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学案26　遗传物质基础归纳与集训
命题规律　从近四年高考生物试题看，不管是大纲地区还是课标地区，本部分知识都是考查的重点之一，在选择、简答中都占有一定比例，且分值相对较高。在过去几年的考查中，侧重在对DNA是主要的遗传物质实验的考查，DNA结构、复制以及转录、翻译的有关计算，基因的转录、翻译过程及比较的考查以及重要相关概念的比较区别的考查。各地考查相对均衡，广东、上海尤重。
本部分考点的命题角度变化不大，考频较高的是：实验思路的设计、实验结果的分析以及注意的问题，且常与实验设计的理论、中心法则中有关DNA复制的内容、同位素示踪技术相联系，DNA的结构和复制包括DNA的结构、特点，DNA复制的过程、特点、条件等内容，与碱基互补配对原则有关的计算题，也常有根据DNA的复制特点进行推理的题目，基因的表达是实现基因对生物性状控制的方式，涉及转录与翻译两个生理过程，高考时常集中考查这两个生理过程，包括这两个生理过程的比较及与中心法则中其他生理过程的比较。另外，涉及基因表达过程中的数量关系的计算题也常出现。大纲地区对基因结构的考查较多。
考查题型上主要分两类：选择、简答。基本的概念、基本知识的比较以及有关DNA结构、复制、转录、翻译，合成蛋白质的有关数量计算，多为选择题；而相关实验的设计、中心法则与信息流的识图作答的有关问题多以简答题出现。
命题趋势　DNA是遗传物质的经典实验及拓展应用一直受到历年高考命题专家的青睐。预计2012年高考，此类试题还会变化问题情景，以选择题的方式出现，难度系数维持在0.56左右。以肺炎双球菌为素材，考查原核细胞的结构与功能特性，预计这种命题思路可能会被采纳。单纯的知识点或概念的考查日趋减少，取而代之的是多知识、多角度的综合交叉的辨析考查。
一、熟练经典实验，完成相关填空
实验名称
操作对象
操作过程
结果
结论
相同点
①
②
肺
炎
双
球菌
的
转
化
实
验
体内转
化实验
加热杀死
的S
型细菌
R型
细菌
注射
到小鼠
体内
小鼠死亡，分离到
和 两种细菌
加热杀死的S型
细菌体内有
体外转
化实验
S型细
菌的DNA
混合
培养
分离____和____细菌
“转化因子”
是______
①实验思路相同：设法将蛋白质与DNA(或RNA)分开，单独、直接地研究它们各自的作用。②实验设计原则相同：都遵循对照原则。
S型细菌的
其他物质
只分离到____细菌
S型细菌的
DNA和
DNA酶
只分离到____细菌
噬菌体侵染
细菌的实验
35S标记
的噬菌体
细菌
侵染
细菌
细菌体内无____，
体外有____
____是噬菌体的
遗传物质
32P标记
的噬菌体
细菌体内有____，
体外无____
烟草花叶病毒
侵染烟草实验
烟草花
叶病毒
烟草
侵染
烟草
患烟草花叶病
________是烟草花
叶病毒的遗传物质
烟草花叶
病毒的
RNA

烟草花叶
病毒的蛋
白质

探究示例1　下列有关科学家遗传学实验研究的叙述中，错误的是(　　)
实验材料
实验过程
实验结果与结论
A
R型和S型肺炎双球菌
将R型活菌与S型细菌的DNA和DNA酶混合培养
只有R型菌落，说明DNA被水解后，就失去了遗传效应
B
噬菌体和大肠杆菌
用含35S标记的噬菌体去侵染普通的大肠杆菌，短时间保温
离心获得的上清液中的放射性很高，说明DNA是遗传物质
C
烟草花叶病毒和烟草
用从烟草花叶病毒中分离出的RNA感染烟草
烟草感染出现病斑，说明烟草花叶病毒的RNA可能是遗传物质
D
大肠杆菌
将已用15N标记DNA的大肠杆菌培养在含14N的培养基中
经3次分裂后，含15N的DNA占DNA总数的1/4，说明DNA分子的复制方式是半保留复制
听课记录：　
　
二、DNA分子复制的有关计算
1．若取一个全部N原子被15N标记的DNA分子(0代)，转移到含14N的培养基中培养(复制)若干代，其结果分析如下表：
2.DNA的复制为半保留复制，一个DNA分子复制n次，则有
(1)DNA分子数
①子代DNA分子数＝____个；
②含有亲代DNA链的子代DNA分子＝____个；
③不含亲代DNA链的子代DNA分子数＝____个。
(2)脱氧核苷酸链数
①子代DNA分子中脱氧核苷酸链数＝____条；
②亲代脱氧核苷酸链数＝2条；
③新合成的脱氧核苷酸链数＝______条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个，经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸______个。
思维拓展
1．子代DNA分子中，含14N的有2n个，只含14N的有(2n－2)个，做题时应看准是“含”还是“只含”。
2．无论复制多少次，含15N的DNA分子始终是2个，占总数比例为。
3．子代DNA分子的链中，总链数2n×2＝2n＋1条。含15N的链始终是2条，占总数比例为＝。做题时，应看准是“DNA分子数”还是“链数”。
探究示例2　已知一个完全标记上15N的DNA分子含100个碱基对，其中腺嘌呤(A)有40个，在不含15N的培养液中经过n次复制后，不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1，需游离的胞嘧啶(C)为m个，则n，m分别是(　　)
A．3 900 B．3 420 C．4 420 D．4 900
听课记录：　
　
三、DNA复制、转录、翻译的比较
遗传信息
的传递
遗传信息的表达
复制
转录
翻译
时间
细胞分裂____期
在生长发育的过程中
场所
______________________
主要在__________
细胞质(______)
原料
四种游离的__________
四种__________
______种氨基酸
模板
亲代DNA的____条链均为模板
以DNA的________条链为模板
以____为模板
条件
解旋酶、DNA聚合酶等各种酶以及ATP、适宜的温度、pH等
需要特定的酶(解旋酶、RNA聚合酶)和ATP、适宜的温度、pH等
多种酶和ATP、适宜的温度、pH等
过程
解旋→碱基互补配对→合成子链→恢复双螺旋
在细胞核中以DNA解旋以后的一条链为模板，按照(____、C－G、G－C、T－A)碱基互补配对原则，合成mRNA，mRNA从细胞核进入细胞质中，与核糖体结合
在细胞质中以mRNA为模板，按照(____、____、G－C、C－G)碱基互补配对原则，与mRNA上每三个碱基配对的tRNA运载着氨基酸进入核糖体，按照mRNA上的________顺序，把一定的氨基酸放在相应位置，合成具有一定氨基酸序列的蛋白质
模板去向
DNA复旋
DNA复旋
mRNA利用后降解
特点
________________________，多起点复制
__________________
一个mRNA分子可连续结合____个核糖体，进行多肽链的____次合成
产物
完全相同的两个____
______
______(多肽)
信息传递方向
DNA→______
DNA→______
mRNA→______
意义
准确____与传递遗传信息，保持亲子代间的____连续性、稳定性
通过RNA，将________反映到______分子结构上，使后代重现亲本性状(表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状)
思维拓展　基因表达与个体发育之间的关系
(1)个体发育
受精卵幼体成体(性成熟)
在这一过程中，生物个体的各种性状(或表现型)得以逐渐表现。个体发育过程是受遗传物质控制的，发育过程是细胞内基因选择性表达的结果。
(2)个体发育过程中产生的众多体细胞均来自同一受精卵的有丝分裂，因而含有相同的遗传物质或基因，但生物体不同部位细胞表现出的性状不同，而且不同性状是在不同时期表现的。所以在个体发育过程中，生物体内基因的表达有如下特点：
①虽然不同的细胞含有相同的基因，但不同的细胞选择性表达不同的基因，如胰岛细胞能表达胰岛素基因，但不表达血红蛋白基因。
②细胞内基因的顺序表达。同一细胞的不同发育时期表达不同的基因。
探究示例3　下图为原核细胞中转录、翻译的示意图。据图判断，下列描述中正确的是(多选)(　　)
A．图中表示4条多肽链正在合成
B．转录尚未结束，翻译即已开始
C．多个核糖体共同完成一条多肽链的翻译
D．一个基因在短时间内可表达出多条多肽链
听课记录：　
　
四、基因指导蛋白质合成的有关计算
1．DNA(基因)、mRNA中碱基与肽链中氨基酸个数关系图解
2．析图得规律
(1)基因中碱基数与mRNA中碱基数的关系
转录时，组成基因的两条链中只有一条链能________，另一条链则________。基因为双链结构而RNA为__________结构，因此转录形成的mRNA分子中碱基数目是基因中碱基数目的1/2。
(2)mRNA中碱基数与氨基酸的关系
翻译过程中，信使RNA中每____个碱基决定一个氨基酸，所以经翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是信使RNA碱基数目的____，是DNA(基因)中碱基数目的1/6。
(3)计算中“最多”和“最少”的分析
①翻译时，mRNA上的__________不决定氨基酸，因此准确地说，mRNA上的碱基数目是蛋白质中氨基酸数目的3倍还要多一些。
②基因或DNA上的碱基数目比对应的蛋白质中氨基酸数目的6倍还要多一些。
③在回答有关问题时，应加上“最多”或“最少”等字。
如：mRNA上有n个碱基，转录产生它的基因中____有2n个碱基，该mRNA指导合成的蛋白质中____有n/3个氨基酸。
(4)mRNA上碱基比例：mRNA上A＋U的数值和比例＝模板链上A＋T的数值和比例。
思维拓展
1．DNA(或基因)中的碱基对数∶密码子个数∶氨基酸个数＝3∶1∶1。
2．解题时应看清是DNA上(或基因中)的碱基对数还是个数；是mRNA上密码子的个数还是碱基的个数；是合成蛋白质中氨基酸的个数还是种类数。
探究示例4　(2009·上海卷，17)某条多肽的相对分子质量为2 778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是(　　)
A．75对碱基 B．78对碱基
C．90对碱基 D．93对碱基
听课记录：　
　
1．用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，经过一段时间的保温、搅拌、离心后发现放射性主要分布在上清液中，沉淀物的放射性很低，对于沉淀中含有少量的放射性的正确解释是(　　)
A．经搅拌与离心后还是有少量含有35S的T2噬菌体吸附在大肠杆菌上
B．离心速度太快，较重的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．少量含有放射性35S的蛋白质进入大肠杆菌内
2．下图为基因的作用与性状的表现流程示意图。请据图分析，正确的是(多选)(　　)
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mRNA
B．②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，使结构蛋白质发生变化所致
3．(2011·上海卷，12)下图表示两基因转录的mRNA分子数在同一细胞内随时间变化的规律。若两种mRNA自形成至翻译结束的时间相等，两基因首次表达的产物共存至少需要(不考虑蛋白质降解)(　　)
A．4 h B．6 h C．8 h D．12 h
4．如图所示为红色面包霉(一种真菌)通过一系列酶将原料合成它所需要的氨基酸的过程。以下叙述正确的是(　　)
A．若基因A被破坏，则向培养基中加入鸟氨酸，面包霉仍能存活
B．若基因B被破坏，则向培养基中加入鸟氨酸，面包霉仍能存活
C．若基因B不存在，则瓜氨酸仍可由鸟氨酸合成
D．基因C不能控制酶C的合成
5．如图所示的过程，正常情况下在动植物细胞中都不可能发生的是(　　)
A．①② B．③④⑥ C．⑤⑥ D．②④
6．艾滋病病毒属于RNA病毒，具有逆转录酶，如果它决定某性状的一段RNA含碱基A＝19%、C＝26%、G＝32%，则通过逆转录过程形成的双链DNA中应含有碱基A(　　)
A．19% B．21% C．23% D．42%
7．如图是真核生物信使RNA合成过程图，请根据图判断下列说法中不正确的是(多选)(　　)
A．R所示的阶段正处于解旋状态，形成这种状态需要解旋酶
B．图中②是以4种脱氧核苷酸为原料合成的
C．如果图中③表示酶分子，则它的名称是DNA聚合酶
D．图中的②合成后，直接进入细胞质中，在核糖体上合成具有特定空间结构和功能的蛋白质分子
8．(2010·镇江一模)对于下列图解，说法不正确的是(　　)
DNA　　… —A—T—G—C—C—C —…
　　　 　　　　    
RNA　　… —U—A—C—G—G—G—…
A．在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接是通过“脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖”完成的
B．一个DNA分子可以转录成多种、多个信使RNA
C．该图中的产物须穿过0层生物膜与细胞质中的核糖体结合，完成遗传信息的表达
D．H5N1禽流感病毒在培养基上也可以完成该过程
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
答 案
9.请根据以下有关概念的相互关系图作答。
(1)图中数字序号所表示的物质分别是什么？
①________________________________；
②____________________________；
③____________________________；
④________________________________。
(2)a表示________过程；b表示________过程，需要的物质有______________________(至少写出五种)等。
(3)基因对性状的控制是通过蛋白质实现的，有些是直接的，有些是间接的。例如，人的镰刀型细胞贫血症属于________(前者/后者)。
(4)基因是生物性状的控制者，但基因与性状的关系并不是简单的线性关系，这主要体现在①________________________________；②_______________________________________。
专题学案26　遗传物质基础归纳与集训
课堂活动区
一、S型　R型　转化因子　R型　S型　R型　R型　DNA　35S　35S　32P　32P　DNA　患烟草花叶病　烟草正常　RNA
探究示例1　A　[A项实验的结果R型活菌不能转化为S型活菌，说明DNA被水解后，失去了转化作用。R型活菌转化为S型活菌不是遗传。]
二、1.2　4　　　　　中部　上部　2n　2n＋1　　1－
2．(1)①2n　②2　③2n－2　(2)①2n＋1　③2n＋1－2
(3)m(2n－1)
探究示例2　D　[根据DNA分子的特点可知一个含100个碱基对的DNA分子，腺嘌呤(A)有40个，则T有40个，G、C各60个。由于DNA分子的复制是半保留复制，则由不含15N的DNA分子总数与含15N的DNA分子总数之比为7∶1可知共复制了4次，产生了16个DNA分子。需要游离的C：(16－1)×60＝900。]
三、间　细胞核、叶绿体、线粒体　细胞核　核糖体　脱氧核苷酸　核糖核苷酸　20　两　一　mRNA　A－U　A－U　U－A　遗传密码　边解旋边复制，半保留复制　边解旋边转录　多　多　DNA　mRNA　蛋白质　DNA　mRNA　氨基酸序列　复制　遗传　遗传信息　蛋白质
探究示例3　BD　[据题图中信息判断，图中结合有核糖体的4条链为mRNA，而不是多肽链；由图还可看出，DNA模板链的转录还未结束，一条mRNA上已经结合了多个核糖体进行翻译，因此，基因表达的效率大大地提高了，一个基因可在短时间内表达出多条肽链。]

四、2.(1)转录　不能转录　单链　(2)3　1/3　(3)①终止密码子　③至少　最多
探究示例4　D　[本题考查基因的碱基数量与氨基酸数量的关系以及蛋白质的相关计算。由于多肽的相对分子质量＝氨基酸的平均相对分子质量×氨基酸的数量－18×(氨基酸的数量－1)＝2 778，所以该多肽由30个氨基酸组成，编码该多肽的mRNA上应含有30个密码子再加上终止密码子即为31个密码子，编码该多肽的基因碱基数至少为31×6＝186，即93对碱基。]
课后练习区
1．A　[沉淀物中含有少量的放射性，原因是仍有极少量的含35S的T2噬菌体吸附在大肠杆菌上；35S标记的是蛋白质，DNA分子中不含S元素；噬菌体侵染大肠杆菌时，蛋白质不进入其体内。]
实验方法　聚焦“同位素示踪法”
(1)适应范围及实验原理
放射性同位素示踪法，就是在需要研究的物质体系中，加入一些放射性同位素原子(示踪原子)，用放射性监测手段来跟踪其行迹，进而研究出该系统的变化规律的方法。同位素标记法是生物学中用来研究元素在生物与环境之间、生物与生物之间、同一生物个体内各细胞之间以及细胞内各细胞器之间、各物质之间的运行和变化的一种重要的研究方法，运用这种方法可以探究生物学中的许多未知规律。
(2)实验方法及探究历程
①方法：用于示踪技术的放射性同位素一般是构成细胞化合物的重要元素。如3H、14C、15N、18O、32P、35S等。
②历程
―→―→―→―→―→
(3)考点内容梳理
①利用放射性同位素标记自显影技术，证明间期细胞最大的特点是完成DNA复制、RNA和蛋白质的合成。用放射性元素标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸并追踪，研究DNA的复制；用放射性元素标记尿嘧啶核糖核苷酸并追踪，研究RNA的合成；用放射性元素标记氨基酸并追踪，研究蛋白质的合成。
②科学家在豚鼠的胰脏腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸并进行追踪，研究分泌蛋白在附着于内质网的核糖体上合成之后，是按照内质网→高尔基体→细胞膜的方向运输的。证明生物膜系统在结构和功能上是紧密联系的统一整体。
③美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法，证明光合作用释放的O2全部来自水。
④科学家用放射性同位素35S和32P，证明DNA是遗传物质。
⑤用放射性同位素(如32P)或荧光分子等标记的DNA分子作探针，根据DNA分子的杂交原理，鉴定被检测标本上的遗传信息。应用于产前诊断和环境监测，达到检测疾病和检测饮用水中病毒含量的目的。
⑥利用一些物质的特征元素追踪该物质在生物体内的变化情况。如用放射性的碘元素标记甲状腺激素，追踪甲状腺激素在体内的变化等。
2．ACD　[翻译除了需要mRNA、氨基酸、核糖体、酶、ATP外，还需要适宜的温度、pH等外界条件。]
3．B　[mRNA是翻译合成蛋白质的模板，据图分析，两基因表达合成的蛋白质共存至少需要的时间为6 h。因此，答案选B项。]
4．A　[从原料到精氨酸的合成需要三个非等位基因的共同作用，三个基因分别控制三种酶的合成。仅基因A被破坏，酶A缺乏，不能把原料转变成鸟氨酸，但加入鸟氨酸以后的化学反应仍正常进行，面包霉能存活；若基因B被破坏，酶B不能合成，鸟氨酸不能转变为瓜氨酸，则精氨酸不能合成，面包霉不能存活；综上分析，A正确。]
5．B　[正常情况下，在动植物细胞中逆转录③、RNA的自我复制④不能发生。以蛋白质为模板合成RNA⑥，可以人工进行，一般也不会发生在动植物细胞内。]
6．B　[该RNA中碱基G＋C占58%，则通过逆转录形成的DNA的一条链中G＋C占58%，则另一条链及整个DNA分子中G＋C占58%，则整个DNA分子中A＋T占42%，则A＝T＝21%。]
7．BCD　[合成信使RNA时，原料为核糖核苷酸；合成信使RNA用到的是RNA聚合酶；在真核细胞中，②合成后往往需要经加工修饰后才可指导蛋白质的合成，并且核糖体只是将氨基酸合成多肽，其加工和处理还需在内质网和高尔基体的共同作用下完成。]
8．D　[病毒营寄生生活，在普通培养基上无法进行代谢过程。]
9．(1)基因　蛋白质(结构蛋白)　mRNA(或RNA)　酶(酶、激素)　(2)复制　翻译　mRNA、氨基酸、tRNA、核糖体、酶、ATP　(3)前者　(4)①有些性状由多个基因共同控制　②性状的表现还受环境因素的影响
学案32　变异、育种与进化
归纳拓展与集训
命题规律　从近几年高考生物试题看，知识点主要侧重在可遗传变异的三大来源及其在育种中的应用。命题角度最大变化是以新情景材料联系教材知识应用，其中概念应用、识图判断以及各种变异在实践中的应用成为考查的主要方向。考查题型上主要分三类，选择、简答以及实验(实践)设计题。
命题趋势　教材中易被考生忽略的小考点在近两年高考中持续走红，识图判断应用比例加重，实践中的应用考查始终是重点。这种试题要求考生熟读教材，并增加知识广度，试题难度系数在0.60～0.68左右，较易得分，预计这种命题趋势将继续在2012年高考试题中现身。现代生物进化理论及对生物适应性、新物种形成的作用分析会成为高考热点。
随着高考试题越来越重视能力和素质的考查，本专题的高考命题会继续实验分析与获取信息的双重考查趋势，选择题与简答题并存，比重持续走高，试题难度系数维持在0.65左右。
一、可遗传的变异
区
别
基因突变
基因重组
染色体变异
本质
基因突变是指基因结构的改变，包括DNA的碱基对的____________(分子水平)
基因重组是指控制不同性状的基因重新组合
染色体的____和____发生变化，从而导致生物性状的变异(染色体水平)
发生
时间
__________________
____________
有丝分裂或减数分裂
结果
产生新的____，控制新的____
产生新的______，不产生新的基因
不产生新的基因，引起性状的变化
条件
外界环境条件的变化和内部因素的相互作用
有性生殖过程中进行________形成生殖细胞时
外界条件的剧变和内部因素的相互作用(低温或秋水仙素处理)
意义
生物____的根本来源，是生物进化的原材料
生物变异的来源之一，是形成生物多样性的重要原因
利用单倍体育种和多倍体育种可选育出__________的新品种
发生
可能
突变频率______，但普遍存在
有性生殖中非常普遍
利用个别染色体的增加或减少，还可进行____________研究和实施__________的研究，有针对性地选育动植物新品种
镜检
光镜下均________，可根据是否有新性状或新性状组合确定
光镜下______
联系
都能产生______的变异、是生物可遗传变异的来源，是生物进化的原材料
思维拓展
1．基因突变发生在个体发育的各个时期，基因重组只发生在有性生殖配子形成的过程中。
2．基因突变是对某一基因而言；基因重组只有两对或两对以上的基因才会发生。
3．基因突变频率高低：生殖细胞>体细胞；分裂旺盛的细胞>停止分裂的细胞。
探究示例1　(2011·南京调研)下列有关变异的说法正确的是(　　)
A．染色体中DNA的一个碱基对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．同源染色体上非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组
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
听课记录：　
　二、变异与育种的比较
名称
原理
方法
优点
缺点
应用
基因及基因型变化
杂交
育种
________
培育纯合子品种：杂交→自交→筛选出符合要求的表现型，通过____至不发生性状分离为止
使分散在____物种不同品种中的多个优良性状集中于____个体上
①育种时间一般比较______；②局限于__________的个体；③需及时发现优良品种
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
不产生__________，产生新______
培育杂合子品种：一般是选取纯合子双亲子一代
年年制种
杂交水稻、杂交玉米等
诱变育种
________
①物理：紫外线、X或γ射线、微重力、激光等处理，再筛选；②化学：亚硝酸、硫酸二乙酯处理，再选择
提高________频率，____育种进程，大幅度改良某些性状
盲目性大，有利变异少，工作量大，需要大量的筛选材料
高产青霉菌
产生______、新基因型
单倍体育种
________
①先进行__________，培养出单倍体植株；②将单倍体幼苗经一定浓度的________处理获得______；③从中选择优良植株
明显________育种年限，子代均为______，加速育种进程
技术复杂
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
重组基因的快速纯合
多倍体育种
__________
用一定浓度的秋水仙素处理________________
操作简单，能较快获得所需品种
所获品种发育____，结实率____，一般只适用于植物
三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦
基因数目加倍
基因工程育种
________
提取目的基因→目的基因与______结合→将目的基因导入受体细胞→目的基因的表达与检测→筛选获得优良个体
①目的性____，育种周期____；②克服了远缘杂交不亲和的障碍
技术复杂，安全性问题多，有可能引起生态危机
转基因“向日葵豆”、转基因抗虫棉
外源基因的增加
思维拓展　育种方式的应用指导
(1)若要培育隐性性状个体，可用自交或杂交，只要出现该性状即可。
(2)有些植物如小麦、水稻等，杂交实验较难操作，则最简便的方法是自交。
(3)若要快速获得纯种，则用单倍体育种方法。
(4)若实验植物为营养繁殖，如土豆、地瓜等，则只要出现所需性状即可，不需要培育出纯种。
(5)若要培育原先没有的性状，可用诱变育种。
探究示例2　(2011·广东六校第二次联考)下图中，甲、乙表示水稻的两个品种，A、a和B、b表示分别位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑧表示培育水稻新品种的过程，则下列说法错误的是(　　)
A．①→②过程简便，但培育周期长
B．②和⑦的变异都发生于有丝分裂间期
C．③过程常用的方法是花药离体培养
D．⑤与⑧过程的育种原理不相同
听课记录：　
　
变式训练　下图是五种不同的育种方法图解，请据图回答：
(1)上述________过程(填写字母)所利用的原理为生物的进化提供了最初的原材料。
(2)G过程所利用的原理是________，H和I过程分别表示________________和________________________。
(3)上述育种过程中，哪两个过程所使用的方法相同？________(填写字母)，具体使用的方法有__________________________________(至少回答两个)，其作用机理是________________________________________________________________________。
(4)上述A～I过程中，哪些过程作用前后没有改变作用对象的基因型？________。(填写字母)
三、人类遗传病的比较
遗传特点
病因分析
诊断方法
单基因遗传病
常染色体
显性遗传病
①男女患病几率____；②____遗传
都遵循
孟德尔
遗传规律
________
________、
产前诊断
(基因诊断)、
性别检测、
(伴性遗传病)
常染色体
隐性遗传病
①男女患病几率相等；②____遗传
伴X染色体
显性遗传病
①____患者多于____患者；②父亲患病，则女儿一定____，母亲正常，儿子一定____；③连续遗传
伴X染色体
隐性遗传病
①__患者多于__患者；②母亲患病，则儿子一定____，父亲正常，则女儿一定____；③________遗传
伴Y染色体
遗传病
代代相传，且患者____男性，____女性
多基因遗传病
①家族聚集现象；②易受____影响
一般____
孟德尔
遗传规律
可由
基因
突变
产生
遗传咨询、
基因检测
染色体异常
遗传病
染色体结构
异常遗传病
______孟德尔遗传规律
染色体
片段的
____、____、____、____
产前诊断
(染色体数目、
结构检测)
染色体____
异常遗传病
减数分裂
过程中染色体
异常分离
思维拓展　当两种遗传病之间具有“自由组合”关系时，各种患病情况的概率如表：
序号
类型
计算公式
1
患甲病的概率为m
则非甲病概率为1－m
2
患乙病的概率为n
则非乙病概率为1－n
3
只患甲病的概率
m－mn
4
只患乙病的概率
n－mn
5
同患两种病的概率
mn
6
只患一种病的概率
m＋n－2mn或m(1－n)＋n(1－m)
7
不患病概率
(1－m)(1－n)
8
患病概率
m＋n－mn或1－不患病率
探究示例3　一个正常的女人与一个并指(Bb)的男人结婚，他们生了一个白化病且手指正常的孩子(两种病都与性别无关)。求：
(1)其再生一个孩子只出现并指的可能性是________。
(2)只患白化病的可能性是________。
(3)生一个既白化又并指的男孩的概率是________。
(4)后代中只患一种病的可能性是________。
(5)后代中患病的可能性是________。
听课记录：　
　
四、共同进化与生物多样性的形成填空
1．共同进化
(1)概念：不同物种之间、生物与________之间在相互影响中不断________和________。
(2)生物与环境的共同进化(原因)
生物的不同物种之间、生物与无机环境之间共同进化，如猎豹和斑马。
①不同物种之间的影响既包括种间互助，又包括种间斗争。
②无机环境的选择作用可________改变种群的基因频率，导致生物朝着________方向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境。
(3)结果：共同进化形成生物________。
2．生物多样性的形成
(1)内容：基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。
生物多样性各层次之间的关系
(2)形成原因：生物的共同进化。
(3)研究生物进化历程的主要依据：化石。
(4)生物进化的大致过程：简单→复杂；水生→____；低等→____。
探究示例4　(2011·重庆卷，4)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
听课记录：　
　
1．下列大肠杆菌某基因的碱基序列的变化，对其所控制合成的多肽的氨基酸序列影响最大的是(不考虑终止密码子)(　　)
—ATG GGC CTG CTG A …… GAG TTC TAA —
　1　　4　　7　 10　　13　　100　103 106
A．第6位的C被替换为T
B．第9位与第10位之间插入1个T
C．第100、101、102位被替换为TTT
D．第103至105位被替换为1个T
2．下列有关基因工程技术的叙述，正确的是(　　)
A．重组DNA技术所用的工具酶是限制酶、DNA连接酶和运载体
B．所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列
C．选用细菌作为重组质粒的受体细胞是因为细菌繁殖快
D．只要目的基因进入受体细胞就能成功实现表达
3．利用多倍体育种获得无子西瓜和用生长素处理获得无子番茄，下列有关叙述不正确的是(多选)(　　)
A．无子西瓜属于单倍体植株
B．三倍体西瓜无子的变异属于不能遗传的变异
C．生长素处理获得番茄无子的变异属于不能遗传的变异
D．无子番茄植株扦插后长出的植株仍结无子果实
4．科学研究发现，P53基因是一种遏制细胞癌变的基因。科学家发现几乎所有的癌细胞中都有P53基因异常的现象。现在通过动物病毒转导的方法将正常P53基因转入到癌细胞中，发现能引起癌细胞产生“自杀现象”。对于该基因疗法，从变异的角度分析属于(　　)
A．基因突变 B．基因重组
C．染色体结构变异 D．染色体数目变异
5．(2011·扬州模拟)
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
6．(2011·镇江质检)如图为某家庭的遗传系谱图，Ⅱ5为单基因遗传病患者，据图分析，下列叙述合理的是(多选)(　　)
A．患病男孩的父亲不一定是该致病基因的携带者
B．若Ⅰ2携带致病基因，则Ⅰ1、Ⅰ2再生一个患病男孩的概率为1/8
C．Ⅱ5可能是白化病患者或色盲患者
D．Ⅱ3是携带者的概率为0
7．(2010·宿迁模拟)下列有关生物进化的描述正确的是(　　)
A．基因突变的方向和环境之间有明确的因果关系
B．自然选择的实质是选择种群的有利基因，也决定新基因的产生
C．隔离是新物种形成的必要条件，隔离包括地理隔离和生殖隔离
D．共同进化指生物与无机环境之间的进化，不包括生物多样性的形成
8．(2010·江苏卷，12)根据现代生物进化理论，下列观点中正确的是(　　)
A．人工培育的新物种只能生活在人工环境中
B．生物进化的方向与基因突变的方向一致
C．冬季来临时植物叶中可溶性糖含量增高是为了更好地防止冻害
D．受农药处理后种群中抗药性强的个体有更多机会将基因传递给后代
9．一个随机交配的足够大的种群中，某一相对性状中显性性状表现型的频率是0.36，则(　　)
A．显性基因的基因频率大于隐性基因的基因频率
B．随机交配将会导致种群基因频率改变
C．该种群繁殖一代后，杂合子的基因型频率为0.32
D．若该种群基因库中的基因频率发生变化，说明一定会形成新物种
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.玉米是高产的主要粮食作物，为了提高玉米的产量，在农业生产中玉米使用的都是杂交种，杂交玉米的性状不能稳定遗传，因此农民每年都需要购买玉米杂交种。请回答下列有关问题：
(1)玉米从种子发芽到新种子成熟，整个过程需90～150天，玉米是一种雌雄同株的植物，其顶部开雄花，下部开雌花，是遗传学研究的良好材料。玉米是遗传学研究的良好材料，其理由包括(写出两条)：
第一，___________________________________________________________________；
第二，____________________________________________________________________。
(2)现有长果穗(A)白粒(b)和短果穗(a)黄粒(B)两个玉米杂合子品种，为了达到长期培育长果穗黄粒(AaBb)杂交种玉米的目的，请你以遗传图解并简要说明的形式，设计出你的育种方案。
专题学案32　变异、育种与进化归纳拓展与集训
课堂活动区
一、增添、缺失或替换　数目　结构　减Ⅰ或有丝分裂间期
减Ⅰ前、后期　基因　性状　基因型　减数分裂　变异　优质、高产　低　基因定位　染色体工程　无法检出　可检出　可遗传
探究示例1　C　[染色体中DNA的一个碱基对缺失属于基因突变；基因突变在光学显微镜下观察不到；秋水仙素诱导多倍体形成的原因是抑制了纺锤体的形成。]
二、基因重组　自交　同一　同一　长　同种或亲缘关系较近　新基因　基因型　基因突变　变异　加快　新基因　染色体变异　花药离体培养　秋水仙素　纯合子　缩短　纯合子　染色体变异　萌发的种子或幼苗　延迟　低　基因重组　运载体　强　短
探究示例2　B　[①→②过程是杂交育种，过程简便但培育周期长。②是雌雄配子受精后发育而成；⑦是多倍体育种，发生于有丝分裂的分裂期，B错误。③过程常用的方法是花药离体培养获得单倍体植株。⑤是诱变育种，a突变为A；⑧过程是基因工程，细胞中导入了C基因，二者育种原理不相同。]
变式训练　(1)E　(2)基因重组　脱分化(或去分化)　再分化　(3)C、F　低温处理或秋水仙素处理　抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而使细胞内的染色体数目加倍(其他合理答案亦可)　(4)H、I
解析　(1)突变和基因重组为生物的进化提供了原材料，但提供最初的原材料的是基因突变，因此是E过程。(2)G过程为转基因技术，其原理属于基因重组。得到的含外源基因的植物细胞还需经植物组织培养形成新个体，植物组织培养包括脱分化和再分化两个过程。(3)C和F过程的处理都能使染色体数目加倍，可以用相同的方法，如低温处理或秋水仙素处理等，它们的作用机理相同，即在细胞分裂的过程中，抑制纺锤体的形成，导致染色体不能移向细胞两极，从而使细胞内的染色体数目加倍。(4)H和I过程为有丝分裂，产生的子细胞中染色体不变，染色体上的基因也不改变。
三、相等　连续　隔代　女　男　患病　正常　男　女　患病　正常　隔代交叉　只有　没有　基因突变　遗传咨询　环境　不遵循　数目　不遵循　缺失　重复　倒位　易位
探究示例3　(1)3/8　(2)1/8　(3)1/16　(4)1/2　(5)5/8
解析　由题意可知，孩子基因型为aabb，则夫妇基因型应分别为：AaBb、Aabb，孩子中并指概率为1/2，白化病概率应为1/4。(1)再生一个孩子只患并指的可能性为：并指概率－并指又白化概率＝1/2－1/2×1/4＝3/8。(2)只患白化病的概率为：白化病概率－白化又并指概率＝1/4－1/2×1/4＝1/8。(3)生一个两病皆患的男孩的概率：1/2×1/4×1/2＝1/16。(4)只患一种病＝只患白化和只患并指的和＝3/8＋1/8＝1/2。(5)患病的可能性为：全部概率之和－正常的概率＝1－1/2×3/4＝5/8。也可理解为：只患白化＋只患并指＋既白化又并指＝1/8＋3/8＋1/8＝5/8。
四、1.(1)无机环境　进化　发展　(2)②定向　一定
(3)多样性　2.(1)基因的多样性　根本原因　直接原因　生态系统多样性　(4)陆生　高等
探究示例4　C　[盲鱼眼睛退化是黑暗环境定向选择的结果，A项错误；因题干中已说明该盲鱼的数量较少，所以种群密度并不是限制盲鱼种群增长的关键生态因素，B项错误；盲鱼作为进化研究的材料体现其直接价值，生物多样性的间接价值是指其生态功能，D项错误；环境容纳量会随着环境的改变而改变，盲鱼是需氧型生物，水体中溶解氧的增加会增加种群的环境容纳量，C项正确。]
课后练习区
1．B
2．C　[基因操作的工具酶是限制酶、DNA连接酶，运载体是基因的运载工具，不是工具酶。每种限制酶都只能识别特定的核苷酸序列，而并非同一种核苷酸序列。目的基因进入受体细胞后，受体细胞表现出特定的性状，才能说明目的基因完成了表达。选择受体细胞的重要条件就是能够快速繁殖。]
3．ABD　[无子西瓜属于多倍体植株；三倍体西瓜无子的变异是由于染色体变异引起的，属于可遗传变异；无子番茄是利用生长素促进子房发育成果实而获得的，遗传物质未变，扦插后长出的植株不会结无子果实。]
拓展提升　育种图解的识别
下列图解中集中了多种育种方式，如何识别呢？
(1)首先要识别图解中字母表示的各种处理方法：A—杂交，D—自交，B—花药离体培养，C—秋水仙素处理，E—诱变处理，F—秋水仙素处理，G—转基因技术，H—脱分化，I—再分化，J—包裹人工种皮。这是识别各种育种方式的主要依据。
(2)根据以下分析，可以判断：“亲本新品种”为杂交育种，“亲本新品种”为单倍体育种，“种子或幼苗新品种”为诱变育种，“种子或幼苗新品种”为多倍体育种，“植物细胞新细胞愈伤组织胚状体人工种子―→新品种”为基因工程育种。
4．B　[基因工程中的转基因技术引起的变异属于基因重组。]
易错警示　基因突变、基因重组和染色体变异的相关问题
(1)关于“互换”问题。同源染色体上非姐妹染色单体间的交叉互换，属于基因重组；非同源染色体之间的交叉互换，属于染色体结构变异中的易位。
(2)关于“缺失”问题。DNA分子上若干基因的缺失属于染色体变异；DNA分子上若干碱基对的缺失，属于基因突变。
(3)关于变异的水平问题。基因突变、基因重组属于分子水平的变化，光学显微镜下观察不到；染色体变异属于细胞水平的变化，光学显微镜下可以观察到。
(4)关于变异的“质”和“量”问题。基因突变改变基因的质，不改变基因的量；基因重组不改变基因的质，一般也不改变基因的量，但转基因技术会改变基因的量；染色体变异不改变基因的质，但会改变基因的量或改变基因的排列顺序。
5．B　[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。]
6．ABCD　[该病属于隐性遗传病，致病基因可能在常染色体上，也可能在X染色体上，即Ⅱ5可能是白化病患者或色盲患者，故患病男孩的父亲不一定携带致病基因。若Ⅰ2携带致病基因，则该病为常染色体隐性遗传，Ⅰ1、Ⅰ2均为杂合子，他们再生一个患病男孩的概率为1/4×1/2＝1/8。该病若为常染色体隐性基因控制，则Ⅱ3是携带者的概率为2/3。该病若为X染色体隐性基因控制，则Ⅱ3是携带者的概率为0。]
7．C　[基因突变不受环境控制，环境只是对生物不同的变异类型进行选择，保留种群中有利的变异类型，自然选择决定着生物进化的方向。隔离是新物种形成的必要条件，隔离包括地理隔离和生殖隔离。共同进化指生物与生物、生物与无机环境相互作用共同进化，包括生物多样性的形成。]
8．D　[本题考查现代生物进化理论的应用。人工培育的新品种要看具体情况，有的也可以生活在野外中如杂交水稻等。基因突变是不定向的，生物进化的方向取决于自然选择的方向。冬季来临时，植物体内可溶性糖含量增加，增大了细胞内溶液的浓度，降低了凝固点，有利于适应寒冷环境，而不是为了适应寒冷环境。农药处理后选择了具有抗药性的个体，淘汰了没有抗药性的个体，因此抗药性强的个体生存下来并繁殖产生子代的机会大大增加。]
9．C　[因为显性性状表现型频率是0.36，所以隐性性状表现型频率是0.64，即隐性性状基因型aa频率为0.64，则a基因频率为0.8，则A基因频率为0.2，该种群繁殖一代后，杂合子的基因型频率＝2×0.8×0.2＝0.32；引起种群基因频率改变的因素有：基因突变、基因重组、自然选择、迁移、遗传漂变等，种群基因频率改变说明生物发生了进化，但不一定形成新物种，新物种形成的标志是产生生殖隔离。]
10．(1)生长期较短，繁殖速度快　产生的子代多，统计更准确　具有容易区分的相对性状(任选两项，其他合理答案也可)
(2)如下，方案一：
方案二：
方案三：
规律总结　有关育种方面的几点规律
(1)选亲本要求：亲本的表现型不能出现要培育品种的表现型
例：培育绿色圆粒豌豆，亲本(纯合子)只能选黄圆×绿皱；若要培育黄圆品种，则亲本(纯合子)只能选黄皱×绿圆。
(2)F2筛选要求：只能筛选表现型，不能选肉眼看不到的基因型。
(3)
(4)育种方法——按要求和题目中给定的信息设计，如要求最简捷的方法——杂交育种；产生新基因的方法——诱变育种；能明显缩短育种年限的方法——单倍体育种(但要注意若选择隐性性状或不完全显性的性状应考虑既简单又快速的杂交育种；还应考虑基因工程——定向改造或组织培养、克隆——无性繁殖不改变亲代的性状等)。
(5)育种年限的要求及计算
①对植物要获得植株则比获得种子多一年。
②对跨年度的植物如小麦则比不跨年度的植株豌豆要多一年。
专题学案37　人与动物稳态及生命活动
的调节拓展归纳与集训
命题规律　从近年高考生物试题看，本专题知识点主要侧重于内环境稳态的维持机制及破坏实例、水盐平衡调节、体温调节和血糖调节、特异性免疫过程分析比较、艾滋病及一些新发现传染病的机理及预防、反射弧各部分的功能及各部分异常引起的功能异常分析、高等动物激素的分级调节与反馈调节。
命题形式上，选择题、简答题都有出现。结合生活情景、生活实例将各知识点综合应用，以简答题的形式考查较多，也可以以图解形式考查学生对发病机制、原理内容的掌握，考查学生的分析、综合判断能力。
命题趋势　以生命调节机制为基础，联系具体生命现象、病理现象，整体把握生命调节的生理过程。分析近3年高考试题，考查形式选择题、简答题都有可能；并且“反射弧的异常分析”“兴奋传导方向”常进行实验设计。由于情景新颖，联系实际，需要较强的知识再现能力，故难度较大，试题难度系数为0.5～0.6左右。
一、内环境的组成与稳态
1．血浆、组织液、淋巴的比较
血浆
组织液
淋巴
相同点
它们都属于________，共同构成人体______，基本化学组成相同
存在的部位
血管内
组织细胞之间
淋巴管中
生活于其中的
细胞种类
各种______
体内各________
________等
所含的
化学成分
含有____的蛋白质
蛋白质很少
2.内环境稳态与机体健康
疾病名称
与稳态的关系
主要症状
治疗与预防
肠胃炎
丢失无机盐，无机盐平衡遭到破坏
腹泻，四肢无力
输液补充______
发烧
体温升高，体温平衡受到影响，影响酶的活性
食欲不振，四肢无力，消化不良，代谢紊乱
物理降温
药物降温
低血糖
血糖浓度降低，低于________时
早期症状：四肢发冷、面色苍白、出冷汗、头晕、心慌
口服______补充糖分
血糖浓度低于______ g/L时
晚期症状：出现__________
静脉输液补充葡萄糖
高血糖与
糖尿病
空腹血糖浓度高于1.3 g/L为高血糖，血糖浓度高于1.6～1.8 g/L时，出现糖尿现象
糖尿病症状：“__多__少”，多尿、多饮、多食、体重减轻
没有根治办法。调节控制饮食，结合药物治疗，加强锻炼。重度患者还需注射__________
尿毒症
肾脏病变导致内环境中有毒物质增多
有毒物质积累呈现中毒症状
血液透析或肾脏移植
抽搐
血液中________过低
抽筋
补充______
肌无力
血液中Ca2＋过高
肌肉收缩无力
减少Ca2＋
组织水肿
内环境渗透压改变导致组织液积累
组织液增加淋巴管阻塞可引起下肢和阴囊慢性水肿，过敏反应可以起局部组织红肿
增加蛋白质摄入，防止淋巴循环受阻，避免接触过敏原等
探究示例1　人体内环境相对稳定是健康的保障。由于人体内环境成分发生明显变化而引起的现象或病症是(　　)
①小腿抽搐　②镰刀型细胞贫血症　③尿毒症
④组织水肿　⑤高原反应　⑥缺铁性贫血症
A．①③④⑤ B．①②④⑤
C．①④⑤⑥ D．③④⑤⑥
听课记录：　
　
二、反射弧及兴奋传导、传递
1．完成反射弧的各部分作用及异常分析
兴奋
传导
反射弧结构
结构特点
功能
结构破坏对功能的影响
感受
器
↓
传入
神经
↓
神经
中枢
↓
传出
神经
↓
效应
器
感受器
____神经末梢的特殊结构
将适宜的内外界刺激的信息转变为兴奋(神经冲动)
既____感觉又____效应
传入神经
感觉神经元的一部分
将兴奋由____传入______
既无感觉又无效应
神经中枢
调节某一特定生理功能的神经元群
对传入的兴奋进行____与____
既无感觉又无效应
传出神经
运动神经元的一部分
将兴奋由神经中枢传至效应器
只有____无____
效应器
____神经末梢和它所支配的____或____
对内外界刺激发生相应的规律性活动
只有____无____
相互联系
反射弧中任何一个环节中断，反射不能发生，必须保证反射弧结构的完整性
思维拓展　(1)一个反射弧至少需要两个神经元：感觉神经元和运动神经元。
(2)一个反射弧组成的神经元越多，完成反射的时间就越长。
神经元具有接受刺激、产生兴奋并传导兴奋的作用，有些神经元(如下丘脑某些神经细胞)还具有内分泌功能。
2．兴奋在神经纤维上的传导与在神经元之间传递的比较填表
在神经纤维上的传导
在神经元之间的传递
结构基础
神经元(神经纤维)
________
位置
同一神经元上
相邻神经元之间
信号形式
____信号
____信号→____信号→____信号
过程
静息电位动作电位未兴奋部位
兴奋→突触小体突触间隙→突触后膜
速度
______
______
方向
______
______
是否消耗能量
______
______
探究示例2　(2010·全国理综Ⅰ，32)用去除脑但保留脊髓的蛙(称脊蛙)为材料，进行反射活动实验。请回答与此有关的问题：
(1)用针刺激脊蛙左后肢的趾部，可观察到该后肢出现收缩活动。该反射活动的感受器位于左后肢趾部的______中，神经中枢位于________中。
(2)反射活动总是从感受器接受刺激开始到效应器产生反应结束，这一方向性是由________所决定的。
(3)剪断支配脊蛙左后肢的传出神经(见如图)，立即刺激A端________(能、不能)看到左后肢收缩活动，刺激B端________(能、不能)看到左后肢收缩活动。若刺激剪断处的某一端出现收缩活动，该活动________(能、不能)称为反射活动，主要原因是________________________________________________________________________。
听课记录：　
　
三、对比完成体液免疫与细胞免疫之间的关系表
免疫
类型

体液免疫
细胞免疫
概念
抗原被体液中的相应____消灭的过程
抗原被相应________消灭的过程
作用对象
____
被抗原侵入的____(即靶细胞)
作用方式
____细胞产生的抗体与相应的抗原特异性结合，形成沉淀或细胞集团，被____细胞吞噬消化
①______细胞与靶细胞密切接触
②T细胞释放________，增强有关细胞免疫效应
过程
都分为三个阶段：感应阶段是抗原处理、呈递的识别阶段；反应阶段是B细胞、T细胞增殖分化，以及记忆细胞形成的阶段；效应阶段是效应T细胞、抗体、淋巴因子发挥免疫效应的阶段
关系
抗原侵入机体后，首先是____免疫发挥作用，但抗原一旦侵入宿主细胞内部，体液中的抗体就不能与这些抗原直接发生特异性结合，而必须通过____免疫将抗原释放，再由____免疫最后消除，因此两者既各自有其独特的作用，又相互配合，共同发挥免疫效应
思维拓展
1．体液免疫与细胞免疫均有吞噬细胞和T细胞的参与，且抗原最终被抗体消灭。
2．体液免疫与细胞免疫的分水岭是T细胞。
3．抗原既可是外来物质(异物性)，也可来自体内衰老病变的组织细胞。
4．能产生抗体的只有浆细胞，惟一不能识别抗原的也是浆细胞。
5．效应T细胞只能将靶细胞裂解死亡，释放出抗原，但不能将其消灭。
探究示例3　某种病菌感染人体并侵入细胞内后，机体可以对该细胞产生免疫反应，其中有(　　)
A．浆细胞接触靶细胞，导致靶细胞裂解，从而使病菌抗原被白细胞介素消灭。
B．浆细胞接触靶细胞，导致靶细胞裂解，从而使病菌抗原被抗体消灭
C．效应T细胞接触靶细胞，导致靶细胞裂解，从而使病菌抗原被外毒素消灭
D．效应T细胞接触靶细胞，导致靶细胞裂解，从而使病菌抗原被抗体消灭
听课记录：　
　
四、激素功能的实验方法与检测
1．研究激素生理功能的几种常用方法
(1)________：在实验动物身上，观察某种内分泌腺被切除后的生理变化，从而推断该腺体的正常功能。如①割除公鸡的睾丸，观察第二性征的变化；②小狗的甲状腺摘除，观察发育情况；③成年狗的甲状腺摘除，观察代谢及神经活动情况。
(2)________：切除某内分泌腺，一段时间后，再植入该腺体组织。如给阉割的公鸡移植睾丸，观察第二性征的变化。
(3)________：切除某内分泌腺，再注射该腺体的提取物。如给垂体功能低下的或已摘除垂体的实验狗注射生长激素，观察出现的变化。
(4)________：切除某内分泌腺，再在饲料中加入该腺体的提取物。如用含有甲状腺激素的饲料喂养小蝌蚪，观察变化。
(5)临床________：在临床上观察某内分泌腺功能过盛和低下的患者，研究相关激素的生理功能。
(6)________标记法：用放射性同位素标记所要研究的腺体或激素，再加以跟踪。如应用放射性同位素131Ⅰ研究甲状腺的功能
2．检测指标
(1)甲状腺激素：实验动物的活动状态、耗氧量、发育程度等。
(2)胰岛素：实验动物的活动状态、测定血糖含量。
(3)胰高血糖素：实验动物的血糖含量、测定尿糖。
(4)性激素：实验动物第二性征的变化、交配行为。
3．实验注意问题
动物分组的基本要求：选择性别、年龄、体重、生理状况相似的进行平均分组，且每组不能只有一只；植物分组应选择长势相同的同种植物。
思维拓展
1．在实际操作中，可多种方法并用，如摘除注射法、摘除移植法，先摘除某内分泌腺，一段时间后再注射该内分泌腺分泌的激素或重新植入该内分泌腺，以进行二次对照，增强说服力。
2．激素的化学成分在实验分析与设计题中的应用
用实验证实动物激素的生理作用的方法有饲喂法、注射法、移植法、摘除法等，其中能用饲喂法进行实验的激素有甲状腺激素、肾上腺素、性激素和醛固酮，这四种激素的化学本质分别是氨基酸衍生物、氨基酸衍生物、脂质和脂质。不能用饲喂法进行实验的激素有胰岛素、胰高血糖素、所有促激素、生长激素等，这些激素的化学本质是蛋白质(多肽)。
探究示例4　医生给呆小症、侏儒症和糖尿病患者分别口服相应的激素，有疗效的是(　　)
A．呆小症和侏儒症 B．侏儒症和糖尿病
C．呆小症和糖尿病 D．只有呆小症
听课记录：　
　
1．(2009·广东卷，19)有关人体内环境稳态的叙述，错误的是(　　)
A．有3种以上的生理系统参与维持内环境稳态
B．人体内环境稳态的失调与外界环境无关
C．人体维持内环境稳态的调节能力有限
D．稳态有利于参与其调节的器官保持机能正常
2．(2011·湖南西南名校联考)下列有关排尿反射的叙述，正确的是(多选)(　　)
A．感受器和效应器都位于膀胱
B．成人排尿的低级中枢在脊髓
C．婴儿尿床与大脑皮层发育不全有关
D．高位截瘫患者既能产生尿意又能排尿
3．(2011·新课标全国卷，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，该激素可作用于心脏，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
4．如图中①、②、③分别代表某种激素。有关恒温动物体温调节的叙述不正确的是(　　)
A．在寒冷的环境中，③的分泌增加
B．动物迅速奔跑时产热增加，体温就维持在较正常值高的水平
C．寒冷环境下动物通过神经—体液调节实现体温恒定
D．给动物注射③，反馈调节使①和②的分泌量减少
5．(2011·四川卷，3)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
6．(2010·镇江模拟)对两只生长状况相同、健康的幼兔做如下处理：甲兔切除甲状腺，乙兔定期注射甲状腺激素。一段时间后观察，与正常健康幼兔相比(　　)
A．甲兔生长发育正常，乙兔生长发育停止
B．甲兔生长发育正常，乙兔体温较低，心跳较慢
C．甲兔生长发育停止，乙兔食欲旺盛，身体逐渐消瘦
D．甲兔生长发育停止，乙兔行动迟缓，食欲不振
7．(2011·上海卷，25)下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素的调节
8．(2011·连云港模拟)在人体特异性免疫反应中，体液免疫与细胞免疫的关系是(　　)
A．只有体液免疫才需要抗体的参与，只有细胞免疫才需要淋巴细胞的参与
B．体液免疫和细胞免疫分别组成人体内防止病原体入侵的第二、三道防线
C．对侵入人体的病原体由体液免疫发挥作用，对癌细胞由细胞免疫发挥作用
D．在抗病毒感染中，往往经过体液免疫—细胞免疫—体液免疫的作用过程
9．(2009·四川理综，5)病原体对不同免疫状态小鼠的感染进程如图所示。下列相关叙述，正确的是(　　)
A．吞噬细胞缺陷小鼠的非特异性免疫受损，特异性免疫也无法产生
B．B细胞缺陷小鼠虽无法合成抗体，但仍能对胞内寄生病原体产生免疫反应
C．T细胞缺陷小鼠体内的抗原呈递作用不能完成，体液免疫无法产生
D．正常小鼠免疫产生的淋巴因子，加强了效应T细胞和吞噬细胞对靶细胞的特异性杀伤作用
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.(2011·上海卷，七)回答下列有关神经调节的问题。
(1)反射是人体神经调节的基本方式。在血压调节反射中，当血压升高时，主动脉和劲动脉管壁上的______________________传入冲动的频率增高，到达心血管中枢后，________________神经兴奋，血压下降。
(2)下表是哺乳动物神经元内外两种主要阳离子的浓度。
a、b代表的离子分别是________和________。从细胞膜的结构分析，维持这种离子浓度不均匀分布的机制是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
离子
神经元内
神经元外
a
5－15 mmol/L
145 mmol/L
b
140 mmol/L
5 mmol/L
(3)某些药物能特异性地抑制神经递质降解酶的活性。当这类药物作用时，如图中[　]________________内的神经递质因不被分解而浓度持续升高，并与[　]________持续结合，导致突触后膜持续兴奋(方框内填图中编号，横线上填文字)。
(4)若在离肌肉5 mm和50 mm的神经纤维上分别给予电刺激，肌肉将分别在3.5 ms和5.0 ms后收缩，则兴奋沿神经纤维的传导速度是__________mm/ms。
11．(2011·镇江一调)血液是人体的一种重要组织，它具有多方面的重要作用。
(1)血浆是内环境的重要组成部分，血浆pH的相对稳定主要依赖于其中的________物质。
(2)血液在体温调节中有重要作用。如人体在运动过程中，产热量大量增加，通过________的体温调节中枢的调节，使皮肤的________________，也使汗液的分泌增多，散热量增加，从而保持体温的相对稳定。
(3)血液具有防御功能。血液中的白细胞能吞噬分解外来的微生物，这属于________免疫。血液中的淋巴细胞在________免疫中发挥主要作用，能导致结核杆菌的宿主细胞裂解死亡的细胞是________。
(4)血液中的葡萄糖是重要的供能物质，维持血糖含量相对稳定的激素主要是__________________________等。科学家通过研究发现，把摄取糖与声音刺激多次结合以后，单独的声音刺激就能引起几乎与摄取糖时同样的血糖含量变化，这说明了调节血糖的高级神经中枢是在________________。
专题学案37　人与动物稳态及生命活动的调节拓展归纳与集训
课堂活动区
一、1.细胞外液　内环境　血细胞　组织细胞　淋巴细胞　较多　2.无机盐　0.5～0.6 g/L　葡萄糖　0.45　惊厥及昏迷　三　一　胰岛素　Ca2＋　Ca2＋
探究示例1　A　[小腿抽搐是由于血液中Ca2＋含量过少引起的，Ca2＋存在于血浆中，是内环境成分发生变化引起的。镰刀型细胞贫血症是由于基因突变导致血红蛋白结构发生改变，从而导致红细胞形状发生改变而引起的，血红蛋白是红细胞内的物质。尿毒症是由于肾脏病变不能将代谢废物及时排出体外导致血浆中有毒物质增加而引起的。组织水肿原因很多，但都是由组织液渗透压升高或者血浆渗透压变低引起水分在组织液中滞留引起。高原反应是由于内环境中缺氧造成的。最后一项具有迷惑性，缺铁会让我们误认为是内环境中缺铁，其实铁是组成血红蛋白的成分，血红蛋白位于红细胞内，不属于内环境中的成分。]
二、1.感觉　无　无　感受器　神经中枢　分析　综合　感觉　效应　运动　肌肉　腺体　感觉　效应
2．突触　电　电　化学　电　局部电流　快　慢　双向　单向　消耗　消耗
探究示例2　(1)皮肤　脊髓　(2)突触的结构(其他合理的答案也可)　(3)能　不能　不能　反射弧的结构不完整(其他合理的答案也可)
解析　反射是指在中枢神经系统的参与下，人和动物体对体内和外界环境的各种刺激所发生的规律性的应答。反射活动的结构基础是反射弧。反射弧通常是由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五个部分组成的。(1)感受器就是感觉神经末梢部分，神经中枢指脑和脊髓，此题中用除去脑但保留脊髓的蛙作材料，因此该反射活动的中枢位于脊髓。
(2)反射弧一般由多个神经元组成，兴奋在神经元间的传递是通过突触完成的，而兴奋在神经元间的传递是单向的。(3)由题图可知，在AB之间剪断支配脊蛙左后肢的传出神经，刺激A端，由于兴奋可传到左后肢，因而能看到左后肢收缩；而刺激B端，因兴奋不能传到左后肢，而不能看到左后肢的收缩。若刺激剪断处的某一端出现收缩活动，由于反射弧不完整而不能称为反射活动。
思路导引　①明确反射活动的结构基础——反射弧。
②反射活动完成的两个基本条件是什么？
③兴奋在神经纤维和神经元之间传递特点。
④兴奋在反射弧上的传导单向性由哪一结构决定？
三、抗体　免疫细胞　抗原　宿主细胞　浆　吞噬　效应T　淋巴因子　体液　细胞　体液
探究示例3　D　[进入机体细胞内的病菌会引起机体的细胞免疫，即效应T细胞识别靶细胞，使其破裂后，再由抗体消灭。]

四、1.(1)切除法　(2)移植法　(3)注射法　(4)饲喂法
(5)观察法　(6)同位素
探究示例4　D　[呆小症是因婴幼儿期间甲状腺激素分泌不足造成的，甲状腺激素是一种氨基酸的衍生物，在肠道内可以不被消化酶分解而直接被吸收进入血液；侏儒症是由于幼年时期生长激素分泌不足所致；糖尿病是机体内胰岛素分泌不足引起的，生长激素和胰岛素都是蛋白质类激素，其在消化道内可被各种蛋白酶水解而失效。故用蛋白质类激素治疗相应的因激素缺乏引起的病症应注射而不能口服。]
课后练习区
1．B　[内环境稳态的调节需呼吸、循环、运动、排泄、内分泌系统等的参与；人体内环境稳态的调节能力有限；内环境稳态的失调与外界环境有关，如人长期处于低温环境，会导致体温失调，从而导致疾病；稳态有利于生命活动的正常进行，有利于参与调节的器官保持机能正常。]
2．ABC　[高位截瘫患者脊髓中的神经纤维已断，排尿中枢兴奋不能传到大脑皮层，没有尿意，但排尿反射正常进行。]
模型解读　完整反射弧中传导图示解读
(1)图示
(2)解读：①图示中有3个神经元，2个突触。
②箭头处给予刺激，能检测到电位变化的有b、c、d、e，但a处不能检测到。
③此图示考查在突触间单向传递，在神经纤维上双向传导。
3．C　[从恐惧、紧张的刺激至肾上腺素释放增多，这一过程属于神经调节；肾上腺素作用于心脏，使心率加快，这一过程属于体液调节；肾上腺素作用的靶器官很多，本实例中作用的靶器官为心脏，A、B项正确。激素的运输是通过体液的运送进行的，C项错误。反射弧是神经调节的结构基础，D项正确。]
　方法技巧　正确区分生命活动的调节类型
调节类型
调节机制
举例
神经调节
刺激引起的反射活动，通过反射弧完成
各种反射活动
体液调节
体液中激素和化学物质直接对生命活动起作用
激素、CO2、H＋等的调节
神经—体液调节
人体温度的调节
体液—神经调节
CO2对呼吸运动的调节
4.B　[图示①、②、③分别表示促甲状腺激素释放激素、促甲状腺激素和甲状腺激素。当血液中甲状腺激素的含量增加到一定程度时，促甲状腺激素和促甲状腺激素释放激素的分泌会受到抑制；寒冷环境中甲状腺激素分泌量增加，使机体产热量增加，维持了体温恒定；对于恒温动物而言，快速奔跑时机体产热量增加，同时机体散热量也会增加，使体温维持在一个相对恒定范围内，不会较正常值高；寒冷环境中，恒温动物通过神经调节使机体散热量减少，同时通过相关激素的作用使机体产热量增加。]
知识链接　(1)反馈调节
“反馈”是借助工程技术自动控制理论上的术语，意思是由控制部分发出信息，可以改变受控部分的状态，而受控部分反过来又发出信息，把接受控制的状态结果不断地报告给控制部分，使控制部分得以参照实际情况不断纠正和调整发出的信息，以达到对受控部分精确地调节。
(2)反馈调节过程
正常情况下，下丘脑分泌的促激素释放激素能促进垂体分泌相应的促激素，进而促进相应腺体分泌激素，即图中③④。但当某种激素浓度升高时，又会抑制下丘脑和垂体分泌相应的促激素释放激素和促激素，从而使这种激素的浓度降低(①→③→④→⑥)。当激素浓度降到一定程度又会解除对下丘脑和垂体的抑制，经逐级促进使这种激素的浓度又逐渐升高(②→③→④→⑤)。这种反馈调节机制使某种激素浓度不致太高，也不致太低，从而保持相对稳定的生理浓度值，对生命活动发挥正常的调节功能，避免激素过高或过低而引起激素失调症。
5．A　[Na＋主要维持细胞外液的渗透压，大量丢失Na＋对细胞外液渗透压的影响较大，A项正确；大量的乳酸进入血液，血浆中的HCO、HPO等缓冲物质参与调节pH，使pH维持在7.35～7.45，B项错误；胰高血糖素的作用是促进肝糖元的分解和其他非糖类物质转化成葡萄糖，使血糖浓度升高，人体内的肌糖元不能分解转化为葡萄糖，C项错误；体液调节过程中刺激呼吸中枢促进呼吸运动的是CO2，D项错误。]
6．C　[对甲、乙两兔所做的处理从本质上看，是去除甲状腺激素和增加甲状腺激素。因甲状腺激素能促进幼小个体的生长发育，所以切除动物的甲状腺，动物的生长发育会停止；而乙兔定期注射甲状腺激素后，体内甲状腺激素的含量过高，与正常兔相比代谢增强，会表现出食欲旺盛、身体逐渐消瘦、神经系统兴奋性高等症状。]
7．C　[免疫分子包括抗体、淋巴因子等，由图可知内环境稳态由神经和体液共同调节。寒冷时，骨骼肌的不自主战栗不受大脑皮层控制。若②为促甲状腺激素，则其分泌量不仅受甲状腺激素调节，还受促甲状腺激素释放激素调节。A、B、D三项不符合题意。选C项。]
8．D　[特异性免疫都需要淋巴细胞的参与，组成了人体的第三道防线。不同的病原体，根据其不同的特点，体液免疫与细胞免疫的参与程度不同，病毒感染先经体液免疫阻止其传播，再经细胞免疫将侵入细胞内的病毒暴露于体液中，最后与抗体结合被吞噬细胞吞噬。]
9．B　[由图可知B细胞缺陷，小鼠体内病原体数量可得到控制，而B细胞缺陷虽对细胞免疫和非特异性免疫产生一定影响，但仍能对胞内寄生病原体产生免疫反应。]
10．(1)压力感受器　副交感
(2)Na＋　K＋　 Na＋、K＋通过细胞膜上的Na＋、K＋运输载体，以主动运输方式进出细胞
(3)[2]突触间隙　[6]受体　(4)30
解析　反射是神经调节的基本方式，完成反射活动的结构基础是反射弧，包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器。当血压升高时，主动脉和颈动脉管壁上的压力感受器受到刺激，将兴奋传到心血管中枢后，再通过支配心脏活动的副交感神经使血压下降。Na＋主要存在于细胞外，K＋主要存在于细胞内，根据神经元内外两种离子的浓度判断，a是Na＋，b是K＋。离子浓度不均匀分布主要是因为细胞膜上Na＋、K＋各自的载体以主动运输方式进出细胞。神经递质由突触小泡释放到突触间隙后，某种药物能影响兴奋的传递，可能是因为该药物抑制神经递质降解酶的活性，神经递质不被分解而浓度持续升高，并与突触后膜上的受体持续结合，导致突触后膜持续兴奋，甚至引起动物死亡。据题中信息，兴奋沿该神经纤维的传导速度是(50－5)÷(5－3.5)＝30 mm/ms。
11．(1)缓冲　(2)下丘脑　血管舒张，血液量增大　(3)非特异性　特异性　效应T细胞　(4)胰岛素、胰高血糖素、肾上腺素　大脑皮层
解析　血浆中有缓冲物质，使血浆pH维持相对稳定。体温调节中枢在下丘脑。皮肤血管舒张，血流量增大，增加散热。血液中的白细胞能吞噬分解外来的微生物，这属于非特异性免疫；淋巴细胞在特异性免疫中发挥作用；导致结核杆菌的宿主细胞裂解死亡的细胞是效应T细胞。维持血糖含量相对稳定的激素主要是胰岛素、胰高血糖素和肾上腺素。听觉中枢在大脑皮层，摄取糖与声音刺激多次结合以后，单独的声音刺激就能引起几乎与摄取糖时同样的血糖含量变化，说明调节血糖的高级神经中枢在大脑皮层。
专题学案39　生命活动调节知识拓展
与相关题型探究
命题导向预测　1.生长素发现过程、思想方法及应用；生长素的作用机理、作用、合成、运输相关原理的证明与应用；植物激素的综合作用。2.动物与人体神经调节的基础机理；兴奋产生与传导的实质与特点及实验验证分析。3.动物与人体激素的种类及生理作用，分泌调节的机制与实验证明。4.内环境及其稳态的内容、意义与调节机制；神经调节与体液调节的相关性分析。5.特异性免疫的内容、机制与功能，及其在人体健康保障中的作用分析。6.水盐平衡、血糖平衡、体温恒定的调节机理与实例分析。7.上述各原理在生活与生产实践中的应用、探究。
探究点一　与内环境稳态有关的图形及相关题型
分析下图，完成下列填空：
由图可知：①内环境与四大系统在气体交换中的作用
氧气从外界进入组织细胞需要多种器官、系统的参与。首先氧气借助____系统进入肺泡，然后扩散进入肺泡周围的毛细血管，借助________循环到达组织细胞处，接着从组织细胞周围的毛细血管扩散出来，经________进入组织细胞，参与物质的氧化分解。二氧化碳的排出过程与氧气的进入过程刚好相反。
②内环境与四大系统在营养物质交换中的作用
各种营养物质必须经________系统的消化、吸收才能进入________系统，然后经________系统的运输才能到达组织细胞周围的________，接着被吸收进入组织细胞。组织细胞代谢产生的废物，也必须先进入________，才能通过________的运输后，借助________系统或________系统、________排出体外。
探究示例1　如图是高等动物体内细胞与外界进行物质交换图。
(1)图中虚线内物质总称为________，其中A代表________________________________，
B代表________，C代表________。
(2)填写图中D、E系统的名称：D________；E____________。
(3)从图中可以看出，维持内环境渗透压的Na＋和Cl－以及葡萄糖、氨基酸等物质进入内环境要经过__________、________系统。
(4)体内细胞产生的代谢废物如尿素，从内环境排出体外要经过________、________系统。而CO2的排出则要经过________、________系统。
(5)由以上关系可看出，体内细胞只有通过________才能与外界环境进行物质交换。
听课记录：　
　
探究点二　神经系统功能的研究
1．脑功能的研究方法
临床观察研究——临床观察与实验(解剖)研究，以确定脑部各区域的功能。
2．传入神经与传出神经的判断
由于兴奋在神经元之间的传递是单向的，导致兴奋在完整反射弧中的传导也是单向的，只能由传入神经传入，传出神经传出。具体判断方法如下：
(1)根据是否具有________，有________的是传入神经。
(2)根据脊髓灰质结构判断，与________相连的为传出神经，与________相连的为传入神经(脊髓横切面中粗大的为前角)。
(3)根据突触结构判断，兴奋在突触间的传递是单向的，突触结构简图为：，传递
方向为：________( )。
(4)根据刺激与反应判断，剪断或麻醉神经后，刺激外围段效应器有反应，刺激向中段效应器无反应，证明是________神经；刺激外围段效应器无反应，刺激向中段有反应，则证明为________神经。
3．兴奋传导方向的实验设计验证
(1)验证兴奋在神经纤维上的传导方向特点
方法设计：刺激图中①处，观察A的变化，同时测量②处电位变化。
结果分析：若A处有反应，②处有____位变化，则证明兴奋在神经纤维上的传导是______的；若A处有反应，②处____电位变化则证明兴奋在神经纤维上的传导是____________的。
(2)验证兴奋在神经元之间的传递方向特点。
方法设计：先刺激①处，测量③处电位变化；再刺激③处，测量①处电位变化。
结果分析：若______实验均测到电位变化，则说明传递是________的；若________实验测到电位变化，则兴奋在神经元之间的传递是________的。
探究示例2　(2009·重庆卷，30)下图是反射弧结构模式图。a、b分别是放置在传出神经和骨骼肌上的电极，用于刺激神经和骨骼肌；c是放置在传出神经上的电位计，用于记录神经兴奋电位；d为神经与肌细胞接头部位，是一种突触。
(1)用a刺激神经，产生的兴奋传到骨骼肌引起的收缩________(属于或不属于)反射。
(2)用b刺激骨骼肌，________(能或不能)在c处记录到电位。
(3)正常时，用a刺激神经会引起骨骼肌收缩；传出部分的某处受损时，用a刺激神经，骨骼肌不再收缩。根据本题条件，完成下列判断实验：
①如果____________________________________________________________________，
表明传出神经受损。
②如果____________________________________________________________________，
表明骨骼肌受损。
③如果____________________________________________________________________，
表明部位d受损。
听课记录：　
　
探究点三　探究与免疫有关的实验考查及思路
1．关系：证明胸腺与特异性免疫的关系；切除小鼠的胸腺，验证体液免疫与细胞免疫的关系(结论：________免疫完全丧失，只保留部分________免疫)。
2．器官移植
同一个体中不存在免疫排斥，不同个体之间存在免疫排斥。
3．证明抗体具有________性
(1)对实验动物(大小、年龄、生长状况相同)同时注射某种流感疫苗；
(2)一段时间后，再分别注射不同种的流感病毒，观察其患病情况。
4．证明血清抗体有治疗作用：(1)从破伤风患者体内获取血清；(2)选取各方面相同的小鼠等量分成a、b两组；(3)a组注射血清后再________________，b组只注射破伤风毒素；
(4)观察两组生活状况。
探究示例3　霍乱是霍乱弧菌引起的烈性传染病，患过霍乱的人可获得长久的免疫力，再感染的较为少见。有研究小组做了以下两个实验。
实验一：
第一步：取未受感染的体重相同的小鼠三只，标为1、2、3号，都摘除胸腺并用大剂量X射线照射；
第二步：分别接种等量的霍乱弧菌疫苗，测定并确定没有了免疫力(无抗体产生)；
第三步：分别向1、2、3号小鼠体内注射等量的新鲜T细胞液、新鲜B细胞液、新鲜T细胞和B细胞混合液；
第四步：分别向三只小鼠接种等量的霍乱弧菌疫苗；
第五步：在相同条件下饲养20天后，分别测定三只小鼠体内血清抗体的含量。
实验二：向健康的实验小鼠注射毒性弱霍乱菌苗，这些小鼠感染后没有发病。四天后，对实验小鼠注射毒性极强的霍乱弧菌制剂，一段时间后实验小鼠全部正常生活。
请分析回答下列问题：
(1)实验一第二步的目的和意义是：__________________________________________。
(2)实验二中毒性弱的霍乱菌苗进入小鼠体内，使体内产生了相应的免疫活性物质，该过程曾出现下图________(填“A”或“B”)所示的现象。
(3)写出与图B中5的产生有关的所有细胞名称：________________________________。
(4)实验二中向实验小鼠第二次注射毒性极强的霍乱弧菌制剂后没有发病，但会在实验小鼠体内发生一系列重要的生理反应，其中主要的是________________。你认为要使实验二更具说服力，应补充的实验操作是______________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)要防止霍乱病的发生和传染，你可做到的是________________________________。
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探究点四　与生长素(或类似物)相关的实验
完成表格填空，理解生长与各因素关系：
类别
图解条件
相关结果
遮盖类
①____生长
②____生长
暗箱类
①____生长
②____(____)生长
插入类
①向____侧生长
②____生长
③向__生长
④向__生长
移植类
①____生长
②向__侧生长
③④中IAA的
含量a＝b＋c，
b＞c
旋转类
①____生长
②向__生长
③向____生长
④茎____生长，
根____生长
横置类
①②中IAA含量及作用
①：______，都促进生长
②：a＜b c＜d，a、c、d促进生长，b抑制生长
梯度类
得出相应的最适宜的生长素浓度
探究示例4　(2010·重庆理综，4)将一玉米幼苗固定在支架上，支架固定在温、湿度适宜且底部有一透光孔的暗室内，从下图所示状态开始，光源随暗室同步缓慢匀速旋转，几天后停止于起始位置，此时，幼苗的生长情况是(　　)
A．根水平生长，茎向上弯曲
B．根水平生长，茎向下弯曲
C．根向下弯曲，茎向上弯曲
D．根向下弯曲，茎向下弯曲
1．为了探究光照和重力对横放状态下植物生长的影响，某同学对刚萌发的盆栽燕麦分别进行下列处理：
一段时间后，①、③、④均明显弯曲向上生长；②弯曲生长不明显。根据上面实验，下列分析正确的是(　　)
A．①和④能够说明燕麦在横放状态下，单侧光作用是引起弯曲生长的主要因素
B．①和④能够说明燕麦在横放状态下，重力作用是引起弯曲生长的主要因素
C．①和②能够说明燕麦在横放状态下，单侧光作用是引起弯曲生长的主要因素
D．③和④能够说明燕麦在横放状态下，重力作用是引起弯曲生长的主要因素
2．(2011·山东理综，1)下列与激素作用无关的实例是(　　)
A．草莓果实自然发育成熟
B．人舌尖触到蔗糖时感觉甜
C．自然生长的雪松树冠呈塔形
D．饥饿时人体血糖仍维持正常水平
3．如图为人体体液中物质交换示意图。下列有关叙述正确的是(多选)(　　)
A．①、②、③依次为淋巴、血浆、组织液
B．乙酰胆碱可以存在于②中
C．①与②、④相比含有较多的蛋白质
D．正常情况下，蛋白质水解酶不会存在于①中
4．(2011·山东卷，7)
图示某些生物学概念间的关系，其中Ⅰ代表整个大圆，Ⅱ包含Ⅳ。下列各项不符合图示关系的是(　　)
A．Ⅰ体液　Ⅱ细胞外液　Ⅲ细胞内液　Ⅳ组织液
B．Ⅰ突触　Ⅱ突触前膜　Ⅲ突触后膜　Ⅳ突触小泡
C．Ⅰ核酸　Ⅱ核糖核酸　Ⅲ脱氧核糖核酸　Ⅳ信使RNA
D．Ⅰ免疫　Ⅱ特异性免疫　Ⅲ非特异性免疫　Ⅳ细胞免疫
5．下图是人体内糖代谢过程简图，以下相关叙述错误的是(　　)
A．如果图示的细胞是肝细胞，则图中A所示的物质可能是肝糖原
B．如果图示的细胞是高度分化的肌细胞，则该细胞一般不具备细胞周期
C．图示中的③④过程均会使细胞中ADP的含量上升
D．细胞中产生的CO2进入血液中共穿过5层膜
6．如图甲表示神经元的部分模式图，图乙表示突触的局部模式图，下列叙述错误的是(　　)
A．在反射弧中，电刺激传入神经末梢，兴奋能传到效应器，而刺激传出神经末梢，兴奋却不能传到感受器，原因是兴奋在如图乙所示结构上的传导(或传递)方向不能由①→②
B．若给图甲箭头处施加一强刺激，则电位计会偏转两次
C．突触小泡内的神经递质释放到突触间隙的方式是主动运输，需要线粒体提供能量
D．人在拔牙时，往往需要在相应部位注射局部麻醉药，使其感觉不到疼，这是因为麻醉药最可能暂时阻断了传入神经的兴奋传导
7．下图表示人体内某些淋巴细胞的分化和某种免疫过程，数字表示过程，字母表示细胞或物质。下列叙述不正确的是(多选)(　　)
A．b细胞为浆细胞；②③等过程都需要细胞膜上的糖蛋白的参与
B．④⑤过程是细胞的分裂与分化，⑥过程是抗原与抗体的结合
C．由造血干细胞形成的a、b、c细胞内蛋白质的种类有所不同
D．与Y合成和分泌直接有关的具膜细胞器是内质网和高尔基体
8．(2011·天津理综，5)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．消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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
答 案
9.神经元之间的兴奋是通过突触传递的，神经递质可以引起下一个神经元兴奋或抑制。下图表示突触后抑制的某种调节过程，请分析回答：
(1)神经递质位于突触小体的________中，突触前膜释放神经递质体现了生物膜的结构特点是具有______。
(2)神经元之间兴奋传递只能单方向的原因是___________________________________
________________________________________________________________________。
(3)当运动神经元1兴奋时，可支配相关的肌肉收缩，同时通过突触A引起抑制性中间神经元兴奋，之后又通过突触B抑制运动神经元1的活动。由此可知，图示神经元之间的环状联系，是一种________(填“正”或“负”)反馈调节，其意义主要表现在________________。
(4)运动神经元1兴奋后，抑制性中间神经元对运动神经元2的作用效应是________。
(5)研究表明，运动神经元1释放神经递质作用于突触后膜，引起Na＋内流；而抑制性中间神经元能释放神经递质作用于突触后膜，引起Cl－内流。请在下图中标明受神经递质影响后，突触A、B中突触后膜的暂时性电位表现。
10．以下是与维持机体稳态相关的示意图，请据图回答：
(1)图1是实验小鼠的反射弧结构模式图，①、②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，③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，④表示________。若用①刺激神经，在③处记录到电位变化，骨骼肌没有收缩，再用②刺激骨骼肌，骨骼肌收缩，说明图示中________部分受损(填标号)。
(2)图2是分泌细胞分泌的某种物质与靶细胞结合的示意图。若靶细胞为垂体细胞，寒冷、过度紧张刺激时，则分泌物是__________________，该分泌物的分泌细胞位于________________________________________________________________________。
(3)图3表示人体免疫的某一过程，若抗原再次进入人体内，不能被细胞________特异性识别；如果图中所示的抗原为酿脓链球菌，当人体产生抗体消灭该菌时，也会攻击心脏瓣膜细胞，导致风湿性心脏病，这属于免疫失调中的________病。
(4)从上述可知，人体的稳态主要是通过__________________三者协调整合而实现的。
专题学案39　生命活动调节知识拓展与相关题型探究
课堂活动区
探究点一
①呼吸　血液　组织液　②消化　循环　循环　组织液　组织液　循环系统　呼吸　泌尿　皮肤
探究示例1　(1)内环境　血浆　组织液　淋巴　(2)消化系统　泌尿系统　(3)消化系统　循环　(4)循环系统　泌尿　循环系统　呼吸　(5)内环境
探究点二
2．(1)神经节　神经节　(2)前角　后角　(3)―→
(4)传出　传入
3．(1)有　双向　无　单向　(2)两次　双向　只有一次　单向
探究示例2　(1)不属于　(2)不能
(3)①用a刺激神经，在c处不能记录到电位
②用b刺激骨骼肌，骨骼肌不收缩
③用a刺激神经，在c处记录到电位，骨骼肌不收缩；用b刺激骨骼肌，骨骼肌收缩
解析　(1)用a刺激神经，产生的兴奋传到骨骼肌引起的收缩因没有经过完整的反射弧，故不属于反射。(2)因兴奋在经过突触传递时具有单向性，故用b刺激骨骼肌不能在c处记录到电位。(3)用a刺激神经，骨骼肌不再收缩，可能是传出神经受损，也可能是骨骼肌或部位d受损。要证明传出神经受损，只需用a刺激神经，在c处不能记录到电位；要证明骨骼肌受损，只需用b刺激骨骼肌，骨骼肌不收缩；要证明部位d受损，只需用a刺激神经，在c处记录到电位，骨骼肌不收缩，而用b刺激骨骼肌，骨骼肌收缩。
探究点三
1．细胞　体液　3.专一　4.(3)注射破伤风毒素
探究示例3　(1)排除实验动物体内残留的免疫细胞或物质，避免干扰实验结果　(2)B　
(3)吞噬细胞、T细胞、B细胞、记忆细胞　(4)体内快速产生大量抗体　将未经免疫的大小、体质大致一致的小鼠注射等量的毒性极强的霍乱弧菌制剂　(5)不吃未煮熟的鱼类和贝壳类食物(或不生吃)，接种霍乱疫苗
解析　(1)实验一的目的是为了证明抗体产生的细胞，第一步切除胸腺并用X射线照射去掉了体内的免疫细胞，为进一步排除并证明体内没有免疫细胞和免疫活性物质，设计了第二步实验，这样才能证明最后产生血清抗体是注射了哪种细胞的小鼠。(2)A图为效应T细胞裂解靶细胞图，B图为浆细胞分泌抗体图，疫苗使小鼠体内产生免疫反应应该是B图。(3)让浆细胞产生抗体，就应该让抗原刺激B细胞增殖分化，而让B细胞增殖分化的途径有两条，需要相关的细胞有吞噬细胞、T细胞、B细胞、记忆细胞。(4)二次免疫最重要的是产生大量的抗体消灭入侵的病原体，要证明抗体能迅速产生的原因是由于进行了预防接种，必须增加没有进行预防接种的对照组。(5)预防传染病的途径有三：控制传染源、切断传播途径和保护易感人群。霍乱弧菌通过鱼类和贝类途径传播，因此要避免食用不熟的鱼类和贝类，同时保护易感人群的方法是进行疫苗接种。
探究点四
直立　向光　直立　向光　小孔　右　直立　光　光　直立　左　直立　光　小孔　向心　离心　a＝b、c＝d
探究示例4　B　[由于光源随暗室一起旋转，玉米苗受单侧光刺激，弯向光源(透光孔)生长，而暗室匀速旋转，根尖均匀受重力，生长素分布不受影响，因此玉米根横向生长。]
课后练习区
1．D　[单侧光和重力均会引起燕麦中的生长素横向运输，从而使植物弯曲生长，但通过②的结果不能判断在单侧光和重力同时作用时二者的影响强弱。所以在没有单侧光作用下的横放燕麦弯曲向上生长的主要因素是重力作用，D正确。]
知识归纳　植物根、茎生长的向性运动原理
植物根生长具有向地性、茎生长具有背地性。受重力影响，生长素在植物近地侧分布较多，而在背地侧分布较少。由于根细胞对生长素浓度变化比较敏感，在根部位由于近地侧生长素浓度高，根细胞的生长受到抑制，根表现出向地(向下)生长；由于茎细胞对生长素浓度变化不太敏感，在茎部位近地侧生长素浓度高，茎细胞生长快，茎表现出背地(向上)生长。茎生长具有向光性：单侧光照射，引起植物茎尖端生长素分布不均匀，背光侧生长素分布比较多，细胞生长比较快，茎表现出向光弯曲生长的现象。记忆口诀：“背、多、快”。
2．B　[果实的发育和成熟与生长素、乙烯等植物激素有关，A项不符合题意；人舌尖的味蕾内有味觉感受器，接受刺激产生兴奋，会在大脑皮层产生相应感觉，属于反射活动，与激素作用无关，B项符合题意；自然生长的雪松树冠呈塔形，是生长素生理作用的两重性引起的顶端优势现象，C项不符合题意；饥饿时人体血糖水平的维持正常与胰高血糖素和肾上腺素等的调节有关，D项不符合题意。]
3．BCD　[①与②可以相互渗透，②与③可以相互渗透，可推知①为血浆、②为组织液、③细胞内液、④为淋巴。乙酰胆碱可以存在于组织液中。组织液、淋巴的成分和含量与血浆相近，但又不完全相同，最主要的差别在于血浆中含有较多的蛋白质，而组织液、淋巴中蛋白质的含量很少。正常情况下，血浆中不存在蛋白质水解酶。]
4．B　[体液包括细胞内液和细胞外液，细胞外液又包括血浆、组织液和淋巴等，A项正确；突触结构包括三部分：突触前膜、突触间隙和突触后膜，突触小泡在突触小体内，不能说属于突触前膜，B项错误；核酸包括核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)，核糖核酸包括信使RNA、转运RNA和核糖体RNA，C项正确；免疫包括两类：非特异性免疫和特异性免疫，后者包括细胞免疫和体液免疫，D项正确。]
5．C　[结合图可以看出，③是葡萄糖进入细胞的过程，④是O2进入细胞的过程，③过程会使细胞中ADP的含量上升，④过程不会使细胞中ADP的含量上升；细胞中产生的CO2进入血液中穿过2层线粒体膜、3层细胞膜，共5层膜。]
6．C　[在反射弧中，神经元和神经元之间通过突触相联系，在突触处兴奋只能从突触前膜传到突触后膜；突触小泡内的神经递质释放到突触间隙的方式是胞吐；在拔牙时感觉不到疼痛，那么疼痛的信号没有经过大脑，否则就应该有疼痛的感觉，或者是大脑被麻痹，但这是局部麻醉，不是全身麻醉，显然不会麻痹大脑，所以只能是痛觉信号没有传入大脑。]
曲线解读　电位变化曲线解读
(1)图示：(09年安徽理综题图)离体神经纤维某一部位受到适当刺激时，受刺激部位细胞膜两侧会出现暂时性的电位变化，产生神经冲动。图示该部位受刺激前后，膜两侧电位差的变化。
(2)解读：a线段——静息电位、外正内负，K＋通道开放；
b点——0电位，动作电位形成过程中，Na＋通道开放；
bc段——动作电位，Na＋通道继续开放；
cd段——静息电位恢复形成；
de段——静息电位。
7．AB　[造血干细胞在骨髓中增殖分化形成c(B细胞)和a(血细胞)，造血干细胞在胸腺中增殖分化形成b(T细胞)，造血干细胞形成a、b、c细胞是基因选择性表达的结果，因此a、b、c细胞内蛋白质的种类有所不同，所以C选项正确。根据图中X能与Y结合，而且Y是由X直接刺激B细胞后形成的d细胞产生的，因此X是抗原，Y是抗体，d是浆细胞。浆细胞合成和分泌抗体直接与核糖体、内质网和高尔基体等细胞器有关，其中核糖体没有膜结构，因此D选项正确。图中的f是吞噬细胞，①是吞噬细胞对抗原的摄取和处理；b是T细胞，②是经过吞噬细胞处理后的抗原呈递给T细胞的过程，③是T细胞产生的淋巴因子作用于B细胞的过程，这两个过程的识别作用都需要细胞膜上的糖蛋白的参与，因此A选项不正确。④是B细胞增殖、分化形成e记忆细胞和d浆细胞的过程，⑤是浆细胞产生抗体的过程，⑥是抗体与抗原特异性结合形成沉淀或细胞集团的过程，因此B选项错误。]
　知识归纳　免疫细胞、免疫物质的起源、分化和生成
8．B　[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。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。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。]
9．(1)突触小泡　一定的流动性
(2)神经递质只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜
(3)负　提高神经调节的准确性
(4)抑制
(5)如图
10．(1)突触　⑤　(2)促甲状腺激素释放激素　下丘脑
(3)c　自身免疫　(4)神经、体液、免疫(缺一不可)
学案47　生态问题归纳拓展与集训
命题规律　从近三年考题看，本单元主要考查内容有：种群的数量特征、种群数量的增长规律、种间关系与群落演替、生态系统的物质循环和能量流动的特点及应用、生态系统的稳定性、全球生态环境、生物多样性等。
在命题角度上，以种群增长的数学模型结合现实生活中的实例进行分析，通过曲线、图表等信息进行结合分析考查；通过曲线分析群落的种间关系；联系新情景、考查群落的演替、生态系统及其稳定性、生态环境等，考查学生获取信息的能力和综合、比较、分析、推理等能力。
在命题形式上，种群的数量变化以图表结合的简答题为主，生态系统的结构、功能和稳定性结合在一起与环境生态问题以新情景、新材料的情景，以综合性选择题或综合性简答题的形式考查。
命题趋势　图表、曲线与新情景文字综合起来，考查理论知识的综合分析能力，可以是选择题，但以简答题居多，难度系数在0.65以上。结合生态系统的结构、原理分析具体生态系统的功能、生态问题、病虫害防治、环境保护等问题，多以简答题为主，难度系数在0.65左右。
一、种群数量变化曲线与种群增长率(种群增长速率)
1．“J”型曲线与种群增长率
(1)“J”型增长的数学模型为Nt＝________________，这种简单种群增长模型中λ表示该种群数量是一年前种群数量的________。
(2)λ＞1，种群数量________；λ＝1，种群数量________；0＜λ＜1，种群数量________；λ＝0，种群在下一代______。
2．“S”型曲线与种群增长速率
(1)图乙的Of段相当于图甲的______段，增长速率增大。
(2)图乙的f点相当于图甲的________点，增长速率最大。
(3)图乙的fg段相当于图甲的________段，增长速率不断降低。
(4)图乙的g点以后相当于图甲的________段，增长速率为0，但种群数量达到最大。
思维拓展
1．“增长率”是否就是曲线的斜率
种群数量的两种增长曲线(如下图)：“J”型增长曲线(图A)和“S”型增长曲线(图B)。
其实，在种群增长曲线中，增长率并不等于曲线的斜率，只有增长速率才等于曲线的斜率。“J”型增长曲线的增长率不变，但其增长速率(等于曲线的斜率)却逐渐增大。“S”型增长曲线的种群增长率一直下降，其增长速率(相当于曲线斜率)是先增后减。
2．“S”型增长曲线的开始部分是不是“J”型增长曲线
答案是否定的，这个问题可以从两个方面来理解：
(1)“S”型增长曲线的种群增长率是一直下降的，而“J”型增长曲线的种群增长率始终保持不变。
(2)“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线，如有些种群迁入一个食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想环境，迁入后种群数量马上就会呈指数形式增长，不存在适应过程；而“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段，始终存在环境阻力。
探究示例1　研究种群数量的变化规律对于野生资源的利用和保护有重要意义，如图是某海域野生鱼类在实施了休渔保护后的种群增长曲线，请据图回答下列问题：
(1)图中表示种群数量最大的点是________。
(2)图中表示种群增长速率最快的点是________。
(3)该种群的增长速率由缓慢逐渐加快是从________点开始的，环境阻力明显增大是从________点开始的。
(4)既要获得最大捕获量，又要使该动物资源的更新能力不受破坏，应使该动物群体的数量保持在图中________点所代表的水平上。
(5)在图中的ab段，能否认为种群数量的增长曲线呈“J”型，为什么？
________________________________________________________________________。
(6)在b点，种群数量增长快的原因是什么？
________________________________________________________________________。
听课记录：　
　
二、依据信息构建食物链的几种题型
1．曲线图呈现构建食物链
如图1为一定时间内某生态系统中几个种群的数量变化曲线，如果它们构成一条食物链，在一般的生态系统中，种群的相对数量与种群的能量呈正相关。从图示三条曲线与纵坐标的交点可以看出，此生态系统中________的相对数量最多，能量也最多，应处于__________营养级，________其次，________最少，分别处于第二、第三营养级，则食物链是________。
2．柱形图呈现构建食物链(网)
如图2在一个生态系统中有四种生物构成一条食物链。在某一时间分别测得这四种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物的总量。能量储存在有机物中，各营养级的有机物总量可以看作________含有的能量。在生态系统中，营养级越________，所占有的能量越________，反之，则越________。据此可以推出生态系统的食物链是丙→甲→乙→丁。
3．表格数据形式直接呈现(能量值)构建食物链(网)
下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，Pg表示生物同化作用固定能量的总量。
营养级
A
B
C
D
Pg
15.9
870.7
0.9
141.0
所以根据能量多少和传递效率________可以确定食物链为B→D→A→C。
4．表格数据形式间接呈现(重金属、DDT等浓度)构建食物链(网)
如某生态系统中生物体内残留有机汞的情况如下表：
生物体
A
B
C
D
E
有机汞浓度(ppm)
0.05
7
0.51
68
0.39
注意本表直接呈现的是某生物体内有机汞浓度，并非能量值。有机汞存在生物富集现象，即随着营养级的________，汞浓度________，两者在数值上呈正相关，所以从表中有机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低，从而判断各生物能量值的大小。表中A有机汞浓度最低，属第一营养级，含能量也最多，________和________的有机汞浓度差不多，
表明两者属于同一营养级，________有机汞浓度最高，属最高营养级，含能量也最少，那么，最可能的食物链(如图)。
5．根据提供的捕食方面的信息构建食物链(网)
古树上有红蜘蛛、蚜虫、草蛉、七星瓢虫、麻雀、花喜鹊等6种动物，它们之间的关系是：草蛉、七星瓢虫捕食红蜘蛛、蚜虫；红蜘蛛、蚜虫以植物的各器官为食物；麻雀、花喜鹊以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食。
根据上述材料，画出该生态系统的食物网简图，以表示各生物之间的关系，图示如下：
三、生态系统的反馈调节
1．概念和类型
(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)类型：包括正反馈和负反馈。________调节在生态系统中普遍存在，是生态系统自我调节能力的基础。
2．正、负反馈调节的比较


负反馈调节
正反馈调节
作用
是生态系统自我调节能力的______，能使生态系统达到和保持平衡
使生态系统________
平衡状态
结果
________或________最初发生变化的那种成分所发生的变化
________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
探究示例2　某池塘中，早期藻类大量繁殖，食藻浮游动物水蚤大量繁殖，藻类减少，接着又引起水蚤减少。后期排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。关于上述过程的叙述，正确的是(　　)
A．早期不属于负反馈，后期属于负反馈
B．早期属于负反馈，后期不属于负反馈
C．早期、后期均属于负反馈
D．早期、后期均不属于负反馈
听课记录：　
　
四、水污染及其净化
思维拓展
1．淡水湖泊和江河中由于氮、磷元素污染导
致的藻类等微生物爆发，叫做水华。海湾水域形成的类似情况，叫做赤潮。这样的水体污染会使渔业遭受重大经济损失，使邻近地域人们的饮水受到直接威胁。
2．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过滤、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。
3．处理污染水体、土壤常借助于微生物的分解作用——特别关注微生物代谢类型与环境关系。
(1)自养型微生物处理无机物污染，如富营养化问题的解决、重金属污染等。
(2)异养型微生物处理有机物污染，如生活污水、农药等。
(3)异养需氧型微生物处理时保证充足的空气——采用搅拌、通气等措施。
(4)异养厌氧型微生物处理时保证厌氧环境——密封、池底沉积物等措施。
探究示例3　下图中甲为某清洁水体在遭受一次性有机物轻度污染后，污染物含量的变化。则水体中好氧型微生物数量变化的曲线最可能接近于图乙中的曲线是(　　)
1．种群在有环境阻力条件下，呈“S”型曲线增长。结合下图分析，下列相关叙述中正确的是(　　)
A．“S”型曲线增长的自然种群，如果Nt＝N0·λt，则其中λ是一个变化值
B．为保护鱼类资源，捕捞的最佳时机应选择在c点
C．若图示为蝗虫种群增长曲线，则虫害防治应在c点之后
D．图中表示种群增长速度最快的点是b点
2．(2011·镇江调研)研究人员根据黄杉胸径的大小划分了不同龄级，对种群A(自然状态)和种群B、C(不同人为干扰强度)进行了取样调查，结果如下图。由此得出的结论正确的是(多选)(　　)
A．不同人为干扰条件下，黄杉种群均表现为增长型
B．适度的人为干扰对低龄级黄杉的生长较为有利
C．种群A中各龄级数量适中，营养级能量将保持相对稳定
D．种群C中高龄级黄杉数目锐减，随时间推移种内斗争将会增加
3．生活废物中常有生活污水、洗涤剂、生活垃圾、塑料袋等，对其处理的描述正确的是(多选)(　　)
A．未经处理便直接排放到河流的污水含有机物多，会引起水质富营养化
B．洗涤剂帮助杀死腐生性细菌和腐生性真菌，利于污水处理厂处理污水
C．生活垃圾是土壤污染的重要因素，且有机物降解时还会吸引害虫传播疾病
D．塑料袋、一次性饭盒等制品不易降解，对环境污染较大，应减少使用
4．有研究表明，一些生活在阔叶树上的食叶甲虫是落叶林中的重要生物。假如没有这些甲虫，落叶层将严重堆积，最终导致落叶林生长不良。以下分析有误的是(　　)
A．食叶甲虫处于营养结构中的第二营养级
B．食叶甲虫属于该生态系统中的分解者
C．食叶甲虫对落叶林的物质循环有促进作用
D．食叶甲虫在能量金字塔中不应位于最底层
5．生态学家高斯(Gause)在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，在培养了5 d之后，大草履虫的数量基本维持在375个左右。对此实验认识不正确的是(　　)
A．高斯实验得到的K值受到培养液容量的限制
B．高斯实验得到的K值是375
C．在相同条件下培养变形虫，K值也是375
D．重复此实验，K值有可能不同
6．下图是某生态系统物质和能量流向示意图。下列有关叙述正确的是(　　)
A．X1过程的完成必须依赖于一种具有双层膜结构的细胞器
B．X1过程吸收的CO2总量与Y1、Y2、Y3……及Z过程释放的CO2总量相等
C．当该生态系统处于相对稳定的状态时，X3过程的能量值约为X1过程能量值的1%～4%
D．Z1、Z2、Z3……过程提供的有机物中的碳将全部转变为Z过程释放的CO2中的碳
7．(2011·南京调研)下列实例中，不属于“生态系统具有自我调节能力的典型实例”的是(　　)
A．矿质元素被绿色植物吸收，其枯枝落叶腐烂后又还给土壤
B．被轻度污染的水体经过理化作用而得到净化
C．由于大火烧毁的森林通过繁殖作用得到恢复更新
D．过度开垦草原，毁林造田使气候失调，土地沙漠化
题 号
1
2
3
4
5
6
7
答 案
8.(2011·山东卷，26)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下图所示。
(1)图中食物网较简单，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，则会导致该草原的____________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鼠的种群数量时，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。
9．(2011·安徽理综，29Ⅱ)大熊猫和华南虎都是我国的珍稀保护动物，它们体型相近，曾经同域分布，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。
专题学案47　生态问题归纳拓展与集训
课堂活动区
一、1.(1)N0λt　倍数　(2)上升　稳定　下降　灭亡
2．(1)ac　(2)c　(3)cd　(4)de
探究示例1　(1)d　(2)b　(3)a　c　(4)b　(5)不能，“S”型曲线与“J”型曲线并不重合，图中ab段增长仍然受到环境阻力的影响，并不是理想的条件　(6)在此处，生物已达到一定的初始数量，而且已经适应了环境，此时的资源和空间比较充足，天敌较少
解析　“S”型曲线的成因是环境资源有限，种群有K值。“S”型曲线中种群的增长速率先变大，后变小，最后达到K值时种群的增长速率为0。由于在K/2时，种群的增长速率最大，所以在利用野生生物资源时，应在K/2时，这时种群数量的恢复速度最快，获得的野生生物资源多。“S”型曲线的起始段与“J”型曲线相似，但有着本质的区别，“S”型曲线是在有限资源空间下种群增长曲线，而“J”型曲线是在理想的无限的资源空间条件下种群增长曲线。K/2增长速度最快，这是由于种群已有足够的初始数量，且食物、空间资源充足，种群的出生率很大，而死亡率很小，故种群增长速率最大，增长速度最快。
二、1.乙　第一　丙　甲　乙→丙→甲　2.各营养级　低　多　少　3.10%～20%　4.增加　增加　C　E　D
三、1.(2)负反馈　2.基础　远离　抑制　减弱　加速
探究示例2　B　[水蚤以藻类为食，早期藻类大量增多，水蚤增多。因水蚤大量繁殖，导致藻类减少，这属于负反馈，而后期因污染导致水蚤死亡，水蚤的死亡又加重了污染，属于正反馈。]

四、增多　增多　N、P　赤潮
探究示例3　D　[解答本题时要注意的是“一次性有机物污染”，而不是连续污染。有机物的分解主要靠好氧微生物，因为开始污染物含量较多，所以微生物的数量在一定时期内逐渐增加，但随着微生物的分解作用，污染物逐渐减少，导致微生物的斗争加剧，出生率下降、死亡率增大，微生物数量减少。]
课后练习区
1．A　[为保护鱼类资源，捕捞后鱼的种群数量应维持在c点。害虫防治应该在b点以前。种群增长速度最快的是c点。由于种群的增长受环境阻力的影响，因此λ(表示种群数量是一年前种群数量的倍数)发生变化。]
方法技巧　有关种群增长曲线的辨析
(1)种群数量变化曲线与增长速率曲线不同：把握种群的数量增长方式时，要从增长条件、增长率变化、有无K值等几个方面进行把握。“J”型增长是在一种理想条件下形成的，自然界中的“J”型增长往往是短时期的，如一个物种迁入一个新的环境后的短期内的增长。大多数种群的数量增长呈“S”型增长。
(2)“增长率”是否就是曲线的斜率：增长率是单位时间内增长的个体数/初始个体数；增长速率是单位时间内增长的个体数/时间。
其实，在种群增长曲线中，增长率并不等于曲线的斜率，只有增长速率才等于曲线的斜率。“J”型增长曲线的增长率不变，但其增长速率(等于曲线的斜率)却逐渐增大。“S”型增长曲线的种群增长率先不变后下降，其增长速率(相当于曲线斜率)是先增后减。
(3)“S”型增长曲线的开始部分是不是“J”型增长曲线
答案是否定的，这个问题可以从两个方面来理解：
①“S”型增长曲线的种群增长率是先不变后下降，而“J”型增长曲线的种群增长率始终保持不变。
②“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线，如有些种群迁入一个食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想环境，迁入后种群数量马上就会呈指数形式增长，不存在适应过程；而“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段，始终存在环境阻力。
2．ABD
3．ACD　[处理有机物污染时可以用微生物将其分解，杀死微生物不利于污水处理。]
4．B　[根据题干信息，食叶甲虫与阔叶树是捕食关系，因此食叶甲虫属于该生态系统中的消费者，处于生态系统的第二营养级，因此B选项错误。]
5．C　[在有限的资源条件下，种群的数量会在一定时期内稳定在一定的水平上，从而达到K值，故A、B两个选项都是正确的；若重复此实验，由于时间、培养条件等的不同，K值有可能不同，D项也是正确的；若在相同条件下培养变形虫，由于变形虫与大草履虫对生活资源的要求不同，其K值一定不同，所以C项是不正确的。]
方法链接　种群数量变化的几种数学模型
种群生态学研究的核心是种群的动态问题。种群增长是种群动态的主要表现形式之一，它是在不同环境条件下，种群数量随着时间的变化而增长的状态。反映种群数量变化的常见数学模型有：
(1)公式模型：如“J”型增长种群的数量变化可以表示为Nt＝N0·λt[Nt代表t年后种群数量，N0代表种群的初始数量，λ表示相邻两年(生物的两代)种群数量的倍数]。公式模型具有数量精确的优点，但公式模型比较抽象且理想化。
(2)表格模型，通过统计表的形式反映种群数量变化情况，表格模型相对比较直观，但由于表格容纳的信息有限，表格模型往往不能完全反映种群数量的变化趋势。
(3)曲线模型，如“J”型、“S”型增长曲线等。曲线模型是最直观的数学模型，根据曲线模型可以预测种群数量变化趋势。
(4)其他数学模型，如柱形图、饼状图等。
6．C　[X1过程为光合作用，多数植物的光合作用在叶绿体中完成，少数生物如蓝藻没有叶绿体也可完成光合作用，故A选项错误；X1过程吸收的CO2总量应大于Y1、Y2、Y3、……及Z过程释放的CO2总量，故B选项错误；能量在食物链中的传递效率为10%～20%，故X3过程的能量值约为X1过程的能量值的1%～4%，故C选项正确；生产者、消费者体内的有机物除了被分解者分解外，还有一部分用于自身生命活动，转化为其他物质，故D选项错误。]
知识链接　生态系统的能量流动过程可以用下图表示
流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析：
(1)定量不定时分析：流入某一营养级的一定量的能量，在足够长的时间内的去路有三条：①自身呼吸散热消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用。但这一定量的能量不管如何传递，最终都以热能形式从生物群落中散失，只有生产者源源不断地固定太阳能，才能保证生态系统能量流动的正常进行。
(2)定量定时分析：流入某一营养级的一定量的能量，在一定时间内的去路可有四条：①自身呼吸散热消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用；④未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”。如果是以年为单位研究，第4部分的能量将保留给下一年。
7．D
8．(1)自我调节(或反馈调节、负反馈调节)　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
解析　(1)抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力。生态系统之所以具有抵抗力稳定性，是因为生态系统内部具有一定的自我调节能力。生态系统的自我调节能力有大有小，因此，抵抗力稳定性有高有低。一般地说，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。生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量以及生物成分(生产者、消费者和分解者)，图中的生物组成成分缺少了分解者。
(2)据图分析，鹰所在的食物链有三条，分别占据着第三营养级和第四营养级，它所获得的能量最低值要按照最长食物链(草→鼠→蛇→鹰)、最低能量传递效率(10%)来计算，即10 000×10%×10%×10%＝10 kJ；它所获得的能量最高值要按照最短食物链(草→鼠或兔→鹰)、最高能量传递效率(20%)来计算，即10 000×20%×20%＝400 kJ。若去除蛇，且狐的数量不变，则兔的数量不变，而鼠的数量增多，去除蛇后，因为鹰的食物来源还有兔和鼠，且通过更短的食物链获得鼠的能量，故鹰的数量增多；若外来物种入侵到当地生态系统，外来物种会以当地物种为食物，或与当地物种竞争食物、空间等资源，会使当地生物多样性锐减甚至丧失。
(3)图中兔与草、狐、鹰形成捕食关系，与鼠形成竞争关系，两种种间关系都影响到兔种群的数量变化；兔和鼠都以草为食，鼠的数量增加势必影响兔种群的数量变化；兔和鼠都以草为食，鼠的数量增加势必影响兔种群的繁殖，增加的400只鼠争夺了100只兔的食物，所以兔种群的K值是1 000－100＝900只。标志重捕法是根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例来估计种群密度。其计算公式是M/N＝m/n(其中N表示种群内个体总数，M表示第一次捕捉到并标记个体数；n表示第二次捕捉数；m表示第二次捕捉个体中标记数)，则N＝Mn/m，若部分标记个体迁出，即m值偏小，N值会偏高。
(4)动物机体缺水时体内细胞外液渗透压升高，刺激下丘脑内的渗透压感受器产生兴奋，兴奋经反射弧传导到垂体，促进抗利尿激素的释放。抗利尿激素促进肾小管和集合管对水分的重吸收，减少尿的排放，以保持体内水分平衡。
9．(1)大熊猫比华南虎的营养级低，获得的能量相对较多　(2)化学信息　(3)基因交流　(4)环境容纳量(或K值)
解析　(1)大熊猫是初级消费者，属于第二营养级，华南虎是三级或四级消费者，属于第四或第五营养级。在食物链中，所处营养级越高，能量传递过程中损耗的能量也就越多，处于该营养级的生物同化的能量就越少。(2)生态系统中的信息分为物理信息、化学信息和行为信息，生物在生命活动过程中，还产生一些可以传递信息的化学物质，如本题中的大熊猫尿液和肛腺分泌物即为化学信息。(3)通过建立生态廊道使各个孤立的种群沟通，可以加强基因交流，促进生物进化。(4)建立自然保护区可以为生物创造良好的生存环境，提高环境容纳量(或K值)。
专题学案48　生物实验与探究
考纲要求　1.教材基本实验(Ⅱ)。2.实验设计及分析(Ⅰ)。3.实验评价与修订(Ⅰ)。
命题规律　在各套高考卷中，实验作为重要内容，突出了对学生学习能力和科学素养的考查，而且常常作为全卷的压轴题。分析近三年高考可以看出，对于教材实验，一般不单独考查一个，而是将几个实验综合在一起进行考查。对于教材以外的拓展实验，一般是创设情境，利用所学的实验技能、方法进行分析、解答。具体如下：
1．以教材所列实验内容为命题素材，以对实验技术的掌握，对实验原理、实验程序、实现现象、实验结果等内容的分析、归纳与总结为基本要求，重点考查实验过程、操作技能及分析推导能力，以及运用恰当的语言对实验结果作出科学描述和解释的能力。试题基础性强，难度较小或适中。这类题目在高考中考查较多，如2010年江苏卷第19题、2009年福建理综第1题、2008年江苏卷第4题等。
2．以技术为背景而设计的各项实验，重点考查基础知识、基本理论及运用已有知识在新情境下解决新问题的能力。试题具有较强的综合性，但难度适中，如2009年江苏卷第32题，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用；2008年宁夏理综第29题，考查了用硫酸铵溶液分离蛋白质。
3．以给出的材料为基础，要求根据现有条件，设计实验程序，预测实验结果，对实验结果进行合理的分析和解释。题目所需背景知识也可能与教材内容无关，所要验证的事实由题目提供的材料告知，因此需要阅读材料，再通过分析，设计出严密的实验方案，如2010年浙江理综第29Ⅱ、2010年安徽理综第29Ⅱ、2009年广东卷第36题、2009年福建理综第26题等。此类题目考查了考生独立完成实验的能力，包括理解实验原理、实验目的及要求；了解材料、用具；会控制实验条件(如设置对照、重复实验、控制无关变量等)和使用实验仪器；会处理实验安全问题；能观察和解释实验现象、数据，得出合理的结论，较好地反映考生的综合素质(如自学能力、收集处理信息的能力、语言表达能力、逻辑思维能力等)。此类题目符合当前高考改革的需要，并成为目前高考命题的热点题型。
4．给出实验的原理、步骤等，对实验能否完成实验目的作出评价，或对实验中的错误进行修订，如2008年江苏卷第29题。此类题目在高考中相对较少。
在实验设计中，还有一类题目是设计表格用以填入记录的数据，如2010年浙江理综第29题。
纵观近几年高考试题，高考实验的命题形式多种多样，绝不仅仅局限于做过的实验，其特点是“情在书外，理在书中”，主要以考查能力为主，具体命题角度也呈现多样化，如补充实验步骤、预测实验结果、设计实验程序、探索实验中各种因素对实验的影响、探索生物的某种生理作用等。
考查题型上，主要以简答题形式出现，选择题相对较少。
命题趋势　实验题是高考必考的内容，也是命题的热点。高考生物实验的考查，一是重视实验回归教材：从内容上看，既可对教材实验内容直接考查，也可对教材相关实验的原理和方法进行拓展考查。从形式上看，不是简单机械的重复，而是通过创设新的实验情境，考查考生对教材实验的分析、理解和提取新信息的能力；二是重视对探究能力的考查：既有以实验操作技能训练为主的试题，又有以检验已知的事实、概念或原理为主的验证性试题，作为相对成熟的考查模式，探究性实验仍然是未来两年高考的重点和热点，题型以简答为主，难度0.56，不易得分。
一、考纲要求的教材实验归纳分类
实验类型
实验名称
实验一般程序
显微镜
观察类
1.用高倍显微镜观察几种细胞
2.观察DNA和RNA在细胞中的分布
3.用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
4.观察植物细胞的吸水和失水
5.观察细胞的有丝分裂和减数分裂
取材→(染色)→____→
显微观察→结论
探究性
实验
1.影响酶活性的条件
2.探究酵母菌细胞呼吸的方式
3.低温诱导染色体数目变化
4.植物生长素类似物对插条生根的作用
____编号→____对照→条件____
→观察比较→得出____
5.探究培养液中酵母菌种群数量的变化
6.探究水箱(或鱼缸)中群落的演替
处理→______→结论
验证性
实验
1.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
2.绿叶中色素的提取和分离
____材料→材料______→
检测或分离→____
模拟实验
1.通过模拟实验探究膜的透性
2.模拟探究细胞大小与物质运输的关系
3.模拟尿糖的检测
选择材料→____研究
→结论
调查类
实验
1.种群密度的取样调查
2.调查常见的人类遗传病
3.土壤中小动物类群丰富度的研究
4.环境污染对生物的影响
选择课题→课题选择理由→
收集、处理____→结论
探究示例1　(创新预测)由实际调查获得的事实证据及数据，经过科学的统计和分析，可获得一些规律性的结论。下列有关调查、实习的内容正确的一组是(　　)
内容
方法
实验要点
A
人群中遗传病
实际调查法
一定要选择群体中发病率较高的单基因遗传病
B
种群密度
样方调查法
随机选取不同大小的样方，统计种群密度平均值
C
设计并制作小生态瓶
模拟淡水生态系统
将多种生物放入广口瓶中，一定要在直射光下
D
调查环境污染对生物的影响
实际调查法、实验法等
可选择SO2处理植物、探索酸雨对植物的影响
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二、生物学中常见的试剂
试剂
作用对象
颜色
备注
斐林试剂
还原糖
______
________，需水浴加热
双缩脲试剂
______
紫色
先加____液，再加____液
苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液
脂肪
____
______
有毒害性和致癌性
甲基绿
______
绿色
DNA、RNA都存在时混合使用
吡罗红
RNA
____
健那绿
线粒体
______
活染法
龙胆紫(醋酸洋红)
______
____
紫(红)色
染色前必须漂洗彻底
探究示例2　(2011·山东卷，6)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)染色观察动物细胞中的线粒体
D．甲基绿、派洛宁(吡罗红)染色观察动物细胞中的DNA和RNA
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三、中学实验有关的一些最常见的经典性的实验方法汇总
1．实验结果的显示方法
(1)光合速度——________释放量或________吸收量或淀粉产生量。
(2)呼吸速度——________吸收量或________释放量或淀粉减少量。
(3)原子途径——____________示踪法。
(4)植物细胞液浓度大小——质壁分离、体积的变化。
(5)植物细胞是否死亡——质壁分离。
(6)甲状腺激素作用——动物耗氧量，发育速度，神经系统兴奋性等。
(7)生长激素作用——生长速度(体重变化，身高、身长变化)。
(8)胰岛素作用——动物活动状态、血糖浓度。
(9)菌量——菌落数或亚甲基蓝褪色程度。
2．实验条件的控制方法
(1)增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物。
(2)减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水。
(3)除去容器中CO2——NaOH溶液。
(4)除去叶中原有淀粉——置于________环境(饥饿处理)。
(5)除去叶中叶绿素——酒精加热。
(6)避免光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。
(7)平衡密闭容器中CO2——________溶液。
探究示例3　下图表示三株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的同种相似植株放在不同的玻璃钟罩内。以下关于本实验的叙述中最准确的是(　　)
A．证明光合作用的速率随CO2浓度的增大而增大
B．证明光合作用的必需条件是CO2
C．证明过多的CO2阻碍光合作用
D．证明NaOH能促进光合作用
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变式训练1　(2009·浙江卷，5)对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：①用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭(消失)。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。
上述实验不能说明的是(　　)
A．细胞膜具有流动性
B．荧光染料能与细胞膜组成成分结合
C．根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率
D．根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率
四、生物实验中的变量与控制
1．变量的种类
变量是指可被操纵的特定因素或条件。据其在实验中的作用可分为两大类：
(1)自变量与因变量
自变量，指实验中由________________的因素或条件；因变量，指实验中由于________变化而引起的变化和结果。通常，自变量是________，因变量是________，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如，在“温度对酶活性的影响”的实验中，所给定的低温、适温、高温就是自变量，而由于低温、适温、高温条件变化，α-淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是因变量，该实验即在于获得和解释温度变化(自变量)与酶的活性变化(因变量)的因果关系。
(2)无关变量与额外变量
无关变量，指实验中除自变量以外，可能还会存在一些________因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对因变量有干扰作用。例如，上述实验中除自变量(低温、适温、高温)以外，试管洁净程度、α-淀粉酶的浓度和纯度、可溶性淀粉的浓度和纯度、试剂溶液的剂量、实验操作程序、温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。
2．变量的控制
控制变量法是指控制其他因素不变，集中研究其中一个因素的变化，保证实验____________或将干扰因素降低到________程度。通过实验控制，尽量减小实验误差，以取得较为精确的实验结果。
(1)操纵自变量的方法：设法给研究对象施加干扰，造成研究对象的变化，从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。
(2)检测因变量的方法：根据实验原理和实验条件确定观察、测量的指标和方法。具体：观察特异性的颜色变化、沉淀反应；观察形态结构、生理变化；测量生长发育速度；测量生化反应速度等。
(3)控制无关变量的方法(平衡控制)：排除因实验对象的个体差异带来的影响；设法创造稳定的相同的条件进行对照，以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰；设法提供适宜条件，以排除不利环境条件对实验对象的影响；重复实验，排除偶然因素的干扰，减小实验误差。
(4)对照的方法：对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除________变量对实验结果的影响。通过设置对照实验，即可排除________变量的影响，又可增加______的可信度和说服力。
不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。
探究示例4　(2010·淮安质检)下列对有关实验的变量的叙述，正确的是(　　)
A．在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH是自变量
B．在模拟探究细胞大小与物质运输关系的实验中，正方体琼脂块的体积是无关变量
C．在探究植物生长调节剂对扦插枝条生根作用的实验中，插条生根数是因变量
D．在探究酵母菌呼吸方式的实验中，酒精是无关变量
听课记录：　
　
变式训练2　某人将刚孵出的蟑螂分甲、乙、丙、丁四组，分别喂含不同营养的食物(如下表)。表中的数字代表所含成分的多少，“－”表示没有此成分。由表中内容可知，该研究者想研究的对蟑螂发育有影响的物质共几种(　　)
甲
乙
丙
丁
抗生素
－
0.1
0.1
0.1
维生素
0.5
－
0.5
0.5
蛋白质
44
44
44
－
淀粉
66
66
66
66
A．1 B．2 C．3 D．4
五、探究性实验
1．探究性实验的基本模式
(1)理论假设的提出
提出问题，明确________x，提出假说。假说必须能被检验，常描述为：当x存在时，事件如何；当x改变时，事件若________，可证明……当事件________时，可得到何种结论。
(2)设计实验
①实验准备，包括实验器材及药品。
②设置变量x，观察x被满足及x发生变化时，事件是否发生，如何变化。
③设计对照实验。
④检查你的实验设计是否遵循了“________变量”、“平行实验”等原则。
(3)分析数据
实验结束时要对数据进行分析，看是否存在什么规律或趋势。它们能不能支持你的假说？它们是否指出了你在实验中存在的缺陷？是否需要收集更多的数据？
(4)得出结论
在下结论的时候，你要确定收集的数据是否支持原先的假说。通常需要________________实验才能得出最后的结论。
探究示例5　小王发现黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多。请设计一个实验方案，探究不同光照强度对大豆植株高度的影响，并预测实验结果。
实验材料和用具：大豆种子(200粒)、光照培养箱(光照强度范围0～10 000 Lux，温度、湿度等均可自行设定)、培养皿、直尺等。
(1)实验方案：
(2)实验结果预测：
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2．探究性实验与验证性实验的比较
比较项目
探究性实验
验证性实验
概念
指实验者在______实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动
指实验者针对____的实验结果而进行的以____实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的______实验
实验目的
探究研究对象的____属性、特征以及与其他因素的关系
验证已知对象的____属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设
假设一般采用“如果A，则B”的形式表达，是根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出____或____可能性的答案、解释
因结论是已知的，故______假设问题
实验原理
因____内容而异
因____内容而异
实验步骤
①取材、分组、编号；②相同处理、不同处理；③进一步相同处理；④检测、观察、统计、分析
实验现象
____
________
实验结果预期
对应假设，分类讨论
____
实验结论
根据____的实验结果，进行分析
对应实验目的作出____结论
探究示例6
探究性实验
验证性实验
实验名称
鉴定某人____出现糖尿
验证某糖尿病患者尿液中__葡萄糖
实验原理
相同(斐林试剂与可溶性还原糖作用呈现砖红色沉淀)
实验步骤
相同(取尿液后加斐林试剂水浴加热，观察实验现象)
实验现象
____________砖红色沉淀
____砖红色沉淀
预期实
验结果
____________砖红色沉淀
____砖红色沉淀
实验结论
若____砖红色沉淀，证明此人出现糖尿；若______砖红色沉淀，证明此人不出现糖尿
糖尿病患者尿液中______葡萄糖
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六、设计型实验试题的解题突破和方法

2．实验设计时的一般步骤
(1)____、____、____
取材时要注意数量和生理及发育状态相同；用具要相同等。
(2)相同处理和不同处理
根据实验变量设置对照(注意：单一因素不同，其他因素相同且最适)。
(3)进一步的____处理
其他因素相同且最适的继续处理。
(4)检测、观察、统计、比较
必须找出具体的观察和记录对象，观察、记录、统计、比较实验数据和现象。
探究示例7　Ⅰ：长江的水体污染是由流入长江的次级河流(城市生活污水)污染引起的，某小组利用人工浮床技术对次级河流中水质净化进行研究，实验装置如图所示。
(1)图中植物的作用是___________________________________________________。
该植物采收后，可以直接用作饲料，也可干燥处理后用来提取________________等金属。
(2)该小组利用人工浮床开展了“菰(茭白)和菖蒲对生活污水净化效果的研究”。为了避免实验误差，你认为每个实验装置中的植物株数应______________________________。
(3)该小组实验结果如表所示，从此表中看出，该小组研究的因变量为________，你从表中得出的结论是___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ：为探究菖蒲(一种湿地植物)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：
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)。
听课记录：　
　
七、补充完善类实验
1．概述
补充完善类实验是依据给出的实验目的、具体材料及一些附加条件，来补充完善实验的相关内容，主要包括补充实验材料、原理、步骤、结果等几个方面。
2．类型
(1)补充完善实验材料
①条件：已知实验目的、部分实验步骤。
②补充完善角度：a.获取实验目的中的有关________信息。b.做对照时所需材料。此类试题往往是空白对照，故实验材料应有________。c.相同处理操作对象时所需材料。
(2)补充完善实验原理
①条件：已知实验目的。
②补充完善角度：根据实验目的中的________，而后联系教材相关知识进行作答。
(3)补充完善实验步骤
①条件：已知实验目的、实验材料、部分实验步骤。
②补充完善角度
依据实验操作的一般步骤，即：________编号→________处理→相同处理→________现象。
a．分组编号
根据实验目的，确定出需设对照类型，明确应分几组。
如探究生长素浓度对扦插枝条生根的影响，需设相互对照，一般分5～6组。
b．对照处理
明确自变量，分清对照组、实验组应加何种物质。
c．相同处理
明确对操作对象做如何处理，这时要针对不同的操作对象进行具体分析。
d．观察现象
要依据实验原理，针对不同的操作对象，找出观察指标。
(4)补充完善实验结果
①分清实验类型
是验证性还是探究性，验证性只有________结果，根据实验目的、原理即可确定，探究性有________结果，实验中出现的可能结果都要一一列出。
②依据实验原理，明确对照组、实验组出现的现象。
探究示例8　(2010·安徽理综，29Ⅱ)面对去冬今春我国西南部分地区严重旱情，生物兴趣小组同学查阅资料发现，摩西球囊霉菌可以与植物根系形成共生体，能提高干旱条件下植物体内活性氧的清除能力，增强抗旱性。请完成实验设计，探究接种摩西球囊霉菌是否具有提高紫花苜蓿(牧草)的抗旱能力的作用。
材料用具：紫花苜蓿幼苗，摩西球囊霉菌菌种，栽培土(经灭菌处理的田园土与河沙混合，体积比9∶1)，大小一致的花盆……
方法步骤：(1)每个花盆中放置栽培土3 kg，并将花盆平均分成A、B两组。
(2)A组各花盆中________，B组各花盆中________。
(3)将等数量的幼苗移栽于各花盆中，置于________条件下培养。
(4)6周后，________处理10 d，每天观察、记录并统计________。
结果预测与分析：___________________________________________________________。
听课记录：　
　
1．下列有关生物学实验操作、材料、条件等方面的叙述，正确的是(　　)
A．“设计并制作生态缸，观察其稳定性”实验中，生态缸应放在黑暗密室中
B．“观察细胞有丝分裂”实验中，洋葱根尖细胞用吡罗红染色
C．“探究酵母菌种群数量动态变化”实验中，用培养液培养酵母菌
D．“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”实验中，叶绿体和线粒体都不需染色
2．(2011·山东卷，4)
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
3．生物实验中常用到对照，以下对照设置不正确的是(多选)(　　)
A．研究氧浓度对植物呼吸的影响时分别在黑暗和光照条件下进行
B．研究细胞核的功能，把蝾螈的受精卵横缢成有核和无核两部分
C．探究Ca2＋的主动吸收，使细胞外Ca2＋浓度大于或小于细胞内液
D．研究观察植物有丝分裂实验中解离的效果，使用龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色
4．在下图Ⅰ装置甲与装置乙中敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻产生氧气量的影响。绘制成曲线如图Ⅱ(净氧气量＝光合作用产生的氧气量－细胞呼吸消耗的氧气量)所示。据图分析，下列叙述不正确的是(　　)
A．P处可以表示细胞呼吸消耗氧气的量，且温度越低，其绝对值越大
B．Q处净氧气量为零，是因为Q处小球藻光合作用较弱，光合作用速率等于细胞呼吸速率
C．甲、乙两管净氧气量差异的原因是乙管小球藻叶绿素合成受阻，影响光合作用
D．由图Ⅱ可知，无机盐也可影响光合作用强度
5．(2011·新课标卷，6)下表中根据实验目的，所选用的试剂与预期的实验结果正确的是(　　)
实验目的
试剂
预期的实验结果
A
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
醋酸洋红
染色体被染成紫红色
B
检测植物组织中的脂肪
双缩脲试剂
脂肪颗粒被染成红色
C
检测植物组织中的葡萄糖
甲基绿
葡萄糖与甲基绿作用，生成绿色沉淀
D
观察DNA和RNA在细胞中的分布
斐林试剂
吡罗红
斐林试剂将DNA染成绿色，吡罗红将RNA染成红色
6.下列有关实验设计的叙述中正确的是(多选)(　　)
A．实验材料的数量，温度和时间都可能是实验的变量
B．各种实验中都必须设置空白对照组，确保单一变量
C．数据测量应力求精确，因而需要多次测量求平均值
D．探究实验设计中，实验结果总是与提出的假设一致
7．某研究性学习小组搞设计实验，检测温度对种子萌发速率的影响。他们在四个培养皿中放置湿滤纸，然后在每个培养皿中随机放入10粒具有生活力的小麦种子，将四个培养皿标号并放置于不同温度的环境中。每天记录各培养皿中种子萌发总数，持续进行2周。如果你是该小组的一员，你认为下列哪个表格最适合记录实验结果(　　)

