，后代全部是黄粒玉米，说明品系X的黄粒玉米是纯种。接受另一品系Y紫粒玉米的花粉，后代既有黄粒的也有紫粒的，性状发生分离，说明品系Y紫粒玉米是杂种，杂种所表现出来的性状是显性性状。
答案：A
7．C [由F1黑羊自由交配，后代发生性状分离可知，黑色对白色为显性，F1黑羊为杂合子，F2黑羊可以是杂合子，也可以是显性纯合子；又由于亲代黑羊的后代中有白羊，故亲本黑羊也是杂合子。]
8.．B [F1为Aa自交的产物，其基因型应为1/4AA，1/2Aa，1/4aa，淘汰掉不抗锈病的植株后，则有1/3AA，2/3Aa。它们自交后代F2中不抗锈病的植株仅来自2/3Aa的自交后代中，概率为2/3×1/4＝1/6，其余均为抗锈病品种，故答案应选B。]
9．D [Gg和Gg－均为雄株，因此两者不能杂交，A项错；两性植株共有gg和gg－两种基因型，最多产生两种类型的配子，B项错；基因型为gg－的两性植株自交，后代中有雌性植株出现，C项错；两性植株群体的随机传粉有gg自交、gg－自交、gg和gg－杂交三种情况：gg自交后代全为纯合子；gg－自交中一半为纯合子，一半为杂合子；gg和gg－杂交，后代中有一半为纯合子，一半为杂合子。所以综合三种情况，纯合子比例高于杂合子，D项正确。]
题组三 应用提升
10.解析 若栗色马为显性，则其纯合子和杂合子都存在，当和白色马杂交时，后代栗色马的数量则多于白色马；孟德尔遗传规律是运用统计学的方法，采用的数量必须足够多，B选项的数量较少，无法准确得出结论；多对栗色马和栗色马杂交，后代没有发生性状分离，可判断该性状可能是隐性；显性杂合子和纯合子都表现为显性性状，因此当马群自由交配时，后代显性性状数目一定大于隐性性状数目。
答案 B
知识拓展 判断显性性状和隐性性状的方法：(1)自交，看其后代有无性状分离，若有则亲本的性状为显性性状。(2)具有相对性状的两亲本杂交，看后代的表现型，若后代只表现一种亲本性状，则此性状为显性性状。(3)特殊情况下，设定基因来探究后代的表现型是否符合来确定性状的显隐性。(4)隐性性状的亲本自交后代都是隐性性状。
11．ABCD [杂合子在交配产仔时，一胎虽然产了4仔，但每一仔都是由卵细胞和精子分别受精形成的，是独立的。每一仔的性状都是3/4的可能性为黑色，1/4的可能性为白色，综上所述，在子代数量较少时各种可能性都有可能出现。]
12．C [这位女性其双亲表现正常但有一白化病的弟弟，可以得出其双亲的基因型为Aa×Aa，所以这位正常女性可能的基因型是AA、Aa，概率分别是1/3和2/3，与其婚配的男子是杂合体Aa的可能性为1/70，则可算出他们所生孩子患白化病的概率是2/3×1/70×1/4＝1/420。]
13．(1)亲代将遗传物质复制后传递给子代 配子
(2)10 (3)58∶63 (4)AA、aa、Aa (5)杂合子自交、隐性纯合子自交、测交 (6)分离 在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代
解析 根据后代相关数据比值可知，组合①中A、B均为Aa；组合②中C、D均为aa；组合③中E、F，一个为Aa，一个为aa，即测交组合；组合④中因已知D为aa，所以G为AA，进而推出各组合后代遗传物质组成情况：
后代组合 高茎 矮茎
AA Aa aa
① 70 140 70
② 0 0 250
③ 0 190 190
④ 0 300 0
合计 70 630 510
高考真题体验
1.
【答案】
（1） 1：1 隐 显 只有两个隐性纯合亲本中一个亲本的一个隐性基因突变为显性基因时，才能得到每窝毛色异常鼠与毛色正常鼠的比例均为1：1 的情况
（2） 1：1 毛色正常
【解析】
（1）若为基因突变，又只涉及一个亲本常染色体上一对等位基因中的一个基因，要想表现毛色异常，该突变只能为显性突变，即由隐性基因突变为显性基因，突变体为Aa，正常雌鼠为aa，所以后代毛色异常鼠与毛色正常的鼠比例均为1:1。
（2）若为亲本中隐形基因的携带者，此毛色异常的雄鼠的（基因型为aa）与同一窝的多只雌鼠（基因型为AA或Aa）交配后，不同窝的子代不同，若雌鼠为AA，后代全部为毛色正常鼠，若雌鼠为Aa，后代毛色异常鼠与毛色正常鼠比例是1:1。
2.【答案】D
【解析】位于同源染色体上的非等位基因不能自由组合，另外基因之间有互作现象，A错；当完全显性时，显性纯合子与杂合子性状相同，B错；测交既可检测F1的基因型，也可检测F1在产生配子时，成对的遗传因子是否分离，从而形成两种数量相等的配子，C错；如果没有雌雄配子的随机结合，雌雄各两种基因型的配子就无法得到比例相同的四种结合方式，也就得不到３：１的性状分离比，D正确
3.【答案】（1）杂合子 （2）
（3）非裂翅（♀）×裂翅（♂）（或裂翅（♀）×裂翅（♂））
（4）不遵循 不变
【解析】 （1）F1出现了非裂翅，说明亲本的裂翅是杂合子。
（2）只用图1中这一次杂交实验，是无法确定该等位基因位于常染色体还是X染色体，根据图1的实验结果也可以认为该等位基因是位于X染色体上，具体分析如下：表现为裂翅的雌果蝇为杂合子，基因型为XAXa,表现为非裂翅的雄果蝇的基因型为XaY，这样的组合，子代表现出来的结果将和图1中的一致。具体图解过程见答案。
（3）若通过一次杂交实验确定该位基因于常染体还是X染色体，对于XY型性别决定方式的生物常选用的方案是：雌性选隐性性状，雄性选显性性状。即：雌性非裂翅X雄性裂翅。如果子代表现是：雌性全为裂翅，雄性全为非裂翅，则说明基因位于X染色体上。如果子代中雌雄个体裂翅与非裂翅的比例都接近1：1（根据材料中可知，裂翅个体为杂合子），则说明基因是位于常染色体上。另外的一种方案如下：由于实验材料可利用实验中的果蝇，且根据题（2）可知Fl 的裂翅为杂合子，故也可选Fl中雌雄裂翅为亲本。若子代雌性全为裂翅，雄性既有裂翅又有非裂翅；说明基因位于X 染色体（亲本的基因型为XAXa和XAY）。若子代雌雄个体均有裂翅又有非裂翅且比例接近3：l，说明基因位于常染色体（亲本的基因型为Aa X Aa）。
（4）由于两对等位基因位于同一对同源染色体上，所以不遵循自由组合定律；图2所示的个体只产生两种配子：AD和ad，含AD的配子和含AD的配子结合，胚胎致死；含ad的配子和含ad的配子结合，也会胚胎致死；能存活的个体只能是含AD的配子和含ad的配子结合,因此无论自由交配多少代，种群中都只有AaDd的个体存活，A的基因频率不变。
4.解析 融合遗传主张子代的性状是亲代性状的平均结果，融合遗传方式传递的遗传性状在后代中不分离。基因的分离定律是双亲杂交F1表现显性亲本性状(或显性的相对性)，F1自交产生的F2后代会出现一定的分离比。故C正确。
答案 C
5.解析 本题考查遗传性状的概率计算问题，意在考查考生对遗传规律的应用能力。因TS在男性中为显性，TL在女性中为显性，该夫妇均为短食指，则女性的基因型为TSTS，男性的基因型为TSTL或TSTS；如果该男性的基因型为TSTS，则子代基因型都为TSTS，全部为短食指，与题干信息不符，因此男性的基因型为TSTL，则其子代的基因型和表现型分别为男性：TSTS(短食指)、TSTL(短食指)，女性：TSTS(短食指)、TLTS(长食指)，且每种基因型所占比例均为，因此再生一个孩子为长食指的概率为。
答案 A
6．解析 孟德尔以豌豆作为实验材料，利用了豌豆自花传粉、闭花受粉的特性，这样可避免外来花粉的干扰。但需要考虑雌、雄蕊的发育程度，在花蕾期进行去雄，确保实现亲本杂交。孟德尔依据性状是否稳定地遗传给后代，来判断某表现型个体是否为纯合子。
答案 D
7.解析 突变的结果是产生相应的等位基因，若为显性突变，则患者的基因型为A＋A或AA，若为隐性突变，则患者为aa。由于一对皆患地中海贫血的夫妻生下了一个正常的孩子，则这个正常孩子必含A＋基因，故夫妻双方中不可能有AA，而只能有A＋A，据此可排除A、C、D三项。
答案 B
8．解析 (1)(2)第1组和第2组中康贝尔鸭和金定鸭杂交，不论是正交还是反交，后代所产蛋颜色几乎全为青色。第3组和第4组为F1自交，子代出现了不同的性状，即出现性状分离现象，且后代性状分离比为3∶1。第3组：青色∶白色＝2 940∶1 050；第4组：青色∶白色＝2 730∶918，都接近于3∶1，所以可以推出青色为显性性状，白色为隐性性状。(3)由上述分析可知康贝尔鸭(白色)是隐性纯合子，第5组让F1与隐性纯合子杂交，这种杂交称为测交，用于检验F1是纯合子还是杂合子。实验结果显示后代产青色蛋的概率约为。(4)康贝尔鸭肯定是纯合子，若亲代金定鸭均为纯合子，则所产蛋的颜色应该均为青色，不会出现白色，而第1组和第2组所产蛋的颜色有少量为白色，说明金定鸭群中混有少量杂合子。(5)本实验采用了统计学的方法对实验数据进行统计分析，可知鸭蛋壳的颜色受一对等位基因控制，符合孟德尔的基因分离定律。
答案 (1)青 (2)性状分离 3∶1 (3)50% 测交 F1相关的基因组成 (4)金定 (5)统计学 基因分离
规律总结 高考中的遗传类试题往往是以表格的形式列出相关遗传材料，根据对这些材料的分析和处理，考查同学们的遗传学基础知识，此类题是近几年高考最常见的题型之一。其一般的解题方法是：(1)仔细阅读并理解表格材料，明确该表格反映的是什么信息。(2)围绕设问，联系遗传定律中的比值关系，找出相应的遗传学原理。(3)将材料中的问题与教材知识有机结合起来，将所需要的信息与相应的遗传学原理相结合，分析每一个设问，从而得出正确的结论。
www.第八单元 生命活动的调节与免疫
学案39 植物的激素调节
考纲要求
1.植物生长素的发现和作用(Ⅱ)。
2.其他植物激素(Ⅰ)。
3.植物激素的作用(Ⅲ)。
4.探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用。
复习要求：
1.植物生长素的发现和作用。
2.生长素的两重性，顶端优势，植物的向地性和背地性．
3.其他植物激素的作用。
基础自查
一．　生长素的发现过程(据图分析填空)
1．达尔文的实验
(1)实验过程及现象
单侧光照射下的现象分析：
a．
b．
c．
d．
实验结论：
2．詹森的实验
(1)实验过程及现象
单侧光照射下的现象分析：
e．
f．
(2)实验结论：
3．拜尔的实验
(1)实验过程及现象
(2)结论：
4．温特的实验
(1)实验过程及现象
(2)结论：
5．植物激素：
二、生长素的产生、分布和运输
1．生长素的产生：
2．生长素的运输
(1)极性运输：
非极性运输：
3.分布： ，如
等处。
何为形态学的上端？何为横向运输？
三、生长素的生理作用
1．两重性　　
(1) 。
(2)
2．顶端优势
(1)现象： 。
(2)原因：
3．生长素类似物
(1)概念： 。
(2)应用：
四、其他植物激素的种类和生理作用
1．赤霉素：(1)合成部位：
(2)主要作用：
2．细胞分裂素：(1)合成部位：
(2)主要作用：
3．脱落酸：(1)合成部位：
(2)分布：
(3)主要作用：
4．乙烯：(1)合成部位：
(2)主要作用：
五、植物生长调节剂
1．概念：
2．优点：
3．应用实例：(1)用 催熟凤梨。(2)用一定浓度的 处理芦苇，使其纤维长度增加50%左右。
课堂深化探究
一．生长素的发现和生理作用
（一）燕麦胚芽鞘系列实验分析
　
以上实验均可设计相应对照实验，试分析：
(1)图①②表明： 。
(2)图①③表明： 。
(3)图③④对比分析可得出结论： 。
(4)图①②③④表明： 。
(5)图⑤⑥对比分析表明：
。
(6)图⑥⑦对比分析表明： 。
(7)图⑤⑥⑦对比分析表明： 。
(8)图③⑥⑧对比分析表明：
。
(9)图③⑨⑩对比分析表明： 。
(10)比较图 和 表明： 。
归纳：针对燕麦胚芽鞘的系列实验应明确下列结论
生长素的产生部位
b．发挥作用的部位
c．感光部位
d．生长素的作用
e．弯曲生长的原因
f．引起生长素分布不均匀的原因 等
特别提醒　生长素运输的方向及方式的剖析
(1)极性运输：生长素只能从形态学上端运往形态学下端，而不能由形态学下端运往形态学上端，即生长素的运输是极性运输，顶端优势现象能充分说明这一特点。
(2)横向运输：单侧光照射胚芽鞘，使得生长素在从上到下进行极性运输的同时，还能进行一定程度的横向运输，从而使胚芽鞘背光侧生长素比向光侧生长素多。同理，横放的植物，由于受到重力的影响，使茎、根的近地侧生长素分布得多，远地侧生长素分布得少。
(3)运输方式：生长素的运输在缺氧条件下会受到影响，同时，顶芽产生的生长素能逆浓度梯度向下运输并大量积累在侧芽部位，说明生长素的运输方式是主动运输。
(4)影响运输的原因
极性运输由内因——植物的遗传特性决定。
横向运输由外因——单侧光照、重力等引起。
二、植物向性运动原因分析
1．试分析向光性的原因
2．茎的负向重力性、根的向重力分析
三、生长素生理作用相关曲线解读
1．尝试对生长素的双重作用曲线进行分析
2．尝试对根、茎、芽对生长素的敏感程度曲线解读
3．单子叶、双子叶植物对生长素的敏感程度曲线解读
上图说明 ，
故可 来杀死单子叶作物地里的双子叶杂草。
特别提醒：(1)植物感光和感受重力的部位在尖端(芽尖、根尖等)，只有尖端处才可发生横向运输，从而导致生长素分布不均匀。
(2)判断植物能否生长，要看有无生长素且能否运至作用部位。
(3)判断植物能否弯曲，要看生长素分布是否均匀。单侧光、云母片、琼脂块、重力、旋转等都可能导致生长素分布不均匀。
四、多种激素对植物生命活动的共同调节
1．五种植物激素的比较
名称 产生部位 生理作用 对应的生长调节剂 应用
生长素
赤霉素
细胞分裂素
乙烯
脱落酸
2.多种激素的共同调节：在植物生长发育的过程中，任何一种生理活动都不是受单一激素控制的，而是多种激素相互作用的结果。这些激素之间，有的是相互促进的；有的是相互拮抗的。举例分析如下：
(1)相互促进方面的有
①促进果实成熟：
②促进种子发芽： 。
③促进植物生长： 。
④诱导愈伤组织分化成根或芽： 。
⑤延缓叶片衰老： 。
⑥促进果实坐果和生长： 。
(2)相互拮抗方面的有
①顶端优势： 。
②防止器官脱落： 。
③种子发芽： 。
④叶子衰老： 。
特别提醒　植物不同的生长发育时期以及不同的生理过程，各种激素所起的作用是不同的，有主次之分，如：
(1)果实发育主要是生长素的作用，果实成熟主要是乙烯的作用。
(2)生长素促进细胞伸长，即体积增大，细胞分裂素促进细胞分裂，即细胞数目增多，二者共同促进植株生长。
五、研究生长素相关特性的人工实验方法归类
1．单侧光影响胚芽鞘弯曲生长的实验方法
(1)暗盒开孔法
(2)锡纸遮盖法
2．人工处理影响胚芽鞘弯曲生长的实验方法
(1)云母片插入法
(2)琼脂块切割移植法
①直立生长；
②向左弯曲生长；
③④a＝b＋c，b>c(a、b、c为琼脂块中生长素含量)
(3)装置旋转法
3．重力影响生长素的分布的实验方法
(1)幼苗横置法
生长素浓度a(2)失重法：幼苗移到太空后，其向光性仍保留，但失去了根的向重力性和茎的负向重力性。
4．验证生长素的极性运输只能从形态学上端向下端运输
(1)画图表示实验操作方案：
实验现象：
5．探究生长素促进扦插枝条生根的最适浓度
(1)写出实验过程
实验分析
由曲线可知，促进扦插枝条生根的最适浓度是 ，在A点两侧，存在 。
预实验主要目的：
6．其他植物激素及植物生长调节剂生理功能的实验探究多仿照上述生长素的研究方法
对应训练
1．用燕麦胚芽鞘及幼苗⑦、⑧进行如下图所示实验，一段时间后，会引起弯曲现象的是(　　)
A．②⑤⑦ B．①②③⑤⑧
C．①③④⑥⑦ D．②⑤⑧
2．对胚芽鞘进行如下图的①～④实验，其中旋转均为匀速旋转，一段时间后停止旋转时，实验①、②装置仍停止在如图位置，则四个胚芽鞘的生长方向依次是(　　)
A．←↑→↑ B．←↑↑→
3.下图为种子发育过程、种子萌发和幼苗发育过程中内源激素、种子含水量以及营养物质积累量的变化，据图分析，在种子发育过程中有关植物激素的作用不正确的是(　　)
A．首先出现的是CK，其主要作用是促进细胞分裂和组织分化
B．其次增加的是GA和IAA，参与有机物向子粒的运输与积累
C．ABA促进种子贮藏蛋白的基因表达，并促进种子的脱水干燥，有利于种子的萌发
D．在植物生长发育过程中激素调节的特点是多种激素相互协调、共同调节
4已知在促进生长的浓度范围内，浓度相同时，生长素类似物萘乙酸(NAA)产生的促进生长作用大于吲哚乙酸(IAA)。为了验证NAA和IAA的这种差异，用胚芽鞘进行实验。下列说法错误的是(　　)
A．实验的单一变量是IAA和NAA的不同，无关变量是IAA和NAA的浓度、胚芽鞘、生长条件等
B．本实验可以通过测量胚芽鞘的弯曲程度或生长长度来记录实验结果
C．胚芽鞘首先要去掉尖端，排除自身产生的生长素对实验结果的影响
D．因为NAA产生的促进作用大于IAA，所以实验中NAA的浓度可以略小于IAA的浓度
5用燕麦胚芽鞘及幼苗⑦⑧进行如图所示的实验，一段时间后，会引起弯曲现象的是(箭头表示单侧光)(　　)。
A．②⑤⑦ B．①②③⑤⑧
C．①③④⑥⑦ D．②⑤⑧
6.下列有关植物激素的叙述，正确的是(　　)。
A．图1中生长素(IAA)和赤霉素(GA)同时存在对茎切段细胞分裂有促进作用
B．图2中生长素对不同植物的影响有差异，较高浓度的生长素可作为小麦田中的双子叶杂草除草剂
C．图3中幼根a侧生长素浓度若在曲线C点，则b侧生长素浓度一定在F点
D．图4中侧芽b和顶芽a所含生长素的浓度依次为A和D
实验探究
(2010·新课标)从某植物长势一致的黄化苗上切取等长幼茎段(无叶和侧芽)，将茎段自顶端向下对称纵切至约处后，浸没在不同浓度的生长素溶液中。一段时间后，茎段的半边茎会向切面侧弯曲生长形成如图甲所示的弯曲角度(α)，且α与生长浓度的关系如图乙所示。请回答问题。
(1)从图乙可知，在两个不同浓度的生长素溶液中，茎段半边茎生长产生的弯曲角度可以相同，请根据生长素作用的特性，解释产生这种结果的原因：________________________________________________________________________。
(2)将切割后的茎段浸没在一未知浓度的生长素溶液中，测得其半边茎的弯曲角度α1，从图乙中可查到与α1对应的两个生长素浓度，即低浓度(A)和高浓度(B)。为进一步确定待测溶液中生长素的真实浓度，有人将待测溶液稀释至原浓度的80%，另取切割后的茎段浸没在其中，一段时间后测量半边茎的弯曲角度将得到α2。请预测α2与α1相比较的可能结果，并得出相应的结论：____________________________________________________。
限时训练
题组一　生长素的运输与植物向性生长
1.如图为用燕麦胚芽鞘进行的向光性实验，下列叙述中正确的是(　　)
A．不生长也不弯曲的是③④
B．生长且向光弯曲的是②⑤
C．生长但不弯曲的是①④
D．生长且向左弯曲的是①⑤
2假设下图中含生长素(IAA)的琼脂块和胚芽鞘尖端产生的生长素量相同，则一段时间后对a、b、c、d四个空白琼脂块中所含生长素量的分析正确的是(　　)
　　　
A．c＞a＝b＞d B．a＝c＞b＝d
C．c＞a＞b＞d D．a＞c＞d＞b
3．下面是有关燕麦实验的示意图，图中所示燕麦胚芽鞘的某些部位纵向插入了云母片。请分析图中a至f的琼脂块中，生长素含量正确的一组是(　　)
INCLUDEPICTURE "../../../../Word批量替换模板/Word批量替换模板/101.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "../../../../Word批量替换模板/原创一轮复习稿件/101.TIF" \* MERGEFORMAT
A．a＜b、c＝d、e＝f B．a＜b、c＝d、e＜f
C．a＜b、c＜d、e＝f D．a＞b、c＝d、e＜f
题组二　生长素的功能及其他植物激素
4．植物激素中的赤霉素与生长素都能促进茎秆伸长，两者促进植物生长的关系可用下图表示，请根据图中信息和相关知识分析，下列说法正确的是(多选)(　　)
A．赤霉素和生长素都是植物细胞内合成的微量有机物
B．图中赤霉素对①过程起促进作用，对②过程也应该是促进作用
C．赤霉素促进茎秆伸长是通过提高生长素的含量而实现的
D．赤霉素与生长素的化学本质是相同的
5.种子的休眠、萌发与植物激素有着密切的关系。将休眠状态的糖枫种子与湿砂混合后放在0～5 ℃的低温下1～2个月，就可以使种子提前萌发，这种方法叫层积处理。如图表示糖枫种子在层积处理过程中各激素含量的变化情况。据图分析下列说法中不正确的是(　　)。
A．从图中可以看出脱落酸对种子的萌发起抑制作用
B．在种子破除休眠的过程中，赤霉素与脱落酸之间存在协同关系
C．导致种子休眠和眠发过程中各种激素变化的根本原因是细胞内基因的选择性表达
D．各种激素含量的变化说明了植物的生命活动不只受单一激素的调节，而是多种激素相互协调共同发挥作用
6.已知在促进生长的浓度范围内，浓度相同时，生长素类似物萘乙酸(NAA)产生的促进生长作用大于吲哚乙酸(IAA)。为了验证NAA和IAA的这种差异，用胚芽鞘进行实验。下列说法错误的是(　　)
A．实验的单一变量是IAA和NAA的不同，无关变量是IAA和NAA的浓度、胚芽鞘、生长条件等
B．本实验可以通过测量胚芽鞘的弯曲程度或生长长度来记录实验结果
C．胚芽鞘首先要去掉尖端，排除自身产生的生长素对实验结果的影响
D．因为NAA产生的促进作用大于IAA，所以实验中NAA的浓度可以略小于IAA的浓度
题组三　综合题
7．生长素具有促进植物生长的作用，乙烯有抑制植物生长的作用。如图是盆栽植物平放时，根与茎的生长情况。现已知，近地侧生长素(IAA)浓度高于背地侧；根对IAA的敏感性高于茎。
有人做了如下实验：将某种开花植物的根尖放在含不同浓度IAA的培养液中，加入少量蔗糖作为能源，同时设置了空白对照组。他发现在有生长素的培养液中出现了乙烯，且生长素浓度越高，培养液中乙烯浓度也越高，根尖的生长所受的抑制也越强。
(1)此人设置的空白对照组是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)本实验的自变量是________，因变量是________________________________。
(3)据此实验结果，可推知图中根向地生长的原因是____________________________
________________________________________________________________________。
(4)请你用表格形式呈现本实验的设计思路。
8.(2010·北京理综，29)在验证生长素类似物A对小麦胚芽鞘(幼苗)伸长影响的实验中，将如图1所示取得的切段浸入蒸馏水中1 h后，再分别转入5种浓度的A溶液(实验组)和含糖的磷酸盐缓冲液(对照组)中。在23 ℃的条件下，避光振荡培养24 h后，逐一测量切段长度(取每组平均值)，实验进行两次，结果见图2。
请分析并回答问题。
(1)生长素类似物是对植物生长发育有重要________作用的一类化合物。本实验中________mg/L浓度的溶液促进切段伸长的效果最明显。
(2)振荡培养的目的是：①增加溶液中的________以满足切段细胞呼吸的需求；②使切段与溶液成分接触更________。
(3)生长素类似物A应溶解于________中，以得到5种浓度的A溶液。切段浸泡在蒸馏水中的目的是减少________对实验结果的影响。
(4)图2中，对照组切段的平均长度是________mm。浓度为0.001 mg/L的溶液对切段伸长________(选填“有”或“无”)促进作用；与浓度为1 mg/L的结果相比，浓度为10 mg/L的溶液对切段的影响是________。
(5)图2中，浓度为0.1 mg/L时实验二所得数据与实验一偏差较大，在做原始记录时对该数据应________(选填下列选项前的字母)。
A．舍弃 B．修改 C．如实填写
为检验该浓度下相关数据的可靠性，还应________。
高考真题体验
1.（2012山东）1.果实生长发育和成熟受多种激素调节。下列叙述正确是
A.细胞分裂素在果实生长中起促进作用
B.生长素对果实的发育和成熟没有影响
C.乙烯在果实生长和成熟中起抑制作用
D.脱落酸在果实成熟中促进细胞分裂和果实脱落
2.（2012四川）4．为研究根背光生长与生长素的关系，将水稻幼苗分别培养在含不同浓度生长素或适宜浓度NPA （生长素运输抑制剂）的溶液中，用水平单侧光照射根部（如下图），测得根的弯曲角度及生长速率如下表：
处理方式测定指标 外源生长素（mg/L） NPA(μmol/L)
0 0.001 0.01 0.1 3
弯曲角度α（度） 37 40 31 22 16
生长速率（mm/天） 15 17 13 11 8
据此实验的结果，不能得出的结论是
A．根向光一侧的生长速率大于背光一侧
B．生长素对水稻根生长的作用具有两重性
C．单侧光对向光一侧生长素的合成没有影响
D．单侧光照射下根的背光生长与生长素的运输有关
3.（2012新课标）5.取生长状态一致的燕麦胚芽鞘，分为a、b、c、d四组。将a、b两组胚芽鞘尖端下方的一段切除，再从c、d两组胚芽鞘中的相应位置分别切取等长的一段，并按图中所示分别接入a、b两组胚芽鞘被切除的位置，得到a 、b 两组胚芽鞘。然后用单侧光照射，发现a 组胚芽鞘向光弯曲生长，b 组胚芽鞘无弯曲生长，其原因是（ ）
A.c组尖端能合成生长素，d组尖端不能
B.a 组尖端能合成生长素，b 组尖端不能
C.c组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，d组尖端的生长素不能
D.a 组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，b 组尖端的生长素不能
4.（2012浙江）不同浓度的生长素影响某植物乙烯生成和成熟叶片脱落的实验结果如图所示。下列有关叙述正确的是
A. 乙烯浓度越高脱落率越高
B. 脱落率随生长素和乙烯浓度增加而不断提高
C. 生长素和乙烯对叶片脱落的作用是相互对抗的
D. 生产上可喷施高浓度生长素类似物降低脱落率
5.（2012江苏）下列关于植物激素或类似物的叙述，正确的是（ ）
A.脱落酸能够调控细胞的基因表达
B.杨树顶芽的快速生长需要侧芽提供生长素
C.喷施生长素类似物可以保花保果但不能疏花疏果
D. 密封贮藏导致水果各种激素合成增加
6.（2012安徽）留树保鲜是通过延迟采收保持果实品质的一项技术。喷施赤霉素和2，4-D对留树保鲜柑橘的落果率和果实内源脱落酸含量的影响如图所示。下列有关分析不正确的是
A．喷施赤霉素和2，4-D能有效减少留树保鲜过程中的落果
B．留树保鲜过程中赤霉素与2，4-D对落果的调控有协同作用
C．喷施赤霉素和2，4-D能延缓留树保鲜过程中果实脱落酸含量的升高
D．赤霉素、2，4-D与内源脱落酸对落果的调控有协同作用
7．判断正误
(1)(2011·山东卷－A)草莓果实自然发育成熟与激素作用无关(　　)。
(2)(2011·山东卷－C)自然生长的雪松树冠呈塔形与激素作用无关(　　)。
8．(2011·浙江理综，30)研究人员进行了多种植物激素对豌豆植株侧芽生长影响的实验，结果见下图。
请回答：
(1)比较曲线1、2、3与4，可知________对侧芽的生长有抑制作用，其中起作用的主要激素是____________，而且________(激素)能解除这种激素的抑制作用。在保留顶芽的情况下，除了曲线3所采用的措施外，还可通过喷施________的化合物促进侧芽生长。
(2)比较曲线4与5，可知赤霉素能明显促进________。而在完整豌豆植株的顶芽中，赤霉素产生于______组织。
(3)分析上图，推测侧芽生长速度不同的原因是侧芽内____________浓度或比例的改变。
9.(2011·海南卷，13)取某植物的胚芽鞘和幼根，切除胚芽鞘尖端和幼根根尖的尖端(即切除根冠和分生区)，然后将胚芽鞘(近尖端向上)和幼根(近尖端向上)直立放置，分别在两者切面的左侧放置含有生长素的琼脂块(生长素浓度为促进胚芽鞘生长的最适浓度)，培养在黑暗条件下，幼根和胚芽鞘弯曲生长且方向相反，关于这一现象的说法，合理的是(　　)
A．胚芽鞘向左弯曲生长，生长素在胚芽鞘中是极性运输
B．胚芽鞘向右弯曲生长，生长素在胚芽鞘中是极性运输
C．幼根向左弯曲生长，生长素在胚芽鞘中是非极性运输
D．幼根向右弯曲生长，生长素在胚芽鞘中是非极性运输
10(2011·海南生物卷，13)取某植物的胚芽鞘和幼根，切除胚芽鞘尖端和幼根根尖的尖端(即切除根冠和分生区)，然后将胚芽鞘(近尖端向上)和幼根(近尖端向上)直立放置，分别在两者切面的左侧放置含有生长素的琼脂快(生长素浓度为促进胚芽鞘生长的最适浓度)，培养在黑暗条件下，幼根和胚芽鞘弯曲生长且方向相反，关于这一现象的说法，合理的是(　　)。
A．胚芽鞘向左弯曲生长，生长素在胚芽鞘中是极性运输
B．胚芽鞘向右弯曲生长，生长素在胚芽鞘中是极性运输
C．幼根向左弯曲生长，生长素在胚芽鞘中是非极性运输
D．幼根向右弯曲生长，生长素在胚芽鞘中是非极性运输
11(2011·江苏)人工合成的植物激素类似物常用于生产实践。某课题组研究了激素类似物甲和激素类似物乙对微型月季插条生根和侧芽生长的影响，请回答下列问题。
　　　　图1　　　　　　　　　　图2
(1)由图1得出的初步结论是：甲和乙对微型月季插条生根的影响分别是________、________。
(2)由图1的结果________(填“能”或“不能”)判断0.5 μmol/L的激素类似物乙对生根的影响。为探究3 μmol/L的激素类似物甲和0.5 μmol/L的激素类似物乙对微型月季插条生根的复合影响，应设计________种培养基。
(3)已知甲为生长素类似物，图2为其X、Y和Z三种浓度下对微型月季茎段侧芽生长的影响，则：
①X浓度的甲对微型月季茎段侧芽生长具有________作用。
②X浓度、Y浓度和Z浓度之间大小的关系是________。
12(2011·浙江理综，30)研究人员进行了多种植物激素对豌豆植株侧芽生长影响的实验，结果见下图。
请回答下面的问题。
(1)比较曲线1、2、3与4，可知________对侧芽的生长有抑制作用，其中起作用的主要激素是________，而且________(激素)能解除这种激素的抑制作用。在保留顶芽的情况下，除了曲线3所采用的措施外，还可通过喷施________的化合物促进侧芽生长。
(2)比较曲线4与5，可知赤霉素能明显促进________，而在完整豌豆植株的顶芽中，赤霉素产生于________组织。
(3)分析上图，推测侧芽生长速率不同的原因是侧芽内________浓度或比例的改变。
学案39 植物的激素调节
答案与解析
基础自查
一．　生长素的发现过程(据图分析填空)
1．达尔文的实验
(1)实验过程及现象
a．带胚芽鞘尖端的弯向光源生长；
b．去掉尖端的不生长也不弯曲；
c．遮尖端的直立生长；
d．不遮尖端的弯向光源生长。
(2)实验结论：单侧光照射能使胚芽鞘尖端产生某种刺激，并传递到下部的伸长区时，造成背光面比向光面生长快。
2．詹森的实验
(1) 单侧光照射下的现象分析：
e．切去尖端的不生长，也不弯曲；
f．隔一“琼脂片”的胚芽鞘则弯向光源生长。
(2)实验结论：胚芽鞘尖端产生的刺激，可以透过琼脂块传递给下部。
3．拜尔的实验
(1)实验过程及现象
黑暗条件下，把胚芽鞘的尖端切下，放在一侧，则向放置尖端相对的一侧弯曲生长。
(2)结论：胚芽鞘的弯曲生长是因为尖端产生的刺激在伸长区分布不均匀造成的。
4．温特的实验
(1) 去掉尖端的胚芽鞘上放置“接触过尖端”的琼脂块则弯曲生长，放置“未接触过尖端”的琼脂块则不生长不弯曲。
(2)造成胚芽鞘弯曲的是一种促进生长的物质，并命名为生长素。
5．由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。
二、生长素的产生、分布和运输
1．主要合成部位是幼芽、幼叶和发育中的种子。
