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Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
1．涵盖范围
本单元涵盖必修3中第一、二、三章，主要包括个体水平上的稳态与调节——动植物的激素调节、动物和人的神经调节和免疫调节以及内环境稳态。
2． 考情分析
(1)考查力度：本单元是除遗传变异外，与细胞代谢处于同等重要地位的内容。
(2)考查内容
①内环境和细胞内环境组成成分，尤其是血红蛋白。
②反射弧、兴奋在神经纤维上的电位及传导、突触结构的三幅图解。
③血糖调节的过程及平衡。
④两种特异性免疫的区别与联系。
⑤生长素的发现过程。
⑥生长素的生理作用及特点。
(3)考查形式
a．考查内容中的①、④、⑥考点多以选择题形式出现。
b．考查内容中的③、⑤、⑥多以图解、曲线等形式综合考查相关内容。
c．考查内容中的②、③、⑤、⑥涉及到实验探究能力的考查。
3． 复习指导
(1)复习线索
①以体液中几种液体的关系图为主线，系统复习三种环境之间的关系、成分及内环境稳态与调节。
②以稳态的各种调节过程为线索，系统复习神经、体液、免疫调节在稳态中的作用。
③以各种植物激素的生理作用为线索，系统复习生长素的发现、作用特点、实践应用及其他激素的产生、作用部位。
(2)复习方法
①体液中几种液体关系，反射弧、兴奋在神经纤维和突触处的传导通过图解法复习。
②血糖、水、体温调节，细胞免疫和体液免疫，不同植物激素通过列表比较法复习。
第26讲　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
[推断]　图示为A、B、C、D四种液体之间的关系，请进行分析推断。
先判断B为组织液，则A为细胞内液，C为血浆，D为淋巴。
[技巧]　(1)毛细淋巴管具有盲端，毛细血管没有盲端，这是区别毛细淋巴管和毛细血管的方法。
(2)淋巴来源于组织液，返回血浆。图示中组织液单向转化为淋巴，淋巴单向转化为血浆，这是判断血浆、组织液、淋巴三者关系的突破口。
二、细胞外液的成分、渗透压和酸碱度
[解惑]　①、②、④内存在的蛋白质不是内环境的成分，而属于细胞内液的成分。
[判一判]
1． 血浆中含有水、无机盐、血红蛋白、尿素、O2、激素等 (　×　)
2． 血浆渗透压的大小主要与无机盐的含量有关 (　×　)
3． 正常人的血浆pH为7.35～7.45，这与CO、PO等离子有关 (　×　)
4． 细胞外液本质上是一种盐溶液，反映了生命起源于海洋 (　√　)
5． 内环境是细胞与细胞进行物质交换的媒介 (　×　)
6． 血浆中水的来源有组织液、血细胞、淋巴，还有消化道吸收 (　√　)
三、内环境稳态及其调节
1． 概念：正常机体通过调节作用，使各个器官、系统协调活动，共同维持内环境的相对稳定状态叫做稳态。
2． 调节机制：神经—体液—免疫调节网络。
3． 实质：内环境的各种化学成分和理化性质保持相对稳定状态。
4． 意义：机体进行正常生命活动的必要条件。
[思考]　内环境稳定的人，其生命活动就一定正常吗？
提示　不一定，如“植物人”，白化病患者等。
考点一　聚焦内环境的组成及相互关系
完善下面关于体液及内环境各种成分的关系图并思考回答：
1． 内环境中存在和不存在的物质
(1)存在的物质主要有：
①营养物质：水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、甘油、脂肪酸、维生素等。
②代谢废物：CO2、尿素等。
③调节物质：激素、抗体、递质、淋巴因子、组织胺等。
④其他物质：纤维蛋白原等。
(2)不存在的物质主要有：
①只存在于细胞内的物质：血红蛋白及与细胞呼吸、复制、转录、翻译有关的酶等。
②存在于消化道中的食物及分泌到消化道中的消化酶。
2． 在内环境中发生和不发生的生理过程
(1)发生的生理过程
①乳酸与碳酸氢钠作用生成乳酸钠和碳酸实现pH的稳态。
②兴奋传导过程中神经递质与受体结合。
③免疫过程中抗体与相应的抗原特异性地结合。
④激素调节过程，激素与靶细胞的结合。
(2)不发生的生理过程(举例)
①细胞呼吸的各阶段反应。
②细胞内蛋白质、递质和激素等物质的合成。
③消化道等外部环境所发生的淀粉、脂质和蛋白质的消化水解过程。
3． 写出细胞的具体内环境
细胞名称 直接内环境
组织细胞 组织液
毛细血管壁细胞 血浆、组织液
毛细淋巴管壁细胞 淋巴、组织液
血细胞 血浆
淋巴细胞和吞噬细胞 淋巴、血浆
易错警示　与内环境有关的2个易错点：(1)内环境概念的适用范围：内环境属于多细胞动物的一个概念，单细胞动物(原生动物)以及植物没有所谓的内环境。(2)血浆蛋白≠血红蛋白：血浆蛋白是血浆中蛋白质的总称，属于内环境的成分；而血红蛋白存在于红细胞内，不是内环境的成分。
1． 如图为正常人体内肝细胞局部结构示意图，其中①②③④分别表
示体液的成分，下列有关说法错误的是 (　　)
A．图中①②④共同组成了细胞外液
B．体液①中含有胰岛素和血浆蛋白
C．图中②③构成了肝细胞生存的直接内环境
D．图中①②④之间的关系可表示为
答案　C
解析　根据题干及图可以判断出①为血浆，②为组织液，③为细胞内液，④为淋巴。细胞外液主要包括血浆、组织液和淋巴，组成了内环境；肝细胞生存的内环境为组织液，③是细胞内液不属于内环境的组成成分；在内环境中，组织液和血浆之间的物质交换是双向的，组织液和淋巴及血浆和淋巴之间的物质交换都是单向的。
2． 下列属于人体内环境组成成分的是 (　　)
①血液、组织液和淋巴　②血浆蛋白、O2和葡萄糖　③葡萄糖、CO2和胰岛素　④激素、突触小泡和氨基酸　⑤胃中的牛奶　⑥口服的肠道中的抗菌药物　⑦肌肉注射青霉素　⑧精子进入输卵管与卵细胞结合
A．②③⑦ B．①②③⑦
C．①②③⑦⑧ D．①②③⑥⑦⑧
答案　A
解析　血液包括血浆和血细胞，血浆是组成内环境的成分；突触小泡在突触小体中，属于细胞内部环境；喝牛奶和口服药物都在消化道中，精子进入输卵管都不是内环境。
技法提炼
内环境成分的判断方法
一看是否属于血浆、组织液或淋巴中的成分(如血浆蛋白、水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、脂质、O2、CO2、激素、代谢废物等)。若是，则一定属于内环境的成分。
二看是否属于细胞内液及细胞膜的成分(如血红蛋白、呼吸氧化酶、解旋酶、DNA聚合酶、RNA聚合酶、载体蛋白等)。若是，则一定不属于内环境的成分。
三看是否属于外界环境液体的成分(如消化液、尿液、泪液、汗液、体腔液等中的成分)。若是，则一定不属于内环境的成分。
考点二　聚焦细胞与外界环境的物质交换和内环境的稳态
完善下图，理解内环境的功能和稳态，并完成思考：
1． 与内环境的化学成分和理化性质相对稳定直接相关的系统、器官有循环系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统和皮肤，起调节作用的系统有神经系统、内分泌系统和免疫系统。
2． 葡萄糖和氧气进入内环境并最终被组织细胞吸收利用的途径，如图
(1)由图可看出葡萄糖和氧气由外界到最终被细胞利用分别穿过了7和11层生物膜。
(2)氧气和二氧化碳浓度最高的部位分别在肺泡和组织细胞。
3． 完善如下血浆pH调节图解
4．内环境稳态的意义及失衡分析
(1)意义：内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
①血糖正常——保证机体正常的能量供应。
②体温、pH相对恒定——酶活性正常，细胞代谢正常。
③渗透压相对稳定——细胞维持正常的形态和功能。
(2)理化性质失调：①pH失调——酸中毒、碱中毒；
②渗透压失调(如呕吐等)——细胞形态、功能异常；
③体温失调——发热。
(3) 内环境中的化学成分含量失衡
易错警示　内环境稳态应澄清如下两种误区
(1)内环境达到稳态时，人未必不得病(如遗传病患者、植物人等)。
(2)内环境稳态遭破坏时，代谢速率未必下降(如有可能导致代谢速率上升)。
3． 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
答案　B
解析　稳态是在机体的调节作用下，各个器官、系统协调作用的结果。人体内环境稳态的调节能力是有限的，当超过这个限度时，稳态就会遭到破坏。破坏内环境稳态的因素可能来自体外，也可能来自体内。稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
4． 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
答案　C
解析　根据稳态的定义可知，机体的稳态是在神经和体液的共同调节下得以维持的。剧烈运动中产生的乳酸，会使内环境的pH略有下降；食物中长期缺少蛋白质，会导致血浆蛋白含量下降，进而使血浆内进入组织的水分多于回流的水分，引起组织水肿；佝偻病是机体缺少钙盐引起的；人体的体温调节属于神经—体液调节。
1． 组织水肿及其产生原因分析
组织间隙中积聚的组织液过多将导致组织水肿，其引发原因如下：
2． 内环境稳态调节中涉及三种物质分子，其来源及靶细胞或作用部位不同
调节方式 物质分子 来源 靶细胞或作用部位
神经调节 神经递质 突触前膜释放 突触后膜
体液调节 激素 内分泌腺细胞 相应靶细胞
免疫调节 抗体 浆细胞 抗原
淋巴因子 T细胞 B细胞
实验十四　生物体维持pH稳态机制的实验探究
1． 实验原理
通过向自来水、缓冲液、生物材料中加入酸或碱溶液引起的pH变化，定性说明人体内液体环境与缓冲液相似而不同于自来水，从而说明生物体维持pH相对稳定的机制。
2． 实验流程
3． 实验对比分析
(1)图解：
①表示用NaOH对自来水的处理。
②表示NaOH或盐酸分别对缓冲液和生物材料的处理。
③表示用盐酸对自来水的处理。
(2)结果：无论滴加盐酸还是NaOH溶液，生物材料的pH均保持相对稳定。
(3)结论：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。
5． 请根据提供的实验材料和用具，回答相关的问题：
一、实验材料和用具
家兔的血浆适量、蒸馏水、预先配制的缓冲液、量筒、试管若干支、Na2CO3溶液、乳酸、pH试纸。
二、实验流程
步骤 A组 B组
① 1号试管 2号试管 3号试管 1号试管 2号试管 3号试管
？ 等量缓冲溶液 等量血浆 ？ 等量缓冲溶液 等量血浆
② 滴加等量的Na2CO3溶液 ？
③ 记录结果 记录结果
预测结果 ？ ？
结论 ？ ？
(1)步骤①中向A组和B组的1号试管中加入_____________________________。
(2)步骤②中向B组3支试管中滴加_____________________________________。
(3)预测结果：
A组：______________________________________________________________。
B组：______________________________________________________________。
(4)从以上实验结果分析，可以得出的结论是_______________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)等量蒸馏水　(2)等量的乳酸
(3)1号试管pH变化明显，pH明显上升；2、3号试管pH变化不明显　1号试管pH变化明显，pH明显下降；2、3号试管pH变化不明显
(4)蒸馏水不具有缓冲作用，为对照组；人工配制的缓冲溶液具有缓冲作用；动物血浆与
缓冲溶液一样具有缓冲作用，说明其成分中含有缓冲物质
解析　本题是一个实验设计题，在实验设计题中除了要研究的变量是可变的之外，其他的条件必须保持相同。在实验过程中要遵循对照原则、单一变量原则和等量原则。对结果的分析一定要到位，把现象与结论一起总结出来。
题组一　内环境及其理化性质
1． 判断正误
(1)内环境成分中含有CO2、尿素、神经递质等(2011·江苏，9B) (　　)
(2)组织液渗回血浆和渗入淋巴的量相差较大(2011·江苏，9C) (　　)
(3)内环境是一个主要由H2PO/HPO构成的缓冲体系(2010·安徽，5B) (　　)
(4)内环境是机体进行正常生命活动和细胞代谢的场所(2010·安徽，5C) (　　)
(5)血浆渗透压的大小主要取决于血浆中无机盐和蛋白质的含量(2010·海南，10B)
(　　)
答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√
2． (2012·海南卷，12)关于人体内环境的叙述，正确的是 (　　)
A．组织液渗透压增大，引起细胞吸水
B．无氧呼吸产生乳酸的过程发生在内环境中
C．血浆中的HCO参与维持血浆pH的稳定
D．血浆中蛋白质的含量对血浆渗透压没有影响
答案　C
解析　组织液渗透压大于细胞内液时，会引起细胞失水。无氧呼吸产生乳酸的过程发生在细胞质基质中。血浆中的H2CO3/NaHCO3等缓冲物质能维持血浆pH的稳定。血浆渗透压与血浆中蛋白质的含量有关。
3． (2007·上海卷，19)下列过程发生在人体内环境中的是 (　　)
A．神经递质与受体结合
B．葡萄糖脱氢分解产生丙酮酸
C．食物中蛋白质经消化被分解成氨基酸
D．胰岛细胞合成胰岛素
答案　A
解析　神经递质与受体结合发生在突触间隙，属于内环境的范畴；食物中的蛋白质经消化被分解成氨基酸发生在消化道内，消化道属于外界环境；其余两项均发生在细胞内。
题组二　内环境的稳态及维持
4． (2012·江苏卷，3)下列关于人体内环境稳态失调的叙述，错误的是 (　　)
A．淋巴管阻塞引起下肢水肿
B．血液中钙盐过多引起肌无力
C．再次接触同种过敏原引起过敏反应
D．腹泻引起体液中水和蛋白质大量丢失
答案　D
解析　淋巴管阻塞会使组织液增多，从而导致组织水肿，A项正确；血液中缺乏钙盐会引起机体抽搐，而血液中钙盐过多则会引起肌无力，B项正确；过敏反应是由已免疫的机体在再次受到同种过敏原的刺激时引起的，C项正确；腹泻可引起机体体液中水和盐分的大量丢失，但不会引起体液中蛋白质的大量丢失，D项错误。
5． (2012·上海卷，23)如图代表肌细胞与环境的物质交换关系。X、Y、Z表示三种细胞外液，下列叙述错误的是 (　　)
A．若饮食过咸，则Y中渗透压会升高
B．X中的大分子物质可通过Z进入Y
C．肌细胞的代谢产物可能导致X的pH降低
D．X、Y、Z理化性质的稳定依赖于神经调节
答案　D
解析　据图可知：X是组织液、Y是血浆、Z是淋巴。X、Y、Z理化性质的稳定依赖于神经—体液—免疫调节网络，故D选项错误。若饮食过咸，Na＋进入血浆，会使血浆的渗透压升高。毛细淋巴管收集组织液(包括组织液中的某些大分子)形成淋巴最后汇集到血浆中。肌细胞无氧呼吸产生的乳酸进入组织液中，会使组织液pH降低。
6． (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
答案　A
解析　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。细胞外液渗透压升高，会抑制抗利尿激素的分泌，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。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
内环境及其理化性质 1、2、3、4、9、12
内环境稳态及调节 5、7、8、10
内环境及稳态的综合 6、11、13、14
实验探究 15
1． 下列物质中不属于内环境组成成分的是 (　　)
A．血浆蛋白 B．麦芽糖
C．Ca2＋ D．激素
答案　B
解析　内环境是指由细胞外液构成的液体环境，血浆蛋白、Ca2＋、激素均可存在于细胞外液中，属于内环境成分；麦芽糖是植物二糖，必须水解成单糖才能被机体吸收，故内环境中不可能存在麦芽糖。
2． 下列关于内环境各成分之间转化的叙述，不正确的是 (　　)
A．血浆中的许多物质都能渗出毛细血管成为组织液
B．组织液中的代谢产物渗入毛细血管就成为血浆的组成成分
C．组织液渗入毛细淋巴管就成为淋巴
D．淋巴渗出毛细淋巴管就成为组织液
答案　D
解析　淋巴不能渗出毛细淋巴管成为组织液。
3． 关于下图的说法中，不正确的是 (　　)
A．图示①②③过程需要消化、呼吸、泌尿等系统的参与才能完成
B．④⑤可分别表示细胞所需要的氧气、养料和代谢产生的二氧化碳等废物
C．⑥表示体内细胞通过内环境与外界环境进行物质交换
D．图示的内环境通常是由血液、组织液与淋巴组成
答案　D
解析　内环境与外界环境进行物质交换需依赖于消化、呼吸、泌尿等系统。细胞从内环境中吸收所需要的氧气、养料，并将代谢产生的二氧化碳等废物通过内环境排出体外。内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。内环境通常由血浆、组织液与淋巴组成。
4． 如图表示淋巴和另外三种液体之间相互关系的示意图，下列相关判断错误的是
(　　)
A．丙与乙之间的关系不存在
B．如果甲与乙之间的水分交换失去平衡，可能会引起组织水肿
C．淋巴不仅可以调节甲与乙之间的水分平衡，而且能将甲中少量的蛋白质运回乙
D．四种液体之间不断发生物质交换，为细胞提供了必需的物质并排出了代谢废物
答案　A
解析　观察题图，根据所学的知识：淋巴中的物质只能来自组织液，而淋巴通过淋巴循环汇入到血液循环中，故可以确定甲、乙和丙分别表示组织液、血浆和细胞内液。甲与乙之间的水分交换是维持细胞生活环境保持正常渗透压的重要条件，如果这个平衡被破坏，则会引起组织水肿等病变，B正确。淋巴循环有三个作用：免疫、调节血浆和组织液之间水分交换、将组织液中的少量蛋白质运回血浆，C正确。细胞所必需的物质及代谢废物只有通过体液各个成分之间的相互交换才能正常地获得和排出，D正确。
5． 如图为哺乳动物的某组织，据图判断下列说法正确的是 (　　)
A．肌肉细胞缺氧时，③的pH会降低，但由于Na2CO3的调节作用，③的pH会维持相对恒定
B．③与⑤相比，③中含有蛋白质多
C．②中的氧气到达④至少需要经过3层膜，②处的氧气浓度高于④处
D．②呼吸作用的终产物CO2不会引起③pH的变化
答案　B
解析　肌肉细胞缺氧时，会进行无氧呼吸产生乳酸，乳酸进入血液后，与血液中的NaHCO3发生作用，使血液的pH变化不大；②中的氧气到达④中，首先要穿过②的1层细胞膜，再穿过毛细血管壁的2层细胞膜进入组织间隙，最后穿过④的1层细胞膜，故共穿过4层膜；细胞②中无线粒体，不能通过呼吸作用产生CO2。