8.去除鼠的甲状腺，10 d后进行测试，与未去除甲状腺的鼠相比较，物质代谢低下，而且在血液中无法检出甲状腺激素。摘除后第5日开始连续注射用溶剂溶解的甲状腺激素5 d,10 d后物质代谢低下症状消失。由此推断甲状腺激素使物质代谢率提高。为证明以上推论，还需若干对照实验进行比较观察，最必要的是下列哪项实验(　　)
A．不去除甲状腺，不注射甲状腺激素对照组
B．注射甲状腺激素，切除甲状腺后第5日移植甲状腺
C．摘除后第5日开始，只注射前述实验用的溶剂
D．从手术后就开始注射与上述实验不同的溶剂溶解的甲状腺激素
9．某学生为了验证唾液的功能，做了如下一组实验：取甲、乙两试管，分别加入淀粉糊2 mL，甲试管又加入2 mL唾液，两试管同时放入37℃的温水中保持10 min后取出，各加入0.5 mL碘液，振荡，发现只有乙试管中呈现蓝色反应。此同学的实验程序中有一错误，请指出(　　)
A．乙试管应低温或室温
B．乙试管应加胃液
C．乙试管应加入与唾液等量的蒸馏水
D．应再加一支试管，内加些酸或碱
10．对下列图示的生物学实验的叙述正确的是(　　)
A．若图①表示用低倍显微镜观察正在发生质壁分离的紫色洋葱表皮细胞，可见其液泡体积逐渐变小，颜色逐渐变深
B．若图②是用低倍显微镜观察洋葱根尖某视野中的图像，则要看清处于分裂期的细胞，应将装片适当向右移动
C．若图③表示将显微镜镜头由甲转换成乙，则视野中观察到的细胞数目增多
D．若图④是利用2 m×2 m的样方调查双子叶草本植物苦荬菜的种群密度(圆圈表示个体)，则该样方内苦荬菜的种群密度为2.75株/m2
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
11.(2011·福建理综，26)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0 h、12 h、24 h、48 h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____________(实验序号)。
(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________阶段反应，该反应变化是___________________________________________。
12．为了探究生长素对早期幼苗生长发育的影响，某校生物兴趣小组以萝卜种子为材料设计了以下实验方案，假如你是其中一员，请你一起完成该研究方案。
(1)请为该研究方案拟一个名称：____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验假设：____________________________________________________________。
(3)实验设计
A．材料用具：已萌发的生长状况相同的萝卜种子若干、移液管和培养皿若干、蒸馏水、滤纸、生长素溶液(浓度分别为100 mg/L、10 mg/L、1 mg/L、0.1 mg/L、0.01 mg/L)。
B．方法步骤：①_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②使用移液管，__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)如果实验处理的幼苗生长情况如下图所示，则可以判断生长素促进幼苗生长的最适浓度范围为________________，请建立坐标曲线图以统计结果。
(5)为了进一步探究促进早期幼苗生长发育的最适生长素浓度，你认为应采取怎样的措施？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
13．(2011·大纲全国卷，33)为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。
回答问题：
(1)光照条件下，组5叶片通过________作用产生淀粉；叶肉细胞释放出的氧气来自于________的光解。
(2)在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是____________。
(3)组2叶片中合成淀粉的原料是__________，直接能源物质是________，后者是通过__________产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是__________________________
________________________________________________________________________。
(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中________(有、无)淀粉。
14．(2011·江苏卷，28)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)下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________________________________________________________________________。
专题学案48　生物实验与探究
课堂活动区
一、制片　分组　设置　处理　结论　观察　选择　处理　观察　模拟　材料
探究示例1　D　[调查遗传病的遗传方式应在患者家系内进行；调查遗传病的发病率最好选择群体中发病率较高的单基因遗传病并在人群中随机调查。种群密度的调查，随机选取的样方应该大小一致。设计的生态瓶，不能放在直射光下，以免高温对生物造成伤害。调查环境污染对生物的影响可采用实际调查法、实验法等，例如选择SO2处理植物、探索酸雨对植物的影响。]
二、砖红色　现用现配　蛋白质　A　B　橘黄(红)色　DNA　红色　蓝绿色　染色质(体)
探究示例2　C　[苏丹Ⅲ、龙胆紫、甲基绿和吡罗红都是大分子染色剂，不是活细胞所选择吸收的物质，用它们给细胞中的物质染色时，要用盐酸等杀死细胞以破坏细胞膜的选择透过性，从而让染色剂顺利进入细胞而实现染色，所以，A、B、D三项均不符合题意；而健那绿是一种活性染色剂，能在保持细胞活性的情况下给线粒体染色，C项正确。]
三、1.(1)O2　CO2　(2)O2　CO2　(3)放射性同位素
2．(4)黑暗　(7)NaHCO3
探究示例3　A　[比较三个装置可知，装置中的CO2浓度不同(Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅲ)，即实验变量为CO2浓度，研究的是CO2浓度与光合作用速率的关系。]
思路导引　①NaHCO3、NaOH的作用是什么？②NaHCO3溶液浓度不同，目的是什么？③光合作用的基本过程是什么？
变式训练1　C　[根据图示信息，放射性的荧光物质被激光束照射时荧光消失，停止照射荧光恢复说明荧光物质并没有跨膜运输。细胞膜具有流动性，激光束照射可加快细胞膜的流动。]
四、1.(1)实验者所操纵　自变量　原因　结果　(2)可变
2．不受干扰　最低　(4)无关　无关　实验结果
探究示例4　C　[在探究温度对酶活性影响的实验中，温度是自变量，pH是无关变量。在模拟探究细胞大小与物质运输关系的实验中，正方体琼脂块的体积是自变量。在探究酵母菌呼吸方式的实验中，酒精是要检测的因变量。]
变式训练2　C　[依据单一变量原则和等量性原则分析，丙组中含有4种营养物质，为对照组；甲、乙、丁三组都只缺少其中的一种，为实验组，故该实验研究了3种物质对蟑螂发育的影响。具体为：通过甲、丙两组研究抗生素对蟑螂发育的影响；通过乙、丙两组研究维生素对蟑螂发育的影响；通过丁、丙两组研究蛋白质对蟑螂发育的影响。]
五、1.(1)实验变量　发生　不发生　(2)④单一　(4)重复好几次
探究示例5　(1)实验方案：①实验材料：选出180粒大小一致的种子，分成6组，每组30粒，在培养皿中培养。
②培养条件：光照强度分别设为0、2 000、4 000、6 000、8 000、10 000 Lux；温度25℃，培养一周。
③测定指标：用直尺测量植株高度，计算每组的平均值。
注：要求至少分三组(三个处理)，每组有一定的种子数量，光照强度必须有0 Lux(黑暗)。
(2)实验结果预测：随光照强度增加，植株高度下降。
解析　该实验目的为探究不同光照强度对大豆植株高度的影响，实验变量为不同光照强度，反应变量为大豆植株的高度。书写实验方案的一般步骤为分组、对照培养、检测。预测实验结果时应通过分析题中给出的“黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多”信息进行预测。
2．不知晓　已知　验证　重复性　未知　已知　一种　几种　不存在　探究　验证　未知　已知　确定　可能　肯定
探究示例6　是否　含　出现或不出现　出现　出现或不出现　出现　出现　不出现　含
六、1.原理　变量　方法　装置　步骤　2.(1)取材　分组　编号　(3)相同
探究示例7　Ⅰ：(1)吸收水中的化学元素　铜、锌、汞
(2)多株且相等
(3)污水中N、P含量　两种植物不论单独种植还是等量混合种植净化效果均明显高于对照组(或菖蒲对总磷的去除效果明显高于菰和混合种植)
Ⅱ：(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
七、2.(1)②材料　蒸馏水　(2)②关键词　(3)②分组　对照　观察　(4)①一种　多种
探究示例8　(2)接种等量的摩西球囊霉菌菌种　不接种(或接种与A组等量的经灭菌处理的摩西球囊霉菌菌种)
(3)相同且适宜　(4)干旱(或停止浇灌)　紫花苜蓿死亡率(或存活率，或存活天数)　结果预测与分析：A组紫花苜蓿死亡率明显低于B组。这可能是接种摩西球囊霉菌提高了紫花苜蓿的抗旱能力(或A组紫花苜蓿死亡率等于或高于B组。这可能是接种摩西球囊霉菌不能提高紫花苜蓿的抗旱能力)
解析　本实验为探究性实验，实验过程应注意设置对照(实验组接种等量的摩西球囊霉菌，对照组不接种)，同时应注意在设置对照时等量原则的运用；应根据不同情况对结果进行预测，即实验结果具有不确定性。
课后练习区
1．C　[A项中，生态缸应放在较强的散射光下，以保证源源不断的能量供应；B项中，应该用龙胆紫等碱性染料使染色体着色；D项中，线粒体需用活细胞染料健那绿染色。]
2．D　[酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和CO2，气泡内的气体是CO2，A项正确；加水可以防止酵母菌与空气的接触，创造无氧环境，B项正确；若将水换成冷水，会降低酵母菌体内呼吸酶的活性，反应速率降低，气泡释放速率下降，C项正确；被分解的葡萄糖中的能量有三个去向：一部分转移至ATP，一部分以热能形式释放，其余的存留在酒精中，D项错误。]
3．ACD　[研究氧浓度对植物呼吸的影响应是用“不同浓度的氧气”形成对照进行实验。主动运输方式与其他方式相比，最主要的区别是需要消耗能量，故探究Ca2＋的主动吸收应以“是否需消耗能量”形成对照。研究观察植物有丝分裂实验中解离的效果，应用“是否经过解离液处理”形成对照。]
4．A　[P点无光照，小球藻不进行光合作用，此处为细胞呼吸消耗氧气的量。在一定温度范围内，温度升高，酶活性增强，呼吸作用加强，消耗O2量增多。]
5．A　[在观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验中，用碱性染料如龙胆紫溶液或醋酸洋红液进行染色，使细胞核中的染色体(质)着色，醋酸洋红液可将染色体(质)染色紫红色，A项正确。脂肪的检测试剂为苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液，双缩脲试剂是用来检测蛋白质的试剂，B项错误。植物组织中的葡萄糖属于还原糖，可用斐林试剂进行检测，看是否产生砖红色沉淀；而甲基绿可将DNA染成绿色，故C、D项错误。]
6．AC　[是否设置对照组根据实验目的确定，若为验证性实验则无需对照。实验的假设只是一种推测，要用结果来验证。若结果与假设一致，说明假设正确，反之，则假设错误。所以结果与假设不一定一致。]
7．C　[本题的研究性学习小组设计的实验变量为温度，其余均为无关变量，需控制为相同且适宜。C选项中将温度确定为单一变量体现了实验的意图，符合对照实验设计中的单一变量原则。]
8．C　[本实验的自变量为甲状腺激素，为了排除注射用溶剂对实验结果的干扰，必须设置只注射溶剂的对照组。]
9．C　[为了消除无关变量的干扰，通常要增设对照组。该同学的实验操作违背了这个原则，只给甲试管添加了2 mL唾液，而没给乙试管加入2 mL蒸馏水，应予以改进。]
10．A
11．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)　提高变异频率，加速育种进程；变异不定向，盲目性大；优良变异类型少(答出两点即可)
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
解析　Ⅰ.(1)脾脏是机体重要的免疫器官，含有免疫细胞；免疫活性物质除淋巴因子外，还有抗体和溶菌酶等。(2)细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡。表中细胞凋亡的相对值越小，表示发生凋亡的脾细胞数目减少。①②比较说明核辐射损伤加速小鼠脾细胞的凋亡，②③比较则说明IL－18能抑制核辐射损伤对小鼠脾细胞凋亡的影响。(3)第④组实验与第③组实验的不同是先注射IL－18再进行核辐射损伤处理，其目的是比较核辐射前注射IL－18与核辐射后注射IL－18对抑制脾细胞凋亡的影响。(4)用γ射线照射诱发基因突变，人工筛选后获得所需要的优良品种，这属于诱变育种，依据的原理是基因突变，其优点是能提高变异的频率，大幅度改良某些性状，从而加速育种的进程；缺点为变异的方向是不定向的，且有利的个体不多，需大量处理实验材料。
Ⅱ.(1)②中染色的结果是细胞核被染成绿色，细胞质被染成红色，故应是绿色的面积比红色的面积小；④中间期细胞也能着色，是整个细胞核(其中含染色质)被染成深色。(2)②中盐酸的作用是改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。②中盐酸的质量分数为8%，温度为30℃，处理的时间是5 min，④中盐酸的质量分数为15%，温度为室温，处理时间为3～5 min。(3)有氧呼吸的第三阶段的场所为线粒体内膜，其变化为第一、二两个阶段产生的[H]与氧结合生成水，同时释放出大量能量。
12．(1)探究不同浓度的生长素溶液对早期幼苗生长发育的影响
(2)不同浓度的生长素对幼苗的影响不同
(3)①取6个培养皿，分别编号A、B、C、D、E、F，并垫上滤纸　②取等量的5种浓度的生长素溶液和蒸馏水分别移入6个培养皿中　③取等量的生长状况相同的已萌发的种子分别放入6个培养皿中　④将6个培养皿放在相同且适宜的环境中一段时间后，收集测量幼苗的株高并统计平均值
(4)1～10 mg/L　坐标曲线图如下图所示
(5)配制一系列浓度大于1 mg/L小于10 mg/L的生长素溶液，重复实验步骤①②③④的做法
13．(1)光合　H2O　(2)组2和组6　(3)葡萄糖　ATP　有氧呼吸　组4叶片不能进行有氧呼吸，淀粉的合成缺少ATP　(4)无
解析　(1)光照条件下，植物叶片通过光合作用产生淀粉，此过程中叶肉细胞释放的氧气来自于水的光解。(2)组3、组4、组7、组8因缺少空气而无法进行有氧呼吸。剩余四组中只有组2和组6为黑暗条件。(3)由题意可知，光合作用的产物中有淀粉，淀粉是由葡萄糖合成的，所以合成淀粉需要葡萄糖和有氧呼吸提供的ATP。组1、组3、组5、组7四组叶片在光下能够进行光合作用，所以有淀粉生成；组2叶片虽然在无光条件下，但由于外界溶液中含有葡萄糖并在溶液中通入空气，能够进行有氧呼吸，可以为淀粉的合成提供葡萄糖和ATP，所以组2叶片有淀粉的产生；组4中无氧气，不能进行有氧呼吸，淀粉合成缺乏ATP，所以组4无淀粉生成；组6和组8无光照，不能进行光合作用，外界溶液中也没有葡萄糖，故无淀粉生成。(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，则组7叶片由于缺乏二氧化碳而不能进行光合作用，故叶片中无淀粉。
14．(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
学案48　生物实验与探究
考纲要求　1.教材基本实验(Ⅱ)。2.实验设计及分析(Ⅰ)。3.实验评价与修订(Ⅰ)。
命题规律　在各套高考卷中，实验作为重要内容，突出了对学生学习能力和科学素养的考查，而且常常作为全卷的压轴题。分析近三年高考可以看出，对于教材实验，一般不单独考查一个，而是将几个实验综合在一起进行考查。对于教材以外的拓展实验，一般是创设情境，利用所学的实验技能、方法进行分析、解答。具体如下：
1．以教材所列实验内容为命题素材，以对实验技术的掌握，对实验原理、实验程序、实现现象、实验结果等内容的分析、归纳与总结为基本要求，重点考查实验过程、操作技能及分析推导能力，以及运用恰当的语言对实验结果作出科学描述和解释的能力。试题基础性强，难度较小或适中。这类题目在高考中考查较多，如2010年江苏卷第19题、2009年福建理综第1题、2008年江苏卷第4题等。
2．以技术为背景而设计的各项实验，重点考查基础知识、基本理论及运用已有知识在新情境下解决新问题的能力。试题具有较强的综合性，但难度适中，如2009年江苏卷第32题，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用；2008年宁夏理综第29题，考查了用硫酸铵溶液分离蛋白质。
3．以给出的材料为基础，要求根据现有条件，设计实验程序，预测实验结果，对实验结果进行合理的分析和解释。题目所需背景知识也可能与教材内容无关，所要验证的事实由题目提供的材料告知，因此需要阅读材料，再通过分析，设计出严密的实验方案，如2010年浙江理综第29Ⅱ、2010年安徽理综第29Ⅱ、2009年广东卷第36题、2009年福建理综第26题等。此类题目考查了考生独立完成实验的能力，包括理解实验原理、实验目的及要求；了解材料、用具；会控制实验条件(如设置对照、重复实验、控制无关变量等)和使用实验仪器；会处理实验安全问题；能观察和解释实验现象、数据，得出合理的结论，较好地反映考生的综合素质(如自学能力、收集处理信息的能力、语言表达能力、逻辑思维能力等)。此类题目符合当前高考改革的需要，并成为目前高考命题的热点题型。
4．给出实验的原理、步骤等，对实验能否完成实验目的作出评价，或对实验中的错误进行修订，如2008年江苏卷第29题。此类题目在高考中相对较少。
在实验设计中，还有一类题目是设计表格用以填入记录的数据，如2010年浙江理综第29题。
纵观近几年高考试题，高考实验的命题形式多种多样，绝不仅仅局限于做过的实验，其特点是“情在书外，理在书中”，主要以考查能力为主，具体命题角度也呈现多样化，如补充实验步骤、预测实验结果、设计实验程序、探索实验中各种因素对实验的影响、探索生物的某种生理作用等。
考查题型上，主要以简答题形式出现，选择题相对较少。
命题趋势　实验题是高考必考的内容，也是命题的热点。高考生物实验的考查，一是重视实验回归教材：从内容上看，既可对教材实验内容直接考查，也可对教材相关实验的原理和方法进行拓展考查。从形式上看，不是简单机械的重复，而是通过创设新的实验情境，考查考生对教材实验的分析、理解和提取新信息的能力；二是重视对探究能力的考查：既有以实验操作技能训练为主的试题，又有以检验已知的事实、概念或原理为主的验证性试题，作为相对成熟的考查模式，探究性实验仍然是未来两年高考的重点和热点，题型以简答为主，难度0.56，不易得分。
一、考纲要求的教材实验归纳分类
实验类型
实验名称
实验一般程序
显微镜
观察类
1.用高倍显微镜观察几种细胞
2.观察DNA和RNA在细胞中的分布
3.用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
4.观察植物细胞的吸水和失水
5.观察细胞的有丝分裂和减数分裂
取材→(染色)→____→
显微观察→结论
探究性
实验
1.影响酶活性的条件
2.探究酵母菌细胞呼吸的方式
3.低温诱导染色体数目变化
4.植物生长素类似物对插条生根的作用
____编号→____对照→条件____
→观察比较→得出____
5.探究培养液中酵母菌种群数量的变化
6.探究水箱(或鱼缸)中群落的演替
处理→______→结论
验证性
实验
1.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
2.绿叶中色素的提取和分离
____材料→材料______→
检测或分离→____
模拟实验
1.通过模拟实验探究膜的透性
2.模拟探究细胞大小与物质运输的关系
3.模拟尿糖的检测
选择材料→____研究
→结论
调查类
实验
1.种群密度的取样调查
2.调查常见的人类遗传病
3.土壤中小动物类群丰富度的研究
4.环境污染对生物的影响
选择课题→课题选择理由→
收集、处理____→结论
探究示例1　(创新预测)由实际调查获得的事实证据及数据，经过科学的统计和分析，可获得一些规律性的结论。下列有关调查、实习的内容正确的一组是(　　)
内容
方法
实验要点
A
人群中遗传病
实际调查法
一定要选择群体中发病率较高的单基因遗传病
B
种群密度
样方调查法
随机选取不同大小的样方，统计种群密度平均值
C
设计并制作小生态瓶
模拟淡水生态系统
将多种生物放入广口瓶中，一定要在直射光下
D
调查环境污染对生物的影响
实际调查法、实验法等
可选择SO2处理植物、探索酸雨对植物的影响
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二、生物学中常见的试剂
试剂
作用对象
颜色
备注
斐林试剂
还原糖
______
________，需水浴加热
双缩脲试剂
______
紫色
先加____液，再加____液
苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液
脂肪
____
______
有毒害性和致癌性
甲基绿
______
绿色
DNA、RNA都存在时混合使用
吡罗红
RNA
____
健那绿
线粒体
______
活染法
龙胆紫(醋酸洋红)
______
____
紫(红)色
染色前必须漂洗彻底
探究示例2　(2011·山东卷，6)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)染色观察动物细胞中的线粒体
D．甲基绿、派洛宁(吡罗红)染色观察动物细胞中的DNA和RNA
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三、中学实验有关的一些最常见的经典性的实验方法汇总
1．实验结果的显示方法
(1)光合速度——________释放量或________吸收量或淀粉产生量。
(2)呼吸速度——________吸收量或________释放量或淀粉减少量。
(3)原子途径——____________示踪法。
(4)植物细胞液浓度大小——质壁分离、体积的变化。
(5)植物细胞是否死亡——质壁分离。
(6)甲状腺激素作用——动物耗氧量，发育速度，神经系统兴奋性等。
(7)生长激素作用——生长速度(体重变化，身高、身长变化)。
(8)胰岛素作用——动物活动状态、血糖浓度。
(9)菌量——菌落数或亚甲基蓝褪色程度。
2．实验条件的控制方法
(1)增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物。
(2)减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水。
(3)除去容器中CO2——NaOH溶液。
(4)除去叶中原有淀粉——置于________环境(饥饿处理)。
(5)除去叶中叶绿素——酒精加热。
(6)避免光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。
(7)平衡密闭容器中CO2——________溶液。
探究示例3　下图表示三株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的同种相似植株放在不同的玻璃钟罩内。以下关于本实验的叙述中最准确的是(　　)
A．证明光合作用的速率随CO2浓度的增大而增大
B．证明光合作用的必需条件是CO2
C．证明过多的CO2阻碍光合作用
D．证明NaOH能促进光合作用
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变式训练1　(2009·浙江卷，5)对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：①用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭(消失)。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。
上述实验不能说明的是(　　)
A．细胞膜具有流动性
B．荧光染料能与细胞膜组成成分结合
C．根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率
D．根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率
四、生物实验中的变量与控制
1．变量的种类
变量是指可被操纵的特定因素或条件。据其在实验中的作用可分为两大类：
(1)自变量与因变量
自变量，指实验中由________________的因素或条件；因变量，指实验中由于________变化而引起的变化和结果。通常，自变量是________，因变量是________，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如，在“温度对酶活性的影响”的实验中，所给定的低温、适温、高温就是自变量，而由于低温、适温、高温条件变化，α-淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是因变量，该实验即在于获得和解释温度变化(自变量)与酶的活性变化(因变量)的因果关系。
(2)无关变量与额外变量
无关变量，指实验中除自变量以外，可能还会存在一些________因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对因变量有干扰作用。例如，上述实验中除自变量(低温、适温、高温)以外，试管洁净程度、α-淀粉酶的浓度和纯度、可溶性淀粉的浓度和纯度、试剂溶液的剂量、实验操作程序、温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。
2．变量的控制
控制变量法是指控制其他因素不变，集中研究其中一个因素的变化，保证实验____________或将干扰因素降低到________程度。通过实验控制，尽量减小实验误差，以取得较为精确的实验结果。
(1)操纵自变量的方法：设法给研究对象施加干扰，造成研究对象的变化，从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。
(2)检测因变量的方法：根据实验原理和实验条件确定观察、测量的指标和方法。具体：观察特异性的颜色变化、沉淀反应；观察形态结构、生理变化；测量生长发育速度；测量生化反应速度等。
(3)控制无关变量的方法(平衡控制)：排除因实验对象的个体差异带来的影响；设法创造稳定的相同的条件进行对照，以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰；设法提供适宜条件，以排除不利环境条件对实验对象的影响；重复实验，排除偶然因素的干扰，减小实验误差。
(4)对照的方法：对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除________变量对实验结果的影响。通过设置对照实验，即可排除________变量的影响，又可增加______的可信度和说服力。
不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。
探究示例4　(2010·淮安质检)下列对有关实验的变量的叙述，正确的是(　　)
A．在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH是自变量
B．在模拟探究细胞大小与物质运输关系的实验中，正方体琼脂块的体积是无关变量
C．在探究植物生长调节剂对扦插枝条生根作用的实验中，插条生根数是因变量
D．在探究酵母菌呼吸方式的实验中，酒精是无关变量
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变式训练2　某人将刚孵出的蟑螂分甲、乙、丙、丁四组，分别喂含不同营养的食物(如下表)。表中的数字代表所含成分的多少，“－”表示没有此成分。由表中内容可知，该研究者想研究的对蟑螂发育有影响的物质共几种(　　)
甲
乙
丙
丁
抗生素
－
0.1
0.1
0.1
维生素
0.5
－
0.5
0.5
蛋白质
44
44
44
－
淀粉
66
66
66
66
A．1 B．2 C．3 D．4
五、探究性实验
1．探究性实验的基本模式
(1)理论假设的提出
提出问题，明确________x，提出假说。假说必须能被检验，常描述为：当x存在时，事件如何；当x改变时，事件若________，可证明……当事件________时，可得到何种结论。
(2)设计实验
①实验准备，包括实验器材及药品。
②设置变量x，观察x被满足及x发生变化时，事件是否发生，如何变化。
③设计对照实验。
④检查你的实验设计是否遵循了“________变量”、“平行实验”等原则。
(3)分析数据
实验结束时要对数据进行分析，看是否存在什么规律或趋势。它们能不能支持你的假说？它们是否指出了你在实验中存在的缺陷？是否需要收集更多的数据？
(4)得出结论
在下结论的时候，你要确定收集的数据是否支持原先的假说。通常需要________________实验才能得出最后的结论。
探究示例5　小王发现黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多。请设计一个实验方案，探究不同光照强度对大豆植株高度的影响，并预测实验结果。
实验材料和用具：大豆种子(200粒)、光照培养箱(光照强度范围0～10 000 Lux，温度、湿度等均可自行设定)、培养皿、直尺等。
(1)实验方案：
(2)实验结果预测：
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2．探究性实验与验证性实验的比较
比较项目
探究性实验
验证性实验
概念
指实验者在______实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动
指实验者针对____的实验结果而进行的以____实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的______实验
实验目的
探究研究对象的____属性、特征以及与其他因素的关系
验证已知对象的____属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设
假设一般采用“如果A，则B”的形式表达，是根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出____或____可能性的答案、解释
因结论是已知的，故______假设问题
实验原理
因____内容而异
因____内容而异
实验步骤
①取材、分组、编号；②相同处理、不同处理；③进一步相同处理；④检测、观察、统计、分析
实验现象
____
________
实验结果预期
对应假设，分类讨论
____
实验结论
根据____的实验结果，进行分析
对应实验目的作出____结论
探究示例6
探究性实验
验证性实验
实验名称
鉴定某人____出现糖尿
验证某糖尿病患者尿液中__葡萄糖
实验原理
相同(斐林试剂与可溶性还原糖作用呈现砖红色沉淀)
实验步骤
相同(取尿液后加斐林试剂水浴加热，观察实验现象)
实验现象
____________砖红色沉淀
____砖红色沉淀
预期实
验结果
____________砖红色沉淀
____砖红色沉淀
实验结论
若____砖红色沉淀，证明此人出现糖尿；若______砖红色沉淀，证明此人不出现糖尿
糖尿病患者尿液中______葡萄糖
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六、设计型实验试题的解题突破和方法

2．实验设计时的一般步骤
(1)____、____、____
取材时要注意数量和生理及发育状态相同；用具要相同等。
(2)相同处理和不同处理
根据实验变量设置对照(注意：单一因素不同，其他因素相同且最适)。
(3)进一步的____处理
其他因素相同且最适的继续处理。
(4)检测、观察、统计、比较
必须找出具体的观察和记录对象，观察、记录、统计、比较实验数据和现象。
探究示例7　Ⅰ：长江的水体污染是由流入长江的次级河流(城市生活污水)污染引起的，某小组利用人工浮床技术对次级河流中水质净化进行研究，实验装置如图所示。
(1)图中植物的作用是___________________________________________________。
该植物采收后，可以直接用作饲料，也可干燥处理后用来提取________________等金属。
(2)该小组利用人工浮床开展了“菰(茭白)和菖蒲对生活污水净化效果的研究”。为了避免实验误差，你认为每个实验装置中的植物株数应______________________________。
(3)该小组实验结果如表所示，从此表中看出，该小组研究的因变量为________，你从表中得出的结论是___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ：为探究菖蒲(一种湿地植物)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：
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)。
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七、补充完善类实验
1．概述
补充完善类实验是依据给出的实验目的、具体材料及一些附加条件，来补充完善实验的相关内容，主要包括补充实验材料、原理、步骤、结果等几个方面。
2．类型
(1)补充完善实验材料
①条件：已知实验目的、部分实验步骤。
②补充完善角度：a.获取实验目的中的有关________信息。b.做对照时所需材料。此类试题往往是空白对照，故实验材料应有________。c.相同处理操作对象时所需材料。
(2)补充完善实验原理
①条件：已知实验目的。
②补充完善角度：根据实验目的中的________，而后联系教材相关知识进行作答。
(3)补充完善实验步骤
①条件：已知实验目的、实验材料、部分实验步骤。
②补充完善角度
依据实验操作的一般步骤，即：________编号→________处理→相同处理→________现象。
a．分组编号
根据实验目的，确定出需设对照类型，明确应分几组。
如探究生长素浓度对扦插枝条生根的影响，需设相互对照，一般分5～6组。
b．对照处理
明确自变量，分清对照组、实验组应加何种物质。
c．相同处理
明确对操作对象做如何处理，这时要针对不同的操作对象进行具体分析。
d．观察现象
要依据实验原理，针对不同的操作对象，找出观察指标。
(4)补充完善实验结果
①分清实验类型
是验证性还是探究性，验证性只有________结果，根据实验目的、原理即可确定，探究性有________结果，实验中出现的可能结果都要一一列出。
②依据实验原理，明确对照组、实验组出现的现象。
探究示例8　(2010·安徽理综，29Ⅱ)面对去冬今春我国西南部分地区严重旱情，生物兴趣小组同学查阅资料发现，摩西球囊霉菌可以与植物根系形成共生体，能提高干旱条件下植物体内活性氧的清除能力，增强抗旱性。请完成实验设计，探究接种摩西球囊霉菌是否具有提高紫花苜蓿(牧草)的抗旱能力的作用。
材料用具：紫花苜蓿幼苗，摩西球囊霉菌菌种，栽培土(经灭菌处理的田园土与河沙混合，体积比9∶1)，大小一致的花盆……
方法步骤：(1)每个花盆中放置栽培土3 kg，并将花盆平均分成A、B两组。
(2)A组各花盆中________，B组各花盆中________。
(3)将等数量的幼苗移栽于各花盆中，置于________条件下培养。
(4)6周后，________处理10 d，每天观察、记录并统计________。
结果预测与分析：___________________________________________________________。
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1．下列有关生物学实验操作、材料、条件等方面的叙述，正确的是(　　)
A．“设计并制作生态缸，观察其稳定性”实验中，生态缸应放在黑暗密室中
B．“观察细胞有丝分裂”实验中，洋葱根尖细胞用吡罗红染色
C．“探究酵母菌种群数量动态变化”实验中，用培养液培养酵母菌
D．“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”实验中，叶绿体和线粒体都不需染色
2．(2011·山东卷，4)
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
3．生物实验中常用到对照，以下对照设置不正确的是(多选)(　　)
A．研究氧浓度对植物呼吸的影响时分别在黑暗和光照条件下进行
B．研究细胞核的功能，把蝾螈的受精卵横缢成有核和无核两部分
C．探究Ca2＋的主动吸收，使细胞外Ca2＋浓度大于或小于细胞内液
D．研究观察植物有丝分裂实验中解离的效果，使用龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色
4．在下图Ⅰ装置甲与装置乙中敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻产生氧气量的影响。绘制成曲线如图Ⅱ(净氧气量＝光合作用产生的氧气量－细胞呼吸消耗的氧气量)所示。据图分析，下列叙述不正确的是(　　)
A．P处可以表示细胞呼吸消耗氧气的量，且温度越低，其绝对值越大
B．Q处净氧气量为零，是因为Q处小球藻光合作用较弱，光合作用速率等于细胞呼吸速率
C．甲、乙两管净氧气量差异的原因是乙管小球藻叶绿素合成受阻，影响光合作用
D．由图Ⅱ可知，无机盐也可影响光合作用强度
5．(2011·新课标卷，6)下表中根据实验目的，所选用的试剂与预期的实验结果正确的是(　　)
实验目的
试剂
预期的实验结果
A
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
醋酸洋红
染色体被染成紫红色
B
检测植物组织中的脂肪
双缩脲试剂
脂肪颗粒被染成红色
C
检测植物组织中的葡萄糖
甲基绿
葡萄糖与甲基绿作用，生成绿色沉淀
D
观察DNA和RNA在细胞中的分布
斐林试剂
吡罗红
斐林试剂将DNA染成绿色，吡罗红将RNA染成红色
6.下列有关实验设计的叙述中正确的是(多选)(　　)
A．实验材料的数量，温度和时间都可能是实验的变量
B．各种实验中都必须设置空白对照组，确保单一变量
C．数据测量应力求精确，因而需要多次测量求平均值
D．探究实验设计中，实验结果总是与提出的假设一致
7．某研究性学习小组搞设计实验，检测温度对种子萌发速率的影响。他们在四个培养皿中放置湿滤纸，然后在每个培养皿中随机放入10粒具有生活力的小麦种子，将四个培养皿标号并放置于不同温度的环境中。每天记录各培养皿中种子萌发总数，持续进行2周。如果你是该小组的一员，你认为下列哪个表格最适合记录实验结果(　　)

8.去除鼠的甲状腺，10 d后进行测试，与未去除甲状腺的鼠相比较，物质代谢低下，而且在血液中无法检出甲状腺激素。摘除后第5日开始连续注射用溶剂溶解的甲状腺激素5 d,10 d后物质代谢低下症状消失。由此推断甲状腺激素使物质代谢率提高。为证明以上推论，还需若干对照实验进行比较观察，最必要的是下列哪项实验(　　)
A．不去除甲状腺，不注射甲状腺激素对照组
B．注射甲状腺激素，切除甲状腺后第5日移植甲状腺
C．摘除后第5日开始，只注射前述实验用的溶剂
D．从手术后就开始注射与上述实验不同的溶剂溶解的甲状腺激素
9．某学生为了验证唾液的功能，做了如下一组实验：取甲、乙两试管，分别加入淀粉糊2 mL，甲试管又加入2 mL唾液，两试管同时放入37℃的温水中保持10 min后取出，各加入0.5 mL碘液，振荡，发现只有乙试管中呈现蓝色反应。此同学的实验程序中有一错误，请指出(　　)
A．乙试管应低温或室温
B．乙试管应加胃液
C．乙试管应加入与唾液等量的蒸馏水
D．应再加一支试管，内加些酸或碱
10．对下列图示的生物学实验的叙述正确的是(　　)
A．若图①表示用低倍显微镜观察正在发生质壁分离的紫色洋葱表皮细胞，可见其液泡体积逐渐变小，颜色逐渐变深
B．若图②是用低倍显微镜观察洋葱根尖某视野中的图像，则要看清处于分裂期的细胞，应将装片适当向右移动
C．若图③表示将显微镜镜头由甲转换成乙，则视野中观察到的细胞数目增多
D．若图④是利用2 m×2 m的样方调查双子叶草本植物苦荬菜的种群密度(圆圈表示个体)，则该样方内苦荬菜的种群密度为2.75株/m2
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
11.(2011·福建理综，26)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0 h、12 h、24 h、48 h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____________(实验序号)。
(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________阶段反应，该反应变化是___________________________________________。
12．为了探究生长素对早期幼苗生长发育的影响，某校生物兴趣小组以萝卜种子为材料设计了以下实验方案，假如你是其中一员，请你一起完成该研究方案。
(1)请为该研究方案拟一个名称：____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验假设：____________________________________________________________。
(3)实验设计
A．材料用具：已萌发的生长状况相同的萝卜种子若干、移液管和培养皿若干、蒸馏水、滤纸、生长素溶液(浓度分别为100 mg/L、10 mg/L、1 mg/L、0.1 mg/L、0.01 mg/L)。
B．方法步骤：①_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②使用移液管，__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)如果实验处理的幼苗生长情况如下图所示，则可以判断生长素促进幼苗生长的最适浓度范围为________________，请建立坐标曲线图以统计结果。
(5)为了进一步探究促进早期幼苗生长发育的最适生长素浓度，你认为应采取怎样的措施？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
13．(2011·大纲全国卷，33)为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。
回答问题：
(1)光照条件下，组5叶片通过________作用产生淀粉；叶肉细胞释放出的氧气来自于________的光解。
(2)在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是____________。
(3)组2叶片中合成淀粉的原料是__________，直接能源物质是________，后者是通过__________产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是__________________________
________________________________________________________________________。
(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中________(有、无)淀粉。
14．(2011·江苏卷，28)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)下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________________________________________________________________________。
专题学案48　生物实验与探究
课堂活动区
一、制片　分组　设置　处理　结论　观察　选择　处理　观察　模拟　材料
探究示例1　D　[调查遗传病的遗传方式应在患者家系内进行；调查遗传病的发病率最好选择群体中发病率较高的单基因遗传病并在人群中随机调查。种群密度的调查，随机选取的样方应该大小一致。设计的生态瓶，不能放在直射光下，以免高温对生物造成伤害。调查环境污染对生物的影响可采用实际调查法、实验法等，例如选择SO2处理植物、探索酸雨对植物的影响。]
二、砖红色　现用现配　蛋白质　A　B　橘黄(红)色　DNA　红色　蓝绿色　染色质(体)
探究示例2　C　[苏丹Ⅲ、龙胆紫、甲基绿和吡罗红都是大分子染色剂，不是活细胞所选择吸收的物质，用它们给细胞中的物质染色时，要用盐酸等杀死细胞以破坏细胞膜的选择透过性，从而让染色剂顺利进入细胞而实现染色，所以，A、B、D三项均不符合题意；而健那绿是一种活性染色剂，能在保持细胞活性的情况下给线粒体染色，C项正确。]
三、1.(1)O2　CO2　(2)O2　CO2　(3)放射性同位素
2．(4)黑暗　(7)NaHCO3
探究示例3　A　[比较三个装置可知，装置中的CO2浓度不同(Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅲ)，即实验变量为CO2浓度，研究的是CO2浓度与光合作用速率的关系。]
思路导引　①NaHCO3、NaOH的作用是什么？②NaHCO3溶液浓度不同，目的是什么？③光合作用的基本过程是什么？
变式训练1　C　[根据图示信息，放射性的荧光物质被激光束照射时荧光消失，停止照射荧光恢复说明荧光物质并没有跨膜运输。细胞膜具有流动性，激光束照射可加快细胞膜的流动。]
四、1.(1)实验者所操纵　自变量　原因　结果　(2)可变
2．不受干扰　最低　(4)无关　无关　实验结果
探究示例4　C　[在探究温度对酶活性影响的实验中，温度是自变量，pH是无关变量。在模拟探究细胞大小与物质运输关系的实验中，正方体琼脂块的体积是自变量。在探究酵母菌呼吸方式的实验中，酒精是要检测的因变量。]
变式训练2　C　[依据单一变量原则和等量性原则分析，丙组中含有4种营养物质，为对照组；甲、乙、丁三组都只缺少其中的一种，为实验组，故该实验研究了3种物质对蟑螂发育的影响。具体为：通过甲、丙两组研究抗生素对蟑螂发育的影响；通过乙、丙两组研究维生素对蟑螂发育的影响；通过丁、丙两组研究蛋白质对蟑螂发育的影响。]
五、1.(1)实验变量　发生　不发生　(2)④单一　(4)重复好几次
探究示例5　(1)实验方案：①实验材料：选出180粒大小一致的种子，分成6组，每组30粒，在培养皿中培养。
②培养条件：光照强度分别设为0、2 000、4 000、6 000、8 000、10 000 Lux；温度25℃，培养一周。
③测定指标：用直尺测量植株高度，计算每组的平均值。
注：要求至少分三组(三个处理)，每组有一定的种子数量，光照强度必须有0 Lux(黑暗)。
(2)实验结果预测：随光照强度增加，植株高度下降。
解析　该实验目的为探究不同光照强度对大豆植株高度的影响，实验变量为不同光照强度，反应变量为大豆植株的高度。书写实验方案的一般步骤为分组、对照培养、检测。预测实验结果时应通过分析题中给出的“黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多”信息进行预测。
2．不知晓　已知　验证　重复性　未知　已知　一种　几种　不存在　探究　验证　未知　已知　确定　可能　肯定
探究示例6　是否　含　出现或不出现　出现　出现或不出现　出现　出现　不出现　含
六、1.原理　变量　方法　装置　步骤　2.(1)取材　分组　编号　(3)相同
探究示例7　Ⅰ：(1)吸收水中的化学元素　铜、锌、汞
(2)多株且相等
(3)污水中N、P含量　两种植物不论单独种植还是等量混合种植净化效果均明显高于对照组(或菖蒲对总磷的去除效果明显高于菰和混合种植)
Ⅱ：(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
七、2.(1)②材料　蒸馏水　(2)②关键词　(3)②分组　对照　观察　(4)①一种　多种
探究示例8　(2)接种等量的摩西球囊霉菌菌种　不接种(或接种与A组等量的经灭菌处理的摩西球囊霉菌菌种)
(3)相同且适宜　(4)干旱(或停止浇灌)　紫花苜蓿死亡率(或存活率，或存活天数)　结果预测与分析：A组紫花苜蓿死亡率明显低于B组。这可能是接种摩西球囊霉菌提高了紫花苜蓿的抗旱能力(或A组紫花苜蓿死亡率等于或高于B组。这可能是接种摩西球囊霉菌不能提高紫花苜蓿的抗旱能力)
解析　本实验为探究性实验，实验过程应注意设置对照(实验组接种等量的摩西球囊霉菌，对照组不接种)，同时应注意在设置对照时等量原则的运用；应根据不同情况对结果进行预测，即实验结果具有不确定性。
课后练习区
1．C　[A项中，生态缸应放在较强的散射光下，以保证源源不断的能量供应；B项中，应该用龙胆紫等碱性染料使染色体着色；D项中，线粒体需用活细胞染料健那绿染色。]
2．D　[酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和CO2，气泡内的气体是CO2，A项正确；加水可以防止酵母菌与空气的接触，创造无氧环境，B项正确；若将水换成冷水，会降低酵母菌体内呼吸酶的活性，反应速率降低，气泡释放速率下降，C项正确；被分解的葡萄糖中的能量有三个去向：一部分转移至ATP，一部分以热能形式释放，其余的存留在酒精中，D项错误。]
3．ACD　[研究氧浓度对植物呼吸的影响应是用“不同浓度的氧气”形成对照进行实验。主动运输方式与其他方式相比，最主要的区别是需要消耗能量，故探究Ca2＋的主动吸收应以“是否需消耗能量”形成对照。研究观察植物有丝分裂实验中解离的效果，应用“是否经过解离液处理”形成对照。]
4．A　[P点无光照，小球藻不进行光合作用，此处为细胞呼吸消耗氧气的量。在一定温度范围内，温度升高，酶活性增强，呼吸作用加强，消耗O2量增多。]
5．A　[在观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验中，用碱性染料如龙胆紫溶液或醋酸洋红液进行染色，使细胞核中的染色体(质)着色，醋酸洋红液可将染色体(质)染色紫红色，A项正确。脂肪的检测试剂为苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液，双缩脲试剂是用来检测蛋白质的试剂，B项错误。植物组织中的葡萄糖属于还原糖，可用斐林试剂进行检测，看是否产生砖红色沉淀；而甲基绿可将DNA染成绿色，故C、D项错误。]
6．AC　[是否设置对照组根据实验目的确定，若为验证性实验则无需对照。实验的假设只是一种推测，要用结果来验证。若结果与假设一致，说明假设正确，反之，则假设错误。所以结果与假设不一定一致。]
7．C　[本题的研究性学习小组设计的实验变量为温度，其余均为无关变量，需控制为相同且适宜。C选项中将温度确定为单一变量体现了实验的意图，符合对照实验设计中的单一变量原则。]
8．C　[本实验的自变量为甲状腺激素，为了排除注射用溶剂对实验结果的干扰，必须设置只注射溶剂的对照组。]
9．C　[为了消除无关变量的干扰，通常要增设对照组。该同学的实验操作违背了这个原则，只给甲试管添加了2 mL唾液，而没给乙试管加入2 mL蒸馏水，应予以改进。]
10．A
11．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)　提高变异频率，加速育种进程；变异不定向，盲目性大；优良变异类型少(答出两点即可)
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
解析　Ⅰ.(1)脾脏是机体重要的免疫器官，含有免疫细胞；免疫活性物质除淋巴因子外，还有抗体和溶菌酶等。(2)细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡。表中细胞凋亡的相对值越小，表示发生凋亡的脾细胞数目减少。①②比较说明核辐射损伤加速小鼠脾细胞的凋亡，②③比较则说明IL－18能抑制核辐射损伤对小鼠脾细胞凋亡的影响。(3)第④组实验与第③组实验的不同是先注射IL－18再进行核辐射损伤处理，其目的是比较核辐射前注射IL－18与核辐射后注射IL－18对抑制脾细胞凋亡的影响。(4)用γ射线照射诱发基因突变，人工筛选后获得所需要的优良品种，这属于诱变育种，依据的原理是基因突变，其优点是能提高变异的频率，大幅度改良某些性状，从而加速育种的进程；缺点为变异的方向是不定向的，且有利的个体不多，需大量处理实验材料。
Ⅱ.(1)②中染色的结果是细胞核被染成绿色，细胞质被染成红色，故应是绿色的面积比红色的面积小；④中间期细胞也能着色，是整个细胞核(其中含染色质)被染成深色。(2)②中盐酸的作用是改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。②中盐酸的质量分数为8%，温度为30℃，处理的时间是5 min，④中盐酸的质量分数为15%，温度为室温，处理时间为3～5 min。(3)有氧呼吸的第三阶段的场所为线粒体内膜，其变化为第一、二两个阶段产生的[H]与氧结合生成水，同时释放出大量能量。
12．(1)探究不同浓度的生长素溶液对早期幼苗生长发育的影响
(2)不同浓度的生长素对幼苗的影响不同
(3)①取6个培养皿，分别编号A、B、C、D、E、F，并垫上滤纸　②取等量的5种浓度的生长素溶液和蒸馏水分别移入6个培养皿中　③取等量的生长状况相同的已萌发的种子分别放入6个培养皿中　④将6个培养皿放在相同且适宜的环境中一段时间后，收集测量幼苗的株高并统计平均值
(4)1～10 mg/L　坐标曲线图如下图所示
(5)配制一系列浓度大于1 mg/L小于10 mg/L的生长素溶液，重复实验步骤①②③④的做法
13．(1)光合　H2O　(2)组2和组6　(3)葡萄糖　ATP　有氧呼吸　组4叶片不能进行有氧呼吸，淀粉的合成缺少ATP　(4)无
解析　(1)光照条件下，植物叶片通过光合作用产生淀粉，此过程中叶肉细胞释放的氧气来自于水的光解。(2)组3、组4、组7、组8因缺少空气而无法进行有氧呼吸。剩余四组中只有组2和组6为黑暗条件。(3)由题意可知，光合作用的产物中有淀粉，淀粉是由葡萄糖合成的，所以合成淀粉需要葡萄糖和有氧呼吸提供的ATP。组1、组3、组5、组7四组叶片在光下能够进行光合作用，所以有淀粉生成；组2叶片虽然在无光条件下，但由于外界溶液中含有葡萄糖并在溶液中通入空气，能够进行有氧呼吸，可以为淀粉的合成提供葡萄糖和ATP，所以组2叶片有淀粉的产生；组4中无氧气，不能进行有氧呼吸，淀粉合成缺乏ATP，所以组4无淀粉生成；组6和组8无光照，不能进行光合作用，外界溶液中也没有葡萄糖，故无淀粉生成。(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，则组7叶片由于缺乏二氧化碳而不能进行光合作用，故叶片中无淀粉。
14．(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
学案24　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　1.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)。
一、DNA分子的结构
1．DNA双螺旋结构模型的构建——沃森、克里克(1953年)
2．DNA双螺旋结构特点：(1)两条链____________盘旋成双螺旋结构。(2)________和________交替连接，排列在外侧，构成基本骨架；________排列在内侧。(3)两条链上的碱基通过________连接成碱基对。
3．碱基互补配对原则：A(腺嘌呤)一定与________________配对；G(鸟嘌呤)一定与________配对。
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
1．克里克的假说：半保留复制。2.实验方法：放射性同位素示踪法。
3．时期：有丝分裂的________和________________的间期。
4．条件：(1)模板：________________；(2)原料：____________________；(3)能量：ATP；(4)酶：________________。
5．特点：________；________复制：子代DNA＝母链＋子链。
6．准确复制的原因：DNA分子独特的____________，为复制提供了精确的模板；________________能够使复制准确无误地进行。
7．意义：保持了遗传信息的________。
想全了吗　生物体中DNA分子复制的具体场所有哪些？　
三、基因是有遗传效应的DNA片段
1．基因与DNA的关系
(1)一个DNA分子上有________个基因。构成基因的碱基数________DNA分子的碱基总数。
(2)基因是____________的DNA片段。
2．遗传信息与DNA关系
遗传信息蕴藏在DNA分子的____________之中。
3．DNA分子特性
(1)多样性：主要取决于____________多样性。
(2)________：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________结构。
想一想　DNA分子上所有的碱基序列都是遗传信息吗？
　
探究点一　DNA分子的结构及相关计算
1．分析下列DNA分子的构成过程，探讨下列问题：
(1)DNA的基本结构单位是________种____________。
(2)DNA分子中的________和________交替连接，排列在________侧，构成DNA分子的基本骨架。
(3)DNA分子的两条链通过________键连接；按________平行方式盘旋成________结构。
(4)配对的碱基，A与T之间形成________个氢键，G与C之间形成________个氢键。C—G比例越大，DNA结构越________。
2．DNA分子中碱基数量计算的规律
规律一：在DNA双链中，A＝____，G＝____，A＋G＝____＋C＝____＋C＝T＋____＝50%，＝＝____。
规律二：在DNA双链中，一条单链的(A＋G)/(T＋C)的值与另一条互补链的(A＋G)/(T＋C)的值互为________关系。
规律三：在DNA双链中，一条单链的(A＋T)/(G＋C)的值与另一条互补链的(A＋T)/(G＋C)的值是________的，也与整个DNA分子中的(A＋T)/(G＋C)的值是________的。
思维拓展
1．基本组成单位——4种脱氧核苷酸
腺嘌呤(A)腺嘌呤脱氧核苷酸
鸟嘌呤(G)鸟嘌呤脱氧核苷酸
胞嘧啶(C)胞嘧啶脱氧核苷酸
胸腺嘧啶(T)胸腺嘧啶脱氧核苷酸
2．每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸基，因此DNA分子中含有2个游离的磷酸基。
3．互补配对碱基之和所占比例“三不变”，即在一条链中互补配对碱基之和所占该链碱基的比例，等于其在互补链中的比例，也等于在整个DNA分子中所占比例及在mRNA中所占比例。
探究示例1　(2010·上海卷，4)细胞内某一DNA片段中有30%的碱基为A，则该片段中(　　)
A．G的含量为30% B．U的含量为30%
C．嘌呤含量为50% D．嘧啶含量为40%
听课记录：　
　
变式训练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%
探究点二　DNA分子的复制及相关计算
观察DNA复制的过程，回答下列问题：
1．DNA分子复制准确进行的原因是什么？
　
　
2．DNA复制的两个特点是什么？
　
　
3．某动物一DNA复制时，若从一端开始复制，理论上完成复制约需30s，而实际上只需12s左右，由此推测，DNA分子的复制是____(单、多)起点复制。
思维拓展
1．一个DNA分子复制n次后，得到的DNA分子数量为2n，增加的DNA分子数为2n－1，第n次复制增加的DNA分子数为2n－2n－1＝2n－1，如图所示：
2．某DNA分子中含某种碱基a个，则复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a×(2n－1)；第n次复制，需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a×2n－1。
3．若以被同位素标记的DNA分子的两条链为模板，复制n次后，标记DNA分子占2/2n，标记的DNA单链占所有单链的1/2n；若用同位素标记原料，则复制n次后，标记DNA分子占100%，标记的单链占1－1/2n。
探究示例2　(2010·山东理综，7)蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续分裂至中期，其染色体的放射性标记分布情况是(　　)
A．每条染色体的两条单体都被标记
B．每条染色体中都只有一条单体被标记
C．只有半数的染色体中一条单体被标记
D．每条染色体的两条单体都不被标记
听课记录：　
　
变式训练2　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。
探究点三　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。
探究示例3　(2010·金陵中学摸底)若下图是果蝇某条染色体上的一段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．白眼基因基本组成单位是4种碱基
听课记录：　
　
变式训练3　(2010·福建三明一调)如图是科学家对果蝇一条染色体上的基因测定结果，关于该图说法正确的是(　　)
A．控制朱红眼与深红眼的基因是等位基因
B．控制白眼和朱红眼的基因在遗传时遵循着基因的分离定律
C．该染色体上的基因在后代中都能表达
D．该染色体上的碱基数A＝T，G＝C
题组一　DNA的结构、复制及相关计算
1．(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
2．关于下图DNA分子片段的说法不正确的是(多选)(　　)
A．解旋酶作用于③部分
B．②处的碱基对缺失导致染色体结构的变异
C．把此DNA放在含15N的培养液中复制2代，子代含15N的DNA占3/4
D．该DNA的特异性表现在碱基种类和(A＋T)/(G＋C)的比例上
3．(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
4．(2010·常州质检)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．(2011·安徽理综，5)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
7．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　基因、DNA和染色体之间的关系
8．人类第14号染色体信息已破译，总计含87 410 661个碱基对，研究报告称，第14号染色体含有1 050个基因和基因片段。则平均每个基因含有的碱基数为(　　)
A．83 248 B．166 496
C．1 050 D．不能确定
9．下列关于基因的说法，正确的是(多选)(　　)
A．基因是控制生物性状的DNA的功能单位
B．基因是DNA的随机片段，与DNA是局部与整体的关系
C．基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表着遗传信息
D．一个DNA分子上有许多基因，基因具有多样性
10．一条染色体含有一个DNA分子，一个DNA中有许多个基因。若该DNA中某个脱氧核苷酸发生了改变，下列各项叙述错误的是(　　)
A．DNA的分子结构发生了改变
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
11．(2010·苏州月考)同源染色体上的两个DNA分子大小一般是相同的，那么在这两个DNA分子的同一位置上的基因(　　)
A．碱基对的排列顺序相同
B．碱基对的排列顺序不同
C．可能相同也可能不同
D．与在染色体上的位置无关
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
答 案
题组三　应用提升
12．(实验题)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：_______________________________________________________。
学案24　DNA分子的结构、复制及基因是有遗传效应的DNA片段
课前准备区
一、2.(1)反向平行　(2)脱氧核糖　磷酸　碱基　(3)氢键
3．T(胸腺嘧啶)　C(胞嘧啶)
思考　五种元素：C、H、O、N、P；四种碱基：A、G、C、T，相应的有四种脱氧核苷酸；三种物质：磷酸、脱氧核糖、含氮碱基；两条长链：两条反向平行的脱氧核苷酸链；一种螺旋：规则的双螺旋结构。
二、3.间期　减数第一次分裂前　4.(1)DNA分子的两条链
(2)4种游离的脱氧核苷酸　(4)解旋酶、DNA聚合酶
5．边解旋边复制　半保留　6.双螺旋结构　碱基互补配对原则　7.连续性
想全了吗　真核生物：细胞核、线粒体、叶绿体；原核生物：拟核、质粒；病毒：宿主细胞内。
三、1.(1)许多　小于　(2)有遗传效应　2.碱基排列顺序
3．(1)碱基排列顺序　(2)特异性　(3)双螺旋
想一想　不是，只有基因中控制生物遗传性状的脱氧核苷酸序列才是遗传信息。
课堂活动区
探究点一
1．(1)4　脱氧核苷酸　(2)脱氧核糖　磷酸　外　(3)氢　反向　双螺旋　(4)2　3　稳定
2．T　C　T　A　G　1　倒数　相等　相等
探究示例1　C　[在DNA分子中，A＝T，G＝C，故嘌呤的含量＝嘧啶的含量＝50%。A占30%，则G占50%－30%＝20%。DNA分子中不含U。]

变式训练1　A　[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。]
探究点二
1．准确进行的原因如下：①DNA独特双螺旋结构为复制提供精确模板；②碱基互补配对原则保证复制能够准确地进行。
2．DNA复制的两个特点是：边解旋边复制；半保留复制。前者指的是复制过程特点，后者指的是复制的结果特点。
3．多
探究示例2　B　[完成一个细胞周期后，一条染色体上只有一个DNA分子，这一DNA分子的一条链为正常链，一条链为标记链。再复制一次后得到两个DNA分子，一个DNA分子的两条链全为正常链，另一DNA分子的一条链为正常链，另一条链为标记链，这两个DNA分子位于同一染色体的姐妹染色单体上。]
变式训练2　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。
探究点三
1．染色体　1或2　DNA　许多　功能结构　脱氧核苷酸　许多　2.DNA　蛋白质　线性
探究示例3　B　[本题考查基因概念的相关知识。解题过程中要理解基因的含义，把握基因与DNA的关系。基因是有遗传效应的DNA片段，其基本组成单位与DNA相同，即为脱氧核苷酸，脱氧核苷酸共有4种，故D错误；每个DNA分子上含有很多个基因，每个基因中含有许多个脱氧核苷酸，故A错误；染色体是DNA的主要载体，白眼基因位于染色体上，是细胞核基因，故C错误。]
变式训练3　D　[等位基因位于同源染色体上，遵循基因的分离定律，朱红眼与深红眼、白眼与朱红眼是位于同一染色体上的基因，不是等位基因，也不遵循基因的分离定律。基因是选择性表达的，该染色体上的基因在后代中不都能表达。]
构建知识网络
①多样性　②特异性　③DNA片段　④遗传信息
⑤边解旋边复制　⑥半保留复制
课后练习区
1．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。]
2．BCD　[DNA的特异性表现在碱基对的排列顺序上，基因中碱基对的缺失导致基因突变，而不是染色体变异。把此DNA放在15N的培养基中复制2代，子代含15N的DNA占100%。]
实验链接　探究DNA复制的方法和原理
(1)方法：同位素标记法。
(2)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．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。]
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。]
6．D　[由图可以看出，甲图所示为DNA分子的复制过程，其方式为半保留复制，产生两个相同的子代DNA分子；乙图所示为以DNA分子的一条链为模板，产生单链RNA的转录过程，故A项错误。DNA分子复制过程可发生在细胞核、叶绿体、线粒体中，转录过程主要发生在细胞核中，B项错误。在上述两个过程中，均需要解旋酶参与，故C项错误。在一个细胞周期中，DNA分子只复制一次，在整个细胞周期中每时每刻都需要多种酶的参与，多数酶的化学本质是蛋白质，因而转录、翻译过程贯穿于细胞周期的始终，因此，乙图所示过程可起始多次，D项正确。]
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。
7．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。]
8．D　[在染色体的DNA分子上，既有有遗传效应的DNA序列——基因，也有无遗传效应的DNA序列。]
9．ACD　[一个DNA分子上有许多基因，基因是有遗传效应的DNA片段，携带了逐代传递的遗传信息，这些片段就是遗传信息的物质载体，可表达为一定的产物如蛋白质或RNA，传递着支配生命活动的指令，所有生物的生命活动无不直接或间接地在基因控制之下。基因既是调控生命和生命活动及其多样性的基本因子，又是用于人工操作改造生命属性的基本元件，是DNA的功能单位。人类基因组计划测定的24条染色体上的DNA碱基序列有30亿个碱基对，其中构成基因的碱基数不到总碱基数的2%，这说明了基因不是DNA上的随机片段，在基因与基因之间有很多“空白”的基因区间。]
10．C　[DNA分子是由一系列脱氧核苷酸按照碱基互补配对原则形成的双螺旋结构，脱氧核苷酸序列代表DNA的特异性。当DNA中某个脱氧核苷酸发生改变时，DNA的结构即发生变化，遗传信息也可能发生改变，由该DNA分子控制合成的蛋白质也可能改变。但基因是DNA分子上有遗传效应的片段，若发生改变的脱氧核苷酸位于非基因片段中，则不会引起基因结构的改变，因此选项C所述不正确。]
11．C　[同源染色体上相同位置的基因为相同基因或等位基因。]
12．(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。
学案25　基因指导蛋白质的合成
及对性状的控制
考纲要求　1.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)。2.基因与性状的关系(Ⅱ)。
一、基因指导蛋白质的合成
1．RNA的结构和种类
(1)结构：与DNA相比，RNA在组成上的差异表现在：五碳糖是________，碱基组成中没有T，而替换为________。
(2)种类：________、tRNA和________三种。
2．遗传信息的转录
(1)概念：在________中，以________的一条链为模板，合成________的过程。
(2)原料：4种游离的____________。
(3)碱基配对：________、C－G、G－C、________。
3．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，以________为模板合成__________________的过程。
②场所：细胞质中的________。
③运载工具：________。
④碱基配对：________、C－G、G－C。
(2)密码子
①概念：遗传学上把________上决定一个氨基酸的____________叫一个密码子。
②种类：共64种，其中决定氨基酸的密码子共有______种。
(3)转运RNA
①结构：形状像三叶草的叶，一端是携带________的部分，另一端有三个碱基可与密码子互补配对，称为________。
②种类：61种。
考考你　密码子与氨基酸有怎样的对应关系？
　
　
二、基因、蛋白质与性状的关系
1．基因对性状的控制
(1)直接控制：通过控制________________来直接控制生物性状。
(2)间接控制：通过控制________来控制代谢过程，进而控制生物性状。
2．基因与性状的关系
(1)基因与性状的关系并不都是简单的________关系。如人的身高可能是由________决定的，同时，后天的营养和体育锻炼等对身高也有重要作用。
(2)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，精细地调控着生物体的性状。
思考　基因与性状的关系，体现了基因型、表现型、环境三者之间的什么关系？
　
　
探究点一　基因指导蛋白质的合成
结合图示完成基因指导蛋白质合成过程关系
思维拓展　遗传信息、密码子、反密码子的比较
比较项目
概念
作用
存在位置
种类、数量
特点
相互联系
遗传
信息
基因中脱氧核苷酸的排列顺序
控制生物的遗传性状
DNA
不同基因中脱氧核苷酸的数量、排列顺序不同，决定遗传信息特异性
DNA两条链上的碱基互补
基因中脱氧核苷酸的序列决定mRNA中核糖核苷酸的序列，mRNA中碱基序列与基因模板链中碱基序列互补配对，密码子与相应反密码子的序列互补配对
密码子
mRNA中决定一个氨基酸的三个相邻碱基
直接决定蛋白质中的氨基酸序列
mRNA
64种(3种终止密码子、61种决定氨基酸的密码子)
与DNA模板链上的碱基互补(T被U取代)
反密码子
tRNA中与mRNA密码子互补配对的三个碱基
识别密码子，转运氨基酸
tRNA
理论上61种(实际不详)
与mRNA的碱基互补
探究示例1　(2010·天津卷，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(反密码子)
A
氨基酸
苏氨酸
A．TGU B．UGA C．ACU D．UCU
听课记录：　
　
探究点二　中心法则的理解
依据中心法则式完成填空：
1．图中生理过程①、②、③分别叫________、________、________，进行的场所依次是________、________、________。
2．图中④________、⑤________只发生在______________的细胞中。
3．图中的三个实线箭头表示的含义是________________。
思维拓展　中心法则与生物种类的关系
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
(1)
(2)
3．中心法则体现了DNA的两大基本功能
(1)传递遗传信息：它是通过DNA复制完成的，发生于亲代产生子代的生殖过程或细胞增殖过程中。
(2)表达遗传信息：它是通过转录和翻译完成的，发生在个体发育过程中。
探究示例2　中心法则是指(　　)
A．遗传信息的“转录”和“翻译”过程
B．遗传信息的“转录”、“翻译”及“表达”过程
C．DNA复制和“转录”过程中碱基互补配对过程
D．遗传信息通过DNA复制以及“转录”和“翻译”的传递过程
听课记录：　
　
探究点三　基因对性状的控制
1．分析基因对豌豆粒型、镰刀型细胞贫血症影响的示意图，总结基因对性状的两种控制方式：
豌豆粒型
镰刀型细胞贫血症
　
(1)________________________________________________________________________。
(2)________________________________________________________________________。
2．如何理解“基因和性状间并不都是线性关系”？
　
　
思维拓展
1．
2．线粒体、叶绿体中也有DNA、基因存在，这些部位基因的表达受核基因调控、制约，但其基因的复制、转录、翻译均是在基因所属细胞器中的核糖体上完成的。
探究示例3　(2010·南通模拟)着色性干皮症是一种常染色体隐性遗传病，起因为DNA损伤，患者体内缺乏DNA修复酶，DNA损伤后不能修补从而引起突变。这说明一些基因(　　)
A．通过控制酶的合成，从而直接控制生物性状
B．通过控制蛋白质分子结构，从而直接控制生物性状
C．通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状
D．可以直接控制生物性状，发生突变后生物性状随之改变
听课记录：　
　
题组一　基因表达
1．(2011·北京理综，4)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
B．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
2．(2010·连云港摸底)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
3．(2011·江苏卷，7)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
4．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
5．下表有关基因表达的选项中，不可能的是(　　)
基因
表达的细胞
表达产物
A
细菌抗虫蛋白基因
抗虫棉叶肉细胞
细菌抗虫蛋白
B
人酪氨酸酶基因
正常人皮肤细胞
人酪氨酸酶
C
动物胰岛素基因
大肠杆菌工程菌细胞
动物胰岛素
D
兔血红蛋白基因
兔成熟红细胞
兔血红蛋白
6.(2011·温州模拟)下列关于密码子的叙述错误的是(　　)
A．mRNA可以通过逆转录合成目的基因
B．tRNA利用氨基酸与密码子发生互补配对并进一步合成多肽
C．信使RNA上的3个相邻的碱基可能是密码子也可能不是
D．一种氨基酸可以由多种密码子决定，一种密码子不一定决定一种氨基酸
题组二　中心法则及基因对性状的控制
7．(2011·淮安调研)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
8．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
9．(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 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
题组三　应用提升
10．(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
11．(2010·全国卷Ⅱ，34)某种细菌体内某氨基酸(X)的生物合成途径如图：
底物中间产物1中间产物2X
这种细菌的野生型能在基本培养基(满足野生型细菌生长的简单培养基)上生长，而由该种细菌野生型得到的两种突变型(甲、乙)都不能在基本培养基上生长；在基本培养基上若添加中间产物2，则甲、乙都能生长；若添加中间产物1，则乙能生长而甲不能生长。在基本培养基上添加少量的X，甲能积累中间产物1，而乙不能积累。请回答：
(1)根据上述资料可推断：甲中酶__________的功能丧失；乙中酶________的功能丧失，甲和乙中酶________的功能都正常。由野生型产生甲、乙这两种突变型的原因是野生型的____________(同一、不同)菌体中的不同__________发生了突变，从而导致不同酶的功能丧失。如果想在基本培养基上添加少量的X来生产中间产物1，则应选用__________(野生型、甲、乙)。
(2)将甲、乙混合接种于基本培养基上能长出少量菌落，再将这些菌落单个挑出分别接种在基本培养基上都不能生长。上述混合培养时乙首先形成菌落，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)在发酵过程中，菌体中X含量过高时，其合成速率下降。若要保持其合成速率，可采取的措施是改变菌体细胞膜的__________，使X排出菌体外。
学案25　基因指导蛋白质的合成及对性状的控制
课前准备区
一、1.(1)核糖　U(尿嘧啶)　(2)mRNA　rRNA　2.(1)细胞核　DNA　RNA　(2)核糖核苷酸　(3)A－U　T－A
3．(1)①mRNA　具有一定氨基酸顺序的蛋白质　②核糖体　③tRNA　④A－U、U－A　(2)①mRNA　三个相邻碱基　②61　(3)①氨基酸　反密码子
考考你　一种密码子只能决定一种氨基酸(终止密码子除外)，一种氨基酸可由一种或多种密码子决定。
二、1.(1)蛋白质分子结构　(2)酶的合成
2．(1)线性　多个基因
思考　表现型＝基因型＋环境
课堂活动区
探究点一
转录　mRNA　翻译　脱氧核苷酸序列　氨基酸序列　遗传密码　氨基酸　细胞核　细胞质
探究示例1　C　[反密码子与密码子互补，所以苏氨酸密码子第三个碱基为U，且密码子由mRNA上的碱基组成，不含碱基T，所以A、B错。根据mRNA与DNA中模板链互补可推知苏氨酸密码子为UGA或ACU，故选C。]
探究点二
1．复制　转录　翻译　细胞核　细胞核　核糖体
2．逆转录　RNA的复制　被RNA病毒寄生
3．遗传信息的传递过程
探究示例2　D

探究点三
1．(1)间接途径——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　(2)直接途径——通过控制蛋白质的结构，直接控制生物体的性状
2．(1)一般而言，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，如玉米叶绿素的形成至少与50多个不同基因有关。
(3)有些基因则会影响多种性状，如决定豌豆开红花的基因也决定结灰色的种子。
探究示例3　C　[DNA的损伤影响了DNA修复酶的合成，进而性状改变，表明基因是通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状的。]
构建知识网络
遗传信息传递　遗传信息表达　蛋白质结构　酶　性状
课后练习区
1．D　[胰岛素基因包括两条DNA单链，在合成蛋白质的过程中是以其中一条链为模板进行转录、翻译并合成蛋白质的，并不是两条DNA单链分别编码A、B两条肽链，故A选项错误。沸水浴加热会使胰岛素的空间结构遭到破坏，发生不可逆的变化，使其失活，加热一般不能使肽键断裂，故B选项错误。胰岛素的功能既与氨基酸的种类、数量、排列顺序有关，也与肽链的空间结构有关，故C选项错误。核糖体合成的多肽链经过内质网、高尔基体内某些蛋白酶的作用形成一定的空间结构才能形成胰岛素，故D选项正确。]
2．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。]
3．C　[转录是以DNA的一条链为模板、以核糖核苷酸为原料合成RNA的过程，A项正确；转录过程需要RNA聚合酶的催化，RNA聚合酶能首先识别并结合到启动子上，驱动基因转录出mRNA，B项正确，以mRNA为模板翻译合成蛋白质时移动的是核糖体，C项错误；一个氨基酸可以有几种不同的密码子，这样有时由于差错导致的密码子改变却不会改变氨基酸，从而保持生物性状的相对稳定，D项正确。]
4．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。
(2)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。
5．D　[哺乳动物成熟红细胞无细胞核及细胞器，其内的血红蛋白是在其成熟之前合成的。通过基因工程可将细菌抗虫蛋白基因导入抗虫棉叶肉细胞而后表达生成细菌抗虫蛋白；也可将动物胰岛素基因导入大肠杆菌使其在大肠杆菌内表达生成动物胰岛素。正常人皮肤细胞中的酪氨酸酶基因表达，可生成酪氨酸酶，在该酶的作用下产生黑色素，使其肤色正常。]
6．B　[A项正确，mRNA可通过逆转录合成相应的DNA分子；B项错误，多肽的合成是在核糖体上，由tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子互补配对，将特定的氨基酸脱水缩合而成的；C项正确，mRNA上决定氨基酸的三个连续的碱基称作一个密码子，相邻的3个碱基不一定决定氨基酸，即不是密码子；D项正确，共64个密码子，其中61个能决定20种氨基酸，有的氨基酸只由一种密码子决定，有的氨基酸可由多种密码子决定。三个终止密码子不决定氨基酸。]
7．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。]
相关链接　中心法则五个过程的比较
过程
模板
原料
碱基互补
产物
实例
DNA复制
DNA→DNA
DNA的两条链
A、T、C、G四种脱氧核苷酸
A—T
T—A C—G G—C
DNA
绝大多数生物
DNA转录
DNA→RNA
DNA的一条链
A、U、C、G四种核糖核苷酸
A—U T—A C—G G—C
RNA
绝大多数生物
翻译
RNA→多肽
mRNA
20余种氨基酸
A—U U—A C—G G—C
多肽
所有生物(病毒依赖宿主细胞)
RNA复制RNA→RNA
RNA
A、U、C、G四种核糖核苷酸
A—U U—A C—G G—C
RNA
以RNA为遗传物质的生物
RNA逆转录RNA→DNA
RNA
A、T、C、G四种脱氧核苷酸
A—T U—A C—G G—C
DNA
某些病毒、HIV等
8.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。]
9．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)。
10．(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。
11．(1)b　a　c　不同　基因　甲
(2)甲产生的中间产物1供给乙，使乙能够合成X，保证自身生长产生菌落(其他合理答案也可)
(3)通透性
解析　(1)根据题意，在基本培养基上添加中间产物2，则甲、乙都能生长，说明甲和乙中酶c功能都正常；若添加中间产物1，则乙能生长而甲不能生长，说明甲中酶b功能丧失，乙中酶b功能正常；在基本培养基上添加少量的X，乙不能积累中间产物1，说明乙中酶a功能丧失。产生这两种突变的原因是野生型的不同菌体中不同基因发生了突变，从而导致了酶a和酶b功能的丧失。因为在基本培养基上添加少量的X，甲能积累中间产物1，乙不能积累中间产物1，则应选用甲。(2)因为甲能积累中间产物1，而乙只要添加中间产物1就能生长，所以将甲、乙混合接种于基本培养基上时，甲产生的中间产物1供给乙利用，使乙能够合成X，从而保证乙自身生长形成菌落。(3)在发酵过程中，菌体中代谢产物(X)的浓度过高会使细胞内某些酶的活性降低，从而降低细胞的合成速率，此时如果能够改变菌体细胞膜的通透性，使代谢产物(X)排出菌体外，则X的合成速率就会提高。
学案28　染色体变异
考纲要求　1.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)。
一、染色体结构变异
1．类型
2．结果：使排列在染色体上的基因的____或________发生改变，从而引起性状的变异。
想一想　四分体时期，非姐妹染色单体之间的交叉互换引起的变异属于染色体易位变异吗？
　
　
二、染色体数目变异
1．染色体组：细胞中的一组____________，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。
2．二倍体：由受精卵发育而来，________内含有两个染色体组的个体。
3．多倍体
(1)概念：由受精卵发育而来，体细胞内含有________________染色体组的个体。
(2)特点：植株茎秆粗壮，________________都比较大，糖类和蛋白质等营养物质的含量相对高。
(3)人工诱导多倍体
①方法：用________处理萌发的种子或幼苗。
②原理：秋水仙素能够抑制________形成，导致染色体不分离，引起细胞内________加倍。
知道吗　人工诱导多倍体为什么要强调“处理萌发的种子或幼苗”？
　
　
4．单倍体
(1)概念：由配子发育而来的个体，体细胞中含有__________染色体数目的个体。
(2)特点：植株矮小，而且________。
(3)单倍体育种
①过程：花药__________正常生殖的纯合子新品种
②优点：________________。
思考　判断某个体是否为单倍体的依据是什么？
　
　
探究点一　染色体结构的变异
根据图像回答问题：
1．判断上述4幅图解分别表示染色体结构变异的哪种类型？　
2．结果：染色体结构的改变，会使排列在染色体上的______或________发生改变，而导致性状的变异。
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。
探究示例1　(2011·扬州月考)下列变异中，属于染色体结构变异的是(　　)
A．染色体中DNA的一个碱基对缺失
B．同源染色体的非姐妹染色单体之间的交叉互换
C．果蝇第Ⅱ号染色体上的片段与第Ⅲ号染色体上的片段发生交叉互换
D．将人类的胰岛素基因与大肠杆菌的DNA分子拼接，利用细菌发酵生产人类胰岛素
听课记录：　
　
探究点二　染色体数目的变异
1．观察雌雄果蝇体细胞的染色体图解，探讨以下问题：
(1)染色体组的概念是什么？
(2)就雄果蝇来说，共有________个染色体组，其中一组包括________，另一组包括________。而其产生的精子中只含有________组染色体，为__________________，包括________条染色体。
2．填空完成单倍体、二倍体和多倍体的比较：
项目
单倍体
二倍体
多倍体
概念
体细胞中含有本物种____染色体数目的个体
由受精卵发育而来，体细胞中含有____个染色体组的个体
由受精卵发育而来，体细胞中含有____个或____个以上染色体组的个体
实例
蜜蜂的雄蜂
人、果蝇、玉米
香蕉、马铃薯
发育起点
____
______
受精卵或合子
人工诱导方法
花药离体培养
无
________处理萌发的种子或者幼苗；____处理植物分生组织细胞
植株特点
植株____，高度____
正常
植株____，叶片、果实、种子较大，营养物质含量____
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．关于染色体组
(1)一个染色体组中不含同源染色体；(2)一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同；(3)一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因(即所有非同源染色体)。
探究示例2　(2011·泰州质检)下列关于染色体组的叙述正确的是(　　)
①一个体细胞中任意两个染色体组之间的染色体形态、数目一定相同　②一个染色体组携带着控制一种生物生长发育、遗传和变异的全部信息　③一个染色体组中各个染色体的形态和功能各不相同，互称为非同源染色体 ④体细胞含有奇数个染色体组的个体，一般不能产生正常可育的配子
A．②③ B．①②③④
C．③④ D．②③④
听课记录：　
　
题组一　染色体变异的概念及类型
1．有丝分裂间期由于某种原因DNA复制中途停止，使一条染色体上的DNA分子缺少若干基因，这属于(　　)
A．基因突变 B．染色体变异
C．基因重组 D．基因的自由组合
2．图示细胞中含有的染色体组数目分别是(　　)
A．5个、4个 B．10个、8个
C．5个、2个 D．2.5个、2个
3．(2011·长沙质检)现代生物进化理论认为，突变和基因重组能产生生物进化的原材料，下列哪种变异现象不属于此类突变的范畴(　　)
A．黄色黄色、绿色 B．红眼果蝇中出现了白眼
C．猫叫综合征 D．无子西瓜
4．(2010·鞍山一中三模)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
5．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
6．(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
7．(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
8．(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
9．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(　　)
10．下列说法正确的是(　　)
A．生物的精子或卵细胞一定都是单倍体
B．体细胞中含有3个或3个以上染色体组的必定是多倍体
C．六倍体小麦花粉离体培育成的个体是三倍体
D．八倍体小黑麦花粉离体培育成的个体是含有4个染色体组的单倍体
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
题组三　应用提升
11．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。
12．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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
学案28　染色体变异
课前准备区
一、某一片段缺失　增加某一片段　位置颠倒　另一条非同源染色体　2.数目　排列顺序
想一想　不属于。因为在减数分裂四分体时期，同源染色体中非姐妹染色单体之间相应部分的交叉互换属于基因重组。所以在理解染色体结构变异易位时一定要注意是发生在非同源染色体之间片段的移接。
二、1.非同源染色体　2.体细胞　3.(1)三个或三个以上　(2)叶片、果实、种子　(3)①秋水仙素　②纺锤体　染色体
知道吗　萌发的种子或幼苗是植物体分生组织的部位，或者说是细胞有丝分裂旺盛的部位，通过秋水仙素处理后，才能使植物体产生的新细胞染色体数目加倍，从而形成多倍体。
4．(1)本物种配子　(2)高度不育　(3)①单倍体植株
②明显缩短育种年限
思考　判断某个体是否为单倍体的依据为个体发育的起点，而不是其体细胞中所含的染色体组的数目。
课堂活动区
探究点一
1．①缺失　②倒位　③重复　④易位
2．基因数目　排列顺序
探究示例1　C　[本题考查对染色体结构变异的理解。A项中的一个碱基对缺失属于基因突变；B项的交叉互换是基因重组的一种形式；C项的交叉互换发生在非同源染色体之间，属于染色体结构的变异；D项是通过基因工程来实现的，其实质是不同种生物的基因组合在一起，属于基因重组。]
探究点二
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)两　X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ　Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ　一　X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ或Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ　4
2．配子　两　三　三　配子　受精卵　秋水仙素　低温　弱小　不育　粗大　高
探究示例2　D　[本题考查对染色体组概念的理解。染色体组是指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长生发育、遗传和变异的全部信息。若某个体的体细胞含有奇数个染色体组，则该细胞在减数分裂过程中，染色体联会发生紊乱，不能形成正常可育的配子。]
构建知识网络
结构　数目　缺失　重复　染色体组　单倍体
课后练习区
1．B　[涉及多个基因的缺少，应属于染色体片段缺失变异，而非发生个别碱基对变化的基因突变。]
2．A　[由甲图可知，染色体数目为10条，形态为2种，据公式染色体组的数目＝，故图甲的染色体组数为5。由图乙可知其基因型为AAaaBBbb，据染色体组数为控制同一性状的相同基因或等位基因出现的次数，故染色体组数为4。]
知识链接　染色体组数量的判断方法
(1)据细胞分裂图像进行识别判断
以生殖细胞中的染色体数为标准，判断题目图示中的染色体组数。如下图所示：
①减数第一次分裂前期，染色体4条，生殖细胞中染色体2条，每个染色体组有2条染色体，该细胞中有2个染色体组。
②减数第一次分裂末期或减数第二次分裂前期，染色体2条，生殖细胞中染色体2条，每个染色体组有2条染色体，该细胞中有1个染色体组。
③减数第一次分裂后期，染色体4条，生殖细胞中染色体2条，每个染色体组有2条染色体，该细胞中有2个染色体组。
④有丝分裂后期，染色体8条，生殖细胞中染色体2条，每个染色体组有2条染色体，该细胞中有4个染色体组。
(2)据染色体形态判断
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3条、b中两两相同、c中各不相同，则可判定它们分别含3个、2个、1个染色体组。
(3)据基因型判断
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基因或相同基因，如图所示：(d～g中依次含4、2、3、1个染色体组)
(4)据染色体数/形态数的比值判断
染色体数/形态数的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。
3．A　[“突变和基因重组为生物进化提供原材料”中的突变是广义的突变，包括基因突变和染色体变异，B属基因突变，C、D属染色体变异。A中绿色的出现属隐性基因的纯合，不属于突变。]
4．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。]
5．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。]
6．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。]
7．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。]
8．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。
9．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。]
10．D　[单倍体是对生物个体的描述，不是对细胞而言，A项错误；判断某个体是几倍体应首先判断发育的来源，若某个体由生殖细胞发育而来，则一定是单倍体，与细胞中染色体组的数量无关，所以B项错误；C项中得到的个体是单倍体；D项符合上述判断单倍体的条件。]
11．(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
12．(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)
学案29　人类的遗传病
考纲要求　1.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)。
一、人类常见遗传病的类型
1．单基因遗传病
(1)概念：受____________控制的遗传病。
(2)分类
①显性基因引起的：如多指、并指、抗VD佝偻病等。
②隐性基因引起的：如白化病、苯丙酮尿症、先天性聋哑、镰刀型细胞贫血症。
2．多基因遗传病
(1)概念：受__________________________控制的人类遗传病。
(2)特点：在______发病率比较高。
(3)病例：________________、青少年型糖尿病、冠心病、哮喘病等。
名师点拨　多基因遗传病具有易受环境影响的特点，充分说明了性状的表现型是遗传物质和环境共同作用的结果。
3．染色体异常遗传病
(1)概念：由染色体异常引起的遗传病。
(2)病例：________________、猫叫综合征。
思考　先天性疾病都是遗传病吗？
　
　
判一判　(2009·江苏卷，18)
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。
　
　
二、遗传病的监测和预防
1．手段：主要包括________和________。
2．意义：在一定程度上有效地预防遗传病的____________和发展。
3．遗传咨询的内容和步骤
(1)医生对咨询对象进行身体检查，了解________，对是否患有某种遗传病作出诊断。
(2)分析遗传病的________。
(3)推算出后代的________________。
(4)向咨询对象提出防治对策和建议，如________、进行________等。
4．产前诊断：指在胎儿出生前，医生用专门的检测手段，如______________、______________、孕妇血细胞检查以及________等手段，确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病。
　
想一想　胎儿的色盲或者色弱可以进行产前诊断吗？
　
　
三、人类基因组计划与人体健康
1．人类基因组计划的目的：测定人类基因组的________________，解读其中包含的________。
2．参与人类基因组计划的国家：________、英国、德国、日本、法国和________，中国承担1%的测序任务。
了解吗　人类有46条染色体，人类基因组计划要测定几条染色体上的基因？水稻含有24条染色体，水稻基因组包含几条染色体上的基因？
　
　
探究点一　人类常见的遗传病类型
熟悉人类常见的遗传病类型，完成下表填空：
分类
常见病例及表示方法
遗传特点
单基因遗传病
常染色体
____
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
____
苯丙酮尿症
①无性别差异
②隐性纯合发病
______
先天性聋哑
伴X染色体
显性
显性
________
①与性别有关，含致病基因就患病，____________
②有连续遗传现象
遗传性慢性肾炎
隐性
进行性肌营养不良
①与性别有关，纯合女性或含致病基因的男性患病，男患多于女患
②有交叉遗传、隔代发病的现象
________
血友病
伴Y染色体遗传病(如外耳道多毛症)
具有“男性______”的特点
多基因
遗传病
腭裂、无脑儿、____________、______________
①常表现出家族聚集现象
②易受环境影响
③______中发病率较高
染色体异常
遗传病
____________、猫叫综合征、性腺发育不良等
往往造成较严重的后果，甚至胚胎期就引起自然流产
思维拓展
1．只有单基因遗传病符合孟德尔遗传定律。
2．单基因遗传病受一对等位基因控制，不是一个基因控制。
3．携带遗传病基因的个体不一定会患遗传病，如Aa不是白化病患者；不携带遗传病基因的个体也可能患遗传病，如染色体异常遗传病。
4．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
指一个家族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
提醒　用集合的方式表示遗传病与两类疾病的关系如下：
探究示例1　(2009·江苏卷，18)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
A．①② B．③④ C．①②③ D．①②③④
听课记录：　
　
探究点二　遗传病的监测和预防以及人类基因组计划
1．人类遗传病的监测和预防措施有哪些？
　
　
2．人类基因组计划的任务是什么？
　
　
思维拓展
1．优生措施：禁止近亲结婚，提倡适龄生育。
2．人类基因组计划的影响
(1)正面效应：可以了解与癌症、糖尿病、老年性痴呆、高血压等疾病有关的基因，以便进行及时有效的基因诊断和治疗；可以在出生时进行遗传病的风险预测和预防等。(2)负面效应：可能引起基因歧视等伦理道德问题。
3．产前诊断：B超检查属于个体水平；羊水检查，孕妇血细胞检查属于细胞水平；基因诊断属于分子水平。
探究示例2　(2011·徐州质检)幸福的家庭都不希望降生一个有缺陷的后代，因此有必要采取优生措施。下列选项正确的是(　　)
A．基因诊断可以用来确定胎儿是否患有猫叫综合征、色盲等
B．用酪氨酸酶能对白化病进行基因诊断
C．遗传咨询是预防遗传病发生的最主要方法
D．禁止近亲结婚是预防遗传病发生的最简单有效的方法
听课记录：　
　
变式训练　下表是四种人类遗传病的亲本组合及优生指导，其中错误的是(　　)
遗传病
遗传方式
夫妻基因型
优生指导
A
抗维生素
D佝偻病
X染色体
显性遗传
XaXa×XAY
选择生
男孩
B
红绿色
盲症
X染色体
隐性遗传
XbXb×XBY
选择生
女孩
C
白化病
常染色体
隐性遗传
Aa×Aa
选择生
女孩
D
并指症
常染色体
显性遗传
Tt×tt
产前基
因诊断
实验探究　调查人群中的遗传病
1．完成实验原理填空：
(1)调查时，最好选取群体中发病率较高的________遗传病，如红绿色盲、白化病等。
(2)调查某种遗传病的发病率时，要在________中随机抽样调查，并保证调查的群体________。
某种遗传病的发病率＝(某种遗传病的患病人数/某种遗传病的被调查人数)×100%
(3)调查某种遗传病的遗传方式时，要在____________调查，绘遗传系谱图。
2．熟悉实验流程，完成填空：
思维拓展　调查“遗传病发病率”与“遗传方式”的区别
项目

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
×100%
遗传方式
患者家系
正常情况与患病情况
分析基因显隐性及所在的
染色体类型
探究示例3　下面是某校生物科技小组“调查人群中某种性状的遗传”课题的研究方案，回答有关问题。
Ⅰ.调查步骤：
(1)确定要调查的遗传病，掌握其症状及表现。
(2)设计记录表格及调查要点如下：
(3)分多个小组调查，获得足够大的群体调查数据。
(4)汇总总结，统计分析结果。
Ⅱ.回答问题：
(1)人群中的性状很多，在下列4项中，不应选择______项进行遗传方式调查，其理由是________________________________________________________________________。
A．能否卷舌 B．身高
C．A、B、O血型 D．红绿色盲
(2)请在表格中的相应位置填出可能的双亲性状。
(3)如果要进一步判断该性状的遗传方式，还应注意以下问题：
①调查单位最好是________。
②为了方便研究，可绘制________图。
(4)通过________________________的手段，对遗传病进行监测和预防，在一定程度上能够有效地预防遗传病的发生和发展。
题组一　遗传病类型及调查
1．下列人群中哪类病的传递符合孟德尔的遗传规律(　　)
A．单基因遗传病 B．多基因遗传病
C．染色体异常遗传病 D．传染病
2．(2011·常州质检)在下列人类生殖细胞中，哪两种生殖细胞的结合会产生先天性愚型的男性患儿(多选)(　　)
A．23A＋X B．22A＋X
C．21A＋X D．22A＋Y
3．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
4．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
5．(2011·广东卷，6)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．Ⅱ－5是该病致病基因的携带者
C．Ⅱ－5与Ⅱ－6再生患病男孩的概率为1/2
D．Ⅲ－9与正常女性结婚，建议生女孩
题组二　遗传病预防及人类基因组计划
6．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
7．(2011·天津卷，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。
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142 bp片段，其致病基因来自母亲
C．Ⅱ－2的基因诊断中出现142 bp、99 bp和43 bp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142 bp片段的概率为1/2
题 号
1
2
3
4
5
6
7
答 案
题组三　应用提升
8．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。
9．(2010·南通期中)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。
学案29　人类的遗传病
课前准备区
一、1.(1)一对等位基因　2.(1)两对以上的等位基因
(2)群体中　(3)原发性高血压　3.(2)21三体综合征
思考　不一定都是，有些疾病是在胚胎发育过程中受到一些遗传因素以外的因素的影响(没有引起遗传物质的改变)，这种先天性疾病不属于遗传病。
判一判　遗传病的界定标准——遗传物质改变引起的，与家族性、先天性没有必然联系，故①②错；携带遗传病基因的个体不一定会患遗传病，如Aa不是白化病患者；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，故③④错。
二、1.遗传咨询　产前诊断　2.产生　3.(1)家庭病史　(2)传递方式　(3)再发风险率　
(4)终止妊娠　产前诊断　4.羊水检查　B超检查　基因诊断
想一想　不能。目前没有办法确定胎儿的基因，但可以通过遗传咨询加以判断。
三、1.全部DNA序列　遗传信息　2.美国　中国
了解吗　人类基因组计划要测定22条常染色体和X、Y两条性染色体共24条染色体上的基因；水稻无性染色体，水稻基因组包含12条染色体上的基因。
课堂活动区
探究点一
显性　隐性　白化病　镰刀型细胞贫血症　抗维生素D佝偻病　女患多于男患　红绿色盲　代代相传　原发性高血压　青少年型糖尿病　在群体　21三体综合征
探究示例1　D　[人类遗传病通常是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病。对于隐性基因控制的遗传病，一个家族可以仅一个人出现疾病，一个家族几代人中都出现过的疾病可能是由环境引起，比如某一地区缺碘导致家族几代均出现地方性甲状腺肿患者。对于隐性基因控制的遗传病，携带遗传病基因的个体表现型正常。患染色体异常遗传病的个体不携带致病基因。]
思路导引　①人类遗传病的概念。②先天性疾病与后天性疾病的区别与联系。③环境因素会引起人类疾病吗？
探究点二
1．遗传咨询、产前诊断、禁止近亲结婚、提倡适龄生育。
2．测定人类基因组的全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息。
探究示例2　D　[本题主要考查对人类遗传病的监测及预防的理解。基因诊断也称DNA诊断或基因探针技术，即在DNA水平上分析检测某一基因，从而对特定的疾病进行诊断。因此基因诊断主要是诊断由基因突变引起的疾病，如色盲等，而猫叫综合征是由5号染色体结构改变引起的，不能用基因诊断确定；酪氨酸酶是蛋白质，不能用酪氨酸酶来对白化病进行基因诊断；遗传咨询是指通过分析推理，向咨询对象提出防治对策和建议，它和产前诊断一样，在一定程度上能够有效地预防遗传病的产生和发展，但不是预防遗传病发生的主要方法；近亲婚配可增加隐性遗传病的发病风险，禁止近亲结婚是预防遗传病发生的最简单有效的办法。]
变式训练　C　[抗维生素D佝偻病为X染色体显性遗传病，夫妻基因型为XaXa×XAY，则后代中女儿全为患者，而儿子全部正常，因此选择生男孩正确；红绿色盲症为X染色体隐性遗传病，夫妻基因型为XbXb×XBY，则后代中儿子全为患者，而女儿为携带者，表现全部正常，因此选择生女儿正确；并指症为常染色体显性遗传病，夫妻基因型为Tt×tt，后代中儿子与女儿的患病率相同，因此可通过产前基因诊断的方法确定胎儿是否正常；白化病为常染色体隐性遗传病，夫妻基因型为Aa×Aa，后代中儿子、女儿患病的概率相同，不能通过性别来确定胎儿是否正常。]
实验探究
1．(1)单基因　(2)群体　足够大　(3)患者家系中
2．目的要求　计划　资料　调查结论　调查报告
探究示例3　Ⅱ.(1)B　身高是由多个基因决定的
(2)
(3)①患者家系　②遗传系谱
(4)遗传咨询和产前诊断
构建知识网络
单基因遗传病　染色体异常遗传病　预防
课后练习区
1．A　[孟德尔的遗传规律研究的是一对或多对等位基因控制的相对性状的遗传规律，而且每一对相对性状是由一对或主要由一对等位基因控制的；而多基因遗传病是由多对基因控制的遗传病，各对基因单独作用微小，因而多基因遗传病不符合孟德尔的遗传规律；传染病是由病原体引起的疾病，与遗传无关；染色体异常遗传病包括由染色体结构和数量的改变引起的遗传病，而染色体结构和染色体非整倍数增加或减少，也不符合孟德尔遗传规律。]
2．AD　[先天性愚型也叫21三体综合征，是由于体细胞中多了一条染色体(第21号染色体有3条)，其原因是经减数分裂形成精子或卵细胞时，第21号同源染色体没有分开，产生了异常的生殖细胞。]
知识延伸　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
3.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。]
4．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。]
5．B　[由于患者Ⅲ－11的父母均表现正常，即“无中生有”，则该病为隐性遗传病，A项错误；通过分析遗传系谱图无法确定其遗传方式，所以该病可能为伴X染色体隐性遗传或常染色体隐性遗传。假设致病基因为a，若Ⅲ－11基因型为aa，则Ⅱ－5基因型为Aa，Ⅱ－6基因型为Aa，则再生患病男孩的概率为1/4×1/2＝1/8；若Ⅲ－11基因型为XaY，则Ⅱ－5基因型为XAXa，Ⅱ－6基因型为XAY，则再生患病男孩的概率为1/4，故B项正确，C项错误；若该病为常染色体隐性遗传，则Ⅲ－9与正常女性结婚，其致病基因传给男孩和女孩的概率一样，若该病为伴X染色体隐性遗传，则Ⅲ－9的致病基因只传给女儿，不传给儿子，D项错误。]
6．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。]
7．D　[限制酶可识别特定的脱氧核苷酸序列，碱基序列改变使核苷酸序列改变，从而导致BclⅠ酶切位点消失，A项正确。致病基因h位于X染色体上，据图2可知，由无病的父母出生患病孩子，故该病为伴X染色体隐性遗传。Ⅱ－1的基因型为XhY，无H基因，故基因诊断中只出现142 bp片段，其致病基因来自其母亲，B项正确。Ⅱ－2的基因诊断中出现142 bp片段，则说明其含有h基因，出现99 bp和42 bp两个片段，说明其含有H基因，故其基因型为XHXh，C项正确。Ⅱ－3的基因型为1/2XHXh、1/2XHXH，其丈夫的基因型是XHY，则他们的儿子的基因型为XhY的概率是1/4，即出现142 bp片段的概率是1/4，D项错误。]
8．(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。
9．(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。
学案30　从杂交育种到基因工程
考纲要求　1.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)。2.转基因食品的安全(Ⅰ)。
一、杂交育种
1．概念：将两个或多个品种的________通过交配集中在一起，再经过__________，获得新品种的方法。
2．原理：________。
3．过程：选择具有不同优良性状的亲本通过________获得F1，F1连续________或杂交，从中筛选获得需要的类型。
思考　在杂交育种中，如果新品种是杂合子，如玉米、水稻应注意什么？如果新品种是纯合子，如小麦应注意什么？
　
　
二、诱变育种
1．概念：利用物理因素或化学因素处理生物，使生物发生________，从而获得优良变异类型的育种方法。
2．原理：________。
3．特点：可以____________，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
思考　卫星搭载种子育种的原理是什么？
　
三、基因工程
1．概念：又叫基因拼接技术或____________，是按照人们的意愿，把一种生物的________提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，________地改造生物的遗传性状。
2．基本工具：(1)基因的剪刀：________________。(2)基因的针线：________________。(3)基因的运载体：常用的有________、噬菌体和________________等。
3．操作步骤：(1)提取________。(2)目的基因与________结合。(3)将目的基因导入__________。(4)目的基因的________________。
4．应用：基因工程主要在________、药物研制和________等方面取得了重大成就。
思考　DNA连接酶与DNA聚合酶有什么不同？
　
　
探究点一　杂交育种和诱变育种
完成杂交育种和诱变育种比较表，并掌握理解：
杂交育种
诱变育种
概念
将_______________________集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法
利用__________________处理生物，使生物发生________，从而获得优良变异类型的育种方法
原理
________
________
范围
________的生物
所有生物
方法

物理______处理、化学______处理
特点
①不能产生______，原有基因性状的重新组合
②育种进程缓慢
①提高______，加快育种进程
②产生______，新性状，大幅改良性状
③盲目性大，有利变异__________
思维拓展
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。
探究示例1　下列关于杂交育种与诱变育种的叙述正确的是(　　)
A．诱变育种是通过改变原有基因结构而导致新品种出现的方法
B．基因重组是杂交育种的原理，基因重组发生在受精作用过程中
C．诱变育种一定能较快选育出新的优良品种
D．通过杂交育种方式培育新品种，从F1就可以进行选择
听课记录：　
　
变式训练1　(2010·苏州质检)1993年，生物学家利用太空搭载的常规水稻种子做“太空条件下植物突变类型”的课题研究。当年，科学家将这些遨游太空后的种子播种后长出2 000多株禾苗，只有其中1株出现与众不同的特性。在此后15年的种植培养过程中，这株水稻的后代发生了变异，有糯化早熟型、长粒型、高粗秆大穗型、小粒型、大粒型等十多个品种，有的植株高达1.8米左右。
(1)实验结果表明该变异最有可能是____________，属于____________。
(2)通过太空搭载获得新的水稻品种，这种育种方法是________。与之相比，传统杂交育种的时间较长，其依据的原理是____________。
(3)2 000多株禾苗中，只有其中1株出现与众不同的特性，而其后代发生变异形成了十多个品种，说明突变具有__________________的特点。
(4)变异的水稻中，植株过高的品种不会成为理想的育种对象。但是在能源匮乏的今天，这种水稻的秸秆也许会成为制备“生物能源”的材料。在“秸秆乙醇”生产中主要采用的生物技术是__________，要获得较高的产量首先要____________________________。
探究点二　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？
　
　
思维拓展
1．基因工程的三种工具中，限制性核酸内切酶、DNA连接酶是基因操作过程中的酶工具，化学本质是蛋白质。但它们的功能不同，前者切割磷酸二酯键，后者连接磷酸二酯键。而运载体可能是质粒或病毒，它不是酶工具。
2．限制性核酸内切酶、DNA连接酶都是一类酶，不是一种酶。
3．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。
4．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。
探究示例2　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
听课记录：　
　
变式训练2　(2011·哈尔滨九中测试)通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术使羊奶中含有人体蛋白质，下图表示了这一技术的基本过程，在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—，请回答：
(1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是__________________。人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中时需要的酶是________。
(2)人体蛋白质基因之所以能“插入”到羊的染色体内，原因是__________________ ______________________________________________________。
(3)将人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达，使羊产生新的性状。这种变异属于________，这里“成功地表达”的含义是_______________________________________ _________________________________。
(4)你认为此类羊产生的奶安全可靠吗？理由是什么？
探究点三　基因重组与基因工程
完成理解基因重组与基因工程比较表：
比较项目
基因重组
基因工程
不同点
概念
在生物体进行______过程中，控制______的基因的重新组合
按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，____地改造生物的遗传性状
重组
基因
____物种的不同基因
____物种间的不同基因
繁殖
方式
________
________
变异
大小
____
____
意义
是生物变异的来源之一，对生物进化有重要意义
使人类有可能按自己的意愿________地改造生物，培育出新品种
相同点
都实现了__________基因间的重新组合，都能使生物产生____
思维拓展
1．基因重组发生于有性生殖中，不能打破生殖隔离，而基因工程则可实现异种生物的基因转移。
2．基因工程可使受体获得新的基因，表现出新的性状，该技术可看作是一种广义的基因重组。
3．转基因动、植物的培育，因其细胞全能性不同，外源基因的受体细胞也不同。培育转基因动物的受体细胞一般为受精卵；培育转基因植物的受体细胞可用生殖细胞，也可用体细胞。基因工程常需与其他工程技术配合，才能实现目的。
探究示例3　下列高科技成果中，根据基因重组原理进行的是(　　)
①利用杂交技术培育出超级水稻　②通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒　③通过体细胞克隆技术培养出克隆牛　④将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内，培育出抗虫棉　⑤将健康人的正常基因植入病人体内治疗基因病　⑥用一定浓度的生长素处理，获得无子番茄
A．①③⑤ B．①②④
C．①④⑤ D．①②⑥
听课记录：　
　
拓展提升　(1)单倍体育种：利用植物的花药进行离体培养获取单倍体幼苗，再应用秋水仙素处理，获取所需品种的育种方式。与杂交育种相比，明显缩短育种年限，且性状稳定遗传。
(2)多倍体育种：利用秋水仙素对植物正在萌发的种子或幼苗处理，使其染色体加倍，获取新品种的育种方式，如：六倍体小麦、三倍体无子西瓜的培育。
题组一　育种方法
1．在红粒高秆的麦田里，偶然发现一株白粒矮秆优质小麦，欲在两三年内能获得大量的白粒矮秆麦种，通常用的育种方法是(　　)
A．自交(杂交)育种 B．诱变育种
C．人工嫁接 D．单倍体育种
2．与杂交育种、单倍体育种、多倍体育种和基因工程育种相比，尽管人工诱变育种具有很大的盲目性，但是该育种方法的独特之处是(　　)
A．可以将不同品种的优良性状集中到一个品种上
B．育种周期短，加快育种的进程
C．改变基因结构，创造前所未有的性状类型
D．能够明显缩短育种年限，后代性状稳定快
3．(2011·淮安模拟)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
4．(新题快递)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
5．在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作正确的是(多选)(　　)
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
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
题组三　应用提升
8．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
9．(2011·连云港月考)搭乘“神舟七号”飞船进入太空诱变的87个品系的蔬菜种子，已运回甘肃天水航天育种基地，选育工作于2009年展开。太空育种的原理及优势是利用太空特殊的环境(　　)
A．诱发基因突变、产生新基因和新性状
B．诱发基因重组、产生新性状和新的基因型
C．诱发染色体变异、产生新性状和新的基因型
D．诱发染色体变异、得到生育期短和产量高的新品种
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.(2011·四川卷，31Ⅱ)小麦的染色体数为42条。下图表示小麦的三个纯种品系的部分染色体及基因组成：
Ⅰ、Ⅱ表示染色体，A为矮秆基因，B为抗矮黄病基因，E为抗条斑病基因，均为显性。乙品系和丙品系由普通小麦与近缘种偃麦草杂交后，经多代选育而来(图中黑色部分是来自偃麦草的染色体片段)。
(1)乙、丙品系在培育过程发生了染色体的________变异。该现象如在自然条件下发生，可为________提供原材料。
(2)甲与乙杂交所得到的F1自交，所有染色体正常联会，则基因A与a可随____________的分开而分离。F1自交所得F2中有______种基因型，其中仅表现抗矮黄病的基因型有________种。
(3)甲与丙杂交所得到的F1自交，减数分裂中Ⅰ甲与Ⅰ丙因差异较大不能正常配对，而其他染色体正常配对，可观察到________个四分体；该减数分裂正常完成，可产生________种基因型的配子，配子中最多含有________条染色体。
(4)让(2)中F1与(3)中F1杂交，若各种配子的形成机会和可育性相等，产生的种子均发育正常，则后代植株同时表现三种性状的几率为________。
11．下图为基因工程技术生产人胰岛素的操作过程示意图，请据图回答：
(1)能否利用人的皮肤细胞来完成①过程________，为什么？____________________
________________________________________________________________________。
(2)过程②代表的生理过程是________；过程③常用的方法是________，根据图中信息，过程④完成需要的物质是_____________________________________________________。
(3)若A中共有a个碱基对，其中鸟嘌呤有b个，则③④⑤过程连续进行4次，至少需要提供胸腺嘧啶________个。
(4)在利用A、B获得C的过程中，必须用__________________切割A和B，再加入________，才可形成C。
(5)中心法则的表达式为___________________________________________________。
学案30　从杂交育种到基因工程
课前准备区
一、1.优良性状　选择和培育　2.基因重组　3.杂交　自交
思考　在杂交育种中，如果新品种是杂合子，每年都要育种。如果新品种是纯合子，要通过多代自交淘汰杂合子。
二、1.基因突变　2.基因突变　3.提高突变率
思考　卫星搭载种子是利用宇宙空间的强辐射和微重力的作用诱发基因突变。
三、1.DNA重组技术　某种基因　定向　2.(1)限制性核酸内切酶　(2)DNA连接酶　
(3)质粒　动植物病毒　3.(1)目的基因　(2)运载体　(3)受体细胞　(4)检测和鉴定　4.作物育种　环境保护
思考　DNA连接酶连接的是双链DNA片段。DNA聚合酶是在DNA复制时，将单个的脱氧核苷酸连接成单链DNA分子。
课堂活动区
探究点一
两个或多个品种的优良性状通过交配　物理因素或化学因素　基因突变　基因重组　基因突变　有性生殖　射线　诱变剂　新基因　突变率　新基因　少
探究示例1　A　[诱变育种的原理是基因突变，通过物理、化学等方法使基因结构发生改变，从而使基因控制的相应性状发生改变；基因重组一般发生在减数第一次分裂的四分体时期或后期；由于基因突变的不定向性，通过诱变育种的方法培育新品种，需要处理大量材料，才能从中选择出优良品种；杂交育种选育品种时，F1一般是杂合子，自交后代的性状会发生分离，因此一般从F2进行选种。]
变式训练1　(1)基因突变　可遗传变异　(2)诱变育种　基因重组　(3)发生频率低、不定向　(4)发酵工程　选育优良菌种
解析　(1)从“这株水稻的后代发生了变异”的事实说明该变异为基因突变，属于可遗传的变异。(2)这种利用太空微重力和强辐射条件进行的育种属于诱变育种，其原理为基因突变；而传统杂交育种的原理是基因重组。(3)基因突变具有突变频率低、不定向性和弊多利少性等特点。
探究点二
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。
探究示例2　D　[若能在受体细胞中检测到目的基因产物，则可表明目的基因完成了在受体细胞中的表达，D选项表明人的干扰素基因已经在受体细胞酵母菌中成功表达。]

变式训练2　(1)限制性核酸内切酶　DNA连接酶
(2)人和羊DNA分子的空间结构、化学组成相同；有互补的碱基序列(答出其中一点即可)
(3)基因重组　人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质
(4)安全，因为目的基因导入受体细胞后没有改变，控制合成的人体蛋白质成分没有改变。(或不安全，因为目的基因导入受体细胞后，可能由于羊细胞中某些成分的影响，合成的蛋白质成分可能发生一定的改变。)
解析　本题主要考查基因工程的一般步骤、操作工具、应用以及转基因技术的安全性等知识。(1)基因工程的基本操作中用到的工具酶有限制性核酸内切酶、DNA连接酶。(2)不同生物的DNA分子的化学组成和空间结构相同，即都具有相同的物质基础和结构基础。(3)人体蛋白质基因导入羊体内并成功地表达，使羊产生新的性状，这是将一种基因导入另一种生物，变异类型属于基因重组，目的基因成功表达的含义是人体蛋白质基因在羊体细胞内通过转录、翻译两个过程控制合成人体蛋白质。(4)为开放性的题目，但要注意回答的理由要与观点相对应。
探究点三
有性生殖　不同性状　定向　同一　不同　有性生殖　无性生殖　小　大　直接定向　新品种不同　变异
探究示例3　C　[通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒属于太空育种，其原理为基因突变；通过体细胞克隆技术培养出克隆牛属于无性生殖，应用的原理是细胞核的全能性；用一定浓度的生长素处理，获得无子番茄应用的是生长素的生理作用。]
构建知识网络
基因工程育种　杂交　诱变　单倍体　DNA连接酶
课后练习区
1．A　[小麦一般无法用人工嫁接方法，白粒矮秆性状已出现，不需要诱变育种。单倍体育种技术要求高，而小麦的杂交育种操作简单，并且可以在两三年内获得大量麦种。]
2．C
方法链接　聚焦“育种方法”
(1)各种育种方式中杂交育种、单倍体育种、多倍体育种都是不改变生物原有的基因，只是对原有的基因进行重组或纯合，培育出新基因型的新品种。诱变育种和转基因育种可以增加该物种没有的新基因。
(2)选择育种方式要根据育种目的和提供的材料选择合适的育种方法。比如培育无子西瓜，就选择多倍体育种；培育从没有过的优良性状的品种，则选择诱变品种；如果要将两个个体的优良性状集中到一个个体上，则可以选择杂交育种或单倍体育种，单倍体育种的进程更快；如果要克服远源杂交不亲和的障碍，则可以选择基因工程育种。
(3)根据个体的基因型变化分析育种图解，如下图
根据基因型的变化可以判断：“aabb×AABB→AaBb→AAbb”为杂交育种，“aabb×AABB→AaBb→Ab→AAbb”为单倍体育种，“aabb×AABB→AaBb→AaBB→aaBB”为诱变育种，“aabb×AABB→AaBb→AAaaBBbb”为多倍体育种。
3．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。]
4．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。]
5．BCD
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。
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。]
8．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。]
9．A　[太空育种也属于诱变育种，因此太空育种的原理是诱发基因突变，优势是利用太空特殊的环境产生新基因和新性状。]
10．(1)结构　生物进化　(2)同源染色体　9　2
(3)20　4　22　(4)3/16
11．(1)不能　皮肤细胞中的胰岛素基因未表达(或未转录)，不能形成胰岛素mRNA
(2)逆转录　加热解旋　ATP、DNA聚合酶、脱氧核苷酸
(3)15(a—b)　(4)同一种限制性核酸内切酶　DNA连接酶
(5)
学案31　现代生物进化理论
考纲要求　1.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)。
一、现代生物进化理论的由来
1．拉马克的进化学说
(1)内容：用进废退和__________是生物进化的原因。
(2)意义：否定了________和________理论。
2．达尔文自然选择学说
(1)内容：过度繁殖、________、遗传变异和________。
(2)意义：科学地解释了________的原因和________________原因。
(3)局限性：对________________的本质，没有做出科学的解释。
(4)对生物进化的研究局限于________水平。
(5)不能解释物种大爆发现象。
想一想　生物进化与物种形成是一回事吗？
　
　
　
二、现代生物进化理论
1．种群基因频率的改变
(1)
(2)________________提供进化的原材料。
(3)________决定生物进化的方向：使种群基因频率________改变。
2．隔离导致物种形成
(1)物种：分布在一定的自然区域，具有一定的__________________，而且在自然状态下能够______________，并能够________________的一群生物个体。
(2)隔离
(3)物种形成过程：种群小的种群基因频率改变新物种
3．共同进化与生物多样性的形成
(1)共同进化：________之间、________________之间在相互影响中不断进化和发展。
(2)生物多样性的形成
动动脑　马和驴的杂交后代骡子是一个物种吗？为什么？　
探究点一　达尔文的自然选择学说
自然选择学说的主要内容及评价：
中心
内容
自然选择
主要
观点
(1)________：进化的条件；(2)________：进化的外因、动力、手段；(3)________：进化的内因、基础；(4)适者生存：________的结果
实例
达尔文对长颈鹿进化过程的解释
评
价
贡献
(1)论证了生物是不断进化的，并且对________的原因提出了合理的解释；(2)提示了生命现象的______是由于所有的生物都有共同的祖先，生物的______是进化的结果
不足
(1)对________的本质没有做出科学的解释；(2)对进化原因的解释局限于________水平；(3)强调物种形成是____的过程，不能解释__________现象
思维拓展
1．达尔文进化学说的模型可归结为：
2．各环节之间的关系：过度繁殖是自然选择的条件；生存斗争是自然选择的手段、外因、动力；遗传变异是自然选择的内因；适者生存是自然选择的结果。
3．生存斗争包括生物与无机环境、生物与生物之间的斗争，生物与生物之间的斗争包括种间斗争和种内斗争。
4．自然选择的过程是一个长期、缓慢、连续的过程。由于生存斗争不断进行，因而自然选择也不断进行，通过一代代生存环境的选择作用，生物的变异被定向积累和加强，微小的有利变异得到积累而成为显著的有利变异，从而产生了适应特定环境的生物新类型。
探究示例1　下列有关生物进化的论述中，不符合达尔文学说基本观点的有(　　)
A．遗传和变异是自然选择发生作用的基础
B．生物的变异是不定向的，自然选择是定向的
C．变异经过长期的自然选择和积累，就可能产生出生物的新类型
D．环境改变使生物产生定向变异，以适应变化的环境
听课记录：　
　
变式训练1　按照达尔文进化论学说，下列叙述哪项是正确的(　　)
A．生活在地下水井中的盲螈，因长期不用眼睛而失去视觉
B．食蚁兽的长舌是因为长期舔食树缝中的蚂蚁反复不断伸长所致
C．鹿和狼在长期的生存斗争中相互进行选择，结果发展了自己的特征
D．春小麦连年冬种可以变成冬小麦，这是环境影响的结果
探究点二　现代生物进化理论的主要内容
1．现代生物进化论的主要内容有哪些？
　
　
　
2．识图、总结种群、物种特点及区分依据：
　
　
　
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．物种形成的两种方式
(1)渐变式：经过长期的历史年代逐渐形成。
(2)骤变式：在很短时间内即可形成，如自然界中多倍体的形成。
4．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。
5．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。
探究示例2　(2010·山东理综，2)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
听课记录：　
　
变式训练2　(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
探究点三　基因频率和基因型频率
1．基因频率、基因型频率概念的理解？
　
　
　
2．遗传平衡定律公式的应用：

思维拓展
1．在一个有性生殖的自然种群中，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，或者说是保持着基因平衡。这5个条件是：①种群大；②种群中个体间的交配是随机的；③没有突变发生；④没有新基因加入；⑤没有自然选择。
2．遵循遗传平衡条件下的基因频率与基因型频率关系：
某基因的频率＝
3．种群中基因频率的计算(一对等位基因)
(1)已知基因型个数，求基因频率
某基因频率＝(纯合子个数×2＋杂合子个数)÷(总个数×2)
(2)已知基因型频率，求基因频率
一个等位基因的频率＝该等位基因纯合子的基因型频率＋1/2杂合子的基因型频率
探究示例3　(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%
听课记录：　
　
变式训练3　(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%
题组一　生物进化
1．(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
2．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
3．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
4．(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
5．(2011·苏锡常镇调研)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．下列哪项对种群的基因频率没有影响(　　)
A．随机交配 B．自然选择 C．基因突变 D．染色体变异
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．(2010·南京调研)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．(2011·泰州月考)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 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
题组三　应用提升
10．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。
11．(2011·上海卷，八)回答下列有关生物进化和生物多样性的问题。
(1)现代综合进化理论认为生物进化的基本单位是________。
材料一　某种蛾易被蝙蝠捕食，千百万年之后，此种蛾中的一部分当感受到蝙蝠的超声波时，便会运用复杂的飞行模式，逃脱危险，其身体也发生了一些其他改变。当人工使变化后的蛾与祖先蛾交配后，产出的受精卵不具有生命力。
材料二　蛙是幼体生活于水中，成体可生活于水中或陆地的动物。由于剧烈的地质变化，使某种蛙生活的水体分开，蛙被隔离为两个种群。千百万年之后，这两个种群不能自然交配。
依据以上材料，回答下列问题。
(2)这两则材料中发生的相似事件是________。
A．适应辐射　　　　 B．地理隔离
C．生存竞争 D．生殖隔离
(3)在材料一中，蛾复杂飞行模式的形成是__________________的结果。
(4)在材料二中，若发生剧烈地质变化后，其中一个蛙种群生活的水体逐渐干涸，种群中个体数减少，导致该种群的________________变小。
下表为V基因在种群A和B中的基因型个体数。
基因型
A种群(个)
B种群(个)
VaVb
200
0
VaVa
50
120
VbVc
100
200
VcVc
150
50
VaVc
100
80
(5)计算Va在A种群中的频率________。
(6)就V基因而言，比较A种群和B种群的遗传多样性，并利用表中数据陈述判断依据________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
学案31　现代生物进化理论
课前准备区
一、1.(1)获得性遗传　(2)神创论　物种不变
2．(1)生存斗争　适者生存　(2)生物进化　生物多样性的形成　(3)遗传和变异　(4)个体
想一想　不是一回事。进化的实质是种群基因频率发生改变，物种形成的实质是种群基因库差异到一定程度而产生了生殖隔离。生物进化不一定产生新物种，新物种形成一定发生了生物进化。
二、1.(1)种群　同种生物　全部个体　全部等位基因数　突变和基因重组　自然选择　(2)突变和基因重组
(3)自然选择　定向　2.(1)形态结构和生理功能　相互交配和繁殖　产生出可育后代　
(2)自由交流　3.(1)不同物种　生物与无机环境　(2)基因　物种　生态系统　共同进化
动动脑　不是。因为骡子是不育的。
课堂活动区
探究点一
过度繁殖　生存斗争　遗传变异　自然选择　生物进化
统一性　多样性　遗传变异　个体　渐变　物种大爆发
探究示例1　D　[自然选择学说是达尔文创立的以自然选择为中心的生物进化学说。该学说正确解释了生物进化的原因。该学说认为遗传和变异是生物进化的内因，变异是不定向的，为进化提供原材料；通过自然选择，不利的变异被淘汰，有利的变异被保存，并通过遗传积累起来，然后产生生物的新类型。故A、B、C三项符合达尔文学说的基本观点，而D项是拉马克进化学说的观点。]

变式训练1　C　[在生物进化的过程中，环境的确起着重要的选择作用。但拉马克学说过分强调了环境的作用。A、B、D中这些结论的得出是遵循了这样的推理：环境改变→生物性状(蛋白质)改变→改变的性状可以遗传(导致DNA的改变)→代代逐渐积累形成新物种。但这种后代(环境改变)获得性性状得不到现代遗传学“中心法则”的证实，因为遗传信息不可能由于蛋白质改变而发生改变。故A、B、D三选项错误。]
探究点二
1．(1)种群是生物进化的基本单位。(2)突变和基因重组产生进化的原材料。(3)自然选择决定生物进化的方向。(4)隔离导致物种形成。(5)共同进化导致生物多样性的形成。
2．(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。依据是是否出现生殖隔离，即能否自由交配并产生可育后代，若出现生殖隔离，不能自由交配产生可育后代，则说明不是同一物种。
探究示例2　D　[新物种的形成一定要经过生殖隔离；现代生物进化理论从分子水平上解释了生物进化的实质是种群基因频率的改变；生物进化的方向是由自然选择决定的，而不是由基因突变产生的有利变异所决定的；通过自然选择，具有不利变异的个体被淘汰，具有有利变异的个体被保存下来，使基因频率发生定向改变。]

变式训练2　B　[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。]
探究点三
1．基因频率：是指一个种群基因库中某个基因占全部等位基因数的比率。
基因频率＝×100%
基因型频率：是指某种特定基因型的个体占群体内全部个体的比率。
基因型频率＝×100%
2．a　Aa　aa
探究示例3　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%。]
变式训练3　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%。]
构建知识网络
①拉马克用进废退学说　②遗传变异　③生存斗争
④种群　⑤突变和基因重组　⑥自然选择　⑦隔离
⑧基因频率
课后练习区
1．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。]
2．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。
3．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。]
4．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。]
拓展提升　自然选择的对象：直接对象是生物的变异性状(表现型)；间接对象是相关的基因型；根本对象是与变异性状相对应的基因。自然选择的实质是环境对变异所对应基因的选择，因而可以改变种群的基因频率。
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。]
6．A　[自然选择使种群基因频率发生定向改变；基因突变变成它的等位基因；由于基因位于染色体上，染色体变异时，基因频率也会随之发生改变。]
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%。]
10．(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。
11．(1)种群　(2)D　(3)自然选择/适者生存
(4)基因库　(5)33%　(6)A种群的遗传多样性高于B种群；因为A种群的基因型为5种，B种群为4种(或A种群基因型多于B种群)
解析　生物进化的基本单位是种群，材料一中产生的受精卵不具有生命力，材料二中两个种群不能自然交配，它们均产生了生殖隔离。蛾复杂飞行模式的形成是长期自然选择的结果。种群个体的死亡意味着种群基因的丢失，使种群的基因库变小。Va在A种群中的基因频率为＝≈33%。据表分析，A种群的遗传多样性高于B种群，因为A种群的基因型为5种，B种群为4种。
学案34　通过神经系统的调节
考纲要求　1.人体神经调节的结构基础和调节过程(Ⅱ)。2.神经冲动的产生和传导(Ⅱ)。3.人脑的高级功能(Ⅰ)。
一、反射和反射弧
1．神经系统结构和功能基本单位是________，神经调节基本方式是________。
2．反射：指在____________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________________________反射(先天性)两种。
3．结构基础：________，由________、传入神经、________、传出神经和________组成。反射活动需要有________________才能实现。
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：兴奋在神经纤维上是以________的形式传导的。
(2)膜电位：静息状态时膜电位是________，而兴奋时是________。
(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________。
(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________。
知道了吗　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．中枢神经系统的组成及功能

2．人脑的高级功能
大脑皮层可感知外部世界，控制机体的反射活动。具有______________________等方面的高级功能。
W区：此区发生障碍，不能写字
V区：此区发生障碍，不能________
S区：此区发生障碍，不能________
H区：此区发生障碍，不能________
探究点一　神经调节的结构基础和反射
观察反射弧的模式图，指出各标号代表名称。
思维拓展
1．据反射弧图示区分感受器和效应器
(1)看神经节：与神经节相连的为感受器；
(2)看脊髓灰质：与粗大的前角相连的为效应器；
(3)看突触的方向：反射弧中，神经冲动从感受器产生跨突触后向效应器传递。
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。
探究示例1　(2011·江苏卷，13)
如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．正常机体内兴奋的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
听课记录：　
　
探究点二　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：
1．兴奋在神经纤维上的传导——电传导
(1)传导过程
(2)传导特点：________传导，即刺激神经纤维上的任何一点，所产生的神经冲动可沿神经纤维向________传导。
2．兴奋在神经元之间的传递——突触传递
(1)突触：一般情况下每一神经元的轴突末梢与其他神经元的________或________形成接点，由此可分为两类：
(2)过程
①递质移动方向：突触小泡→__________→突触间隙→________。
②信号转换：电信号→________→电信号。
(3)特点：________传递，只能由一个神经元的轴突传到另一个神经元的____________。
思维拓展
1．在神经纤维膜外，兴奋传导方向与局部电流方向相反；在神经纤维膜内，兴奋传导方向与局部电流方向相同。
2．在一个神经元内有一处受到刺激产生兴奋，迅速传至整个神经元细胞，即在该神经元的任何部位均可测到电位变化。
3．兴奋在反射弧中的单向传导是由突触所决定的。
4．兴奋在突触的传递，需要突触小体中的高尔基体参与递质的释放，释放的递质需经突触间隙的组织液。
5．静息电位恢复时，膜外阳离子的来源
探究示例2　(2010·全国新课标，5)将神经细胞置于相当于细胞外液的溶液(溶液S)中，可测得静息电位。给予细胞一个适宜的刺激，膜两侧出现一个暂时性的电位变化，这种膜电位变化称为动作电位。适当降低溶液S中的Na＋浓度，测量该细胞的静息电位和动作电位，可观察到(　　)
A．静息电位值减小 B．静息电位值增大
C．动作电位峰值升高 D．动作电位峰值降低
听课记录：　
　
探究点三　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________——有________中枢、水平衡的调节中枢，还与生物节律等的控制有关
②脑干——有许多维持生命必要的中枢、如______中枢
③________——调节机体活动的最高级中枢
④小脑——有维持________的中枢
⑤________——调节躯体运动的低级中枢
2．辨析大脑皮层各言语区，并指出发生障碍时，主要特征：
思维拓展
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.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，但低级反射——膝跳反射、缩手反射、排尿排便反射仍存在。
探究示例3　(2011·海南卷，9)下列实例能够说明神经系统中的高级中枢对低级中枢有控制作用的是(　　)
A．针刺指尖引起缩手反射
B．短期记忆的多次重复可形成长期记忆
C．大脑皮层语言H区损伤，导致人不能听懂别人讲话
D．意识丧失的病人能排尿但不能控制，意识恢复后可控制
听课记录：　
　
题组一　反射、反射弧
1.
如图表示缩手反射的反射弧，a、b、c代表反射弧中的三种神经元。如果进行下述操作，试判断叙述不正确的是(多选)(　　)
A．用电刺激Ⅰ处，则Ⅰ处细胞膜内外电位为外正内负
B．用电刺激Ⅱ处，则皮肤、肌肉都发生兴奋
C．剪断Ⅰ处，刺激断口处向b侧所发生的缩手反应叫做缩手反射
D．用一定强度的电流刺激b神经元，则神经传导的方向为b→c→Ⅱ→肌肉
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
3．(2011·广东卷，4)短跑运动员听到发令枪声后迅速起跑，下列叙述正确的是(　　)
A．起跑动作的产生是非条件反射的结果
B．调节起跑动作的神经中枢是听觉中枢
C．该反射有多个中间神经元先后兴奋
D．起跑反应的快慢取决于小脑兴奋的程度
4．(2011·上海卷，7)下图①～④表示麻醉剂阻断神经冲动传导的可能位置。如果病人有感觉，但手不能动，那么阻断的位置是(　　)
A．① B．② C．③ D．④
题组二　神经纤维上的传导和突触处的传递
5．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(　　)
6．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)(　　)
7．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
8．(2011·海南卷，8)突触后膜受体与相应神经递质相结合后，使突触后神经细胞兴奋。在引起该突触后神经细胞兴奋的过程中(　　)
A．Na＋通过被动运输到突触后膜内
B．K＋通过被动运输到突触后膜内
C．Na＋通过主动运输到突触后膜内
D．K＋通过主动运输到突触后膜外
题组三　神经系统的分级调节和人脑功能
9．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
10．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 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
题组四　综合题
11．(2011·四川卷，30Ⅱ)下图为反射弧中神经—肌肉接头的结构及其生理变化示意图。
(1)发生反射时，神经中枢产生的兴奋沿________神经传到突触前膜，导致突触小泡与前膜________，释放神经递质(Ach)；Ach与Ach受体结合后，肌膜发生______________，引起肌肉收缩。
(2)重症肌无力是自身免疫病，其病因是患者免疫系统把Ach受体当作抗原，使________被激活而增殖、分化，产生Ach受体抗体。Ach受体抗体与Ach受体特异性结合，造成Ach不能与Ach受体正常结合，导致______________信号转换过程受阻。
(3)临床上治疗重症肌无力的重度患者，可采用胸腺切除法，目的是抑制________发育成T细胞，不能产生淋巴因子，从而抑制________免疫的应答。
12．请结合所学知识及图中有关信息，回答动物生命活动调节相关的问题。
(1)当神经细胞处于静息状态时，则细胞膜内的电位是________(正、负或零)电位。
(2)在反射弧中，决定神经冲动单向传导的结构是_________________________________。
神经冲动在离体神经纤维上以局部电流的方式双向传导，但在动物体内，神经冲动的传导方向是单向的，总是由胞体传向________。
(3)若在甲图电极a的左侧给一适当刺激，此时a与b之间会产生电流，其最先的方向是________。
(4)德国科学家Mellor的学生用蛙的坐骨神经—腓肠肌标本做了一个非常简单的实验(如乙图)，从而测量出坐骨神经冲动的传导速度。
①从神经元的结构角度来看，坐骨神经属于神经元的________部分。
②刺激1至肌肉发生收缩，测得所需时间为3×10－3s，刺激2至肌肉发生收缩，测得所需时间为2×10－3s，刺激点离肌肉中心距离分别为13 cm和10 cm。坐骨神经冲动的传导速度是________m/s。
(5)刺激强度与兴奋强度有何关系，现有两种假设：
假设1：刺激与兴奋是同时效应，在一定范围内随刺激强度的增强兴奋也随之增强，超出该范围，兴奋强度不再随刺激强度的增强而增强。
假设2：只有当刺激电流达到一定值时，神经元才开始兴奋，并且兴奋强度不随刺激强度的增强而增强。
①请在上面坐标图中画出上述两种假设相对应的实验结果。
②科学家进行了实验：将刺激强度逐渐增加(S1～S8)，测得一个神经细胞膜电位的变化规律(如丙图)，结合实验结果分析上述两种假设哪一种正确？________。
学案34　通过神经系统的调节
课前准备区
一、1.神经元　反射　2.中枢神经系统　条件反射(后天性)和非条件　3.反射弧　感受器　神经中枢　效应器　完整的反射弧
二、1.(1)电信号　(2)内负外正　内正外负　(3)局部电流　(4)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
知道了吗　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、1.最高级　体温调节　水平衡的调节　生物节律　身体平衡　呼吸中枢　低级中枢
2．语言、学习、记忆和思维　看懂文字　讲话　听懂话
课堂活动区
探究点一
1．感受器　2.传入神经　3.神经中枢　4.传出神经
5．效应器
探究示例1　A　[反射弧中神经细胞之间突触的存在决定了兴奋在反射弧中的传导只能是单向的，A项正确；图中d为传入神经，切断d，刺激b，兴奋可直接经传出神经至效应器，仍能引起效应器收缩，B项错误；结构b为神经纤维，结构c为突触，兴奋在神经纤维上的传导速度比在突触上的传导速度要快，C项错误；Ⅱ处为突触后膜，其上发生的信号变化为化学信号→电信号，D项错误。]
探究点二
1．(1)正　负　负　正　正　负　电位差　(2)双向　两侧同时
2．(1)细胞体　树突　轴突　细胞体　树突　(2)①突触前膜　突触后膜　②化学信号　(3)单向　树突或细胞体
探究示例2　D　[静息电位是由于细胞内K＋外流，动作电位是由于细胞外Na＋内流。降低溶液S中的Na＋浓度，必然使Na＋内流减少，动作电位峰值降低。]
探究点三
1．下丘脑　体温调节　呼吸　大脑皮层　身体平衡　脊髓
2．写字　看懂文字　S区　听懂话
探究示例3　D　[针刺指尖引起缩手反射属于低级中枢控制的非条件反射，与高级中枢无关。短期记忆的多次重复形成的长期记忆属于高级中枢控制的条件反射。大脑皮层的言语区是人类特有的高级中枢。排尿反射有两个中枢，低级中枢在脊髓，在婴幼儿时期控制排尿功能，高级中枢在大脑皮层，随着婴幼儿脑的发育，高级排尿中枢形成，脑与脊髓建立联系后，高级中枢可控制低级中枢，从而控制排尿。意识丧失的病人，高级中枢失去对低级中枢的控制功能，病人不能自主排尿，意识恢复后，大脑皮层的高级中枢才能行使对低级中枢的控制功能。]
构建知识网络
单向　双向　反射弧　反射
课后练习区
1．ABC　[根据题意，皮肤是感受器，肌肉是效应器。电刺激Ⅰ处时，则Ⅰ处细胞膜电位应是“外负内正”。用电刺激Ⅱ处，根据兴奋传递的单向性，只能从轴突传向树突，应该只有肌肉发生兴奋。剪断Ⅰ处刺激断口处向b侧的确能发生缩手反应，但由于反射弧不完整，所以不能叫缩手反射。兴奋传递具有单向性，所以刺激b神经元，神经传导的方向为b→c→Ⅱ→肌肉。]
生物模型解读　膝跳反射和缩手反射经典反射弧图示解读
解读：(1)两个反射弧都包括五部分基本结构。
(2)相应反射完成都离不开外界条件刺激和反射弧的完整。
(3)在传入神经上都有神经节结构。
(4)两者中枢都在脊髓，属低级中枢，都受高级中枢调控。
(5)缩手反射由3个神经元组成，内有2个突触结构，而膝跳反射只有2个神经元，内有1个突触结构。
(6)最简单的反射弧至少包括两个神经元——感觉神经元和运动神经元。
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。]
3．C　[短跑运动员听到发令枪声后迅速起跑是后天经过学习获得的反射，所以该反射为条件反射，A项错误；调节起跑动作的神经中枢是躯体运动中枢，而不是听觉中枢，B项错误；该过程是经过声音刺激到神经中枢再经传出神经，最后到肌肉的一系列过程，所以会有多个中间神经元先后兴奋，C项正确；起跑反应的快慢取决于大脑皮层兴奋的程度，D项错误。]
4．C　[病人有感觉，但手不能动，说明传入神经、中枢神经没有阻碍，那么被阻断的位置很可能是传出神经。A、B、D三项错误，C项正确。]
5．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。]
知识归纳　兴奋在神经纤维和神经细胞间传导和传递的比较
比较项目
过程
特点
神经纤维
刺激→电位差→局部电流→局部电流回路(兴奋区)→未兴奋区
双向传导
神经元间
突触小泡→递质→突触(突触前膜→突触间隙→突触后膜)→下一神经元细胞体或树突
单向传递
兴奋在神经元间的传递是单向的，导致神经冲动在整个神经系统中的传导是单向的，传导所经历时间的长短，主要取决于传导途径中突触的多少。
6．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。]
方法链接　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。
7．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。]
8．A　[正常情况下，膜外钠离子浓度高于膜内，当细胞受到刺激时，膜上钠离子通道蛋白打开，大量钠离子顺浓度梯度流入膜内，属于被动运输。]
9．A　[言语区在大脑，呼吸中枢在脑干，人体平衡与小脑有关。]
10．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。]
知识归纳　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
大脑皮层视觉中枢和言语区的V区、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
11.(1)传出　融合　电位变化　(2)B细胞　化学信号向电
(3)造血干细胞　体液
解析　(1)反射弧传导过程为：感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器，肌肉为反射弧的效应器，所以接受传出神经传来的兴奋引起肌肉收缩；神经递质释放时由突触小泡与突触前膜融合，通过胞吐形式释放到突触间隙；肌膜上的受体接受神经递质，突触后膜电位发生改变引起肌肉收缩。(2)体液免疫过程中，B细胞受抗原刺激而增殖并分化成效应B细胞，产生抗体。当Ach受体抗体与Ach受体特异性结合后，造成神经递质不能与肌膜上的Ach受体结合，阻断了突触后膜化学信号转变为电信号，产生自身免疫疾病。(3)骨髓造血干细胞在骨髓中发育成B细胞，在胸腺中发育成T细胞。当T细胞产生受阻时，淋巴因子不能产生，体液免疫受到抑制，可达到治疗目的。
12．(1)负　(2)突触　轴突末梢　(3)b→a
(4)①轴突(传出神经)　②30
(5)①实验结果如下图所示。
②假设1
解析　(1)静息状态时，神经元膜内外的电位是内负外正。(2)神经元之间因有突触结构，导致传导是单向的。在动物体内，神经纤维上神经冲动的传导方向总是由胞体传向轴突末梢。(3)受到图中所示刺激时，a点先出现内正外负，电流由b向a流动。
学案35　通过激素的调节　神经
调节与体液调节的关系
考纲要求　1.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.神经、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)。
一、激素调节的发现
1．促胰液素的发现：(1)假设：在________的作用下，小肠黏膜产生了能促进胰腺分泌胰液的________。
(2)实验
稀盐酸＋________获得________狗静脉中―→促进胰腺分泌________。
(3)实验结论：人和动物生命活动的调节，除了神经调节，还有________。
2．激素调节：机体由________器官(或细胞)分泌的化学物质进行的调节。
思考　大多数内分泌腺分泌的激素是一种还是多种？
　
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________和____________。
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
______
____运输
反应速度
迅速
______
作用范围
准确、比较局限
______
作用时间
____
比较长
2.联系
(1)实例：①人体体温调节：a.产热途径：细胞中______氧化放能。b.散热途径：____的蒸发，皮肤内毛细血管的散热等。c.体温调节中枢：位于______。
②水盐调节：有________和体液调节两种途径，其调节中枢位于______。
(2)关系：①内分泌腺受____________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__________，两者常常同时调节生命活动。
探究点一　激素调节实例理解
1．完成血糖调节模型，并加以理解：
(1)调节方式：______________。(2)血糖调节过程模型
2．甲状腺激素分泌的分级调节模型分析与填空：
从上图可知，当血液中的甲状腺激素含量增加到一定程度时，又反过来________下丘脑和垂体分泌相关激素，进而使甲状腺激素的分泌________，这样体内的甲状腺激素含量就不至于过高。这样信息调节方式属于________调节。
思维拓展
1．胰岛素是机体内唯一降低血糖的激素。
2．胰岛素和胰高血糖素互为拮抗关系，胰高血糖素和肾上腺素互为协同关系。
3．下丘脑是机体调节内分泌活动的枢纽：
其他内分泌腺
4．反馈分正反馈和负反馈两大类。
(1)正反馈：加强并偏离静息水平，如血液凝固、排尿排便、胎儿分娩、池塘污染后鱼类死亡更加剧污染等
(2)负反馈：偏离后纠正回归到静息水平，生物体中更常见，如体温调节、血糖调节等。
探究示例1　(2011·泰州联考)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
听课记录：　
　
探究点二　神经调节和体液调节的关系
体液调节与神经调节的关系归纳如下表，请补充完整。
调节类型
比较项目
神经调节
体液调节
区
别
地位
动物生命活动调节的基本形式包括________和________，其中以________为主
结构基础和
物质基础
________
主要是________
调节方式
____
通过体液完成
反应速度
____、____
比较____
反应范围
有____性
比较____
作用时间
短暂
时间比较____
联系
①大多数内分泌腺受中枢神经系统控制
②内分泌腺分泌的激素也影响神经系统的发育和功能
思维拓展　体液调节是指某些化学物质通过体液对生命活动的调节，包括激素、CO2、组织胺等。
探究示例2　(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
听课记录：　
　
探究点三　神经调节和体液调节的实例分析
1．构建体温调节模型，完成填空：
2．完成水盐平衡调节模型，理解其过程。
思维拓展
1．寒冷条件下的体温调节是通过调节产热量和散热量来实现的，方式为神经—体液调节，其中甲状腺激素和肾上腺素起到协同作用。
2．炎热环境下的体温调节一般是通过调节散热量来实现的，方式为神经调节。
3．水盐平衡的调节方式为神经—体液调节。
4．水盐平衡调节的过程中发挥重要作用的激素是抗利尿激素。
5．下丘脑在机体稳态调节中的作用，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高。
(2)分泌：分泌抗利尿激素，在外环境温度低时分泌促甲状腺激素释放激素。
(3)调节：体温调节中枢、血糖调节中枢、渗透压调节中枢。
(4)传导：可传导渗透压感受器产生的兴奋至大脑皮层使之产生渴觉。
探究示例3　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
听课记录：　
题组一　激素调节
1．(2011·南京模拟)如图是人体某项生命活动调节过程的示意图。据图判断，下列说法中正确的是(　　)
A．该图可以表示体液调节或神经调节的过程
B．如果细胞1是垂体细胞，细胞2可以表示甲状腺细胞
C．如果细胞1是胰岛B细胞，则细胞2只能表示肝细胞
D．细胞1的分泌物，只能是蛋白质类物质
2．(2011·北京理综，5)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
3．如图表示甲状腺活动调节的示意图。对这一调节的叙述，正确的是(多选)(　　)
A．甲与乙结构分别表示下丘脑和垂体
B．a与b物质分别表示促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素
C．乙结构的活动只受甲结构释放激素的调节
D．血液中的甲状腺激素含量起着反馈调节的作用
4．(2011·海南卷，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
5．下列有关糖代谢及其调节的叙述正确的是(　　)