2．(1)极性运输：从形态学上端运输到形态学下端，而不能反过来运输，极性运输是细胞的主动运输。
(2)非极性运输：在成熟组织中，可以通过韧皮部进行。
3．分布：相对集中地分布在生长旺盛
的部分，如胚芽鞘、芽和根顶端的分生组织、形成层，发育中的种子和果实等处。
4.植物生长方向的尖端为形态学的上端；与植物生长方向相垂直的方向为横向，在该方向的植物激素运输为横向运输。　
三、生长素的生理作用
1． (1)低浓度促进生长，不同器官对生长素的敏感程度由大到小依次为根＞芽＞茎。
(2)浓度过高时会抑制生长，甚至杀死植物。
2．(1)现象：顶芽优先生长，侧芽受到抑制。
(2)原因：顶芽产生的生长素向下运输，积累到侧芽，侧芽附近生长素浓度高，发育受到抑制，且侧芽对生长素敏感。
3．(1)概念：具有与生长素相似的生理效应的人工合成的化学物质，如a—萘乙酸、2,4－D等。
(2)应用：①防止果实和叶片的脱落；②促进果实发育，获得无子果实；③促使扦插枝条生根。
四、其他植物激素的种类和生理作用
1．赤霉素：(1) 主要是未成熟的种子、幼根和幼芽。(2) 促进细胞伸长　，从而引起植株增高；促进种子萌发和果实发育。
2．细胞分裂素：(1) 主要是根尖。(2) 促进细胞分裂。
3．脱落酸：(1) 根冠、萎蔫的叶片等。(2) 将要脱落的器官和组织中含量多。(3) 抑制细胞分裂，促进叶和果实的衰老和脱落。
4．乙烯：(1) 植物体的各个部位。(2) 促进果实成熟。
五、植物生长调节剂
1． 人工合成的对植物的生长发育有调节作用的化学物质。
2． 容易合成、原料广泛、效果稳定。
3． (1)用 乙烯利 催熟凤梨。(2)用一定浓度的赤霉素溶液处理芦苇，使其纤维长度增加50%左右。
课堂深化探究
一．生长素的发现和生理作用
（一）燕麦胚芽鞘系列实验分析：
(1)图①②表明：光并未抑制胚芽鞘的生长(光未抑制促进生长的物质的合成)。
(2)图①③表明：光照不均匀(单侧光照)会引起胚芽鞘生长不均匀，即造成向光弯曲。
(3)图③④对比分析可得出结论：胚芽鞘弯向光源生长是因为有了尖端的缘故。
(4)图①②③④表明：胚芽鞘生长和弯曲与尖端有关。
(5)图⑤⑥对比分析表明：胚芽鞘生长与否和琼脂块本身无关，而是与处理过的琼脂块中的某种物质有关。
(6)图⑥⑦对比分析表明：该物质能向下运输则胚芽鞘生长，反之，则胚芽鞘不生长。
(7)图⑤⑥⑦对比分析表明：尖端产生了某种物质向下运输，促使胚芽鞘生长。
(8)图③⑥⑧对比分析表明：该物质分布不均匀，是胚芽鞘弯曲生长的根本原因，而单侧光照仅仅是影响该物质分布不均匀的原因而已。
(9)图③⑨⑩对比分析表明：感受光刺激的部位是胚芽鞘尖端，发生弯曲的部位在尖端下部。
(10)比较图 和 表明：生长素的横向运输部位在胚芽鞘尖端，即感光部位。
归纳：针对燕麦胚芽鞘的系列实验应明确下列结论
a．生长素的产生部位——胚芽鞘尖端
b．发挥作用的部位——尖端下面一段
c．感光部位——胚芽鞘尖端
d．生长素的作用——促进生长
e．弯曲生长的原因——生长素分布不均匀，导致生长不均匀
f．引起生长素分布不均匀的原因——单侧光照、地心引力等
二、植物向性运动原因分析
1． 单侧光照射胚芽鞘尖端(或植物茎尖)，导致生长素横向运输(向光侧→背光侧)而分布不均匀。
→弯向光源生长
可见向光性产生的内部因素是生长素分布不均匀，外部因素是单侧光的照射。
2．原因：地心引力→生长素分布不均匀→近地侧浓度高→
三、生长素生理作用相关曲线解读
1． (1)当生长素浓度小于i时均为“低浓度”，高于i时才会抑制植物生长，成为“高浓度”。
(2)曲线中OH段表明：随生长素浓度升高，促进生长作用增强。
(3)曲线中HC段表明：随生长素浓度升高，促进生长作用减弱(但仍为促进生长)。
(4)H点表示促进生长的最适宜浓度为g。
(5)C点表示促进生长的“阈值”，即大于C所处生长素浓度，将会使生长受抑制，此即所谓的“高浓度”。
2．(1)不同浓度的生长素作用于同一器官上，引起的生理功效不同(促进效果不同或抑制效果不同)。
(2)同一浓度的生长素作用于不同器官上，引起的生理功效也不同，这是因为不同的器官对生长素的敏感性不同(敏感性大小：根>芽>茎)，也说明不同器官正常生长要求的生长素浓度不同。
(3)曲线在A′、B′、C′点以上的部分体现了不同浓度生长素不同的促进效果，而且A、B、C三点代表最佳促进效果点。
(4)“高浓度”生长素是指分别大于A′、B′、C′点对应的浓度，“低浓度”是指分别小于A′、B′、C′点对应的浓度，高和低是相对而言。
(5)不要将AA′、BB′、CC′段理解为抑制阶段，这些阶段仍体现生长素的促进作用，只是促进作用逐渐降低。
(6)A′、B′、C′点既不促进生长，也不抑制生长。
3．不同种类的植物对生长素的敏感程度不同，双子叶植物较单子叶植物敏感 用较高浓度的生长素类似物
四、多种激素对植物生命活动的共同调节
1．五种植物激素的比较
名称 产生部位 生理作用 对应的生长调节剂 应用
生长素 幼根、幼芽及发育的种子 促进生长，促进果实发育 萘乙酸、2，4 D ①促进扦插枝条的生根；②促进果实发育，防止落花落果；③农业除草剂
赤霉素 幼芽、幼根、未成熟的种子等幼嫩的组织和器官 ①促进细胞伸长，引起植株长高；②促进种子萌发和果实发育 ①促进植物茎秆伸长；②解除种子和其他部位休眠，提早用来播种
细胞分裂素 正在进行细胞分裂的器官(如幼嫩根尖) ①促进细胞分裂和组织分化；②延缓衰老 青鲜素 蔬菜贮藏中，常用它来保持蔬菜鲜绿，延长贮存时间
乙烯 植物各部位，成熟的果实中更多 促进果实成熟 乙烯利 处理瓜类幼苗，能增加雌花形成率，增产
脱落酸 根冠、萎蔫的叶片等 抑制细胞分裂，促进叶和果实衰老与脱落 落叶与棉铃在未成熟前的大量脱落
2.多种激素的共同调节：
(1)相互促进方面的有
①促进果实成熟：乙烯、脱落酸。
②促进种子发芽：细胞分裂素、赤霉素。
③促进植物生长：细胞分裂素、生长素。
④诱导愈伤组织分化成根或芽：生长素、细胞分裂素。
⑤延缓叶片衰老：生长素、细胞分裂素。
⑥促进果实坐果和生长：生长素、细胞分裂素、赤霉素。
(2)相互拮抗方面的有
①顶端优势：生长素促进顶芽生长，细胞分裂素和赤霉素都促进侧芽生长。
②防止器官脱落：生长素抑制花朵脱落，脱落酸促进叶、花、果的脱落。
③种子发芽：赤霉素、细胞分裂素促进，脱落酸抑制。
④叶子衰老：生长素、细胞分裂素抑制，脱落酸促进。
五、研究生长素相关特性的人工实验方法归类
4．验证生长素的极性运输只能从形态学上端向下端运输
(1)
(2) A组去掉尖端的胚芽鞘向右弯曲生长，B组去掉尖端的胚芽鞘不生长不弯曲。
5．探究生长素促进扦插枝条生根的最适浓度
(1)实验过程
(2) A点对应的生长素浓度， 存在促进生根效果相同的两个不同生长素浓度。
①为进一步的实验摸索条件；②检验实验设计的科学性和可行性；③减少盲目性和人力、物力、财力的浪费。
对应训练
1．D　①a、b浓度相同，故直立生长；②向右弯曲生长；③直立生长；④直立生长；⑤向右弯曲生长；⑥不生长也不弯曲；⑦只有暗室内的幼苗旋转单侧光不影响生长素的分布，直立生长；⑧向小孔方向弯曲生长。
2．D　①中胚芽鞘旋转，则胚芽鞘尖端四周都能接受到光的刺激，但是旋转产生的离心力会导致生长素在外侧分布多，因此停留在如图位置时，向右弯曲生长；②暗箱不动，有单侧光从左边射入，但是胚芽鞘旋转使胚芽鞘的尖端各部位都能均匀接受单侧光，因此直立生长不弯曲；③由于生长素的运输受重力影响，因此B中的生长素比A多，故右侧生长比左侧快，向左弯曲生长；④旋转后A、B中生长素一样多，因此左右生长一样快，直立生长。
3　C　细胞分裂素的主要作用是促进细胞分裂与组织分化，在种子成熟过程的早期分泌较多，随后赤霉素和生长素分泌增多。种子成熟过程的晚期，脱落酸分泌较多，能抑制细胞分裂，促进果实的脱落，并促进种子脱水干燥，使种子进入休眠期(抑制了种子的萌发)。
4　D　实验单一变量是IAA和NAA的不同，二者的浓度应相同。
答案　D
6.解析　图1中，两种植物激素同时存在时，茎切段的伸长效果较好，但不能得出其对茎切段细胞分裂有促进作用，故A错误；小麦是单子叶植物，分析图2可知，双子叶植物对生长素相对比较敏感，所以较高浓度的生长素可作为单子叶农作物田中的双子叶杂草除草剂，故B正确；横放的植物受重力影响，致使近地侧生长素浓度相对较高，由于根对生长素比较敏感，根近地侧生长受抑制，若远地侧生长素浓度处于最适浓度(C点对应浓度)，则近地侧生长素浓度应大于E点对应的浓度，但不一定是F点对应的浓度，故C错误；植物表现出顶端优势，结合图4可知，顶芽a处的生长素浓度可处于最适浓度(B点对应浓度)，侧芽b处的生长素浓度应大于C点对应的浓度，故D错误。
答案　B
实验探究
解析　植物生长素的两重性曲线为一钟形曲线，在顶点为生长素最适浓度，高于或低于最适浓度，生长素的促进生长效果都会降低。
答案　(1)生长素的生理作用具有两重性，最适生长素浓度产生最大α值，高于最适浓度时有可能出现与低于最适浓度相同的弯曲生长，从而产生相同的α值。(2)若α2小于α1，则该溶液的生长素浓度为A；若α2大于α1，则该溶液的生长素浓度为B
限时训练
题组一　生长素的运输与植物向性生长
1C　由图可知，①胚芽鞘尖端被不透光的锡箔套住，则胚芽鞘直立生长；②锡箔套住胚芽鞘尖端下面一段，尖端能感光，会发生向光弯曲生长；③切去尖端并照光，由于没有生长素，所以既不生长也不弯曲；④在切去尖端的胚芽鞘上放置含生长素的琼脂块，由于没有尖端，不感光，生长素均匀向下运输，故直立生长；⑤含生长素的琼脂块放置在去掉尖端的胚芽鞘一侧，生长素分布不均匀，故向放置琼脂块的对侧弯曲生长
2　A　[植物的感光部位是尖端，有尖端单侧光就起作用，使背光一侧生长素分布多，而向光一侧分布少。(1)图中没有尖端，所以a与b两侧含量相同。(2)图中单侧光使背光侧生长素多，所以c＞d。由于总量相同，所以正确的是c＞a＝b＞d。
3．A　分析图可以看出，第1个图中b＞a，第2个图中，由于尖端插入云母片，生长素的分布不受光照影响，所以c＝d，第3个图虽然切除了尖端，却放上了含生长素的琼脂块，但琼脂块不能感受光刺激，故e＝f。
题组二　生长素的功能及其他植物激素
4．AC　赤霉素与生长素均为植物激素，是植物的一定部位产生的微量有机物，二者化学本质不同，能协同促进植物生长。由图示可知，赤霉素促进①生长素的合成。②为生长素转化为氧化产物，赤霉素对②起抑制作用。
5.解析　由图可知，在种子破除休眠的过程中，赤霉素与脱落酸之间的拮抗作用。赤霉素可打破休眠，促进种子萌发，而脱落酸则抑制种子萌发。
答案　B
规律总结　植物生长、成熟、衰老等任何一种生理过程都是多种激素共同调节的结果，但不同的生理过程中激素的作用有主有次；激素之间的关系有的协同，有的拮抗。
6.　D　实验单一变量是IAA和NAA的不同，二者的浓度应相同。
题组三　综合题
7.解析　本实验的目的是：验证在生长素的作用下，根尖产生了乙烯，而且生长素浓度越高，乙烯浓度越高，乙烯对植物的生长具有抑制作用。本实验的自变量是生长素的有无以及生长素的浓度，因变量是根尖的生长状况以及根尖细胞内乙烯的浓度。
8.解析　本题考查生长素类似物对胚芽鞘伸长影响的验证实验。(1)生长素类似物是微量、高效的一类化合物，对植物生长发育有重要调节作用；观察图2可以看出在1 mg/L浓度的A溶液中培养，切段伸长长度最大，效果最明显。
(2)培养过程要充分振荡，目的是：①增加氧气，满足切段细胞呼吸的需求；②使切段与溶液中的生长素类似物接触更均匀。
(3)对照组中加入含糖的磷酸盐缓冲液，为满足单一变量原则，实验组生长素类似物A也应溶解于含糖的磷酸盐缓冲液中；切段先在蒸馏水中浸泡1 h，是为了减少自身的内源激素对实验结果的影响。
(4)观察图2，生长素类似物A浓度为0时为对照组，切段的平均长度是7.0 mm。与对照组比较，浓度为0.001 mg/L的A溶液对切段伸长有促进作用；比较1 mg/L与10 mg/L的A溶液，10 mg/L的溶液对切段的促进伸长作用减弱。
(5)实验过程中，第二次实验与初始实验结果偏差较大，也应对结果如实填写，为检验数据的可靠性，避免偶然误差，还应重复实验。
答案　(1)调节　1
(2)①氧气　②均匀
(3)含糖的磷酸盐缓冲液　切段中内源激素
(4)7.0　有　促进伸长的作用减弱
(5)C　重复实验
高考真题体验
1.【答案】A
【解析】果实的生长发育和成熟受多种激素的调节，细胞分裂素促进细胞分裂，在果实生长中起促进作用，A对；生长素促进生长， B错误；乙烯促进果实成熟，C错误；脱落酸促进果实的衰老和脱落，D错误。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品（汉水丑生2012-7-13标记）
2.【答案】C
【解析】光会影响生长素的分布，但光能否影响生长素的合成，在本实验中并没有设计相应实验加以验证，故不能得出相应的结论。
3.【答案】D
【解析】根据题目中两个组别的处理可以分析出，c的放置方式是形态学的上端在上面，d的放置恰好相反，根据极性运输是从形态学的上端运输到形态学的下端这一原理，a 组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，b 组尖端的生长素不能，D对。
4.【解析】分析题图可知，随生长素浓度的增加，乙烯浓度不断增加，成熟叶片脱落率先增加后减少，因此A、B两项错误。生长素浓度较低时，随着生长素浓度的增加，乙烯浓度和叶片脱落率均增加，C项错误。从图中可以看出，高浓度生长素可降低叶片脱落率，因此生产上可喷施高浓度生长素类似物降低脱落率，D项正确。
【答案】D
5.【答案】A
【解析】生物的性状是由基因控制的，脱落酸能引起生物性状的改变，A正确；顶芽能合成生长素，不需要侧芽提供，B错；生长素具有两重性，既能防止落花落果，也能疏花疏果，C错；植物的生命活动受多种激素的调节，某一生理活动中有的激素分泌增多，而有的减少，D错。
6.【答案】D
【解析】由图可知，喷施赤霉素和2，4-D各自单独使用都能有效的减少留树保鲜过程的落果，且能够延缓留树保鲜过程中果实脱落酸含量的升高，而二者共同使用时落果率反而低，也就表明二者与脱落酸在对落果的调控中的作用应该是拮抗的。故选D。
7.解析　(1)草莓果实自然发育成熟是幼嫩的种子产生生长素作用的结果；(2)该现象利用了生长素作用的两重性中的顶端优势原理。
答案　(1)?　(2)?
8．(1)顶芽　生长素　细胞分裂素　对抗生长素　(2)侧芽的伸长　分生　(3)植物激素
解析　(1)通过曲线4与曲线1的对比发现，曲线4侧芽生长，在该对照实验中实验变量为顶芽的有无，所以可知对侧芽生长有抑制作用的是顶芽；比较曲线2、4，发现切口涂抹生长素后侧芽的生长受到抑制，所以对侧芽生长起抑制作用的是生长素；比较曲线1和曲线3，发现在保留顶芽的情况下，侧芽上涂抹细胞分裂素就能促进侧芽的生长，所以细胞分裂素可以解除生长素对侧芽生长的抑制作用。(2)对曲线4和5进行对比可知，实验变量为赤霉素的有无，因变量为侧芽的平均长度，实验结果为曲线5的平均长度大于曲线4，所以得出结论：赤霉素能明显促进侧芽生长。(3)综合分析侧芽的生长同时受生长素、细胞分裂素、赤霉素等的影响，所以推测侧芽生长速度不同的原因是侧芽内各种植物激素的浓度或比例的改变。
9．B　由题意知，当含生长素的琼脂块分别放在胚芽鞘 和根的切面左侧时，因生长素可进行极性运输，从形态学上端运输到形态学下端，引起尖端下部的生长，同时，促进胚芽鞘生长的生长素浓度对根的生长起抑制作用，故胚芽鞘向右侧弯曲生长，而根向左侧弯曲生长。
10答案　B
11解析　本题主要考查植物激素类似物的生理作用，意在考查考生分析实验数据和识图的能力。(1)根据图1中实验数据绘制的柱形图，可直观判断激素类似物甲促进月季插条生根，激素类似物乙抑制月季插条生根。(2)图1中，激素类似物乙的浓度由0至1 μmol/L，月季插条生根条数略有减少，但不能判断0.5 μmol/L的激素类似物乙对生根的影响；若要探究这两种激素类似物对月季插条生根的复合影响，应设计含有0.5 μmol/L激素类似物乙、含有3 μmol/L激素类似物甲、含有0.5 μmol/L激素类似物乙和3 μmol/L激素类似物甲和不加激素的4种培养基进行培养。(3)根据图2可知，在三种浓度的生长素类似物中，Z浓度的生长素类似物促进月季茎段侧芽生长的效果最佳，Y浓度次之，X浓度则表现为抑制。高于和低于最适生长素浓度的两个生长素浓度对促进月季茎段侧芽生长可能具有相同效应，浓度过高可起抑制作用。故可推知，X大于Y，也大于Z，但Z和Y之间的大小不确定。
答案　(1)促进生根　抑制生根　(2)不能　4　(3)①抑制
②X>Y，X>Z，Y与Z之间大小关系不确定
12解析　(1)比较1、2和4，当有顶芽存在及在去顶芽的切口处涂抹生长素时，侧芽生长都慢，由此推测，顶芽能够产生生长素，对侧芽的生长有抑制作用；1和3比较，当侧芽上涂抹细胞分裂素后，侧芽的生长速率加快，说明细胞分裂素能解除生长素的抑制作用；由曲线3的结果分析，对保留顶芽的植物喷施对抗生长素的化合物也能促进侧芽的生长。
(2)曲线4和5的变量是赤霉素，涂抹赤霉素的侧芽生长速率快，因此可断定赤霉素能促进侧芽的伸长；赤霉素在植物的分生组织中产生。
(3)综合5条曲线分析得出，在侧芽的生长过程中，不是某一种激素起作用，而是多种植物激素相互作用的结果。
答案　(1)顶芽　生长素　细胞分裂素　对抗生长素
(2)侧芽的伸长　分生　(3)植物激素
www.第十一单元 生物技术实践
学案58 微生物的培养与应用
考纲要求
1.微生物的分离和培养 实验与探究
2.某种微生物数量的测定 实验与探究
3. 培养基对微生物的选择作用 实验与探究
4.用微生物发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用 实验与探究
复习要求
1.理解培养基对微生物的选择利用并能利用选择培养基分离微生物
2.掌握培养微生物的过程、条件和方法
3.掌握测量微生物数量的方法、统计菌落数量的方法
4.能利用选择培养基分离微生物的方法
基础自查
一、微生物的实验室培养
1．培养基
(1)概念： 。
(2)成分：
2．无菌技术
3．实验操作
(1)牛肉膏蛋白胨固体培养基的制备
(2)微生物的分离方法
二、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1．分离原理：
统计菌落数目：
3．实验流程：
三、分解纤维素的微生物的分离
1．纤维素酶
2．纤维素分解菌的筛选原理
3．土壤中纤维素分解菌的筛选实验流程
课堂深化探究
一．微生物的培养与应用
1．微生物的实验室培养
(1)培养基
①概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。
②分类和应用
划分标准 培养基种类 特　点 用　途
物理性质 液体培养基
半固体培养基
固体培养基
化学成分 天然培养基
合成培养基
用途 选择培养基
鉴别培养基
③培养基配方及营养要素
基本营养要素：
营养要素 来源 功能
碳源 无机氮源
有机碳源
氮源 无机氮源
有机碳源
生长因子
特别提醒　①微生物最常用的碳源是糖类，尤其是葡萄糖；最常利用的氮源是铵盐、硝酸盐。
②对异养微生物来说，含C、H、O、N的有机化合物既是碳源，又是氮源、能源。
③有些培养基不需要添加特殊营养物质，生物自己能合成，如大肠杆菌能合成某些维生素，作为特殊营养物质。
④制备：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。
(2)微生物培养的无菌技术
①消毒和灭菌的区别
使用方法 结 果 常用的方法
消毒
灭菌
②三种常用灭菌方法的比较
灭菌方法 适用材料或用具 灭菌条件 灭菌时间
灼烧灭菌
干热灭菌
高压蒸汽灭菌
2.微生物的纯化培养及菌种的保藏
(1)原理：在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞，使其长成单个的菌落，这个菌落就是一个纯化的细菌菌落。
(2)方法：平板划线法、稀释涂布平板法。
方法 平板划线法 稀释涂布平板法
注意事项 (1)接种环的灼烧①第一次划线前： ②每次划线前： ③划线结束后： 灼烧接种环之后 (3)划线时最后一区域不要与第一区域相连(4)划线用力要大小适当，防止 (1)稀释操作时：每支试管及其中的9 mL水、移液管等均需灭菌；操作时，试管口和移液管应在离火焰1 cm～2 cm处(2)涂布平板时①涂布器用体积分数为70%酒精消毒，取出时，让多余酒精在烧杯中滴尽，然后将沾有少量酒精的涂布器在酒精灯火焰上引燃②不要将过热的涂布器放在盛放酒精的烧杯中，以免引燃其中的酒精③酒精灯与培养皿距离要合适，移液管管头不要接触任何物体
目的
培养
二、特定微生物的数量的测定
1．测定微生物数量的方法
(1)直接计数法：常用的是 。
(2)间接计数法：常用的是 。
2．测定微生物数量方法的实际应用
(1)土壤中好氧型细菌的计数
(2)检测天然水源中细菌总数和大肠杆菌菌落数
细菌总数通常是 。大肠杆菌菌落数通常是指
。
(3)检测某种食品中的细菌总数和大肠杆菌菌落数
一般说来，大肠杆菌菌落总数越多，说明 。
(4)土壤中分解尿素细菌的计数
某些细菌中含有尿素分解酶，能 。
3．制备系列稀释液的方法
将1 g土样放入99 mL无菌水中，制成102倍的稀释液，用1 mL无菌移液管吸取上述浓度的溶液0.5 mL，移入装有4.5 mL无菌水的试管中，即配制成103倍的稀释液，用同样的方法可以配制成104、105、106倍的稀释液。将待测样品进行稀释的目的是使微生物细胞分散开，使实验结果更接近真实值
三、培养基对微生物的选择分析
1．分离微生物的方法
从混合样品中获得某种微生物的方法通常有哪两种？
2．选择培养基及应用实例
(1)选择培养基：
(2)选择培养基应用举例
对应训练
1.不同的微生物对营养物质的需要各不相同。下列有关一种以CO2为唯一碳源的自养微生物营养的描述中，不正确的是(　　)。
A．氮源物质为该微生物提供必要的氮素
B．碳源物质也是该微生物的能源物质
C．无机盐是该微生物不可缺少的营养物质
D．水是该微生物的营养要素之一
2.如右图是微生物平板划线示意图。划线的顺序为1、2、3、4、5。下列操作方法正确的是(　　)。
A．操作前要将接种环放在火焰旁灭菌
B．划线操作须在火焰上进行
C．在5区域中才可以得到所需菌落
D．在1、2、3、4、5区域中划线前后都要对接种环灭菌
3.用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数，在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下几种统计结果，正确的是(　　)。
A．涂布了一个平板，统计的菌落数是230
B．涂布了两个平板，统计的菌落数是215和260，取平均值238
C．涂布了三个平板，统计的菌落数分别是21、212和256，取平均值163
D．涂布了三个平板，统计的菌落数分别是210、240和250，取平均值233
4.(2011·烟台模拟)可以鉴定出分解尿素的细菌的方法是(　　)。
A．以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂
B．以尿素为唯一氮源的培养基中加入二苯胺试剂
C．以尿素为唯一氮源的培养基中加入苏丹Ⅲ试剂
D．以尿素为唯一氮源的培养基中加入双缩脲试剂
5.通过选择培养基可以从混杂的微生物群体中分离出所需的微生物。在缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长；在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌；在培养基中加入10%的酚可以抑制细菌和霉菌。利用上述方法能从混杂的微生物群体中分别分离出(　　)。
①大肠杆菌　②霉菌　③放线菌　④固氮细菌
A．④②③ B．①②③ C．①③④ D．③④
实验探究
尿素是一种重要的农业肥料，但若不经细菌的分解，就不能更好地被植物利用。生活在土壤中的微生物种类和数量繁多，同学们试图探究土壤中微生物对尿素是否有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能高效降解尿素的细菌(目的菌)。培养基成分如下表所示，实验步骤如图所示。请分析回答问题：
KH2PO4 1.4 g
Na2HPO4 2.1 g
MgSO4·7H2O 0.2 g
葡萄糖 10 g
尿素 1 g
琼脂 15 g
将上述物质溶解后，用蒸馏水定容到1 000 mL
　 　
(1)此培养基能否用于植物组织培养？________，理由是________________________。
(2)培养基中加入尿素的目的是筛选________，这种培养基属于________培养基。
(3)“目的菌”生长所需的氮源和碳源分别来自培养基中的________和________，实验需要振荡培养，原因是________________。
(4)转为固体培养时，常采用________的方法接种，获得单菌落后继续筛选。
(5)下列材料或用具中：①培养细菌用的培养基与培养皿；②玻棒、试管、锥形瓶和吸管；③实验操作者的双手。需要灭菌的是：________；需要消毒的是：________(填序号)。
(6)在进行分离分解尿素的细菌的实验时，A同学从培养基上筛选出大约150个菌落，而其他同学只选择出大约50个菌落。A同学的实验结果产生的原因可能有_____(填序号)。
①由于土样不同　②由于培养基污染　③由于操作失误　④没有设置对照
(7)简述土壤中可分解尿素的细菌的鉴定方法及原理：____________________________
限时训练
题组一微生物的培养与应用
1.培养基、培养皿、接种环、实验操作者的双手、空气、牛奶所采用的灭菌或消毒方法依次是 (　　)
①化学消毒　②灼烧灭菌　③干热灭菌　④紫外线消毒　⑤高压蒸汽灭菌　⑥巴氏消毒法
A．⑤③②①④⑥ B．①②③④⑤⑥
C．⑥②③④①⑤ D．③④②①⑥⑤
2.（2012·河北唐山摸底）请回答下列关于微生物的相关问题
（1）微生物接种的方法很多，最常用的是平板划线法和______________，平板划线前要对接种环进行灼烧，原因是为了________。
（2）用培养基培养微生物时，培养基中应有_________、________、________和_________等营养，同时还必须满足微生物生长对_______________、________、________的要求。
（3）用唯一碳源培养基分离微生物的主要操作步骤为①原料称量、溶解②________③分装、包扎④灭菌⑤倒平板⑥________⑦培养。
题组二特定微生物的数量的测定
3.下列关于微生物分离和培养的有关叙述，错误的是（ ）
A.微生物培养前，需对培养基进行消毒
B.测定土壤样品中的细菌数目，常用菌落计数法
C.分离土壤中不同的微生物，要采用不同的稀释度
D.分离能分解尿素的细菌，要以尿素作为培养基中唯一的氮源
4.用平板划线法或稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时（ ）
①可以用相同的培养基 ②都需要使用接种针进行接种
③都需要在火焰旁进行接种 ④都可以用来计数活菌
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
题组三培养基对微生物的选择分析
5.（2012·上海虹口期末）“筛选”是分离和培养生物新类型常用的手段，下列有关技术中不能筛选成功的是(　　)
A．在全营养的LB培养基(普通培养基)中，筛选大肠杆菌
B．在尿素固体培养基中，筛选能够分解尿素的微生物
C．用纤维素为唯一碳源的培养基，筛选能分解纤维素的微生物
D．在培养基中加入不同浓度的氯化钠，筛选抗盐突变体植物
6.可以鉴定出分解尿素的细菌的方法是(　　)
A．以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂
B．以尿素为唯一氮源的培养基中加入二苯胺试剂
C．以尿素为唯一氮源的培养基中加入苏丹Ⅲ试剂
D．以尿素为唯一氮源的培养基中加入双缩脲试剂
7.下图为分离并统计分解纤维素的微生物的实验流程，据此回答有关问题：(　　)
(1)要从富含纤维素的环境中分离纤维素分解菌，从高温热泉中寻找耐热菌，这说________。
(2)某同学根据需要，配制了纤维素分解菌的培养基如下，整个实验过程严格执行无菌操作。
如果将其中的纤维素粉换成________，菌落数_____________，即可说明选择培养基的作用。
(3)接种微生物最常用的是平板划线法和稀释涂布平板法，本实验宜采用________法，原因是____________________________,
题组四综合应用
8.某实验小组欲从土壤中筛选出能分泌淀粉酶的芽孢杆菌，设计实验步骤如下，请给予合理的补充。
（1）采样与培养：将采集的土样混匀后称取1g，置于经过 法灭菌处理的 （填“固体”或“液体”）培养基中，28℃振荡培养。
（2）接种与选择：为避免培养液中菌体浓度过高，需将培养液进行 处理。之后，将菌液涂布接种于以 为唯一碳源的固体培养基上，30℃条件下培养。为避免污染，需将培养皿呈 状态放置。此外，为排除其他因素的影响，提高实验可信度，本步骤需设计 作为空白对照。
（3）筛选与纯化：将适量的碘液滴加在平板中的菌落周围，如果菌落周围的现象是 ，则说明此种菌能够 。从平板中挑取实验效果明显的目的菌株，采用 法接种于新的培养基平板，可对菌株进行进一步的纯化。
高考真题体验
1.（2012大纲卷）关于细菌的叙述中，正确的是
A.不同种类细菌的生长均需要相同碳源
B.常用液体培养基分离获得细菌单菌落
C.细菌大量培养过程中，芽孢形成于细菌生长的调整期
D.培养基中含有高浓度NaCl有利于金黄色葡萄球菌的筛选“
2.（2012上海）高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉中筛选了高效产生高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选过程如图15所示。
①过程称为_______，②过程是为了__________。
3.（2012上海）Ⅰ号培养基称为_____________(按功能分)；该培养基中除了加入淀粉外，还需加入另一种重要的营养成分_____。
A．琼脂 B．葡萄糖 C．硝酸铵 D．碳酸氢钠
4.（2012上海）一般对配制的培养基采用高压灭菌，其中“高压”是为了__________________。
5.（2012北京）高中生物学实验中，在接种时不进行严格无菌操作对实验结果影响最大的一项是
A．将少许干酵母加入到新鲜的葡萄汁中
B．将毛霉菌液接种在切成小块的鲜豆腐上
C．将转基因植物叶片接种到无菌培养基上
D．将土壤浸出液涂布在无菌的选择培养基上
6.（2012山东）【生物—生物技术实践】辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如图。
（1）图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的__________和__________过程。
（2）图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是__________。培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值__________（填“高”或“低”）时，有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时，应采用的灭菌方法是__________。
（3）图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是__________。用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是__________和纤维素酶。