6． 如图是细胞直接与内环境进行物质交换的示意图，⑤处的箭头表示血液流动的方向。下列说法正确的 是 (　　)
A．若③为胰岛B细胞，饭后半小时⑤处的胰岛素浓度高于①处
B．若③为脑细胞，⑤处的氧气浓度低于①处，而CO2的浓度则相反
C．若③为组织细胞，其生活的内环境中的水可来自③和⑤
D．若③为骨骼肌细胞，运动时⑤处的血糖浓度低于①处
答案　C
解析　若③为胰岛B细胞，饭后半小时，血糖浓度升高，导致胰岛B细胞分泌胰岛素增加，所以①处胰岛素浓度高于⑤处；若③为脑细胞，由于脑细胞不断进行细胞呼吸，消耗氧气释放CO2，所以⑤处的氧气浓度高于①处，CO2的浓度则相反；若③为骨骼肌细胞，由于运动消耗葡萄糖，所以①处血糖浓度低于⑤处。
7． 下列哪项是对内环境稳态实质的描述 (　　)
A．神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制
B．稳态是各个器官、系统协调活动的结果
C．温度、pH、渗透压等理化性质呈现动态平衡
D．稳态是体内细胞生活不可缺少的条件
答案　C
解析　A、B选项描述的是稳态的调节机制，稳态是在神经—体液—免疫调节网络的作用下，使各个器官、系统协调活动，共同维持内环境的相对稳定状态；D选项属于稳态的意义。因此A、B、D选项不符合题干要求。
8． 运动员在参加激烈比赛的过程中，需要通过一定机制来维持内环境的稳态。下列有关叙述错误的是 (　　)
A．大量流汗导致失水过多，通过减少抗利尿激素分泌进行调节
B．产热增多使体温升高，通过神经—体液调节以维持体温稳定
C．肌细胞无氧呼吸产生并释放到血液中的乳酸，由缓冲物质中和以维持酸碱平衡
D．葡萄糖的大量消耗使血糖浓度偏低，可以通过增加胰高血糖素分泌进行调节
答案　A
解析　大量流汗导致失水过多，细胞外液渗透压升高，促使由下丘脑合成、垂体后叶释放的抗利尿激素增多。抗利尿激素可以促进肾小管、集合管对水分的重吸收，从而降低细胞外液的渗透压。
9． 下列各项不能引起人体组织水肿的是 (　　)
A．毛细血管通透性增强，血浆蛋白进入组织液
B．营养不良造成血浆蛋白含量减少
C．毛细淋巴管受阻，组织液中的蛋白质不能回流
D．饮水过多，大量水分滞留在组织液
答案　D
解析　引起人体组织水肿的直接原因是组织液增加。正常情况下，饮水过多，会导致血浆渗透压降低，组织液的量会增加，但是多余水分不会滞留，会通过形成较多的尿液将其排出。
10．下列现象不属于内环境稳态调节范畴的是 (　　)
A．通过肝脏可增加或减少血糖含量
B．通过肺可按一定速率呼出CO2和吸入O2
C．肾将代谢终产物不断排出体外
D．红骨髓源源不断地造出新的血细胞
答案　D
解析　骨髓造血干细胞通过有丝分裂增殖产生新的血细胞，这一过程不属于内环境稳态调节范畴。
11．以下关于动物内环境和稳态的叙述中，错误的是 (　　)
A．葡萄糖、生长激素、抗体属于人体内环境的成分
B．若内环境稳态不能维持，机体的正常生命活动就会受到威胁
C．血浆渗透压的大小主要取决于血浆中无机盐和蛋白质的含量
D．人体剧烈运动时产生的乳酸会导致血浆pH显著下降
答案　D
解析　葡萄糖、生长激素、抗体都可以存在于细胞外液中，因此属于内环境的成分，故A正确；内环境稳态的维持是机体进行正常生命活动的基础，故B正确；血浆中含有多种物质如水分、血浆蛋白、无机盐等，其中血浆蛋白和无机盐的含量是决定血浆渗透压的主要因素，故C正确；人体剧烈运动时会产生大量乳酸，但是在血浆中缓冲物质的作用下，血浆pH维持在7.35～7.45，不会出现显著下降，故D错误。
12．下表是人体细胞内液和细胞外液中的部分物质含量的测定数据。下列相关说法中，错误的是 (　　)
成分(相对含量) Na＋ K＋ Cl－ HCO 蛋白质
① 142.00 5.00 103.00 27.00 16.00
② 147.00 4.00 114.00 30.00 1.00
③ 10.00 143.00 25.00 11.00 47.00
A．①是血浆，其蛋白质含量减少会导致组织水肿
B．②与③的成分差异与细胞膜的结构和功能有关
C．③中含有较多的蛋白质和K＋，可判断是细胞内液
D．①②的pH能够保持稳定是因为HCO含量较多
答案　D
解析　细胞内液中的K＋浓度高于细胞外液中的，Na＋浓度低于细胞外液中的，细胞内蛋白质含量最高，血浆中也含有较多的蛋白质，组织液和淋巴中蛋白质含量极少，因此③为细胞内液，①为血浆，②为组织液(或淋巴)。血浆渗透压大小与蛋白质和无机盐的含量有关，当血浆中蛋白质含量减少时，血浆渗透压降低，液体渗入组织液而出现组织水肿。细胞外液的pH保持稳定与HCO有关，但不能理解为其含量较多。
13．如图所示为人体的组织细胞和内环境的关系示意图。请据图回答下列问题。
(1)②是内环境的重要组成部分，②内有多对缓冲物质使其pH保持在7.35～7.45之间，对溶液酸碱度起调节作用的缓冲物质有________________、________________等。
(2)下表为图中组织细胞和内环境不同部位主要电解质的含量(单位：mmol/L)：
离子 ① ② ③
阳离子 Na＋ 12 142 145
K＋ 139 4.3 4.4
Ca2＋ ＜0.001(游离的) 2.5 2.4
Mg2＋ 1.6(游离的) 1.1 1.1
总计 152.6 149.9 152.9
阴离子 Cl－ 4 104 117
HCO 12 24 27
HPO、H2PO 29 2 2.3
蛋白质 54 14 0.4
其他 53.6 5.9 6.2
总计 152.6 149.9 152.9
从表中数据分析可知，血浆中阴离子浓度和阳离子浓度的关系是________。细胞内液和细胞外液的电解质含量的关系是________(填“大于”或“小于”或“相等”或“相近”)。细胞需要生活在渗透压稳定的溶液中，表中数据能否说明这一点。为什么？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)夏天气温高，人体大量出汗，如不及时补充水分，会使细胞外液的渗透压__________，水将从细胞________向细胞________转移(填“内”或“外”)。在身体缺水时体内的抗利尿激素分泌量会________。
(4)人体内环境的稳定是在________________等系统的调节下实现的。
答案　(1)H2CO3和NaHCO3　NaH2PO4和Na2HPO4　(2)相等　相近　能。溶液渗透压的大小与溶质颗粒的多少有关。表中数据表明细胞内液和细胞外液的溶质颗粒大致相等　(3)升高　内　外　增加　(4)神经、内分泌和免疫
解析　(1)图中②为血浆，其中的H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等缓冲对能维持血浆pH的相对稳定。(2)分析表中数据可直接作答。(3)大量出汗会使细胞外液渗透压上升，细胞失水，此时体内的抗利尿激素分泌量会增加，促进肾小管和集合管对水分的重吸收。(4)目前普遍认为，神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制。
14．人体内环境稳态的维持，依赖于各个器官、系统的协调活动，而信息分子是它们之间的“语言”。请依据下图，回答问题。
(1)图中①表示________系统；甲表示B细胞增殖、分化产生的浆细胞和________细胞。
(2)乙是由________分泌的，调控其分泌的结构是______，该结构在神经系统和内分泌系统之间架起了“桥梁”。
(3)当人紧张时，体内肾上腺素分泌增加。直接作用于肾上腺细胞的信息分子“丙”是来自神经元分泌的__________。
(4)由上图可知，机体维持稳态的主要调节机制是________________________________。
答案　(1)免疫　记忆　(2)垂体　下丘脑　(3)神经递质
(4)神经—体液—免疫调节网络
解析　(1)分析图可知，①为免疫系统，B细胞增殖、分化会产生浆细胞和记忆细胞。(2)乙为促甲状腺激素，是由垂体分泌的，而垂体的分泌受下丘脑的调控。(3)当人紧张时，神经细胞分泌的神经递质可作用于肾上腺细胞，促进肾上腺素的分泌。(4)目前普遍认为，机体维持稳态的主要调节机制是神经—体液—免疫调节网络。
15．血液中的红细胞源源不断地为人体组织细胞输送氧气。血浆中无机盐含量的相对稳定对于维持红细胞正常的形态和功能至关重要。为患者输液治疗时为什么要用质量分数为0.9%的NaCl溶液？请设计实验进行探究。
(1)实验材料：略。
(2)方法步骤：①取5支洁净试管，编号为1～5号，分别加入2 mL质量分数为0.5%、0.7%、0.9%、1.1%、1.3%的________，并各加入2滴抗凝剂(如柠檬酸钠)。
②将左手无名指消毒，用消毒的采血针刺破皮肤，用小滴管吸血。
③向1～5号试管中分别滴入1滴血，摇匀，放置5 min。
④分别取5支试管中的混合液各一滴，置于5张洁净的已编号的载玻片上制成临时装片，在显微镜下镜检，观察__________________。
(3)请完善下列预期结果及结论
试管 NaCl溶液/% 红细胞形态
1 0.5 ①体积变大，或涨破
2 0.7 ②________________
3 0.9 ③________________
4 1.1 ④体积缩小
5 1.3 ⑤体积缩小，皱缩
相应的结论：______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)讨论
①某学生配制生理盐水时，由于操作不规范致使溶液浓度偏低，他的探究结果会________________。
②为了使实验结果更准确，可采取什么样的实验措施？
________________________________________________________________________。
③生理盐水与体液为等渗溶液，过多注射是否会影响细胞的正常功能？为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(2)①NaCl溶液　④红细胞形态有何变化
(3)②体积变大　③维持正常形态　相应的结论：0.9%的NaCl溶液能够维持红细胞的正常形态
(4)①偏高　②分组更精细　③会影响；生理盐水的过多注入会打破无机盐离子的稳态，进而影响细胞的正常功能
解析　人的细胞内液中无机盐离子的浓度与0.9%的生理盐水浓度相当，为等渗溶液。低于该浓度，组织细胞会因吸水而涨破，反之则会失水皱缩。生理盐水与细胞内液为等渗溶液，但是成分差别非常大：①氯化物水平明显高于血浆；②缺少正常血浆中的几种物质(如钾、钙、镁)和葡萄糖等；③缺少血浆中维持正常pH所需的缓冲物质。
教师备课资源
1． 血浆、组织液、淋巴的比较
血浆 组织液 淋巴
存在部位 血管 组织细胞间隙 淋巴管内
成分来源 ①从消化道吸收而来；②从组织液中回渗而来；③淋巴在左右锁骨下静脉汇入 ①血浆透过毛细血管壁；②组织细胞代谢产生 ①组织液渗入毛细淋巴管形成；②由消化道吸收而来
化学成分 蛋白质含量较高 蛋白质含量很低
生活的细胞 各种血细胞 体内绝大多数细胞 淋巴细胞
2． 实验中的条件对照
[概念理解]　给实验组某种处理，给对照组另一条件的处理。如在验证唾液淀粉酶发挥作用的最适温度的实验中的0 ℃和80 ℃下的对照。再如在“验证甲状腺激素促进幼小动物发育”的实验中，存在以下实验组和对照组：
甲组：饲喂甲状腺激素(实验组)；
乙组：饲喂甲状腺激素抑制剂(条件对照组)；
丙组：对蝌蚪不做任何处理(空白对照组)。
[典例剖析]　要想证明动物血浆对pH的变化具有缓冲作用就要用到条件对照。
(1)实验材料：动物血浆、自来水、缓冲溶液(如Na2HPO4、NaH2PO4等)、量筒、试管若干、模拟人体血浆导致pH变化的乳酸和Na2CO3、pH计、彩色钢笔。
(2)实验方案(注：所加物质的量均为2 mL)
分组项目 A组 B组
1 2 3 1 2 3
一 蒸馏水 缓冲液 动物血浆 蒸馏水 缓冲液 动物血浆
二 乳酸 Na2CO3
pH变化结果 明显降低 不明显 不明显 明显升高 不明显 不明显
(3)实验分析：该实验既设置了空白对照，又设置了条件对照，其中A组的1和B组的1为空白对照，A组的2和B组的2为条件对照，通过比较可以看出动物血浆受到影响时pH变化幅度较小，通过两组中的2和3对比可以推知动物血浆所起的作用原理和缓冲溶液是相同的，从而说明动物血浆对pH变化的缓冲作用。
(4)注意事项：①实验中各种对照实验往往同时使用，如上述典例中既有空白对照又有条件对照。②实验中各组材料的量如乳酸或Na2CO3溶液的量应相等。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
1． 涵盖范围
本单元包括必修2第三章基因的本质——DNA的发现、结构与复制和第四章基因的表达——转录、翻译过程以及中心法则和基因对生物性状的控制两大部分内容。
2． 考情分析
(1)考查力度：本单元在高考中所占比重较大，易与其他单元的内容相联系。
(2)考查内容
①两个经典实验的设计原理、材料、流程、现象及结论。
②与碱基互补配对原则相关的计算。
③DNA复制的特点、条件、原料、结果、意义等。
④转录和翻译过程的比较。
(3)考查形式
①选择题考查以上各考点。
②简答题主要考查DNA的复制及中心法则，多以图解的形式出现。
3． 复习指导
(1)复习线索
①以“DNA的发现—结构—复制—功能”为主线，系统复习两个经典实验、DNA的结构及与RNA的比较，DNA的复制及相关计算。
②以“中心法则”为纽带，比较转录、翻译、DNA复制、RNA复制、逆转录过程的区别，尤其是转录、翻译与蛋白质、性状的关系。
(2)复习方法
①借助实验流程图和列表比较法突破两大经典实验。
②采用图文结合法理解记忆DNA的组成、结构。
③列表比较法和图文结合法理解基因的表达。
第18讲　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、肺炎双球菌转化实验
1． 格里菲思体内转化实验
(1)过程
(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“转化因子”。
判一判　(1)S型肺炎双球菌有毒性，R型肺炎双球菌无毒性 (　√　)
(2)加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合注射到小鼠体内，从小鼠尸体中提取到的细菌全部是S型细菌 (　×　)
(3)格里菲思认为加热杀死的S型细菌的DNA是转化因子 (　×　)
2． 艾弗里体外转化实验
(1)过程
(2)结论：DNA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。
思考　艾弗里实验中设置DNA＋DNA酶这一组实验的目的是什么？
提示　一是对照说明只加DNA组的结论，二是说明DNA的基本构成成分不能实现转化。
[技巧]　培养基中R型和S型细菌的辨析
(1)制作装片，显微观察是否有荚膜结构。
(2)培养形成菌落——培养基中两种细菌不断增殖形成菌落的形态、大小、颜色可以区分——肉眼即可辨别。
二、噬菌体侵染细菌的实验
1． 噬菌体结构及增殖
2． 实验过程
(1)标记噬菌体
(2)侵染细菌
3． 结论：在噬菌体中，保证亲代与子代之间具有连续性的物质是DNA，即DNA是遗传物质。
思考　与艾弗里实验比较，两者共同的实验设计思路是什么？
提示　设法把DNA与蛋白质等其他物质分开，单独地直接地观察它们各自的作用。
三、DNA是主要的遗传物质
[连一连]
[判一判]
1． 豌豆细胞内既有DNA，也有RNA，但是DNA是豌豆的主要遗传物质 (　×　)
2． 细胞核中的遗传物质是DNA，细胞质中的遗传物质是RNA (　×　)
考点一　分析肺炎双球菌的转化实验
1． 比较体内转化实验与体外转化实验
体内转化实验 体外转化实验
操作人 格里菲思 艾弗里及其同事
细菌培养场所 小鼠体内 培养基(体外)
巧妙构思 用加热杀死的S型细菌做对照 将物质提纯分离各自观察
结果观察 小鼠是否死亡 培养基中菌落
实验结论 S型细菌体内有转化因子 S型细菌的DNA是遗传物质
2． 体内转化实验与体外转化实验存在怎样的关系？
答案　体内转化实验说明S型细菌体内有转化因子，体外转化实验进一步证明转化因子是DNA。
易错警示　肺炎双球菌转化实验中的4点易错分析
(1)体内转化实验不能简单地说成S型细菌的DNA可使小鼠致死，而是具有毒性的S型细菌，使小鼠致死。
(2)在转化过程中并不是所有的R型细菌均转化成S型细菌，而是只有少部分R型细菌转化为S型细菌。
(3)在加热杀死的S型细菌中，其蛋白质变性失活，但不要认为DNA也变性失活。DNA在加热过程中，双螺旋解开，氢键被打开，但缓慢冷却时，其结构可恢复。
(4)转化的实质并不是基因发生突变，而是S型细菌的DNA片段整合到了R型细菌的DNA中，即实现了基因重组。
1． 注射后能使小白鼠患败血症而死亡的是 (　　)
A．R型肺炎双球菌
B．加热杀死后的R型肺炎双球菌
C．加热杀死后的S型肺炎双球菌
D．R型肺炎双球菌与加热杀死后的S型肺炎双球菌混合
答案　D
解析　S型肺炎双球菌可使小白鼠患败血症死亡。R型肺炎双球菌与加热杀死后的S型肺炎双球菌混合后，可在小白鼠体内转化为S型肺炎双球菌。
2． 格里菲思肺炎双球菌的转化实验是科学家研究、确定遗传物质的经典实验。请回答下列问题：
(1)实验中涉及的S型细菌和R型细菌可以通过观察培养基上的菌落来区分，区分的依据是______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
格里菲思根据实验得出的结论是_________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)该实验能否证明DNA是转化因子？为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
将加热杀死的S型细菌与R型活细菌混合后，注射到小鼠体内，两种细菌含量变化如图所示。从免疫学角度解释：曲线ab段下降的原因是____________________
________________________________________________________________________；
曲线bc段上升的原因是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)S型细菌形成的菌落表面光滑，R型细菌形成的菌落表面粗糙　(2)加热杀死的S型细菌中必然含某种“转化因子”，使R型细菌转化成S型细菌　(3)不能。因为没有把DNA和其他成分分开，单独观察各自的作用　(4)R型细菌被小鼠的免疫系统杀死　有毒的S型细菌在小鼠体内增殖，导致小鼠的免疫力下降