A．胰岛B细胞分泌的激素促进④、⑤、⑥、⑦等过程
B．胰岛B细胞分泌的激素促进①、③过程
C．胰岛A细胞分泌的激素促进④过程
D．②过程可以发生在肌肉、肝脏细胞中
题组二　神经调节和体液调节
6．细胞间和细胞内信息传递过程中，需要受体对信号的识别。图甲、乙分别表示人体细胞内受体和细胞表面受体的作用机制模式图。下列有关受体的叙述错误的是(　　)
A．图中细胞膜上的受体、细胞质受体和核受体化学本质均为蛋白质
B．雌性激素只能与特定的受体结合，从而使雌性激素只能作用于特定的靶细胞
C．人体内其他激素的作用机制与图甲相似，即通过细胞内受体识别特定的激素
D．若图乙表示神经元间兴奋的传递方式，其中信号分子为神经递质
7．如图表示某人在休息时，单位时间内流经其单位面积皮肤血管内血液的相对流量，在时刻A，室内温度由15℃突升到40℃，在时刻B，室内温度又突降至15℃，下列说法不正确的是(多选)(　　)
A．在A时刻室内温度变化时，皮肤血管收缩，立毛肌舒张
B．在AB段时间内，因外界环境温度高于人体温度，所以人体不散热
C．在AB段时间内，人体内酶的活性比BC段时间内高
D．在BC段时间内，人体肾上腺素分泌量增加
8．(2010·无锡质检)下列是对高温环境中作业的工人生命活动调节的叙述，其中正确的是(　　)
A．细胞外液渗透压下降，肾小管加强对水分的重吸收
B．体内失水过多，抗利尿激素分泌量增加
C．皮肤毛细血管舒张，人体散失的热量大于产热量
D．大量流汗后，应及时大量饮用矿泉水，以维持身体的水盐平衡
9．(2010·金丽衢十二校联考)细胞通讯是细胞间交流信息，对环境作出综合反应的生理活动。如图甲为两种细胞通讯方式，乙为甲图中括号部位放大图，下列有关叙述中错误的是(　　)
A．若图中靶细胞1为胰岛B细胞，则靶细胞2一定是肝细胞
B．图中结构1的末梢与靶细胞1合称为效应器
C．图中⑤的形成与②有关，⑤所在的位置是内环境
D．图中靶细胞1对靶细胞2生命活动调节的方式为体液调节
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
题组三　综合题
10．(2011·安徽卷，30)人体内环境的稳态受神经和体液因素调节。请据图回答：
(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，对相关感受器刺激减弱，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。
11．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________。
学案35　通过激素的调节　神经调节与体液调节的关系
课前准备区
一、1.(1)盐酸　促胰液素　(2)小肠黏膜　提取液　胰液　(3)激素调节　2.内分泌
思考　多种。
二、1.(1)肝糖原　脂肪　0.8～1.2　糖原　(2)胰岛素　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、1.反射弧　体液　较缓慢　较广泛　短暂
2．(1)①有机物　汗液　下丘脑　②神经调节　下丘脑　(2)①中枢神经系统　②发育和功能
课堂活动区
探究点一
1．(1)神经—体液调节　(2)B　胰高血糖素　肾上腺素　－　＋　体液调节　神经调节　2.促甲状腺激素释放激素　－　促甲状腺激素　甲状腺　抑制　减少　反馈
探究示例1　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。]
探究点二
体液调节　神经调节　神经调节　反射弧　激素　反射　迅速　准确　缓慢　局限　广泛　长
探究示例2　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。]
探究点三
1．神经——体液　减少　收缩　增多　增加　舒张　减少　下丘脑　高于　低于　回升　下降
2．细胞外液渗透压升高　下丘脑渗透压感受器　大脑皮层　抗利尿激素
探究示例3　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。]

构建知识网络
①促胰液素　②下丘脑　③微量高效　④体液运输
课后练习区
1．B　[题图反映的是激素调节的过程，根据各种激素化学本质及其生理作用，可以分析得出B项正确。]
归纳提升　细胞间信息传递的各种模式示意图归纳
内分泌细胞将其产生的激素分泌到体液，随血液和细胞间液体传送到各部位，对所作用的靶细胞的生理活动起着兴奋性或抑制性作用。旁分泌是指分泌细胞产生的激素通过细胞间液体弥散到邻近的靶细胞；也有细胞对其自身分泌的激素发生作用，为自分泌作用。有些神经元也能分泌激素，经体液作用于靶细胞，这是神经内分泌的作用方式。
2．A　[过量饮水使细胞外液渗透压降低，细胞吸水过多而肿胀。静脉滴注高浓度的盐水可使细胞外液渗透压升高，使肿胀细胞失水而恢复正常，以此对患者进行治疗，故A选项正确。抗利尿激素分泌增加时，肾小管和集合管重吸收水分增多，降低细胞外液渗透压，故B选项错误。静脉滴注高浓度盐水可使细胞外液浓度增大，渗透压升高，从而使细胞内液失水，细胞内液的离子浓度升高，故C选项错误。静脉滴注高浓度盐水可使细胞外液液体总量增加，故D选项错误。]
3．ABD　[甲为下丘脑，分泌促甲状腺激素释放激素(a)，a作用于垂体(乙)，调节垂体分泌促甲状腺激素(b)的活动，甲状腺激素在血液中的含量反过来又可以调节下丘脑和垂体的分泌活动，这个过程称为反馈调节。]
模型解读　甲状腺激素的分级调节模型
解读　(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。
4．D　[细胞外液的渗透压发生变化时，可刺激下丘脑的渗透压感受器，使下丘脑神经分泌细胞分泌抗利尿激素，调节水平衡，从而调节渗透压；下丘脑还能分泌促激素释放激素，调节生物体内相关腺体的分泌，如分泌促甲状腺激素释放激素，促进垂体合成和分泌促甲状腺激素，进而调节甲状腺激素的合成和分泌；下丘脑还存在体温调节中枢，维持体温的相对恒定。]
5．A　[胰岛A细胞产生胰高血糖素，它能促进肝糖原分解成葡萄糖，而肌糖原不能直接分解成葡萄糖，也能促进③过程；胰岛B细胞分泌胰岛素，也能促进组织细胞摄取、分解、利用、储存葡萄糖，即④⑤⑥⑦过程，同时抑制②③过程。]
知识归纳　(1)血糖的来源和去路
①血糖的来源有a、b、c三条途径，其中主要来源是a，即消化、吸收食物中的糖类；去路有d、e、f三条途径，其中主要去路为d，即机体细胞氧化分解葡萄糖，为机体的生命活动提供能量，体现了糖类是生物体的主要能源物质。
②d过程进行的场所：细胞质基质和线粒体。
③由糖类转化的某些氨基酸只能是非必需氨基酸，是通过转氨基作用形成的。
④若A为血糖、B为糖原，则A→B中B既可为肝糖原也可为肌糖原，而B→A或AB中B只能代表肝糖原。
(2)血糖平衡的调节(神经调节和体液调节)
①胰岛素是惟一能降低血糖的激素，其作用分为两个方面：促进图1中d、e、f途径和血糖向细胞内转移；抑制图1中b、c 途径。
②升高血糖的是胰高血糖素，只有促进效果没有抑制作用，即促进图1中b、c途径；肾上腺素也可升高血糖，其作用为促进图1中b、c途径，在肝糖原分解升高血糖的同时，又可释放热量增加产热维持体温。故肾上腺素在血糖调节和体温调节中都发挥作用。
③胰岛素和胰高血糖素互为拮抗关系，胰高血糖素和肾上腺素互为协同关系。
6．C　[不同激素的受体存在部位不同，如胰岛素、生长激素等蛋白质类激素的受体存在于细胞膜上，故C项错误。]
7．ABC　[在A时刻，室内温度上升，皮肤血管应舒张；在AB段，外界温度高于人体温度时，人体要通过散热来维持体温的恒定；人是恒温动物，外界温度改变，但体内酶的活性不变，BC段时间内，温度下降，人体肾上腺素分泌增加代谢增强。]
8．B　[高温作业由于大量失去水，所以细胞外液的渗透压上升，抗利尿激素分泌量增加。高温下人体的产热量与散热量处于动态平衡状态。大量流汗后，应及时补充生理盐水，以维持自体的水盐平衡。]
9．A　[胰岛B细胞分泌胰岛素，能促进血糖进入细胞中氧化分解，促进合成糖原，促进转化为其他非糖物质，可见其作用于全身各处的细胞，作用于肝细胞合成肝糖原只是一个方面；效应器指的是运动神经末梢及其所支配的肌肉或腺体等；图中②是高尔基体，它与动物细胞分泌物的形成有关，⑤是神经递质，由神经细胞分泌到细胞外，即进入组织液中。]
10．(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
解析　(1)当人一次性饮水过多时，细胞外液渗透压降低，下丘脑产生的抗利尿激素分泌减少，导致肾小管和集合管对水的通透性降低，重吸收减少，排出的尿液增多。一段时间后，机体通过负反馈调节机制，使尿量恢复正常。(2)神经细胞间通过突触传递兴奋时，突触小泡释放神经递质，神经递质与突触后膜上的特异性受体结合，进而引起下一个神经细胞兴奋或抑制。肾上腺激素可促进肝糖原的分解，抑制胰岛素的分泌，从而引起血糖浓度升高，以满足运动时能量需要。
11．(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。
知识整合　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。
学案36　免疫调节
考纲要求　1.人体免疫系统在维持稳态中的作用(Ⅱ)。2.艾滋病的传播和预防(Ⅰ)。
一、免疫系统组成
1．免疫器官：骨髓、________、脾、淋巴结、扁桃体等。
2．免疫细胞：(1)吞噬细胞等。(2)淋巴细胞：________细胞(迁移到胸腺中发育成熟)、B细胞(在骨髓中发育成熟)。
3．免疫活性物质：________、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第一道防线：由皮肤、黏膜组成。
②第二道防线：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：抗原→吞噬细胞→T细胞
—
思考　识别抗原的细胞有哪些？
　
2．监控和清除功能
监控并清除体内已经________或因其他因素而被破坏的细胞，以及________的细胞。
三、免疫失调
1．免疫过强
(1)自身免疫病：是由于免疫系统异常敏感、反应过度、________，将自身物质当作外来异物进行反击而引起的，如________________、类风湿性关节炎。
(2)过敏反应
①概念：已产生免疫的机体，在再次接受__________刺激时所发生的反应。
②特点：发作________、反应强烈、消退较快，一般____________(会破坏、不会破坏)组织细胞，__________(会引起、不会引起)组织严重损伤，有明显的__________和个体差异。
想一想　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：由________________(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
________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，用人工标记的抗体对组织内的抗原进行检测，器官移植所面临的问题得以解决，也涉及免疫学的应用。
探究点一　免疫系统的组成与功能
1．简述免疫系统的组成
免疫系统
2．免疫系统的主要功能：__________功能、________功能、________功能。
3．人体三道防线

第三道防线：特异性免疫(后天才有，因人而异)
思维拓展
1．免疫细胞的起源和分化
2．非特异性免疫与特异性免疫的区别与联系
项目
种类
非特异性免疫
特异性免疫
区
别
来源
遗传而来，人人都有的先天性免疫
出生后与病原体斗争的过程中形成的后天性免疫，并非人人都有
对象
对所有病原体都起一定防御作用
对某一特定的病原体(或异物)起作用
特点
无特异性、作用弱、时间短
有特异性、作用强、时间长
基础
第一道防线(皮肤、黏膜)、第二道防线(体液中的杀菌物质和吞噬细胞)
第三道防线(发挥作用的主要是淋巴细胞)
联系
起主导作用的特异性免疫是在非特异性免疫的基础上形成的，两者共同担负着机体的防御功能
3.吞噬细胞既可以在非特异免疫中发挥作用——直接吞噬消灭各种病原微生物，又可在特异性免疫中发挥作用——吞噬处理抗原，吞噬抗原抗体的结合物。
4．溶菌酶杀菌一定是非特异性免疫，若在唾液中杀菌则为第一道防线，若在血浆中杀菌则为第二道防线。
5．唾液、胃液中均有杀菌物质，但与外环境相通，属于第一道防线。
探究示例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
听课记录：　
　
探究点二　体液免疫和细胞免疫
对比分析体液免疫和细胞免疫示意图，总结特异性免疫的三个阶段。
特异性免疫的三个阶段：
感应阶段：____________________。
反应阶段：B细胞、T细胞________以及________的形成。
效应阶段：______________、________和__________发挥免疫效应。
思维拓展
1．浆细胞是唯一能够产生抗体的细胞，该细胞内核糖体、内质网、高尔基体、线粒体较多；还是没有抗原识别能力的细胞。
2．抗体在体内存留时间相对较短，而记忆细胞可长期或终生存在。
3．二次免疫：相同抗原再次入侵时，记忆细胞迅速增殖分化产生新的浆细
胞(或效应T细胞)和记忆细胞，浆细胞迅速产生抗体消灭抗原，这就是二次免疫反应。二次免疫反应比初次免疫反应速率快，也比初次免疫反应强烈，能在机体尚未患病前将入侵抗原消灭。如图表示：
探究示例2　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
听课记录：　
　
探究点三　免疫失调与人体健康
完成表格填空，比较免疫失调病：
比较项目
过敏反应
自身免疫病
免疫缺陷病
原因
免疫功
能____
免疫功
能____
免疫功
能____
发病机理
__________再次进入机体时，与吸附在细胞表面的相应抗体结合使其释放组织胺而引起
抗原结构与正常细胞物质表面结构相似，抗体消灭抗原时，也消灭正常细胞
人体免疫系统功能________(遗传缺陷)或遭病毒等攻击破坏而致
预防
与治疗
找出过敏原，避免再次接触过敏原
服用________药物
进行____，避免接触某些病毒，服用增强免疫功能药物等
举例
花粉、室内尘土、青霉素、奎宁等引起的过敏反应
类风湿性关节炎、风湿性心脏病、系统性红斑狼疮
________
思维拓展
1．艾滋病全称为获得性免疫缺陷综合症(AIDS)，是“人类免疫缺陷病毒(HIV)”主要侵染T细胞引起的疾病。它导致患者丧失一切免疫功能。
2．过敏反应中的抗体与体液免疫中的抗体比较
过敏反应中的抗体
体液免疫中的抗体
诱发
物质
过敏原(具个体差异)
抗原(不具个体差异)
性质
球蛋白
球蛋白
分布
吸附在皮肤、消化道、呼吸道黏膜或某些血细胞表面
血清、组织液、外分泌液(乳汁)
反应
时机
机体第二次接触过敏原时发生(第一次不发生)
机体第一次接触就发生免疫反应
反应
结果
使细胞释放组织胺，从而引起过敏反应
使抗原沉淀或形成细胞团
探究示例3　(2011·浙江卷，4)与被动免疫相比，下列关于主动免疫的叙述，正确的是(　　)
A．免疫作用在受体(接受者)内维持时间较长
B．受体接受的是抗体或致敏淋巴细胞
C．可使受体迅速产生抗原抗体反应
D．主要用于治疗或紧急预防感染
听课记录：　
　
题组一　免疫系统与免疫分类
1．(2010·南通二模)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
2．(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
3．(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
4.
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(　　)
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
5．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
6．(2011·苏州质检)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　免疫失调与人体健康
7．(2011·浙江五校联考)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
8．(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
9．下面关于患者的免疫功能表现，叙述合理的是(　　)
A．先天性胸腺缺失的患者，非特异性免疫功能正常，细胞免疫功能缺陷，体液免疫功能下降
B．无吞噬细胞的患者，非特异性免疫功能下降，细胞免疫功能缺陷，体液免疫功能正常
C．HIV携带者，非特异性免疫功能缺陷，细胞免疫功能缺陷，体液免疫功能缺陷
D．有过敏反应的人，非特异性免疫功能缺陷，细胞免疫功能正常，体液免疫功能正常
10．(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 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
题组三　综合题
11．(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。
12．(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。
学案36　免疫调节
课前准备区
一、1.胸腺　2.(2)T　3.抗体
二、1.(2)①记忆B细胞　②效应T细胞
思考　吞噬细胞非特异性地识别抗原；T细胞、B细胞、效应T细胞和记忆细胞能特异性识别抗原；浆细胞不能识别抗原，但所产生的抗体能识别。
2．衰老　癌变
三、1.(1)“敌我不分”　系统性红斑狼疮　(2)①相同的抗原　②迅速　不会破坏　不会引起　遗传倾向
想一想　不一定。
2．(1)获得性免疫缺陷综合症　(2)人类免疫缺陷病毒
四、疫苗　特异性抗体
课堂活动区
探究点一
1．胸腺　脾　免疫细胞　骨髓　胸腺　抗体　淋巴因子
2．防卫　监控　清除　3.皮肤　溶菌酶　吞噬细胞
探究示例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。]
探究点二
抗原处理、呈递和识别　增殖分化　记忆细胞　效应T细胞　抗体　淋巴因子
探究示例2　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。]
探究点三
过强　过强　过弱　相同过敏源　先天不足　免疫抑制　器官移植　艾滋病
探究示例3　A　[主动免疫是由机体自身产生抗体，使机体不再被病毒感染的免疫。被动免疫则是机体被动接受抗体、致敏淋巴细胞或其产物所获得的特异性免疫能力，所以B项错误；与主动免疫相比，被动免疫具有效应快、持续时间短的特点，所以A项正确、C项错误； 主动免疫主要用于预防微生物感染，D项错误。]
构建知识网络
器官移植　监控　清除　防卫　自身免疫病和过敏反应　细胞免疫　体液免疫　免疫器官　免疫细胞　免疫活性物质
课后练习区
1．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。]　
生物模型构建
2．D
归纳提升　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
处理、传递抗原，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
T细胞
造血干细胞在胸腺中发育
识别抗原，分化成效应T细胞、记忆细胞
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
3.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
4.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。]
5．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。]
6．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。]
7．ACD　[HIV刺激机体，机体会产生相应的抗体。]
模型构建　图1表示人体对HIV的免疫过程以及HIV在宿主细胞中的增殖过程。
8．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。]
9．A　[T细胞与细胞免疫和体液免疫均有关系，但是与非特异性免疫没有直接关系；若没有吞噬细胞，一切免疫均不正常；HIV携带者一切免疫功能均正常。]
10．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。]
11．(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。
12．(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”。
学案38　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。
一、生长素的发现
1．生长素发现的过程
达尔文实验：证明单侧光照射能使__________产生某种
刺激，在传递到下部______时，造成____面比____面生长快―→鲍森·詹森实验：证明胚芽鞘尖端产生的影响可以透过______传递到下部―→拜尔实验：证明胚芽鞘的弯曲生长是因为尖端产生的影响在其下部分布______造成的―→温特实验：证明造成胚芽鞘弯曲的影响是一种化学物质，并命名为______。
2．植物激素的概念：由植物体内产生，能从________运送到________，对植物的生长发育有显著影响的__________。
二、生长素的产生、分布和运输
1．生长素的产生：主要合成部位是________、幼叶和________________。
2．生长素的运输
(1)极性运输：从____________运输到__________，而不能反过来运输，极性运输是细胞的________。
(2)非极性运输：在成熟组织中，可以通过________进行。
3．分布：相对集中地分布在________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。
知道吗　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)低浓度________生长，不同器官对生长素的敏感程度由大到小依次为________＞________＞________。
(2)浓度过高时会________生长，甚至杀死植物。
2．顶端优势
(1)现象：________优先生长，________受到抑制。
(2)原因：顶芽产生的生长素________运输，积累到侧芽，侧芽附近生长素________，发育受到抑制，且侧芽对生长素敏感。
3．生长素类似物
(1)概念：具有与________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________________；②促进果实发育，获得无子果实；③促使________生根。
四、其他植物激素的种类和生理作用
1．赤霉素：(1)合成部位：主要是________的种子、________和幼芽。(2)主要作用：促进细胞________，从而引起植株增高；促进________和果实发育。
2．细胞分裂素：(1)合成部位：主要是________。(2)主要作用：促进细胞________。
3．脱落酸：(1)合成部位：根冠、萎蔫的叶片等。(2)分布：将要脱落的器官和组织中含量多。(3)主要作用：抑制细胞________，促进叶和果实的____________。
4．乙烯：(1)合成部位：植物体的________。(2)主要作用：促进________。
五、植物生长调节剂
1．概念：人工合成的对植物的________有调节作用的化学物质。
2．优点：容易合成、原料广泛、________。
3．应用实例：(1)用________催熟凤梨。(2)用一定浓度的________溶液处理芦苇，使其纤维长度增加50%左右。
探究点一　生长素的发现过程
分析图示实验，依据实验现象进行结论总结：
实验结论：________________________________________________________________。
1934年，科学家从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质——________。
思维拓展
1．感受光刺激的是胚芽鞘的尖端，而向光弯曲的是尖端下面一段。
2．生长素的产生不需要光，有光无光均可产生。
3．琼脂对生长素的运输和传递无阻碍作用，而云母片、玻璃等则会阻碍生长素的运输。
4．单侧光引起尖端生长素分布不均匀，暗示了生长素在胚芽鞘尖端(生长素产生的部位)有横向运输的能力，即在单侧光的影响下，生长素从向光的一侧移向背光的一侧。发生弯曲的部位在胚芽鞘尖端下面，表明生长素有极性运输的能力。
探究示例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
探究点二　生长素的运输与生理作用
1．完成生长素极性运输的实验设计：
结论：在胚芽鞘内生长素只能从形态学上端向形态学________运输，而不能反过来运输。
2．分析下图，完成下列填空。
(1)不同浓度的生长素作用于________器官，引起的生理功效________。
(2)同一浓度的生长素作用于________器官，引起的生理功效________。
图示说明：生长素具有________，即________浓度抑制生长，________浓度促进生长。
思维拓展
1．极性运输强调的是生长素的运输方向；主动运输强调的是生长素运输的方式。
2．不要将AA′、BB′、CC′段理解为抑制阶段，这些阶段仍体现为促进作用，只是促进作用渐弱。
3．向光性的原因分析
单侧光照射胚芽鞘尖端(或植物茎尖)，导至生长素横向运输(向光侧→背光侧)而分布不均匀。
→弯向光源生长
探究示例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
听课记录：　
　
探究点三　其他植物激素
完成下表，比较掌握四类植物激素：
激素名称
合成部位
生理作用
应用
赤霉素
主要是未成熟的种子、幼根和幼芽
促进____伸长，从而引起植株增高；促进种子____和果实____
促进矮生性植物茎秆伸长；解除种子和其他部位____，提早用来播种
细胞分裂素
主要是根尖
促进________和组织分化；延缓____
蔬菜贮藏中，常用它来保持蔬菜鲜绿，延长贮藏时间
乙烯
广泛存在于多种植物的
组织中，成
熟的果实中
更多
促进果实____
促进香蕉、凤梨等果实成熟
脱落酸
根冠、萎蔫的叶片等，
将要脱落的
器官和组织
中含量多
抑制植物的________，也能抑制种子的____；促进叶和果实的____和____
落叶或棉铃在未成熟前的大量脱落
思维拓展
1．生长素和细胞分裂素分别通过促进细胞伸长、细胞分裂来协调植物的生长。
2．赤霉素促进种子萌发，脱落酸则抑制种子萌发，两者的作用是互相拮抗的。
3．生长素浓度适宜时，促进植物生长，同时诱导乙烯合成。当生长素浓度超过适宜浓度时，乙烯含量增加，当乙烯对生长的抑制作用超过生长素促进细胞生长的作用时，就会抑制生长。
4.在植物生长发育和适应环境过程中各种激素并不是孤立起作用，而是多种激素相互作用共同调节，不同时期起主导作用的激素不同。
探究示例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
听课记录：　
　
实验探究　探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度
1．实验原理：适宜浓度的生长素能促进扦插的枝条生根。在不同浓度的生长素溶液中，扦插枝条生根的情况________。
2．实验流程：配制一系列浓度梯度的2,4－D溶液(0.2、0.4、0.6、0.8、1、2、3、4、5 mg/mL)→将新剪下的植物枝条分成9组，将插条的基部分别放在上述______________溶液中浸泡几个小时→将插条分别扦插在____________的环境中→一段时间后观察插条的生根情况。
思维拓展
1．变量分析：根据实验探究的问题，实验因素一般可分为实验变量和无关变量。
本实验中，取材、处理时间、蒸馏水、光照、温度等都属于无关变量。无关变量在实验中的处理要采用等量性的原则。如用相同的花盆，选用相同的植物材料等。
2．结果分析
(1)不能生根。用多种不同浓度的生长素类似物浸泡扦插的枝条，却不能生根，主要有以下几种可能：一是枝条所带叶片较多，蒸腾作用过强，失水太多；二是枝条幼芽、幼叶保留较多，本身合成一定浓度的生长素，浸泡后形态学下端处于高浓度的抑制状态；三是配制的营养液缺乏营养元素或缺氧；四是没有分清形态学的上端与下端。
(2)生根过少。配制生长素类似物溶液时，浓度梯度要密一些，组别要多一些。组别少，梯度疏是导致生根过少的主要原因之一。
探究示例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
听课记录：　
　
题组一　生长素的运输与植物向性生长
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．←↑↑→
C．→↑→↑ D．→↑←↑
3．播种时随机摆放的种子萌发后，根和茎会出现下图所示的生长现象，以下对此现象的解释，不正确的是(　　)
A．重力会影响生长素的分布
B．植物生长素的生理作用具有两重性
C．重力只对根的生长产生影响
D．植物的不同器官对生长素的敏感程度不同
4．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(　　)
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
5．(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
6．(2010·岳阳联考)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
题 号
1
2
3
4
5
6
答 案
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．(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。
学案38　植物的激素调节
课前准备区
一、1.胚芽鞘尖端　伸长区　背光　向光　琼脂块　不均匀　生长素　2.产生部位　作用部位　微量有机物
二、1.幼芽　发育中的种子　2.(1)形态学上端　形态学下端　主动运输　(2)韧皮部　
3.生长旺盛
知道吗　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、1.(1)促进　根　芽　茎　(2)抑制　2.(1)顶芽　侧芽　(2)向下　浓度高　3.(1)生长素　(2)①果实和叶片的脱落　③扦插枝条
四、1.(1)未成熟　幼根　(2)伸长　种子萌发
2．(1)根尖　(2)分裂　3.(3)分裂　衰老和脱落
4．(1)各个部位　(2)果实成熟
五、1.生长发育　2.效果稳定　3.(1)乙烯利　(2)赤霉素
课堂活动区
探究点一
(1)单侧光照射使胚芽鞘尖端产生某种刺激，对下部产生影响，出现向光弯曲　(2)胚芽鞘尖端产生的刺激可以透过琼脂片　(3)尖端产生某种刺激，在其下部分布不均匀，造成胚芽鞘弯曲生长　(4)某种刺激的确是化学物质，这种化学物质的不均匀分布造成胚芽鞘尖端以下的部位弯向光源　吲哚乙酸
探究示例1　C　[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。]
思路导引　①明确胚芽鞘各部对光的敏感性。
②锡箔不透光，琼脂对生长素的运输与传递无阻碍作用。
③生长素的产生部位是哪里？胚芽鞘无尖端，会怎样生长？
④含生长素的琼脂块会使无尖端的胚芽鞘生长吗？
探究点二
1．弯曲生长　不弯曲也不生长　下端　2.(1)同一　不同　(2)不同　也不同　两重性　高　低
探究示例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。]

探究点三
细胞　萌发　成熟　休眠　细胞分裂　衰老　成熟　细胞分裂　萌发　衰老　脱落
探究示例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)。]
思路导引　①回顾理解植物各激素的生理功能。
②联系图示变化曲线，分析植物激素在各阶段不同时期的功能。
③植物的生长发育是多种激素相互作用共同调节的结果。
实验探究
1．不同
2．不同浓度的2,4－D　适宜且相同
探究示例4　D　[实验单一变量是IAA和NAA的不同，二者的浓度应相同。]
构建知识网络
乙烯　细胞分裂素　极性运输　两重
课后练习区
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　[受到重力的刺激后，生长素近地一侧分布多，背地一侧分布少。由于根对生长素的敏感性较强，因此根的近地一侧部位由于生长素浓度过高，生长反而受到抑制，背地一侧长的较快，因此根的生长具有向地性。对茎而言：对生长素的敏感性较弱，茎的近地一侧由于生长素浓度高于背地一侧，故其生长速度比背地一侧快，因此茎的生长具有背地性。]
4．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。]
方法技巧　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。
5．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。]
6．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。]
归纳整合　植物激素间的关系
在植物生长和发育的过程中，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，有的相互促进，有的相互拮抗。
(1)相互促进方面
①促进果实成熟的植物激素：乙烯、脱落酸。
②调节种子发芽的植物激素：细胞分裂素、赤霉素。
③促进植物生长的植物激素：细胞分裂素、生长素。
④诱导愈伤组织分化成根或芽的植物激素：生长素、细胞分裂素。
⑤延缓叶片衰老的植物激素：生长素、细胞分裂素。
⑥促进坐果和果实生长的植物激素：生长素、细胞分裂素、赤霉素。
(2)相互拮抗方面
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雌雄花的分化：生长素使雌花数目增加，赤霉素促进雄花形成。
③防止器官脱落：生长素抑制花的脱落，脱落酸促进叶、花、果实的脱落。
④种子发芽：赤霉素、细胞分裂素促进种子发芽，脱落酸抑制种子发芽。
⑤叶片衰老：生长素、细胞分裂素抑制叶片衰老，脱落酸促进叶片衰老。
7．(1)等量根尖放在含等量蔗糖但不含生长素的培养液中
(2)生长素浓度　乙烯浓度和根尖生长情况
(3)高浓度生长素诱导根细胞合成了乙烯，乙烯抑制了根近地侧的生长
(4)
1
2
3
4
生长素
有生长素(浓度组)
无生长素
乙烯浓度
根尖生长情况
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。
实验链接　探究生长素促进扦插枝条生根的最适浓度
(1)实验过程
(2)实验分析
由如图曲线可知，促进扦插枝条生根的最适浓度是A点对应的生长素浓度，在A点两侧，存在促进生根效果相同的两个不同生长素浓度。
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。
学案41　群落的结构和演替
考纲要求　1.群落的结构特征(Ⅰ)。2.群落的演替(Ⅰ)。3.土壤中的动物类群丰富度的研究。
一、群落的结构
1．概念：同一时间内聚集在一定区域中各种生物______的集合。
各种种群之和＝群落，或种群群落
2．物种组成
(1)丰富度：群落中________数目的多少。
(2)特点：不同群落________不同。
(3)探究实验：土壤中小动物类群丰富度的研究。
3．种间关系
(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____________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________，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，______。
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：在垂直方向上，大多数群落具有明显的________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________分布。
二、群落的演替
1．概念：随着时间的推移，一个群落被__________代替的过程。
2．类型
(1)初生演替
①概念：在一个从来没有被________覆盖的地面，或者是原来存在过______，但被________了的地方发生的演替。
②过程：→→→→→
(2)次生演替
①概念：在原有植被虽已不存在，但原有________条件基本保留，甚至还保留了植物的________或其他________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________和________进行。
想一想　弃耕农田在时间允许的情况下一定能形成树林吗？　
探究点一　群落及其种间关系
1．什么是群落？什么是丰富度？
　
　
2．种间关系类型有哪几种？
　
思维拓展
1．竞争关系可致使劣势物种灭绝，以利于优势种得到更多的资源与空间。
2．捕食关系中，捕食者一般不会导致被捕食者灭绝；寄生关系中，寄生生物一般不会导致宿主死亡。这都与长期的自然选择有关，在相互选择的作用下，捕食者与被捕食者，寄生者与宿主长期共存。
3．种内斗争为种内关系，竞争(不同种生物争夺同种食物或生活空间的现象)为种间关系，种间斗争包含竞争。生存斗争内容更丰富，既包括生物与生物之间的关系，又包括生物与无机环境之间的关系，图示如下：A代表生存斗争、B代表种内斗争、C代表种间斗争、D代表竞争。
探究示例1　(2010·广东理综，2)谚语“苗多欺草，草多欺苗”反映的种间关系是(　　)
A．竞争 B．共生 C．寄生 D．捕食
听课记录：　
　
探究点二　群落的空间结构
完成下列填空：
1．群落的垂直结构
(1)植物的分层现象与________有关，群落中的________总是随高度的下降而逐渐减弱，依次是乔木层、灌木层、草本层。
(2)在高山植物群落中，不同海拔地带的植物呈垂直分布主要是受________的制约。
(3)动物的分层与其________________等有关。可以说，群落中植物的________现象决定了动物的分层现象。
2．群落的水平结构
在水平方向上，由于光照强度、地形、湿度等因素的影响，不同地段分布着________的生物种群。同一地段上种群密度也有差别，它们常常呈________分布。
思维拓展
1．生物在垂直方向及水平方向上的位置配置关系有利于提高生物群落整体对自然资源的充分利用。
2．群落中植物的垂直结构直接影响群落中动物的垂直结构，动物种类的多少是随植物层次的多少而变化的，因此，由于森林的植物层次比草原植物层次多，所以森林群落一般比草原群落的动物种类多。
探究示例2　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
听课记录：　
　
探究点三　群落的演替
1．完成表格填空，比较理解两种演替
类型
项目
初生演替
次生演替
起点
在一个从来______________的地面，或者原来存在过植被，但____________的地方
在原有植被虽已不存在，但原有________基本保留，甚至还保留了植物的____或其他______的地方
时间
经历时间____
经历时间____
影响因素
自然因素
人类活动较为关键
实例
裸岩上的演替
森林砍伐地、弃耕农田上的演替
2.完成群落演替的结果，并加以理解：
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______的或______，一般都可以发生演替到____阶段这一最高阶段
能量
总生产量____，群落的有机物总量____
结构
生物种类越来越____，群落的____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______变化，稳定性越来越____
思维拓展
1．在裸岩的演替过程中，首先进入群落的生物是地衣而不是其他生物，原因是地衣可以分泌有机酸，能够加速岩石风化形成土壤的速度。
2．在演替过程中，优势种往往不同。如地衣阶段优势种为地衣，但在苔藓阶段，由于地衣矮小，与苔藓争夺阳光方面处于竞争的劣势，所以在苔藓阶段优势种不再是地衣而是苔藓。
3．群落演替是一种群落代替另一种群落，而不是一个种群代替另一个种群。所以在群落演替过程中，最先出现的种群也并没有随着群落的演替而消失。
探究示例3　(2011·海南卷，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
听课记录：　
　
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．(2011·镇江质检)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．(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
4．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
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．(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
7．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，它贯穿于整个群落发展的始终
题组二　土壤动物丰富度研究
8．(2009·江苏生物，24)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 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
题组三　综合题
10．(2011·南通质检)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。
学案41　群落的结构和演替
课前准备区
一、1.种群　2.(1)物种　(2)丰富度
3．(2)①资源和空间　(3)体表　(4)彼此有利
想一想　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．(1)分层　(2)镶嵌
二、1.另一个群落　2.(1)①植物　植被　彻底消灭　②森林　(2)①土壤　种子　繁殖体　3.速度　方向
想一想　不一定，还受气候等环境条件的影响。
课堂活动区
探究点一
1．群落：同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合，叫做群落，如一个池塘内的所有生物。
丰富度：群落中物种数目的多少。
2．互利共生、寄生、竞争和捕食。
探究示例1　A　[“苗多欺草，草多欺苗”的意思是说禾苗多时草难以生长，草多时禾苗难以生长，禾苗与草之间存在竞争关系。]
思路导引　
探究点二
1．(1)光照强度　光照强度　(2)温度　(3)食物及栖息场所　分层
2．不同　镶嵌
探究示例2　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。]

探究点三
1．没有被植物覆盖　被彻底消灭了　土壤条件　种子　繁殖体　漫长　较短
2．能预见　可测的　森林　增加　增加　多　结构　不可逆　高
探究示例3　D　[围湖造田改变了群落演替的方向，破坏了生态平衡；演替过程中，群落中生物的种类和数量都在不断变化；次生演替是在原有植被已被破坏但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子和其他繁殖体的地方发生的演替，与初生演替相比，次生演替的速度快；弃耕农田上发生的群落演替是次生演替。]
构建知识网络
丰富度　互利共生　寄生　垂直结构　初生演替　次生演替
课后练习区
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。]
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。
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．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。]
4．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。]
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．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。]
7．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。]
知识归纳　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。
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。]
实验方法　土壤小动物类群丰富度调查
(1)丰富度调查方法：由于大多数土壤小动物身体微小、活动范围小，标记个体难以与无标记个体充分混匀，因
此，土壤小动物调查一般不能采用标志重捕法，而是采用取样器取样进行采集、调查的方法。
(2)丰富度的统计方法：一是记名计算法(指在一定面积的样地中，直接数出各种群的个体数目，这一般用于个体较大、种群数量有限的群落)；二是目测估计法(指按预先确定的多度等级来估计单位面积上个体数量的多少，等级的划分和表示方法有非常多、多、较多、较少、很少等。)
(3)利用诱虫器采集土壤小动物的原理：诱虫器利用土壤小动物趋暗、趋湿、避高温的特性，使土壤小动物从土样进入诱虫器下部的试管中，达到采集目的。
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。]
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：
(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。
学案42　生态系统的结构
考纲要求　生态系统的结构(Ⅰ)。
一、生态系统的概念及成分
1．概念：由________与它的________相互作用而形成的统一整体。
2．空间范围：有大有小，其中________是地球上最大的生态系统，它是地球上的________及其________的总和。
3．成分
(1)非生物的物质和能量
①物质：________、无机盐、空气。
②能量：热能、________能。
(2)生产者
①范围：主要是________，属于________生物。
②地位：生态系统的________成分。
③作用：通过光合作用或________________将无机物转化为有机物。
(3)消费者
①范围：主要是________，包括植食性动物、________动物、杂食性动物和寄生生物等。
②作用：消费者能够________________________。此外消费者对于____________和________________等具有重要作用。
(4)分解者
①范围：主要是________和________。
②作用：将动植物遗传残骸中的________分解成无机物。
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：生态系统中各生物之间由于________关系而形成的一种联系。
(2)特点：________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________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________。
(2)功能：生态系统________、________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？
　
探究点一　生态系统的概念及成分
1．什么是生态系统？生态系统有哪些功能？
　
　
2．填表完成生态系统各成分的比较
成分名称
生物类型(或成分)
同化类型
作用
地位
非生物
的物质
和能量
阳光、热能、水、
空气、无机盐等
为生态系统的生物提供____和____，
是各种生物赖以____和____的基础
基本成分
生产者
________(主要)、
光能自
养细菌、化能
自养细菌等
______
将______合成______，把____或无机物中的______转变成有机物中的化学能，
是一切消费者和分解者的物质和能量来源
基本成分
消费者
营____生活的和____生活的
各种生物(如
肺炎双球菌、
菟丝子、病毒)
异养型
能够加快生态系统的____循环；
有助于植物传粉和种子传播
非基本成分
分解者
____微生物(主要
是细菌
和真菌)、某些
营____生活的
动物等
异养型
将动植物遗体和动物的排遗物
分解成______，保证物质循环顺利进行
基本成分
关系
______和______是联系生物群落和无机环境的两大桥梁；生产者与各级消费者以捕食关系建立的______和______是能量流动和物质循环的渠道
思维拓展
1．个体群落群落＋无机环境→生态系统
2．各成分相互关系
(1)生产者是生态系统中唯一能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)的成分，因此，可以说生产者是生态系统的基石。
(2)从理论上讲，无机环境、生产者和分解者是任何一个自我调节的生态系统必要的基础成分，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本成分。消费者是生态系统中最活跃的成分。
3．四种成分的判断
(1)图示
(2)析图
①先据双向箭头“”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”个指入前头的C为“非生物的物质和能量”，最后根据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为动物，B为营腐生生活的细菌和真菌。
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。
探究示例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
听课记录：　
　
变式训练1　(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
探究点二　生态系统的营养结构
1．什么是食物链？
　
2．食物网及其形成原因是什么？
　
　
　
3．简述食物链和食物网的意义。
　
　
　
思维拓展　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。
探究示例2　(2011·新课标卷，31)某岛屿栖息着狐和野兔，生态系统相对稳定。后来有人登岛牧羊、捕食野兔和狐，狐也捕食羊羔。第5年，岛上狐濒临灭绝，但野兔数量大大超过人登岛前的数量。第6年，野兔种群暴发了由兔瘟热病毒引起的瘟疫，其数量骤减。回答问题：
(1)人与狐的种间关系是________，兔瘟热病毒与野兔的种间关系是________。
(2)画出由人、羊、狐、野兔和牧草组成的食物网。
(3)人登岛后的第5年，与登岛前相比，野兔种内竞争强度________(增加、减小、不变)。
(4)一般情况下，被捕食者传染病的流行程度将随捕食者种群密度的增加而________(增强、减弱、不变)。
听课记录：　
　
变式训练2　(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
探究点三　食物网中生物数量变化分析
完成下列填空，掌握食物网中生物数量变化关系：
1．第一营养级的生物减少对其他物种的影响
第一营养级的生物(生产者)减少时，则将会连锁性地引发其后的各个营养级生物________。这是因为生产者是其他各种生物赖以生存的____________的食物来源。
2．食物链中某一营养级突然增多对其他物种影响
在食物链中间某一营养级突然增多，短时间内，一般会导致作为其食物的上一营养级的数目________，作为其天敌的下一营养级生物数目________。若经过足够长的时间，该生物又将____________，其食物数量增多，天敌数目________，最后趋于稳定。
3．复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析
(1)以中间环节少的作为分析依据，考虑方向和顺序为：从________营养级依次到________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，一般不需考虑________数量的增加或减少。
(3)处于最高营养级的种群且有多种食物来源时，若其中一条食物链中断，则该种群可通过多食其他食物而维持其数量________。
4．同时占有两个营养级的种群数量变化的连锁反应分析
食物链中某一种群的数量变化，可能导致另一种群的营养级升高或降低，因为能量流动时只有10%～20%流到下一个营养级，且能量流动的环节越多损耗越多，所以该类连锁变化的规律是：当a种群的数量变化导致b种群的
营养级降低时，则b种群的数量将________；若导致b种群的营养级升高时，则b种群的数量将________。
探究示例3　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
听课记录：　
　
变式训练3　(2011·黄冈调研)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
题组一　生态系统的成分
1．(2011·广州模拟)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
2．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
3．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
4．(2011·南京高三调研)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
5．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
6．(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
7．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
8．(2011·青岛质检)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
9．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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.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________________________________
________________________________________________________________________。
11．(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。
学案42　生态系统的结构
课前准备区
一、1.生物群落　无机环境　2.生物圈　全部生物　无机环境　3.(1)①水分　②光　(2)①绿色植物　自养型　②主要　③化能合成作用　(3)①动物　肉食性　②加快生态系统的物质循环　植物的传粉　种子的传播　(4)①细菌　真菌　②有机物
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、1.(1)食物　(2)生产者　5个　2.(1)营养结构　(2)物质循环　能量流动
想一想　不一定，有的生物在食物网中可以占有多个营养级。
课堂活动区
探究点一
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叫生态系统。具有物质循环、能量流动和信息传递三大功能。
2．物质　能量　生存　发展　绿色植物　自养型　无机物　有机物　光能　化学能　捕食　寄生　物质　腐生　腐生　无机物　生产者　分解者　食物链　食物网
探究示例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。]
变式训练1　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。]
探究点二
1．在生态系统中，各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系。
2．在一个生态系统中，许多条食物链彼此相互交错连接成的复杂的营养结构，叫做食物网。
食物网形成原因：①一种绿色植物可以被多种植食性动物所食；②一种植食性动物，可吃多种植物，也可成为多种肉食性动物的捕食对象。
3．(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。
探究示例2　(1)竞争和捕食　寄生　(2)
(3)增加　(4)减弱
解析　(1)因人捕食狐，故两者之间是捕食关系；又因人牧羊，从而获得羊肉或羊奶，狐捕食羊羔，故人和狐之间又存在着竞争关系。所有的病毒都是营寄生生活的。(2)绘制食物网时，注意只包含生产者和消费者，生产者为牧草，羊和野兔以牧草为食，狐捕食羊和野兔，而人可从羊、野兔和狐三者获得食物。(3)因第5年野兔数量大大增加，故在岛上资源有限的条件下，野兔种群内为争夺资源和空间而使种内竞争强度增加。(4)被捕食者数量很多时，种群内体质较弱的个体容易被病毒感染而患传染病，因而容易被捕食，但随着捕食者的种群密度增加，则被捕食者中体质较弱的个体容易被捕食而被淘汰，剩下的被捕食者大多为本质较强的个体，不容易被病毒感染。
变式训练2　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。]
探究点三
1．减少　直接或间接　2.减少　增多　减少　减少
3．(1)高　低　(2)生产者　(3)基本不变　4.增加　减少
探究示例3　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。]
变式训练3　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。]
构建知识网络
组成成分　食物链　食物网　能量流动　生产者
消费者
课后练习区
1．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。]
观点辨析　生态系统成分中几种错误观点辨析
错误说法
正确观点
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，应该说生产者主要是绿色植物
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、矿质元素属非生物物质；光能、热能属非生物能量
异养一定是分解者
异养生物可作消费者也可作分解者；腐生的一定是分解者；寄生的一定是消费者；自养一定是生产者；生产者一定自养
2.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。]
3．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。]
4．ABC
5．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。]
6．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。]
7．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。]
8．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。]
9．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。]
10．(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。
11．(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。
学案43　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)。
一、能量流动的概念
生态系统中能量的________、传递、________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
1．起点：生产者____________开始。
2．总量：生产者________________。
3．流动渠道：________和________。
4．特点：(1)单向流动：能量只能沿着食物链由________流向高营养级。
(2)逐级递减
①每个营养级生物都因________而散失部分热能。
②每个营养级生物总有一部分不能被____________利用。
③传递效率为______(形象地用____________)。
三、能量流动研究意义
1．帮助人们科学规划，设计________________，使能量得到最有效利用，实现能量的________。
2．帮助人们合理地________生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向____________________。
探究点一　生态系统中能量流动过程
分析能量流动过程图，完成下列填空：
　由上图可知：
(1)能量转化：________→有机物中的化学能→________(最终散失)。
(2)流动形式：________中的化学能。
(3)散失途径：呼吸作用，包括____________自身的呼吸消耗以及________的呼吸作用。
(4)能量散失的形式：以热能形式散失。
思维拓展
1．消费者同化的能量＝摄入量－粪便中有机物的能量，即摄入的食物只有部分被同化。消费者粪便中含有的能量不能计入排遗生物所同化的能量，它实际与上一个营养级的遗体、残骸一样，属于未被下一个营养级利用的那一部分能量。例如屎壳郎利用大象的粪便获得能量，就不能说屎壳郎获得了大象的能量，而是获得了植物的能量。
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。
(1)能量的来源
生产者的能量主要来自太阳能。其余各营养级的能量来自上一营养级所同化的能量。
(2)能量的去路
①自身呼吸消耗，转化为其他形式的能量和热能。
②流向下一营养级。
③遗体、残骸、粪便等被分解者分解。
④未被利用：包括生物每年的积累量，也包括动植物遗体、残骸以化学燃料形式被储存起来的能量。
即一个营养级所同化的能量＝呼吸消耗的能量＋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。
探究示例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
听课记录：　
　
探究点二　能量流动的特点
1．分析能量流动模型，完成下列填空。
(1)大方框代表一个________。
(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____________________。
(3)能量流动的方向(以箭头表示)________。
(4)箭头由粗到细表示流入下一个营养级的能量________。
(5)方块面积越来越小表示随营养级别的________，贮存在生物体内的能量________。
(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：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．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。
探究示例2　(2010·淮安一模)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
听课记录：　
　
探究点三　生态金字塔
完成下表填空：比较三种金字塔
类型
项目
能量金字塔
数量金字塔形
生物量金字塔
形状
特点
正金字塔形
一般为____金字塔形，有时会出现____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________的特性
生物个体____在食物链中随营养级升高而逐级递减
生物量(现存生物有机物的______)沿食物链升高逐级递减
每一级含义
每一营养级生物所含____的多少
每一营养级生物个体的____
每一营养级生物的________
特殊形状
能量流动的过程中总是有能量的消耗
一株大树上鸟、虫、树的数量金字塔的塔形会发生倒置
浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量(用质量来表示)可能____浮游动物的生物量
探究示例3　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
听课记录：　
　
题组一　能量流动过程和特点
1．(2011·安徽十校测试)在一个草原生态系统中，如果要研究被第二营养级同化的能量去向，不应包括下列选项中的(　　)
A．羊的呼吸消耗量
B．羊的粪便量
C．羊的生产量
D．部分死亡羊的重量
2．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
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．(2010·无锡模拟)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
5．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
6．(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
7．(2011·常州模拟)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
8．(2011·长沙模拟)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
9．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
10．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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
题组三　综合题
11．(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________。
12．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。)
学案43　生态系统的能量流动
课前准备区
一、输入　转化
二、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．固定太阳能　2.固定的太阳能总量　3.食物链　食物网
4．(1)低营养级　(2)①呼吸作用　②下一营养级　③10%～20%　能量金字塔表示
三、1.人工生态系统　多级利用　2.调整　对人类最有益的部分
课堂活动区
探究点一
(1)太阳能　热能　(2)有机物　(3)各个营养级　分解者
探究示例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。]
探究点二
1．(1)生态系统　(2)全部生产者所固定的太阳能总量　(3)单向流动　(4)逐级递减　
(5)增加　越来越少
(7)单向流动　逐级递减　(8)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。
②使废物资源化，充分利用生产者、分解者。如利用秸秆培育食用菌等。
探究示例2　D　[图中A中的能量包括呼吸散失的热能，分解者不能利用。]

探究点三
正　倒　逐级递减　数目　总质量　能量　数目　有机物总量　低于
探究示例3　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。]
构建知识网络
单向流动　逐级递减　人工生态系统　更有益
课后练习区
1．B　[生产者所固定的能量被第二营养级摄入后，一部分被第二营养级的生物同化，用于生长、发育和繁殖及通过呼吸作用消耗，还有一部分未被同化，通过粪便等排出体外，此部分属于第一营养级。因此羊的粪便量不是被羊同化的能量去向。]
图型解读　能量的来源及去向图解
(1)图示
(2)析图：①消费者摄入能量(a)＝消费者同化能量(b)＋粪便中能量(c)，即动物粪便中能量不属该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。
②消费者同化能量(b)＝呼吸消耗(d)＋生长、发育和繁殖(e)。
③生长、发育和繁殖(e)＝分解者分解利用(f)＋下一营养级同化(i)＋未被利用(j)，即消费者同化能量若为两部分之和是b＝d＋e；若为四部分之和是b＝d＋f＋i＋j。
2．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。]
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。]
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。
4．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。]
5．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。]
6．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。]
7．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。]
8．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。]
9．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。]
10．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。]
知识归纳　对三种类型金字塔的理解
(1)在一条食物链中，由低营养级到高营养级推算，前一营养级比后一营养级含量一定多的指标是“能量”，而“数量”和“生物量”均可能出现反例。
(2)在人工生态系统中因能量可人为补充，可能会使能量金字塔呈现倒置状况。如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费者(鱼)多。天然生态系统则必须当能量状况表现为金字塔形状时，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统的稳定性。
(3)某营养级的“粪便”中的能量不同于“尿液”中的能量。前者应归于上一营养级，是未被该营养级利用的能量(含在上一营养级同化能量的80%～90%中)；后者则归于该营养级，是该营养级所同化的能量中的一部分(含在上一营养级传递来的10%～20%的能量中)。
(4)以金字塔图形式呈现
如下图所示，如果成千上万只昆虫生活在一棵大树上，鸟又以该树上的昆虫为食(食物链：树→昆虫→鸟)。那么树、昆虫和鸟的能量金字塔、生物量金字塔和生物数量金字塔可依次表示为A、A、C。
11．(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。
12．(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)。
学案44　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)。
一、生态系统的物质循环
1．概念
(1)物质：组成生物体的________________等元素。
(2)物质循环：无机环境与________之间。
(3)范围：整个________。
2．特点
(1)具有全球性，因此又称________________循环。
(2)循环方式：________。
二、实例——碳循环
1．无机环境中的存在形式：________和碳酸盐；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：大量化学燃料的燃烧，大气中的________含量迅速增加，打破了生物圈中________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：________作为__________的载体，使________沿着________流动；能量作为________，使物质能够不断地在________和________之间循环往返。
2．意义：通过________和________，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。
动动脑　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。
　
　
　
探究点一　碳循环
分析完成生态系统的碳循环示意图：
1．大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的________或硝化细菌等的____________而实现的。
2．碳在生物群落和无机环境之间循环是以________的形式进行的。碳元素在生物群落中的传播，主要靠________________，传递形式为________。
3．大气中CO2的来源有三个：一是________________；二是________________；三是________________。
4．实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是________和________。
5．碳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________的，其他各成分间的传递均是________的。
探究示例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
听课记录：　
　
变式训练1　(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。
探究点二　物质循环和能量流动的关系
分析物质循环和能量流动的关系图解，完成下列填空：
1．从图中可以看出，无机环境为生物成分提供________和________。
2．二者均开始于________，通过光合作用合成有机物、固定太阳能，然后沿共同的渠道——食物链(网)一起进行。
3．能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的________与________等过程。
4．物质作为能量的________，使能量沿着食物链(网)流动。
5．能量作为________，使物质循环不断地在生物________与________之间循环往返，能量以物质形式存在和流动，能量促进了物质的循环。
思维拓展
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。
探究示例2　下图表示生物圈中碳循环的部分示意图。A、B、C、D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是指二氧化碳和一氧化碳
B．完成①过程的能量主要是由⑧过程提供的
C．D经⑤、⑥、⑦过程获得的能量占A、B、C总能量10%～20%
D．C处在第三营养级
听课记录：　
　
变式训练2　(2011·苏州联考)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。
实验探究　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________。
(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____________、____________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____
实
验
设
计
实验组
对土壤____处理
A杯中加入____________
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____
对照组
A
A1
______
A2
产生______
B
B1
______
B2
______
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
思维拓展
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。
探究示例3　(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。
听课记录：　
　
　
题组一　碳循环的过程及特点
1．(2011·徐州摸底)从生态系统的物质循环角度看，人体内碳元素的根本来源是(　　)
A．大气中的CO2 B．生产者
C．分解者 D．消费者
2.
如图为生态系统碳循环模式图，下列分析错误的是(　　)
A．f表示大气中的二氧化碳库
B．该图中有三条食物链
C．图中的a一定是自养生物，b、c、d、e一定是异养生物
D．碳以有机物的形式由a传到b
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．关于碳循环的叙述，错误的是(　　)
A．不依赖于水 B．伴随能量流动
C．产生温室气体 D．具有全球性
5．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
6．下列实例中不能体现物质循环和能量流动原理的是(　　)
A．增加对农田的物质投入(如施农家肥)可以有效防止土壤肥力下降
B．北京奥运会前大量植树造林以改善空气质量
C．在夏季通过缩短菊花的光照时间使其提前开花
D．汶川大地震破坏了大熊猫的生存环境，使其食物短缺
7．(2009·重庆卷，5)如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，下列叙述不正确的是(多选)(　　)
A．进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等
B．生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量
C．流向分解者的k可被生产者直接吸收利用
D．流经该生态系统的物质和能量可循环利用
8．(2011·南通质检)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
9．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
10．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
11．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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
11
答 案
12.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：____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
学案44　生态系统的物质循环
课前准备区
一、1.(1)C、H、O、N、P、S　(2)生物群落　(3)生物圈
2．(1)生物地球化学　(2)往返循环
二、1.CO2　有机物　CO2　2.光合　细胞呼吸
3．(1)CO2　碳循环
三、1.物质　能量　能量　食物链(网)　动力　生物群落　无机环境　2.能量流动　物质循环
动动脑　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。
课堂活动区
探究点一
1．光合作用　化能合成作用
2．CO2　食物链和食物网　有机物
3．分解者的分解作用　动植物的呼吸作用　化学燃料的燃烧
4．生产者　分解者　5.双向　单向
探究示例1　C　[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。]
变式训练1　(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。
探究点二
1．物质　能量　2.生产者　3.合成　分解　4.载体
5．动力　群落　无机环境
探究示例2　D　[生物群落与无机环境之间的碳循环是以CO2形式进行的，故图中大气中的气体X代表CO2；图中A为生产者，B为初级消费者(第二营养级)，C为次级消费者(第三营养级)，D为分解者；完成①过程的能量主要由太阳能转化的活跃的化学能提供；食物链中相邻营养级间的能量传递效率为10%～20%，但不包括分解者(D)。]
思路导引　①各字母、标号所代表的意义。②图示中的食物链组成包括什么？并排出食物链、营养级。③食物链中能量传递效率是多少？④区别①、⑧能量的转化类型。
变式训练2　(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。
实验探究
1．(1)分解者　(2)温度　水分
2．淀粉　高温　30 mL土壤浸出液　小于　不变蓝　砖红色沉淀　变蓝　不变色
探究示例3　(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。
构建知识网络
生物圈　全球性　光合　化能合成　呼吸
课后练习区
1．A　[人体内碳元素来源于食物中的有机物，而有机物来源于光合作用，光合作用产生的有机物中碳的来源是大气中的CO2。]
2．B　[f表示大气中二氧化碳库，a是生产者，b是分解者，c、d、e都是消费者。该图中只有1条食物链。消费者和分解者都是异养型生物。碳以有机物的形式从生产者传给分解者和消费者。]
知识链接　有关碳循环的几个易考点
(1)C的存在形式：C在生物群落内(生物体内及生物之间传递时)以有机物的形式存在，在无机环境中的主要存在形式有CO2、碳酸盐等。
(2)C的循环形式：C在生物群落与无机环境之间以CO2的形式循环。
(3)与碳循环直接相关的生理过程：光合作用和呼吸作用，其中呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸，分解作用的主要过程是分解者的呼吸作用。
3．ABD　[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．A　[碳循环过程中，首先依赖于绿色植物吸收CO2进行的光合作用，这一过程消耗水；另外，生物呼吸作用分解有机物产生CO2的过程也产生水。]
5．C　[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)。]
方法技巧　物质循环过程相关图解
(1)碳循环过程示意图
弄清箭头的方向及代表含义。
(2)将上图换成字母，并尝试判断四种成分(找依据)，如下面三种变式图
据图判断A、B、C、D各代表哪种成分？
①图1——先根据双向箭头确定A和B应为生产者和非生物的物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”，再根据A→C确定C为消费者，剩下D为分解者。
②图2——根据A与C之间的双向箭头判断：A是生产者，C是非生物的物质和能量。根据ABD的碳都流向E，可进一步判断：B是初级消费者，D是次级消费者，E是分解者。
③图3——首先找出相互之间具有双向箭头的两个成分即A和E，一个为生产者，一个是大气中的CO2库。又因为其他各个成分都有箭头指向A，所以A为大气中的CO2库，E为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F则为消费者。整个图解中，食物链是E→F→D→B。
6．C　[夏季缩短光照使菊花提前开花应用的是生态系统的信息传递功能。]
7．ACD　[进入该生态系统的CO2量应该包括各h产生的CO2总量和未利用部分的总和，所以A是错误的；能量流动是逐级递减的，所以生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量，所以B是正确的；能量流动是单向的，所以流向分解者的k不能被生产者直接吸收利用，所以C是错误的；物质是循环的，能量流动是单向的，所以D是错误的。]
归纳提升　生态系统中能量流动和物质循环的关系
生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，这两大功能之间既有明显的差别，又有必然的联系。
(1)区别
能量在生态系统内是单向流动的，在逐级流动中递减。因此，生态系统要不断地从外界获得能量(太阳光能)，只有这样，生态系统的能量才能持续下去。至于生态系统的物质循环，则是在生物群落和无机环境之间反复出现，循环流动(见下表)。
项目
能量流动
物质循环
形式
以有机物形式流动
以无机物形式流动
特点
单向传递
反复循环
范围
生态系统的各营养级
生物圈
(2)联系
8．B　[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。]
知识链接　温室效应
温室效应是指地球表面变热的现象。温室效应主要是由于现代化工业过多燃烧煤炭、石油和天然气等燃料释放大量CO2进入大气造成的，大气层中的CO2等温室气体有一种特殊作用，它们能够使太阳通过短波辐射到达地球，而地球以长波辐射形式向外散发的能量却无法透过温室气体层，这种现象被称为“温室效应”。地球平均温度上升、极端气候事件(如飓风、暴雨、大旱等灾害性天气)发生频率增加是地球温室效应的主要特征。
9．A　[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。]
10．(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?学案42　生态系统的结构
考纲要求　生态系统的结构(Ⅰ)。
一、生态系统的概念及成分
1．概念：由________与它的________相互作用而形成的统一整体。
2．空间范围：有大有小，其中________是地球上最大的生态系统，它是地球上的________及其________的总和。
3．成分
(1)非生物的物质和能量
①物质：________、无机盐、空气。
②能量：热能、________能。
(2)生产者
①范围：主要是________，属于________生物。
②地位：生态系统的________成分。
③作用：通过光合作用或________________将无机物转化为有机物。
(3)消费者
①范围：主要是________，包括植食性动物、________动物、杂食性动物和寄生生物等。
②作用：消费者能够________________________。此外消费者对于____________和________________等具有重要作用。
(4)分解者
①范围：主要是________和________。
②作用：将动植物遗传残骸中的________分解成无机物。
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：生态系统中各生物之间由于________关系而形成的一种联系。
(2)特点：________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________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________。
(2)功能：生态系统________、________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？
　
探究点一　生态系统的概念及成分
1．什么是生态系统？生态系统有哪些功能？
　
　
2．填表完成生态系统各成分的比较
成分名称
生物类型(或成分)
同化类型
作用
地位
非生物
的物质
和能量
阳光、热能、水、
空气、无机盐等
为生态系统的生物提供____和____，
是各种生物赖以____和____的基础
基本成分
生产者
________(主要)、
光能自
养细菌、化能
自养细菌等
______
将______合成______，把____或无机物中的______转变成有机物中的化学能，
是一切消费者和分解者的物质和能量来源
基本成分
消费者
营____生活的和____生活的
各种生物(如
肺炎双球菌、
菟丝子、病毒)
异养型
能够加快生态系统的____循环；
有助于植物传粉和种子传播
非基本成分
分解者
____微生物(主要
是细菌
和真菌)、某些
营____生活的
动物等
异养型
将动植物遗体和动物的排遗物
分解成______，保证物质循环顺利进行
基本成分
关系
______和______是联系生物群落和无机环境的两大桥梁；生产者与各级消费者以捕食关系建立的______和______是能量流动和物质循环的渠道
思维拓展
1．个体群落群落＋无机环境→生态系统
2．各成分相互关系
(1)生产者是生态系统中唯一能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)的成分，因此，可以说生产者是生态系统的基石。
(2)从理论上讲，无机环境、生产者和分解者是任何一个自我调节的生态系统必要的基础成分，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本成分。消费者是生态系统中最活跃的成分。
3．四种成分的判断
(1)图示
(2)析图
①先据双向箭头“”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”个指入前头的C为“非生物的物质和能量”，最后根据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为动物，B为营腐生生活的细菌和真菌。
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。
探究示例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
听课记录：　
　
变式训练1　(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
探究点二　生态系统的营养结构
1．什么是食物链？
　
2．食物网及其形成原因是什么？
　
　
　
3．简述食物链和食物网的意义。
　
　
　
思维拓展　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。
探究示例2　(2011·新课标卷，31)某岛屿栖息着狐和野兔，生态系统相对稳定。后来有人登岛牧羊、捕食野兔和狐，狐也捕食羊羔。第5年，岛上狐濒临灭绝，但野兔数量大大超过人登岛前的数量。第6年，野兔种群暴发了由兔瘟热病毒引起的瘟疫，其数量骤减。回答问题：
(1)人与狐的种间关系是________，兔瘟热病毒与野兔的种间关系是________。
(2)画出由人、羊、狐、野兔和牧草组成的食物网。
(3)人登岛后的第5年，与登岛前相比，野兔种内竞争强度________(增加、减小、不变)。
(4)一般情况下，被捕食者传染病的流行程度将随捕食者种群密度的增加而________(增强、减弱、不变)。
听课记录：　
　
变式训练2　(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
探究点三　食物网中生物数量变化分析
完成下列填空，掌握食物网中生物数量变化关系：
1．第一营养级的生物减少对其他物种的影响
第一营养级的生物(生产者)减少时，则将会连锁性地引发其后的各个营养级生物________。这是因为生产者是其他各种生物赖以生存的____________的食物来源。
2．食物链中某一营养级突然增多对其他物种影响
在食物链中间某一营养级突然增多，短时间内，一般会导致作为其食物的上一营养级的数目________，作为其天敌的下一营养级生物数目________。若经过足够长的时间，该生物又将____________，其食物数量增多，天敌数目________，最后趋于稳定。
3．复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析
(1)以中间环节少的作为分析依据，考虑方向和顺序为：从________营养级依次到________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，一般不需考虑________数量的增加或减少。
(3)处于最高营养级的种群且有多种食物来源时，若其中一条食物链中断，则该种群可通过多食其他食物而维持其数量________。
4．同时占有两个营养级的种群数量变化的连锁反应分析
食物链中某一种群的数量变化，可能导致另一种群的营养级升高或降低，因为能量流动时只有10%～20%流到下一个营养级，且能量流动的环节越多损耗越多，所以该类连锁变化的规律是：当a种群的数量变化导致b种群的
营养级降低时，则b种群的数量将________；若导致b种群的营养级升高时，则b种群的数量将________。
探究示例3　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
听课记录：　
　
变式训练3　(2011·黄冈调研)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
题组一　生态系统的成分
1．(2011·广州模拟)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
2．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
3．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
4．(2011·南京高三调研)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
5．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
6．(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
7．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
8．(2011·青岛质检)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
9．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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.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________________________________
________________________________________________________________________。
11．(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。
学案42　生态系统的结构
课前准备区
一、1.生物群落　无机环境　2.生物圈　全部生物　无机环境　3.(1)①水分　②光　(2)①绿色植物　自养型　②主要　③化能合成作用　(3)①动物　肉食性　②加快生态系统的物质循环　植物的传粉　种子的传播　(4)①细菌　真菌　②有机物
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、1.(1)食物　(2)生产者　5个　2.(1)营养结构　(2)物质循环　能量流动
想一想　不一定，有的生物在食物网中可以占有多个营养级。
课堂活动区
探究点一
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叫生态系统。具有物质循环、能量流动和信息传递三大功能。
2．物质　能量　生存　发展　绿色植物　自养型　无机物　有机物　光能　化学能　捕食　寄生　物质　腐生　腐生　无机物　生产者　分解者　食物链　食物网
探究示例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。]
变式训练1　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。]
探究点二
1．在生态系统中，各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系。
2．在一个生态系统中，许多条食物链彼此相互交错连接成的复杂的营养结构，叫做食物网。
食物网形成原因：①一种绿色植物可以被多种植食性动物所食；②一种植食性动物，可吃多种植物，也可成为多种肉食性动物的捕食对象。
3．(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。
探究示例2　(1)竞争和捕食　寄生　(2)
(3)增加　(4)减弱
解析　(1)因人捕食狐，故两者之间是捕食关系；又因人牧羊，从而获得羊肉或羊奶，狐捕食羊羔，故人和狐之间又存在着竞争关系。所有的病毒都是营寄生生活的。(2)绘制食物网时，注意只包含生产者和消费者，生产者为牧草，羊和野兔以牧草为食，狐捕食羊和野兔，而人可从羊、野兔和狐三者获得食物。(3)因第5年野兔数量大大增加，故在岛上资源有限的条件下，野兔种群内为争夺资源和空间而使种内竞争强度增加。(4)被捕食者数量很多时，种群内体质较弱的个体容易被病毒感染而患传染病，因而容易被捕食，但随着捕食者的种群密度增加，则被捕食者中体质较弱的个体容易被捕食而被淘汰，剩下的被捕食者大多为本质较强的个体，不容易被病毒感染。
变式训练2　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。]
探究点三
1．减少　直接或间接　2.减少　增多　减少　减少
3．(1)高　低　(2)生产者　(3)基本不变　4.增加　减少
探究示例3　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。]
变式训练3　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。]
构建知识网络
组成成分　食物链　食物网　能量流动　生产者
消费者
课后练习区
1．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。]
观点辨析　生态系统成分中几种错误观点辨析
错误说法
正确观点
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，应该说生产者主要是绿色植物
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、矿质元素属非生物物质；光能、热能属非生物能量
异养一定是分解者
异养生物可作消费者也可作分解者；腐生的一定是分解者；寄生的一定是消费者；自养一定是生产者；生产者一定自养
2.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。]
3．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。]
4．ABC
5．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。]
6．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。]
7．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。]
8．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。]
9．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。]
10．(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。
11．(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。
学案43　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)。
一、能量流动的概念
生态系统中能量的________、传递、________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
1．起点：生产者____________开始。
2．总量：生产者________________。
3．流动渠道：________和________。
4．特点：(1)单向流动：能量只能沿着食物链由________流向高营养级。
(2)逐级递减
①每个营养级生物都因________而散失部分热能。
②每个营养级生物总有一部分不能被____________利用。
③传递效率为______(形象地用____________)。
三、能量流动研究意义
1．帮助人们科学规划，设计________________，使能量得到最有效利用，实现能量的________。
2．帮助人们合理地________生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向____________________。
探究点一　生态系统中能量流动过程
分析能量流动过程图，完成下列填空：
　由上图可知：
(1)能量转化：________→有机物中的化学能→________(最终散失)。
(2)流动形式：________中的化学能。
(3)散失途径：呼吸作用，包括____________自身的呼吸消耗以及________的呼吸作用。
(4)能量散失的形式：以热能形式散失。
思维拓展
1．消费者同化的能量＝摄入量－粪便中有机物的能量，即摄入的食物只有部分被同化。消费者粪便中含有的能量不能计入排遗生物所同化的能量，它实际与上一个营养级的遗体、残骸一样，属于未被下一个营养级利用的那一部分能量。例如屎壳郎利用大象的粪便获得能量，就不能说屎壳郎获得了大象的能量，而是获得了植物的能量。
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。
(1)能量的来源
生产者的能量主要来自太阳能。其余各营养级的能量来自上一营养级所同化的能量。
(2)能量的去路
①自身呼吸消耗，转化为其他形式的能量和热能。
②流向下一营养级。
③遗体、残骸、粪便等被分解者分解。
④未被利用：包括生物每年的积累量，也包括动植物遗体、残骸以化学燃料形式被储存起来的能量。
即一个营养级所同化的能量＝呼吸消耗的能量＋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。
探究示例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
听课记录：　
　
探究点二　能量流动的特点
1．分析能量流动模型，完成下列填空。
(1)大方框代表一个________。
(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____________________。
(3)能量流动的方向(以箭头表示)________。
(4)箭头由粗到细表示流入下一个营养级的能量________。
(5)方块面积越来越小表示随营养级别的________，贮存在生物体内的能量________。
(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：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．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。
探究示例2　(2010·淮安一模)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
听课记录：　
　
探究点三　生态金字塔
完成下表填空：比较三种金字塔
类型
项目
能量金字塔
数量金字塔形
生物量金字塔
形状
特点
正金字塔形
一般为____金字塔形，有时会出现____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________的特性
生物个体____在食物链中随营养级升高而逐级递减
生物量(现存生物有机物的______)沿食物链升高逐级递减
每一级含义
每一营养级生物所含____的多少
每一营养级生物个体的____
每一营养级生物的________
特殊形状
能量流动的过程中总是有能量的消耗
一株大树上鸟、虫、树的数量金字塔的塔形会发生倒置
浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量(用质量来表示)可能____浮游动物的生物量
探究示例3　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
听课记录：　
　
题组一　能量流动过程和特点
1．(2011·安徽十校测试)在一个草原生态系统中，如果要研究被第二营养级同化的能量去向，不应包括下列选项中的(　　)
A．羊的呼吸消耗量
B．羊的粪便量
C．羊的生产量
D．部分死亡羊的重量
2．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
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．(2010·无锡模拟)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
5．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
6．(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
7．(2011·常州模拟)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
8．(2011·长沙模拟)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
9．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
10．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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
题组三　综合题
11．(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________。
12．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。)
学案43　生态系统的能量流动
课前准备区
一、输入　转化
二、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．固定太阳能　2.固定的太阳能总量　3.食物链　食物网
4．(1)低营养级　(2)①呼吸作用　②下一营养级　③10%～20%　能量金字塔表示
三、1.人工生态系统　多级利用　2.调整　对人类最有益的部分
课堂活动区
探究点一
(1)太阳能　热能　(2)有机物　(3)各个营养级　分解者
探究示例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。]
探究点二
1．(1)生态系统　(2)全部生产者所固定的太阳能总量　(3)单向流动　(4)逐级递减　
(5)增加　越来越少
(7)单向流动　逐级递减　(8)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。
②使废物资源化，充分利用生产者、分解者。如利用秸秆培育食用菌等。
探究示例2　D　[图中A中的能量包括呼吸散失的热能，分解者不能利用。]

探究点三
正　倒　逐级递减　数目　总质量　能量　数目　有机物总量　低于
探究示例3　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。]
构建知识网络
单向流动　逐级递减　人工生态系统　更有益
课后练习区
1．B　[生产者所固定的能量被第二营养级摄入后，一部分被第二营养级的生物同化，用于生长、发育和繁殖及通过呼吸作用消耗，还有一部分未被同化，通过粪便等排出体外，此部分属于第一营养级。因此羊的粪便量不是被羊同化的能量去向。]
图型解读　能量的来源及去向图解
(1)图示
(2)析图：①消费者摄入能量(a)＝消费者同化能量(b)＋粪便中能量(c)，即动物粪便中能量不属该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。
②消费者同化能量(b)＝呼吸消耗(d)＋生长、发育和繁殖(e)。
③生长、发育和繁殖(e)＝分解者分解利用(f)＋下一营养级同化(i)＋未被利用(j)，即消费者同化能量若为两部分之和是b＝d＋e；若为四部分之和是b＝d＋f＋i＋j。
2．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。]
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。]
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。
4．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。]
5．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。]
6．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。]
7．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。]
8．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。]
9．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。]
10．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。]
知识归纳　对三种类型金字塔的理解
(1)在一条食物链中，由低营养级到高营养级推算，前一营养级比后一营养级含量一定多的指标是“能量”，而“数量”和“生物量”均可能出现反例。
(2)在人工生态系统中因能量可人为补充，可能会使能量金字塔呈现倒置状况。如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费者(鱼)多。天然生态系统则必须当能量状况表现为金字塔形状时，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统的稳定性。
(3)某营养级的“粪便”中的能量不同于“尿液”中的能量。前者应归于上一营养级，是未被该营养级利用的能量(含在上一营养级同化能量的80%～90%中)；后者则归于该营养级，是该营养级所同化的能量中的一部分(含在上一营养级传递来的10%～20%的能量中)。
(4)以金字塔图形式呈现
如下图所示，如果成千上万只昆虫生活在一棵大树上，鸟又以该树上的昆虫为食(食物链：树→昆虫→鸟)。那么树、昆虫和鸟的能量金字塔、生物量金字塔和生物数量金字塔可依次表示为A、A、C。
11．(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。
12．(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)。
学案44　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)。
一、生态系统的物质循环
1．概念
(1)物质：组成生物体的________________等元素。
(2)物质循环：无机环境与________之间。
(3)范围：整个________。
2．特点
(1)具有全球性，因此又称________________循环。
(2)循环方式：________。
二、实例——碳循环
1．无机环境中的存在形式：________和碳酸盐；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：大量化学燃料的燃烧，大气中的________含量迅速增加，打破了生物圈中________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：________作为__________的载体，使________沿着________流动；能量作为________，使物质能够不断地在________和________之间循环往返。
2．意义：通过________和________，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。
动动脑　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。
　
　
　
探究点一　碳循环
分析完成生态系统的碳循环示意图：
1．大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的________或硝化细菌等的____________而实现的。
2．碳在生物群落和无机环境之间循环是以________的形式进行的。碳元素在生物群落中的传播，主要靠________________，传递形式为________。
3．大气中CO2的来源有三个：一是________________；二是________________；三是________________。
4．实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是________和________。
5．碳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________的，其他各成分间的传递均是________的。
探究示例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
听课记录：　
　
变式训练1　(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。
探究点二　物质循环和能量流动的关系
分析物质循环和能量流动的关系图解，完成下列填空：
1．从图中可以看出，无机环境为生物成分提供________和________。
2．二者均开始于________，通过光合作用合成有机物、固定太阳能，然后沿共同的渠道——食物链(网)一起进行。
3．能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的________与________等过程。
4．物质作为能量的________，使能量沿着食物链(网)流动。
5．能量作为________，使物质循环不断地在生物________与________之间循环往返，能量以物质形式存在和流动，能量促进了物质的循环。
思维拓展
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。
探究示例2　下图表示生物圈中碳循环的部分示意图。A、B、C、D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是指二氧化碳和一氧化碳
B．完成①过程的能量主要是由⑧过程提供的
C．D经⑤、⑥、⑦过程获得的能量占A、B、C总能量10%～20%
D．C处在第三营养级
听课记录：　
　
变式训练2　(2011·苏州联考)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。
实验探究　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________。
(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____________、____________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____
实
验
设
计
实验组
对土壤____处理
A杯中加入____________
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____
对照组
A
A1
______
A2
产生______
B
B1
______
B2
______
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
思维拓展
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。
探究示例3　(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。
听课记录：　
　
　
题组一　碳循环的过程及特点
1．(2011·徐州摸底)从生态系统的物质循环角度看，人体内碳元素的根本来源是(　　)
A．大气中的CO2 B．生产者
C．分解者 D．消费者
2.
如图为生态系统碳循环模式图，下列分析错误的是(　　)
A．f表示大气中的二氧化碳库
B．该图中有三条食物链
C．图中的a一定是自养生物，b、c、d、e一定是异养生物
D．碳以有机物的形式由a传到b
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．关于碳循环的叙述，错误的是(　　)
A．不依赖于水 B．伴随能量流动
C．产生温室气体 D．具有全球性
5．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
6．下列实例中不能体现物质循环和能量流动原理的是(　　)
A．增加对农田的物质投入(如施农家肥)可以有效防止土壤肥力下降
B．北京奥运会前大量植树造林以改善空气质量
C．在夏季通过缩短菊花的光照时间使其提前开花
D．汶川大地震破坏了大熊猫的生存环境，使其食物短缺
7．(2009·重庆卷，5)如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，下列叙述不正确的是(多选)(　　)
A．进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等
B．生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量
C．流向分解者的k可被生产者直接吸收利用
D．流经该生态系统的物质和能量可循环利用
8．(2011·南通质检)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
9．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
10．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
11．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
题 号
1
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6
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9
11
答 案
12.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：____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
学案44　生态系统的物质循环
课前准备区
一、1.(1)C、H、O、N、P、S　(2)生物群落　(3)生物圈
2．(1)生物地球化学　(2)往返循环
二、1.CO2　有机物　CO2　2.光合　细胞呼吸
3．(1)CO2　碳循环
三、1.物质　能量　能量　食物链(网)　动力　生物群落　无机环境　2.能量流动　物质循环
动动脑　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。
课堂活动区
探究点一
1．光合作用　化能合成作用
2．CO2　食物链和食物网　有机物
3．分解者的分解作用　动植物的呼吸作用　化学燃料的燃烧
4．生产者　分解者　5.双向　单向
探究示例1　C　[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。]
变式训练1　(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。
探究点二
1．物质　能量　2.生产者　3.合成　分解　4.载体
5．动力　群落　无机环境
探究示例2　D　[生物群落与无机环境之间的碳循环是以CO2形式进行的，故图中大气中的气体X代表CO2；图中A为生产者，B为初级消费者(第二营养级)，C为次级消费者(第三营养级)，D为分解者；完成①过程的能量主要由太阳能转化的活跃的化学能提供；食物链中相邻营养级间的能量传递效率为10%～20%，但不包括分解者(D)。]
思路导引　①各字母、标号所代表的意义。②图示中的食物链组成包括什么？并排出食物链、营养级。③食物链中能量传递效率是多少？④区别①、⑧能量的转化类型。
变式训练2　(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。
实验探究
1．(1)分解者　(2)温度　水分
2．淀粉　高温　30 mL土壤浸出液　小于　不变蓝　砖红色沉淀　变蓝　不变色
探究示例3　(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。
构建知识网络
生物圈　全球性　光合　化能合成　呼吸
课后练习区
1．A　[人体内碳元素来源于食物中的有机物，而有机物来源于光合作用，光合作用产生的有机物中碳的来源是大气中的CO2。]
2．B　[f表示大气中二氧化碳库，a是生产者，b是分解者，c、d、e都是消费者。该图中只有1条食物链。消费者和分解者都是异养型生物。碳以有机物的形式从生产者传给分解者和消费者。]
知识链接　有关碳循环的几个易考点
(1)C的存在形式：C在生物群落内(生物体内及生物之间传递时)以有机物的形式存在，在无机环境中的主要存在形式有CO2、碳酸盐等。
(2)C的循环形式：C在生物群落与无机环境之间以CO2的形式循环。
(3)与碳循环直接相关的生理过程：光合作用和呼吸作用，其中呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸，分解作用的主要过程是分解者的呼吸作用。
3．ABD　[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．A　[碳循环过程中，首先依赖于绿色植物吸收CO2进行的光合作用，这一过程消耗水；另外，生物呼吸作用分解有机物产生CO2的过程也产生水。]
5．C　[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)。]
方法技巧　物质循环过程相关图解
(1)碳循环过程示意图
弄清箭头的方向及代表含义。
(2)将上图换成字母，并尝试判断四种成分(找依据)，如下面三种变式图
据图判断A、B、C、D各代表哪种成分？
①图1——先根据双向箭头确定A和B应为生产者和非生物的物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”，再根据A→C确定C为消费者，剩下D为分解者。
②图2——根据A与C之间的双向箭头判断：A是生产者，C是非生物的物质和能量。根据ABD的碳都流向E，可进一步判断：B是初级消费者，D是次级消费者，E是分解者。
③图3——首先找出相互之间具有双向箭头的两个成分即A和E，一个为生产者，一个是大气中的CO2库。又因为其他各个成分都有箭头指向A，所以A为大气中的CO2库，E为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F则为消费者。整个图解中，食物链是E→F→D→B。
6．C　[夏季缩短光照使菊花提前开花应用的是生态系统的信息传递功能。]
7．ACD　[进入该生态系统的CO2量应该包括各h产生的CO2总量和未利用部分的总和，所以A是错误的；能量流动是逐级递减的，所以生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量，所以B是正确的；能量流动是单向的，所以流向分解者的k不能被生产者直接吸收利用，所以C是错误的；物质是循环的，能量流动是单向的，所以D是错误的。]
归纳提升　生态系统中能量流动和物质循环的关系
生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，这两大功能之间既有明显的差别，又有必然的联系。
(1)区别
能量在生态系统内是单向流动的，在逐级流动中递减。因此，生态系统要不断地从外界获得能量(太阳光能)，只有这样，生态系统的能量才能持续下去。至于生态系统的物质循环，则是在生物群落和无机环境之间反复出现，循环流动(见下表)。
项目
能量流动
物质循环
形式
以有机物形式流动
以无机物形式流动
特点
单向传递
反复循环
范围
生态系统的各营养级
生物圈
(2)联系
8．B　[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。]
知识链接　温室效应
温室效应是指地球表面变热的现象。温室效应主要是由于现代化工业过多燃烧煤炭、石油和天然气等燃料释放大量CO2进入大气造成的，大气层中的CO2等温室气体有一种特殊作用，它们能够使太阳通过短波辐射到达地球，而地球以长波辐射形式向外散发的能量却无法透过温室气体层，这种现象被称为“温室效应”。地球平均温度上升、极端气候事件(如飓风、暴雨、大旱等灾害性天气)发生频率增加是地球温室效应的主要特征。
9．A　[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。]
10．(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。
11．D　[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。]
12．(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。
学案45　生态系统的信息传递
和稳定性
考纲要求　1.生态系统中的信息传递(Ⅱ)。2.生态系统的稳定性(Ⅱ)。
一、生态系统的信息传递
1．种类
(1)物理信息：生态系统中的________、声、____、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______，如植物的生物碱、有机酸、动物的______等。
(3)行为信息：动物的________，对于同种或异种生物也能够传递某种信息，如孔雀开屏。
辨一辨
　　
(1)上述两图中动物行为涉及到哪类信息？
　
(2)鸟类突然振翅飞起对同伴报警和通过尖锐鸣叫的报警所涉及到的信息有何不同？
　
2．在生态系统中的作用
(1)个体：________的正常进行，离不开信息的作用。
(2)种群：生物种群的________，离不开信息传递。
(3)群落和生态系统：能调节生物的________关系，以维持生态系统的________。
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________。
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：生态系统所具有的保持或__________自身结构和________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________并使自身________和功能保持原状的能力。
(2)原因：内部具有一定的________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________，抵抗力稳定性就越________，反之则越高。______能力有一定限度，越过限度，________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________的能力。(2)原因：生态系统具有________________。(3)与抵抗力稳定性的关系：往往是________的。
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)控制对生态系统的________。
(2)实施相应的________投入，保证生态系统内部________________的协调关系。
探究点一　生态系统的信息传递
1．简述信息的种类及作用？
　
　
2．简述信息传递在农业生产中的应用，请各举一例。
　
　
思维拓展
1．生态系统的信息传递又称信息流，此过程中伴随着一定的物质和能量消耗。但是信息流不像物质流那样是循环的，也不像能量流那样是单向的，而往往是双向的，有从输入到输出的信息传递，也有从输出到输入的信息反馈。
2．与能量流动、物质循环的比较
任何生态系统都具有能量流动、物质循环和信息传递，它们是生态系统的基本功能，三者密不可分，但又各有不同。
能量流动——生态系统的动力
物质循环——生态系统的基础
信息传递——决定能量流动和物质循环的方向和状态
能量流动
物质循环
信息传递
特点
单向流动，逐级递减
循环流动，反复利用
往往是双向的
范围
生态系统中各营养级
生物圈
生物之间，生物与无机环境之间
联系
同时进行，相互依存，不可分割，形成一个统一整体
探究示例1　(2011·连云港模拟)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
听课记录：　
　
探究点二　生态系统的稳定性
理解生态系统的稳定性，完成下列填空：
1．稳定性的表现
(1)结构相对稳定：动植物________及________保持相对稳定。
(2)功能相对稳定：________和________的输入、输出相对平衡。
2．稳定性的两个方面
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
区
别
实质
________自身结构功能相对稳定
________自身结构功能相对稳定
核心
抵抗干扰、保持原状
遭到破坏、恢复原状
影响
因素
一般地说，生态系统中物种丰富度越大，营养结构越____，抵抗力稳定性越____
一般地说，生态系统中物种丰富度越小，营养结构越____，恢复力稳定性越____
联系
①____关系，抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性差，反之亦然
②二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用共同维持生态系统的稳定，如图：
思维拓展
1．负反馈调节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。
2．生态系统的稳定是系统内部自我调节的结果，这种自我调节主要是依靠群落内部种间关系及种内斗争来实现的。
3．任何生态系统的自我调节能力都是有一定限度的。
4．生物多样性是生态系统稳定性的基础
生物多样性营养结构复杂程度自我调节能力大小稳定性强弱。
5．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生态系统功能正常的作用范围。
(2)y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的量指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定强，如热带雨林生态系统与草原生态系统相比，受到相同干扰，草原生态系统的y值要大于热带雨林生态系统的y值。
探究示例2　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
听课记录：　
　
实验探究　设计并制作生态缸(生态瓶)，观察其稳定性
1．实验原理
(1)生态系统的稳定性与它的物种组成、营养结构和非生物因素都有密切的关系。
(2)将少量植物，以这些植物____________和其他__________放入一个密封的广口瓶中，便形成一个人工模拟的微型生态系统——小生态瓶。
(3)观察小生态瓶中生物的生存状况和存活时间的长短，了解生态系统的稳定性及影响稳定性的因素。
2．实验流程
根据研究的对象和实习条件确定模拟________的种类
　↓
调查该种生态系统的主要________及其________，了解它们的基本情况
　↓
从各成分中选取典型的种群，确定它们的________关系，务必使它们互相连接成为一条或数条________，保证能完成生态系统的功能
　↓
观察并记录结果
　↓
结果分析与结论
思维拓展
1．小生态缸的设计要求及分析
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，缸中的水量应占其容积的4/5，要留出一定的空间
便于操作；缸内储备一定量的空气
生态缸的采光用较强的散射光
防止水温过高导致水生植物死亡
选择生命力强的生物，动物不宜太多，个体不宜太大
减少对O2的消耗，防止生产量＜消耗量
2.生态缸稳定性观察与分析
(1)观察稳定性，可通过观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等判断生态系统的稳定性。
(2)由于生态缸中的生态系统极为简单，自我调节能力极差，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。
(3)如果生态缸是一个开放的生态系统，则生态系统的成分复杂，自我调节、自我修复和自我延续的能力强，在没有巨大外界环境干扰的情况下会长期保持相对稳定。
探究示例3　(2010·盐城摸底)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
听课记录：　
　
题组一　生态系统的信息传递
1．法国的昆虫学家法布尔做过以下实验：在一个风雨交加的夜晚，在一所被丛林包围的屋里，把一只雌性大蚕蛾扣在笼子里，周围撒满樟脑。尽管当时狂风骤雨，但还是有几十只雄蛾扑向纱笼，此现象说明(　　)
A．昆虫间通过信息相互联系，这种信息是无线电波
B．昆虫间通过信息相互联系，因为昆虫都具有趋化性
C．昆虫间通过信息相互联系，联系的媒介是阴雨天气
D．昆虫的雌雄个体间通过信息相互联系，这种信息是化学信息——性外激素
2．(2011·临沂质检)下列关于生态系统的信息传递，正确的叙述是(　　)
A．生态系统中物理信息的来源只能来自无机环境
B．动物的特殊行为对于同种或异种生物能够传递信息
C．生态系统中的信息传递和能量流动一样都是单向的
D．利用昆虫信息素诱捕有害动物属于化学防治
3．(2011·泰州模拟)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．(2011·合肥模拟)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．(2010·杭州期中)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
6．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
7．下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
8．(2011·淮安调研)以下关于构建人工微生态系统的说法，错误的是(　　)
A．需要考虑不同营养级生物之间的合适比例
B．提供的生物应具有较强的生活能力
C．把人工微生态系统放在阳光直射环境中即可
D．达到稳定状态的微生态系统内生物数量也是有变化的
题组三　综合题
9．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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.(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。
11．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____________________________________________________________________。
学案45　生态系统的信息传递和稳定性
课前准备区
一、1.(1)温度　光　(2)化学物质　性外激素　(3)特殊行为
辨一辨　(1)左图为物理信息，右图为化学信息。
(2)前者为行为信息，后者为物理信息(声音)。
2．(1)生命活动　(2)繁衍　(3)种间　稳定　3.(2)控制
思考　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、1.恢复　功能　2.(1)干扰　结构　(2)自我调节
(3)小　低　自我调节　生态系统
3．(1)恢复原状　(2)自我调节能力　(3)相反
想一想　恢复力稳定性。
4．(1)干扰程度　(2)物质、能量　结构和功能
课堂活动区
探究点一
1．(1)种类：包括物理信息、化学信息、行为信息。
(2)作用：①调控生物体生命活动的正常进行和种群的繁衍。
②调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
2．(1)提高农产品和畜产品的产量：养鸡业在增加营养的基础上延长光照时间可以提高产蛋率。
(2)对有害动物进行控制：黏虫的成虫具有趋光性，对蜡味特别敏感，生产上就利用这一点，在杀菌剂中调入蜡类物质以诱杀之。
探究示例1　B　[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。]
探究点二
1．(1)种类　数量　(2)物质　能量　2.保持　恢复　复杂　高　简单　高　相反
探究示例2　C　[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。]

实验探究
1．(2)为食的动物　非生物物质
2．生态系统　生物群落　无机环境　数量　食物链　封闭
探究示例3　A　[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。]
构建知识网络
循环　单向　恢复力稳定性　抵抗力稳定性　行为信息　化学信息　物理信息　双向
课后练习区
1．D　[昆虫在生命活动中，产生了一些可以传递信息的化学物质，如性外激素，它由昆虫的体表腺体所分泌，并且具有挥发性，其作用是引诱异性个体前来交尾。这样雌雄个体就可以通过化学信息联系在一起，完成各繁衍过程。]
2．B　[①生态系统的物理信息可以来自无机环境，也可以来自其他生物，如寄生生物的物理信息大都来自寄主。②动物的行为信息可以在同种生物之间传递，如求偶行为，也可在异种生物之间传递，如捕食者的捕食行为向被捕食者的传递。③生态系统中能量流动是单向的，但信息传递可以是双向的，如捕食者给被捕食者发出信息，被捕食者也可以发出信息给捕食者。④利用昆虫信息素诱捕有害动物是利用化学信息进行的生物防治。利用农药防治有害动物才属于化学防治。]
3．A　[能量的传递是单向的，故A错误。]
知识链接　有关生态系统信息传递归纳
(1)范围
(2)形式：分为物理信息、化学信息、行为信息。
(3)来源：可来自于环境，也可来自于生物。
(4)方向：信息传递是双向的。
(5)作用：信息传递可以调节生物的种间关系。
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?学案43　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)。
一、能量流动的概念
生态系统中能量的________、传递、________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
1．起点：生产者____________开始。
2．总量：生产者________________。
3．流动渠道：________和________。
4．特点：(1)单向流动：能量只能沿着食物链由________流向高营养级。
(2)逐级递减
①每个营养级生物都因________而散失部分热能。
②每个营养级生物总有一部分不能被____________利用。
③传递效率为______(形象地用____________)。
三、能量流动研究意义
1．帮助人们科学规划，设计________________，使能量得到最有效利用，实现能量的________。
2．帮助人们合理地________生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向____________________。
探究点一　生态系统中能量流动过程
分析能量流动过程图，完成下列填空：
　由上图可知：
(1)能量转化：________→有机物中的化学能→________(最终散失)。
(2)流动形式：________中的化学能。
(3)散失途径：呼吸作用，包括____________自身的呼吸消耗以及________的呼吸作用。
(4)能量散失的形式：以热能形式散失。
思维拓展
1．消费者同化的能量＝摄入量－粪便中有机物的能量，即摄入的食物只有部分被同化。消费者粪便中含有的能量不能计入排遗生物所同化的能量，它实际与上一个营养级的遗体、残骸一样，属于未被下一个营养级利用的那一部分能量。例如屎壳郎利用大象的粪便获得能量，就不能说屎壳郎获得了大象的能量，而是获得了植物的能量。
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。
(1)能量的来源
生产者的能量主要来自太阳能。其余各营养级的能量来自上一营养级所同化的能量。
(2)能量的去路
①自身呼吸消耗，转化为其他形式的能量和热能。
②流向下一营养级。
③遗体、残骸、粪便等被分解者分解。
④未被利用：包括生物每年的积累量，也包括动植物遗体、残骸以化学燃料形式被储存起来的能量。
即一个营养级所同化的能量＝呼吸消耗的能量＋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。
探究示例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
听课记录：　
　
探究点二　能量流动的特点
1．分析能量流动模型，完成下列填空。
(1)大方框代表一个________。
(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____________________。
(3)能量流动的方向(以箭头表示)________。
(4)箭头由粗到细表示流入下一个营养级的能量________。
(5)方块面积越来越小表示随营养级别的________，贮存在生物体内的能量________。
(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：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．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。
探究示例2　(2010·淮安一模)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
听课记录：　
　
探究点三　生态金字塔
完成下表填空：比较三种金字塔
类型
项目
能量金字塔
数量金字塔形
生物量金字塔
形状
特点
正金字塔形
一般为____金字塔形，有时会出现____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________的特性
生物个体____在食物链中随营养级升高而逐级递减
生物量(现存生物有机物的______)沿食物链升高逐级递减
每一级含义
每一营养级生物所含____的多少
每一营养级生物个体的____
每一营养级生物的________
特殊形状
能量流动的过程中总是有能量的消耗
一株大树上鸟、虫、树的数量金字塔的塔形会发生倒置
浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量(用质量来表示)可能____浮游动物的生物量
探究示例3　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
听课记录：　
　
题组一　能量流动过程和特点
1．(2011·安徽十校测试)在一个草原生态系统中，如果要研究被第二营养级同化的能量去向，不应包括下列选项中的(　　)
A．羊的呼吸消耗量
B．羊的粪便量
C．羊的生产量
D．部分死亡羊的重量
2．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
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．(2010·无锡模拟)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
5．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
6．(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
7．(2011·常州模拟)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
8．(2011·长沙模拟)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
9．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
10．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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
题组三　综合题
11．(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________。
12．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。)
学案43　生态系统的能量流动
课前准备区
一、输入　转化
二、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．固定太阳能　2.固定的太阳能总量　3.食物链　食物网
4．(1)低营养级　(2)①呼吸作用　②下一营养级　③10%～20%　能量金字塔表示
三、1.人工生态系统　多级利用　2.调整　对人类最有益的部分
课堂活动区
探究点一
(1)太阳能　热能　(2)有机物　(3)各个营养级　分解者
探究示例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。]
探究点二
1．(1)生态系统　(2)全部生产者所固定的太阳能总量　(3)单向流动　(4)逐级递减　
(5)增加　越来越少
(7)单向流动　逐级递减　(8)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。
②使废物资源化，充分利用生产者、分解者。如利用秸秆培育食用菌等。
探究示例2　D　[图中A中的能量包括呼吸散失的热能，分解者不能利用。]

探究点三
正　倒　逐级递减　数目　总质量　能量　数目　有机物总量　低于
探究示例3　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。]
构建知识网络
单向流动　逐级递减　人工生态系统　更有益
课后练习区
1．B　[生产者所固定的能量被第二营养级摄入后，一部分被第二营养级的生物同化，用于生长、发育和繁殖及通过呼吸作用消耗，还有一部分未被同化，通过粪便等排出体外，此部分属于第一营养级。因此羊的粪便量不是被羊同化的能量去向。]
图型解读　能量的来源及去向图解
(1)图示
(2)析图：①消费者摄入能量(a)＝消费者同化能量(b)＋粪便中能量(c)，即动物粪便中能量不属该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。
②消费者同化能量(b)＝呼吸消耗(d)＋生长、发育和繁殖(e)。
③生长、发育和繁殖(e)＝分解者分解利用(f)＋下一营养级同化(i)＋未被利用(j)，即消费者同化能量若为两部分之和是b＝d＋e；若为四部分之和是b＝d＋f＋i＋j。
2．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。]
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。]
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。
4．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。]
5．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。]
6．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。]
7．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。]
8．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。]
9．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。]
10．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。]
知识归纳　对三种类型金字塔的理解
(1)在一条食物链中，由低营养级到高营养级推算，前一营养级比后一营养级含量一定多的指标是“能量”，而“数量”和“生物量”均可能出现反例。
(2)在人工生态系统中因能量可人为补充，可能会使能量金字塔呈现倒置状况。如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费者(鱼)多。天然生态系统则必须当能量状况表现为金字塔形状时，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统的稳定性。
(3)某营养级的“粪便”中的能量不同于“尿液”中的能量。前者应归于上一营养级，是未被该营养级利用的能量(含在上一营养级同化能量的80%～90%中)；后者则归于该营养级，是该营养级所同化的能量中的一部分(含在上一营养级传递来的10%～20%的能量中)。
(4)以金字塔图形式呈现
如下图所示，如果成千上万只昆虫生活在一棵大树上，鸟又以该树上的昆虫为食(食物链：树→昆虫→鸟)。那么树、昆虫和鸟的能量金字塔、生物量金字塔和生物数量金字塔可依次表示为A、A、C。
11．(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。
12．(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)。
学案44　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)。
一、生态系统的物质循环
1．概念
(1)物质：组成生物体的________________等元素。
(2)物质循环：无机环境与________之间。
(3)范围：整个________。
2．特点
(1)具有全球性，因此又称________________循环。
(2)循环方式：________。
二、实例——碳循环
1．无机环境中的存在形式：________和碳酸盐；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：大量化学燃料的燃烧，大气中的________含量迅速增加，打破了生物圈中________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：________作为__________的载体，使________沿着________流动；能量作为________，使物质能够不断地在________和________之间循环往返。
2．意义：通过________和________，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。
动动脑　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。
　
　
　
探究点一　碳循环
分析完成生态系统的碳循环示意图：
1．大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的________或硝化细菌等的____________而实现的。
2．碳在生物群落和无机环境之间循环是以________的形式进行的。碳元素在生物群落中的传播，主要靠________________，传递形式为________。
3．大气中CO2的来源有三个：一是________________；二是________________；三是________________。
4．实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是________和________。
5．碳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________的，其他各成分间的传递均是________的。
探究示例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
听课记录：　
　
变式训练1　(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。
探究点二　物质循环和能量流动的关系
分析物质循环和能量流动的关系图解，完成下列填空：
1．从图中可以看出，无机环境为生物成分提供________和________。
2．二者均开始于________，通过光合作用合成有机物、固定太阳能，然后沿共同的渠道——食物链(网)一起进行。
3．能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的________与________等过程。
4．物质作为能量的________，使能量沿着食物链(网)流动。
5．能量作为________，使物质循环不断地在生物________与________之间循环往返，能量以物质形式存在和流动，能量促进了物质的循环。
思维拓展
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。
探究示例2　下图表示生物圈中碳循环的部分示意图。A、B、C、D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是指二氧化碳和一氧化碳
B．完成①过程的能量主要是由⑧过程提供的
C．D经⑤、⑥、⑦过程获得的能量占A、B、C总能量10%～20%
D．C处在第三营养级
听课记录：　
　
变式训练2　(2011·苏州联考)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。
实验探究　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________。
(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____________、____________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____
实
验
设
计
实验组
对土壤____处理
A杯中加入____________
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____
对照组
A
A1
______
A2
产生______
B
B1
______
B2
______
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
思维拓展
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。
探究示例3　(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。
听课记录：　
　
　
题组一　碳循环的过程及特点
1．(2011·徐州摸底)从生态系统的物质循环角度看，人体内碳元素的根本来源是(　　)
A．大气中的CO2 B．生产者
C．分解者 D．消费者
2.
如图为生态系统碳循环模式图，下列分析错误的是(　　)
A．f表示大气中的二氧化碳库
B．该图中有三条食物链
C．图中的a一定是自养生物，b、c、d、e一定是异养生物
D．碳以有机物的形式由a传到b
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．关于碳循环的叙述，错误的是(　　)
A．不依赖于水 B．伴随能量流动
C．产生温室气体 D．具有全球性
5．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
6．下列实例中不能体现物质循环和能量流动原理的是(　　)
A．增加对农田的物质投入(如施农家肥)可以有效防止土壤肥力下降
B．北京奥运会前大量植树造林以改善空气质量
C．在夏季通过缩短菊花的光照时间使其提前开花
D．汶川大地震破坏了大熊猫的生存环境，使其食物短缺
7．(2009·重庆卷，5)如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，下列叙述不正确的是(多选)(　　)
A．进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等
B．生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量
C．流向分解者的k可被生产者直接吸收利用
D．流经该生态系统的物质和能量可循环利用
8．(2011·南通质检)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
9．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
10．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
11．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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
11
答 案
12.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：____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
学案44　生态系统的物质循环
课前准备区
一、1.(1)C、H、O、N、P、S　(2)生物群落　(3)生物圈
2．(1)生物地球化学　(2)往返循环
二、1.CO2　有机物　CO2　2.光合　细胞呼吸
3．(1)CO2　碳循环
三、1.物质　能量　能量　食物链(网)　动力　生物群落　无机环境　2.能量流动　物质循环
动动脑　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。
课堂活动区
探究点一
1．光合作用　化能合成作用
2．CO2　食物链和食物网　有机物
3．分解者的分解作用　动植物的呼吸作用　化学燃料的燃烧
4．生产者　分解者　5.双向　单向
探究示例1　C　[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。]
变式训练1　(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。
探究点二
1．物质　能量　2.生产者　3.合成　分解　4.载体
5．动力　群落　无机环境
探究示例2　D　[生物群落与无机环境之间的碳循环是以CO2形式进行的，故图中大气中的气体X代表CO2；图中A为生产者，B为初级消费者(第二营养级)，C为次级消费者(第三营养级)，D为分解者；完成①过程的能量主要由太阳能转化的活跃的化学能提供；食物链中相邻营养级间的能量传递效率为10%～20%，但不包括分解者(D)。]
思路导引　①各字母、标号所代表的意义。②图示中的食物链组成包括什么？并排出食物链、营养级。③食物链中能量传递效率是多少？④区别①、⑧能量的转化类型。
变式训练2　(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。
实验探究
1．(1)分解者　(2)温度　水分
2．淀粉　高温　30 mL土壤浸出液　小于　不变蓝　砖红色沉淀　变蓝　不变色
探究示例3　(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。
构建知识网络
生物圈　全球性　光合　化能合成　呼吸
课后练习区
1．A　[人体内碳元素来源于食物中的有机物，而有机物来源于光合作用，光合作用产生的有机物中碳的来源是大气中的CO2。]
2．B　[f表示大气中二氧化碳库，a是生产者，b是分解者，c、d、e都是消费者。该图中只有1条食物链。消费者和分解者都是异养型生物。碳以有机物的形式从生产者传给分解者和消费者。]
知识链接　有关碳循环的几个易考点
(1)C的存在形式：C在生物群落内(生物体内及生物之间传递时)以有机物的形式存在，在无机环境中的主要存在形式有CO2、碳酸盐等。
(2)C的循环形式：C在生物群落与无机环境之间以CO2的形式循环。
(3)与碳循环直接相关的生理过程：光合作用和呼吸作用，其中呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸，分解作用的主要过程是分解者的呼吸作用。
3．ABD　[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．A　[碳循环过程中，首先依赖于绿色植物吸收CO2进行的光合作用，这一过程消耗水；另外，生物呼吸作用分解有机物产生CO2的过程也产生水。]
5．C　[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)。]
方法技巧　物质循环过程相关图解
(1)碳循环过程示意图
弄清箭头的方向及代表含义。
(2)将上图换成字母，并尝试判断四种成分(找依据)，如下面三种变式图
据图判断A、B、C、D各代表哪种成分？
①图1——先根据双向箭头确定A和B应为生产者和非生物的物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”，再根据A→C确定C为消费者，剩下D为分解者。
②图2——根据A与C之间的双向箭头判断：A是生产者，C是非生物的物质和能量。根据ABD的碳都流向E，可进一步判断：B是初级消费者，D是次级消费者，E是分解者。
③图3——首先找出相互之间具有双向箭头的两个成分即A和E，一个为生产者，一个是大气中的CO2库。又因为其他各个成分都有箭头指向A，所以A为大气中的CO2库，E为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F则为消费者。整个图解中，食物链是E→F→D→B。
6．C　[夏季缩短光照使菊花提前开花应用的是生态系统的信息传递功能。]
7．ACD　[进入该生态系统的CO2量应该包括各h产生的CO2总量和未利用部分的总和，所以A是错误的；能量流动是逐级递减的，所以生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量，所以B是正确的；能量流动是单向的，所以流向分解者的k不能被生产者直接吸收利用，所以C是错误的；物质是循环的，能量流动是单向的，所以D是错误的。]
归纳提升　生态系统中能量流动和物质循环的关系
生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，这两大功能之间既有明显的差别，又有必然的联系。
(1)区别
能量在生态系统内是单向流动的，在逐级流动中递减。因此，生态系统要不断地从外界获得能量(太阳光能)，只有这样，生态系统的能量才能持续下去。至于生态系统的物质循环，则是在生物群落和无机环境之间反复出现，循环流动(见下表)。
项目
能量流动
物质循环
形式
以有机物形式流动
以无机物形式流动
特点
单向传递
反复循环
范围
生态系统的各营养级
生物圈
(2)联系
8．B　[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。]
知识链接　温室效应
温室效应是指地球表面变热的现象。温室效应主要是由于现代化工业过多燃烧煤炭、石油和天然气等燃料释放大量CO2进入大气造成的，大气层中的CO2等温室气体有一种特殊作用，它们能够使太阳通过短波辐射到达地球，而地球以长波辐射形式向外散发的能量却无法透过温室气体层，这种现象被称为“温室效应”。地球平均温度上升、极端气候事件(如飓风、暴雨、大旱等灾害性天气)发生频率增加是地球温室效应的主要特征。
9．A　[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。]
10．(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。
11．D　[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。]
12．(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。
学案45　生态系统的信息传递
和稳定性
考纲要求　1.生态系统中的信息传递(Ⅱ)。2.生态系统的稳定性(Ⅱ)。
一、生态系统的信息传递
1．种类
(1)物理信息：生态系统中的________、声、____、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______，如植物的生物碱、有机酸、动物的______等。
(3)行为信息：动物的________，对于同种或异种生物也能够传递某种信息，如孔雀开屏。
辨一辨
　　
(1)上述两图中动物行为涉及到哪类信息？
　
(2)鸟类突然振翅飞起对同伴报警和通过尖锐鸣叫的报警所涉及到的信息有何不同？
　
2．在生态系统中的作用
(1)个体：________的正常进行，离不开信息的作用。
(2)种群：生物种群的________，离不开信息传递。
(3)群落和生态系统：能调节生物的________关系，以维持生态系统的________。
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________。
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：生态系统所具有的保持或__________自身结构和________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________并使自身________和功能保持原状的能力。
(2)原因：内部具有一定的________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________，抵抗力稳定性就越________，反之则越高。______能力有一定限度，越过限度，________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________的能力。(2)原因：生态系统具有________________。(3)与抵抗力稳定性的关系：往往是________的。
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)控制对生态系统的________。
(2)实施相应的________投入，保证生态系统内部________________的协调关系。
探究点一　生态系统的信息传递
1．简述信息的种类及作用？
　
　
2．简述信息传递在农业生产中的应用，请各举一例。
　
　
思维拓展
1．生态系统的信息传递又称信息流，此过程中伴随着一定的物质和能量消耗。但是信息流不像物质流那样是循环的，也不像能量流那样是单向的，而往往是双向的，有从输入到输出的信息传递，也有从输出到输入的信息反馈。
2．与能量流动、物质循环的比较
任何生态系统都具有能量流动、物质循环和信息传递，它们是生态系统的基本功能，三者密不可分，但又各有不同。
能量流动——生态系统的动力
物质循环——生态系统的基础
信息传递——决定能量流动和物质循环的方向和状态
能量流动
物质循环
信息传递
特点
单向流动，逐级递减
循环流动，反复利用
往往是双向的
范围
生态系统中各营养级
生物圈
生物之间，生物与无机环境之间
联系
同时进行，相互依存，不可分割，形成一个统一整体
探究示例1　(2011·连云港模拟)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
听课记录：　
　
探究点二　生态系统的稳定性
理解生态系统的稳定性，完成下列填空：
1．稳定性的表现
(1)结构相对稳定：动植物________及________保持相对稳定。
(2)功能相对稳定：________和________的输入、输出相对平衡。
2．稳定性的两个方面
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
区
别
实质
________自身结构功能相对稳定
________自身结构功能相对稳定
核心
抵抗干扰、保持原状
遭到破坏、恢复原状
影响
因素
一般地说，生态系统中物种丰富度越大，营养结构越____，抵抗力稳定性越____
一般地说，生态系统中物种丰富度越小，营养结构越____，恢复力稳定性越____
联系
①____关系，抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性差，反之亦然
②二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用共同维持生态系统的稳定，如图：
思维拓展
1．负反馈调节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。
2．生态系统的稳定是系统内部自我调节的结果，这种自我调节主要是依靠群落内部种间关系及种内斗争来实现的。
3．任何生态系统的自我调节能力都是有一定限度的。
4．生物多样性是生态系统稳定性的基础
生物多样性营养结构复杂程度自我调节能力大小稳定性强弱。
5．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生态系统功能正常的作用范围。
(2)y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的量指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定强，如热带雨林生态系统与草原生态系统相比，受到相同干扰，草原生态系统的y值要大于热带雨林生态系统的y值。
探究示例2　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
听课记录：　
　
实验探究　设计并制作生态缸(生态瓶)，观察其稳定性
1．实验原理
(1)生态系统的稳定性与它的物种组成、营养结构和非生物因素都有密切的关系。
(2)将少量植物，以这些植物____________和其他__________放入一个密封的广口瓶中，便形成一个人工模拟的微型生态系统——小生态瓶。
(3)观察小生态瓶中生物的生存状况和存活时间的长短，了解生态系统的稳定性及影响稳定性的因素。
2．实验流程
根据研究的对象和实习条件确定模拟________的种类
　↓
调查该种生态系统的主要________及其________，了解它们的基本情况
　↓
从各成分中选取典型的种群，确定它们的________关系，务必使它们互相连接成为一条或数条________，保证能完成生态系统的功能
　↓
观察并记录结果
　↓
结果分析与结论
思维拓展
1．小生态缸的设计要求及分析
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，缸中的水量应占其容积的4/5，要留出一定的空间
便于操作；缸内储备一定量的空气
生态缸的采光用较强的散射光
防止水温过高导致水生植物死亡
选择生命力强的生物，动物不宜太多，个体不宜太大
减少对O2的消耗，防止生产量＜消耗量
2.生态缸稳定性观察与分析
(1)观察稳定性，可通过观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等判断生态系统的稳定性。
(2)由于生态缸中的生态系统极为简单，自我调节能力极差，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。
(3)如果生态缸是一个开放的生态系统，则生态系统的成分复杂，自我调节、自我修复和自我延续的能力强，在没有巨大外界环境干扰的情况下会长期保持相对稳定。
探究示例3　(2010·盐城摸底)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
听课记录：　
　
题组一　生态系统的信息传递
1．法国的昆虫学家法布尔做过以下实验：在一个风雨交加的夜晚，在一所被丛林包围的屋里，把一只雌性大蚕蛾扣在笼子里，周围撒满樟脑。尽管当时狂风骤雨，但还是有几十只雄蛾扑向纱笼，此现象说明(　　)
A．昆虫间通过信息相互联系，这种信息是无线电波
B．昆虫间通过信息相互联系，因为昆虫都具有趋化性
C．昆虫间通过信息相互联系，联系的媒介是阴雨天气
D．昆虫的雌雄个体间通过信息相互联系，这种信息是化学信息——性外激素
2．(2011·临沂质检)下列关于生态系统的信息传递，正确的叙述是(　　)
A．生态系统中物理信息的来源只能来自无机环境
B．动物的特殊行为对于同种或异种生物能够传递信息
C．生态系统中的信息传递和能量流动一样都是单向的
D．利用昆虫信息素诱捕有害动物属于化学防治
3．(2011·泰州模拟)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．(2011·合肥模拟)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．(2010·杭州期中)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
6．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
7．下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
8．(2011·淮安调研)以下关于构建人工微生态系统的说法，错误的是(　　)
A．需要考虑不同营养级生物之间的合适比例
B．提供的生物应具有较强的生活能力
C．把人工微生态系统放在阳光直射环境中即可
D．达到稳定状态的微生态系统内生物数量也是有变化的
题组三　综合题
9．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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.(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。
11．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____________________________________________________________________。
学案45　生态系统的信息传递和稳定性
课前准备区
一、1.(1)温度　光　(2)化学物质　性外激素　(3)特殊行为
辨一辨　(1)左图为物理信息，右图为化学信息。
(2)前者为行为信息，后者为物理信息(声音)。
2．(1)生命活动　(2)繁衍　(3)种间　稳定　3.(2)控制
思考　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、1.恢复　功能　2.(1)干扰　结构　(2)自我调节
(3)小　低　自我调节　生态系统
3．(1)恢复原状　(2)自我调节能力　(3)相反
想一想　恢复力稳定性。
4．(1)干扰程度　(2)物质、能量　结构和功能
课堂活动区
探究点一
1．(1)种类：包括物理信息、化学信息、行为信息。
(2)作用：①调控生物体生命活动的正常进行和种群的繁衍。
②调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
2．(1)提高农产品和畜产品的产量：养鸡业在增加营养的基础上延长光照时间可以提高产蛋率。
(2)对有害动物进行控制：黏虫的成虫具有趋光性，对蜡味特别敏感，生产上就利用这一点，在杀菌剂中调入蜡类物质以诱杀之。
探究示例1　B　[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。]
探究点二
1．(1)种类　数量　(2)物质　能量　2.保持　恢复　复杂　高　简单　高　相反
探究示例2　C　[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。]