（4）提取辣椒素过程中，萃取加热时需安装冷凝回流装置，其目的是__________。
7.(2011·新课标全国)有些细菌可分解原油，从而消除由原油泄漏造成的土壤污染。某同学欲从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株。请回答下面的问题。
(1)在筛选过程中，应将土壤样品稀释液接种于以________为唯一碳源的固体培养基上。从功能上讲，该培养基属于________培养基。
(2)纯化菌种时，为了得到单菌落，常采用的接种方法有两种，即________和________。
(3)为了筛选出高效菌株，可比较单菌落周围分解圈的大小，分解圈大说明该菌株的降解能力________。
(4)通常情况下，在微生物培养过程中，实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、________和________。无菌技术要求实验操作应在酒精灯________附近进行，以避免周围环境中微生物的污染。
8．(2011·重庆卷)下列有关细菌培养的叙述，正确的是(　　)。
A．在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有多种细菌
B．在培养基中加入青霉素可抑制真菌而促进细菌生长
C．向液体培养基中通入氧气能促进破伤风杆菌的生长
D．在半固体培养基中接种细菌培养后可以观察其运动
9.（2011·四川高考）下列关于微生物的生长曲线的叙述，不正确的是（ ）
A．在相同培养条件下接种对数期的菌种，调整期将缩短
B．进入对数期的微生物代谢旺盛，形态和生理特性比较稳定
C．进入稳定期后不再产生新细胞，活细胞数目维持相对恒定
D．进入衰亡期后部分细胞解体，可释放出抗生素等代谢产物
10．(2009·安徽理综，6)下列是关于“检测土壤中细菌总数”实验操作的叙述，其中错误的是(　　)。
A．用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，经高温、高压灭菌后倒平板
B．取104、105、106倍的土壤稀释液和无菌水各0.1 mL，分别涂布于各组平板上
C．将实验组和对照组平板倒置，37 ℃恒温培养24～48小时
D．确定对照组无菌后，选择菌落数在300以上的实验组平板进行计数
11．(2011·山东卷)研究发现柚皮精油和乳酸菌素(小分子蛋白质)均有抑菌作用，两者的提取及应用如图所示。
(1)柚皮易焦糊，宜采用________法提取柚皮精油，该过程得到的糊状液体可通过________除去其中的固体杂质。
(2)筛选乳酸菌A时可选用平板划线法或________接种。对新配制的培养基灭菌时所用的设备是________。实验前需对超净工作台进行________处理。
(3)培养基中的尿素可为乳酸菌A生长提供________。电泳法纯化乳酸菌素时，若分离带电荷相同的蛋白质，则其分子量越大，电泳速度________。
(4)抑菌实验时，在长满致病菌的平板上，会出现以抑菌物质为中心的透明圈。可通过测定透明圈的________来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。
12.．(2010·山东理综，34)生物柴油是一种可再生的清洁能源，其应用在一定程度上能够减缓人类对化学燃料的消耗。科学家发现，在微生物M产生的脂肪酶作用下，植物油与甲醇反应能够合成生物柴油(如下图)。
　　　　　　　　　　　 　
　　　　　　　　　　　　　　
(1)用于生产生物柴油的植物油不易挥发，宜选用________、________方法从油料作物中提取。
(2)筛选产脂肪酶的微生物M时，选择培养基中添加的植物油为微生物生长提供________，培养基灭菌采用的最适方法是________法。
(3)测定培养液中微生物数量，可选用________法直接计数；从微生物M分离提取的脂肪酶通常需要检测________，以确定其应用价值；为降低生物柴油生产成本，可利用________技术使脂肪酶能够重复使用。
(4)若需克隆脂肪酶基因，可应用耐热DNA聚合酶催化的________技术。
学案58 微生物的培养与应用
答案与解析
基础自查
一、微生物的实验室培养
1．培养基
(1) 人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。
(2) 一般都含有 碳源、氮源、水和无机盐，还需满足不同微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。
2．无菌技术
常用的消毒方法有煮沸消毒法、化学试剂消毒和紫外线消毒；常用的灭菌方法有灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌。
3．实验操作
(1) 计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。
(2) ①平板划线法：通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步分散开来。
② 将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到 表面，进行培养。
二、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1．土壤中细菌之所以能分解尿素，是由于它们体内能合成脲酶 ，这种物质在把尿素分解成无机物的过程中 起到催化作用。
2． 统计样品中的活菌一般用稀释涂布平板法。
3． 土壤取样→制备培养基→微生物的培养与观察→细菌的计数。
三、分解纤维素的微生物的分离
1． 一种复合酶，它包括酶 、Cx酶和 葡萄糖苷酶，前两种酶使纤维素分解成纤维二糖，第三种酶将纤维二糖分解成葡萄糖。
2． (1)刚果红可以与纤维素形成红色复合物，但并不和二糖和葡萄糖发生这种反应。
(2)纤维素分解菌能产生纤维素酶分解纤维素，从而使菌落周围形成透明圈。
3． 土壤取样→选择培养→梯度稀释 →将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生透明圈的菌落。
课堂深化探究
一．微生物的培养与应用
1．微生物的实验室培养
(1)培养基
①概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。
②分类和应用
划分标准 培养基种类 特　点 用　途
物理性质 液体培养基 不加凝固剂 工业生产
半固体培养基 加凝固剂，如琼脂 观察微生物的运动、分类、鉴定
固体培养基 微生物分离、鉴定、活菌计数、保藏菌种
化学成分 天然培养基 含化学成分不明确的天然物质 工业生产
合成培养基 培养基成分明确(用化学成分已知的化学物质配成) 分类、鉴定
用途 选择培养基 培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进所需要的微生物的生长 培养、分离出特定微生物(如培养酵母菌和霉菌，可在培养基中加入青霉素；培养金黄色葡萄球菌，可在培养基中加入高浓度食盐)
鉴别培养基 根据微生物的代谢特点，在培养基中加入某种指示剂或化学药品 鉴别不同种类的微生物，如可用伊红—美蓝培养基鉴别饮用水或乳制品中是否有大肠杆菌(若有，菌落呈深紫色，并带有金属光泽)
③培养基配方及营养要素
基本营养要素：各种培养基一般都含有水、碳源、氮源、无机盐。此外还要满足不同微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的需求。
营养要素 来源 功能
碳源 无机氮源 CO2、NaHCO3、CaCO3等含碳无机物 ①构成细胞中的物质和一些代谢产物；②既是碳源又是能源
有机碳源 糖类、脂质、蛋白质、有机酸、石油、花生粉饼等
氮源 无机氮源 无机氮：NH3、铵盐、硝酸盐、N2等 将无机氮合成含氮的代谢产物
有机碳源 牛肉膏、蛋白胨、核酸、尿素、氨基酸 合成蛋白质、核酸及含氮的代谢产物
生长因子 维生素、氨基酸、碱基 ①酶和核酸的组成成分；②参与代谢过程中的酶促反应
(2)微生物培养的无菌技术
进行无菌操作主要是为了防止外来杂菌的入侵，重点是消毒和灭菌。
①消毒和灭菌的区别
使用方法 结 果 常用的方法
消毒 较为温和的物理或化学方法 仅杀死物体表面或内部一部分对人体有害的微生物(不包括芽孢和孢子) 煮沸消毒法、巴氏消毒法、化学药剂消毒法、紫外线消毒法等
灭菌 强烈的理化因素 杀死物体内外所有的微生物，包括芽孢和孢子 灼烧灭菌、干热灭菌、高压蒸汽灭菌
②三种常用灭菌方法的比较
灭菌方法 适用材料或用具 灭菌条件 灭菌时间
灼烧灭菌 接种环、接种针或其他金属工具 酒精灯火焰的充分燃烧层 直至烧红
干热灭菌 玻璃器皿(吸管、培养皿)和金属用具等 干热灭菌箱内，160 ℃～170 ℃ 1 h～2 h
高压蒸汽灭菌 培养基等 高压蒸汽灭菌锅内100 kPa，121 ℃ 15 min～30 min
2.微生物的纯化培养及菌种的保藏
(1)原理：在培养基上将细菌稀释或分散成单个细胞，使其长成单个的菌落，这个菌落就是一个纯化的细菌菌落。
(2)方法：平板划线法、稀释涂布平板法。
方法 平板划线法
注意事项 (1)接种环的灼烧①第一次划线前：杀死接种环上的微生物，避免污染培养物②每次划线前：杀死残留菌种，保证每次划线菌种来自上次划线末端③划线结束后：杀死残留菌种，避免污染环境和感染操作者(2)灼烧接种环之后，要冷却后再进行操作，以免温度太高杀死菌种(3)划线时最后一区域不要与第一区域相连(4)划线用力要大小适当，防止用力过大将培养基划破
目的 在培养基上形成由单个菌种繁殖而来的子细胞群体——菌落
培养 平板冷凝后倒置培养，使培养基表面的水分更好地挥发，防止皿盖上水珠落入培养基造成污染
二、特定微生物的数量的测定
1．测定微生物数量的方法
(1) 常用的是显微镜直接计数法。
(2) 常用的是稀释平板计数法。
2．测定微生物数量方法的实际应用
(1)土壤中好氧型细菌的计数
①制备土壤稀释液：取土壤表层3～5 cm处的土样；制备系列稀释液。
②取样及倒平板：该实验的接种方法是稀释涂布平板法。
③培养。
④观察记录结果：每克土壤样品菌数＝某稀释倍数的菌落平均数×。
(2)检测天然水源中细菌总数和大肠杆菌菌落数
细菌总数通常是指1 g或1 mL检测样品中所含细菌菌落的总数。大肠杆菌菌落数通常是指每100 g或100 mL检测样品中所含细菌的实际数值。
(3)检测某种食品中的细菌总数和大肠杆菌菌落数
一般说来，大肠杆菌菌落总数越多，说明食品的卫生质量越差。
(4)土壤中分解尿素细菌的计数
某些细菌中含有尿素分解酶，能将培养基中的尿素分解成氨，该物质的水溶液会使酚酞指示剂呈现红色。
三、培养基对微生物的选择分析
1．分离微生物的方法
(1)利用该分离对象对某一营养物质有“嗜好”的原理，专门在培养基中加入该营养物质，从而使它成为一种加富培养基。
(2)利用该分离对象对某种抑菌物质的抗性，在混合培养物中加入该抑制物，经培养后，原来占优势的微生物生长受抑制，而分离对象却可乘机大大增殖，在数量上占优势。
2．选择培养基及应用实例
(1)选择培养基：在培养基中加入某种化学物质，以抑制不需要的微生物的生长，促进需要的微生物的生长，目的是从众多微生物中分离所需要的微生物。
(2)选择培养基应用实例
①培养基中加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌。
②培养基中加入高浓度的食盐可得到金黄色葡萄球菌。
③培养基中缺乏氮源时，可以分离固氮微生物，因为非固氮微生物不能在此培养基上生存。
④当培养基的某种营养成分为特定化学成分时，也具有分离效果。如石油是唯一碳源时，可以抑制不能利用石油的微生物的生长，使能够利用石油的微生物生存，达到分离能消除石油污染的微生物的目的。
⑤改变微生物的培养条件，也可以达到分离微生物的目的，如将培养基放在高温环境中培养只能得到耐高温的微生物。
对应训练
1.解析　以CO2为唯一碳源可知该微生物为自养型微生物，可以利用CO2合成有机物，该无机碳源不能为微生物提供能量，其能源来自于光能或分解有机物释放出的化学能。
答案　B
2.解析　在每次划线前后都要对接种环进行灭菌，接种环的灭菌方法是在火焰上灼烧，接种时划线操作是在火焰旁进行。在5个区域中，只要有单个活细菌，通过培养即可获得所需菌落。
答案　D
3.解析　在设计实验时，一定要涂布至少3个平板作为重复组，才能增强实验的说服力与准确性，所以A、B不正确。C项虽涂布了3个平板，但是，其中1个平板的计数结果与另两个相差太远，说明在操作过程中可能出现了错误，此时，不能简单地将3个平板的计数值用来求平均值。
答案　D
4.解析　在以尿素为唯一氮源的培养基中，不能分解尿素获得氮源的细菌不能生长，而分解尿素的细菌能利用尿素作氮源，将尿素分解为氨，使pH升高。若培养基中加入酚红指示剂，指示剂将变红。此培养基既属于选择培养基，又属于鉴别培养基。
答案　A
5.解析　缺乏氮源的培养基上大部分微生物无法生长，而固氮细菌能生长；在培养基中加入青霉素可以抑制细菌和放线菌，霉菌能生长；在培养基中加入10%的酚可以抑制细菌和霉菌，放线菌能生长。
答案　A
实验探究
[解析](1)考查微生物培养与植物组织培养的培养基的区别。配制培养基需要根据培养的生物营养需求情况，确定其成分及比例。植物组织培养需要有满足植物细胞生长所必需的营养和植物激素等条件。(2)培养基中加入尿素能够筛选出能分解尿素的细菌，属于选择培养基。(3)尿素为该细菌提供氮源，葡萄糖为该细菌提供碳源。振荡培养基可溶入氧气，供培养的目的菌提供必需的氧气。(6)培养基上筛选出的细菌数量与是否设置对照无关。
[答案](1)不能　缺少多种必需的矿质元素和生长素、细胞分裂素　 (2)目的菌　选择　
(3)尿素　葡萄糖　为目的菌提供氧气　(4)平板划线法(或稀释涂布平板法)　(5)①和②③　(6)①②③　(7)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，细菌合成的脲酶将尿素分解为氨，pH增高，使酚红指示剂变红
限时训练
题组一微生物的培养与应用
1.【解析】培养基用高压蒸汽灭菌；培养皿耐高温，需用干热灭菌；接种环可用灼烧灭菌达到迅速彻底的灭菌效果；实验操作者的双手可用化学药剂进行消毒，如用酒精擦拭双手；空气可用紫外线消毒；牛奶为不破坏其营养成分可采用巴氏消毒法。
【答案】A
2.【解析】（1）微生物最常用的接种方法是平板划线法和稀释涂布平板法，平板划线前要对接种环进行灼烧，原因是为了灭菌。
（2）培养微生物时，培养基中应有碳源、氮源、水、无机盐等营养，同时还必须满足微生物生长对特殊营养物质、pH、氧气的要求。
（3）用唯一碳源培养基分离微生物的主要操作步骤为①原料称量、溶解②调节pH③分装、包扎④灭菌⑤倒平板⑥接种⑦培养。
【答案】（1）稀释涂布平板法 灭菌
（2）碳源 氮源 　水 无机盐 特殊营养物质 pH 氧气
（3）调节pH 接种
题组二特定微生物的数量的测定
3.【解析】微生物培养前，需对培养基进行灭菌，而不是消毒；单个细菌时肉眼看不见的，肉眼可见的是群落，因此测定土壤样品中的细菌数目，常用菌落计数法而一般不用活菌数计数；分离土壤中不同的微生物，要采用不同的稀释度以便能从中选择出菌落数在30-300间的平板进行计数；能分解尿素的细菌，可以利用尿素为氮源，其它微生物不能，故分离能分解尿素的细菌时，要以尿素作为培养基中唯一的氮源。
【答案】A
4.【解析】平板划线法或稀释涂布平板法都使用固体培养基，故①正确；平板划线法采用接种针进行操作，而稀释涂布平板法采用涂布器进行操作，故②错误；纯化时，要进行无菌操作，需要在火焰旁接种，避免空气中的微生物混入培养基，故③正确；平板划线法一般用于分离而不是计数，故④错误。
【答案】C
题组三培养基对微生物的选择分析
5.解析：全营养的LB培养基(普通培养基)上可生长多种细菌，筛选不到纯的大肠杆菌。
答案：A
6.【解析】在以尿素为唯一氮源的培养基中，不能分解尿素获得氮源的细菌不能生长，而分解尿素的细菌能利用尿素作氮源，将尿素分解为氨，使pH升高。若培养基中加入酚红指示剂，指示剂将变红。此培养基既属于选择培养基，又属于鉴别培养基。
【答案】A
7.【解析】(1)因为纤维素分解菌与耐热菌有不同的生活习性，生活在不同的环境中，故要根据目的菌株对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。(2)因为葡萄糖是纤维素水解的、能被微生物直接利用的有机小分子，所以如果将其中的纤维素粉换成葡萄糖，纤维素分解菌及其他细菌会生长繁殖得更快，故菌落数明显多于选择培养基。(3)因为稀释涂布平板法要将菌液进行一系列的梯度稀释，故该法可根据稀释体积计算每克样品中的细菌数，而平板划线法则不能这样，所以本实验宜采用稀释涂布平板法。
【答案】(1)根据目的菌株对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找(2)葡萄糖　明显多于选择培养基上的菌落数 (3)稀释涂布平板　平板划线法难以根据稀释体积计算每克样品中的细菌
题组四综合应用
8.答案：（1）高压蒸汽灭菌；液体 （2）系列稀释（或“梯度稀释”） 淀粉 倒置
未接种的空白培养基（或“接种等量无菌水的培养基”）（3）出现透明圈 分泌淀粉酶使淀粉发生水解 （平板）划线
高考真题体验
1.【答案】D
【解析】自养型细菌可以利用无机碳源，异养型细菌只能利用有机碳源，A错误。分离细菌并获得单菌落需要固体培养基，B错误。芽孢是细菌为适应不利的环境而产生的休眠体，而调整期资源丰富，不会产生芽孢，C错误。金黄色葡萄球菌有耐高浓度盐的特点，D正确。
2.【答案】稀释 单个菌落的筛选（或筛选）
3. 【答案】选择培养基 C
4. 【答案】.杀死培养基中的细菌芽孢
5.【答案】C
【解析】植物组织培养中的外植体必须在严格的无菌环境中进行培养，而且操作的各环节都要注意严格灭菌，必须无菌操作，C对；葡萄酒的制作原理是利用酵母菌无氧发酵时产生酒精，在无氧条件下，大部分微生物都不能生存，随着发酵的进行，酒精度增大，也有杀菌的作用；而制作腐乳时，主要是将毛霉等微生物接种在豆腐上，此过程的加盐、加卤汤等操作均有一定的杀菌作用；选择培养基只能允许目的菌生长，会抑制其他杂菌生长，因此不是严格无菌操作时A、B、D选项的情况下比C选项的受影响要小。
6.【答案】（1）脱分化(或去分化) ; 再分化
（2）琼脂； 低； 高压蒸汽灭菌
（3）70%； 果胶酶
（4）防止有机溶剂的挥发
【解析】（1）由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程称为脱分化，脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可重新分化成根或芽等器官，这个过程叫做再分化。
（2）培养基中常用的凝固剂是琼脂。同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向。生长素和细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化；反之则利于根的分化。培养基应用高压蒸汽灭菌锅灭菌。
（3）外植体消毒所用酒精的体积分数是70%。酶解法将愈伤组织分离成单细胞所用的酶是果胶酶和纤维素酶。
（4）用萃取法提取植物有效成分时，应在加热瓶口安装冷凝回流装置，目的是防止加热时有机溶剂挥发。
7.解析　(1)欲筛选出能降解原油的菌株，则培养基中应只含有原油而无其他碳源，不能降解原油的细菌则在此培养基上不能生存，这类培养基为选择培养基。(2)分离纯化菌种时，接种的方法有平板划线法和稀释涂布平板法，使聚集在一起的微生物分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单个菌落，以便于纯化菌种。(3)降解原油能力越强的菌株，在菌落周围形成的分解圈就越大。
答案　(1)原油　选择　(2)平板划线法　稀释涂布平板法
(3)强　(4)干热灭菌　高压蒸汽灭菌　火焰
8.解析　菌落就是由单个细菌或同种细胞繁殖成的具有一定形态结构特征的子细胞群体，一个菌落就是一个种群，所以单个菌落就只有一种细菌。青霉素能抑制细菌的细胞壁的形成从而抑制细菌的繁殖。破伤风杆菌是厌氧型的生物。半固体培养基中可以观察细菌的运动。
答案　D
9.解析：进入稳定期后，由于环境条件的改变，繁殖率=死亡率，活菌数达到最大值。
答案：C
10解析　检测土壤中细菌总数，用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，经高温、高压灭菌后倒平板，取104、105、106倍的土壤稀释液和无菌水各0.1 mL，分别涂布于各组平板上，将实验组和对照组平板倒置，37 ℃恒温培养24～48小时，在确定对照组无菌后，选择菌落数在30～300的一组平板为代表进行计数。
答案　D
11解析　本题考查选修1相关知识，对于柚皮精油的提取一般用压榨法，再采用过滤去除其中的固体杂质；对于筛选菌种一般用固体选择培养基，通常接种方法是平板划线法和稀释涂布平板法，培养基灭菌通常用高压蒸汽灭菌，对于工作台一般消毒的方法处理，通常用紫外线消毒，尿素为微生物提供氮源和碳源，电泳法纯化乳酸菌素时，若分离带电荷相同的蛋白质，则其分子量越大，电泳速度越慢；抑菌实验时，在长满致病菌的平板上，会出现以抑菌物质为中心的透明圈，可通过测定透明圈的大小来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。
答案　(1)压榨　过滤　(2)稀释涂布平板法　高压蒸汽灭菌锅　紫外线消毒　(3)碳源和氮源　越慢　(4)大小(直径)
12.解析　(1)因为植物油不易挥发，不能选用蒸馏法，可以用压榨法、萃取法从油料作物中提取。(2)微生物的生长需要水、碳源、氮源和无机盐等，选择培养基中添加的植物油为微生物生长提供碳源。分析灼烧灭菌、干热灭菌和高压蒸汽灭菌等实验室常用灭菌方法的特点可知，培养基灭菌采用的最适方法是高压蒸汽灭菌法。(3)测定培养液中微生物的数量，可选用显微镜直接计数法直接计数。提取的脂肪酶在应用于实验或生产之前，要先检测其活性，以确定其应用价值。固定化酶技术可以实现酶的反复利用，降低了生产成本。(4)在应用PCR技术扩增DNA片段时，DNA合成(延伸)时温度要控制在72 ℃，需要具有较强耐热性的DNA聚合酶催化。
12.答案　(1)压榨　萃取(注：两空顺序无先后)　(2)碳源　高压蒸汽灭菌　(3)显微镜直接计数　酶活性(或酶活力)　固定化酶(或固定化细胞)　(4)PCR(或：多聚酶链式反应，聚合酶链式反应)
www.第十一单元 生物技术实践
学案61 DNA和蛋白质技术
考纲要求
1.蛋白质的提取和分离 实验与探究
2.PCR技术的基本操作和应用 实验与探究
复习要求
1.根据蛋白质分子的特点,选择不同的方法提取和分离
2.PCR技术的原理和条件
3.PCR技术的基本操作
基础自查
一、血红蛋白的提取和分离
1．凝胶色谱法： 。
2．电泳
(1)概念： 。
(2)特点：
。
3．实验操作
(1)样品处理： 。
(2)粗分离： 。
(3)纯化： 。
(4)纯度鉴定： 。
二、PCR技术扩增DNA片段
1．PCR技术
(1)PCR： 的简称，是一种 的技术。
(2)扩增方向： 。
(3)引物特点： ，能 ，用于PCR的引物长度通常为20～30个脱氧核苷酸。
(4)原理： 。
(5)条件：
。
2．过程
(1)变性： 。
(2)复性： 。
(3)延伸：
。
结果：
。
课堂深化探究
一．多聚酶链式反应扩增DNA片段
1．细胞内DNA复制与体外DNA扩增(PCR技术)的比较
细胞内DNA复制 PCR
不同点 解旋
酶
引物
能量
温度
子链合成
相同点
2.PCR反应的过程及结果
(1)PCR反应过程：
①变性：
②复性：
③延伸：
(2)结果：
特别提醒　DNA复制需要引物的原因：DNA聚合酶不能从5′端开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链。
二、血红蛋白的提取和分离
1．方法及原理
方　法 原　理
凝胶色谱法
电泳法
2.实验操作程序
(1)样品处理
(2)粗分离
④图示：
⑤注意：透析时间为12 h。透析袋是用硝酸纤维素制成，小分子可自由进出，而大分子保留在袋内。
(3)纯化：一般采用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化。
(4)纯度鉴定：一般用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳方法，来测定蛋白质的分子量，即对血红蛋白进行纯度鉴定。
3．结果分析与评价
项　目 分　析
血液样品的处理 分层明显→ →
凝胶色谱柱的装填
血红蛋白的分离
特别提醒　①用凝胶色谱法分离和纯化蛋白质，滴加样品时，吸管管口贴着管壁环绕移动加样，同时注意不要破坏凝胶面。
②在蛋白质分离过程中，应仔细观察红色区带在洗脱过程中的移动情况，如果红色区带均匀一致地移动，说明色谱柱制作成功。
对应训练
1.多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。PCR过程一般经历30多次下述循环：95 ℃条件下使模板DNA变性、解链→55 ℃条件下复性(引物与DNA模板链结合)→72 ℃条件下引物链延伸(形成新的脱氧核苷酸链)。下列有关PCR过程的叙述，不正确的是(　　)。
A．变性过程中破坏的是DNA分子内碱基对之间的氢键，也可利用解旋酶实现
B．复性过程中引物与DNA模板链的结合是依靠碱基互补配对原则完成的
C．延伸过程中需要DNA聚合酶、ATP、4种核糖核苷酸
D．PCR与细胞内DNA复制相比，其所需要酶的最适温度较高
2.多聚酶链式反应(PCR)是一种体外扩增DNA片段的技术。可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面。回答以下问题：
(1)细胞内DNA复制过程中，引物的作用是__________，而且DNA复制的前提是__________。
(2)PCR利用了__________原理，可通过控制温度来控制双链的解旋与结合。
(3)PCR技术用到的酶是__________，与细胞内DNA复制时发挥相同作用的酶相比区别在于__________。
(4)下面表格是DNA体内复制与PCR反应的部分比较结果。通过比较分析，请推导出PCR反应合成DNA子链时能量来源于______________。
原　料 ATP
DNA体内复制 四种脱氧核苷酸 需要
PCR反应 脱氧胞苷三磷酸、脱氧腺苷三磷酸脱氧胸苷三磷酸、脱氧鸟苷三磷酸 不需要
(5)假如PCR反应所用的引物含有放射性、模板不具有放射性，且引物不被切除，则经过n次循环，具有放射性的脱氧核苷酸链占总链数的比值为__________。
3.如图表示血红蛋白提取和分离的部分实验装置，请回答下列问题。
(1)血红蛋白是人和其他脊椎动物红细胞的主要组成成分，其在红细胞中的作用体现了蛋白质具有________功能。
(2)甲装置中，B是血红蛋白溶液，则A是________；乙装置中，C溶液的作用是________________________________________________________________________。
(3)甲装置用于________，目的是________________。用乙装置分离蛋白质的方法叫________，是根据________________分离蛋白质的有效方法。
(4)用乙装置分离血红蛋白时，待________时，用试管收集流出液，每5 mL收集一管，连续收集。
4.下列关于血红蛋白分离中样品处理及粗分离的描述，错误的是(　　)。
A．红细胞洗涤：此操作的目的是去除红细胞内的杂蛋白
B．血红蛋白释放：此操作需要将洗涤好的红细胞放入蒸馏水中
C．分离血红蛋白溶液：离心后红色透明液体是血红蛋白的水溶液
D．透析：此操作的目的是去除分子量较小的杂质
实验探究
（2012·岳阳模拟）DNA的粗提取与鉴定的实验（如图）：
（1）本实验材料选用鸡血细胞液，而不是鸡全血，主要原因是鸡血细胞液中______含量较高。
（2）图A所示加入蒸馏水的目的是_________。
（3）通过图B所示步骤取得滤液后，再向滤液中加入2 mol/L NaCl溶液的目的是____________。
（4）图C所示加入蒸馏水的目的是________________。
（5）为鉴定实验所得丝状物的主要成分是DNA，可用______试剂进行检测，在沸水浴条件下，可以看到颜色反应为____________________色。
限时训练
题组一DNA粗提取与鉴定及PCR扩增技术
1.下列关于PCR的描述中，正确的是(　　)
①PCR是一种酶促反应 ②引物决定了扩增的特异性 ③扩增DNA利用了热变性的原理 ④扩增的对象是氨基酸序列
A．①②④ B．②③④
C．①③④ D．①②③
2.PCR(多聚酶链式反应)技术是一项在生物体外复制特定的DNA片段的核酸合成技术，如图表示合成过程。下列说法错误的是( )
A.A过程高温使DNA变性解旋，该过程不需要解旋酶的作用
B.C过程要用到的酶在高温下失活，因此在PCR扩增时需要再添加
C.如果把模板DNA的两条链用15N标记，游离的脱氧核苷酸不做标记，控制“94℃～55℃～72℃”温度循环3次，则在形成的子代DNA中含有15N标记的DNA占25%
D.PCR中由碱基错配引起的变异属于基因突变
3．如图为“DNA粗提取和鉴定”实验的相关操作。这些操作目的正确的是(　　)
A．①是洗涤红细胞，去除血细胞表面的杂质
B．②是溶解DNA，去除不溶于酒精的杂质
C．③溶解DNA，去除不溶于2 mol/L NaCl溶液的杂质
D．④稀释NaCl溶液，去除不溶于低浓度NaCl溶液的杂质
4．要使PCR反应在体外的条件下顺利地进行，需要严格的控制(　　)
A．氧气的浓度 B．酸碱度
C．温度 D．大气的湿度
5．DNA在NaCl溶液中的溶解度有二重性，随着NaCl溶液浓度的变化而变化。
(1)请在下列浓度的NaCl溶液中，选出能使DNA析出最彻底的一种和溶解度最高的一种(　　)
A．0.14 mol/L B．2 mol/L
C．0.15 mol/L D．0.3 mol/L
(2)DNA不溶于酒精，但细胞中的某些物质却可以溶于酒精溶液，利用这一原理可以____________，可以推测溶于酒精的物质中可能有___________________________________。
(3)利用DNA遇________呈蓝色的特性，将该物质作为鉴定________的试剂。
题组二　血红蛋白的提取和分离
6.（2012·江苏淮安期末）下列关于凝胶色谱法的说法正确的是(　　)
A．是根据蛋白质对其他分子的亲和力来分离蛋白质的
B．凝胶是一些微小的无孔的球体，小球体都是由多糖类化合物构成的
C．相对分子质量较小的蛋白质的路程较长，但移动速度较快
D．相对分子质量较大的蛋白质只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快
7.蛋白质的分离与纯化技术是蛋白质研究的重要技术。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．根据蛋白质分子不能透过半透膜的特性，可将样品中各种不同的蛋白质分离
B．根据蛋白质所带电荷性质的差异及分子大小等，可通过电泳分离蛋白质
C．根据蛋白质相对分子质量的大小，可通过凝胶色谱法分离蛋白质
D．根据蛋白质的分子大小、密度不同，可通过离心沉降法分离蛋白质
8.