解析　(1)S型细菌和R型细菌的菌落不同，S型细菌有荚膜，菌落表面光滑，R型细菌无荚膜，菌落表面粗糙，可通过观察菌落来区分这两种肺炎双球菌。(2)(3)可联系教材实验作答。(4)注意从免疫学角度解释，R型细菌含量在后期上升是小鼠免疫力降低造成的。
技法提炼
肺炎双球菌体内和体外转化实验中的对照
在格里菲思的实验中，分别用活的S型和R型细菌注射小鼠形成对照，加热杀死的S型细菌单独注射和与R型活细菌混合培养形成对照。在艾弗里的体外转化实验中，DNA、蛋白质、多糖等物质之间形成对照，而DNA与DNA酶处理产物之间也形成对照。
考点二　比较分析噬菌体侵染细菌的实验
1． 完善噬菌体增殖的相关条件
(1)模板：噬菌体DNA。
(2)合成DNA的原料：大肠杆菌提供的四种脱氧核苷酸。
(3)合成蛋白质
2． 对噬菌体侵染细菌实验的结果分析
分组 结果 结果分析
对比实验(相互对照) 含32P噬菌体＋细菌 上清液中几乎无32P,32P主要分布在宿主细胞内 32P—DNA进入了宿主细胞内
含35S噬菌体＋细菌 宿主细胞内无35S，35S主要分布在上清液中 35S—蛋白质外壳未进入宿主细胞，留在外面
易错警示　噬菌体侵染细菌实验的易错分析
(1)噬菌体侵染细菌实验中的标记误区
①该实验不能标记C、H、O、N这些DNA和蛋白质共有的元素，否则无法将DNA和蛋`白质区分开。
②35S(标记蛋白质)和32P(标记DNA)不能同时标记在同一噬菌体上，因为放射性检测时只能检测到存在部位，不能确定是何种元素的放射性。
(2)噬菌体侵染细菌实验与艾弗里的肺炎双球菌转化实验的方法不同
①前者采用放射性同位素标记法，即分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)；
②后者则采用直接分离法，即分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养。
3． 在证明DNA是生物遗传物质的实验中，用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，下列对于沉淀物中含有少量放射性物质的解释，正确的是 (　　)
A．经搅拌与离心后有少量含35S的T2噬菌体吸附在大肠杆菌上
B．离心速度太快，含35S的T2噬菌体有部分留在沉淀物中
C．T2噬菌体的DNA分子上含有少量的35S
D．少量含有35S的蛋白质进入大肠杆菌
答案　A
解析　在证明DNA是生物遗传物质的实验中，用35S标记的T2噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，在沉淀物中含有少量放射性，原因是搅拌不充分，有少量的含35S的T2噬菌体还吸附在大肠杆菌上。
4． 关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述，正确的是 (　　)
A．分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体
B．分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，进行长时间的保温培养
C．用35S标记噬菌体的侵染实验中，沉淀物中存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D．32P、35S标记的噬菌体侵染细菌实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
答案　C
解析　噬菌体是寄生生物，一般的培养基无法培养噬菌体；在用35S和32P标记的噬菌体分别侵染未被标记的大肠杆菌时，保温培养的时间不能过长，否则子代噬菌体会从大肠杆菌中释放出来，从而影响实验结果；用35S标记噬菌体的侵染细菌实验中，沉淀物中有少量放射性是因为搅拌不充分，使含35S的蛋白质外壳残留在细菌上；噬菌体侵染细菌的实验只能说明DNA是遗传物质，不能证明蛋白质是不是遗传物质。
[互动探究]　(1)按B选项所述的标记方法，进入细菌体内的成分是什么？(2)若C选项中的35S改为32P，若实验结果的上清液中含有放射性，其原因是什么？
提示　(1)用32P标记的DNA。(2)噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内或噬菌体在大肠杆菌内增殖后释放子代
技法提炼
上清液和沉淀物放射性分析
1． 用32P标记的噬菌体侵染大肠杆菌，上清液中含放射性的原因：(1)保温时间过短，有一部分噬菌体还没有侵染到大肠杆菌细胞内，经离心后分布于上清液中，上清液中出现放射性。(2)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，也会使上清液中出现放射性。
2． 用35S标记的噬菌体侵染大肠杆菌，沉淀物中有放射性的原因：由于搅拌不充分，有少量含35S的噬菌体吸附在细菌表面，随细菌离心到沉淀物中。
考点三　聚焦生物的遗传物质
1． 根据烟草花叶病毒感染烟草的实验，获得实验结论
实验过程与实验结果 ①烟草花叶病毒正常烟草产生花叶病(对照组) ②烟草花叶病毒的RNA正常烟草产生花叶病(实验组)③烟草花叶病毒的蛋白质正常烟草不产生花叶病(实验组)
实验结论 RNA是烟草花叶病毒的遗传物质，蛋白质不是烟草花叶病毒的遗传物质
2． 判断下表中生物体内核酸种类及遗传物质
生物类型 所含核酸 遗传物质 举例
细胞生物 真核生物 DNA和RNA DNA 酵母菌、玉米、人
原核生物 DNA和RNA DNA 细菌、蓝藻
非细胞生物 大多数病毒 仅有DNA DNA T2噬菌体
极少数病毒 仅有RNA RNA SARS病毒、艾滋病病毒
易错警示　对遗传物质的3点总结
(1)一切生物(朊病毒除外)的遗传物质是核酸(DNA或RNA)。
(2)凡细胞生物(不论是真核生物还是原核生物)，其遗传物质都是DNA，其细胞中的RNA只是遗传信息表达的媒介。
(3)DNA病毒如噬菌体的遗传物质是DNA，只有RNA病毒的遗传物质是RNA。
5． 烟草花叶病毒(TMV)和车前草病毒(HRV)都能感染烟叶，但二者的病斑不同，如图所示。下列说法中不正确的是 (　　)
A．a过程表示用TMV的蛋白质外壳感染烟叶，结果说明TMV的蛋白质外壳没有侵染作用
B．b过程表示用HRV的RNA单独接种烟叶，结果说明其有侵染作用
C．c、d过程表示用TMV的外壳和HRV的RNA合成的“杂种病毒”接种烟叶，结果说明该“杂种病毒”有侵染作用，表现病症为感染车前草病毒症状，并能从中分离出车前草病毒
D．该实验证明只有车前草病毒的RNA是遗传物质，蛋白质外壳和烟草花叶病毒的RNA不是遗传物质
答案　D
解析　由于该实验中并没有用烟草花叶病毒的RNA侵染烟草叶片，因此没有证明烟草花叶病毒的RNA是不是遗传物质。
6． 要研制诺瓦克病毒疫苗，必须知道其大分子组成，设计实验探究其物质组成。
(1)实验原理：
①RNA溶液在盐酸中与苔黑酚试剂共热显绿色。
②蛋白质溶液与________________反应显________色。
③________________________________________________________________________。
(2)实验步骤：
①用三支洁净的试管分别取等量含有诺瓦克病毒的溶液，编号A、B、C。
②向A试管中滴加适量的二苯胺试剂，水浴加热。
③向B试管中滴加适量浓盐酸与苔黑粉，加热。
④向C试管中____________________________________________________________。
(3)请设计一个表格并记录实验结果。
(4)实验结论：________________________________________________________。
答案　(1)②双缩脲试剂　紫　③DNA溶液与二苯胺试剂共热显蓝色
(2)④加适量的双缩脲试剂，振荡
(3)表格如下：
双缩脲试剂 二苯胺试剂 苔黑酚
现象 紫色 不变色 绿色
成分 蛋白质 不存在DNA RNA
(4)诺瓦克病毒的大分子组成为RNA和蛋白质
注：(3)、(4)其他答案也可，但表格内容要与结论一致。
解析　诺瓦克病毒由蛋白质外壳和核酸组成，核酸包括DNA和RNA，要鉴定这些大分子物质，可利用某些化学试剂与这些物质发生颜色反应，根据特定的颜色，判断该病毒中是否含有这些大分子成分。设计表格方便记录实验结果，利用实验结果分析，并得出结论。
技法提炼
探究遗传物质是DNA、RNA还是蛋白质
1． 基本设计思路：设法将DNA(或RNA)与蛋白质分开，单独地直接地观察各自的作用。
2． 基本设计原则：对照原则。
题组一　两个经典实验的分析
1． (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型细菌物质 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型细菌的蛋白质不是转化因子
B．②说明S型细菌的荚膜多糖有酶活性
C．③和④说明S型细菌的DNA是转化因子
D．①～④说明DNA是主要的遗传物质
答案　C
解析　第①②组实验说明蛋白质和荚膜多糖与R型细菌转化为S型细菌无关，A、B项错误。第③组实验说明DNA与R型细菌转化为S型细菌有关。第④组实验说明DNA被水解后的产物不能使R型细菌转化为S型细菌，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。
2． (2012·重庆卷，2)针对耐药菌日益增多的情况，利用噬菌体作为一种新的抗菌治疗手段的研究备受关注。下列有关噬菌体的叙述，正确的是 (　　)
A．利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌体的蛋白质
B．以宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸
C．外壳抑制了宿主菌的蛋白质合成，使该细菌死亡
D．能在宿主菌内以二分裂方式增殖，使该细菌裂解
答案　A
解析　病毒不仅没有细胞结构，而且也不能独立生存，只能在活细胞中进行增殖。病毒的生活史包括五个基本过程：吸附、注入(病毒自身的遗传物质)、复制(利用宿主细胞的核苷酸，以病毒的核酸为模板，合成病毒自身的核酸；利用宿主细胞的氨基酸合成病毒的蛋白质外壳)、组装、释放，故B项错误；噬菌体抗菌的机理是通过噬菌体的寄生作用，使细菌裂解死亡，故C项错误；病毒的增殖方式叫做“复制”，原核生物主要进行二分裂增殖，故D项错误。
3． (2012·上海卷，11)赫尔希(A.Hershey)和蔡斯(M.Chase)于1952年所做的噬菌体侵染细菌的著名实验进一步证实了DNA是遗传物质。这项实验获得成功的原因之一是噬菌体
(　　)
A．侵染大肠杆菌后会裂解宿主细胞
B．只将其DNA注入大肠杆菌细胞中
C．DNA可用15N放射性同位素标记
D．蛋白质可用32P放射性同位素标记
答案　B
解析　噬菌体的结构物质有蛋白质和DNA，对蛋白质和DNA进行标记要用特有元素35S和32P，不能用共有元素15N，故C项错误。蛋白质的组成元素中一般没有P，故D项错误。噬菌体侵染细菌时把DNA注入大肠杆菌中，而蛋白质外壳留在外面，这一特性将蛋白质和DNA分离开，实验结果更科学、更准确，故B项正确。
题组二　遗传物质的探索
4． 判断正误
(1)噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力(2012·江苏，2B)
(　　)
(2)烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA(2012·江苏，2D)
(　　)
(3)DNA是主要的遗传物质(2010·广东，4D) (　　)
(4)豌豆的遗传物质主要是DNA(2009·江苏，5A) (　　)
(5)酶母菌的遗传物质主要分布在染色体上(2009·江苏，5B) (　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√
5． (2010·江苏卷，4)探索遗传物质的过程是漫长的，直到20世纪初期，人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括 (　　)
A．不同生物的蛋白质在结构上存在差异
B．蛋白质与生物的性状密切相关
C．蛋白质比DNA具有更高的热稳定性，并且能够自我复制
D．蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息
答案　C
解析　早期人们认为：不同生物的蛋白质在结构上存在一定的差异，这是不同生物差异的直接原因；蛋白质是生命活动的体现者和承担者，与生物性状密切相关；蛋白质的差异性主要体现在氨基酸的种类、数目、排列顺序不同引起了结构的不同，因此不同氨基酸的排列组合可以贮存大量遗传信息。后来发现，蛋白质的热稳定性差，易变性失活，并且不能自我复制，而DNA比蛋白质具有更高的热稳定性，并且能够自我复制。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
肺炎双球菌的转化实验 2、3、4、13
噬菌体侵染细菌的实验 6、7、10、14
对遗传物质的探究 1、5、8、9、11、12、15
1． 下列有关人类对遗传物质探索历程的叙述，正确的是 (　　)
A．格里菲思的体内转化实验证明了DNA是遗传物质
B．艾弗里的体外转化实验采用了物质提纯、鉴定与细菌体外培养等技术
C．赫尔希和蔡斯的实验证明了DNA是生物界中主要的遗传物质
D．烟草花叶病毒侵染烟草的实验证明了蛋白质和RNA是遗传物质
答案　B
解析　格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验只证实了加热杀死的S型细菌体内存在某种“转化因子”；赫尔希和蔡斯的实验证明了DNA是遗传物质；烟草花叶病毒侵染烟草的实验证明了RNA是烟草花叶病毒的遗传物质。
2． 下列有关肺炎双球菌转化实验的说法，不正确的是 (　　)
A．格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验证明了DNA是遗传物质
B．艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验证明了蛋白质不是遗传物质
C．若将加热杀死的R型细菌和S型细菌的DNA混合后注射到小鼠体内，小鼠不会死亡
D．肺炎双球菌转化实验最关键的设计思路是将DNA和蛋白质分开，分别观察其遗传作用
答案　A
解析　格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验只证明了S型细菌内有转化因子，但当时他并没有证明出该转化因子就是DNA。加热杀死的R型细菌失去活性，即使有S型细菌的DNA，其也不会被转化为S型细菌。
3． 如图是科学家为了弄清转化因子的本质而做的实验，则三个实验的培养皿中只存在一种菌落的是 (　　)
A．实验一 B．实验二
C．实验三 D．实验一和三
答案　B
解析　实验二中加入的DNA酶能水解S型细菌的DNA，R型细菌不能转化为S型细菌，所以实验二的培养皿中只有一种菌落。
4． 在证明DNA是遗传物质的实验中，赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质，如图所示标记元素所在部位依次是 (　　)
A．①④ B．②④ C．①⑤ D．③⑤
答案　A
解析　赫尔希和蔡斯分别用32P和35S标记噬菌体的DNA和蛋白质，实际上是标记了脱氧核苷酸中的磷酸基和氨基酸中的R基。
5． 下列关于科学家探究“DNA是遗传物质”实验的叙述，正确的是 (　　)
A．分别给小鼠注射R型活细菌和加热杀死的S型细菌，小鼠均不死亡
B．用含35S标记的噬菌体侵染细菌，子代噬菌体中也有35S标记
C．用烟草花叶病毒核心部分感染烟草，可证明DNA是遗传物质
D．用含32P标记的噬菌体侵染细菌，离心后上清液中具有较强的放射性
答案　A
解析　R型活细菌无毒性，加热杀死后的S型细菌失去活性，故小鼠均不死亡；噬菌体的蛋白质被35S标记，该物质没有进入被侵染的细菌中，故子代噬菌体中无35S标记；烟草花叶病毒的遗传物质是RNA；用含32P标记的噬菌体侵染细菌，离心后沉淀物中具有较强的放射性。
6． 某研究人员模拟赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，进行了以下4个实验：①用未标记的噬菌体侵染35S标记的细菌；②用32P标记的噬菌体侵染未标记的细菌；③用未标记的噬菌体侵染3H标记的细菌；④用15N标记的噬菌体侵染未标记的细菌，经过一段时间后离心，检测到以上4个实验中放射性的主要位置依次是 (　　)
A．沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液、沉淀物和上清液
B．沉淀物、上清液、沉淀物、沉淀物和上清液
C．上清液、上清液、沉淀物和上清液、上清液
D．沉淀物、沉淀物、沉淀物、沉淀物和上清液
答案　D
解析　在该实验中，沉淀物的主要成分是细菌，上清液的主要成分为噬菌体外壳。①③都直接对细菌进行了标记，放射性主要出现在沉淀物中；②用32P只能标记噬菌体的DNA，在该实验中，噬菌体的DNA会进入细菌体内，放射性也主要出现在沉淀物中；④用15N可以标记噬菌体的蛋白质外壳和DNA，在该实验中，噬菌体的蛋白质外壳不会进入细菌体内，而DNA可以进入细菌体内，故放射性会出现在上清液和沉淀物中。
7． 某生物兴趣小组利用同位素标记法，重复了赫尔希和蔡斯的噬菌体侵染细菌实验的部分实验，预期的实验结果是沉淀物中放射性强。可是检测实验结果时却得到了相反的结果：上清液中放射性强。你认为最可能的原因是 (　　)
A．培养时间过长，细菌解体，子代噬菌体被释放出来
B．培养时间过短，大量的子代噬菌体没有被释放出来
C．搅拌力度过大，大量的亲代蛋白质外壳与细菌分离
D．搅拌力度过小，大量的亲代蛋白质外壳没有和细菌分离
答案　A
解析　该实验中，沉淀物主要是细菌，上清液主要含有亲代噬菌体的蛋白质外壳。该小组得到上清液中放射性强的结果，原因可能是培养时间过长，细菌解体，子代噬菌体被释放出来。