实验探究
1．(2)为食的动物　非生物物质
2．生态系统　生物群落　无机环境　数量　食物链　封闭
探究示例3　A　[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。]
构建知识网络
循环　单向　恢复力稳定性　抵抗力稳定性　行为信息　化学信息　物理信息　双向
课后练习区
1．D　[昆虫在生命活动中，产生了一些可以传递信息的化学物质，如性外激素，它由昆虫的体表腺体所分泌，并且具有挥发性，其作用是引诱异性个体前来交尾。这样雌雄个体就可以通过化学信息联系在一起，完成各繁衍过程。]
2．B　[①生态系统的物理信息可以来自无机环境，也可以来自其他生物，如寄生生物的物理信息大都来自寄主。②动物的行为信息可以在同种生物之间传递，如求偶行为，也可在异种生物之间传递，如捕食者的捕食行为向被捕食者的传递。③生态系统中能量流动是单向的，但信息传递可以是双向的，如捕食者给被捕食者发出信息，被捕食者也可以发出信息给捕食者。④利用昆虫信息素诱捕有害动物是利用化学信息进行的生物防治。利用农药防治有害动物才属于化学防治。]
3．A　[能量的传递是单向的，故A错误。]
知识链接　有关生态系统信息传递归纳
(1)范围
(2)形式：分为物理信息、化学信息、行为信息。
(3)来源：可来自于环境，也可来自于生物。
(4)方向：信息传递是双向的。
(5)作用：信息传递可以调节生物的种间关系。
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。]
5．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。]
6．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。]
知识链接　对负反馈调节和正反馈调节的理解
(1)负反馈调节
①作用：是生态系统自我调节能力的基础，能使最初发生的那种变化向相反的方向发展，使生态系统达到和保持相对稳定。
②实例：森林中的食虫鸟和害虫的数量变化
(2)正反馈调节
①作用：加速生态系统最初所发生的变化，使生态系统向着更好或更坏的方向发展，即人们常说的良性循环和恶性循环。
②实例
7．B　[据图可知，在S点气候发生了很大变化，但对甲生态系统影响不大，说明甲生态系统的抵抗外界干扰能力较强，而乙生态系统变化较大，说明对外界干扰的抵抗力较弱。乙生态系统在S点时，种群类型及数量几乎接近于零，而后又逐渐恢复到原来状态，所以可确定乙在S点后经历了次生演替过程。]
归纳提升　调节能力与稳定性相关问题归纳
(1)自我调节能力大小包括：①自身净化能力——物理沉降、化学分解和微生物的分解；②完善的营养结构——自身的反馈调节，维持各营养级生物数量相对稳定。
(2)抵抗力稳定性高低比较：生物圈>海洋生态系统>热带雨林>温带草原>极地荒漠。恢复力稳定性正好与其相反。
(3)某一生态系统在彻底破坏之前，受到外界干扰，遭到一定程度的破坏而恢复的过程，应视为抵抗力稳定性，如河流轻度污染的净化；若遭到彻底破坏，则其恢复过程应为恢复力稳定性，如火灾后草原的恢复等。
(4)食物网中营养结构最不容易被破坏的标准
先看食物链，数量越多越稳定；若食物链数量相同，再看生产者，生产者多的稳定程度高。
8．C　[人工微生态系统的自我调节能力较小，因此要放置在环境适宜的地方，避免阳光直接照射。]
9．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。]
10．(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。
11．(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。
学案46　生态环境的保护
考纲要求　1.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)。
一、人口增长对生态环境的影响
1．我国的人口现状与前景
(1)急剧增长的主要原因：生育率较高，死亡率逐渐下降，________过大。
(2)发展目标
①2020年，人口总数控制在________亿以内。
②21世纪中叶，人口总数达到峰值(接近________亿)。
2．人口增长对生态环境的影响
　
(1)________的压力；(2)水资源的压力；(3)________的压力；(4)森林资源的压力；(5)________的压力。
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
全球________变化、水资源短缺、________破坏、酸雨、土地________，海洋________、生物多样性锐减等。
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：生物圈内所有的________、动物和________，它们所拥有的全部________以及各种各样的________，共同构成了生物多样性，包括____________、物种多样性和________________。
(2)生物多样性的价值
①________：a.药用价值；b.工业原料；c.科研价值；d.美学价值。
②________：生态功能。
③______：未发现，不清楚的价值。
(3)措施
①________：主要指建立自然保护区。
②________：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：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________________的持久而协调的发展。
2．实现措施
(1)保护________________。
(2)保护环境和资源。
(3)建立________________________之间的协调与平衡。
探究点一　人口增长对生态环境的影响
分析人口增长对环境影响的模型，回答有关问题：
1．简述人口增长会给生态环境带来压力？
　
　
　
2．请简述人与自然和谐发展的措施？
　
　
思维拓展
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。
探究示例1　(2011·宿迁质检)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
听课记录：　
　
变式训练1　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(　　)
探究点二　全球性生态环境问题
理解生态环境问题成因及危害，完成下表：
主要的环境问题
成因
危害
____
大气中____过多
伤害叶、芽；使水体酸化，危害水生生物安全
____
____
大气中____等温室气体过多
气温升高，海平面上升
臭氧层破坏
______等物质大量排放
皮肤癌和白内障患病率上升；植物光合作用受到抑制
海洋污染
________、________进入海洋水体，海洋运输时________和倾倒污染物等
发生赤潮，影响水生生物生存
土地荒漠化
植被(如草原、森林等)破坏是主要原因
出现______
思维拓展
1．温室效应、酸雨问题的共性
(1)成因：植被减少(吸收CO2、SO2减少)，化学燃料大量燃烧(排放CO2、SO2增多)，超出了环境自动净化能力。
(2)防治措施：大量植树造林(增加吸收力)，开发新能源，减少化学燃料的燃烧(减少排放)。
2．海洋污染和土地荒漠化均是由于人类活动、掠夺式地开发利用自然资源及污染环境造成的。
3．图解
探究示例2　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
A．①②③④ B．①②④ C．①② D．②③④
听课记录：　
　
变式训练2　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
探究点三　保护生物的多样性
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？
　
　
思维拓展
1．多样性成因分析
(1)从分子水平看：
→
(2)从进化角度看：物种多样性与生态系统多样性主要是生物的不定向变异与定向选择在进化过程中共同作用的结果。
2．生物多样性的间接价值，即生物多样性对生态系统自我调节的能力，这是生态系统乃至整个生物圈稳态的基础，因此，生物多样性的间接价值远大于它的直接价值。
探究示例3　(2010·北京理综，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
听课记录：　
　
变式训练3　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
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
题组二　全球环境的问题
2．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
3．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
4．(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
5．(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
题组三　生物多样性
6．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
7．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
8．(2011·泰州质检)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
9．(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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.(2011·广东卷，28)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。有关该污染的部分研究如下，请回答：
(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种群年龄组成发生改变(如图)，请预测该种群数量的变化趋势。
图中数字表示各年龄期个体数占总个体数的百分比
(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。
11．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。
学案46　生态环境的保护
课前准备区
一、1.(1)人口基数　(2)①14.5　②16　2.(1)土地资源　(3)能源　(5)环境污染
想一想　主要依据是年龄组成和性别比例。
二、1.气候　臭氧层　荒漠化　污染
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)植物　微生物　基因　生态系统　遗传多样性　生态系统多样性　(2)①直接价值　②间接价值　③潜在价值　(3)①就地保护　②易地保护
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、1.自然、经济、社会　2.(1)生物多样性　(3)人口、环境、科技和资源消费
课堂活动区
探究点一
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。
探究示例1　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。]
变式训练1　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。]
思路导引　读图获取信息：A国人口数量与粮食产量呈反比；B国二者大致同步；C 国后期人口增长远超过了粮食产量的增长；D国后期人口增长与粮食产量呈负相关。
探究点二
酸雨　SO2　温室效应　CO2　氟利昂　生活污水　工业废水　石油泄漏　沙尘暴
探究示例2　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。]
变式训练2　B　[“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。]
探究点三
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。
探究示例3　C　[生物多样性的形成是长期自然选择的结果；群落演替过程中，生物的多样性会逐渐加强；一般来说，生态系统中物种多样性越高，生物系统中的组分就越多，食物网越复杂其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高。突变和基因重组导致生态系统遗传多样性的产生，从而为生物的进化提供了大量的原材料，其中，可能有一些会适应某种变化的、生存所必需的遗传类型，因此，遗传多样性的提高对生物的进化是有利的。]
变式训练3　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。]
构建知识网络
物种　生态系统　直接　可持续
课后练习区
1．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，关键是要解决人口膨胀这个问题。]
热点链接　人口与环境问题是一个永恒的话题，人口增长对环境影响的突出表现是环境污染，围绕生物学知识考查的主要有富营养化(蓝藻事件、水华与赤潮现象)、水污染(石油污染、工业废水排放、生活污水处理)、温室气体排放、DDT等有机磷农药引起的生物富集现象及危害等。
2．D　[臭氧层可以大量吸收太阳辐射中的紫外线。]
3．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。]
4．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。]
5．D
6．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。]
7．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?学案44　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)。
一、生态系统的物质循环
1．概念
(1)物质：组成生物体的________________等元素。
(2)物质循环：无机环境与________之间。
(3)范围：整个________。
2．特点
(1)具有全球性，因此又称________________循环。
(2)循环方式：________。
二、实例——碳循环
1．无机环境中的存在形式：________和碳酸盐；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：大量化学燃料的燃烧，大气中的________含量迅速增加，打破了生物圈中________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：________作为__________的载体，使________沿着________流动；能量作为________，使物质能够不断地在________和________之间循环往返。
2．意义：通过________和________，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。
动动脑　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。
　
　
　
探究点一　碳循环
分析完成生态系统的碳循环示意图：
1．大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的________或硝化细菌等的____________而实现的。
2．碳在生物群落和无机环境之间循环是以________的形式进行的。碳元素在生物群落中的传播，主要靠________________，传递形式为________。
3．大气中CO2的来源有三个：一是________________；二是________________；三是________________。
4．实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是________和________。
5．碳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________的，其他各成分间的传递均是________的。
探究示例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
听课记录：　
　
变式训练1　(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。
探究点二　物质循环和能量流动的关系
分析物质循环和能量流动的关系图解，完成下列填空：
1．从图中可以看出，无机环境为生物成分提供________和________。
2．二者均开始于________，通过光合作用合成有机物、固定太阳能，然后沿共同的渠道——食物链(网)一起进行。
3．能量的固定、储存、转移和释放，离不开物质的________与________等过程。
4．物质作为能量的________，使能量沿着食物链(网)流动。
5．能量作为________，使物质循环不断地在生物________与________之间循环往返，能量以物质形式存在和流动，能量促进了物质的循环。
思维拓展
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。
探究示例2　下图表示生物圈中碳循环的部分示意图。A、B、C、D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是指二氧化碳和一氧化碳
B．完成①过程的能量主要是由⑧过程提供的
C．D经⑤、⑥、⑦过程获得的能量占A、B、C总能量10%～20%
D．C处在第三营养级
听课记录：　
　
变式训练2　(2011·苏州联考)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。
实验探究　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________。
(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____________、____________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____
实
验
设
计
实验组
对土壤____处理
A杯中加入____________
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____
对照组
A
A1
______
A2
产生______
B
B1
______
B2
______
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
思维拓展
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。
探究示例3　(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。
听课记录：　
　
　
题组一　碳循环的过程及特点
1．(2011·徐州摸底)从生态系统的物质循环角度看，人体内碳元素的根本来源是(　　)
A．大气中的CO2 B．生产者
C．分解者 D．消费者
2.
如图为生态系统碳循环模式图，下列分析错误的是(　　)
A．f表示大气中的二氧化碳库
B．该图中有三条食物链
C．图中的a一定是自养生物，b、c、d、e一定是异养生物
D．碳以有机物的形式由a传到b
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．关于碳循环的叙述，错误的是(　　)
A．不依赖于水 B．伴随能量流动
C．产生温室气体 D．具有全球性
5．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
6．下列实例中不能体现物质循环和能量流动原理的是(　　)
A．增加对农田的物质投入(如施农家肥)可以有效防止土壤肥力下降
B．北京奥运会前大量植树造林以改善空气质量
C．在夏季通过缩短菊花的光照时间使其提前开花
D．汶川大地震破坏了大熊猫的生存环境，使其食物短缺
7．(2009·重庆卷，5)如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，下列叙述不正确的是(多选)(　　)
A．进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等
B．生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量
C．流向分解者的k可被生产者直接吸收利用
D．流经该生态系统的物质和能量可循环利用
8．(2011·南通质检)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
9．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
10．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
11．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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
11
答 案
12.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：____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
学案44　生态系统的物质循环
课前准备区
一、1.(1)C、H、O、N、P、S　(2)生物群落　(3)生物圈
2．(1)生物地球化学　(2)往返循环
二、1.CO2　有机物　CO2　2.光合　细胞呼吸
3．(1)CO2　碳循环
三、1.物质　能量　能量　食物链(网)　动力　生物群落　无机环境　2.能量流动　物质循环
动动脑　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。
课堂活动区
探究点一
1．光合作用　化能合成作用
2．CO2　食物链和食物网　有机物
3．分解者的分解作用　动植物的呼吸作用　化学燃料的燃烧
4．生产者　分解者　5.双向　单向
探究示例1　C　[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。]
变式训练1　(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。
探究点二
1．物质　能量　2.生产者　3.合成　分解　4.载体
5．动力　群落　无机环境
探究示例2　D　[生物群落与无机环境之间的碳循环是以CO2形式进行的，故图中大气中的气体X代表CO2；图中A为生产者，B为初级消费者(第二营养级)，C为次级消费者(第三营养级)，D为分解者；完成①过程的能量主要由太阳能转化的活跃的化学能提供；食物链中相邻营养级间的能量传递效率为10%～20%，但不包括分解者(D)。]
思路导引　①各字母、标号所代表的意义。②图示中的食物链组成包括什么？并排出食物链、营养级。③食物链中能量传递效率是多少？④区别①、⑧能量的转化类型。
变式训练2　(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。
实验探究
1．(1)分解者　(2)温度　水分
2．淀粉　高温　30 mL土壤浸出液　小于　不变蓝　砖红色沉淀　变蓝　不变色
探究示例3　(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。
构建知识网络
生物圈　全球性　光合　化能合成　呼吸
课后练习区
1．A　[人体内碳元素来源于食物中的有机物，而有机物来源于光合作用，光合作用产生的有机物中碳的来源是大气中的CO2。]
2．B　[f表示大气中二氧化碳库，a是生产者，b是分解者，c、d、e都是消费者。该图中只有1条食物链。消费者和分解者都是异养型生物。碳以有机物的形式从生产者传给分解者和消费者。]
知识链接　有关碳循环的几个易考点
(1)C的存在形式：C在生物群落内(生物体内及生物之间传递时)以有机物的形式存在，在无机环境中的主要存在形式有CO2、碳酸盐等。
(2)C的循环形式：C在生物群落与无机环境之间以CO2的形式循环。
(3)与碳循环直接相关的生理过程：光合作用和呼吸作用，其中呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸，分解作用的主要过程是分解者的呼吸作用。
3．ABD　[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．A　[碳循环过程中，首先依赖于绿色植物吸收CO2进行的光合作用，这一过程消耗水；另外，生物呼吸作用分解有机物产生CO2的过程也产生水。]
5．C　[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)。]
方法技巧　物质循环过程相关图解
(1)碳循环过程示意图
弄清箭头的方向及代表含义。
(2)将上图换成字母，并尝试判断四种成分(找依据)，如下面三种变式图
据图判断A、B、C、D各代表哪种成分？
①图1——先根据双向箭头确定A和B应为生产者和非生物的物质和能量，不能写“无机环境”，也不能写“生物类别”，再根据A→C确定C为消费者，剩下D为分解者。
②图2——根据A与C之间的双向箭头判断：A是生产者，C是非生物的物质和能量。根据ABD的碳都流向E，可进一步判断：B是初级消费者，D是次级消费者，E是分解者。
③图3——首先找出相互之间具有双向箭头的两个成分即A和E，一个为生产者，一个是大气中的CO2库。又因为其他各个成分都有箭头指向A，所以A为大气中的CO2库，E为生产者。然后观察剩余的几个成分，其中其他生物部分的箭头都指向C，所以C是分解者，剩余的B、D、F则为消费者。整个图解中，食物链是E→F→D→B。
6．C　[夏季缩短光照使菊花提前开花应用的是生态系统的信息传递功能。]
7．ACD　[进入该生态系统的CO2量应该包括各h产生的CO2总量和未利用部分的总和，所以A是错误的；能量流动是逐级递减的，所以生产者i的量大于被初级消费者同化有机物的量，所以B是正确的；能量流动是单向的，所以流向分解者的k不能被生产者直接吸收利用，所以C是错误的；物质是循环的，能量流动是单向的，所以D是错误的。]
归纳提升　生态系统中能量流动和物质循环的关系
生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，这两大功能之间既有明显的差别，又有必然的联系。
(1)区别
能量在生态系统内是单向流动的，在逐级流动中递减。因此，生态系统要不断地从外界获得能量(太阳光能)，只有这样，生态系统的能量才能持续下去。至于生态系统的物质循环，则是在生物群落和无机环境之间反复出现，循环流动(见下表)。
项目
能量流动
物质循环
形式
以有机物形式流动
以无机物形式流动
特点
单向传递
反复循环
范围
生态系统的各营养级
生物圈
(2)联系
8．B　[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。]
知识链接　温室效应
温室效应是指地球表面变热的现象。温室效应主要是由于现代化工业过多燃烧煤炭、石油和天然气等燃料释放大量CO2进入大气造成的，大气层中的CO2等温室气体有一种特殊作用，它们能够使太阳通过短波辐射到达地球，而地球以长波辐射形式向外散发的能量却无法透过温室气体层，这种现象被称为“温室效应”。地球平均温度上升、极端气候事件(如飓风、暴雨、大旱等灾害性天气)发生频率增加是地球温室效应的主要特征。
9．A　[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。]
10．(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。
11．D　[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。]
12．(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。
学案45　生态系统的信息传递
和稳定性
考纲要求　1.生态系统中的信息传递(Ⅱ)。2.生态系统的稳定性(Ⅱ)。
一、生态系统的信息传递
1．种类
(1)物理信息：生态系统中的________、声、____、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______，如植物的生物碱、有机酸、动物的______等。
(3)行为信息：动物的________，对于同种或异种生物也能够传递某种信息，如孔雀开屏。
辨一辨
　　
(1)上述两图中动物行为涉及到哪类信息？
　
(2)鸟类突然振翅飞起对同伴报警和通过尖锐鸣叫的报警所涉及到的信息有何不同？
　
2．在生态系统中的作用
(1)个体：________的正常进行，离不开信息的作用。
(2)种群：生物种群的________，离不开信息传递。
(3)群落和生态系统：能调节生物的________关系，以维持生态系统的________。
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________。
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：生态系统所具有的保持或__________自身结构和________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________并使自身________和功能保持原状的能力。
(2)原因：内部具有一定的________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________，抵抗力稳定性就越________，反之则越高。______能力有一定限度，越过限度，________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________的能力。(2)原因：生态系统具有________________。(3)与抵抗力稳定性的关系：往往是________的。
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)控制对生态系统的________。
(2)实施相应的________投入，保证生态系统内部________________的协调关系。
探究点一　生态系统的信息传递
1．简述信息的种类及作用？
　
　
2．简述信息传递在农业生产中的应用，请各举一例。
　
　
思维拓展
1．生态系统的信息传递又称信息流，此过程中伴随着一定的物质和能量消耗。但是信息流不像物质流那样是循环的，也不像能量流那样是单向的，而往往是双向的，有从输入到输出的信息传递，也有从输出到输入的信息反馈。
2．与能量流动、物质循环的比较
任何生态系统都具有能量流动、物质循环和信息传递，它们是生态系统的基本功能，三者密不可分，但又各有不同。
能量流动——生态系统的动力
物质循环——生态系统的基础
信息传递——决定能量流动和物质循环的方向和状态
能量流动
物质循环
信息传递
特点
单向流动，逐级递减
循环流动，反复利用
往往是双向的
范围
生态系统中各营养级
生物圈
生物之间，生物与无机环境之间
联系
同时进行，相互依存，不可分割，形成一个统一整体
探究示例1　(2011·连云港模拟)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
听课记录：　
　
探究点二　生态系统的稳定性
理解生态系统的稳定性，完成下列填空：
1．稳定性的表现
(1)结构相对稳定：动植物________及________保持相对稳定。
(2)功能相对稳定：________和________的输入、输出相对平衡。
2．稳定性的两个方面
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
区
别
实质
________自身结构功能相对稳定
________自身结构功能相对稳定
核心
抵抗干扰、保持原状
遭到破坏、恢复原状
影响
因素
一般地说，生态系统中物种丰富度越大，营养结构越____，抵抗力稳定性越____
一般地说，生态系统中物种丰富度越小，营养结构越____，恢复力稳定性越____
联系
①____关系，抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性差，反之亦然
②二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用共同维持生态系统的稳定，如图：
思维拓展
1．负反馈调节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。
2．生态系统的稳定是系统内部自我调节的结果，这种自我调节主要是依靠群落内部种间关系及种内斗争来实现的。
3．任何生态系统的自我调节能力都是有一定限度的。
4．生物多样性是生态系统稳定性的基础
生物多样性营养结构复杂程度自我调节能力大小稳定性强弱。
5．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生态系统功能正常的作用范围。
(2)y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的量指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定强，如热带雨林生态系统与草原生态系统相比，受到相同干扰，草原生态系统的y值要大于热带雨林生态系统的y值。
探究示例2　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
听课记录：　
　
实验探究　设计并制作生态缸(生态瓶)，观察其稳定性
1．实验原理
(1)生态系统的稳定性与它的物种组成、营养结构和非生物因素都有密切的关系。
(2)将少量植物，以这些植物____________和其他__________放入一个密封的广口瓶中，便形成一个人工模拟的微型生态系统——小生态瓶。
(3)观察小生态瓶中生物的生存状况和存活时间的长短，了解生态系统的稳定性及影响稳定性的因素。
2．实验流程
根据研究的对象和实习条件确定模拟________的种类
　↓
调查该种生态系统的主要________及其________，了解它们的基本情况
　↓
从各成分中选取典型的种群，确定它们的________关系，务必使它们互相连接成为一条或数条________，保证能完成生态系统的功能
　↓
观察并记录结果
　↓
结果分析与结论
思维拓展
1．小生态缸的设计要求及分析
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，缸中的水量应占其容积的4/5，要留出一定的空间
便于操作；缸内储备一定量的空气
生态缸的采光用较强的散射光
防止水温过高导致水生植物死亡
选择生命力强的生物，动物不宜太多，个体不宜太大
减少对O2的消耗，防止生产量＜消耗量
2.生态缸稳定性观察与分析
(1)观察稳定性，可通过观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等判断生态系统的稳定性。
(2)由于生态缸中的生态系统极为简单，自我调节能力极差，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。
(3)如果生态缸是一个开放的生态系统，则生态系统的成分复杂，自我调节、自我修复和自我延续的能力强，在没有巨大外界环境干扰的情况下会长期保持相对稳定。
探究示例3　(2010·盐城摸底)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
听课记录：　
　
题组一　生态系统的信息传递
1．法国的昆虫学家法布尔做过以下实验：在一个风雨交加的夜晚，在一所被丛林包围的屋里，把一只雌性大蚕蛾扣在笼子里，周围撒满樟脑。尽管当时狂风骤雨，但还是有几十只雄蛾扑向纱笼，此现象说明(　　)
A．昆虫间通过信息相互联系，这种信息是无线电波
B．昆虫间通过信息相互联系，因为昆虫都具有趋化性
C．昆虫间通过信息相互联系，联系的媒介是阴雨天气
D．昆虫的雌雄个体间通过信息相互联系，这种信息是化学信息——性外激素
2．(2011·临沂质检)下列关于生态系统的信息传递，正确的叙述是(　　)
A．生态系统中物理信息的来源只能来自无机环境
B．动物的特殊行为对于同种或异种生物能够传递信息
C．生态系统中的信息传递和能量流动一样都是单向的
D．利用昆虫信息素诱捕有害动物属于化学防治
3．(2011·泰州模拟)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．(2011·合肥模拟)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．(2010·杭州期中)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
6．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
7．下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
8．(2011·淮安调研)以下关于构建人工微生态系统的说法，错误的是(　　)
A．需要考虑不同营养级生物之间的合适比例
B．提供的生物应具有较强的生活能力
C．把人工微生态系统放在阳光直射环境中即可
D．达到稳定状态的微生态系统内生物数量也是有变化的
题组三　综合题
9．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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.(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。
11．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____________________________________________________________________。
学案45　生态系统的信息传递和稳定性
课前准备区
一、1.(1)温度　光　(2)化学物质　性外激素　(3)特殊行为
辨一辨　(1)左图为物理信息，右图为化学信息。
(2)前者为行为信息，后者为物理信息(声音)。
2．(1)生命活动　(2)繁衍　(3)种间　稳定　3.(2)控制
思考　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、1.恢复　功能　2.(1)干扰　结构　(2)自我调节
(3)小　低　自我调节　生态系统
3．(1)恢复原状　(2)自我调节能力　(3)相反
想一想　恢复力稳定性。
4．(1)干扰程度　(2)物质、能量　结构和功能
课堂活动区
探究点一
1．(1)种类：包括物理信息、化学信息、行为信息。
(2)作用：①调控生物体生命活动的正常进行和种群的繁衍。
②调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
2．(1)提高农产品和畜产品的产量：养鸡业在增加营养的基础上延长光照时间可以提高产蛋率。
(2)对有害动物进行控制：黏虫的成虫具有趋光性，对蜡味特别敏感，生产上就利用这一点，在杀菌剂中调入蜡类物质以诱杀之。
探究示例1　B　[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。]
探究点二
1．(1)种类　数量　(2)物质　能量　2.保持　恢复　复杂　高　简单　高　相反
探究示例2　C　[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。]

实验探究
1．(2)为食的动物　非生物物质
2．生态系统　生物群落　无机环境　数量　食物链　封闭
探究示例3　A　[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。]
构建知识网络
循环　单向　恢复力稳定性　抵抗力稳定性　行为信息　化学信息　物理信息　双向
课后练习区
1．D　[昆虫在生命活动中，产生了一些可以传递信息的化学物质，如性外激素，它由昆虫的体表腺体所分泌，并且具有挥发性，其作用是引诱异性个体前来交尾。这样雌雄个体就可以通过化学信息联系在一起，完成各繁衍过程。]
2．B　[①生态系统的物理信息可以来自无机环境，也可以来自其他生物，如寄生生物的物理信息大都来自寄主。②动物的行为信息可以在同种生物之间传递，如求偶行为，也可在异种生物之间传递，如捕食者的捕食行为向被捕食者的传递。③生态系统中能量流动是单向的，但信息传递可以是双向的，如捕食者给被捕食者发出信息，被捕食者也可以发出信息给捕食者。④利用昆虫信息素诱捕有害动物是利用化学信息进行的生物防治。利用农药防治有害动物才属于化学防治。]
3．A　[能量的传递是单向的，故A错误。]
知识链接　有关生态系统信息传递归纳
(1)范围
(2)形式：分为物理信息、化学信息、行为信息。
(3)来源：可来自于环境，也可来自于生物。
(4)方向：信息传递是双向的。
(5)作用：信息传递可以调节生物的种间关系。
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。]
5．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。]
6．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。]
知识链接　对负反馈调节和正反馈调节的理解
(1)负反馈调节
①作用：是生态系统自我调节能力的基础，能使最初发生的那种变化向相反的方向发展，使生态系统达到和保持相对稳定。
②实例：森林中的食虫鸟和害虫的数量变化
(2)正反馈调节
①作用：加速生态系统最初所发生的变化，使生态系统向着更好或更坏的方向发展，即人们常说的良性循环和恶性循环。
②实例
7．B　[据图可知，在S点气候发生了很大变化，但对甲生态系统影响不大，说明甲生态系统的抵抗外界干扰能力较强，而乙生态系统变化较大，说明对外界干扰的抵抗力较弱。乙生态系统在S点时，种群类型及数量几乎接近于零，而后又逐渐恢复到原来状态，所以可确定乙在S点后经历了次生演替过程。]
归纳提升　调节能力与稳定性相关问题归纳
(1)自我调节能力大小包括：①自身净化能力——物理沉降、化学分解和微生物的分解；②完善的营养结构——自身的反馈调节，维持各营养级生物数量相对稳定。
(2)抵抗力稳定性高低比较：生物圈>海洋生态系统>热带雨林>温带草原>极地荒漠。恢复力稳定性正好与其相反。
(3)某一生态系统在彻底破坏之前，受到外界干扰，遭到一定程度的破坏而恢复的过程，应视为抵抗力稳定性，如河流轻度污染的净化；若遭到彻底破坏，则其恢复过程应为恢复力稳定性，如火灾后草原的恢复等。
(4)食物网中营养结构最不容易被破坏的标准
先看食物链，数量越多越稳定；若食物链数量相同，再看生产者，生产者多的稳定程度高。
8．C　[人工微生态系统的自我调节能力较小，因此要放置在环境适宜的地方，避免阳光直接照射。]
9．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。]
10．(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。
11．(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。
学案46　生态环境的保护
考纲要求　1.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)。
一、人口增长对生态环境的影响
1．我国的人口现状与前景
(1)急剧增长的主要原因：生育率较高，死亡率逐渐下降，________过大。
(2)发展目标
①2020年，人口总数控制在________亿以内。
②21世纪中叶，人口总数达到峰值(接近________亿)。
2．人口增长对生态环境的影响
　
(1)________的压力；(2)水资源的压力；(3)________的压力；(4)森林资源的压力；(5)________的压力。
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
全球________变化、水资源短缺、________破坏、酸雨、土地________，海洋________、生物多样性锐减等。
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：生物圈内所有的________、动物和________，它们所拥有的全部________以及各种各样的________，共同构成了生物多样性，包括____________、物种多样性和________________。
(2)生物多样性的价值
①________：a.药用价值；b.工业原料；c.科研价值；d.美学价值。
②________：生态功能。
③______：未发现，不清楚的价值。
(3)措施
①________：主要指建立自然保护区。
②________：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：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________________的持久而协调的发展。
2．实现措施
(1)保护________________。
(2)保护环境和资源。
(3)建立________________________之间的协调与平衡。
探究点一　人口增长对生态环境的影响
分析人口增长对环境影响的模型，回答有关问题：
1．简述人口增长会给生态环境带来压力？
　
　
　
2．请简述人与自然和谐发展的措施？
　
　
思维拓展
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。
探究示例1　(2011·宿迁质检)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
听课记录：　
　
变式训练1　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(　　)
探究点二　全球性生态环境问题
理解生态环境问题成因及危害，完成下表：
主要的环境问题
成因
危害
____
大气中____过多
伤害叶、芽；使水体酸化，危害水生生物安全
____
____
大气中____等温室气体过多
气温升高，海平面上升
臭氧层破坏
______等物质大量排放
皮肤癌和白内障患病率上升；植物光合作用受到抑制
海洋污染
________、________进入海洋水体，海洋运输时________和倾倒污染物等
发生赤潮，影响水生生物生存
土地荒漠化
植被(如草原、森林等)破坏是主要原因
出现______
思维拓展
1．温室效应、酸雨问题的共性
(1)成因：植被减少(吸收CO2、SO2减少)，化学燃料大量燃烧(排放CO2、SO2增多)，超出了环境自动净化能力。
(2)防治措施：大量植树造林(增加吸收力)，开发新能源，减少化学燃料的燃烧(减少排放)。
2．海洋污染和土地荒漠化均是由于人类活动、掠夺式地开发利用自然资源及污染环境造成的。
3．图解
探究示例2　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
A．①②③④ B．①②④ C．①② D．②③④
听课记录：　
　
变式训练2　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
探究点三　保护生物的多样性
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？
　
　
思维拓展
1．多样性成因分析
(1)从分子水平看：
→
(2)从进化角度看：物种多样性与生态系统多样性主要是生物的不定向变异与定向选择在进化过程中共同作用的结果。
2．生物多样性的间接价值，即生物多样性对生态系统自我调节的能力，这是生态系统乃至整个生物圈稳态的基础，因此，生物多样性的间接价值远大于它的直接价值。
探究示例3　(2010·北京理综，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
听课记录：　
　
变式训练3　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
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
题组二　全球环境的问题
2．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
3．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
4．(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
5．(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
题组三　生物多样性
6．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
7．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
8．(2011·泰州质检)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
9．(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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.(2011·广东卷，28)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。有关该污染的部分研究如下，请回答：
(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种群年龄组成发生改变(如图)，请预测该种群数量的变化趋势。
图中数字表示各年龄期个体数占总个体数的百分比
(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。
11．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。
学案46　生态环境的保护
课前准备区
一、1.(1)人口基数　(2)①14.5　②16　2.(1)土地资源　(3)能源　(5)环境污染
想一想　主要依据是年龄组成和性别比例。
二、1.气候　臭氧层　荒漠化　污染
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)植物　微生物　基因　生态系统　遗传多样性　生态系统多样性　(2)①直接价值　②间接价值　③潜在价值　(3)①就地保护　②易地保护
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、1.自然、经济、社会　2.(1)生物多样性　(3)人口、环境、科技和资源消费
课堂活动区
探究点一
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。
探究示例1　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。]
变式训练1　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。]
思路导引　读图获取信息：A国人口数量与粮食产量呈反比；B国二者大致同步；C 国后期人口增长远超过了粮食产量的增长；D国后期人口增长与粮食产量呈负相关。
探究点二
酸雨　SO2　温室效应　CO2　氟利昂　生活污水　工业废水　石油泄漏　沙尘暴
探究示例2　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。]
变式训练2　B　[“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。]
探究点三
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。
探究示例3　C　[生物多样性的形成是长期自然选择的结果；群落演替过程中，生物的多样性会逐渐加强；一般来说，生态系统中物种多样性越高，生物系统中的组分就越多，食物网越复杂其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高。突变和基因重组导致生态系统遗传多样性的产生，从而为生物的进化提供了大量的原材料，其中，可能有一些会适应某种变化的、生存所必需的遗传类型，因此，遗传多样性的提高对生物的进化是有利的。]
变式训练3　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。]
构建知识网络
物种　生态系统　直接　可持续
课后练习区
1．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，关键是要解决人口膨胀这个问题。]
热点链接　人口与环境问题是一个永恒的话题，人口增长对环境影响的突出表现是环境污染，围绕生物学知识考查的主要有富营养化(蓝藻事件、水华与赤潮现象)、水污染(石油污染、工业废水排放、生活污水处理)、温室气体排放、DDT等有机磷农药引起的生物富集现象及危害等。
2．D　[臭氧层可以大量吸收太阳辐射中的紫外线。]
3．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。]
4．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。]
5．D
6．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。]
7．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。]
模型构建　保护生物多样性
8．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。]
9．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。]
知识链接　外来物种入侵——人类自找的麻烦
一个外来物种引入后，有可能因不能适应新环境而被排斥在系统之外，必须要有人类的帮助才能勉强生存；也有可能因新的环境中没有相抗衡或制约它的生物，而可能成为真正的入侵者，打破平衡，改变或破坏当地的生态环境。
外来物种的入侵可能引起：当地物种数量直接减少、改变当地生态系统和景观、生态系统抵抗力稳定性降低、土壤保持和营养改善能力降低、生物多样性保护能力降低等。
10．(1)减弱　细胞免疫和体液免疫都逐渐减弱　食物链(网)　(2)该种群的数量将越来越少。　(3)群落
(4)物种多样性　抵抗力稳定性　三丁基锡
解析　(1)由于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的合成，造成雌性动物体内雌性激素减少，所以繁殖功能减弱。胸腺是T淋巴细胞发育成熟的场所，胸腺萎缩后T淋巴细胞减少，则T淋巴细胞对应的细胞免疫减弱。在体液免疫中，T淋巴细胞分泌淋巴因子，刺激B淋巴细胞分化，所以T淋巴细胞减少，体液免疫也会减弱。(2)有机锡污染后，鱼的年龄组成由增长型变为衰退型，可以预测该种群的数量将会越来越少。(3)该题考查物种多样性的变化以及优势种的问题，这些都属于群落水平上研究的内容。(4)生态系统中的组分越简单，其自我调节能力越小、抵抗力稳定性越差。因为要探究细菌能不能分解三丁基锡，所以培养基中应添加三丁基锡，以便观察海洋底泥中的细菌能不能将其分解。
11．(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。
专题学案47　生态问题归纳拓展与集训
命题规律　从近三年考题看，本单元主要考查内容有：种群的数量特征、种群数量的增长规律、种间关系与群落演替、生态系统的物质循环和能量流动的特点及应用、生态系统的稳定性、全球生态环境、生物多样性等。
在命题角度上，以种群增长的数学模型结合现实生活中的实例进行分析，通过曲线、图表等信息进行结合分析考查；通过曲线分析群落的种间关系；联系新情景、考查群落的演替、生态系统及其稳定性、生态环境等，考查学生获取信息的能力和综合、比较、分析、推理等能力。
在命题形式上，种群的数量变化以图表结合的简答题为主，生态系统的结构、功能和稳定性结合在一起与环境生态问题以新情景、新材料的情景，以综合性选择题或综合性简答题的形式考查。
命题趋势　图表、曲线与新情景文字综合起来，考查理论知识的综合分析能力，可以是选择题，但以简答题居多，难度系数在0.65以上。结合生态系统的结构、原理分析具体生态系统的功能、生态问题、病虫害防治、环境保护等问题，多以简答题为主，难度系数在0.65左右。
一、种群数量变化曲线与种群增长率(种群增长速率)
1．“J”型曲线与种群增长率
(1)“J”型增长的数学模型为Nt＝________________，这种简单种群增长模型中λ表示该种群数量是一年前种群数量的________。
(2)λ＞1，种群数量________；λ＝1，种群数量________；0＜λ＜1，种群数量________；λ＝0，种群在下一代______。
2．“S”型曲线与种群增长速率
(1)图乙的Of段相当于图甲的______段，增长速率增大。
(2)图乙的f点相当于图甲的________点，增长速率最大。
(3)图乙的fg段相当于图甲的________段，增长速率不断降低。
(4)图乙的g点以后相当于图甲的________段，增长速率为0，但种群数量达到最大。
思维拓展
1．“增长率”是否就是曲线的斜率
种群数量的两种增长曲线(如下图)：“J”型增长曲线(图A)和“S”型增长曲线(图B)。
其实，在种群增长曲线中，增长率并不等于曲线的斜率，只有增长速率才等于曲线的斜率。“J”型增长曲线的增长率不变，但其增长速率(等于曲线的斜率)却逐渐增大。“S”型增长曲线的种群增长率一直下降，其增长速率(相当于曲线斜率)是先增后减。
2．“S”型增长曲线的开始部分是不是“J”型增长曲线
答案是否定的，这个问题可以从两个方面来理解：
(1)“S”型增长曲线的种群增长率是一直下降的，而“J”型增长曲线的种群增长率始终保持不变。
(2)“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线，如有些种群迁入一个食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想环境，迁入后种群数量马上就会呈指数形式增长，不存在适应过程；而“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段，始终存在环境阻力。
探究示例1　研究种群数量的变化规律对于野生资源的利用和保护有重要意义，如图是某海域野生鱼类在实施了休渔保护后的种群增长曲线，请据图回答下列问题：
(1)图中表示种群数量最大的点是________。
(2)图中表示种群增长速率最快的点是________。
(3)该种群的增长速率由缓慢逐渐加快是从________点开始的，环境阻力明显增大是从________点开始的。
(4)既要获得最大捕获量，又要使该动物资源的更新能力不受破坏，应使该动物群体的数量保持在图中________点所代表的水平上。
(5)在图中的ab段，能否认为种群数量的增长曲线呈“J”型，为什么？
________________________________________________________________________。
(6)在b点，种群数量增长快的原因是什么？
________________________________________________________________________。
听课记录：　
　
二、依据信息构建食物链的几种题型
1．曲线图呈现构建食物链
如图1为一定时间内某生态系统中几个种群的数量变化曲线，如果它们构成一条食物链，在一般的生态系统中，种群的相对数量与种群的能量呈正相关。从图示三条曲线与纵坐标的交点可以看出，此生态系统中________的相对数量最多，能量也最多，应处于__________营养级，________其次，________最少，分别处于第二、第三营养级，则食物链是________。
2．柱形图呈现构建食物链(网)
如图2在一个生态系统中有四种生物构成一条食物链。在某一时间分别测得这四种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物的总量。能量储存在有机物中，各营养级的有机物总量可以看作________含有的能量。在生态系统中，营养级越________，所占有的能量越________，反之，则越________。据此可以推出生态系统的食物链是丙→甲→乙→丁。
3．表格数据形式直接呈现(能量值)构建食物链(网)
下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，Pg表示生物同化作用固定能量的总量。
营养级
A
B
C
D
Pg
15.9
870.7
0.9
141.0
所以根据能量多少和传递效率________可以确定食物链为B→D→A→C。
4．表格数据形式间接呈现(重金属、DDT等浓度)构建食物链(网)
如某生态系统中生物体内残留有机汞的情况如下表：
生物体
A
B
C
D
E
有机汞浓度(ppm)
0.05
7
0.51
68
0.39
注意本表直接呈现的是某生物体内有机汞浓度，并非能量值。有机汞存在生物富集现象，即随着营养级的________，汞浓度________，两者在数值上呈正相关，所以从表中有机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低，从而判断各生物能量值的大小。表中A有机汞浓度最低，属第一营养级，含能量也最多，________和________的有机汞浓度差不多，
表明两者属于同一营养级，________有机汞浓度最高，属最高营养级，含能量也最少，那么，最可能的食物链(如图)。
5．根据提供的捕食方面的信息构建食物链(网)
古树上有红蜘蛛、蚜虫、草蛉、七星瓢虫、麻雀、花喜鹊等6种动物，它们之间的关系是：草蛉、七星瓢虫捕食红蜘蛛、蚜虫；红蜘蛛、蚜虫以植物的各器官为食物；麻雀、花喜鹊以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食。
根据上述材料，画出该生态系统的食物网简图，以表示各生物之间的关系，图示如下：
三、生态系统的反馈调节
1．概念和类型
(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)类型：包括正反馈和负反馈。________调节在生态系统中普遍存在，是生态系统自我调节能力的基础。
2．正、负反馈调节的比较


负反馈调节
正反馈调节
作用
是生态系统自我调节能力的______，能使生态系统达到和保持平衡
使生态系统________
平衡状态
结果
________或________最初发生变化的那种成分所发生的变化
________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
探究示例2　某池塘中，早期藻类大量繁殖，食藻浮游动物水蚤大量繁殖，藻类减少，接着又引起水蚤减少。后期排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。关于上述过程的叙述，正确的是(　　)
A．早期不属于负反馈，后期属于负反馈
B．早期属于负反馈，后期不属于负反馈
C．早期、后期均属于负反馈
D．早期、后期均不属于负反馈
听课记录：　
　
四、水污染及其净化
思维拓展
1．淡水湖泊和江河中由于氮、磷元素污染导
致的藻类等微生物爆发，叫做水华。海湾水域形成的类似情况，叫做赤潮。这样的水体污染会使渔业遭受重大经济损失，使邻近地域人们的饮水受到直接威胁。
2．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过滤、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。
3．处理污染水体、土壤常借助于微生物的分解作用——特别关注微生物代谢类型与环境关系。
(1)自养型微生物处理无机物污染，如富营养化问题的解决、重金属污染等。
(2)异养型微生物处理有机物污染，如生活污水、农药等。
(3)异养需氧型微生物处理时保证充足的空气——采用搅拌、通气等措施。
(4)异养厌氧型微生物处理时保证厌氧环境——密封、池底沉积物等措施。
探究示例3　下图中甲为某清洁水体在遭受一次性有机物轻度污染后，污染物含量的变化。则水体中好氧型微生物数量变化的曲线最可能接近于图乙中的曲线是(　　)
1．种群在有环境阻力条件下，呈“S”型曲线增长。结合下图分析，下列相关叙述中正确的是(　　)
A．“S”型曲线增长的自然种群，如果Nt＝N0·λt，则其中λ是一个变化值
B．为保护鱼类资源，捕捞的最佳时机应选择在c点
C．若图示为蝗虫种群增长曲线，则虫害防治应在c点之后
D．图中表示种群增长速度最快的点是b点
2．(2011·镇江调研)研究人员根据黄杉胸径的大小划分了不同龄级，对种群A(自然状态)和种群B、C(不同人为干扰强度)进行了取样调查，结果如下图。由此得出的结论正确的是(多选)(　　)
A．不同人为干扰条件下，黄杉种群均表现为增长型
B．适度的人为干扰对低龄级黄杉的生长较为有利
C．种群A中各龄级数量适中，营养级能量将保持相对稳定
D．种群C中高龄级黄杉数目锐减，随时间推移种内斗争将会增加
3．生活废物中常有生活污水、洗涤剂、生活垃圾、塑料袋等，对其处理的描述正确的是(多选)(　　)
A．未经处理便直接排放到河流的污水含有机物多，会引起水质富营养化
B．洗涤剂帮助杀死腐生性细菌和腐生性真菌，利于污水处理厂处理污水
C．生活垃圾是土壤污染的重要因素，且有机物降解时还会吸引害虫传播疾病
D．塑料袋、一次性饭盒等制品不易降解，对环境污染较大，应减少使用
4．有研究表明，一些生活在阔叶树上的食叶甲虫是落叶林中的重要生物。假如没有这些甲虫，落叶层将严重堆积，最终导致落叶林生长不良。以下分析有误的是(　　)
A．食叶甲虫处于营养结构中的第二营养级
B．食叶甲虫属于该生态系统中的分解者
C．食叶甲虫对落叶林的物质循环有促进作用
D．食叶甲虫在能量金字塔中不应位于最底层
5．生态学家高斯(Gause)在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，在培养了5 d之后，大草履虫的数量基本维持在375个左右。对此实验认识不正确的是(　　)
A．高斯实验得到的K值受到培养液容量的限制
B．高斯实验得到的K值是375
C．在相同条件下培养变形虫，K值也是375
D．重复此实验，K值有可能不同
6．下图是某生态系统物质和能量流向示意图。下列有关叙述正确的是(　　)
A．X1过程的完成必须依赖于一种具有双层膜结构的细胞器
B．X1过程吸收的CO2总量与Y1、Y2、Y3……及Z过程释放的CO2总量相等
C．当该生态系统处于相对稳定的状态时，X3过程的能量值约为X1过程能量值的1%～4%
D．Z1、Z2、Z3……过程提供的有机物中的碳将全部转变为Z过程释放的CO2中的碳
7．(2011·南京调研)下列实例中，不属于“生态系统具有自我调节能力的典型实例”的是(　　)
A．矿质元素被绿色植物吸收，其枯枝落叶腐烂后又还给土壤
B．被轻度污染的水体经过理化作用而得到净化
C．由于大火烧毁的森林通过繁殖作用得到恢复更新
D．过度开垦草原，毁林造田使气候失调，土地沙漠化
题 号
1
2
3
4
5
6
7
答 案
8.(2011·山东卷，26)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下图所示。
(1)图中食物网较简单，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，则会导致该草原的____________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鼠的种群数量时，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。
9．(2011·安徽理综，29Ⅱ)大熊猫和华南虎都是我国的珍稀保护动物，它们体型相近，曾经同域分布，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。
专题学案47　生态问题归纳拓展与集训
课堂活动区
一、1.(1)N0λt　倍数　(2)上升　稳定　下降　灭亡
2．(1)ac　(2)c　(3)cd　(4)de
探究示例1　(1)d　(2)b　(3)a　c　(4)b　(5)不能，“S”型曲线与“J”型曲线并不重合，图中ab段增长仍然受到环境阻力的影响，并不是理想的条件　(6)在此处，生物已达到一定的初始数量，而且已经适应了环境，此时的资源和空间比较充足，天敌较少
解析　“S”型曲线的成因是环境资源有限，种群有K值。“S”型曲线中种群的增长速率先变大，后变小，最后达到K值时种群的增长速率为0。由于在K/2时，种群的增长速率最大，所以在利用野生生物资源时，应在K/2时，这时种群数量的恢复速度最快，获得的野生生物资源多。“S”型曲线的起始段与“J”型曲线相似，但有着本质的区别，“S”型曲线是在有限资源空间下种群增长曲线，而“J”型曲线是在理想的无限的资源空间条件下种群增长曲线。K/2增长速度最快，这是由于种群已有足够的初始数量，且食物、空间资源充足，种群的出生率很大，而死亡率很小，故种群增长速率最大，增长速度最快。
二、1.乙　第一　丙　甲　乙→丙→甲　2.各营养级　低　多　少　3.10%～20%　4.增加　增加　C　E　D
三、1.(2)负反馈　2.基础　远离　抑制　减弱　加速
探究示例2　B　[水蚤以藻类为食，早期藻类大量增多，水蚤增多。因水蚤大量繁殖，导致藻类减少，这属于负反馈，而后期因污染导致水蚤死亡，水蚤的死亡又加重了污染，属于正反馈。]

四、增多　增多　N、P　赤潮
探究示例3　D　[解答本题时要注意的是“一次性有机物污染”，而不是连续污染。有机物的分解主要靠好氧微生物，因为开始污染物含量较多，所以微生物的数量在一定时期内逐渐增加，但随着微生物的分解作用，污染物逐渐减少，导致微生物的斗争加剧，出生率下降、死亡率增大，微生物数量减少。]
课后练习区
1．A　[为保护鱼类资源，捕捞后鱼的种群数量应维持在c点。害虫防治应该在b点以前。种群增长速度最快的是c点。由于种群的增长受环境阻力的影响，因此λ(表示种群数量是一年前种群数量的倍数)发生变化。]
方法技巧　有关种群增长曲线的辨析
(1)种群数量变化曲线与增长速率曲线不同：把握种群的数量增长方式时，要从增长条件、增长率变化、有无K值等几个方面进行把握。“J”型增长是在一种理想条件下形成的，自然界中的“J”型增长往往是短时期的，如一个物种迁入一个新的环境后的短期内的增长。大多数种群的数量增长呈“S”型增长。
(2)“增长率”是否就是曲线的斜率：增长率是单位时间内增长的个体数/初始个体数；增长速率是单位时间内增长的个体数/时间。
其实，在种群增长曲线中，增长率并不等于曲线的斜率，只有增长速率才等于曲线的斜率。“J”型增长曲线的增长率不变，但其增长速率(等于曲线的斜率)却逐渐增大。“S”型增长曲线的种群增长率先不变后下降，其增长速率(相当于曲线斜率)是先增后减。
(3)“S”型增长曲线的开始部分是不是“J”型增长曲线
答案是否定的，这个问题可以从两个方面来理解：
①“S”型增长曲线的种群增长率是先不变后下降，而“J”型增长曲线的种群增长率始终保持不变。
②“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线，如有些种群迁入一个食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想环境，迁入后种群数量马上就会呈指数形式增长，不存在适应过程；而“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段，始终存在环境阻力。
2．ABD
3．ACD　[处理有机物污染时可以用微生物将其分解，杀死微生物不利于污水处理。]
4．B　[根据题干信息，食叶甲虫与阔叶树是捕食关系，因此食叶甲虫属于该生态系统中的消费者，处于生态系统的第二营养级，因此B选项错误。]
5．C　[在有限的资源条件下，种群的数量会在一定时期内稳定在一定的水平上，从而达到K值，故A、B两个选项都是正确的；若重复此实验，由于时间、培养条件等的不同，K值有可能不同，D项也是正确的；若在相同条件下培养变形虫，由于变形虫与大草履虫对生活资源的要求不同，其K值一定不同，所以C项是不正确的。]
方法链接　种群数量变化的几种数学模型
种群生态学研究的核心是种群的动态问题。种群增长是种群动态的主要表现形式之一，它是在不同环境条件下，种群数量随着时间的变化而增长的状态。反映种群数量变化的常见数学模型有：
(1)公式模型：如“J”型增长种群的数量变化可以表示为Nt＝N0·λt[Nt代表t年后种群数量，N0代表种群的初始数量，λ表示相邻两年(生物的两代)种群数量的倍数]。公式模型具有数量精确的优点，但公式模型比较抽象且理想化。
(2)表格模型，通过统计表的形式反映种群数量变化情况，表格模型相对比较直观，但由于表格容纳的信息有限，表格模型往往不能完全反映种群数量的变化趋势。
(3)曲线模型，如“J”型、“S”型增长曲线等。曲线模型是最直观的数学模型，根据曲线模型可以预测种群数量变化趋势。
(4)其他数学模型，如柱形图、饼状图等。
6．C　[X1过程为光合作用，多数植物的光?学案45　生态系统的信息传递
和稳定性
考纲要求　1.生态系统中的信息传递(Ⅱ)。2.生态系统的稳定性(Ⅱ)。
一、生态系统的信息传递
1．种类
(1)物理信息：生态系统中的________、声、____、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______，如植物的生物碱、有机酸、动物的______等。
(3)行为信息：动物的________，对于同种或异种生物也能够传递某种信息，如孔雀开屏。
辨一辨
　　
(1)上述两图中动物行为涉及到哪类信息？
　
(2)鸟类突然振翅飞起对同伴报警和通过尖锐鸣叫的报警所涉及到的信息有何不同？
　
2．在生态系统中的作用
(1)个体：________的正常进行，离不开信息的作用。
(2)种群：生物种群的________，离不开信息传递。
(3)群落和生态系统：能调节生物的________关系，以维持生态系统的________。
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________。
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：生态系统所具有的保持或__________自身结构和________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________并使自身________和功能保持原状的能力。
(2)原因：内部具有一定的________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________，抵抗力稳定性就越________，反之则越高。______能力有一定限度，越过限度，________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________的能力。(2)原因：生态系统具有________________。(3)与抵抗力稳定性的关系：往往是________的。
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)控制对生态系统的________。
(2)实施相应的________投入，保证生态系统内部________________的协调关系。
探究点一　生态系统的信息传递
1．简述信息的种类及作用？
　
　
2．简述信息传递在农业生产中的应用，请各举一例。
　
　
思维拓展
1．生态系统的信息传递又称信息流，此过程中伴随着一定的物质和能量消耗。但是信息流不像物质流那样是循环的，也不像能量流那样是单向的，而往往是双向的，有从输入到输出的信息传递，也有从输出到输入的信息反馈。
2．与能量流动、物质循环的比较
任何生态系统都具有能量流动、物质循环和信息传递，它们是生态系统的基本功能，三者密不可分，但又各有不同。
能量流动——生态系统的动力
物质循环——生态系统的基础
信息传递——决定能量流动和物质循环的方向和状态
能量流动
物质循环
信息传递
特点
单向流动，逐级递减
循环流动，反复利用
往往是双向的
范围
生态系统中各营养级
生物圈
生物之间，生物与无机环境之间
联系
同时进行，相互依存，不可分割，形成一个统一整体
探究示例1　(2011·连云港模拟)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
听课记录：　
　
探究点二　生态系统的稳定性
理解生态系统的稳定性，完成下列填空：
1．稳定性的表现
(1)结构相对稳定：动植物________及________保持相对稳定。
(2)功能相对稳定：________和________的输入、输出相对平衡。
2．稳定性的两个方面
抵抗力稳定性
恢复力稳定性
区
别
实质
________自身结构功能相对稳定
________自身结构功能相对稳定
核心
抵抗干扰、保持原状
遭到破坏、恢复原状
影响
因素
一般地说，生态系统中物种丰富度越大，营养结构越____，抵抗力稳定性越____
一般地说，生态系统中物种丰富度越小，营养结构越____，恢复力稳定性越____
联系
①____关系，抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性差，反之亦然
②二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用共同维持生态系统的稳定，如图：
思维拓展
1．负反馈调节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。
2．生态系统的稳定是系统内部自我调节的结果，这种自我调节主要是依靠群落内部种间关系及种内斗争来实现的。
3．任何生态系统的自我调节能力都是有一定限度的。
4．生物多样性是生态系统稳定性的基础
生物多样性营养结构复杂程度自我调节能力大小稳定性强弱。
5．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生态系统功能正常的作用范围。
(2)y表示一个外来干扰使之偏离这一范围的大小，偏离的大小可以作为抵抗力稳定性的量指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱，反之，抵抗力稳定强，如热带雨林生态系统与草原生态系统相比，受到相同干扰，草原生态系统的y值要大于热带雨林生态系统的y值。
探究示例2　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
听课记录：　
　
实验探究　设计并制作生态缸(生态瓶)，观察其稳定性
1．实验原理
(1)生态系统的稳定性与它的物种组成、营养结构和非生物因素都有密切的关系。
(2)将少量植物，以这些植物____________和其他__________放入一个密封的广口瓶中，便形成一个人工模拟的微型生态系统——小生态瓶。
(3)观察小生态瓶中生物的生存状况和存活时间的长短，了解生态系统的稳定性及影响稳定性的因素。
2．实验流程
根据研究的对象和实习条件确定模拟________的种类
　↓
调查该种生态系统的主要________及其________，了解它们的基本情况
　↓
从各成分中选取典型的种群，确定它们的________关系，务必使它们互相连接成为一条或数条________，保证能完成生态系统的功能
　↓
观察并记录结果
　↓
结果分析与结论
思维拓展
1．小生态缸的设计要求及分析
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，缸中的水量应占其容积的4/5，要留出一定的空间
便于操作；缸内储备一定量的空气
生态缸的采光用较强的散射光
防止水温过高导致水生植物死亡
选择生命力强的生物，动物不宜太多，个体不宜太大
减少对O2的消耗，防止生产量＜消耗量
2.生态缸稳定性观察与分析
(1)观察稳定性，可通过观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等判断生态系统的稳定性。
(2)由于生态缸中的生态系统极为简单，自我调节能力极差，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。
(3)如果生态缸是一个开放的生态系统，则生态系统的成分复杂，自我调节、自我修复和自我延续的能力强，在没有巨大外界环境干扰的情况下会长期保持相对稳定。
探究示例3　(2010·盐城摸底)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
听课记录：　
　
题组一　生态系统的信息传递
1．法国的昆虫学家法布尔做过以下实验：在一个风雨交加的夜晚，在一所被丛林包围的屋里，把一只雌性大蚕蛾扣在笼子里，周围撒满樟脑。尽管当时狂风骤雨，但还是有几十只雄蛾扑向纱笼，此现象说明(　　)
A．昆虫间通过信息相互联系，这种信息是无线电波
B．昆虫间通过信息相互联系，因为昆虫都具有趋化性
C．昆虫间通过信息相互联系，联系的媒介是阴雨天气
D．昆虫的雌雄个体间通过信息相互联系，这种信息是化学信息——性外激素
2．(2011·临沂质检)下列关于生态系统的信息传递，正确的叙述是(　　)
A．生态系统中物理信息的来源只能来自无机环境
B．动物的特殊行为对于同种或异种生物能够传递信息
C．生态系统中的信息传递和能量流动一样都是单向的
D．利用昆虫信息素诱捕有害动物属于化学防治
3．(2011·泰州模拟)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．(2011·合肥模拟)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．(2010·杭州期中)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
6．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
7．下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
8．(2011·淮安调研)以下关于构建人工微生态系统的说法，错误的是(　　)
A．需要考虑不同营养级生物之间的合适比例
B．提供的生物应具有较强的生活能力
C．把人工微生态系统放在阳光直射环境中即可
D．达到稳定状态的微生态系统内生物数量也是有变化的
题组三　综合题
9．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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.(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。
11．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____________________________________________________________________。
学案45　生态系统的信息传递和稳定性
课前准备区
一、1.(1)温度　光　(2)化学物质　性外激素　(3)特殊行为
辨一辨　(1)左图为物理信息，右图为化学信息。
(2)前者为行为信息，后者为物理信息(声音)。
2．(1)生命活动　(2)繁衍　(3)种间　稳定　3.(2)控制
思考　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、1.恢复　功能　2.(1)干扰　结构　(2)自我调节
(3)小　低　自我调节　生态系统
3．(1)恢复原状　(2)自我调节能力　(3)相反
想一想　恢复力稳定性。
4．(1)干扰程度　(2)物质、能量　结构和功能
课堂活动区
探究点一
1．(1)种类：包括物理信息、化学信息、行为信息。
(2)作用：①调控生物体生命活动的正常进行和种群的繁衍。
②调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
2．(1)提高农产品和畜产品的产量：养鸡业在增加营养的基础上延长光照时间可以提高产蛋率。
(2)对有害动物进行控制：黏虫的成虫具有趋光性，对蜡味特别敏感，生产上就利用这一点，在杀菌剂中调入蜡类物质以诱杀之。
探究示例1　B　[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。]
探究点二
1．(1)种类　数量　(2)物质　能量　2.保持　恢复　复杂　高　简单　高　相反
探究示例2　C　[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。]

实验探究
1．(2)为食的动物　非生物物质
2．生态系统　生物群落　无机环境　数量　食物链　封闭
探究示例3　A　[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。]
构建知识网络
循环　单向　恢复力稳定性　抵抗力稳定性　行为信息　化学信息　物理信息　双向
课后练习区
1．D　[昆虫在生命活动中，产生了一些可以传递信息的化学物质，如性外激素，它由昆虫的体表腺体所分泌，并且具有挥发性，其作用是引诱异性个体前来交尾。这样雌雄个体就可以通过化学信息联系在一起，完成各繁衍过程。]
2．B　[①生态系统的物理信息可以来自无机环境，也可以来自其他生物，如寄生生物的物理信息大都来自寄主。②动物的行为信息可以在同种生物之间传递，如求偶行为，也可在异种生物之间传递，如捕食者的捕食行为向被捕食者的传递。③生态系统中能量流动是单向的，但信息传递可以是双向的，如捕食者给被捕食者发出信息，被捕食者也可以发出信息给捕食者。④利用昆虫信息素诱捕有害动物是利用化学信息进行的生物防治。利用农药防治有害动物才属于化学防治。]
3．A　[能量的传递是单向的，故A错误。]
知识链接　有关生态系统信息传递归纳
(1)范围
(2)形式：分为物理信息、化学信息、行为信息。
(3)来源：可来自于环境，也可来自于生物。
(4)方向：信息传递是双向的。
(5)作用：信息传递可以调节生物的种间关系。
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。]
5．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。]
6．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。]
知识链接　对负反馈调节和正反馈调节的理解
(1)负反馈调节
①作用：是生态系统自我调节能力的基础，能使最初发生的那种变化向相反的方向发展，使生态系统达到和保持相对稳定。
②实例：森林中的食虫鸟和害虫的数量变化
(2)正反馈调节
①作用：加速生态系统最初所发生的变化，使生态系统向着更好或更坏的方向发展，即人们常说的良性循环和恶性循环。
②实例
7．B　[据图可知，在S点气候发生了很大变化，但对甲生态系统影响不大，说明甲生态系统的抵抗外界干扰能力较强，而乙生态系统变化较大，说明对外界干扰的抵抗力较弱。乙生态系统在S点时，种群类型及数量几乎接近于零，而后又逐渐恢复到原来状态，所以可确定乙在S点后经历了次生演替过程。]
归纳提升　调节能力与稳定性相关问题归纳
(1)自我调节能力大小包括：①自身净化能力——物理沉降、化学分解和微生物的分解；②完善的营养结构——自身的反馈调节，维持各营养级生物数量相对稳定。
(2)抵抗力稳定性高低比较：生物圈>海洋生态系统>热带雨林>温带草原>极地荒漠。恢复力稳定性正好与其相反。
(3)某一生态系统在彻底破坏之前，受到外界干扰，遭到一定程度的破坏而恢复的过程，应视为抵抗力稳定性，如河流轻度污染的净化；若遭到彻底破坏，则其恢复过程应为恢复力稳定性，如火灾后草原的恢复等。
(4)食物网中营养结构最不容易被破坏的标准
先看食物链，数量越多越稳定；若食物链数量相同，再看生产者，生产者多的稳定程度高。
8．C　[人工微生态系统的自我调节能力较小，因此要放置在环境适宜的地方，避免阳光直接照射。]
9．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。]
10．(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。
11．(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。
学案46　生态环境的保护
考纲要求　1.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)。
一、人口增长对生态环境的影响
1．我国的人口现状与前景
(1)急剧增长的主要原因：生育率较高，死亡率逐渐下降，________过大。
(2)发展目标
①2020年，人口总数控制在________亿以内。
②21世纪中叶，人口总数达到峰值(接近________亿)。
2．人口增长对生态环境的影响
　
(1)________的压力；(2)水资源的压力；(3)________的压力；(4)森林资源的压力；(5)________的压力。
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
全球________变化、水资源短缺、________破坏、酸雨、土地________，海洋________、生物多样性锐减等。
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：生物圈内所有的________、动物和________，它们所拥有的全部________以及各种各样的________，共同构成了生物多样性，包括____________、物种多样性和________________。
(2)生物多样性的价值
①________：a.药用价值；b.工业原料；c.科研价值；d.美学价值。
②________：生态功能。
③______：未发现，不清楚的价值。
(3)措施
①________：主要指建立自然保护区。
②________：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：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________________的持久而协调的发展。
2．实现措施
(1)保护________________。
(2)保护环境和资源。
(3)建立________________________之间的协调与平衡。
探究点一　人口增长对生态环境的影响
分析人口增长对环境影响的模型，回答有关问题：
1．简述人口增长会给生态环境带来压力？
　
　
　
2．请简述人与自然和谐发展的措施？
　
　
思维拓展
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。
探究示例1　(2011·宿迁质检)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
听课记录：　
　
变式训练1　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(　　)
探究点二　全球性生态环境问题
理解生态环境问题成因及危害，完成下表：
主要的环境问题
成因
危害
____
大气中____过多
伤害叶、芽；使水体酸化，危害水生生物安全
____
____
大气中____等温室气体过多
气温升高，海平面上升
臭氧层破坏
______等物质大量排放
皮肤癌和白内障患病率上升；植物光合作用受到抑制
海洋污染
________、________进入海洋水体，海洋运输时________和倾倒污染物等
发生赤潮，影响水生生物生存
土地荒漠化
植被(如草原、森林等)破坏是主要原因
出现______
思维拓展
1．温室效应、酸雨问题的共性
(1)成因：植被减少(吸收CO2、SO2减少)，化学燃料大量燃烧(排放CO2、SO2增多)，超出了环境自动净化能力。
(2)防治措施：大量植树造林(增加吸收力)，开发新能源，减少化学燃料的燃烧(减少排放)。
2．海洋污染和土地荒漠化均是由于人类活动、掠夺式地开发利用自然资源及污染环境造成的。
3．图解
探究示例2　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
A．①②③④ B．①②④ C．①② D．②③④
听课记录：　
　
变式训练2　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
探究点三　保护生物的多样性
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？
　
　
思维拓展
1．多样性成因分析
(1)从分子水平看：
→
(2)从进化角度看：物种多样性与生态系统多样性主要是生物的不定向变异与定向选择在进化过程中共同作用的结果。
2．生物多样性的间接价值，即生物多样性对生态系统自我调节的能力，这是生态系统乃至整个生物圈稳态的基础，因此，生物多样性的间接价值远大于它的直接价值。
探究示例3　(2010·北京理综，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
听课记录：　
　
变式训练3　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
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
题组二　全球环境的问题
2．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
3．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
4．(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
5．(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
题组三　生物多样性
6．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
7．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
8．(2011·泰州质检)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
9．(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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.(2011·广东卷，28)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。有关该污染的部分研究如下，请回答：
(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种群年龄组成发生改变(如图)，请预测该种群数量的变化趋势。
图中数字表示各年龄期个体数占总个体数的百分比
(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。
11．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。
学案46　生态环境的保护
课前准备区
一、1.(1)人口基数　(2)①14.5　②16　2.(1)土地资源　(3)能源　(5)环境污染
想一想　主要依据是年龄组成和性别比例。
二、1.气候　臭氧层　荒漠化　污染
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)植物　微生物　基因　生态系统　遗传多样性　生态系统多样性　(2)①直接价值　②间接价值　③潜在价值　(3)①就地保护　②易地保护
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、1.自然、经济、社会　2.(1)生物多样性　(3)人口、环境、科技和资源消费
课堂活动区
探究点一
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。
探究示例1　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。]
变式训练1　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。]
思路导引　读图获取信息：A国人口数量与粮食产量呈反比；B国二者大致同步；C 国后期人口增长远超过了粮食产量的增长；D国后期人口增长与粮食产量呈负相关。
探究点二
酸雨　SO2　温室效应　CO2　氟利昂　生活污水　工业废水　石油泄漏　沙尘暴
探究示例2　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。]
变式训练2　B　[“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。]
探究点三
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。
探究示例3　C　[生物多样性的形成是长期自然选择的结果；群落演替过程中，生物的多样性会逐渐加强；一般来说，生态系统中物种多样性越高，生物系统中的组分就越多，食物网越复杂其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高。突变和基因重组导致生态系统遗传多样性的产生，从而为生物的进化提供了大量的原材料，其中，可能有一些会适应某种变化的、生存所必需的遗传类型，因此，遗传多样性的提高对生物的进化是有利的。]
变式训练3　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。]
构建知识网络
物种　生态系统　直接　可持续
课后练习区
1．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，关键是要解决人口膨胀这个问题。]
热点链接　人口与环境问题是一个永恒的话题，人口增长对环境影响的突出表现是环境污染，围绕生物学知识考查的主要有富营养化(蓝藻事件、水华与赤潮现象)、水污染(石油污染、工业废水排放、生活污水处理)、温室气体排放、DDT等有机磷农药引起的生物富集现象及危害等。
2．D　[臭氧层可以大量吸收太阳辐射中的紫外线。]
3．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。]
4．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。]
5．D
6．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。]
7．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。]
模型构建　保护生物多样性
8．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。]
9．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。]
知识链接　外来物种入侵——人类自找的麻烦
一个外来物种引入后，有可能因不能适应新环境而被排斥在系统之外，必须要有人类的帮助才能勉强生存；也有可能因新的环境中没有相抗衡或制约它的生物，而可能成为真正的入侵者，打破平衡，改变或破坏当地的生态环境。
外来物种的入侵可能引起：当地物种数量直接减少、改变当地生态系统和景观、生态系统抵抗力稳定性降低、土壤保持和营养改善能力降低、生物多样性保护能力降低等。
10．(1)减弱　细胞免疫和体液免疫都逐渐减弱　食物链(网)　(2)该种群的数量将越来越少。　(3)群落
(4)物种多样性　抵抗力稳定性　三丁基锡
解析　(1)由于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的合成，造成雌性动物体内雌性激素减少，所以繁殖功能减弱。胸腺是T淋巴细胞发育成熟的场所，胸腺萎缩后T淋巴细胞减少，则T淋巴细胞对应的细胞免疫减弱。在体液免疫中，T淋巴细胞分泌淋巴因子，刺激B淋巴细胞分化，所以T淋巴细胞减少，体液免疫也会减弱。(2)有机锡污染后，鱼的年龄组成由增长型变为衰退型，可以预测该种群的数量将会越来越少。(3)该题考查物种多样性的变化以及优势种的问题，这些都属于群落水平上研究的内容。(4)生态系统中的组分越简单，其自我调节能力越小、抵抗力稳定性越差。因为要探究细菌能不能分解三丁基锡，所以培养基中应添加三丁基锡，以便观察海洋底泥中的细菌能不能将其分解。
11．(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。
专题学案47　生态问题归纳拓展与集训
命题规律　从近三年考题看，本单元主要考查内容有：种群的数量特征、种群数量的增长规律、种间关系与群落演替、生态系统的物质循环和能量流动的特点及应用、生态系统的稳定性、全球生态环境、生物多样性等。
在命题角度上，以种群增长的数学模型结合现实生活中的实例进行分析，通过曲线、图表等信息进行结合分析考查；通过曲线分析群落的种间关系；联系新情景、考查群落的演替、生态系统及其稳定性、生态环境等，考查学生获取信息的能力和综合、比较、分析、推理等能力。
在命题形式上，种群的数量变化以图表结合的简答题为主，生态系统的结构、功能和稳定性结合在一起与环境生态问题以新情景、新材料的情景，以综合性选择题或综合性简答题的形式考查。
命题趋势　图表、曲线与新情景文字综合起来，考查理论知识的综合分析能力，可以是选择题，但以简答题居多，难度系数在0.65以上。结合生态系统的结构、原理分析具体生态系统的功能、生态问题、病虫害防治、环境保护等问题，多以简答题为主，难度系数在0.65左右。
一、种群数量变化曲线与种群增长率(种群增长速率)
1．“J”型曲线与种群增长率
(1)“J”型增长的数学模型为Nt＝________________，这种简单种群增长模型中λ表示该种群数量是一年前种群数量的________。
(2)λ＞1，种群数量________；λ＝1，种群数量________；0＜λ＜1，种群数量________；λ＝0，种群在下一代______。
2．“S”型曲线与种群增长速率
(1)图乙的Of段相当于图甲的______段，增长速率增大。
(2)图乙的f点相当于图甲的________点，增长速率最大。
(3)图乙的fg段相当于图甲的________段，增长速率不断降低。
(4)图乙的g点以后相当于图甲的________段，增长速率为0，但种群数量达到最大。
思维拓展
1．“增长率”是否就是曲线的斜率
种群数量的两种增长曲线(如下图)：“J”型增长曲线(图A)和“S”型增长曲线(图B)。
其实，在种群增长曲线中，增长率并不等于曲线的斜率，只有增长速率才等于曲线的斜率。“J”型增长曲线的增长率不变，但其增长速率(等于曲线的斜率)却逐渐增大。“S”型增长曲线的种群增长率一直下降，其增长速率(相当于曲线斜率)是先增后减。
2．“S”型增长曲线的开始部分是不是“J”型增长曲线
答案是否定的，这个问题可以从两个方面来理解：
(1)“S”型增长曲线的种群增长率是一直下降的，而“J”型增长曲线的种群增长率始终保持不变。
(2)“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线，如有些种群迁入一个食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想环境，迁入后种群数量马上就会呈指数形式增长，不存在适应过程；而“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段，始终存在环境阻力。
探究示例1　研究种群数量的变化规律对于野生资源的利用和保护有重要意义，如图是某海域野生鱼类在实施了休渔保护后的种群增长曲线，请据图回答下列问题：
(1)图中表示种群数量最大的点是________。
(2)图中表示种群增长速率最快的点是________。
(3)该种群的增长速率由缓慢逐渐加快是从________点开始的，环境阻力明显增大是从________点开始的。
(4)既要获得最大捕获量，又要使该动物资源的更新能力不受破坏，应使该动物群体的数量保持在图中________点所代表的水平上。
(5)在图中的ab段，能否认为种群数量的增长曲线呈“J”型，为什么？
________________________________________________________________________。
(6)在b点，种群数量增长快的原因是什么？
________________________________________________________________________。
听课记录：　
　
二、依据信息构建食物链的几种题型
1．曲线图呈现构建食物链
如图1为一定时间内某生态系统中几个种群的数量变化曲线，如果它们构成一条食物链，在一般的生态系统中，种群的相对数量与种群的能量呈正相关。从图示三条曲线与纵坐标的交点可以看出，此生态系统中________的相对数量最多，能量也最多，应处于__________营养级，________其次，________最少，分别处于第二、第三营养级，则食物链是________。
2．柱形图呈现构建食物链(网)
如图2在一个生态系统中有四种生物构成一条食物链。在某一时间分别测得这四种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物的总量。能量储存在有机物中，各营养级的有机物总量可以看作________含有的能量。在生态系统中，营养级越________，所占有的能量越________，反之，则越________。据此可以推出生态系统的食物链是丙→甲→乙→丁。
3．表格数据形式直接呈现(能量值)构建食物链(网)
下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，Pg表示生物同化作用固定能量的总量。
营养级
A
B
C
D
Pg
15.9
870.7
0.9
141.0
所以根据能量多少和传递效率________可以确定食物链为B→D→A→C。
4．表格数据形式间接呈现(重金属、DDT等浓度)构建食物链(网)
如某生态系统中生物体内残留有机汞的情况如下表：
生物体
A
B
C
D
E
有机汞浓度(ppm)
0.05
7
0.51
68
0.39
注意本表直接呈现的是某生物体内有机汞浓度，并非能量值。有机汞存在生物富集现象，即随着营养级的________，汞浓度________，两者在数值上呈正相关，所以从表中有机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低，从而判断各生物能量值的大小。表中A有机汞浓度最低，属第一营养级，含能量也最多，________和________的有机汞浓度差不多，
表明两者属于同一营养级，________有机汞浓度最高，属最高营养级，含能量也最少，那么，最可能的食物链(如图)。
5．根据提供的捕食方面的信息构建食物链(网)
古树上有红蜘蛛、蚜虫、草蛉、七星瓢虫、麻雀、花喜鹊等6种动物，它们之间的关系是：草蛉、七星瓢虫捕食红蜘蛛、蚜虫；红蜘蛛、蚜虫以植物的各器官为食物；麻雀、花喜鹊以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食。
根据上述材料，画出该生态系统的食物网简图，以表示各生物之间的关系，图示如下：
三、生态系统的反馈调节
1．概念和类型
(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)类型：包括正反馈和负反馈。________调节在生态系统中普遍存在，是生态系统自我调节能力的基础。
2．正、负反馈调节的比较


负反馈调节
正反馈调节
作用
是生态系统自我调节能力的______，能使生态系统达到和保持平衡
使生态系统________
平衡状态
结果
________或________最初发生变化的那种成分所发生的变化
________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
探究示例2　某池塘中，早期藻类大量繁殖，食藻浮游动物水蚤大量繁殖，藻类减少，接着又引起水蚤减少。后期排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。关于上述过程的叙述，正确的是(　　)
A．早期不属于负反馈，后期属于负反馈
B．早期属于负反馈，后期不属于负反馈
C．早期、后期均属于负反馈
D．早期、后期均不属于负反馈
听课记录：　
　
四、水污染及其净化
思维拓展
1．淡水湖泊和江河中由于氮、磷元素污染导
致的藻类等微生物爆发，叫做水华。海湾水域形成的类似情况，叫做赤潮。这样的水体污染会使渔业遭受重大经济损失，使邻近地域人们的饮水受到直接威胁。
2．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过滤、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。
3．处理污染水体、土壤常借助于微生物的分解作用——特别关注微生物代谢类型与环境关系。
(1)自养型微生物处理无机物污染，如富营养化问题的解决、重金属污染等。
(2)异养型微生物处理有机物污染，如生活污水、农药等。
(3)异养需氧型微生物处理时保证充足的空气——采用搅拌、通气等措施。
(4)异养厌氧型微生物处理时保证厌氧环境——密封、池底沉积物等措施。
探究示例3　下图中甲为某清洁水体在遭受一次性有机物轻度污染后，污染物含量的变化。则水体中好氧型微生物数量变化的曲线最可能接近于图乙中的曲线是(　　)
1．种群在有环境阻力条件下，呈“S”型曲线增长。结合下图分析，下列相关叙述中正确的是(　　)
A．“S”型曲线增长的自然种群，如果Nt＝N0·λt，则其中λ是一个变化值
B．为保护鱼类资源，捕捞的最佳时机应选择在c点
C．若图示为蝗虫种群增长曲线，则虫害防治应在c点之后
D．图中表示种群增长速度最快的点是b点
2．(2011·镇江调研)研究人员根据黄杉胸径的大小划分了不同龄级，对种群A(自然状态)和种群B、C(不同人为干扰强度)进行了取样调查，结果如下图。由此得出的结论正确的是(多选)(　　)
A．不同人为干扰条件下，黄杉种群均表现为增长型
B．适度的人为干扰对低龄级黄杉的生长较为有利
C．种群A中各龄级数量适中，营养级能量将保持相对稳定
D．种群C中高龄级黄杉数目锐减，随时间推移种内斗争将会增加
3．生活废物中常有生活污水、洗涤剂、生活垃圾、塑料袋等，对其处理的描述正确的是(多选)(　　)
A．未经处理便直接排放到河流的污水含有机物多，会引起水质富营养化
B．洗涤剂帮助杀死腐生性细菌和腐生性真菌，利于污水处理厂处理污水
C．生活垃圾是土壤污染的重要因素，且有机物降解时还会吸引害虫传播疾病
D．塑料袋、一次性饭盒等制品不易降解，对环境污染较大，应减少使用
4．有研究表明，一些生活在阔叶树上的食叶甲虫是落叶林中的重要生物。假如没有这些甲虫，落叶层将严重堆积，最终导致落叶林生长不良。以下分析有误的是(　　)
A．食叶甲虫处于营养结构中的第二营养级
B．食叶甲虫属于该生态系统中的分解者
C．食叶甲虫对落叶林的物质循环有促进作用
D．食叶甲虫在能量金字塔中不应位于最底层
5．生态学家高斯(Gause)在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，在培养了5 d之后，大草履虫的数量基本维持在375个左右。对此实验认识不正确的是(　　)
A．高斯实验得到的K值受到培养液容量的限制
B．高斯实验得到的K值是375
C．在相同条件下培养变形虫，K值也是375
D．重复此实验，K值有可能不同
6．下图是某生态系统物质和能量流向示意图。下列有关叙述正确的是(　　)
A．X1过程的完成必须依赖于一种具有双层膜结构的细胞器
B．X1过程吸收的CO2总量与Y1、Y2、Y3……及Z过程释放的CO2总量相等
C．当该生态系统处于相对稳定的状态时，X3过程的能量值约为X1过程能量值的1%～4%
D．Z1、Z2、Z3……过程提供的有机物中的碳将全部转变为Z过程释放的CO2中的碳
7．(2011·南京调研)下列实例中，不属于“生态系统具有自我调节能力的典型实例”的是(　　)
A．矿质元素被绿色植物吸收，其枯枝落叶腐烂后又还给土壤
B．被轻度污染的水体经过理化作用而得到净化
C．由于大火烧毁的森林通过繁殖作用得到恢复更新
D．过度开垦草原，毁林造田使气候失调，土地沙漠化
题 号
1
2
3
4
5
6
7
答 案
8.(2011·山东卷，26)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下图所示。
(1)图中食物网较简单，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，则会导致该草原的____________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鼠的种群数量时，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。
9．(2011·安徽理综，29Ⅱ)大熊猫和华南虎都是我国的珍稀保护动物，它们体型相近，曾经同域分布，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。
专题学案47　生态问题归纳拓展与集训
课堂活动区
一、1.(1)N0λt　倍数　(2)上升　稳定　下降　灭亡
2．(1)ac　(2)c　(3)cd　(4)de
探究示例1　(1)d　(2)b　(3)a　c　(4)b　(5)不能，“S”型曲线与“J”型曲线并不重合，图中ab段增长仍然受到环境阻力的影响，并不是理想的条件　(6)在此处，生物已达到一定的初始数量，而且已经适应了环境，此时的资源和空间比较充足，天敌较少
解析　“S”型曲线的成因是环境资源有限，种群有K值。“S”型曲线中种群的增长速率先变大，后变小，最后达到K值时种群的增长速率为0。由于在K/2时，种群的增长速率最大，所以在利用野生生物资源时，应在K/2时，这时种群数量的恢复速度最快，获得的野生生物资源多。“S”型曲线的起始段与“J”型曲线相似，但有着本质的区别，“S”型曲线是在有限资源空间下种群增长曲线，而“J”型曲线是在理想的无限的资源空间条件下种群增长曲线。K/2增长速度最快，这是由于种群已有足够的初始数量，且食物、空间资源充足，种群的出生率很大，而死亡率很小，故种群增长速率最大，增长速度最快。
二、1.乙　第一　丙　甲　乙→丙→甲　2.各营养级　低　多　少　3.10%～20%　4.增加　增加　C　E　D
三、1.(2)负反馈　2.基础　远离　抑制　减弱　加速
探究示例2　B　[水蚤以藻类为食，早期藻类大量增多，水蚤增多。因水蚤大量繁殖，导致藻类减少，这属于负反馈，而后期因污染导致水蚤死亡，水蚤的死亡又加重了污染，属于正反馈。]

四、增多　增多　N、P　赤潮
探究示例3　D　[解答本题时要注意的是“一次性有机物污染”，而不是连续污染。有机物的分解主要靠好氧微生物，因为开始污染物含量较多，所以微生物的数量在一定时期内逐渐增加，但随着微生物的分解作用，污染物逐渐减少，导致微生物的斗争加剧，出生率下降、死亡率增大，微生物数量减少。]
课后练习区
1．A　[为保护鱼类资源，捕捞后鱼的种群数量应维持在c点。害虫防治应该在b点以前。种群增长速度最快的是c点。由于种群的增长受环境阻力的影响，因此λ(表示种群数量是一年前种群数量的倍数)发生变化。]
方法技巧　有关种群增长曲线的辨析
(1)种群数量变化曲线与增长速率曲线不同：把握种群的数量增长方式时，要从增长条件、增长率变化、有无K值等几个方面进行把握。“J”型增长是在一种理想条件下形成的，自然界中的“J”型增长往往是短时期的，如一个物种迁入一个新的环境后的短期内的增长。大多数种群的数量增长呈“S”型增长。
(2)“增长率”是否就是曲线的斜率：增长率是单位时间内增长的个体数/初始个体数；增长速率是单位时间内增长的个体数/时间。
其实，在种群增长曲线中，增长率并不等于曲线的斜率，只有增长速率才等于曲线的斜率。“J”型增长曲线的增长率不变，但其增长速率(等于曲线的斜率)却逐渐增大。“S”型增长曲线的种群增长率先不变后下降，其增长速率(相当于曲线斜率)是先增后减。
(3)“S”型增长曲线的开始部分是不是“J”型增长曲线
答案是否定的，这个问题可以从两个方面来理解：
①“S”型增长曲线的种群增长率是先不变后下降，而“J”型增长曲线的种群增长率始终保持不变。
②“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线，如有些种群迁入一个食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想环境，迁入后种群数量马上就会呈指数形式增长，不存在适应过程；而“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段，始终存在环境阻力。
2．ABD
3．ACD　[处理有机物污染时可以用微生物将其分解，杀死微生物不利于污水处理。]
4．B　[根据题干信息，食叶甲虫与阔叶树是捕食关系，因此食叶甲虫属于该生态系统中的消费者，处于生态系统的第二营养级，因此B选项错误。]
5．C　[在有限的资源条件下，种群的数量会在一定时期内稳定在一定的水平上，从而达到K值，故A、B两个选项都是正确的；若重复此实验，由于时间、培养条件等的不同，K值有可能不同，D项也是正确的；若在相同条件下培养变形虫，由于变形虫与大草履虫对生活资源的要求不同，其K值一定不同，所以C项是不正确的。]
方法链接　种群数量变化的几种数学模型
种群生态学研究的核心是种群的动态问题。种群增长是种群动态的主要表现形式之一，它是在不同环境条件下，种群数量随着时间的变化而增长的状态。反映种群数量变化的常见数学模型有：
(1)公式模型：如“J”型增长种群的数量变化可以表示为Nt＝N0·λt[Nt代表t年后种群数量，N0代表种群的初始数量，λ表示相邻两年(生物的两代)种群数量的倍数]。公式模型具有数量精确的优点，但公式模型比较抽象且理想化。
(2)表格模型，通过统计表的形式反映种群数量变化情况，表格模型相对比较直观，但由于表格容纳的信息有限，表格模型往往不能完全反映种群数量的变化趋势。
(3)曲线模型，如“J”型、“S”型增长曲线等。曲线模型是最直观的数学模型，根据曲线模型可以预测种群数量变化趋势。
(4)其他数学模型，如柱形图、饼状图等。
6．C　[X1过程为光合作用，多数植物的光合作用在叶绿体中完成，少数生物如蓝藻没有叶绿体也可完成光合作用，故A选项错误；X1过程吸收的CO2总量应大于Y1、Y2、Y3、……及Z过程释放的CO2总量，故B选项错误；能量在食物链中的传递效率为10%～20%，故X3过程的能量值约为X1过程的能量值的1%～4%，故C选项正确；生产者、消费者体内的有机物除了被分解者分解外，还有一部分用于自身生命活动，转化为其他物质，故D选项错误。]
知识链接　生态系统的能量流动过程可以用下图表示
流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析：
(1)定量不定时分析：流入某一营养级的一定量的能量，在足够长的时间内的去路有三条：①自身呼吸散热消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用。但这一定量的能量不管如何传递，最终都以热能形式从生物群落中散失，只有生产者源源不断地固定太阳能，才能保证生态系统能量流动的正常进行。
(2)定量定时分析：流入某一营养级的一定量的能量，在一定时间内的去路可有四条：①自身呼吸散热消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用；④未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”。如果是以年为单位研究，第4部分的能量将保留给下一年。
7．D
8．(1)自我调节(或反馈调节、负反馈调节)　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
解析　(1)抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力。生态系统之所以具有抵抗力稳定性，是因为生态系统内部具有一定的自我调节能力。生态系统的自我调节能力有大有小，因此，抵抗力稳定性有高有低。一般地说，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。生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量以及生物成分(生产者、消费者和分解者)，图中的生物组成成分缺少了分解者。
(2)据图分析，鹰所在的食物链有三条，分别占据着第三营养级和第四营养级，它所获得的能量最低值要按照最长食物链(草→鼠→蛇→鹰)、最低能量传递效率(10%)来计算，即10 000×10%×10%×10%＝10 kJ；它所获得的能量最高值要按照最短食物链(草→鼠或兔→鹰)、最高能量传递效率(20%)来计算，即10 000×20%×20%＝400 kJ。若去除蛇，且狐的数量不变，则兔的数量不变，而鼠的数量增多，去除蛇后，因为鹰的食物来源还有兔和鼠，且通过更短的食物链获得鼠的能量，故鹰的数量增多；若外来物种入侵到当地生态系统，外来物种会以当地物种为食物，或与当地物种竞争食物、空间等资源，会使当地生物多样性锐减甚至丧失。
(3)图中兔与草、狐、鹰形成捕食关系，与鼠形成竞争关系，两种种间关系都影响到兔种群的数量变化；兔和鼠都以草为食，鼠的数量增加势必影响兔种群的数量变化；兔和鼠都以草为食，鼠的数量增加势必影响兔种群的繁殖，增加的400只鼠争夺了100只兔的食物，所以兔种群的K值是1 000－100＝900只。标志重捕法是根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例来估计种群密度。其计算公式是M/N＝m/n(其中N表示种群内个体总数，M表示第一次捕捉到并标记个体数；n表示第二次捕捉数；m表示第二次捕捉个体中标记数)，则N＝Mn/m，若部分标记个体迁出，即m值偏小，N值会偏高。
(4)动物机体缺水时体内细胞外液渗透压升高，刺激下丘脑内的渗透压感受器产生兴奋，兴奋经反射弧传导到垂体，促进抗利尿激素的释放。抗利尿激素促进肾小管和集合管对水分的重吸收，减少尿的排放，以保持体内水分平衡。
9．(1)大熊猫比华南虎的营养级低，获得的能量相对较多　(2)化学信息　(3)基因交流　(4)环境容纳量(或K值)
解析　(1)大熊猫是初级消费者，属于第二营养级，华南虎是三级或四级消费者，属于第四或第五营养级。在食物链中，所处营养级越高，能量传递过程中损耗的能量也就越多，处于该营养级的生物同化的能量就越少。(2)生态系统中的信息分为物理信息、化学信息和行为信息，生物在生命活动过程中，还产生一些可以传递信息的化学物质，如本题中的大熊猫尿液和肛腺分泌物即为化学信息。(3)通过建立生态廊道使各个孤立的种群沟通，可以加强基因交流，促进生物进化。(4)建立自然保护区可以为生物创造良好的生存环境，提高环境容纳量(或K值)。
专题学案48　生物实验与探究
考纲要求　1.教材基本实验(Ⅱ)。2.实验设计及分析(Ⅰ)。3.实验评价与修订(Ⅰ)。
命题规律　在各套高考卷中，实验作为重要内容，突出了对学生学习能力和科学素养的考查，而且常常作为全卷的压轴题。分析近三年高考可以看出，对于教材实验，一般不单独考查一个，而是将几个实验综合在一起进行考查。对于教材以外的拓展实验，一般是创设情境，利用所学的实验技能、方法进行分析、解答。具体如下：
1．以教材所列实验内容为命题素材，以对实验技术的掌握，对实验原理、实验程序、实现现象、实验结果等内容的分析、归纳与总结为基本要求，重点考查实验过程、操作技能及分析推导能力，以及运用恰当的语言对实验结果作出科学描述和解释的能力。试题基础性强，难度较小或适中。这类题目在高考中考查较多，如2010年江苏卷第19题、2009年福建理综第1题、2008年江苏卷第4题等。
2．以技术为背景而设计的各项实验，重点考查基础知识、基本理论及运用已有知识在新情境下解决新问题的能力。试题具有较强的综合性，但难度适中，如2009年江苏卷第32题，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用；2008年宁夏理综第29题，考查了用硫酸铵溶液分离蛋白质。
3．以给出的材料为基础，要求根据现有条件，设计实验程序，预测实验结果，对实验结果进行合理的分析和解释。题目所需背景知识也可能与教材内容无关，所要验证的事实由题目提供的材料告知，因此需要阅读材料，再通过分析，设计出严密的实验方案，如2010年浙江理综第29Ⅱ、2010年安徽理综第29Ⅱ、2009年广东卷第36题、2009年福建理综第26题等。此类题目考查了考生独立完成实验的能力，包括理解实验原理、实验目的及要求；了解材料、用具；会控制实验条件(如设置对照、重复实验、控制无关变量等)和使用实验仪器；会处理实验安全问题；能观察和解释实验现象、数据，得出合理的结论，较好地反映考生的综合素质(如自学能力、收集处理信息的能力、语言表达能力、逻辑思维能力等)。此类题目符合当前高考改革的需要，并成为目前高考命题的热点题型。
4．给出实验的原理、步骤等，对实验能否完成实验目的作出评价，或对实验中的错误进行修订，如2008年江苏卷第29题。此类题目在高考中相对较少。
在实验设计中，还有一类题目是设计表格用以填入记录的数据，如2010年浙江理综第29题。
纵观近几年高考试题，高考实验的命题形式多种多样，绝不仅仅局限于做过的实验，其特点是“情在书外，理在书中”，主要以考查能力为主，具体命题角度也呈现多样化，如补充实验步骤、预测实验结果、设计实验程序、探索实验中各种因素对实验的影响、探索生物的某种生理作用等。
考查题型上，主要以简答题形式出现，选择题相对较少。
命题趋势　实验题是高考必考的内容，也是命题的热点。高考生物实验的考查，一是重视实验回归教材：从内容上看，既可对教材实验内容直接考查，也可对教材相关实验的原理和方法进行拓展考查。从形式上看，不是简单机械的重复，而是通过创设新的实验情境，考查考生对教材实验的分析、理解和提取新信息的能力；二是重视对探究能力的考查：既有以实验操作技能训练为主的试题，又有以检验已知的事实、概念或原理为主的验证性试题，作为相对成熟的考查模式，探究性实验仍然是未来两年高考的重点和热点，题型以简答为主，难度0.56，不易得分。
一、考纲要求的教材实验归纳分类
实验类型
实验名称
实验一般程序
显微镜
观察类
1.用高倍显微镜观察几种细胞
2.观察DNA和RNA在细胞中的分布
3.用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
4.观察植物细胞的吸水和失水
5.观察细胞的有丝分裂和减数分裂
取材→(染色)→____→
显微观察→结论
探究性
实验
1.影响酶活性的条件
2.探究酵母菌细胞呼吸的方式
3.低温诱导染色体数目变化
4.植物生长素类似物对插条生根的作用
____编号→____对照→条件____
→观察比较→得出____
5.探究培养液中酵母菌种群数量的变化
6.探究水箱(或鱼缸)中群落的演替
处理→______→结论
验证性
实验
1.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
2.绿叶中色素的提取和分离
____材料→材料______→
检测或分离→____
模拟实验
1.通过模拟实验探究膜的透性
2.模拟探究细胞大小与物质运输的关系
3.模拟尿糖的检测
选择材料→____研究
→结论
调查类
实验
1.种群密度的取样调查
2.调查常见的人类遗传病
3.土壤中小动物类群丰富度的研究
4.环境污染对生物的影响
选择课题→课题选择理由→
收集、处理____→结论
探究示例1　(创新预测)由实际调查获得的事实证据及数据，经过科学的统计和分析，可获得一些规律性的结论。下列有关调查、实习的内容正确的一组是(　　)
内容
方法
实验要点
A
人群中遗传病
实际调查法
一定要选择群体中发病率较高的单基因遗传病
B
种群密度
样方调查法
随机选取不同大小的样方，统计种群密度平均值
C
设计并制作小生态瓶
模拟淡水生态系统
将多种生物放入广口瓶中，一定要在直射光下
D
调查环境污染对生物的影响
实际调查法、实验法等
可选择SO2处理植物、探索酸雨对植物的影响
听课记录：　
　
二、生物学中常见的试剂
试剂
作用对象
颜色
备注
斐林试剂
还原糖
______
________，需水浴加热
双缩脲试剂
______
紫色
先加____液，再加____液
苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液
脂肪
____
______
有毒害性和致癌性
甲基绿
______
绿色
DNA、RNA都存在时混合使用
吡罗红
RNA
____
健那绿
线粒体
______
活染法
龙胆紫(醋酸洋红)
______
____
紫(红)色
染色前必须漂洗彻底
探究示例2　(2011·山东卷，6)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)染色观察动物细胞中的线粒体
D．甲基绿、派洛宁(吡罗红)染色观察动物细胞中的DNA和RNA
听课记录：　
　
三、中学实验有关的一些最常见的经典性的实验方法汇总
1．实验结果的显示方法
(1)光合速度——________释放量或________吸收量或淀粉产生量。
(2)呼吸速度——________吸收量或________释放量或淀粉减少量。
(3)原子途径——____________示踪法。
(4)植物细胞液浓度大小——质壁分离、体积的变化。
(5)植物细胞是否死亡——质壁分离。
(6)甲状腺激素作用——动物耗氧量，发育速度，神经系统兴奋性等。
(7)生长激素作用——生长速度(体重变化，身高、身长变化)。
(8)胰岛素作用——动物活动状态、血糖浓度。
(9)菌量——菌落数或亚甲基蓝褪色程度。
2．实验条件的控制方法
(1)增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物。
(2)减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水。
(3)除去容器中CO2——NaOH溶液。
(4)除去叶中原有淀粉——置于________环境(饥饿处理)。
(5)除去叶中叶绿素——酒精加热。
(6)避免光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。
(7)平衡密闭容器中CO2——________溶液。
探究示例3　下图表示三株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的同种相似植株放在不同的玻璃钟罩内。以下关于本实验的叙述中最准确的是(　　)
A．证明光合作用的速率随CO2浓度的增大而增大
B．证明光合作用的必需条件是CO2
C．证明过多的CO2阻碍光合作用
D．证明NaOH能促进光合作用
听课记录：　
　
变式训练1　(2009·浙江卷，5)对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：①用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭(消失)。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。
上述实验不能说明的是(　　)
A．细胞膜具有流动性
B．荧光染料能与细胞膜组成成分结合
C．根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率
D．根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率
四、生物实验中的变量与控制
1．变量的种类
变量是指可被操纵的特定因素或条件。据其在实验中的作用可分为两大类：
(1)自变量与因变量
自变量，指实验中由________________的因素或条件；因变量，指实验中由于________变化而引起的变化和结果。通常，自变量是________，因变量是________，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如，在“温度对酶活性的影响”的实验中，所给定的低温、适温、高温就是自变量，而由于低温、适温、高温条件变化，α-淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是因变量，该实验即在于获得和解释温度变化(自变量)与酶的活性变化(因变量)的因果关系。
(2)无关变量与额外变量
无关变量，指实验中除自变量以外，可能还会存在一些________因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对因变量有干扰作用。例如，上述实验中除自变量(低温、适温、高温)以外，试管洁净程度、α-淀粉酶的浓度和纯度、可溶性淀粉的浓度和纯度、试剂溶液的剂量、实验操作程序、温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。
2．变量的控制
控制变量法是指控制其他因素不变，集中研究其中一个因素的变化，保证实验____________或将干扰因素降低到________程度。通过实验控制，尽量减小实验误差，以取得较为精确的实验结果。
(1)操纵自变量的方法：设法给研究对象施加干扰，造成研究对象的变化，从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。
(2)检测因变量的方法：根据实验原理和实验条件确定观察、测量的指标和方法。具体：观察特异性的颜色变化、沉淀反应；观察形态结构、生理变化；测量生长发育速度；测量生化反应速度等。
(3)控制无关变量的方法(平衡控制)：排除因实验对象的个体差异带来的影响；设法创造稳定的相同的条件进行对照，以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰；设法提供适宜条件，以排除不利环境条件对实验对象的影响；重复实验，排除偶然因素的干扰，减小实验误差。
(4)对照的方法：对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除________变量对实验结果的影响。通过设置对照实验，即可排除________变量的影响，又可增加______的可信度和说服力。
不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。
探究示例4　(2010·淮安质检)下列对有关实验的变量的叙述，正确的是(　　)
A．在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH是自变量
B．在模拟探究细胞大小与物质运输关系的实验中，正方体琼脂块的体积是无关变量
C．在探究植物生长调节剂对扦插枝条生根作用的实验中，插条生根数是因变量
D．在探究酵母菌呼吸方式的实验中，酒精是无关变量
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变式训练2　某人将刚孵出的蟑螂分甲、乙、丙、丁四组，分别喂含不同营养的食物(如下表)。表中的数字代表所含成分的多少，“－”表示没有此成分。由表中内容可知，该研究者想研究的对蟑螂发育有影响的物质共几种(　　)
甲
乙
丙
丁
抗生素
－
0.1
0.1
0.1
维生素
0.5
－
0.5
0.5
蛋白质
44
44
44
－
淀粉
66
66
66
66
A．1 B．2 C．3 D．4
五、探究性实验
1．探究性实验的基本模式
(1)理论假设的提出
提出问题，明确________x，提出假说。假说必须能被检验，常描述为：当x存在时，事件如何；当x改变时，事件若________，可证明……当事件________时，可得到何种结论。
(2)设计实验
①实验准备，包括实验器材及药品。
②设置变量x，观察x被满足及x发生变化时，事件是否发生，如何变化。
③设计对照实验。
④检查你的实验设计是否遵循了“________变量”、“平行实验”等原则。
(3)分析数据
实验结束时要对数据进行分析，看是否存在什么规律或趋势。它们能不能支持你的假说？它们是否指出了你在实验中存在的缺陷？是否需要收集更多的数据？
(4)得出结论
在下结论的时候，你要确定收集的数据是否支持原先的假说。通常需要________________实验才能得出最后的结论。
探究示例5　小王发现黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多。请设计一个实验方案，探究不同光照强度对大豆植株高度的影响，并预测实验结果。
实验材料和用具：大豆种子(200粒)、光照培养箱(光照强度范围0～10 000 Lux，温度、湿度等均可自行设定)、培养皿、直尺等。
(1)实验方案：
(2)实验结果预测：
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2．探究性实验与验证性实验的比较
比较项目
探究性实验
验证性实验
概念
指实验者在______实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动
指实验者针对____的实验结果而进行的以____实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的______实验
实验目的
探究研究对象的____属性、特征以及与其他因素的关系
验证已知对象的____属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设
假设一般采用“如果A，则B”的形式表达，是根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出____或____可能性的答案、解释
因结论是已知的，故______假设问题
实验原理
因____内容而异
因____内容而异
实验步骤
①取材、分组、编号；②相同处理、不同处理；③进一步相同处理；④检测、观察、统计、分析
实验现象
____
________
实验结果预期
对应假设，分类讨论
____
实验结论
根据____的实验结果，进行分析
对应实验目的作出____结论
探究示例6
探究性实验
验证性实验
实验名称
鉴定某人____出现糖尿
验证某糖尿病患者尿液中__葡萄糖
实验原理
相同(斐林试剂与可溶性还原糖作用呈现砖红色沉淀)
实验步骤
相同(取尿液后加斐林试剂水浴加热，观察实验现象)
实验现象
____________砖红色沉淀
____砖红色沉淀
预期实
验结果
____________砖红色沉淀
____砖红色沉淀
实验结论
若____砖红色沉淀，证明此人出现糖尿；若______砖红色沉淀，证明此人不出现糖尿
糖尿病患者尿液中______葡萄糖
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六、设计型实验试题的解题突破和方法

2．实验设计时的一般步骤
(1)____、____、____
取材时要注意数量和生理及发育状态相同；用具要相同等。
(2)相同处理和不同处理
根据实验变量设置对照(注意：单一因素不同，其他因素相同且最适)。
(3)进一步的____处理
其他因素相同且最适的继续处理。
(4)检测、观察、统计、比较
必须找出具体的观察和记录对象，观察、记录、统计、比较实验数据和现象。
探究示例7　Ⅰ：长江的水体污染是由流入长江的次级河流(城市生活污水)污染引起的，某小组利用人工浮床技术对次级河流中水质净化进行研究，实验装置如图所示。
(1)图中植物的作用是___________________________________________________。
该植物采收后，可以直接用作饲料，也可干燥处理后用来提取________________等金属。
(2)该小组利用人工浮床开展了“菰(茭白)和菖蒲对生活污水净化效果的研究”。为了避免实验误差，你认为每个实验装置中的植物株数应______________________________。
(3)该小组实验结果如表所示，从此表中看出，该小组研究的因变量为________，你从表中得出的结论是___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ：为探究菖蒲(一种湿地植物)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：
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)。
听课记录：　
　
七、补充完善类实验
1．概述
补充完善类实验是依据给出的实验目的、具体材料及一些附加条件，来补充完善实验的相关内容，主要包括补充实验材料、原理、步骤、结果等几个方面。
2．类型
(1)补充完善实验材料
①条件：已知实验目的、部分实验步骤。
②补充完善角度：a.获取实验目的中的有关________信息。b.做对照时所需材料。此类试题往往是空白对照，故实验材料应有________。c.相同处理操作对象时所需材料。
(2)补充完善实验原理
①条件：已知实验目的。
②补充完善角度：根据实验目的中的________，而后联系教材相关知识进行作答。
(3)补充完善实验步骤
①条件：已知实验目的、实验材料、部分实验步骤。
②补充完善角度
依据实验操作的一般步骤，即：________编号→________处理→相同处理→________现象。
a．分组编号
根据实验目的，确定出需设对照类型，明确应分几组。
如探究生长素浓度对扦插枝条生根的影响，需设相互对照，一般分5～6组。
b．对照处理
明确自变量，分清对照组、实验组应加何种物质。
c．相同处理
明确对操作对象做如何处理，这时要针对不同的操作对象进行具体分析。
d．观察现象
要依据实验原理，针对不同的操作对象，找出观察指标。
(4)补充完善实验结果
①分清实验类型
是验证性还是探究性，验证性只有________结果，根据实验目的、原理即可确定，探究性有________结果，实验中出现的可能结果都要一一列出。
②依据实验原理，明确对照组、实验组出现的现象。
探究示例8　(2010·安徽理综，29Ⅱ)面对去冬今春我国西南部分地区严重旱情，生物兴趣小组同学查阅资料发现，摩西球囊霉菌可以与植物根系形成共生体，能提高干旱条件下植物体内活性氧的清除能力，增强抗旱性。请完成实验设计，探究接种摩西球囊霉菌是否具有提高紫花苜蓿(牧草)的抗旱能力的作用。
材料用具：紫花苜蓿幼苗，摩西球囊霉菌菌种，栽培土(经灭菌处理的田园土与河沙混合，体积比9∶1)，大小一致的花盆……
方法步骤：(1)每个花盆中放置栽培土3 kg，并将花盆平均分成A、B两组。
(2)A组各花盆中________，B组各花盆中________。
(3)将等数量的幼苗移栽于各花盆中，置于________条件下培养。
(4)6周后，________处理10 d，每天观察、记录并统计________。
结果预测与分析：__________________学案46　生态环境的保护
考纲要求　1.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)。
一、人口增长对生态环境的影响
1．我国的人口现状与前景
(1)急剧增长的主要原因：生育率较高，死亡率逐渐下降，________过大。
(2)发展目标
①2020年，人口总数控制在________亿以内。
②21世纪中叶，人口总数达到峰值(接近________亿)。
2．人口增长对生态环境的影响
　
(1)________的压力；(2)水资源的压力；(3)________的压力；(4)森林资源的压力；(5)________的压力。
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
全球________变化、水资源短缺、________破坏、酸雨、土地________，海洋________、生物多样性锐减等。
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：生物圈内所有的________、动物和________，它们所拥有的全部________以及各种各样的________，共同构成了生物多样性，包括____________、物种多样性和________________。
(2)生物多样性的价值
①________：a.药用价值；b.工业原料；c.科研价值；d.美学价值。
②________：生态功能。
③______：未发现，不清楚的价值。
(3)措施
①________：主要指建立自然保护区。
②________：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：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________________的持久而协调的发展。
2．实现措施
(1)保护________________。
(2)保护环境和资源。
(3)建立________________________之间的协调与平衡。
探究点一　人口增长对生态环境的影响
分析人口增长对环境影响的模型，回答有关问题：
1．简述人口增长会给生态环境带来压力？
　
　
　
2．请简述人与自然和谐发展的措施？
　
　
思维拓展
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。
探究示例1　(2011·宿迁质检)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
听课记录：　
　
变式训练1　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(　　)
探究点二　全球性生态环境问题
理解生态环境问题成因及危害，完成下表：
主要的环境问题
成因
危害
____
大气中____过多
伤害叶、芽；使水体酸化，危害水生生物安全
____
____
大气中____等温室气体过多
气温升高，海平面上升
臭氧层破坏
______等物质大量排放
皮肤癌和白内障患病率上升；植物光合作用受到抑制
海洋污染
________、________进入海洋水体，海洋运输时________和倾倒污染物等
发生赤潮，影响水生生物生存
土地荒漠化
植被(如草原、森林等)破坏是主要原因
出现______
思维拓展
1．温室效应、酸雨问题的共性
(1)成因：植被减少(吸收CO2、SO2减少)，化学燃料大量燃烧(排放CO2、SO2增多)，超出了环境自动净化能力。
(2)防治措施：大量植树造林(增加吸收力)，开发新能源，减少化学燃料的燃烧(减少排放)。
2．海洋污染和土地荒漠化均是由于人类活动、掠夺式地开发利用自然资源及污染环境造成的。
3．图解
探究示例2　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
A．①②③④ B．①②④ C．①② D．②③④
听课记录：　
　
变式训练2　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
探究点三　保护生物的多样性
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？
　
　
思维拓展
1．多样性成因分析
(1)从分子水平看：
→
(2)从进化角度看：物种多样性与生态系统多样性主要是生物的不定向变异与定向选择在进化过程中共同作用的结果。
2．生物多样性的间接价值，即生物多样性对生态系统自我调节的能力，这是生态系统乃至整个生物圈稳态的基础，因此，生物多样性的间接价值远大于它的直接价值。
探究示例3　(2010·北京理综，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
听课记录：　
　
变式训练3　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
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
题组二　全球环境的问题
2．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
3．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
4．(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
5．(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
题组三　生物多样性
6．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
7．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
8．(2011·泰州质检)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
9．(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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.(2011·广东卷，28)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。有关该污染的部分研究如下，请回答：
(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种群年龄组成发生改变(如图)，请预测该种群数量的变化趋势。
图中数字表示各年龄期个体数占总个体数的百分比
(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。
11．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。
学案46　生态环境的保护
课前准备区
一、1.(1)人口基数　(2)①14.5　②16　2.(1)土地资源　(3)能源　(5)环境污染
想一想　主要依据是年龄组成和性别比例。
二、1.气候　臭氧层　荒漠化　污染
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)植物　微生物　基因　生态系统　遗传多样性　生态系统多样性　(2)①直接价值　②间接价值　③潜在价值　(3)①就地保护　②易地保护
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、1.自然、经济、社会　2.(1)生物多样性　(3)人口、环境、科技和资源消费
课堂活动区
探究点一
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。
探究示例1　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。]
变式训练1　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。]
思路导引　读图获取信息：A国人口数量与粮食产量呈反比；B国二者大致同步；C 国后期人口增长远超过了粮食产量的增长；D国后期人口增长与粮食产量呈负相关。
探究点二
酸雨　SO2　温室效应　CO2　氟利昂　生活污水　工业废水　石油泄漏　沙尘暴
探究示例2　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。]
变式训练2　B　[“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。]
探究点三
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。
探究示例3　C　[生物多样性的形成是长期自然选择的结果；群落演替过程中，生物的多样性会逐渐加强；一般来说，生态系统中物种多样性越高，生物系统中的组分就越多，食物网越复杂其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高。突变和基因重组导致生态系统遗传多样性的产生，从而为生物的进化提供了大量的原材料，其中，可能有一些会适应某种变化的、生存所必需的遗传类型，因此，遗传多样性的提高对生物的进化是有利的。]
变式训练3　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。]
构建知识网络
物种　生态系统　直接　可持续
课后练习区
1．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，关键是要解决人口膨胀这个问题。]
热点链接　人口与环境问题是一个永恒的话题，人口增长对环境影响的突出表现是环境污染，围绕生物学知识考查的主要有富营养化(蓝藻事件、水华与赤潮现象)、水污染(石油污染、工业废水排放、生活污水处理)、温室气体排放、DDT等有机磷农药引起的生物富集现象及危害等。
2．D　[臭氧层可以大量吸收太阳辐射中的紫外线。]
3．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。]
4．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。]
5．D
6．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。]
7．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。]
模型构建　保护生物多样性
8．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。]
9．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。]
知识链接　外来物种入侵——人类自找的麻烦
一个外来物种引入后，有可能因不能适应新环境而被排斥在系统之外，必须要有人类的帮助才能勉强生存；也有可能因新的环境中没有相抗衡或制约它的生物，而可能成为真正的入侵者，打破平衡，改变或破坏当地的生态环境。
外来物种的入侵可能引起：当地物种数量直接减少、改变当地生态系统和景观、生态系统抵抗力稳定性降低、土壤保持和营养改善能力降低、生物多样性保护能力降低等。
10．(1)减弱　细胞免疫和体液免疫都逐渐减弱　食物链(网)　(2)该种群的数量将越来越少。　(3)群落
(4)物种多样性　抵抗力稳定性　三丁基锡
解析　(1)由于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的合成，造成雌性动物体内雌性激素减少，所以繁殖功能减弱。胸腺是T淋巴细胞发育成熟的场所，胸腺萎缩后T淋巴细胞减少，则T淋巴细胞对应的细胞免疫减弱。在体液免疫中，T淋巴细胞分泌淋巴因子，刺激B淋巴细胞分化，所以T淋巴细胞减少，体液免疫也会减弱。(2)有机锡污染后，鱼的年龄组成由增长型变为衰退型，可以预测该种群的数量将会越来越少。(3)该题考查物种多样性的变化以及优势种的问题，这些都属于群落水平上研究的内容。(4)生态系统中的组分越简单，其自我调节能力越小、抵抗力稳定性越差。因为要探究细菌能不能分解三丁基锡，所以培养基中应添加三丁基锡，以便观察海洋底泥中的细菌能不能将其分解。
11．(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。
专题学案47　生态问题归纳拓展与集训
命题规律　从近三年考题看，本单元主要考查内容有：种群的数量特征、种群数量的增长规律、种间关系与群落演替、生态系统的物质循环和能量流动的特点及应用、生态系统的稳定性、全球生态环境、生物多样性等。
在命题角度上，以种群增长的数学模型结合现实生活中的实例进行分析，通过曲线、图表等信息进行结合分析考查；通过曲线分析群落的种间关系；联系新情景、考查群落的演替、生态系统及其稳定性、生态环境等，考查学生获取信息的能力和综合、比较、分析、推理等能力。
在命题形式上，种群的数量变化以图表结合的简答题为主，生态系统的结构、功能和稳定性结合在一起与环境生态问题以新情景、新材料的情景，以综合性选择题或综合性简答题的形式考查。
命题趋势　图表、曲线与新情景文字综合起来，考查理论知识的综合分析能力，可以是选择题，但以简答题居多，难度系数在0.65以上。结合生态系统的结构、原理分析具体生态系统的功能、生态问题、病虫害防治、环境保护等问题，多以简答题为主，难度系数在0.65左右。
一、种群数量变化曲线与种群增长率(种群增长速率)
1．“J”型曲线与种群增长率
(1)“J”型增长的数学模型为Nt＝________________，这种简单种群增长模型中λ表示该种群数量是一年前种群数量的________。
(2)λ＞1，种群数量________；λ＝1，种群数量________；0＜λ＜1，种群数量________；λ＝0，种群在下一代______。
2．“S”型曲线与种群增长速率
(1)图乙的Of段相当于图甲的______段，增长速率增大。
(2)图乙的f点相当于图甲的________点，增长速率最大。
(3)图乙的fg段相当于图甲的________段，增长速率不断降低。
(4)图乙的g点以后相当于图甲的________段，增长速率为0，但种群数量达到最大。
思维拓展
1．“增长率”是否就是曲线的斜率
种群数量的两种增长曲线(如下图)：“J”型增长曲线(图A)和“S”型增长曲线(图B)。
其实，在种群增长曲线中，增长率并不等于曲线的斜率，只有增长速率才等于曲线的斜率。“J”型增长曲线的增长率不变，但其增长速率(等于曲线的斜率)却逐渐增大。“S”型增长曲线的种群增长率一直下降，其增长速率(相当于曲线斜率)是先增后减。
2．“S”型增长曲线的开始部分是不是“J”型增长曲线
答案是否定的，这个问题可以从两个方面来理解：
(1)“S”型增长曲线的种群增长率是一直下降的，而“J”型增长曲线的种群增长率始终保持不变。
(2)“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线，如有些种群迁入一个食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想环境，迁入后种群数量马上就会呈指数形式增长，不存在适应过程；而“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段，始终存在环境阻力。
探究示例1　研究种群数量的变化规律对于野生资源的利用和保护有重要意义，如图是某海域野生鱼类在实施了休渔保护后的种群增长曲线，请据图回答下列问题：
(1)图中表示种群数量最大的点是________。
(2)图中表示种群增长速率最快的点是________。
(3)该种群的增长速率由缓慢逐渐加快是从________点开始的，环境阻力明显增大是从________点开始的。
(4)既要获得最大捕获量，又要使该动物资源的更新能力不受破坏，应使该动物群体的数量保持在图中________点所代表的水平上。
(5)在图中的ab段，能否认为种群数量的增长曲线呈“J”型，为什么？
________________________________________________________________________。
(6)在b点，种群数量增长快的原因是什么？
________________________________________________________________________。
听课记录：　
　
二、依据信息构建食物链的几种题型
1．曲线图呈现构建食物链
如图1为一定时间内某生态系统中几个种群的数量变化曲线，如果它们构成一条食物链，在一般的生态系统中，种群的相对数量与种群的能量呈正相关。从图示三条曲线与纵坐标的交点可以看出，此生态系统中________的相对数量最多，能量也最多，应处于__________营养级，________其次，________最少，分别处于第二、第三营养级，则食物链是________。
2．柱形图呈现构建食物链(网)
如图2在一个生态系统中有四种生物构成一条食物链。在某一时间分别测得这四种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物的总量。能量储存在有机物中，各营养级的有机物总量可以看作________含有的能量。在生态系统中，营养级越________，所占有的能量越________，反之，则越________。据此可以推出生态系统的食物链是丙→甲→乙→丁。
3．表格数据形式直接呈现(能量值)构建食物链(网)
下表是对某生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，Pg表示生物同化作用固定能量的总量。
营养级
A
B
C
D
Pg
15.9
870.7
0.9
141.0
所以根据能量多少和传递效率________可以确定食物链为B→D→A→C。
4．表格数据形式间接呈现(重金属、DDT等浓度)构建食物链(网)
如某生态系统中生物体内残留有机汞的情况如下表：
生物体
A
B
C
D
E
有机汞浓度(ppm)
0.05
7
0.51
68
0.39
注意本表直接呈现的是某生物体内有机汞浓度，并非能量值。有机汞存在生物富集现象，即随着营养级的________，汞浓度________，两者在数值上呈正相关，所以从表中有机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低，从而判断各生物能量值的大小。表中A有机汞浓度最低，属第一营养级，含能量也最多，________和________的有机汞浓度差不多，
表明两者属于同一营养级，________有机汞浓度最高，属最高营养级，含能量也最少，那么，最可能的食物链(如图)。
5．根据提供的捕食方面的信息构建食物链(网)
古树上有红蜘蛛、蚜虫、草蛉、七星瓢虫、麻雀、花喜鹊等6种动物，它们之间的关系是：草蛉、七星瓢虫捕食红蜘蛛、蚜虫；红蜘蛛、蚜虫以植物的各器官为食物；麻雀、花喜鹊以红蜘蛛、蚜虫、草蛉为食。
根据上述材料，画出该生态系统的食物网简图，以表示各生物之间的关系，图示如下：
三、生态系统的反馈调节
1．概念和类型
(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)类型：包括正反馈和负反馈。________调节在生态系统中普遍存在，是生态系统自我调节能力的基础。
2．正、负反馈调节的比较


负反馈调节
正反馈调节
作用
是生态系统自我调节能力的______，能使生态系统达到和保持平衡
使生态系统________
平衡状态
结果
________或________最初发生变化的那种成分所发生的变化
________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
探究示例2　某池塘中，早期藻类大量繁殖，食藻浮游动物水蚤大量繁殖，藻类减少，接着又引起水蚤减少。后期排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。关于上述过程的叙述，正确的是(　　)
A．早期不属于负反馈，后期属于负反馈
B．早期属于负反馈，后期不属于负反馈
C．早期、后期均属于负反馈
D．早期、后期均不属于负反馈
听课记录：　
　
四、水污染及其净化
思维拓展
1．淡水湖泊和江河中由于氮、磷元素污染导
致的藻类等微生物爆发，叫做水华。海湾水域形成的类似情况，叫做赤潮。这样的水体污染会使渔业遭受重大经济损失，使邻近地域人们的饮水受到直接威胁。
2．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过滤、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。
3．处理污染水体、土壤常借助于微生物的分解作用——特别关注微生物代谢类型与环境关系。
(1)自养型微生物处理无机物污染，如富营养化问题的解决、重金属污染等。
(2)异养型微生物处理有机物污染，如生活污水、农药等。
(3)异养需氧型微生物处理时保证充足的空气——采用搅拌、通气等措施。
(4)异养厌氧型微生物处理时保证厌氧环境——密封、池底沉积物等措施。
探究示例3　下图中甲为某清洁水体在遭受一次性有机物轻度污染后，污染物含量的变化。则水体中好氧型微生物数量变化的曲线最可能接近于图乙中的曲线是(　　)
1．种群在有环境阻力条件下，呈“S”型曲线增长。结合下图分析，下列相关叙述中正确的是(　　)
A．“S”型曲线增长的自然种群，如果Nt＝N0·λt，则其中λ是一个变化值
B．为保护鱼类资源，捕捞的最佳时机应选择在c点
C．若图示为蝗虫种群增长曲线，则虫害防治应在c点之后
D．图中表示种群增长速度最快的点是b点
2．(2011·镇江调研)研究人员根据黄杉胸径的大小划分了不同龄级，对种群A(自然状态)和种群B、C(不同人为干扰强度)进行了取样调查，结果如下图。由此得出的结论正确的是(多选)(　　)
A．不同人为干扰条件下，黄杉种群均表现为增长型
B．适度的人为干扰对低龄级黄杉的生长较为有利
C．种群A中各龄级数量适中，营养级能量将保持相对稳定
D．种群C中高龄级黄杉数目锐减，随时间推移种内斗争将会增加
3．生活废物中常有生活污水、洗涤剂、生活垃圾、塑料袋等，对其处理的描述正确的是(多选)(　　)
A．未经处理便直接排放到河流的污水含有机物多，会引起水质富营养化
B．洗涤剂帮助杀死腐生性细菌和腐生性真菌，利于污水处理厂处理污水
C．生活垃圾是土壤污染的重要因素，且有机物降解时还会吸引害虫传播疾病
D．塑料袋、一次性饭盒等制品不易降解，对环境污染较大，应减少使用
4．有研究表明，一些生活在阔叶树上的食叶甲虫是落叶林中的重要生物。假如没有这些甲虫，落叶层将严重堆积，最终导致落叶林生长不良。以下分析有误的是(　　)
A．食叶甲虫处于营养结构中的第二营养级
B．食叶甲虫属于该生态系统中的分解者
C．食叶甲虫对落叶林的物质循环有促进作用
D．食叶甲虫在能量金字塔中不应位于最底层
5．生态学家高斯(Gause)在0.5 mL培养液中放入5个大草履虫，在培养了5 d之后，大草履虫的数量基本维持在375个左右。对此实验认识不正确的是(　　)
A．高斯实验得到的K值受到培养液容量的限制
B．高斯实验得到的K值是375
C．在相同条件下培养变形虫，K值也是375
D．重复此实验，K值有可能不同
6．下图是某生态系统物质和能量流向示意图。下列有关叙述正确的是(　　)
A．X1过程的完成必须依赖于一种具有双层膜结构的细胞器
B．X1过程吸收的CO2总量与Y1、Y2、Y3……及Z过程释放的CO2总量相等
C．当该生态系统处于相对稳定的状态时，X3过程的能量值约为X1过程能量值的1%～4%
D．Z1、Z2、Z3……过程提供的有机物中的碳将全部转变为Z过程释放的CO2中的碳
7．(2011·南京调研)下列实例中，不属于“生态系统具有自我调节能力的典型实例”的是(　　)
A．矿质元素被绿色植物吸收，其枯枝落叶腐烂后又还给土壤
B．被轻度污染的水体经过理化作用而得到净化
C．由于大火烧毁的森林通过繁殖作用得到恢复更新
D．过度开垦草原，毁林造田使气候失调，土地沙漠化
题 号
1
2
3
4
5
6
7
答 案
8.(2011·山东卷，26)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下图所示。
(1)图中食物网较简单，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，则会导致该草原的____________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鼠的种群数量时，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。
9．(2011·安徽理综，29Ⅱ)大熊猫和华南虎都是我国的珍稀保护动物，它们体型相近，曾经同域分布，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。
专题学案47　生态问题归纳拓展与集训
课堂活动区
一、1.(1)N0λt　倍数　(2)上升　稳定　下降　灭亡
2．(1)ac　(2)c　(3)cd　(4)de
探究示例1　(1)d　(2)b　(3)a　c　(4)b　(5)不能，“S”型曲线与“J”型曲线并不重合，图中ab段增长仍然受到环境阻力的影响，并不是理想的条件　(6)在此处，生物已达到一定的初始数量，而且已经适应了环境，此时的资源和空间比较充足，天敌较少
解析　“S”型曲线的成因是环境资源有限，种群有K值。“S”型曲线中种群的增长速率先变大，后变小，最后达到K值时种群的增长速率为0。由于在K/2时，种群的增长速率最大，所以在利用野生生物资源时，应在K/2时，这时种群数量的恢复速度最快，获得的野生生物资源多。“S”型曲线的起始段与“J”型曲线相似，但有着本质的区别，“S”型曲线是在有限资源空间下种群增长曲线，而“J”型曲线是在理想的无限的资源空间条件下种群增长曲线。K/2增长速度最快，这是由于种群已有足够的初始数量，且食物、空间资源充足，种群的出生率很大，而死亡率很小，故种群增长速率最大，增长速度最快。
二、1.乙　第一　丙　甲　乙→丙→甲　2.各营养级　低　多　少　3.10%～20%　4.增加　增加　C　E　D
三、1.(2)负反馈　2.基础　远离　抑制　减弱　加速
探究示例2　B　[水蚤以藻类为食，早期藻类大量增多，水蚤增多。因水蚤大量繁殖，导致藻类减少，这属于负反馈，而后期因污染导致水蚤死亡，水蚤的死亡又加重了污染，属于正反馈。]

四、增多　增多　N、P　赤潮
探究示例3　D　[解答本题时要注意的是“一次性有机物污染”，而不是连续污染。有机物的分解主要靠好氧微生物，因为开始污染物含量较多，所以微生物的数量在一定时期内逐渐增加，但随着微生物的分解作用，污染物逐渐减少，导致微生物的斗争加剧，出生率下降、死亡率增大，微生物数量减少。]
课后练习区
1．A　[为保护鱼类资源，捕捞后鱼的种群数量应维持在c点。害虫防治应该在b点以前。种群增长速度最快的是c点。由于种群的增长受环境阻力的影响，因此λ(表示种群数量是一年前种群数量的倍数)发生变化。]
方法技巧　有关种群增长曲线的辨析
(1)种群数量变化曲线与增长速率曲线不同：把握种群的数量增长方式时，要从增长条件、增长率变化、有无K值等几个方面进行把握。“J”型增长是在一种理想条件下形成的，自然界中的“J”型增长往往是短时期的，如一个物种迁入一个新的环境后的短期内的增长。大多数种群的数量增长呈“S”型增长。
(2)“增长率”是否就是曲线的斜率：增长率是单位时间内增长的个体数/初始个体数；增长速率是单位时间内增长的个体数/时间。
其实，在种群增长曲线中，增长率并不等于曲线的斜率，只有增长速率才等于曲线的斜率。“J”型增长曲线的增长率不变，但其增长速率(等于曲线的斜率)却逐渐增大。“S”型增长曲线的种群增长率先不变后下降，其增长速率(相当于曲线斜率)是先增后减。
(3)“S”型增长曲线的开始部分是不是“J”型增长曲线
答案是否定的，这个问题可以从两个方面来理解：
①“S”型增长曲线的种群增长率是先不变后下降，而“J”型增长曲线的种群增长率始终保持不变。
②“J”型增长曲线是一种理想条件下的种群数量增长曲线，如有些种群迁入一个食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害的理想环境，迁入后种群数量马上就会呈指数形式增长，不存在适应过程；而“S”型增长曲线的前段是种群对新环境的一个适应阶段，始终存在环境阻力。
2．ABD
3．ACD　[处理有机物污染时可以用微生物将其分解，杀死微生物不利于污水处理。]
4．B　[根据题干信息，食叶甲虫与阔叶树是捕食关系，因此食叶甲虫属于该生态系统中的消费者，处于生态系统的第二营养级，因此B选项错误。]
5．C　[在有限的资源条件下，种群的数量会在一定时期内稳定在一定的水平上，从而达到K值，故A、B两个选项都是正确的；若重复此实验，由于时间、培养条件等的不同，K值有可能不同，D项也是正确的；若在相同条件下培养变形虫，由于变形虫与大草履虫对生活资源的要求不同，其K值一定不同，所以C项是不正确的。]
方法链接　种群数量变化的几种数学模型
种群生态学研究的核心是种群的动态问题。种群增长是种群动态的主要表现形式之一，它是在不同环境条件下，种群数量随着时间的变化而增长的状态。反映种群数量变化的常见数学模型有：
(1)公式模型：如“J”型增长种群的数量变化可以表示为Nt＝N0·λt[Nt代表t年后种群数量，N0代表种群的初始数量，λ表示相邻两年(生物的两代)种群数量的倍数]。公式模型具有数量精确的优点，但公式模型比较抽象且理想化。
(2)表格模型，通过统计表的形式反映种群数量变化情况，表格模型相对比较直观，但由于表格容纳的信息有限，表格模型往往不能完全反映种群数量的变化趋势。
(3)曲线模型，如“J”型、“S”型增长曲线等。曲线模型是最直观的数学模型，根据曲线模型可以预测种群数量变化趋势。
(4)其他数学模型，如柱形图、饼状图等。
6．C　[X1过程为光合作用，多数植物的光合作用在叶绿体中完成，少数生物如蓝藻没有叶绿体也可完成光合作用，故A选项错误；X1过程吸收的CO2总量应大于Y1、Y2、Y3、……及Z过程释放的CO2总量，故B选项错误；能量在食物链中的传递效率为10%～20%，故X3过程的能量值约为X1过程的能量值的1%～4%，故C选项正确；生产者、消费者体内的有机物除了被分解者分解外，还有一部分用于自身生命活动，转化为其他物质，故D选项错误。]
知识链接　生态系统的能量流动过程可以用下图表示
流入每一营养级的能量去向可从以下两个角度分析：
(1)定量不定时分析：流入某一营养级的一定量的能量，在足够长的时间内的去路有三条：①自身呼吸散热消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用。但这一定量的能量不管如何传递，最终都以热能形式从生物群落中散失，只有生产者源源不断地固定太阳能，才能保证生态系统能量流动的正常进行。
(2)定量定时分析：流入某一营养级的一定量的能量，在一定时间内的去路可有四条：①自身呼吸散热消耗；②流入下一营养级；③被分解者分解利用；④未被自身呼吸消耗，也未被下一营养级和分解者利用，即“未利用”。如果是以年为单位研究，第4部分的能量将保留给下一年。
7．D
8．(1)自我调节(或反馈调节、负反馈调节)　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
解析　(1)抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力。生态系统之所以具有抵抗力稳定性，是因为生态系统内部具有一定的自我调节能力。生态系统的自我调节能力有大有小，因此，抵抗力稳定性有高有低。一般地说，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。生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量以及生物成分(生产者、消费者和分解者)，图中的生物组成成分缺少了分解者。
(2)据图分析，鹰所在的食物链有三条，分别占据着第三营养级和第四营养级，它所获得的能量最低值要按照最长食物链(草→鼠→蛇→鹰)、最低能量传递效率(10%)来计算，即10 000×10%×10%×10%＝10 kJ；它所获得的能量最高值要按照最短食物链(草→鼠或兔→鹰)、最高能量传递效率(20%)来计算，即10 000×20%×20%＝400 kJ。若去除蛇，且狐的数量不变，则兔的数量不变，而鼠的数量增多，去除蛇后，因为鹰的食物来源还有兔和鼠，且通过更短的食物链获得鼠的能量，故鹰的数量增多；若外来物种入侵到当地生态系统，外来物种会以当地物种为食物，或与当地物种竞争食物、空间等资源，会使当地生物多样性锐减甚至丧失。
(3)图中兔与草、狐、鹰形成捕食关系，与鼠形成竞争关系，两种种间关系都影响到兔种群的数量变化；兔和鼠都以草为食，鼠的数量增加势必影响兔种群的数量变化；兔和鼠都以草为食，鼠的数量增加势必影响兔种群的繁殖，增加的400只鼠争夺了100只兔的食物，所以兔种群的K值是1 000－100＝900只。标志重捕法是根据重捕到的动物中标记个体数占总个体数的比例来估计种群密度。其计算公式是M/N＝m/n(其中N表示种群内个体总数，M表示第一次捕捉到并标记个体数；n表示第二次捕捉数；m表示第二次捕捉个体中标记数)，则N＝Mn/m，若部分标记个体迁出，即m值偏小，N值会偏高。
(4)动物机体缺水时体内细胞外液渗透压升高，刺激下丘脑内的渗透压感受器产生兴奋，兴奋经反射弧传导到垂体，促进抗利尿激素的释放。抗利尿激素促进肾小管和集合管对水分的重吸收，减少尿的排放，以保持体内水分平衡。
9．(1)大熊猫比华南虎的营养级低，获得的能量相对较多　(2)化学信息　(3)基因交流　(4)环境容纳量(或K值)
解析　(1)大熊猫是初级消费者，属于第二营养级，华南虎是三级或四级消费者，属于第四或第五营养级。在食物链中，所处营养级越高，能量传递过程中损耗的能量也就越多，处于该营养级的生物同化的能量就越少。(2)生态系统中的信息分为物理信息、化学信息和行为信息，生物在生命活动过程中，还产生一些可以传递信息的化学物质，如本题中的大熊猫尿液和肛腺分泌物即为化学信息。(3)通过建立生态廊道使各个孤立的种群沟通，可以加强基因交流，促进生物进化。(4)建立自然保护区可以为生物创造良好的生存环境，提高环境容纳量(或K值)。
专题学案48　生物实验与探究
考纲要求　1.教材基本实验(Ⅱ)。2.实验设计及分析(Ⅰ)。3.实验评价与修订(Ⅰ)。
命题规律　在各套高考卷中，实验作为重要内容，突出了对学生学习能力和科学素养的考查，而且常常作为全卷的压轴题。分析近三年高考可以看出，对于教材实验，一般不单独考查一个，而是将几个实验综合在一起进行考查。对于教材以外的拓展实验，一般是创设情境，利用所学的实验技能、方法进行分析、解答。具体如下：
1．以教材所列实验内容为命题素材，以对实验技术的掌握，对实验原理、实验程序、实现现象、实验结果等内容的分析、归纳与总结为基本要求，重点考查实验过程、操作技能及分析推导能力，以及运用恰当的语言对实验结果作出科学描述和解释的能力。试题基础性强，难度较小或适中。这类题目在高考中考查较多，如2010年江苏卷第19题、2009年福建理综第1题、2008年江苏卷第4题等。
2．以技术为背景而设计的各项实验，重点考查基础知识、基本理论及运用已有知识在新情境下解决新问题的能力。试题具有较强的综合性，但难度适中，如2009年江苏卷第32题，探究肝脏小块对有机物X是否具有解毒作用；2008年宁夏理综第29题，考查了用硫酸铵溶液分离蛋白质。
3．以给出的材料为基础，要求根据现有条件，设计实验程序，预测实验结果，对实验结果进行合理的分析和解释。题目所需背景知识也可能与教材内容无关，所要验证的事实由题目提供的材料告知，因此需要阅读材料，再通过分析，设计出严密的实验方案，如2010年浙江理综第29Ⅱ、2010年安徽理综第29Ⅱ、2009年广东卷第36题、2009年福建理综第26题等。此类题目考查了考生独立完成实验的能力，包括理解实验原理、实验目的及要求；了解材料、用具；会控制实验条件(如设置对照、重复实验、控制无关变量等)和使用实验仪器；会处理实验安全问题；能观察和解释实验现象、数据，得出合理的结论，较好地反映考生的综合素质(如自学能力、收集处理信息的能力、语言表达能力、逻辑思维能力等)。此类题目符合当前高考改革的需要，并成为目前高考命题的热点题型。
4．给出实验的原理、步骤等，对实验能否完成实验目的作出评价，或对实验中的错误进行修订，如2008年江苏卷第29题。此类题目在高考中相对较少。
在实验设计中，还有一类题目是设计表格用以填入记录的数据，如2010年浙江理综第29题。
纵观近几年高考试题，高考实验的命题形式多种多样，绝不仅仅局限于做过的实验，其特点是“情在书外，理在书中”，主要以考查能力为主，具体命题角度也呈现多样化，如补充实验步骤、预测实验结果、设计实验程序、探索实验中各种因素对实验的影响、探索生物的某种生理作用等。
考查题型上，主要以简答题形式出现，选择题相对较少。
命题趋势　实验题是高考必考的内容，也是命题的热点。高考生物实验的考查，一是重视实验回归教材：从内容上看，既可对教材实验内容直接考查，也可对教材相关实验的原理和方法进行拓展考查。从形式上看，不是简单机械的重复，而是通过创设新的实验情境，考查考生对教材实验的分析、理解和提取新信息的能力；二是重视对探究能力的考查：既有以实验操作技能训练为主的试题，又有以检验已知的事实、概念或原理为主的验证性试题，作为相对成熟的考查模式，探究性实验仍然是未来两年高考的重点和热点，题型以简答为主，难度0.56，不易得分。
一、考纲要求的教材实验归纳分类
实验类型
实验名称
实验一般程序
显微镜
观察类
1.用高倍显微镜观察几种细胞
2.观察DNA和RNA在细胞中的分布
3.用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
4.观察植物细胞的吸水和失水
5.观察细胞的有丝分裂和减数分裂
取材→(染色)→____→
显微观察→结论
探究性
实验
1.影响酶活性的条件
2.探究酵母菌细胞呼吸的方式
3.低温诱导染色体数目变化
4.植物生长素类似物对插条生根的作用
____编号→____对照→条件____
→观察比较→得出____
5.探究培养液中酵母菌种群数量的变化
6.探究水箱(或鱼缸)中群落的演替
处理→______→结论
验证性
实验
1.检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
2.绿叶中色素的提取和分离
____材料→材料______→
检测或分离→____
模拟实验
1.通过模拟实验探究膜的透性
2.模拟探究细胞大小与物质运输的关系
3.模拟尿糖的检测
选择材料→____研究
→结论
调查类
实验
1.种群密度的取样调查
2.调查常见的人类遗传病
3.土壤中小动物类群丰富度的研究
4.环境污染对生物的影响
选择课题→课题选择理由→
收集、处理____→结论
探究示例1　(创新预测)由实际调查获得的事实证据及数据，经过科学的统计和分析，可获得一些规律性的结论。下列有关调查、实习的内容正确的一组是(　　)
内容
方法
实验要点
A
人群中遗传病
实际调查法
一定要选择群体中发病率较高的单基因遗传病
B
种群密度
样方调查法
随机选取不同大小的样方，统计种群密度平均值
C
设计并制作小生态瓶
模拟淡水生态系统
将多种生物放入广口瓶中，一定要在直射光下
D
调查环境污染对生物的影响
实际调查法、实验法等
可选择SO2处理植物、探索酸雨对植物的影响
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二、生物学中常见的试剂
试剂
作用对象
颜色
备注
斐林试剂
还原糖
______
________，需水浴加热
双缩脲试剂
______
紫色
先加____液，再加____液
苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液
脂肪
____
______
有毒害性和致癌性
甲基绿
______
绿色
DNA、RNA都存在时混合使用
吡罗红
RNA
____
健那绿
线粒体
______
活染法
龙胆紫(醋酸洋红)
______
____
紫(红)色
染色前必须漂洗彻底
探究示例2　(2011·山东卷，6)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)染色观察动物细胞中的线粒体
D．甲基绿、派洛宁(吡罗红)染色观察动物细胞中的DNA和RNA
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三、中学实验有关的一些最常见的经典性的实验方法汇总
1．实验结果的显示方法
(1)光合速度——________释放量或________吸收量或淀粉产生量。
(2)呼吸速度——________吸收量或________释放量或淀粉减少量。
(3)原子途径——____________示踪法。
(4)植物细胞液浓度大小——质壁分离、体积的变化。
(5)植物细胞是否死亡——质壁分离。
(6)甲状腺激素作用——动物耗氧量，发育速度，神经系统兴奋性等。
(7)生长激素作用——生长速度(体重变化，身高、身长变化)。
(8)胰岛素作用——动物活动状态、血糖浓度。
(9)菌量——菌落数或亚甲基蓝褪色程度。
2．实验条件的控制方法
(1)增加水中氧气——泵入空气或吹气或放入绿色植物。
(2)减少水中氧气——容器密封或油膜覆盖或用凉开水。
(3)除去容器中CO2——NaOH溶液。
(4)除去叶中原有淀粉——置于________环境(饥饿处理)。
(5)除去叶中叶绿素——酒精加热。
(6)避免光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光。
(7)平衡密闭容器中CO2——________溶液。
探究示例3　下图表示三株脱淀粉(经充分“饥饿”处理)的同种相似植株放在不同的玻璃钟罩内。以下关于本实验的叙述中最准确的是(　　)
A．证明光合作用的速率随CO2浓度的增大而增大
B．证明光合作用的必需条件是CO2
C．证明过多的CO2阻碍光合作用
D．证明NaOH能促进光合作用
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变式训练1　(2009·浙江卷，5)对某动物细胞进行荧光标记实验，如下示意图所示，其基本过程：①用某种荧光染料标记该动物细胞，细胞表面出现荧光斑点。②用激光束照射该细胞表面的某一区域，该区域荧光淬灭(消失)。③停止激光束照射一段时间后，该区域的荧光逐渐恢复，即又出现了斑点。
上述实验不能说明的是(　　)
A．细胞膜具有流动性
B．荧光染料能与细胞膜组成成分结合
C．根据荧光恢复的速率可推算出物质跨膜运输的速率
D．根据荧光恢复的速率可推算出膜中蛋白质或脂质的流动速率
四、生物实验中的变量与控制
1．变量的种类
变量是指可被操纵的特定因素或条件。据其在实验中的作用可分为两大类：
(1)自变量与因变量
自变量，指实验中由________________的因素或条件；因变量，指实验中由于________变化而引起的变化和结果。通常，自变量是________，因变量是________，二者具有因果关系。实验的目的在于获得和解释这种前因后果。例如，在“温度对酶活性的影响”的实验中，所给定的低温、适温、高温就是自变量，而由于低温、适温、高温条件变化，α-淀粉酶水解淀粉的反应结果也随之变化，这就是因变量，该实验即在于获得和解释温度变化(自变量)与酶的活性变化(因变量)的因果关系。
(2)无关变量与额外变量
无关变量，指实验中除自变量以外，可能还会存在一些________因素，对实验结果造成影响，这些变量称为无关变量。额外变量，也称干扰变量，指实验中由于无关变量所引起的变化和结果。显然，额外变量会对因变量有干扰作用。例如，上述实验中除自变量(低温、适温、高温)以外，试管洁净程度、α-淀粉酶的浓度和纯度、可溶性淀粉的浓度和纯度、试剂溶液的剂量、实验操作程序、温度处理的时间长短等等，都属于无关变量，要求对低温、适温、高温3组实验是等同、均衡、稳定的；如果无关变量中的任何一个或几个因素或条件，对3个实验组的给定不等同、不均衡、不稳定，则会在实验结果中产生额外变量，出现干扰，造成误差。
2．变量的控制
控制变量法是指控制其他因素不变，集中研究其中一个因素的变化，保证实验____________或将干扰因素降低到________程度。通过实验控制，尽量减小实验误差，以取得较为精确的实验结果。
(1)操纵自变量的方法：设法给研究对象施加干扰，造成研究对象的变化，从而使研究对象在被干扰状态中反映出某种现象和属性。
(2)检测因变量的方法：根据实验原理和实验条件确定观察、测量的指标和方法。具体：观察特异性的颜色变化、沉淀反应；观察形态结构、生理变化；测量生长发育速度；测量生化反应速度等。
(3)控制无关变量的方法(平衡控制)：排除因实验对象的个体差异带来的影响；设法创造稳定的相同的条件进行对照，以抵消或排除这些因素对实验对象的干扰；设法提供适宜条件，以排除不利环境条件对实验对象的影响；重复实验，排除偶然因素的干扰，减小实验误差。
(4)对照的方法：对照是实验控制的手段之一，目的还是在于消除________变量对实验结果的影响。通过设置对照实验，即可排除________变量的影响，又可增加______的可信度和说服力。
不论一个实验有几个实验变量，都应确定一个实验变量对应观测一个反应变量，这就是单一变量原则，它是处理实验中的复杂关系的准则之一。
探究示例4　(2010·淮安质检)下列对有关实验的变量的叙述，正确的是(　　)
A．在探究温度对酶活性影响的实验中，温度和pH是自变量
B．在模拟探究细胞大小与物质运输关系的实验中，正方体琼脂块的体积是无关变量
C．在探究植物生长调节剂对扦插枝条生根作用的实验中，插条生根数是因变量
D．在探究酵母菌呼吸方式的实验中，酒精是无关变量
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变式训练2　某人将刚孵出的蟑螂分甲、乙、丙、丁四组，分别喂含不同营养的食物(如下表)。表中的数字代表所含成分的多少，“－”表示没有此成分。由表中内容可知，该研究者想研究的对蟑螂发育有影响的物质共几种(　　)
甲
乙
丙
丁
抗生素
－
0.1
0.1
0.1
维生素
0.5
－
0.5
0.5
蛋白质
44
44
44
－
淀粉
66
66
66
66
A．1 B．2 C．3 D．4
五、探究性实验
1．探究性实验的基本模式
(1)理论假设的提出
提出问题，明确________x，提出假说。假说必须能被检验，常描述为：当x存在时，事件如何；当x改变时，事件若________，可证明……当事件________时，可得到何种结论。
(2)设计实验
①实验准备，包括实验器材及药品。
②设置变量x，观察x被满足及x发生变化时，事件是否发生，如何变化。
③设计对照实验。
④检查你的实验设计是否遵循了“________变量”、“平行实验”等原则。
(3)分析数据
实验结束时要对数据进行分析，看是否存在什么规律或趋势。它们能不能支持你的假说？它们是否指出了你在实验中存在的缺陷？是否需要收集更多的数据？
(4)得出结论
在下结论的时候，你要确定收集的数据是否支持原先的假说。通常需要________________实验才能得出最后的结论。
探究示例5　小王发现黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多。请设计一个实验方案，探究不同光照强度对大豆植株高度的影响，并预测实验结果。
实验材料和用具：大豆种子(200粒)、光照培养箱(光照强度范围0～10 000 Lux，温度、湿度等均可自行设定)、培养皿、直尺等。
(1)实验方案：
(2)实验结果预测：
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2．探究性实验与验证性实验的比较
比较项目
探究性实验
验证性实验
概念
指实验者在______实验结果的前提下，通过自己实验、探索、分析、研究得出结论，从而形成科学概念的一种认知活动
指实验者针对____的实验结果而进行的以____实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的______实验
实验目的
探究研究对象的____属性、特征以及与其他因素的关系
验证已知对象的____属性、特征以及与其他因素的关系
实验假设
假设一般采用“如果A，则B”的形式表达，是根据现有的科学理论、事实，对所要研究的对象设想出____或____可能性的答案、解释
因结论是已知的，故______假设问题
实验原理
因____内容而异
因____内容而异
实验步骤
①取材、分组、编号；②相同处理、不同处理；③进一步相同处理；④检测、观察、统计、分析
实验现象
____
________
实验结果预期
对应假设，分类讨论
____
实验结论
根据____的实验结果，进行分析
对应实验目的作出____结论
探究示例6
探究性实验
验证性实验
实验名称
鉴定某人____出现糖尿
验证某糖尿病患者尿液中__葡萄糖
实验原理
相同(斐林试剂与可溶性还原糖作用呈现砖红色沉淀)
实验步骤
相同(取尿液后加斐林试剂水浴加热，观察实验现象)
实验现象
____________砖红色沉淀
____砖红色沉淀
预期实
验结果
____________砖红色沉淀
____砖红色沉淀
实验结论
若____砖红色沉淀，证明此人出现糖尿；若______砖红色沉淀，证明此人不出现糖尿
糖尿病患者尿液中______葡萄糖
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六、设计型实验试题的解题突破和方法