凝胶色谱技术是二十世纪六十年代初发展起来的一种快速而又简单的分离技术，由于设备简单、操作方便，不需要有机溶剂，对高分子物质有很好的分离效果，目前已经被广泛应用于多个领域，请回答：
(1)a、b均为蛋白质分子，其中先从层析柱中洗脱出来的是________，原因是____________
________________________________________________________________________。
(2)若选用SephadexG—100，则G表示___________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)通过凝胶色谱法可将从红细胞中分离出的血红蛋白样品进一步________，在血红蛋白的提取和分离实验中有以下操作，试回答：
①实验时要对采集到的血液中的红细胞进行洗涤，洗涤的目的是________________。
②在____________作用下，红细胞会破裂释放出血红蛋白。
③将释放出的血红蛋白收集到透析袋中透析，这是样品的________，而透析的目的是________________________________________________________________________。
④实验最后经过SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳进行_________________________________
________________。
(4)装填凝胶色谱柱时，要注意色谱柱内不能有气泡存在，一旦发现气泡必须重装。这是因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
高考真题体验
1.(2011·广东理综，24)以下关于猪血红蛋白提纯的描述，不正确的是(　　)。
A．洗涤红细胞时，使用生理盐水可防止红细胞破裂
B．猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少
C．血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测
D．在凝胶色谱法分离过程中，血红蛋白比分子量较小的杂蛋白移动慢
2.（2011·江苏高考）在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的试验中，相关的叙述正确的是（ ）
A.用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14mol/L，滤去析出物
B.调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶，都可以去除部分杂质
C.将丝状物溶解在2 mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺试剂即呈蓝色
D.用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同
3.（2011·山东高考）研究发现柚皮精油和乳酸菌素（小分子蛋白质）均有抑菌作用，两者的提取及应用如图所示。
（1）柚皮易焦糊，宜采用____________法提取柚皮精油，该过程得到的糊状液体可通过___________除去其中的固体杂质。
（2）筛选乳酸菌A时可选用平板划线法或____________接种。对新配制的培养基灭菌时所用的设备是_______________。实验前需对超净工作台进行____________处理。
（3）培养基中的尿素可为乳酸菌A生长提供______________。电泳法纯化乳酸菌素时，若分离带电荷相同的蛋白质，则其分子量越大，电泳速度___________。
（4）抑菌实验时，在长满致病菌的平板上，会出现以抑菌物质为中心的透明圈。可通过测定透明圈的______________来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。
学案61 DNA和蛋白质技术
答案与解析
基础自查
一、血红蛋白的提取和分离
1．凝胶色谱法：也称分配色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。
2．电泳
(1)概念：电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。
(2)特点：电泳利用待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。
3．实验操作
(1)样品处理：通过红细胞的洗涤、搅拌、离心等操作收集到血红蛋白溶液。
(2)粗分离：通过透析去除血红蛋白溶液中的相对分子质量较小的杂质。
(3)纯化：通过凝胶色谱法分离相对分子质量不同的蛋白质。
(4)纯度鉴定：用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行样品纯度鉴定。
二、PCR技术扩增DNA片段
1．PCR技术
(1)PCR：多聚酶链式反应的简称，是一种体外迅速扩增DNA片段 的技术。
(2)扩增方向：总是从子链的5′端向 3′端延伸。
(3)引物特点：是一小段RNA 或DNA，能与DNA母链的一段碱基序列互补配对，用于PCR的引物长度通常为20～30个核苷酸。
(4)原理：DNA复制原理。
(5)条件：DNA模板、分别与两条模板链相结合的两种引物，四种脱氧核苷酸、耐热的DNA聚合酶，同时控制温度。
2．过程
(1)变性：当温度上升到90℃以上时，双链DNA解旋为单链。
(2)复性：温度下降为50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。
(3)延伸：当温度上升到72 ℃左右时，四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
3．结果：DNA聚合酶只能特异性地复制处于两个引物之间的DNA序列，使这段固定长度的序列呈指数扩增。
课堂深化探究
一．多聚酶链式反应扩增DNA片段
1．细胞内DNA复制与体外DNA扩增(PCR技术)的比较
细胞内DNA复制 PCR
不同点 解旋 解旋酶，边解旋边复制 80～100 ℃高温解旋，双链完全分开
酶 解旋酶，DNA聚合酶，DNA连接酶 Taq DNA聚合酶
引物 RNA DNA或RNA
能量 ATP 不加
温度 体内温和条件 高温
子链合成 一条链连续(先导链)，另一条链不连续，先合成片段，再由DNA连接酶连接(滞后链) 两条子链均连续合成
相同点 ①提供DNA模板②四种脱氧核苷酸作原料③子链延伸的方向都是从5′端到3′端
2.PCR反应的过程及结果
(1)PCR反应过程：
①变性：当温度上升到90 ℃以上时，双链DNA解聚为单链，
②复性：系统温度下降至50 ℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合
③延伸：当系统温度上升至72 ℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、G、C)在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链
(2)结果：
①PCR一般要经历三十多次循环，每次循环都包括变性、复性、延伸三步。
②两引物之间的固定长度的DNA序列呈指数扩增。
二、血红蛋白的提取和分离
1．方法及原理
方　法 原　理
凝胶色谱法 根据相对分子质量的大小分离蛋白质
电泳法 各种分子带电性质的差异以及分子本身大小、形状的不同
2.实验操作程序
(1)样品处理
①红细胞的洗涤：除去血浆蛋白等杂质，有利于后续步骤的分离纯化；
②血红蛋白的释放：使红细胞破裂，血红蛋白释放出来；
③分离血红蛋白溶液：经过离心使血红蛋白和其他杂质分离开来，便于下一步对血红蛋白的纯化。
(2)粗分离
①原理：透析袋能使小分子自由出入，而将大分子保留在袋内，透析可以除去样品中相对分子质量较小的杂质。
②过程：取1 mL的血红蛋白溶液装入透析袋中，将透析袋放入盛有300 mL的物质的量浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液中(pH为7.0)，透析12 h。
③目的
(3)纯化：一般采用凝胶色谱法对血红蛋白进行分离和纯化。
(4)纯度鉴定：一般用SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳方法，来测定蛋白质的分子量，即对血红蛋白进行纯度鉴定。
3．结果分析与评价
项　目 分　析
血液样品的处理 分层明显→样品处理完成
凝胶色谱柱的装填 放一支与凝胶柱垂直的日光灯→直接检查加入大分子有色物质如蓝色葡聚糖—2 000或红色葡聚糖，若色带均匀、狭窄、平整→装填成功
血红蛋白的分离 血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随洗脱液缓慢流出→分离成功
对应训练
1.解析　PCR一般要经历30多次循环，每次循环可以分为变性、复性和延伸三步。从第二轮循环开始，上一次循环的产物也作为模板参与反应，并且由引物Ⅰ延伸而成的DNA单链会与引物Ⅱ结合，进行DNA的延伸。DNA变性(90～95 ℃)：双链DNA模板在热作用下，氢键断裂，形成单链DNA。复性(55～65 ℃)：系统温度降低，引物与DNA模板结合，形成局部双链。延伸(70～75 ℃)：在Taq酶(在72 ℃左右活性最高)的作用下，以dNTP(三磷酸脱氧核糖核苷酸的缩写)为原料，从引物的5′端向3′端延伸，合成与模板链互补的DNA链。
答案　C
2.解析　(1)DNA具有双螺旋结构，复制时遵循碱基互补配对原则，所以打开氢键，DNA聚合酶方可在引物的引导下从引物3′端开始连接脱氧核苷酸。(2)PCR技术就是模拟细胞内DNA复制的一项技术，只不过该技术中双链的解旋与结合是通过温度来控制的，原因在于DNA具有热变性。(3)TaqDNA聚合酶具有耐高温的特性。(4)DNA无论是体内复制还是体外复制，子链合成过程中都要消耗能量，而PCR反应不加入ATP供能，且加入的原料也不是四种脱氧核苷酸，可见PCR所用原料在水解成相应脱氧核苷酸时，能释放出等同于ATP水解的能量。(5)DNA复制n次产生2n个DNA，共有2n＋1条脱氧核苷酸链，由于母链不具有放射性，所以具有放射性的脱氧核苷酸链占总链数的比值为＝。
答案　(1)使DNA聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸　解开双链(或打开氢键)　(2)DNA的热变性　(3)TaqDNA聚合酶　耐高温　(4)所用原料水解产生相应脱氧核苷酸时所释放的能量　(5)
3.解析　本题易出错的地方有：(2)小题中A是磷酸缓冲溶液，C也是磷酸缓冲溶液，它的作用一是保持血红蛋白的结构不被破坏，再一个是洗脱血红蛋白，这是常常出错的地方。透析是粗分离蛋白质的方法，透析后得到的蛋白质还要进行纯化和纯度鉴定，在鉴定纯度时常用SDS 聚丙烯酰胺凝胶电泳法。
正确思路应为：血红蛋白在氧分压高的地方与氧结合，在氧分压低的地方与氧分离，起到运输氧的作用。图甲表示的是透析过程，将装有血红蛋白溶液的透析袋放入盛有300 mL的物质的量浓度为20 mmol/L的磷酸缓冲液中(pH为7.0)。透析的目的是去除样品中分子质量较小的杂质。图乙表示用凝胶色谱柱洗脱血红蛋白的操作示意图。凝胶实际上是一些微小的多孔球体，小球体内部有许多贯穿的通道。相对分子质量较大的蛋白质不能进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，通过的路程较短，移动速度较快；相对分子质量较小的蛋白质比较容易进入凝胶内部的通道，通过的路程较长，移动速度较慢。因此，样品中相对分子质量较大的蛋白质先流出，相对分子质量中等的分子后流出，相对分子质量最小的分子最后流出，从而使相对分子质量不同的各种分子得以分离。因此相对分子质量不同的蛋白质分子可以获得分离。这种分离血红蛋白的方法叫凝胶色谱法。样品的加入和洗脱的大致过程是：调整缓冲液面→滴加透析样品→样品渗入凝胶床→洗脱→收集。C溶液是磷酸缓冲液，其作用是洗脱血红蛋白。待红色的蛋白质接近色谱柱底端时开始收集流出液。
答案　(1)运输　(2)磷酸缓冲液　洗脱血红蛋白　(3)透析(粗分离)　去除样品中分子质量较小的杂质　凝胶色谱法　相对分子质量的大小　(4)红色的蛋白质接近色谱柱底端
4.解析　红细胞洗涤的目的是去除血浆中的蛋白质。
答案　A
实验探究
解析：鸡血细胞没有细胞壁，而且细胞内DNA的含量较高。如图A所示，鸡血细胞液中加入蒸馏水后，细胞内渗透压较高，则鸡血细胞吸水而涨破。如图B所示，溶液中加入2 mol/L NaCl溶液，DNA溶解而杂质析出。如图C所示，加入蒸馏水后，溶液浓度会降低，当浓度降至0.14 mol/L时，DNA的溶解度最低而析出。在沸水浴的条件下，DNA遇二苯胺呈现蓝色。
答案：（1）DNA （2）使血细胞吸水涨破，释放出核物质DNA （3）使DNA溶解于NaCl溶液 （4）使DNA的溶解度下降而析出 （5）二苯胺 蓝
限时训练
题组一DNA粗提取与鉴定及PCR扩增技术
1.【解析】PCR是一种体外迅速扩增DNA片段的技术，在高温条件下，把DNA的双链打开，缓慢冷却后，又重新结合，需要耐高温DNA聚合酶，同时，还需要引物，从引物的3′端连接脱氧核苷酸。
【答案】D
2.【解析】高温所起的作用类似于解旋酶，使双链DNA变为单链。C过程为PCR技术的延伸阶段，当系统温度上升至72℃左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下合成新的DNA链。Taq DNA聚合酶是耐热的，高温下不变性，所以一次性加入即可。PCR技术遵循半保留复制的特点。经过三次循环，共产生23个DNA分子，其中有2个DNA分子含有15N标记。基因中的碱基对改变属于基因突变。
【答案】B
3．C
4．C　 PCR利用的是DNA热变性原理，通过控制温度来控制双链的解聚与结合。
5．(1)AB　(2)去除杂质　某些盐类、蛋白质、糖类或其他大分子物质　(3)二苯胺　DNA
解析　由实验原理可知，DNA在0.14 mol/L的NaCl溶液中溶解度最低，有利于DNA的析出；DNA主要存在于染色体上，为了把DNA与蛋白质等其他物质分开，采用DNA不溶于酒精的方法，从而达到去除杂质的目的；利用DNA遇二苯胺(沸水浴)成蓝色的特性，可以鉴定DNA。
题组二　血红蛋白的提取和分离
6.【解析】凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小分离蛋白质有效方法。所用的凝胶实际上是一些微小的多孔球体，这些小球体大多数是由多糖类化合物构成的，在小球体内部有许多贯穿的通道，当相对分子质量不同的蛋白质通过凝胶时，相对分子质量较小的蛋白质容易进入凝胶内部的通道，路程较长，移动速度较慢；而相对分子质量较大的蛋白质无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快。相对分子质量不同的蛋白质分子因此得以分离。
【答案】D
7.【解析】蛋白质分子不能透过半透膜，而溶液中的小分子物质则可以透过半透膜，因此可以将蛋白质和溶液中的小分子物质分离。
【答案】A
8．(1)a　a相对分子质量大，无法进入凝胶内部的通道，只能在凝胶外部移动，路程较短，移动速度较快　(2)凝胶的交联程度、膨胀程度及分离范围　(3)纯化　①去除血浆蛋白　②蒸馏水和甲苯　③粗提取　去除相对分子质量较小的杂质　④纯度鉴定　(4)气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果
高考真题体验
1.解析　猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核，提纯时杂蛋白较少，是提纯血红蛋白的理想材料。提纯血红蛋白分四步：红细胞的洗涤、血红蛋白的释放、分离血红蛋白溶液、透析，其中洗涤红细胞时，要用生理盐水反复洗涤，既要将红细胞洗涤干净，又要不破坏红细胞，然后再用蒸馏水和甲苯使红细胞破裂，释放出血红蛋白。分离提纯血红蛋白时用凝胶色谱法，是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质，相对分子质量大的蛋白质移动速度较快；血红蛋白的颜色可用于观察红色区带的移动情况，并据此判断分离效果。故D不正确。
答案　D
2.解析：DNA在NaCl溶液浓度为0.14mol/L时溶解度最小，将NaCl溶液浓度调至0.14mol/L，DNA析出，应去掉滤液，A错误。加入木瓜蛋白酶，可分解细胞中的蛋白质，B正确。将丝状物溶解在2 mol/LNaCl溶液中，加入二苯胺试剂，在沸水中加热5分钟，冷却后才能观察到溶液变蓝，C错误。菜花细胞有细胞壁，替代鸡血作为实验材料，实验操作中细胞的破碎等操作与使用鸡血细胞不同，D错误。
答案：B
3.解析：本题考查了植物有效成分的提取、微生物接种、蛋白质提取等知识点。
（1）提取植物芳香油方法有三种：蒸馏、压榨和萃取；压榨法适用于从柑橘、柠檬等易焦糊原料中提取物质，欲除去该过程得到的糊状液体中的固体杂质，宜采用过滤法。
（2）微生物接种的最常用方法是平板划线法和稀释涂布平板法；将需灭菌的培养基放到高压灭菌锅内灭菌；实验前需对超净工作台宜采用紫外线法进行消毒。
（3）乳酸菌的生长需要需要碳源、氮源、水、无机盐、生长因子等，尿素主要为其提供氮源，同时也提供碳源；电泳法的原理是：不同蛋白质的带电性质、电量、形状和大小不同，在电场中受到的作用力大小、方向、阻力不同，导致不同蛋白质在电场中的运动方向和运动速度不同，若分离带电荷相同的蛋白质，则其分子量越大，电泳速度越慢。
（4）在长满致病菌的平板上，会出现以抑菌物质为中心的透明圈，且抑菌效果越好透明圈越大。答案：（1）压榨 过滤 （2）稀释涂布平板法 高压蒸汽灭菌锅 紫外线消毒 （3）碳源和氮源 越慢 （4）大小
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学案49 DNA重组技术的基本工具和基因工程的基本操作程序
考纲要求　
1.基因工程的诞生 Ⅰ
2.基因工程的原理及技术 Ⅱ
复习要求
1．理解基因工程的实质
2．理解基因工程操作的四步曲及其操作实例
基础自查
一．基因工程的概念
基因工程是指 ，通过 技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出 。基因工程是在 水平上进行设计和施工的，又叫做 。
二．基因工程的基本工具
1.限制性核酸内切酶（限制酶）
（1）来源： 。
（2）功能：
。
（3）结果：产生的DNA片段末端通常有两种形式： 。
2. DNA连接酶
(1)两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）比较：
①相同点： 。
②区别：
（2）与DNA聚合酶作用的异同:
3.载体
（1）载体具备的条件：
（2）最常用的是 其它载体：
三．基因工程的基本操作程序
第一步：
原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用方法有
。
２.PCR技术扩增目的基因
（1）原理：
（2）过程：： 。
第二步：
1.目的： 。
2.组成：
（1）启动子： 。
（2）终止子： 。
（3）标记基因的作用：
。
第三步：
2.常用的方法：
a、将目的基因导入植物细胞方法： 。
b、将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 。此方法的受体细胞多是 。
C、将目的基因导入微生物细胞：最常用的原核细胞是 ，其转化方法是：
。
第四步：
1.首先要检测 ，方法是采用 。
2.其次还要检测 ，方法是采用
。
3.最后检测 ，方法是 ，用 。
4.有时还需进行 的鉴定。如 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。
课堂深化探究
一．对基因工程概念的理解
别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境
操作对象
操作水平
基本过程
结果
与杂交育种相比
与诱变育种相比
原理
二．基因工程的基本操作工具
1．与DNA分子相关的酶
(1)几种酶的比较
种类项目　　 限制酶 DNA连接酶 DNA聚合酶 解旋酶
作用底物
作用部位
作用特点
作用结果
(2)限制酶与DNA连接酶的关系
2．载体
(1)作用
(2)具备的条件
(3)种类
特别提醒　①一般来说，天然载体往往不能满足人类的所有要求，因此人们根据不同的目的和需要，对某些天然的载体进行人工改造。
②限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外，这样才能保证标记基因的完整性，有利于对目的基因的检测。
三．基因工程操作程序
基因工程技术生产凝乳酶的过程
1．基因工程的操作程序分析
(1)目的基因的获取途径
(2)基因表达载体的构建
特别提醒　①插入的目的基因的表达需要调控序列，因而用作载体的质粒的插入基因部位之前需有启动子，之后需有终止子。
②两次使用的限制酶为同一种酶，这样形成的黏性末端碱基之间互补，便于连接。
(3)将目的基因导入受体细胞(转化)
生物种类 植物细胞 动物细胞 微生物细胞
常用方法
受体细胞 体细胞 受精卵 原核细胞
转化过程
(4)目的基因的检测与鉴定
类　型 检测内容 方　法 结果显示
分子检测 导入检测
转录检测
翻译检测
个体水平检测
特别提醒：1．在整个工程中，只有第三步将目的基因导入受体细胞过程中不发生碱基互补配对，其他步骤均发生配对。
2．切割质粒和目的基因的限制酶必须是同一种酶，以获得相同的黏性末端，利于基因表达载体的构建。
3．插入的目的基因只是结构基因部分，其表达需要调控序列，因而用作载体的质粒的插入部位前须有启动子，后须有终止子。
4．PCR技术与DNA复制的比较
PCR技术 DNA复制
相同点 原理 DNA双链复制(碱基互补配对)
原料 四种游离的脱氧核苷酸
条件 模板、ATP、酶等
不同点 解旋方式 DNA在高温下变性解旋 解旋酶催化
场所 体外复制 主要在细胞核内
酶 热稳定的DNA聚合酶(Taq酶) 细胞内含有的DNA聚合酶
结果 在短时间内形成大量的DNA片段 形成整个DNA分子
对应训练
1.下列关于基因工程的叙述，错误的是( )
A．目的基因和受体细胞均可来自动物、植物或微生物
B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶
C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性
D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达
2.下列有关基因工程中限制性核酸内切酶的描述，错误的是(　　)。　　　　　
A．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列
B．限制性核酸内切酶的活性受温度影响
C．限制性核酸内切酶能识别和切割RNA
D．限制性核酸内切酶可从原核生物中提取
3.如图是利用基因工程技术培育转基因植物，生产可食用疫苗的部分过程示意图，其中Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性核酸内切酶。下列说法错误的是(　　)。
A．图示过程是基因工程的核心步骤
B．表达载体构建时需要用到限制酶 SmaⅠ
C．抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来
D．除图示组成外，表达载体中还应该含有启动子和终止子等结构
4.下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是(　　)
A．过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序
B．将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白
C．过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选
D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达
限时训练
题组一　基因工程及基本操作
1.科学家将动物体内的能够合成胰岛素的基因与大肠杆菌的DNA分子重组，并且在大肠杆菌体内表达成功。请根据图回答问题:
(1)此图表示的是采取 　 合成基因的方法获取 　　　　　　　 基因的过程。
(2)图中①DNA是以 　　　　　　　　 为模板， 　　　　　　 形成单链DNA，在酶的作用下合成双链DNA，从而获得了所需要的基因。
(3)图中③代表 　　　 DNA，含 　　　　　　　 基因。
(4)图中④表示 　 。
2．下图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是(　　)
A．①②③④ B．①②④③ C．①④②③ D．①④③②
3．下列关于基因工程的叙述，不正确的是(多选)(　　)
A．基因工程经常以抗菌素抗性基因为目的基因
B．细菌质粒是基因工程常用的运载体
C．通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种处理运载体DNA
D．为培育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体
题组二　基因工程的操作程序
4.下图表示利用基因工程培育抗虫棉的过程，请据图回答下列有关问题。
(1)若限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—↓GATC—，限制酶Ⅱ识别序列和切点是—G↓GATCC—，那么在①过程中，应用限制酶________切割质粒，用限制酶________切割抗虫基因。
(2)将通过②过程得到的大肠杆菌涂布在含有________的培养基上，若能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒，反之则说明没有导入。
(3)要确定抗虫基因导入后，是否能稳定遗传并表达，需进行检测和鉴定工作，则在个体水平上的鉴定过程可简述为：________。经筛选分析，该植株细胞中含有一个携带抗虫基因的DNA片段，因此可以把它看作是杂合子。理论上，该转基因植株自交产生的F1代中，仍具有抗虫特性的植株占总数的________。
(4)⑤过程所用的现代生物技术称为________，从遗传学角度来看，据细胞通过⑤过程，能形成棉植株的根本原因是细胞具有____________________。
5．干扰素是病毒侵入人体后由淋巴细胞产生的一种免疫活性物质，它具有广谱抗病毒的作用。利用现代生物技术生产干扰素的流程如下：
(1)过程①产生的物质A是______，cDNA文库______(大于/小于)人的基因组文库。
(2)过程④用到的工具酶是______________，过程⑤需先用____________________处理受体细胞，过程⑥通常采用________技术。
(3)过程⑧和⑨的关键技术分别是________、________。
(4)基因工程的核心步骤是图中的________________(填标号)。
题组三综合题
6.(2011·安徽理综31)家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养，可提取干扰素用于制药。
(1)进行转基因操作前，需用________酶短时处理幼蚕组织，以便获得单个细胞。
(2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达，需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的________和________之间。
(3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应包含：扩增缓冲液(含Mg2＋)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、________和________。
(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时，贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中，这样可以________，增加培养的细胞数量，也有利于空气交换。
7．(2010·天津理综，7Ⅰ)下图是培育表达人乳铁蛋白的乳腺生物反应器的技术路线。图中tetR表示四环素抗性基因，ampR表示氨苄青霉素抗性基因，BamHⅠ、HindⅢ、SmaⅠ直线所示为三种限制酶的酶切位点。
据图回答问题。
(1)图中将人乳铁蛋白基因插入载体，需用________________限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因。筛选含有重组载体的大肠杆菌首先需要在含________的培养基上进行。
(2)能使人乳铁蛋白基因在乳腺细胞中特异性表达的调控序列是________(填字母代号)。
A．启动子 B．tetR C．复制原点 D．ampR
(3)过程①可采用的操作方法是________(填字母代号)。
A．农杆菌转化 B．大肠杆菌转化
C．显微注射 D．细胞融合
(4)过程②采用的生物技术是________________。
(5)对早期胚胎进行切割，经过程②可获得多个新个体。这利用了细胞的________性。
(6)为检测人乳铁蛋白是否成功表达，可采用________(填字母代号)技术。
A．核酸分子杂交 B．基因序列分析
C．抗原—抗体杂交 D．PCR
8．(2009·上海卷)人体细胞内含有抑制癌症发生的P53基因，生物技术可对此类基因的变化进行检测。
(1)目的基因的获取方法通常包括________和________。
(2)上图表示从正常人和患者体内获取的P53基因的部分区域。与正常人相比，患者在该区域的碱基会发生改变，在上图中用方框圈出发生改变的碱基对，这种变异被称为________。
(3)已知限制酶E识别序列为CCGG，若用限制酶E分别完全切割正常人和患者的P53基因部分区域(见上图)，那么正常人的会被切成________个片段，而患者的则被切割成长度为________对碱基和________对碱基的两种片段。
(4)如果某人的P53基因部分区域经限制酶E完全切割后，共出现170、220、290和460个碱基对的四种片段，那么该人的基因型是________(以P＋表示正常基因，P－表示异常基因)。
9．(2009·福建卷)转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ等四种限制酶切割位点。请回答下列问题。
(1)构建含抗病基因的表达载体A时，应选用限制酶________，对________进行切割。
(2)培养板中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体A中含有________，作为标记基因。
(3)香蕉组织细胞具有________，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的________。
高考真题体验
1．(2012浙江高考６)天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是（ ）
A.提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因B
B.利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因B
C.利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞
D.将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞
2. (2012高考全国新课标卷40)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：
（1）限制性内切酶切割ＤＮＡ分子后产生的片段，其末端类型有　　　和　　　。
（2）质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：
为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性内切酶切割，该酶必须具有的特点是　　　。[来源：z#zs#]
（3）按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即　　　　　DNA连接酶和　　　　　　　DNA连接酶。
（4）反转录作用的模板是　　　，产物是　　　。若要在体外获得大量反转录产物，常采用　　　技术。
（5）基因工程中除质粒外，　　　　　和　　　　　　也可作为运载体。
（6）若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是　　　　　　　。
3.(2012福建高考３２)现代生物科技专题。肺细胞中的let-7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let-7基因导入肺癌细胞实验表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图１。
请回答：
（１）进行过程①时，需用 酶切开载体以插入let-7基因。载体应用RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动let-7基因转录，该部位称为 。
（２）进行过程②时，需用 酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。
（３）研究发现，let-7基因能影响RAS的表达，其影响机理如图２。据图分析，可从细胞提取 进行分子杂交，以直接检测let-7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中 （RASmRNA/RAS蛋白）含量减少引起的。
４. (2012天津高考7)生物分子间的特异性结合的性质广泛用于生命科学研究。以下实例为体外处理“蛋白质-DNA复合体”获得DNA片段信息的过程图。
据图回答：
（1）过程①酶作用的部位是 键，此过程只发生在非结合区DNA，过程②酶作用的部位是 键。
（2）①、②两过程利用了酶的 特性。
（3）若将得到的DNA片段用于构建重组质粒，需要过程③的测序结果与 酶的识别序列进行对比，以确定选用何种酶。
（4）如果复合体中的蛋白质为RNA酶聚合，则其识别、结合DNA序列位基因的
。
（5）以下研究利用了生物分子间的特异性结合的有 （多选）
A.分离得到核糖体，用蛋白酶酶解后提取rRNA
B.用无水乙醇处理菠菜叶片，提取叶绿体基粒膜上的光合色素
C．通过分子杂交手段，用荧光物质标记的目的基因进行染色体定位
D．将抑制成熟基因导入番茄，其mRNA与催化成熟酶基因的mRNA互补结合，终止后者翻译，延迟果实成熟。
５. (2012江苏高考32)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度（bp即碱基对）和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有Msp I、BamH I、Mbo I、Sma I4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请回答下列问题
（1）图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由 连接。
（2）若用限制酶SmaI完全切割图1中DNA片段，产生的末端是 末端，其产物长度为 。
（3）若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶Sma I完全切割，产物中共有 种不同长度的DNA片段。
（4）若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是 。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加 的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是 。
6．(2011·四川理综，5)北极比目鱼中有抗冻基因，其编码的抗冻蛋白具有11个氨基酸的重复序列，该序列重复次数越多，抗冻能力越强。下图是获取转基因抗冻番茄植株的过程示意图，有关叙述正确的是(　　)。
A．过程①获取的目的基因，可用于基因工程和比目鱼基因组测序
B．将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白
C．过程②构成的重组质粒缺乏标记基因，需要转入农杆菌才能进行筛选
D．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达
7.（2011 浙江）将ada（腺苷酸脫氨酶基因）通过质粒pET28b导人大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是（　）
A．每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B．每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C．每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada
D．每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
8．(2010·全国Ⅱ，5)下列叙述符合基因工程概念的是(　　)。
A．B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因
B．将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株
C．用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株
D．自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上
9．(2010·浙江理综，2)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是(　　)。
A．用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B．用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C．将重组DNA分子导入烟草原生质体
D．用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
10．(2010·江苏卷)下列关于转基因植物的叙述，正确的是(　　)。
A．转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中
B．转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加
C．动物的生长激素基因转入植物后不能表达
D．如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题
11．(2009·浙江卷)下列关于基因工程的叙述，错误的是(　　)。
A．目的基因和受体细胞均可来自动、植物或微生物
B．限制性核酸内切酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶
C．人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性
D．载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达
学案49 DNA重组技术的基本工具
和基因工程的基本操作程序
答案与解析
基础自查
一．基因工程的概念
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
二．基因工程的基本工具
1.限制性核酸内切酶（限制酶）
（1）来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
（2）功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，具有专一性。
（3）结果：产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端。
2. DNA连接酶
（1）两种DNA连接酶（E·coliDNA连接酶和T4-DNA连接酶）比较：
①相同点：都缝合磷酸二酯键。
②区别：E·coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来；而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。
（2）与DNA聚合酶作用的异同:
DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
3.载体
（1）载体具备的条件：①能在受体细胞中复制并稳定保存。
②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。