8． 艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验和赫尔希与蔡斯的噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。下列关于这两个实验的叙述正确的是 (　　)
A．二者都应用同位素示踪技术
B．二者的设计思路都是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应
C．艾弗里的实验设置了对照，赫尔希与蔡斯的实验没有对照
D．二者都诱发了DNA突变
答案　B
解析　肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的设计思路都是设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应，都遵循对照原则，二者都没有诱发DNA突变，其中只有噬菌体侵染细菌实验应用了同位素示踪技术。
9． 下列有关实验及实验结论的叙述中，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型活细菌与S型细菌的DNA和DNA水解酶混合培养 只生长R型细菌，说明DNA被水解后就失去遗传效应
B 噬菌体和大肠杆菌 用35S标记的噬菌体去感染普通的大肠杆菌，短时间保温 离心后获得的上清液的放射性很高，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侵染烟草 烟草出现病斑，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的大肠杆菌培养在普通(14N)培养基中 经三次分裂后，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
答案　B
解析　35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，离心后获得的上清液的放射性很高，不能说明DNA是遗传物质。
10．在探索遗传物质的过程中，赫尔希和蔡斯做了T2噬菌体侵染细菌的实验，下列有关叙述正确的是 (　　)
A．该实验证明了DNA是主要的遗传物质
B．用含有32P的T2噬菌体和含有35S的T2噬菌体分别进行侵染实验
C．用含有充足有机物的完全培养基培养T2噬菌体
D．用32P标记T2噬菌体的蛋白质，用35S标记T2噬菌体的DNA
答案　B
解析　赫尔希和蔡斯在T2噬菌体侵染细菌的实验中，分别用32P标记T2噬菌体的DNA，用35S标记T2噬菌体的蛋白质，该实验证明了DNA是遗传物质。T2噬菌体属于病毒，营寄生生活，不能用培养基直接培养T2噬菌体。
11．艾弗里的肺炎双球菌转化实验和赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验，都能证明DNA是遗传物质，对这两个实验的研究方法可能有：①设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应；②放射性同位素标记法。下列有关叙述正确的是 (　　)
A．两者都运用了①和②
B．前者运用了①，后者运用了②
C．前者只运用了②，后者运用了①和②
D．前者只运用了①，后者运用了①和②
答案　D
解析　艾弗里的肺炎双球菌转化实验设法把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应。而赫尔希、蔡斯的噬菌体侵染细菌实验也是把DNA与蛋白质分开，研究各自的效应，并且还运用了放射性同位素标记法。
12．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细胞核的遗传物质是DNA　④细胞质的遗传物质是RNA　⑤甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA或RNA
A．①②③ B．②③④
C．②④⑤ D．③④⑤
答案　C
解析　凡具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA。甲型H1N1流感病毒的遗传物质是RNA。
13．1928年，英国科学家利用小鼠做了如下的实验：
实验1：R型活细菌＋小鼠→小鼠存活；
实验2：S型活细菌＋小鼠→小鼠死亡→分离出S型活细菌；
实验3：加热后杀死的S型细菌＋小鼠→小鼠存活；
实验4：加热后杀死的S型细菌＋R型活细菌＋小鼠→小鼠死亡。
请回答下列相关问题：
(1)在实验4中从死亡的小鼠体内能够分离出__________细菌。
(2)除了用注射法，通过观察小鼠的生活情况来区分R型和S型细菌外，你还可以利用怎样的方法来区别R型和S型细菌？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如图为实验4中小鼠体内R型细菌的增长曲线，请在图中绘出S型细菌的增长情况。(用虚线绘制)
(4)通过该实验获得的结论是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)一段时间后，给实验3中的小鼠注射S型活细菌，请预测该小鼠的生活情况：________；并分析其原因：________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　
(1)S型和R型　(2)显微镜下观察细菌有无荚膜(或在固体培养基中培养，观察菌落特征，若菌落表面光滑，则为S型；若菌落表面粗糙，则为R型)　(3)如图　(4)S型细菌中存在着转化因子　(5)存活　加热后杀死的S型细菌相当于疫苗，能刺激小鼠产生大量的抗体和记忆细胞
解析　(1)在实验4中，小鼠的死亡是部分R型细菌转化成S型细菌的结果，故从死亡的小鼠体内能够分离出R型和S型两种细菌。(2)除了运用注射法，通过观察小鼠是否死亡来区分R型和S型细菌外，也可以通过培养细菌，直接观察细菌的菌落特征进行判断，以及借助显微镜观察细菌有无荚膜来判断。(3)绘图时需要注意：①S型细菌种群将呈现“S”型增长曲线；②S型细菌的初始数量应为0，体现转化从无到有的过程；③S型细菌应先于R型细菌开始增长，且最后数量要多于R型细菌。(4)该实验证明了S型细菌中存在着转化因子，但不能证明DNA就是遗传物质。(5)一段时间后，给实验3中的小鼠注射S型活细菌，小鼠不会死亡，因为先前注射的加热后杀死的S型细菌相当于抗原，小鼠体内会产生相应的抗体和记忆细胞，能够杀死注射的S型活细菌。
14．1952年“噬菌体小组”的赫尔希和蔡斯研究了噬菌体的蛋白质和DNA在侵染过程中的功能，请回答下列有关问题：
(1)他们指出“噬菌体在分子生物学中的地位就相当于氢原子在玻尔量子力学模型中的地位。”这句话指出了噬菌体作为实验材料具有____________________________的特点。
(2)通过_________________________________________________________________
____________________________________________________________________的方法分别获得被32P和35S标记的噬菌体，用标记的噬菌体侵染细菌，从而追踪在侵染过程中______________________变化。
(3)侵染一段时间后，用搅拌器搅拌，然后离心得到上清液和沉淀物，检测上清液中的放射性，得到如图所示的实验结果。搅拌的目的是__________________________，所以搅拌时间少于1 min时，上清液中的放射性________。实验结果表明当搅拌时间足够长时，上清液中的35S和32P分别占初始标记噬菌体放射性的80%和30%，证明________________________________________。图中“被侵染的细菌”的存活率曲线基本保持在100%，本组数据的意义是作为对照组，以证明____________________________________，否则细胞外________________的含量会增高。
(4)本实验证明在病毒复制和遗传过程中______________起着作用。
答案　(1)结构简单，只含有蛋白质和DNA(核酸)
(2)用含32P和35S的培养基分别培养大肠杆菌，再用噬菌体分别侵染被32P和35S标记的大肠杆菌　DNA和蛋白质的位置　(3)使噬菌体和细菌分离　较低　DNA进入细菌，蛋白质没有进入细菌　细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来　32P　(4)DNA
解析　(1)噬菌体作为实验材料，是因为其结构简单，只含有蛋白质和DNA。(2)噬菌体是病毒，离开活体细胞不能繁殖，所以要标记噬菌体，首先应用含32P和35S的培养基
分别培养大肠杆菌，再让噬菌体分别侵染标记后的大肠杆菌，即可达到标记噬菌体的目的，进而追踪在侵染过程中蛋白质和DNA的位置变化。(3)噬菌体侵染大肠杆菌的时间要适宜，时间过长，子代噬菌体从大肠杆菌体内释放出来，会使细胞外32P含量增高。图中被侵染细菌的存活率始终保持在100%，说明细菌没有裂解，没有子代噬菌体释放出来。细胞外的35S含量只有80%，原因是在搅拌时被侵染细菌和噬菌体外壳没有全部分离；细胞外的32P含量有30%，原因是有部分标记的噬菌体还没有侵染细菌。该实验证明DNA是噬菌体的遗传物质。
15．阅读以下材料，回答有关问题。
材料　从2009年3月底开始，墨西哥、美国等国接连爆发大规模甲型H1N1流感疫情，并迅速蔓延至北美地区以外的国家，全球拉响防疫警报。
某学校生物兴趣小组的同学通过查阅资料发现，常见的流感病毒都是RNA病毒，同时提出疑问：甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA？下面是兴趣小组为探究甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA而设计的实验，请将其补充完整。
(1)实验目的：____________________________________________________________。
(2)材料用具：显微注射器、甲型H1N1流感病毒的核酸提取液、猪胚胎干细胞、DNA水解酶和RNA水解酶等。
(3)实验步骤：
第一步：把甲型H1N1流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组，_______________________________________________________________________；
第二步：取猪胚胎干细胞分成等量的三组，用显微注射技术分别把处理过的A、B、C三组核酸提取物注射到三组猪胚胎干细胞中；
第三步：将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间，然后从培养好的猪胚胎干细胞中抽取样品，检测是否有甲型H1N1流感病毒产生。
(4)请预测结果及结论：
①________________________________________________________________________。
②________________________________________________________________________。
③若A、B、C三组均出现甲型H1N1流感病毒，则甲型H1N1流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。
答案　(1)探究甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA　(3)分别用等量的相同浓度的DNA水解酶、RNA水解酶处理A、B两组核酸提取液，C组不做处理　(4)①若A、C两组出现甲型H1N1流感病毒，B组没有出现，则甲型H1N1流感病毒的遗传物质是RNA　②若B、C两组出现甲型H1N1流感病毒，A组没有出现，则甲型H1N1流感病毒的遗传物质是DNA
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1． 噬菌体侵染细菌实验与肺炎双球菌转化实验的比较
相同点 ①均使DNA和蛋白质分开，单独处理，观察它们各自的作用，但两类实验中DNA与蛋白质分开的方式不同②都遵循了对照原则③都能证明DNA是遗传物质，都不能证明DNA是主要的遗传物质
不同点 方法不同 艾弗里实验 直接分离：分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等，分别与R型细菌混合培养
噬菌体侵染细菌实验 同位素标记法：分别标记DNA和蛋白质的特征元素(32P和35S)
2． 利用流程图法解决实验设计题
[方法解读]　解读流程图时，要借助于题干中的文字叙述，把握流程图中的核心变化或 重要过程，以此为主线完成图文的转换。由于流程图中涉及箭头、字母或数字等，答案 的形式也可能用上述符号，这是解答流程图题与其他题型的区别。
[典例剖析]　请结合甲图用图解法完成实验设计，证明烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。
解析　(1)仔细审题、审图，注意烟草花叶病毒的结构是由螺旋RNA和方框蛋白质外壳组成，说明烟草花叶病毒的化学成分是RNA和蛋白质。(2)甲组实验表明：用烟草花叶病毒去感染正常烟草时，烟草出现病态叶，并从烟草体内分离出了烟草花叶病毒，但不能证明烟草花叶病毒的哪一成分是遗传物质。(3)设法把病毒的RNA与蛋白质分开，单独地、直接地去观察二者的作用。单独用烟草花叶病毒的蛋白质外壳感染烟草时，烟草不出现病斑，从烟草细胞中也未分离出烟草花叶病毒；把烟草花叶病毒的RNA接种到烟草上，结果烟叶发病，并从烟草细胞中分离出了完整的烟草花叶病毒，证明了RNA起着遗传物质的作用，而甲组实验在此起了对照作用。
答案　
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第39讲　胚胎工程
[考纲要求]　1.动物胚胎发育的基本过程与胚胎工程的理论基础(Ⅰ)。
2.胚胎干细胞的移植(Ⅰ)。
3.胚胎工程的应用(Ⅱ)。
考点一　体内受精与早期胚胎发育
1． 梳理精子、卵子的发生
(1)精子的发生
①场所：睾丸的曲细精管内。
②时期：从初情期开始，直到生殖机能衰退。
③过程
(2)卵子的发生
①场所：卵巢。
②时期：胎儿时期(性别分化以后)和初情期以后。
③过程
④两次分裂的时间：第一次是在雌性动物排卵前后完成的，第二次是在精子和卵子结合的过程中完成的。
2． 梳理受精知识
(1)场所：雌性动物的输卵管内。
(2)过程
①受精前的准备阶段
a．精子获能：正常情况下在雌性动物的生殖道内完成。
b．卵子的准备：发育到减Ⅱ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，进入卵细胞膜→精子外膜与卵细胞膜融合，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，完成受精。
3． 梳理早期胚胎发育
哺乳动物早期胚胎发育依次经过以下不同的时期和结构：受精卵→卵裂期→桑椹胚(细胞数目为32个左右)→囊胚(出现内细胞团和滋养层，后期囊胚孵化)→原肠胚(内细胞团形成外胚层和内胚层，滋养层发育为胎儿的胎膜和胎盘)。
易错警示　(1)对卵裂阶段物质含量和体积大小的变化模糊不清
①误认为卵裂阶段的细胞分裂方式包括减数分裂，实际上只有有丝分裂。
②误认为卵裂阶段细胞中有机物、DNA的含量要增多，细胞体积要增大。从受精卵到囊胚阶段总体积不变或略有减小，但细胞数目增多，所以每个细胞体积减小；伴随细胞分裂，细胞数目增多，总DNA含量增多，但每个细胞中DNA含量保持相对稳定；该过程中有机物总量减少，因为一直呼吸消耗但不从外界吸收。
(2)对排卵理解不准确：排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。
(3)混淆受精标志与受精完成的标志
受精的标志是在透明带和卵细胞膜之间观察到两个极体；而受精过程完成的标志是雌、雄原核的融合。
(4)不能对胚胎发育与胚胎工程中的有关概念进行正确区分
①对精子和卵子的发生、发育及结合场所不熟：精子发生场所——睾丸的曲细精管；卵子的发生场所——卵巢；受精场所——输卵管；受精卵发育场所——输卵管和子宫；精子发生的时间及特点——初情期后，两次分裂连续进行；卵子发生的时间及特点——胚胎性别分化以后，两次分裂不连续进行。
②对囊胚和桑椹胚在胚胎发育过程中所处的阶段、特点和在胚胎工程中的应用没有完全掌握：胚胎发育过程中开始分化的阶段是囊胚，可以移植或分割的阶段为桑椹胚和囊胚。
③忽略“透明带反应”和“卵细胞膜反应”在受精过程中的生物学意义：两者构成了防止多精入卵受精的两道屏障。
④体外受精易忽视“精子获能”和“卵子成熟”问题。
1． 下列有关哺乳动物精子和卵细胞的发生以及受精作用的叙述，正确的是 (　　)
A．采集到的精子和卵细胞相遇即可发生受精作用
B．排卵就是排出成熟卵细胞的过程
C．卵细胞形成时的分裂过程均在卵巢内完成
D．卵子受精完成的标志是在卵细胞膜和透明带之间观察到两个极体
答案　D
解析　采集到的精子必须经获能处理后才能受精，采集的卵细胞需要培养成熟后才可与获能的精子受精；初级卵母细胞的减数第一次分裂是在雌性动物排卵前后完成的，其结果产生一个次级卵母细胞和第一极体，进入输卵管，准备与精子受精。减数第二次分裂是在精子和卵子结合的过程中完成的。
2． 下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段，下列相关描述正确的是 (　　)
A．图中3是透明带，7是原肠腔
B．发育的先后顺序是甲→丙→乙
C．1部位细胞将来发育成胎儿的各种组织
D．甲、乙、丙时期的细胞都具有发育的全能性
答案　A
解析　图中甲是桑椹胚，乙是囊胚，丙是原肠胚。图中1是滋养层，2是内细胞团，3是透明带，4是囊胚腔，5是外胚层，6是滋养层，7是原肠腔，8是内胚层。内细胞团将来发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘。
1． 精子和卵子的发生的比较
项目 精子的发生 卵子的发生