2．实验设计时的一般步骤
(1)____、____、____
取材时要注意数量和生理及发育状态相同；用具要相同等。
(2)相同处理和不同处理
根据实验变量设置对照(注意：单一因素不同，其他因素相同且最适)。
(3)进一步的____处理
其他因素相同且最适的继续处理。
(4)检测、观察、统计、比较
必须找出具体的观察和记录对象，观察、记录、统计、比较实验数据和现象。
探究示例7　Ⅰ：长江的水体污染是由流入长江的次级河流(城市生活污水)污染引起的，某小组利用人工浮床技术对次级河流中水质净化进行研究，实验装置如图所示。
(1)图中植物的作用是___________________________________________________。
该植物采收后，可以直接用作饲料，也可干燥处理后用来提取________________等金属。
(2)该小组利用人工浮床开展了“菰(茭白)和菖蒲对生活污水净化效果的研究”。为了避免实验误差，你认为每个实验装置中的植物株数应______________________________。
(3)该小组实验结果如表所示，从此表中看出，该小组研究的因变量为________，你从表中得出的结论是___________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ：为探究菖蒲(一种湿地植物)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：
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)。
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七、补充完善类实验
1．概述
补充完善类实验是依据给出的实验目的、具体材料及一些附加条件，来补充完善实验的相关内容，主要包括补充实验材料、原理、步骤、结果等几个方面。
2．类型
(1)补充完善实验材料
①条件：已知实验目的、部分实验步骤。
②补充完善角度：a.获取实验目的中的有关________信息。b.做对照时所需材料。此类试题往往是空白对照，故实验材料应有________。c.相同处理操作对象时所需材料。
(2)补充完善实验原理
①条件：已知实验目的。
②补充完善角度：根据实验目的中的________，而后联系教材相关知识进行作答。
(3)补充完善实验步骤
①条件：已知实验目的、实验材料、部分实验步骤。
②补充完善角度
依据实验操作的一般步骤，即：________编号→________处理→相同处理→________现象。
a．分组编号
根据实验目的，确定出需设对照类型，明确应分几组。
如探究生长素浓度对扦插枝条生根的影响，需设相互对照，一般分5～6组。
b．对照处理
明确自变量，分清对照组、实验组应加何种物质。
c．相同处理
明确对操作对象做如何处理，这时要针对不同的操作对象进行具体分析。
d．观察现象
要依据实验原理，针对不同的操作对象，找出观察指标。
(4)补充完善实验结果
①分清实验类型
是验证性还是探究性，验证性只有________结果，根据实验目的、原理即可确定，探究性有________结果，实验中出现的可能结果都要一一列出。
②依据实验原理，明确对照组、实验组出现的现象。
探究示例8　(2010·安徽理综，29Ⅱ)面对去冬今春我国西南部分地区严重旱情，生物兴趣小组同学查阅资料发现，摩西球囊霉菌可以与植物根系形成共生体，能提高干旱条件下植物体内活性氧的清除能力，增强抗旱性。请完成实验设计，探究接种摩西球囊霉菌是否具有提高紫花苜蓿(牧草)的抗旱能力的作用。
材料用具：紫花苜蓿幼苗，摩西球囊霉菌菌种，栽培土(经灭菌处理的田园土与河沙混合，体积比9∶1)，大小一致的花盆……
方法步骤：(1)每个花盆中放置栽培土3 kg，并将花盆平均分成A、B两组。
(2)A组各花盆中________，B组各花盆中________。
(3)将等数量的幼苗移栽于各花盆中，置于________条件下培养。
(4)6周后，________处理10 d，每天观察、记录并统计________。
结果预测与分析：___________________________________________________________。
听课记录：　
　
1．下列有关生物学实验操作、材料、条件等方面的叙述，正确的是(　　)
A．“设计并制作生态缸，观察其稳定性”实验中，生态缸应放在黑暗密室中
B．“观察细胞有丝分裂”实验中，洋葱根尖细胞用吡罗红染色
C．“探究酵母菌种群数量动态变化”实验中，用培养液培养酵母菌
D．“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”实验中，叶绿体和线粒体都不需染色
2．(2011·山东卷，4)
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
3．生物实验中常用到对照，以下对照设置不正确的是(多选)(　　)
A．研究氧浓度对植物呼吸的影响时分别在黑暗和光照条件下进行
B．研究细胞核的功能，把蝾螈的受精卵横缢成有核和无核两部分
C．探究Ca2＋的主动吸收，使细胞外Ca2＋浓度大于或小于细胞内液
D．研究观察植物有丝分裂实验中解离的效果，使用龙胆紫溶液或醋酸洋红液染色
4．在下图Ⅰ装置甲与装置乙中敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻产生氧气量的影响。绘制成曲线如图Ⅱ(净氧气量＝光合作用产生的氧气量－细胞呼吸消耗的氧气量)所示。据图分析，下列叙述不正确的是(　　)
A．P处可以表示细胞呼吸消耗氧气的量，且温度越低，其绝对值越大
B．Q处净氧气量为零，是因为Q处小球藻光合作用较弱，光合作用速率等于细胞呼吸速率
C．甲、乙两管净氧气量差异的原因是乙管小球藻叶绿素合成受阻，影响光合作用
D．由图Ⅱ可知，无机盐也可影响光合作用强度
5．(2011·新课标卷，6)下表中根据实验目的，所选用的试剂与预期的实验结果正确的是(　　)
实验目的
试剂
预期的实验结果
A
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
醋酸洋红
染色体被染成紫红色
B
检测植物组织中的脂肪
双缩脲试剂
脂肪颗粒被染成红色
C
检测植物组织中的葡萄糖
甲基绿
葡萄糖与甲基绿作用，生成绿色沉淀
D
观察DNA和RNA在细胞中的分布
斐林试剂
吡罗红
斐林试剂将DNA染成绿色，吡罗红将RNA染成红色
6.下列有关实验设计的叙述中正确的是(多选)(　　)
A．实验材料的数量，温度和时间都可能是实验的变量
B．各种实验中都必须设置空白对照组，确保单一变量
C．数据测量应力求精确，因而需要多次测量求平均值
D．探究实验设计中，实验结果总是与提出的假设一致
7．某研究性学习小组搞设计实验，检测温度对种子萌发速率的影响。他们在四个培养皿中放置湿滤纸，然后在每个培养皿中随机放入10粒具有生活力的小麦种子，将四个培养皿标号并放置于不同温度的环境中。每天记录各培养皿中种子萌发总数，持续进行2周。如果你是该小组的一员，你认为下列哪个表格最适合记录实验结果(　　)

8.去除鼠的甲状腺，10 d后进行测试，与未去除甲状腺的鼠相比较，物质代谢低下，而且在血液中无法检出甲状腺激素。摘除后第5日开始连续注射用溶剂溶解的甲状腺激素5 d,10 d后物质代谢低下症状消失。由此推断甲状腺激素使物质代谢率提高。为证明以上推论，还需若干对照实验进行比较观察，最必要的是下列哪项实验(　　)
A．不去除甲状腺，不注射甲状腺激素对照组
B．注射甲状腺激素，切除甲状腺后第5日移植甲状腺
C．摘除后第5日开始，只注射前述实验用的溶剂
D．从手术后就开始注射与上述实验不同的溶剂溶解的甲状腺激素
9．某学生为了验证唾液的功能，做了如下一组实验：取甲、乙两试管，分别加入淀粉糊2 mL，甲试管又加入2 mL唾液，两试管同时放入37℃的温水中保持10 min后取出，各加入0.5 mL碘液，振荡，发现只有乙试管中呈现蓝色反应。此同学的实验程序中有一错误，请指出(　　)
A．乙试管应低温或室温
B．乙试管应加胃液
C．乙试管应加入与唾液等量的蒸馏水
D．应再加一支试管，内加些酸或碱
10．对下列图示的生物学实验的叙述正确的是(　　)
A．若图①表示用低倍显微镜观察正在发生质壁分离的紫色洋葱表皮细胞，可见其液泡体积逐渐变小，颜色逐渐变深
B．若图②是用低倍显微镜观察洋葱根尖某视野中的图像，则要看清处于分裂期的细胞，应将装片适当向右移动
C．若图③表示将显微镜镜头由甲转换成乙，则视野中观察到的细胞数目增多
D．若图④是利用2 m×2 m的样方调查双子叶草本植物苦荬菜的种群密度(圆圈表示个体)，则该样方内苦荬菜的种群密度为2.75株/m2
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
11.(2011·福建理综，26)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0 h、12 h、24 h、48 h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____________(实验序号)。
(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________阶段反应，该反应变化是___________________________________________。
12．为了探究生长素对早期幼苗生长发育的影响，某校生物兴趣小组以萝卜种子为材料设计了以下实验方案，假如你是其中一员，请你一起完成该研究方案。
(1)请为该研究方案拟一个名称：____________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验假设：____________________________________________________________。
(3)实验设计
A．材料用具：已萌发的生长状况相同的萝卜种子若干、移液管和培养皿若干、蒸馏水、滤纸、生长素溶液(浓度分别为100 mg/L、10 mg/L、1 mg/L、0.1 mg/L、0.01 mg/L)。
B．方法步骤：①_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②使用移液管，__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)如果实验处理的幼苗生长情况如下图所示，则可以判断生长素促进幼苗生长的最适浓度范围为________________，请建立坐标曲线图以统计结果。
(5)为了进一步探究促进早期幼苗生长发育的最适生长素浓度，你认为应采取怎样的措施？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
13．(2011·大纲全国卷，33)为探究不同条件对叶片中淀粉合成的影响，将某植物在黑暗中放置一段时间，耗尽叶片中的淀粉。然后取生理状态一致的叶片，平均分成8组，实验处理如下表所示。一段时间后，检测叶片中有无淀粉，结果如下表。
回答问题：
(1)光照条件下，组5叶片通过________作用产生淀粉；叶肉细胞释放出的氧气来自于________的光解。
(2)在黑暗条件下，叶片能进行有氧呼吸的组别是____________。
(3)组2叶片中合成淀粉的原料是__________，直接能源物质是________，后者是通过__________产生的。与组2相比，组4叶片无淀粉的原因是__________________________
________________________________________________________________________。
(4)如果组7的蒸馏水中只通入N2，预期实验结果是叶片中________(有、无)淀粉。
14．(2011·江苏卷，28)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)下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________________________________________________________________________。
专题学案48　生物实验与探究
课堂活动区
一、制片　分组　设置　处理　结论　观察　选择　处理　观察　模拟　材料
探究示例1　D　[调查遗传病的遗传方式应在患者家系内进行；调查遗传病的发病率最好选择群体中发病率较高的单基因遗传病并在人群中随机调查。种群密度的调查，随机选取的样方应该大小一致。设计的生态瓶，不能放在直射光下，以免高温对生物造成伤害。调查环境污染对生物的影响可采用实际调查法、实验法等，例如选择SO2处理植物、探索酸雨对植物的影响。]
二、砖红色　现用现配　蛋白质　A　B　橘黄(红)色　DNA　红色　蓝绿色　染色质(体)
探究示例2　C　[苏丹Ⅲ、龙胆紫、甲基绿和吡罗红都是大分子染色剂，不是活细胞所选择吸收的物质，用它们给细胞中的物质染色时，要用盐酸等杀死细胞以破坏细胞膜的选择透过性，从而让染色剂顺利进入细胞而实现染色，所以，A、B、D三项均不符合题意；而健那绿是一种活性染色剂，能在保持细胞活性的情况下给线粒体染色，C项正确。]
三、1.(1)O2　CO2　(2)O2　CO2　(3)放射性同位素
2．(4)黑暗　(7)NaHCO3
探究示例3　A　[比较三个装置可知，装置中的CO2浓度不同(Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅲ)，即实验变量为CO2浓度，研究的是CO2浓度与光合作用速率的关系。]
思路导引　①NaHCO3、NaOH的作用是什么？②NaHCO3溶液浓度不同，目的是什么？③光合作用的基本过程是什么？
变式训练1　C　[根据图示信息，放射性的荧光物质被激光束照射时荧光消失，停止照射荧光恢复说明荧光物质并没有跨膜运输。细胞膜具有流动性，激光束照射可加快细胞膜的流动。]
四、1.(1)实验者所操纵　自变量　原因　结果　(2)可变
2．不受干扰　最低　(4)无关　无关　实验结果
探究示例4　C　[在探究温度对酶活性影响的实验中，温度是自变量，pH是无关变量。在模拟探究细胞大小与物质运输关系的实验中，正方体琼脂块的体积是自变量。在探究酵母菌呼吸方式的实验中，酒精是要检测的因变量。]
变式训练2　C　[依据单一变量原则和等量性原则分析，丙组中含有4种营养物质，为对照组；甲、乙、丁三组都只缺少其中的一种，为实验组，故该实验研究了3种物质对蟑螂发育的影响。具体为：通过甲、丙两组研究抗生素对蟑螂发育的影响；通过乙、丙两组研究维生素对蟑螂发育的影响；通过丁、丙两组研究蛋白质对蟑螂发育的影响。]
五、1.(1)实验变量　发生　不发生　(2)④单一　(4)重复好几次
探究示例5　(1)实验方案：①实验材料：选出180粒大小一致的种子，分成6组，每组30粒，在培养皿中培养。
②培养条件：光照强度分别设为0、2 000、4 000、6 000、8 000、10 000 Lux；温度25℃，培养一周。
③测定指标：用直尺测量植株高度，计算每组的平均值。
注：要求至少分三组(三个处理)，每组有一定的种子数量，光照强度必须有0 Lux(黑暗)。
(2)实验结果预测：随光照强度增加，植株高度下降。
解析　该实验目的为探究不同光照强度对大豆植株高度的影响，实验变量为不同光照强度，反应变量为大豆植株的高度。书写实验方案的一般步骤为分组、对照培养、检测。预测实验结果时应通过分析题中给出的“黑暗中生长的大豆幼苗比阳光下生长的大豆幼苗高得多”信息进行预测。
2．不知晓　已知　验证　重复性　未知　已知　一种　几种　不存在　探究　验证　未知　已知　确定　可能　肯定
探究示例6　是否　含　出现或不出现　出现　出现或不出现　出现　出现　不出现　含
六、1.原理　变量　方法　装置　步骤　2.(1)取材　分组　编号　(3)相同
探究示例7　Ⅰ：(1)吸收水中的化学元素　铜、锌、汞
(2)多株且相等
(3)污水中N、P含量　两种植物不论单独种植还是等量混合种植净化效果均明显高于对照组(或菖蒲对总磷的去除效果明显高于菰和混合种植)
Ⅱ：(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
七、2.(1)②材料　蒸馏水　(2)②关键词　(3)②分组　对照　观察　(4)①一种　多种
探究示例8　(2)接种等量的摩西球囊霉菌菌种　不接种(或接种与A组等量的经灭菌处理的摩西球囊霉菌菌种)
(3)相同且适宜　(4)干旱(或停止浇灌)　紫花苜蓿死亡率(或存活率，或存活天数)　结果预测与分析：A组紫花苜蓿死亡率明显低于B组。这可能是接种摩西球囊霉菌提高了紫花苜蓿的抗旱能力(或A组紫花苜蓿死亡率等于或高于B组。这可能是接种摩西球囊霉菌不能提高紫花苜蓿的抗旱能力)
解析　本实验为探究性实验，实验过程应注意设置对照(实验组接种等量的摩西球囊霉菌，对照组不接种)，同时应注意在设置对照时等量原则的运用；应根据不同情况对结果进行预测，即实验结果具有不确定性。
课后练习区
1．C　[A项中，生态缸应放在较强的散射光下，以保证源源不断的能量供应；B项中，应该用龙胆紫等碱性染料使染色体着色；D项中，线粒体需用活细胞染料健那绿染色。]
2．D　[酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和CO2，气泡内的气体是CO2，A项正确；加水可以防止酵母菌与空气的接触，创造无氧环境，B项正确；若将水换成冷水，会降低酵母菌体内呼吸酶的活性，反应速率降低，气泡释放速率下降，C项正确；被分解的葡萄糖中的能量有三个去向：一部分转移至ATP，一部分以热能形式释放，其余的存留在酒精中，D项错误。]
3．ACD　[研究氧浓度对植物呼吸的影响应是用“不同浓度的氧气”形成对照进行实验。主动运输方式与其他方式相比，最主要的区别是需要消耗能量，故探究Ca2＋的主动吸收应以“是否需消耗能量”形成对照。研究观察植物有丝分裂实验中解离的效果，应用“是否经过解离液处理”形成对照。]
4．A　[P点无光照，小球藻不进行光合作用，此处为细胞呼吸消耗氧气的量。在一定温度范围内，温度升高，酶活性增强，呼吸作用加强，消耗O2量增多。]
5．A　[在观察根尖分生组织细胞的有丝分裂实验中，用碱性染料如龙胆紫溶液或醋酸洋红液进行染色，使细胞核中的染色体(质)着色，醋酸洋红液可将染色体(质)染色紫红色，A项正确。脂肪的检测试剂为苏丹Ⅲ染液或苏丹Ⅳ染液，双缩脲试剂是用来检测蛋白质的试剂，B项错误。植物组织中的葡萄糖属于还原糖，可用斐林试剂进行检测，看是否产生砖红色沉淀；而甲基绿可将DNA染成绿色，故C、D项错误。]
6．AC　[是否设置对照组根据实验目的确定，若为验证性实验则无需对照。实验的假设只是一种推测，要用结果来验证。若结果与假设一致，说明假设正确，反之，则假设错误。所以结果与假设不一定一致。]
7．C　[本题的研究性学习小组设计的实验变量为温度，其余均为无关变量，需控制为相同且适宜。C选项中将温度确定为单一变量体现了实验的意图，符合对照实验设计中的单一变量原则。]
8．C　[本实验的自变量为甲状腺激素，为了排除注射用溶剂对实验结果的干扰，必须设置只注射溶剂的对照组。]
9．C　[为了消除无关变量的干扰，通常要增设对照组。该同学的实验操作违背了这个原则，只给甲试管添加了2 mL唾液，而没给乙试管加入2 mL蒸馏水，应予以改进。]
10．A
11．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)　提高变异频率，加速育种进程；变异不定向，盲目性大；优良变异类型少(答出两点即可)
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
解析　Ⅰ.(1)脾脏是机体重要的免疫器官，含有免疫细胞；免疫活性物质除淋巴因子外，还有抗体和溶菌酶等。(2)细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡。表中细胞凋亡的相对值越小，表示发生凋亡的脾细胞数目减少。①②比较说明核辐射损伤加速小鼠脾细胞的凋亡，②③比较则说明IL－18能抑制核辐射损伤对小鼠脾细胞凋亡的影响。(3)第④组实验与第③组实验的不同是先注射IL－18再进行核辐射损伤处理，其目的是比较核辐射前注射IL－18与核辐射后注射IL－18对抑制脾细胞凋亡的影响。(4)用γ射线照射诱发基因突变，人工筛选后获得所需要的优良品种，这属于诱变育种，依据的原理是基因突变，其优点是能提高变异的频率，大幅度改良某些性状，从而加速育种的进程；缺点为变异的方向是不定向的，且有利的个体不多，需大量处理实验材料。
Ⅱ.(1)②中染色的结果是细胞核被染成绿色，细胞质被染成红色，故应是绿色的面积比红色的面积小；④中间期细胞也能着色，是整个细胞核(其中含染色质)被染成深色。(2)②中盐酸的作用是改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。②中盐酸的质量分数为8%，温度为30℃，处理的时间是5 min，④中盐酸的质量分数为15%，温度为室温，处理时间为3～5 min。(3)有氧呼吸的第三阶段的场所为线粒体内膜，其变化为第一、二两个阶段产生的[H]与氧结合生成水，同时释放出大量能量。
12．(1)探?学案50　克隆技术
考纲要求　1.植物的组织培养(Ⅱ)。2.动物的细胞培养与体细胞克隆(Ⅰ)。3.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)。
一、植物细胞工程
1．理论基础：细胞________性。
2．植物组织培养：____组织试管苗植物体
3．植物体细胞杂交
(1)过程
(2)意义：克服________________的障碍。
4．植物繁殖的新途径：(1)微型繁殖——高效快速地______________。(2)作物脱毒。
(3)人工种子的特点：后代无________；不受____________和地域限制。
二、动物细胞工程
1．动物细胞培养
(1)过程
(2)条件：____________的环境；营养——合成培养基；温度和pH(36.5±0.5℃，pH为7.2～7.4)；____环境：95%的________和5%的________。
(3)应用：生产生物制品、培养________动物、检测____________的毒性和进行医学研究等。
2．体细胞核移植(克隆)
(1)过程：(以克隆牛为例)
(2)存在的问题：成功率低；克隆动物的健康问题；克隆动物食品的安全性问题。
3．动物细胞融合
(1)原理：细胞膜的________。
(2)方法：聚乙二醇、________的病毒、电激等。
(3)意义：①突破有性杂交方法的局限，使____杂交成为可能；②细胞遗传、细胞免疫、肿瘤和生物新品种培育的研究；③__________的制备。
4．单克隆抗体
(1)制备
(2)特点：化学性质专一、________、________，并可以大量制备。
(3)应用：①作为诊断试剂：准确识别各种____________物质并特异性结合。②用于治疗疾病和运载药物：制成________。
探究点一　植物组织培养与植物体细胞杂交
1．理解植物组织培养的概念及培养条件，完成下列填空。
(1)概念：植物组织培养就是在________和人工控制条件下，将________的植物器官、组织或细胞培养在人工配制的培养基上，给予适宜的培养条件，诱导其产生______________、________，最终形成完整的植株。
(2)植物组织培养的条件：________，提供营养物质(有机物、无机物)、________和其他适宜条件。
2．依据植物体细胞杂交技术流程图(如图)，完成下列填空。
(1)①去除细胞壁的方法为________。
(2)②人工诱导的方法：a.________法包括离心、振动、____________等；b.化学法一般是用________________________________________________________________________。
(3)③指________，④指________。
(4)融合成功的标志是________________________。
(5)植物体细胞杂交利用了细胞膜具有一定的________和细胞的________的原理。
思维拓展
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。
探究示例1　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________________________________________________________________________。
听课记录：　
　
探究点二　动物细胞培养与核移植技术
1．简述动物细胞培养需要满足的条件？
　
　
　
2．完成下表填空，理解动物细胞培养与动物体细胞核移植过程与应用。
项目
动物细胞培养
动物体细胞核移植
原理
细胞增殖
动物细胞的细胞核具有全能性
过程
动物胚胎或幼龄动物的组织或器官细胞悬浮液→____培养→____培养→细胞群体
→→构建________→移植到代孕母体内→得到克隆动物
应用
利用动物细胞培养技术可生产____、干扰素、单克隆抗体等。还可以用于检测____物质，判断某种物质的毒性，以及临床医学
①加速家畜____改良进程，促进优良畜群繁育；②保护____物种，增加存活数量；③转基因克隆动物作为生物反应器，生产珍贵的医用蛋白；④作为____移植的供体；⑤用于组织器官的移植等
思维拓展
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。
探究示例2　(2010·浙江理综，4)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
听课记录：　
　
探究点三　动物细胞的融合与单克隆抗体的制备
完成下列填空：
1．原理：细胞膜的________。
2．诱导融合的因素：聚乙二醇(PEG)、________________、电激等。
3．意义：最重要的用途是制备________________。
4．单克隆抗体的制备过程
探究示例3　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__________________________________
________________________________________________________________________。
(5)单克隆抗体技术还有哪些用途？___________________________________________。
听课记录：　
　
题组一　植物组织培养与植物体细胞杂交
1．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
2．(2011·江苏卷，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的培养基培养筛选而获得
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
4．(2011·南京模拟)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
5．(2011·泰州模拟)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。
题组二　动物细胞工程
6．(2010·无锡模拟)在生物工程中一般都要用到酶，下列酶中属于动物细胞工程最常用的工具酶的是(　　)
A．限制酶 B．DNA连接酶
C．果胶酶 D．胰蛋白酶
7．(2010·潍坊模拟)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
8．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
9．(2011·无锡质检)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
题组三　综合题
10．(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
11．(2010·徐州质检)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__________________________________________。
学案50　克隆技术
课前准备区
一、1.全能　2.离体　愈伤　再分化　3.(1)原生质体　原生质体　诱导融合　(2)远缘杂交不亲和
4．(1)大量繁殖　(3)性状分离　气候、季节
二、1.(1)胰蛋白　未　原代　传代　(2)无菌、无毒　气体　空气　CO2　(3)转基因　有毒物质
2．(1)重组细胞　代孕
3．(1)流动性　(2)灭活　(3)①远缘　③单克隆抗体
4．(1)筛选　特定　(2)特异性强　灵敏度高　(3)①抗原　②生物导弹
课堂活动区
探究点一
1．(1)无菌　离体　愈伤组织　丛芽　(2)离体　激素
2．(1)酶解法　(2)物理　电刺激　聚乙二醇(PEG)诱导原生质体融合　(3)脱分化　再分化　(4)杂种细胞再生出细胞壁　(5)流动性　全能性
探究示例1　(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。(2)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。(3)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。
探究点二
1．(1)无菌、无毒的环境：培养液和所有的培养用具要进行无菌处理；通常还要在培养液中添加一定量的抗生素，以防培养过程中的污染；应定期更换培养液，防止细胞代谢产物积累对细胞自身造成危害。
(2)营养：液体合成培养基成分包括糖、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)温度和pH：哺乳动物多以36.5±0.5℃为宜；多数细胞生存的适宜pH为7.2～7.4。
(4)气体环境：95%空气＋5%CO2，O2是细胞代谢所必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH。
2．胰蛋白酶　原代　传代　减数第二次　重组胚胎　疫苗　有毒　遗传　濒危　异种
探究示例2　D　[保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上形成单层细胞。单一细胞经克隆后其基因型不变，二倍体细胞培养时通常为有限细胞系。恶性细胞系多为连续细胞系，可进行传代培养。]
探究点三
1．流动性
2．灭活的病毒
3．单克隆抗体
4．某抗原免疫过　诱导细胞融合　杂交瘤细胞　杂交瘤　大量增殖　专一抗体　能产生所需抗体　特异性强　灵敏度高
探究示例3　(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。
构建知识网络
①植物组织培养　②植物繁殖新途径　③作物新品种培育　④动物细胞培养　⑤单克隆抗体制备
课后练习区
1．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。]
2．D　[愈伤组织是一团排列疏松而无规则、高度液泡化的、呈无定形状态的、具有分生能力的薄壁细胞，不具有特定的结构和功能，A项错误；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，只有幼苗用秋水仙素处理后得到的植株才能稳定遗传，B项错误；人工种子中包裹的是再分化形成的胚状体或不定芽、顶芽和腋芽等，但不能是愈伤组织，C项错误；用特定的选择培养基可筛选出所需的突变体类型，如植物耐盐突变体的筛选可利用加适量NaCl的培养基进行，D项正确。]
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。]
4．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。]
5．(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。
6．D　[基因工程用到的是限制酶和DNA连接酶；植物体细胞杂交技术用到的是纤维素酶和果胶酶；动物细胞工程用到的是胰蛋白酶，它的作用是使动物组织中的细胞相互分散成为单个的细胞，便于在液体培养基中培养。]
7．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。]
8．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。]
9．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。]
10．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。]
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”。
学案51　胚胎工程
考纲要求　1.动物胚胎发育的基本过程(Ⅰ)。2.胚胎工程的理论基础(Ⅰ)。3.胚胎干细胞的移植(Ⅱ)。4.胚胎工程的应用(Ⅰ)。
一、受精
1．准备阶段：包括________和____________。
2．受精阶段：(1)精子与卵子相遇时，首先发生________，以形成精子穿越放射冠的通路。(2)防止多精子入卵受精的两道屏障是____________和____________作用。
记住了吗　判断卵子是否受精的标志是在卵黄膜和透明带的间隙可观察到什么结构？　
二、胚胎发育
1．卵裂期特点
2．早期胚胎发育的阶段
(1)桑椹胚：这一阶段的细胞都属于________。
(2)囊胚
(3)原肠胚：具有______、中胚层和______三个胚层，以及由内胚层包围的______。
三、体外受精和早期胚胎培养
1．体外受精阶段：(1)________的采集和培养；(2)____的采集和获能；(3)受精。
2．胚胎的早期培养
(1)培养液成分包括无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及________等物质。
(2)牛、羊一般培养到________或囊胚阶段；人的试管胚胎一般要培养到________________阶段。
四、胚胎工程
1．胚胎移植
(1)概念：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____________________的其他雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
(2)理论基础：①排卵后，供、受体________的生理变化是相同的。②早期胚胎形成后，在一定时间内处于______，未与母体子宫建立组织上的联系。③受体对外来胚胎基本上不发生________反应。④供体胚胎可与受体子宫建立正常的____________联系，而________不受影响。
(3)基本程序：①对供受体的____________。②配种或进行________。③对胚胎的收集、检查、培养或保存。④对胚胎进行________。⑤移植后的检查。
2．胚胎分割
(1)概念：采用机械方法将________切割成2等份、4等份或8等份等，经移植获得________或________的技术。
(2)材料：应选择发育良好、形态正常的________或________。
知道了吗　在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意将内细胞团均等分割，为什么？　
五、胚胎干细胞
1．来源：是由________或________中分离出来的一类细胞。
2．特点
探究点一　体内受精和早期胚胎发育
1．比较精子和卵子的发生，完成表格填空。
项目
精子
卵子
不
同
点
场所
睾丸的曲细精管
____(MⅠ)、________(MⅡ)
时间
从______开始，直到____________
MⅠ在________完成，MⅡ在________过程中完成
过程
特点
MⅠ和MⅡ是连续的，需变形；细胞质均等分配
MⅠ和MⅡ是不连续的，不需要变形，细胞质______分配
结果
形成____精子
形成____卵细胞和3个极体
相同点
原始生殖细胞的增殖为________，生殖细胞的成熟为减数分裂，
成熟过程均经过____复制和____分裂，子细胞染色体数目____
2.简述受精过程的两个阶段。
　
　
　
　
3．简述早期胚胎发育的过程和特点。
思维拓展
1．排卵是指卵子从卵泡中排出。
2．受精的标志是卵黄膜和透明带的间隙可以观察到两个极体，受精过程结束的标志是雌、雄原核融合成合子。
3．受精过程中有三大反应(作用)：顶体反应、透明带反应、卵黄膜封闭作用。三大反应(作用)的作用不同：顶体反应主要是形成精子穿越放射冠的通路；透明带反应是防止多精子入卵受精的第一道屏障；卵黄膜封闭作用则是防止多精子入卵受精的第二道屏障。
探究示例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
听课记录：　
　
探究点二　体外受精和早期胚胎培养
1．完成哺乳动物体外受精过程示意图：
2．完成胚胎的早期培养填空：
(1)培养液的成分：无机盐、______、______、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分和____等物质。
(2)当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向________或____保存。
思维拓展
1．早期胚胎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。
2．牛的体外受精技术水平最高。
3．胚胎早期培养液成分与动物细胞培养液成分基本相同，除无机盐、营养成分和调节物质外，还需要血清，两者都是液体培养基，但植物组织培养为固体培养基，其中加入琼脂，所需植物激素主要是生长素和细胞分裂素两大类。
探究示例2　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
听课记录：　
　
探究点三　胚胎工程的应用及前景
1．完成胚胎移植基本程序(以牛胚胎移植为例)。
2．完成胚胎分割基本程序。
3．简述胚胎干细胞的特征与应用前景。
　
　
　
　
思维拓展
1．与胚胎移植有关的几条规律
(1)该过程中两次使用促性腺激素，第一次对受、供体进行同期发情处理；第二次用于供体的超数排卵。
(2)该过程中的两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。
(3)产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛，性别取决于公牛提供何种类型的精子，二者与受体牛没有关系。
(4)冲卵的含义是从子宫中冲出胚胎，而非冲出卵子。
2．如何区分试管动物与克隆动物
试管动物
克隆动物
技术环节
①体外受精；②早期胚胎培养；③胚胎移植
①细胞融合；②早期胚胎培养；③胚胎移植
生殖方式
有性生殖
无性生殖
3.几项技术手段的比较
类型
过程及原理
遗传物质来源
后代性状表现
生殖方式
受精
卵移植
精子＋卵细胞受精卵母体
两个亲本
两个亲本的显性性状
有性生殖
核移植
主要来自供体细胞核，少量来自卵细胞质
主要性状与核供体相似，少量性状与卵供体相似
无性生殖
胚胎移植
胚
胎
分
割
移
植
同一受精卵胚胎多个母体
两个亲本
基因型相同，表现型基本一致
无性生殖
试
管
婴
儿
精子＋卵子受精卵一定阶段的胚胎胎儿
两个亲本
两个亲本的显性性状
有性生殖
探究示例3　(2010·南京二调)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________________________
________________________________________________________________________。
听课记录：　
　
题组一　早期胚胎培养和体外受精
1．(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
2．(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
3．(2011·苏州模拟)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
4．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。______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
题组二　胚胎工程的应用前景
5．(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
6．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
7．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。
题组三　综合题
8．(2010·连云港模拟)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。
9．(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________。
学案51　胚胎工程
课前准备区
一、1.精子获能　卵子的准备　2.(1)顶体反应　(2)透明带反应　卵黄膜封闭
记住了吗　两个极体。
二、1.(1)有丝分裂　(2)不增加　缩小　2.(1)全能细胞
(2)各种组织　胎膜和胎盘　(3)内胚层　外胚层　原肠腔
三、1.(1)卵母细胞　(2)精子　2.(1)血清　(2)桑椹胚　8～16个细胞
四、1.(1)同种的、生理状态相同　(2)①生殖器官　②游离状态　③免疫排斥　④生理和组织　遗传特性
(3)①选择和处理　②人工授精　④移植
2．(1)早期胚胎　同卵双胎　多胎　(2)桑椹胚　囊胚
知道了吗　若分割不均等会影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
五、1.早期胚胎　原始性腺　2.(1)细胞核　核仁　(2)全能性　(3)分化
课堂活动区
探究点一
1．卵巢　输卵管　初情期　生殖机能衰退　排卵前后　受精作用　不均等　4个　1个　有丝分裂　一次　两次　减半
2．(1)受精前的准备阶段
精子获能：正常情况下在雌性动物的生殖道内完成。
卵子的准备：发育到减数第二次分裂中期，才具备与精子受精的能力。
(2)受精阶段
获能的精子穿越放射冠和透明带，进入卵黄膜→精子外膜与卵黄膜融合，精子入卵→精、卵细胞经过一系列变化分别形成雄、雌原核→雄、雌原核充分发育后结合，形成受精卵完成受精过程。
3．受精卵：胚胎发育的起点
　↓
卵裂期：在透明带内进行有丝分裂，细胞数量不断增加，但胚胎总体积并不增加，或略有缩小
　↓
桑椹胚：细胞的全能性最高，是胚胎分割的最佳时期
　↓
囊胚：
　↓
原肠胚：内含原肠腔
探究示例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。]
探究点二
1．卵巢　精子　MⅠ　MⅡ　获能　化学　体外受精　
2．(1)有机盐　维生素　血清　(2)受体移植　冷冻
探究示例2　D　[冲出的卵子还不成熟，只有培养至减数第二次分裂中期时，才具有与精子受精的能力。在此之前，也要经历类似精子获能的处理。]
探究点三
1．同期发情　超数排卵　冲卵　胚胎　分娩
2．囊胚腔　透明带　滋养层　内细胞团　滋养层　性别鉴定
3．(1)特点
①形态方面：体积小、细胞核大、核仁明显。②功能方面：具有发育的全能性。③体外培养：可以增殖而不发生分化。可以冷冻保存，也可以进行遗传改造。
(2)应用前景
①ES细胞可用于治疗人类的某些顽症。利用ES细胞可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性，移植ES细胞可以使坏死或退化的部位得以修复并恢复正常功能。
②培育成人造组织器官，用于器官移植。
③对ES细胞的培养和诱导，为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供了有效手段。
④ES细胞可用于对哺乳动物个体发生和发育规律的研究。探究示例3　(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。
构建知识网络
受精卵　囊胚　内细胞团　胚胎分割　胚胎移植　获能
　成熟
课后练习区
1．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。]
2．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。]
3．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。]
4．(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。
5．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。]
6．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。]
7．(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。
8．(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。
9．(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。
学案52　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)。
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)食物安全：毒性蛋白、__________、营养成分的__________。
(2)生物安全：对____________的影响。
(3)环境安全：对________________的影响。
3．理性善待转基因技术
正确的伦理舆论导向；____________和________的保障。
二、生物技术的伦理问题：克隆人、试管婴儿、基因身份证。
思考　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：病菌、________、生化毒剂及经________的致病菌。
散布方式：通过________、____________等散布到敌方。
危害：对____________造成大规模杀伤后果。
2．禁止________的国际公约。
查一查　我国对生物武器的态度是什么？
　
探究点一　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．补充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________
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________
②可能产生抗________的杂草
③可能使疾病的传播跨越____障碍
④可能会损害生物______
⑤可能干扰________的多样性
思维拓展　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。
探究示例1　(2010·苏州模拟)某种转基因玉米能高效合成一种多肽类的蛋白酶抑制剂，积累于茎叶中，让取食它的害虫的消化酶受抑制无法消化食物而死亡。下列就该玉米对人类安全性的评论中，不符合生物学原理的是(　　)
A．不安全。这种玉米的果实(种子)中也可能含有蛋白酶抑制剂，使人食用后因无法消化食物而患病
B．不安全。该玉米的蛋白酶抑制剂基因可通过食物链富集并在人体细胞内表达，使人体无法消化食物而患病
C．安全。因为人与害虫消化酶的结构存在差异，玉米的蛋白酶抑制剂对人体很可能无影响
D．安全。人类通常食用煮熟的玉米食品，玉米的蛋白酶抑制剂已被高温破坏，不会影响人的消化
听课记录：　
　
变式训练1　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，缺少遗传变异特性，因此利用基因工程等现代科技手段提高其种质水平，具有重要意义。
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。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1)如何利用afp基因，通过转基因技术获得抗寒能力高的香蕉植株？
(2)在使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)
探究点二　关注生物技术的伦理问题
1．构建克隆人过程。
2．补充完成克隆人分类表，加深对治疗性克隆和生殖性克隆的认识。
类型
项目
治疗性克隆
生殖性克隆
区
别
目的
治疗________
用于生育，产生______
水平
____水平
____水平
联系
都属____繁殖；产生新个体、新组织，遗传信息相同
3.对比完成试管婴儿技术与设计试管婴儿技术。
设计试管婴儿
试管婴儿
技术手段
多了胚胎移植前进行________这一环节
不需进行________
实践应用
用于白血病、贫血病等疾病的____
解决________
二者都是____受精，体外早期胚胎发育，再进行________，从生殖方式上应为____生殖
思维拓展
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。
探究示例2　严重冲击婚姻、家庭和两性关系等伦理道德观念的技术是(　　)
A．基因检测 B．设计试管婴儿性别
C．克隆人 D．对植入前胚胎进行遗传学诊断
听课记录：　
　
变式训练2　(2011·济南质检)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)“治疗性克隆”的结果说明高度分化的体细胞的核仍然具有________。相同的胚胎干细胞，“克隆”的结果各种各样，如有的是胰岛细胞，有的是血细胞，有的是心肌细胞，究其本质原因是基因的________。
(2)重组的新细胞经过发育，要想获得基因型完全相同的两个胚胎，可采用________技术。
(3)若将上述技术用于白血病病人的骨髓移植，图中患者是O型血，提供卵细胞的女性是AB型血，则骨髓移植成功后患者的血型是________型。
(4)科学家为何要将患者的体细胞的核植入去核的卵细胞，而不直接用体细胞进行细胞培养？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)按上述方法克隆器官在器官移植方面的主要优点是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
探究点三　禁止生物武器
1．简述生物武器的特点及传播途径。
　
　
　
2．简述中国政府对待生物武器的态度。
　
　
思维拓展
1．生物武器的主要特点：拥有生命力、能够在宿主体内繁殖，并随宿主移动散布到不同的地方。
2．生物武器的种类
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
3.散布方式：吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫叮咬等。
4．人们对待生物武器的态度是：禁止生物武器的研发、生产、储存、扩散、使用。
探究示例3　把生物战剂做成干粉或液体，喷洒在空气中，形成有害的气雾云团，叫做生物战剂气溶胶。生物战剂气溶胶的颗粒很小，约为0.5～5微米，肉眼很难看见，渗透力强，杀伤范围广，被人吸入呼吸道后，可以进入肺泡和血管。所以使人致死量比其他感染途径剂量小，一些通常由食物或昆虫传播的致病原也可以通过气溶胶由呼吸道感染。
根据以上材料回答下列问题：
(1)有可能作为生物战剂气溶胶的致病原，应该分属于哪些生物类群？(请你至少指出三类)
①________________；②________________；③________________。
(2)生物战剂气溶胶通常从什么途径侵入人体？此外，它还可能通过什么途径侵入人体？(请你至少指出两条途径)
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
(3)你认为针对生物战剂的防御研究可能从哪些方面取得成效，并简要说明理论依据。(至少讲出一个方面)
________________________________________________________________________。
(4)有人说，生物武器给人造成的危害要远远超出核武器。你认为这种说法有道理吗？为什么？
听课记录：　
题组一　转基因生物的安全性
1．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
2．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
3．关于转基因食品的安全性评价应做到多环节。下面哪些属于转基因食品安全性评价的环节(　　)
①转基因农作物的研究　②转基因农作物的农田试种　③转基因农作物的大面积种植　④转基因食品的商品化
A．①② B．①②③ C．②③ D．①②③④
题组二　生物技术伦理
4．(2011·苏州质检)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
5．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
6．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__________________________________________。
7．(2011·南京质检)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？
8．“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
9．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
10．生物武器是指在战争中使人、畜致病，毁伤农作物的微生物及其毒素。通常包括致病菌、立克次氏体、衣原体、病毒和毒素等六大类。根据它们的类型，预测下列不是生物武器危害性特点的是(　　)
A．传染性强 B．传染范围广
C．传播途径多 D．传播不受气候影响
11．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。
学案52　生物技术的安全性和伦理问题
课前准备区
一、2.(1)过敏原　改变　(2)生物多样性　(3)生态系统稳定性　3.社会的监督　法规
二、思考　设计试管婴儿需对胚胎进行基因检测。
三、1.病毒　基因重组　食物　生活必需品　军队和平民
2．生物武器
查一查　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。
课堂活动区
探究点一
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．环境污染　新过敏原　除草剂　物种　多样性　生态系统
探究示例1　B　[本题考查酶的特性，基因的化学本质。基因是有遗传效应的DNA片段，属于大分子有机物，外源基因进入动物和人体的消化道后会被消化成小分子物质，不能直接进入动物和人体细胞内，更谈不上通过食物链的富集和在细胞内表达。]
变式训练1　(1)将afp基因插入土壤农杆菌的质粒，构建基因表达载体，通过农杆菌的转化导入香蕉受体细胞，成功转化的香蕉细胞通过组织培养形成植株。(2)引发的生态安全问题包括：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。
解析　本题属于材料分析题，考查转基因技术的过程及转基因生物的安全性。对于第(2)小题，要求回答转基因香蕉在生态安全方面可能会出现什么问题，实际上就是要求学生运用教材中转基因生物与生物安全和环境安全的有关知识，分析回答问题。(1)要想获得抗寒能力高的香蕉植株，就要使香蕉获得抗寒基因，通过一定的操作把抗寒基因转移到香蕉的基因组中，并使之表达。目前最常用的方法是将目的基因插入土壤农杆菌的质粒，构建表达载体，通过农杆菌的转化导入受体细胞，再将成功转化的受体细胞通过组织培养形成植株。(2)转基因香蕉是原生态系统中不存在的作物，可能会带来一些生态问题，可以从以下几点着手回答：如转基因生物可能成为“入侵的外来物种”，威胁其他生物的生存，抗性基因有可能通过花粉传播进入杂草，而使杂草成为“超级杂草”；可能会打破自然物种原有的界限，改变生态系统中能量流动和物质循环。
探究点二
1.
2．人类疾病　新个体　细胞　个体　无性
3．遗传诊断　遗传诊断　治疗　不孕不育　体外　胚胎移植　有性
探究示例2　C　[严重冲击婚姻、家庭和两性关系等伦理道德观念的技术是克隆人，基因检测可应用于某些疾病的诊断，设计试管婴儿的性别只是对性别比例有影响，不会冲击伦理道德。]
变式训练2　(1)全能性　选择性表达　(2)胚胎分割
(3)O　(4)卵细胞体积大，含养分多，并含有控制细胞核基因程序性表达的物质，而体细胞是高度分化的细胞不再具有分裂分化能力　(5)解决了临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题
解析　(1)由图示可知，高度分化的细胞核仍然具有全能性，胚胎干细胞能够分化出各种各样的细胞，原因是细胞内基因的选择性表达。(2)通过胚胎分割技术可以得到两个基因型完全相同的胚胎。(3)血型由细胞核内的基因控制，O型血白血病病人通过治疗性克隆方法，获得骨髓进行骨髓移植，由于细胞核是患者本人提供的，因此血型不变。(4)卵细胞体积大，含养分多，并含有控制细胞核基因程序性表达的物质，因此用去核卵细胞作受体细胞进行动物细胞培养。(5)通过图示形成克隆器官，细胞核是患者提供的，无排异反应，可以解决临床上供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题。
探究点三
1．(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。
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。
探究示例3　(1)①病毒　②细菌　③真菌
(2)①呼吸道　②消化道、皮肤接种、血液(任选其一)
(3)①接种疫苗或抗毒素，使人产生自动或被动免疫。
②使用防毒面具，活性碳对微粒有吸附性。③使用抗生素，消灭敏感病原体(任选其一)
(4)有道理。因为作为生物武器使用的病原体几乎都是微生物，使用有限容积的盛载体可能播散的病原体数量极大，且在人或动物体内有机会增殖，可在群体中传播，这会使其杀伤范围不断扩大，由此造成的危害可能难以估量。
解析　本题通过生物战剂气溶胶创设情境，考查生物类别、免疫以及生物武器的相关知识。要求学生具备一定的课外知识，培养了学生学科内知识综合运用的能力。生物战剂气溶胶是指液体或固体生物战剂微粒分散并悬浮在空气中所形成的胶体分散体系。几乎所有生物战剂都可用气溶胶方式施放。作为生物战剂气溶胶的致病原主要有：①病毒；②细菌；③真菌。生物战剂气溶胶主要经呼吸道侵入人体，因此，保护好呼吸道非常重要。防护的方法主要有以下几种：①使用防毒面具；②使用防护口罩。此外，还需要保护好皮肤，以防有害微生物通过皮肤侵入身体。为了更有效地防止生物武器的危害，可以有针对性地注射疫苗或抗毒素或抗生素。

构建知识网络
食物　环境　理性　设计试管婴儿　基因身份证
课后练习区
1．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。]
2．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。]
3．D　[转基因农作物从研究到商品化的各个环节，都要进行安全性评价，只有都无问题，才可保证转基因食物的安全。]
4．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。]
5．BD
6．(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。
7．(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。
8．(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。
9．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。]
10．D　[由于生物武器主要使用致病微生物，它们的生存、繁殖、死亡，主要受气温和湿度的影响，其次风、水、烈日、雨、雪等都能影响生物武器的危害作用。]
11．(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。
学案53　生态工程
考纲要求　1.生态工程的基本原理(Ⅱ)。2.生态工程的实例和发展前景(Ⅰ)。
一、生态工程所遵循的基本原理
1．建设目的：遵循自然界________的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止________，达到经济效益和生态效益的同步发展。
2．特点：少消耗、多效益、________的工程体系。
3．生态经济：(1)特点：废弃物资源化。(2)手段：生态工程。
4．基本原理：(1)物质循环再生原理。(2)物种多样性原理。(3)协调与平衡原理。(4)整体性原理。(5)系统学和工程学原理：①系统的结构决定功能原理。②系统______原理。
二、生态工程的实例和发展前景
1．生态工程的实例
(1)农村综合发展型生态工程
问题：人多地少以及如何实现____________________的多级利用。
对策：建设农村综合发展型生态工程。
(2)小流域综合治理生态工程
问题：________。
对策：应用生态工程的整体性原理、协调与平衡原理以及工程学原理，通过保土蓄水、耕作措施、林草措施等工程和生物措施，层层设防以控制土壤侵蚀。
(3)大区域生态系统恢复工程
问题：____________。
对策：退耕还林还草生态工程；________生态工程；________生态工程。
(4)湿地生态恢复工程
问题：________引发的一系列效应。
对策：实施湿地恢复工程；建立________。
(5)矿区废弃地的生态恢复工程
问题：矿藏开采后造成水体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏；矿区极端恶劣的土地条件阻碍植被生长；影响土地景观，产生重金属污染。
对策：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。
(6)城市环境生态工程
问题：污染。
对策：________________；推广“环境友好技术”和低污染清洁工艺，减少污染物的产出；治理污染，进行________________利用；建立健全法制。
动动脑　解决城市环境污染的主要措施有哪些？
　
2．发展的前景
(1)“生物圈2号”生态工程的实验及启示。
(2)我国生态工程发展的前景与展望
①西方国家生态工程的特点。②我国生态工程的特点。③我国生态工程存在的问题及发展前景。
探究点一　生态工程的基本原理
1．简述生态经济的概念及生态工程的特点？
　
　
2．完成生态工程所遵循的基本原理填空：
原理
理论基础
意义
实例
物质循环
再生原理
物质____
可避免____________及其对系统稳定和发展的影响
无______农业
物种多样
性原理
________的稳定性
生物多样性程度高，可____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
____、____、____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：______优于集中式和环式
改善和优化系统的结构以改善功能
桑基鱼塘
系统整体性原理：____大于____
保持很高的系统生产力
珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系
思维拓展　一些生态工程具体实例所用的生态学原理辨析
(1)单一人工林比天然混和林稳定性低，易爆发虫害——物种多样性原理。
(2)草原确定合理载畜量，不能过度放牧——平衡原理。
(3)引种考虑适应环境——协调原理。
(4)林业生态工程建设，既考虑种树又考虑生活问题——系统整体性原理。
(5)整体性原理
(6)整体性原理和系统整体性原理的比较
①整体性原理指社会、经济、自然三方面协调统一，保障整个系统的稳定与平衡，例如林业建设中自然系统、社会系统与经济系统的关系问题，即种树的同时考虑经济收入、粮食、燃料等问题。②系统整体性原理指整体大于部分之和，即1＋1>2。目的是保持系统有很高的生产力，具体是指互利共生的生物体现系统整体性原理。
探究示例1　(2010·常州调研)下列关于生态工程的理解，不合理的是(　　)
A．我国“三北防护林”运用物种多样性原理，取得了巨大的生态效益
B．小流域治理模式应用了生态工程的整体性原理、协调与平衡原理、工程学原理等
C．在湿地周围建立缓冲带，可减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等恢复其生态
功能
D．在对城市进行规划和布局时，要进行城市生态分区
听课记录：　
探究点二　生态工程实例
实例
问题
原理
对策
案例
注意问题
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，以解决人多地少的矛盾
____________原理、______原理、物种______原理
建立综合发展型生态工程
窦店村以沼气为中心的生态工程
①核心：____工程
②优点：农、林、牧、副、渔全面发展；开发可更新资源，减少环境污染
小流域综合治理生态工程
小流域的水土流失
________原理、__________原理、工程学原理
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
①“综合”表现在同时考虑到____效益和____效益；②不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，生态工程模式应各具特色
大区域生态系统恢复工程
土地荒漠化
__________原理、______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
“三北”防护林工程建设中应注意的问题：
①考虑______________问题，种植适宜品种
②考虑树种______，保证防护林体系稳定性
③不同地区应根据当地情况采取不同策略
湿地生态恢复工程
湿地的缩小和破坏
控制污染、退田还湖
江西鄱阳湖湿地生态恢复工程
①主要措施：________
②主要困难：解决迁出湖区居民的生活和就业问题
矿区废弃地的生态恢复工程
矿区生态环境的破坏
____________学原理
修复土地、恢复植被
赤峰市元宝山矿区生态恢复工程
①种植耐旱的灌木、草和树
②合理确定载牧量
③改良表土
城市环境生态工程
环境污染
__________原理、______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
①大气污染解决措施：禁止使用有铅汽油
②水污染：减少或禁止污水排放，进行污水净化
思维拓展
1．“生物圈2号”生态工程的实验启示：
(1)认识人类与自然和谐共处的重要性，自然界给人类提供的生命支持服务是无价之宝。
(2)目前：人类仍然没有能力完全模拟出自然生态系统。
2．我国与西方发达国家在生态工程建设方面的区别
国家
项目
我国
西方国家
重点
注重生态与经济、社会效益的结合
注重生态恢复，不重视经济效益
原因
人口较多，环境与资源破坏，资源、能源短缺
经济发展水平高，人均土地、水资源占有量较高
范围
大
小
特点
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，调控缺乏及时准确的监测技术，缺乏理论性指导
“精确农业”，可设计出标准化、易操作的生态工程样板
3.农业生态系统设计方案的具体要求
(1)设计方案的原则
农业生态系统的设计方案应当符合以下原则：①应当能够体现生态学原理与现代农业技术相结合的原则；②应当能够构成一个合理的生产结构；③应当体现充分利用自然界的物质和能量资源；④应当体现减少环境污染的原则；⑤应当充分考虑经济、社会和生态的综合效益；⑥所设计的农业生态系统，从理论上看应当能够实现良性循环。
(2)对设计方案的分析：学生应当运用生态学知识，对所设计的农业生态系统进行预测性的分析，如资源和能源的利用情况、农产品增产情况、农药和化肥使用的减少情况等。
探究示例2　(2011·威海质检)如图为“秸秆的多级利用”农业生态系统中能量流动和物质循环示意图。请回答下列问题：
(1)“秸秆的多级利用”充分体现了生态工程的__________________原理，最大限度地实现了物质的循环，减轻了燃烧秸秆造成的__________效应。
(2)图中属于生产者的是______________；消费者是______________；分解者是__________。
(3)在该农业生态系统中，物质经多次重复利用，提高了________________。
(4)农村大量燃烧秸秆和柴草会产生什么问题？至少列举三种现象。
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
听课记录：　
　

题组一　生态工程的基本原理
1．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
2．根据下图说明我国现有的生产模式严重违反了什么生态工程原理(　　)
A．整体效应原理
B．食物链原理
C．系统论原理
D．物质循环与再生利用的原理
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．小流域综合治理生态工程运用的原理包括(　　)
①物质循环再生原理　②协调与平衡原理　③整体性原理　④工程学原理　⑤物种多样性原理
A．①②③④⑤ B．②③④⑤
C．①②③④ D．②③④
题组二　生态工程实例
6．下图为矿区生态恢复工程流程图，请据图回答：
(1)该恢复工程中，①②分别指________________措施。
(2)恢复植被的措施是植树和种草，为什么不是种植农作物？_______________________。
(3)该生态工程所遵循的主要原理是___________________________________________。
7．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。
(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________________________________________________________________________。
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________________________________________________________________________。
9．(2011·新课标卷，40)现有一生活污水净化处理系统，处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→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)污水流经厌氧沉淀地、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。
学案53　生态工程
课前准备区
一、1.物质循环　环境污染　2.可持续
4．(5)整体性
二、1.(1)物质、能量　(2)水土流失
(3)土地沙漠化　防沙治沙　防护林
(4)湿地缩小　缓冲带
(6)合理规划和布局　废弃物资源化
动动脑　城市大气污染的解决措施：禁止使用有铅汽油；城市水污染的解决措施：减少或禁止污水排放，进行污水净化。
课堂活动区
探究点一
1．(1)生态经济：主要是通过实行“循环经济”的原则，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废弃物的资源化，而实现循环经济最重要的手段之一就是生态工程。
(2)生态工程的特点：①消耗少；②多效益；③可持续。
2．循环　环境污染　废弃物　生态系统　提高　社会　经济　自然　分布式　整体　部分
探究示例1　A　[本题考查生态工程的概念和原理。我国的“三北防护林”虽然取得了巨大的生态效益和经济效益，但是由于没有完全按照自然生态规律办事，特别是有些地区没有遵循物种多样性原理，而产生了不少问题，物种单一导致病虫害的大发生。]

探究点二
物质循环再生　整体性　多样性　沼气　整体性　协调与平衡　生态　经济　协调与平衡　整体性　树种生态适应性　多样性　退耕还湖　系统学和工程　协调与平衡　整体性
探究示例2　(1)物质循环再生　温室
(2)作物　家畜　食用菌、蚯蚓
(3)物质利用率
(4)①农村燃烧秸秆和柴草的热能利用效率低
②使秸秆不能作为有机肥料还田，土壤有机质得不到补充，土壤与农作物之间物质循环遭到破坏，以致于土壤肥力下降，农作物产量不能迅速提高
③导致滥伐林木、乱铲草皮，植被受到严重损毁，进而造成水土流失、土壤沙化，农业生态环境恶化
④燃烧秸秆和柴草会产生大量的烟尘，污染大气，降低大气的能见度，影响人们的身体健康和交通安全等
⑤温室效应，空气中二氧化碳浓度增高，土壤沙漠化
构建知识网络
①物质循环再生
②物种多样性
③协调与平衡
④整体性
⑤系统学和工程学
课后练习区
1．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。]
2．D　[现有的生产模式没有过多考虑环境的承载力，没有对生产废料再循环利用，对环境的破坏会导致生态系统的失衡。]
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．A
6．(1)压实土地，人工制造表土、植草种树
(2)矿区土壤条件恶劣不适宜农作物的生长
(3)整体性原理、协调与平衡原理
解析　该矿区恢复工程体现整体性原理、协调与平衡原理。首先因土壤水肥状况差，压实土地，制造表土，其次选择种植适合生长的树、草进而在生态效益的基础上，协调发展经济效益和社会效益。
7．(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
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
9．(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的原理等。(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。
学案55　植物组织培养技术及
DNA和蛋白质技术
考纲要求　1.植物组织培养技术的应用。2.DNA的粗提取与鉴定。
一、植物组织培养
1．脱分化：由________的植物组织或细胞产生______的过程。
2．愈伤组织：细胞排列________而无规则，是一种____________的呈____________的________。
3．再分化：脱分化产生的____________继续培养，重新分化出________和________等器官的过程。
4．植物组织培养的理论基础：植物细胞的________。
5．基本过程：离体的植物组织____________________→________→移栽成活
二、DNA的粗提取与鉴定
1．提取原理：(1)利用DNA和蛋白质等其他成分在不同浓度的________中溶解度不同进行分离。在2 mol/L的该溶液中________溶解而________析出，在0.14 mol/L溶液中________溶解而________析出。(2)DNA不溶于酒
精，而________等杂质分子溶于酒精。
2．鉴定原理：在沸水浴条件下，DNA遇________试剂会被染成________。
三、多聚酶链式反应扩增DNA片段
1．PCR技术的原理：利用了________原理。通过控制________来控制DNA双链的解聚和结合。
2．PCR反应的条件：一定的________，DNA模板，分别与两条模板链相结合的两种________，四种__________，耐热的________，同时控制______使DNA复制在体外反复进行。
想一想　细胞内DNA复制与细胞外DNA复制必需的酶是什么酶？　
四、血红蛋白的提取和分离
1．分离方法——________法和电泳法。
2．纯度鉴定——一般用____________________方法对血红蛋白进行纯度鉴定。
探究点一　植物的组织培养
1．填表比较花粉植株的产生与植物茎的组织培养
菊花茎的组织培养
月季的花药培养
理论依据
细胞的______
基本过程
脱分化、再分化
影响因素
选材、营养、____、pH、温度、光照等
材料选取
未开花植株的茎上部新萌生的侧枝
通常选择完全未开放的____
光照状况
每日用日光灯照 12h
开始____光照，幼小植株形成后____光照
操作流程
制备MS固体培养基→______消毒→接种→____→移栽→栽培
选材→材料消毒→接种和培养→____和诱导→移栽→栽培选育
结果
____植株
______植株
2.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，其作用及特点如下表，请补充完整。
激素使用
实验结果
使
用
顺
序
先生长素后细胞分裂素
有利于细胞____
先细胞分裂素后生长素
细胞____________
生长素与细胞分裂素
同时使用
分化频率____
生长素用
量与细胞
分裂素用
量的比例
该比值高时
利于______的分化，抑制______的形成
该比值低时
利于____的分化，抑制____的形成
该比值适中时
促进________的生长
思维拓展
1．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，应选择未开花植株的茎上部新萌生的侧枝；月季花药的培养实验中，应选择花粉发育过程中的单核靠边期的花药进行培养。(2)外植体消毒：所用消毒剂为体积分数为70%的酒精和质量分数为0.1%的氯化汞溶液，所使用的清洗液是无菌水。(3)培养过程：在初期，菊花的组织培养需光照，月季花药的培养不需光照，而在后期均需光照。
2．花药培养过程中，确定花粉的发育时期可进行镜检，镜检前染色处理，染色方法有醋酸洋红法和焙花青—铬矾法两种，后者能将花粉细胞染成蓝黑色。
探究示例1　下列关于植物组织培养的叙述，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位的细胞经培养获得的愈伤组织基因相同
听课记录：　
　
探究点二　DNA的粗提取与鉴定
1．简述DNA粗提取与鉴定的基本原理。
　
　
2．完成该实验的实验步骤与鉴定图表：
(1)步骤：提取血细胞核物质(______涨破)→溶解(2 mol/L的NaCl)→过滤(除杂质)→析出(滴蒸馏水，降NaCl浓度至______ mol/L)→过滤→再溶解(______ mol/L的NaCl)→过滤→进一步提纯(体积分数为________的冷却酒精)→鉴定。
(2)鉴定
比较
加入物质
结果
图示
实
验
组
均加入：①____ mL二苯胺试剂
②________ mol/L NaCl溶液5 mL
丝状物
(DNA)
溶液
逐渐
___
对
照
组
——
____
____
思维拓展
1．本实验用鸡血细胞作实验材料，不能用哺乳动物的成熟红细胞，原因是哺乳动物的成熟红细胞内无细胞核，但它可以作为血红蛋白提取和制备细胞膜的理想材料。
2．实验过程中两次用到蒸馏水，第一次目的是使成熟的鸡血细胞涨破释放出DNA，第二次目的是稀释NaCl溶液，使DNA从溶液中析出。
3．预冷的酒精溶液具有以下优点：(1)抑制核酸水解酶活性，防止DNA被降解。(2)降低分子运动；易于形成沉淀析出。(3)低温有利于增加DNA分子柔韧性，减少断裂。
探究示例2　(2011·江苏卷，19)在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中，相关叙述正确的是(　　)
A．用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14 mol/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．用菜花替代允鸡血作为实验材料，其实验操作步骤相同
听课记录：　
　
探究点三　PCR扩增技术
1．简述PCR原理。
　
　
2．补充完整PCR的反应过程
(1)________：当温度上升到90℃以上时，双链DNA解聚为单链，如下图：
(2)________：温度下降到50℃左右，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合，如下图：
(3)________：温度上升到72℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸(A，T，C，G)在________________的作用下，根据________________原则合成新的DNA链，如下图：
思维拓展
1．DNA复制需要引物的原因：DNA聚合酶不能从头开始合成DNA，而只能从3′端延伸DNA链。
2．PCR结果：(1)PCR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。
3．细胞内DNA复制与PCR技术的比较
细胞内DNA复制
PCR
不
同
点
解旋
在解旋酶的作用下边解旋边复制
80℃～100℃高温解旋，双链完全分开
酶
DNA解旋酶、DNA聚合酶
TaqDNA聚合酶
引物
RNA
DNA或RNA
温度
体内温和条件
高温
相
同
点
①需提供DNA复制的模板；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
探究示例3　近十年来，PCR技术(多聚酶链式反应)成为分子生物学实验室里的一种常规手段，其原理是利用DNA半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如图)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。
(1)加热使DNA双链打开，这一步是打开________键，称为________，细胞中是在________的作用下使此键断裂的。
(2)当温度降低时，引物与模板______端结合，在DNA聚合酶的作用下，引物沿模板延伸，最终合成2个DNA分子，此过程中原料是________，遵循的原则是______________。
(3)PCR技术的必要条件，除了模板、原料、ATP、酶以外，至少还需要三个条件，即：液体环境、适宜的________和________。
(4)下图为某一次循环的产物，请据图回答问题。
①PCR一般要经历三十多次循环，每次循环可分为________、________、________三个步骤。
②DNA的羟基(—OH)末端称为________，图中所示的羟基端为________。(填字母)
③以引物为标记，可判断出此产物最早为第________次循环的产物。
探究点四　血红蛋白的提取与分离
掌握血红蛋白的提取与分离操作，完成下列填空：
1．方法和原理
方法
原理
__________
根据相对分子质量的大小分离蛋白质
______
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.实验操作流程
样品的处理
　↓
粗分离——透析(去除小分子杂质)
　↓
______——凝胶色谱法进行分离和纯化
　↓
纯度鉴定——SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳法测定相对分子量
思维拓展
1．凝胶色谱操作：包括凝胶色谱柱制作、凝胶色谱柱的装填、样品的加入和洗脱。注意事项如下：
(1)为了加快干凝胶的膨胀，可将加入洗脱液的湿凝胶用沸水浴加热，通常只需1～2 h，还可除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气。(2)在色谱柱中填凝胶的时候要
尽量紧密，以降低凝胶颗粒之间的空隙。在装填凝胶柱时，不得有气泡存在，因为气泡会搅乱洗脱液中蛋白质的洗脱次序，降低分离效果。在凝胶色谱操作过程中，不能发生洗脱液流干，露出凝胶颗粒的现象。一旦发生上述两种情况，凝胶色谱柱需要重新装填。(3)滴加样品时，吸管管口贴着管壁环绕移动加样，不要破坏凝胶面。
2．检测血红蛋白的分离是否成功的方法：如果凝胶色谱柱装填得很成功、分离操作也正确的话，能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓慢流出；如果红色区带歪曲、散乱、变宽，说明分离的效果不好，这与凝胶色谱柱的装填有关。
探究示例4　(2011·淮安模拟)红细胞含有大量血红蛋白，红细胞的机能主要是由血红蛋白完成，血红蛋白的主要功能是携带O2或CO2，我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验，来提取和分离血红蛋白。请回答下列有关问题：
(1)血红蛋白提取和分离的程序可分为四步：________、__________、__________和________________。
(2)实验前取新鲜的血液，要切记在采血容器中预先加入柠檬酸钠，取血回来，马上进行离心，收集血红蛋白溶液。
①加入柠檬酸钠的目的是____________________________________________________。
②在样品处理中包括红细胞的洗涤、______________、分离血红蛋白溶液、透析。
③洗涤红细胞的目的是________________，你如何知道红细胞已洗涤干净？________________________________________________________________________。
④分离红细胞时对离心速度和离心时间的要求是_________________________________
________________________________________________________________________。
⑤若离心速度过高和时间过长结果会怎样？____________________________________
________________________________________________________________________。
(3)收集的血红蛋白溶液在透析袋中透析，这就是样品的粗分离。
①透析的目的是_______________________________________________________。
②透析的原理是____________________________________________________________。
(4)然后通过凝胶色谱法将样品进一步纯化，最后经SDS－聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。
①样品纯化的目的是_______________________________________________________。
②血红蛋白有什么特点？这一特点对进行蛋白质的分离有什么意义？_______________
________________________________________________________________________。
题组一　植物的组织培养
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．(2011·镇江调研)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_____________________________。
题组二　DNA粗提取与鉴定及PCR扩增技术
4．(2011·徐州调研)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
5．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
6．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。
题组三　血红蛋白的提取和分离
7．(2011·广东卷，5)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
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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
学案55　植物组织培养技术及DNA和蛋白质技术
课前准备区
一、1.高度分化　愈伤组织
2．疏松　高度液泡化　无定形状态　薄壁细胞
3．愈伤组织　根　芽　4.全能性
5．愈伤组织　丛芽　生根
二、1.(1)NaCl溶液　DNA　蛋白质　蛋白质　DNA
(2)蛋白质
2．二苯胺　蓝色
三、1.DNA热变性　温度　2.缓冲液　引物　脱氧核苷酸　DNA聚合酶　温度
想一想　DNA聚合酶
四、1.凝胶色谱　2.SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳
课堂活动区
探究点一
1．全能性　激素　花蕾　不需　才需　外植体　培养　筛选　正常　单倍体
2．分裂　既分裂也分化　提高　根　芽　芽　根　愈伤组织
探究示例1　D　[培养基中加入蔗糖的目的一方面可以提供营养，另一方面可以调节渗透压；在整个组织培养过程中影响再分化的关键是生长素和细胞分裂素的使用比例和使用顺序；组织培养过程中的第一个关键环节是脱分化，从而形成愈伤组织；组织培养的对象既可以是体细胞也可以是生殖细胞，因此获得的愈伤组织的基因组成不一定相同。]

探究点二
1．(1)DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同，在0.14 mol/L的溶液中的溶解度最低；
(2)DNA不溶于酒精；
(3)DNA不被蛋白酶所水解；
(4)DNA可被二苯胺染成蓝色。
2．(1)蒸馏水　0.14　2　95%　(2)4　2　变蓝　不变蓝
探究示例2　B　[在物质的量浓度为0.14 mol/L的NaCl溶液中，DNA的溶解度最低，DNA存在于析出物中，故不能滤去析出物，A项错误；利用DNA与RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异，进行相应操作，可在实验中去除部分杂质，B项正确；进行DNA鉴定时，加入二苯胺试剂后再经沸水浴才能出现蓝色，C项错误；用菜花作为实验材料时，要加入一定的洗涤剂和食盐，进行充分搅拌和研磨，过滤后收集研磨液，D项错误。]
探究点三
1．PCR反应需要在一定的缓冲溶液中才能进行，需提供：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，同时通过控制温度使DNA复制在体外反复进行。
2．(1)变性　(2)复性　(3)延伸　DNA聚合酶　碱基互补配对
探究示例3　(1)氢　解旋　解旋酶　(2)3′　四种脱氧核苷酸　碱基互补配对原则　
(3)温度　酸碱度　(4)①变性　复性　延伸　②3′端　A、D　③一
解析　(1)PCR技术利用热变性原理使DNA双链间的氢键断裂，称为解旋，而细胞中是在解旋酶的作用下使氢键断裂。(2)PCR技术扩增DNA与细胞内DNA复制所需原料一样，为四种脱氧核苷酸，遵循的原则是碱基互补配对原则。引物与模板的3′端结合后，DNA聚合酶才发挥作用。(3)PCR技术与体内DNA复制不完全相同，除了需要模板、原料、ATP、酶以外，至少还需要液体环境(稳定的缓冲液环境)，每一步骤需要适宜的温度及酸碱度。(4)①PCR的每一轮循环包括变性、复性和延伸三步，从第二轮循环开始，每次循环的产物也作为模板参与反应。②DNA的两条链是反向平行的，为了明确地表示DNA的方向，通常将DNA的羟基(—OH)末端称为3′端，而磷酸基团的末端称为5′端。DNA聚合酶不能从头合成DNA，只能从3′端延伸DNA链。因此DNA复制需要引物，当引物与DNA母链通过碱基互补配对结合后，DNA聚合酶就能从引物的3′端开始延伸DNA链，DNA的合成方向总是从子链的5′端向3′端延伸。由另一条新合成的DNA可知，A端为3′端，B端为5′端，D端为3′端。③在PCR反应中，以引物为标记，第一次循环时，以加入的DNA为模板，两条DNA链可分别由引物Ⅰ和引物Ⅱ与其结合并在DNA聚合酶的作用下延伸，所以形成的每个子DNA中只有一种引物；从第二次循环开始，上次产生的DNA分子又可作为模板参与反应，所以会出现DNA分子两端均含引物的情况，如图所示：
因此题干中所出现的情况是第一次循环的产物。
探究点四
1．凝胶色谱法　电泳法
2．红细胞洗涤　蒸馏水涨破　离心处理　纯化
探究示例4　(1)样品处理　粗分离　纯化　纯度鉴定
(2)①防止血液凝固　②血红蛋白的释放　③去除杂蛋白　离心后的上清液没有黄色　④低速短时间离心，如500 r/min离心2 min　⑤离心速度过高和时间过长会使白细胞和淋巴细胞一同沉淀，得不到纯净的红细胞，影响后续血红蛋白的提取纯度　(3)①去除相对分子量较小的杂质　②透析袋能使小分子自由进出，而大分子则保留在袋内　(4)①通过凝胶色谱法将相对分子质量大的杂蛋白除去　②血红蛋白呈现红色，在凝胶色谱分离时可通过观察颜色来判断什么时候应该收集洗脱液，这使血红蛋白的分离过程非常直观，大大简化了实验操作。
解析　分离提取血红蛋白的实验流程大致是样品处理—粗分离—纯化—纯度鉴定四个步骤。柠檬酸钠属于抗凝剂。血红蛋白是红色含铁的蛋白质。凝胶色谱法分离蛋白质是依据蛋白质的相对分子质量大小来进行的。
构建知识网络
脱分化　再分化　凝胶色谱法　电泳　二苯胺　变性　延伸
课后练习区
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．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
4．C
5．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。]
6．(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。
7．D　[生理盐水为猪体细胞的等渗溶液，所以在洗涤红细胞时，使用生理盐水可维持细胞的正常形态，A项正确；由于哺乳动物的成熟红细胞缺少细胞核和各种细胞器，所以提纯时杂蛋白相对较少，B项正确；如果凝胶色谱柱装填得很成功，分离操作也正确，能清楚地看到血红蛋白的红色区带均匀、狭窄、平整，随着洗脱液缓慢流出，所以血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测，C项正确；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，后洗脱出来，D项错误。]
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
学案56　酶的研究与应用
考纲要求　1.酶在洗涤等方面的应用。2.制备和应用固相化酶。
一、果胶酶在果汁生产中的作用
1．果胶酶
2.
二、加酶洗衣粉中的酶制剂
1．加酶洗衣粉：指含有______的洗衣粉。
2．常用酶制剂种类：蛋白酶、______、淀粉酶和________，其中应用最广泛、效果最明显的是____________和碱性脂肪酶。
3．酶的去污机理
(1)碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的________或小分子的肽，使污物容易从衣物上脱落。(2)脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的______、________和________水解为小分子物质。
4．酶制剂特点：能够耐酸、耐碱、忍受____________和较高________，并且通过特殊的化学物质将酶层层包裹，与洗衣粉其他成分隔离。
三、酵母细胞的固定化
1．固定化酶
(1)应用原理：将酶固定在不溶于水的载体上，使酶既易催化反应，又易于回收，可以重复使用。
(2)固定化酶的实例——高果糖浆的生产
①反应机理：葡萄糖果糖。
②固定化酶反应柱：酶固定在一种________载体上，再将这些酶颗粒装到柱内，柱子底端上分布着许多小孔的筛板，________无法通过筛板上的小孔，而____________却能自由出入。
③生产过程：将葡萄糖溶液从反应柱的________注入，使葡萄糖溶液流过反应柱，与固定化葡萄糖异构酶接触，转化成果糖从反应柱________流出。
④反应柱优点：能连续使用半年，大大降低了________，提高了果糖的产量和质量。
2．固定化细胞技术
(1)概念：固定化酶和固定化细胞是利用物理或化学的方法将________固定在____________的技术。
(2)方法：
①包埋法：将酶或细胞包埋在________的细微网格里
②化学结合法：将酶分子或细胞相互________，或将其结合到________上。
③物理吸附法：将酶吸附到________。
(3)固定化细胞优点：与固定化酶相比，制备成本______，操作________，酶的活性高且稳定。
(4)应用：固定化酵母细胞发酵、固定化乳糖酶制备乳糖等。
探究点一　果胶酶在果汁生产中的作用
　完成探究不同浓度果胶酶对苹果出汁率的影响实验设计：
(1)原理：果胶是植物________和________的主要组成成分之一。在果汁加工中，果胶的存在易导致果汁出汁率________，果汁________。
果胶酶分解果胶的作用是：①瓦解植物的__________及________，使榨取果汁更容易；②把果胶分解为可溶性的____________，使浑浊的果汁变得澄清。因此可以解决果汁加工中出现的问题。
(2)步骤
①制备苹果汁：用榨汁机榨取苹果汁匀浆，加热至100℃，钝化________，然后冷却至50℃。
②配制不同浓度酶液：依次配制质量浓度为2 g/L、4 g/L、6 g/L、8 g/L、10 g/L的果胶酶溶液备用，编号为2～6号。
③降解苹果汁：在1～6号烧杯中分别加入等量______________，2～6号烧杯中加入等量相应的________溶液，加入等量钝化苹果汁，45℃水浴中恒温60 min。
④沉淀：向6只烧杯中加入等量的适量明胶、硅溶胶、膨润土、活性炭，混匀静置60 min，充分沉淀，过滤。
⑤记录结果：测澄清苹果汁体积、记录。
⑥结果分析：澄清苹果汁得率R＝V1/V2×100%。(V1：澄清苹果汁体积；V2：________苹果汁体积。)
思维拓展
1．影响果汁产量的物质
(1)种类：纤维素、果胶。
(2)存在问题：出汁率低，耗时长，果汁浑浊，黏度高，易发生沉淀。
2．处理方法——酶解法
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
催化果胶分解成为可溶性的半乳糖醛酸
纤维
素酶
C1酶、Cx酶、纤维二糖酶
蛋白质
纤维素纤维二糖葡萄糖
探究示例1　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。
听课记录：　
　
探究点二　探讨加酶洗衣粉的洗涤效果
完成下列实验设计，掌握探讨加酶洗衣粉的洗涤效果实验设计原理及流程。
1．实验原理
(1)加酶洗衣粉中含有酶制剂(蛋白酶、______________、__________、纤维素酶等)。
(2)酶的催化作用具有________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．实验变量
(1)自变量：____________。
(2)无关变量：其他条件相同且适宜(如温度、pH等)。
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
37℃
37℃
37℃
加入洗衣粉(等量)
蛋白酶
洗衣粉
______
洗衣粉
脂肪酶
洗衣粉
用玻璃捧搅拌
5 min
5 min
5 min
观察实验现象
思维拓展
1．实验变量控制
(1)比较普通洗衣粉与加酶洗衣粉洗涤效果；自变量为洗衣粉的种类，其余变量为无关变量，应严格控制，以免造成干扰。(2)探究加酶洗衣粉的最适温度：水温为自变量，水温梯度应较小。(3)不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果：洗衣粉种类为自变量。
2．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
食品的油渍、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
探究示例2　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
听课记录：　
　
探究点三　酵母细胞的固定化
完成下列实验设计填空：
1．实验原理
(1)固定化酶________溶于反应液中，易于回收，可以重复使用。
(2)固定化酶和固定化细胞是利用________或________方法将酶或细胞固定于一定空间内的技术。
常用
2．实验流程

　

　

　

　
固定化酵母细胞
　
冲洗
　
应用：发酵
3．成果评价
(1)观察凝胶珠的颜色和形状：如果制作的凝胶珠颜色过浅、呈白色，说明海藻酸钠的浓度偏________，固定的酵母细胞数目较________；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，则说明海藻酸钠的浓度偏________，制作失败，需要再作尝试。
(2)观察发酵的葡萄糖溶液：将凝胶珠加入用于发酵的葡萄糖溶液后发现有气泡产生，同时有酒味散发，说明凝胶珠制作________。
思维拓展
1．直接使用酶、固定化酶、固定化细胞的比较
项目
直接使用酶
固定化酶
固定化细胞
制作方法
无
化学结合法、
物理吸附法
包埋法
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
缺点
对环境条件非常敏感，易失活；难回收，成本高，影响产品质量
不利于催化一系列酶促反应
反应物不易与酶接近，反应效率下降
优点
催化效率高、耗能低、污染少
可以重复利用
成本低、操作容易
2.制备固定化酵母细胞的具体操作中，需要注意的问题
(1)酵母细胞的活化。酵母细胞所需要的活化时间较短，一般需要0.5～1 h。
(2)海藻酸钠的浓度与制作凝胶珠的质量有关。如果海藻酸钠浓度过高，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目较少，影响实验效果。
(3)刚形成的凝胶珠应在CaCl2溶液中浸泡一段时间的目的是使形成的凝胶珠稳定。
探究示例3　(2010·江苏生物，25)下图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
题组一　果胶酶在果汁生产中的作用
1．关于果胶酶的说法正确的是(　　)
A．果胶酶可以分解细胞壁的主要成分——纤维素
B．果胶酶是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物
C．果胶酶不特指某种酶，而是分解果胶的一类酶的总称
D．果胶酶的化学本质是蛋白质或RNA
2．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
3．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
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．(2011·苏州调研)与普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉能更有效地清除污渍。下列有关叙述错误的是(　　)
A．加酶洗衣粉是添加了固定化酶的洗衣粉
B．水质、水量、水温都会影响加酶洗衣粉的洗涤效果
C．探究加酶洗衣粉的洗涤效果，应选择同一品牌的普通洗衣粉作对照
D．加酶洗衣粉的使用，减少了磷的排放，降低了环境污染
6．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)
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．下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤：
酵母细胞的活化→配制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
请回答下列问题：
(1)在________状态下，微生物处于休眠状态。活化就是让处于休眠状态的微生物重新恢复________状态。活化前应选择足够大的容器，因为酵母细胞活化时______________________
________________。
(2)影响实验成败的关键步骤是____________________________________________。
(3)如果海藻酸钠浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目________。
(4)观察形成的凝胶珠的颜色和形状，如果颜色过浅，说明____________________；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明____________________________________________。
(5)固定化细胞技术一般采用包埋法固定化，原因是________________________________
________________________________________________________________________。
(6)该实验中CaCl2溶液的作用是____________________________________________。
学案56　酶的研究与应用
课前准备区
一、1.①果胶分解酶　果胶脂酶　②出汁率　澄清度
2．①一定化学反应　反应速度　②反应物　产物　③酶的抑制剂
二、1.酶制剂　2.脂肪酶　纤维素酶　碱性蛋白酶
3．(1)氨基酸　(2)脂肪　淀粉　纤维素
4．表面活性剂　温度
三、1.(2)②颗粒状　酶颗粒　反应溶液　③上端　下端　④成本
2．(1)酶或细胞　一定空间内　(2)①多孔载体
②结合　载体　③载体表面　(3)更低　更容易
课堂活动区
探究点一
(1)细胞壁　胞间层　低　浑浊　①细胞壁　胞间层　②半乳糖醛酸
(2)①细胞内酶　③蒸馏水　果胶酶　⑥处理前
探究示例1　(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。
探究点二
1．(1)脂肪酶　淀粉酶　(2)专一
2．(1)加酶洗衣粉
3．复合酶
探究示例2　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。]
探究点三
1．(1)不　(2)物理　化学　较大的细胞　酶
2．CaCl2　海藻酸钠　海藻酸钠　活化　凝胶珠
3．(1)低　少　高　(2)成功
探究示例3　BCD　[在酵母细胞的固定化过程中，刚溶化好的海藻酸钠溶液要冷却至室温才能加入已活化的酵母细胞，否则会影响酵母细胞的活性，A项错；将海藻酸钠慢慢滴加到配制好的CaCl2溶液中，液滴在CaCl2溶液中形成凝胶珠，B项正确；在发酵过程中，搅拌的目的是使培养液与酵母细胞更充分地接触，C项正确；将固定好的酵母细胞用蒸馏水冲洗2～3次后，再将葡萄糖溶液转入锥形瓶，加入固定好的酵母细胞，置于适宜条件下发酵，D项正确。]
构建知识网络
多聚半乳糖醛酸酶　果胶分解酶　酶的抑制剂　蛋白酶　脂肪酶　包埋　物理吸附　明胶　海藻酸钠
课后练习区
1．C　[酶具有专一性，故果胶酶只分解果胶；果胶酶是一类酶的总称，而不特指某一种酶；果胶酶的化学本质是蛋白质。]
2．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。]
3．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。]
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．A
6．(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)
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。]
9．(1)缺水　正常的生活　体积会增大
(2)配制海藻酸钠溶液
(3)少
(4)固定化酵母细胞数目较少　海藻酸钠浓度偏高，制作失败
(5)细胞个体大，不易从包埋材料中漏出
(6)使胶体聚沉
第一单元　走近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。
一、从生物圈到细胞
1．生命活动离不开细胞
(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。
判一判　病毒属于生命系统吗？是生物吗？
答案　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。
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：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。
(3)生命系统各层次之间层层相依，又各自有特定的组成、结构和功能。
你知道吗　水稻和草履虫都具有生命系统的各个层次吗？
答案　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、细胞的多样性和统一性
1．使用高倍显微镜的步骤和要点
将要观察的物像移到视野中央→将要观察的物像移到视野中央→转动转换器，换上高倍镜→调节细准焦螺旋，直到物像清晰。
2．原核细胞和真核细胞
(1)差异性：最根本的区别是原核细胞没有以核膜为界限的细胞核。
(2)统一性：两者都具有细胞膜、细胞质和与遗传有关的DNA。
推一推　(2010·上海卷，23)相同长度丝状体中，颤藻和水绵的细胞个数哪个多？为什么？
提示　颤藻中多，因为原核细胞比真核细胞小，故相同长度中数目多。
3．细胞学说
(1)建立过程
时间
科学家
成就
1665年
英国，虎克
发现并命名细胞
19世纪
30年代
德国，施莱登和施旺
创立了细胞学说
1858年
德国，魏尔肖
提出了细胞通过分裂产生新细胞的观点
(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。
探究点一　从生物圈到细胞
1．制备甲流疫苗的病毒是怎样培养出来的？由此说明了什么问题？
答案　要用受精的鸡蛋，实际上是利用了鸡蛋中的活鸡胚，单纯的蛋清、蛋黄或富含有机物的普通培养基是培养不出病毒的。由此说明了病毒的生命活动离不开细胞。
2．为什么说细胞是最基本的生命系统，而不是分子、原子？
答案　(1)一个分子或一个原子是一个系统，但不是生命系统，因为生命系统能完成一定的生命活动，单靠一个分子或一个原子是不能完成生命活动的。
(2)无数实验证明，任何结构完整性被破坏的细胞，都不能实现细胞完整的生命活动。
(3)生命系统的其他层次都是建立在细胞基础之上的。没有细胞就没有组织、器官、系统等层次，更谈不上种群、群落、生态系统等层次。
思维拓展　(1)生命活动离不开细胞
(2)细胞是生物体结构的基本单位。除病毒等少数生物外，都是由细胞构成的。
(3)细胞是生物体功能的基本单位。病毒只有在活细胞内才能表现出生命活动。
(4)生命系统的其他层次都是建立在细胞基础之上的。
探究示例1 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
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。
误区警示　(1)植物没有系统这一层次。
(2)一个单细胞生物，既可对应于细胞层次，又可对应于个体层次，但其之间没有组织、器官、系统层次。
(3)细胞是生命活动中能完整表现生命活动的最小层次，是地球上最基本的生命系统。
(4)一个分子或原子是一个系统，但不是生命系统。
(5)并不是所有的生物都具有生命系统的八个层次，单细胞生物在生命系统的结构层次中没有系统、器官、组织这三个层次。
变式训练1 (2011·徐州模拟)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
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。
探究点二　细胞的多样性和统一性
1．阅读教材8－9页内容，根据下图回答下列问题：
(1)判断甲、乙两图中属于原核细胞的是甲，属于真核细胞的是乙。判断的依据为甲无以核膜为界限的细胞核而乙有。
(2)由图中可以看出，甲、乙两细胞相似之处为都有细胞膜、细胞质、核糖体和DNA分子。由此看出，原核细胞和真核细胞具有统一性。
(3)甲、乙两细胞的不同之处有甲无核膜、染色体，而乙有；甲只有核糖体，而乙还有其他细胞器，因此两种细胞存在差异性。
(4)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甲所示生物。
思维拓展
1．生物归类总结
生物
2．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。
探究示例2 除病毒外，生物体都是由细胞构成的，这个事实不能说明(　　)
A．生物界和非生物界具有统一性的一面
B．生物体的统一性
C．各种生物之间有一定的亲缘关系
D．细胞是生物体结构的基本单位
思路导引　千变万化的生物界由于具有细胞这个共同特征而统一起来，由此入手去说明生物彼此间的亲缘关系，分析各选项。
答案　A
解析　除病毒外，生物体都是由细胞构成的，这就使千变万化的生物界由于具有细胞这个共同的特征而统一起来，从而有力地证明了生物彼此间存在着亲缘关系。非生物界是不存在细胞结构的，生物界与非生物界具有统一性的一面体现在构成生物体的化学元素在无机自然界都可以找到，没有一种是生物界所特有的这一事实。
变式训练2 (2010·汕头质检)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
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。
探究点三　高倍显微镜的使用与观察
1．如何理解显微镜的放大倍数？
答案　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．观察下图目镜和物镜，回答下列问题：
(1)如何区分目镜与物镜？
答案　结构：目镜无螺纹，物镜有螺纹。
(2)其长短与放大倍数之间存在怎样的关系？
答案　放大倍数与镜头长短的关系：①物镜越长，放大倍数越大，距装片距离越近。②目镜越长，放大倍数越小。
3．如何根据物像的位置移动玻片？
答案　显微镜下所成的像是倒立的虚像，即上下、左右均是颠倒的。如细胞在显微镜下的像偏“右上方”，实际在玻片上是偏“左下方”，要将其移至视野中央，应将玻片向“右上方”移动。
思维拓展
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
大
少
暗
近
小
低倍镜
小
多
亮
远
大
2.污物位置的快速确认方法
移动装片
探究示例3 (2010·常州期中)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
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。
方法规律 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。
变式训练3 下列关于使用高倍显微镜的叙述正确的是(　　)
A．因为藓类植物的叶片大，在高倍显微镜下容易找到，所以可以直接使用高倍物镜观察
B．目镜放大倍数是10，物镜放大倍数是40，被观察的细胞面积放大400倍
C．换用高倍镜后，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
答案　D
解析　显微镜使用过程中应先用低倍镜找到物像，再换高倍镜观察，这与标本的大小无关；显微镜放大倍数为10×40＝400，表明细胞的长或宽放大了400倍；换用高倍镜后，只能用细准焦螺旋调至物像最清晰；使用最大的光圈或凹面反光镜可以使视野亮一些。
题组一　有关显微镜的使用
1．(2009·上海卷，19)用测微尺测量某个洋葱表皮细胞的长度时，下列目镜和物镜的组合中，视野内目镜测微尺每小格所代表的实际长度最小的是(　　)
①目镜10× ②物镜10× ③目镜16× ④物镜40×
A．①② B．①④ C．②③ D．③④
答案　D
解析　视野内目镜测微尺每小格所代表的实际长度最小，意味着放大倍数最大。故选D。
误区警示 (1)显微镜的放大倍数是指物像长度或宽度的放大倍数，而不是面积或体积。
(2)换用高倍镜后，不能再转动粗准焦螺旋，只能用细准焦螺旋来调节。
(3)换用高倍镜后，若视野太暗，应先调节遮光器或反光镜使视野明亮再调节细准焦螺旋。
2．下列有关显微镜操作的叙述，错误的是(　　)
A．标本染色较深，观察时应选用凹面反光镜和大光圈
B．将位于视野右上方的物像移向中央，应向右上方移动玻片标本
C．若转换高倍物镜观察，需要先升镜筒，以免镜头破坏玻片标本
D．转换高倍物镜之前，应先将所要观察的物像移到视野正中央
答案　C
解析　标本染色较深时，视野通光量不足，可换大光圈或凹面反光镜，增大透光量。显微镜下观察到的是倒像。换用高倍镜时，应将标本移至视野中央，然后换高倍物镜，直接调节细准焦螺旋调焦即可，无需上升镜筒等操作。
知识延伸　①由低倍镜换高倍镜，视野变小，细胞数目减少，反之则增多。
②显微镜放大的是物体的长度或宽度，而非物体的面积。
③若视野中细胞排成一行，则计算时只考虑长度或宽度；若视野中充满了多个细胞，计算时应考虑面积的变化，如下表：
项目
10×10下看到的细胞数目
10×40下看到的细胞数目
视野中的
一行细胞
8个
(8/4)2个
整个视野
中的细胞
64个
[64/(4×4)]4个
题组二　有关生命系统及细胞学说内容的理解
3．下列有关对生命系统的叙述中，正确的是(　　)
A．生命系统的每个层次都是“系统”，能完整表现生命活动的最基本的生命系统是“细胞”
B．蛋白质和核酸等生物大分子本身也可算作“系统”，也属于生命系统的层次
C．“生态系统”是生命系统的一个层次，它代表一定自然区域内相互间有直接或间接联系的所有生物
D．生物个体中由功能相关的“器官”联合组成的“系统”层次，是每种生物个体都具备的
答案　A
解析　蛋白质和核酸属于系统，但不具有生命的基本特征，不属于生命系统；生态系统代表一定自然区域内的所有生物及其无机环境相互作用的系统；并不是所有生物个体都具备系统层次，如植物体就是由六大器官构成一个个体。
4．细胞学说指出：细胞是一切动植物结构的基本单位。这个学说的科学价值主要是(　　)
A．告诉人们所有生物均由细胞构成
B．证明了生物彼此间存在着亲缘关系
C．说明了动植物细胞是一样的
D．使人们对生物体的认识进入分子水平
答案　B
解析　细胞学说的内容和意义是本节的一个重要知识点。首先要做到的是准确记忆，深刻理解，在此基础上还要学会分析和推论。几乎所有的生物都具有细胞这一共同的结构基础，根据这一共性的存在，我们可以推断，这些生物之间存在着亲缘关系。细胞学说告诉人们所有的动物和植物都是由细胞构成的，但并不是所有生物都是如此，例如，病毒就没有细胞结构。这一学说使人们对生物体结构的认识深入到细胞这个微观领域，并非分子水平。
题组三　有关病毒、原核、真核生物的结构特点比较
5．(2010·四川理综，1)与酵母菌相比，硝化细菌具有的特点是(　　)
A．无线粒体，只能通过无氧呼吸获得能量
B．无固氮酶，只能以含氮有机物作为氮源
C．无细胞核，只能通过出芽生殖方式繁殖后代
D．无染色体，只能在DNA水平产生可遗传变异
答案　D
解析　酵母菌为真核生物，硝化细菌为原核生物，硝化细菌无线粒体，但是需氧型生物，进行有氧呼吸，A错。硝化细菌无固氮酶，但能利用无机氮NH3作氮源，B错。硝化细菌无成形的细胞核，但能进行分裂生殖，不能进行出芽生殖，C错。
6．(2011·无锡模拟)经研究发现由禽、鸟传给人类的禽流感病毒有三种类型：甲型H5N1、甲型H9N2、甲型H7N7。下列关于病毒的描述中，不正确的是(　　)
A．禽流感病毒不具有细胞结构
B．病毒是生命系统的最微小层次
C．禽流感病毒不能直接在培养基上生存
D．有些病毒具有多糖物质
答案　B
解析　病毒没有细胞结构，其生命活动离不开细胞。细胞是生命系统最基本的结构层次。
病毒的知识构建
误区警示　(1)病毒不具有细胞结构，既不属于真核生物，也不属于原核生物，没有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核等结构，主要由蛋白质和核酸(每种病毒的核酸只有一种，DNA或RNA)构成。
(2)病毒破坏细胞类型举例：①SARS病毒破坏人的肺部等处的细胞；②乙肝病毒破坏肝细胞；③脊髓灰质病毒破坏脊髓灰质前角的运动神经元，导致小儿麻痹；④HIV破坏淋巴细胞，使人丧失免疫力。
7．(2011·中山模拟)下列生物中属于原核生物的一组是(　　)
①蓝藻　②酵母菌　③草履虫　④小球藻　⑤水绵　⑥青霉　⑦葡萄球菌　⑧链霉菌
A．①⑦⑧ B．①②⑥⑧
C．①③④⑧ D．①②⑥⑦⑧
答案　A
解析　原核生物包括蓝藻、细菌、放线菌、衣原体、支原体等。酵母菌和青霉属于真菌；草履虫属于原生动物，原生动物属于真核生物；小球菌、蓝藻和水绵虽然都属于藻类，但小球藻、水绵属于真核生物；葡萄球菌属于细菌；链霉菌属于放线菌。
规律方法　原核生物的巧记法
题 号
1
2
3
4
5
6
7
答 案
题组四　应用提升
8．(2010·南京质检)图a、b、c分别是三种生物细胞的结构模式图。下列叙述正确的是(　　)
A．以上三种细胞内遗传物质的载体是染色体
B．a细胞有细胞壁，而b、c细胞没有该结构
C．三种细胞中共同具有的细胞器只有核糖体
D．a、b细胞内具膜结构的细胞器构成了生物膜系统
答案　C
解析　根据图示可知，a、b、c分别表示植物细胞、动物细胞和细菌细胞。细菌属于原核生物，没有成形的细胞核，拟核中的DNA和蛋白质不结合，没有染色体；细菌的细胞也含有细胞壁；细菌只有一种细胞器——核糖体；生物膜系统是指细胞膜、核膜以及细胞器膜在结构上和功能上紧密联系组成的统一整体。
9．下列关于人体生命活动与细胞关系的叙述，错误的是(　　)
A．细胞的分裂和分化是人体发育的基础
B．只有通过精子和卵细胞，子代方能获得亲本的遗传物质
C．细胞分化使人体细胞形态多样，但遗传物质一般不发生变化
D．人体是由细胞构成的，所以细胞的分裂必然导致人体的生长
答案　D
解析　精子和卵细胞分别是由父母的性原细胞经特殊的分裂方式形成的，其中必然携带着父母双方的遗传物质，所以精子和卵细胞充当了子女和父母之间遗传物质的“桥梁”。人体是由细胞构成的，细胞的分裂使有机体的细胞数目增多，而细胞的生长一定导致机体生长。
10．下图是几种生物的基本结构单位，请据图回答：
(1)最有可能属于病毒的是[　]，它在结构上不同于其他三种图示的显著特点是____________；病毒的生活及繁殖必须在__________内才能进行。
(2)图中属于原核细胞的是[　]，它在结构上不同于真核细胞的显著特点是________________________，与真核细胞的统一性则表现在
__________________________________________________。
(3)图中能进行光合作用的是[　]__________，能完成此生理过程的物质基础是因为其内含有___________，因而它是一类______生活的生物。
(4)[　]展示了哺乳动物的平滑肌细胞，其遗传物质在存在方式上不同于其他三种图示的特点为__________________。
答案　(1)C　无细胞结构　寄主(活)细胞　(2)A、B　没有由核膜包围的细胞核　都具有相似的细胞膜与细胞质，具有与细胞代谢和遗传关系十分密切的DNA　(3)B　蓝藻细胞　藻蓝素和叶绿素　自养　(4)D　遗传物质主要存在于染色体上
解析　病毒是一类非细胞结构的生物，只有在宿主细胞内才能进行增殖；真核细胞与原核细胞显著的差异在于有核膜包被的细胞核；只要有色素和相关的酶，不论原核细胞还是真核细胞，都能进行光合作用；真核细胞的遗传物质主要存在于细胞核的染色体上。
11．(2010·盐城模拟)下图是显微镜的结构示意图，请据图回答：
(1)如果[8]上安置的两个物镜标有40×和10×，目镜[6]
标有10×，那么根据图中物镜的安放状态，所观察到物像的______(填“长度”“面积”或“体积”)是物体的______倍。
(2)某同学依次进行了下列操作：①制作装片；②用左眼注视目镜视野；③转动[4]调至看到物像；④转动[5]调至物像清晰。你认为该操作程序是否正确？如有不完整请作补充说明。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)该同学观察时，[6]上标有15×字样，[9]的两个镜头上分别标有40×和10×字样，他用40×观察后转换10×，此时视野内的细胞数量比原来多还是少？____。
(4)这时，他发现了一个理想的物像，位于视野右下方。为了便于高倍(40×)观察，他应向________移动载玻片，再转换高倍镜。
(5)大部分动植物体是不透明的，不能直接在显微镜下观察，一般要经过特殊处理，如将标本做成很薄的切片。但酵母菌、水绵、洋葱表皮等材料却可以直接做成装片放在显微镜下观察，这主要是因为它们(　　)
A．是单个或单层细胞 B．都带有特殊的颜色
C．是无色透明的 D．是活的细胞
转动[5]下降镜筒→转动[5]下降镜筒→②→转动[5]调至看到物像→转动[4]调至物像清晰　(3)多　(4)右下方　(5)A
知识延伸　显微结构和亚显微结构图像的判断：在图像中，若表示出核糖体等细胞器的结构，则为电子显微镜下的亚显微结构图；若未表示出核糖体等细胞器的结构，则为光学显微镜下的显微结构图。
学案2　细胞中的元素和化合物 细胞中的无机物
[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。
一、组成细胞的元素及化合物
1．最基本元素：C。
2．主要元素：C、H、O、N、P、S。
3．大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
4．微量元素：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等。
5．细胞鲜重含量最多的元素是O。
6．细胞干重含量最多的元素是C。
7．组成细胞的化合物：组成细胞的化合物分为无机化合物和有机化合物，前者中H2O的含量最多，后者中蛋白质含量最多。
特点提醒　①大量元素和微量元素的划分依据是含量。
②记忆微量元素可利用口诀：铁猛碰新木桶(Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu)。(谐音记忆法)
想一想　为什么组成细胞的元素在无机自然界都能找到？而含量又大不相同？
答案　组成细胞的元素最终是生物体有选择地从无机环境中吸收的。
二、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
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
你知道吗　斐林试剂和双缩脲试剂都包含NaOH溶液和CuSO4溶液两种试剂，使用时有什么不同？
答案　斐林试剂使用时是甲液和乙液等量混合均匀后注入，斐林试剂现配现用，水浴加热2分钟；双缩脲试剂使用时是先加入A液1 mL，再加B液4滴。
三、细胞中的无机物
1．细胞中的水
(1)存在形式：自由水和结合水。
(2)含量变化：生物体的含水量与生物种类和生物的生长发育期有关。
(3)功能

②结合水：是细胞结构的重要组成成分。
(4)自由水与结合水的联系
自由水结合水
你查了吗　心肌呈固态是因为结合水含量高，血液呈液态是因为自由水含量高，对吗？为什么？
答案　不对。原因是二者自由水与结合水的比例不同。
2．细胞中的无机盐
(1)存在形式：细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。
(2)功能：①维持细胞和生物体的正常的生命活动，如哺乳动物的血液中若钙离子含量太低，会出现抽搐等症状。
②它是细胞的重要组成成分。
探究点一　组成细胞的元素和化合物
　
化合物
质量分数/%
水
占85～90
无机盐
占1～1.5
蛋白质
占7～10
脂质
占1～2
糖类和核酸
占1～1.5
丙
(1)比较甲、乙两图，组成细胞的元素中含量最多的四种元素是C、H、O、N，C元素在乙图(甲图，乙图)中的含量表明它是构成细胞的最基本的元素。
(2)比较甲图、丙表，回答氧元素占细胞鲜重百分比最大的原因？
答案　水在细胞中质量分数最多，达85%～90%，而水的化学元素组成是氢、氧两种元素，其质量比为2∶16，所以氧元素占细胞鲜重百分比最大。
(3)生物界和非生物界在化学元素上既有统一性，又有差异性的原因是什么？
答案　统一性的原因：生物体内的化学元素均来自自然界。
差异性的原因：生物体总是有选择地从自然界获得所需元素。
思维拓展
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。
探究示例1 (2010·镇江质检)有关生物体细胞组成元素的叙述，错误的是(　　)
A．在不同生物的体细胞内，组成它们的化学元素种类大体相同
B．组成细胞的最基本元素是C
C．在同一生物的不同体细胞内，各种化学元素的含量相同
D．组成生物体细胞的化学元素，在无机自然界中都能找到
思路导引　从元素的组成角度考虑，生物界与非生物界在元素种类上具有统一性，构成生物体的化学元素在无机自然界都能找到，没有一种是生物界所特有的。
答案　C
解析　从元素组成的角度考虑，组成不同生物的元素种类大体相同，但每种元素的含量不同。
归纳总结　组成细胞的化学元素的统一性与差异性
(1)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)生物体的元素是生物根据自身生命活动的需要，有选择地从无机环境中吸收的，这体现了生物界与非生物界的统一性。
(3)生物直接或间接获得无机环境中元素的方式不同。
探究点二　细胞中的无机物
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：
1．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？
答案　丧失的化合物是水分，在细胞中是以自由水形式存在的。
2．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？
答案　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．粮食焚烧后留下的少量灰分是什么？
答案　少量灰分是矿质元素。
归纳总结
1．细胞中的无机物——水
(1)水的含量、分类及生理作用
含量
概念
生理作用
结合水
4.5%
与其它物质结合在一起
细胞组成成分
自由水
95.5%
能够自由流动、以游离状态存在
良好溶剂；运输作用；反应场所、原料
(2)不同生物含水量特点
①是细胞和生物体中含量最多的物质(如精瘦肉中的水，沙漠植物中的水)。
②含水量：水生＞陆生、幼年＞成年＞老年、代谢旺盛＞代谢缓慢、幼嫩细胞＞衰老细胞。
2．生物体中的无机物——无机盐
(1)无机盐的含量及存在形式
含量：很少，约占细胞鲜重的1%～1.5%。
存在形式：大多数无机盐以离子的形式存在于细胞中，少数以化合物的形式存在于细胞中。
(2)无机盐的生理作用
①有些无机盐是细胞内某些复杂的化合物的重要组成成分。
②有许多种无机盐的离子对于维持生物体的生命活动有重要作用。
③生物体内的无机盐离子，必须保持一定的比例，这对维持细胞内的渗透压和酸碱平衡非常重要，这是生物进行正常生命活动的必要条件。
思维拓展
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。
(3)水对于生物体非常重要，常被誉为“生命之源”，其主要原因是：①生物体所有的生命活动都离不开水；②地球上的所有生命都是从水中起源的。
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。
探究示例2 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。
答案　D
解析　本题先给出一个情景，最终点明是因为缺锌造成的，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。
拓展提升　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
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。
其中实验组又形成自身前后对照。

变式训练2 缓步动物具有隐生现象：当环境干燥时，缓步动物的身体失水而萎缩，腿也缩回而处于一种隐生状态，这时它的代谢率几乎降到零，甚至在纯酒精、液氦(－273℃)中也能隐生。当环境变得有利于其生存时，它可以在几小时内吸水，使身体膨胀而复苏。说明了(　　)
A．自由水参与生命活动 B．结合水参与生命结构
C．从基因水平说明生物具有多样性 D．水对生命活动的重要性
答案　D
解析　结合水和自由水对生命结构和活动都非常重要，且可以相互转化。生物具有多样性是从个体水平来讲的。
实验探究　检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1．还原糖的鉴定
脂肪的鉴定

3．蛋白质的鉴定
思维拓展　斐林试剂与双缩脲试剂的比较分析
比较项目
斐林试剂
双缩脲试剂
不同点
使用方法
甲液和乙液混合均匀后方可使用，且现配现用
使用时先加A液再加B液
呈色反应条件
需水浴加热
不需加热即可反应
反应原理
还原糖中的醛基被Cu(OH)2氧化，Cu(OH)2被还原为Cu2O
具有两个以上肽键的化合物在碱性条件下与Cu2＋反应生成络合物
颜色
砖红色
紫色
浓度
乙液CuSO4浓度为0.05 g/mL
B液CuSO4浓度为0.01 g/mL
相同点
都含有NaOH、CuSO4两种成分，且所用NaOH浓度都是0.1 g/mL
探究示例3　下列关于“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”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甲液和乙液，可直接用于蛋白质的鉴定
B．若要鉴定花生种子细胞中是否含有脂肪，一定需要用显微镜观察
C．鉴定可溶性还原糖时，要加入斐林试剂(甲液和乙液等量混合均匀再加入)
D．用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，需水浴加热2 min才能看到紫色
思路导引　正确解答该题应从以下几点入手：(1)明确斐林试剂和双缩脲试剂浓度及使用方法上的差异。(2)明确检测三类有机物在操作步骤上的差异。
答案　C
解析　C对，A错，用于鉴定还原糖的斐林试剂甲液和乙液，必须混合均匀后再使用。B错，鉴定花生种子是否含脂肪，可先将种子烘烤，再在白纸上挤压，看是否出现油迹判断。D错，用双缩脲试剂鉴定蛋白质时，不需加热。
技法总结　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。
题组一　组成细胞的元素和化合物
1．从根本上说，组成生物体的化学元素和非生物界是统一的，生物界和非生物界又有一定的差异性，其原因是（多选）(　　)
A.组成生物体的化学元素是特异的，有二十多种　
B.生物体中有专门的生物元素C、H、O、N等　
C.组成生物体的化学元素在生物体内和无机自然界中含量相差很大　
D.C、H、O、N、P、S这6种元素在生物体内约占原生质总量的97%
答案　CD
解析　组成生物体的化学元素和非生物界的统一性体现在：生物体的化学元素都能在非生物界中找到，不是特有的，故A和B两种说法是错误的。
2．“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
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。
3．一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
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。
知识延伸　细胞中的各种元素和化合物构成生命系统的物质基础
(1)元素基础：C、H、O、N等化学元素是构成细胞中主要化合物的基础。
(2)化合物基础：以碳链为骨架的糖类、脂质、蛋白质、核酸等有机化合物，构成细胞生命大厦的基本框架。
(3)能源基础：糖类和脂肪是生命活动的重要能源。
(4)构建调节基础：水和无机盐与其他物质共同构建细胞并参与细胞生命活动的调节。
题组二　细胞中的无机物
4．(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
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。
知识链接　常见无机盐在细胞中的作用
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。
5．(2011·广东调研)如果细胞内自由水与结合水的比值用a表示，则根尖分生区的细胞a1与根冠细胞a2的大小为(　　)
A．a1＞a2 B．a1＝a2 C．a1＜a2 D．无法判断
答案　A
解析　在复习生物体的化合物——水的过程中，有三个方面的知识需要我们注意：一是水的含量：①水是细胞中含量最多的化合物；②不同种类的生物体中，水的含量差别很大；③同一种类的生物体中，随着发育期和细胞种类的不同(或者说不同的组织、器官)含水量也有很大差异。二是关于水的两种存在形式，即自由水和结合水及其功能。三是关于自由水含量与代谢旺盛程度的关系。
6．下列有关水的叙述，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，提高抗寒能力
D．水在生物体的许多化学反应中充当还原剂
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。水在生物体的化学反应中充当溶剂。
题组三　有机物的检测
7．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
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。
8．(2009·广东生物，6)对下表中所列待测物质的检测，所选用的试剂及预期结果都正确的是(　　)
待测物质
检测试剂
预期显色结果
①
DNA
甲基绿
红色
②
脂肪
苏丹Ⅲ
橘黄色
③
淀粉
斐林试剂
蓝色
④
蛋白质
双缩脲试剂
紫色
A.①③ B．②③ C．①④ D．②④
答案　D
解析　本题考查教材实验，考查考生对不同物质鉴定的区分比较能力。甲基绿应是将DNA染成绿色，斐林试剂用来检测还原糖，淀粉用碘液检测呈蓝色。
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
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。
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
题组四　应用提升
10．(2011·淮安模拟)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
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。
11．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：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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
12．植物体没有专门的脂肪组织，但在花生、大豆、蓖麻等植物的种子中富含脂肪，有人提出植物体除种子外，其他部位是否也含有脂肪？有同学对此开展课题研究，假设你是其中一员，请根据课题研究要求，回答有关问题：
(1)探究课题：除种子外，植物体其他部位是否含有脂肪(如洋葱的根尖细胞中是否含有脂肪)?
(2)实验假设：
________________________________________________________________________。
(3)实验供选材料：新鲜洋葱根尖、大豆种子；
实验供选试剂：①苏丹Ⅲ染液；②体积分数为50%的酒精溶液。
(4)实验步骤：
①选取新鲜的洋葱根尖并做徒手切片；选取2～3片最薄切片放置在载玻片的中央；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________。
(5)实验预期结果与可能得出的相应结论：
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
答案　(2)洋葱根尖细胞中含有(或不含有)脂肪
(4)②滴加2～3滴苏丹Ⅲ染液进行染色，3分钟后滴加体积分数为50%的酒精溶液，洗去浮色
③在切片上滴一滴蒸馏水，盖上盖玻片，制成临时装片
④将装片放在显微镜下观察
(5)①若在装片中观察到橘黄色的脂肪颗粒，则证明洋葱根尖细胞中含有脂肪
②若在装片中观察不到橘黄色的脂肪颗粒，则证明洋葱根尖细胞中不含脂肪
解析　高考注重能力的考查，实验设计、操作、结果分析和推导都是能力的考查，实验假设一般都可以从题干中找到，如本题中就明确提出“有人提出植物体除种子外，其他部位是否也含有脂肪？”从这个信息中，我们可以做出自己的假设，本实验的方法步骤可参照教材中脂肪的鉴定实验来进行操作，由于是探究性的课题，其结果带有不可预料性，因此预期的结果和结论中可能的情况都要考虑，其一般格式为“若……，则说明……”或“如果……，则说明……”。
知识链接　物质鉴定的实验原理归纳
鉴定的物质
化学试剂
颜色反应
生物组织中的淀粉
碘液
蓝色
生物组织中的可
溶性还原糖
刚配制的斐林试剂
砖红色沉淀(水浴加热)
生物组织中的蛋白质
双缩脲试剂
紫色反应
生物组织中的脂肪
苏丹Ⅲ染液
苏丹Ⅳ染液
橘黄色(显微观察)
红色(显微观察)
细胞中的DNA
甲基绿
绿色(显微观察)
细胞中的RNA
吡罗红
红色(显微观察)
学案3　生命活动的主要承担者——蛋白质
考纲要求 蛋白质的结构和功能(Ⅱ)。
一、基本组成单位——氨基酸
1．种类：在生物体内约有20种。其种类是由R基决定的。
2．分类：①必需氨基酸：人体细胞不能合成，必须从外界直接获取，8种(婴儿9种)。②非必需氨基酸：人体细胞能够合成的，12种。
3．结构通式
4．氨基酸的结构特点：每个氨基酸分子至少有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。
趣味思考　如果狼的体内有m种氨基酸，兔的体内有n种氨基酸，那么狼吃掉兔后，体内氨基酸种类最多有多少种？(m、n、m＋n、20)
答案　20
二、多肽
1．氨基酸形成多肽的方式为：脱水缩合。
2．场所：核糖体。
3．形成二肽的过程
4．肽键的结构表示为：—NH—CO—。
你想到了吗　如果有甲、乙、丙三种氨基酸，则它们能形成的二肽种类最多有几种？(3种、6种、9种)
答案　9
三、蛋白质结构和功能
1．结构层次：氨基酸排列顺序、多肽链折叠和盘绕、蛋白质分子天然折叠、蛋白质分子中各亚基的空间排布及亚基接触部位的布局和相互作用。
2．蛋白质结构的多样性
蛋白质分子结构多样性可以从以下四个层次加以理解
(1)氨基酸的种类不同，构成的肽链不同。
—□—□—□—□—□—□—
—○—○—○—○—○—○—
(2)氨基酸的数目不同，构成的肽链不同。
—□—□—□—□—□—□—
—□—□—□—□—
(3)氨基酸的排列次序不同，构成的肽链不同。
—□—○—○—□—○—　—○—□—○—□—○—
(4)空间结构不同，构成的蛋白质不同。
3．蛋白质功能的多样性
(1)构成细胞和生物体结构的重要物质，称为结构蛋白，如羽毛、蛛丝等。
(2)对细胞内的化学反应有催化作用，如酶。
(3)具有运输载体功能，如血红蛋白。
(4)起信息传递作用，能够调节机体的生命活动，如胰岛素。
(5)具有免疫作用，如抗体。
4．蛋白质在生命活动中的意义：一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。
5．蛋白质鉴定：蛋白质与双缩脲试剂呈现紫色。
你知道吗　人体肌肉、毛发的成分主要是蛋白质吗？
答案　是
探究点一　组成蛋白质的氨基酸
分析下列几种化合物，回答有关问题：
(1)这些化合物是否皆为组成蛋白质的氨基酸？为什么？
答案　不是，⑤结构中氨基与羧基没有连在同一个碳原子上。
(2)不同氨基酸分子的区别在哪儿？
答案　R基。
(3)天冬氨酸的R基为—C2H4ON，请确定一个天冬氨酸分子中含有的C、H、O、N的原子数并说明理由。
答案　天冬氨酸的R基为—C2H4ON，加上氨基酸共有结构H2N—CH—COOH中的C、H、O、N的原子数，所以一个天冬氨酸分子中含有的C＝2＋2＝4、H＝4＋2＋1＋1＝8、O＝1＋2＝3、N＝1＋1＝2。
思维拓展
1．八种必需氨基酸的巧记方法：来(赖氨酸)家(甲硫氨酸)写(缬氨酸)一(异亮氨酸)本(苯丙氨酸)亮(亮氨酸)色(色氨酸)书(苏氨酸)。
2．食品的营养价值的高低主要看其必需氨基酸的含量及种类。
3．氨基酸的“必需”和“非必需”是根据动物机体内能否合成来区分的，它们都是动物体内蛋白质合成“必需”的。
探究示例1 如图是四种构成蛋白质的氨基酸的结构式，下列叙述错误的是(　　)
A．构成上述氨基酸分子的基本元素是C、H、O、N
B．上述四种氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH、—CH2—COOH
C．R基中可以有氨基或羧基
D．只要含有氨基和羧基的化合物就是构成蛋白质的氨基酸
思路导引　正确解答该题可围绕以下问题展开思考：①氨基酸有哪些共有元素？是怎样确定的？②如何确定四种氨基酸的R基？③如何理解氨基酸结构特点中的“至少”？
答案　D
解析　氨基酸结构中至少有一个氨基与一个羧基连接在同一个碳原子上，而D选项只说明化合物含有氨基和羧基，但它们不一定连接在同一个碳原子上。
探究点二　蛋白质结构和功能多样性
1．观察蛋白质形成示意图，回答下列有关问题：
(1)食物中的蛋白质经过哪些过程才能转变为人体的蛋白质？人体的蛋白质和食物中的蛋白质一样吗？如果不同，两种蛋白质不同的直接原因和根本原因各是什么？
答案　食物中的蛋白质必需经过蛋白质消化、氨基酸吸收、氨基酸的脱水缩合过程才能转变为人体的蛋白质。人体的蛋白质和食物中的蛋白质不一样。两种蛋白质不同的直接原因是氨基酸种类不同、氨基酸数量不同、氨基酸排列顺序不同、多肽链的空间结构不同。根本原因是控制合成人体蛋白质和食物中蛋白质的遗传信息不同。
(2)假设氨基酸的平均相对分子质量为a，由n个氨基酸分别形成1条和m条肽链时，肽键数、脱水数、氨基数、羧基数、肽链的相对分子质量至少各是多少？
答案　n个氨基酸形成1条肽链时，肽键数n－1、脱水数n－1、氨基数1、羧基数1、肽链的相对分子质量na－18(n－1)；n个氨基酸形成m条肽链时，肽键数n－m、脱水数n－m、氨基数m、羧基数m、肽链的相对分子质量na－18(n－m)。
(3)若脱水缩合形成环状肽，怎样计算脱水数、肽键数、游离的氨基数、羧基数？
答案　脱水数n、肽键数n、游离的氨基数0、游离羧基数0。
思维拓展　
1．当n种氨基酸缩合成m肽时，排列方式的计算
(1)若允许重复，则排列方式为nm种。
(2)若不允许重复，①若n＝m，则排列方式为n！种，
②若n＞m，则排列方式为A种。
2．氨基酸、多肽、肽键、肽链和蛋白质的关系可归纳如下
(1)关于组成蛋白质的肽链、氨基酸、肽键、脱去水分子的数目对应关系表如下：
氨基酸数
肽键数
脱去水分子数
游离的氨基
游离的羧基
一条肽链
n
n－1
n－1
至少1个
至少1个
m条肽链
n
n－m
n－m
至少m个
至少m个