③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
（2）最常用的是质粒, 其它载体： 噬菌体的衍生物、动植物病毒
三．基因工程的基本操作程序
第一步：目的基因的获取
１. 反转录法和化学合成法
２.PCR技术扩增目的基因
（1）原理：DNA双链复制
（2）过程：： DNA解链；引物结合到互补DNA链，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成。
第二步：基因表达载体的构建
1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。
2.组成：目的基因＋启动子＋终止子＋标记基因
（1）启动子：是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。
（2）终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段 ，位于基因的尾端。
（3） 鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。
第三步：将目的基因导入受体细胞
2.常用的方法：
a、 农杆菌转化法 基因枪法和 花粉管通道法等。
b、 显微注射技术 受精卵。
C、 大肠杆菌 先用 Ca2+ 处理细胞，使其成为感受态细胞 ，再将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合，在一定的温度下促进感受态细胞吸收DNA分子，完成转化过程。
第四步：目的基因的检测和表达
1.转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因 DNA分子杂交技术。
2.目的基因是否转录出了mRNA 用标记的目的基因作探针与 mRNA杂交。
3.目的基因是否翻译成蛋白质 转基因生物中提取蛋白质 抗体进行抗原－抗体杂交。
4.个体生物学水平的鉴定。
课堂深化探究
一．对基因工程概念的理解
别名 基因拼接技术或DNA重组技术
操作环境 生物体外
操作对象 基因
操作水平 DNA分子水平
基本过程 剪切→拼接→导入→表达
结果 人类需要的基因产物
与杂交育种相比 克服远缘杂交不亲和的障碍
与诱变育种相比 定向改造生物性状
原理 基因重组
二．基因工程的基本操作工具
1．与DNA分子相关的酶
(1)几种酶的比较
种类项目 限制酶 DNA连接酶 DNA聚合酶 解旋酶
作用底物 DNA分子 DNA分子片段 脱氧核苷酸 DNA分子
作用部位 磷酸二酯键 磷酸二酯键 磷酸二酯键 碱基对间的氢键
作用特点 切割目的基因及载体，能专一性识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上 将DNA两条链之间的氢键打开　　
作用结果 形成黏性末端或平末端 形成重组DNA分子 形成新的DNA分子 形成单链DNA分子
(2)
① 原核生物中不存在该酶的识别序列或识别序列已经被修饰。
②DNA连接酶起作用时不需要模板。
2．载体
(1)①作为运载工具，将目的基因转移到宿主细胞内。
②利用它在宿主细胞内对目的基因进行大量复制。
(2) ①能在宿主细胞内稳定保存并大量复制。
②有多个限制酶切割位点，以便与外源基因连接。
③具有特殊的标记基因，以便进行筛选。
(3)①质粒：一种祼露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，能够自我复制的很小的双链环状DNA分子。
②λ噬菌体的衍生物。
③动植物病毒。
三．基因工程操作程序
1．(1)目的基因的获取途径
①从自然界中已有的物种中分离出来，如从基因组文库或cDNA文库中获取。
②人工合成目的基因
常用的方法有反转录法和化学合成法。
③利用PCR技术扩增目的基因
通过PCR技术可对已获取的目的基因进行扩增，以获取大量的目的基因。
(2)基因表达载体的构建
(3)将目的基因导入受体细胞(转化)
生物种类 植物细胞 动物细胞 微生物细胞
常用方法 农杆菌转化法 显微注射技术 Ca2＋处理法
受体细胞 体细胞 受精卵 原核细胞
转化过程 将目的基因插入Ti质粒的T?DNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA上→表达 将含有目的基因的表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物 Ca2＋处理细胞→感受态细胞→重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子
(4)目的基因的检测与鉴定
类　型 检测内容 方　法 结果显示
分子检测 导入检测 目的基因是否进入受体细胞 DNA分子杂交(DNA和DNA之间) 杂交带
转录检测 目的基因是否转录出mRNA 分子杂交(DNA和mRNA之间) 杂交带
翻译检测 目的基因是否翻译成蛋白质 抗原—抗体杂交 杂交带
个体水平检测 包括做抗虫、抗病的接种实验，以确定是否有抗性以及抗性的程度；对基因工程产品与天然产品的功能进行活性比较，以确定功能活性是否相同
对应训练
1.【解析】①基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。②工具酶本质为蛋白质，载体本质为小型DNA分子，但不一定是环状。③标记基因的作用——筛选、检测目的基因是否导入受体细胞，常见的有抗生素抗性基因、发光基因，表达产物为带颜色物质等。④受体细胞中常用植物受精卵或体细胞（经组织培养）、动物受精卵（一般不用体细胞）、微生物——大肠杆菌、酵母菌等。一般不用支原体，原因是它营寄生生活；一定能用哺乳动物成熟红细胞，原因是它无细胞核，不能合成蛋白质。
【答案】D
2.解析　考查基因工程中工具酶的有关知识。限制性核酸内切酶的化学成分是蛋白质，它的活性受到温度和pH的影响；限制性核酸内切酶的特点是能识别双链DNA中特定的核苷酸序列，可在特定的位点进行切割，但不能识别和切割RNA；限制性核酸内切酶主要是从原核生物体内分离出来的。
答案　C
解析　图示过程为基因表达载体的构建过程，是基因工程中的核心步骤。构建过程中需要将目的基因完整切割下来，此时要用到限制酶PstⅠ、EcoRⅠ。抗卡那霉素基因是标记基因，目的是便于鉴定和筛选含有目的基因的细胞。基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等。
答案　B
4.【解析】过程①中通过逆转录法获得的目的基因，可用于基因工程，但该目的基因中不存在内含子和非编码序列，因此不能用于比目鱼的基因组测序；将多个抗冻基因编码区相连形成的能表达的新基因可能不再是抗冻基因；利用农杆菌的目的是将重组质粒导入受体细胞，而不是筛选重组质粒；应用DNA探针技术，可以检测受体细胞中是否成功导入了目的基因，但不能检测目的基因是否完全表达。
【答案】B
限时训练
题组一　基因工程及基本操作
1．答案：(1)人工　胰岛素原目的 (2)胰岛素原信使RNA 　逆转录 (3)重组 胰岛素原 (4)将重组DNA分子导入受体细胞
解析:本题是对基因工程操作程序的考查。操作时，首先要获取目的基因，然后让目的基因与载体结合构建成重组DNA分子，再通过一定方法把重组DNA分子导入受体细胞使其扩增和表达
2．C　[限制酶可在特定位点对DNA分子进行切割；DNA聚合酶在DNA分子复制时将脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链；DNA连接酶可将限制酶切开的磷酸二酯键连接在一起；解旋酶的作用是将DNA双链解开螺旋，为复制或转录提供模板。]
3．ACD　[基因工程经常以抗菌素抗性基因为标记基因；质粒是基因工程常用的运载体；通常用同一种限制酶切割目的基因和运载体，以获得相同的黏性末端；受体细胞可以是受精卵，也可以是体细胞。D．为培育成抗除草剂的作物新品种，导入抗除草剂基因时只能以受精卵为受体
题组二　基因工程的操作程序
4.解析　本题极易出错的部分有：在第(1)小题中没有看清目的基因插入的位置，从而不能确定用限制酶Ⅰ还是Ⅱ来切割质粒还是切割抗虫基因。第(3)小题检测抗虫性状在个体水平上是否表达，应该让害虫吞食转基因棉花的叶片，观察害虫的存活情况，这个地方也有出错的，主要没有看清是在哪个水平上进行检测的。
在切割质粒时应遵循一个原则：不能同时将两个标记基因切开，至少保留一个，所以只能用酶Ⅱ切割，而从目的基因两侧碱基序列可知，只能用酶Ⅰ才得到含目的基因的DNA片段。如果导入了重组质粒，此时重组质粒中四环素抗性基因能正常表达，而氨苄青霉素抗性基因已被破坏，所以涂布在含有四环素的培养基上，能够生长的话，说明导入了重组质粒(普通质粒)。如果把携带一个抗虫基因的DNA片段看作杂合子，可以认为是Aa，自交产生的F1中仍具有抗虫特性的植株占总数的比例为。把一个细胞培养成一个植株的技术称为植物组织培养。
答案　(1)Ⅱ　Ⅰ　(2)四环素　(3)让害虫吞食转基因棉花的叶片，观察害虫的存活情况，以确定其是否具有抗虫性状　　(4)植物组织培养　发育成完整个体的全部遗传物质
解析　(1)cDNA来自mRNA的逆转录或根据mRNA的碱基序列人工合成，cDNA文库小于基因组文库。(2)构建基因表达载体用到限制酶和DNA连接酶。将目的基因导入大肠杆菌须用Ca2＋处理受体细胞；导入动物细胞用显微注射法。(3)过程⑧的关键技术是胚胎移植，过程⑨的关键技术是细胞核移植。(4)基因工程的核心步骤是基因表达载体的构建，即④。
题组三综合题
6.解析　本题综合考查基因工程、细胞工程和PCR技术，意在考查考生对基础知识的理解。胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理可以将动物组织分解成单个细胞；基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子、标记基因等，其中启动子和终止子有利于目的基因的表达，标记基因有利于目的基因的检测；PCR技术中需要原料(4种脱氧核苷酸)、缓冲液、模板DNA、引物和耐热DNA聚合酶等；在生物反应器中放入多孔的中空薄壁小玻璃珠的目的：一方面有利于细胞的贴壁生长，避免接触抑制；另一方面有利于气体交换。
答案　(1)胰蛋白(或胶原蛋白)　(2)启动子　终止子
(3)对干扰素基因特异的DNA引物对　TaqDNA聚合酶　(4)扩大细胞贴壁生长的附着面积
7.解析　(1)由图示可知：需用HindⅢ和BamHⅠ限制酶同时酶切载体和人乳铁蛋白基因，因酶切后tetR四环素抗性基因结构被破坏而ampR氨苄青霉素抗性基因结构完好，故用含氨苄青霉素的选择培养基可筛选含有重组载体的大肠杆菌。(2)启动子是一段特殊的DNA序列，是RNA聚合酶识别和结合的位点，可调控基因的特异性表达。(3)过程①表示把重组载体导入受体细胞的过程，当受体细胞为动物细胞时，常采用显微注射法。(4)过程②表示把早期胚胎移植到代孕母牛子宫的过程，属于胚胎移植技术。(5)经过程②得到新个体是细胞全能性的体现。(6)人乳铁蛋白基因是否成功表达，关键看是否有其表达产物即人乳铁蛋白，可用抗原—抗体杂交法检测该蛋白是否存在。
答案　(1)HindⅢ和BamHⅠ　氨苄青霉素　(2)A　(3)C
(4)胚胎移植技术　(5)全能　(6)C
8.解析　本题主要考查基因工程相关知识。
(1)目的基因的获取方法有直接分离和化学方法人工合成两种；(2)仔细对比正常人与患者的基因序列可知是CG碱基对变为了TA碱基对，这种变化属于基因突变；(3)正常人P53基因有两个限制酶E的识别序列，完全切割后可产生三个片段，患者P53基因中有一个限制酶E的识别序列发生突变，且突变点位于识别位点内，这样患者就只有一个限制酶E的识别序列，切割后产生两个片段，分别为290＋170＝460对碱基，220对碱基；(4)正常人的P53基因经限制酶E完全切割后产生三个片段，290对碱基、170对碱基和220对碱基，患者产生两个片段460对碱基和220对碱基，则该人的基因型应为P＋P－。
答案　(1)从细胞中分离　通过化学方法人工合成　(2)见下图
基因碱基对的替换(基因突变)
(3)3　460　220　(4)P＋P－
解析　本题考查基因工程的有关知识。(1)从图可看出，只有PstⅠ、EcoRⅠ两种酶能保持抗病基因结构的完整性，所以构建含抗病基因的表达载体A时，应选用限制酶PstⅠ、EcoRⅠ两种酶，对抗病基因的DNA和质粒进行切割。
(2)卡那霉素能抑制香蕉愈伤组织细胞的生长，欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞，应使基因表达载体A中含有抗卡那霉素基因，以此作为标记基因。
(3)香蕉组织细胞具有全能性，因此，可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的脱分化和再分化。
答案　(1)PstⅠ、EcoRⅠ　含抗病基因的DNA、质粒
(2)抗卡那霉素基因
(3)全能性　脱分化、再分化
高考真题体验
1．【答案】A
【解析】提取矮牵牛蓝色花的mRNA，逆转录得到DNA，然后扩增，可获得大量的基因B，A正确；从基因文库中获取目的基因，只要根据目的基因的相关信息和基因文库中的信息进行筛选对比即可，不需要用限制酶进行切割，B错误；目的基因与质粒的连接需要用DNA连接酶，而不是DNA聚合酶，C错误；目的基因需要和运载体连接后形成重组质粒再导入，而且应该用农杆菌进行感染，而不是大肠杆菌，D错误。
2.【答案】
（1）黏性末端 平末端
（2）切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的相同
（3）E·coli T4
（4）mRNA（RNA） cDNA （DNA） PCR
（5）噬菌体 动植物病毒等
（6）未处理的大肠杆菌吸收质粒（外源DNA）的能力极弱
【解析】（1）当限制酶在它识别序列的中心轴线两侧将DNA的两条链分别切开时，产生的是黏性末端，而当限制酶在它识别序列的中心轴线处切开时，产生的则是平末端。
（2）为使运载体与目的基因相连，不同的限制酶应切割出相同的黏性末端，它们必须要能识别相同的核苷酸序列，并且使每条链中相同的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
（3）DNA连接酶，根据酶的来源不同，可以将这些酶分为两类：一类是从大肠杆菌中分离得到的，称为E·coli DNA连接酶；另一类是从T4噬菌体中分离出来的，称为T4DNA连接酶。
（4）反转录是以RNA为模版来合成DNA的过程。可以在体外短时间内大量扩增DNA的技术叫PCR（多聚酶链式反应）
（5）基因工程中除质粒外，还有λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等。
（6）大肠杆菌细胞外有细胞壁和细胞膜，能阻止其他物质的进入，只能通过Ca2+处理细胞，使细胞处于能吸收周围环境中DNA分子的生理状态，这种细胞称为感受态细胞。
3.【答案】（10分）
（1）限制性核酸内切酶（或限制） 启动子
（2）胰蛋白
（3）RNA RAS蛋白
【解析】（1）过程①表示基因表达载体的构建，在该过程中需要用限制酶对载体进行切割以便于目的基因的插入（限制性核酸内切酶，简称限制酶，写其他的不得分）；启动子是一段特殊的DNA序列，是RNA聚合酶结合和识别的位点，RNA聚合酶结合到该位点，可驱动转录过程。
（2）过程②表示动物细胞培养，培养过程中出现接触抑制后可以用胰蛋白酶处理，使之分散成单个的细胞，之后分装到其他培养瓶里面进行传代培养。
（3）判断目的基因是否在受体细胞中转录，可用分子杂交技术来进行，从细胞中提取mRNA和用放射性同位素或者荧光标记的目的基因单链DNA片段进行杂交。根据题中信息“肺组织细胞中的let-7基因表达减弱，癌基因RAS表达就增强，引发肺癌”导入let7基因后，肺癌细胞受到抑制，说明RAS基因表达减弱，导致细胞中的RAS蛋白质含量减少进而导致癌细胞受抑制。
4【答案】（1）磷酸二酯键，肽键
（2）专一
（3）限制性核酸内切酶
（4）启动子
（5）ACD
【解析】（1）DNA酶作用的部位是DNA的磷酸二酯键，蛋白酶作用的部位是肽键。
（2）①②过程利用了各种酶催化一种或一类化学反应的特性，即专一性。
（3）DNA要构建重组质粒，需要用限制性核酸内切酶切割，再与质粒重组。
（4）RNA聚合酶识别和结合在基因的启动子上，驱动基因转录。
（5）蛋白酶能特异性的酶解蛋白质，分子杂交手段也是利用各物质分子结合的特异性，抑制成熟基因转录出的mRNA与催化成熟酶基因的mRNA碱基互补结合，也具有特异性，光和色素易溶于有机溶剂，与酒精并不是特异性的溶解，所以选ACD。
5.【答案】（1）脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖
（2）平 537bp、790bp、661bp （3）4
（4）BamH I 抗生素B 同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向链接
【解析】（1）DNA单链中相邻两个碱基之间通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”连接。
（2）Sma I识别的序列为GGGCCC，切割后会产生平末端；图1所示的DNA分子中含有两个Sma I的识别位点，第一个识别位点在左端534bp序列向右三个碱基对的位置；第二个识别位点在右端658bp序列向左三个碱基对的位置，从这两个位点切割后产生的DNA片段长度分别为534+3，796-3-3，658+3，即得到的DNA片段长度分别为537bp、790bp和661bp。
（3）在杂合子体内含有基因D和基因d，基因D的序列中含有两个识别位点，经过SmaI完全切割会产生537bp、790bp和661bp三种不同长度的片段，基因d的序列中含有一个识别位点，经过切割后会产生1327bp和 661bp两种长度的片段，综上，杂合子中分离到该基因的DNA片段经过切割后会产生4种不同长度的片段。
（4）能够获取目的基因并切开质粒的限制酶有识别序列为GGATCC的BamH I和识别序列为GATC的Mbo I，若使用Mbo I会同时破坏质粒中的抗生素A抗性基因和抗生素B抗性基因，所以要用BamH I来切割目的基因和质粒，切割后保留了完整的抗生素B抗性基因，便于筛选出含有重组质粒的大肠杆菌。因为目的基因和运载体是用同种限制酶切割的，目的基因两端的末端和质粒切割后的两个末端都能进行互补，可能出现目的基因反向连接在运载体上的情况，导致基因D不能正确表达。
6.解析　将多个抗冻基因编码区相连成能表达的新基因，合成的蛋白质为新的蛋白质，不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白，故选项B正确；过程①是利用反转录法合成目的基因，由于没有非编码区和编码区中的内含子，不能用于比目鱼基因组测序；用作载体的质粒，必须具有标记基因才能便于检测和筛选；应用DNA探针技术，可检测转基因抗冻番茄中目的基因的存在和转录，但不能检测是否成功表达，故选项A、C、D错误。
答案　B
7.【解析】受体大肠杆菌成功表达腺苷酸脱氨酶，说明每个大肠杆菌细胞至少含有一个重组质粒，且每个ada至少指导合成一个腺苷酸脱氨酶分子。重组质粒的形成需先用限制性核酸内切酶切割目的基因和质粒形成相同的黏性末端，再在DNA连接酶的作用下连接起来，连接起来的序列中会 含有限制性核酸内切酶的识别位点。不同的限制性核酸内切酶识别位点不同，不是每个限制性核酸内切酶的识别位点都能插入ada，C项错误。
【答案】C
8.解析　基因工程是在生物体外，通过对DNA分子进行人工“剪切”和“拼接”，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生出人类所需要的基因产物。所以B为基因工程，而A为动物细胞工程，C为诱变育种，D无人为因素不属于基因工程。
答案　B
9.解析　限制性核酸内切酶用于提取目的基因和切割载体，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，不能用限制性核酸内切酶切割，A项错误；DNA连接酶可以连接具有相同黏性末端的目的基因和载体，B项正确；受体细胞可以是受精卵和体细胞，也可以是去除细胞壁的原生质体，C项正确；目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，筛选时应该用含除草剂的培养基筛选转基因细胞，D项正确。
答案　A
10.解析　抗除草剂基因导入到油菜的染色体后则可以通过花粉传入环境中；转抗虫基因的植物可杀死无抗性昆虫，对昆虫的抗性具有选择作用，所以会导致昆虫群体抗性基因频率增加；转基因技术打破了生殖隔离，动物的生长激素基因转入植物后可以表达；来源于自然界的目的基因导入植物体后，可能破坏原有的基因结构，具有不确定性，外源基因也可能通过花粉传播，使其他植物成为“超级植物”等，所以转基因技术存在着安全性问题。
答案　A
11.解析　载体上的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞，但由于它和目的基因是相互独立的，并不能促进目的基因的表达。
答案　D
www.学案3 生命活动的主要承担者------蛋白质 导学案
考纲要求:
蛋白质的结构和功能(Ⅱ)
复习目标：
1 .说出氨基酸的结构特点，以及蛋白质的形成过程
2 .概述蛋白质的结构和功能
3.认同蛋白质是生命活动的主要承担者
基础自查
一、氨基酸的种类、结构
1.说出氨基酸的元素组成、种类
2.写出氨基酸的结构通式、结构特点
二、氨基酸脱水缩合形成多肽
1.氨基酸形成多肽的方式、场所、形成二肽的过程、肽键的结构怎样表示？
2.过程分析：
①脱水缩合产生的H2O中的H和O分别来自什么？
②一条肽链上至少有 几个游离的氨基和游离的羧基，位于何处？—R中的—NH2或—COOH参于肽链的形成吗？
三、蛋白质结构和功能
1、蛋白质的结构层次？
2.结构特点？ ①直接原因是？②根本原因是？
3 .举例说明蛋白质的功能
课堂深化探究
1 .怎样判断组成蛋白质的氨基酸？
2.蛋白质的计算
问题:蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物大分子。在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种而蛋白质却多达1010～1012种。为什么细胞中的蛋白质种类如此多样？
（1）在生物体中组成蛋白质的氨基酸对应的密码子有 种；对应的tRNA有 种。
（2）氨基酸个数、肽链数、氨基数、羧基数、肽键数、N原子数、O原子数之间的计算关系
a.氨基数＝
b.羧基数＝
c.N原子数＝
d.O原子数＝
e.肽键数＝
（3）有关蛋白质的计算规律（氨基酸个数为n，氨基酸相对分子质量为a）
肽链 肽键 脱去水分子 蛋白质分子质量 DNA碱基数 mRNA碱基 游离氨基、羧基
1
m
思考：a、当由n个氨基酸形成一环状肽，上述规律会发生怎样的变化？
b、氨基酸与相应的DNA及RNA片段中碱基数目之间有何关系？
3.几种常见蛋白质的分布和生理功能
名称 分布 功能
大多数酶
载体蛋白
某些激素(如生长激素、促甲状腺激素、胰岛素、胰高血糖素等)
抗体
血红蛋白
糖蛋白
对应训练
1.判断正误
(1)在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种。 ( )
(2)人体必需的氨基酸称为必需氨基酸，共8种。 ( )
(3)每种氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上 ( )
(4)各种氨基酸都共有的结构是 ( )
(5)各种氨基酸理化性质不同的原因在于R基不同 ( )
2. 下面关于生物体内氨基酸的叙述中正确的是 (　　)
A .氨基酸是蛋白质的组成单位，是由氨基和羧基组成的
B .每个氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基
C .一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱水缩合形成多肽
D .氨基酸是酸碱两性化合物，分子中至少含有一个氨基和一个羧基并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上
2 .下列不属于高等动物体内蛋白质功能的是 (　　)
A .构成生物膜的主要成分
B .催化细胞内的化学反应
C .作为细胞代谢的主要能源
D .参与构成细胞核中的染色体
3、已知20种氨基酸的平均相对分子质量是128，某蛋白质分子由2条多肽链组成，共有肽键98个，此蛋白质的相对分子质量最接近于 (　　)
A .12 800 B .12 544
C .11 036 D .12 288
4 .能正确表示蛋白质分子由简到繁的结构层次的一组数字是（ ）
①氨基酸　②C、H、O、N等化学元素　③氨基酸分子相互结合　④多肽　⑤肽链　⑥形成具有一定空间结构的蛋白质分子
A .①②③④⑤⑥ B .②①④③⑥⑤
C .②①④③⑤⑥ D .②①③④⑤⑥
5 .人的胰岛素和胰蛋白酶的主要成分都是蛋白质，但合成这两种蛋白质的细胞的功能却大不相同，其根本原因是 (　　)
A .不同细胞中遗传信息的表达情况不同
B .组成蛋白质的氨基酸种类、数量和排列顺序不同
C .蛋白质的空间结构不同
D .两种细胞所含有的基因不同
6.如图是某化合物结构图解，请据图回答：
(1)Ⅲ和Ⅴ称为________。
(2)决定氨基酸种类的编号是________。
(3)该化合物是由________个氨基酸，失去________个水分子而形成的，这种反应称为________。该化合物的名称是________。
(4)该化合物最左端的肽键水解后生成的氨基酸的结构简式表示为________________________________________。
(5)胰岛素是一种由51个氨基酸构成的含2条多肽链的蛋白质，则胰岛素至少含有________个氨基和________个羧基。
实验探究
材料一　2008年9月11日，三鹿公司承认三鹿奶粉受三聚氰胺污染，并发布召回三鹿问题奶粉的声明。三聚氰胺，分子式为C3H6N6，是一种重要的氮杂环有机化工原料，低毒。动物长期摄入三聚氰胺会对生殖、泌尿系统造成损害，膀胱、肾部结石，并可进一步诱发膀胱癌。
材料二　食品工业中常常需要检测蛋白质的含量，但是直接测量蛋白质的含量在技术上比较复杂，成本较高，不适合大范围推广，所以业界常常使用一种叫做“凯氏定氮法”的方法，即通过测定食品中氮原子的含量来间接推算蛋白质的含量。
根据上述材料，回答下列问题：
(1)从化学组成上看，三聚氰胺与蛋白质含有的共同元素有____________，后者的基本组成单位的结构通式为__________________________________。
(2)材料二中所述的检测办法有个弱点，即只要在食品、饲料中添加一些含____量高的化学物质，就可在检测中造成蛋白质含量达标的假象，这正是一些不法商家在食品、饲料中添加三聚氰胺的目的。
(3)人和动物能把NH3的毒性解除掉(转化为其他物质)，而不能把三聚氰胺分解或转化为无毒的物质，是由于人和动物体内________________________。
(4)在实验室中可以通过________试剂来定性检测待测物中有无蛋白质存在。
(5)据报道，小动物食用了含有被三聚氰胺污染的麦麸的宠物食品后导致肾衰竭死亡。某课题小组为验证含有被三聚氰胺污染的麦麸的宠物食品的危害，做了如下实验：
第一步：选取生长状况相同的小鼠若干只，____________________________
第二步：甲组每天______________________________；乙组每天____________________________。
第三步：
________________________________________________________________________。
第四步：每天检测小鼠的健康状况，统计各组小鼠死亡的数目。
请分析该实验的实验目的：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
实验结果预测：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
实验结论：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
限时训练
题组一　氨基酸结构
1.已知天冬酰胺的R基为—C2H4ON，现有分子式为C63H103O18N17S2的多肽，其中含有2个天冬酰胺。在上述多肽中最多有肽键 (　　)
A .17个　　　　　　　　　 B .16个
C .15个 D .14个
2 .下面是三种组成蛋白质的氨基酸的结构式，据图分析下列叙述正确的是(多选)(　　)
A .以上这三种氨基酸的R基依次分别是—H、—CH3、—CH2OH
B .将这三种氨基酸(足量)置于适宜条件下，经脱水缩合可形成的三肽化合物最多有27种
C .甲是最简单的氨基酸
D .从上式可看出，只要含有一个氨基和一个羧基的化合物就是组成蛋白质的氨基酸
3.2008年8月底，在市场上出售的某些品牌的婴幼儿奶粉及液态奶中被检测出三聚氰胺，这是一些不法商家为了提高奶粉及液态奶中的含氮量而添加的，一般说来，每100克蛋白质平均含氮为16克，这些氮主要存在于蛋白质的(　　)
A .—CO—NH— B .游离的氨基
C .游离的羧基 D .R基
题组二　蛋白质的相关计算
4 .现有氨基酸800个，其中氨基总数为810个，羧基总数为808个，则由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质共有肽键、氨基和羧基的数目依次分别为 (　　)
A .798、2和2　　　　　　 B .798、12和10
C .799、1和1 D .799、11和9
5.下面是某蛋白质的肽链结构示意图(图1，其中数字为氨基酸序号)及部分肽键放大图(图2)，请据图判断下列叙述中不正确的是
A .该蛋白质中含有2条肽链49个肽键
B .图2中含有的R基是①②④⑥⑧
C .从图2可推知该蛋白质至少含有3个游离的羧基
D .控制该蛋白质合成的mRNA中至少含有51个密码子
6 .下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是(　　)
A .甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，则它的分子式是C5H11O2NS
B .酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异是由R基的不同引起的
C .n个氨基酸共有m个氨基，则这些氨基酸缩合成的一个多肽中的氨基数必为m－n
D .甜味肽的分子式为C13H16O5N2，则甜味肽一定是一种二肽
7 .分析多肽E和多肽F得到以下结果(单位：个)
元素或基团 C H O N 氨基 羧基
多肽E 201 348 62 53 3 2
多肽F 182 294 55 54 6 1
形成这两种多肽的氨基酸的数目最可能是(　　)
选项 A B C D
多肽E 199 340 58 51
多肽F 181 281 53 49
8 .某蛋白质由n条肽链组成，氨基酸的平均分子量为a，控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质的分子量约为(　　)
A.ab－6b＋18n B.ab－6b
C .(b－a)×18 D.ab－(b－n)×18
题组三　蛋白质的功能
9.核糖体中合成的物质不可能具有的功能是 （ ）
A .调节生命活动 B .携带遗传密码
C .为生命活动提供能量 D .参与主动运输
10.下列有关蛋白质结构、功能多样性的说法正确的是 (　　)
A .蛋白质结构的多样性与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目和空间结构有关
B .已知某化合物具有催化功能，可以推断此物质为蛋白质
C .有些蛋白质具有防御功能，如抗体；有些蛋白质具有接受信息的功能，如受体。抗体与受体都具有专一性
D .蛋白质空间结构改变，不会影响其生物活性
11.下列关于蛋白质结构和功能的叙述中，错误的是 (　　)
A .不同种类的蛋白质不仅氨基酸的数量和排列顺序不同，而且各自具有独特的空间结构
B .蛋白质之所以具有多种生理功能，是因为它具有多种多样的结构
C .蛋白质的多样性也是长期进化的结果
D.开水煮沸鸡蛋清，不仅破坏了其中蛋白质的空间结构，而且破坏了氨基酸之间的肽键
题型四：综合应用
12.环孢素(CsA)是从土壤霉菌中分离出来的含有11个氨基酸的环形多肽，该物质能选择性地抑制辅助性T淋巴细胞分泌白细胞介素－2和其他淋巴因子，因而是一种强效免疫抑制剂，下列有关CsA的叙述正确的是 (　　)
A .该物质的天然合成过程需要拟核DNA上基因的控制
B .如果氨基酸的平均相对分子量为128，则它的相对分子量为1228
C .可以用来开发移植器官后抗排斥反应的药物
13 .下列关于蛋白质和氨基酸的叙述，正确的是(　　)
A .具有生物催化作用的酶都是由氨基酸组成的
B .高等动物能合成生命活动所需的20种氨基酸
C .细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质
D .在胚胎发育过程中，基因选择性表达，细胞会产生相应的蛋白质
14 .如图所示，①是在胰岛B细胞中合成的，且与血糖调节有关；②是一种淋巴因子，可干扰破坏病毒DNA在宿主细胞中的复制；③由浆细胞合成分泌，且具有免疫作用；④由垂体分泌，可促进蛋白质的合成和骨的生长。下列有关说法中正确的是(　　)
A .①②③④结构的多样性只与a有关
B .与①②③④四种物质合成、分泌有关的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体和线粒体
C .①②③④四种物质分别为胰岛素、干扰素、抗体、抗利尿激素
D .①与肾上腺素具有协同作用，②③均在特异性免疫中发挥作用，④的分泌体现了生物膜的流动性
15.加热会使蛋白质变性，在变性过程中肽键是否因此而断裂呢？请设计一个证明“蛋白质在加热变性后肽键没有完全断裂”的实验。
材料、用具：0.01 g·mL－1的CuSO4的溶液、0.1 g·mL－1的NaOH溶液、蛋清、清水、酒精灯、试管、滴管等必备用品。
实验原理：________________________________________
_________________________________________________。
方法步骤：________________________________________
_________________________________________________。
预期结果：______________________________________。
实验结论：______________________________________。
高考真题体验
1.判断正误
(1)(2011 .海南，6- A)哺乳动物机体缺铁时，血红蛋白的合成量会减少
(2)(2011 .天津，1- A)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸
(3)(2008 .江苏，1-A，2- B)氨基酸、核苷酸、丙酮酸、性激素、生长激素、胰岛素均是由相同种类元素组成的
(4) (2008 .天津，1一B)高等动物能合成生命活动所需要的20种氨基酸
(5)(2008 .天津，1-C)细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是一种蛋白质
(6)（2008 .广东理基，42-C）双缩脲试剂可以鉴定蛋白质，是由于蛋白质有肽键
2 .(2011 .北京理综卷)胰岛素的A、B两条肽链是由一个基因编码的。下列有关胰岛素的叙述，正确的是 ( )。
A.胰岛素基因的两条DNA单链分别编码A、B两条肽链
D .沸水浴加热之后，构成胰岛素的肽链充分伸展并断裂
C .胰岛素的功能取决于氨基酸的序列，与空间结构无关
D .核糖体合成的多肽链需经蛋白酶的作用形成胰岛素
3. (2010·江苏高考)某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白质，下列叙述正确的是 (　　)
A .该蛋白酶分子结构中至少含有129个氨基和129个羧基
B .该蛋白酶溶液与双缩脲试剂发生作用，产生紫色反应
C .利用透析法纯化该蛋白酶时，应以蒸馏水作为透析液
D .用含该蛋白酶的洗衣粉去除油渍，效果比其他类型加酶洗衣粉好
3 .(2009 .天津理综，3)下列过程中，涉及肽键数量变化的是( )；
A .洋葱根尖细胞染色体的复制
B .用纤维素酶处理植物细胞
C .小肠上皮细胞吸收氨基酸
D .蛋清中加人NaCl使蛋白质析出
4. (2009·上海高考)某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是 (　　)
A .n－m B .n－2m
C .n＋m D .n＋2m
4 .（2011，重庆理综卷）某兴趣小组将豆腐块灭菌，接种微生物后培养2d，加入适量食盐，经密封放置10 d后制得豆腐乳。在保质期内，豆腐乳放置时间越长，蛋白质含量越低，短肽和氨基酸含量越高。为研究其原因，该小组取适量豆腐乳制成样液，等量加入各试管，进行了以下实验。
处理编号 处理方法 显色结果
① 37℃放置0min 加入等量双缩脲试剂 紫色
② 37℃放置10min ？
③ 37℃放置120min ？
④ 100℃加热5min后， 37℃放置120min 紫色
实验中，加入双缩脲试剂A后，样液的颜色将 。处理④中，100℃加热的目的是 。如果处理③与处理④相比，显色较 ，且处理 ③ 与处理 ② 相比，显色较 ，则表明豆腐乳中蛋白质被微生物产生的 分解，最终使短肽和氨基酸等含量增加，因此保质期内豆腐乳放置越久风味越佳。
第一单元 走进细胞核组成细胞的分子
学案3 生命活动的主要承担者------蛋白质
答案与解析
基础自查
一．1. 元素组成：C、H、O、N，有的还含S、P等。构成蛋白质的氨基酸约有20种，包括 必需氨基酸和非必需氨基酸。(1) 必需氨基酸：人体内有8种(婴儿有9种)，必须从外界 获取。(2)非必需氨基酸：在体内可以通过其他化合物转化而来。
2结构通式 .
特点
①基酸分子中的氨基和羧基的数目至少是一个（也可以是几个，因为R基中可能含有氨基或羧基）。
②构成蛋白质的氨基酸中，都有一个氨基和一个羧基连接在上同一个碳原子上（否则就不是构成蛋白质的氨基酸）。
③同的氨基酸分子，具有不同的R基，这是将氨基酸分类的依据。
二．氨基酸脱水缩合形成多肽
1.脱水缩合、核糖体、形成二肽的过程、
肽键的结构
2.过程分析
①脱水缩合产生的H2O中的H来自于和—COOH和—NH2，而氧则只来自于—COOH。
②一个，一个，肽链的两端。不参与，故多余的—NH2或—COOH位于—R中。
三、1氨基酸脱水缩合形成多肽、由一条或几条肽链通过一定的化学键(如二硫键)折叠、盘曲，形成具有一定空间结构的蛋白质分子。
.2. 多样性；直接原因是组成蛋白质分子的氨基酸的种类、数目和排列顺序的不同，多肽链的盘曲、折叠的方式及形成的空间结构千差万别。根本原因是DNA分子的多样性。
3.
功 能 举 例
构成细胞和生物体的结构物质 构成动物和人体的肌肉，构成生物膜、核糖体、染色体等的成分
构成细胞和生物体的功能物质 催化作用 参与生物体各项生命活动的酶绝大多数是蛋白质
运输作用 红细胞中的血红蛋白，膜上的载体蛋白
运动功能 肌动蛋白和肌球蛋白，二者使肌肉收缩，产生运动
构成细胞和生物体的功能物质 信息传递作用，调节作用 胰岛素、生长激素等蛋白质类激素，能调节生物体的生命活动
免疫作用 生物体内的抗体，能消灭外来抗原物质
细胞内的能源物质 在糖类和脂肪供应不足的情况下，机体也会分解蛋白质供能
课堂深化探究
一．1.从数量上看：至少有一个—NH2和一个—COOH；从位置上看，必须有一个—NH2和一个—COOH连在同一个碳原子上。
2.（1）在生物体中组成蛋白质的氨基酸对应的密码子有61种；对应的tRNA有61种。
（2）
氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数
羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数
N原子数＝各氨基酸中N的总数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数
O原子数＝各氨基酸中O的总数－脱去水分子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数
肽键数＝脱水数＝氨基酸数－肽链数＝水解需水数
（3）有关蛋白质的计算规律（氨基酸个数为n，氨基酸相对分子质量为a）
肽链 肽键 脱去水分子 蛋白质分子质量 DNA碱基数 mRNA碱基 游离氨基、羧基
1 n-1 n-1 na-18（n-1） 6n 3n 至少一个（1+R基中的氨基或羧基数）
m n-m n-m na－18(n－m) 6n 3n 至少m个（m+R基中的氨基或羧基数）
思考：①若n个氨基酸形成一环状多肽，则：
肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数(n)
②在多肽相对分子质量计算时，还要考虑一些其他化学变
化过程，如二硫键(—S—S—)的形成，每形成一个二硫键，脱去2个—H，故相对分子质量减少2。
b、氨基酸与相应DNA及RNA片段中碱基数目之间的关系
由于mRNA中有终止密码子等原因，上述关系应理解为每合成1个氨基酸至少需要mRNA上的3个碱基和DNA(基因)上的6个碱基。若已知DNA、mRNA中碱基数求氨基酸数，一般用关键词“最多”；若已知氨基酸数求DNA、mRNA中碱基数，则一般用关键词“至少”，原因是该计算过程中都不考虑终止密码子的问题。
3.