场所 睾丸的曲细精管内 雌性动物的卵巢内
时期 初情期开始，直到生殖机能衰退 胚胎时期性别分化以后和初情期以后
过程特点 ①MⅠ和MⅡ是连续的，需变形；②两次分裂细胞质都是均等分配 ①MⅠ和MⅡ是不连续的，不需要变形；②只有MⅡ中的第一极体分裂为第二极体时细胞质均等分配，其余细胞质都是不均等分配
结果 形成4个精子细胞 形成1个卵细胞和3个极体
2． 受精过程中的三大反应与防止多精入卵受精的两道屏障
(1)顶体反应：精子膜和顶体外膜发生一系列改变并释放顶体酶的过程即为顶体反应。顶体反应的主要作用是形成精子穿越放射冠的通道，是精子和卵子结合必不可少的条件。
(2)透明带反应：精子触及卵细胞膜的瞬间，会产生阻止后来的精子进入透明带的生理反应，称做透明带反应，它是防止多精入卵受精的第一道屏障。
(3)卵细胞膜反应：精子入卵后，卵细胞膜会立即发生一种生理反应，拒绝其他精子再进入卵内，称为卵细胞膜反应，这是防止多精入卵受精的第二道屏障。
考点二　体外受精和早期胚胎培养
1． 体外受精
(1)精子、卵子的获取与培养
获取方法 获能方法
卵子 促性腺激素处理后冲卵 人工培养成熟
在活体或屠宰体的卵巢内直接采集
精子 假阴道法 培养法和化学诱导法(在一定浓度的肝素或钙离子载体A23187溶液中获能)
手握法
电刺激法
(2)受精：获能的精子和成熟的卵子可以在获能溶液或专用的受精溶液中完成受精作用。
2． 胚胎的早期培养
(1)培养液成分：无机盐、有机盐、维生素、激素、氨基酸、核苷酸、血清等物质。
(2)胚胎处理：当胚胎发育到适宜的阶段时，可将其取出向受体移植，或冷冻保存。
3． 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
答案　B
解析　体外受精是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；胚胎应培养至桑椹胚或囊胚期才可进行移植；早期胚胎培养液中含有一些无机盐和有机盐类、维生素、激素、氨基酸、核苷酸等营养成分，以及血清等物质，动物细胞培养液的成分为糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素，还需加入血清、血浆等一些天然成分；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等技术。
1． 早期胚胎是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． 受精后形成的受精卵需经早期发育培养，才能完成植入或着床。
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、抗生素等，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。
考点三　胚胎移植和胚胎分割
1． 胚胎移植的生理学基础
胚胎移入的基础 哺乳动物发情排卵后，同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的
胚胎收集的基础 哺乳动物的早期胚胎形成后，在一定时间内不会与母体子宫建立组织上的联系，而是处于游离状态
移入胚胎存活的基础 受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应
保留遗传特性的基础 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织联系，但供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受影响
2． 用流程图形式写出胚胎移植的基本程序
答案　
3． 胚胎分割
(1)理论基础：细胞的全能性。
(2)所需仪器设备：实体显微镜和显微操作仪。
(3)基本程序：选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚，移入盛有操作液的培养皿中，然后用分割针或分割刀进行分割。
(4)囊胚期分割要求：内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
(5)意义：加快繁殖速度。
4． 胚胎干细胞
(1)是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的。
(2)特点
(3)应用
易错警示　(1)胚胎移植是胚胎工程中最后一道程序，移植的胚胎必须在原肠胚之前，不能直接移植受精卵。
(2) 移植胚胎来源及生殖方式
(3)促性腺激素两次使用：①同期发情处理；②超数排卵。
(4)两次检查：
①收集胚胎检查；
②移植后是否妊娠检查。
(5)冲卵含义：冲出早期胚胎，不是冲出卵子。
(6)胚胎移植的供体和受体必须是同种生物。
(7)同期发情处理用雌性激素，超数排卵处理用促性腺激素。
(8)试管动物的性别和性状由父本、母本决定，而克隆动物的性别和性状与核供体相同。
(9)胚胎的产生过程一般是有性生殖，但胚胎分割是无性生殖方式。
4． 牛胚胎移植的基本程序如图，请据图回答：
(1)图中a、b、c过程分别是指____________、____________、____________。
(2)供体母牛的主要职能是______________________________________________；受体母牛必须具备______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为了提高牛胚胎的利用率，常采取的方法是__________；
处理的时期是_____________________________________________________________。
答案　(1)超数排卵　冲卵　胚胎移植
(2)只产生具有优良遗传特性的胚胎　健康的体质和健康的繁殖能力
(3)胚胎分割　桑椹胚或囊胚期
解析　(1)a过程是良种母畜在激素刺激下的超数排卵。b是用人工方法将母畜体内已经开始发育的受精卵取出的冲卵过程。c是将符合移植要求的早期胚胎移植到受体母畜子宫内的过程。
(2)供体母牛的主要职能是提供具有优良遗传特性的胚胎，受体母牛则是提供胚胎发育场所，所以受体母牛应具有健康的体质和健康的繁殖能力。
(3)进行胚胎分割时，应选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
1． 试管动物和克隆动物(细胞核移植)的培育
(1)试管动物技术：是指通过人工操作使精子和卵子在体外条件下成熟和受精，并通过培养发育为早期胚胎后，再经移植产生后代的技术。
(2)试管动物的培育过程
(3)克隆动物的培育过程
提示　(1)试管动物的培育属有性生殖范畴，而克隆动物的获得属无性生殖。(2)两技术的最后阶段都利用胚胎移植技术获得新个体，移植所选胚胎一般是发育到原肠胚之前的桑椹胚或囊胚期的胚胎。
2． 胚胎干细胞的培养和移植
(1)胚胎干细胞的培养过程
(2)胚胎干细胞的核移植过程
1． (2012·江苏卷，9)通过胚胎移植技术，可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是 (　　)
A．对供体和受体母牛都要进行相同激素处理
B．受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行
C．对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植
D．胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低
答案　D
解析　在胚胎移植时，需用促性腺激素对供体母牛进行超数排卵处理，而对受体母牛进行同期发情处理时通常不用促性腺激素，而是用孕激素或前列腺素，A项错误；胚胎移植技术中，移植的胚胎可来自体内受精后发育获得的，也可以是体外受精后进行培养得到的早期胚胎，B项错误；胚胎移植时，移植的胚胎不能用原肠胚，而应该用桑椹胚或囊胚，C项错误；目前二分胚进行胚胎移植的成功率较高，而同卵多胎的成功率很低，D项正确。
2． (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
答案　A
解析　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。
3． (2012·山东卷，35)毛角蛋白Ⅱ型中间丝(KIF Ⅱ)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIF Ⅱ基因的高绒质绒山羊的简单流程如下图。
(1)过程①中最常用的运载工具是__________，所需要的酶是限制酶和______________。
(2)在过程②中，用______________处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中，将成纤维细胞置于5% CO2的气体环境中，CO2的作用是________________。
(3)在过程③中，用____________处理以获取更多的卵(母)细胞。成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行____________处理。
(4)从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是________________。在胚胎移植前，通过__________技术可获得较多胚胎。
答案　(1)质粒　DNA连接酶　(2)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)　维持培养基(液)的pH　(3)促性腺激素(或促滤泡素、孕马血清)　去核　(4)(早期)胚胎培养　胚胎分割
解析　(1)基因工程中，运载工具包括质粒、λ噬菌体的衍生物及动植物病毒等，其中质粒是主要运载工具；所需工具酶是限制酶和DNA连接酶。(2)分散皮肤组织块成单个细胞可使用胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)。在动物细胞培养过程中，CO2的作用是维持培养基(液)pH的相对稳定。(3)要得到更多的卵(母)细胞需用促性腺激素对动物进行超数排卵处理；成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行去核处理，以保证克隆后代的遗传性状主要来自于供体核。(4)把重组细胞培养到早期胚胎叫早期胚胎培养技术；在胚胎移植前，通过胚胎分割技术可获得较多胚胎。
4． (2010·山东卷，35)胚胎工程是一项综合性的动物繁育技术，可在畜牧业和制药业等领域发挥重要作用。下图是通过胚胎工程培育试管牛的过程。
→
　
(1)从良种母牛采集的卵母细胞，都需要进行体外培养，其目的是________________；从良种公牛采集的精子需________后才能进行受精作用。
(2)在体外培养受精卵时，除了给予一定量的O2以维持细胞呼吸外，还需要提供______气体以维持______________________________________________________________。
(3)图中过程A称为________________，它在胚胎工程中的意义在于________________________________________________________________________。
(4)研制能够产生人类白细胞介素的牛乳腺生物反应器，需将目的的基因导入牛受精卵，最常用的导入方法是____________________；获得转基因母牛后，如果______________即说明目的基因已经表达。
答案　(1)使卵母细胞成熟(或：使卵母细胞获得受精能力)获能　(2)CO2 　培养液(基)的pH　(3)胚胎移植　提高优良母畜的繁殖率　(4)显微注射法　牛奶中含有人类白细胞介素(或：牛乳腺细胞已合成人类白细胞介素)
解析　(1)人工采集的卵母细胞要在体外培养成熟后才能与获能的精子完成受精作用，同理，在体外受精前，要对精子进行获能处理。(2)体外培养受精卵所需气体主要有O2和CO2，O2是细胞代谢必需的，CO2的主要作用是维持培养液的pH稳定。(3)把早期胚胎移入受体母牛子宫的过程称为胚胎移植，意义在于可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。(4)基因工程中把目的基因导入动物细胞最常用的方法是显微注射法；获得基因表达产物即母牛的乳汁中含有人类白细胞介素说明目的基因已经表达。
1． 培育“试管山羊”的基本过程如图所示，有关叙述正确的是 (　　)
A．图中采集的精子可以直接和卵母细胞受精
B．乙表示受精作用，该过程在子宫中进行
C．丁过程应将原肠胚移植到与供体表现型相同的代孕母羊子宫内
D．可取早期胚胎(如桑椹胚、囊胚)进行均等分割以增加胚胎的数量
答案　D
解析　精子只有获能后才能与卵母细胞发生受精作用，故A错误。试管动物的受精作用在体外完成，故B错误。胚胎移植常用桑椹胚或囊胚，故C错误。
2． 下列关于培育良种“试管动物”的叙述，正确的是 (　　)
A．从附睾中取出的是已获能的成熟精子
B．采集卵母细胞前必须对良种母畜进行配种
C．供体包括提供配子且遗传性状优良的雌性和雄性个体
D．将早期胚胎移植到代孕母畜中，经发育可获得表现型与受体相同的后代
答案　C
解析　从附睾中取出的精子并没有获能，故 A错误；采集卵母细胞前需要对良种供、受体母牛用激素进行同期发情处理，用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理，但不需要进行配种，故B错误；供体是提供胚胎的动物，包括提供配子且遗传性状优良的雌性和雄性个体，故C正确；将早期胚胎移植到代孕母畜中，经发育可获得表现型与供体相似的后代，故D错误。
3． 下列有关哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述，不正确的是 (　　)
A．内细胞团细胞分裂、分化成各种组织和器官，滋养层细胞发育成胎膜和胎盘
B．移植用的胚胎一般取发育到桑椹胚或囊胚时期的，不同生物移植时期是相同的
C．胚胎分割移植时要注意将内细胞团均等分割
D．卵裂期的胚胎中细胞数目不断增加，但胚胎的总体积并不增加或略有缩小
答案　B
解析　不同生物进行胚胎移植时，胚胎发育的时期不同，移植过早可能不能继续正常发育，过晚移植过程中造成的伤害不易得到修复。
4． 将经处理后的胚胎干细胞，移植到因胰岛受损而患糖尿病的小白鼠体内后，该鼠血糖浓度趋于正常。上述事实说明 (　　)
A．该过程体现了胚胎干细胞的全能性
B．移植的细胞中所有基因都得到表达
C．干细胞经处理后进行了定向分化
D．移植的细胞具有无限增殖的能力
答案　C
解析　移植后的胚胎干细胞定向分化成了胰岛B细胞，使小鼠体内胰岛素分泌正常。
5． 胚胎移植是胚胎工程技术的最后一道“工序”。如图是胚胎移植的基本程序，请分析并回答下列问题：
(1)图中超数排卵技术的处理措施是对供体母牛注射____________。
(2)配种时，卵子在输卵管内进一步成熟，当卵子达到____________________________时，才具备与精子受精的能力。
(3)“冲卵”实质上是用特定装置，将供体母牛子宫内的____________冲洗出来。
(4)冲卵后，对胚胎进行质量检查，这里培养的胚胎应发育到____________阶段才能进行胚胎移植。
(5)在此基础之上，通过____________技术可以提高胚胎利用率，获得更多遗传物质相同的犊牛。
答案　(1)促性腺激素　(2)减数第二次分裂中期
(3)早期胚胎　(4)桑椹胚或囊胚　(5)胚胎分割
解析　在胚胎移植过程中，通过注射促性腺激素促进供体母牛超数排卵；卵子只有发育到减数第二次分裂中期时才具备受精能力；“冲卵”实质上是将早期胚胎从供体母牛子宫内冲出；胚胎移植的时期是桑椹胚或囊胚阶段；通过胚胎分割技术一方面能够提高胚胎的利用率，另一方面能够获得更多遗传物质相同的犊牛。
6． 人的血清白蛋白在临床上的需求量很大。将人的血清白蛋白基因转入奶牛细胞中，就可以利用牛的乳腺细胞生产血清白蛋白。大致过程如图所示：
(1)要实现过程②超数排卵，应在性成熟母牛发情期的某一阶段用____________处理，然后在恰当时期进行胚胎收集，即____________。通过过程①采集的精子不能直接与成熟的卵细胞受精，原因是__________________。
(2)要使人的血清白蛋白基因在奶牛乳腺细胞中特异性表达，完整的基因表达载体要包括目的基因、______________、标记基因等部分。在过程⑤之前要检测早期胚胎细胞是否已经导入人的血清白蛋白基因，宜采用______________技术。
(3)过程⑤要选择“雌性奶牛胚胎”的原因是__________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)促性腺激素　冲卵　精子没有获能
(2)启动子、终止子　DNA分子杂交
(3)雌性转基因牛进入泌乳期后，可以从其乳汁中获得人的血清白蛋白
解析　(1)卵细胞是由卵巢产生的，而促性腺激素的靶器官就是卵巢，它可以促进卵巢排卵。精子要经过获能处理才具备受精能力。(2)含目的基因的表达载体由目的基因、启动子、终止子及标记基因等部分组成。检测目的基因是否导入受体细胞时，可以用DNA分子杂交技术。(3)只有母牛才能分泌乳汁，从而从其乳汁中获得人的血清白蛋白。
7． 我国已实现部分“胚胎工程产业化”，如肉牛、奶牛胚胎工程产业化。以下是科学家采用不同方法产业化培育良种牛的过程，a～h为操作过程，请回答下列问题：
(1)培育“试管牛C”技术的操作流程是____________(填字母)，d操作的名称是___________，h操作的核心是____________________，受精时受体的卵母细胞处于________期。
(2)图中数字标号代表的结构名称是①________________，②________________，③____________。若要获得遗传物质完全相同的两个新个体，可对发育到__________________阶段的早期胚胎进行分割处理，在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，应注意____________________。