(2)相关计算公式
①脱水数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数
②氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基的总数－肽键数
③羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基的总数－肽键数
④蛋白质相对分子质量＝各氨基酸平均相对分子质量×氨基酸数－18×脱水数
⑤N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N的总数
⑥O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O的总数－脱水数
⑦H原子数＝各氨基酸中H的总数－2×脱水数
探究示例2 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．该蛋白质中含有两条肽链，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4个游离的羧基
D．该蛋白质分子量比参与缩合的氨基酸总量减少888
思路导引　解答本题时，首先结合图1、图2写出肽链数、R基等，然后根据他们之间的相互关系进行相应选择。
答案　B
解析　由图1知，该蛋白质由51个氨基酸形成，肽链有2条，应为49个肽键。图2中①是氨基，②④⑥⑧是R基，B错误。每条肽链至少含有1个游离的羧基，再加上图2中的⑥⑧上的羧基，故该蛋白质至少含有4个游离的羧基。由图1知，氨基酸脱水缩合形成该蛋白质共失去51－2＝49个水分子，形成3个—S—S—链失去3×2＝6个氢原子，故相对分子质量减少49×18＋6＝888。
变式训练 如图表示一个由153个氨基酸残基构成的蛋白质分子。下列叙述正确的是(　　)
A．该分子中含有152个肽键
B．参与构成该分子的氨基酸中至少有1个氨基酸的R基有氨基和1个氨基酸的R基有羧基
C．该分子中有1个氨基酸残基含硫
D．该分子彻底水解将产生153种氨基酸
答案　B
解析　153个氨基酸脱水缩合形成一条肽链，加上支链形成的肽键，共有肽键153－1＋1＝153个，A错。支链形成一个肽键，表明参与构成该分子的氨基酸中至少有1个氨基酸的R基有氨基和1个氨基酸的R基有羧基，B对。该分子中有1个二硫链，表明该分子中有2个氨基酸残基含硫，C错。构成蛋白质的氨基酸最多有20种，D错。
题组一　氨基酸结构辨析
1．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
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。
2．(2011·烟台学段测试)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
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。
拓展提升　基因表达时，从信使RNA起始密码子开始，两个起始密码子分别对应甲硫氨酸和缬氨酸，即蛋白质中的第一个氨基酸是这两种中的一个，所以可以推测绝大多数蛋白质含“S”元素，但并非所有的蛋白质都含“S”。所以基本元素为C、H、O、N，特征元素为“S”，且S一定存在于R基上。
题组二　蛋白质的相关计算
3．(2010·安庆模拟)某蛋白质由3条多肽链、N个氨基酸组成，下列关于该蛋白质说法正确的是(　　)
A．形成该蛋白质时产生了N个水分子
B．该蛋白质中至少含有N个肽键
C．该蛋白质中至少含有3个游离的羧基
D．合成该蛋白质至少需要20种氨基酸
答案　C
解析　形成该蛋白质时，产生水分子数为N－3，含有N－3个肽键。至少含有的游离的羧基数＝肽链条数＝3。
4．(2011·连云港月考)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
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。
5．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
答案　D
6．(2011·泰州质检)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
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 号
1
2
3
4
5
6
答 案
题组三　应用提升
7．狼体内有a种蛋白质，20种氨基酸；兔体内有b种蛋白质，20种氨基酸。狼捕食兔后，狼体内的一个细胞中含有的蛋白质和氨基酸种类最可能是(　　)
A．a＋b,40 B．a,20 C．大于a,20n D．小于a,20
答案　D
解析　狼捕食兔后，经过消化吸收，蛋白质以氨基酸的形式进入狼体内，所以狼体内的蛋白质并不会增加。由于细胞分化，基因选择性地表达，每个细胞内含的蛋白质种类一定少于狼体内蛋白质种类的总数a。每个细胞中有多种蛋白质，需要多种氨基酸，由于狼体内共有20种氨基酸，因此，每个细胞中最多含有20种氨基酸。
8．(2011·扬州模拟)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
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。
9．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
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。
10．2007年7月25日，加拿大食品检疫局公布第10例疯牛病调查报告。报告认为，这起病例是由于使用受污染饲料所致。疯牛病病毒(朊病毒)是不同于细菌和病毒的生物形式，只含畸形蛋白质，没有(不利用)DNA或RNA进行复制，而是利用正常细胞中与其氨基酸排列顺序一致的蛋白质进行复制。下列方法中可以用来检测饲料中是否含有朊病毒的是(　　)
A．用双缩脲试剂检测牛饲料中的提取液
B．用DNA探针检测牛饲料的提取液
C．提取牛饲料中的蛋白质，然后进行氨基酸测序，看是否与朊病毒的氨基酸序列相同
D．以上方法均不可取
答案　D
解析　从题干中知：“只含畸形蛋白质，没有(不利用)DNA或RNA进行复制”可排除B；由“利用正常细胞中与其氨基酸排列顺序一致的蛋白质进行复制”可排除C；朊病毒和饲料中均含蛋白质，排除A。
11．(2011·南京模拟)已知某种动物激素是一种链状“十九肽”，其分子式可表示为CxHyOzNwS(z≥22，w≥20)，经测定，其彻底水解的产物只有以下五种氨基酸：
请回答下列问题：
(1)一个该“十九肽”分子彻底水解后可产生________个赖氨酸，________个天冬氨酸。
(2)写出由天冬氨酸和赖氨酸形成的二肽的化学式：____________________(由天冬氨酸提供羧基)。
(3)该激素从合成到发挥作用，需要______________等细胞器参与。
(4)控制该激素合成的基因上至少有____个嘧啶碱基。
答案　(1)w－19　(z－20)/2
(2)
(3)核糖体、内质网、高尔基体和线粒体　(4)57
解析　(1)分析组成此“十九肽”的氨基酸结构，发现只有赖氨酸含有两个氨基，其余的氨基酸都只含有一个氨基，因此分子式中所有的N原子个数减去氨基酸的个数就是赖氨酸的个数；五种氨基酸中只有天冬氨酸的R基中含有一个羧基，除R基外，多肽链中含有20个氧原子，R基中含有(z－20)个氧原子，天冬氨酸的一个R基中含2个氧原子，因此(z－20)/2即为天冬氨酸的个数。(2)写二肽的化学式时要注意R基中的—NH2和—COOH不参与肽键形成。(3)对于蛋白质来说，核糖体是合成场所，内质网是加工场所，高尔基体与加工分泌有关，线粒体提供能量。(4)转录翻译过程中，基因中碱基个数∶mRNA碱基个数∶氨基酸个数＝6∶3∶1，十九肽共十九个氨基酸，基因中至少有碱基114个，嘧啶个数是碱基数的一半，为57个。
12．(2010·济南一模)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：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
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。
学案4　遗传信息的携带者——核酸
细胞中的糖类和脂质
[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。
一、核酸的分布、结构和功能
1．核酸在细胞中的分布
(1)分布
(2)检测
2．核酸的结构和功能
(1)结构
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。
(2)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。
想一想　已知某核酸的碱基组成，能确定它的种类吗？
答案　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．元素组成：由C、H、O三种元素组成。
2．分类
(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：多个葡萄糖脱水缩合而成，水解成单糖后才可被吸收。常见的种类有淀粉、纤维素、糖原。
3．生理功能
(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。
你知道吗　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。
答案　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．元素组成
(1)主要是C、H、O，有的还含有P和N。
(2)与糖类相比，脂质分子中氧的含量低，而氢的含量高。
2．化学性质：脂质分子结构差异很大，通常不溶于水，而溶于有机溶剂。
3．分类及功能
(1)脂肪：是细胞内良好的储能物质，还有保温、缓冲和减压作用。
(2)磷脂：是构成细胞膜等膜结构的重要成分。
(3)固醇：①胆固醇是构成细胞膜的重要成分，还参与血液中脂质的运输。②性激素能促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成。③维生素D能促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。
你知道了吗　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？
答案　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
1．单体：多糖、蛋白质、核酸等生物大分子的基本单位称为单体。
2．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。
探究点一　核酸的结构和功能
观察DNA和RNA在化学组成上的关系，探讨、思考以下几个问题：
1．DNA与RNA共有的碱基有哪几种？哪一种是RNA所特有的？
答案　A、G、C；U。
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？请写出一个核苷酸分子结构模式图。
答案　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)；
核苷酸模式图如下：
3．核酸是细胞中携遗传信息的物质，它包括DNA与RNA两大类，那么构成核酸的碱基有几种？基本结构单位核苷酸有几种？
答案　5种；8种。
思维拓展
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
核酸多样性蛋白质多样性生物多样性
探究示例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
思路导析　①DNA中的核苷酸只有四种，核苷酸排列顺序是多种多样的。
②DNA的多样性决定了RNA的多样性，RNA的多样性决定了蛋白质的多样性，体现了生物界的多样性。
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。
变式训练1 (2011·无锡模拟)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________。
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。
探究点二　细胞中的糖类和脂质
1．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。
请描述玉米、小麦等禾本科植物的种子形成及种子萌发时的糖类变化。
答案 种子形成时：单糖→二糖→多糖（淀粉）。?
种子萌发时：多糖（淀粉）→二糖→单糖。
3．请辨析脂肪与脂质、脂质与磷脂、固醇与胆固醇的关系。
答案　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。
思维拓展
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。
探究示例2 (2010·淮安质检)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
思路导引　解答此题要从糖类、脂质的基础知识入手，准确把握其分类及功能。
答案　B
解析　动物细胞中的乳糖是二糖。
题后归纳　(1)糖类的种类和作用
糖类分子都是由C、H、O三种元素组成，其中多数糖类分子中氢原子和氧原子之比是2∶1。主要种类如表所示：
种类
分子式
分布
生理功能
单糖
五碳糖
核糖
C5H10O5
动植物细胞
构成核酸的重要物质
脱氧核糖
C5H10O4
六
碳
糖
萄葡糖
C6H12O6
光合作用产物，细胞的重要能源物质
二糖
蔗糖
C12H22O11
植物
细胞
水解成果糖和葡萄糖而供能物质
麦芽糖
水解成两分子葡萄糖而供能
动物
细胞
水解成半乳糖和葡萄糖而供能
乳糖
多糖
淀粉
(C6H10O5)n
植物
细胞
植物细胞壁的基本组成成分
植物细胞中重要的储能物质
纤维素
动物
细胞
动物细胞中重要的储能物质
糖原
主要作用
生物体进行生命活动的主要能源物质
(2)脂质的种类和作用
脂质分子主要由C、H、O三种元素组成，有些脂质还含有N和P，主要种类和作用如下表所示：
种类
分布
生理功能
脂肪
大量存在于某些植物的种子、果实及动物体的脂肪组织中
主要的储能物质；对于高等动物和人还具有保温，减少器官之间的摩擦，缓冲外界压力，保护内脏器官等作用
磷脂
在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆等的种子中含量较多
构成细胞膜及各种细胞器膜的重要成分
固醇
如：胆固醇
在许多动物性食物中含量丰富
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
变式训练2 根据下列生物学事实回答问题：
材料1：熊在入冬之前要吃大量的食物，在体内转化为脂肪储存起来，冬眠时，进行分解利用，维持生命活动。
材料2：生活在南极寒冷环境中的企鹅，体内脂肪可厚达4 cm。
材料3：幼儿常晒太阳，可以使皮肤表皮细胞的胆固醇转化为维生素D，预防佝偻病。
(1)材料1说明脂肪是________________。分布在动物内脏器官周围的脂肪还具有______和______的作用。
(2)材料2说明脂肪具有______的作用。
(3)材料3说明维生素D具有____________________。该物质属于__________类物质，除此之外还包括______和______。
思路导引　解答此题的关键：①分析材料情景，探究材料目的。②准确把握脂质的分类及功能。
答案　(1)良好的储能物质　缓冲　减压　(2)保温　(3)促进人体肠道对钙的吸收作用　固醇　胆固醇　性激素
解析　脂质常见的种类有脂肪、磷脂、固醇。脂肪的作用有：①储能物质，②保温作用，③缓冲和减压作用。磷脂是构成生物膜的重要成分。固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D等，其中维生素D的作用是能有效地促进人和动物肠道对钙的吸收。人体缺钙会引起佝偻病。
实验探究　观察DNA和RNA在细胞中的分布
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。
探究示例3 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
思路导引　(1)明确实验中试剂的作用。(2)明确每一步操作的目的。
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。
拓展提升　(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)蒸馏水的作用：配制染色剂、冲洗涂片。
题组一　核酸的结构和功能及分布
1．(2011·盐城测试)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
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。
2．(2011·宿迁月考)鱼体内的核酸水解后，对水解物的判断错误的是(　　)
A．1种五碳糖 B．4种脱氧核苷酸
C．5种含氮碱基 D．8种核苷酸
答案　A
解析　
知识归纳　DNA和RNA的比较
比较项目
核酸
DNA
RNA
基本单位
核苷酸
脱氧核苷酸
核糖核苷酸
分布
细胞核(主要)、线粒体、叶绿体
细胞质(主要)
空间结构
由两条脱氧核苷酸长链构成，呈规则双螺旋结构
由一条核糖核苷酸长链构成　
化学成分
碱基
A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、G(鸟嘌呤)
T(胸腺嘧啶)
U(尿嘧啶)
五碳糖
脱氧核糖
核糖
磷酸
磷酸
3. (2011·阳江质检)对细胞中某些物质的组成进行分析，可以作为鉴别真核生物的不同个体是否为同一物种的辅助手段，一般不采用的物质是（ ）?
A.蛋白质 B.DNA?
C.RNA D.核苷酸
答案 D
解析 蛋白质是生物性状的体现者和生命活动的承担者，其结构差异越大，性状表现差异也越大，亲缘关系也越远，反之，亲缘关系则越近。而核酸（DNA和RNA）中所具有的核苷酸的序列以及由核酸控制合成的蛋白质分子的氨基酸排列顺序在不同的生物是不同的，即DNA、信使RNA、蛋白质具有物种的特异性。而核苷酸在所有真核生物中种类是相同的，即都有4种脱氧核苷酸和4种核糖核苷酸（如高等生物人与小麦），因此，核苷酸不能作为鉴别是否是同一物种的辅助手段。
题组二　细胞中的糖类和脂质
4．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
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。
归纳提升　糖类、脂类分类图示
5．三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
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。
6．(经典易错题)“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
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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
7.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
答案　A
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。
8．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
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。
9．若要在普通显微镜下观察到质壁分离、RNA和脂肪，下列四组材料中应选择的一组是(　　)
A．水稻胚乳和花生子叶 B．天竺葵叶和水稻胚乳
C．紫色洋葱和花生子叶 D．天竺葵叶和紫色洋葱
答案　C
10．(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。
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
12．已准备了一些洋葱和大小烧杯、载玻片、盖玻片、滴管、温度计、蒸馏水等实验材料及用具，证明洋葱细胞的DNA主要分布于细胞核中，RNA主要分布于细胞质中。
(1)还需准备哪些实验材料及用具才能完成此实验？
________________________________________________________________________。
(2)你准备的实验材料和用具在本实验中有什么作用？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)写出主要的实验步骤。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)质量分数为8%的盐酸、吡罗红甲基绿染色剂、显微镜
(2)盐酸能改变细胞膜的通透性，使染色体中的DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合；甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，混合使用给细胞染色，可显示DNA和RNA在细胞中的分布；实验需用显微镜观察制作的切片
水解(放入盛有8%盐酸的小烧杯中，30℃水浴5分钟)→水解(放入盛有8%盐酸的小烧杯中，30℃水浴5分钟)→冲洗装片(蒸馏水缓冲10秒)→染色(将吡罗红甲基绿染色剂滴2滴在载玻片上，染色5分钟)→观察(先低倍镜，后高倍镜)
解析　本题是教材实验在新情境下的迁移应用，实验的材料由洋葱细胞代替口腔上皮细胞。本实验的核心是用吡罗红甲基绿染色剂对细胞进行染色和显微镜观察。但要注意染色前首先要用盐酸水解。
知识整合　注意归纳总结每个显微观察类实验的设计思想、设计思路，做到触类旁通、能力迁移；在此类实验中综合运用显微观察技术、染色技术、玻片标本制作技术等。具体列表如下：
实验
名称
观察方式
观察对象
显微镜
玻片标本
染色剂
生物材料
观察叶绿体
原色观察
叶绿体
高倍
临时装片
无
菠菜叶或黑藻嫩叶
观察植物细胞质壁分离
紫色大液泡
低倍
临时装片
无
紫色的洋葱表皮细
胞
观察细胞中DNA、RNA
染色观察
DNA、RNA的分布
高倍
临时装片
吡罗红、甲基绿染色
剂
人口腔上皮细胞
观察
线粒体
线粒体
高倍
临时装片
健那绿染液
人口腔上皮细胞
观察细胞有丝分裂
染色体
高倍
临时装片（压片）
龙胆紫溶
液或醋酸
洋红液
洋葱根尖分生区细胞
第七单元　生物变异、育种和进化
学案27　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)。
一、基因突变
1．实例：镰刀型细胞贫血症
判一判　能否用显微镜检测出21三体综合征和镰刀型细胞贫血症？请说明原因。
　
　
2．概念：DNA分子中发生碱基对的______、增添或____________，而引起的________的改变。
3．原因
4．发生时间：______时。
5．特点：(1)普遍性：在生物界中普遍存在。
(2)随机性和________：发生于个体发育的________，且可能产生一个以上的等位基因。
(3)________：自然状态下，突变频率很低。
(4)____________：一般是有害的，少数有利。
6．意义：基因突变是________产生的途径，是________的根本来源，是________的原始材料。
二、基因重组
1．概念：在生物体进行________过程中，控制不同性状的基因________。
2．类型：(1)自由组合型：减数第一次分裂后期，随着非同源染色体自由组合，非同源染色体上的____________也自由组合。(2)交叉互换型：减数分裂四分体时期，基因随着________________的交叉互换而发生重组。
3．意义：(1)形成__________________的重要原因之一。(2)是________的来源之一，对____________也具有重要意义。
想一想　“一母生九子，九子各不同”，兄弟姐妹间变异的主要原因是什么？
　
名师点拨　①基因重组的范围——有性生殖生物。但不能说“一定”是有性生殖生物，因为还包括“外源基因导入”这种情况。②基因突变能产生新基因，是生物变异的根本来源；基因重组能产生新基因型，是生物变异的重要来源，两者都为进化提供原材料。
探究点一　基因突变的概念及发生机制
1．完成基因突变的概念图解
2．完成基因突变的分子机制图解
思维拓展
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。
探究示例1　(2010·福建理综，5)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
听课记录：　
　
变式训练1　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
探究点二　基因突变的影响
1．完成下列表格：
分类
原因
示例
对
性
状
的
影
响
改变
性状
间接引起______改变
aa→Aa
不改变性状
改变前后控制的密码子对应______(相同、不同)氨基酸
GCA→GCC
丙氨酸 丙氨酸
发生______(显性、隐性)突变
DD→Dd
发生在非________的DNA片段或内含子上
对
后
代
的
影
响
不影响
发生在体细胞的______分裂过程中，不传递给后代
影响
发生在体细胞，通过______生殖方式传递给后代
扦插、______等
发生在原始生殖细胞______分裂过程中，通过______生殖方式传递给后代
2.基因突变的多害少利
基因突变可能破坏生物体与现有环境的________关系，所以一般是有害的；但有________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。
提醒　①基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件。如昆虫突变产生的残翅性状，若在陆地上则为不利变异，而在多风的岛屿上则为有利变异。
②有些基因突变既无害也无利。
思维拓展
1．基因突变是染色体上某一位点的基因发生改变，在光学显微镜下观察不到。
2.
探究示例2　(2010·厦门模拟)基因突变是生物变异的根本来源。下列关于基因突变特点的说法中，正确的是(　　)
A．无论是低等还是高等生物都可能发生突变
B．生物在个体发育的特定时期才可发生突变
C．突变只能定向形成新的等位基因
D．突变对生物的生存往往是有利的
听课记录：　
　
变式训练2　(2010·江苏卷，6)育种专家在稻田中发现了一株十分罕见的“一秆双穗”植株，经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是(　　)
A．这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的
B．该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体
C．观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置
D．将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系
探究点三　基因重组
全面深刻理解基因重组，完成下表填空：
重
组
类
型
自然状态下的基因重组
人工参与导致的基因重组
同源染色体上________________间的重组
非同源染色体上__________间的重组
基因工程
肺炎双球菌的转化
发生时间
减数第一次分裂________时期
减数第一次分裂____
体外目的基因与运载体重组和导入细胞内与细胞内基因重组
体内、体外转化实验
发生机制
同源染色体非姐妹染色单体之间________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，____________________，导致非同源染色体上__________间重组
目的基因经______导入受体细胞，导致受体细胞中基因____
____细菌的DNA与______细菌的DNA重组
图像示意
思维拓展
1．原核细胞只能进行二分裂不能进行减数分裂，原核生物不进行有性生殖，不能发生基因重组。
2．自然状态下的基因重组只发生在减数第一次分裂，受精作用不导致基因重组。
探究示例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
变式训练3　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
题组一　基因突变
1．(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
2．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
3．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
4．(原创题)如图为某种遗传病调查的一个家庭成员的情况，为了进一步确认5号个体致病基因的来源，对其父母进行了DNA分子检测，发现1、2号个体都不携带此致病基因。那么，5号致病基因的来源及其基因型(用B、b表示)最可能是(　　)
A．基因突变，Bb
B．基因重组，BB
C．染色体变异，bb
D．基因突变或基因重组，Bb或bb
5．下图表示人类镰刀型细胞贫血症的病因，已知谷氨酸的密码子是GAA、GAG。据图分析正确的是(　　)

A．转运缬氨酸的tRNA一端裸露的三个碱基是CAU
B．②过程以α链作模板，以脱氧核苷酸为原料，由ATP供能，在有关酶的催化下完
成的
C．控制血红蛋白的基因中任意一个碱基发生替换都会引起镰刀型细胞贫血症
D．人发生此贫血症的根本原因在于血红蛋白中的谷氨酸被缬氨酸取代
题组二　基因重组
6．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
7．(2010·盐城统考)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
8．(2011·宿迁调研)生物体内的基因重组(多选)(　　)
A．能够产生新的基因型
B．在生殖过程中都能发生
C．是生物变异的根本来源
D．在同源染色体之间可发生
9．(2011·黄冈模拟)依据基因重组概念的发展判断下列图示过程中没有发生基因重组的是(　　)
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
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________。
学案27　基因突变和基因重组
课前准备区
一、1.GAA　GUA
判一判　能。染色体数目或结构的变化在显微镜下是可以观察到的，而基因突变无法在显微镜下观察，但是由于基因突变导致红细胞形态改变，因而可以通过观察红细胞形态是否发生变化，进而判断是否发生了镰刀型细胞贫血症。
2．替换　缺失　基因结构　3.物理　生物　DNA分子复制
4．DNA复制　5.(2)不定向性　各个时期　(3)低频性　(4)多害少利性　6.新基因　生物变异　生物进化
二、1.有性生殖　重新组合　2.(1)非等位基因　(2)非姐妹染色单体　3.(1)生物多样性　(2)生物变异　生物的进化
想一想　兄弟姐妹间变异的主要原因是基因重组。
课堂活动区
探究点一
1．增添　替换　缺失　基因结构　2.物理　化学　生物　遗传信息　等位
探究示例1　B　[基因突变未导致氨基酸数目发生变化，说明发生的是碱基对替换。赖氨酸变为谷氨酸，赖氨酸的密码子为AAA、AAG，谷氨酸的密码子为GAA、GAG，可见是密码子第一个碱基A变为G，基因中是②处的A—T变为G—C。]
变式训练1　D　[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。]
探究点二
1．密码子　相同　隐性　遗传效应　有丝　无性　嫁接　减数　有性　2.协调　少数
探究示例2　A　[基因突变可发生于所有生物、个体发育的所有时期、所有细胞，并且突变具有不定向性，大多是有害变异。]

变式训练2　B　[这种变异既可能是显性突变，也可能是隐性突变，A项错误；若是显性突变，则该个体是杂合子；若是隐性突变，则该个体是隐性纯合子，这两种情况下自交后代中均会产生这种变异性状的纯合个体，B项正确；观察细胞有丝分裂过程中染色体形态是用光学显微镜，在光学显微镜下不可能观察到基因突变发生的位置，C项错误；假设突变是显性突变，则该杂合子的花粉离体培养后将形成显性单倍体和隐性单倍体两种单倍体，需经加倍和筛选后才能得到稳定遗传的高产品系，D项错误。]

探究点三
非等位基因　非等位基因　四分体　后期　交叉互换　非同源染色体自由组合　非等位基因　运载体　重组　S型　R型
探究示例3　B　[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。]
变式训练3　C　[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。]
构建知识网络
交叉互换　前　基因结构　普遍性　随机性　不定向性
课后练习区
1．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。]
知识延伸　基因突变时碱基对改变对氨基酸序列的影响
碱基对
影响范围
对氨基酸的影响
减小对蛋白质结构影响的措施
改变
小
只改变1个氨基酸或不改变
——
增添
大
插入位置前的不影响，影响插入后的序列
若开始增添1个碱基对，可再增添2个、5个即3n＋2或减少1个、4个即3n＋1(n≥0，且为整数)
缺失
大
缺失位置前的不影响，影响缺失后的序列
若开始缺失1个碱基对，可再减少2个、5个即3n＋2或增添1个、4个即3n＋1(n≥0，且为整数)
2.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。]
3．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。]
解题指导　由题图获得的信息：
(1)图中无同源染色体、着丝粒断裂、均等分裂，应为次级精母细胞或第一极体，不可能为次级卵母细胞。
(2)造成B、b不同的原因有基因突变(间期)或交叉互换(前期)。
①若为体细胞有丝分裂(如根尖分生区细胞、受精卵等)则只能是基因突变造成的；②若题目中问造成B、b不同的根本原因，应考虑可遗传变异中的最根本来源——基因突变；
③若题目中有××分裂××时期提示，如减Ⅰ前期造成的则考虑交叉互换，间期造成的则考虑基因突变。
4．A　[因图示中1、2号个体不携带此致病基因，所以5号个体的致病基因只能是基因突变形成的；假如为隐性突变，需两个基因同时突变，且受精后才能发育成5，这种可能性极小，故应为显性突变的可能性最大。]
5．A　[根据碱基互补配对原则，mRNA中对应的碱基是GUA，则tRNA中相应碱基是CAU；②过程为转录，原料是核糖核苷酸；血红蛋白基因的碱基对的替换可能会导致某些性状的改变，如镰刀型细胞贫血症，因为碱基改变导致蛋白质中的氨基酸发生了变化；而有时碱基对的替换则不会导致性状的变化，因为密码子存在着简并性。]
6．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。
7．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。]
8．AD　[生物体内的基因重组发生在减数第一次分裂过程中，包括同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换和非同源染色体自由组合。基因重组不能产生新的基因，能产生新的基因型，基因突变是生物变异的根本来源。]
9．C　[A、B、D均发生基因重组，C为基因突变。]
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。
题型聚集　探究变异来源是遗传效应还是环境效应的方法
生物的性状表现，是遗传物质和环境条件共同作用的结果。基因型是生物体内全部的遗传物质结构，是性状表现的内在因素，而表现型则是基因型的表现形式。生物体在个体发育过程中，不仅要受到内在因素即基因的控制，也要受到环境因素的影响。生物在不同环境中有不同的性状表现，这是遗传效应还是环境效应？
有关这类研究型试题，考生往往感到无从下手，失分率较高。遗传物质发生了改变引起的变异，能够遗传给后代；而环境变化引起的性状改变，由于遗传物质并没有发生变化，故不能遗传给后代。
是否发生了遗传物质的改变是实验假设的切入点，新的性状能否遗传是实验设计的出发点。
探究某一变异性状是否是可遗传变异的方法思路：
(1)两类变异的本质区别即遗传物质是否改变，改变则能遗传给后代，环境引起性状改变但遗传物质未变则不能遗传。故是否发生了遗传物质的改变是实验假设的切入点，新性状能否遗传是实验设计的出发点。
(2)若染色体变异，可直接借助显微镜观察染色体形态、数目、结构是否改变。
(3)与原来类型在相同环境下种植，观察变异性状是否消失，若不消失则为可遗传变异，反之则为不可遗传变异。
(4)自交观察后代是否发生性状分离。
学案11　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。
一、细胞的能量通货——ATP
1．ATP的结构和功能
(1)结构：ATP是__________的英文名称缩写，其结构简式是__________，一个ATP分子中含有一个腺苷，三个________，两个__________，ATP分子中大量的化学能储存在__________中。
(2)功能：ATP是细胞内的一种________化合物，直接给细胞生命活动提供能量。
想到了吗　ATP分子中去掉两个磷酸基团后形成的物质是什么？是组成哪种化合物的基本单位之一？
　
2．ATP与ADP的相互转化
(1)相互转化的反应式为：ADP＋Pi＋能量ATP。
(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______________释放的能量。
②绿色植物的________和________都形成ATP。
3．ATP的利用
(1)细胞内绝大多数需要能量的生命活动都是由______直接提供能量的。
(2)细胞的吸能反应一般与________的反应相联系，放能反应一般与________的反应相联系，即能量通过ATP而转化。
4．ATP中能量的应用
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________菌。
2．检测CO2的产生：可使用澄清石灰水或______________水溶液，CO2可使后者发生的颜色变化是________________________。
3．检测酒精的产生：可使用橙色的________溶液，在酸性条件下其与酒精发生化学反应，变成________。
三、有氧呼吸
1．反应式：_________________________________________________________________
2．过程
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：第一阶段与有氧呼吸第一阶段完全相同，第二阶段的产物是________________，其全过程都在__________中进行。
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？
　
探究点一　ATP与ADP的相互转化
1．识别ATP结构式中各部分名称。
2．完成ATP与ADP的相互转化表
ATP的合成
ATP的水解
反应式
ADP＋Pi＋能量 ATP
______________
酶
__________
__________
能量
来源
光能(光合作用)，化学能(细胞呼吸)
储存于__________中的能量
能量
去路
储存于形成的__________中
用于____________
反应
场所
__________________________
生物体的需能部位
思维拓展　ATP与ADP的相互转化过程中，反应类型、反应所需酶以及能量的来源、去路和反应场所都不完全相同，因此ATP与ADP的相互转化不是可逆反应，但物质是可循环利用的。
探究示例1 ATP是细胞内的能量“通货”，下列有关叙述中，不正确的是(　　)
A．ATP可以水解，为细胞提供能量，实际上是指ATP分子中远离腺苷的高能磷酸键的水解
B．细胞内ATP与ADP相互转化的能量供应机制是生物界的共性
C．在ADP与ATP相互转化的过程中，能量的来源都是光合作用
D．主动运输、肌肉收缩、大脑思考的直接能源物质都是ATP
听课记录：　
　
探究点二　有氧呼吸和无氧呼吸的过程分析
1．完善有氧呼吸和无氧呼吸的过程图解
2．有氧呼吸与无氧呼吸的比较
思维拓展
1．有氧呼吸过程中H2O既是反应物(第二阶段利用)，又是生成物(第三阶段生成)，且生成的H2O中的氧全部来源于O2。原核细胞虽然没有线粒体，但是也可进行有氧呼吸。
2．有H2O生成一定是有氧呼吸，有CO2生成一定不是乳酸发酵。
3．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。
探究示例2 (2010·镇江模拟)提取鼠肝细胞的线粒体为实验材料，向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大；当注入葡萄糖时，测得氧的消耗量较小，同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大。下列叙述中与实验结果不符合的是(　　)
A．有氧呼吸中，线粒体内进行的是第二、三阶段
B．线粒体内能分解丙酮酸，不能分解葡萄糖
C．葡萄糖只能在细胞质基质内被分解成丙酮酸
D．水是在细胞质基质中生成的
实验探究　探究酵母菌的呼吸方式
1．实验原理
(1)酵母菌代谢特点：酵母菌是单细胞真菌，在有氧和无氧条件下都能生存，可通过________测定酵母菌在有氧和无氧条件下的____________来确定____________________。
(2)产物检测
①检测CO2的产生：CO2可使____________变混浊，也可使________________由蓝变绿再变黄。
②检测酒精的产生：橙色的重铬酸钾溶液，在________条件下与乙醇(酒精)发生化学反应，变成________。
2．实验流程
实验结论：酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生大量的二氧化碳和水；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的二氧化碳。
思维拓展
1．将装置(甲)连通橡皮球，让空气间断而持续地依次通过3个锥形瓶，既保证O2的充分供应，又使进入A瓶的空气先经过盛有NaOH溶液的锥形瓶，除去空气中的CO2，保证第三个锥形瓶的澄清石灰水变浑浊完全是由于酵母菌有氧呼吸产生的CO2所致。
2．B瓶应封口放置一段时间，待酵母菌将B瓶中的氧消耗完毕后，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。
探究示例3 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_______________________________________ _________________________________。
听课记录：　
　
题组一　ATP的相关知识
1．下列有关ATP的叙述，正确的是(　　)
A．ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成
B．ADP转化为ATP时，只需要Pi和能量
C．所有生物体内ADP转化成ATP所需的能量都来自呼吸作用
D．ATP与ADP在活细胞中无休止地相互转化
2．(2011·泰州质检)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中的ATP，发现其含量变化不大，但部分ATP的末端磷酸基团已带上放射性标记，该现象能够说明的是(多选)(　　)
A．ATP中远离腺苷的磷酸基团容易水解
B．32P标记的ATP是新合成的
C．ATP是细胞内的直接能源物质
D．该过程中ATP既有合成又有分解
3．(2009·上海卷，24)下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述中，正确的是(　　)
A．适宜光照下，叶绿体和线粒体合成ATP都需要O2
B．只要提供O2，线粒体就能为叶绿体提供O2和ATP
C．无光条件下，线粒体和叶绿体都产生ATP
D．叶绿体和线粒体都有ATP合成酶，都能发生氧化还原反应
题组二　细胞呼吸
4．(2010·课标全国卷，2)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
5．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
6．一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
7．(2011·南京调研)呼吸熵(RQ＝放出的CO2量/吸收的O2量)可用为描述细胞呼吸过程中氧气供应状态的一种指标。如图是酵母菌氧化分解葡萄糖过程中氧分压与呼吸熵的关系，以下叙述正确的是(　　)
A．呼吸熵越大，细胞有氧呼吸越强，无氧呼吸越弱
B．b点有氧呼吸强度大于a
C．为延长水果的保存时间，最好将氧分压调至c点
D．c点以后细胞呼吸强度不随氧分压变化而变化
题组三　应用提升
8．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
9．四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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.如图表示ATP水解产生ADP的过程。请回答下列问题：
(1)图中A代表______，P代表__________，如果ATP脱去两个磷酸基团后可作为某种遗传物质基本单位中的一种，其名称是_____________。
(2)图中①为__________，②为______________________的过程，除了主动运输、肌肉收缩需要这个过程外，再举两例说明ATP的利用________________________。
(3)图示过程中未标出的另一种反应物是______，催化该过程的酶与催化ATP生成的酶不相同，催化ATP生成的酶在高等植物细胞中主要分布在______________。
(4)人的骨骼肌细胞中ATP的含量只能维持剧烈运动3s以内的能量供应。牙买加女飞人谢莉一安弗雷泽(如右图)10秒78获得北京奥运会100米短跑冠军，她在这短短十多秒内，肌肉细胞中ATP的相对含量随时间的变化如下图所示：
b→c过程中，ATP含量增加，说明__________加强，从整个曲线看，肌细胞中ATP的含量不会降为零，说明____________________________________。
学案11　细胞的能量“通货”——ATP
ATP的主要来源——细胞呼吸
课前准备区
一、1.(1)三磷酸腺苷　A—P～P～P　磷酸基团　高能磷酸键　高能磷酸键　(2)高能磷酸
想到了吗　腺嘌呤核糖核苷酸；RNA。
2．(2)①细胞呼吸　②光合作用　细胞呼吸
3．(1)ATP　(2)ATP水解　ATP合成
二、1.兼性厌氧　2.溴麝香草酚蓝　由蓝变绿再变黄
3．重铬酸钾　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
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。
课堂活动区
探究点一
1．①高能磷酸键　②腺嘌呤　③核糖　④腺苷　⑤腺嘌呤核糖核苷酸　⑥ADP
2．ATPADP＋Pi＋能量　ATP合成酶　ATP水解酶　高能磷酸键　高能磷酸键　各项生命活动　细胞质基质、线粒体、叶绿体
探究示例1　C　[合成ATP所需的能量，对于植物来说主要来自光合作用和呼吸作用，对于动物来说主要来自呼吸作用。]
探究点二
1．热能　ATP　2C2H5OH＋2CO2＋能量　6H2O　12H2O　6CO2
2．O2、酶和适宜的温度　O2　酶和适宜的温度　细胞质基质　线粒体　细胞质基质　CO2和H2O　CO2、酒精或乳酸　彻底　完全　有机物　能量　ATP　一
探究示例2　D　[有氧呼吸的第一步在细胞质基质中进行，第二、三步在线粒体中进行，第三步[H]与氧气结合，才有水的生成。 ]
实验探究
1．(1)定性　细胞呼吸产物　酵母菌细胞呼吸的方式　(2)①澄清的石灰水　溴麝香草酚蓝溶液　②酸性　灰绿色
2．酵母菌使葡萄糖产生酒精是在有氧还是无氧条件下；酵母菌在有氧和无氧条件下的细胞呼吸产物是什么　酵母菌培养液　CO2　编号为1、2　重铬酸钾　都变浑浊，且甲中混浊程度高且快　多而快　橙色变成灰绿色　不变色　酒精
探究示例3　(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。
构建知识网络
有氧呼吸　叶绿体、细胞质基质、线粒体　有O2，细胞质基质和线粒体　无O2，细胞质基质
课后练习区
1．D　逐项分析如下：
选项
内容指向·联系分析
A
ATP由1个腺苷和3个磷酸基团组成，腺苷由1分子腺嘌呤和1分子核糖组成
B
ADP转化为ATP除需要Pi和能量外，还需酶的催化
C
绝大多数生物体内ATP中的能量来自呼吸作用，绿色植物还可以通过光合作用合成ATP
D
ATP与ADP的相互转化时刻不停地在细胞内进行，以保证生命活动的顺利进行
方法技巧　关于ATP的结构特点可用“一、二、三”来总结。“一”指一个ATP分子含一个腺苷，“二”指一个ATP分子含两个高能磷酸键，“三”指一个ATP分子含三个磷酸基团。
2．ABD　[本题主要考查了ATP的结构及特性，分析如下：
题干中没有信息支持“ATP是细胞内的直接能源物质”的观点。]
实验链接　同位素标记法的实验应用
(1)概述：用同位素标记化合物，让它们一起运动、迁移，再用探测仪器进行追踪，可以明白化学反应的详细过程的方法。
(2)方法应用：用来研究细胞内的元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解细胞的结构和功能、化学物质的变化、反应机理等。实例如下：
①标记特征元素，研究物质的结构，如例题中，用32P标记磷酸分子，证明ATP中远离腺苷的高能磷酸键易分解又易合成，进而证明ATP既有合成又有分解。
②标记特征化合物，探究详细生理过程，研究生物学原理。如用3H标记亮氨酸，探究分泌蛋白的分泌过程。
3．D　[光照下叶绿体是通过光反应产生ATP，不需要O2，线粒体进行有氧呼吸需要丙酮酸和O2。]
4．D　[丙酮酸是呼吸作用的中间产物，无氧呼吸的终产物为酒精和二氧化碳或乳酸，A选项错误；有氧呼吸产生的[H]是在线粒体内膜上与氧结合生成水的，B选项错误；无氧呼吸不需要O2的参与，该过程中并无[H]的积累，C选项错误；脂肪分子中O的含量远远少于糖原，而H的含量多于糖原，所以相同质量的脂肪和糖原，脂肪有氧氧化分解时所需要的O2多，放出的能量也多。]
5．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。]
6．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 。
7．B　[只进行有氧呼吸时，呼吸熵为1，若同时进行有氧呼吸和无氧呼吸，呼吸熵大于1，且无氧呼吸比重越大，呼吸熵越大。b点有氧呼吸大于a点。c点时，只进行有氧呼吸，有机物消耗量多，不利于水果保存。c点以后呼吸熵恒为1，并不表明呼吸强度不再变化。]
8．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。]
9．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。
10．(1)腺苷　磷酸基团　腺嘌呤核糖核苷酸　(2)高能磷酸键　高能磷酸键水解释放的能量　大脑思考、细胞内的各种吸能反应(生物发电、C3的还原等)　(3)水　叶绿体类囊体薄膜上、细胞质基质和线粒体　(4)细胞呼吸　ATP与ADP之间的相互转化十分迅速，使细胞内的ATP的含量总是处于动态平衡之中，维持生物体内部的稳定供能环境
2013年中考广东省历史试题（精校版含答案）
学案13　细胞的能量供应和利用知识归纳与拓展
命题规律　从近三年高考生物试题看，酶和ATP的知识点主要侧重于考查酶的特性及影响酶活性的因素的实验设计和曲线分析、ATP的形成与利用等方面，且所占分值比重较大。细胞呼吸的知识点主要侧重于考查细胞呼吸的种类、过程、场所、条件及能量应用。另外， 酵母菌的呼吸特点及呼吸方式的实验探究也逐渐成为命题的热点。光合作用的知识点主要侧重于考查光合作用探究历程中的经典实验及分析，光反应与暗反应的场所、条件、物质与能量转换，影响光合速率的因素，叶绿素的种类、作用及提取与分离过程中的注意事项。命题的角度往往是联系生活实际综合考查影响细胞呼吸、光合作用、影响酶活性的因素及其在农业生产实践中的应用，且多以图表、曲线及实验信息题的形式呈现，着重考查学生的识图及分析、判断能力。命题的形式既有选择题，也有简答题，但往往以简答题为主。简答题常将三者联系在一起综合考查。
命题趋势　预计2012年本专题的知识将继续联系生产生活实际，以实验分析或图表、曲线的形式综合考查，试题灵活性强，分值稳定，难度系数维持在0.62左右。
一、完成与酶有关的实验设计的思路总结
实验名称
实验组
对照组
实验组衡量标准
验证酶的本质
酶是
蛋白质
待测酶溶液＋双缩脲试剂
溶液
标准______溶液＋双缩脲
试剂溶液
是否出现____
酶是
RNA
待测酶溶液＋吡罗红试剂
标准____溶液＋吡罗红试剂
是否出现____
验证酶的
专一性
底物＋相应酶液
另一底物＋________
或同一底物＋
__________
底物是否被分解
验证酶
的高效性
底物＋相应酶液
底物＋____
底物分解速率
探究酶的
最适温度
________梯度下，其他条件相同的处理后的底物和酶混合
底物的________或底物的______
探究酶的
最适pH
不同pH梯度下，其他条件____的处理后的底物和酶混合
底物的分解速率或底物的剩余量
探究示例1 (2009·全国Ⅱ理综，32)请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。
实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液、斐林试剂、37℃恒温水浴锅、沸水浴锅。
(1)若“＋”代表加入适量的溶液，“－”代表不加溶液，甲、乙代表试管标号，请用这些符号完成下表中的实验设计。
　　溶液
试管　　
蔗糖溶液
淀粉溶液
蔗糖酶溶液
唾液淀粉溶液
甲
＋
－
＋
－
(2)实验步骤：①按照上表中的设计，取试管、加溶液。
②________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________。
(3)结果预测：___________________________________________________________ _____________。
(4)结论：_________________________________________________________________ _______。
(5)在上述实验中，如果仅将37℃恒温水浴锅的温度调到20℃，而其他条件不变，重做上述实验，出现砖红色的试管中，颜色会比37℃时浅，其原因是___________ _________________________。
二、ATP与ADP的相互转化
探究示例2 (2011·常州调研)下列关于生物体内ATP的叙述，不正确的是(　　)
A．ATP是细胞内的直接供能物质
B．ATP的腺苷由腺嘌呤和核糖结合而成
C．ATP与ADP的相互转化，在活细胞中其循环是永无休止的
D．ATP与ADP的相互转化过程中，物质和能量都可循环利用
听课记录：　
　
三、光合作用与呼吸作用的比较
1．有氧呼吸与光合作用的关系表填充
探究示例3 (2010·南京测试)下图表示光合作用和呼吸作用过程中物质变化的关系，下列说法错误的是(　　)
A．②过程需多种酶参与，且需ATP供能
B．适宜条件下，③过程在活细胞中都能进行
C．⑤过程产生的能量最多
D．①③④过程产生的[H]都能与氧结合产生水
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2．叶绿体处于不同条件下，C3、C5、[H]、ATP以及(CH2O)合成量的动态变化
探究示例4 (2011·苏州质检)如图表示同一植物在不同条件下进行光合作用时有关中间产物的量的变化情况。下列判断中正确的是(　　)
A．曲线a可表示C5量的变化
B．曲线a可表示还原氢量的变化
C．曲线b可表示三磷酸腺苷量的变化
D．曲线b可表示C3量的变化
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四、关于总光合量与净光合量的比较、分析与计算
1．曲线及其解读
绿色植物每时每刻都在进行________，当在光下测定植物光合强度时，由于植物的细胞呼吸同时进行，因而实际测得的数值应为________与________的代数和。如图所示：
2．相关计算
植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时，应存在如下关系：①光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)＝________________________________________。
②光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2量)＝_____________________ ___________________________。
③光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)＝_________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________。
探究示例5 下图表示20℃时玉米光合作用强度与光照强度的关系，S1、S2、S3表示所在部位的面积，下列说法中不正确的是(　　)
A．S1＋S3表示玉米呼吸作用消耗的有机物量
B．S2＋S3表示玉米光合作用产生的有机物总量
C．若土壤中缺Mg，则B点右移，D点左移
D．S2－S3表示玉米光合作用有机物的净积累量
听课记录：　
　
1．下图表示水稻淀粉酶在不同温度下催化效率的部分曲线，下表表示人体胃、小肠中消化液的成分、pH及部分酶的最适pH。则下列相关叙述正确的是(　　)
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为1.8左右)
小肠
胰液、胆汁
7～8
碳酸氢钠、胆盐、多种消化酶(最适pH为8.0左右)
A.水稻淀粉酶在30℃时催化效率高 ，因此该酶的最适温度为30℃
B．水稻淀粉酶在a点与b点的空间结构不同
C．胃酸会随着胃液进入小肠，故胃蛋白酶进入小肠后仍能催化蛋白质的分解
D．胃酸的进入改变了小肠中的pH，因此小肠中的消化酶将失去活性
2．下列有关ATP的叙述正确的是(多选)(　　)
A．蓝藻细胞没有线粒体，不能产生ATP
B．ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能
C．在有氧与缺氧的条件下，细胞质基质都能形成ATP
D．ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”表示的不是同一物质
3．关于叶肉细胞在光照条件下产生ATP的描述，正确的是(　　)
A．无氧条件下，光合作用是细胞ATP的唯一来源
B．有氧条件下，线粒体、叶绿体和细胞质基质都能产生ATP
C．线粒体和叶绿体合成ATP都依赖氧
D．细胞质中消耗的ATP均来源于线粒体和叶绿体
4．下图表示在不同条件下，酶催化反应速率(或生成物)的变化情况。有关叙述正确的是(多选)(　　)
A．图①能用来表示反应物浓度变化与反应时间的关系
B．图②虚线表示增加酶浓度后，其他条件不变时，生成物量与反应时间关系的变化
情况
C．若图②中的实线表示过氧化氢酶对H2O2分解的催化效率，则虚线表示Fe3＋的催化
效率
D．图②也可以用来表示处理温度不同的情况下，反应速率与时间的关系
5．(2011·南京模拟)下列关于叶绿体和线粒体比较的叙述，正确的是(　　)
A．叶绿体中可发生CO2→C3→C6H12O6的过程，线粒体中可发生C6H12O6→C3→CO2的过程
B．ATP和[H]在叶绿体中随水的分解而产生，在线粒体中随水的生成而产生
C．光能转变成化学能发生的场所是叶绿体中，化学能转变成光能发生在线粒体中
D．都具有较大膜面积和复杂的酶系统，有利于新陈代谢高效而有序地进行
6．(2011·南通调研)把离体叶绿体加入到含ADP、磷酸、NADP＋等物质的溶液中，用如图所示的条件进行光合作用，实验后绘成曲线，该曲线表示(　　)
A．有机物合成量 B．O2释放量
C．ATP、NADPH的数量 D．CO2吸收量
7．(2010·连云港模拟)将某种绿色植物的叶片，放在特定的实验装置中，研究在10℃、20℃的温度条件下，分别置于黑暗和5 klx、10 klx条件下的光合作用和呼吸作用。结果如图所示(横坐标为时间，单位：小时)。对以上结果分析正确的是，该叶片(　　)
A．20℃时的呼吸速率是10℃时的4倍
B．在10℃、5 klx的光照下，每小时光合作用产生的氧气量是3 mg
C．在5 klx光照下，10℃时积累的有机物比20℃时少
D．在20℃、10 klx光照下，每小时光合作用产生的氧气量是6 mg
8．(2009·浙江理综，4)下列关于植物光合作用和细胞呼吸的叙述，正确的是(　　)
A．无氧和零下低温环境有利于水果的保鲜
B．CO2的固定过程发生在叶绿体中，C6H12O6分解成CO2的过程发生在线粒体中
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
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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
答 案
9.(2011·江苏四市调研)下图为某绿色植物叶肉细胞内部分生理过程示意图，a～f均为气体物质。据图分析回答有关问题：
(1)图中可表示氧气的是______(填字母)
(2)b参与光合作用的________阶段，该阶段发生的场所是______________；氧气参与有氧呼吸的第____阶段，该阶段发生的场所是__________________。
(3)在黑暗条件下，叶肉细胞产生ATP的场所有________________。
(4)若用14C标记CO2，则光合作用过程中14C的转移途径是____________________。
10．(2010·广州一模)研究人员利用番茄植株进行了两组实验，实验一、二的结果分别用图中的(1)、(2)表示，请据图回答问题：
(1)实验一除满足植物对水和无机盐的需要外，还必须在适宜的__________________等外界条件下进行。
(2)实验一的自变量是______，图(1)中a点条件下番茄植株相对生长速率低于b点的主要原因是____________________________________________________________________ ______________。日温26℃、夜温20℃一定是番茄植株生长的最适温度组合吗？________，理由是________________________________________。
(3)图(2)表示一个种植有番茄植株的密闭容器内O2含量的变化，据图分析：
①番茄植株光合作用释放的O2量和细胞呼吸消耗的O2量相等的点是______。
②该番茄植株经过一昼夜后，是否积累了有机物？________，理由是__________________________________________________。
③根据图(2)在图(3)中以A为起点画出该密闭容器内CO2含量变化的曲线。
专题学案13　细胞的能量供应和利用知识归纳与拓展
课堂活动区
一、蛋白质　紫色　RNA　红色　相同酶液　另一种酶液　无机催化剂　不同温度　分解速率　剩余量　相同
探究示例1　(1)
乙
－
＋
－
＋
丙
＋
－
－
＋
丁
－
＋
＋
－
(2)②混匀，37℃恒温水浴一段时间　③取出试管，分别加入适量的斐林试剂，混匀，沸水水浴一段时间　④观察实验现象并记录实验结果
(3)含有蔗糖和蔗糖酶溶液的试管，以及含淀粉和唾液淀粉酶溶液的试管中出现砖红色沉淀，其他试管中不出现砖红色沉淀。
(4)酶的催化作用具有专一性
(5)20℃低于酶的最适温度，酶活性低，水解产生的还原糖少
解析　本实验考查学生的实验设计能力。要验证蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性，其自变量应为两种酶，因变量应为是否有砖红色沉淀生成。甲、丁对照说明蔗糖酶只催化蔗糖分解而不催化淀粉分解，体现了蔗糖酶的专一性。乙、丙对照说明淀粉酶只催化淀粉分解而不催化蔗糖分解，体现了淀粉酶的专一性。动物体内酶的最适温度是37℃，温度下降，酶活性降低。
二、光合作用　光能　有氧或无氧　化学能　光反应　暗反应　暗反应
探究示例2　D　[在ATP与ADP的相互转化过程中，物质是循环的，能量的来源和去向不同，能量不能循环。]
三、1.叶绿体　线粒体　光、色素、酶　酶、有光无光　CO2＋H2O　CO2＋H2O　化学能　ATP　有机物　能量　物质和能量　供能　细胞呼吸　光合作用　光合作用　有氧呼吸
探究示例3　D　[①～⑤过程分别表示光反应、暗反应、有氧呼吸第一、二、三阶段。②过程需多种酶参与，且需要光反应过程产生的ATP供能。③过程是有氧呼吸和无氧呼吸共有的过程，任何活细胞内都可以发生。⑤过程中[H]、氧结合，产生大量的能量。①过程产生的[H]当作暗反应过程中的还原剂，不与氧结合。]
2．减少　增加　减少　增加　增加　增加　增加　下降　增加
探究示例4　C　[突然停止光照，C3量会增加(曲线a)，C5和三磷酸腺苷量都会减少(曲线b)。]
四、1.细胞呼吸　光合作用　细胞呼吸　CO2　O2　＞　＝　＞
2．①实测植物氧气释放量＋细胞呼吸耗氧量　②实测植物CO2吸收量＋细胞呼吸CO2释放量　③光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成葡萄糖量)－细胞呼吸葡萄糖消耗量
探究示例5　D　[图示中，S1＋S3表示二氧化碳的释放量，可表示玉米在该光照强度范围内呼吸作用消耗的有机物量。S2＋S3表示光合作用利用的二氧化碳量，可表示光合作用产生的有机物总量。S2表示玉米光合作用有机物的净积累量。B点表示光合作用强度等于呼吸作用强度，缺Mg时，光合作用强度减弱，达到同样的光合强度需要较强的光照，B点右移；最大光合强度减少，D点左移。]
课后练习区
1．B　[据图分析，淀粉酶在45℃时催化效率最高，故最适温度为45℃，故A错；胃蛋酶的最适pH为1.8左右，小肠胰液的pH为7～8，胃蛋白酶进入小肠后会失活，故C错；小肠中的消化酶活性降低，但不会失活，故D错。]
2．BCD　[蓝藻细胞虽没有线粒体，但可以进行有氧呼吸，能产生ATP。]
规律方法　ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都有“A”，但它在不同物质中表示的含义不同，如图所示：
ATP中的A为腺苷(由腺嘌呤和核糖组成)；DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸；RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸；核苷酸中的A为腺嘌呤。可见，它们的共同点是都含有腺嘌呤。
3．B　[无氧条件下，细胞的无氧呼吸也能产生ATP。叶绿体合成ATP不需要氧。细胞质中消耗的ATP来源于线粒体和细胞质基质，叶绿体产生的ATP只参与光合作用的暗反应。]
4．ABD　[酶比无机催化剂的效率高，故C项中虚线表示过氧化氢酶对H2O2分解的催化效率，实线表示Fe3＋的催化效率。]
5．D　[本题考查叶绿体和线粒体的结构和功能。线粒体中只能发生C3→CO2的过程，即有氧呼吸的第二阶段，C6H12O6→C3的过程发生在细胞质基质，A错；在线粒体中伴随有氧呼吸第三阶段水的生成能产生ATP但不产生[H]，而是消耗[H]，B错；化学能转变成光能发生在某些能发光的生物的发光细胞的细胞质基质，而不是线粒体，C错；叶绿体通过类囊体，线粒体通过嵴增大膜面积，膜上分布较多酶，有利于新陈代谢高效而有序地进行，D对。]
　模型构建　细胞呼吸与光合作用过程的关系
6．C　[据图中所示条件和曲线走势可知，该物质的生成必须在有光的条件下，因此应该是光反应的产物；而且加入二氧化碳后，该物质被消耗，因此该曲线表示的应是NADPH、ATP的数量。]
7．D　[20℃时呼吸速率为2 mg/2 h＝1 mg/h,10℃时为1 mg/2 h＝0.5 mg/h，为2倍。
10℃、5 klx的光照下，每小时光合作用产生的O2量为6 mg/2 h＋1 mg/2 h＝3.5 mg。5 klx光照下，10℃时积累的有机物为6 mg/2 h＝3 mg/h,20℃时为4 mg/2 h＝2 mg/h。20℃、
10 klx光照下，每小时光合作用产生的氧气量是(10 mg＋2 mg)/2 h＝6 mg/h。故只有D项正确。 ]
规律方法　光合作用计算规律
对于绿色植物来说，在进行光合作用的同时，还在进行呼吸作用。因此，光下测定的值为净光合速率，而实际光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。一般以光合速率和呼吸速率(即单位时间单位叶面积吸收和放出CO2的量或放出和吸收O2的量来表示植物光合作用和呼吸作用的强度，并以此间接表示植物合成和分解有机物的量的多少。)
(1)光合作用实际产氧量＝实测的O2释放量＋呼吸作用消耗O2量
(2)光合作用实际消耗CO2量＝实测的CO2消耗量＋呼吸作用的CO2释放量
(3)光合作用葡萄糖净产生量＝光合作用葡萄糖实际产生量－呼吸作用葡萄糖消耗量(呼吸速率可在黑暗条件下测得)
8．D　[低氧和零上低温有利于水果的保鲜，故A错；C6H12O6的分解首先在细胞质基质中进行，故B错；细胞呼吸过程中，化学能大部分以热能散失，少部分转化成ATP中的化学 能，故C错。]
9．(1)ade　(2)暗反应　叶绿体基质　三　线粒体(内膜上)
(3)细胞质基质和线粒体　CO2→C3→有机物(或葡萄糖)
10．(1)光照强度和CO2浓度　(2)夜温　a点的夜温过低，导致植物夜间新陈代谢过弱，不利于物质合成、细胞分裂等生理活动的进行　不一定　没有在其他日温和夜温条件下对番茄植株的生长速率进行实验
(3)①B、C　②否　密闭装置内的O2含量比实验前低，说明番茄植株细胞呼吸消耗的有机物总量多于光合作用合成的有机物总量，因此没有积累有机物
③见下图：
解析　(1)图(1)所示的实验中，自变量是夜温，光照强度、CO2浓度等都属于无关变量，无关变量要适宜且相同。
(2)夜温过低会降低酶的活性，从而导致细胞新陈代谢过弱，不利于物质合成、细胞分裂等生理活动。图1所示的实验结果是日温恒定在26℃的条件下进行的，日温改变时会改变植物的生长速率，所以还需在其他温度组合的条件下进一步探究，才能确定番茄植株生长的最适温度组合。
(3)密闭容器中O2的含量达到最高点或最低点，表明植物光合作用吸收的O2量和细胞呼
吸释放的O2量相等。通过比较A点和D点的O2含量，就可推知番茄植株通过细胞呼吸
消耗的有机物总量是否多于光合作用合成的有机物总量。
学案14　光合作用与细胞呼吸题型探究与集训
命题导向预测　光合作用和细胞呼吸在高考卷中的题型多种多样，大多数是知识综合理解加实际应用类型。
1．试题利用实验数据、图表、曲线等形式创设新情境，考查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。2.命题点可能以人类科技成果作为情境，考查考生获取信息、理解信息的综合能力，考查考生分析、推理、评价及实验探究能力。
题型一　光合作用和细胞呼吸过程图解的理解
解此类试题时必须注意以下技巧和方法：
(1)抓好基础，培养识图能力：注重基础知识，掌握基本概念、基本原理是解图解题的基础和关键。
(2)找出隐含条件，培养逆推能力：图解题中的已知条件一般包含在文字叙述、图解中。一些比较有技巧的题都巧妙地将信息隐藏在图解中而不会太明显，这就要求同学们能利用逆推法，即要解决问题必须已知哪些条件，再从图解中透过现象看本质，从中找出所需的已知条件。
1．结构图解
探究示例1 图中为某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
听课记录：　
　
2．柱状图解
探究示例2 (2011·淮安一模)将生长状况相同的等量某种植物的叶片分成4等份，在不同温度下分别暗处理1 h，再光照1 h(光照强度相同)，测其有机物变化，得到如下数据。由此可以得出的结论是(　　)
A．该植物在27℃时生长得最快，在29℃和30℃时将不表现为生长现象
B．该植物呼吸作用和光合作用的最适温度在所给的四个温度中都是29℃
C．27℃、28℃、和29℃光合作用制造的有机物的量相等
D．30℃时，光合作用制造的有机物等于呼吸作用消耗的有机物，都是1 mg/h
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3．代谢图解
探究示例3 (2011·枣庄高三年级调研考试)如图表示某高等植物体内的生理过程，有关分析正确的是(　　)
A．阶段Ⅰ生成的NADPH将作为还原剂固定二氧化碳
B．能够在叶肉细胞生物膜上进行的生理过程有Ⅱ、Ⅲ
C．过程⑤可为细胞吸收Mg2＋等离子提供动力，而不是过程④
D．过程④、⑤进行的场所有细胞质基质和线粒体
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4．(仪器、试剂)装置图解
探究示例4 (2010·盐城质检)把经过相同时间饥饿处理且长势相近的同种植物放在相同的透明玻璃钟罩内(密封)，玻璃钟罩内的烧杯中放有等量的不同物质，如下图所示。探究光合作用是否需要CO2，以及探究CO2浓度对光合速率的影响的实验装置分别是(　　)
A．①②；③④ B．①③；①④
C．①④；②③ D．③④；①③
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题型二　光合作用和细胞呼吸过程表格的理解
一、表格题的一般解题步骤
首先，要仔细阅读并理解表格材料，明确该表格反映的是什么信息。其次，要对表格材料进行综合分析，并能准确把握表格及题干间的内在联系。第三，要将材料中的问题与教材知识有机结合起来加以论证。最后，对材料分析及与原理结合论证的过程进行画龙点晴的总结，以收到首尾呼应的答题效果。
二、表格题的分类
1．数据表格
(1)数据对比。在这类题目中有众多的数据，但大多数只起陪衬作用，而起关键作用的往往只是其中的个别数据，判断这些数据差异形成的原因就成为分析的要点。
(2)单(多)因子变量数据分析。
探究示例5 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C2H5OH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
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2．材料表格
探究示例6 分别在A、B、C三个研钵中加2 g剪碎的新鲜菠菜绿叶，并按下表所示添加试剂，经研磨、过滤得到三种不同颜色的溶液，即：深绿色、黄绿色(或褐色)、几乎无色。(注：“＋”表示加，“－”表示不加)
处理
A
B
C
SiO2(少量)
＋
＋
＋
CaCO3(少量)
－
＋
＋
95%乙醇(10 mL)
＋
－
＋
蒸馏水(10 mL)
－
＋
－
试回答：
(1)A处理得到的溶液颜色是________，原因是______________________________。
(2)B处理得到的溶液颜色是_________，原因是____________________________。
(3)C处理得到的溶液颜色是__________，原因是____________________________。
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题型三　光合作用和细胞呼吸过程坐标图的理解
生物坐标曲线图题分为单一曲线图题和复合曲线图题，此类题能全面考查同学们的综合素质，一直是高考命题的重点和热点。
一、识图与析图
一是识图。关键是三看：一看变量(x、y轴)表示的意义，找出两者之间的大致关系；二看曲线中的特殊点(起点、拐点、顶点、终点、交叉点)表示的意义；三看曲线的走向、变化趋势，对有些曲线还要明白切线斜率的含义。二是析图。分析图中为什么会有这种变化趋势：如果同一坐标系中有多条曲线，解题时要明确每条曲线的含义、变化及其原因，以及与此曲线代表的生命现像相关的因素有哪些等。
二、生物坐标图的绘制
常用的方法是描点法。首先确定几个关键点，再围绕点绘曲线。具体步骤为：①为每组数据选取合适的轴，通常以x轴表示条件(自变量)，以y轴表示实验结果(因变量)；②选取适合而易于使用的标度，充分利用图纸；③清晰标注两坐标的含义并注明单位；④标出各点；⑤以能穿过最多点的直线或光滑的曲线连接各点；⑥标注图像的标题。
1．单一曲线图题
探究示例7 如图为某植物在一定CO2浓度下温度与光合作用速率的关系曲线。根据曲线分析，下列选项不正确的是(　　)
A．图中C点对应的温度表示该植物在此条件下光合作用的最适温度
B．图中CD段下降的原因可能是随着温度的升高，酶活性降低
C．在C点对应的温度下，如果增加环境中CO2浓度，C点可能会上移
D．在BC段，限制光合作用速率的因素除了温度之外还有光照强度
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2．复合曲线图题
探究示例8 农科所技术员研究温度对某蔬菜新品种产量的影响，将实验结果绘制成如下曲线。据此提出以下结论，你认为合理的是(　　)
A．光合作用酶的最适温度高于呼吸作用酶的最适温度
B．阴影部分表示5～35℃时蔬菜的净光合速率小于零
C．光照越强，该蔬菜新品种的产量越高
D．温室栽培该蔬菜时温度最好控制在25～30℃
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题型四　细胞呼吸和光合作用的相关实验
1．细胞呼吸实验的类型
(1)探究细胞呼吸强度的实验：常用下面的实验装置探究植物或动物细胞的有氧呼吸强度，用NaOH溶液吸收细胞呼吸产生的CO2，瓶内气体减少量即为O2的消耗量，代表呼吸强度。乙瓶为对照。
(2)探究细胞呼吸方式的实验：除了教材实验外，常用下面的实验装置来探究植物细胞或酵母菌的细胞呼吸方式。装置1红色液滴左移表明细胞呼吸吸收了O2。装置2红色液滴右移表明细胞进行了无氧呼吸，因为有氧呼吸O2的吸收量与CO2的释放量相等，无氧呼吸不吸收O2但释放CO2。
(3)探究细胞呼吸过程场所的实验(一般是探究第二阶段的场所)：常见方法是用离心的方法把动物细胞的细胞质基质和线粒体分开，分别加入丙酮酸，检测CO2的产生。
2．光合作用实验
(1)实验类型
①与光合作用发现有关的经典实验：柳树增重实验；萨克斯验证光合作用产物——淀粉的实验(经常考查暗处理的目的、酒精脱色处理的目的、照光与遮光对照、碘液的检验鉴定等)；恩格尔曼的实验(现象及结论、实验材料的优点、实验的巧妙之处)；鲁宾、卡门的实验(技术手段——放射性同位素标记法)。②教材实验——色素的提取与分离。③影响因素——光照、CO2、温度等。
(2)实验试剂及作用
①NaHCO3→提供CO2，②石腊→密封，③油层→密封，④开水冷却→排除水中气体。
(3)实验材料及方法
①绿色叶片、黑藻等——观察气泡(即O2)冒出的速率。
②打孔器打取小的圆形叶片——观察叶片上浮的速率和数量。
3．解决此类问题要从以下几方面入手：
(1)明确实验目的。(2)根据实验目的确定实验类型，即是验证实验还是探究实验。(3)根据实验的目的和给定的实验条件确定实验的变量，要遵循单一变量原则、条件一致且适宜性原则等。
1．如图表示真核细胞呼吸的部分过程，下列相关判断中正确的是(多选)(　　)
A．①过程中产生的H2O中的氧全部来自O2
B．人体细胞在缺氧状态下可以进行过程②
C．过程①产生的CO2中的氧，一半来自C6H12O6，一半来自H2O
D．消耗等质量的C6H12O6，通过①过程产生的ATP多于②和③，②和③释放的能量
相等
2．(2010·湖南重点高中二次联考)乙图为研究光合作用的实验装置。用打孔器在某植物的叶片上打出多个叶圆片，再用气泵抽出气体直至叶片沉入水底，然后将等量的叶圆片转至含有不同浓度的NaHCO3溶液中，给予一定的光照，测量每个培养皿中叶圆片上浮至液面所用的平均时间(见图甲)，以研究光合作用速率与NaHCO3溶液浓度的关系。有关分析正确的是(　　)
A．在ab段，随着NaHCO3溶液浓度的增加，光合作用速率逐渐减小
B．在bc段，单独增加光照或温度或NaHCO3溶液浓度，都可以缩短叶圆片上浮的时间
C．在c点以后，因NaHCO3溶液浓度过高，使叶肉细胞失水而导致代谢水平下降
D．因配制的NaHCO3溶液中不含氧气，所以整个实验过程中叶片不能进行呼吸作用
3．(2010·镇江调研)分析下列甲、乙、丙三图，下列说法正确的是(　　)
A．若图甲曲线表示阴生植物光合作用速率受光照强度的影响，则阳生植物的曲线与其比较，b点向左移，c点向右移
B．图乙中t2℃时植物净光合作用强度最大
C．若图丙代表两类色素的吸收光谱，则f代表胡萝卜素
D．用塑料大棚种植蔬菜时，应选用蓝紫色或红色的塑料大棚
4．图一是测定金鱼藻光合作用的实验装置，表中数据是在适宜(恒定)温度条件下，改变灯与烧杯的距离测得的金鱼藻放出的气泡数，如表所示，据此提出以下结论，合理的是(　　)
灯与烧杯的距离(cm)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
气泡数(个/min)
18
18
15
10
8
6
4
2
0
A.从表中可以得出的结论是光合速率始终随光照强度的增大而增大
B．当灯与烧杯间的距离为45 cm时，呈现如图二所示的量变关系
C．光反应中产生的ATP可以用于金鱼藻细胞分裂时所需的直接能源物质
D．在黑暗中，图二中的细胞器都将停止生理活动
5．(2010·泰州模拟)下图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示因素外，其他因素均控制在最适范围。下列分析正确的是(多选)(　　)
A．甲图中a点的限制因素可能是叶绿体中酶的数量
B．乙图中d点与c点相比，相同时间内叶肉细胞中C3的生成量多
C．图中M、N点的限制因素是光照强度，P点的限制因素是温度
D．丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变
6．如图曲线表示农田中昼夜温度变化(Ⅰ)，光照强度变化(Ⅱ)，植物吸收CO2的变化(Ⅲ)。请判断下列说法中，不正确的是(　　)
A．在曲线Ⅲ与时间轴交点c和e时，光合作用吸收的CO2和呼吸作用释放的CO2量
相等
B．a点的形成是由夜间的低温造成的
C．在时间轴上的c点开始合成有机物，到e点有机物的合成终止
D．若能保证水分的供应，则可使曲线Ⅲ与时间轴所围成的面积增大
7．下列与绿色植物新陈代谢有关的叙述中，正确的是(　　)
A．阳生植物的暗反应可以在有光的条件下进行，阴生植物的暗反应只能在黑暗的条件下进行
B．大豆根吸收无机盐所需的ATP直接来源于光合作用
C．向水果贮存仓中充入N2和CO2的主要目的是抑制无氧呼吸，减少有机物的消耗，延长水果的仓储时间
D．从植物体内提取的叶绿素溶液，即使给予适宜的温度、光照和CO2，也无法检测到有氧气生成
题 号
1
2
3
4
5
6
7
答 案
8.如图甲表示绿色植物叶肉细胞内发生的光合作用和细胞呼吸过程，图中a、b为光合作用的原料，①～④表示相关过程，图乙表示环境因素对小麦光合作用速率的影响。请回答：
(1)图甲中①过程进行的场所是____________________，②过程进行的场所是__________________。
(2)在有氧呼吸的第一阶段，除产生了[H]、ATP外，还有________的生成；①过程产生的O2用于相邻细胞的②过程，至少经过____层生物膜结构。
(3)若将该植物从CO2浓度为0.03%的环境中转移到CO2浓度为1%的环境中，在其他条件不变的情况下，叶绿体中C5的含量将______。
(4)在植物的无土培养液中加入HO，在温室大棚的CO2中检测到放射性的18O，这是因为水参与了__________________过程；如在温室大棚的O2中检测到放射性的18O，这是因为水参与了____________________过程。
(5)乙图Q点高CO2浓度条件下，若要进一步提高小麦光合作用速率，可采取的措施是___________________。
(6)干旱初期，小麦光合作用速率下降的主要原因可以用乙图来说明，其具体解释是________________________。
9．1880年恩格尔曼以水绵为实验材料，证明了叶绿体是光合作用的场所，氧气是由叶绿体产生的。事实上黑藻也是进行光合作用实验的好材料。下面是用黑藻验证光合作用需要CO2的实验。请分析回答：
材料：黑藻，无水乙醇，碘液，小试管，脱脂棉，吸水纸，滴管，烧杯，蒸馏水，碳酸氢钠等。
实验步骤：(1)将蒸馏水煮沸后冷却备用。煮沸的目的是___________________ _____________。
(2)取甲、乙两试管，分别向两支试管中放一枝茎长为5 cm 的经遮光处理的黑藻，并向两试管中注满上述蒸馏水，乙试管中加入少量碳酸氢钠，目的是____________________。甲中不加，作为______。将两试管用橡皮塞塞紧。再将两试管放在盛有清水的烧杯中，以避免阳光照射时试管中水温过高而影响黑藻的生理活性。
(3)将装置放在阳光下照射2～3小时，然后取出黑藻，分别经无水乙醇脱色、漂洗、滴加碘液处理。
(4)预期实验结果
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
(5)结论：___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________________。
专题学案14　光合作用与细胞呼吸题型探究与集训
课堂活动区
题型一
探究示例1　C　[a表示叶绿体吸收CO2，b表示释放O2，e表示线粒体吸收O2，f表示释放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C 18O2作原料进行光合作用，18O的转移途径为：C18O2C6HO6C18O2，在较强光照下，光合作用大于呼吸作用，呼吸产物C18O2主要被叶绿体利用。以HO作原料进行光合作用，其18O全部生成18O2，在较强呼吸强度下，18O2主要被线粒体利用进行有氧呼吸。]
探究示例2　B　[在4个温度中，29℃暗处理后，有机物减少最多，说明呼吸作用最旺盛，此时此组叶片含有机物最少，而光照1 h(光照强度相同)后，有机物含量最多，说明光合作用制造的有机物最多。]
探究示例3　C　[本题考查光合作用与细胞呼吸的比较。据图分析可知Ⅰ阶段代表光合作用的光反应阶段，Ⅱ阶段代表暗反应阶段，Ⅲ阶段代表细胞呼吸过程。阶段Ⅰ生成的NADPH作为还原剂还原CO2；Ⅱ阶段在叶肉细胞的叶绿体基质中进行，Ⅲ阶段的部分过程在细胞质基质中进行；过程④只在细胞质基质中进行。]
探究示例4　A　[本题考查与光合作用有关的探究实验，正确确定单一变量是解答本题的关键。探究光合作用是否需要CO2，单一变量是有无CO2，所以可以用装置①(有CO2)和装置②(无CO2)进行实验。探究CO2浓度对光合速率的影响，单一变量是CO2浓度，所以可以用装置③(浓度较低)和装置④(浓度较高)进行实验。]
题型二
探究示例5　C　[如果无C2H5OH，只有CO2产生，则说明酵母菌只进行有氧呼吸，如氧气浓度为d时的呼吸方式。如果产生的CO2和C2H5OH摩尔数相等，则说明酵母菌只进行无氧呼吸，如在氧气浓度为a时的呼吸方式。如果产生的CO2的摩尔数大于C2H5OH的摩尔数，说明酵母菌同时进行了有氧呼吸和无氧呼吸两种呼吸方式，如氧气浓度为b和c的呼吸方式。氧气浓度为b时，通过无氧呼吸产生的CO2为0.7 mol，剩余的0.6 mol是有氧呼吸方式产生的。氧气浓度为c时，有氧呼吸产生0.9 mol的CO2，消耗0.15 mol葡萄糖，无氧呼吸消耗0.3 mol葡萄糖，故C错误。]
探究示例6　(1)黄绿色　部分叶绿素受到破坏　(2)几乎无色　叶绿素不溶于水　(3)深绿色　大量叶绿素溶于乙醇中
题型三
探究示例7　D　[本题考查影响光合作用的因素。在BC段，影响光合作用速率的因素包括温度，但由于题干中没有提到光照强度，故D项结论无法得出。]
探究示例8　D　[题图中反映出光合作用酶的最适温度在25～30℃之间，没有反映出呼吸作用酶的最适温度，不能得出A项结论。阴影部分表示5～35℃时蔬菜光合作用量减去呼吸作用量，即净光合量，很明显是大于零的。植物有光饱和点时，光照强度大于光饱和点时，光合作用不再增强，产量不再提高。在25～30℃时，净光合量最大，蔬菜产量最高，因此，温室栽培该蔬菜时温度最好控制在25～30℃。]
课后练习区
1．ABC　[①是有氧呼吸，②和③表示两种类型的无氧呼吸。①过程中产生的H2O中的氧全部来自O2(第三阶段[H]、O2结合产生水)。人体细胞只能进行产生乳酸的无氧呼吸。有氧呼吸的产物CO2产生于第二阶段，其中的氧一半来自C6H12O6，一半来自水。分解等质量的C6H12O6，有氧呼吸释放的能量最多，但两种类型的无氧呼吸释放的能量并不相等。]
2．C　[在ab段，随着NaHCO3溶液浓度的增加，叶片上浮的时间缩短，说明产生氧气的速率加快，光合作用的速率也加快，A错。叶片细胞只要有活性，就一定进行呼吸作用，D错。在一定范围内适当提高温度或增大光照强度或增大NaHCO3溶液浓度会提高光合作用速率。]
3．B　[阳生植物需要较强的光照才能使光合作用强度与呼吸作用强度相等，所以甲图中的b点应该右移；净光合作用强度＝总光合作用强度－呼吸作用强度，根据图示可知，温度为t2℃时，植物净光合作用强度约为6个相对单位，值最大；胡萝卜素主要吸收蓝紫光，故C错误；有色塑料大棚透光率差，光合作用强度低，故用塑料大棚种植蔬菜时，应选用无色塑料大棚。]
规律方法　光照强度与光合速率的关系曲线图中各点含义
(1)补偿点含义：光合作用等于呼吸作用，若改变某一因素(如光照、CO2浓度)，使光合作用增大(减小)，而呼吸作用不受影响，则补偿点应左移(右移)；若改变某一因素(如温度)，使呼吸作用增大(减小)，则补偿点应右移(左移)。
(2)饱和点含义：当横坐标对应的因素对光合作用最大值不产生影响时，若改变某一因素使光合作用增大(减小)，则饱和点应右(左)移。
4．B　[由表格数据可知，灯与烧杯的距离在5～10 cm之间时，随着光照强度的增大，光合速率不再增大，故A项错误。当灯与烧杯间的距离为45 cm时，气泡数为0，说明此光照条件下，光合作用速率等于呼吸作用速率，细胞内CO2和O2实现了自给自足，故B项正确。光反应产生的ATP只能用于暗反应中C3的还原，故C项错误。在黑暗中，线粒体仍能进行呼吸作用，故D项错误。]
5．ABC　[在一定温度范围内，随着温度的升高，光合速率逐渐增强；当温度到达一定程度时，光合速率不会继续升高；温度过高时，酶失活，光合速率下降。]
6．C　[b点开始有光照，到f点无光照，b～f段制造有机物；c点和e点光合强度等于呼吸强度；a点呼吸作用减弱是夜间低温引起的；保证水分供应，能防止气孔关闭，提供更多CO2，积累更多有机物。]
7．D　[阴生植物的暗反应也需要光反应提供的[H]和ATP，故A错；大豆根吸收的无机盐所需的ATP来源于根的细胞呼吸，故B错；充N2和CO2是为了减少O2，抑制有氧呼吸，故C错。]
特别提醒　生物新陈代谢类型中的几项根本区别
(1)自养型与异养型的根本区别：能否直接利用无机物合成自身有机物。
(2)光合作用与化能合成作用的根本区别：将无机物合成有机物需要的能量来源不同。利用光能将无机物合成有机物的为光合作用；利用周围物质氧化分解释放的化学能将无机物合成有机物的为化能合成作用。
(3)寄生与腐生的根本区别：是否从活的生物体内获取营养物质。一种生物从另一种生物的体内或体表，吸取营养维持生存的生活方式为寄生。一种生物依靠分解其他动植物尸体获得营养，其生活方式为腐生。营腐生、营寄生生活的生物都属于异氧型。
(4)需氧型与厌氧型的根本区别：分解自身有机物是否需要氧气。
8．(1)叶绿体类囊体的薄膜　线粒体内膜　(2)丙酮酸　6
(3)下降　(4)有氧呼吸第二阶段　光合作用的光反应　(5)适当调节环境温度　(6)干旱初期，小麦叶片气孔逐渐关闭，导致体内二氧化碳浓度降低，光合速率下降
解析　叶绿体是光合作用的场所，水光解产生O2，发生在类囊体薄膜上；有氧呼吸的第三阶段产生水，该过程发生在线粒体内膜上；若叶绿体产生的氧气进入相邻细胞的线粒体中 需穿过2层叶绿体膜、2层细胞膜、2层线粒体膜；在植物的无土培养液中加入HO，在温室大棚的CO2中检测到放射性的18O，是因为水参与了有氧呼吸的第二阶段，若在温室大棚的O2中检测到放射性的18O，是因为水参与了光合作用的光反应；在光照一定的情况下，影响光合作用的主要因素是二氧化碳的浓度和温度；干旱时小麦光合作用速率下降的主要原因是叶片气孔逐渐关闭，导致体内二氧化碳浓度降低，光合速率下降。
9．(1)除去溶解于水中的气体，特别是CO2
(2)补充CO2　对照
(4)①甲试管中的黑藻叶片不变蓝，即没有生成淀粉，是因为试管中缺少CO2
②乙试管中的黑藻叶片变蓝，即生成了淀粉，是因为试管中有CO2　(5)实验证明光合作用需要CO2
解析　因验证的是光合作用需要CO2，所以应除去蒸馏水中的CO2，排除干扰变量。NaHCO3分解释放CO2，供光合作用利用，甲组不加，作为空白对照。光合作用的产物是淀粉，遇碘液变蓝色，如果不变蓝，则说明因缺少CO2没有进行光合作用，反之，则说明进行了光合作用。
实验链接　与光合作用相关的实验的注意事项
(1)鉴定光合作用是否产生了淀粉，需事先将植物做“饥饿”处理以消耗原有淀粉，排除原有产物对实验结果的干扰。宜将光合作用后的叶片做“脱色”处理，以消除色素对显色反应(淀粉遇碘变蓝色)的干扰。
(2)若实验中的单一变量是光时，宜设置是否给予光照(遮光与否)的对照组。
(3)NaHCO3溶液作为CO2的缓冲液，可使密闭容器内CO2深度保持稳定；NaOH溶液作为CO2的吸收剂，可去除空气中的CO2。

第三单元　细胞的能量供应和利用
学案10　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。
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________的统称，是细胞生命活动的基础。
(2)活化能：分子从________转变为容易发生化学反应的________所需要的能量。
(3)酶的作用机理：降低化学反应的________，且与无机催化剂相比，酶________________的作用更显著，催化效率更高。
2．酶的本质：酶是________产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数是________，少数是________。
知道吗　酶在化学反应中，能不能增加生成物的量？
　
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：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________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________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：每一种酶只能催化__________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________。
(2)过酸、过碱或高温下，酶________。
思考　胃蛋白酶在肠道内还会有作用吗？
　
探究点一　酶的本质和作用
1．完成下表并理解酶的本质及生理作用。
化学本质
绝大多数是______
少数是______
合成原料
______
__________
合成场所
______
______
生理作用
____________
来源
一般来说，______都能产生酶
作用场所
____内、外或______外均可
2.分析下列示意图，探讨以下几个问题：
(1)活化能指什么？
　
(2)酶催化作用的本质是什么？
　
(3)酶与无机催化剂相比有哪些相同之处？
　
　
思维拓展
1．证明酶是蛋白质的其他证据
(1)酶经酸、碱水解后的最终产物是氨基酸。
(2)酶是具有一定空间结构的生物大分子，凡是能使蛋白质变性的因素都可使酶变性失活。
(3)酶和蛋白质一样，具有不能通过半透膜的胶体性质。
(4)酶也有蛋白质所具有的化学呈色反应。
(5)与蛋白质的相对分子质量相似、结构相似。
(6)在物理、化学因素的作用下，也可变性沉淀。
2．证明酶是RNA的其他证据
将某种酶液用核糖核酸酶处理，根据酶液是否被水解予以判断 。
探究示例1 (2010·上海卷，17)下列有关人体中酶和激素的叙述正确的是(　　)
A．酶和激素都是蛋白质
B．酶和激素都与物质和能量代谢有关
C．酶和激素都由内分泌细胞分泌
D．酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用
听课记录：　
　
探究点二　酶的催化特性及影响酶促反应的因素
1．酶的高效性的实验验证
(1)实验原理
①________________________________________________________________________。
②H2O2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe3＋等不同条件下气泡产生的________或卫生香燃烧的________不同。
(2)实验过程

(3)实验结论
酶具有________，与无机催化剂相比，酶的催化效率________。
2．酶的专一性的验证实验
(1)实验原理
①还原糖＋斐林试剂―→________________
②用________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________。
(2)实验程序
序号
项目
试管
1
2
1
注入可溶性淀粉
2 mL
____
2
注入蔗糖溶液
____
____
3
注入新鲜______溶液
2 mL振荡
2 mL振荡
4
50℃温水保温
5 min
5 min
5
加斐林试剂
1 mL振荡
1 mL振荡
6
将试管下部放入____热水中
2 min
2 min
7
观察实验结果
______
______
结论
______只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解
思维拓展　(1)选择好检测反应物的试剂。如验证酶的专一性，反应物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶溶液，检测反应物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。
(2)保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好本实验的关键。
3．观察下列变化曲线，回答下列问题：
(1)在低于最适温度(pH)的条件下，随着温度(pH)升高，酶促反应速率________，表明酶的活性________。超过最适温度(pH)，随着温度(pH)升高，酶促反应速率________，表明酶的活性________。温度过高(pH过低或过高)，酶的活性________。
(2)温度过低，酶的活性________(低，丧失)；而pH值过低，酶的活性________。
(3)两条酶促变化速率变化曲线表明，酶所催化的化学反应一般是在____________条件进行的。
思维拓展　底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
(1)图甲中OP段的限制因素是底物浓度，而P点之后的主要限制因素是酶浓度和酶数量。
(2)在底物充足、其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
探究示例2 下图一表示温度对酶促反应速率的影响示意图，图二的实线表示在温度为a的情况下生成物量与时间的关系图，则当温度增加一倍时生成物量与时间的关系是(　　)
A．曲线1 B．曲线2 C．曲线3 D．曲线4
听课记录：　
　
实验探究　影响酶活性的条件
1．温度对酶活性的影响
(1)实验原理

②温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解程度。滴加碘液，根据________________________来判断酶的活性。
(2)设计思路
(3)实验设计程序

2．pH对酶活性的影响
(1)实验原理
①2H2O2________
②pH可影响酶活性，从而影响O2的产生情况，可根据__________ ______________________________________来判断pH对酶活性的影响。
(2)实验设计思路
→
(3)实验设计程序
取n支试管→分别加入等量的质量分数为3%的过氧化氢溶液→用________________调整出不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)→分别滴加等量的同种新鲜的质量分数为20%的____________→用点燃但无火焰的卫生香来检测氧气的生成情况。
思维拓展　操作时必须先将酶置于不同环境条件下(加蒸馏水、加氢氧化钠、加盐酸)，然后再加入反应物(如可溶
性淀粉液)。不能在加入酶后，先加入反应物，再加入盐酸或氢氧化钠，这样容易使反应物在酶的作用下水解，无法证实环境过酸和过碱对酶活性的影响。
探究示例3 取3支试管分别加入等量的淀粉酶溶液，分为A、B、C 3组，并分别调整到0℃、25℃、100℃，然后在每支试管中加入温度分别为0℃、25℃、100℃的等量淀粉溶液，保持各组温度30 min后，继续进行实验。下列关于该实验的说法，合理的是(　　)
A．若向3支试管中各加入等量的碘液，试管内液体颜色都可能出现蓝色
B．若向3支试管中各加入等量的斐林试剂，水浴加热一段时间，试管都不出现砖红色沉淀
C．该实验的对照组是A组，实验组是B、C两组
D．只要在0℃和100℃之间每隔10℃设置一个实验组，就可确定该反应的最适温度
听课记录：　
　
题组一　酶的本质及作用
1．(2011·盐城月考)下列关于酶的叙述，正确的是(多选)(　　)
A．酶提供反应开始时所必需的能量
B．酶是由活细胞产生的，在生物体内外都能发挥作用
C．酶的化学本质并非都是蛋白质
D．一个酶分子只起一次作用，然后就被破坏了
2．(2009·重庆理综，1)下列有关酶的叙述，正确的是(　　)
A．高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性
B．酶是活细胞产生并具有催化作用的蛋白质
C．细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶
D．细胞质中没有作用于DNA的解旋酶
3．(2010·上海生物，22)如图表示细胞中某条生化反应链，图中E1～E5代表不同的酶，A～E代表不同的化合物。据图判断下列叙述中正确的是(　　)
A．若E1催化的反应被抑制，则A的消耗速率加快
B．若E5催化的反应被抑制，则B积累到较高水平
C．若E3的催化速率比E4快，则D的产量比E多
D．若E1的催化速率比E5快，则B的产量比A多
4．通常正常动物细胞中不具有的酶是(　　)
A．复制DNA所需的酶
B．转录合成RNA所需的酶
C．翻译合成蛋白质所需的酶
D．逆转录合成DNA所需的酶
5．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．(2011·宿迁模拟)如图表示人体内某种酶促反应的反应速率受温度和pH的影响情况，下列解释正确的是(多选)(　　)
A．在a点，将酶的浓度增大一倍，反应速率可能增大
B．在b点，将酶的浓度增大一倍，反应速率不可能增大
C．在c点，将酶的浓度增大一倍，反应速率可能增大
D．该图不能反映唾液淀粉酶催化能力的变化特征
7．(2010·南通模拟)如图中的曲线是用过氧化氢作实验材料，根据有关实验结果绘制的。其中能说明酶具有高效性的是(　　)
题组三　应用提升
8．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活性
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
答 案
9.某洗衣粉的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含洗衣粉的水内数分钟，使用温水效果更佳。
注意：切勿用于丝织及羊毛衣料，用后彻底洗手。
请回答下列问题：
(1)质检局针对该洗衣粉设计了如下实验：
　组别
处理 　
A组
B组
1
加入一定浓度的该洗衣粉溶液
加入经煮沸并冷却的相同浓度的该洗衣粉溶液(与A组等量)
2
加入相同的涂有蛋白膜的胶片
3
置于适宜且相同的温度条件下
质检局做该实验的目的是________________________，可通过观察_________ _________________予以确认。
(2)某中学生为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度，参考上表中的材料及方法进行了有关实验，并把实验结果以曲线图A、B的形式表示了出来。
①由图可知，使用该加酶洗衣粉的最适温度约为____，溶化洗衣粉的水温应低于________。
②在0℃和75℃时，酶的催化效率基本降为零，用语言描述0℃～45℃时酶催化效率的变化趋势：____________________。
③请在B图中画出75℃至45℃的催化效率变化曲线。这样画的理由是________________________________。
④该学生在实验过程中可通过直接测定不同温度下________________________来表示酶催化效率的高低。
(3)该加酶洗衣粉用后要彻底洗手，其主要原因是_____________________________。
(4)推广使用加酶洗衣粉替代含磷洗衣粉的意义主要在于__________________。
10．(2009·全国卷Ⅰ，32)已知2H2O2===2H2O＋O2↑，可以通过观察反应过程中O2的生成速率(即气泡从溶液中释放的速率)来判断H2O2分解反应的速率。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%的FeCl3溶液、0.01%的过氧化氢酶溶液、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的释放速率从快到慢依次是______________________________________。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的释放速率最快的是______________________，原因是 _____________________________________________ ___________________________。
学案10　降低化学反应活化能的酶
课前准备区
一、1.(1)化学反应　(2)常态　活跃状态　(3)活化能　降低活化能
2．活细胞　蛋白质　RNA
知道吗　不能。酶只是降低活化能，加快反应速率，缩短达到平衡的时间，但不会使生成物的量增加。
3．(4)自变量
4．保持不变　对照组　实验组
二、2.一种或一类
3．(1)降低　(2)失活
思考　不会。人体内胃蛋白酶的最适pH在2.0左右，但它流入肠道后会自动丧失其功能，因为肠内的 pH为碱性。
课堂活动区
探究点一
1．蛋白质　RNA　氨基酸　核糖核苷酸　核糖体　细胞核　生物催化作用　活细胞　细胞　生物体
2．(1)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。
(2)降低化学反应的活化能。
(3)①在反应前后，本身的化学性质和数量都保持不变；②降低化学反应的活化能，加快化学反应速率；③缩短达到平衡的时间，但不改变反应的平衡点。
探究示例1　B　[本题考查酶和激素的区别。绝大多数酶是蛋白质，少量是RNA，激素有的是蛋白质(多肽)，有的是脂质(固醇)；酶能催化有关生理反应，参与能量代谢，激素可以调节能量代谢；绝大多数酶在细胞内发挥作用，只有少部分分泌到细胞外发挥作用，激素都分泌到细胞外发挥作用；绝大多数酶在细胞内起作用，不进入血液，激素则通过体液运输到达靶细胞发挥作用。]
探究点二
1．(1)①2H2O22H2O＋O2↑　②多少　剧烈程度　(2)大而多　迅速剧烈　小而少　不剧烈
(3)高效性　更高
2．(1)①砖红色Cu2O↓　②淀粉酶　专一性
(2)无　无　2 mL　淀粉酶　60℃　有砖红色沉淀　无砖红色沉淀　淀粉酶
3．(1)升高　升高　降低　降低　丧失
(2)低　丧失
(3)比较温和的
探究示例2　B　[本题考查温度对酶活性的影响。酶不改变化学反应的平衡点，故A、D错误。从图一中可以看到，温度为2a时的酶促反应速率比a时要高，所以温度为2a时的曲线比图二中的a曲线先达到最大值，根据图二可以看出只有曲线2符合。]
实验探究
1．(1)①蓝色　无蓝色出现　②是否出现蓝色及蓝色的深浅　(2)是否出现蓝色及蓝色深浅　(3)相应温度　碘液
2．(1)①2H2O＋O2　②点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验氧气生成量的多少　(2)pH1　pH2　pHn　检测O2产生的多少和速率或卫生香燃烧情况　(3)盐酸或NaOH溶液　肝脏研磨液
探究示例3　A　[本题考查温度对酶活性影响的实验。若向3支试管中加入碘液，A试管由于酶活性较低、C试管由于酶活性丧失，有淀粉存在会出现蓝色，B试管也有可能因淀粉没有完全水解而出现蓝色；加入斐林试剂水浴加热后，A、B两试管出现砖红色沉淀；本实验中的3组实验相互对照，每一组都是实验组，又是另两组的对照组。]
构建知识网络
①蛋白质　②RNA　③催化作用　④降低活化能　⑤高效性、专一性作用条件较温和　⑥温度、pH、酶浓度、底物浓度等
课后练习区
1．BC　逐项分析如下：
选项
内容指向·联系分析
A
酶在细胞代谢中的作用是降低化学反应的活化能，而不是提供能量
B
酶是活细胞产生的，只要条件适宜，不管在体内还是体外均可发挥作用
C
绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA
D
酶是一种生物催化剂，起催化作用时，反应前后其性质和数量保持不变，可反复利用
2.C　[只有在高温下，酶的结构被破坏失去活性时不可恢复，而在低温下酶只是活性降低；根据酶的概念，酶可以是蛋白质，也可以是RNA；细胞质基质中可完成有氧呼吸和无氧呼吸共有的第一阶段，即有分解葡萄糖为丙酮酸的酶；细胞质中的线粒体和叶绿体中有DNA，DNA复制和转录的时候，有作用于DNA的解旋酶。此题为容易题，识记类。]
3．C　[据题干信息可以看出：若E1催化的反应被抑制，则A转化为B的速率将会减慢，故A选项错误；虽E5催化的反应被抑制，但由于B还能继续转化为C，故B的积累并没有达到较高水平，所以B选项错误；若E3催化速率比E4快，则C更多地转化为D，D的产量比E多，故C选项正确；若E1催化速率比E5快，则A更多地转化为B，但又由于B还会转化成C，故B的产量不一定比A多，所以D选项错误。]
4．D　[正常的细胞可以完成DNA的复制、转录和翻译等生理过程，所以，细胞中含有复制、转录和翻译所需要的酶。而逆转录酶是一些特殊的RNA病毒所具有的，只有当这类病毒浸染到动物细胞后，细胞才会具有，正常的动物细胞不具有逆转录酶。]
5．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。]
6．ACD　[此图可以反映温度和pH对酶促反应速率的影响，但是影响反应速率的因素，不仅包括温度和pH，还有酶浓度等。在反应底物充足的条件下，增大酶浓度，可以提高反应 速率，所以A、C正确，B项错误。题图显示，该酶的最适pH为2左右，因此这种酶可能是胃蛋白酶，而不会是唾液淀粉酶，D项正确。]
规律方法　温度和pH对酶的影响不同，如图所示：
　温度引起的酶活性变化曲线是不对称的，因为只有高温会引导起酶变性，使酶失去活性。pH引起的酶活性变化曲线是对称的，因为pH过高或过低都会引起酶失活。
7．A
实验链接　(1)变量：实验过程中可以变化的因素。
(2)因变量：随自变量的变化而变化的变量。
(4)无关变量：不是要研究的因素，但对实验结果会造成影响，这样的变量称为无关变量。
(5)实验原则：实验设计时，除自变量外，其余因素都保持不变的设计为对照实验，对照实验贯彻了三大原则：单因子变量原则；等量原则。
(6)实验组与对照组：接受自变量处理的实验为实验组；没接受自变量处理的实验为对照组。
8．D　[刚采摘的甜玉米内含有大量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，经沸水高温处理后酶失活，可保持甜味。]
9．(1)检查该洗衣粉中是否含有蛋白酶　一段时间内A组中胶片上蛋白膜消失情况
(2)①45℃　75℃　②在0℃～45℃内，随温度的升高，酶的催化效率逐渐增强　③略(与横坐标相重叠)　酶的结构已被破坏(或酶的活性已丧失，不能恢复)　④胶片上蛋白膜完全消失所需时间的长短
(3)以防加酶洗衣粉中的蛋白酶损伤皮肤
(4)减少对环境的污染
解析　由于酶需要在适宜的温度条件下发挥催化作用，因此可设置常温和高温条件作为对照来检测洗衣粉中是否含有蛋白酶。蛋白酶能催化蛋白质的水解，因此洗衣粉中的蛋白酶会损伤皮肤的角质层。减少含磷洗衣粉的使用，可以减少对环境的污染。
10．(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支试管中加入等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液
③观察各试管中释放气泡的快慢
(2)加过氧化氢酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管　酶具有催化作用且具有高效性
(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
解析　该题要同时验证酶具有催化作用和高效性，因此应遵循对照原则、科学性原则和单一变量原则。由实验目的可分析得知本实验中自变量为蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液，因变量为气泡产生的快慢，而实验原理，题干中已经有所描述。在具体步骤的设计中要注意：①编号；②注意等量原则；③适宜温度(37℃)。整个实验中，不同处理的试管中O2释放最快的是加酶溶液的试管，其次是加FeCl3溶液的试管，再次是加蒸馏水的试管，由此可得出的结论是酶具有催化作用和高效性。若将恒温水浴改为80℃，重做实验，则必然会导致过氧化氢酶因高温变性而失去活性，因此释放O2最快的是加FeCl3溶液的试管。
实验链接　设计实验的一般思路，首先找出并分析实验目的，获取实验变量和实验类型，然后设计实验步骤，在步骤设计中遵循基本实验原则，最后预期实验结果。验证性实验只有一种预期结果，而探究性实验则需要做各种可能的结果分析。一切实验都要在可行性的条件下进行，如用碘液检测蔗糖是否水解是不可行的。
第九单元　生物与环境
学案40　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。
一、种群的特征
1．种群密度
(1)概念：单位面积或单位体积中的__________，是种群________的数量特征。
(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：单位时间内新产生或死亡个体数目占________________的比率。
3．迁入率和迁出率：单位时间内____________的个体占该种群个数总数的比例。
4．年龄组成
(1)概念：种群中各________的个体数目的比例。
(2)类型
①增长型：种群中________个体很多，________个体很少，种群密度会________。②稳定型：各年龄期的个体数目比例________，种群正处于________时期。③衰退型：________个体较少，而____________个体较多，种群密度会________。
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：观察研究对象→提出问题→提出________→根据实验数据，用适当的________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____________。
(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：________________条件充裕、气候适宜、__________等。
(2)数学公式：________________。
(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____________是有限的。
(2)概念：种群经过一定时间的增长后，数量________的增长曲线。
(3)K值：又称____________，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________。
(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。
动动脑　自然界中生物种群的增长常表现“S型增长”的实质是什么？
　
探究点一　种群的概念和数量特征
分析完成种群数量特征模型、理解种群数量特征：
思维拓展
1．预测种群密度(种群数量)的变化趋势
首先依据的是年龄组成情况，其次是性别比例，由此推导预测出种群出生率和死亡率的关系，从而确定种群的变化趋势。
2．种群年龄组成的三种类型比较
类型
图示
种群特征
出生率与死亡率
种群密度
增长型
幼年个体数多于成年、老年个体数
出生率＞死亡率
增大
稳定型
各年龄期个体数比例适中
出生率≈死亡率
稳定
衰退型
幼年个体数少于成年、老年个体数
出生率＜死亡率
减小
探究示例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
听课记录：　
　
探究点二　种群密度的调查——取样调查法
完成样方法和标志重捕法填空，并加以理解：
1．样方法
(1)概念：在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，以所有样方种群密度的________作为该种群的种群密度估计值。
(2)适用范围：________的种群密度调查，昆虫卵、蚜虫和跳蝻的密度调查等(这些生物运动能力________，活动范围________)。
(3)方法步骤
准备：观察地形，注意安全
　↓
确定调查对象
　↓

　↓
计数每个样方内所调查植物的数量，并记录
　↓
计算种群密度：某植物种群密度＝________________
2．标志重捕法
(1)概念：在被调查动物种群的活动范围内，捕获一部分个体，进行标记后再放回原来的环境，经过一段时间(标记个体与未标记个体____________分布)后，进行重捕，根据重捕动物中标记个体数占总个体数的比例，来估计种群密度。
(2)适用范围：活动能力____、活动范围____的动物。
(3)计算公式
＝
探究示例2　(2011·南京调研)下列有关生物种群数量调查的方法中，正确的是(　　)
A．调查蝗虫幼虫跳蝻，用标志重捕法
B．调查马尾松，小样方划分为1 m2左右
C．调查蒲公英，只计数小样方内的个体数
D．调查趋光性农业害虫，可用定位设置灯光诱捕，定时计数法
听课记录：　
　
探究点三　种群数量的变化曲线
分析完成“J”型曲线、“S”型曲线对比表：
项目
“J”型曲线
“S”型曲线
条件
理想状态：
(1)食物、空间条件充裕
(2)________
(3)没有敌害、疾病
现实状态：
(1)食物、空间____
(2)各种生态因素综合作用
增长速率
增长率
曲线
特点
种群数量以一定的倍数连续增长Nt＝__________
种群数量达到环境容纳量K值后，
将在K值上下保持相对稳定
探究示例3　(2011·湖南师大附中月考)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
听课记录：　
　
实验探究　探究“培养液中酵母菌种群数量的变化”
1．实验原理：(1)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的________________________等因素的影响。
(2)在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈____________曲线；在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈________________曲线。
2.实验流程
思维拓展
1．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。
2．从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减小误差。
3．每天计数酵母菌数量的时间要固定。
4．溶液要进行定量稀释。
5．计算1 mL菌液的数量。
探究示例4　(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
听课记录：　
　
题组一　种群数量特征及数量变化
1．(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
2．(2011·盐城质检)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．(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．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
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)(　　)
试管号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
培养液体积(mL)
10
5
10
5
起始酵母菌数(103个)
10
5
5
10
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·江苏卷，25)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．开放和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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
答 案
题组三　综合题
9．(2010·东城区质检)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。
学案40　种群的特征和数量的变化
课前准备区
一、1.(1)个体数　最基本　(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．该种群个体总数　3.迁入或迁出　4.(1)年龄期
(2)①幼年　老年　增大　②适中　稳定　③幼年　中老年　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、1.(1)合理假设　数学　检验或修正　2.(1)食物和空间　没有敌害　(2)Nt＝N0λt　3.(1)资源和空间
(2)趋于稳定　(3)环境容纳量　最大数量
动动脑　种群的增长率在各个阶段不相同所致。
课堂活动区
探究点一
增长型　稳定型　衰退型　出生率　死亡率　性别比例
探究示例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。]
思路导引　①全面理解种群的基本概念。②题干所给的全部“牛”、“鱼”、“三化螟”是不是超出单位空间的“同种个体总和”？③种群的数量特征包括什么？决定种群密度的因素是什么？
探究点二
1．(1)平均值　(2)植物　弱　小　(3)五点取样法　等距取样法　所有样方内种群密度之和/样方数
2．(1)重新充分混合　(2)强　大　(3)初次捕获标记　再次捕获
探究示例2　D　[调查蝗虫幼虫跳蝻的种群密度，用样方法。一般而言，温带地区每个样方的大小，乔木为100 m2，灌木为16 m2，草本为1 m2，所以调查马尾松，小样方划分为100 m2左右。调查蒲公英，除计数小样方内的个体数外，还要把样方两个相邻的边及顶角处的个体统计在内，其他边缘不作统计。]
探究点三
气候适宜　有限　淘汰的个体数　环境容纳量　Noλt
探究示例3　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。]
实验探究
1．(1)成分、空间、pH、温度　(2)“J”型　“S”型
探究示例4　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。]
构建知识网络
空间特征　种群密度　“J”　“S”　出生率和死亡率　迁入率和迁出率
课后练习区
1．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。]
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。]
识图析图　种群年龄组成图型解读
(1)曲线图
①图解
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。
(2)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：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)柱形图
①图解
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。
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．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。]
方法技巧　K值与K/2在实践中的应用
灭鼠
捕鱼
K/2(最大增长速率)
灭鼠后，鼠的种群数量在K/2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K/2，捕捞后，鱼的种群数量会迅速回升
K值(环境最大容纳量)
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
5.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。]
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．AB　[封闭条件与开放条件相比最大的不同在于能否阻断种群的迁入和迁出，在初始密度相同的条件下，随着种群密度的增大，种内斗争逐渐加强，开放条件下容易在种群密度比较大时出现迁出现象从而导致种群数量减少，故A项正确；在初始密度相同的情况下，开始种内斗争较弱时，开放条件下容易出现外来种群迁入现象，从而使种群增长速度过快而率先达到密度峰值，故B项正确；分析图中的四条曲线可知，种群的密度在达到最高点时，都没有出现一段时间内种群数量保持稳定的现象，即达到K值的现象，所以四条曲线最高点所对应的种群数值并不一定是种群的K值，因此，无论是开放条件还是封闭条件，种群数量并不一定在达到K值时开始下降，故C项错误；因实验中放置规格、数量相同的棉叶，随种群数量的增加，棉叶减少，导致棉蚜因缺少食物而使种内斗争加剧，但种群数量减少后棉叶数量更少，种内斗争不会减弱，故D项错误。]
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。
学案41　群落的结构和演替
考纲要求　1.群落的结构特征(Ⅰ)。2.群落的演替(Ⅰ)。3.土壤中的动物类群丰富度的研究。
一、群落的结构
1．概念：同一时间内聚集在一定区域中各种生物______的集合。
各种种群之和＝群落，或种群群落
2．物种组成
(1)丰富度：群落中________数目的多少。
(2)特点：不同群落________不同。
(3)探究实验：土壤中小动物类群丰富度的研究。
3．种间关系
(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____________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________，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，______。
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：在垂直方向上，大多数群落具有明显的________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________分布。
二、群落的演替
1．概念：随着时间的推移，一个群落被__________代替的过程。
2．类型
(1)初生演替
①概念：在一个从来没有被________覆盖的地面，或者是原来存在过______，但被________了的地方发生的演替。
②过程：→→→→→
(2)次生演替
①概念：在原有植被虽已不存在，但原有________条件基本保留，甚至还保留了植物的________或其他________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________和________进行。
想一想　弃耕农田在时间允许的情况下一定能形成树林吗？　
探究点一　群落及其种间关系
1．什么是群落？什么是丰富度？
　
　
2．种间关系类型有哪几种？
　
思维拓展
1．竞争关系可致使劣势物种灭绝，以利于优势种得到更多的资源与空间。
2．捕食关系中，捕食者一般不会导致被捕食者灭绝；寄生关系中，寄生生物一般不会导致宿主死亡。这都与长期的自然选择有关，在相互选择的作用下，捕食者与被捕食者，寄生者与宿主长期共存。
3．种内斗争为种内关系，竞争(不同种生物争夺同种食物或生活空间的现象)为种间关系，种间斗争包含竞争。生存斗争内容更丰富，既包括生物与生物之间的关系，又包括生物与无机环境之间的关系，图示如下：A代表生存斗争、B代表种内斗争、C代表种间斗争、D代表竞争。
探究示例1　(2010·广东理综，2)谚语“苗多欺草，草多欺苗”反映的种间关系是(　　)
A．竞争 B．共生 C．寄生 D．捕食
听课记录：　
　
探究点二　群落的空间结构
完成下列填空：
1．群落的垂直结构
(1)植物的分层现象与________有关，群落中的________总是随高度的下降而逐渐减弱，依次是乔木层、灌木层、草本层。
(2)在高山植物群落中，不同海拔地带的植物呈垂直分布主要是受________的制约。
(3)动物的分层与其________________等有关。可以说，群落中植物的________现象决定了动物的分层现象。
2．群落的水平结构
在水平方向上，由于光照强度、地形、湿度等因素的影响，不同地段分布着________的生物种群。同一地段上种群密度也有差别，它们常常呈________分布。
思维拓展
1．生物在垂直方向及水平方向上的位置配置关系有利于提高生物群落整体对自然资源的充分利用。
2．群落中植物的垂直结构直接影响群落中动物的垂直结构，动物种类的多少是随植物层次的多少而变化的，因此，由于森林的植物层次比草原植物层次多，所以森林群落一般比草原群落的动物种类多。
探究示例2　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
听课记录：　
　
探究点三　群落的演替
1．完成表格填空，比较理解两种演替
类型
项目
初生演替
次生演替
起点
在一个从来______________的地面，或者原来存在过植被，但____________的地方
在原有植被虽已不存在，但原有________基本保留，甚至还保留了植物的____或其他______的地方
时间
经历时间____
经历时间____
影响因素
自然因素
人类活动较为关键
实例
裸岩上的演替
森林砍伐地、弃耕农田上的演替
2.完成群落演替的结果，并加以理解：
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______的或______，一般都可以发生演替到____阶段这一最高阶段
能量
总生产量____，群落的有机物总量____
结构
生物种类越来越____，群落的____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______变化，稳定性越来越____
思维拓展
1．在裸岩的演替过程中，首先进入群落的生物是地衣而不是其他生物，原因是地衣可以分泌有机酸，能够加速岩石风化形成土壤的速度。
2．在演替过程中，优势种往往不同。如地衣阶段优势种为地衣，但在苔藓阶段，由于地衣矮小，与苔藓争夺阳光方面处于竞争的劣势，所以在苔藓阶段优势种不再是地衣而是苔藓。
3．群落演替是一种群落代替另一种群落，而不是一个种群代替另一个种群。所以在群落演替过程中，最先出现的种群也并没有随着群落的演替而消失。
探究示例3　(2011·海南卷，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
听课记录：　
　
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．(2011·镇江质检)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．(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
4．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
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．(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
7．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，它贯穿于整个群落发展的始终
题组二　土壤动物丰富度研究
8．(2009·江苏生物，24)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 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
题组三　综合题
10．(2011·南通质检)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。
学案41　群落的结构和演替
课前准备区
一、1.种群　2.(1)物种　(2)丰富度
3．(2)①资源和空间　(3)体表　(4)彼此有利
想一想　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．(1)分层　(2)镶嵌
二、1.另一个群落　2.(1)①植物　植被　彻底消灭　②森林　(2)①土壤　种子　繁殖体　3.速度　方向
想一想　不一定，还受气候等环境条件的影响。
课堂活动区
探究点一
1．群落：同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合，叫做群落，如一个池塘内的所有生物。
丰富度：群落中物种数目的多少。
2．互利共生、寄生、竞争和捕食。
探究示例1　A　[“苗多欺草，草多欺苗”的意思是说禾苗多时草难以生长，草多时禾苗难以生长，禾苗与草之间存在竞争关系。]
思路导引　
探究点二
1．(1)光照强度　光照强度　(2)温度　(3)食物及栖息场所　分层
2．不同　镶嵌
探究示例2　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。]

探究点三
1．没有被植物覆盖　被彻底消灭了　土壤条件　种子　繁殖体　漫长　较短
2．能预见　可测的　森林　增加　增加　多　结构　不可逆　高
探究示例3　D　[围湖造田改变了群落演替的方向，破坏了生态平衡；演替过程中，群落中生物的种类和数量都在不断变化；次生演替是在原有植被已被破坏但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子和其他繁殖体的地方发生的演替，与初生演替相比，次生演替的速度快；弃耕农田上发生的群落演替是次生演替。]
构建知识网络
丰富度　互利共生　寄生　垂直结构　初生演替　次生演替
课后练习区
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。]
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。
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．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。]
4．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。]
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．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。]
7．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。]
知识归纳　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。
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。]
实验方法　土壤小动物类群丰富度调查
(1)丰富度调查方法：由于大多数土壤小动物身体微小、活动范围小，标记个体难以与无标记个体充分混匀，因
此，土壤小动物调查一般不能采用标志重捕法，而是采用取样器取样进行采集、调查的方法。
(2)丰富度的统计方法：一是记名计算法(指在一定面积的样地中，直接数出各种群的个体数目，这一般用于个体较大、种群数量有限的群落)；二是目测估计法(指按预先确定的多度等级来估计单位面积上个体数量的多少，等级的划分和表示方法有非常多、多、较多、较少、很少等。)
(3)利用诱虫器采集土壤小动物的原理：诱虫器利用土壤小动物趋暗、趋湿、避高温的特性，使土壤小动物从土样进入诱虫器下部的试管中，达到采集目的。
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。]
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：
(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。
学案42　生态系统的结构
考纲要求　生态系统的结构(Ⅰ)。
一、生态系统的概念及成分
1．概念：由________与它的________相互作用而形成的统一整体。
2．空间范围：有大有小，其中________是地球上最大的生态系统，它是地球上的________及其________的总和。
3．成分
(1)非生物的物质和能量
①物质：________、无机盐、空气。
②能量：热能、________能。
(2)生产者
①范围：主要是________，属于________生物。
②地位：生态系统的________成分。
③作用：通过光合作用或________________将无机物转化为有机物。
(3)消费者
①范围：主要是________，包括植食性动物、________动物、杂食性动物和寄生生物等。
②作用：消费者能够________________________。此外消费者对于____________和________________等具有重要作用。
(4)分解者
①范围：主要是________和________。
②作用：将动植物遗传残骸中的________分解成无机物。
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：生态系统中各生物之间由于________关系而形成的一种联系。
(2)特点：________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________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________。
(2)功能：生态系统________、________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？
　
探究点一　生态系统的概念及成分
1．什么是生态系统？生态系统有哪些功能？
　
　
2．填表完成生态系统各成分的比较
成分名称
生物类型(或成分)
同化类型
作用
地位
非生物
的物质
和能量
阳光、热能、水、
空气、无机盐等
为生态系统的生物提供____和____，
是各种生物赖以____和____的基础
基本成分
生产者
________(主要)、
光能自
养细菌、化能
自养细菌等
______
将______合成______，把____或无机物中的______转变成有机物中的化学能，
是一切消费者和分解者的物质和能量来源
基本成分
消费者
营____生活的和____生活的
各种生物(如
肺炎双球菌、
菟丝子、病毒)
异养型
能够加快生态系统的____循环；
有助于植物传粉和种子传播
非基本成分
分解者
____微生物(主要
是细菌
和真菌)、某些
营____生活的
动物等
异养型
将动植物遗体和动物的排遗物
分解成______，保证物质循环顺利进行
基本成分
关系
______和______是联系生物群落和无机环境的两大桥梁；生产者与各级消费者以捕食关系建立的______和______是能量流动和物质循环的渠道
思维拓展
1．个体群落群落＋无机环境→生态系统
2．各成分相互关系
(1)生产者是生态系统中唯一能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)的成分，因此，可以说生产者是生态系统的基石。
(2)从理论上讲，无机环境、生产者和分解者是任何一个自我调节的生态系统必要的基础成分，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本成分。消费者是生态系统中最活跃的成分。
3．四种成分的判断
(1)图示
(2)析图
①先据双向箭头“”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”个指入前头的C为“非生物的物质和能量”，最后根据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为动物，B为营腐生生活的细菌和真菌。
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。
探究示例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
听课记录：　
　
变式训练1　(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
探究点二　生态系统的营养结构
1．什么是食物链？
　
2．食物网及其形成原因是什么？
　
　
　
3．简述食物链和食物网的意义。
　
　
　
思维拓展　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。
探究示例2　(2011·新课标卷，31)某岛屿栖息着狐和野兔，生态系统相对稳定。后来有人登岛牧羊、捕食野兔和狐，狐也捕食羊羔。第5年，岛上狐濒临灭绝，但野兔数量大大超过人登岛前的数量。第6年，野兔种群暴发了由兔瘟热病毒引起的瘟疫，其数量骤减。回答问题：
(1)人与狐的种间关系是________，兔瘟热病毒与野兔的种间关系是________。
(2)画出由人、羊、狐、野兔和牧草组成的食物网。
(3)人登岛后的第5年，与登岛前相比，野兔种内竞争强度________(增加、减小、不变)。
(4)一般情况下，被捕食者传染病的流行程度将随捕食者种群密度的增加而________(增强、减弱、不变)。
听课记录：　
　
变式训练2　(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
探究点三　食物网中生物数量变化分析
完成下列填空，掌握食物网中生物数量变化关系：
1．第一营养级的生物减少对其他物种的影响
第一营养级的生物(生产者)减少时，则将会连锁性地引发其后的各个营养级生物________。这是因为生产者是其他各种生物赖以生存的____________的食物来源。
2．食物链中某一营养级突然增多对其他物种影响
在食物链中间某一营养级突然增多，短时间内，一般会导致作为其食物的上一营养级的数目________，作为其天敌的下一营养级生物数目________。若经过足够长的时间，该生物又将____________，其食物数量增多，天敌数目________，最后趋于稳定。
3．复杂食物网中某种群数量变化引起的连锁反应分析
(1)以中间环节少的作为分析依据，考虑方向和顺序为：从________营养级依次到________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，一般不需考虑________数量的增加或减少。
(3)处于最高营养级的种群且有多种食物来源时，若其中一条食物链中断，则该种群可通过多食其他食物而维持其数量________。
4．同时占有两个营养级的种群数量变化的连锁反应分析
食物链中某一种群的数量变化，可能导致另一种群的营养级升高或降低，因为能量流动时只有10%～20%流到下一个营养级，且能量流动的环节越多损耗越多，所以该类连锁变化的规律是：当a种群的数量变化导致b种群的
营养级降低时，则b种群的数量将________；若导致b种群的营养级升高时，则b种群的数量将________。
探究示例3　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
听课记录：　
　
变式训练3　(2011·黄冈调研)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
题组一　生态系统的成分
1．(2011·广州模拟)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
2．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
3．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
4．(2011·南京高三调研)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
5．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
6．(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
7．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
8．(2011·青岛质检)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
9．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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.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________________________________
________________________________________________________________________。
11．(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。
学案42　生态系统的结构
课前准备区
一、1.生物群落　无机环境　2.生物圈　全部生物　无机环境　3.(1)①水分　②光　(2)①绿色植物　自养型　②主要　③化能合成作用　(3)①动物　肉食性　②加快生态系统的物质循环　植物的传粉　种子的传播　(4)①细菌　真菌　②有机物
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、1.(1)食物　(2)生产者　5个　2.(1)营养结构　(2)物质循环　能量流动
想一想　不一定，有的生物在食物网中可以占有多个营养级。
课堂活动区
探究点一
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叫生态系统。具有物质循环、能量流动和信息传递三大功能。
2．物质　能量　生存　发展　绿色植物　自养型　无机物　有机物　光能　化学能　捕食　寄生　物质　腐生　腐生　无机物　生产者　分解者　食物链　食物网
探究示例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。]
变式训练1　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。]
探究点二
1．在生态系统中，各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系。
2．在一个生态系统中，许多条食物链彼此相互交错连接成的复杂的营养结构，叫做食物网。
食物网形成原因：①一种绿色植物可以被多种植食性动物所食；②一种植食性动物，可吃多种植物，也可成为多种肉食性动物的捕食对象。
3．(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。
探究示例2　(1)竞争和捕食　寄生　(2)
(3)增加　(4)减弱
解析　(1)因人捕食狐，故两者之间是捕食关系；又因人牧羊，从而获得羊肉或羊奶，狐捕食羊羔，故人和狐之间又存在着竞争关系。所有的病毒都是营寄生生活的。(2)绘制食物网时，注意只包含生产者和消费者，生产者为牧草，羊和野兔以牧草为食，狐捕食羊和野兔，而人可从羊、野兔和狐三者获得食物。(3)因第5年野兔数量大大增加，故在岛上资源有限的条件下，野兔种群内为争夺资源和空间而使种内竞争强度增加。(4)被捕食者数量很多时，种群内体质较弱的个体容易被病毒感染而患传染病，因而容易被捕食，但随着捕食者的种群密度增加，则被捕食者中体质较弱的个体容易被捕食而被淘汰，剩下的被捕食者大多为本质较强的个体，不容易被病毒感染。
变式训练2　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。]
探究点三
1．减少　直接或间接　2.减少　增多　减少　减少
3．(1)高　低　(2)生产者　(3)基本不变　4.增加　减少
探究示例3　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。]
变式训练3　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。]
构建知识网络
组成成分　食物链　食物网　能量流动　生产者
消费者
课后练习区
1．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。]
观点辨析　生态系统成分中几种错误观点辨析
错误说法
正确观点
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，应该说生产者主要是绿色植物
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、矿质元素属非生物物质；光能、热能属非生物能量
异养一定是分解者
异养生物可作消费者也可作分解者；腐生的一定是分解者；寄生的一定是消费者；自养一定是生产者；生产者一定自养
2.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。]
3．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。]
4．ABC
5．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。]
6．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。]
7．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。]
8．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。]
9．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。]
10．(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。
11．(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。
学案43　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)。
一、能量流动的概念
生态系统中能量的________、传递、________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
1．起点：生产者____________开始。
2．总量：生产者________________。
3．流动渠道：________和________。
4．特点：(1)单向流动：能量只能沿着食物链由________流向高营养级。
(2)逐级递减
①每个营养级生物都因________而散失部分热能。
②每个营养级生物总有一部分不能被____________利用。
③传递效率为______(形象地用____________)。
三、能量流动研究意义
1．帮助人们科学规划，设计________________，使能量得到最有效利用，实现能量的________。
2．帮助人们合理地________生态系统中能量流动关系，使能量持续高效地流向____________________。
探究点一　生态系统中能量流动过程
分析能量流动过程图，完成下列填空：
　由上图可知：
(1)能量转化：________→有机物中的化学能→________(最终散失)。
(2)流动形式：________中的化学能。
(3)散失途径：呼吸作用，包括____________自身的呼吸消耗以及________的呼吸作用。
(4)能量散失的形式：以热能形式散失。
思维拓展
1．消费者同化的能量＝摄入量－粪便中有机物的能量，即摄入的食物只有部分被同化。消费者粪便中含有的能量不能计入排遗生物所同化的能量，它实际与上一个营养级的遗体、残骸一样，属于未被下一个营养级利用的那一部分能量。例如屎壳郎利用大象的粪便获得能量，就不能说屎壳郎获得了大象的能量，而是获得了植物的能量。
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。
(1)能量的来源
生产者的能量主要来自太阳能。其余各营养级的能量来自上一营养级所同化的能量。
(2)能量的去路
①自身呼吸消耗，转化为其他形式的能量和热能。
②流向下一营养级。
③遗体、残骸、粪便等被分解者分解。
④未被利用：包括生物每年的积累量，也包括动植物遗体、残骸以化学燃料形式被储存起来的能量。
即一个营养级所同化的能量＝呼吸消耗的能量＋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。
探究示例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
听课记录：　
　
探究点二　能量流动的特点
1．分析能量流动模型，完成下列填空。
(1)大方框代表一个________。
(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____________________。
(3)能量流动的方向(以箭头表示)________。
(4)箭头由粗到细表示流入下一个营养级的能量________。
(5)方块面积越来越小表示随营养级别的________，贮存在生物体内的能量________。
(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：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．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。
探究示例2　(2010·淮安一模)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
听课记录：　
　
探究点三　生态金字塔
完成下表填空：比较三种金字塔
类型
项目
能量金字塔
数量金字塔形
生物量金字塔
形状
特点
正金字塔形
一般为____金字塔形，有时会出现____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________的特性
生物个体____在食物链中随营养级升高而逐级递减
生物量(现存生物有机物的______)沿食物链升高逐级递减
每一级含义
每一营养级生物所含____的多少
每一营养级生物个体的____
每一营养级生物的________
特殊形状
能量流动的过程中总是有能量的消耗
一株大树上鸟、虫、树的数量金字塔的塔形会发生倒置
浮游植物的个体小，寿命短，又不断被浮游动物吃掉，所以某一时间浮游植物的生物量(用质量来表示)可能____浮游动物的生物量
探究示例3　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
听课记录：　
　
题组一　能量流动过程和特点
1．(2011·安徽十校测试)在一个草原生态系统中，如果要研究被第二营养级同化的能量去向，不应包括下列选项中的(　　)
A．羊的呼吸消耗量
B．羊的粪便量
C．羊的生产量
D．部分死亡羊的重量
2．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
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．(2010·无锡模拟)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
5．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
6．(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
7．(2011·常州模拟)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
8．(2011·长沙模拟)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
9．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
10．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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
题组三　综合题
11．(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________。
12．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。)
学案43　生态系统的能量流动
课前准备区
一、输入　转化
二、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．固定太阳能　2.固定的太阳能总量　3.食物链　食物网
4．(1)低营养级　(2)①呼吸作用　②下一营养级　③10%～20%　能量金字塔表示
三、1.人工生态系统　多级利用　2.调整　对人类最有益的部分
课堂活动区
探究点一
(1)太阳能　热能　(2)有机物　(3)各个营养级　分解者
探究示例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。]
探究点二
1．(1)生态系统　(2)全部生产者所固定的太阳能总量　(3)单向流动　(4)逐级递减　
(5)增加　越来越少
(7)单向流动　逐级递减　(8)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。
②使废物资源化，充分利用生产者、分解者。如利用秸秆培育食用菌等。
探究示例2　D　[图中A中的能量包括呼吸散失的热能，分解者不能利用。]