名称 分布 功能
大多数酶 细胞内或细胞外 催化作用
载体蛋白 细胞膜 运输某些物质如离子、氨基酸等
某些激素(如生长激素、促甲状腺激素、胰岛素、胰高血糖素等) 内环境中 调节生命活动
抗体 内环境中 免疫作用
血红蛋白 红细胞内 主要运输氧气和部分二氧化碳
糖蛋白 细胞膜表面 保护、润滑、识别等
对应训练
判断正误
(√)
(×)
(×)
(√)
(√)
2. 答案：D
解析：氨基酸分子的结构通式为不仅有氨基和羧基，还有R；每个氨基酸分子至少含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上；氨基和羧基脱水缩合后形成肽键，两个氨基酸脱水缩合形成二肽。
2． 答案：C
解析：蛋白质的生理功能具有多样性，如结构蛋白——构成细胞和生物体的主要成分，功能蛋白——信息传递与调节作用、催化作用、运输作用、免疫作用。细胞代谢的主要能源物质是糖类。
3、答案　C
解析：组成蛋白质的氨基酸数＝肽键数＋肽链数，所以此蛋白质是由100个氨基酸经脱水缩合而成的。在脱水缩合过程中共失去水分子98个，所以此蛋白质的相对分子质量为：128×100－18×98＝11 036。
4．答案：D
解析：蛋白质的结构层次是：元素→氨基酸→多肽→蛋白质。
5．答案　A
解析　注意题目中的信息“合成这两种蛋白质的细胞的功能却大不相同”，不要理解成这两种蛋白质功能大不相同。同一个体的不同细胞功能不同，是细胞分化的结果，根本原因是基因选择性表达，即不同细胞中遗传信息的表达情况不同。
6.答案：(1)肽键　(2)Ⅱ、Ⅳ、Ⅶ　(3)3　2　脱水缩合　三肽　
(4)
(5)2　2
解析：由于化合物中含有Ⅲ、Ⅴ两个肽键，因此该化合物为三肽，缩合时共失去两分子水；R基的不同决定了氨基酸的不同，图中Ⅱ、Ⅳ、Ⅶ为R基；最左端氨基酸的R基为
—CH3；由于每条肽链中一端总有一个氨基而另一端总有一个羧基不参与缩合，因此，每条肽链中至少含有一个氨基和一个羧基。
实验探究
答案：(1)C、H、N　
(2)N　(3)缺乏分解或转化三聚氰胺的酶　
(4)双缩脲
(5)第一步：平均分为两组，分别编号为甲、乙
第二步：饲喂不含被三聚氰胺污染的麦麸的宠物食品　饲喂等量含被三聚氰胺污染的麦麸的宠物食品
第三步：在适宜的条件下饲喂一段时间
实验目的：验证含被三聚氰胺污染的麦麸的宠物食品可导致动物死亡
甲组小鼠健康成长，乙组小鼠的死亡率远远高于甲组小鼠含被三聚氰胺污染的麦麸的宠物食品可导致动物死亡
解析　(1)三聚氰胺含有C、H、N三种元素，蛋白质中含有C、H、O、N等元素。(2)目前国际上测量食品、饲料中的蛋白质含量的办法叫“凯氏定氮法”。这套检测办法的问题在于，只要在食品或饲料中添加一些含氮量高的化学物质，就可在检测中造成蛋白质含量达标的假象。(3)动物和人体内缺乏分解或转化三聚氰胺的酶，不能将三聚氰胺分解或转化为无毒物质。(4)蛋白质与双缩脲试剂反应生成紫色，用于蛋白质的鉴定。
限时训练
题组一　氨基酸结构
1. 答案：C
解析：多肽C63H103O18N17S2中有17个N，因含有两个天冬酰胺(R基为—C2H4ON)，故该多肽最多由15个氨基酸脱水缩合而成，形成的肽键数目最多为15个(环状多肽)。
2． 答案　ABC
解析　每种氨基酸分子至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
3． 答案　A
解析　每个肽键都含有一个N原子，故蛋白质的N主要分布在肽键中。另外，每条肽链至少含有一个游离的氨基，少数氨基酸的R基上也含有N原子。
题组二　蛋白质的相关计算
4．答案：B
解析：800个氨基酸脱水缩合形成含有两条链的多肽，形成肽键的数目为800－2＝798个；该多肽中游离的羧基数目为2(两条肽链一端各游离1个羧基)＋8(侧链R基团中的8个羧基)＝10个；氨基数目为2＋10＝12个。
5. 答案： B
解析：本题综合考查氨基酸、肽键、肽链和蛋白质之间的相互关系。解答本题时，首先结合图1、图2写出肽键数、R基等，然后根据他们之间的相互关系进行相应选择。
6． 答案　C
解析　A正确，根据氨基酸的结构通式，画出甲硫氨酸的结构式，不难得出答案；B正确，R基不同决定了不同氨基酸的结构和功能特性的不同；C错误，多肽中的氨基数＝R基中的氨基数＋肽链数；D正确，含有2个N原子的肽链，只能是二肽。
7．答案　D
8．答案　D
解析　基因控制蛋白质的合成过程中，基因中碱基的数量与氨基酸的数量关系为6∶1，即2b个碱基、b个氨基酸，组成蛋白质的氨基酸有b个，由n条多肽链组成，那么，此蛋白质中有(b－n)个肽键及脱去的水分子数。此蛋白质的分子量为：b×a－(b－n)×18。
方法技巧　解答这种类型题目的常见方法技巧
(1)明确氨基酸总数和肽链的条数。
(2)计算肽键数。
(3)根据失去的水分子数＝肽键数，算出失去水分子的相对分子质量。
(4)相对分子质量的减少量必须考虑有没有除水以外的其他分子的减少。
题组三　蛋白质的功能
9. 答案：B
解析：核糖体中合成的是蛋白质，蛋白质类激素可调节生命活动、蛋白质也能氧化分解提供能量、细胞膜上的载体蛋白可参与主动运输。但携带遗传密码的是mRNA，属于核酸。
10. 答案　C
解析　蛋白质结构的多样性与肽链的空间结构有关，与氨基酸的空间结构无关；具有催化功能的是酶，酶绝大多数是蛋白质，少部分是RNA；蛋白质具有防御、信息传递等功能，而抗体只能与特异性抗原相结合，受体只能与特定的信号分子结合，它们都具有专一性；蛋白质空间结构改变会影响其生物活性。
11. 答案：D
解析：蛋白质结构的多样性取决于氨基酸的种类、数量、排列顺序及蛋白质的空间结构，结构的多样性决定了功能的多样性。蛋白质的多样性也是长期进化的结果。开水煮沸鸡蛋清，仅仅破坏了蛋白质的空间结构，并没有破坏氨基酸之间的肽键。肽键无多样性，肽键破坏一般需要在酶的催化作用下才能完成。
题型四：综合应用
12. 答案：C
解析：霉菌属于真核生物，有成形的细胞核，其蛋白质的合成主要由染色体上的基因控制；15个氨基酸构成的环形多肽，其形成过程中会脱去11个水分子，故它的分子量应为1210；淋巴因子不是由霉菌合成的，而是由T淋巴细胞合成的。
13． 答案　D
解析　生物酶的基本组成单位是氨基酸或核糖核苷酸；20种氨基酸中的必需氨基酸，生物体不能合成；蛋白质的种类还与氨基酸的排列顺序有关，所以A、B、C都不正确。
14． 答案　B
解析　①是胰岛素，②是干扰素，③是抗体，④是生长激素，故C错；①②③④都是蛋白质，其结构多样性与氨基酸的种类、数目、排列顺序及多肽形成的空间结构有关，故A错；肾上腺素升高血糖浓度，①胰岛素降低血糖浓度，故D错。
15. 解析：肽键的存在是蛋白质能够与双缩脲试剂产生紫色反应的原因，故可利用此特点，对问题进行实验探究。为了使结论可信，可设置空白对照，对照组为未经加热的蛋白质，实验组为加热后的蛋白质。实验的自变量为“是否加热”，因变量是“是否发生紫色反应”。
答案：实验原理：蛋白质能与双缩脲试剂发生紫色反应，是因为蛋白质中含有肽键。将加热变性的蛋白质与双缩脲试剂混合，如果也能发生紫色反应，则证明蛋白质在加热变性后肽键没有完全断裂步骤：(1)取2支试管，编号1、2；(2)向两支试管中分别加入2 mL稀释的蛋清液，并将1号试管中的蛋清液加热煮沸3～5 min；(3)向两支试管中，分别加入1 mL 0.1 g/mL的NaOH溶液，振荡试管；(4)然后分别向两支试管中缓慢滴入4滴0.01 g/mL的CuSO4溶液，振荡试管，观察实验现象
结果：1号、2号试管中均出现紫色反应
结论：蛋白质在加热变性后肽键没有完全断裂
高考真题体验
1．解析 c1，铁是血红蛋白的重要成分。 (2)气大多数酶是蛋白质，少数是RNA，所以其基本组成单位分别是氨基酸和核糖核苷酸，(3)丙酮酸、性激素的组成元素只有C、H、0，，氨基酸的组成元素至少有C、H、O、N元素组成，核苷酸的组成元素是C、H、O、N、P。(4)高等动物体内有8种氨基酸不能合成称为必需氨基酸。(5)蛋白质结构多样性的原因有氨基酸的种类、数量、排列顺序和蛋白质的空间结构。(6)鉴定生物组织中的蛋白质时，常使用双缩脲试剂。其反应实质是在碱性环境下的铜离子与双缩脲试剂发生的紫色反应。而蛋白质分子中 弟含有很多与双缩脲(H2NOC-NH-CONH2)结构相似的肽键，所以蛋白质都能与双缩脲试剂发生颜色反应。答案 1√ 2X 3X 4，X 5X 6√
2．答案：D
解析：由题干信息，不能确定胰岛素的A、B两条肽链是由胰岛素基闼的两条DNA单链分别编码的，故A错误；高温仅破坏蛋白质的空间结构，不能破坏肽键而使肽链断裂；胰岛素的功能不仅取决于氨基酸序列，还与其空间结构有关；核糖体上合成的2条多肽链在蛋白酶的作用下去掉部分肽段后形成具有特定空间结构的蛋白质。
3. 答案：B
解析：蛋白质中至少含游离的氨基和羧基数等于肽链数，而非氨基酸数目；据题干信息可知该酶的本质是蛋白质；利用透析法纯化蛋白质时，为了维持蛋白质的结构和功能相对稳定，应选择磷酸缓冲液来透析；油渍的主要成分是脂肪，酶具有专一性，因此去除油渍时选用加脂肪酶的洗衣粉比选含该蛋白酶的洗衣粉效果好。
3． 答案：A
解析：在蛋白质形成过程中氨基酸的脱水缩合形成肽键，所以涉及蛋白质的合成就应涉及肽键数量变化。洋葱根尖细胞染色体复制时包含DNA复制和有关蛋白质的合成。纤维素酶处理植物细胞的目的是分解细胞壁；小肠仅是吸收氨基酸并没有发生氨基酸缩合；蛋白质溶液中加入NaCl析出蛋白质，仅是析出并没有发生重新合成。
4.答案：C
解析：两个氨基酸脱水缩合形成一个肽键，里面含一个氧原子，n个氨基酸缩合形成m条肽链，应有肽键n－m个，所以肽键中氧原子是n－m个，一条肽链中除肽键外还至少含有一个完整的羧基，里面有两个氧原子，所以m条肽链中应至少还有2m个氧原子，再加上肽键中的n－m个，所以应至少有氧原子个数为n－m＋2m＝n＋m。
5．答案：（1）不变；使酶失活；浅；浅；蛋白酶（肽酶）
解析：（1）蛋白质的检测可利用它与双缩脲试剂的紫色反应。双缩脲试剂A液是NaOH溶液，加入样液后不显色。豆腐块接种微生物后培养，微生物分泌蛋白酶（肽酶）可将豆腐乳所含蛋白质分解成短肽和氨基酸。在适宜温度（如37℃）下时间越长，蛋白质分解的越多，与双缩脲试剂作用紫色越浅。0℃时蛋白酶活性很低，100℃时蛋白酶失活，都不能催化蛋白质分解，因而与双缩脲试剂作用显紫色。（2）一种氨基酸变成另一种氨基酸在体内是通过氨基转换或者说转氨基作用。氨基酸产生的不含氮部分可以用来合成糖类和脂肪。
www.第七单元 生物变异、育种和进化
学案29 基因突变和基因重组
考纲要求
1.基因重组及其意义 Ⅱ
2.基因突变的特征和原因 Ⅱ
复习要求：
1.基因突变的原因、特点、意义
2.基因重组在杂交育种和基因治疗上的应用
基础自查
一、变异的概念
二、变异的类型
1.可遗传的变异：
不遗传的变异：
三.基因突变
1.概念：
2.实例：镰刀型细胞贫血症
3.原因
(1)外因：
内因：
4.诱变因素
5.特点：
6.意义：
四、基因重组
1.概念：
2.类型
实现途径：
4.意义
课堂深化探究
一.试总结生物界中各生物类群的可遗传的变异
二.基因突变和基因重组
（一）观察图解理解引起基因突变的因素及其作用机理回答问题：
1.基因突变对生物的影响
碱基对 影响范围 对氨基酸的影响
替换
增 添
缺 失
2.类型
3.基因突变不一定导致生物性状改变的原因
4.基因突变多害少利
特别提醒　
1.基因突变可发生在生物个体发育的任何时间，但对于细胞分裂过程来说，一般发生在细胞分裂(无丝分裂、有丝分裂、减数分裂、原核生物的二分裂)的DNA分子复制的过程中。同样，病毒DNA复制时均可突变。
2.基因突变引起基因“质”的改变，产生原基因的等位基因，改变了基因的表现形式，但并未改变染色体上基因的数量和位置。基因突变是生物变异的根本来源。
3.以RNA为遗传物质的生物，其RNA上核糖核苷酸序列发生变化，也称为基因突变，且RNA为单链结构，在传递过程中更易发生突变。
4.基因突变不改变染色体上基因的数量，只改变基因的结构而产生新基因。
（二）三种基因重组机制比较
重组类型 同源染色体上非等位基因的重组 非同源染色体上非等位基因间的重组 DNA分子重组技术
发生时间
发生机制
图像示意
特别提醒　①基因重组是真核生物有性生殖过程中产生可遗传变异的最重要来源，是形成生物多样性的重要原因。
②基因重组未产生新基因，只是原有基因的重新组合，只是产生了新的表现型(或新品种)。
③自然状况下，原核生物中不会发生基因重组。
（三）基因突变和基因重组的区别和联系
项 目 基因突变 基因重组
区别 本 质
原 因
时 期
条 件
意 义
应 用 通过诱变育种培养新品种 通过杂交育种，使性状重组，可培育优良品种
发生的可能性 可能性很小，突变频率低 非常普遍，产生的变异类型多
适用范围
联 系
（注：①基因突变是生物变异的根本原因；基因重组是亲代与子代及子代个体之间差异的主要原因。②广义的基因重组还包括DNA重组技术。③进行有性生殖的生物产生变异的主要来源是基因重组。④基因重组不产生新的基因，只产生新的基因型）
对应训练
1.下面描述的生物变异属于可遗传的变异且生物界各种生物都有可能产生的是(　　)。
①长在边际的玉米比田中心的玉米粗壮产量高　②流感病毒有几百个变种，且新亚种不断产生　③“R型活菌＋加热杀死的S型菌”后代产生S型活菌　④果蝇的白眼　⑤豌豆的黄色皱粒、绿色圆粒　⑥人类的红绿色盲　⑦人类的镰刀型细胞贫血症　⑧猫叫综合征　⑨高山草甸多倍体植物居多
A.②③⑥⑦ B.①③⑥⑦⑧
C.②④⑥⑦ D.⑤⑧⑨
2下面关于基因突变的叙述中，正确的是(　　)
A.亲代的突变基因一定能传递给子代
B.子代获得突变基因一定能改变性状
C.突变基因一定由物理、化学或生物因素诱发
D.突变基因一定有基因结构上的改变
3下列关于基因重组的说法不正确的是(　　)
A.生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因重新组合属于基因重组
B.减数分裂四分体时期，同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换，导致基因重组
C.减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组
D.一般情况下，水稻花药内可发生基因重组，而根尖则不能
4以下有关基因重组的叙述，错误的是(　　)
A.非同源染色体的自由组合能导致基因重组
B.非姐妹染色单体的交换可引起基因重组
C.纯合体自交因基因重组导致子代性状分离
D.同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关
5某正常人无致病基因，甲、乙、丙三人均表现正常。该四人7号和12号染色体上相关基因对应部分的碱基排列顺序如表所示。请分析回答下面的问题。
正常人 甲 乙 丙
7号染色体 CTT CAT CTT CAT
12号染色体 ATT ATT GTT ATT
(1)表中所示甲的7号染色体上，该部位碱基排列顺序变为CAT的根本原因是________的结果。
(2)甲、乙、丙三人表现正常的原因可能有(至少写出两点)：
________________________________________________________________________。
(3)若表中标明碱基的那条链为非模板链，请写出乙个体第12号染色体上该基因片段转录成的密码子为________。
(4)如果某人7号染色体上的部分基因转移到了12号染色体上，则这种变异类型最可能是________。
实验探究
玉米子粒种皮有黄色和白色之分，植株有高茎、矮茎之分。请回答下列问题：
(1)种皮的颜色是由细胞中的色素决定的，已知该色素不是蛋白质，那么基因控制种皮的颜色是通过控制 来实现的。
(2)矮茎玉米幼苗经适宜浓度的生长素类似物处理，可以长成高茎植株。为了探究该变异性状是否能稳定遗传，生物科技小组设计实验方案如下。请你写出实验预期及相关结论，并回答问题。
①实验步骤：
a.在这株变异的高茎玉米雌花、雄花成熟之前，分别用纸袋将雌穗、雄穗套住，防止异株之间传粉。
b.雌花、雄花成熟后，人工授粉，使其自交。
c.雌穗上种子成熟后，收藏保管，第二年播种观察。
②实验预期及相关结论：
a. 。
b. 。
③问题：
a.预期最可能的结果： 。
b.对上述预期结果的解释：
限时训练
题组一　基因突变
1.下列细胞或生物中可以发生基因突变的是(　　)
①洋葱根尖生长点细胞　②洋葱表皮细胞　③硝化细菌　④T2噬菌体　⑤人的神经细胞　⑥人的骨髓细胞　⑦蓝藻　⑧人的精原细胞
A.①②③⑤⑥⑦　　　　　　 B.①③④⑥⑦⑧
C.①③④⑤⑥⑧ D.①②④⑤⑧
2.棉花某基因上的一个脱氧核苷酸对发生了改变，不会出现的情况是(　　)
A.该基因转录出的mRNA上的部分密码子的排列顺序发生了改变
B.该基因控制合成的蛋白质的结构发生了改变
C.该细胞中tRNA的种类发生了改变
D.该基因控制合成的蛋白质的结构没有发生改变
3.(2012·宝鸡模拟)某生物基因型为AaBb，经减数分裂能产生四种数量相等的配子，如图为其体内的某个细胞，则(　　)
A.若图中基因位点1的基因为A，而位点2和4为B与b，则该细胞有可能发生了交叉互换
B.该图表示时期有4个染色体组
C.该状态下的细胞发生了基因重组
D.该细胞中位点2与4所在染色体为同源染色体，位点2与4上的基因遵循分离定律
4.(2011·淮安质检)如果细菌控制产生某种“毒蛋白”的基因发生了突变，突变造成的结果使其决定的蛋白质的部分氨基酸变化如下：
基因突变前：甘氨酸 谷氨酸 丙氨酸 苯丙氨酸 谷氨酸
基因突变后：甘氨酸 谷氨酸 天冬氨酸 亮氨酸 赖氨酸
根据上述氨基酸序列确定突变基因DNA分子的改变是(　　)
A.突变基因为一个碱基腺嘌呤替换为鸟嘌呤
B.突变基因为一个碱基胞嘧啶替换为胸腺嘧啶
C.突变基因为一个碱基鸟嘌呤替换为腺嘌呤
D.突变基因为一个碱基的增减
5.某婴儿不能消化乳类，经检查发现他的乳糖酶分子中有一个氨基酸发生了改变，导致乳糖酶失活，其根本原因是(　　)
A.缺乏吸收某种氨基酸的能力
B.不能摄取足够的乳糖酶
C.乳糖酶基因至少有一个碱基对改变了
D.乳糖酶基因有一个碱基对缺失了
6.如图为高等动物的细胞分裂示意图。图中可能反映的是(多选)(　　)
A.可能发生了基因突变
B.发生了非姐妹染色单体间的片段互换
C.该细胞为次级卵母细胞
D.该细胞可能为次级精母细胞
题组二　基因重组
7.(2012·山西省太原市模拟)下列变异的原理属于基因重组的是(　　)
A.将四倍体植株与正常二倍体植株杂交，产生三倍体植株
B.一对表现型正常的夫妇，生了一个既白化又色盲的儿子
C.组成血红蛋白的氨基酸排列顺序改变，导致血红蛋白异常的疾病
D.某人的第5号染色体丢失一个片段，导致患某种遗传病
8.下列变异的原理一般认为属于基因重组的是(　　)
A.将转基因的四倍体与正常的二倍体杂交，生产出不育的转基因三倍体鱼苗
B.血红蛋白氨基酸排列顺序发生改变，导致某些血红蛋白病
C.一对表现型正常的夫妇，生下了一个既白化又色盲的儿子
D.高产青霉素的菌株、太空椒等的培育
9.控制不同性状的基因之间进行重新组合，称为基因重组。下列各选项中能够体现基因重组的是(　　)
A.利用人工诱导的方法获得青霉素高产菌株
B.利用基因工程手段培育能生产干扰素的大肠杆菌
C.在海棠枝条上嫁接苹果的芽，海棠与苹果之间实现基因重组
D.用一定浓度的生长素溶液涂抹未受粉的雌蕊柱头，以获得无子番茄
题组三　应用提升
10.甲磺酸乙酯(EMS)能使鸟嘌呤(G)的N位置上带有乙基而成为7—乙基鸟嘌呤，这种鸟嘌呤不与胞嘧啶(C)配对而与胸腺嘧啶(T)配对，从而使DNA序列中G－C对转换成 A－T对。育种专家为获得更多的变异水稻亲本类型，常先将水稻种子用EMS溶液浸泡，再在大田种植，通常可获得株高、穗形、叶色等性状变异的多种植株。请回答下列问题。
(1)经过处理后发现一株某种性状变异的水稻，其自交后代中出现两种表现型，说明这种变异为________突变。
(2)用EMS浸泡种子是为了提高______________，某一性状出现多种变异类型，说明变异具有__________。
(3)EMS诱导水稻细胞的DNA发生变化，而染色体的__________不变。
(4)经EMS诱变处理后表现型优良的水稻植株也可能携带有害基因，为了确定是否携带有害基因，除基因工程方法外，可采用的方法有________、______________________________。
(5)诱变选育出的变异水稻植株还可通过PCR方法进行检测，通常该植株根、茎和叶都可作为检测材料，这是因为________________________。
11.刺毛鼠(2n＝16)背上有硬棘毛，体浅灰色或沙色，张教授在一封闭饲养的刺毛鼠繁殖群中，偶然发现一只无刺雄鼠(浅灰色)，全身无棘毛，并终身保留无刺状态。张教授为了研究无刺小鼠的遗传特性，让这只无刺雄鼠与雌性刺毛鼠交配，结果F1全是刺毛鼠；再让F1刺毛鼠雌雄交配，产出8只无刺小鼠和25只有刺小鼠，其中无刺小鼠全为雄性。
(1)张教授初步判断：
①该雄鼠无刺的原因是种群中基因突变造成的，而不是营养不良或其他环境因素造成的。
②控制无刺性状的基因位于性染色体上。
写出张教授作出上述两项判断的理由：
判断①的理由____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
判断②的理由____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若该浅灰色无刺雄鼠基因型为BbXaY(基因独立遗传)，为验证基因的自由组合定律，则可用来与该鼠进行交配的个体基因型分别为_____________________________________。
(3)若该浅灰色无刺雄鼠的某精原细胞经减数分裂产生了一个BbbXa的精子，则同时产生的另外三个精子的基因型分别为________、Y、Y，这四个精子中染色体数目依次为____________，这些精子与卵细胞结合后，会引起后代发生变异，这种变异属于________。
高考真题体验
1.（2012浙江）玉米的抗病和不抗病（基因为Ａ、ａ）、高杆和矮杆（基因为Ｂ、ｂ）是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮杆玉米种子（甲），研究人员欲培育抗病高杆玉米，进行以下实验：
取适量的甲，用合适剂量的γ射线照射后种植，在后代中观察到白化苗4株、抗病矮杆1株（乙）和不抗病高杆1株（丙）。将乙与丙杂交，Ｆ１中出现抗病高杆、抗病矮杆、不抗病高杆、不抗病矮杆。选Ｆ1中的抗病高杆植株上的花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高杆植株（丁）。
另一实验表明，以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高杆。
请回答：
（1）对上述1株白化苗的研究发现，控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA，因此该基因不能正常　　　　　，功能丧失，无法合成叶绿素，表明该白化苗的变异具有　　　　的特点，该变异类型属于　　　　　　　。
（2）上述培育抗病高杆玉米的实验运用了　　　　　　　　、单倍体育种和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是　　　　　　　　　　。花药离体培养中，可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株，也可通过诱导分化成　　　　　获得再生植株。
（3）从基因组成看，乙与丙植株杂交的Ｆ１中抗病高杆植株能产生　　　种配子。
（4）请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到Ｆ1的过程。
2.（2012广东）子叶黄色（Y，野生型）和绿色（y，突变型）是孟德尔研究的豌豆相对性状之一。野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色。
在黑暗条件下，野生型和突变型豌豆的叶片总叶绿素含量的变化见图10。其中，反映突变型豌豆叶片总叶绿素含量变化的曲线是____________。
（2）Y基因和y基因的翻译产物分别是SGRY蛋白和SGRy蛋白，其部分氨基酸序列见图11。据图11推测，Y基因突变为y基因的原因是发生了碱基对的_______和_______。进一步研究发现，SGRY蛋白和SGRy蛋白都能进入叶绿体。可推测，位点_______的突变导致了该蛋白的功能异常，从而使该蛋白调控叶绿素降解的能力减弱，最终使突变型豌豆子叶和叶片维持“常绿”。
（3）水稻Y基因发生突变，也出现了类似的“常绿”突变植株y2，其叶片衰老后仍为绿色。为验证水稻Y基因的功能，设计了以下实验，请完善。
（一）培育转基因植株：
Ⅰ.植株甲：用含有空载体的农杆菌感染________的细胞，培育并获得纯合植株。
Ⅱ.植株乙：________，培育并获得含有目的基因的纯合植株。
（二）预测转基因植株的表现型：
植株甲：________维持“常绿”；植株乙：________。
（三）推测结论：________。
3(2011·江苏卷)在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生的变异是(多选)(　　)。
A.DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变
B.非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组
C.非同源染色体之间变换一部分片段，导致染色体结构变异
D.着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异
4(2011·北京理综，31)TDNA可随机插入植物基因组内，导致被插入基因发生突变。用此方法诱导拟南芥产生突变体的过程如下：种植野生型拟南芥，待植株形成花蕾时，将地上部分浸入农杆菌(其中的T DNA上带有抗除草剂基因)悬浮液中以实现转化。在适宜条件下培养，收获种子(称为T1代)。
(1)为促进植株侧枝发育以形成更多的花蕾，需要去除____________________________，
因为后者产生的________会抑制侧芽的生长。
(2)为筛选出已转化的个体，需将T1代播种在含________的培养基上生长，成熟后自交，收获种子(称为T2代)。
(3)为筛选出具有抗盐性状的突变体，需将T2代播种在含________的培养基上，获得所需个体。
(4)经过多代种植获得能稳定遗传的抗盐突变体。为确定抗盐性状是否由单基因突变引起，需将该突变体与________植株进行杂交，再自交________代后统计性状分离比。
A、B、C、D表示能与相应T DNA
链互补、长度相等的单链DNA片段；箭头指示DNA合成方向。
(5)若上述T DNA的插入造成了基因功能丧失，从该突变体的表现型可以推测野生型基因的存在导致植物的抗盐性________。
(6)根据TDNA的已知序列，利用PCR技术可以扩增出被插入的基因片段。其过程是：提取________植株的DNA，用限制酶处理后，再用________将获得的DNA片段连接成环(如右图)，以此为模板，从图中A、B、C、D四种单链DNA片段中选取________作为引物进行扩增，得到的片段将用于获取该基因的全序列信息。
5.(2010·新课标)在白花豌豆品种栽培园中，偶然发现了一株开红花的豌豆植株，推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确，应检测和比较红花植株与白花植株中(　　)。
A.花色基因的碱基组成 B.花色基因的DNA序列
C.细胞的DNA含量 D.细胞的RNA含量
6.(2011·安徽卷)人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同位素131I治疗某些甲状腺疾病，但大剂量的131I对人体会产生有害影响。积聚在细胞内的131I可能直接(　　)。
A.插入DNA分子引起插入点后的碱基序列改变
B.替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变
C.造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异
D.诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代
7.(2011·广东卷)最近，可以抵抗多数抗生素的“超级细菌”引人关注，这类细菌含有超强耐药性基因NDM?1，该基因编码金属β?内酰胺酶，此菌耐药性产生的原因是(多选)(　　)。
A.定向突变
B.抗生素滥用
C. 金属β?内酰胺酶使许多抗菌药物失活
D.通过染色体交换从其他细菌获得耐药基因
8.(2010·福建卷)下图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生一种突变，导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是(　　)。
A.①处插入碱基对G－C
B.②处碱基对A－T替换为G－C
C.③处缺失碱基对A－T
D.④处碱基对G－C替换为A－T
9.(2008·宁夏理综，5)以下有关基因重组的叙述，错误的是(　　)。
A.非同源染色体的自由组合能导致基因重组
B.非姐妹染色体的交换可引起基因重组
C .纯合体自交因基因重组导致子代性状分离
D.同胞兄妹间的遗传差异与父母基因重组有关
学案29 基因突变和基因重组
答案与解析
基础自查
一、指生物体子代与亲代之间以及子代不同个体之间出现性状差异的现象。
二、
1.由于生殖细胞内的遗传物质改变而引起的变异，来源为基因突变、基因重组和染色体变异。
2.仅仅是由于环境因素的影响而引起的变异，不涉及遗传物质的改变。
三.基因突变
1.由于DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失而引起的基因结构的改变。
3.(1)①某些外界环境条件(如温度骤变、各种射线、污染等)。
②生物体内部因素(如异常代谢产物)等作用。
(2)DNA复制过程中，基因内部脱氧核苷酸的种类、数量或排列顺序发生局部的改变，从而改变了遗传信息。
4.(1)物理因素：例如，紫外线、X射线、γ射线、激光等。
(2)化学因素：例如，亚硝酸、碱基类似物、秋水仙素等。
(3)生物因素：例如，某些病毒和细菌等。
5.(1)普遍性；(2)随机性；(3)低频性；(4)多害少利性；(5)不定向性。
6.基因突变是新基因产生的途径，是生物变异的根本来源，是生物进化的原始材料。
四、基因重组
1.基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
2.(1)自由组合(非同源染色体上的非等位基因自由组合)。
(2)交叉互换(同源染色体非姐妹染色单体交叉互换，导致染色单体上的基因重组)。
3.有性生殖(减数分裂)。
4.基因重组是生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因。
课堂深化探究
一．
所有生物都可通过基因突变产生新基因，使本物种基因库增加“原始材料”，促进生物进化发展；基因重组和染色体变异是真核生物特有的。
二.基因突变和基因重组
（一）1.基因突变对生物的影响
碱基对 影响范围 对氨基酸的影响
替 换 小 只改变1个氨基酸或不改变
增 添 大 不影响插入位置前的序列，只影响插入位置后的序列
缺 失 大 不影响缺失位置前的序列，只影响缺失位置后的序列
2.类型
显性突变：aa―→Aa(当代表现)
隐性突变：AA―→Aa(当代不表现，一旦表现即为纯合体)
3.(1)突变部位可能在非编码部位(内含子和非编码区)。
(2)基因突变后形成的密码子与原密码子决定的是同一种氨基酸。
(3)基因突变若为隐性突变，如AA―→Aa，也不会导致性状的改变。
4.基因突变可能破坏生物体与现有环境的协调关系，所以一般有害；但有少数基因突变也可能使生物产生新的性状，适应改变的环境，获得新的生存空间。
（二）三种基因重组机制比较
重组类型 同源染色体上非等位基因的重组 非同源染色体上非等位基因间的重组 DNA分子重组技术
发生时间 减数第一次分裂四分体时期 减数第一次分裂后期
发生机制 同源染色体非姐妹染色单体之间交叉互换导致染色单体上的基因重新组合 同源染色体分开，等位基因分离，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上非等位基因间的重新组合 目的基因经载体导入受体细胞，导致受体细胞中基因重组
图像示意
（三）基因突变和基因重组的区别和联系
项 目 基因突变 基因重组
区别 本 质 基因分子结构发生改变，产生了新基因，改变基因的“质”，出现了新性状，但未改变基因的“量” 原有基因的重新组合，产生了新的基因型，使性状重新组合。但未改变基因的“质”和“量”
原 因 在一定的外界或内部因素作用下，由于基因复制时碱基种类、数目、排列顺序发生改变，使基因结构发生改变 减数分裂过程中，同源染色体非姐妹染色单体间交叉互换或非同源染色体之间的自由组合
时 期 有丝分裂间期和减数第一次分裂间期 减数第一次分裂的四分体时期和减数第一次分裂后期
条 件 外界条件剧变和内部因素的相互作用 不同个体之间的杂交，有性生殖过程中的减数分裂和受精作用
意 义 是新基因产生的途径，生物变异的根本来源，也是生物进化的原材料 是生物产生变异的来源之一，是生物进化的重要因素之一
应 用 通过诱变育种培养新品种 通过杂交育种，使性状重组，可培育优良品种
发生的可能性 可能性很小，突变频率低 非常普遍，产生的变异类型多
适用范围 所有生物均可发生(包括病毒)，具有普遍性 只适用于真核生物的有性生殖，是细胞核遗传
联 系 （1）都使生物产生可遗传的变异（2）在长期进化过程中，通过基因突变产生新基因，为基因重组提供大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础（3）二者均产生新的基因型，可能产生新的表现型
对应训练
1解析　①是光照、CO2供应等差异引起不可遗传的变异；②、④、⑥、⑦的成因为基因突变；③类似于转基因技术，是广义的基因重组；⑤是基因重组；⑧、⑨依次是染色体结构变异和数目变异，根据题干要求，只有基因突变属于生物界各种生物都可以发生的可遗传的变异。
答案　C
2D　[基因突变若发生在体细胞中则一般不传递给子代。由于不同密码子可能决定相同氨基酸，所以子代获得突变基因不一定能改变性状。基因突变可以自发产生，也可以诱发产生。基因突变是由于DNA分子中碱基对发生替换、增添或缺失，所以一定有基因结构上的改变。
3B　真核生物的基因重组有两种类型，一种是位于非同源染色体上的非等位基因随着非同源染色体的自由组合而自由组合，另一种是发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换，这两种基因重组都发生在减数分裂过程中。同源染色体的姐妹单体上的基因相同，局部交换不属于基因重组。
4C　基因重组是指非等位基因间的重新组合，能产生大量的变异类型，但只产生新的基因型，不产生新的基因。基因重组的细胞学基础是性原细胞的减数第一次分裂，同源染色体彼此分离时，非同源染色体之间的自由组合和四分体时期同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换。
5答案　(1)基因突变　(2)①突变后的基因为隐性基因；②突变后的基因控制合成的蛋白质不变；③突变发生在该基因的非编码区；④突变发生在该基因编码区的内含子(至少写出两点)　(3)GUU　(4)染色体变异(或染色体结构的变异、染色体易位)
实验探究
【解析】基因对性状的控制有两条途径，一是通过控制蛋白质的合成来直接控制生物性状；另外一条途径是通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而间接控制生物性状。因为色素不是蛋白质，显然基因不能直接控制，只能通过酶间接控制。如果高茎变异是环境引起的变异，遗传物质没有改变，则自交后代的植株都是矮茎；如果遗传物质发生了改变，则自交后代仍然会出现高茎。
(1) 有关酶的合成来控制代谢过程，进而控制性状 。
(2) a.子代玉米苗有高茎植株，说明生长素类似物引起的变异能够遗传。
b.子代玉米苗全部是矮茎植株，说明生长素类似物引起的变异不能遗传。
③ a.子代玉米植株全是矮茎。
b.适宜浓度的生长素类似物能促进细胞的伸长生长，但不能改变细胞的遗传物质
限时训练
题组一　基因突变
1.答案：　B
2.答案：　C
3.解析：　由题干信息可判断该生物为二倍体，图示细胞处于有丝分裂后期。位点2和4所在的染色体是姐妹染色单体分开后形成的，正常情况下其基因组成是相同的，其上的基因不遵循分离定律。位点2和4为B与b，最可能的原因是发生了基因突变。一般认为有丝分裂过程中不发生交叉互换、基因重组。
答案：　B
4.D　 基因突变前与基因突变后的氨基酸序列从第三个开始，其后的氨基酸序列都发生变化。若发生一个碱基的替换，最多只可能使一个氨基酸改变，不可能使后面的多个氨基酸序列都发生变化。
5.C　 乳糖酶的本质是蛋白质，由乳糖酶基因控制合成，故导致乳糖酶失活的根本原因是乳糖酶基因发生突变，排除A、B两选项。又因乳糖酶分子中只是一个氨基酸发生了改变，其他氨基酸的数目和顺序都未变，故不可能是乳糖酶基因有一个碱基对缺失，因为若缺失一个碱基对，则从此部分往后的氨基酸都会发生改变，排除D选项。
6.ABD　 题中所给图因无同源染色体，为减数分裂第二次分裂的后期图；又因为细胞质均等分裂，故此细胞为次级精母细胞或极体。姐妹染色单体形成的两条染色体上的基因若不相同，只有两种可能，一是基因突变，二是染色体片断的互换。
题组二　基因重组
7答案：　B
8.C　 A项属于染色体变异，B项属于基因突变，D项属于基因突变。C项是非同源染色体上的非等位基因随非同源染色体的自由组合而重组。
拓展提升　辨析基因突变与基因重组
通过基因突变会产生新的基因和基因型。基因重组只能产生新的基因型而不能产生新的基因，要增加基因重组的内涵只有通过基因突变，所以基因突变是生物变异的根本来源。但是由于基因突变的多害性和低频性，所以生物变异的主要来源是基因重组，而非基因突变。
9.B　 广义的基因重组除了减数分裂过程中的交叉互换与非同源染色体上的非等位基因自由组合外，还包括不同生物之间的基因的重新组合。
题组三　应用提升
10.(1)显性
(2)基因突变频率　不定向性
(3)结构和数目
(4)自交　花药离体培养形成单倍体、秋水仙素诱导加倍形成二倍体
(5)该水稻植株体细胞基因型相同
解析　(1)该题主要涉及自交后代表现型的类型判断，如果后代只有一种表现型，则为隐性突变，否则为显性突变。(2)用EMS溶液浸泡种子，属于人工诱变育种，可以提高种子的基因突变频率；当有多种类型出现时，说明EMS诱导出了多种性状，说明基因突变的不定向性。(3)由题意可知EMS主要与碱基发生改变有关，而与染色体变异所涉及的结构与数目无关。(4)该题主要涉及生物学技术，将有害基因通过表现型表达出来，从而进行判断。
(5)一株植物体上全部体细胞的基因型几乎是相同的，从而进行判断。
11.(1)①因为无刺的性状可遗传给后代，是可遗传的变异，种群中常见种为刺毛鼠，出现无刺性状最可能是基因突变的结果
②因为F1刺毛鼠雌雄交配后代无刺性状和性别相关联，故该基因位于性染色体上
(2)bbXaXa、BbXAXa、bbXAXa、BbXaXa
(3)BXa　10、8、7、7　染色体变异
解析　(1)可遗传的变异与不可遗传的变异的区别在于这种变异是否能够遗传。若性状与性别无关，则该性状是常染色体基因控制的。若性状与性别相关联，则该性状由性染色体基因控制。(2)验证基因自由组合定律可以用基因型相同的双杂合个体交配，也可以通过测交或者选择一对亲本满足一对基因为杂合子自交型，另一对基因为测交型的个体间交配，如：BbXaY×bbXAXa、BbXaY×BbXaXa。(3)精子中不存在等位基因或相同的基因，由精子BbbXa可知：在该精子形成过程中减数第一次分裂和减数第二次分裂均不正常。减数第一次分裂产生的两个次级精母细胞基因型为BbXa和Y，次级精母细胞BbXa在减数第二次分裂时，因bb基因未分开，故得到的两个精子为BbbXa和BXa。这些精子与卵细胞结合所形成的受精卵的染色体数均不正常，这属于染色体数目变异。