(3)图中用到的激素是____________，移植后的胚胎能在受体子宫中存活的生理基础是________________________________________________________________________。
答案　(1)a→b→f→g　胚胎移植　基因表达载体的构建　MⅡ中　(2)滋养层　囊胚腔　内细胞团　桑椹胚或囊胚　将内细胞团均等分割　(3)促性腺激素　受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应
解析　胚胎工程包括体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等多种技术。(1)培育试管牛C包括体外受精→胚胎移植→后代(a→b→f→g)；d操作是胚胎移植，h操作是基因工程技术，核心是基因表达载体的构建，受精时受体的卵母细胞处于MⅡ中期。(2)囊胚的结构包括：③内细胞团、①滋养层和②囊胚腔，胚胎分割时一般采用的是囊胚或桑椹胚，这两个阶段的细胞分化程度相对较低，对囊胚阶段的胚胎进行分割时，要注意内细胞团的均等和不受损伤。(3)胚胎移植用到的激素是促性腺激素，根据受体子宫对外来胚胎不发生排斥反应的原理使胚胎在受体子宫中存活。
8． 据报道，中山大学中山眼科中心主任任葛坚领导的研究小组将猴子的皮肤干细胞注射到小鼠的囊胚里，再将囊胚移入代孕鼠体内发育形成猴鼠嵌合体——猴鼠，用于角膜等器官的移植研究。请回答下列问题：
(1)胚胎干细胞体外培养诱导分化可形成大量皮肤干细胞，其原因是________________。根据胚胎干细胞的这种功能特性，当我们身体的某一类细胞功能出现异常或退化时，利用胚胎干细胞的治疗思路是____________________________________________。
(2)囊胚期时，胚胎细胞开始出现分化，有些细胞个体较小，将来只能发育成胎膜和胎盘，这类细胞称为____________。因此，应将猴子的皮肤干细胞注射到小鼠囊胚的__________部位，以伴随其发育成某种组织。
(3)将囊胚移入代孕鼠体内属于____________技术，此技术对代孕受体的要求是________________。在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是____________________，若想进一步提高胚胎的利用率，可采用____________________技术。
答案　(1)胚胎干细胞具有发育的全能性　通过诱导胚胎干细胞(ES或EK细胞)定向分化来及时修补　(2)滋养层细胞　内细胞团　(3)胚胎移植　同种、生理状态相同的其他雌性动物　可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力　胚胎分割
解析　(1)胚胎干细胞具有全能性，在体外培养时可以诱导分化形成不同的体细胞，因此可以通过诱导胚胎干细胞(ES或EK细胞)定向分化来及时修补身体中功能出现异常或退化的细胞。(2)囊胚期时，胚胎细胞开始分化为滋养层细胞和内细胞团细胞，滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，内细胞团细胞具有全能性，将来发育成胎儿的各种组织。因此，应将猴子的皮肤干细胞注射到小鼠囊胚的内细胞团部位，以伴随其发育成某种组织。(3)将囊胚移入代孕鼠体内属于胚胎移植技术，此技术对代孕受体的要求是同种、生理状态相同的其他雌性动物。在畜牧生产中采用这种技术的优势主要是可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力，若想进一步提高胚胎的利用率，可采用胚胎分割技术。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第10讲　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.实验：探究酵母菌的呼吸方式。
一、细胞的能量“通货”——ATP
1． 写出ATP的结构简式和简式中A、P所代表的含义。
(1)结构简式：A—P～P～P。
(2)A：腺苷；P：磷酸基团。
2． 图中①是高能磷酸键，其中远离A的高能磷酸键易形成和断裂。
3． 图中②为高能磷酸键水解释放能量的过程，其作用是为各项生命活动提供能量。
4． 写出ATP与ADP相互转化的反应式：ATPADP＋Pi＋能量。
5． ATP的来源
(1)动物和人：呼吸作用。(2)绿色植物：呼吸作用和光合作用。
[判一判]
1． ATP、ADP、叶绿体、线粒体、核糖体等物质和结构中一定含核糖，而酶中一定不含核糖 (　×　)
提示　只要有RNA的地方就有核糖，有少数酶的化学本质为RNA。
2． 根尖分生区产生ATP的细胞结构只有线粒体 (　×　)
提示　还有细胞质基质。
3． 叶绿体产生ATP必需有光，线粒体产生ATP必需有氧 (　×　)
4． 有光条件下只有叶绿体能产生ATP，有氧条件下只有线粒体能产生ATP (　×　)
二、细胞呼吸的方式
1． 有氧呼吸
(1)过程
(2)反应式：C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量。
2． 无氧呼吸
(1)场所：细胞质基质。
(2)条件：无氧和多种酶。
(3)生成物：酒精和二氧化碳或乳酸。
(4)反应式
①产物为酒精：C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量。
②产物为乳酸：C6H12O62C3H6O3＋少量能量。
[判一判]
1． 无氧呼吸是不需氧的呼吸，因而其底物分解不属于氧化反应 (　×　)
提示　无氧呼吸也是呼吸作用，其本质也是氧化分解释放能量。
2． 水果贮藏在完全无氧的环境中，可将损失减小到最低程度 (　×　)
提示　低氧环境中消耗有机物最少，并不是完全无氧环境下。
3． 有氧呼吸的酶存在于细胞质基质、线粒体内膜、线粒体基质中 (　√　)
提示　有氧呼吸包括三个阶段，分别在细胞质基质和线粒体两个场所中进行。
4． 人体剧烈运动时，CO2/O2>1，即CO2既可在线粒体又可在细胞质基质中产生 (　×　)
提示　人体无氧呼吸产生乳酸，无CO2产生，即CO2只能通过有氧呼吸在线粒体中产生，故CO2/O2＝1。
5． 无氧呼吸对生物体都有害 (　×　)
6． 有水产生的细胞呼吸一定是有氧呼吸 (　√　)
考点一　ATP的结构与作用
1． 完善ATP的结构图示
(1)由结构图示可知组成元素有C、H、O、N、P。
(2)由结构图示可看出，ATP的结构特点可概括为“一、二、三”，即一个腺苷、两个高能磷酸键、三个磷酸基团。
2． ATP的形成途径
3． ATP与ADP的相互转化
易错警示　对ATP和ADP之间的相互转化是不可逆反应的分析
(1)反应条件不同：ATP分解是一种水解反应，催化该反应的酶属于水解酶；而ATP合成是一种合成反应，催化该反应的酶属于合成酶。
(2)能量来源不同：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键内的化学能，供代谢消耗， 这个能量不能再反过来用于合成ATP，而合成ATP的能量主要有化学能和太阳能。
(3)反应场所不同：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，而ATP分解的场所较多，凡是生命活动需要能量的地方都有ATP的分解。
1． 某同学对细胞内的葡萄糖、脂肪、ATP进行了如下总结，你认为不合理的是 (　　)
A．葡萄糖是生命的燃料
B．ATP分子中含有的化学能比葡萄糖的多
C．脂肪的氧化分解能生成ATP，脂肪的合成需消耗ATP
D．ATP在细胞内含量很少，但细胞内ATP和ADP之间的转化很迅速
答案　B
解析　葡萄糖是细胞呼吸最常利用的物质，有生命的燃料之称。1 mol葡萄糖彻底氧化分解释放的能量为2 870 kJ。ATP中高能磷酸键水解时释放的能量多达30.54 kJ/mol，故1 mol ATP分子含有的化学能小于30.54×3＝91.62 kJ。脂肪作为主要储能物质，氧化分解释放的能量，部分用于合成ATP，部分以热能的形式散失掉；脂肪属于生物大分子，在合成时需消耗ATP。细胞内ATP和ADP之间的转化很迅速，保证了细胞持续的能量供应。
2． 下列有关ATP的叙述，不正确的是 (　　)
A．人体成熟的红细胞在O2充足时也只能通过无氧呼吸产生ATP
B．在平静和剧烈运动状态，细胞内ATP的含量都能保持动态平衡
C．ATP是生命活动的直接能源物质，其中两个高能磷酸键都易断裂、易形成
D．ATP中的“A”与构成RNA中的碱基“A”表示的不是同一种物质
答案　C
解析　ATP是生命活动的直接能源物质，ATP中有两个高能磷酸键，但只有远离A的那个高能磷酸键易断裂、易形成。
1． ATP与DNA、RNA、核苷酸的联系
ATP与DNA、RNA、核苷酸的结构中都含有“A”，但在不同物质中表示的含义不同，如图：
(1)ATP中的A为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成；(2)DNA分子中的A为腺嘌呤脱氧核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子脱氧核糖和一分子磷酸组成；(3)RNA分子中的A为腺嘌呤核糖核苷酸，由一分子腺嘌呤、一分子核糖和一分子磷酸组成；(4)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。
2． 生物体内的能源物质分类
分类 内容
主要能源物质 糖类(提供70%左右的能量)
直接能源物质 ATP
最终能源 太阳能
储能物质 脂肪、淀粉(植物)、糖原(动物)
主要储能物质 脂肪
一般不供能的能源物质 蛋白质
考点二　分析比较有氧呼吸与无氧呼吸的过程
1． 完善细胞呼吸的过程图解
2． 在有氧呼吸总反应式中标出氧元素的来源和去路
3． 比较有氧呼吸和无氧呼吸
项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质
条件 需O2、酶 不需O2、需酶
产物 CO2、H2O 酒精和CO2或乳酸
能量 大量 少量
特点 有机物彻底分解，能量完全释放 有机物没有彻底分解，能量没有完全释放
相同点 联系 葡萄糖分解为丙酮酸阶段完全相同
实质 分解有机物，释放能量，合成ATP
意义 为生物体的各项生命活动提供能量
易错警示　有关细胞呼吸的4个易错点：(1)有H2O生成的一定是有氧呼吸，有CO2生成的一定不是乳酸发酵。(2)不同生物无氧呼吸的产物不同，其直接原因在于催化反应的酶不同，根本原因在于控制酶合成的基因不同。(3)无氧呼吸只释放少量能量，其余能量储存在分解不彻底的氧化产物——酒精或乳酸中。(4)水稻等植物长期水淹后烂根的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用。玉米种子烂胚的原因是无氧呼吸产生的乳酸对细胞有毒害作用。
3． 将含酵母菌的葡萄糖溶液均分为4份，分别置于甲、乙、丙、丁四种条件下培养，测得CO2和O2体积变化的相对值如图。下列叙述正确的是 (　　)
A．甲条件下，细胞呼吸的产物除CO2外，还有乳酸
B．乙条件下，有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多
C．丙条件下，细胞呼吸产生的ATP最少
D．丁条件下，产物中的CO2全部来自线粒体
答案　D
解析
据O2
与CO2
的比例
4． 有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如下表所示：
氧浓度(%) a b c d
产生CO2的量 30 mol 9 mol 12.5 mol 15 mol
产生酒精的量 0 mol 9 mol 6.5 mol 6 mol
下列叙述错误的是 (　　)
A．氧浓度为a时只进行有氧呼吸
B．b值对应的氧浓度为零
C．氧浓度为c时，经有氧呼吸产生的CO2为6 mol
D．氧浓度为d时，有1/3的葡萄糖用于酒精发酵
答案　D
解析　根据表格信息，结合有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可判断：在氧浓度为a时酵母菌只进行有氧呼吸，b时只进行无氧呼吸，c、d时既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。氧浓度为d时有氧呼吸产生CO2的量为15－6＝9(mol)，消耗葡萄糖1.5 mol，无氧呼吸产生CO2的量为6 mol，消耗葡萄糖3 mol，故有2/3的葡萄糖用于酒精发酵。
细胞呼吸类型的判断
在以C6H12O6为呼吸底物的情况下，CO2释放量和O2消耗量是判断细胞呼吸类型的重要依据，总结如下：
1．无CO2释放时，细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不发生变化，如马铃薯块茎的无氧呼吸。
2．不消耗O2，但产生CO2，细胞只进行产生酒精的无氧呼吸，此种情况下容器内气体体积增大，如酵母菌的无氧呼吸。
3．当CO2释放量等于O2消耗量时，细胞只进行有氧呼吸，此种情况下，容器内气体体积不变化，但若将CO2吸收，可引起气体体积减小。
4．当CO2释放量大于O2消耗量时，细胞同时进行产生酒精的无氧呼吸和有氧呼吸，如酵母菌在不同O2浓度下的细胞呼吸，此种情况下，判断哪种呼吸方式占优势，可分析如下：
(1)若＝，有氧呼吸和无氧呼吸消耗葡萄糖的速率相等。
(2)若>，无氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于有氧呼吸，无氧呼吸占优势。
(3)若<，有氧呼吸消耗葡萄糖的速率大于无氧呼吸，有氧呼吸占优势。
考点三　聚焦细胞呼吸的环境因素及应用
1． 温度
(1)曲线模型：如右图。
(2)模型解读：温度通过影响与细胞呼吸有关酶的活性来影响
呼吸速率。
①最适温度时，细胞呼吸最强。
②超过最适温度时，呼吸酶活性降低，甚至变性失活，细胞呼吸受抑制。
③低于最适温度呼吸酶活性下降，细胞呼吸受抑制。
(3)应用：①低温下贮存蔬菜水果。
②温室栽培中增大昼夜温差(降低夜间温度)，以减少夜间呼吸消耗有机物。
2． O2浓度
(1)曲线模型：如右图。
(2)模型解读
①O2浓度低时，无氧呼吸占优势。
②随O2浓度增大，无氧呼吸逐渐被抑制，有氧呼吸不断加
强。
③当O2浓度达到一定值后，随O2浓度增大，有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响)。
(3)应用：贮藏水果、蔬菜、种子时，降低O2浓度，以减少有机物消耗，但不能无O2，否则产生酒精过多，导致腐烂。
3． 含水量
(1)曲线模型：如右图。
(2)模型解读：在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加
而加快，随含水量的减少而减慢。当含水量过多时，呼吸速
率减慢，甚至死亡。
(3)应用：作物栽培中，合理灌溉。
4． CO2浓度
(1)曲线模型：如右图。
(2)模型解读：CO2是细胞呼吸的产物，对细胞呼吸具有抑制作
用。
(3)应用：在蔬菜、水果保鲜中，增加CO2浓度(或充入N2)可抑
制细胞呼吸，减少有机物的消耗。
易错警示　细胞呼吸原理在生产生活中的6点应用举例
(1)“创可贴”包扎伤口，为伤口创造疏松透气的环境，从而防止厌氧菌繁殖。(2)工业发酵罐酿酒，先通气让酵母菌进行有氧呼吸大量繁殖，后密封让酵母菌进行无氧呼吸产生酒精。(3)稻田需要定期排水，促进根细胞有氧呼吸，防止无氧呼吸产生的酒精毒害细胞。(4)作物栽培需中耕松土，防止土壤板结，促进根细胞有氧呼吸，保证能量供应，促进矿质元素的吸收。(5)粮食种子保存：零上低温、低氧、干燥；果蔬贮藏：零上低温、低氧、中等湿度。(6)提倡慢跑，防止无氧呼吸产生乳酸使肌肉酸胀。
5． 如图表示光照、贮藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述中，不正确的是 (　　)
A．番茄果实细胞产生CO2的场所是线粒体和细胞质基质
B．光照对番茄果实呼吸的抑制作用8 ℃时比15 ℃时更强
C．低温、黑暗条件下更有利于贮存番茄果实
D．贮藏温度下降时果实呼吸减弱，可能与细胞内酶活性降低有关
答案　C
解析　番茄果实细胞有氧呼吸和无氧呼吸均可产生二氧化碳，有氧呼吸第二阶段在线粒体中产生二氧化碳，无氧呼吸在细胞质基质中产生二氧化碳，A项正确。计算“8 ℃时光照条件下呼吸强度比黑暗条件下呼吸强度的减少量占黑暗条件下呼吸强度的百分比”与“15 ℃光照条件下呼吸强度比黑暗条件下呼吸强度的减少量占黑暗条件下呼吸强度的百分比”，进行比较可知，B项正确。图示信息表明，光照条件下细胞呼吸比黑暗条件下细胞呼吸弱，所以光照条件下更有利于果实的贮存，C项错误。温度降低会使与呼吸作用有关的酶的活性降低，细胞呼吸减弱，D项正确。
技法提炼
蔬菜、水果与种子储藏条件的区别
蔬菜和水果应放置在零上低温、湿度适中、低氧的条件下，而种子应储藏在零上低温、干燥、低氧条件下，其目的都是降低呼吸作用，减少有机物的消耗，但由于水果和蔬菜本身的特点需要一定的湿度才能保持新鲜度，故造成它们在储藏条件上的差异。
实验八　探究酵母菌细胞呼吸的方式
1． 实验原理
(1)酵母菌在有氧和无氧的条件下都能生存，属于兼性厌氧菌。酵母菌进行有氧呼吸能产生大量的CO2，在进行无氧呼吸时能产生酒精和CO2。
(2)CO2可使澄清的石灰水变混浊，也可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄，根据石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。
(3)橙色的重铬酸钾溶液，在酸性条件下可与乙醇发生化学反应，变成灰绿色。
2． 实验流程
思考　(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2的原因是什么？
(2)B瓶应封口放置一段时间后再连通盛有澄清石灰水锥形瓶的原因是什么？
提示　(1)通入A瓶的空气中不能含有CO2，以保证使第三个锥形瓶中的澄清石灰水变混浊完全是由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瓶中的氧气消耗完，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶，确保通入澄清石灰水中的CO2是由无氧呼吸产生的。