探究点三
正　倒　逐级递减　数目　总质量　能量　数目　有机物总量　低于
探究示例3　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。]
构建知识网络
单向流动　逐级递减　人工生态系统　更有益
课后练习区
1．B　[生产者所固定的能量被第二营养级摄入后，一部分被第二营养级的生物同化，用于生长、发育和繁殖及通过呼吸作用消耗，还有一部分未被同化，通过粪便等排出体外，此部分属于第一营养级。因此羊的粪便量不是被羊同化的能量去向。]
图型解读　能量的来源及去向图解
(1)图示
(2)析图：①消费者摄入能量(a)＝消费者同化能量(b)＋粪便中能量(c)，即动物粪便中能量不属该营养级同化能量，应为上一个营养级固定或同化能量。
②消费者同化能量(b)＝呼吸消耗(d)＋生长、发育和繁殖(e)。
③生长、发育和繁殖(e)＝分解者分解利用(f)＋下一营养级同化(i)＋未被利用(j)，即消费者同化能量若为两部分之和是b＝d＋e；若为四部分之和是b＝d＋f＋i＋j。
2．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。]
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。]
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。
4．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。]
5．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。]
6．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。]
7．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。]
8．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。]
9．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。]
10．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。]
知识归纳　对三种类型金字塔的理解
(1)在一条食物链中，由低营养级到高营养级推算，前一营养级比后一营养级含量一定多的指标是“能量”，而“数量”和“生物量”均可能出现反例。
(2)在人工生态系统中因能量可人为补充，可能会使能量金字塔呈现倒置状况。如人工鱼塘中生产者的能量未必比消费者(鱼)多。天然生态系统则必须当能量状况表现为金字塔形状时，方可维持生态系统的正常运转，从而维持生态系统的稳定性。
(3)某营养级的“粪便”中的能量不同于“尿液”中的能量。前者应归于上一营养级，是未被该营养级利用的能量(含在上一营养级同化能量的80%～90%中)；后者则归于该营养级，是该营养级所同化的能量中的一部分(含在上一营养级传递来的10%～20%的能量中)。
(4)以金字塔图形式呈现
如下图所示，如果成千上万只昆虫生活在一棵大树上，鸟又以该树上的昆虫为食(食物链：树→昆虫→鸟)。那么树、昆虫和鸟的能量金字塔、生物量金字塔和生物数量金字塔可依次表示为A、A、C。
11．(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。
12．(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)。
学案44　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)。
一、生态系统的物质循环
1．概念
(1)物质：组成生物体的________________等元素。
(2)物质循环：无机环境与________之间。
(3)范围：整个________。
2．特点
(1)具有全球性，因此又称________________循环。
(2)循环方式：________。
二、实例——碳循环
1．无机环境中的存在形式：________和碳酸盐；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：大量化学燃料的燃烧，大气中的________含量迅速增加，打破了生物圈中________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：________作为__________的载体，使________沿着________流动；能量作为________，使物质能够不断地在________和________之间循环往返。
2．意义：通过________和________，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。
动动脑　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。
　
　
　
探究点一　碳循环
分析完成生态系统的碳循环示意图：
1．大气中的碳元素进入生物群落，是通过植物的________或硝化细菌等的____________而实现的。
2．碳在生物群落和无机环境之间循环是以________的形式进行的。碳元素在生物群落中的传播，主要靠________________，传递形式为________。
3．大气中CO2的来源有三个：一是________________；二是________________；三是________________。
4．实现碳在生物群落和无机环境之间进行循环的关键是________和________。
5．碳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________的，其他各成分间的传递均是________的。
探究示例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、学案9　分子与细胞结构归纳与拓展
命题规律　从近三年高考生物试题来看，细胞的分子组成考查的知识点主要侧重于蛋白质形成过程中的相关计算，糖类、蛋白质、核酸的功能及糖类、脂肪、蛋白质的检测等方面，且考查比重呈逐年上升趋势。
命题的角度不再是单纯对知识点的考查，而是更进一步侧重于以新情景、新材料、图表等形式考查学生的知识掌握与灵活运用能力。命题的形式不再只拘泥于选择题一种题型，简答题也开始出现。细胞的结构与功能考查的知识点主要侧重于细胞的亚显微结构、原核细胞与真核细胞的区别、生物膜系统的结构与功能及细胞内主要细胞器的结构与功能等方面。考查时往往将本专题知识与细胞代谢的知识相结合，综合性较强。命题角度的最大变化是以细胞的亚显微结构图、新的情景信息或表格信息设置题目，考查学生的获取信息和综合分析能力。命题的形式除选择题外，简答题也时有出现。
命题趋势　随着高考试题越来越重视能力和素质的考查，对于细胞的分子组成方面，高考命题会在对章节内知识综合考查的基础上更侧重于实验分析与获取信息的双重考查趋势，选择题与简答题并存，赋分比重持续增高，试题难度系数维持在0.55左右。对于细胞的结构与功能方面，高考命题会在对章节内容知识综合考查的基础上更侧重于识图辨析与归类比较方面的能力，题型上选择题与简答题并存，赋分比重稳中有升，试题难度系数维持在0.65左右。
一、细胞中的化学元素
1．组成细胞的化学元素
2．化学元素在生物体内的存在形式：组成生物体的各种化学元素，在生物体内主要以__________或________形式存在，生物体获得各种元素的方式以______和________为主。
3．生物界和非生物界的统一性和差异性的图解
探究示例1 (2011·南京4月) 一种植物和一种哺乳动物体内细胞的某些化学元素含量(占细胞干重的质量分数%)如下表，下列有关叙述正确的是(　　)
元素
C
H
O
N
P
Ca
S
植物
43.57
6.24
44.43
1.46
0.20
0.23
0.17
动物
55.99
7.46
16.62
9.33
3.11
4.67
0.78
A.碳元素的含量说明有机物是干物质的主要成分
B．这两种生物体内所含化学元素的种类差异很大
C．N、S含量说明动物组织含蛋白质较多，若该动物血钙过高则会发生肌肉抽搐
D．经测定该植物中某有机物含C、H、O、N、S，此化合物可能携带氨基酸进入核糖体
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二、蛋白质和核酸的比较
蛋白质
核酸
区
别
基本单位
______
核苷酸
分子结构
氨基酸→多肽链→空间结构→蛋白质
核苷酸→核苷酸链→空间结构(DNA为双螺旋结构，RNA为单链)
多样性
氨基酸的______、____、________、______千差万别
核苷酸的______、____、____不同
形成场所
______
______内
主要功能
________的主要体现者：①是细胞和生物体的重要组成成分；②参与调节新陈代谢过程
是一切生命的________，对生物遗传、变异及蛋白质的生物合成有重要作用
物质鉴定
__________＋蛋白质→紫色反应
DNA＋______→绿色
RNA＋______→红色
联
系
蛋白质的合成受DNA控制，直接模板是mRNA
探究示例2 (2009·福建理综，4)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
B．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
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三、糖类和脂质的比较
比较项目
糖类
脂质
区
别
元素组成
C、H、O
C、H、O(N、P)
种类
单糖、二糖、多糖
脂肪、磷脂、固醇
合成部位
______、内质网、高尔基体、__________
主要是______
生理作用
①主要的______②构成细胞结构，如糖被、细胞壁　③________的组成成分
①生物体的______②生物膜的重要组成成分　③调节新陈代谢和生殖
联系
糖类脂肪
探究示例3 (2010·海南卷，1)下列关于糖的叙述，正确的是(　　)
A．葡萄糖和果糖分子均有还原性
B．葡萄糖和麦芽糖均可被水解
C．构成纤维素的单体是葡萄糖和果糖
D．乳糖可以被小肠上皮细胞直接吸收
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四、细胞的生物膜系统
1．组成：各种生物膜的结构特点和化学组成大致相同，都含有________、________、________、胆固醇等，但含量不同，这与各种膜的功能有关。如一般机能旺盛的膜，________ 含量高；与细胞识别有关的细胞膜中________含量高。
3．各种生物膜之间的联系
(1)在结构上的联系(具有一定的连续性)
(2)功能上的联系：在分泌蛋白的合成、运输、加工、分泌等过程中，各细胞器之间协调配合。
探究示例4 (2010·全国理综Ⅱ，1)下列关于高尔基体的叙述，错误的是(　　)
A．高尔基体膜具有流动性
B．抗体从合成到分泌不经过高尔基体
C．高尔基体膜主要由磷脂和蛋白质构成
D．高尔基体具有对蛋白质进行加工的功能
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五、主要细胞器与细胞核的结构和功能
1．细胞的结构
(1)高等植物细胞区别于动物细胞的结构：细胞壁、叶绿体、大液泡。
(2)动物、低等植物细胞区别于高等植物细胞的结构：________。
(3)原核细胞与真核细胞共有的细胞器：________。
(4)具有双层膜的结构：________________________________。
(5)具有单层膜的结构：细胞膜、内质网、高尔基体、液泡、溶酶体。
(6)不具有膜结构的细胞器：________________。
2．细胞的成分
(1)植物细胞中含有色素的细胞器：________________。
(2)含有DNA的结构：细胞核、线粒体、叶绿体。
(3)含有RNA的结构：________________________。
(4)细胞膜的主要化学成分：脂质和蛋白质。
(5)高等植物细胞壁的主要成分：________________。
3．细胞的功能
(1)能产生水的细胞器：________________。
(2)能产生ATP的细胞器：________________。
(3)能发生碱基互补配对的细胞器：________________。
(4)能形成“囊泡”的结构：________________________。
(5)具有相对独立遗传功能的细胞器：叶绿体、线粒体。
(6)动、植物细胞都有，但功能不完全相同的细胞器：高尔基体。
4．细胞质、细胞核与细胞代谢的关系
(1)细胞质与细胞代谢的关系
细胞质基质是活细胞进行新陈代谢的主要场所，为新陈代谢提供所需的物质和一定的环境条件。
(2)细胞核与细胞代谢的关系
①细胞核是________________，是________________和________的控制中心。
②细胞核控制细胞质的________，细胞质为细胞核提供__________，细胞核和细胞质是相互依存的统一整体。
探究示例5 (2010·江苏卷，26)如图为酵母菌细胞结构示意图。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。
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六、物质进出细胞方式的比较
运输方向
特点
图例
实例
离
子
、
小
分
子
物
质
自由
扩散
高浓度→
低浓度
不需要______
______
______
水、甘油、乙醇、
苯、CO2、O2、
脂质等
协助
扩散
______
____
需要载体
蛋白，
不需要能量
______吸收
葡萄糖
主动
运输
低(高) 浓度→
高(低)
浓度
__________
___________
小肠吸收无机盐、
葡萄糖、
氨基酸等
大
分
子
物
质
胞吞
细胞外→细胞
内
需___能量_
白细胞吞噬病
菌等
胞吐
_________
_______
需消耗能量
分泌蛋白的分泌，
神经递质
的释放
探究示例6 (2010·山东理综，3)如图中曲线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
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1．(2011·广州四校联考)下列物质在元素组成上最相似的一组是(　　)
A．ATP、DNA、RNA
B．生长素、生长激素、性激素
C．核糖、核糖核苷酸、核糖核酸
D．淀粉、淀粉酶、控制淀粉酶合成的基因
2．(2011·扬州质检)下列有关构成细胞的化合物的种类和鉴别方法的叙述中，正确的一项是(　　)
A．细胞中的糖分为单糖、二糖和多糖，可以用斐林试剂鉴别
B．细胞中的脂质具有多种功能，如储存能量；脂质能被苏丹Ⅲ染成橘黄色
C．细胞内蛋白质种类众多，但都能与双缩脲试剂发生紫色反应
D．细胞的遗传物质是DNA或RNA，用甲基绿—吡罗红可以鉴定其存在和分布
3．(2010·西安高新一中模拟)下列关于细胞结构和功能的叙述中，错误的是(多选)(　　)
A．根尖分生区细胞和叶肉细胞都有细胞周期，且化学成分却不断更新
B．抑制膜上载体蛋白活性或影响线粒体功能的毒素都会阻碍根细胞吸收矿质离子
C．只有含叶绿体的细胞才能进行同化作用
D．乳酸菌、酵母菌都含有核糖体和DNA
4．(2010·镇江模拟)与质壁分离与复原实验的实验材料及外界溶液有关的正确叙述分别是(　　)
①实验材料必须是成熟的植物活组织细胞　②细胞液最好有颜色，便于观察和判断细胞质壁分离和复原的程度
③细胞液必须有颜色，否则不能发生质壁分离和复原实验　④外界溶液的浓度应适中，不能过低或过高　⑤外界溶液必须对细胞无毒害　⑥外界溶液的浓度无特殊要求，任何浓度均可以
A．①②，④⑤ B．①③，④⑤
C．①②，⑤⑥ D．①③，⑤⑥
5．(2011·福州模拟)从成分、功能方面将细胞器进行归类，合理的是(多选)(　　)
A．能产生水的细胞器有线粒体、核糖体等
B．可以产生[H]和ATP的细胞器是线粒体和叶绿体
C．能发生碱基互补配对的细胞器只有线粒体和叶绿体
D．可能含有色素的细胞器有叶绿体和液泡等
6．手足口病是由肠道病毒引起的传染病，多发生于婴幼儿，可引起手、足、口腔等部位的疱疹，个别患者可引起心肌炎、肺水肿、无菌性脑膜炎等并发症。引发手足口病的肠道病毒有20多种(型)，其中以A16型和EV71型最为常见。以下关于肠道病毒的叙述正确的是(　　)
A．肠道病毒的核酸由5种碱基和8种核苷酸组成
B．肠道病毒的遗传符合基因分离定律，不符合自由组合定律
C．可用含碳源、氮源、水、无机盐的培养基培养肠道病毒
D．肠道病毒的外壳是利用宿主的氨基酸合成的，遗传物质的复制是利用宿主的核苷酸和酶
7．(2010·泰州模拟)Na＋－K＋泵由4个亚基(多肽)组成，其中一个亚基向着细胞质的一面有一个ATP结合位点和三个Na＋结合位点，外表面有两个K＋结合位点。这一过程利用ATP供能，将Na＋从细胞内逆浓度梯度排出，将K＋从细胞外逆浓度梯度运入。对此过程的不正确说法是(　　)
A．Na＋和K＋出入细胞是主动运输的过程
B．Na＋－K＋泵是一个可同时反向转运两种离子的载体蛋白，该过程与细胞膜的选择透过性无关
C．说明细胞膜具有一定的流动性
D．这一过程可能会造成细胞膜内外产生电位差
8．为了研究酵母菌细胞内蛋白质的合成，研究人员在其培养基中添加3H标记的亮氨酸后，观察相应变化。其相关结构如下图，几种结构中最早检测到放射性的时间如下表。下列叙述中不正确的是(　　)
细胞结构
附有核糖体的内质网
高尔基体
靠近细胞膜的囊泡
时间/min
3
17
117
A.从表中可知，图中首先可观察到3H标记的细胞器是③
B．能在图中④上观察到3H标记表明可能有分泌蛋白合成
C．观察到3H标记的靠近细胞膜的囊泡，是由高尔基体形成的
D．培养一段时间后，细胞膜上能观察到3H标记
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
答 案
9.如图是某生物细胞(局部)和细胞中某结构的亚显微结构模式图，请据图回答问题：
(1)图乙中A所示的这类物质在细胞膜上可具有的功能是(　　)
A．作为载体蛋白，起物质运输作用
B．作为酶，催化发生在膜上的化学反应
C．作为受体，接受膜表面的化学信息
D．作为细胞表面的标志，被其他细胞识别
(2)若用吡罗红和甲基绿混合染液对图甲细胞染色，在显微镜下看到的现象是________________________________________________________________________。
(3)若图甲细胞的分泌物是抗体，则图甲表示人体的__________细胞，其来源于什么细胞？____________。
(4)若图甲所示的细胞进入衰老状态，图甲中哪些结构会发生什么变化？________________________________________________________________________。
(5)简述a过程与c过程的主要区别：________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________。
(6)①②③④中，具有单层膜的细胞结构是______；在动植物细胞中，具有不同功能的细胞器是____；②增大膜面积的方式________________。
10．图1是两种高等生物细胞亚显微结构模式图。图2～4是图1中部分结构的放大，据图回答，([　]内填图中标号，________上填适当内容的文字。)
(1)图中的结构1～15中不应该出现的是[　]和[　]；可能含有水溶性色素的是[　]；结构15与[　]的形成有关。
(2)图2、3、4所示在结构上的主要共同点是________________。图2、3所示结构的名称分别是____________，在其中进行的循环Ⅰ、Ⅱ的名称分别是__________________。图3所示结构产生的气体从产生部位扩散到相邻细胞中被用于细胞呼吸，至少需要穿过的磷脂分子层有______层。
(3)已知进行有性生殖的某生物同时具有图2、3、4所示三种结构，这三种结构的DNA能从父本传递给子代的是________________。
(4)图中属于生物膜系统的有_____________________________________________ ___________________________，要获得细胞中的各种细胞器所用的方法是____________________。
专题学案9　分子与细胞结构归纳与拓展
课堂活动区
一、1.最基本元素　基本元素　主要元素　大量元素　微量元素
2．无机盐离子　化合态　自由扩散　主动运输
探究示例1　A　[本题考查蛋白质的元素组成及学生的图表解读能力。由图表信息可知，两种生物细胞内都含有较多的碳元素，而碳是有机物的主要成分，所以A选项正确；两种生物体内所含化学元素的种类大体相同，含量却相差很大；动物血钙过高会引起肌无力，血钙过低则会发生肌肉抽搐；能够携带氨基酸进入核糖体的是tRNA，由C、H、O、N、P组成。]
二、氨基酸　数目　种类　排列顺序　空间结构　数量　序列　比例　核糖体　细胞核　生命活动　遗传物质　双缩脲试剂　甲基绿　吡罗红
探究示例2　A　[本题考查核酸等化合物的结构与功能。蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时，空间结构发生变化，其特定功能也发生变化。]
三、叶绿体　肝脏和肌肉　内质网　能源物质　核酸　储能物质
探究示例3　A　[本题考查糖的种类及性质。葡萄糖为单糖，不能再被水解；构成纤维素的单体为葡萄糖；乳糖为二糖，不能被小肠上皮细胞直接吸收，只有单糖才能直接吸收；葡萄糖、果糖、麦芽糖均为还原糖。]

四、1.磷脂　蛋白质　糖类　蛋白质　糖类　2.细胞膜　核孔　细胞核　叶绿体　线粒体　内质网　液泡
3．(1)内质网膜　(2)线粒体　内质网　高尔基体　细胞膜
探究示例4　B　[本题考查了高尔基体的结构与功能。高尔基体膜属于生物膜体系，具有一般生物膜的特点，主要由磷脂和蛋白质构成，具有一定的流动性；抗体属于分泌蛋白，在合成到分泌过程中需要经过高尔基体的加工和包装。]
五、1.(2)中心体　(3)核糖体　(4)细胞核(核膜)、线粒体、叶绿体　(6)核糖体、中心体
2．(1)液泡、叶绿体　(3)细胞核、线粒体、叶绿体、核糖体　(5)纤维素和果胶
3．(1)线粒体、叶绿体、核糖体　(2)线粒体、叶绿体　(3)线粒体、叶绿体核糖体　(4)内质网、高尔基体、细胞膜
4．(2)①遗传信息库　细胞遗传特性　代谢活动　②代谢活动　营养和能量
探究示例5　(1)没有叶绿体　具有核膜包被的细胞核(成形的细胞核)
(2)②④⑥⑧　(3)⑥　(4)等渗
解析　本题考查各种细胞器的结构和功能特点。(1)真菌与植物叶肉细胞的最主要区别是真菌没有叶绿体，不能进行光合作用，制造有机物；真菌是真核生物，蓝藻是原核生物，它们最主要的区别是真核生物有核膜包被的细胞核。(2)图中①是细胞壁，②是细胞核，③是内质网，④是核糖体，⑤是细胞膜，⑥是线粒体，⑦是液泡，⑧是细胞质。含有RNA的结构有②④⑥⑧。(3)不能直接分解葡萄糖，但能释放CO2的结构是⑥线粒体。(4)去除细胞壁若在低渗溶液中原生质体会因吸水过多而胀破。
六、载体蛋白和能量　高浓度→低浓度　红细胞　需要载体蛋白，需要能量　消耗　细胞内→细胞外
探究示例6　C　[本题考查了细胞进行物质运输的方式与特点。分析题目所给曲线图，可知物质a的转运速率与被转运的分子的浓度成正比关系，可判定为自由扩散，物质b在被转运的分子达到一定浓度时，转运速率不再增加，可判定为协助扩散或主动运输，二者都与载体蛋白数量有关。方式a不需要蛋白质的参与，脂溶性小分子物质由于与细胞膜同属于脂类物质，因而可通过自由扩散方式运输；抑制细胞呼吸会对方式b中的主动运输过程中的转运速率有影响。]
知识方法　影响被动运输的因素
在被动运输中，物质运输的速度取决于浓度差外，还与该物质分子的大小以及脂溶性有关。一般而言，分子越小、脂溶性越大，运输速度就越快。对于协助扩散，还与载体的种类和数量有关。如图所示，自由扩散随着溶液中物质浓度的升高，运输速度可持续升高；而协助扩散需要载体蛋白的协助，当超过一定程度时，随着溶液中物质浓度的升高，运输速度不再升高，这是由于细胞膜上载体蛋白的数量有限，即载体具有饱和性。
构建知识网络
①元素　②化合物　③真核细胞　④原核细胞　⑤物质运输　⑥细胞器
课后练习区
1．A　[本题考查物质的元素组成，ATP、DNA、RNA都是由C、H、O、N、P五种元素组成，故A正确。]
2．C　[用斐林试剂鉴别的是可溶性还原糖，细胞中的单糖、五碳糖、二糖中的蔗糖、多糖中的淀粉、纤维素、糖原都是非还原性糖，故A错；被苏丹Ⅲ染成橘黄色的是脂肪，不是脂质，故B错；细胞的遗传物质是DNA，故D错。]
3．AC　[蓝藻虽然不含叶绿体，但能进行光合作用，故C错。]
4．A　[质壁分离与复原实验要求植物细胞必须是能发生渗透作用的活细胞，并且细胞液与外界溶液有浓度差。如果进行观察的话，液泡内的细胞液有颜色为最好。]
5．ABD　[能发生碱基配对的细胞器除线粒体和叶绿体外，还有核糖体。]
6．D　[病毒的核酸只由1种，由4种碱基和4种核苷酸组成，故A错；病毒不遵循孟德尔的遗传规律，故B错；病毒营寄生生活，不能用普通培养基培养，故C错。]
7．B　[由题干可知，Na＋、K＋的运输需消耗ATP，是主动运输过程；载体蛋白具有相对专一性，体现了膜的选择透过性，也说明了细胞膜具有一定的流动性；由于Na＋、K＋进出细胞的数量不均衡，故可导致细胞膜内外产生电位差。]
方法技巧　物质跨膜运输方式的快速确认技巧
(1)是否消耗能量：只要运输耗能就为主动运输；(2)是否逆浓度梯度：只要从低浓度到高浓度运输，就是主动运输；(3)是否需要载体：不需要载体就是自由扩散，需要载体则通过浓度、能量进一步做出判断。
8．A　[分泌蛋白的形成过程：核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜→膜外，多肽在核糖体中合成，故首先观察到3H标记的细胞器是①。图中的④是高尔基体，高尔基体与分泌蛋白的加工、运输有关，因此，若高尔基体上出现3H标记，则表明可能有分泌蛋白合成。]
9．(1)ABCD　(2)细胞核被染成绿色，细胞质被染成红色
(3)浆　B细胞和记忆细胞
(4)细胞核体积增大；核膜内折；染色质收缩；细胞膜通透性改变
(5)a过程需要消耗ATP(细胞代谢产生的能量)，而c过程不需要消耗能量ATP(细胞代谢产生的能量)；a过程是将物质从低浓度往高浓度运输，而c过程将物质从高浓度向低浓度运输
(6)①③　③　内膜向内折叠形成嵴
解析　本题考查细胞的结构与功能。(1)图示中A物质为蛋白质，细胞膜上的蛋白质可能是载体蛋白、受体、酶，也可能是细胞作为抗原的标志，被其他细胞(如B、T细胞)识别。(2)DNA主要存在于细胞核，RNA主要存在于细胞质中，可分别被甲基绿和吡罗红染成绿色和红色。(3)抗体是由浆细胞分泌的，浆细胞可由B细胞或记忆细胞分化而来。(4)衰老细胞的特点主要有：细胞核体积增大；核膜内折；染色质收缩；细胞膜通透性改变等。(5)a过程是主动运输，需要载体蛋白，并消耗能量，可将物质由低浓度运向高浓度，c过程是协助扩散，需要载体蛋白，不消耗能量，物质运输方向只能由高浓度到低浓度。
10．(1)3　13　8　5或12(5、12均可)
(2)都由双层膜包被　线粒体、叶绿体　三羧酸循环、卡尔文循环　14
(3)细胞核的DNA(图4结构中的DNA)
(4)线粒体、叶绿体、高尔基体、液泡、内质网、核膜、细胞膜　差速离心法
解析　本题主要考查细胞结构的相关知识。
(1)根据图像左侧为高等动物细胞模型，右侧为高等植物细胞模型，动物细胞没有叶绿体，高等植物细胞没有中心体；植物细胞中水溶性色素存在于液泡中；结构15应为核仁，其主要与核糖体的形成有关。
(2)由三者图像特征可以判断依次为线粒体、叶绿体和细胞核，三者在结构上均是由两层膜包被；线粒体内主要进行有氧呼吸，在Ⅰ即线粒体基质中进行三羧酸循环，叶绿体内主要进行光合作用，在Ⅱ即叶绿体基质中进行卡尔文循环；叶绿体产生的O2进入相邻细胞参与呼吸依次穿过类囊体膜、叶绿体膜(双层)、细胞膜(两层)和线粒体膜(双层)共计7层膜，14层磷脂分子。
(3)线粒体和叶绿体在细胞质中，其内的DNA主要由母本传给子代，细胞核是遗传物质存在的主要场所，其内的DNA可以由父本传给子代。
第二单元 细胞的基本结构和物质运输功能
学案5　细胞膜——系统的边界
细胞核——系统的控制中心
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)。
一、细胞膜——系统的边界
1．细胞膜的成分
(1)细胞膜主要是由________和________组成，此外还含有少量的________。
(2)细胞膜成分中含量最多的是________，该成分含量最丰富的是________。
(3)与细胞膜功能复杂程度有关的是________的种类和数量。
查一查　细胞膜上与功能密切相关的成分为什么是蛋白质？
　
　
2．细胞膜的功能
(1)将细胞与外界环境分隔开。
(2)控制物质________。
(3)进行细胞间的________。
3．植物细胞壁的成分和作用
(1)化学成分：主要是________和________。
(2)作用：________和________。
想一想　植物细胞等有细胞壁，在细胞最外层，为什么说细胞膜是边界呢？
　
　
二、细胞核——系统的控制中心
1．功能
(1)__________。
(2)细胞__________的控制中心。
2．结构
思考　大分子物质可以随意进出核孔吗？
　
　
探究点一　细胞膜的成分和功能
1．如何准确理解构成细胞膜的脂质？
　
　
2．不同细胞的细胞膜其组成成分既具有统一性，又具有差异性，如何解释？
　
　
　
3．根据图示说明细胞膜控制物质进出细胞的相对性。
　
　
　
4．据图举例描述细胞膜怎样进行细胞间的信息交流？
　
　
　
思维拓展　细胞识别及其物质基础
“细胞识别”是细胞通过其表面的受体与胞外信号物质分子发生选择性的相互作用，从而引起细胞内一系列生理生化的变化，最终使细胞表现出相应的生物学效应的过程。
(1)细胞识别是细胞通讯的一个重要环节。细胞膜表面的受体主要是“糖蛋白”。
(2)细胞间进行信息交流并不一定都用到受体，如高等植物细胞间可通过胞间连丝直接完成信息传递。
(3)细胞膜的组分也会发生变化，如癌细胞膜上糖蛋白含量下降，产生甲胎蛋白和癌胚抗原等物质。
探究示例1 (2010·南京模拟)下列关于细胞膜的叙述，不正确的是(　　)
A．细胞膜主要是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不同
C．激素与靶细胞膜上的载体蛋白结合，将信息传递给靶细胞
D．癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜成分的改变有关
听课记录：　
　
变式训练1 (2010·文昌调研)下列有关细胞间的信息交流的叙述正确的是(　　)
A．激素与靶细胞膜上的载体蛋白结合，将信息传递给靶细胞
B．受精作用、输血时严格配血型都与细胞识别有关
C．高等植物细胞之间的胞间连丝只起物质通道的作用
D．多细胞生物体内细胞间功能协调的实现完全依赖于信息交流
探究点二　细胞核的结构和功能
1．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？
　
2．据图思考细胞核的结构如何与其功能相适应，完成填空：
(1)双层核膜将________分成两个独立的区域，使其功能互不干扰，________是核质之间物质交换和信息交流的通道；在代谢旺盛的细胞中，________的数目较多。
(2)________与核糖体RNA合成以及核糖体的形成有关，细胞中________越明显，细胞的代谢功能越旺盛。
(3)________________是真核细胞细胞核内特有的物质，是遗传信息的主要载体。
思维拓展
1．凡是无核细胞，既不能生长也不能分裂，如哺乳动物和人的成熟红细胞(植物的筛管细胞)；人工去核的细胞一般也不能存活太久。
2．有些细胞不只具有一个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中细胞核多达数百个。
3．核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数多，核仁较大。
探究示例2 下列关于细胞核的叙述正确的是(　　)
A．真核细胞的核膜上有大量的多种酶，有利于多种化学反应的顺利进行
B．在显微镜下观察分裂间期的真核细胞，可以看到细胞核的主要结构有核膜、核仁和染色体
C．真核细胞的核膜上有核孔，脱氧核糖核酸等大分子物质可以通过核孔进入细胞质
D．原核细胞的拟核除没有核膜外，其他方面与真核细胞的细胞核没有差别
听课记录：　
　
实验探究　制备细胞膜
思考该实验的原理及实验步骤，完成下列填空：
1．实验原理：利用________，使红细胞吸水涨破，除去细胞内的其他物质，制得细胞膜。
2．实验步骤
选材：猪(或牛、羊、人)的新鲜的红细胞稀释液
↓
制作装片：____________________________________，
盖上盖玻片
↓
观察：用显微镜观察__________(由低倍镜→高倍镜)
↓
滴清水：在盖玻片的一测滴，在另一侧用吸水纸吸引
↓
观察：__________________
3．结果：凹陷消失，体积增大，细胞破裂，内容物流出，
获得细胞膜
思维拓展
1．上述实验虽没直接设置对照组，但滴清水前的观察与之后的观察可形成自身前后对照。
2．(1)取得红细胞后应先用适量的生理盐水稀释，目的是：
①使红细胞分散开，不易凝集成块。
②使红细胞暂时维持原有的形态。
(2)操作时载物台应保持水平，否则易使蒸馏水流走。
(3)滴蒸馏水时应缓慢，边滴加边用吸水纸吸引，同时用显微镜观察红细胞的形态变化。
(4)如果该实验在试管中进行，要想获得较纯净的细胞膜，红细胞破裂后，还必须经过离心、过滤才能成功。
探究示例3 请根据下列材料，回答问题：
哺乳动物的红细胞在发育成熟过程中，核逐渐退化，为携
带氧的血红蛋白腾出空间。成熟的红细胞一般不含细胞器且取材方便，是研究细胞膜的好材料。
(1)将红细胞放入______中，一段时间后细胞将破裂，此过程依据的原理是__________。
(2)红细胞破裂后，流出细胞外的物质主要是______，用________试剂可鉴定该物质。
(3)欲制备较为纯净的细胞膜，再用__________法分离提纯细胞膜。
(4)用口腔上皮细胞能否制备得到较纯净的细胞膜？请分析原因。
听课记录：　
　
题后归纳　一般选择哺乳动物成熟的红细胞作为制备细胞膜的材料，原因有二：
(1)动物细胞外面没有细胞壁，制备细胞膜相对比较容易
①避免了分离细胞壁与细胞膜的麻烦。
②没有细胞壁的保护、支持，动物细胞易吸水涨破，待细胞内容物流出，即可得到细胞膜。
(2)哺乳动物的成熟红细胞具有以下优点
①细胞内无细胞核和各种具有膜的细胞器，避免了细胞膜与细胞器膜的分离所带来的麻烦，经过离心就可得到较纯净的细胞膜。
②红细胞的数量多，材料易得。
变式训练2 科学家将哺乳动物的成熟红细胞放进蒸馏水中，造成红细胞破裂出现溶血现象，再将溶出细胞外的物质冲洗掉，剩下的结构在生物学上称为“血影”。其主要成分是(　　)
A．无机盐、蛋白质 B．蛋白质、糖类
C．脂肪、蛋白质 D．磷脂、蛋白质
题组一　细胞膜的成分和功能
1．(2011·镇江调研)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．(2011·泰州模拟)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．科学家常用哺乳动物红细胞作材料研究细胞膜的组成，是因为(　　)
A．哺乳动物红细胞在水中易涨破
B．此类细胞容易得到
C．此类细胞在光学显微镜下易观察
D．此类细胞内无核膜、线粒体膜等结构
题组二　细胞核的结构和功能
5．关于细胞核功能的叙述，下列哪一项是最本质的(　　)
A．细胞核与生命的延续性密切相关
B．细胞核是遗传物质储存和复制的场所
C．细胞进行有丝分裂时，细胞核先分裂
D．细胞核与生物的遗传和变异有关
6．下列有关染色质和染色体的叙述，正确的是(多选)(　　)
A．染色质是核内易被碱性颜料染成深色的物质
B．染色质和染色体的主要成分是DNA和蛋白质
C．染色体是由染色质高度螺旋化、缩短变粗形成的
D．染色体和染色质携带了细胞中的所有遗传信息
7．实验如下图所示，将单细胞的地中海杯状藻先在近核处切断，再在近杯处切断(a)，此中间的茎(b)置于海水中可再生一杯(c)，但将此杯切掉后，不能再生第二杯(d)。下面描述正确的是(　　)
A．决定杯状藻的藻杯形态的遗传信息来自细胞质
B．杯状藻藻杯的形态发生是由细胞核和细胞质的遗传信息共同作用的结果
C．决定杯状藻的形态发生的遗传信息来自细胞核
D．(d)不能再生一杯是因为其内营养物质已耗尽
题组三　应用提升
8．科学家在制备较纯净的细胞膜时，常选用哺乳动物成熟的红细胞而一般不选用植物细胞，其原因是(　　)
①植物细胞液中的有机酸会溶解细胞膜结构　②光学显微镜下观察不到植物细胞的细胞膜　③植物细胞的细胞膜较薄　④植物细胞有细胞壁，提取细胞膜的过程比较繁琐　
⑤植物细胞内有其他膜结构干扰
A．①④ B．②③ C．②⑤ D．④⑤
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
答 案
9.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？
________________________________________________________________________。
10．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。
学案5　细胞膜——系统的边界
细胞核——系统的控制中心
课前准备区
一、1.(1)脂质　蛋白质　糖类　(2)脂质　磷脂　(3)蛋白质
查一查　磷脂双分子层是作为细胞膜的基本骨架，而蛋白质则负责细胞膜的信号传导、物质运输等功能，不仅仅是在细胞膜上，整个细胞的各种功能都是通过蛋白质来完成的，蛋白质的种类很多，可以组成各种不同的结构来完成不同的功能。
2．(2)进出细胞　(3)信息交流
3．(1)纤维素　果胶　(2)支持　保护
想一想　由细胞膜的屏障功能所决定的，细胞膜不但有保护作用还具有选择透过性，而细胞壁是全透性的。
二、1.(1)遗传信息库　(2)代谢和遗传
2．核膜　DNA＋蛋白质　同一种物质不同表现形式　rRNA　核糖体　核孔　物质交换和信息交流　遗传信息库　代谢和遗传
思考　不能随意进出，核孔并非一个简单的孔隙，核孔实际是个十分复杂的结构，称为核孔复合体，对进出核孔的物质具有一定的选择性。
课堂活动区
探究点一
1．(1)脂质是细胞膜中含量最多的成分；
(2)构成细胞膜的脂质中含量最丰富的是磷脂，其次是胆固醇。
2．统一性指的是化学组成中均含有脂质、蛋白质及少量的糖类；差异性主要是指不同的细胞膜，其蛋白质的种类和数量差异很大，这是不同的细胞膜功能不同的物质基础。
3．细胞需要的营养物质可以运入细胞，产生的废物能及时排出细胞，合成的抗体、激素等可分泌出细胞，这都说明细胞膜能控制物质进出细胞。但一些病毒、病菌等病原体，苯、CO等有毒物质也能侵入细胞，所以说细胞膜对物质进出的控制作用是相对的。
4．图1：内分泌细胞分泌,激素进入,血液血液运输,靶细胞受体信息,靶细胞。
图2：精子和卵细胞之间的识别和结合；效应T细胞与靶细胞间的识别。
图3：高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，进行细胞间的信息交流。
探究示例1　C　[①激素与细胞膜上的糖蛋白即受体蛋白结合，将信息传递给靶细胞，不是与载体蛋白。②癌细胞的恶性增殖和转移与癌细胞膜上糖蛋白的减少有关。]
思路导引　首先明确细胞膜的成分、种类，其次明确功能差异与成分、含量是否有关，再次明确信息传递的方式、差异。
变式训练1　B　[激素与靶细胞膜上的糖蛋白即受体结合，将信息传递给靶细胞；精子和卵细胞之间具有识别作用；不同个体的红细胞膜上存在的抗原不同；胞间连丝既起物质通道的作用，又具有识别作用；信息交流有助于细胞间功能协调性的实现。]
探究点二
1．(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。
2．(1)核质　核孔　核孔　(2)核仁　核仁　(3)染色质(或染色体)
探究示例2　A　[核膜为酶提供了附着位点，有利于生化反应的进行；实验中用显微镜无法观察到核膜，在间期遗传物质以染色质状态存在，不能观察到染色体；DNA分子不能通过核孔，而RNA及某些蛋白质分子可以通过；原核细胞的拟核不仅无核膜，而且它只是一个裸露的大型环状DNA分子，没有与蛋白质结合成染色质，也无核仁等结构。]
实验探究
1．渗透作用　2.用滴管取一滴红细胞稀释液滴在载玻片上　红细胞形态　持续观察细胞的变化
探究示例3　(1)清水　渗透作用　(2)血红蛋白　双缩脲
(3)差速离心　(4)不能。口腔上皮细胞中有细胞核和各种细胞器，制备的生物膜除细胞膜外还有细胞器膜和核膜等。
解析　(1)根据渗透作用原理，将红细胞放在低渗溶液(如清水)中，细胞会吸水涨破，可获得细胞膜。(2)红细胞内的主要物质是血红蛋白，可用双缩脲试剂鉴定。(3)欲制备较纯净的细胞膜，可通过差速离心法提纯。(4)口腔上皮细胞有细胞核和细胞器，用其制备得到的生物膜除细胞膜外，还有细胞器膜和核膜等。
变式训练2　D　[哺乳动物的成熟红细胞无核，无各种细胞器。吸水涨破后，去除溶出细胞外的物质，剩下的结构为细胞膜。细胞膜的主要成分为蛋白质和磷脂。]
构建知识网络
①细胞核　②细胞膜　③核膜　④染色质(体)
⑤核仁　⑥核孔
课后练习区
1．ACD　[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。]
知识链接　细胞膜的结构和功能总结
功能
相应的细胞膜结构及特点
物质交换
细胞膜的流动性、载体
细胞识别
细胞膜表面的糖蛋白
分泌
细胞膜的流动性
排泄
细胞膜的流动性、载体
免疫
细胞膜的流动性、细胞膜表面的糖蛋白
2.D　[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．D　[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．D　[哺乳动物的红细胞在成熟的过程中，细胞核、各种细胞器均消失，细胞中的膜结构只有细胞膜。]
5．B　[细胞核是遗传物质储存和复制的主要场所，是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心。]
6．ABC　[DNA和RNA都携带有遗传信息，DNA不只存在于细胞核内，线粒体和叶绿体中也含有少量DNA分子，故D错误。]
归纳提升　(1)凡是无核细胞，既不能生长也不能分裂，如哺乳动物和人的成熟红细胞以及植物的筛管细胞；人工去核的细胞，一般也不能存活太久。
(2)有些细胞不只具有一个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中细胞核多达数百个。
(3)原核细胞的体积较小，是因为其没有成形的细胞核，且拟核在控制细胞的新陈代谢方面作用较弱。
(4)核糖体合成的起点在细胞核内 ，发挥作用在细胞质内。
(5)蛋白质和RNA都是大分子物质，进出细胞核通过核孔 ，DNA不能进出细胞核。
7．C　[将单细胞的地中海杯状藻在近核处切断，再在近杯处切断(a)，此中间的茎(b)置于海水中可再生一杯(c)，可判断杯状藻藻杯的形态由细胞核或细胞质或细胞核、细胞质共同控制；但将此杯切断后，不能再生第二杯(d)，说明杯状藻藻杯的形态只能由细胞核控制。]
8．D　[该题需要把哺乳动物成熟的红细胞与植物细胞相比较，很容易便会选出④⑤。]
实验链接　实验材料的选取
(1)实验材料选取时，一定要注意简便性，即取材较容易且易于操作。如细胞膜制备实验中，选取哺乳动物成熟红细胞，就避免了细胞膜与细胞核膜、细胞器膜的分离操作，使细胞膜的纯化度较高。
(2)实验的选取应使实验现象较明显。如还原糖的鉴定实验中，选用苹果或梨而不选用西红柿作实验材料，就是为了避免实验材料对实验现象的干扰。
9．(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)
10．(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。
学案6　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。
一、细胞器之间的分工
结构、功能
分布
线粒体
____层膜，是细胞进行________的主要场所，是细胞“动力车间”
动植物细胞
叶绿体
______层膜，是绿色植物进行________的细胞器，是“养料制造车间”和“能量转换站”
________
内质网
膜连接的网状结构。是细胞内______合成、加工及____合成“车间”
动植物细胞
高尔基体
主要对来自内质网的蛋白质进行________________的“车间”及“发送站”
动植物细胞
核糖体
有的附着在______上，有的游离在______中，是“生产蛋白质的机器”
细胞生物
溶酶体
内含多种______，能分解衰老、死亡的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒、病菌，是细胞内“________”
动植物细胞
中心体
由两个互相垂直排列的中心粒及周围物质组成，与细胞________有关
________和____
液泡
内有细胞液，并含色素等物质。可调节植物细胞内的环境，使植物细胞保持坚挺
主要分布于________
分离各种细胞器的方法：________法。
想一想　细胞器也会凋亡(死亡)吗？
　
　
二、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______、抗体和______激素。
2．分泌蛋白的合成、加工、运输
三、细胞的生物膜系统
1．组成：细胞膜、________和核膜。
2．主要功能
(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________、能量转换和________的过程中起着决定性作用。
(2)广阔的膜面积为________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__________分隔开，使细胞内能同时进行多种________，而不会互相干扰，保证细胞生命活动高效、有序地进行。
探究点一　细胞器的结构和功能
思维拓展
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．高尔基体与分泌物形成有关的功能在动、植物细胞中均有，但只是在植物细胞中才参与细胞分裂中细胞壁的形成。
7．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。
探究示例1 (2010·扬州期末)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)
听课记录：　
　
变式训练1 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
探究点二　细胞生物膜系统
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？
思维拓展
1．与分泌蛋白合成运输有关的细胞器有四种：线粒体(供能)、核糖体(合成)、内质网(加工、运输)、高尔基体(分泌)。
2．分泌蛋白经过细胞膜的运输方式为胞吐，需消耗能量，体现了细胞膜具有流动性的结构特点。
3．运输的方向：核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜。
4．研究手段为同位素示踪技术。
5．蛋白质的空间结构在内质网中形成，成熟蛋白质在高尔基体形成。
探究示例2 (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
听课记录：　
　
变式训练2 (2010·山东省实验中学高三月考)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
题组一　细胞器的结构和功能
1．最近科学家发现一种被称为FT的信号蛋白通过植物体韧皮部的汁液传送到生长点来触发植物开花。则合成FT的场所及组成基本单位分别是(　　)
A．叶绿体　葡萄糖 B．内质网　氨基酸
C．核糖体　氨基酸 D．核糖体　核苷酸
2．(2009·广东卷，5)用高倍显微镜观察黑藻叶片细胞，正确的结论是(　　)
A．叶绿体在细胞内是固定不动的
B．叶绿体在细胞内是均匀分布的
C．叶绿体的存在是叶片呈绿色的原因
D．叶肉细胞含有叶绿体，不含线粒体
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．(2011·无锡调研)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·山东理综，4)下列关于真核细胞生物膜的叙述，正确的是(　　)
A．生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定
B．构成膜的脂质主要是磷脂、脂肪和胆固醇
C．有氧呼吸及光合作用产生ATP均在膜上进行
D．核糖体、内质网、高尔基体的膜部都参与蛋白质的合成与运输
7．(2010·安徽理综，1)下列关于生物膜结构和功能的叙述正确的是(　　)
A．肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体蛋白
B．细胞膜上的受体是细胞间信息交流必需的结构
C．线粒体内膜上只分布着合成ATP的酶
D．核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出
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．(2010·福建理综，2)下列有关造血干细胞中物质运输的途径，可能存在的是(　　)
A．吸收的葡萄糖：细胞膜—细胞质基质—线粒体
B．合成的细胞膜蛋白：高尔基体—核糖体—细胞膜
C．转录的mRNA：细胞核—细胞质基质—高尔基体
D．合成的DNA聚合酶：核糖体—细胞质基质—细胞核
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.(2011·百所名校阶段检测)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0.3 g·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)。
11．(2011·南通模拟)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)形成过程和“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)细胞器a、b、c、d膜结构的主要成分是__________等。
(3)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。
(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。
学案6　细胞器——系统内的分工合作
课前准备区
一、两　有氧呼吸　两　光合作用　绿色植物　蛋白质　脂质　加工、分类和包装　内质网　细胞质　水解酶　消化车间　有丝分裂　低等植物　动物　植物　差速离心
想一想　细胞器也有寿命，细胞器也会凋亡，每天身体都会有旧的细胞器死亡，也会有新的细胞器再生，死亡的细胞器会被溶酶体消化，废物排出细胞外。
二、1.消化酶　蛋白类
2．核糖体　内质网　高尔基体
三、1.细胞器膜　2.(1)物质运输　信息传递　(2)多种酶
(3)细胞器　化学反应
课堂活动区
探究点一
细胞液　光合作用　养料制造车间　能量转换站　线粒体　有氧呼吸　动力车间　蛋白质　脂质　高尔基体　内质网　细胞壁　生产蛋白质　细胞有丝分裂　多种水解酶
探究示例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。]
变式训练1　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)。]
探究点二
1．结构上：具有一定的连续性(如图)。
2.
3．生物膜系统的功能

其他膜
探究示例2　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)。]
变式训练2　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。]
构建知识网络
①细胞质基质　②细胞膜　③核膜　④分泌蛋白
课后练习区
1．C　[FT为一种蛋白质，合成蛋白质的场所是核糖体，蛋白质的基本单位是氨基酸。]
2．C　[黑藻是植物，叶肉细胞有叶绿体和线粒体。叶绿体靠近细胞壁分布，并在细胞质内环流。]
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。]
名师点拨　学习中要注意对特殊细胞的整理，具体如下：
细胞名称
结构
功能
叶肉细胞
具有叶绿体和液泡以及其他一些植物细胞具有的结构
进行光合作用
根毛细胞
无叶绿体，有中央大液泡及其他一些植物细胞具有的结构
吸收水分和无机盐的主
要部位
浆细胞
具有较多的与分泌蛋白的合成、加工和运输相关的细胞器
分泌抗体
胰岛细胞
具有较多的高尔基体和内质网
分泌胰岛素和胰高血糖素
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。]
6．A　[生物膜的特定功能与膜蛋白有关，因此A正确；结构细胞膜的脂质有磷脂和少量的固醇，不含有脂肪，因此B错误；有氧呼吸的第一阶段和第二阶段都会产生ATP，第一阶段发生在细胞质基质中，第二阶段发生在线粒体基质中，第三阶段发生在线粒体内膜上；光合作用的光反应阶段发生在叶绿体内囊体薄膜上，因此C错误；只有分泌蛋白的合成和运输与核糖体、内质网和高尔基体有关，因此D错误。]
7．A　[磷脂双分子层是生物膜的基本骨架，蛋白质分子与细胞的功能密切相关，如一些物质的跨膜运输、细胞间的信息交流等。葡萄糖进入人和哺乳动物成熟的红细胞是协助扩散，进入其他细胞是主动运输，但都必须有载体蛋白的协助，所以A选项是正确的；B选项有的信息交流的受体是在细胞内部，C选项中的线粒体内膜上分布着合成ATP的酶，也有合成H2O的酶等；D选项中核孔可以让蛋白质和RNA进出，但不是自由进出，而是主动选择。]
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．D　[A项吸收葡萄糖通过细胞膜进入细胞质基质，被分解成[H]和丙酮酸，然后丙酮酸进入线粒体继续被分解成二氧化碳和水。B项膜蛋白与分泌蛋白一样，都是在粗面型内质网上的核糖体中合成后进入内质网，然后经过高尔基体的加工和分装，通过具膜小泡运输到细胞膜表面。C项在细胞核内经过转录形成的mRNA，通过核孔出来与核糖体结合，准备开始翻译。D项DNA聚合酶是由于游离核糖体合成后，到细胞质基质经核孔进入细胞核。]
10．(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
11．(1)高尔基体　内质网　线粒体　(2)蛋白质和磷脂　(3)细胞膜　核膜　选择透过　
(4)流动性
解析　由图示及题干知，a为高尔基体，c为内质网，d为线粒体。细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的细胞器，在结构和功能上都是紧密联系的统一整体，它们形成的结构体系叫做细胞的生物膜系统。细胞内的各种生物膜在结构上存在着直接或间接的联系。内质网膜与外层核膜相连，在有的细胞中，还可以看到内质网膜与细胞膜相连。各种膜可以相互融合说明生物膜具有流动性的特点。
拓展提升　常考特殊细胞总结如下：
(1)根尖分生区细胞无叶绿体和大液泡，是观察有丝分裂的好材料，根部的成熟区和其它不见光的部位都无叶绿体。
(2)叶肉细胞、保卫细胞含叶绿体，但表皮细胞不含叶绿体。
(3)花粉、极核、卵细胞都是减数分裂产生的子细胞。
(4)肾小管细胞、心肌、肝脏等部位细胞因代谢旺盛，线粒体含量多；肠腺等一些合成消化酶或蛋白质类激素的细胞，核糖体、高尔基体多。
(5)蛔虫的体细胞和哺乳动物的成熟红细胞无线粒体，只进行无氧呼吸，原料是葡萄糖，产物是乳酸，且哺乳动物的成熟红细胞无细胞核，不再进行分裂，是提取细胞膜的首选材料。
(6)神经细胞表面形成突起——树突和轴突，是产生和传导兴奋的功能细胞。
(7)癌细胞：无限增殖，表面糖蛋白减少，黏着性降低，因不断合成蛋白质，故核糖体多而且代谢旺盛，核仁较大。
(8)干细胞：分化程度低，全能性高，诱导可分化产生其它功能细胞。
(9)与免疫有关的细胞：吞噬细胞、B细胞、浆细胞、T细胞、效应T细胞等，具体功能见免疫有关知识。
学案7　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。
一、细胞的吸水和失水
1．动物细胞的吸水和失水
(1)外界溶液浓度＞细胞质溶液浓度→细胞________
(2)外界溶液浓度＜细胞质溶液浓度→细胞________
(3)外界溶液浓度＝细胞质溶液浓度→水分进出平衡
2．植物细胞的吸水和失水
(1)原生质层：______和______以及两层膜之间的细胞质。
(2)吸水和失水
①外界溶液浓度＞细胞液浓度质壁分离
②外界溶液浓度＜细胞液浓度________________
③外界溶液浓度＝细胞液浓度细胞维持原来形态
(3)成熟植物细胞发生质壁分离的条件
①细胞液浓度________外界溶液浓度。
②________的伸缩性比________的伸缩性大。
思考　渗透作用发生的条件有哪些？
　
二、物质跨膜运输的其他实例
1．无机盐的跨膜运输
(1)同种植物对不同离子吸收存在________。
(2)不同植物对________吸收存在差异。
(3)人体甲状腺滤泡上皮细胞可以__________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)________可以自由通过，一些需要的________、________也可以通过，其他的________、小分子和________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________________。
想一想　联系细胞膜的化学组成想一想决定生物膜功能特性的主要膜分子是什么？
　
探究点一　渗透系统的组成及应用
分析下列水分子进出哺乳动物红细胞的示意图，探讨以下问题：
1．当外界溶液的浓度与红细胞细胞质的浓度相同时，红细胞处于正常状态，问红细胞在什么情况下吸水或失水？
　
　
　
2．从图示能推知红细胞的细胞膜是选择透过性膜吗？
　
3．一个成熟的植物细胞哪一结构相当于选择透性膜？它是由哪几部分组成的？
　
思维拓展
1．原生质层、原生质体
(1)原生质层是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，常作为植物细胞融合的材料。
2．半透膜、选择透过性膜
(1)区别
①半透膜可以是生物性的选择透过性膜，也可以是无生命的物理性膜，即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，载体蛋白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。
(2)共性：都允许水分子自由通过，而不允许大分子物质通过。
探究示例1 (2009·海南卷，5)已知鱼鳔是一种半透膜。若向鱼鳔内注入适量的20%蔗糖溶液、排出鱼鳔内的空气，扎紧开口，将其浸没在盛有10%蔗糖溶液的烧杯中，下列能正确表示烧杯内蔗糖溶液浓度随时间变化趋势的示意图是(　　)
听课记录：　
　
解题技巧　如何确定溶剂的渗透方向
溶剂的渗透方向应根据单位体积溶剂分子数多少判断，即溶剂分子从单位体积溶剂分子数多(溶质分子数少)的一侧向单位体积溶剂分子数少(溶质分子数多)的一侧扩散(对于溶质而言，只考虑溶质分子数目而不考虑溶质分子的体积)。若半透膜两侧是同种溶液，根据质量分数或物质的量浓度判定都可以；若半透膜两侧是不同的溶液，物质的量浓度才能体现溶质或溶剂的分子数多少，如半透膜两侧为质量分数相同的葡萄糖溶液和蔗糖溶液，葡萄糖溶液一侧单位体积葡萄糖分子数多(水分子数少)，水分子由蔗糖溶液一侧透过半透膜向葡萄糖溶液一侧渗透。
变式训练1 污水净化中应用的超滤膜技术指的是一种能够将溶液进行净化、分离、浓缩的膜分离技术。超滤过程通常可以理解成与膜孔径大小相关的筛分过程。在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水及比膜孔径小的小分子物质通过，达到将溶液净化、分离与浓缩的目的。下列说法中合理的是(　　)
A．超滤膜技术中使用的“滤膜”实质上是一种人造生物膜
B．超滤膜技术中使用的“滤膜”实质上是一种人造半透膜
C．超滤膜技术可以滤去污水中的各种污染物
D．透过超滤膜的水，已被除去了臭味
探究点二　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。
探究示例2 下列关于物质跨膜运输实例的叙述中，不正确的是(　　)
A．细胞吸水和失水是水分子顺相对含量梯度跨膜运输的过程
B．水分子跨膜运输总的方向是由低浓度溶液向高浓度溶液
C．无机盐离子可以逆相对含量梯度进行跨膜运输
D．生物膜是选择透过性膜，小分子物质都能通过，而大分子物质则不能通过
听课记录：　
　
变式训练2 (2011·南京调研)浸泡在一定浓度硝酸钾溶液中的洋葱鳞片叶表皮细胞，发生质壁分离后又出现质壁分离复原，与此过程密切相关的细胞器有(　　)
A．液泡 B．线粒体
C．核糖体 D．以上全是
实验探究　植物细胞的吸水和失水
1．该实验的原理是什么？
　
　
2．完成下面的实验流程
3.据图分析质壁分离的原因
　
　
　。
思维拓展
1．实验成功的关键
实验成功的关键是实验材料的选择，必须选择有大液泡并有颜色的植物细胞，便于在显微镜下观察现象。
2．质壁分离和质壁分离复原中水分移动是双向的，总结果是单向的。
3．质壁分离后在细胞壁和细胞膜之间充满的是浓度降低的外界溶液，因细胞壁是全透性且有水分通过原生质层渗出来。
4．若用50%蔗糖溶液做实验，能发生质壁分离但不能复原，因细胞过度失水而死亡。
5．若用尿素、乙二醇、KNO3、NaCl的一定浓度溶液做实验会出现质壁分离自动复原现象，因外界物质会转移到细胞内而引起细胞液浓度升高。
探究示例3 利用紫色的洋葱外表皮细胞和不同浓度的蔗糖溶液，可以探究细胞质壁分离和复原。下列有关该实验叙述正确的是(　　)
A．该实验只是观察了质壁分离和复原现象，没有对照
B．在逐渐发生质壁分离的过程中，细胞的吸水能力逐渐增强
C．将装片在酒精灯上加热后，再观察质壁分离现象
D．不同浓度蔗糖溶液下发生质壁分离的细胞，滴加清水后都能复原
变式训练3 探究“植物细胞的吸水和失水”的实验中，某同学在分析实验结果时，提出了“假如细胞壁也相当于一层半透膜，实验结果会有什么不同”的问题。下列分析正确的是(　　)
A．实验结果相同，因为质壁分离的原因是细胞失水后，原生质层随液泡的缩小而缩小，而细胞壁不能缩小，引起了质壁分离
B．实验结果相同，因为质壁分离的原因是细胞失水，而原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大，引起了质壁分离
C．实验结果不相同，细胞壁与原生质层一起缩小，不能发生质壁分离
D．实验结果不同，细胞壁不能缩小，不能发生质壁分离
题组一　细胞吸水和失水
1．(2011·无锡模拟)下列关于选择透过性膜和半透膜的关系的说法，正确的是(多选)(　　)
A．具有半透性就具有选择透过性
B．具有选择透过性就具有半透性
C．活的生物膜具有选择透过性
D．只有活的生物膜才具有半透性
2．下列现象属于渗透作用的是(　　)
①水分子通过植物细胞的细胞壁　②水分子或其他溶剂分子通过细胞膜　③蔗糖分子通过细胞壁　④水分子或其他溶剂分子通过液泡膜　⑤水分子或其他溶剂分子通过原生质层
A．①②③ B．③④⑤ C．②④⑤ D．①③⑤
3．(2011·徐州质检)下图表示一中间隔以半透膜(只允许水分子通过)的水槽，两侧分别加入等物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液。然后在半透膜两侧加入等质量的麦芽糖酶，在加入麦芽糖酶前后A、B两侧液面的变化是(　　)
A．加酶前A侧上升，加酶后B侧上升并高于A侧高度
B．加酶前A侧上升，加酶后B侧上升并等于A侧高度
C．加酶前后A、B两侧液面不变
D．加酶前A、B两侧液面不变，加酶后B侧上升并高于A侧高度
4．用水洗涤菜叶类蔬菜时，水的颜色无明显变化。若进行加温，随着水温的升高，水的颜色逐渐变绿，其原因是(　　)
A．加温使细胞壁失去选择透过性
B．加温使原生质层失去选择透过性
C．加温使细胞膜和叶绿体膜失去选择透过性
D．加温使细胞膜和液泡膜失去选择透过性
题组二　质壁分离及质壁分离复原
5．除下列哪一项外，其余各项都可以通过质壁分离实验加以鉴定(　　)
A．成熟植物细胞的死活
B．洋葱表皮细胞通过渗透作用失水
C．蛋白质、淀粉、纤维素的亲水性依次降低
D．某植物细胞细胞液浓度的大小
6．观察植物细胞质壁分离与复原实验的正确顺序是(　　)
①加清水　②制作装片　③观察质壁分离
④加0.3 g·mL－1蔗糖溶液　⑤观察质壁分离复原
⑥观察正常细胞
A．①②③④⑤⑥ B．②⑥④③①⑤
C．①②③④⑥⑤ D．⑥①②④③⑤
7．将新鲜的苔藓植物叶片放入加有少量红墨水的浓度为0.3 g·mL－1的蔗糖
溶液中，在显微镜下观察，看到苔藓细胞的状态如右图所示。此时，部位①和②的颜色分别是(　　)
A．①无色、②绿色
B．①红色、②绿色
C．①红色、②无色
D．①红色、②红色
8．(2011·肇庆质检)某同学在实验室中做“观察洋葱表皮细胞的质壁分离和复原”实验时，在老师的帮助下，进行了一系列的创新实验，实验步骤和现象如下表：
实验组
5分钟的现象
再过5分钟
滴加清水5分钟
①
0.3 g·mL－1
蔗糖溶液
x
无变化
质壁分离复原
②
0.5 g·mL－1蔗糖溶液
质壁分离
y
无变化
③
1 mol·L－1 KNO3溶液
质壁分离
质壁分离复原
z
④
1 mol·L－1醋酸溶液
细胞大小无变化
细胞大小无变化
细胞大小无变化
对上表的推断或解释不正确的是(　　)
A．z为质壁分离，因为细胞壁伸缩性弱于原生质层
B．y为质壁分离，可能导致细胞失水过多而死亡
C．z为细胞稍增大，细胞液颜色逐渐变浅
D．④组无变化是因为细胞渗透吸水量等于失水量
9．将新鲜马铃薯切成5 cm的长条(粗细相同)若干，再将它们分别放在浓度不同的甘露醇溶液中，4h后测量每条的长度，结果如图所示，以下有关分析正确的是(　　)
A．当溶液浓度约为20 g·L－1时，马铃薯细胞既不吸水也不失水
B．当溶液浓度为40 g·L－1时，细胞开始发生质壁分离
C．当溶液浓度为40 g·L－1时，细胞壁有一定程度的收缩
D．当溶液浓度为20 g·L－1时，细胞能发生质壁分离
10．下列能够表示洋葱表皮细胞在质壁分离及其复原过程中，液泡体积变化的图形是(　　)
题组三　生物膜功能特性
11．(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
12．(2011·芜湖模拟)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
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
答案
题组四　应用提升
13．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____________________________________________________ ____________________。

学案7　物质跨膜运输的实例
课前准备区
一、1.(1)失水皱缩　(2)吸水膨胀
2．(1)细胞膜　液泡膜　(2)②质壁分离复原
(3)①小于　②原生质层　细胞壁
思考　(1)具有半透膜。
(2)半透膜两侧有两个溶液系统且存在浓度差。
二、1.(1)差异　(2)同种离子　(3)逆浓度梯度
2．(1)水分子　离子　小分子　离子　大分子　(2)选择透过性膜
想一想　蛋白质分子
课堂活动区
探究点一
1．当外界溶液的浓度小于红细胞细胞质的浓度时，红细胞处于膨胀状态，表明红细胞此时吸水；当外界溶液的浓度大于红细胞细胞质的浓度时，红细胞处于皱缩状态，表明红细胞此时失水。
2．能推知红细胞的细胞膜是选择透过性膜。
3．一个成熟植物细胞的原生质层相当于选择透过性膜，它是由细胞膜、液泡膜以及两者之间的细胞质组成的。
探究示例1　B　[本题考查渗透作用。烧杯内溶液浓度低，单位时间单位体积溶液中进入鱼鳔内的水分多于进入到烧杯中的水分，直至水分进出达到平衡状态。故鱼鳔内溶液浓度降低，烧杯内溶液浓度升高，最后达到平衡。]
变式训练1　B　[因为水体中的物质能否通过超滤膜取决于膜孔径的大小，而不是载体蛋白，因此“滤膜”实质上是一种半透膜；氨气、硫化氢等有刺激性臭味的小分子物质可以透过超滤膜，因此该技术并不能除去污水中的所有污染物，也不能除臭。]
探究点二
(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。
探究示例2　D　[生物膜是选择透过性膜，细胞需要的离子、小分子物质都可通过，而细胞不需要的物质则不能通过。]
变式训练2　D　[发生质壁分离是由细胞失水引起的，与液泡有关。出现质壁分离复原，是由于细胞吸收了无机盐离子，改变了细胞液浓度，使细胞又吸水。细胞吸收无机盐离子需要载体蛋白和能量，载体蛋白是一种蛋白质，其合成与核糖体有关，所需的能量主要由线粒体提供。故D选项正确。]
实验探究
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。
探究示例3　B　[该实验中多组实验(不同浓度的蔗糖溶液)之间已进行了相互对照，且每组实验前、后又进行了对照，故有对照实验；在发生质壁分离过程中，细胞液的浓度逐渐增大，故细胞的吸水能力逐渐增强；该实验不需加热，否则细胞会受热死亡，观察不到质壁分离及复原现象；若蔗糖溶液的浓度过大，细胞会因失水过多而死亡，将不会再复原。]

变式训练3　B　[本题考查实验植物细胞吸水和失水的实验原理。当细胞液浓度小于外界溶液浓度时，细胞液中的水分就透过原生质层进入外界溶液中，使细胞壁和原生质层都出现一定程度的收缩。由于原生质层的伸缩性比细胞壁的伸缩性大，当细胞不断失水时，原生质层就会与细胞壁逐渐分离开来。题中“假如细胞壁也相当于一层半透膜”，只是细胞壁的透性发生了变化，伸缩性仍然不变，即能缩小，但比原生质层的伸缩性要小。因此，实验结果相同。]
构建知识网络
①原生质层　②细胞液　③选择透过性　④原生质层
课后练习区
1．BC　[具有半透性的不一定具有选择透过性，如玻璃纸；生物膜具有选择透过性是活细胞的一个重要特征。]
2．C　[渗透作用是指水分子或其他溶剂分子通过半透膜的作用。细胞膜、液泡膜、原生质层是选择透过性膜，是半透膜。]
规律方法　动植物细胞吸水与失水的比较
项目
细胞吸水
细胞失水
条件
外界溶液浓度低于细胞质(或细胞液)的浓度时
外界溶液浓度高于细胞质(或细胞液)的浓度时
现象
涨破(动物细胞)
皱缩(动物细胞)
质壁分离复原，甚至膨胀
(植物细胞)
质壁分离(植物细胞)
原理
渗透作用
结论
细胞的吸水和失水是水分子顺其相对含量的梯度跨膜运输的过程
3.D　[影响水分子扩散的溶液渗透压的大小取决于溶质微粒的数目。相同物质的量浓度的葡萄糖溶液和麦芽糖溶液渗透压相等，但加入麦芽糖酶后，麦芽糖溶液的渗透压将大于葡萄糖溶液。]
4．C　[生物膜具有选择透过性，正常情况下，叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，不能透过叶绿体膜和细胞膜。加热后使细胞膜和叶绿体膜失去选择透过性。叶绿素就能够透过。所以随温度升高，洗菜水的颜色变绿了。]
5．C
知识延伸　判断细胞死活的方法
(1)染色排除法：如用台盼蓝染色，死的动物细胞会被染成淡蓝色，而活动的动物细胞不着色，从而判断出细胞的死活。
(2)观察细胞质是否流动：活的细胞由于不断进行代谢，细胞质是流动的，而死细胞的细胞质是不会流动的。
(3)质壁分离和复原的方法：活的、成熟的植物细胞由于细胞膜具有选择透过性，会在高浓度溶液中发生质壁分离，并在低浓度溶液中自动复原，而死的植物细胞不会有这种现象。
6．B　[依照实验流程，先制片观察正常细胞，后加0.3 g·mL－1蔗糖溶液并观察质壁分离现象，最后加清水并观察质壁分离复原现象。]
7．B　[由于细胞壁具有全透性，所以①为红色；而细胞膜具有选择透过性，红墨水不能进入，所以②为绿色。]
8．D　[在0.3 g·mL－1的蔗糖溶液中细胞发生质壁分离，是因为细胞壁伸缩性弱于原生质层。在0.5 g·mL－1的蔗糖溶液中细胞发生质壁分离，但由于溶液浓度过高导致细胞失水过多死亡，所以不会发生质壁分离复原。在1 mol·L－1的KNO3溶液中，细胞先发生质壁分离，后来细胞吸收K＋和NO使细胞液浓度升高而发生自动复原。在1 mol·L－1的醋酸溶液中无变化是因为细胞被杀死了，原生质层失去选择透过性。 ]
9．C　[当溶液浓度为40 g·L－1时，细胞发生了质壁分离，细胞壁和原生质层都发生了收缩，但细胞壁收缩程度较小。]
10．B
11．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。]
拓展提升　(1)渗透和扩散：物质从高浓度一侧向低浓度一侧运动叫做扩散，如氧气从浓度高的地方向浓度低的地方运动，即一种分子顺相对浓度梯度的运动。水分子和一些小分子物质是按照一般扩散作用的原理从分子密度高的地方向分子密度低的地方运动，能够自由通过细胞膜，这种跨膜运输也属于扩散。其中水分子或其他溶剂分子通过半透膜的扩散又称为渗透。
(2)常用的半透膜有以下材料：玻璃纸、猪膀胱、鱼鳔、鸡蛋内皮等，其特点是允许小分子物质透过，不允许大分子物质透过。
12．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。]
规律方法　(1)培养溶液中某离子的浓度低于初浓度说明植物吸收离子的比例大于吸收水的比例。
(2)培养溶液中某离子的浓度高于初始浓度，说明植物吸收离子的比例小于吸收水的比例。
(3)植物对不同离子的吸收具有选择性。
(4)植物吸收水和吸收离子是两个相对独立的过程。
13．(1)细胞表面有突起的根毛(或细胞表面向外突起)　有大液泡　(2)细胞失水，出现质壁分离　不能吸收水分，仍能吸收矿质离子　(3)1 mol/L的硝酸钾溶液
质壁分离　自动复原　细胞失水处于质壁分离状态时，仍能吸收矿质离子
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。
学案8　生物膜的流动镶嵌模型
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)。
一、对生物膜结构的探索历程

想一想　生物膜模型的建立和完善过程，对我们的启示有哪些？
　
　
　
二、流动镶嵌模型的基本内容
1．磷脂双分子层构成膜的基本支架，其结构特点是________。
2．蛋白质分子有的镶在磷脂分子层表面，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；大多数蛋白质分子是________。
3．细胞膜表面的糖类可以和蛋白质结合形成________，也可以和脂质结合形成________。
能想到吗　细胞膜保证生命活动顺利进行的结构和功能基础分别是什么？
　
三、物质出入细胞的方式
1．被动运输
(1)________：不需要载体蛋白和能量，如________、CO2、________、甘油、________、苯等。
(2)协助扩散：需要________，但不需要________，如红细胞吸收葡萄糖。
2．主动运输
可从________一侧运输到________一侧，需要________的协助，同时还需要消耗细胞内化学反应所释放的________，如Na＋、K＋等离子的运输。
3．胞吞与胞吐
(1)胞吞：细胞摄取大分子时，首先是大分子附着在________表面，从而使细胞膜内陷形成________包围着大分子，从膜上分离下来进入细胞内部。
(2)胞吐：细胞需要外排的大分子，先在细胞内形成____________，然后移到____________处，与之融合，将大分子移出细胞。
有点难　胞吞、胞吐是否属于跨膜运输？
　
　
探究点一　生物膜的流动镶嵌模型
1．据图回答流动镶嵌模型的主要内容是什么？
　
2．如何区分细胞膜的外侧面和内侧面？
　
思维拓展　流动性与选择透过性的关系
(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：
探究示例1 如图表示细胞膜的亚显微结构，请回答：
(1)该结构对细胞的生命活动至关重要的功能特性是__________。
(2)有些有机溶剂如苯酚，可溶解B造成膜的损伤，B表示的结构是________________。
(3)正在研制中的预防艾滋病的疫苗，能够使人体淋巴细胞产生某种特异性的物质，这种物质是与图中的____________(填字母)结构相似。
(4)细胞识别与图中____(填字母)有关。
(5)叶绿体和线粒体等细胞器中均有类似膜结构，但执行的具体功能却有很大的区别，其原因是由于图中____(填字母)不同所致。
听课记录：　
　
变式训练1 (2010·苏州模拟)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
探究点二　物质出入细胞的方式及影响因素
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？
异：________________________________________________________；
同：________________________。
(2)主动运输与协助扩散的异同？
异：协助扩散顺浓度梯度扩散，不耗ATP；主动运输______________________。
同：________________。
(3)胞吞、胞吐与主动运输的异同？
异：________________________________________________________________________；
同：________________。
思维拓展
1．膜的流动镶嵌模型充分体现了结构与功能相适应的特点，要理解膜的流动性和选择透过性的关系，应特别注意膜的流动性是磷脂分子和蛋白质分子以一定的方式进行运动的结果。
2．胞吞、胞吐：是大分子和颗粒物质进出细胞的方式，这两种方式虽然最终通过了生物膜，但实质上，这些物质并没有真正的穿过生物膜。例如，白细胞吞噬大肠杆菌、变形虫吞噬有机物颗粒、胰腺细胞分泌胰岛素等。
3．影响跨膜运输的因素
(1)物质浓度(在一定的浓度范围内)
(2)氧气浓度
(3)温度：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。
探究示例2 下列说法不正确的是(　　)
A．咸肉在腌制时慢慢变咸，是细胞主动吸收无机盐离子的结果
B．水分进出细胞的方式是自由扩散
C．葡萄糖进入红细胞不需要消耗细胞产生的能量，其方式不属于主动运输
D．大肠杆菌吸收K＋需要载体蛋白和能量，其方式属于主动运输
听课记录：　
　
变式训练2 如图表示植物根细胞在一定时间内吸收K＋与某些条件之间的关系，纵坐标表示吸收速率，横坐标表示某个条件，假定其他条件均为理想状态，则甲、乙、丙三图的横坐标表示的条件与吸收速率相对应的一组是(提示：在一定范围内，ATP的数量随氧气浓度的增大而增多)(　　)
A．载体蛋白数量、温度变化、氧气浓度
B．氧气浓度、温度变化、载体蛋白数量
C．载体蛋白数量、氧气浓度、温度变化
D．温度变化、载体蛋白数量、氧气浓度
题组一　流动镶嵌模型
1．(2011·南通模拟)下列最能正确表示细胞膜结构的是(　　)
2．(2010·山西大学附中期中)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
3．(2011·连云港模拟)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
4．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
5．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
6．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(　　)
7．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(　　)
8．(2010·天津理综，4)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
9．如图是植物从土壤中吸收某矿物质离子的示意图。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
题组三　应用提升
10．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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
11.(2011·淮安质检)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．________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
12．某实验小组要对“低温是否会影响物质的跨膜运输”进行实验探究，设计了如下实验：
实验步骤：①组装渗透装置两套，分别编号为1、2。
②在两组烧杯中分别加入等量的水，在长颈漏斗中分别加入等量的同一浓度的蔗糖溶液，保持管内外液面高度相等。
③对两组装置进行不同处理：1组用水浴锅加热至37°C,2组的烧杯外加冰块降温。
④两组装置同时开始实验，几分钟后观察记录漏斗的液面刻度变化。
请分析回答下列问题：
(1)本实验是通过测定水分子通过膜的扩散即______作用速率来进行探究的。
(2)此实验的自变量是__________________；为了直观地表示相对速率，用________________作为因变量。
(3)该实验中可能的结果与结论是：
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)如果上述实验结果证明了“低温能影响物质跨膜运输的速率”，那么对于生物活细胞来讲，产生这种情况的原因是：
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
学案8　生物膜的流动镶嵌模型
物质跨膜运输的方式
课前准备区
一、脂质和蛋白质　双层　流动镶嵌
想一想　生物膜结构的研究历史反映了科学研究曲折艰辛的历程，同时也告诉我们建立模型的一般方法。科学家根据观察到的现象和已有的知识提出解释某一生物学问题的假说或模型，用观察和实验对假说或模型进行检验、修正和补充。一种模型最终能否被普通接受，取决于它能否与以后的观察和实验结果相吻合，能否很好地解释相关现象，科学就是这样一步一步向前迈进的。
二、1.流动性　2.运动的　3.糖蛋白　糖脂
能想到吗　膜的流动性和选择透过性。
三、1.(1)自由扩散　水　O2　乙醇　(2)载体蛋白　能量
2．低浓度　高浓度　载体蛋白　能量
3．(1)细胞膜　囊泡　(2)囊泡　细胞膜
有点难　大分子物质以胞吞和胞吐方式进出细胞，这与细胞膜的流动性有关，但不属于跨膜运输。
课堂活动区
探究点一
1．(1)磷脂双分子层构成了膜的基本支架。亲水的头部排在膜外两侧、疏水的尾部排在中间。(2)相对于磷脂双分子层，蛋白质分子有3种位置关系：有的镶在膜表面；有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中；有的贯穿于整个磷脂双分子层。
2．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。
探究示例1　(1)选择透过性　(2)磷脂双分子层
(3)A　(4)C　(5)A
解析　(1)细胞膜对细胞的生命活动至关重要的特性是功能特性即选择透过性；(2)B的名称是磷脂双分子层。(3)A是一种蛋白质，由淋巴细胞产生，起免疫作用的是抗体；
(4)细胞识别与膜上的糖蛋白有关； (5)生物膜的功能特性主要取决于膜上的蛋白质。
变式训练1　C　[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。]
探究点二
(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
探究示例2　A　[A项咸肉腌制过程中，肉变咸是盐进入了肉的细胞内，但并不是细胞主动吸收无机盐离子的结果，而是外界溶液浓度过高，细胞失水过多而死亡，细胞膜变为全透性，结果无机盐大量进入肉内。]
变式训练2　B　[根细胞吸收K＋的方式是主动运输，影响主动运输的因素有载体蛋白的数量、温度和氧气浓度等。理论上载体蛋白数量越多，吸收速率越快，所以曲线丙对应载体蛋白的数量；酶的活性受温度影响，高于或低于最适温度都会使酶的活性下降，曲线乙对应的是温度变化；当氧气浓度为零时，细胞通过无氧呼吸释放能量供根细胞吸收K＋，氧气浓度增加到一定程度后，ATP数量达到饱和，根细胞吸收K＋的速率达到最大，所以甲曲线对应氧气浓度。]
构建知识网络
①细胞膜的流动镶嵌　②跨膜　③被动　④主动　⑤协助
课后练习区
1．C
2．B　[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。]
3．ACD　[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。]
4．C　[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。]
重点强调　细胞膜的结构特点和功能特性与跨膜运输的关系
细胞融合、胞吞与胞吐主要体现了细胞膜的流动性，这是细胞膜的结构特点；主动运输主要体现了细胞膜的选择透过性，这是细胞膜的功能特性，二者不可混淆。
5．BD　[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。]
6．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。]
7．C　[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。]
8．B　[思路分析：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。质壁分离过程中，水分子外流导致细胞内溶质相对增多，渗透压升高。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。]
知识延伸　大分子的膜泡运输
运输方向
实例
备注
胞吞
细胞外→细胞内
白细胞吞噬细菌等
①结构基础：细胞膜的流动性②需消耗能量不需载体蛋白协助
胞吐
细胞内→细胞外
分泌蛋白、神经递质的分泌释放等
9.C　[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．B　[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。]
11．(1)C　糖蛋白　(2)O2、CO2　乙　
(3)d、a　丙
(4)①第二步：乙组细胞抑制细胞呼吸，其他条件都相同
第三步：一段时间后，测定两组细胞对葡萄糖的吸收速率
②a.说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式不是主动运输　b．若乙组细胞的吸收速率明显小于甲组细胞吸收速率，或者完全不吸收，说明小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是主动运输
解析　(1)C表示糖蛋白，所以含有物质C的一侧是细胞外侧。癌细胞膜上糖蛋白减少，细胞易于扩散和转移。(2)线粒体吸收O2，放出CO2，故b是O2，C是CO2，它们的运输方式都是自由扩散，与图乙相符。(3)红细胞吸收K＋排Na＋，故d表示Na＋的运输，a表示K＋的运输。(4)协助扩散和主动运输的区别在于是否需要能量，因此该实验的自变量是能量，因变量是物质运输的速率。
12．(1)渗透　(2)渗透系统所处的不同温度环境　漏斗液面高度的变化
(3)①若1组漏斗液面比2组高，则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率减慢　②若2组漏斗的液面比1组高，则说明低温会影响物质的跨膜运输且运输速率加快　③若1、2组漏斗的液面高度相同，则说明温度高低并不影响物质的跨膜运输
(4)①低温会影响细胞膜的流动性，从而影响其功能
②低温会影响酶的活性，从而影响细胞呼吸释放能量
解析　设计实验时不仅要注意严格遵循对照原则和单因子变量原则，也要特别注意实验中观察或者记录对象的选择。选取观察对象时，要注意选取的观察或记录的对象要方便直观，易于操作、观察、记录，无关的干扰因素少等。对于实验的类型一定要注意分析清楚是探究性实验还是验证性实验，本题是探究性实验，所以其结果就要注意分析全面。

第五单元　遗传的基本定律
学案18　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)。
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
(1)豌豆是________传粉植物，而且是________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/后)。
(2)豌豆具有许多________的性状。
2．常用符号及含义
P：____　F1：______　F2：______
×：____　?：____　♀：________　♂：________
3．过程图解
P 高茎×矮茎→F1 ____?,F2 ______∶______
想一想　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：验证对分离现象的解释。
↓
选材：F1与__________。
↓
预期结果：Dd×dd→________。
↓
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．间接验证：__________的模拟实验。
(1)实验原理：甲、乙两个小桶分别代表____________，甲、乙内的彩球分别代表________，用不同彩球随机组合模拟生物在生殖过程中__________________。
(2)实验注意问题
①要________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
彩球组合类型数量比DD∶Dd∶dd≈________，彩球代表的显隐性状的数值比接近________。
四、分离定律——得出结论
1．实质：________随__________的分开而分离。(如下图)
2．时间：减数第____次分裂____期。
思考　F1产生雌、雄配子的比例为1∶1，其含义是什么？
　
　
探究点一　核心概念的理解及相互关系
1．性状类
(1)性状：生物体所表现出的________特征和________特性的总称。
注意　生物性状的体现者——蛋白质；性状的控制者——核酸。
(2)相对性状：______生物______性状的不同________。
注意　牢记两个“同”，一个“不同”。
(3)性状分离：在杂种后代中，同时出现________和________的现象，在遗传学上叫做性状分离。
注意　隐性性状不是不表现的性状，而是指F1未表现的性状，但在F2中可以表现出来。
2．基因类
(1)等位基因：位于同源染色体的同一位置上，控制________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________的基因，它们是控制________的基因，称为相同基因，而不能称为等位基因。
注意　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上的同一位置。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：减数第一次分裂后期。⑤遗传行为：随同源染色体的分开而分离，分别进入不同的配子中，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：一是________________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________定律；二是位于____________上不同位置(座位)上的基因，互为非等位基因，其遗传方式不遵循________定律，可随________而重组。
3．个体类
(1)基因型与表现型
①基因型：与表现型有关的________；表现型：生物个体表现出来的________。
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。
(2)纯合子与杂合子
①纯合子：由________的配子结合成的合子发育成的个体(如DD、dd、AABB、AAbb)。
②杂合子：由________的配子结合成的合子发育成的个体(如Dd、AaBB、AaBb)。
注意　①多对基因中只要有一对杂合，不管有多少对纯合都是杂合子。
②纯合子自交后代都是纯合子，但纯合子杂交，后代会出现杂合子；杂合子自交，后代会出现性状分离，且后代中会出现一定比例的纯合子。
思维拓展　显隐性性状的判断
(1)根据子代性状判断
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?子代出现不同性状?子代所出现的新性状为隐性性状。
(2)根据子代性状分离比判断
具一对相对性状的亲本杂交?F2代性状分离比为3∶1?所占比例为3的性状为显性性状。
(3)遗传系谱图中显、隐性判断
①双亲正常?子代患病?隐性遗传病；
②双亲患病?子代正常?显性遗传病。
探究示例1　将豌豆某一性状的显性类型进行自花传粉，对其后代的描述正确的是(　　)
①后代可能没有性状分离，全为显性类型　②后代可能出现3∶1的性状分离比　③后代可能出现1∶1的性状分离比　④后代可能没有性状分离，全为隐性类型
A．①② B．③④ C．①④ D．②③
听课记录：　
　
探究点二　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．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；
3．细胞学基础：减数分裂中随同源染色体分离，等位基因分开，如图所示：
4．杂合子Aa连续多代自交问题分析——分离规律的应用之一
(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

1－
－
－
＋
－
(2)根据上表比例，纯合子、杂合子所占比例坐标曲线图为：
探究示例2　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
听课记录：　
　
探究点三　分离定律的解题思路
1．常用规律
亲本
子代基因型
子代表现型
AA×AA
AA
________
AA×Aa
AA∶Aa＝________
全为显性
AA×aa
Aa
________―→
Aa×Aa
AA∶Aa∶aa＝______
显性∶隐性＝3∶1
Aa×aa
Aa∶aa＝____
显性∶隐性＝1∶1
aa×aa
__________
全为隐性
2.解题思路

(2)基因型的确定技巧
①隐性突破法：若子代出现隐性性状，则基因型一定为____，其中一个来自____，另一个来自____。
②后代分离比推断法
若后代分离比为显性∶隐性＝3∶1，则亲本基因型为______
和____，若后代分离比为显性∶隐性＝____，则双亲一定是测交类型。若后代只有________，则亲本至少有一方是显性纯合子，即：AA×Aa或AA×AA。
(3)四步曲写基因型
探究示例3　南瓜果实的黄色和白色是由一对等位基因(A和a)控制的，用一株黄色果实南瓜和一株白色果实南瓜杂交，子代(F1)既有黄色果实南瓜也有白色果实南瓜，让F1自交产生的F2表现型如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．由①②可知黄果是隐性性状
B．由③可以判定白果是显性性状
C．F2中，黄果与白果的理论比例是5∶3
D．P中白果的基因型是aa
听课记录：　
　
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．(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
7．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
8．(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
9．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
10．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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
11.(2010·全国卷Ⅱ，33)人类白化病是常染色体隐性遗传病。某患者家系的系谱图如图甲。已知某种方法能够使正常基因A显示一个条带，白化基因a则显示为位置不同的另一个条带。用该方法对上述家系中的每个个体进行分析，条带的有无及其位置表示为图乙。根据上述实验结果，回答下列问题：
(1)条带1代表________基因。个体2～5的基因型分别为________、________、__________和__________。
(2)已知系谱图图甲和图乙的实验结果都是正确的，根据遗传定律分析图甲和图乙，发现该家系中有一个体的条带表现与其父母不符，该个体与其父母的编号分别是________、________和________，产生这种结果的原因是________________________。
(3)仅根据图乙给出的个体基因型的信息，若不考虑突变因素，则个体9与一个家系外的白化病患者结婚，生出一个白化病子女的概率为__________，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
12．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________________________________________________________________________。
学案18　孟德尔的豌豆杂交实验(一)
课前准备区
一、1.(1)自花　闭花　前　(2)易于区分
2．亲代　子一代　子二代　杂交　自交　(雌性)母本　(雄性)父本
3．高茎　3高茎　1矮茎
想一想　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.隐性纯合子　1Dd∶1dd　2.性状分离比　(1)雌雄生殖器官　雌雄配子　雌雄配子的随机结合　(2)①随机
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)1∶2∶1　3∶1
四、1.等位基因　同源染色体　2.一　后
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。
课堂活动区
探究点一
1．(1)形态　生理生化　(2)同种　同一　表现类型
(3)显性性状　隐性性状
2．(1)相对性状　相对性状　相同性状　(2)非同源染色体　自由组合　同源染色体　自由组合　交叉互换
3．(1)①基因组成　性状　(2)①相同基因　②不同基因
探究示例1　A　[显性个体可能是纯合子或杂合子，若为纯合子，①对；若为杂合子，②对；不会出现其他可能。]

探究点二
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
探究示例2　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。]
探究点三
1．全为显性　1∶1　全为显性　1∶2∶1　1∶1　aa
2．(1)基因型　表现型　(2)①aa　父本　母本　②Aa　Aa　1∶1　显性性状
探究示例3　D　[首先判断亲本中白果为显性且为杂合子。F1中黄果和白果各占，再分别自交，F2中黄果占，白果占。]
构建知识网络
Ⅰ　同源染色体　测交
课后练习区
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
6．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。]
7．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。]
8．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。]
概念辨析　区分“自交”和“自由交配”
(1)概念不同：①自交是指基因型相同的生物个体交配，植物指自花受粉和雌雄异花的同株受粉。动物指基因型相同的雌雄个体之间交配。②自由交配是指群体中的个体随机进行交配，基因型相同和不同的个体之间都要进行交配。植物和动物都包括自交和杂交，只是动物的自交在基因型相同雌雄个体之间进行。
(2)交配组合种类不同：若群体中有基因型AA、Aa、aa的个体，①自交方式有AA×AA、Aa×Aa、aa×aa三种；②自由交配方式除上述三种外，还有AA×aa、Aa×aa、AA×Aa，共六种。
(3)结果不同：含一对等位基因(Aa)的生物，①若连续自交n代产生的后代中，基因型为Aa的个体1/2n，而基因型为AA和aa的个体各占1/2×(1－1/2n)；②若自由交配n代产生的后代中AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1。
9．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。]
10．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。]
11．(1)A　Aa　AA　AA　aa
(2)10　3　4　基因发生了突变
(3)0　个体9的基因型是AA，不可能生出aa个体
解析　(1)根据题意知，人类白化病是由常染色体上的隐性基因控制的遗传病。根据图乙的5号个体可以判断出条带2代表白化基因a，则条带1代表正常基因A，个体2～5的基因型分别是Aa、AA、AA、aa。(2)根据图乙，个体3、4的基因型是AA和AA，则其后代的基因型应该都是AA，而10号的基因型是Aa，这不符合基因的分离定律，产生这种结果的原因是发生了基因突变。(3)根据图乙给出的个体基因型的信息，个体9的基因型是AA，她与一个白化病患者(基因型是aa)结婚，其后代的基因型是Aa，不可能生出aa的个体来。
12．(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
方法技巧　纯合子、杂合子的鉴定
(1)自交的方式。让某显性性状的个体进行自交，若后代能发生性状分离，则亲本一定为杂合子；若后代无性状分离，则可能为纯合子。
注意　此法是最简便的方法，但只适合于植物，不适合于动物。
(2)测交的方式。让待测个体与隐性纯合子测交，若后代出现隐性性状，则一定为杂合子；若后代只有显性性状个体，则可能为纯合子。
注意　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。
(3)花粉粒鉴定法。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色和紫红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。
注意　此法只适用于产支链和直链淀粉的植物且需要借助染色和显微镜进行观察。
(4)用花药离体培养形成单倍体植株，再用秋水仙素处理加倍后获得的植株进行鉴定。观察植株性状，若有两种类型，则亲本能产生两种类型的花粉，即为杂合子；若只得到一种类型的植株，则说明亲本只能产生一种类型的花粉，即为纯合子。
注意　此法只适用于植物。
学案19　孟德尔的豌豆杂交实验(二)
考纲要求　基因的自由组合定律(Ⅱ)。
一、两对相对性状的杂交实验——提出问题
1．过程

2．归纳
(1)F1全为____。
(2)F2中出现了不同性状之间的________。
(3)F2中4种表现型的分离比为________。
二、对自由组合现象的解释和验证——提出假说，演绎推理
1．理论解释
(1)F1在产生配子时，____________彼此分离，________________自由组合，产生雌雄配子各有____种类型，且数目相等。
(2)受精时雌雄配子随机结合，结合方式共____种，F2中共有基因型____种，表现型____种，数量比为________。
2．图解
想一想　现用绿色圆粒豌豆与黄色皱粒豌豆杂交，其后代基因型可能出现哪些比例？
　
　
3．验证——测交实验
(1)过程及结果
(2)结论：测交结果与预期相符，证实了F1产生了4种配子，F1产生配子时，________________彼此分离，非同源染色体上的________________________自由组合，并进入不同的配子中。
三、自由组合定律的内容实质、时间、范围——得出结论
1．实质：在生物体进行减数分裂产生配子时，____________上的________彼此分离，________染色体上的________基因自由组合。(如图)
2．时间：__________________。
3．范围：________生殖的生物，真核细胞的核内________上的基因，无性生殖和细胞质基因遗传时不遵循。
四、孟德尔实验方法的启示和遗传规律的再发现
1．实验方法启示
孟德尔获得成功的原因：①正确选材(豌豆)；②对相对性状遗传的研究，从________对到________对；③对实验结果进行________的分析；④运用________法(包括“提出问题→提出假说→演绎推理→实验检验→得出结论”五个基本环节)这一科学方法。
2．遗传规律再发现
(1)1909年，丹麦生物学家________把“遗传因子”叫做________。
(2)因为孟德尔的杰出贡献，他被公认为“________________________”。
探究点一　孟德尔两对相对性状的杂交实验
观察两对相对性状杂交实验的图像，完成填空与问题：
(1)双显性状由直角三角形________三条边表示，占________份，________种遗传因子组合形式，比例：________________________________。
(2)隐显性状由直角三角形__________的三个角表示，占________份，________种遗传因子组合形式，比例：________________________。
(3)显隐性状由直角三角形________的三个角表示，占________份，________种遗传因子组成形式，比例：________。
(4)双隐性状yyrr占________份，________种遗传因子组成形式。
(5)由图解分析，每一对相对性状是否也遵循分离定律？
________________________。
思维拓展
1．“在十六格棋盘”中有16种配子结合方式，9种组合形式，4种性状表现。
2．在16种配子结合方式中有4种纯合结合方式，在4种性状表现中各有一种。
3．在4种性状表现中有2种与亲本不同，是新类型、新品种，是重组类型。
4．若亲本是“一显一隐”和“一隐一显”的纯合子，则F2中重组类型及其与亲本表现型相同的类型及各自所占比例会发生相应的变化，如P∶YYrr×yyRR→F1∶YyRr F2中重组类型占10/16，而亲本类型占6/16。
5．YYRR基因型个体在F2的比例为1/16，在黄色圆粒豌豆中的比例为1/9，注意范围不同。黄圆中杂合子占8/9，绿圆中杂合子占2/3。
探究示例1　(2010·北京理综，4)决定小鼠毛色黑(B)/褐(b)色、有(s)/无(S)白斑的两对等位基因分别位于两对同源染色体上。基因型为BbSs的小鼠间相互交配，后代中出现黑色有白斑小鼠的比例是(　　)
A．1/16 B．3/16 C．7/16 D．9/16
听课记录：　
　
变式训练1　孟德尔的豌豆杂交实验中，将纯种的黄色圆粒(YYRR)与纯种的绿色皱粒(yyrr)豌豆杂交得F1，F1自交得F2。若F2中种子为560粒。从理论上推测，F2种子中基因型和个体数相符的是(　　)
A
B
C
D
基因型
YYRR
yyrr
YyRr
YyRR
个体数
315粒
70粒
140粒
35粒
探究点二　孟德尔两大遗传定律
1．孟德尔遗传规律的适用条件
(1)________生物的性状遗传。________生物和____________的生物(如病毒)没有________，不进行________分裂。
(2)________生殖过程中的性状遗传。只有在________生殖过程中才发生________的分离以及______________上的非等位基因的自由组合。
(3)________遗传。只有真核生物的________随染色体的规律性变化而呈现规律性传递。
(4)基因分离定律适用于________相对性状的遗传，只涉________等位基因。基因的自由组合定律适用于______或________相对性状的遗传，涉及________或________的等位基因且它们分别位于________或________的同源染色体上。
2．比较基因自由组合定律与分离定律，完成下表填空：
定律
项目
分离定律
自由组合定律
研究性状
一对
______________
控制性状的
等位基因
一对
两对或两对以上
等位基因与
染色体关系
位于一对同源染色体上
分别位于两对或两对以上____________
细胞学基础
(染色体的活动)
减Ⅰ后期______________
减Ⅰ后期同源染色体分离，____________________
遗传实质
____________
同源染色体上等位基因分离，非
同源染色体上
__________之间
的自由组合
F1
基因对数
1
2或n
配子类型
及其比例
2
1∶1
22或2n
(1∶1)2或(1∶1)n
F2
配子组合数
4
42或4n
基因型种类
3
32或3n
表现型种类
2
22或2n
表现型比
3∶1
________________
F1测交子代
基因型种类
2
22或2n
表现型种类
2
22或2n
表现型比
1∶1
(1∶1)n
探究示例2　小麦的毛颖和光颖是一对相对性状(显、隐性由P、p基因控制)，抗锈和感锈是一对相对性状(由R、r控制)，控制这两对相对性状的基因位于两对同源染色体上。以纯种毛颖感锈(甲)和纯种光颖抗锈(乙)为亲本进行杂交，F1均为毛颖抗锈(丙)。再用F1与丁进行杂交，F2有四种表现型，对每对相对性状的植株数目作出的统计结果如图所示，则丁的基因型是(　　)
A．Pprr B．PPRr C．PpRR D．ppRr
听课记录：　
　
规律方法　逆推法——由子代推断亲代的基因型和表现型
方法一：基因填充法。先根据亲代表现型写出能确定的基因，如显性性状的基因型可用A_来表示，那么隐性性状基因型只有一种aa，由于子代中一对基因分别来自两个亲本，由此即可推出亲代中未知的基因型。
方法二：隐性纯合突破法。出现隐性性状就能写出基因型。如果子代中有隐性个体存在，它往往是逆推过程中的突破口，因为隐性个体是纯合子(aa)，因此亲代基因型中必然都有一个a基因，然后再根据亲代的表现型作进一步的推断。
方法三：根据子代分离比解题。(1)可先单独分析，然后再组合。单独分析某一性状时：
①若子代性状分离比为显∶隐＝3∶1→亲代一定是杂合子，即Bb×Bb→3B_∶1bb。
②若子代性状分离比为显∶隐＝1∶1→双亲一定是测交类型，即Bb×bb→1Bb∶1bb。
③若子代只有显性性状，则双亲至少有一方是显性纯合子，即BB×BB或BB×Bb或BB×bb。
④若子代只有隐性性状，则双亲一定都是隐性纯合子，即bb×bb→bb。
(2)也可根据特殊比值直接推断，如下图：

变式训练2　红花窄叶的牵牛花植株(Aabb)与“某植株”杂交，其后代的表现型及比例为3红阔∶3红窄∶1白阔∶1白窄，则“某植株”的基因型和表现型是(　　)
A．aaBB(白花阔叶) B．AaBb(红花阔叶)
C．aabb(白花窄叶) D．Aabb(红花窄叶)
题组一　孟德尔的两对相对性状的杂交(基因的自由组合定律)实验及应用
1．孟德尔将纯种黄色圆粒豌豆与纯种绿色皱粒豌豆杂交，并将F1黄色圆粒自交得到F2。为了查明F2的基因型及比例，他将F2中的黄色圆粒豌豆自交，预计后代不发生性状分离的个体占F2的黄色圆粒的比例为(　　)
A．1/9 B．1/16 C．4/16 D．9/16
2．(2011·潍坊质检)基因的自由组合定律发生于下图中哪个过程(　　)
AaBb1AB∶1Ab∶1aB∶1ab雌雄配子随机结合子代9种基因型4种表现型
A．① B．② C．③ D．④
3．(2010·宿迁质检)在两对相对性状的遗传实验中，可能具有1∶1∶1∶1比例关系的是(多选)(　　)
A．杂种自交后代的性状分离比
B．杂种产生配子类别的比例
C．杂种测交后代的表现型比例
D．杂种自交后代的基因型比例
4．下图表示不同基因型豌豆体细胞中的两对基因及其在染色体上的位置，这两对基因分别控制两对相对性状，从理论上说，下列分析不正确的是(　　)
A．甲、乙植株杂交后代的表现型比例是1∶1∶1∶1
B．甲、丙植株杂交后代的基因型比例是1∶1∶1∶1
C．丁植株自交后代的基因型比例是1∶2∶1
D．正常情况下，甲植株中基因A与a在减数第二次分裂时分离
5．某种哺乳动物的直毛(B)对卷毛(b)为显性，黑色(C)对白色(c)为显性，这两对基因分别位于两对同源染色体上。基因型为BbCc的个体与“个体X”交配，子代表现型有：直毛黑色、卷毛黑色、直毛白色和卷毛白色，并且其比例为3∶3∶1∶1，“个体X”的基因型为(　　)
A．BbCc B．Bbcc
C．bbCc D．bbcc
6．(2011·哈尔滨四中期中)已知某一动物种群中仅有Aabb和AAbb两种类型的个体，Aabb∶AAbb＝1∶1，且种群中雌雄个体比例为1∶1，两对基因位于两对同源染色体上，个体之间能自由交配。则该种群自由交配产生的子代中能稳定遗传的个体占(　　)
A．1/2 B．5/8
C．1/4 D．3/4
7．一种观赏植物，纯合的蓝色品种与纯合的鲜红色品种杂交，F1为蓝色，F1自交，F2为9蓝∶6紫∶1鲜红。若将F2中的紫色植株用鲜红色植株的花粉受粉，则后代表现型及比例是(　　)
A．2鲜红∶1蓝 B．2紫∶1鲜红
C．1鲜红∶1紫 D．3紫∶1蓝
8．已知豌豆红花对白花、高茎对矮茎、子粒饱满对子粒皱缩为显性，控制它们的三对基因自由组合。以纯合的红花高茎子粒皱缩植株与纯合的白花矮茎子粒饱满植株杂交，F2理论上为(多选)(　　)
A．12种表现型
B．高茎子粒饱满∶矮茎子粒皱缩＝15∶1
C．红花子粒饱满∶红花子粒皱缩∶白花子粒饱满∶白花子粒皱缩＝9∶3∶3∶1
D．红花高茎子粒饱满∶白花矮茎子粒皱缩＝27∶1
题组二　孟德尔的成功及遗传规律的再发现
9．(2011·无锡质检)遗传学的奠基人孟德尔之所以在研究
遗传规律时获得了巨大成功，关键在于他在实验的过程中选择了正确的方法。下面各项中，哪项是他获得成功的重要原因(多项)(　　)
A．先只针对一对相对性状的遗传规律进行研究，然后再研究多对相对性状的遗传规律
B．选择了严格自花传粉的豌豆作为实验材料
C．选择了多种植物作为实验材料，做了大量的实验
D．应用了统计学的方法对结果进行统计分析
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
题组三　应用提升
10．(2010·重庆卷，30)请回答有关绵羊遗传与发育的问题：
(1)假设绵羊黑面(A)对白面(a)为显性，长角(B)对短角(b)为显性，两对基因位于染色体上且独立遗传。
①在两组杂交试验中，Ⅰ组子代只有白面长角和白面短角，数量比为3∶1；Ⅱ组子代只有黑面短角和白面短角，数量比为1∶1。其亲本的基因型组合是：Ⅰ组______________，Ⅱ组________________。
②纯种与非纯种的黑面长角羊杂交，若子代个体相互交配能产生白面长角羊，则杂交亲本的基因型组合有______________________。
(2)假设绵羊的面色性状属于细胞质遗传，则不同面色的羊杂交，其后代面色性状____________(填“能”或“不能”)出现一定分离比。
(3)克隆羊多利是将多塞特母羊的乳腺细胞核注入苏格兰羊的去核卵细胞中，将此融合卵细胞培养后植入母羊体内发育而成。
①比较三种细胞内的X染色体数：多塞特羊交配后产生的正常受精卵__________多利羊的体细胞__________苏格兰羊的次级卵细胞(填“>”、“≥”、“<”、“≤”、或“＝”)。
②已知哺乳动物的端粒(由DNA组成的染色体末端结构)在个体发育开始后，随细胞分裂不断缩短。因此，多利的端粒长度应比普通同龄绵羊的__________。
学案19　孟德尔的豌豆杂交实验(二)
课前准备区
一、1.黄圆　9黄圆　1绿皱　2.(1)黄圆　(2)自由组合　(3)9∶3∶3∶1
二、1.(1)每对遗传因子　不同对的遗传因子　4　(2)16　9　4　9∶3∶3∶1
2．YR　yr　YyRr　Y－R－　YYRR　4/16YyRr　Y－rr　YYrr　Yyrr　yyR－
想一想　(1)yyRR×YYrr→YyRr＝1；
(2)yyRr×Yyrr→YyRr∶yyRr∶Yyrr∶yyrr＝1∶1∶1∶1；
(3)yyRr×YYrr(yyRR×Yyrr)→YyRr∶Yyrr＝1∶1。
3．(2)成对的遗传因子　决定不同性状的遗传因子
三、1.同源染色体　等位基因　非同源　非等位
2．减数第一次分裂后期　3.有性　染色体
四、1.一　多　统计学　假说—演绎
2．(1)约翰逊　基因　(2)遗传学之父
课堂活动区
探究点一
(1)A　9　4　1YYRR∶2YYRr∶2YyRR∶4YyRr
(2)B　3　2　1yyRR∶2yyRr
(3)C　3　2　1YYrr∶2Yyrr　(4)1　1　(5)遵循
探究示例1　
B　[基因型为BbSs的小鼠相互交配，后代黑色有白斑小鼠(B__ss)的比例为3/4×1/4＝3/16。]
变式训练1　C　[F1的基因型为YyRr，自交得到的F2中，每一种纯合体各占1/16，YyRr占4/16，YyRR占2/16。]
探究点二
1．(1)真核　原核　非细胞结构　染色体　减数　(2)有性　有性　等位基因　非同源染色体　(3)细胞核　核基因　(4)一对　一对　两对　两对以上　两对　两对以上　两对　两对以上
2．两对或两对以上　同源染色体上　同源染色体分离　非同源染色体自由组合　等位基因分离　非等位基因
(3∶1)2或(3∶1)n
探究示例2　D　[本题重点考查了遗传的基本规律——基因的自由组合定律。具有两对相对性状的亲本杂交，子一代表现为显性性状，基因型为PpRr，其与丁杂交，根据图示可知，抗锈与感锈表现型比为3∶1，则丁控制此性状的基因型为Rr；毛颖与光颖表现型比为1∶1，则丁控制此性状的基因型为pp，因此丁的基因型为ppRr。]
变式训练2　B　[先看红花与白花这一对相对性状，子代中性状分离比为(3＋3)∶(1＋1)，符合杂合子自交的性状分离结果，故双亲均应为这对基因的杂合子(Aa)；再看阔叶与窄叶这一对相对性状，子代中性状分离比为(3＋1)∶(3＋1)，符合测交的性状分离结果，故双亲中一个是隐性纯合子(bb)，另一个是杂合子(Bb)，由于已知的亲本基因型为Aabb，则未知的亲本基因型应为AaBb，其表现型为红花阔叶。]
构建知识网络
减Ⅰ后期　非等位基因自由组合　分离定律
课后练习区
1．A　[F2中黄色圆粒的基因型及比例为1/16YYRR，2/16YYRr，2/16YyRR,4/16YyRr，其中自交后不发生性状分离的为YYRR，占F2中黄色圆粒的比例为1/16÷9/16＝1/9。]
2．A　[基因的分离定律和自由组合定律都是在个体通过减数分裂产生配子时起作用，不同于性状的自由组合，也不同于配子的自由组合。]
3．BC　[两对相对性状的遗传实验中，杂种自交后代的性状分离比为9∶3∶3∶1，杂种产生配子类别的比例为1∶1∶1∶1，杂种测交后代的表现型比例为1∶1∶1∶1。]
4．D　[甲植株与乙植株的杂交属于测交类型，且甲又是杂合子，所以后代的表现型比例为1∶1∶1∶1，A正确；甲植株与丙植株杂交，后代的基因型为AABb、AAbb、AaBb、Aabb，且比例为1∶1∶1∶1，B正确；Aabb自交的结果是：1/4AAbb、1/2Aabb、1/4aabb，比例为1∶2∶1，C正确；正常情况下，等位基因的分离发生在减数第一次分裂后期。]
5．C　[后代直毛∶卷毛＝(3＋1)∶(3＋1)＝1∶1，黑色∶白色＝(3＋3)∶(1＋1)＝3∶1，故亲本基因型为BbCc和bbCc故“个体X”的基因型为bbCc。]
6．B　[本题中两种个体的基因型及比例已经知道，我们可以只考虑Aa和AA自由交配的情况，用棋盘法进行解答。
　♂
♀
1/2AA
1/2Aa
1/2AA
1/4AA
1/4(1/2AA,1/2Aa)
1/2Aa
1/4(1/2AA,1/2Aa)
1/4(1/4AA,1/2Aa,1/4aa)
由表格中的数据可知，不能稳定遗传的Aa的比例为3/8，则能稳定遗传的个体占5/8。]
解题技巧　一题多法求解
方法1：雌雄配子相乘法
雌配子
雄配子
1/4ab
3/4Ab
1/4ab
1/16aabb
3/16Aabb
3/4Ab
3/16Aabb
9/16AAbb
?
自由交配后代稳定遗传个体占5/8
方法二：遗传平衡法：由于该种群自由交配，则亲子代间遵循遗传平衡定律。由于子代中是否稳定遗传只与A、a基因有关，所以我们可以直接计算A和a的基因频率，计算相关基因型的个体比例。如下：A的基因频率＝3/4＝75%，a的基因频率＝1/4＝25%，则依据(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2可分别计算出AA＝9/16，aa＝1/16，所以稳定遗传个体占10/16＝5/8。
方法三：棋盘法(个体)如下表
　♂
♀
1/2Aabb
1/2AAbb
1/2
Aabb
1/4(1/4AAbb＋1/2Aabb＋1/4aabb)
1/4(1/2AAbb＋1/2Aabb)
1/2
AAbb
1/4(1/2AAbb＋1/2Aabb)
1/4AAbb
由表格可知能够稳定遗传为5/8。
7．B　[由上述解题策略可知，F2中各性状个体所占比数的代数和为9＋6＋1＝16，应该属于含两对等位基因的杂合子自交类型(F1：AaBb×AaBb)，则F2中9蓝(A__B__)∶6紫(3A__bb＋3aaB__)∶1鲜红(aabb)。再用F2中的紫色植株(1AAbb、2Aabb、1aaBB、2aaBb)与鲜红色植株杂交，后代基因型和表现型情况如下：
F2紫色植株×鲜红色植株
F3基因型和表现型
紫色植株(♀)
鲜红色植株(♂)
基因型
表现型
1/6AAbb
aabb
1/6Aabb
1/6紫色
2/6Aabb
aabb
1/6Aabb、1/6aabb
1/6紫色、1/6鲜红
1/6aaBB
aabb
1/6aaBb
1/6紫色
2/6aaBb
aabb
1/6aaBb、1/6aabb
1/6紫色、1/6鲜红
所以，紫色∶鲜红＝2∶1。]
解题技巧　利用“合并同类项”巧解特殊分离比难题
首先，要了解问题的本质：双杂合的F1自交后代有四种表现型，比例为9∶3∶3∶1，但如果这两对等位基因控制同一性状或相互影响，则F1自交后代的表现型和比例可能会出现以下几种情况：①两种表现型，比例为15∶1、13∶3或9∶7；②三种表现型，比例为12∶3∶1、9∶6∶1或9∶4∶3；③五种表现型，比例为1∶4∶6∶4∶1。
其次，要熟悉题型，此类试题一般有两种形式：(1)已知亲代基因型，推导子代性状分离比；(2)已知子代的性状分离比，推导亲代基因型。
再次，根据不同题型采取不同的解题策略。
题型(1)的解题策略：先利用自由组合定律的基本知识，以“基因根”的形式写出其后代性状分离比，然后根据题意将具有相同性状的个体进行“合并同类项”，即可得出正确答案。
体会　特殊分离比的解题技巧：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。
8．CD　[首先假设红花和白花、高茎和矮茎、子粒饱满和子粒皱缩的等位基因分别为A和a、B和b、C和c。则纯合的红花高茎子粒皱缩植株与纯合的白花矮茎子粒饱满植株的基因型为AABBcc和aabbCC，F1的基因型为AaBbCc，F2理论上有2×2×2＝8种表现型；高茎子粒饱满∶矮茎子粒皱缩为9∶1；红花子粒饱满∶红花子粒皱缩∶白花子粒饱满∶白花子粒皱缩为9∶3∶3∶1；红花高茎子粒饱满∶白花矮茎子粒皱缩为(3×3×3)∶(1×1×1)＝27∶1。]
易错警示　不能用基因分离定律的数学模型解决基因自由组合类试题
该题拓展了遗传实验中的数学模型。考生容易受多对性状的干扰，不能灵活应用基因的分离定律和自由组合定律中的比例关系去解决多对相对性状的遗传问题。只要题目中说明控制这些性状的基因自由组合或独立遗传，都可以用基因分离定律中的数学模型去解决这些问题。
关于两对(或多对)相对性状的遗传题目的求解，可先研究每一对相对性状(基因)，然后再把它们的结果综合起来考虑。基因自由组合定律是建立在基因分离定律基础之上的，研究多对相对性状的遗传规律，两者并不矛盾。如纯种黄色圆粒豌豆(YYRR)和纯种绿色皱粒豌豆(yyrr)杂交，F2中四种后代的表现型及其比例，可依据两对相对性状单独遗传时出现的概率来计算：黄色出现的概率为3/4，圆粒出现的概率为3/4，即子二代黄色圆粒出现的概率为3/4(黄色)×3/4(圆粒)＝9/16(黄色圆粒)。这是利用基因分离定律来解决较复杂的基因自由组合定律问题的一种简单方法，其理论依据是概率计算中的乘法原理(两个或两个以上的独立事件同时出现的概率等于各自概率的乘积)。
9．ABD　[选项A、B、D均是孟德尔成功的原因，选项C不能作为其成功的原因。因为无目的、无意义的大量的实验只是浪费时间和精力。他曾花了几年时间研究山柳菊，结果却一无所获，也反过来说明正确选择实验材料是科学研究取得成功的重要保障。]
10．(1)①aaBb×aaBb　Aabb×aabb　②AABB×AaBB、AABB×AaBb　(2)不能　(3)①≤　≥　②短
解析　(1)①Ⅰ组杂交后代全为白面，长角与短角的分离比为3∶1，说明亲本都是白面的且为长角杂合子，基因型都为aaBb。Ⅱ组杂交后代全为短角，黑面与白面的分离比为1∶1，说明亲本都是短角，其中之一为黑面杂合子，基因型为Aabb，另一只为白面，基因型为aabb。②黑面长角羊纯种的基因型为AABB，非纯种的基因型为A__B__。要产生白面长角羊的后代，亲本的基因型组合为AABB×AaBB或AABB×AaBb。(2)细胞质遗传的特点是后代与母本性状相同，故不能出现一定的分离比。(3)①多塞特羊的正常受精卵若为雌性，则有两条X染色体；若为雄性，则只有一条X染色体。多利羊是雌性个体，体细胞中有两条X染色体，在有丝分裂后期的体细胞中有四条X染色体；苏格兰羊的次级卵母细胞中有一条X染色体，在减数第二次分裂后期有两条X染色体。②多利羊的细胞核来自多塞特母羊的乳腺细胞，在多塞特母羊的个体发育过程中，乳腺细胞已进行了多次有丝分裂，故多利的端粒比普通同龄绵羊的短。
学案20　遗传知识拓展与相关题型探究
考纲要求　1.遗传定律的应用(Ⅱ)。2.基因与性状的关系(Ⅱ)。
探究点一　利用分离定律解决自由组合定律概率计算问题(正推法)
1．乘法原理：当一个事件的发生不影响另一个事件的发生时，这样的两个事件同时或相继发生的概率是他们各自概率的乘积。
(1)原理：________是自由组合定律的基础。
(2)思路
首先将自由组合定律问题转化为若干个________问题。
(3)在独立遗传的情况下，有几对________就可分解为几个分离定律问题，如AaBb×Aabb可分解为如下______个分离定律：Aa×Aa；________。
探究示例1　基因型为AaBbCc的个体与基因型为AaBBCc的个体杂交(三对基因分别位于三对同源染色体上)，产生后代表现型的种类是(　　)
A．4种 B．9种 C．8种 D．18种
听课记录：　
　
变式训练1　(2009·江苏卷，10)已知A与a、B与b、C与c 3对等位基因自由组合，基因型分别为AaBbCc、AabbCc的两个体进行杂交。下列关于杂交后代的推测，正确的是(　　)
A．表现型有8种，AaBbCc个体的比例为1/16
B．表现型有4种，aaBbcc个体的比例为1/16
C．表现型有8种，Aabbcc个体的比例为1/8
D．表现型有8种，aaBbCc个体的比例为1/16
2．加法原理：当一个事件出现时，另一个事件就被排除，这样的两个事件互为可斥事件，它们出现的概率为各自概率之和。
(1)原理：基因分离定律是____________的基础。
(2)思路：首先将____________问题转化为分离定律问题，计算两个事件独立出现的________，进而将两个事件________相加，即为________出现概率。
探究示例2　现有AaBb和Aabb两种基因型的豌豆个体自交，假设这两种基因型个体的数量和它们的生殖能力均相同，在自然状态下子一代中能稳定遗传的个体所占比例是(　　)
A．1/2 B．1/3 C．3/8 D．3/4
听课记录：　
　
变式训练2　番茄果实的红色对黄色为显性，两室对一室为显性。两对性状分别受两对同源染色体上的等位基因控制。育种者用纯合的具有这两对相对性状的亲本杂交，子二代中重组类型个体数占子二代总数的(　　)
A．7/8或5/8 B．9/16或5/16
C．3/8或5/8 D．3/8
3．自由组合定律：相关比例与变形
(1)正常情况
①AaBb?→双显∶一显一隐∶一隐一显∶双隐＝____________。
②测交：AaBb×aabb→双显∶一显一隐∶一隐一显∶双隐＝________。
(2)异常情况
序号
条件
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
________
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
________
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
________
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
________
3∶1
5
根据显性基因在基因型中的个数影响性状表现
AABB∶(AaBB、AABb)∶(AaBb、aaBB、AAbb)∶(Aabb、aaBb)∶aabb＝1∶4∶6∶4∶1
AaBb∶(Aabb、aaBb)∶aabb＝________
6
显性纯
合致死
AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝4∶2∶2∶1，其余基因型个体致死
AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝________
探究示例3　(2010·扬州月考)已知某种植物紫色和红色色素形成的生物化学途径是：
　　　　 A基因　　　　　　B基因
　　　　　 ↓　　　　　　　　↓
前体物质(白色)中间产物(红色)紫色物质
合成了红色中间产物就开红花，合成了紫色物质就开紫花，否则开白花。A(a)基因和B(b)基因分别位于两对同源染色体上，基因型为AaBb的植株自交，子一代植株的表现型及比例为(　　)
A．紫花∶红花∶白花＝9∶3∶4
B．紫花∶白花＝1∶1
C．紫花∶白花＝9∶7
D．紫花∶红花∶白花＝9∶6∶1
听课记录：　
　
变式训练3　两对相对性状的基因自由组合，如果F2的分离比可能为9∶7、9∶6∶1或15∶1，那么F1与双隐性个体测交，得到的分离比可能是(　　)
A．1∶3、1∶2∶1或3∶1
B．3∶1、4∶1或1∶3
C．1∶2∶1、4∶1或3∶1
D．3∶1、3∶1或1∶4
探究点二　果实各部分基因型与性状
观察下列图形，回答有关问题。
1．果皮(包括果肉)、种皮的基因型、表现型与________完全相同。
2．胚和胚乳的基因型取决于双亲的基因型，且无论是正交还是反交，________的基因型不变，而________的基因型改变。
思维拓展
1．胚由受精卵发育而来，基因型由父本、母本决定，由胚芽、子叶、胚轴、胚根组成。果皮由子房壁发育而来，种皮由珠被发育而来，两者基因型与母本相同。
2．受精卵中控制胚的性状的基因在胚(F1)形成时即已表达，而控制果皮、种皮的基因，则在F1长成结实(子)时才能表现。
探究示例4　豌豆灰种皮(G)对白种皮(g)为显性，黄子叶(Y)对绿子叶(y)为显性。每对性状的杂合子(F1)自交后代(F2)中，下列叙述正确的是(　　)
①F1植株上结的种子，灰种皮∶白种皮接近3∶1
②F1植株上结的种子，黄子叶∶绿子叶接近3∶1
③F1植株上结的种子，胚的基因型有9种
④F2植株上结的种子，灰种皮∶白种皮接近3∶1
A．②③④ B．②③
C．③④ D．①②④
听课记录：　
　
探究点三　遗传定律指导育种——杂交育种
阅读杂交育种的流程，完成填空：
思维拓展　在有性生殖过程中，由于非同源染色体上非等位基因遵循孟德尔自由组合定律，在F2代会出现不同于亲本的新品种，所以通过具有不同优良性状的两性亲本杂交，可获取所需优良品种。
探究示例5　(2010·泰州模拟)利用杂交育种方法，培育具有两个优良性状的新品种，下列相关说法错误的有(　　)
①材料的选择：所选的原始材料是人们在生产中多年栽培过的、分别具有我们所期望的个别性状、能稳定遗传的品种，一般是纯合子
②杂交一次，得F1是杂合子，不管在性状上是否完全符合要求，一般情况下，都不能直接用于扩大栽培
③让F1自交，得F2(性状的重新组合一般是在F2中出现)，选出在性状上符合要求的品种，这些品种的基因型有纯合子，也有杂合子
④把初步选出的品种进行隔离自交，根据F3是否出现性状分离，可以确定被隔离的亲本是否是纯合子
A．0项 B．1项 C．2项 D．3项
听课记录：　
　
1．基因型分别为ddEeFF和DdEeff的两种豌豆杂交，在3对等位基因各自独立遗传的条件下，其子代表现型不同于两亲本的个体数占全部子代的(　　)
A．1/4 B．3/8 C．5/8 D．3/4
2．(改编题)现有AaBbCC与aaBbCc两个体杂交(按自由组合定律遗传)，判断其子一代的表现型和基因型各多少种(　　)
A．2种表现型、12种基因型
B．4种表现型、9种基因型
C．2种表现型、4种基因型
D．4种表现型、12种基因型
3．人类中，显性基因D对耳蜗管的形成是必需的，显性基因E对听神经的发育是必需的；二者缺一，个体即聋。这两对基因分别位于两对常染色体上。下列有关说法，正确的是(多选)(　　)
A．夫妇中有一个耳聋，也有可能生下听觉正常的孩子
B．一方只有耳蜗管正常，另一方只有听神经正常的夫妇，只能生下耳聋的孩子
C．基因型为DdEe的双亲生下耳聋的孩子的几率为7/16
D．耳聋夫妇可以生下基因型为DdEe的孩子
4．(2010·南通检测)已知番茄红果和黄果(由A、a控制)、高茎和矮茎(由B、b控制)为两对相对性状，如图为用红果高茎番茄植株(AaBB)的花粉进行不同操作获得植株B、C的示意图，从中能得出的结论是(多选)(　　)
A．植株A为单倍体，用秋水仙素处理其种子或幼苗，即可获得植株B
B．植株B的基因型有两种
C．植株B与植株C相比，其优点是自交后代一般不会出现性状分离
D．该红果高茎番茄植株自交，所结果实颜色中红∶黄＝3∶1
5．某生物的三对等位基因(Aa、Bb、Cc)分别位于三对同源染色体上，且基因A、b、C分别控制①②③三种酶的合成，在三种酶的催化下可使一种无色物质经一系列转化变为黑色素。假设该生物体内黑色素的合成必须由无色物质转化而来，如下图所示：
现有基因型为AaBbCc的两个亲本杂交，出现黑色子代的概率为(　　)
A．1/64 B．8/64 C．9/64 D．27/64
6．数量性状通常显示出一系列连续的表型。现有控制植物高度的两对等位基因A、a和B、b，位于不同的同源染色体上。以累加效应决定植株的高度，且每个显性基因的遗传效应是相同的。纯合子AABB高50厘米，aabb高30厘米，这两个纯合子之间杂交得到F1，再自交得到F2，在F2中表现40厘米高度的个体基因型有几种(　　)
A．1种 B．2种 C．3种 D．4种
7．已知玉米某两对基因按照自由组合定律遗传，现有子代基因型及比例如下：
基因型
TTSS
TTss
TtSS
Ttss
TTSs
TtSs
比例
1
1
1
1
2
2
则双亲的基因型是(　　)
A．TTSS×TTSs B．TtSs×TtSs
C．TtSs×TTSs D．TtSS×TtSs
8．小麦高秆(D)对矮秆(d)为显性，抗病(T)对感病(t)为显性，两对基因可自由组合。现用DDTT与ddtt两个品系作亲本，在F2中选育矮秆抗病类型，其中最合乎理想的基因型在F2中所占比例为(　　)
A．1/16 B．2/16 C．3/16 D．4/16
9．(2010·镇江模拟)水稻高秆(T)对矮秆(t)为显性，抗病(R)对感病(r)为显性，这两对基因在非同源染色体上。现将一株表现型为高秆抗病的植株的花粉授给另一株表现型相同的植株，所得后代表现型如图所示。根据以上实验结果，判断下列叙述错误的是(　　)
A．以上后代群体的表现型有4种
B．以上后代群体的基因型有9种
C．以上两株亲本可以分别通过不同杂交组合获得
D．以上两株表现型相同的亲本，基因型不相同
10．(2011·泰州调研)某种植物的果实甜味(A)对酸味(a)为显性，子叶宽大(B)对狭窄(b)为显性，经研究证实A、a和B、b两对等位基因独立遗传，结合下边的植物杂交实验简图，判断下列说法中正确的是(　　)

A．果皮1的基因组成是aabb，种皮1的基因组成是AaBb
B．胚1的子叶将有宽大和狭窄两种类型果实
C．胚2发育成的植株的基因型有9种，但这些植株所结果实的味道有2种
D．果实2的味道有2种，且甜味对酸味的比例为3∶1
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
11.(2009·福建卷，27)某种牧草体内形成氰的途径为：前体物质→产氰糖苷→氰 。基因A控制前体物质生成产氰糖苷，基因B控制产氰糖苷生成氰。表现型与基因型之间的对应关系如下表：
表现型
有氰
有产氰糖
苷、无氰
无产氰糖苷、
无氰
基因型
A__B__(A和B同时存在)
A__bb(A存在，B不存在)
aaB__或aabb(A不存在)
(1)与氰形成有关的两对等位基因自由组合。若两个无氰的亲本杂交，F1均表现为有氰，则F1与基因型为aabb的个体杂交，子代的表现型及比例为________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)高茎与矮茎分别由基因E、e控制。亲本甲(AABBEE)和亲本乙(aabbee)杂交，F1均表现为有氰、高茎。假设三对等位基因自由组合，则F2中能稳定遗传的无氰、高茎个体占__________。
(3)以有氰、高茎与无氰、矮茎两个能稳定遗传的牧草为亲本，通过杂交育种，可能无法获得既无氰也无产氰糖苷的高茎牧草。请以遗传图解简要说明。
12．现有纯种紫色种皮和纯种白色种皮菜豆品系，请回答下列实验设计方案的相关问题：
(1)在以紫色种皮菜豆为母本和以白色种皮菜豆为父本的正反交实验中，当年母本植株上所结种子的种皮分别为________色、________色，此结果是否符合基因分离定律？________。为什么？_________________________________________________________ _______________。
(2)若上述性状是由核基因控制的，则求证紫色与白色性状的显隐性关系，并预测实验结果，说明相应结论。
①实验方案：(用遗传图解表示)
②预测结果得出结论：
如果______________________________________________________________________，
则________________________________________________________________________；
如果______________________________________________________________________，
则________________________________________________________________________。
专题学案20　遗传知识拓展与相关题型探究
课堂活动区
探究点一
1．(1)分离定律　(2)分离定律　(3)基因　两　Bb×bb
探究示例1　A　[各对等位基因独立遗传互不影响，运用乘法原理，后代表现型有2×1×2＝4种。]
变式训练1　D　[AaBbCc和AabbCc杂交，针对每一对等位基因进行研究，杂交后代表现型有2×2×2＝8种，其中AaBbCc个体的比例为1/2×1/2×1/2＝1/8，aaBbcc个体的比例为1/4×1/2×1/4＝1/32，Aabbcc个体的比例为1/2×1/2×1/4＝1/16，aaBbCc个体的比例为1/4×1/2×1/2＝1/16。]
2．(1)自由组合定律　(2)自由组合定律　概率　概率　同时
探究示例2　C　[AaBb个体自交产生可稳定遗传个体1/2×1/2＝1/4，Aabb个体自交产生稳定遗传个体1/2×1＝1/2，两种基因型个体在群体(亲代)中各占1/2，所以自然状态下，子一代中能稳定遗传的个体所占比例为1/4×1/2＋1/2×1/2＝3/8。]
变式训练2　C　[两对相对性状的纯合亲本杂交，有两种情况(设红色A，黄色a，两室B，一室b)：①AABB×aabb，②AAbb×aaBB，这两种情况杂交所得F1均为AaBb，F1自交所得F2中，A__B__(双显性：表现红色两室)占9/16，A__bb(一显一隐：表现红色一室)占3/16，aaB__(一隐一显：表现黄色两室)占3/16，aabb(双隐性：表现黄色一室)占1/16。若为AABB×aabb，则F2中重组类型(红色一室和黄色两室)占3/16＋3/16＝3/8；若为AAbb×aaBB，则F2中重组类型(红色两室和黄色一室)占9/16＋1/16＝5/8。]
3．(1)①9∶3∶3∶1　②1∶1∶1∶1　(2)1∶2∶1　1∶3　1∶1∶2　15∶1　1∶2∶1　1∶1∶1∶1
探究示例3　A　[基因型为AaBb的个体自交，正常情况下后代性状之比为9∶3∶3∶1，由于aa此时决定植株开白花，所以子一代植株的表现型及比例为紫花∶红花∶白花＝9∶3∶4。]
变式训练3　A　[本题是多基因决定一个性状的问题，分离比分别为9∶7，9∶6∶1和15∶1，说明F2的表现型分别是2种、3种、2种，这三个分离比都是9∶3∶3∶1的变形，故F1的基因型是AaBb；9∶7时基因型A__B__是一种性状，所占比例是9；A__bb、aaB__和aabb都是另一种性状，所占比例是7；所以AaBb与aabb杂交，产生AaBb∶aaBb∶Aabb∶aabb＝1∶1∶1∶1，即分离比为1∶3，以此类推。]
探究点二
1．母本　2.胚　胚乳
探究示例4　A　[控制种皮、子叶性状的基因均遵循孟德尔遗传定律，但表现的时间不同：与种皮有关的基因在胚萌发至个体成熟结子时表现；而与胚有关的基因在胚形成时即表现。]
探究点三
(1)选出即可留种　(2)纯化　不发生性状分离为止　隐性　纯合子
探究示例5　A　[杂交育种的过程：选择具有不同优良性状的纯合亲本杂交(得F1)→F1自交(得F2)→筛选所需性状的个体，因此题干四种说法都是正确的。]
课后练习区
1．C　[考查对基因自由组合定律的应用，由亲代基因型推导后代表现型及比例。运用分枝法写出子代的表现型及比例，可推断与亲本表现型相同的概率。
子代中除了ddE__Ff(占3/8)的表现型与亲本之一相同外，其他的都与亲本不同。]
2．D　[据基因的自由组合定律，三对相对性状的遗传，表现型：Aa×aa→2种，Bb×Bb→2种，CC×Cc→1种，共2×2×1＝4种；基因型：Aa×aa→2种，Bb×Bb→3种，CC×Cc→2种，共2×3×2＝12种。]
3．ACD　[基因组成D__E__为正常，D__ee、ddE__、ddee均耳聋；只有耳蜗管正常的基因组成D__ee，只有听神经正常的基因组成ddE__，DDee和ddEE婚配，后代会出现DdEe，听觉正常。]
4．BC　[基因型为AaBB的红果高茎番茄能产生的花粉有两种，即AB∶aB＝1∶1，故植株B有两种基因型，B项正确。A项错误，植株A是单倍体，高度不育，不能产生正常的种子，不能通过处理种子形成植株B。植株B为纯合子，而植株C可以有3种基因型(AABB、aaBB、AaBB)，因此C项正确。D项中该红果高茎番茄植株自交，所结果实的果皮部分由子房壁发育而来，子房壁细胞的基因型为AaBB，故果实的颜色为红色。]
5．C　[黑色子代的基因型是A__bbC__。Aa杂交产生A__的概率是3/4，Bb杂交产生bb的概率是1/4，Cc杂交产生C__的概率是3/4，因此A__bbC__占3/4×1/4×3/4＝9/64。]
解题技巧　分枝法解答遗传题
分枝法是用基因的分离定律来解决较为复杂的基因自由组合定律问题的方法
(1)原理
①基因自由组合定律是建立在基因分离定律基础上的，研究更多对相对性状的遗传规律，两者并不矛盾。
②概率论——乘法原理和加法原理
(2)应用(正推法——由亲代推断子代)
①推断产生配子的种类与比例，如：
YyRRTt?
②推断子代基因型和表现型的种类和比例，如：
→
→
6．C　[AABB和aabb杂交，F2有四种表现型：A__B__、A__bb、aaB__、aabb。纯合子AABB高50厘米，aabb高30厘米，可见每个显性基因控制的高度是5厘米。F2中表现40厘米应在30厘米的基础上增加10厘米，具有2个显性基因，基因型有AaBb、AAbb、aaBB。]
7．C　[子代TT∶Tt＝1∶1，因此亲代控制该性状的基因型为TT×Tt，子代SS∶Ss∶ss＝1∶2∶1，因此亲代控制该性状的基因型为Ss×Ss，因此亲代基因型是TtSs×TTSs。]
8．A　[这是基因自由组合定律在育种工作中的应用，要选育矮秆抗病类型，即选基因型为ddTt和ddTT的个体，但最合乎理想的必须能够稳定遗传，即纯合子，从而将题目转化为求ddTT个体在F2中所占的比例。
则其所占比例为1/4×1/4＝1/16]
9．D　[据图分析高秆∶矮秆＝3∶1?亲代基因型为Tt和Tt；抗病∶感病＝3∶1?亲代基因型为Rr和Rr，即双亲皆为TtRr，D选项错。]
10．C
11．(1)有氰∶无氰＝1∶3(或有氰∶有产氰糖苷、无氰∶无产氰糖苷、无氰＝1∶1∶2)
(2)3/64
后代中没有符合要求的aaB__E__或aabbE__ 的个体
解析　分析图表，可以得到如下流程图：