高考真题体验
1【解析】（1）叶绿素是相关基因表达的结果，白化苗是由于其叶绿素相关基因发生缺失所引起的，说明该植株的叶绿素相关基因无法正常表达。植物缺乏叶绿素，无法进行光合作用，所以这种变异属于有害的变异。由于基因的部分发生缺失而产生的变异属于基因突变。
（2）这里的育种运用了射线，导致植株的基因型发生改变，这种育种方式为诱变育种；后面的花药离体培养，秋水仙素加倍，属于单倍体育种；利用不同表现型的植株杂交得到优良性状的后代为杂交育种。杂交育种是利用在形成配子的过程中基因发生重组，所以其原理为基因重组。花药离体培养所利用的技术手段是植物组织培养技术，这种技术手段的途径有二：①通过愈伤组织分化出芽和根，形成再生植株；②通过诱导分化成胚状体，获得再生植株。
（3）乙和丙杂交得到F1，F1的基因型有AaBb，Aabb，aaBb，aabb。其中抗病高杆个体的基因型有AaBb，这种基因型个体能够产生4种类型的配子。
（4）如图（注意亲代，子一代，配子，基因型和表现型，比例等）
【答案】（1）表达 有害性 基因突变
（2）诱变育种 基因重组 胚状体（3）4
（4）
2【解析】（1）根据题干所给信息“野生型豌豆成熟后，子叶由绿色变为黄色”，可推测出野生型豌豆成熟后，子叶发育成的叶片中叶绿素含量降低。分析图10，B从第六天开始总叶绿素含量明显下降，因此B代表野生型豌豆，A为突变型豌豆。
（2）根据图11可以看出，突变型的SGRy蛋白和野生型的SGRY有3处变异，①处氨基酸由T变成S，②处氨基酸由N变成K，可以确定是基因相应的碱基对发生了替换，③处多了一个氨基酸，所以可以确定是发生了碱基对的增添；从图11中可以看出SGRY蛋白的第12和38个氨基酸所在的区域的功能是引导该蛋白进入叶绿体，根据题意，SGRy和SGRY都能进入叶绿体，说明①、②处的变异没有改变其功能；所以突变型的SGRy蛋白功能的改变就是由③处变异引起的。“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品（汉水丑生2012-7-13标记）
（3）本实验通过具体情境考查对照实验设计能力。欲通过转基因实验验证Y基因“能使子叶由绿色变为黄色”的功能，首先应培育纯合的常绿突变植株y2，然后用含有Y基因的农杆菌感染纯合的常绿突变植株y2，培育出含有目的基因的纯合植株观察其叶片颜色变化。为了排除农杆菌感染对植株的影响，应用含有空载体的农杆菌感染常绿突变植株y2作为对照。
【答案】 （1）A （2）替换 增加 ③
（3）（一）突变植株y2 用含有Y基因的农杆菌感染纯合突变植株y2 （二）能 不能维持“常绿” （三）Y基因能使子叶由绿色变为黄色
3解析　非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组只能发生在减数分裂第一次分裂，基因突变、染色体结构变异、染色体数目变异在有丝分裂和减数分裂的过程中均可产生，所以选ACD。
答案　ACD
4解析　(1)顶芽的存在可导致顶端优势，进而影响侧枝上花蕾的形成。(2、3)要筛选抗性植株，需将待选植株在特定的选择培养基中培养筛选。(4)单基因突变引起的变异，其遗传符合基因分离定律，就可用变异株与野生型植株杂交，而后自交，统计自交后代性状分离比进行判断。(5)由(3)中“抗盐性状的突变体”信息知：野生型基因的存在导致植物的抗盐性降低。(6)TDNA存在于诱导形成的拟南芥突变体植株的DNA中。DNA连接酶可将不同的DNA片段进行连接。因为DNA两条链反向平行，由图示环状DNA外侧链DNA合成方向可判断，DNA扩增过程所选的引物应为B、C，这样可确保被插入的基因片段得到复制。
答案　(1)顶芽　生长素　(2)(一定浓度的)除草剂
(3)(一定浓度的)盐　(4)野生型　1　(5)降低　(6)突变体　DNA连接酶　B、C
易错点评　多数基因突变并不引起生物性状的改变，原因是：①由于可有多种密码子决定同一种氨基酸，因此某些基因突变也不会引起生物性状的改变。例如，UUU和UUG都是苯丙氨酸的密码子。当第三位的U和G相互置换时，不会改变密码子的功能。
②某些突变虽改变了蛋白质中个别氨基酸的种类，但并不影响该蛋白质的功能。
③隐性基因的突变在杂合状态下也不会引起性状的改变。
5解析　如果要检测是否是基因突变，那么就应该检测DNA的碱基序列是否发生了增添、缺失或者替换，从而导致基因结构的改变。
答案　B
6解析　考查生物变异。131I作为放射性物质，可以诱导生物变异。但不是碱基的类似物，不能插入或替换DNA的碱基而发生基因突变。放射性物质产生射线，可以诱导基因突变，但发生在甲状腺滤泡上皮细胞的基因突变不能遗传给下一代。
答案　C
7解析　结合社会热点，考查了对超级细菌的认识。A错误：变异是不定向的；B正确：从进化的原理分析，抗生素滥用对细菌起选择作用；C正确：由题中信息可知，可能是超级细菌体内的金属β?内酰胺酶使许多抗菌药物失活；D错误：细菌是原核生物没有染色体。
答案　BC
8解析　本题主要考查基因突变、转录、翻译等基础知识以及突变对性状的影响。第一步先根据基因结构和氨基酸种类先确定密码子的排列顺序，即mRNA上碱基排列顺序(…GGG AAG CAG…)。由于1169位赖氨酸(AAG)变为谷氨酸(GAA GAG)，结合题干意思即①②③④四处只有一处发生突变可确定谷氨酸密码子是(GAG)，从而推出是②处碱基对A－T替换为G－C。所以选B项。
答案　B
9解析　基因重组有减数分裂过程中的基因的自由组合、同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换，以及基因拼接技术。纯合子能稳定遗传，其自交后代不会发生性状分离。
答案　C
www.第六单元 遗传的分子基础
学案27 基因指导蛋白质的合成、基因对性状的控制
考纲要求
遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)。
.基因与性状的关系(Ⅱ)。
复习要求
1.遗传信息的转录和翻译过程及相关计算
2.中心法则的内容及相关内容的区别、联系和应用
3.基因与蛋白质及性状的关系
基础自查
一.基因指导蛋白质的合成
1.DNA与RNA的比较
种类 DNA（脱氧核糖核酸） RNA（核糖核酸）
组成成分 碱基
酸
五碳糖
组成单位
结构
分布
功能
共同点
2、RNA的分类
3遗传信息的转录
转录的概念：
转录时间：
转录场所：
原料：
条件：
结果：
（7）意义：
二、遗传信息的翻译
1.翻译
（1）概念：
部位：
（3）原料：
模板：
（5）产物：
（6）实质：
2.遗传物质、遗传信息、遗传密码三者关系
（1）绝大多数生物的遗传物质是 ，少数 。
（2）遗传信息是指 ，它具有多样性与特异性。
（3）遗传密码是指 。其中 构成一个密码子，共有 密码子。
3.翻译的过程
（1）mRNA进入细胞质与 结合后，携带 的tRNA通过与碱基AUG互补配对，进入位点1。
（2）携带另一个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。
（3）甲硫氨酸通过与另一个氨基酸形成 而转移到占据位点2的tRNA上。
（4）核糖体读取下一个密码子，原占据位点1的tRNA离开核糖体，占据位点2的tRNA进入位点1，一个新的携带氨基酸的tRNA进入位点2，继续肽链的合成。
（5）重复步骤2、3、4，直至核糖体读取到mRNA的终止密码，合成才告终止。
三、基因、蛋白质与性状的关系
1.基因控制性状的两种方式
（1）间接途径： 。如豌豆的粒形、白化病等。
（2）直接途径： 。如囊性纤维病、镰刀型细胞贫血症等。
2.基因与性状的关系
（1）生物的大多数性状是受 控制的。
（2）基因与性状的关系并不都是 ，生物有些性状是由 决定的。如身高、体重等。
（3）生物的性状还受 的影响，是 共同作用的结果。
3. 之间存在着复杂的相互作用，精细地调控着生物体的性状。
四、细胞质基因与质遗传
1.细胞质基因：
2.质基因与性状的关系：
3.质遗传：
课堂深化探究
一.基因指导蛋白质的合成过程
1.DNA复制、转录、翻译的比较
DNA功能 传递遗传信息（复制） 表达遗传信息
转录 翻译
时间
场所
原料
模板
条件
过程 DNA边解旋边以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应母链螺旋化 DNA解旋，以一条链为模板，按碱基互补配对原则形成mRNA(单链)，mRNA进入细胞质与核糖体结合 以mRNA为模板，tRNA一端的碱基与mRNA上的密码子配对，另一端携带相应氨基酸，在核糖体合成有一定氨基酸序列的蛋白质
模板去向
特点
产物
意义
2.尝试简要它们之间的联系
3.遗传信息、密码子和反密码子的比较
(1)区别
存在位置 含　义 生理作用
遗传信息
密码子
反密码子
(2)联系
①遗传信息是 ，通过转录，使遗传信息传递到mRNA的核糖核苷酸的排列顺序上。
②mRNA的密码子直接控制 ，反密码子则起到翻译的作用。
(3)对应关系
特别提醒　
①一个核糖体与mRNA的结合部位形成2个tRNA结合位点。
②翻译起点：起始密码子决定的是甲硫氨酸或缬氨酸。
翻译终点：识别到终止密码子(不决定氨基酸)翻译停止。
③翻译进程：核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，而mRNA不移动。
二.基因对性状的控制
1.中心法则的理解与分析
图解表示出遗传信息的传递有5个过程。
(1)以DNA为遗传物质的生物遗传信息的传递
(2)以RNA为遗传物质的生物遗传信息的传递
特别提醒　
①逆转录需要逆转录酶，该酶在基因工程中常用于催化合成目的基因。
②中心法则的5个过程都遵循碱基互补配对原则。
(3)中心法则与基因表达的关系
①DNA的复制体现了遗传信息的传递功能，发生在细胞增殖或产生子代的生殖过程中。
②DNA的转录和翻译共同体现了遗传信息的表达功能，发生在个体发育的过程中。
2.基因对性状控制的方式
(1)直接途径： 如镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病。
(2)间接途径： 如白化病、豌豆的粒形。
3.基因与性状的对应关系
(1)一般而言，
(2) 如玉米叶绿素的形成至少与50多个不同基因有关。
(3) 如决定豌豆开红花的基因也决定结灰色的种子。
4.基因和性状的关系
5.基因对性状控制的复杂性
基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。
这种相互作用形成了一个错综复杂的网络，精细地调控着生物体的性状。
特别提醒　①生物的大多数性状是受单基因控制的。这里的“单基因”是指一对等位基因，并不是单个基因。
②基因控制生物体的性状，但性状的形成同时还受到环境的影响。
对应训练
1.细胞分裂间期是DNA复制和蛋白质合成等物质积累的过程。
（1）在DNA的复制过程中，DNA在 的作用下，双螺旋链解开成为两条单链，并以每一条单链为模板，采用 复制方式合成子代DNA分子。
（2）某基因中的一段序列为……TAT　GAG　CTC　GAG　TAT……，据下表提供的遗传密码推测其编码的氨基酸序列： 。
真核生物的细胞分裂从间期进入前期，除了核膜、核仁消失外，在显微镜下还可观察到 的出现。
2.下图为一组模拟实验，假设实验能正常进行且五支试管中都有产物生成，回答下列问题。
(1)A、D试管中的产物是________，但A试管模拟的是________过程，D试管模拟的是________过程。
(2)B、C试管中的产物是________，但B试管模拟是________，C试管模拟的是________。
(3)假如B试管中加入的DNA含有306个碱基，那么产物最多含有________个碱基，有________个密码子。
(4)E过程称________，在细胞中进行的场所是________，图中的原料为________，工具是________，产物是________。
(5)生物遗传信息传递的全过程可用下图表示：
①请将此图解中a～e过程与上图A～E各试管所模拟的内容对应起来：a对应________，b对应________，c对应________，d对应________，e对应________。
②此图解中在生物体内常发生的过程是________，极少发生的是________，人体内不能发生________过程。
③图解中的c过程必需有________酶参与，烟草花叶病毒、噬菌体、艾滋病病毒中可进行c过程的是________。
3.下图为基因的作用与性状的表现流程示意图。请根据图分析，不正确的选项是(　　)。
A.①过程是转录，它以DNA的一条链为模板、四种核糖核苷酸为原料合成各种RNA
B.③过程中只需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP即可完成
C.某段DNA上发生了基因突变，但形成的蛋白质不一定会改变
D.人的镰刀型细胞贫血症是基因对性状的直接控制，是使结构蛋白发生变化所致
4.下图为人体对性状控制过程示意图，据图分析可得出（ ）
A.过程①、②都主要在细胞核中进行
B.食物中缺乏酪氨酸会使皮肤变白
C .M1和M2不可能同时出现在同一个细胞中
D.老年人细胞中不含有M2
实验探究
阅读下列材料，回答有关问题：
科学家发现：雄蛙的性染色体组成是XY，雌蛙的性染色体组成是XX。如果让它们的受精卵在20 ℃左右发育时，雌雄比率约为1∶1。如果让这些受精卵在30 ℃左右发育时，不管它们原来具有何种性染色体，全部发育成雄性。
不同温度条件下，蛙的性别表现有差异，这说明：
（2）就以上现象有人提出，“较高的温度是改变了蛙（XX）的性染色体而使之改变性状，还是只改变了性别的表现型呢？”请你设计实验来探究这一问题。
材料、用具：同一双亲产生的适量的蛙受精卵、相同的饲料、显微镜、各种试剂等。
实验步骤：
①取同一双亲产生的适量的蛙受精卵，平均分成两份标号甲、乙，处理：
实验组甲： 对照组乙： 。
②在每个组中随机选取若干只成蛙编号（如1～20，要求样本足够大），分别从其体内选取
的细胞进行处理。
③ ，并进行统计。
预期实验结果及结论：
a实验预期：
结论：较高的温度只改变了性别的表现型。
b实验预期：
结论：
若温度只改变了蛙的表现型，则30 ℃条件下发育成的雄蛙在其产生生殖细胞的过程中，细胞中含有X染色体最多为 条；若其中含XX的雄蛙与正常条件下发育成的雌蛙交配，在正常条件下后代性别有 种。
限时训练
题组一　基因表达
1.下列说法不正确的是（ ）
A.一种转运RNA只能转运一种氨基酸
B.一种氨基酸可以由几种转运RNA来转运
C.一种氨基酸可以有多种密码子
D.一种氨基酸只能由一种转运RNA来转运
2.一种人工合成的mRNA只有两种核苷酸U和C，它们的含量是U为C的5倍。这种人工合成的mRNA有多少种可能的密码子（ C ）
A.4　　　　 B.6　　　　
C.8　　　　 D.16
3. 下列有关生物体内基因与酶关系的叙述，正确的是（ ）
A.绝大多数酶是基因转录的重要产物
B.酶和基因都是细胞内染色体的组成成分
C.基因控制生物的性状有些是通过控制酶的合成进而控制相应代谢过程来实现的
D.只要含有某种酶的基因，细胞中就含有相应的酶
4.关于真核细胞中转录和翻译的比较，正确的是(多选)(　　)
A.都遵循碱基互补配对原则
B.需要的原料不同
C.所需酶的种类不同
D.主要在线粒体和叶绿体中进行
5.乙型肝炎是由乙肝病毒(HBV)感染引起的。完整的HBV是由一个囊膜和核衣壳组成的病毒颗粒，其DNA是一个有部分单链区的环状双链DNA。如图所示乙肝病毒在肝脏细胞中的增殖过程。下列说法不正确的是(　　)
A.①过程有可能发生基因突变，从而引起乙肝病毒的变异
B.②过程在生物学上叫转录，需要的酶是RNA聚合酶和解旋酶
C.③过程在生物学上叫翻译，需要在核糖体上完成
D.④过程与①过程相比，其特有的碱基配对方式是T－A
题组二　中心法则及基因对性状的控制
6.下图为中心法则图解。下列有关的叙述中，正确的是(多选)(　　)
A.过程③只发生在含有逆转录酶的病毒中
B.转基因生物中能够体现①～⑤过程
C.①～⑤的过程中，都能发生碱基互补配对
D.③过程中碱基互补配对时，遵循A—T、U—A、C—G、G—C的原则
7.如图表示有关遗传信息传递的模拟实验。下列相关叙述中合理的是(　　)
A.若X是RNA，Y是DNA，则试管内必须加入DNA连接酶
B.若X是CTTGTACAA，Y含有U，则试管内必须加入逆转录酶
C.若X与Y都是DNA，则试管内必须加入氨基酸
D.若Y是蛋白质，X是mRNA，则试管内还应该有其他RNA
8.(2011·淮安调研)生物体内性状的表达一般遵循“DNA→RNA→蛋白质”的原则。下面是几种与此有关的说法，不正确的是(　　)
A.在细胞的一生中，DNA一般是不变的，RNA和蛋白质分子是变化的
B.DNA→RNA是在细胞核中完成的，RNA→蛋白质是在细胞质中完成的
C.在同一个体不同的体细胞中，DNA相同，RNA和蛋白质不一定相同
D.在细胞的一生中，DNA、RNA和蛋白质的种类和数量是不变的
题组三　应用提升
9.(2010·南通期末)下图表示细胞内遗传信息表达的过程，根据所学的生物学知识回答：
(1)图2中方框内所示结构是________的一部分，它在________中合成，其基本组成单位是__________，可以用图2方框中数字__________表示。
(2)图1中以④为模板合成⑤物质的过程称为____________，进行的主要场所是[　]______，所需要的原料是________。
(3)若该多肽合成到图1中UCU决定的氨基酸后就终止合成，则导致合成结束的终止密码子是______。
(4)从化学成分角度分析，与图1中⑥结构的化学组成最相似的是(　　)
A.乳酸杆菌 B.噬菌体
C.染色体 D.流感病毒
(5)若图1的①所示的分子中有1 000个碱基对，则由它所控制形成的信使RNA中含有的密码子个数和合成的蛋白质中氨基酸种类最多不超过(　　)
A.166和55 B.166和20
C.333和111 D.333和20
高考真题体验
1（2012四川）2.将大肠杆菌的质粒连接上人生长激素的基因后，重新置入大肠杆菌的细胞内，通过发酵就能大量生产人生长激素。下列叙述正确的是（ ）
A.发酵产生的生长激素属于大肠杆菌的初级代谢产物
B.大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异可以遗传
C.大肠杆菌质粒标记基因中腺嘌呤与尿嘧啶含量相等
D.生长激素基因在转录时需要解旋酶和DNA连接酶
2（2012新课标）1、同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同。其原因是参与这两种蛋白质合成的（ ）
A.tRNA种类不同 B.mRNA碱基序列不同
C.核糖体成分不同 D.同一密码子所决定的氨基酸不同“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品（汉水丑生2012-7-13标记）
3（2012上海）7.在细胞中，以mRNA作为模板合成生物大分子的过程包括
A.复制和转录 B.翻译和转录 C.复制和翻译 D.翻译和逆转录“汉水丑生的生物同行”超级群公益作品（汉水丑生2012-7-13标记）
4.(2011·江苏卷)关于转录和翻译的叙述，错误的是(　　)。
A.转录时以核糖核苷酸为原料
B.转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列
C.mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质
D.不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性
5(2011·上海单科，20)原核生物的mRNA通常在转录完成之前便可启动蛋白质的翻译，但真核生物的核基因必须在mRNA形成之后才能翻译蛋白质，针对这一差异的合理解释是(　　)。
A.原核生物的tRNA合成无需基因指导
B.真核生物tRNA呈三叶草结构
C.真核生物的核糖体可进入细胞核
D.原核生物的核糖体可以靠近DNA
6.(2010·天津理综，2)根据下表中的已知条件，判断苏氨酸的密码子是(　　)。
DNA双链
T G
mRNA
tRNA
tRNA反密码子 A
氨基酸 苏氨酸
A.TGU B.UGA
C.ACU D.UCU
7.(2009·广东生物，25)有关蛋白质合成的叙述，正确的是(多选)(　　)。
A.终止密码子不编码氨基酸
B.每种tRNA只运转一种氨基酸
C.tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息
D.核糖体可在mRNA上移动
8.(2009·江苏生物，28)下图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，请据图回答下列问题。
(1)完成过程①需要________等物质从细胞质进入细胞核。
(2)从图中分析，核糖体的分布场所有________。
(3)已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③、④，将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中RNA聚合酶均保持很高活性。由此可推测该RNA聚合酶由________中的基因指导合成。
(4)用α?鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，那么推测α?鹅膏蕈碱抑制的过程是________(填序号)，线粒体功能________(填“会”或“不会”)受到影响。
9.(2010·山东理综)下列实例与基因的作用无关的是(　　)。
A.细胞分裂素延迟植物衰老
B.极端低温导致细胞膜破裂
C.过量紫外线辐射导致皮肤癌
D.细菌感染导致B淋巴细胞形成效应B(浆)细胞
10.(2010·广东卷)黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素，其生物合成受多个基因控制，也受温度、pH等因素影响。下列选项正确的是(　　)。
A.环境因子不影响生物体的表现型
B.不产生黄曲霉毒素菌株的基因型都相同
C.黄曲霉毒素致癌是表现型
D.黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表现型
11.(2010·海南卷)下列关于遗传信息传递的叙述，错误的是(　　)。
A.线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则
B.DNA中的遗传信息是通过转录传递给mRNA的
C.DNA中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序
D.DNA病毒中没有RNA，其遗传信息的传递不遵循中心法则
12．(2010·江苏卷)铁蛋白是细胞内储存多余Fe3＋的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3＋、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码后开始翻译(如下图所示)。回答下列问题。
(1)图中甘氨酸的密码子是________，铁蛋白基因中决定“”的模板链碱基序列为________。
(2)Fe3＋浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了________，从而抑制了翻译的起始；Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译。这种调节机制既可以避免________对细胞的毒性影响，又可以减少________。
(3)若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n，主要原因是________________________________________________________________________。
(4)若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸(密码子为UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG)，可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即由________。
学案27 基因指导蛋白质的合成、基因对性状的控制
答案与解析
基础自查
一．基因指导蛋白质的合成
1.DNA与RNA的比较
种类 DNA（脱氧核糖核酸） RNA（核糖核酸）
组成成分 碱基 胸腺嘧啶 尿嘧啶
腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶
酸 磷酸
五碳糖 脱氧核糖 核糖
组成单位 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸
结构 规则的双螺旋结构 常为单链结构
分布 主要在细胞核内 主要在细胞质中
功能 是主要的遗传物质 无DNA的生物，RNA可成为遗传物质，通常是辅助DNA完成功能；少数RNA有催化作用
共同点 化学组成成分中都有磷酸及碱基A、C、G；两者都是核酸，都可携带遗传信息
2、（1）信使RNA： 遗传密码子位于m RNA上。
（2）转运RNA：折叠成三叶草形状，其一端是携带氨基酸的部位，另一端有三个碱基决定着携带氨基酸的种类，并能与m RNA上决定氨基酸的密码子配对，因而叫反密码子。
（3）核糖体RNA：是核糖体的重要组成部分。
3遗传信息的转录
（1）以DNA的一条链为模板合成RNA 的过程，称为转录。
（2）细胞生长与分化的各阶段。
（3）主要在细胞核中。
（4）四种核糖核苷酸（A、C、G、U）。
（5）模板――DNA的一条链；酶――RNA聚合酶、DNA解旋酶等；能量――ATP。
（6）形成RNA。
（7）意义：将DNA中遗传信息转录给m RNA。
二、遗传信息的翻译
1.翻译
（1）概念：游离在细胞质中的各种氨基酸，就以mRNA为模板合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质过程，这一过程叫做翻译。
（2）核糖体。
（3.）20种游离的氨基酸。
（4）mRNA。
（5）一定氨基酸顺序的蛋白质。
（6）将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列。
2.（1）DNA，少数RNA病毒的遗传物质是RNA。
（2）脱氧核苷酸的排列顺序（3）mRNA中核糖核苷酸的序列。其中每决定一个氨基酸的三个相邻的碱基构成一个密码子，共有64种密码子。
3.翻译的过程
（1）核糖体甲硫氨酸（2）携带另一个氨基酸的tRNA以同样的方式进入位点2。
（3）肽键
三、基因、蛋白质与性状的关系
1. ⑴基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状。⑵基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
2.⑴ 单基因 ⑵ 简单的线性 多个基因 。如身高、体重等。
⑶ 环境条件，是生物的基因型和环境条件共同作用的结果。
基因与基因、基因与基因产物、基因与环境
四、1.细胞中的线粒体或叶绿体DNA上的基因。
2.线粒体和叶绿体中的DNA通过转录和翻译控制某些蛋白质的合成，进而控制生物的某些性状。如线粒体肌病、神经性肌肉衰弱、运动失调及眼视网膜炎等。3质基因控制的遗传病都只能通过母亲遗传给后代。
课堂深化探究
一．基因指导蛋白质的合成过程
1．
DNA功能 传递遗传信息(复制) 表达遗传信息
转录 翻译
时间 有丝分裂间期；减Ⅰ前的间期 生长发育的连续过程中
场所 真核细胞主要在细胞核，部分在线粒体和叶绿体；原核细胞主要在拟核 细胞质(核糖体)
原料 四种脱氧核苷酸 四种核糖核苷酸 二十种氨基酸
模板 DNA的两条链 DNA中的一条链 mRNA
条件 特定的酶和ATP
模板去向 分别进入两个子代DNA分子中 恢复原样，与非模板链重新形成双螺旋结构 分解成单个核苷酸
特点 边解旋边复制；半保留复制 边解旋边转录，DNA双链全保留 一个mRNA上可连续结合多个核糖体，依次合成多肽链
产物 两个双链DNA分子 一个单链RNA 蛋白质
意义 复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代 表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状
2.联系
3．遗传信息、密码子和反密码子的比较
(1)
存在位置 含　义 生理作用
遗传信息 DNA 脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序 直接决定mRNA中碱基排列顺序，间接决定氨基酸的排列顺序
密码子 mRNA mRNA上决定一个氨基酸的3个相邻的碱基 直接决定氨基酸的排列顺序
反密码子 tRNA 与密码子互补的三个碱基 识别密码子
(2)联系
① 基因中脱氧核苷酸的排列顺序 ② 直接控制蛋白质分子中氨基酸的排列顺序 (3)对应关系
二基因对性状的控制
1．中心法则的理解与分析
(1)
(2)
2．基因对性状控制的方式
(1) 基因 蛋白质结构生物性状 (2) 基因酶的合成细胞代谢生物性状 3．基因与性状的对应关系
(1) 一个基因只决定一种性状。
(2)生物体的一个性状有时受多个基因的影响 (3)有些基因则会影响多种性状
5．基因对性状控制的复杂性
基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用
对应训练
1.答案：（1）解旋酶 半保留
（2）异亮氨酸－亮氨酸－谷氨酸－亮氨酸－异亮氨酸。
（3）纺锤体和染色体的出现。
【解析】DNA解旋酶的作用是在DNA复制过程中解开双螺旋链以便复制，DNA复制的最主要特点是半保留复制。本题提供的一段基因的顺序作为模板链，可转录出相应的信使RNA，从而确定氨基酸的排列顺序是：异亮氨酸－亮氨酸－谷氨酸－亮氨酸－异亮氨酸（注：通过转录，翻译出的肽链氨基酸的排列顺序具有对称性，巧妙地避开了转录和翻译的方向性）。真核细胞由分裂间期进入前期，最主要的变化是核膜、核仁消失，染色体与纺锤体出现。
2解析　依据各试管加入的物质及原料可推断模拟的过程，依据加入DNA中的碱基数可推断各产物中碱基数或密码子数。
答案　(1)DNA　DNA复制　逆转录　(2)RNA　转录　RNA复制　(3)153　51　(4)翻译　核糖体　氨基酸　转运RNA　多肽(蛋白质)　(5)①A　B　D　C　E
②a、b、e 　d、c　d、c　③逆转录　艾滋病病毒
3解析　翻译过程需要mRNA为模板、氨基酸为原料、核糖体为场所、tRNA为转运工具、酶、ATP等条件，还需要适宜的温度、pH等。
答案　B
4C【解析】图中①是转录，②是翻译，翻译在细胞质中进行。酪氨酸为非必需氨基酸，可在人体中合成。M1只存在于红细胞中，老年人头发变白的原因是酪氨酸酶活性降低，而不是不含酪氨酸酶。故C选项符合题意
实验探究
答案：（1）不同温度条件下，蛙的性别表现有差异，这说明：生物性状的表现不仅受基因控制而且受环境因素的影响（意思对即给分）。
（2）①在30 ℃条件下将其培养成成蛙， 在20 ℃条件下将其培养成成蛙。
② 有分裂能力（意思对即给分）的细胞进行处理。
③在显微镜下观察性染色体组成（染色体组成，并进一步做染色体组型分析），并进行统计。
A 甲乙两组实验的装片被观察到的蛙细胞的性染色体组成均是XX∶XY≈1∶1；
B 甲组实验的装片（30 ℃条件下培养的成蛙）被观察到的蛙细胞的性染色体组成都是XY。乙组实验的装片（20 ℃条件下培养的成蛙）被观察到的蛙细胞的性染色体组成是XX∶XY≈1∶1；
较高的温度使蛙（XX）的性染色体组成变成XY，从而改变了性别的表现型。
（3） 2 1
【解析】生物的性状是基因与环境共同作用的结果。在遗传组成相同时，环境因素的变化，可能会导致不同的表现型。本题实验的自变量为温度，因变量为性染色体组成。
限时训练
题组一　基因表达
1D【解析】转运RNA上的三个碱基（反密码子）只能专一地与信使RNA上特定的3个碱基配对，且只能识别由这个密码子所决定的氨基酸。能决定氨基酸的密码子有61种，而氨基酸只有20种。因此，一种转运RNA只能转运一种氨基酸，而一种氨基酸可以由多种转RNA转运。故D选项符合题意。
2【解析】mRNA上三个相邻的碱基组成一个密码子，两种碱基共能形成23种密码子，与碱基比例无关。故C选项符合题意。
3【解析】A选项错误：大多数酶是基因表达的结果，只有少数酶（RNA）才是转录的结果；B选项错误：染色体的主要成分是蛋白质和DNA，此处的蛋白质是结构蛋白；D选项错误：基因表达具有选择性，有某种基因不一定表达出相应的蛋白质。故C选项符合题意。
4．ABC　[本题考查真核细胞中转录和翻译的相关知识。转录时DNA和RNA的碱基互补配对，翻译时mRNA和tRNA的碱基互补配对。转录需要的原料是核糖核苷酸，所需的酶主要是RNA聚合酶和解旋酶，场所主要是细胞核。翻译需要的原料是氨基酸，所需的酶是蛋白质合成酶，场所是细胞质中的核糖体。]
5．D　[④过程与①过程相比，其特有的碱基配对方式是U－A。]
模型构建
解读：(1)图示中1、8为转录过程；2、5、9为翻译过程；3、10为DNA复制过程；4、6为RNA复制过程；7为逆转录过程。
(2)若甲、乙、丙为病毒，则甲为DNA病毒，如噬菌体；乙为RNA病毒，如烟草花叶病毒；丙为逆转录病毒，如HIV。
注意　
(1)逆转录一定要在逆转录酶的作用下完成。
根据模板和原料即可确定是中心法则的哪一过程，如模板DNA，原料脱氧核糖核苷酸即可确定为DNA复制。
题组二　中心法则及基因对性状的控制
6．CD　[本题考查中心法则的相关知识。由图知：①是DNA复制过程；②是转录过程；③是逆转录过程；④是RNA的复制过程；⑤是翻译过程。含有逆转录酶的生物只有病毒，病毒只有在其宿主细胞中才能发生逆转录过程，在病毒中不能发生。现有的转基因生物是细胞生物，只能发生复制、转录和翻译过程，不能发生逆转录和RNA分子的复制过程。]
7.D　[若X是RNA，Y是DNA，表示逆转录过程，需加入逆转录酶；若X是CTTGTACAA，Y含有U，表示转录过程，需加入RNA聚合酶；若X与Y都是DNA，表示DNA的复制过程，需加入DNA聚合酶；若Y是蛋白质，X是mRNA，表示翻译过程，则试管内还应该有其他RNA，如tRNA。]
8．D　[DNA是细胞中的遗传物质，一般是不变的；由于同一个体不同的体细胞中的基因存在着选择性表达，因此不同细胞中的DNA相同，而RNA和蛋白质却不一定相同。]
纠错提升　
(1)高等动植物只有DNA复制、转录、翻译三条途径，但具体到不同细胞情况不尽相同，如根尖分生区细胞等分裂旺盛的组织细胞中三条途径都有；但叶肉细胞等高度分化的细胞无DNA复制途径，只有转录和翻译两条途径；哺乳动物成熟的红细胞无信息传递。
(2)RNA复制和逆转录只发生在RNA病毒中，是后来发现的，是对中心法则的补充和完善。
(3)进行碱基互补配对的过程——上述五个都有；进行互补配对的场所有四个，即细胞核、叶绿体、线粒体、核糖体。
(4)需要解旋酶的过程：DNA复制(两条链都作模板)和转录(DNA一条链作模板)。
题组三　应用提升
9．(1)RNA　细胞核　核糖核苷酸　①②⑦
(2) 翻译　⑥　核糖体　氨基酸
(3)UAA　(4)D　(5)D
解析　图1所示为遗传信息的表达过程，具有转录和翻译两个步骤，其中的①②③④⑤⑥分别是DNA、tRNA、氨基酸、mRNA、多肽链、核糖体，在mRNA的UCU碱基后的密码子是UAA；根据碱基的构成判断，图2中方框内是RNA，其基本组成单位是核糖核苷酸；核糖体的化学成分是RNA和蛋白质，这与RNA病毒的成分相似。DNA中碱基对的数目和mRNA中碱基的个数相等，mRNA碱基的个数的密码子的个数比是3∶1；组成蛋白质的氨基酸共有20种。
高考真题体验
1【答案】B
【解析】初级代谢产物是微生物生长必需的，而人的生长激素不是大肠杆菌必需的，故A项错；可遗传的变异有基因突变、基因重组和染色体变异，大肠杆菌获得的能产生人生长激素的变异属于基因重组，B对。基因为有遗传效应的DNA片段，不含有U，C错；转录时合成mRNA不需要DNA连接酶，D错。
2【答案】B
【解析】细胞内合成蛋白质过程中，tRNA种类和核糖体成分是相同的，A、C项错误；直接决定氨基酸顺序的是mRNA碱基序列，mRNA碱基序列不同，合成的氨基酸顺序也不同，B项正确；同一密码子决定的氨基酸是相同的，D项错误。
3【答案】D
【解析】根据中心法则可以看出，翻译是以RNA作为模板合成蛋白质，逆转录以RNA作为模板合成DNA的过程，RNA为模板进行自我复制只存在于某些RNA病毒。
4． 解析　转录是以DNA的一条链为模板，以核糖核苷酸为原料合成mRNA的过程；转录过程需要RNA聚合酶的催化，RNA聚合酶首先结合到基因的启动子上，从而启动转录过程；以mRNA为模板翻译合成蛋白质时移动的是核糖体；一个氨基酸可对应几种不同的密码子，这样能保证由于差错导致的密码子改变而氨基酸不改变，从而保持生物性状的稳定性。
答案　C
5 解析　由题意可知原核生物的转录和翻译可以同步进行，翻译的场所核糖体与DNA靠得很近。
答案　D
6解析　由表格信息无法直接确定转录的模板链，因DNA两链间、模板链与mRNA间、mRNA与反密码子间均遵循碱基互补配对原则，又根据密码子位于mRNA上，可判断苏氨酸的密码子为ACU或UGU。
答案　C
7解析　携带遗传信息的是DNA。
答案　ABD
8． 解析　要求考生通过读图获取信息，回答基因表达的相关知识。由图可知：(1)过程①为转录，需要从细胞质中获取ATP、核糖核苷酸、酶。(2)过程②和④表示翻译，场所在核糖体，分布在细胞质基质和线粒体中。(3)由于溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③、④，但将该真菌在含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，线粒体中RNA聚合酶的活性却很高，这说明该RNA聚合酶不是线粒体的基因控制合成的，而是由细胞核中的基因指导合成。(4)用α?鹅膏蕈碱处理细胞后细胞质基质中RNA含量显著减少，应该是抑制了核DNA的转录过程①，线粒体由于前体蛋白的减少，功能将受到影响。
答案　(1)ATP、核糖核苷酸、酶　(2)细胞质基质和线粒体(3)核DNA(细胞核)　(4)①　会
9.解析　细胞分裂素的合成过程是受基因控制合成的相关酶作用调控，因此与基因作用有关；过量紫外线的辐射，可能使原癌基因和抑癌基因发生突变；细胞感染导致B淋巴细胞形成效应细胞，是细胞分化的结果，细胞分化的产生是由于基因的选择性表达的结果。极端低温由于结冰导致细胞膜破裂，与基因无关，因此B选项正确。
答案　B
10．解析　本题考查学生的理解能力和获取信息的能力。依据题干“黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素，其生物合成受多个基因控制，也受温度、pH等因素影响”可知，A项是错误的；由于是多基因控制的这一性状，所以不产生黄曲霉毒素菌株的基因型不相同；依据表现型的概念，可知黄曲霉毒素致癌不属于表现型，但黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表现型。
答案　D
11．答案　D
12 解析　本题考察了遗传信息的传递过程及同学们的识图能力以及从新情景中获取信息分析问题、解决问题的能力，