6． 不考虑大气压强、温度等变化的影响，从下面装置中挑选装置进行实验，探究某生物的细胞呼吸方式，写出预期结果及结论。
本题的实验目的是探究某生物的细胞呼吸方式，因此要设置两套细胞呼吸装置。两套细胞呼吸装置中的单一变量是NaOH溶液与蒸馏水，其他所有项目应该一致。加蒸馏水的装置内气压的变化是由CO2与O2共同决定的，因此选装置一和装置二。
预期结果和结论分别是：(1)若装置一着色液左移，装置二着色液不动，则表明该生物只进行有氧呼吸；(2)若装置一着色液不动，装置二着色液右移，则表明该生物只进行无氧呼吸；(3)若装置一着色液左移，装置二着色液右移，则表明该生物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸。
(1)有同学认为装置三也是必要的，你认为有必要吗？______________________。
(2)若实验时装置一和装置二中的着色液均左移，呼吸底物还只是葡萄糖吗？________________________________________________________________________。
答案　(1)没有必要　(2)不只是葡萄糖
选用下面对照装置，可以根据红色液滴移动方向来探究细胞的呼吸类型。
1． 实验材料分析
(1)装置一、二中试剂的作用：NaOH溶液吸收CO2，清水作为对照。
(2)在利用葡萄糖作为能源物质的条件下，有氧呼吸气体体积不变，无氧呼吸气体体积增加。
2． 实验结果分析
装置一 装置二 结果
红色液滴左移 红色液滴不动 只进行有氧呼吸
红色液滴不动 红色液滴右移 只进行无氧呼吸
红色液滴左移 红色液滴右移 既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
题组一　ATP的相关知识
1． (2008·广东卷，4)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
答案　B
解析　叶肉细胞在光照条件下，叶绿体可通过光反应产生ATP，在有氧条件下，细胞质基质、线粒体可通过呼吸作用产生ATP，因此选B；C中叶绿体内合成ATP不需要氧；D中叶绿体产生的ATP用于自身暗反应，不用于其他生命活动需要。
2． (2008·天津理综，6)下列有关ATP的叙述，正确的是 (　　)
①人长时间剧烈运动时，骨骼肌细胞中每摩尔葡萄糖生成ATP的量与安静时相等　
②若细胞内Na＋浓度偏高，为维持Na＋浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加　③人在寒冷时，肾上腺素和甲状腺激素分泌增多，细胞产生ATP的量增加　④人在饥饿时，细胞中ATP与ADP的含量难以达到动态平衡
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
答案　B
解析　Na＋进出细胞一般为主动运输，消耗能量；在体温调节中，肾上腺素和甲状腺激素是协同作用，都可以通过促进新陈代谢而达到增加产热的作用。
题组二　细胞呼吸的过程及类型
3． 判断正误
(1)无氧呼吸的终产物是丙酮酸(2010·课标全国卷，2A) (　×　)
(2)有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水(2010·课标全国卷，2B)
(　×　)
(3)无氧呼吸不需要O2的参与，该过程最终有[H]的积累(2010·课标全国卷，2C)
(　×　)
(4)细胞呼吸必须在酶的催化下进行(2009·全国Ⅱ理综，1A) (　√　)
(5)人体硬骨组织细胞也进行呼吸(2009·全国Ⅱ理综，1B) (　√　)
(6)酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸(2009·全国Ⅱ理综，1C) (　√　)
(7)破伤风杆菌在有氧条件下能大量繁殖(2011·海南，3C) (　×　)
(8)小麦种子萌发过程中有氧呼吸逐渐减弱(2011·海南，3D) (　×　)
4． (2012·江苏卷，23)下图表示细胞呼吸作用的过程，其中1～3代表有关生理过程发生的场所，甲、乙代表有关物质。下列相关叙述正确的是(多选) (　　)
A．1和3都具有双层生物膜
B．1和2所含酶的种类不同
C．2和3都能产生大量ATP
D．甲、乙分别代表丙酮酸、[H]
答案　BD
解析　分析有氧呼吸过程可知：在细胞质基质中完成有氧呼吸第一阶段，将葡萄糖分解为丙酮酸、[H]，并产生少量ATP，所以1为细胞质基质，甲为丙酮酸；在线粒体基质中完成有氧呼吸第二阶段，将丙酮酸和水分解为CO2、[H]，并产生少量ATP，所以2为线粒体基质，乙为[H]；在线粒体内膜上完成有氧呼吸第三阶段，[H]与O2反应生成H2O，同时产生大量ATP，所以3为线粒体内膜。1代表的细胞质基质无生物膜，A项错误；细胞质基质和线粒体基质中所含酶的种类不同，进行的化学反应也不同，B项正确；2线粒体基质中不能产生大量ATP，C项错误；据上述分析可知甲为丙酮酸，乙为[H]，D项正确。
题组三　细胞呼吸的影响因素及应用
5． (2009·江苏卷，11)某小组为研究脱气对酵母菌在培养初期产气量的影响，进行了甲、乙2组实验，实验装置如图所示，除图中实验处理不同外，其余条件相同。一段时间内产生CO2总量的变化趋势是 (　　)
答案　C
解析　据图知，甲脱气培养，酵母菌只进行无氧呼吸；乙不脱气培养，酵母菌进行有氧呼吸，产生的CO2总量多于甲。此实验为培养初期阶段，所以CO2总量一直呈快速上升趋势。
6． (2009·广东卷，4)利用地窖贮藏种子、果蔬在我国历史悠久。地窖中的CO2浓度较高，有利于 (　　)
A．降低呼吸强度 B．降低水分吸收
C．促进果实成熟 D．促进光合作用
答案　A
解析　地窖中O2浓度低，CO2浓度高，抑制植物的有氧呼吸，降低有机物的消耗，有利于种子、果蔬的储存。
题组四　与细胞呼吸有关的实验探究
7． (2009·福建理综，26Ⅰ)如图表示的是测定保温桶内温度变化的实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。
材料用具：保温桶(500 mL)、温度计、活性干酵母、质量浓度为0.1 g/mL
的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。
实验假设：酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出的
热量更多。
(1)取A、B两装置设计实验如下，请补充下表中内容：
装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三
A 加入240 mL的葡萄糖溶液 加入10 g活性干酵母 ①__________________________
B 加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 ②________________________ 加入石蜡油，铺满液面
(2)B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是____________________，这是控制实验的______________变量。
(3)要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个C装置。请写出C装置的实验步骤：
装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三
C ③______________________ ④__________ 加入石蜡油，铺满液面
(4)实验预期：在适宜条件下实验，30分钟后记录实验结果，若A、B、C装置在温度大小关系是________________(用“<、＝、>”表示)，则假设成立。
答案　(1)①不加入石蜡油　②加入10 g活性干酵母
(2)除去氧气　自
(3)③加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液　④不加入活性干酵母　(4)A>B>C
解析　(1)结合表中相关内容，根据实验设计的对照原则和单一变量原则，可以确定①处为“不加入石蜡油”，②处为“加入10 g活性干酵母”。(2)B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是除去氧气，以控制实验的自变量。(3)要测定B装置内因呼吸作用引起的温度变化量，还需要增加一个C装置，因为应设计成空白对照，即③处为“加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液”，④处为“不加入活性干酵母”。因为酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量多，因此，A、B、C装置的温度大小关系是A>B>C。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
ATP相关知识 1、2
细胞呼吸的过程及类型 3、4、5、8、12
影响细胞呼吸的因素及相关计算 6、7、10、13
细胞呼吸的应用 15
实验与探究 9、11、14
1． 下列关于细胞生命活动过程中ATP、ADP的说法，不正确的是 (　　)
A．细胞内蛋白质的合成总与ATP的水解反应相关联
B．ATP是高能化合物，其分子中有三个高能磷酸键
C．细胞内有机物氧化分解时总是伴随有ATP的合成
D．细胞呼吸过程中产生大量ATP的阶段需要O2参与
答案　B
解析　蛋白质的合成是一个耗能过程，需要ATP水解提供能量；ATP分子中含有两个高能磷酸键；细胞内有机物氧化分解时释放能量，故伴随有ATP的合成；在有氧呼吸的第三阶段[H]与O2结合生成水，产生大量的能量。
2． 下列过程能使细胞中ADP含量增加的是 (　　)
A．甘油通过细胞膜进入细胞
B．线粒体中[H]与O2结合生成水
C．叶绿体基质中C3被还原生成葡萄糖
D．细胞质基质中葡萄糖分解成丙酮酸
答案　C
解析　能使细胞中ADP含量增加的过程就是消耗ATP的过程。甘油通过细胞膜进入细胞的过程属于自由扩散，不消耗ATP；线粒体中[H]与O2结合生成水与细胞质基质中葡萄糖分解成丙酮酸均是生成ATP的过程；叶绿体基质中C3被还原生成葡萄糖的过程需消耗ATP。
3． 如图表示人体细胞中的两类呼吸作用。下列有关叙述中，不正确的是 (　　)
A．③过程既产生[H]，也消耗[H]
B．③过程释放的能量比②过程多
C．③过程需要大量O2参与
D．②③过程进行的场所相同
答案　D
解析　②过程发生在细胞质基质中，③过程发生在线粒体中，二者进行的场所不同。
4． 下列有关细胞呼吸的叙述，正确的是 (　　)
A．人体成熟的红细胞没有线粒体，不能产生ATP
B．长跑时人体产生的CO2来自有氧呼吸和无氧呼吸
C．青藏高原的哺乳动物细胞产生能量的主要生理过程是有氧呼吸
D．ATP中的“A”与碱基“A”是同一种物质
答案　C
解析　人体成熟的红细胞没有线粒体，但它可进行无氧呼吸产生ATP；人体细胞的有氧呼吸会产生二氧化碳，而无氧呼吸的产物是乳酸；ATP中的“A”为腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，DNA和RNA中的碱基“A”是腺嘌呤。
5． 不同种类的生物在不同的条件下，呼吸作用方式不同。若分解底物是葡萄糖，则下列对呼吸作用方式的判断不正确的是 (　　)
A．若只释放CO2，不消耗O2，则细胞只进行无氧呼吸
B．若CO2的释放量多于O2的吸收量，则细胞既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸
C．若CO2的释放量等于O2的吸收量，则细胞只进行有氧呼吸
D．若既不吸收O2也不释放CO2，则说明该细胞已经死亡
答案　D
解析　动物细胞或乳酸菌，无氧呼吸的产物为乳酸，此时细胞既不吸收O2，也不释放CO2，故D错误。
6． 将等量的小麦种子分别放在不同O2浓度的密闭容器中，1小时后，容器中O2和CO2的变化情况如表：
O2浓度 0 1% 2% 3% 5% 7% 10% 15% 20% 25%
O2吸收量/mol 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.7 0.7
CO2释放量/mol 1 0.8 0.6 0.5 0.4 0.5 0.6 0.7 0.7 0.7
下列有关叙述中正确的是 (　　)
A．在O2浓度为0～3%时只进行无氧呼吸
B．贮藏时应选择O2浓度为5%的适宜条件
C．有氧呼吸的强度随O2浓度升高而增强
D．无氧呼吸的产物是乳酸和CO2
答案　B
解析　在O2浓度为0～3%时，小麦种子既进行无氧呼吸又进行有氧呼吸；小麦种子无氧呼吸的产物是酒精和CO2。
7． 如图表示大气温度及氧气浓度对非绿色植物组织内产生CO2的影响，下列相关叙述不正确的是 (　　)
A．从图甲可知细胞呼吸最旺盛时所处的温度为B点所对应的温度
B．图甲曲线变化的主要原因是温度影响与呼吸作用有关的酶的活性
C．图乙中DE段有氧呼吸逐渐减弱，EF段有氧呼吸逐渐增强
D．和D、F点相比，图乙中E点对应的氧浓度更有利于贮藏水果和蔬菜
答案　C
解析　温度对植物细胞呼吸的影响主要是通过影响与细胞呼吸相关的酶的活性来实现的，由图甲可知，B点对应的温度下CO2释放的相对值最高，即细胞呼吸最旺盛，故A、B两项正确。图乙中DE段CO2释放的相对值下降的主要原因是无氧呼吸受到抑制，但有氧呼吸逐渐增强，C项错误。贮藏水果或蔬菜时，应降低贮藏物的细胞呼吸，从而减少有机物的消耗，故与D、F点相比，E点所对应的氧浓度更有利于贮藏水果和蔬菜，D项正确。
8． 下图为生物体内的部分物质代谢示意图。对此图的解释正确的是 (　　)
A．在人体内，①②过程所需的酶相同
B．在人体细胞的细胞质基质中含有③⑥过程所需的酶
C．在酵母菌体内，当④过程加强时，⑥过程也会加强
D．在生物细胞内发生的④过程还需要H2O作为反应物
答案　D
解析　人体内不同的化学反应需要的酶不同；人体无氧呼吸不能产生酒精和二氧化碳；酵母菌既可以进行有氧呼吸，也可以进行无氧呼吸，当有氧呼吸加强时，无氧呼吸减弱；丙酮酸分解为二氧化碳和[H]需要水参加反应。
9． 某研究小组利用检测气压变化的密闭装置来探究微生物的呼吸，实验设计如下。关闭活栓后，U形管右管液面高度变化反映瓶中的气体体积变化。实验开始时将右管液面高度调至参考点，实验中定时记录右管液面高度相对于参考点的变化。(忽略其他原因引起的容积变化)下列有关说法不正确的是 (　　)
A．甲组右管液面变化，表示的是微生物呼吸时氧气的消耗量
B．乙组右管液面变化，表示的是微生物呼吸时CO2的释放量和O2消耗量之间的差值
C．甲组右管液面升高，乙组不变，说明微生物只进行有氧呼吸
D．甲组右管液面不变，乙组下降，说明微生物进行乳酸发酵
答案　D
解析　由于甲组装置内放的是NaOH溶液，吸收CO2，所以甲组右管液面变化是锥形瓶内的O2体积变化所致。乙组装置内放的是蒸馏水，那么乙组右管液面变化是由锥形瓶内CO2释放量和O2消耗量之间的差值引起的；甲组右管液面升高，乙组不变，说明微生物只进行有氧呼吸；甲组右管液面不变，乙组下降，说明微生物进行酒精发酵。
10．如图表示某植物的非绿色器官在O2浓度为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述错误的是 (　　)
A．O2浓度为a时，有氧呼吸最弱
B．O2浓度为b时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的1/5
C．O2浓度为c时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量小于无氧呼吸
D．O2浓度为d时，有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等
答案　D
解析　O2浓度为a时，有氧呼吸强度最弱；O2浓度为b时，细胞呼吸释放的CO2总量为8，O2的吸收量为3，由此可知，细胞无氧呼吸释放的CO2量为5，有氧呼吸释放的CO2量为3，因此细胞无氧呼吸消耗的葡萄糖量为2.5，细胞有氧呼吸消耗的葡萄糖量为0.5，所以O2浓度为b时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量是无氧呼吸的1/5；同理，O2浓度为c时，有氧呼吸消耗葡萄糖的量小于无氧呼吸；O2浓度为d时，细胞只进行有氧呼吸。
11．某同学在研究马铃薯块茎无氧呼吸的产物时，设计了如下实验：取新鲜马铃薯块茎，洗净，切成碎屑。向锥形瓶中放入适量的马铃薯块茎碎屑，并向瓶中充入N2，装置示意图如图。下列说法不正确的是 (　　)
A．向锥形瓶中充入N2的目的是制造无氧环境
B．若溴麝香草酚蓝水溶液不变色，则说明马铃薯块茎细胞进行的是酒精发酵
C．实验前应对马铃薯块茎碎屑消毒
D．溴麝香草酚蓝水溶液也可以换成澄清的石灰水
答案　B
解析　该实验的目的是研究马铃薯块茎无氧呼吸的产物，故充入N2的目的是制造无氧环境；若溴麝香草酚蓝水溶液不变色，则说明马铃薯块茎细胞进行的是乳酸发酵；为防止马铃薯块茎上杂菌呼吸作用干扰实验结果，实验前需对马铃薯块茎消毒，检验CO2也可用澄清石灰水。
12．如图所示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，下列相关叙述错误的是 (　　)
A．曲线AB段酵母菌呼吸发生的场所是细胞质基质和线粒体
B．曲线BC段酵母菌的呼吸作用中出现无氧呼吸
C．乙醇含量过高是酵母菌种群数量从C点开始下降的主要原因之一
D．T1～T2时间段消耗葡萄糖量迅速增加的原因是酵母菌进行有氧呼吸
答案　D
解析　曲线AB段酵母菌进行有氧呼吸，其发生的场所是细胞质基质和线粒体，A正确；曲线BC段开始有乙醇产生，可知此时酵母菌的呼吸作用中出现无氧呼吸，B正确；随着培养的进行，营养物质大量被消耗，代谢废物(乙醇、CO2等)积累，都将影响酵母菌的生长，C正确；在T1～T2时间段内，一是酵母菌进行无氧呼吸，需要消耗更多的葡萄糖，二是由于酵母菌种群数量增多，使得单位时间内消耗葡萄糖量迅速增加，D错误。