(1)由题意可知，F1的基因型为AaBb，两亲本基因型为AAbb和aaBB。F1与aabb杂交，后代中AaBb占1/4，能产氰，其余的三种基因型都不能产氰。(2)先分析有氰和无氰这一对相对性状，在F2中能稳定遗传的无氰个体占3/16；再分析高茎和矮茎这一对相对性状，F2中能稳定遗传的高茎占1/4，故F2中能稳定遗传的无氰、高茎个体占3/16×1/4＝3/64。(3)能稳定遗传的有氰、高茎亲本的基因型为AABBEE，若无氰、矮茎的基因型为AAbbee，F1代基因型为AABbEe。而无氰也无产氰糖苷的高茎牧草的基因型为aaB__E__或aabbE__，通过F1代自交无法获得这两种基因型的个体。
12．(1)紫　白　符合　种皮是母本植株的结构
(2)①P：紫色(♀)×白色(♂)　　白色(♀)×紫色(♂)
↓ ↓
F1 F1
↓自交 ↓自交
收获种子 收获种子
②F1产生种子的种皮颜色均为紫色　紫色为显性性状，白色为隐性性状　F1产生种子的种皮颜色均为白色　白色为显性性状，紫色为隐性性状
学案21　基因在染色体上和伴性遗传
考纲要求　伴性遗传(Ⅱ)。
一、萨顿的假说
1．推论：基因是由______携带着从亲代传递给下一代的。即：基因位于______上。
2．理由：基因和染色体行为存在着明显的平行关系。
(1)______在杂交过程中保持完整性和独立性。______在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构。
(2)在体细胞中基因成对存在，染色体也是成对的。在配子中只有成对基因中的一个，也只有成对染色体中的一条。
(3)体细胞中成对的基因一个来自____，一个来自____，同源染色体也是如此。
(4)__________在形成配子时自由组合，____________在减数第一次分裂后期也是自由组合的。
3．研究方法：________法。
二、基因位于染色体上的实验证据
1．实验者：________。
2．实验材料：________
(1)特点：体积小，易饲养，________，________，易观察。
(2)染色体组成：①雌果蝇：3对常染色体＋1对性染色体(用________表示)。②雄果蝇：3对常染色体＋1对性染色体(用________表示)。
3．基因与染色体的关系
基因在染色体上呈________排列，每条染色体上有许多个基因。
想一想　所有生物都有性染色体吗？
　
　
比一比　(1)基因在染色体上提出者和证明者分别是谁？
(2)类比推理与假说—演绎法的结论都正确吗？
　
三、伴性遗传
1．人类红绿色盲症(伴X隐性遗传)
(1)相关表现型及基因型
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
________
XBY
______
(2)遗传特点
①男患者________女患者。
②女患者的________一定患病。
③有________遗传现象。
2．抗维生素D佝偻病(伴X显性遗传)
(1)患者的基因型
①女性：________和________。
②男性：________。
(2)遗传特点
①女患者________男患者。
②具有____________的现象。
③男患者的__________一定患病。
思考　显性遗传病与隐性遗传病相比，哪一种发病率高？
　
　
探究点一　萨顿的假说及实验证据
1．萨顿假说的内容是什么？假说依据主要体现在哪几个方面？
　
　
　
2．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)果蝇的杂交实验
上述杂交实验结果表明：①果蝇的红眼和白眼是受__________________；
②发现的新问题是______________________________。
(2)摩尔根的假说：__________________________________________________________。如下图：
(3)摩尔根设计了________实验，进一步验证了他的上述假说是正确的。
思维拓展
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。
探究示例1　(2010·郓城一中模拟)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：____________。
听课记录：　
　
探究点二　伴性遗传
分析典型系谱图，完成填空：
1．伴X隐性遗传
(1)实例：人类红绿色盲症、血友病、果蝇的白眼遗传。
(2)典型系谱图
(3)遗传特点
①具有____________现象；②患者中________；③女患者的__________一定是患者，简记为“女病，父子病”；④正常男性的母亲及女儿一定正常，简记为“男正，母女正”。
2．伴X显性遗传病
(1)实例：抗维生素D佝偻病。
(2)典型系谱图
(3)遗传特点
①具有____________现象；②患者中________________；③男患者的________________一定为患者，简记为“男病，母女病”；④正常女性的父亲及儿子一定正常，简记为“女正，父子正”。
3．伴Y遗传
(1)实例：人类外耳道多毛症。
(2)典型系谱图
(3)遗传特点
①致病基因只位于Y染色体上，无显隐性之分，患者后代中____________，女性全正常。简记为“男全病，女全正”。②致病基因由父亲传给儿子，儿子传给孙子，具有世代连续性，也称________，简记为“父传子，子传孙”。
思维拓展　性染色体的活动规律与常染色体是一致的，也符合基因的分离定律和自由组合定律。上述图解中，我们只写了与性别有关的染色体XX、XY，其实，在减数分裂时，还有常染色体同时在活动，即：44＋XX→22＋X(卵)；44＋XY→22＋X(精子)或22＋Y(精子)。
探究示例2　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
听课记录：　
　
题组一　基因在染色体上
1．(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
2．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
3．科学的研究方法是取得成功的关键，假说—演绎法和类比推理是科学研究中常用的方法。下面是人类探明基因神秘踪迹的历程：①孟德尔的豌豆杂交实验：提出遗传因子(基因)；②萨顿研究蝗虫的精子和卵细胞形成过程中提出假说：基因在染色体上；③摩尔根进行果蝇杂交实验找到基因在染色体上的实验证据。他们在研究的过程所使用的科学研究方法依次为(　　)
A．①假说—演绎法　②假说—演绎法　③类比推理
B．①假说—演绎法　②类比推理　③类比推理
C．①假说—演绎法　②类比推理　③假说—演绎法
D．①类比推理　②假说—演绎法　③类比推理
4．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
5．关于性别决定与伴性遗传的叙述，不正确的是(多选)(　　)
A．红绿色盲基因和它的等位基因分别位于人类的X和Y染色体上
B．母亲是红绿色盲基因的携带者，由于交叉遗传，儿子一定患红绿色盲
C．人类的精子中染色体的组成是22＋X或22＋Y
D．性染色体上的基因表达产物只存在于生殖细胞中
6．某种遗传病受一对等位基因控制，请据下图判断该病遗传方式和有关基因型(　　)
A．伴X染色体隐性遗传，Ⅱ1为纯合子
B．伴X染色体隐性遗传，Ⅱ4为杂合子
C．常染色体隐性遗传，Ⅱ4为纯合子
D．常染色体隐性遗传，Ⅱ1为杂合子
7．为了鉴定下图中男孩8与本家族的亲缘关系，下列方案最科学的是(　　)
A．比较8与1的常染色体DNA序列
B．比较8与3的X染色体DNA序列
C．比较8与5的Y染色体DNA序列
D．比较8与2的X染色体DNA序列
8．已知果蝇红眼(A)和白眼(a)由位于X染色体上Ⅰ区段(与Y染色体非同源区段)上的一对等位基因控制，而果蝇刚毛(B)和截毛(b)由X和Y染色体上Ⅱ区段(同源区段)上的一对等位基因控制，且突变型都是隐性性状。下列分析正确的是(　　)
A．若纯种野生型雄果蝇与突变型雌果蝇杂交，则F1中不会出现截毛
B．若纯种野生型雄果蝇与突变型雌果蝇杂交，则F1中不会出现白眼
C．若纯种野生型雌果蝇与突变型雄果蝇杂交，则F1中会出现截毛
D．若纯种野生型雌果蝇与突变型雄果蝇杂交，则F1中会出现白眼
题组三　应用提升
9．如图所示为甲、乙两种遗传病的家族系谱图(Ⅱ1不携带致病基因)。下列有关甲、乙两种遗传病和人类遗传的叙述，不正确的是(　　)
A．从系谱图中可以看出，甲病的遗传方式为常染色体上的显性遗传，乙病的遗传方式为X染色体上的隐性遗传
B．若Ⅲ1与Ⅲ5结婚，生患病男孩的概率为1/8
C．若Ⅲ1与Ⅲ4结婚，生两病兼发孩子的概率为1/24
D．若Ⅲ1与Ⅲ4结婚，后代中只患甲病的概率为7/12
10．(2011·无锡调研)自然状况下，鸡有时会发生性反转，如母鸡逐渐变成公鸡。已知鸡的性别由性染色体决定。如果性反转公鸡的染色体组成(ZW)并没有改变，所以其与正常母鸡交配，并产生后代，后代中母鸡与公鸡的比例是(　　)
A．1∶0 B．1∶1 C．2∶1 D．3∶1
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
11.(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：_________________________________________________________ ___________________________________________________________________________。
(4)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：_________________________________________________________________ __________________________________________________________________________。
学案21　基因在染色体上和伴性遗传
课前准备区
一、1.染色体　染色体　2.(1)基因　染色体　(3)父方　母方　(4)非等位基因　非同源染色体　3.类比推理
二、1.摩尔根　2.果蝇　(1)繁殖快　染色体少　(2)①XX　②XY　3.线性
想一想　并不是所有生物都有性染色体，如小麦、玉米等。
比一比　(1)萨顿；摩尔根。(2)前者不一定正确，后者一定正确。
三、1.(1)XbXb　XbY　(2)①多于　②父亲和儿子　③隔代交叉　2.(1)①XDXD　XDXd　②XDY　(2)①多于　②世代连续　③母亲和女儿
思考　显性遗传病发病率高。
课堂活动区
探究点一
1．假说的内容是：基因位于染色体上。
假说依据主要体现在：
(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，也有相对稳定的形态结构。
(2)在体细胞中基因成对存在，如分离定律中的基因(DD、Dd、dd)。体细胞中的同源染色体中一条来自父方，一条来自母方，染色体也是成对存在的。在配子中只有成对基因中的一个，同样也只有成对染色体中的一条。
(3)雌雄配子结合成为受精卵，进而发育成个体。故体细胞核中的基因一半来自父方，一半来自母方。同源染色体也是如此。
(4)由自由组合定律可知，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是自由组合的。
2．(1)①一对等位基因控制的　②白眼性状的表现总是与性别相联系
(2)若控制眼色的基因位于X染色体上，Y染色体上没有它的等位基因　(3)测交
探究示例1　(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
探究点二
1．(3)①隔代交叉遗传　②男多女少　③父亲及儿子
2．(3)①连续遗传　②女多男少　③母亲及女儿
3．(3)①男性全为患者　②限雄遗传
探究示例2　C　[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。]
构建知识网络
基因　性染色体　伴X显性　红绿色盲　常染色体
课后练习区
1．ABC
2．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。
3．C
4．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。]
5．ABD　[红绿色盲基因是在X染色体上的隐性致病基因，Y上没有它的等位基因。母亲是携带者，儿子患色盲的概率应该是1/2。性染色体的基因表达的产物不只存在于生殖细胞中，如色盲基因就位于性染色体上，它控制的性状是视觉。]
6．D　[由Ⅱ3和Ⅱ4生出Ⅲ2患者可以判断该疾病为隐性遗传病，且女患者Ⅰ2的儿子正常、Ⅲ2的父亲正常，所以该病不是伴X染色体遗传，属于常染色体遗传。由于Ⅱ1的母亲为患者且她本人正常，所以Ⅱ1为杂合子。]
7．C
8．A　[分析题意可知，纯种野生型雄果蝇(XBYB)与突变型雌果蝇(XbYb)杂交，子代为XBXb(刚毛)和XbYB(刚毛)，A正确。纯种野生型雄果蝇(XAY)与突变型雌果蝇(XaXa)杂交，子代为XAXa(红眼)和XaY(白眼)，B错误。纯种野生型雌果蝇(XBXB)与突变型雄果蝇(XbYb)杂交，子代为XBXb(刚毛)和XBYb(刚毛)，C错误。纯种野生型雌果蝇(XAXA)与突变型雄果蝇(XaY)杂交，子代为XAXa(红眼)和XAY(红眼)，D错误。]
知识延伸　X、Y染色体上同源区段和非同源区段与伴性遗传的关系
(1)人的性染色体上不同区段图析：
X和Y染色体有一部分是同源的(图中Ⅰ区段)，该部分基因互为等位基因；另一部分是非同源的(图中的Ⅱ—1、Ⅱ—2区段)，该部分基因不互为等位基因。
(2)基因所在区段位置与相应基因型对应关系
提醒　①基因在Ⅰ、Ⅱ－1、Ⅱ－2任何区段上都与性别有关，在男性、女性中的发病率都不相同。
②若将上图改为果蝇的性染色体，应注意大而长的为Y染色体，短而小的为X染色体，且在描述时注意“雌雄”与人的“男女”区别、“杂交”与人的“婚配”区别。
③若将上图改为“ZW型性染色体”，注意Z与X的对应，W与Y的对应关系。
9．C　[由图中Ⅱ5和Ⅱ6患甲病，所生女儿Ⅲ3正常，可知甲病的遗传方式为常染色体上的显性遗传。Ⅱ1不携带致病基因，所生儿子患有乙病，可知乙病的遗传方式为X染色体上的隐性遗传。设甲病由基因A、a控制，乙病由基因B、b控制，则Ⅲ1的基因型为1/2aaXBXB、1/2aaXBXb，Ⅲ5的基因型为aaXBY，他们生出患病男孩(基因型为aaXbY)的概率为1/2×1/4＝1/8。单纯考虑甲病，Ⅲ1的基因型为aa，Ⅲ4的基因型为1/3AA、2/3Aa，故后代患甲病的概率为2/3；单纯考虑乙病，Ⅲ1的基因型为1/2XBXB、1/2XBXb，Ⅲ4的基因型为XBY，故后代患乙病的概率为1/2×1/4＝1/8，可知生两病兼发孩子的概率为2/3×1/8＝1/12；只患甲病的概率为2/3－1/12＝7/12。]
易错警示　“男孩患病”和“患病男孩”的概率计算
(1)位于常染色体上的遗传病
如果控制遗传病的基因位于常染色体上，由于常染色体与性染色体是自由组合的，在计算“患病男孩”与“男孩患病”的概率时遵循以下规则：
患病男孩的概率＝患病孩子的概率×1/2
男孩患病的概率＝患病孩子的概率
(2)位于性染色体上的遗传病
如果控制遗传病的基因位于性染色体上，由于该性状与性别联系在一起，所以在计算“患病男孩”与“男孩患病”的概率时遵循伴性遗传规律，即从双亲基因型推出后代的患病情况，然后再按以下规则：
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＝患病男孩在后代男孩中的概率
10．C　[公鸡性染色体组成为ZZ，母鸡性染色体组成ZW，性反转公鸡的染色体组成(ZW)并没有改变，所以其与母鸡交配后，后代中ZW∶ZZ＝2∶1。]
11．(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。
学案22　遗传规律归纳与集训
命题规律　从近三年高考生物试题看，本专题的知识点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。“分离定律与自由组合定律”内容比较多，除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等内容，还要会运用基因分离和自由组合定律解释一些遗传现象。对伴性遗传的考查，主要是结合遗传系谱图或相关图表，考查遗传方式的判断，综合考查遗传的规律和伴性遗传的特点。
命题角度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。
命题形式上，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　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2012年的考查热点，难度系数在0.5左右。
一、遗传系谱图中遗传病类型的判断
分析各典型系谱图，完成填空：
第一步：确定是否是伴Y染色体遗传病
(1)典型系谱图
(2)判断依据：所有患者均为________，无________患者，则为伴Y染色体遗传病，否则不是。
第二步：确定是否是细胞质遗传病
(1)典型系谱图
(2)判断依据：只要母病，子女全________；母正常，子女全________，则为细胞质遗传，否则不是。
第三步：判断显隐性
(1)双亲正常，子代有患者，为______性，即______。(图1)
(2)双亲患病，子代有正常，为______性，即______。(图2)
(3)亲子代都有患者，无法准确判断，可先假设，再推断。(图3)
第四步：确定是否是伴X染色体遗传病
(1)隐性遗传病
①女性患者，其父或其子有________，一定是常染色体遗传。(图4、5)
②女性患者，其父和其子都________，可能是伴X染色体遗传。(图6、7)
(2)显性遗传病
①男性患者，其________有正常，一定是常染色体遗传。(图8)
②男性患者，其母和其女都________，可能是伴X染色体遗传。(图9、10)
第五步：若系谱图中无上述特征，只能从可能性大小推测。
(1)典型图解
(2)若该病在代与代之间呈连续遗传，则最可能为______遗传病；若在系谱图中隔代遗传，则最可能为________遗传病，再根据患者性别比例进一步确定。
此步判断方法常用于文字材料题。
探究示例1　(2011·福州质检)以下为遗传系谱图，2号个体无甲病致病基因。下列有关说法，正确的是(　　)
A．甲病不可能是伴X隐性遗传病
B．乙病是伴X显性遗传病
C．患乙病的男性一般多于女性
D．1号和2号所生的孩子可能患甲病
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二、遗传规律的验证方法
1．自交法
(1)自交后代的分离比为________，则符合基因的分离定律，由位于一对同源染色体上的________等位基因控制。
(2)若F1自交后代的分离比为________，则符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的________等位基因控制。
2．测交法
(1)若测交后代的性状分离比为________，则符合基因的分离定律，由位于________同源染色体上的一对等位基因控制。
(2)若测交后代的性状分离比为________，则符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的________等位基因控制。
探究示例2　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。
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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)若花粉有两种表现型，比例为1∶1，则符合________，由位于________________________________控制。
(2)若花粉有四种表现型，比例为1∶1∶1∶1，则符合_____________ ___________________________________________________________。
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________种表现型，比例为________，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)培养产生的花粉，得到的单倍体植株若有________种表现型，比例为________，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。
探究示例3　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：_______________________________________________________________ ___________________________________________________________________________。
听课记录：　
　
三、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：应选用________性雌性个体与________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________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________遗传。
(2)已知雌雄个体均为纯合子：用正交和反交的结果进行比较，若正、反交结果相同，与______无关，则是________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________明显相关，则是____________遗传。
探究示例4　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。
听课记录：　
　
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：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______________________。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________________。
探究示例5　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。
听课记录：　
　
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
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________定律，说明控制某两对相对性状的两对等位基因位于________________；反之，则可能是位于________________。
探究示例6　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。
听课记录：　
　
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若正反交结果不同，且子代始终与母方相同，则为____________。
②若正反交结果相同，则为____________。
探究示例7　(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
听课记录：　
　
四、关注遗传学中的某些配子致死、表型模拟等“例外”现象
在近两年高考试题中，遗传学中某些“例外”现象，如：“显(隐)性纯合致死”、“不完全显性遗传”、“基因互作”、“表型模拟”等，也常常作为(或者可作为)能力考查的命题材料。
探究示例8　假设某隐性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。
听课记录：　
　
题组一　遗传系谱图类题
1．(2010·苏州模拟)下图为某家族遗传病系谱图，下列分析正确的是(多选)(　　)
A．该遗传病为常染色体显性遗传
B．该遗传病男性患者多于女性
C．Ⅰ2一定为杂合子
D．若Ⅲ7与Ⅲ8结婚，则子女患病的概率为2/3
2．(2011·黄冈高三月考)下图所示遗传系谱中有甲(基因设为D、d)、乙(基因设为E、e)两种遗传病，其中一种为红绿色盲症。下列有关叙述中正确的是(　　)
A．甲病基因位于X染色体上，乙病基因位于常染色体
B．Ⅱ6的基因型为DdXEXe，Ⅱ7的基因型为EeXdY
C．Ⅱ7和Ⅱ8生育一个两病兼患的男孩的几率为1/8
D．若Ⅲ11和Ⅲ12婚配，后代两病皆不患的几率为2/3
题组二　基因的位置
3．(2011·龙岩质检)用纯种的黑色长毛狗与白色短毛狗杂交，F1全是黑色短毛。F1代的雌雄个体相互交配，F2的表现型如下表所示。据此表可判断控制这两对相对性状的两对基因位于(　　)
黑色短毛
黑色长毛
白色短毛
白色长毛
♀
42
19
14
6
♂
47
12
15
5
A.一对同源染色体上
B．一对姐妹染色单体上
C．两对常染色体上
D．一对常染色体和X染色体上
4．人的X染色体和Y染色体大小、形态不完全相同，但存在着同源区(Ⅱ)和非同源区(Ⅰ、Ⅲ)(如下图所示)。由此可以推测(　　)
A．Ⅱ片段上有控制男性性别决定的基因
B．Ⅱ片段上某基因控制的遗传病，患病率与性别有关
C．Ⅲ片段上某基因控制的遗传病，患者全为女性
D．Ⅰ片段上某隐性基因控制的遗传病，女性患病率高于男性
题组三　遗传中的例外
5．(2011·连云港月考)狗毛颜色褐色由b基因控制，黑色由B基因控制。I和i是位于另一对同源染色体上的一对等位基因，I是抑制基因，当I存在时，B、b均不表现颜色，而产生白色。现有褐色狗(bbii)和白色狗(BBII)杂交，产生的F2中黑色∶白色为(　　)
A．1∶3 B．3∶1 C．1∶4 D．4∶1
6．已知果蝇的长翅(A)对残翅(a)为显性、灰身(B)对黑身(b)为显性，两对等位基因在两对常染色体上，且基因B具有纯合致死效应。现用长翅黑身果蝇和残翅灰身果蝇杂交，F1为长翅灰身和长翅黑身，比例为1∶1。当F1的灰身长翅果蝇彼此交配时，其后代表现型有四种，这四种表现型的比例为(　　)
A．9∶3∶3∶1 B．3∶1
C．6∶3∶2∶1 D．3∶3∶1∶1
7．(2010·宿迁期中检测)某种鼠中，皮毛黄色(A)对灰色(a)为显性，短尾(B)对长尾(b)为显性。基因A或b纯合会导致个体在胚胎期死亡。两对基因位于常染色体上，相互间独立遗传。现有一对表现型均为黄色短尾的双杂合雌、雄鼠交配，发现子代部分个体在胚胎期致死。则理论上子代中成活个体的表现型及比例为(　　)
A．均为黄色短尾
B．黄色短尾∶灰色短尾＝2∶1
C．黄色短尾∶灰色短尾＝3∶1
D．黄色短尾∶灰色短尾∶黄色长尾∶灰色长尾＝6∶3∶2∶1
题组四　应用提升
8．无尾猫是一种观赏猫。猫的无尾、有尾是一对相对性状，其遗传符合基因的分离定律。为了选育纯种的无尾猫，让无尾猫自交多代，但发现每一代中总会出现约1/3的有尾猫，其余均为无尾猫。由此推断错误的是(多选)(　　)
A．猫的有尾性状是由显性基因控制的
B．自交后代出现有尾猫是基因突变所致
C．自交后代无尾猫中既有杂合子又有纯合子
D．无尾猫与有尾猫杂交后代中无尾猫约占1/2
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
答 案
9.某生物兴趣小组有一些能够稳定遗传的高茎、豆荚饱满和矮茎、豆荚不饱满两个品系的豌豆，假如你是该兴趣小组的成员，并希望通过遗传学杂交实验探究一些遗传学问题。
(1)可以探究的问题有：
问题1：控制两对相对性状的基因是否分别遵循基因的分离定律。
问题2：______________________________________________________________ ______。
(2)请设计一组最简单的实验方案，探究上述遗传学问题：(不要求写出具体操作方法)
①________________________________________________________________________；
观察和统计F1的性状及比例；保留部分F1种子。
②____________________________；观察和统计F2的性状及比例。
(3)实验结果：
①F1全部表现为高茎、豆荚饱满；
②F2的统计数据：
表现型
高茎、豆荚饱满
高茎、豆荚不饱满
矮茎、豆荚饱满
矮茎、豆荚不饱满
比例
66%
9%
9%
16%
(4)实验分析：
①F2中________________________，所以高茎和矮茎、豆荚饱满和豆荚不饱满分别是由一对等位基因控制的，并遵循孟德尔的基因分离定律。
②F2四种表现型的比例不是9∶3∶3∶1，所以控制上述两对相对性状的非等位基因________________________________________________________________________。
(5)①实验证明，在F2中，能稳定遗传的高茎、豆荚饱满的个体和矮茎、豆荚不饱满的个体的比例都是16%，所以，你假设F1形成的配子，其种类和比例是________。(D和d表示高茎和矮茎基因；E和e表示豆荚饱满和豆荚不饱满)请设计一个实验验证你的假设，并用遗传图解分析实验预期。
②你认为下图中______________图解能正确解释形成重组配子的原因。
专题学案22　遗传规律归纳与集训
课堂活动区
一、第一步：(2)男性　女性　第二步：(2)病　正常　第三步：(1)隐　无中生有　(2)显　有中生无　第四步：(1)①正常　②患病　(2)①母或其女　②患病　第五步：(2)显性　隐性　相当　相当　女多于男　男多于女
探究示例1　A　[由系谱图判断，甲病为常染色体隐性遗传病。乙病为常染色体显性遗传病，男女患病几率均等，因2号无甲病致病基因，为显性纯合子(仅对甲病而言)，所以其后代不可能患甲病。]
二、1.(1)3∶1　一对　(2)9∶3∶3∶1　两对
2．(1)1∶1　一对　(2)1∶1∶1∶1　两对
探究示例2　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．(1)分离定律　一对同源染色体上的一对等位基因
(2)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．(1)两　1∶1　(2)四　1∶1∶1∶1
探究示例3　(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。
三、1.(1)隐　显　常　伴X　(2)性别　常染色体　性别　伴X
探究示例4　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．X、Y染色体上的同源区段　X染色体上
探究示例5　
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．自由组合　两对同源染色体上　一对同源染色体上
探究示例6　(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)正反交　①细胞质遗传　②细胞核遗传
探究示例7　D

探究示例8　①让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)　Ⅰ：F2中雄蝇占1/3(或：F2中雌∶雄＝2∶1)　Ⅱ：F2中雄蝇占的比例介于1/3与1/2之间(或：F2中雌∶雄在1∶1～2∶1之间)
Ⅲ：F2中雄蝇占1/2(或：F2中雌∶雄＝1∶1)
解析　若X染色体上未发生隐性致死突变，则该果蝇与正常雌果蝇杂交获得F1，F1雌雄个体随机交配产生的F2中雌雄个体比例为1∶1。若X染色体上发生了隐性致死突变，且为完全致死突变，则按上述方法获得的F2中雌雄个体之比为2∶1。若发生了隐性致死突变，但是为不完全致死突变，则同样方法获得的F2中雌雄个体之比应介于2∶1～1∶1之间。
课后练习区
1．ACD　[由5、6号得病而9号女儿正常得出该病为常染色体显性遗传病，则男女得此病的几率相等。]
规律方法　遗传系谱图题的解题思路
(1)首先判断系谱图中各种遗传病的遗传方式[判断显隐性→判断基因位置(Y、X、常，细胞质)]
(2)其次相关个体的基因型(依据基因型与表现型的关系和亲子代间基因的传递规律)，若相关个体基因型不能确定，还要推算其为某种基因型的概率。
(3)最后利用“分枝法”思路计算相关概率
①概率求解范围的确认
a．在所有后代中求某种病的概率：不考虑性别，凡其后代都属于求解范围。
b．只在某一性别中求某种病的概率：避开另一性别，只求所在性别中的概率。
c．连同性别一起求概率：此种情况性别本身也属于求解范围，如常染色体遗传病应先将性别的出生率(1/2)列入范围，再在该性别中求概率。
②用集合论的方法解决两种病的患病概率问题
当两种遗传病(如甲病和乙图)之间具有“自由组合”关系时，可先计算出患甲病和乙病的概率(分别为m、n)，再用图解法计算相关患病概率，根据乘法原理有：
两病兼患概率＝患甲病概率×患乙病概率＝mn
只患甲病概率＝患甲病概率－两病兼患概率＝m－mn＝m(1－n)
只患乙病概率＝患乙病概率－两病兼患概率＝n－mn＝n(1－m)
只患一种病概率＝只患甲病概率＋只患乙病概率－两病兼患概率＝m＋n－2mn＝m(1－n)＋n(1－m)
患病概率＝患甲病概率＋患乙病概率－两病兼患概率＝m＋n－mn＝1－(1－m)(1－n)
正常概率＝(1－患甲病概率)×(1－患乙病概率)或1－患病概率＝(1－m)(1－n)＝1－(m＋n－mn)
2．D　[由Ⅱ7、Ⅱ8和Ⅲ13可知，甲为常染色体隐性遗传病，Ⅱ7基因型为DdXeY，Ⅱ8为DdXEXe，故Ⅱ7和Ⅱ8生育一个两病皆患的男孩为ddXbY，概率1/4×1/4＝1/16，D项中用1－患甲病概率－患乙病概率＋甲乙病都患的概率，即可得两病皆不患的几率。]
易错警示　关于“两大定律相关实验”的几点提醒
(1)看清是探究性实验还是验证性实验，验证性实验不需要分情况讨论，直接写结果或结论，探究性实验则需要分情况讨论。
(2)看清题目中给定的亲本情况，确定用自交还是测交。自交只需要一个亲本即可，而测交则需要两个亲本。
(3)不能用分离定律的结果证明基因是否符合自由组合定律，因为两对等位基因不管是分别位于两对同源染色体上还是位于一对同源染色体上，在单独研究时都符合分离定律，都会出现3∶1或1∶1这些比例，没法确定基因的位置也就没法证明是否符合自由组合定律。
(4)如果知道性状的显隐性，还可根据测交后代是否符合基因的自由组合定律来判断多对基因是否位于同一对同源染色体上。
3．C　[分析表格中的数据，F2中黑色∶白色＝(42＋19＋47＋12)∶(14＋6＋15＋5)＝3∶1，F2中短毛∶长毛＝(42＋47＋14＋15)∶(19＋12＋6＋5)＝3∶1，且每种性状在雌雄中个体数相当，所以这两对基因位于两对常染色体上。]
归纳提升　有关确定基因位置相关实验的几点提醒
(1)看清实验材料是植物还是动物；植物一般为雌雄同株无性别决定，其基因位置只有两种情况——细胞质和细胞核基因；但有些植物为XY型性别决定的雌雄异株植物，则基因位置分三种情况；动物一般为雌雄异体，则基因位置分三种情况。
(2)遗传材料中常考动植物类型
①常考查的雌雄同株植物有豌豆、小麦、玉米、黄瓜等，其基因位置只有两种情况——细胞质和细胞核基因。
②常考查的雌雄异株(XY型性别决定)的植物有女娄菜、大麻、石刀板菜、杨树、柳树、银杏等基因位置分三种情况——细胞质、细胞核内的X染色体和常染色体。
③动物一般为雌雄异体，注意常考两种性别决定——XY型(如人、果蝇和其它未明确说明但不是ZW型性别决定的动物)和ZW型(常考查的包括鸡在内的鸟类和一些昆虫如家蚕等)。
4．B　[分析图示可知，Ⅲ片段上有控制男性性别决定的基因；Ⅰ片段上某隐性基因控制的遗传病，男性患病率应高于女性；由于Ⅲ片段为X、Y染色体的非同源区，所以Ⅲ片段上某基因控制的遗传病，患者全为男性；尽管Ⅱ片段为X、Y染色体的同源区，但Ⅱ片段上某基因控制的遗传病与常染色体遗传并不相同，有时男性患病率并不等于女性，如①XaXa×XAYa后代中所有显性个体均为女性，所有隐性个体均为男性；②XaXa×XaYA后代中所有显性个体均为男性，所有隐性个体均为女性。]
5．C　[根据题意可写出遗传图解如下：
P bbii　　×　BBII
褐色　　　　白色
↓
F1 BbIi
↓
F2：9B__I__　　 3B__ii　　3bbI__　　1bbii
白色　　　　 黑色　　　白色　　　褐色
由此可见F2中黑色∶白色为3∶12，即1∶4。]
6．C　[由题意可知，亲代的基因型为AAbb和aaBb，F1长翅灰身果蝇的基因型为AaBb，当F1的长翅灰身果蝇彼此交配时，后代为长翅灰身∶长翅黑身∶残翅灰身∶残翅黑身＝9∶3∶3∶1，但基因B具有纯合致死效应，则四种表现型的比例为6∶3∶2∶1。]
7．B　[根据题干中的信息知表现型均为黄色短尾的亲代雌、雄鼠的基因型均为AaBb，AaBb×AaBb→1/16AABB、2/16AABb、2/16AaBB、4/16AaBb、1/16aaBB、2/16aaBb、1/16AAbb、2/16Aabb、1/16aabb。因为基因A或b纯合会导致个体在胚胎期死亡，所以子代中能存活的个体为2/16AaBB(黄色短尾)、4/16AaBb(黄色短尾)、1/16aaBB(灰色短尾)、2/16aaBb(灰色短尾)，所以选项B符合要求。]
8．ABC　[依题意可知：猫的无尾是显性性状，且表现出显性纯合致死。无尾猫自交后代中的无尾猫全部是杂合子，有尾猫的出现是隐性基因所致。无尾猫与有尾猫杂交属于测交，后代中无尾猫和有尾猫各约占1/2。]
9．(1)控制两对相对性状的基因是否遵循基因的自由组合定律　(2)①高茎豆荚饱满的豌豆和矮茎豆荚不饱满的豌豆杂交　②F1个体进行自交　(4)①高茎∶矮茎＝3∶1，豆荚饱满∶豆荚不饱满＝3∶1；且有性状的重组现象　②不遵循孟德尔的基因自由组合定律　(5)①DE∶De∶dE∶de＝4∶1∶1∶4　遗传图解如图所示
②A
解析　要探究控制两对相对性状的基因是否遵循基因的分离定律，就要设法观察杂合子自交或测交情况是否符合孟德尔分离定律的比例。正常情况下，DE∶De∶dE∶de＝1∶1∶1∶1，但是由于同源染色体的两条非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，使得配子基因型的比例发生了变化。稳定遗传就是纯合子，也就是DDEE、ddee的比例均是16%，DDEE来自配子DE和DE的结合，因此，DE的概率是4/10，同理推知de的概率是4/10，进而可以推出DE∶De∶dE∶de＝4∶1∶1∶4。验证个体的配子类型及其比例最好的方法就是测交法。书写图解时注意必要的文字说明和符号。重组配子的比例很低，因为其来源是同源染色体的两条非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，发生的时期是减数第一次分裂的四分体时期。
第八单元　生命活动的调节与免疫
学案33　人体的内环境与稳态
考纲要求　稳态的生理意义(Ⅱ)。
一、体内细胞生活在细胞外液中

想一想　内环境与细胞外液是同一概念吗？
　
二、细胞外液的渗透压和酸碱度

思考　血浆中的蛋白质(如血浆蛋白)容易通过毛细血管吗？
　
三、内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介
想到了吗　草履虫、细菌等单细胞生物是如何与外界发生物质交换的？
　
四、内环境稳态的重要性

五、内环境稳态的重要意义：机体进行正常生命活动的________条件。
探究点一　内环境组分与细胞外液理化性质
1．请完成体液及内环境各成分关系图解：
2．完成血浆主要成分的饼分式图解，并完成问题：
细胞外液本质上是一种盐溶液；类似于海水，这在一定程度上说明________________。
思维拓展
1．内环境的“内”与“外”是相对的。从细胞的角度看就是细胞外液；从人体的角度看相对人体的外界环境而言，细胞外液就是内环境，二者外延和内涵相同，只是名字不同而已。上述各环境间的联系表示如下：
2．内环境属于多细胞动物的一个概念，单细胞生物无所谓内环境。
3．汗液、尿液、消化液、泪液等虽然来自于体液，但它们只是在体内暂存，能与外界直接接触，不属于体液，也就不属于细胞外液(内环境)。
4．不同体细胞所处的内环境不同，如血细胞—血浆，毛细血管壁细胞—血浆、组织液等。
5．细胞外液
渗透压的大小取决于溶液中溶质微粒的数目，具体如下表：
溶质微粒数目
对水的吸引力
渗透压高低
越多
越大
越高
越少
越小
越低
探究示例1　下图表示胰腺组织局部结构模式图，关于该图的叙述中，错误的是(　　)
A．A液、B液和C液分别是组织液、血液和淋巴
B．A液、B液和C液组成人体细胞的体内生活环境——内环境
C．A液、B液和C液之间的关系可以表示为：
D．体液包括A液、B液和C液以及细胞内液
听课记录：　
　
探究点二　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：
由图示可知：
(1)________是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
(2)图中直接参与和内环境进行物质交换的系统有四个：________、________、________和________，器官有一个：________。
思维拓展
1．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。
2．某种物质出入细胞的过程分析
(1)小肠、肺、肾脏、毛细血管和毛细淋巴管的结构特点
①小肠：小肠内表面有丰富的小肠绒毛，绒毛内具有毛细血管和毛细淋巴管，绒毛壁、毛细血管壁和毛细淋巴管壁均由单层细胞构成，便于小分子物质通过它们而进入循环系统。
②肺的基本单位是肺泡，肺泡周围缠绕着丰富的毛细血管，肺泡壁和毛细血管壁一样，也是由单层细胞构成。
③肾脏的基本单位是肾单位，肾单位由肾小体和肾小管组成。肾小球壁、肾小管壁和毛细胞血管壁一样，由单层细胞组成，便于对血浆的过滤(形成原尿)和对原尿的重吸收。
④以上凡是单细胞构成的结构(小肠绒毛壁、毛细血管壁、毛细淋巴管壁、肺泡壁、肾小球壁、肾小管壁等)，物质通过时要经过两层细胞膜，4层磷脂分子层。
(2)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
探究示例2　(2011·黄冈月考)下图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四种器官，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、胰岛素、激素等通过①进入血液
C．②表示重吸收作用
D．Ⅳ表示的器官是皮肤
听课记录：　
　
探究点三　内环境稳态的重要性
理解稳态，完成下列填空：
1．内环境稳态的实质
(1)稳态不是绝对稳定而是________稳定。
(2)稳态的实质指内环境________保持相对稳定的状态。
2．内环境稳态的调节
(1)内环境稳态的调节是一种________调节，__________—________—________调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。在__________的调节下，机体各器官、系统分工合作，协调一致，共同维持内环境的稳定；________能发现并清除异物、外来病原微生物等引起内环境波动的因素。
(2)人体维持稳态的调节能力是____________的。当外界环境的变化过于强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。
3．内环境稳态的重要意义
____________是机体进行正常生命活动的必要条件，因为新陈代谢过程发生许多复杂的酶促反应，而酶促反应要求的理化条件是比较严格的。
思维拓展　生态系统乃至整个生物圈的组成，也处于一种相对稳定的状态，其稳态也是通过反馈调节作用来维持的。
探究示例3　(2010·泰州调研)人体内细胞外液构成的液体环境称为内环境，内环境的稳态是细胞生活所必需的。下列说法错误的是(　　)
A．渗透压的稳定遭到破坏，必然会引起代谢紊乱
B．pH和温度的稳定，都给酶正常发挥催化作用创造了条件
C．免疫系统识别并清除异物、外来病原微生物也是维持内环境稳态的机制
D．内环境稳态是在神经和体液调节的共同作用下维持的，体液调节占主导地位
听课记录：　
　
实验探究　生物体维持稳定的机制
1．实验原理
(1)细胞代谢会产生许多酸性物质(如H2CO3)，食物中常含有一些酸性和碱性物质，它们进入内环境后，因内环境中存在________，而使内环境的pH________大的偏移。
(2)通过比较向自来水、缓冲液(如Na2HPO4、KH2PO4等溶液)、生物组织中加入酸或碱后，________的变化反映出机体pH的调节机制。
2．实验流程
检测并记录初始pH→每滴入5滴0.1 mol/L HCl
或NaOH测定并记录一次pH，直至滴入30滴→以pH为纵轴、以酸或碱的滴数为横轴将记录数据作图→比较并得出结论。
3．实验对比分析
(1)表示用________对自来水的处理；
(2)表示________分别对缓冲液和生物材料的处理；
(3)表示用________对自来水的处理。
结论：无论滴加HCl还是NaOH溶液，生物材料的pH________________。
比较以上三条曲线变化规律可知：_________________________________________。
探究示例4　(2011·常州质检)通过研究发现，人的血液pH通常在7.35～7.45之间，变化不大的原因是(　　)
①H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等多对缓冲物质对血液酸碱度起缓冲作用　②通过呼吸系统可不断排出CO2　③血浆中过多的碳酸氢盐可以由肾脏随尿排出体外　④神经系统对呼吸运动强度的调节有利于维持血液pH的相对稳定　⑤食物中的碱性物质与新陈代谢产生的酸性物质所构成的缓冲对调节了血液pH
A．只有①② B．只有①②③
C．只有①②③④ D．只有①②③⑤
题组一　内环境成分和理化性质
1．下列物质中，属于人体内环境组成成分的是(　　)
①载体　②呼吸氧化酶　③神经递质　④激素　⑤胰蛋白酶　⑥纤维蛋白原　⑦抗体　⑧葡萄糖、氨基酸、O2、CO2　⑨原尿　⑩纤维素
A．①③④⑤⑥⑦⑧⑨
B．③④⑤⑥⑦⑧⑨
C．①③④⑦⑧
D．③④⑥⑦⑧
2．下图为高等动物的体内细胞与外界环境的物质交换示意图，下列叙述不正确的是(多选)(　　)
A．内环境从外界得到营养物质要通过消化系统、呼吸系统、循环系统等结构
B．代谢废物完全由③过程排出
C．O2从红细胞进入组织细胞中发挥作用的部位要经过4层生物膜
D．所有生物与外界进行物质交换都是通过内环境来实现的
3．(2011·南通模拟)内环境必须保持稳定，细胞才能进行正常的生命活动，下面有关论述不正确的是(　　)
A．由于血浆中含有H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等，它的pH才能正常
B．内环境温度调节受到下丘脑控制
C．剧烈运动积累了乳酸、碳酸，肌肉感到酸胀，随排尿使这些物质排出而症状消失
D．血浆中缺少蛋白质会引起组织水肿
4．(2010·连云港质检)下列关于人体细胞外液的叙述，不正确的是(　　)
A．人体的细胞外液即内环境
B．细胞外液的化学成分中有葡萄糖、无机盐、激素、尿素等物质
D．小肠壁的肌细胞可以不通过细胞外液从肠道直接吸收葡萄糖
题组二　内环境的稳态
5．下列关于人体内环境及其稳态的叙述，正确的是(多选)(　　)
A．葡萄糖以自由扩散方式从消化道腔中进入内环境
B．H2CO3/NaHCO3对血浆pH相对稳定有重要作用
C．内环境的温度不随气温的变化而变化
D．人体的内环境即指体液
6．(2010·江苏生物，9)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细胞增殖和分化
D．饮水不足时，抗利尿激素释放增加
7．(2011·温州八校联考)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
8．下列关于内环境及其稳态的叙述中，正确的是(　　)
A．激素、氨基酸、蔗糖等有机物是内环境的成分
B．人体代谢中的生物化学反应主要发生在细胞内
C．小肠绒毛上皮细胞生活的内环境为组织液和消化液
D．内环境稳态就是内环境的渗透压、温度和pH等保持不变
9．(2011·江苏卷，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
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
题组三　综合题
10．下图是内环境稳态与各系统的功能联系示意图，请回答相关问题。
(1)a表示________系统，b表示____________系统，c表示________系统，参与内环境维持的还有图中的______系统。
(2)CO2不从组织液进入组织细胞的原因是____________________________________
________________________________________________________________________。
(3)病人因呼吸受阻，肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸，乳酸进入血液后，会使血液pH________，但乳酸可以与血液中________发生反应，使血液的pH维持相对稳定。
(4)内环境相对稳定，除了图中所示的器官、系统的协调活动外，还必须在________________________的调节下进行。
(5)外界的O2进入红细胞内共穿过________层生物膜。
(6)尝试构建人体肝脏内血浆、组织液、成熟红细胞内液间O2、CO2扩散的模型(①在图形框间用实线箭头表示O2，用虚线箭头表示CO2，②不考虑CO2进入成熟红细胞内液)。
11．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，再向甲试管中滴1滴5%的盐酸溶液，乙试管中滴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：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
学案33　人体的内环境与稳态
课前准备区
一、内液　外液　血浆　内环境　水　蛋白质　蛋白质　血浆　盐
想一想　不是同一概念，两者定义的角度不同，但内涵与外延重叠。
二、吸引力　无机盐　胶体　蛋白质　HCO、HPO
思考　不容易。
三、血浆　组织　淋巴　内环境
想到了吗　草履虫、细菌等单细胞生物直接与外界环境发生物质交换。
四、环境因素　细胞代谢　化学　理化　成分　理化　动态　器官系统　神经—体液—免疫
五、必要
课堂活动区
探究点一
1．血浆　组织液　淋巴　细胞外液　体液
2．无机盐　蛋白质　水　生命起源于海洋
探究示例1　A　[本题以胰腺组织的局部结构模式图为背景考查内环境的组成及各部分之间的关系。根据图示可知，A液位于组织细胞间隙，为组织液；B液位于血管内，为血浆；C液位于淋巴管内，为淋巴，故A错误；血浆、组织液、淋巴三者共同构成了细胞生活的直接液体环境——内环境，故B正确；血浆与组织液之间的物质交换是双向的，淋巴与组织液之间的物质交换是单向的，淋巴和血浆之间的物质交换也是单向的，故C正确；体液包括细胞内液和细胞外液，其中细胞外液包括血浆、组织液和淋巴，故D正确。]
思路导引　①人体体液的组成主要包括什么？②内环境的本质。③内环境的组成成分及物质渗透关系是怎样的？
探究点二
(1)内环境　(2)消化系统　呼吸系统　循环系统　泌尿系统　皮肤
探究示例2　B　[A正确：Ⅰ表示的器官为肺，肺泡中的O2须通过肺泡壁和毛细血管壁进入内环境，血浆中的CO2须通过毛细血管壁和肺泡壁进入肺内；B错误：Ⅱ表示的器官为小肠，①表示小肠的吸收作用，葡萄糖经小肠壁吸收后进入血液，胰岛素、激素不是通过消化系统吸收的；C正确：Ⅲ表示的器官是肾脏，②表示肾脏的重吸收作用；D正确：Ⅳ表示的器官是皮肤，皮肤可排出部分代谢废物。]
探究点三
1．(1)相对　(2)理化性质
2．(1)反馈　神经　体液　免疫　神经和体液　免疫系统
(2)有一定限度
3．内环境稳态
探究示例3　D　[内环境稳态的维持需要神经—体液—免疫调节网络的调节。内环境渗透压、pH和温度等保持在适宜范围之内，为组织细胞的正常代谢创造了条件，这种稳态遭到破坏后，酶就不能正常发挥催化作用，会引起细胞代谢紊乱。]
实验探究
1．(1)缓冲物质　不会发生　(2)pH
3．(1)NaOH　(2)NaOH或HCl　(3)HCl　均保持相对稳定　生物材料的性质类似于缓冲液而不同于自来水，说明生物材料内含有缓冲物质，因而能维持pH相对稳定
探究示例4　C　[血液中含有许多对对酸碱度起缓冲作用的物质，每一对缓冲物质都是由一种弱酸和相应的一种强碱盐组成的。血液中的二氧化碳会刺激控制呼吸运动的神经中枢，促进呼吸运动增强，从而将二氧化碳排出体外，使血液pH变化不大。当碳酸钠过多时，就与血液中的碳酸发生作用，形成碳酸氢盐，而过多的碳酸氢盐可以由肾脏排出，使血液酸碱度不会发生很大的变化。]
构建知识网络
淋巴　组织液　血浆　神经调节　体液调节　免疫调节
课后练习区
1．D　[①载体位于细胞膜上；②呼吸氧化酶在细胞内发挥作用，不会到细胞外；③神经递质由突触前膜释放到突触间隙，即组织液，所以它属于内环境的组成成分；④激素由内分泌腺分泌直接释放到血液中；⑤胰蛋白酶是一种消化酶，位于消化道内；⑥纤维蛋白原是一种血浆蛋白；⑦抗体主要分布在血清，此外，组织液、外分泌液也含少量抗体；⑧葡萄糖、氨基酸、O2、CO2在血浆、组织液等中都有分布；⑨原尿既不是内环境组成成分，也不是细胞内液组成成分；⑩纤维素不能被人体吸收，因此，人体内环境不会含该种物质。]
知识拓展　内环境成分的确定
(1)内环境的成分：①水；②蛋白质；③无机盐；④血液运送的各种营养物质，如脂质、氨基酸、维生素、葡萄糖、核苷酸等；⑤血液运送的各种代谢废物，如尿素、尿酸、氨等；⑥血液运送的气体、激素，如O2、CO2、胰岛素等；⑦其它如维生素、神经递质等。
(2)不属于内环境的成分：①血红蛋白；②载体蛋白；③呼吸酶；④H2O2酶；⑤DNA复制、转录、翻译有关的酶；⑥突触小泡内的神经递质。
(3)特殊细胞的内环境：①毛细血管壁细胞——血浆和组织液；②毛细淋巴管壁细胞——淋巴和组织液；③组织细胞(指除血细胞、淋巴细胞和上述两种细胞之外的其它细胞，如肝脏细胞、肾小管上皮细胞、消化道上皮细胞、皮肤表皮细胞等)——组织液。
(4)白细胞可穿过毛细血管壁进入组织液，但红细胞不能。
(5)能在内环境中发生的化学反应：①血浆pH的调节；②抗体与抗原的识别及结合；
③神经递质与受体结合；④组织胺使毛细血管扩张。
2．BCD　[代谢废物的排出是通过泌尿系统、呼吸系统和皮肤等途径完成的，③是主要的途径；O2离开红细胞要经过1层生物膜，然后通过单层毛细血管壁要经过2层生物膜，再进入组织细胞又通过1层生物膜，但选项中最终到达的部位是“发挥作用的部位”——双层生物膜的细胞器线粒体，总共要经过6层生物膜；单细胞生物的细胞直接与外界进行物质交换，不用通过内环境这一媒介。]
方法规律　物质跨膜层数的计算
外界物质进入内环境被组织细胞利用需要跨越细胞的生物膜。解决跨膜层数的计算问题至少要有以下知识储备：一是内环境知识；二是物质要经过哪些器官、系统、结构；三是有关结构膜的组成情况，如肺泡壁、毛细血管壁都是由单层细胞构成的；同时要知道，每层生物膜由两层磷脂分子和蛋白质构成。绘图更利于问题的理解和计算。
3．C　[剧烈运动只积累了乳酸，产生的CO2会随呼吸运动排出，不会以H2CO3的形式积累。]
4．D　[人体内环境即细胞外液，主要包括血浆、组织液和淋巴等。它们在物质组成上相似，都含有水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、尿素以及激素等。因此选项A、B正确。内环境中各成分之间的物质交换中血浆和组织液是双向的、组织液和淋巴间以及淋巴和血浆间的交换为单向的，因此选项C正确。体内的细胞只有通过内环境，才能与外界环境进行物质交换，小肠壁的肌肉细胞不能从消化道中直接吸收葡萄糖，而是从组织液中直接吸收，故选项D错误。]
5．BC　[葡萄糖从消化道腔中进入内环境的方式是主动运输，A项错；H2CO3/NaHCO3是血液中的一对缓冲物质，当血浆的pH因机体的生理活动而发生变化时，H2CO3或NaHCO3会及时中和血浆中的某些偏碱性物质(如Na2CO3)或酸性物质(如乳酸)，使血浆中的pH保持相对稳定，B项正确；人体的内部温度是相对恒定的，正常情况下，体温会因为年龄、性别等的不同在狭小的范围内变动，同一个人体温在不同的时间有差异，但体温昼夜温差不超过1℃，也就是说内环境的温度不会随气温的变化而变化，C项正确；内环境是细胞生活的直接液体环境，即指细胞外液，主要包括组织液、淋巴、血浆，而体液是指人体内的液体，包括细胞外液和细胞内液，D项错误。]
6．B
7．C　[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。]
规律总结　组织水肿是由于组织液增多造成的，其水分可以从血浆、细胞内液渗透而来。主要原因包括以下几个方面：
(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毛细淋巴管而致使组织液浓度升高。
(3)组织细胞代谢旺盛，代谢产物增加时，引起组织液浓度升高。
(4)严重营养不良引起血浆蛋白减少，渗透压下降。血浆渗透压受血浆蛋白含量影响较大，任何使血浆蛋白减少的因素都会引起血浆渗透压下降，组织液回流减弱，组织间隙液体增加。
(5)肾脏病变引起细胞内外液体交换失衡。急性肾小球肾炎(肾小球滤过膜通透性降低)、慢性肾小球肾炎(大量肾单位被破坏，肾小球滤过面积减少)等均能导致肾小球滤过率下降，引起水滞留。
8．B　[蔗糖是植物细胞特有的二糖，不属于人体内环境的成分；内环境稳态是内环境的成分和理化特性维持相对稳定的状态；小肠绒毛上皮细胞生活的内环境为组织液，消化液不属于人体的内环境组成部分。]
9．D　[抗原与抗体的结合主要发生在血清中，其液体部分属于内环境，A项正确；血浆中含有CO2、尿素等物质，组织液中含有神经递质等物质，血浆和组织液都属于内环境，B项正确；组织液渗回血浆的量很大，但组织液渗回淋巴的量较少，C项正确；内环境的稳态不仅仅是血浆化学成分的稳定，还包括内环境中化学成分和理化性质的相对稳定，D项错误。]
10．(1)呼吸　消化　排泄　循环　(2)组织细胞内的CO2浓度高于组织液　(3)降低　NaHCO3　(4)神经—体液—免疫　(5)5　(6)如图
11．(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　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
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。
实验链接　实验设计题解法
(1)选择材料，分组编号：题干中的材料、用具是帮助我们分析方法步骤的主要依据，一定要认真分析，看给出的材料、用具能不能直接运用，不能直接运用的，需要怎样处理才能把干扰因素排除。依据实验所需的组数对选定的材料进行分组编号或编组，在步骤中明确表达出来。
(2)操控自变量，设置对照组：根据实验目的，依据自变量的情况确定所需要的实验组的数量，设置对照组，对材料施以不同的处理。同时依据单一变量原则设法控制无关变量，设法提供其他的适宜条件。
(3)确定并描述因变量的观察或测量：在实验的最后一步，要明确本实验需观察或测量的内容，记录实验结果。
第六单元　遗传的物质基础
学案23　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)。
一、肺炎双球菌的转化实验
1．体内转化实验
(1)实验过程
(2)结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促使R型细菌转化为S型细菌的________。
2．体外转化实验：(1)方法：将S型细菌的________、蛋白质和多糖等物质分开，分别加入到培养R型细菌的培养基中。
(2)过程
(3)结果：只有加入S型细菌的________，R型细菌才能转化为S型细菌。
(4)结论：______才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。
二、噬菌体侵染细菌实验
1．实验材料——T2噬菌体

3．结论：________是遗传物质。
思考　为什么用35S标记噬菌体的蛋白质外壳，用32P标记噬菌体的DNA？　
三、证明RNA是遗传物质的实验
1．烟草花叶病毒组成：________和蛋白质。
2.　烟草花叶病毒—＋
3．结论：____是遗传物质。
四、DNA是主要的遗传物质：因为绝大多数生物的遗传物质是________，所以说________是主要的遗传物质。
探究点一　肺炎双球菌的转化实验
1．肺炎双球菌比较填空：
种类
项目
S型细菌
R型细菌
菌落
________
________
菌体
有__________
无__________
毒性
有毒性，使小鼠患______死亡
______
2.格里菲思转化实验(体内转化)填空：
(1)实验过程及结果

(2)结论：加热杀死的S型细菌中，含有某种促成R型细菌转化为S型细菌的“________”。
3．艾弗里转化实验(体外转化)填空
(1)原理：对S型细菌的成分提取、分离、鉴定，并与____________混合培养，以观察各成分的作用。
(2)过程
(3)结论：________才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质，即DNA是转化因子，是遗传物质。
思维拓展
1．格里菲思的体内转化实验只提出“S型细菌体内有转化因子”，并没有具体证明哪种物质是遗传物质。最终证明DNA是遗传物质的是艾弗里。
2．格里菲思实验第4组小鼠体内分离出的细菌和艾弗里S型菌的DNA＋R型活菌培养基上生存的细菌都是R型和S型都有，但是R型多。
3．S型菌的DNA＋DNA水解酶＋R型活菌只有R型细菌，该实验是从另一个角度进一步证明DNA是遗传物质，而不是为了证明DNA的水解产物——脱氧核苷酸不是遗传物质，尽管此实验可以证明该问题，但不是该实验的实验目的。
探究示例1　(2011·温州十校联考)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型菌的DNA与R型菌混合培养”的实验形成对照
听课记录：　
　
探究点二　噬菌体侵染细菌的实验
分析完成下表：
实验
材料
T2噬菌体、大肠杆菌
实验
方法
放射性同位素标记法(或示踪法)
设计
思路
S是蛋白质特有元素，P是DNA特有元素，用不同的放射性同位素分别标记DNA和蛋白质，直接单独地去观察它们的作用
过
程
·
结
果
实验
分析
35S标记的噬菌体__________并未进入细菌内部，而32P标记的噬菌体____进入了细菌内部
实验
结论
____是真正的遗传物质
思维拓展
1．上清液中含未浸染的T2噬菌体和侵染后T2噬菌体外壳，沉淀物中含被感染的细菌。
2．该实验不能证明蛋白质不是遗传物质，因为蛋白质外壳留在外面，其作用不能证明。
3．该实验可同时证明DNA能控制蛋白质的合成。
探究示例2　(2010·上海生物，25)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
听课记录：　
　
探究点三　肺炎双球菌的体外转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较
相
同
点
实验
思路
均使________________，单独处理，观察它们各自的作用，
但两类实验中____与______分开的方式不同
设计
原则
都遵循了________
结论相
同点
能证明________________，但不能证明DNA是主要的遗传物质
不
同
点
方法
不同
艾弗里
实验
________：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，
分别与R型细菌混合培养
噬菌体
侵染细
菌实验
____________：分别标记DNA和蛋白质的特殊元素(32P和35S)
结论
不同
①肺炎双球菌转化实验的结论：证明________________，
蛋白质____________；
②噬菌体侵染细菌实验的结论：证明______________，
不能证明蛋白质____________，因蛋白质没有进入细菌体内
思维拓展
1．噬菌体侵染细菌的实验还能间接证明的结论
(1)DNA能够自我复制，使前后代保持一定的连续性，维持遗传性状的稳定性；(2)DNA能控制蛋白质的生物合成，从而能够控制新陈代谢的过程和性状。
2．噬菌体侵染细菌的实验误差分析：上清液和沉淀物中为何都有放射性
(1)用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上在上清液中不含放射性，下层沉淀物中应具有很高的放射性，而实验最终结果显示在离心后的上清液中，也有一定的放射性，而下层的放射性强度却比理论值略低。原因有二：一是保温时间过短，有一部分噬菌体没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，使上清液出现放射性；二是从噬菌体和大肠杆菌混合培养到用离心机分离，这一段保温时间过长，噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代，经离心后分布于上清液，也会使上清液的放射性含量升高。
(2)若用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，理论上沉淀物中不含放射性，但可能由于搅拌不充分，有少量35S的噬
菌体蛋白质外壳吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中，使沉淀物也有一定放射性。
3．肺炎双球菌转化实验
(1)加热杀死S型细菌的过程中，其蛋白质变性失活，但是其内部的DNA在加热结束后随温度的降低又逐渐恢复其活性。
(2)R型细菌转化为S型细菌的原因是S型细菌DNA与R型菌DNA实现重组，表现出S型菌的性状，此变异属于基因重组。
探究示例3　(2011·广州检测)肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验，证明了(　　)
A．DNA是主要的遗传物质
B．蛋白质是遗传物质
C．RNA是遗传物质
D．DNA是遗传物质
听课记录：　
　
题组一　肺炎双球菌转化及噬菌体侵染细菌实验
1．(2011·南京摸底)下列关于艾弗里的肺炎双球菌转化实验的叙述中，错误的是(　　)
A．需对S型细菌中的物质进行提取、分离和鉴定
B．配制的培养基应适合肺炎双球菌的生长和繁殖
C．转化的有效性与R型细菌的DNA纯度有密切关系
D．实验证明了DNA是遗传物质而蛋白质不是
2．(原创题)将加热杀死的S型细菌与R型活细菌相混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡。下列有关叙述中正确的是(多选)(　　)
A．死亡的小鼠体内只存在着S型活细菌
B．死亡的小鼠体内存在着S型和R型两种活细菌
C．死亡的小鼠体内S型活细菌的出现是两种细菌细胞融合的结果
D．死亡的小鼠体内S型活细菌的出现是R型活细菌转化的结果
3．(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
4．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
5．(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
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
题组二　DNA是主要的遗传物质
7．(改编题)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
8．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
9．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
10.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(　　)
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
11.1952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
12．下图是肺炎双球菌转化实验的一部分图解，请据图回答：
(1)该实验是在______________________实验的基础上进行的，其目的是证明________的化学成分。
(2)在对R型细菌进行培养之前，首先进行的工作是____________________________
________________________________________________________________________。
(3)依据上面图解的实验，可以作出________________________________的假设。
(4)为验证上面的假设，他们设计了下面的实验：
该实验中加入DNA酶的目的是__________________________________，他们观察到的实验现象是________________________________。
(5)通过上面两步实验，仍然不能说明________________________________，为此他们设计了下面的实验：
他们观察到的实验现象是__________________，该实验能够说明______________。
学案23　DNA是主要的遗传物质
课前准备区
一、1.(2)转化因子
2．(1)DNA　(3)DNA　(4)DNA
二、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。
三、1.RNA　2.RNA　蛋白质　3.RNA
四、DNA　DNA
课堂活动区
探究点一
1．表面光滑　表面粗糙　多糖类荚膜　多糖类荚膜　败血症　无毒性
2．(1)加热后杀死的S细菌　不死亡　不死亡　(2)转化因子
3．(1)活的R型细菌　(2)R型、S型　R型　(3)DNA
探究示例1　D　[本实验设置了对照，实验变量是有无DNA。无DNA采取的措施是用DNA酶水解DNA。]

探究点二
培养基　培养基　细菌　细菌　高　低　低　高　蛋白质外壳　DNA　DNA
探究示例2　A　[本题考查同位素标记法研究噬菌体侵染细菌的过程。由于噬菌体以自身的DNA作为遗传物质，以大肠杆菌的核苷酸和氨基酸为原料合成子代的DNA和蛋白质，所以合成的子代的DNA中，含有母链的DNA含32P，不含母链的DNA不含32P，而合成子代的蛋白质外壳则都含有35S。]
探究点三
DNA和蛋白质分开　DNA　蛋白质　对照原则　DNA是遗传物质　直接分离　同位素标记法　DNA是遗传物质　不是遗传物质　DNA是遗传物质　不是遗传物质
探究示例3　D　[这两个实验只能证明DNA为遗传物质。得出“DNA是主要的遗传物质”的结论，是由于绝大多数生物的遗传物质是DNA，只有少数生物如某些病毒的遗传物质是RNA。]
构建知识网络
DNA　RNA　噬菌体侵染细菌实验　DNA　蛋白质　DNA　RNA　蛋白质
课后练习区
1．C　[由艾弗里的肺炎双球菌转化实验过程可知，提取的S型细菌的DNA纯度越高，转化的有效性越强，说明转化的有效性与S型细菌的DNA纯度有密切关系。]
2．BD　[根据实验分析，死亡的小鼠体内既有S型活细菌，也有R型活细菌。S型活细菌是R型活细菌转化而来的，不是细胞融合的结果。]
拓展提升　肺炎双球菌体内和体外转化实验的比较
体内转化实验
体外转化实验
实验者
格里菲思
艾弗里及其同事
培养细菌
用小鼠(体内)
用培养基(体外)
实验
结论
S型细菌体内含有“转化因子”
S型细菌的DNA是遗传物质，
蛋白质等其它物质不是
联系
(1)所用材料相同，都是R型和S型肺炎双球菌
(2)两实验都遵循对照原则、单一变量原则
3.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。]
4．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。]
5．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
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．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。
8．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。]
9．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。]
10．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。]
11．(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
12．(1)格里菲思肺炎双球菌转化　“转化因子”
(2)分离提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质
(3)DNA是遗传物质
(4)分解从S型细菌中提取的DNA　培养基中只长R型细菌
(5)蛋白质、多糖等不是遗传物质　培养基中只长R型细菌　蛋白质、多糖不是遗传物质
第十一单元　生物技术实践
学案54　生物技术在食品加工
中的应用
考纲要求　发酵食品加工的基本方法及应用。
一、制作果酒
1．原理：酵母菌在________的条件下能进行酒精发酵。
2．反应式：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2
3．发酵条件
(1)温度控制在18～25℃，最适为________。
(2)pH呈________。
4．制作流程图：挑选水果→冲洗→________→酒精发酵→果酒。
想一想　传统葡萄酒制作中，葡萄酒为什么是深红色的？
　
二、制作果醋
1．原理：醋酸菌在________的条件下进行醋酸发酵。
2．反应式：C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O
3．发酵条件
(1)最适温度为________。
(2)适时通气。
(3)控制________供应。
4．制作流程：挑选水果→冲洗→榨汁→________→醋酸发酵→果醋。
三、制作腐乳
1．原理：毛霉等微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的____________；脂肪酶可将脂肪水解为____________。
2．制作流程图：让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加____装瓶→密封腌制。
3．影响品质的因素：豆腐含水量、盐的用量、卤汤中酒的含量。
四、制作泡菜
1．原理：利用____________在无氧条件下将葡萄糖分解成________。
2．反应式：C6H12O6→2C3H6O3(乳酸)
3．制作流程图
4．影响品质的因素：泡菜坛的选择，腌制的条件如____________、温度、________。
思考　泡菜腌制过程中，亚硝酸盐的含量是如何变化的？
　
五、测定亚硝酸盐含量
1．原理：在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与____________发生重氮化反应后，与____________________结合形成________色染料，将显色样品与已知浓度的________进行目测比较，大致估算出食品中亚硝酸盐的含量。
2．测定方法：配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色。
探究点一　果酒、果醋的制作
1．简述果酒和果醋制作的原理，并写出有关反应式。
　
　
2．完成下面果酒和果醋制作的实验流程和其发酵装置。
→→→
→
↓　　　 　↓
　　　　

思维拓展
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、繁殖提供能量。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．由于在发酵过程中都产生CO2，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。
探究示例1　(2010·北京卷，1)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
听课记录：　
　
变式训练1　(2010·江苏卷，7)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
探究点二　腐乳的制作
1．简述腐乳制作的基本原理。
　
　
2．简述腐乳制作过程中，对盐和酒的要求与原因。
　
　
　
　
思维拓展
1．影响腐乳品质的其它条件
(1)香辛料：既可调制腐乳的风味，又具有防腐杀菌的作用。
(2)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。
(3)发酵温度：前期的发酵温度控制在15～18℃，利于毛霉的生长。
(4)发酵时间：前期发酵和后期发酵的作用不同，所需时间应控制好，太长或太短都会影响腐乳的品质。
2．防止杂菌污染的措施
(1)用来腌制腐乳的玻璃瓶，洗刷干净后要用沸水消毒灭菌。
(2)装瓶时操作要迅速小心，装瓶后要用胶条密封，且最好将瓶口通过酒精灯的火焰，防止瓶口被污染，进而影响腐乳风味。
探究示例2　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．卤汤中的酒含量应控制在12%左右
D．密封瓶口前最好将瓶口通过火焰以防杂菌污染
听课记录：　
　
变式训练2　(2010·镇江调研)下列与腐乳制作过程相关的操作，错误的是(　　)
A．为了有利于毛霉的生长，豆腐块应整齐排放，保持适当的距离
B．豆腐块装瓶时，为了避免影响口味，逐层加盐量大致相等
C．装瓶时，将瓶口通过酒精灯火焰，迅速用胶条密封保存
D．加入胡椒、花椒、八角、桂皮、姜、辣椒等香辛料，调节口味
探究点三　制作泡菜并检测亚硝酸盐的含量
1．简述泡菜和亚硝酸盐含量的测定原理。
　
　
　
　
2．完成泡菜制作和测定硝酸盐含量操作流程的填空。
→→→
测定亚硝酸盐含量的操作流程
思维拓展
1．制备样品处理液过程中，提取剂能增大亚硝酸的溶解度，以利于泡菜中亚硝酸盐的提取；氢氧化钠溶液起中和过多酸的作用；氢氧化铝乳液能吸附泡菜汁液中的杂质，使泡菜汁透明澄清，以便进行后续的显色反应。比色过程中，由于重氮化反应不稳定，显色后颜色不断加深，所以时间控制在15 min比色较好。
2．乳酸菌、乳酸、亚硝酸盐的数量随时间变化的曲线如下：
3．泡菜腌制过程中，乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化
发酵时期
乳酸菌
乳酸
亚硝酸盐
发酵初期
少(有O2乳酸菌活动受抑制)
少
增加(硝酸盐还原菌的作用)
发酵中期
最多(乳酸抑制其它菌活动)
积累、增多、pH下降
下降(硝酸盐还原菌受抑制，部分亚硝酸盐被分解)
发酵后期
减少(乳酸继续积累，pH继续下降，抑制其活动)
继续增多，pH继续下降
下降至相对稳定(硝酸盐还原菌被完全抑制)
探究示例3　下面是泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图，请据图回答：
(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜或其他原料，原因是______________________________
________________________________________________________________________。
(2)制备泡菜的盐水中清水与盐的质量比为______________________________________，
盐水需煮沸并冷却后才可使用，原因是__________________________________________
________________________________________________________________________；
试说明盐在泡菜制作中的作用：________________。
(3)泡菜风味形成的关键在于________的加入。
(4)发酵过程中应定期测定亚硝酸盐的含量，原因是________________________________
________________________________________________________________________。
(5)测定亚硝酸盐含量的方法是_______________________________________________。
(6)若探究不同食盐浓度对亚硝酸盐含量变化的影响，
①选择的实验材料最好是红萝卜还是白萝卜，理由是：___________________________
________________________________________________________________________。
②在进行实验时分三组，除了实验材料的质量相同外，还要保证每组泡菜的________相同。
听课记录：　
　
变式训练3　(2011·苏州模拟)果酒变酸、酸奶的制作、腐乳外部致密的一层“皮”，与其相关的微生物分别是(　　)
A．醋酸菌、乳酸菌、毛霉
B．乳酸菌、毛霉、醋酸菌
C．醋酸菌、酵母菌、毛霉
D．酵母菌、醋酸菌、乳酸菌
题组一　果酒、果醋的制作
1．关于用塑料瓶制果酒和果醋的叙述，正确的是(　　)
A．为了提高果酒的产出量，果汁应尽量装满发酵瓶
B．醋酸发酵阶段应封闭瓶口，防止杂菌污染
C．制果酒过程中每天需适时打开瓶盖
D．果酒制成后，可将装置转移至温度较高的环境中制果醋
2．(2011·徐州调研)关于果酒、果醋制作的叙述，错误的是(　　)
A．制作果酒过程应先通气后密封
B．制作果醋时用的醋酸菌是一种好氧菌
C．醋酸菌能将果酒变成果醋
D．制作果醋时温度一般控制在50℃左右
3．制葡萄酒的工艺流程中，实际是应用酵母菌的呼吸作用。将葡萄汁和酵母菌放入发酵罐应怎样处理方能制出大量的葡萄酒(　　)
A．马上密闭，保持18～25℃
B．一直通风，不密闭，保持18～25℃
C．先通风，后密闭，保持40℃以上
D．先通风，后密闭，保持18～25℃
4．下列关于果酒和果醋制作的叙述，错误的是(　　)
A．制作果酒时瓶口需密闭，而制作果醋时中断通氧可能会引起醋酸菌死亡
B．温度对酵母菌酒精发酵的影响很大，而对醋酸菌的发酵影响不大
C．在变酸的果酒的表面观察到的菌膜可能是醋酸菌在液面大量繁殖形成的
D．制作果酒和果醋时都应用70%的酒精对发酵瓶消毒并注意无菌操作
5．下面是果酒和果醋制作的实验流程和某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。根据图示回答下列问题：
(1)完成图1中的实验流程。
(2)冲洗的主要目的是________________，冲洗应特别注意不能________，以防止菌种的流失。
(3)图2装置中的充气口在________时关闭，在________时连接充气泵，并连续不断地向内________。
(4)排气口在果酒发酵时排出的气体是由________产生的________________，在果醋发酵时排出的是________。
(5)若在果汁中就含有醋酸菌，在果酒发酵旺盛时，醋酸菌能否将果汁中的糖发酵为醋酸？说明原因。
________________________________________________________________________。
(6)在酒精发酵时瓶内温度一般应控制为________。醋酸发酵时温度一般应控制为________。
题组二　腐乳的制作
6．(2011·江苏卷，3)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
7．腐乳是我国古代劳动人民创造出的一种经过微生物发酵的大豆食品。下面是腐乳制作的流程示意图：
→→→
(1)现代科学研究表明，许多种微生物参与了豆腐的发酵，其中起主要作用的是毛霉。毛霉是一种________状真菌。
(2)传统的制作过程中，豆腐块上生长的毛霉来自________________。而现代的腐乳生产是在严格的无菌条件下，将优良的毛霉菌种接种在豆腐上，这样可以________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)加盐的作用是________________________和________________________。
(4)卤汤是由酒及各种香辛料配制而成的，卤汤中的酒可以选用料酒、黄酒、米酒、高粱酒等，含量一般控制在12%左右。加酒的作用是________________和________________。
8．(2011·重庆卷，30Ⅱ)某兴趣小组将豆腐块灭菌，接种微生物后培养2天，加入适量食盐，经密封放置10天后制得豆腐乳。
(1)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。为探究其原因，该小组取适量豆腐乳制成洋液，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0 min
加入等量
双缩脲试剂
紫色
②
37℃放置10 min
？
③
37℃放置120 min
？
④
100℃加热5 min后，37℃放置120 min
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。
(2)食用豆腐乳后，其中的氨基酸可以在人体内通过________作用形成新的氨基酸，还可以由氨基酸产生的不含氮部分合成________。
题组三　泡菜的制作
9．(2009·浙江高考自选模块，17)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________(填中间产物)，然后进一步分解成葡萄糖，这一过程可用________(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________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________色化合物。进行样品测定时，还要取等量水进行同样的测定，目的是________。
10．农村中泡菜的制作方法是：新鲜的蔬菜经过整理、清洁后，放入彻底清洗并用白酒擦拭过的泡菜坛中，然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”。密封后置于阴凉处。有时制作的泡菜会“咸而不酸”或“酸而不咸”，前者是用盐过多，后者是用盐过少。在实验室或工厂化生产泡菜时，还要跟踪检测泡菜腌制过程中产生的亚硝酸盐含量。
(1)用白酒擦拭泡菜坛的目的是________。
(2)菜坛为什么要密封？若菜坛有裂缝，可能会出现什么结果？_____________________
________________________________________________________________________。
(3)若制作时加盐过多泡菜会“咸而不酸”，最可能的原因是什么？
________________________________________________________________________。
(4)加入“陈泡菜水”的作用是________________。
(5)制作泡菜的过程中，有机物的干重如何变化？菜坛内有机物的种类如何变化？
________________________________________________________________________。
(6)关于测定亚硝酸盐含量实验操作的有关叙述，正确的是(　　)
A．泡菜制作需要配制盐水，其中盐与水的质量比为4∶1
B．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形成玫瑰红色染料
C．制备样品处理液，加入氢氧化铝乳液的目的是除去色素等杂质，得到澄清溶液
D．泡菜腌制时间长短会影响亚硝酸盐含量，但温度和食盐的用量不影响其含量
(7)若要获得大量乳酸菌菌种，应选用培养基培养，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。
学案54　生物技术在食品加工中的应用
课前准备区
一、1.无氧　3.(1)20℃　(2)酸性　4.榨汁
想一想　红色葡萄皮的色素进入发酵液，使葡萄酒呈深红色。
二、1.有氧　3.(1)30～35℃　(3)糖源　4.酒精发酵
三、1.肽和氨基酸　甘油和脂肪酸　2.卤汤
四、1.乳酸菌　乳酸　4.腌制时间　食盐用量
思考　亚硝酸盐的含量先逐渐增加后逐渐减少。
五、1.对氨基苯磺酸　N—1—萘基乙二胺盐酸盐　玫瑰红　标准液
课堂活动区
探究点一
1．(1)果酒制作的原理(酵母菌的无氧呼吸)：
在无氧条件下，酵母菌能进行酒精发酵，其反应式为：C6H12O6→2C2H5OH＋2CO2。
(2)果醋制作的原理(醋酸菌的有氧呼吸)：
①若氧气、糖源充足时，醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。
②若缺少糖源时，醋酸菌将乙醇变为乙醛，再将乙醛变为醋酸，其反应式：C2H5OH＋O2→CH3COOH＋H2O。
2．冲洗　榨汁　酒精　醋酸　充气　排气
探究示例1　B　[果酒的制作原理是利用酵母菌无氧呼吸产生酒精与二氧化碳。要想得到酒精，不能向发酵装置内通入空气。酵母菌是异养型生物，不能直接利用光能。适宜的温度是酵母菌生长和繁殖的重要条件，温度为20℃左右时，最适合酵母菌生长、繁殖。制作果酒过程中给发酵装置适时排气是为了放出产生的二氧化碳，维持装置内气压的平衡。]
变式训练1　C　[本题考查微生物发酵在生产中的应用，果酒、果醋的制作原理。酵母菌是兼性厌氧型生物，有氧条件下进行有氧呼吸，无氧条件下进行无氧呼吸；醋酸菌是好氧菌，在糖源缺乏时可将乙醇氧化为乙酸。由图可见，①过程是葡萄糖在细胞质基质里分解为丙酮酸，有氧无氧都能进行；②是在无氧条件下，酵母菌将丙酮酸氧化分解为乙醇和水；
③过程是在有氧条件下，酵母菌线粒体里完成有氧呼吸的二、三阶段，需要氧气和水的参与；④在氧气充足、糖源缺乏的条件下，醋酸菌将乙醇氧化为乙酸的过程。酵母菌的发酵的最适温度为18～25℃，醋酸菌发酵的最适温度为30～35℃。]
探究点二
1．(1)毛霉等微生物能产生蛋白酶和脂肪酶。
(2)蛋白酶能将蛋白质分解成小分子肽和氨基酸；脂肪酶能将脂肪水解为甘油和脂肪酸。
2．(1)盐
长满毛霉的豆腐块(毛坯)与盐的质量分数比为5∶1。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12%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。
探究示例2　B　[微生物产生的蛋白酶能将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸。含水量为70%左右的豆腐适宜制作腐乳，含水量过高的豆腐制腐乳，不易成形。加酒能防止杂菌污染，避免豆腐腐败，酒的含量应控制在12%左右，过少达不到防止杂菌污染的作用，过多会延长腐乳的成熟期。越接近瓶口，杂菌污染的可能性越大，因此密封瓶口前最好将瓶口通过火焰以防杂菌污染。]
变式训练2　B　[本题考查腐乳制作操作过程。加盐可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，同时能够抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。在装瓶时，随着层数的增加而逐渐增加盐量，接近瓶口表面的盐要铺厚一些。]
探究点三
1．(1)泡菜的制作原理
泡菜的制作离不开乳酸菌。在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。
(2)测定亚硝酸盐含量的原理
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，可以大致估算出泡菜中亚硝酸盐的含量。
2．选择原料　泡菜盐水　调味料　亚硝酸盐　标准显色液　样品处理液　比色
探究示例3　(1)亚硝酸盐的含量低，营养物质丰富
(2)4∶1　加热煮沸是为了杀灭杂菌，冷却之后使用是为了保证乳酸菌等微生物的生命活动不受影响　盐有灭菌、析出蔬菜中过多的水以及调味的作用
(3)调味料　(4)发酵不同时期亚硝酸盐的含量会发生变化，及时检测是为了把握取食泡菜的最佳时机
(5)比色法　(6)①白萝卜。避免植物中色素对显色反应的干扰　②制作条件
变式训练3　A　[果酒变酸是由于醋酸菌发酵产生醋酸的原因。酸奶的制作是通过乳酸菌无氧呼吸产生乳酸来完成的。腐乳外部致密的一层“皮”是毛霉生长所形成的菌丝，经腌制之后形成的。]
思维导引　①本题考查的目的是考查三者的制作原理，及制作条件。②考虑果酒变酸与果醋制作的区别与联系。③酸奶的制作与乳酸的产生有关，与哪种微生物有关？
构建知识网络
果酒　醋酸菌　毛霉　乳酸菌　比色
课后练习区
1．D　[葡萄汁装入发酵瓶时，要留出大约1/3的空间，既有利于酵母菌有氧呼吸，大量繁殖，又可防止果酒发酵时产生大量二氧化碳使果汁溢出。醋酸发酵是需氧发酵，应通入氧气，发酵时应敞开瓶口并在瓶口盖层纱布，以防杂菌污染。制果酒过程中定时拧松瓶盖既可排出气体又可避免杂菌污染。醋酸菌发酵适宜的温度比酵母菌高。]
2．D　[果醋制作的最适温度是30～35℃。]
3．D　[先通风利于酵母菌大量增殖，后密闭利于酒精发酵；酵母菌适宜的生长温度为18～25℃。]
4．B　[果酒和果醋制作都要严格控制温度。酵母菌酒精发酵温度控制在18～25℃，醋酸菌的发酵温度控制在30～35℃。]
5．(1)醋酸发酵　(2)洗去浮尘　反复冲洗
(3)果酒发酵　果醋发酵　泵入空气(氧)
(4)酵母菌　CO2　剩(含氧量少)的空气、CO2
(5)不能。因为果酒发酵时的缺氧环境能抑制醋酸菌生长，醋酸菌发酵条件是氧气充足
(6)18～25℃　30～35℃
6．D　[酵母菌酒精发酵的适宜温度为18℃～25℃，而醋酸菌醋酸发酵的适宜温度是30℃～35℃，腐乳制作中豆腐长出毛霉的适宜温度是15℃～18℃，可见果醋制作的适宜温度最高，A项错误；果醋制作过程中的菌种醋酸菌为好氧细菌，只进行有氧呼吸，B项错误；制作腐乳的菌种主要是毛霉，C项错误；酵母菌、醋酸菌、毛霉等都具有细胞壁，都有DNA和RNA，细胞中都有核糖体，D项正确。]
7．(1)丝　(2)空气中的毛霉孢子　避免其他菌种的污染，保证产品的质量
(3)析出豆腐中的水分，使豆腐变硬　抑制微生物的生长，避免豆腐变质
(4)可以抑制微生物的生长　能使腐乳具有独特的香味
8．(1)不变　使酶失活　浅　浅　蛋白酶(肽酶)
(2)氨基转换　糖类和脂肪
解析　(1)蛋白质和多肽可用双缩脲试剂进行检验，先加A液(质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液)后加B液(质量浓度为0.01g/mL的CuSO4溶液)颜色呈紫色，但实验中只加入A液，因此颜色不变；100℃能使酶变性失去活性，作对照实验；保质期内放置越久，品味越佳，说明豆腐乳中的蛋白质被微生物产生的蛋白酶分解得越彻底，所以得到的短肽和氨基酸含量越高，因此第③组相对于时间较短的第②组以及作为对照组的第④组双缩脲显色反应颜色要浅。(2)氨基酸在人体内通过氨基转换作用形成其他的非必需氨基酸，还可以通过脱氨基作用形成含氮部分和不含氮部分，含氮部分在肝脏中转化成尿素，不含氮部分可转化成糖类和脂肪等物质。
9．(1)糊精　碘液(或KⅠ－Ⅰ2溶液)　酵母　发酵过程中会产生大量CO2，使瓶内压力升高而可能引起爆裂　醋酸　需要消耗
(2)乳酸(或有机酸)　(光电)比色　玫瑰红　作为对照
解析　(1)大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶(淀粉酶必须冷却后加入，因为酶的催化活性受温度的影响)，大米的主要成分是淀粉，在淀粉酶催化作用下，分解成糊精(主要含麦芽糖等)，这一过程可用碘液(或KⅠ－Ⅰ2溶液)来检测反应的情况。酵母菌将葡萄糖转化成乙醇的过程中产生CO2，随反应的进行发酵瓶中CO2逐渐增多，瓶内压力升高，可能引起破裂，所以不要完全密闭。醋酸菌是好氧型细菌，在将乙醇转化成乙酸的过程中消耗氧气。(2)泡菜发酵过程离不开乳酸菌，其产生的酸主要是乳酸和少量的亚硝酸，亚硝酸盐总量达到0.3～0.5g时就会引起人中毒，必须对泡菜亚硝酸盐含量进行测定。其测定方法可用比色法。
10．(1)消毒　(2)乳酸菌是厌氧微生物，密封后造成缺氧环境；菜坛有裂缝，将导致乳酸菌不能正常生长，而一些杂菌大量繁殖，泡菜会变质
(3)盐过多，抑制了乳酸菌发酵
(4)提供乳酸菌菌种
(5)有机物干重减少；种类增加
(6)C　(7)碳源　氮源　水　无机盐　无氧环境　pH　特殊营养物质
第十单元　现代生物科技专题
学案49　基因工程
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)。3.基因工程的应用(Ⅱ)。4.蛋白质工程(Ⅰ)。
一、基因工程的概念
基因工程：又叫做________技术或________技术，是按照人们的意愿，把一种生物的某种基因提取出来，加以________，然后放到另一种生物的细胞里，________地改造生物的遗传性状。
二、基因工程的操作工具
1．限制性核酸内切酶——“分子手术刀”，又称为________。
特点：能够识别DNA特定的______________，切开两个________之间的____________。
限制酶切割DNA产生的末端有两种形式：__________和________。
2．DNA连接酶——“分子缝合针”
作用：将双链________“缝合”起来，恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的____________。
3．基因进入受体细胞的载体——“分子运输车”
(1)常用载体：____。
(2)质粒载体的特点：①能够在细胞内________并稳定保存。②具有一个或多个________________，便于外源DNA片段插入其中。③具有特殊的________，供重组DNA的鉴定和选择。
三、基因工程的基本操作程序
1．目的基因的获取：(1)从______________中获取；(2)利用____________扩增目的基因；(3)________合成。
2．____________的构建(核心)
(1)目的：使________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。

3．将目的基因导入受体细胞(转化)
(1)将目的基因导入植物细胞：常用方法有__________法、基因枪法和__________法。
(2)将目的基因导入动物细胞：常用方法是________法。
(3)将目的基因导入微生物细胞：受体细胞
4．目的基因的________与________。
探究点一　基因工程的概念及操作工具
1．基因工程的概念是什么？
　
　
2．完成理解基因工程的操作工具比较表：
项目
限制性核酸内切酶(分子手术刀)
DNA连接酶(分子缝合针)
运载体(分子运输车)
特性或条件
识别特定的______序列，并在__________切割DNA分子
一般作用于两条具有相同的______的DNA分子
能够在宿主细胞中____并稳定____；具有一个或____个限制酶切位点；具有____基因
作用
提取____基因，切割____
构建重组DNA分子
将________转移到宿主细胞中并大量复制
结果
将DNA分子切成DNA片段，产生____末端
相同的黏性末端之间形成________键
形成重组________
思维拓展
1．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
2.在切割目的基因和载体时要求用同一种限制酶，目的是产生相同的黏性末端。
3．将一个基因从DNA分子上切割下来，需要2个限制酶，同时产生4个黏性末端。
4．不同DNA分子用同一种限制酶切割产生的黏性末端都相同，同一个DNA分子用不同的限制酶产生的黏性末端可能相同。
探究示例1　(2010·全国理综Ⅱ，5)下列叙述符合基因工程概念的是(　　)
A．B细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B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
听课记录：　
　
探究点二　基因工程的基本操作程序
1．完成基因工程的基本操作流程图：
2．完成目的基因的检测与鉴定表，并加以理解、掌握：
类型
步骤
检测内容
方法
分
子
水
平
第一步
目的基因是否插入受体细胞染色体的DNA上
________________(DNA和DNA之间)
第二步
目的基因是否转录出mRNA
________杂交技术(DNA和mRNA之间)
第三步
目的基因是否翻译出蛋白质
蛋白质分子杂交(______________杂交法)
____水
平鉴定
____法或____法
思维拓展
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
探究示例2　(2011·浙江卷，6)将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入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
听课记录：　
　
探究点三　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____基因：病毒外壳蛋白基因、病毒的复制酶基因；抗____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______的大豆和玉米
________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______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
____________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
____生物反应器
改善畜产品品质的
转基因动物
________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____因子或除去供体的____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______免疫缺陷症
体内基因治疗
治疗囊性纤维化病基因
治疗______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。
探究示例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
听课记录：　
　
探究点四　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．蛋白质工程的过程填充
蛋白质工程的过程：其基本途径是从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质________→推测应有的____________序列→找到相对应的____________序列(____________)。其流程图如下：
思维拓展
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。
探究示例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
听课记录：　
　
题组一　基因工程及基本操作
1．(2011·四川卷，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．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　基因工程应用及蛋白质工程
4．(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
5．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
6．(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
7．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
题组三　综合题
8．(2011·安徽理综，31Ⅱ)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。
9．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)。
学案49　基因工程
课前准备区
一、基因拼接　DNA重组　修饰改造　定向
二、1.限制酶　核苷酸序列　核苷酸　磷酸二酯键　黏性末端　平末端
2．DNA片段　磷酸二酯键　3.(1)质粒　(2)①自我复制　②限制酶切割位点　③标记基因
三、1.(1)基因文库　(2)PCR技术　(3)人工
2．基因表达载体　(1)目的　(2)标记　RNA聚合　终止　鉴别　筛选
3．(1)农杆菌转化　花粉管通道　(2)显微注射　(3)感受态　4.检测　鉴定
课堂活动区
探究点一
1．按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型或生物产品，又叫DNA重组技术。
2．核苷酸　特定的位点　黏性末端　复制　保存　多　标记　目的　运载体　目的基因　黏性　磷酸二酯　DNA
探究示例1　B　[基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，进而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。B细胞与肿瘤细胞融合，属于细胞工程；用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，进而筛选出青霉素高产菌株，属于人工诱变；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，并没有进行人为的加工，不属于基因工程。]
探究点二
1．mRNA　PCR　基因组文库　cDNA文库　构建基因表达载体　目的基因
2．DNA分子杂交技术　核酸分子　抗原—抗体　个体　侵染　感染
探究示例2　C　[大肠杆菌成功表达出腺苷酸脱氨酶，说明这些大肠杆菌都至少含有一个重组质粒，A项正确；作为载体的条件为至少含有一个或多个酶切位点，所以作为载体的质粒至少含有一个限制性核酸内切酶识别位点，B项正确；作为基因表达载体应包括目的基因、启动子、终止子、标记基因四部分，但并不是每个酶切位点都至少插入一个ada，C项错误；由于这些目的基因成功表达，所以每个ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子，D项正确。]
探究点三
病毒　真菌　除草剂　改良品质　赖氨酸　外源生长激素　乳腺　肠乳糖酶　调节　抗原　复合型　遗传性
探究示例3　A
探究点四
2．结构　氨基酸　脱氧核苷酸　基因　转录　翻译　氨基酸　分子设计
探究示例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。]
构建知识网络
DNA连接酶　基因表达载体　检测　鉴定
课后练习区
1．B　[因为一种氨基酸可能对应多种密码子、真核生物体内的基因含有内含子等因素，导致逆转录合成的目的基因与原基因有较大的差异，所以人工合成的目的基因不能用于比目鱼基因组测序，A选项错误；抗冻蛋白的11个氨基酸的重复序列重复次数越多，抗冻能力越强，并不是抗冻基因的编码区重复次数越多抗冻能力越强，抗冻基因编码区依次相连形成的新基因已不是原来的抗冻基因，因此不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白，B选项正确；农杆菌转化法是将目的基因导入植物细胞的最常用方法，不是为了筛选含有标记基因的质粒，C选项错误；应用DNA探针技术，可以检测转基因植物中目的基因的存在，但不能完成对目的基因表达的检测，D选项错误。]
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。]
4．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。]
5．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。]
6．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。]
7．(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
8．(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
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。
9．(1)mRNA　小于　(2)限制酶和DNA连接酶　Ca2＋　显微注射　(3)胚胎移植　细胞核移植　(4)④
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。

第四单元　细胞的生命历程(含必修2的减数分裂和受精作用)
学案15　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。
一、细胞不能无限长大的原因
1．细胞表面积与________的比限制了细胞不能无限长大。
2．________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、“细胞大小与物质运输的关系”实验
1．琼脂块的表面积与体积之比：随琼脂块的增大而____________。
2．NaOH的扩散速率(深度)：随琼脂块的体积增大，________。
3．NaOH扩散的体积与整个琼脂块体积之比：随琼脂块体积的增大而________。
回扣教材　教材110页问题探讨：大象和小鼠个体大小差异主要是细胞体积还是数量？
　
　
三、有丝分裂
1．细胞周期：连续分裂的细胞，从________________时开始，到________________时为止，为一个细胞周期。
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表现为：分裂前期，由两组中心粒发出________形成纺锤体；分裂末期，不形成________，而是________由细胞中部__________，最后将细胞缢裂成两部分。
4．重要意义：亲代细胞的________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________的稳定性，对于生物的遗传具有重要意义。
判一判　(2010·海南生物，3)(1)有丝分裂过程中，同源染色体的配对通常发生在分裂前期。
(2)植物细胞在分裂末期，细胞膜内陷形成两个子细胞。
(3)在分裂中期，两个中心粒复制形成两组中心粒。
　
　
　
巧记速记
各期特点：间期——复制合成非等闲
前期——膜仁消失两体显
中期——形定数清赤道板
后期——点裂数增两极移
末期——三现两消分裂完
四、无丝分裂
1．过程：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．特点：不出现________与________，核膜、核仁不消失。
3．举例：________的红细胞。
想一想　无丝分裂有细胞周期吗？有DNA复制吗？
　
　
五、意义
细胞分裂是生物________________的基础。
探究点一　有丝分裂过程中的形态变化及图像识别
1．根据染色体行为变化规律填写染色体行为特点及染色体与DNA的比例。
2．总结染色体、纺锤体、核仁、核膜、中心体的变化规律
　
　
思维拓展
1．有丝分裂过程易错点
(1)后期着丝点是自动分裂而与纺锤体牵引无关。若用秋水仙素抑制纺锤体形成，没有其牵引，细胞中染色体数目仍可加倍。
(2)姐妹染色单体在间期就已形成，只是呈染色质形态，而染色体形态出现于前期。
(3)分裂全过程均存在同源染色体，但不联会不分离。
2．细胞分裂图像识别
(1)动、植物细胞的识别
①图像画成方形或图像中有细胞板结构，无中心体结构，可判断为高等植物细胞；有中心体结构，可判断为低等植物细胞。
②图像画成圆形或图像中有中心体结构，无细胞板结构，缢裂方式为平分细胞，可判断为动物细胞。
(2)细胞分裂时期的识别
图像在具备同源染色体的前提下还有下列特点之一，便可判断为有丝分裂：
①染色体数目加倍——有丝分裂后期。
②所有染色体着丝点排列在赤道板上——有丝分裂中期。
③子细胞中染色体数目相同——有丝分裂末期。
探究示例1　(2010·海南生物，3)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
听课记录：　
　
探究点二　有丝分裂过程中相关物质结构数目变化
1．绘出在一个细胞周期中核DNA、染色体和染色单体的数目变化曲线(二倍体生物)
2．绘出在一个细胞周期中同源染色体对数、染色体组个数，每条染色体上DNA含量的变化曲线(二倍体生物)
思维拓展　有丝分裂过程中有关量的变化时期及原因
(1)DNA加倍—间期—DNA复制
(2)染色体数目(同源染色体对数、染色体组个数)加倍—后期—着丝点分裂
(3)染色单体数目开始变为0—后期—着丝点分裂
(4)中心体加倍—间期—中心体复制
(5)细胞核加倍—末期—新核膜已形成但质未分裂
探究示例2　如图甲、乙、丙分别表示某动物细胞有丝分裂过程中的三个阶段，a是染色体数目，b是染色单体数目，c是DNA分子数目。
(1)图乙中染色单体数为0的原因是______________________________________________ __________________________________________________________________________________________________。
(2)图甲中染色体形态最清晰，此时染色体的行为特点是
________________________________________________________________________。
(3)若乙、丙表示两个连续时期，则丙为__________期。
(4)绘出乙时期的细胞图像
听课记录：　
　
实验探究　观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
1．实验原理
(1)高等植物的分生组织有丝分裂较旺盛。
(2)有丝分裂各个时期细胞内______的形态和行为变化不同，可用高倍显微镜根据各个时期内染色体的变化情况，识别该细胞处于哪个时期。
(3)细胞核内的染色体(质)易被________(如龙胆紫)染成深色。
2.实验流程
3．利用下列公式分析视野中处于某分裂期细胞较少的原因。
＝
　
　
思维拓展　实验成功的关键
(1)剪取生长旺盛、带有分生区的根尖，不宜过长，同时注意剪取的时间，一般在上午10点至下午2点左右，此时分生区细胞分裂旺盛。
(2)解离时间应严格控制，解离时间不能过短，否则细胞在压片时不易分散开；时间过长，解离过度，无法取出根尖进行染色和制片。
(3)先漂洗后染色，顺序不能颠倒，否则解离液中的盐酸
会干扰染色效果。
(4)染色时，染液的浓度和染色时间必须掌握好，应注意染色不能过深，否则视野下会一片紫色，无法观察细胞图像。
(5)压片时用力必须恰当，过重会将组织压烂，过轻则细胞未分散，二者都将影响观察。
探究示例3 下图表示洋葱根尖细胞有丝分裂装片的制作与观察，请据图回答。
(1)A过程叫______，作用是____________________。
(2)C过程叫______，主要目的是____________________。
(3)D过程中需要对载玻片上的根尖进行按压，以便使细胞________。
(4)E过程中需要先在低倍镜下找到根尖的________，才能进行下一步的观察。
听课记录：　
　
题组一　细胞周期
1．(2009·天津理综，1)下列选项中，两类细胞的染色体数目均可呈周期性变化的是(　　)
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
2．(2011·南通调研)用32P标记的磷酸盐浸泡豌豆幼苗，追踪放射性的去向以研究豌豆根尖细胞的分裂情况，得到根尖细胞连续分裂的时间(单位：h)的数据如图所示。下列叙述不正确的是(多选)(　　)
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
3．(2011·广东重点高中联考)如图是按顺时针方向表示的四种植物细胞的细胞周期，其中说法正确的是(　　)
A．温度对植物a→b段的生理活动没有影响
B．图中b→a→b表示细胞增殖过程的一个细胞周期
C．甲图的b→a与丙图的b→a所用的时间可能一样长
D．a→b段由于DNA的复制使染色体数目增加一倍
题组二　细胞大小与物质运输效率间的关系
4．参天大树和小草在细胞大小上并无差异，鲸的细胞也不一定比蚂蚁的细胞大，以下解释正确的是(　　)
A．细胞体积大，相对表面积小，有利于细胞接受外界信息和与外界交换物质
B．细胞体积大，相对表面积也大，有利于细胞接受外界信息和与外界交换物质
C．细胞体积小，相对表面积大，有利于细胞接受外界信息和与外界交换物质
D．细胞体积小，相对表面积也小，有利于细胞接受外界信息和与外界交换物质
5．(2011·连云港模拟)大多数高等动、植物细胞的直径一般在20～30 μm之间，原因包括(多选)(　　)
A．酶促反应和核糖体占有的空间大于20 μm
B．相对表面积越小，越有利于物质的迅速转运和交换
C．与细胞核所能控制的范围有关
D．体积越小，相对表面积越大，越有利于物质的迅速转运和交换
题组三　有丝分裂过程变化特点
6．下列对菠菜根的分生区细胞分裂过程的叙述中，正确的是(　　)
A．在DNA复制时期，DNA和染色体的数目增加一倍
B．在核膜和核仁逐渐消失的时期，中心体发出星射线形成纺锤体
C．在染色体形态固定、数目清晰的时期，着丝粒排列整齐
D．在染色体逐渐解开螺旋的时期，细胞中央出现由很薄的细胞壁构成的赤道板
7．(2011·淮安质检)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
8．下列关于有丝分裂的叙述，正确的是(　　)
A．染色体数目加倍发生在有丝分裂间期
B．在人体细胞有丝分裂前期形成23个四分体
C．体细胞有丝分裂完成后两个正常子细胞的DNA序列相同
D．在高倍显微镜下观察洋葱根尖细胞有丝分裂装片时，视野中央可见某个细胞从分裂中期进入分裂后期
题组四　观察根尖的有丝分裂
9．观察洋葱根尖细胞有丝分裂并制作装片。请分析下列操作中导致染色不深的步骤是(　　)
A．剪取洋葱根尖2～3 mm，放入解离液中3～5 min
B．待根尖酥软后，将其放在龙胆紫溶液中染色
C．3～5 min后，取出根尖，放在载玻片上，加一滴清水，盖上盖玻片
D．在盖玻片上再加一片载玻片，用拇指按压
10．(2010·盐城质检)下表是四种植物分生组织的细胞周期，有关叙述正确的是(　　)
植物
细胞周期的时间(h)
a时期(分裂间期)
b时期(分裂期)
物种1
10.6
0.4
物种2
18
0.5
物种3
16.5
2
物种4
10.4
2.3
A.四种植物的分生组织都能产生吲哚乙酸，促进其细胞进行有丝分裂
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．a时期观察不到染色体，此时细胞核中进行着转录和翻译过程
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
题组五　有丝分裂过程中有关物质结构的规律性变化
11．如图甲是连续分裂的细胞在不同时期DNA含量的测定结果，图乙是具四条染色体的某细胞进行有丝分裂的简图，请据图回答：
(1)甲图中一个完整的细胞周期是______(用字母表示)，就乙图来说，作为一个细胞周期还缺少处于____期的细胞。
(2)甲图核仁逐渐解体，核膜逐渐消失发生在________段，对应于乙图中的____图。
(3)乙图中染色体数目开始加倍发生在图____所示时期，对应于甲图中的________段。
(4)甲图中cd段染色体的变化特点是______________________，ab段细胞内的主要变化是________________。
(5)从图中可见，母细胞和子细胞中DNA的含量是稳定的，其意义是__________________________________。
学案15　细胞的增殖
课前准备区
一、1.体积　2.细胞核
二、1.减小　2.保持不变　3.减小
回扣教材　两者的细胞大小无明显差别，主要取决于细胞数目。
三、1.一次分裂完成　下一次分裂完成
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．星射线　细胞板　细胞膜　向内凹陷
4．染色体　遗传性状
判一判　(1)错；联会、四分体、同源染色体分开这些行为只发生在减数分裂过程中。
(2)错；植物子细胞的形成是细胞板由中央向周围扩展造成的。
(3)错；中心粒复制发生在间期，前期分开移向两极。
四、2.染色体　纺锤体　3.蛙
想一想　无；有。
五、生长、发育、繁殖、遗传
课堂活动区
探究点一
1．复制　散乱分布　着丝点排列在赤道板上　着丝点分裂
均分，移向两极　1∶1　1∶2　1∶2　1∶2　1∶1　1∶1
2．(1)染色体形态变化
探究示例1　C　[解答本题的关键是理解动物细胞有丝分裂过程中各时期、各细胞器的特点与作用。有丝分裂过程中没有同源染色体配对，没有细胞板出现，中心粒复制发生在间期。]

探究点二
1.
2.
探究示例2　(1)着丝点分裂，姐妹染色单体分开各成一条染色体
(2)每条染色体的着丝点都排列在赤道板上
(3)末　(4)如图　
实验探究
1．(2)染色体　(3)碱性染料
2．15%盐酸　95%酒精　使组织中的细胞相互分离开　防止解离过度　染色体　低倍镜　分生区　高倍镜
3．由上述公式可看出，显微镜视野中某个分裂期的细胞出现的比例等于该时期时间长短占其细胞周期的比例，由于该比值太小，所以视野中某分裂期细胞较少。
探究示例3　(1)解离　使组织中的细胞分离　(2)染色　使染色体着色　(3)分散开　
(4)分生区
思路导引　解答此题从观察洋葱根尖细胞有丝分裂过程入手，理解并掌握各步顺序、注意事项、显微镜的使用方法。
构建知识网络
无丝分裂　有丝分裂　减数分裂　细胞周期
课后练习区
1．B　[只有连续分裂的细胞染色体数目才会发生周期性变化。题中蛙的红细胞进行无丝分裂；成熟的红细胞、牛的精细胞均不再进行细胞分裂；小鼠骨髓瘤细胞、杂交瘤细胞以及精原细胞都具有细胞周期，能进行有丝分裂。]
归纳提升　细胞周期
(1)概念的理解：①主要抓住——前提条件(连续分裂的细胞)、起点(前一次分裂结束)、止点(下一次分裂结束)、两个阶段(分裂间期和分裂期)。②不同生物的细胞周期长短不同；同一 生物体在不同的生理条件下，细胞周期长短也存在差异(如温度影响酶的活性，从而影响细胞周期)。③生物体内的细胞并不都具细胞周期，只有连续分裂的细胞才有细胞周期，如进行减数分裂的精(卵)原细胞无细胞周期。
2．ABD　[细胞分裂间期较长，BC、DE为分裂间期，CD和EF为分裂期。DNA复制和有关蛋白质的合成、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。]
规律方法　细胞周期的表示方法有多种
方法1　圆周法　　　方法2　直线法

方法3　柱形图法
3．C　[A错误：温度影响酶的活性，进而影响许多生理活动；B错误：在一个细胞周期中，分裂间期在前，耗时长，分裂期在后，耗时较短，由此可判断出图中的阴影部分为分裂期，图中细胞周期是按顺时针的方向表示的，故a→b→a表示一个细胞周期；D错误：a→b段DNA的复制只能使DNA数目加倍，染色体数目不加倍；C正确：虽然甲、丙两图中阴影部分所占比例不同，但是不同细胞的细胞周期是不同的，所以b→a所用的时间可能一样长。]
4．C　[细胞是生物体结构和功能的基本单位，细胞不断进行着新陈代谢，为了保证代谢的顺利进行，细胞必须与外界迅速而有效地进行物质交换和信息交流，这就要求细胞要有相对大的交换面积，才有利于物质交换。]
5．ACD　[细胞相对表面积大，有利于物质的迅速转运和交换。]
6．C　[DNA复制的结果是DNA含量增加一倍，并没有导致染色体数目加倍，只是每条染色体有两条染色单体。菠菜是高等植物细胞，所以无中心体。赤道板不是一个结构，仅是一个位置概念，在染色体解旋的时期，在赤道板位置上形成细胞板。细胞分裂中期，着丝点整齐排列在赤道板上，此时染色体形态固定、数目清晰。]
易错警示　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，是细胞壁的前身，由细胞中央向四周扩散形成的，其主要成分是纤维素，形成过程中有高尔基体的参与。
7．B　[由图看出，该细胞处于有丝分裂中期，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。]
拓展提升　细胞器的比较
细胞器
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
8.C　[人体细胞内有同源染色体，但在有丝分裂过程中同源染色体无联会行为，不形成四分体；有丝分裂的间期完成DNA的复制，使DNA数目加倍，有丝分裂的后期着丝点断裂导致染色体数目加倍；制作有丝分裂装片的第一步解离时，细胞已被杀死，故在显微镜视野中不能看到细胞的连续分裂变化。]
9．B　[染色不深的原因是：染色之前要进行漂洗，洗掉解离液，防止干扰染色。]
10．B　[四种植物的分生组织都能产生吲哚乙酸，但吲哚乙酸只能促进细胞生长，而不能促进细胞分裂。选用实验材料观察有丝分裂过程时，应该选分裂期占整个细胞周期的比例最大的材料，本题中，物种1：0.4/(10.6＋0.4)＝0.036，物种2：0.5/(0.5＋18)＝0.027，物种3：2/(2＋16.5)＝0.108，物种4：2.3/(2.3＋10.4)＝0.181，所以最好选用物种4观察有丝分裂过程。a时期观察不到染色体是因为该时期的染色质呈细丝状，还没有固缩形成染色体，转录在细胞核中进行，翻译在细胞质中进行。]
解题技巧　数据表格题型的解答策略
(1)审题：要明确行标题、列标题的含义，分析各行各列的数据变化，最大值、最小值和平衡点。
(2)找答案：把表格转变成文字，经联想找出所要考的知识点，分析各行各列数据变化的原因，如最大值、最小值和平衡点形成的原因。行与行，列与列进行比较；看有无单一变量的对照关系或因果关系等，从而得出结论或因果关系。
(3)定答案：结合概念和原理答题，把表格转变成文字，要表达准确，尽量用教材上的术语进行表述。
11．(1)f～l　间　(2)bc(hi)　B　(3)A　de(jk)　(4)染色体的着丝点排列在赤道板上　DNA复制和有关蛋白质合成　(5)保持亲代细胞和子细胞遗传性状的稳定性
解析　在甲图中fh表示间期，bc或hi表示前期，对应乙图中的B图；cd或ij表示中期，对应乙图中的C图；de或jk表示后期，对应乙图中的A图；ef或kl表示末期，对应乙图中的D图。核膜消失、核仁解体发生在前期，染色体数目加倍发生在后期。间期进行DNA分子的复制和有关蛋白质的合成。有丝分裂使前后代细胞中染色体或DNA的含量稳定，保持了亲代细胞和子细胞遗传性状的稳定性。
规律总结　DNA、染色体、染色单体、同源染色体对数、染色体组数变化(二倍体生物)
间期
前期
中期
后期
末期
DNA数(2C)
2C→4C
4C
4C
4C
2C
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
4
2
学案16　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)。
一、细胞的分化
1．概念：在个体发育中，由__________________增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生______________的过程。
2．特点：具有________、稳定性和不可逆性。
3．实质：在个体发育过程中，不同细胞中________的执行情况不同，即基因的选择性表达。
4．意义
(1)细胞分化是生物________的基础。
(2)细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向________，有利于提高各种________的效率。
想一想　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：________的细胞，仍然具有____________的潜能。
2．原因：细胞含有本物种的________________。
3．干细胞：动物体内的少数具有________________的细胞。
4．实例
(1)植物组织培养的实验表明已分化的________仍具有全能性。
(2)克隆羊多利的培育成功说明已分化的____________具有全能性。
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：由________所决定的细胞________________的过程。
(2)意义：对于多细胞生物体完成________，维持________________，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．概念
受________的作用，细胞中的________发生变化，成为不受________控制的、________________的恶性增殖细胞。
2．主要特征
(1)适宜条件下，无限________。
(2)____________发生显著变化。
(3)癌细胞的________发生了变化。
3．致癌因子
(1)________致癌因子，主要指辐射，如紫外线、X射线等。
(2)________致癌因子，如亚硝胺、黄曲霉毒素等。
(3)________致癌因子，如Rous肉瘤病毒等。
4．细胞癌变的原因
(1)致癌因子使________和抑癌基因发生突变。
(2)原癌基因主要负责调节________，控制细胞的____________的进程，抑癌基因主要是阻止细胞________________。
辨一辨　原癌基因和抑癌基因只存在于癌细胞中。(　　)
思考　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？
　
探究点一　细胞的分化和全能性
1．分析下图，回答有关问题。
(1)生理过程①表示________，②表示________。
(2)生理过程②的实质是________________。
(3)植物A、B、C的形成除了离体，还需________条件和必需的________条件等。
(4)植物B、C的形成说明了________________________。
2．完成表格填空，比较细胞分化和细胞的全能性。
细胞分化
细胞全能性
原理
细胞内基因选择性表达
细胞含有本物种的全套遗传物质
特点
①______；②稳定性；③________；④普遍性；⑤不变性
①高度分化的植物______具有全能性②动物已分化的体细胞全能性受到限制，但______仍具有全能性
结果
形成形态、结构、功能不同的____进而形成组织、器官等
形成新的____
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
两者的遗传物质都__________
②细胞的分化程度越高，具有的全能性____
思维拓展
1．同一生物体内的不同细胞中核DNA、tRNA相同，mRNA、蛋白质不同；各种细胞均表达的基因称为管家基因，不同细胞特异性表达的基因称为奢侈基因。
2．一般来说，细胞分化是不可逆的，但在离体状态、人工条件下，高度分化的细胞能够脱分化。
3．干细胞的类型及相互关系
(1)类型：干细胞分为3类，即全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。
(2)相互关系(以干细胞分化为红细胞为例)
……
↑
……
↑
……
↑
……
探究示例1 (2011·盐城质检)下列关于细胞分化的说法，正确的是(　　)
①分化是稳定的，而且一般是不可逆的，一旦细胞沿一定方向分化，便不会再脱分化到原先的状态　②细胞分化后，细胞中mRNA不同，tRNA相同　③分化的结果是赋予不同种类的细胞特异的结构和功能　④一般不会出现细胞核遗传物质的改变　⑤细胞分化的实质是基因的选择性表达
A．②③④⑤ B．①②④⑤
C．①②③⑤ D．①②③④⑤
听课记录：　
　
探究点二　细胞的衰老和凋亡
1．个体的衰老与细胞的衰老有何关系？
　
　
　
2．完成下列填空，巧记细胞衰老的特征
一大：______________　一小：____________
一多：______________　一少：______________
两慢：____________________________________
两低：____________________________________
3．细胞凋亡、细胞坏死
项目
细胞凋亡
细胞坏死
与基因
的关系
受____控制
________控制
细胞膜
的变化
____
破裂
形态
变化
细胞变____，与周围细胞脱离
细胞外形______变化
影响
因素
受严格的由遗传机制决定的程序性调控
________________等不利因素影响
对机体
的影响
对机体有____
对机体有____
思维拓展
1．生物体内细胞的衰老和凋亡都是正常的生理现象，细胞坏死为非正常现象。
2．细胞的凋亡与溶酶体的功能有关，衰老、凋亡的细胞最终被机体免疫系统清除。
探究示例2 (2009·天津理综，4)下面为动物机体的细胞凋亡及清除示意图：
据图分析，不正确的是(　　)
A．①过程表明细胞凋亡是特异性的，体现了生物膜的信息传递功能
B．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
C．②过程中凋亡细胞被吞噬，表明细胞凋亡是细胞被动死亡过程
D．凋亡相关基因是机体固有的，在动物生长发育过程中发挥重要作用
听课记录：　
　
思维拓展
1．细胞凋亡的三种主要类型
(1)细胞的编程性死亡；(2)细胞的自然更新；(3)被病原体感染的细胞的清除。
2．正常的细胞凋亡可以保证人体的正常发育和身体各个器官功能的正常发挥，而不正常的细胞凋亡会导致许多疾病。肿瘤的发生、自身免疫疾病等与细胞凋亡不足有关，而帕金森氏综合症、再生障碍性贫血等与细胞凋亡过盛有关。
探究点三　细胞的癌变
1．细胞癌变的机理是什么？
2．分析下列有关正常细胞与癌细胞的图表信息，总结癌细胞有哪些主要特征？
(1)
细胞来源
细胞周期
分裂次数
时间
正常人肝细胞
22 h
50～60
45.8～55 d
海拉的宫
颈癌细胞
22 h
∞≈25 483.6
1951年至今
　
　
思维拓展　原癌基因与抑癌基因不是简单地相互拮抗
(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。只有当原癌基因突变成癌基因(或称激活、活化)后，细胞才会恶性增殖。
(2)抑癌基因是一类抑制细胞过度生长、增殖，从而遏制肿瘤形成的基因，抑癌基因的丢失或失活，可能导致肿瘤发生。
(3)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。对原癌基因和抑癌基因的研究，将使人类有可能真正从根本上治疗癌症。
探究示例3 　关于人体癌细胞的叙述，不正确的是(　　)
A．癌变主要是因为人体细胞的原癌基因和抑癌基因发生突变
B．癌细胞比所有正常细胞分裂周期长、生长快
C．有些病毒能将其基因整合到人的基因组中，从而诱发人的细胞癌变
D．癌细胞的形态结构和表面的物质都发生了明显的变化
听课记录：　
　
题组一　细胞分化和全能性
1．(2011·镇江调研)如图表示人小肠结构中的两种细胞。关于这两种细胞的叙述，不正确的是(多选)(　　)
A．所含遗传信息相同
B．所含蛋白质种类相似
C．细胞结构相似
D．细胞中细胞器在数量上相差不大
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．如图为人体细胞的分裂、分化、衰老和死亡过程示意图，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(　　)
(1)由①细胞分裂产生③④细胞的方式有三种
(2)⑤与⑥细胞的基因型相同，mRNA的种类不同
(3)⑤和⑥细胞内遗传信息的流动方向为DNA→RNA→蛋白质
(4)细胞的衰老与死亡就会引起人体的衰老与死亡
(5)细胞死亡受基因控制，细胞癌变不受基因控制
(6)⑤⑥的分化程度比①的分化程度高，全能性也高
(7)细胞坏死，膜通透性降低；细胞癌变，膜黏着性增强
(8)细胞癌变，细胞周期延长；细胞凋亡，细胞周期变短
A．只有一项正确 B．只有两项正确
C．只有三项正确 D．只有四项正确
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答 案
11.“苏丹红Ⅰ”是一种红色的工业合成染色剂，用于溶剂、油、蜡、汽油增色以及鞋、地板等的增光。全球多数国家都禁止将其用于食品生产。科学家通过实验发现“苏丹红Ⅰ”会导致鼠类患癌，它在人类肝细胞研究中，也显现出可能致癌的特性。
请设计实验探究苏丹红Ⅰ是否能诱导大鼠肝癌的发生。
(1)实验材料和用具：
大鼠若干只；普通饲料；三种不同剂量的苏丹红Ⅰ溶液A、B、C(分别为低、中、高浓度)；其他所需条件均满足。
(2)实验步骤：(请简要写出)
步骤1：选取__________________________的大鼠若干，随机平均分成____组，并编号甲、乙、丙、丁，分别饲养。
步骤2：分组分类处理(“√”表示添加)
普通饲料
苏丹红Ⅰ溶液
甲
√
A
乙
√
B
丙
√
C
丁
√
等量水
步骤3：将四组置于________________分笼饲养，定期测量体重，注意观察记录。
步骤4：两年后，检查大鼠的健康状况，统计各组大鼠肝癌的发生率。
(3)结果预测与分析(至少写出三种情况)：
学案16　细胞的分化、衰老、凋亡和癌变
课前准备区
一、1.一个或一种细胞　稳定性差异　2.普遍性　3.遗传信息　4.(1)个体发育　(2)专门化　生理功能
想一想　没有。
二、1.已分化　发育成完整个体　2.全套遗传信息　3.分裂和分化能力　4.(1)植物细胞　(2)动物细胞核
判一判　(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、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)基因　自动结束生命　(2)正常发育　内部环境的稳定
四、1.致癌因子　遗传物质　机体　连续进行分裂
2．(1)增殖　(2)细胞的形态　(3)表面
3．(1)物理　(2)化学　(3)病毒　4.(1)原癌基因　(2)细胞周期　生长和分裂　不正常的增殖
辨一辨　错，正常细胞也存在。
思考　内质网。内质网是细胞内糖类、脂质等有机物合成的“车间”。
课堂活动区
1．(1)有丝分裂　细胞分化　(2)基因的选择性表达
(3)无菌　营养　(4)已分化的细胞仍具有全能性
2．持久性　不可逆性　体细胞　细胞核　细胞　个体　＞　＞　＞　＞　不发生改变　越小
探究示例1　D　[细胞分化一般来说是不可逆的，且具有普遍性和持久性。细胞分化的实质是基因的选择性表达，表达的基因不同，转录生成的mRNA不同，但tRNA都相同。细胞分化的结果是形成不同形态结构和功能的细胞。细胞分化不会改变遗传物质。]

探究点二
1．对于单细胞生物来说，个体的衰老就是细胞的衰老；对于多细胞生物而言，细胞的衰老与个体的衰老不是一回事，因幼年个体体内有衰老细胞，老年个体体内也有刚刚产生的新细胞。
2．细胞核体积增大　细胞体积变小　细胞内色素积累　细胞内水分减少　细胞新陈代谢的速率减慢；呼吸速率减慢　酶活性降低；物质运输功能降低
3．基因　不受基因　内陷　圆　不规则　电、热、冷、机械　利　害
探究示例2　C　[图中①表示凋亡诱导因子与膜受体结合，这种结合具有特异性，且与信息交流有关。由图可知凋亡信号激活凋亡相关基因，从而表达出与凋亡有关的蛋白质，该过程体现了基因的选择性表达。细胞凋亡是在基因调控下的程序性死亡，是细胞主动死亡的过程。]
探究点三
1
2．(1)无限增殖；(2)形态显著改变；(3)细胞间黏着性降低，易迁移，失去接触抑制性。
探究示例3　B　[癌细胞的形态结构和功能都发生了改变。癌变的原因是原癌基因和抑癌基因发生突变。导致细胞癌变的因素有物理因素、化学因素和生物因素，某些病毒将其基因整合到人的基因组中，也可诱发癌变。癌细胞在适宜条件下能够无限增殖，繁殖速度快，细胞周期短。]
构建知识网络
①增加细胞数量　②基因选择性表达　③细胞癌变
④增加细胞类型
课后练习区
1．BD　[同一生物个体的不同细胞所含的遗传信息相同；但因基因的表达具有选择性，所以不同的细胞中合成的蛋白质种类不完全相同；图示不同的小肠细胞结构相似；因不同的细胞功能不同，所以不同的细胞中细胞器的种类和数量差别较大。]
知识链接　细胞分化图解
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。]
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。
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。
9．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．B　[该图所示人体细胞的分裂方式为有丝分裂，细胞分化是基因选择性表达的结果，分化产生的细胞基因型相同，但表达的基因不同，产生的mRNA的种类不同，分化过程的遗传信息流动方向是DNA→RNA→蛋白质，因此(2)(3)正确；细胞与人体的衰老与死亡一般是不同步的；细胞衰老、死亡、分化等现象都是基因程序性表达的结果，发生癌变的细胞恶性增殖，细胞周期变短，细胞膜表面的糖蛋白减少，黏着性降低。]
方法技巧　概念辨析图剖析
概念图一般要求在纵横各层面把概念—连接词—概念连接起来，从总的概念出发，逐步展开，显示出大概念与小概念之间的辩证关系。构建概念图模型是高考尝试使用的新题型。试题的形式一般是给出一个不完整的概念图，要求考生或根据所学知识给予补充，或根据试题所反映的内容，提炼出相关信息，判断回答若干问题。
突破方法：①认真识别图中概念与箭头，通过箭头的方向寻求概念间的相互关系，把握整个图形所蕴含的生物学意义。②寻求图中信息与知识储备的“契合点”，快速达成知识“迁移”。③根据设问具体指向，具体分析作答。
11．(2)实验步骤：步骤1：相同性别，身体健康，发育正常，体重相当　4　步骤3：相同环境条件下
(3)
大鼠体重比较
结论
甲、乙、丙、丁各组大鼠
体重相当
添加不同剂量的苏丹红 Ⅰ 对大鼠的健康均无不良影响
丁>甲>乙>丙
添加苏丹红 Ⅰ 对大鼠的健康不利，且剂量越大越有害
丙>乙>甲>丁
添加苏丹红Ⅰ对大鼠的健康有利，且剂量越大越有利
(其他有关生理状况分析合理均可)
学案17　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。
一、减数分裂
1．概念：进行________的生物，在产生____________时进行的染色体____的细胞分裂。
2．特点：染色体只复制____，而细胞分裂____。
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____。
4．场所：高等动物的减数分裂发生在_____________________________________ ___________________________________________________________________________________________________________。
二、精子、卵细胞的形成过程
三、受精作用
1．概念：______和______相互识别、融合成为______的过程。
2．实质：精子的______与卵细胞的______相融合，使彼此的______会合在一起。
3．结果：受精卵中的______数目又恢复到体细胞中的数目，其中一半染色体来自____________，另一半来自__________。
4．意义：(1)有利于生物在________中进化。
(2)就进行有性生殖的生物而言，________和________对于维持每种生物前后代体细胞中________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________；减Ⅰ后期非同源染色体之间的________。
(2)受精时精子和卵细胞的结合具有随机性。
探究点一　减数分裂过程中相关概念辨析
1．同源染色体和非同源染色体
(1)同源染色体是指________分裂中配对的两条染色体，形态、大小一般都相同，一条来自父方，一条来自母方。如右图中的________为一对同源染色体，________是另一对同源染色体。
(2)非同源染色体是指形态、大小各不相同，且在______分裂过程中不配对的染色体。________________分别是非同源染色体。
2．联会和四分体
(1)联会：是指减数第一次分裂过程中(前期)__________两两配对的现象。
(2)四分体：联会后的每对__________含有________染色单体，叫做四分体。图中含有________个四分体，即四分体的个数等于减数分裂中配对的__________对数。
3．姐妹染色单体和非姐妹染色单体
(1)姐妹染色单体：同一着丝点连着的两条染色单体。如上图中的________________________________。
(2)非姐妹染色单体：不同着丝点连接着的两条染色单体。如上图中的a和b(b′)、a′和b(b′)等。
思维拓展
1．1个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子＝8条脱氧核苷酸链
2．同源染色体也有大小不同的，如男性体细胞中的X染色体和Y染色体，X染色体较大，Y染色体较小。大小相同的染色体不一定是同源染色体，如着丝点断裂后形成的两条染色体，因不是一条来自父方，一条来自母方，所以不叫同源染色体；但只要联会的两条染色体不管大小、形状是否相同，都叫同源染色体；同源染色体既可以是复制之前不含染色单体也可以是复制之后含染色单体。
3．有丝分裂过程中有同源染色体存在，但不出现同源染色体的联会和四分体。
4．四分体中的非姐妹染色单体之间经常发生缠绕，并交换一部分片段，这属于同源染色体的非姐妹染色单体间的交叉互换，可导致基因重组发生。
5．四倍体生物的体细胞中含有四条相同的染色体，所以进行减数第二次分裂时也存在同源染色体，因此，平时研
究减数分裂没有特殊说明均以二倍体生物为研究对象。
探究示例1　某动物的精子中有染色体16条，则在该动物的初级精母细胞中存在染色体数、四分体数、染色单体数、DNA分子数、脱氧核苷酸链数分别是(　　)
A．32、16、64、64、128 B．32、8、32、64、128
C．16、8、32、32、64 D．16、0、32、32、64
听课记录：　
探究点二　减数分裂过程及精、卵细胞的形成过程
1．减数分裂过程的特点及图像(以哺乳动物精原细胞为例)
时期
图像
主要特征
减数第一
次分裂
间期
DNA____，精原细胞体积____形成初级精母细胞
前期
每条染色体含有____条染色单体，同源染色体发生联会、配对，形成______，非姐妹染色单体间可能发生________
中期
成对的同源染色体整齐的排列在细胞的______上(或同源染色体的着丝点整齐的排列在赤道板的两侧)
后期
细胞膜内陷，细胞开始缢裂，同源染色体____，非同源染色体________
末期
细胞中____同源染色体，染色体数目发生____
减数第二
次分裂
前期
染色体散乱分布在细胞中
中期
染色体的______整齐的排列在细胞中央的赤道板上
后期
着丝点分裂，____________分开，并移向细胞两极；染色体数目暂时____，恢复到体细胞染色体数目，细胞缢裂
末期
染色体数目较后期____，是体细胞染色体数目的一半，每个________细胞分裂为两个精细胞
2.卵细胞和精子形成过程的异同(以二倍体生物为例)
比较项目
不同点
相同点
卵细胞的形成过程
图示
精子的形成过程
图示
染色体复制
——
复制一次，每条染色体含有两条染色单体
减数第一
次分裂
一个初级卵母细胞(2N)(细胞质不______分裂)产生____个次级卵母细胞(N)和____个第一极体(N)
一个初级精母细胞(2N)产生____个大小相同的____精母细胞(N)
同源染色体____形成四分体，同源染色体____，非同源染色体自由组合，细胞质分裂，子细胞______数目减半
减数第二
次分裂
一个次级卵母细胞(细胞质______分裂)形成一个____的卵细胞(N)和一个____的第二极体。第一极体分裂(____)成两个第二极体
两个次级精母细胞分别分裂(____)形成四个同样大小的精细胞(N)
______分裂，一条染色体变成____条染色体，分别移向两极，细胞质分裂，子细胞______数目不变
变形与否
无变形过程
——
精细胞____，形成精子
——
分裂结果
一个卵原细胞产生____个卵细胞(N)、三个极体(退化消失)
一个精原细胞产生____个精细胞
精子、卵细胞中染色体数目____
　
思维拓展
1．一个初级精(卵)母细胞经减数分裂产生的子细胞中染色体或基因型的特点是“两两相同，并且互补”(不考虑交叉互换的情况)。因为减数第一次分裂时同源染色体分开，等位基因彼此分离，所以互补；减数第二次分裂时姐妹染色单体分开，平均分配到两个子细胞中，所以形成的两个子细胞中的遗传物质是两两相同的。
2．减数分裂和受精作用的意义
对于维持每种生物前后代体细胞中染色体细胞中染色体数目的恒定、生物的遗传和变异都具有重要的意义。
探究示例2 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的____期。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)由图2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______，该细胞处于____________分裂的____期，其产生的子细胞名称为____________________。
听课记录：　
　
实验探究　观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
1．该实验的目的是什么？
　
　
2．完成下列实验流程的相关填空

探究示例3　(2009·广东卷，27)如图为蝗虫精母细胞减数分裂某一时期的显微照片，该时期(多选)(　　)
A．是减数第一次分裂的前期
B．是减数第一次分裂的中期
C．非姐妹染色单体发生了互换
D．结束后，同源染色体发生联会
题组一　减数分裂相关知识
1．(2011·南京调研)如图是一个哺乳动物细胞的示意图，它属于(　　)
A．精巢中的细胞
B．受精卵
C．骨髓干细胞
D．卵巢中的细胞
2．(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
3．(2010·徐州模拟)下图表示某动物精原细胞中的一对同源染色体。在减数分裂过程中，该对同源染色体发生了交叉互换，结果形成了①～④所示的四个精细胞。这四个精细胞中，来自同一个次级精母细胞的是(　　)
A．①与② B．①与③ C．②与③ D．②与④
4．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
题组二　减数分裂和受精作用的意义
5．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
6．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
7．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
8．豚鼠的黑色对白色为显性，假使在一个繁殖期内，杂合的雌豚鼠的卵巢中，成熟的初级卵母细胞中共有20个黑色基因。经减数分裂后，最多能形成几个含白色基因的卵细胞(　　)
A．10 B．20 C．40 D．80
题 号
1
2
3
4
5
6
7
8
答 案
题组三　多图综合应用类
9．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。
学案17　减数分裂和受精作用
课前准备区
一、1.有性生殖　成熟生殖细胞　减半　2.一次　两次
3．一半　4.有性生殖器官内
二、睾丸　精母　2　4　复制　分离　自由组合　着丝点
卵巢　卵原　不均等　卵母　极体　不均等　均等　1
三、1.卵细胞　精子　受精卵　2.细胞核　细胞核　染色体　3.染色体　精子(父方)　卵细胞(母方)　4.(1)自然选择　(2)减数分裂　受精作用　染色体　5.(1)交叉互换　自由组合
课堂活动区
探究点一
1．(1)减数　1和2　3和4　(2)减数　1和3、1和4、2和3、2和4　2.(1)同源染色体　(2)同源染色体　四条　两
　同源染色体　3.(1)a和a′、b和b′、c和c′、d和d′
探究示例1　A　[精子是精原细胞经过两次分裂得到的，其染色体是精原细胞的一半，因此精原细胞中有同源染色体16对，初级精母细胞是精原细胞复制产生的，1条染色体含2个染色单体，2个DNA,4条DNA单链。]
探究点二
1．复制　增大　两　四分体　交叉互换　赤道板　分开　自由组合　无　减半　着丝点　姐妹染色单体　加倍　减半　次级精母
2．不均等　一　一　二　次级　联会　分开　染色体　不均等　大　小　均等　均等　着丝点　二　染色体　变形　一　四　减半
探究示例2　(1)DNA复制(或染色体复制)　S　着丝点分裂　(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
解析　从图1中可以看出，AB段染色体上DNA含量增加，这是由于在细胞分裂间期的S期完成了染色体的复制；CD段染色体上DNA含量减半，这是由于着丝点分裂，一条染色体变为两条染色体的缘故。图2中的乙、丙，其染色体的着丝点都未分开，相当于图1中的BC段；甲中染色体的着丝点已分开，相当于DE段。乙细胞中含有4条染色体，其染色体∶DNA＝1∶2，由于细胞是不均等分裂，所以该细胞属于减数第一次分裂的后期，产生的两个子细胞分别叫次级卵母细胞和第一极体。
实验探究
1．通过观察蝗虫精母细胞的减数分裂固定装片，识别减数分裂不同阶段的染色体的形态、位置和数目，加深对减数分裂过程的理解。
2．初级精母细胞　次级精母细胞　精细胞　中期　后期　中期　后期
探究示例3　AC　[由图示知，染色体两两成对，同源染色体发生联会，且散乱分布在细胞内，故该时期为减数第一次分裂前期，此时期可发生非姐妹染色单体的交叉互换，此时期结束后，同源染色体排布在赤道板两侧，进入减数第一次分裂中期。]
构建知识网络
①有丝分裂　②受精作用　③减数分裂　④减数分裂
课后练习区
1．D　[细胞质不均分，且有同源染色体分离现象，所以一定是初级卵母细胞。]
2．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)
3．C　[减数分裂的四分体时期发生交叉互换后， ①与④细胞的两条染色体是初级精母细胞中的一条染色体上的两条染色单体，②与③细胞的两条染色体是初级精母细胞中的一条染色体上的两条染色单体，因此两个次级精母细胞形成的精子分别为①与④、②与③。]
归纳提升　理解减数分裂过程几个关键点
(1)减数分裂最大特点就是形成的子细胞中染色体数目减半，原因是整个过程中染色体复制一次而细胞连续分裂两次。
(2)染色体行为变化：复制→联会→同源染色体分离→散乱分布→着丝点排列在赤道板→着丝点分裂→均分移向两极
(3)联会的意义：发生交叉互换、保证后期同源染色体的分离。
(4)染色体数目和DNA的含量变化以及减数分裂与遗传规律之间的关系，都可以从染色体行为变化得到解释。
4．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。]
5．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。]
6．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。]
7．BCD　[受精过程是指精子和卵细胞结合形成受精卵的过程。]
8．A
9．(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。

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