(1)根据携带甘氨酸的tRNA的反密码子CCA可以判断甘氨酸的密码子为GGU，对应的密码子为…GGUGACUGG…，判断模板链碱基序列为…CCACTGACC…。(2)当Fe3＋浓度较低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合，使蛋白质的翻译缺少起始代码，从而阻止核糖体在mRNA上移动，遏制铁蛋白的合成，由于Fe3＋具有很强的氧化性，因此这种机制既能减少其毒性，又能在其含量较低时减少铁蛋白的合成从而减少细胞内物质和能源的浪费。(3)mRNA并不是所有序列都参与蛋白质的翻译，有一部分是不具有遗传效应的。(4)色氨酸密码子为UUG，对应模式链碱基序列为ACC，当第二个碱基C―→A时，此序列对应的密码子变为UUG，恰为亮氨酸密码子。
答案　(1)GGU　…GGUGACUGG…　(…CCACTGACC…)
(2)核糖体上的mRNA上的结合与移动　Fe3＋　细胞内物质和能量的浪费　(3)mRNA两端存在不翻译的序列
(4)C―→A
方法技巧　
数密码子个数的规则：①从左向右；②每相邻的3个碱基构成1个密码子；③不能重叠数，即第二个密码子必须为第4～6个碱基。如下：
示例：
图示mRNA中包含三个遗传密码子，分别为UAG、CUA、GAA。　
www.第二单元 细胞的基本结构和物质运输功能
学案9 物质跨膜运输的实例
考纲要求　
1.通过模拟实验探究膜的透性。
2.观察植物细胞的质壁分离和复原。
复习要求
1．举例说明细胞膜是选择透过性膜
2．初步学会对图表数据的解读
3．探讨生物膜在实践中的应用价值
基础自查
一．物质跨膜运输的实例
1．细胞的吸水和失水
（1）渗透作用发生的条件有哪些？
（2）动物细胞的吸水和失水
①细胞膜相当于________________________
②当　　　　　　时，细胞_________；当　　　　　时，细胞_________；当________________________时，水分进出平衡
（3）植物细胞的吸水和失水
①原生质层包括_____________________________________________，具有___________性，相当于________________________
②当　　　　　　　　　　　时，细胞_________；当外界溶液浓度＞细胞质浓度时，细胞_________；当________________________时，水分进出平衡。
（４）水分子跨膜运输的特点是什么？
2．物质跨膜运输的其他实例
1．无机盐的跨膜运输的特点有哪些？
2．物质跨膜运输的特点？
课堂深化探究
一．渗透系统的组成对比分析
渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成渗透系统
图解
基本组成或条件　　
原理
水扩散的方向
特别提醒:
两组相近概念比较
(1)半透膜、选择透过性膜
区别：①半透膜是无生命的物理性薄膜，是指某些物质可以透过而另一些物质不能透过的多孔性薄膜，物质能否通过取决于分子的大小。
②选择透过性膜是具有生命的生物膜，载体的存在决定了其对不同物质是否吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。
共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。
(2)原生质层、原生质体
①原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟的植物细胞中。
②原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分，常用作植物细胞融合的材料。
二.生物膜选择透过性的分析
用完全培养液在两个相同的容器内分别培养水稻和番茄苗，假设两植物的吸水速率相同，一段时间后，测定培养液中各种离子与实验开始时各种离子浓度之比如图所示：
(1)不同植物细胞对同一无机盐离子、同一植物细胞对不同无机离子的吸收均有差异，说明什么？
　
(2)从营养学角度讲番茄与水稻，谁的补钙效果好，为什么？
　
(3)植物细胞在同一时间吸收离子和吸水的量____(相同、不同)，说明什么？
　
思维拓展
1．矿质元素必须溶解在水中呈离子状态，才能被细胞吸收。
2．吸收矿质元素离子的多少可以调节细胞液的浓度，影响对水分的吸收。
3．矿质元素离子被吸收后随水分在导管中运输，蒸腾作用在促进水分运输的同时也促进矿质元素离子的运输。
4．植物对离子的选择性吸收
原因：遗传性载体蛋白种类、数量选择性。
三、植物细胞的质壁分离及其复原
1．该实验的原理是什么？
2．请回顾质壁分离与复原实验流程。
3．质壁分离的原因
表现
　特别提醒1.质壁分离实验的拓展应用及方法
（1）判断细胞的死活
待测细胞＋蔗糖溶液
（2）测定细胞液浓度范围
待测细胞＋一系列浓度梯度的蔗糖溶液细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚刚发生质壁分离的蔗糖溶液的浓度之间。
（3）比较不同植物细胞的细胞液浓度大小
不同植物细胞＋同一浓度的蔗糖溶液刚刚发生质壁分离时所需时间的比较―→判断细胞液浓度大小(时间越短，细胞液浓度越小)。
比较一系列溶液的浓度的大小
同一植物的相同成熟细胞＋未知浓度的溶液记录刚刚发生质壁分离所需时间―→比较所用时间长短―→判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)。
（5）鉴别不同种类的溶液(如KNO3溶液和蔗糖溶液)
相同成熟植物细胞＋不同种类溶液
对应训练
1．下面能发生质壁分离现象的一组细胞是 (　　)
①食用的糖醋蒜细胞　②蚕豆叶的表皮细胞　③植物的根毛细胞　④人的口腔上皮细胞　⑤用盐酸解离的洋葱根尖细胞　⑥根尖分生区细胞
A．①⑤　　　　　　　　　　　　B．②③⑥
C．①②③④⑤⑥ D．②③
2.小明用玻璃槽、饱和蔗糖溶液和清水做成如图所示的实验装置，进行生物膜透性的模拟实验。甲、乙两槽间的隔板中央圆圈为玻璃纸，玻璃纸是一种半透膜，蔗糖分子不能透过，而水分子能自由通过。几小时后，发现 (　　)
A．甲槽内水的体积减小　　　　　　　　
B．乙槽内溶液的体积减小
C．甲槽内水的体积无变化
D．乙槽内溶液的体积无变化
3．下列关于物质跨膜运输实例的说法中，不正确的是 (　 )
A．细胞膜、核膜等生物膜都是选择透过性膜
B．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
C．小分子物质都能通过细胞膜，大分子物质则不能
D．细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量梯度跨膜运输的过程
4.某同学在做植物细胞质壁分离实验时，观察到紫色洋葱表皮细胞的中央液泡逐渐缩小，这说明 (　　)
A．洋葱表皮细胞是活细胞
B．细胞液的溶质透出细胞
C．蔗糖溶液浓度小于细胞液浓度
D．细胞壁收缩导致中央液泡失水
5．下图中甲、乙两图是渗透装置示意图，图丙是根毛细胞示意图。请根据甲、乙、丙三图回答下列问题(图甲是发生渗透作用的初始状态，图乙是图甲发生了较长时间的渗透作用之后达到的平衡状态)。
(1)典型的渗透装置必须具备两个条件是______和_______。
(2)比较图甲中①和②处溶液浓度的大小：①______②(填大于/小于/等于)。
(3)图丙中⑦为________，其在渗透系统中的作用相似于图甲中的________。
(4)图甲和图丙中都有半透膜，两者相比其本质的区别是细胞膜作为生物膜具有________性，细胞膜的这一特性与其膜上________有关。
(5)若把根毛细胞放在30%的蔗糖溶液中，它会出现什么变化？________。若把根毛细胞放在5%的NaCl溶液中，在显微镜下连续观察一段时间可能会发生什么变化？___。
(6)盐碱地中的植物常出现萎蔫现象，其原因是 。
实验探究
回答下列与细胞有关的实验问题。
(1)下列4项实验中，需保持细胞生理活性的有________(填序号)。
①观察叶绿体和线粒体
②观察洋葱鳞片叶内表皮细胞中DNA的分布
③探究酵母菌的呼吸方式
④红细胞中血红蛋白的提取和分离
(2)按下面步骤进行质壁分离实验。
步骤一：在洁净的载玻片中央加一滴清水，取一片藓类小叶，盖上盖玻片。
步骤二：从盖玻片一侧滴入0.3g/mL的蔗糖溶液，在盖玻片的另一侧用吸水纸吸引。这样重复几次，使盖玻片下面的藓类小叶浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中。
步骤三：在显微镜下观察，结果如图所示。
①图中A、B处的颜色分别是_____________ _______。
②如果上述实验步骤二中从盖玻片的一侧滴入的是加有伊红
(植物细胞不吸收的红色染料)的0.3 g/mL的蔗糖溶液，则在
显微镜下观察到A、B处的颜色分别是___________________。
③如果将步骤二中浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中的藓类小叶的装片，放在80℃条件下处理一段时间(装片中的藓类小叶保持在0.3 g/mL的蔗糖溶液中)。在显微镜下清晰地观察到细胞结构后，为更准确地判断A处颜色，对显微镜的操作方法是__________、__________。如果A处呈绿色，可能的原因是________________________________________ ______
________________________________________________________________________。
限时训练
题组一　细胞吸水和失水
1.若右图表示植物细胞渗透作用的图解，下列说法中错误的是(　　)
A．植物细胞的原生质层相当于一层半透膜
B．一定条件下，活的、成熟的植物细胞能发生渗透失水或吸水
C．当溶液甲的浓度＞细胞液乙的浓度时，细胞发生渗透失水，当细胞液乙的浓度＞溶液甲的浓度时，细胞发生渗透吸水
D．当溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，细胞处于平衡状态，水分子不再通过原生质层
2.将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中，形态不再变化后的细胞图如下。则有关各细胞液的浓度判断正确的是 (　　)
①实验前乙<甲<丙　 ②实验前乙>甲>丙
③实验后乙≥甲＝丙　 ④实验后乙<甲<丙
A．①③ B．②③
C．①④ D．②④
3.某种植物细胞在浓度分别为200 mmol·L－1和400 mmol·L－1的小分子物质M溶液中，细胞吸收M的速率都是10 mmol·min－1。对此结果最合理的解释是 (　　)
A．细胞吸收M的方式为自由扩散
B．细胞吸收M的方式为主动运输
C．细胞吸收M需要载体蛋白的参与
D．吸收M物质时所需能量供应不足
题组二　质壁分离及质壁分离复原
4．某同学用30%的蔗糖溶液来处理某生物细胞，在操作步骤完全正确的情况下，细胞没有出现质壁分离现象。试分析该同学所使用的实验材料可能是(　　)
①根尖分生区细胞　②动物细胞　③死细胞　④去除了细胞壁的植物细胞
A．②④　　　　　　　　　　　 　B．①②④
C．②③④ D．①②③④
5．(2011·长沙质检)浸泡在一定浓度KNO3溶液中的洋葱表皮细胞，发生质壁分离后又出现质壁分离复原，与此过程直接相关的细胞器有(　　)
A．液泡 B．线粒体、液泡
C．线粒体 D．线粒体、高尔基体
6．下图是某同学在观察植物细胞的质壁分离与复原实验中的基本操作步骤，其中步骤D在质壁分离和质壁复原实验中分别属于(　　)
A．实验组，对照组 B．实验组，实验组
C．对照组，对照组 D．对照组，实验组
题组三　生物膜功能特性
7．用相同的完全培养液，在相同条件下分别培养水稻和番茄幼苗。在二者的吸水率几乎相同的情况下，72 h后原培养液中部分离子浓度发生了如下表所示的变化(表中数据为72 h后溶液中部分离子浓度占实验开始时的百分比)。分析下表不能得出的结论是(　　)
K＋ Mg2＋ Ca2＋ SiO
水稻 17.0 105 117 19.5
番茄 19.1 85 59.6 118
A．不同植物对同一离子的需要量是不同的
B．与番茄相比，水稻对SiO需要量大，对Ca2＋需要量小
C．不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的
D．植物对各种离子的吸收速率与溶液中离子的浓度有关
8．(2010·常州质检)下列关于物质跨膜运输实例的说法中，正确的是(多选)(　　)
A．细胞膜、核膜等生物膜都是选择透过性膜
B．水分子进出细胞，取决于细胞内外液体的浓度差
C．小分子物质都能通过细胞膜，大分子物质则不能
D．细胞的吸水和失水是水分子顺相对含量的梯度跨膜运输的过程
9．将等量的、微量的NH、PO、K＋、Ca2＋共同置于100 mL蒸馏水中，再放入一些新鲜的水稻根尖，一段时间后，测定溶液中上述四种离子和水的含量变化(见下表)。实验结果可以说明(　　)
项目 H2O NH K＋ Ca2＋ PO
减少量 0% 23% 12% 37% 14%
①根对水的吸收和对矿质离子的吸收是两个相对独立的过程　②根对矿质离子的吸收不是等比例进行的　③根细胞吸收矿质离子的方式是主动运输　④根吸收矿质离子的过程不受温度的影响
A．只有①② B．只有①③
C．只有①②③ D．都正确
题组四　应用提升
10．植物根尖成熟区的主要功能是吸收水分和矿质元素离子。下图表示刚施肥后的根尖成熟区表皮细胞在土壤溶液中的状态。请据图回答：
(1)该部位的表皮细胞与功能相适应的结构特点是__________________________和____________。
(2)图中根表皮细胞此时所处的生理状态是________________。此时，还能吸收水分和矿质离子吗？____________________。
(3)现提供0.3 g/mL的蔗糖溶液、1 mol/L的硝酸钾溶液、1 mol/L的醋酸溶液三种药品(以上溶液的浓度均比一般细胞液浓度大)，紫色洋葱，显微镜。请你选择一种正确的药品及其他必要的仪器用具，设计一个简单的实验，证实你对第(2)题第二问的判断。
实验步骤：①取一干净的载玻片，在中央加入1滴______________；②撕取紫色洋葱鳞片叶表皮，平展于液滴中，盖上盖玻片，置于显微镜下观察。
实验现象：细胞先出现__________，后慢慢__________。
实验结论：由此证明了____________________________________________________ ____________________。
11.某实验小组为了探究细胞膜的通透性，将小鼠肝细胞在体外培养一段时间后，检测培养液中的氨基酸、葡萄糖和尿素含量，发现它们的含量发生了明显变化(如下图)。请回答问题。
(1)由图可知，随培养时间延长，培养液中葡萄糖和氨基酸含量________，尿素含量________。由于在原培养液中没有尿素，推测其是________的产物。
(2)培养液中的氨基酸进入细胞后，其主要作用是________；被吸收的葡萄糖主要通过________作用，为细胞提供______________________。
(3)转氨酶是肝细胞内参与氨基酸分解与合成的一类酶，正常情况下这类酶不会排出胞外，若在细胞培养液中检测到该类酶，可能的原因是________________。
(4)由(1)和(3)可初步判断，细胞膜对物质的转运具有__________的特性。
高考真题体验
1.(2012北京卷) 31.（16分）科学家为了研究蛋白A的功能，选用细胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进行实验，处理及结果见下表。
实验组号 在等渗溶液中进行的处理 在低渗溶液中测定卵细胞的水通透速率（cm/s×10-4）
I 向卵母细胞注入微量水（对照） 27.9
II 向卵母细胞注入蛋白A的mRNA 210.0III 将部分II细胞放入含HgCl2的等渗溶液中 80.7
IV 将部分III组细胞放入含试剂M的等渗溶液中 188.0
（1）将I组卵母细胞放入低渗溶液后，水分子经自由扩散(渗透)穿过膜的____________进入卵母细胞。
（2）将蛋白A的mRNA注入卵母细胞一定时间后，该mRNA____________的蛋白质进入细胞膜，使细胞在低渗溶液中体积____________。
（3）与II组细胞相比，III组细胞对水的通透性____________，说明HgC12对蛋白A的功能有____________作用。比较III、IV组的结果，表明试剂M能够使蛋白A的功能____________。推测HgC12没有改变蛋白A的氨基酸序列，而是破坏了蛋白A的____________。
（4）已知抗利尿激素通过与细胞膜上的____________结合，可促进蛋白A插入肾小管上皮细胞膜中，从而加快肾小管上皮细胞对原尿中水分子的____________。
（5）综合上述结果，可以得出____________的推论。
2.（2012浙江卷）1．人体肝细胞内CO2分压和K+浓度高于细胞外，而O2分压和Na+浓度低于细胞外，上述四种物质中通过主动转运进入该细胞的是
A．CO2 B．O2 C．K+ D．Na+
3.(2011·新课标卷)撕去紫色洋葱外表皮，分为两份，假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致，一份在完全营养液中浸泡一段时间，浸泡后的外表皮称为甲组；另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间，浸泡后的外表皮称为乙组。然后，两组外表皮都用浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液里处理，一段时间后外表皮细胞中的水分不再减少。此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小，以及水分运出细胞的方式是(　　)。
A．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，主动运输
B．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高，主动运输
C．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动运输
D．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，被动运输
4.(2011·上海理综，20)某同学拟选择一种半透性的膜材料，用于自制渗透计。他采用如图1所示的装置(示意图)，对收集到的四种材料甲、乙、丙和丁进行试验，得到了倒置漏斗中的液面高度随时间变化的曲线(如图2)。据图分析，该同学应选择的膜材料是(　　)。
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
5.(2010·山东理综，13)由图中曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式，下列表述正确的是(　　)。
A．脂溶性小分子物质不能通过方式a运输
B．与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面
C．方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关
D．抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响
6.(2011·天津理综卷)将紫色洋葱鳞片叶表皮细胞浸润在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果见右图。下列叙述错误的是(　　)。
A．图中L是细胞壁，M是液泡，N是细胞质
B．将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原
C．实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异
D．洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料
7．(2011·大纲版全国卷)将紫色洋葱在完全营养液中浸泡一段时间，撕取外表皮，先用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，细胞发生质壁分离后，立即将外表皮放入蒸馏水中，直到细胞中的水分不再增加。在该实验中，蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度为甲，细胞中的水分不再增加时外表皮细胞液的浓度为乙，则甲、乙的关系，以及实验过程中水分进出细胞的方式为(　　)。
A．甲<乙，被动运输 B．甲>乙，被动运输
C．甲>乙，主动运输 D．甲＝乙，主动运输
8．(2011·重庆卷)下图为某种植物幼苗(大小、长势相同)均分为甲、乙两组后，在两种不同浓度的KNO3溶液中培养时鲜重的变化情况(其他条件相同且不变)。下列有关叙述，错误的是(　　)。
两组幼苗在KNO3溶液中的鲜重变化
A．3 h时，两组幼苗均已出现萎蔫现象，直接原因是蒸腾作用和根细胞失水
B．6 h时，甲组幼苗因根系开始吸收K＋、NO，吸水能力增强，使鲜重逐渐提高
C．12 h后，若继续培养，甲组幼苗的鲜重可能超过处理前，乙组幼苗将死亡
D．实验表明，该植物幼苗对水分和矿质元素的吸收是两个相对独立的过程
9.(2010·广东卷)下图是植物从土壤中吸收某矿物质离子示意图。据图判断，该离子跨膜进入根毛细胞的方式为(　　)。
A. 自由扩散 B. 协助扩散
C. 主动运输 D. 被动运输
10．(2010·天津卷)下列关于物质跨膜运输的叙述，错误的是(　　)。
A．主动运输过程中，需要载体蛋白协助和ATP提供能量
B．在静息状态下，神经细胞不再进行葡萄糖的跨膜运输
C．质壁分离过程中水分子外流导致细胞内渗透压升高
D．抗体分泌过程中，囊泡膜经融合成为细胞膜的一部分
11．(2011·海南单科，27)原尿中葡萄糖、氨基酸等物质的浓度与血浆中的基本相同。原尿经肾小管上皮细胞的选择性重吸收和分泌作用后形成尿液。正常情况下尿液中不含葡萄糖。肾小管上皮细胞中的葡萄糖通过被动运输的方式进入组织液。下图为肾小管壁及相关结构示意图。
回答问题。
(1)肾小管上皮细胞中的葡萄糖浓度________(高于、低于、等于)组织液中的。
(2)原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞的运输方式是________，需要________的参与。
(3)肾小管上皮细胞重吸收水分的原理是________，原尿中葡萄糖未能被完全重吸收从而导致尿量增加的原因是_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
12.(2010·浙江卷，29，Ⅱ)为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，请根据以下提供的实验材料与用具，写出实验思路，设计记录实验结果及原因分析的表格，并填入相应内容。
材料与用具：兔红细胞稀释液、质量分数为1.5%的NaCl溶液、蒸馏水、试管、显微镜等。
(要求：答题时对NaCl溶液的具体配制、待观察装片的具体制作不作要求)
(1)实验思路：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
(2)设计一张表格，并将预期实验结果及原因分析填入该表中。
解析　实验目的为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，所以需要设置不同梯度浓度的NaCl溶液，实验原理是动物细胞的细胞溶液浓度为0.9%，在浓度低于0.9%的NaCl溶液中动物细胞会吸水膨胀甚至涨破，在浓度高于0.9%的NaCl溶液中动物细胞会失水皱缩，且浓度差越大，现象越明显。
学案9 物质跨膜运输的实例
答案与解析
基础自查
一．物质跨膜运输的实例
1．细胞的吸水和失水
（1）渗透作用发生的条件
①具有半透膜
②半透膜两侧的溶液具有浓度差
（2）动物细胞的吸水和失水
①细胞膜相当于半透膜
②当外界溶液浓度＜细胞质浓度时，细胞吸水；当外界溶液浓度＞细胞质浓度时，细胞失水；当外界溶液浓度＝细胞质浓度时，水分进出平衡
（3）植物细胞的吸水和失水
①原生质层包括细胞膜、液泡膜及它们之间的细胞质，具有伸缩性性，相当于半透膜。
②当外界溶液浓度＜细胞液浓度时，细胞吸水；当外界溶液浓度＞细胞液浓度时，细胞失水；当外界溶液浓度＝细胞液浓度时，水分进出平衡。
（４）水分子是顺相对含量度跨膜运输的
2．物质跨膜运输的其他实例
1． (1)同种植物对不同离子吸收存在差异。
(2)不同植物对同一种离子吸收存在差异。
(3)人体甲状腺滤泡上皮细胞可以逆含量梯度从血液中吸收碘。
(4)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。
2．物质跨膜运输的特点
(1)水分子可以自由通过，一些需要的离子、小分子也可以通过，其他的离子、小分子和大分子则不能通过。
(2)对物质的吸收具有选择性，原因在于细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜。
(３)物质的跨膜运输既有顺浓度梯度的，也有逆浓度梯度的。
二、植物细胞的质壁分离及其复原
１、(1)从细胞角度分析
①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离现象。
②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离现象。
③盐酸、酒精、醋酸等溶液能杀死细胞，不适于用做质壁分离的外界溶液。
(2)从溶液角度分析
①在一定浓度(溶质不能透膜)的溶液中可发生质壁分离现象。
②在一定浓度(溶质可透膜)的溶液中可发生质壁分离后自动复原。如甘油、尿素、乙二醇、KNO3等。
③在高浓度溶液中可发生质壁分离现象，但不会发生质壁分离复原现象。
２. （１）
（２）
（３）
（４）
（５）
（６）
课堂深化探究
一．
渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成渗透系统
图解
基本组成或条件　　 半透膜两侧的溶液具有浓度差 原生质层——选择透过性膜浓度差——细胞液与外界溶液之间
原理 水分子通过半透膜的扩散作用 细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透
水扩散的方向 低浓度溶液―→高浓度溶液
二:生物膜选择透过性的分析
(1)植物细胞膜对无机盐离子的吸收具有选择性。
(2)番茄好，番茄吸收Ca2＋多，水稻吸收Ca2＋少。
(3)不同　说明植物吸收离子和吸收水是两个不同的过程。
三.1．成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜，细胞液具有一定的浓度，能够渗透失水和吸水。
2．30%的蔗糖溶液　逐渐变小(紫色加深)　逐渐分离　逐渐变大　逐渐贴近细胞壁
3．(1)内因
(2)外因：外界溶液浓度大于细胞液浓度。
4．表现
对应训练
1． 解析：能发生质壁分离的细胞为活的成熟的高等植物的体细胞，①是死细胞，④是人的细胞，没有细胞壁，⑤用盐酸解离会杀死细胞，⑥没有大的液泡，这些细胞都不能发生质壁分离。②和③都是活的成熟的高等植物细胞，可以发生质壁分离。
答案：D
2. 解析：半透膜具有一定的选择透过性，水分子可以通过，而蔗糖分子不能透过，通过渗透作用，甲槽内水
的体积减小。
答案： A
3． 解析：细胞需要的小分子物质和离子可通过选择透过性的细胞膜，而细胞不需要的小分子物质和离子以及大分子物质则不能通过细胞膜。
答案：C
4. 解析：植物细胞质壁分离实验中，由于蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，又因为原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性，所以可观察到紫色洋葱表皮细胞的中央液泡逐渐缩小。细胞膜和液泡膜是选择透过性膜，细胞液的溶质不能透出细胞。如果洋葱表皮细胞失活，原生质层失去选择透过性，细胞不能发生质壁分离。
答案：A
5． 解析：由图乙可知图甲渗透装置内部溶液浓度高于外部溶液浓度，所以①小于②。原生质层包括细胞膜、细胞质、液泡膜，相当于一层半透膜。载体蛋白的存在使得原生质层具有选择透过性。细胞外液浓度高于细胞液浓度时，细胞失水发生质壁分离。植物细胞可以吸收Na＋、Cl－使细胞液浓度升高，所以根毛细胞放在5%的NaCl溶液中，会发生质壁分离与复原。
答案：(1)具有半透膜　膜两侧溶液具有浓度差
(2)小于　(3)原生质层　③
(4)选择透过　载体(蛋白质)
(5)发生质壁分离　先质壁分离后复原
(6)土壤溶液的浓度大于根毛细胞液的浓度，细胞不能正常吸水
实验探究
解析：(1)②中盐酸处理后细胞死亡，④中红细胞吸水破裂血红蛋白才能释放出来。(2)滴加含有伊红的蔗糖溶液后，A处为红色，B处仍为绿色，因为伊红为植物细胞不吸收的红色染料。(3)要观察清楚无色的部分，需使视野稍暗些，可改变光圈大小和调节反光镜(或调节电光源亮度)。在高温下如果A处为绿色，则可能是高温使细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入了A处。
答案：(1)①③　(2)①无色、绿色　②红色、绿色　③改变光圈大小　调节反光镜(电光源亮度)　高温下细胞膜、叶绿体膜失去选择透过性，叶绿素等色素进入A处
限时训练
题组一　细胞吸水和失水
1. 解析：渗透作用是水分子通过半透膜的扩散，当溶液甲的浓度＝细胞液乙的浓度时，水分子仍进行扩散，只是水分进出平衡。
答案：D
2. 解析：乙未出现质壁分离，丙质壁分离现象最明显，所以实验前，乙的细胞液浓度最高，丙最低，即乙>甲>丙。实验后，形态不再变化，则甲、丙的细胞液浓度与蔗糖溶液浓度相同，乙的细胞液浓度≥蔗糖溶液浓度，所以乙≥甲＝丙。
答案： B
3. 解析：从题中信息可知，该植物对小分子物质M的吸收速率不随细胞外液的浓度变化而变化，也就是说细胞吸收M的速率受到某种条件的限制，这种条件应该是固定不变的，应是由遗传物质决定的载体蛋白，其数量和种类决定了吸收物质的种类和速率。
答案：C
题组二　质壁分离及质壁分离复原
4． 解析：浸泡在30%的蔗糖溶液中，存在着浓度差，在操作步骤完全正确的情况下，细胞没有出现质壁分离现象可能的原因有：一是死细胞；二是动物细胞或去除了细胞壁的植物细胞；三是没有大液泡的非成熟区的细胞，如根尖分生区的细胞。
答案：D
5． 解析：质壁分离与水分的散失有关，水分的散失与液泡有关。质壁分离的自动复原与细胞吸收K＋和NO有关，细胞吸收K＋是主动运输过程，需要消耗能量，故该过程与线粒体有关。
答案：B
6． 解析：该实验属于自身对照实验。所谓自身对照是指对照组和实验组在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照。步骤D在质壁分离实验中属于实验组；在质壁分离复原实验中属于对照组。
答案：A
题组三　生物膜功能特性
7． 解析：由表中每一列数据分析可知，不同植物对同种离子的需要量及同一植物对不同离子的需要量不同，水稻吸收的SiO多，对Ca2＋、Mg2＋吸收少，而番茄吸收的Ca2＋和Mg2＋较多，对SiO吸收量少。这体现了植物对无机盐离子的吸收具有选择性，其原因在于不同植物根尖细胞膜上载体的种类和数量是不同的。选项D所表述的内容不能从表中数据得出。
答案：D
8．ABD　[细胞膜等生物膜具有选择透过性，细胞需要的小分子、离子可以通过细胞膜，而细胞不需要的小分子、离子和大分子则不能通过细胞膜。]
9．A　[本题考查植物细胞吸收水分和无机盐的关系，以及理解应用能力、数据分析与判断能力等。从表中可以看出：水没有减少，而矿质离子不同程度的减少，所以吸收水和吸收矿质离子是两个相对独立的过程，且不同矿质离子的吸收不成比例。表中不能看出根尖对矿质离子的吸收是主动运输方式，以及是否受温度的影响。]
题组四　应用提升
10． 解析　(1)可根据示意图直接回答；(2)由于图中是原生质层已与细胞壁分离，表明该细胞已失水；由于细胞吸水和吸收矿质离子是两个相对独立的过程，故该细胞不能吸水，但可以吸收矿质离子；(3)这是教材中的质壁分离的延伸，特别提醒的是，将植物细胞置于适宜的硝酸钾溶液中，细胞先发生质壁分离，后又自动复原，原因是细胞主动地选择吸收K＋、NO，提高了细胞液的浓度，致使细胞又吸收水分，发生质壁分离复原。
11. 解析：(1)由题干和图示知：培养液中葡萄糖和氨基酸的含量随培养时间的延长而减少，而尿素含量则增加，因原培养液中无尿素，根据葡萄糖、氨基酸和尿素的化学元素组成特点可知：尿素为氨基酸的代谢产物。(2)氨基酸在细胞内主要用于合成蛋白质，葡萄糖则主要作为能源物质，通过氧化分解为细胞提供能量。(3)正常情况下，因肝细胞膜通透性功能正常，所以转氨酶不会排出胞外，若肝细胞发生病变，其细胞膜通透功能异常时，转氨酶就会排出胞外。(4)细胞膜对物质的转运具有选择透过性。
答案：(1)降低　增加　细胞代谢(代谢)
(2)作为蛋白质合成的原料　呼吸(分解)　能量(ATP)
(3)肝细胞膜受损(或细胞裂解)
高考真题体验
1.(1)磷脂双分子层
(2)翻译 迅速增大
(3)明显降低 抑制 部分恢复 空间结构
(4)受体 重吸收
(5)蛋白A是水通道蛋白
解析：
（1）考察生物膜的结构和自由扩散，自由扩散不需要载体蛋白的协助，所以水穿过膜，就是穿越了磷脂双分子层。
（2）考察翻译和水分进出细胞，mRNA是翻译的模板。根据实验Ⅱ可知，蛋白A可以提高水的通透速率，因此细胞在低渗溶液会吸水而膨胀。
（3）考察实验分析能力，从实验结果可知：与II组细胞相比，III组细胞对水的通透性降低，说明HgC12对蛋白A的功能有抑制作用；与III组细胞 相比，IV组细胞对水的通透性升高，但是没有恢复到II组的水平，说明试剂M能够使蛋白A的功能部分恢复，最终可以推测HgC12没有改变蛋白A的氨基酸序列，而是破坏了蛋白A的空间结构。
（4）考察水盐平衡调节，见答案。
（5）考察实验分析能力，从实验结果可知，蛋白A可以提高水通透速率，意味着蛋白A是水通道蛋白。
2.【答案】C
【思路点拨】可通过肝细胞内外各物质的浓度的关系来迅速作出判断，K+逆浓度从细胞外进入到细胞内部，其跨膜运输的方式为主动运输。
3. 解析　考查物质运输方式及浓度差。甲组在完全培养液中培养一段时间后，与质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液浓度差没有乙组和蔗糖溶液的浓度差大，所以甲组水分渗出量比乙组细胞低。H2O的运出方式是被动运输里的自由扩散。
答案　C
4. 解析　根据图1可知，漏斗内糖水的浓度高于烧杯中的水，因此，一定时间内，烧杯中的水将大量渗透到漏斗中而使其液面升高，但当液面差达到一定高度时，由于浓度差和压力差的综合作用使液面不再升高。
答案　A
5. 解析　本题考查物质跨膜运输的方式的分析与坐标曲线的综合。分析坐标曲线可以看出，a为自由扩散，b为协助扩散(或主动运输)。脂溶性小分子物质通过自由扩散(即方式a)运输，因此A错误；方式a与载体无关，只与浓度有关，因此B错误；方式b的最大的转运速率与载体的种类和数量有关，因此C正确。抑制细胞呼吸，能量供应不足，导致主动运输受阻，而与自由扩散(协助扩散)无关，因此D错误。
答案　C
6. 解析　显微观察质壁分离的实验材料应选择具有大液泡的、成熟的植物细胞，洋葱根尖分生区细胞无大液泡，不宜作为该实验的实验材料；植物细胞的细胞壁是全透性的，蔗糖分子能够通过，细胞膜是选择透过性膜，蔗糖分子不能通过。0.3 g/mL的蔗糖溶液浓度大于细胞液浓度，细胞失水，洋葱鳞片叶表皮细胞表现为质壁分离，结果如图。图中L是细胞壁，M是液泡，N是蔗糖溶液。N的成分说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异；将发生质壁分离的细胞浸润在清水中，细胞吸水，原生质体会逐渐复原。
答案　A
7． 解析　考查渗透作用相关知识。水分子过膜方式是自由扩散，属于被动运输。洋葱表皮细胞在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，细胞发生质壁分离后，说明细胞失水了。把发生质壁分离的细胞立即将外表皮放入蒸馏水中，直到细胞中的水分不再增加，此时细胞吸水且细胞液应该小于蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度。
答案　B
8． 解析　3 h后，两组幼苗重量均已低于开始幼苗鲜重，即发生了萎蔫，一方面是因为蒸腾作用散失的水分，另一方面是因放在比根细胞浓度大的KNO3溶液中，根细胞通过渗透作用失水。根系从一开始就通过主动运输吸收K＋、NO，6 h后甲组幼苗鲜重增加说明根细胞吸收的水分比蒸腾作用散失的水分多，根细胞内离子浓度高于外界溶液浓度应在6 h前就开始了，只不过根细胞吸收的水分比蒸腾作用散失的水分少，所以鲜重还是在减少。根细胞内通过主动运输吸收的离子数量在增多，而吸水量也在增加，根细胞内离子浓度在变化，而根外溶液离子被吸收和水分的吸收也在变化，根细胞内外离子浓度差的变化不好确定，所以根的吸水能力不好判定。12 h后，由于甲组根系不断通过主动运输吸收K＋、NO，从而保持根细胞内外浓度差，使其吸水量大于蒸腾量而有可能超过处理前的鲜重量，而乙组放在比根细胞浓度大很多的KNO3溶液中，根细胞通过渗透作用和蒸腾作用不断大量失水造成严重萎蔫最后死亡。通过以上分析可知吸收离子与吸收水分是两个相对独立的过程。
答案　B
9. 解析　考查学生获取信息的能力和理解能力。结合图示可以看出，该矿质离子的跨膜运输有两个特点：一是逆浓度梯度，二是消耗ATP，故应为主动运输。
答案　C
10． 解析　物质从低浓度一侧运输到高浓度一侧，需要载体蛋白的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的能量，这种方式叫做主动运输。在静息状态下，神经细胞进行着K＋外流和其他的生命活动，需要能量供给，进行着葡萄糖的跨膜运输和葡萄糖的分解。抗体分泌过程属于胞吐，高尔基体分泌的囊泡到达细胞膜时，囊泡膜与细胞膜融合，成为细胞膜的一部分。
答案　B
11． 解析　(1)依据题干中提供的信息“肾小管上皮细胞中的葡萄糖通过被动运输的方式进入组织液”可推测肾小管上皮细胞中的葡萄糖浓度高于组织液中的葡萄糖浓度。(2)依据题干提供的信息：“原尿中葡萄糖浓度与血浆中的基本相同”、“正常情况下尿液中不含葡萄糖”可推知原尿中葡萄糖进入肾小管上皮细胞的运输方式是主动运输，需要载体蛋白参与。(3)肾小管上皮细胞重吸收水分的原理是渗透作用。原尿中葡萄糖未能被完全重吸收，会使原尿渗透压增加，水分重吸收减弱带走大量水分。
答案　(1)高于　(2)主动运输　载体蛋白和ATP　(3)渗透吸水　肾小管腔中液体的浓度高于正常水平，渗透压高，水分重吸收减弱，造成尿量增加
12. 答案　(1)①配制质量分数由低到1.5%的NaCl溶液，分别等量加入各支试管中　②向上述各支试管中分别加入等量的兔红细胞稀释液，放置一定时间　③取兔红细胞稀释液和上述试管中的红细胞稀释液制作装片，用显微镜观察并比较红细胞形态的变化
(2)不同浓度NaCl溶液对兔红细胞形态变化记录表
NaCl溶液的浓度 红细胞形态的变化 原因分析
低于一定浓度的NaCl溶液 体积变大甚至涨破 红细胞吸水
一定浓度的NaCl溶液 形态未变 进出红细胞的水分子数相等
高于一定浓度的NaCl溶液 皱缩，体积变小 红细胞失水
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