13．有一瓶混合了酵母菌和葡萄糖的培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如表所示。请回答下列问题：
氧浓度(%) a b c d
产生CO2的量 9 mol 12.5 mol 15 mol 30 mol
产生酒精的量 9 mol 6.5 mol 6 mol 0 mol
(1)由上表可知，酵母菌细胞________________________________________________。
(2)氧浓度为b时，经有氧呼吸产生的CO2为______mol。
(3)氧浓度为c时，约有______%的葡萄糖用于酒精发酵。
(4)氧浓度为a时，酵母菌是否进行有氧呼吸？________。为什么？__________________。
(5)经测定，在无氧条件下酵母菌消耗的葡萄糖中，仅有1.5%用于自身生长发育和繁殖等生命活动，剩余98.5%则用于_______________________________________________。
答案　(1)既能进行有氧呼吸，也能进行无氧呼吸　(2)6　(3)66.7　(4)否　因为此时产生的酒精和CO2的物质的量相等　(5)形成酒精等产物
解析　解答本题的关键是理解细胞呼吸的过程，并根据表中数据准确判断酵母菌在不同氧浓度下的细胞呼吸方式。(1)氧浓度为a、b、c时都产生了酒精，说明酵母菌能进行无氧呼吸；氧浓度为d时只产生CO2，不产生酒精，说明酵母菌能进行有氧呼吸。(2)氧浓度为b时，酵母菌产生了6.5 mol的酒精，则其无氧呼吸产生的CO2为6.5 mol，剩下的6 mol CO2为有氧呼吸所产生。(3)氧浓度为c时，酵母菌产生的酒精为6 mol，则其无氧呼吸产生的CO2为6 mol，而CO2产生总量为15 mol，因此有氧呼吸产生的CO2为9 mol。据无氧呼吸的反应式“C6H12O62C2H5OH＋2CO2＋少量能量”，可知有3 mol葡萄糖用于无氧呼吸；据有氧呼吸的反应式“C6H12O6＋6H2O＋6O26CO2＋12H2O＋能量”，可知有1.5 mol葡萄糖用于有氧呼吸，则用于酒精发酵的葡萄糖所占比例为3/(3＋1.5)×100%≈66.7%。(4)氧浓度为a时，酵母菌产生了CO2和酒精，且二者的物质的量相等，说明此时酵母菌只进行无氧呼吸，不进行有氧呼吸。(5)酵母菌利用葡萄糖经无氧呼吸产生酒精和CO2，合成少量ATP。
14．(2012·安徽理综，29)为探究酵母菌的细胞呼吸，将酵母菌破碎并进行差速离心处理，得到细胞质基质和线粒体，与酵母菌分别装入A～F试管中，加入不同的物质，进行了如下实验(见下表)。
　　　　 试管编号加入的物质 细胞质基质 线粒体 酵母菌
A B C D E F
葡萄糖 － ＋ － ＋ ＋ ＋
丙酮酸 ＋ － ＋ － － －
氧气 ＋ － ＋ － ＋ －
注：“＋”表示加入了适量的相关物质，“－”表示未加入相关物质。
(1)会产生CO2和H2O的试管有__________，会产生酒精的试管有__________，根据试管__________的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所(均填试管编号)。
(2)有氧呼吸产生的[H]，经过一系列的化学反应，与氧结合形成水。2,4 二硝基苯酚(DNP)对该氧化过程没有影响，但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散，表明DNP使分布在________________的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中，葡萄糖的氧化分解______(填“能”或“不能”)继续进行。
答案　(1)C、E　B、F　B、D、F　(2)线粒体内膜　能
解析　(1)在有酵母菌细胞质基质的试管中，可将葡萄糖分解成丙酮酸和[H]，有氧气时可在有线粒体的试管中将丙酮酸和[H]彻底氧化分解产生CO2和H2O，无氧气时可在有细胞质基质的试管中将葡萄糖不彻底地氧化分解产生酒精和CO2，故C、E试管中均可产生CO2和H2O，B、F试管中均可产生酒精。F试管中细胞质基质和线粒体未分开，无法确定无氧呼吸的场所，而与B、D试管的结果进行对比，能确定酵母菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质。
(2)[H]在线粒体内膜上有关酶的作用下，与氧气发生一系列反应形成水，DNP对该过程没有影响，但能影响线粒体内膜上ATP合成酶的活性，从而使能量未用于合成ATP，都以热的形式耗散；试管E中可发生有氧呼吸全过程，加入DNP后，该过程不受影响，但影响ATP的合成。
15．在科学研究中常用呼吸熵(RQ＝释放二氧化碳体积/消耗的氧气体积)表示生物用于有氧呼吸的能源物质的不同。测定发芽种子呼吸熵的装置如图。关闭活塞，在25 ℃下经20分钟读出刻度管中着色液移动距离。设装置1和装置2的着色液分别向左移动x mm和y mm。x和y值反映了容器内气体体积的减少量(装置1的小瓶中NaOH溶液用于吸收呼吸产生的CO2)。请回答下列问题：
(1)若测得x＝180 mm，y＝50 mm，则该发芽种子的呼吸熵是________(保留两位小数)。假设发芽种子仅进行有氧呼吸，根据呼吸熵数值可以推测有氧呼吸分解的有机物中除________以外还有其他有机物。
(2)为使测得的x和y值更精确，还应再设置对照装置，对照装置的容器和小瓶中分别放入等量死的发芽种子和蒸馏水，设置对照装置的目的是
______________________________________________________
___________________________________________________________________________
_______________。
(3)假设发芽种子呼吸消耗的有机物全部为葡萄糖，在25 ℃下经20分钟读出刻度管中着色液移动距离x＝300 mm，y＝－100 mm(装置2着色液向右移动了100 mm)，则可推断有氧呼吸消耗的葡萄糖与无氧呼吸消耗的葡萄糖的比例是________。
答案　(1)0.72　糖类　(2)用于校正装置1和装置2内因物理因素(或非生物因素)引起的容积变化　(3)1∶1
解析　(1)装置1中着色液移动距离代表O2消耗量，装置2中着色液移动距离代表O2消耗量减去CO2释放量，故该发芽种子的呼吸熵为130/180≈0.72。若种子仅进行有氧呼吸且底物均为糖类的话，装置2中着色液应不移动。(2)另设一组对照，除加入的是等量死的发芽种子外，其他条件均与装置2相同，其目的是排除无关变量对实验结果的影响。(3)用着色液的移动距离表示容器中气体体积的变化。由题意可知，总耗氧量是300，总二氧化碳释放量为400。有氧呼吸消耗氧气量为300，释放二氧化碳量为300，消耗葡萄糖量为300/6＝50；无氧呼吸释放的二氧化碳量为400－300＝100，消耗葡萄糖量为100/2＝50。
教师备课资源
1．有氧呼吸三个阶段的比较
　　 阶段项目 第一阶段 第二阶段 第三阶段
场所 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜
反应物 葡萄糖 丙酮酸和水 还原氢和氧气
生成物 丙酮酸和还原氢 二氧化碳和还原氢 水
产生ATP数量 少量 少量 大量
需要ATP情况 需要 不需要 不需要
与氧的关系 无关 无关 有关
2． 无氧呼吸的过程与分析
(1)无氧呼吸的过程
(2)不同生物无氧呼吸的产物不同
生物 无氧呼吸产物
植物 大多数植物细胞，如根细胞 酒精和CO2
马铃薯块茎、甜菜块根 乳酸
动物 乳酸
微生物 乳酸菌等 乳酸
酵母菌等 酒精和CO2
3． 三种类型细胞呼吸比较
　　 类型比较 有氧呼吸 无氧呼吸Ⅰ(产物为酒精) 无氧呼吸Ⅱ(产物为乳酸)
发生范围 绝大多数动物和植物、全部好氧微生物 多数厌氧及兼性厌氧微生物(如酵母菌)、暂时缺氧状态下的植物细胞 乳酸菌、处于暂时缺氧状态下的动物细胞、人体细胞及马铃薯块茎、玉米胚、甜菜块根等
反应场所 细胞质基质和线粒体 细胞质基质
耗O2状态 消耗O2 不消耗O2
释放能量情况 大量 少量
是否产生H2O 产生H2O 不产生H2O
相同点 ①第一阶段均相同，即：C6H12O62C3H4O3＋4[H]＋少量能量；②实质相同：均可分解有机物释放能量，为各项生命活动供能
4． 呼吸作用类型的判断技巧(以葡萄糖为底物的细胞呼吸)
(1)若某生物产生的CO2量和消耗的O2量相等，则该生物只进行有氧呼吸(或同时进行有氧呼吸和产生乳酸的无氧呼吸)。
(2)若某生物不消耗O2，只产生CO2，则只进行无氧呼吸(酒精发酵)。
(3)若某生物产生的CO2量比消耗的O2量多，则同时进行有氧呼吸和无氧呼吸(酒精发酵)。
(4)若某生物没有O2的消耗和CO2的产生，则该生物只进行乳酸发酵或者已死亡。
(5)无氧呼吸无水生成，若在呼吸作用的产物中有水，则一定进行了有氧呼吸。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第2讲　程序化解决问题的思想
程序化解决问题是指解决问题时按照某种机械程序步骤一定可以得到结果的处理过程。简单地说，就是遇到某些生物学问题的时候有相对固定的解答方法和步骤。学生通过模仿、操作、探索，发展有条理的思考与表达的能力，提高逻辑思维能力。从心理学的角度上来讲，程序化解决问题是用过去经验按照常规不费力地解决问题，有利于节约心理资源。
程序化解决问题的思想在生物学科的应用充分体现了“能运用所学知识与观点，通过比较、分析与综合等方法对某些生物学问题进行解释、推理，作出合理的判断或得出正确的结论”的考纲能力要求。
思维模型
典例剖析　如图表示细胞分裂的过程，n代表一个细胞的染色体数。下
列有关该细胞分裂的叙述中，不正确的是 (　　)
A．可表示人体细胞的有丝分裂
B．可发生在卵细胞的形成过程中
C．可表示次级精母细胞的形成
D．在细胞分裂中发生了染色单体的分离
思维导图
解析　从图中可知，在分裂前、后染色体的数量没有变化，可能是人体细胞的有丝分裂；也可能是发生在减数第二次分裂中的细胞；因在减数第一次分裂中染色体数目要减半，故不会是减数第一次分裂；不论是有丝分裂还是减数第二次分裂中的细胞都有着丝点的分裂，即都有染色单体的分离。
答案　C
备考指导
1． 提倡“两遍读题”。第一遍，快速阅读，抓关键词；第二遍，放慢速度，缩小范围， 限定(主语、条件、要求、特征等)。
2． 掌握“错误原理”。“知识错误”排第一，“逻辑错误”排第二，“表述错误”排第三，“与题干要求不吻合”排第四。
3． 启用“对比思维”，有时候用“已知”推导“未知”。采取先对比、后排除思维，表格、图表以及选择题的四个选项常常存在对比关系，通过对比后，一般都可以排除有的选项。如果出现一些未知的知识或者选项，采取用已知的知识对比、排除后，推导出未知的知识或者是选项的正确或错误。
思想体验
1． 右图是某二倍体生物分裂期的细胞，则 (　　)
A．可能是有丝分裂后期细胞
B．可能形成一个卵细胞和一个极体
C．可能是卵细胞形成过程中的一个细胞
D．该细胞中染色体的数目是正常体细胞的一半
答案　C
解析　从题图中可以看到没有同源染色体，也没有染色单体，所以为减数第二次分裂后期；这个细胞质的分裂是均等的，所以不可能是次级卵母细胞的分裂；它可能是一个极体的分裂，可能是精细胞形成过程中的一个细胞；图中细胞着丝点分裂，染色体暂时加倍，这时染色体的数目和正常体细胞的一样。
应用案例2　“解生物简答题的一般思路和方法”案例
思维模型
典例剖析　下图甲曲线表示在温度为25 ℃(该温度是该作物光合作用的最适温度)，水分和无机盐均适宜的条件下，温室内光照强度与作物光合速率的关系，图乙是某同学“探究影响植物光合速率的因素”的实验装置。试回答下列问题：
(1)图甲曲线中，当光照强度为B时，叶肉细胞中产生ATP的场所有______________，其中叶绿体吸收CO2的量等于________；当光照强度为A时，叶绿体吸收CO2的量等于________，叶绿体中消耗CO2的场所是____________。
(2)图甲曲线中，当E＜B时，增大光合速率的主要措施是____________；当B＜E＜C时，限制作物增产的主要因素是____________；当E>C时，可采取____________措施，保证作物的最大光合速率。若遇阴天，温室需补光，选用____________光最有效。
(3)已知该植物呼吸作用的最适温度为30 ℃，在其他条件不变的情况下，将温度调节到30 ℃，图甲曲线中a点将向________移动，b点将向________移动。
(4)图乙装置中隔在灯与试管之间的盛水玻璃柱的作用是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)若实验中每隔5 min改变一次试管与玻璃柱之间的距离，随着距离的增加，气泡产生速率下降，产生这一结果的原因是：
①_____________________________________________________________________；
②_____________________________________________________________________。
(6)为了探究光照强度对光合速率的影响，利用乙图装置进行实验的设计思路：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
思维导图
解析　(1)当光照强度为B时光合作用强度达到最大值，光反应和呼吸作用都能产生ATP，光反应是在叶绿体类囊体薄膜上，呼吸作用是在细胞质基质、线粒体中进行的，此时叶绿体吸收CO2的量等于植物吸收量＋呼吸产生量，即为a＋b，A点时植物吸收CO2的量等于0，说明叶绿体吸收CO2的量等于线粒体呼吸作用释放CO2的量。叶绿体中暗反应阶段消耗CO2的场所是叶绿体基质。(2)影响植物光合作用的因素主要是光照强度、温度和CO2浓度。在温度、水分和无机盐适宜的条件下，当E＜B时，增加光照强度或提高CO2浓度，光合速率都会增加；当B＜E＜C时，再增大光照强度，光合速率不再增加，此时限制因素是CO2浓度，当E＞C时，光照过强，光合速率下降，此时可适当遮光，以保证作物的最大光合速率。植物主要吸收红光和蓝紫光，因此在阴天时可适当补充红光和蓝紫光。(3)将温度调节到30 ℃时，光合作用减弱，吸收的CO2量减少，而呼吸作用增强，释放CO2的量增加，因此曲线中a点将向下移动，b点将向右移动。(4)实验中探究光照强度对光合速率的影响，温度是无关变量，必须是相等的，为了避免光照时产生的热量对试管内水温的影响，在灯与试管之间增加一个盛水玻璃柱。(5)影响光合作用强度的因素除了光照之外，还有水中CO2的含量。(6)若探究光照强度对光合速率的影响，则自变量为光照强度，可以通过更换灯泡功率的大小(或只改变试管与光源之间的距离)，进行对照实验。
答案　(1)细胞质基质、线粒体和叶绿体(类囊体薄膜上)　a＋b　a　叶绿体基质
(2)增大光照强度(增加CO2浓度)　CO2浓度　遮光(遮荫)　红或蓝紫　(3)下　右
(4)吸收灯光的热量，避免光照对试管内水温的影响
(5)①光照强度减弱，光合作用产生的O2减少　②水中CO2的含量逐渐下降，光合作用产生的O2减少
(6)用多组相同装置，只更换灯泡功率的大小(或只改变试管与光源之间的距离)，进行对照实验
备考指导
1． 简答题的答题技巧：(1)学会寻找“题眼”和“关键词”。(2)能准确定位题目所要考查的“知识点”。(3)答案的寻找遵循“从题干和课本原话”去寻找和组织。(4)答案的整理采取“逆向推导，顺向作答”的思维模式，逆向思维是一种很重要的逻辑思维，无论是在数学上、物理学上，还是生物学上，都有着广泛的应用。就生物非选择题答案的形成分析，如果答案是一句话，这句话一般包括主语(名词)、过程、原因、结果；如果答案由几句话组成，一般包括三句话，第一句话衔接题设，第二句话阐述原因，第三句话表述结果。如果我们采取：结果(结论)→原因→题设(条件)进行推导，就容易找到他们的内在联系，然后再反过来进行：题设(条件)→原因→结果(结论)描述，就会得到比较科学、合理和完整的答案。(5)答案要求“科学、合理、规范、简洁”。
2． 考生应掌握答题的基本步骤。首先，要草拟解答问题的提纲或打腹稿。接着再开始正式作答。根据提纲，把答案要点用准确的生物学术语完整、具体、准确地写在答卷上。答卷时要做到层次清晰，言简意赅，逻辑严密，语言规范(包括语言表达的科学性、规范性、完整性、逻辑性)，文字工整，卷面整洁。最后检查答案。检查时要从基本概念与原理出发来检查自己的推理过程、验证过程是否正确，是否合理、科学，是否符合题目要求，是否有遗漏，有无概念性、常识性错误，防止由于失误而丢分。
思想体验
2． 有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，当通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如图所示(两种细胞呼吸速率相等)。请根据所学知识回答：
(1)当氧浓度为________时，酵母菌只进行有氧呼吸，其反应式是_______________。
(2)当氧浓度为a时，有氧呼吸产生的CO2为________mol，消耗的葡萄糖是无氧呼吸的____________。
(3)酿酒时必须使用酵母菌，初期有大量的水产生，说明其进行的是________呼吸，产生水的过程是第______阶段，场所是____________。
(4)欲鉴定呼吸作用中是否产生酒精，使用的试剂是________________，其颜色变化是________________。
答案　(1)5/3a　C6H12O6＋6O2＋6H2O6CO2＋12H2O　(2)9　1/2　(3)有氧　三　线粒体内膜　(4)重铬酸钾溶液　由橙色变成灰绿色
解析　(1)酵母菌无氧呼吸的产物是二氧化碳和酒精，当酒精的产量为0时，酵母菌只进行有氧呼吸。(2)当氧浓度为a时，总共产生15 mol的CO2，无氧呼吸产生的CO2量等于产生的酒精量，为6 mol，需消耗3 mol的葡萄糖；有氧呼吸产生的CO2量为9 mol，消耗1.5 mol的葡萄糖。(3)有氧呼吸的第三阶段产生大量的水，场所是线粒体内膜。
思维模型
典例剖析　下列系谱图中，甲、乙两种遗传病，其中有一种病为红绿色盲，6号无患病基因，7号和8号婚后生一个同时患两种病男孩的概率是 (　　)
A．1/48 B．1/24 C．1/16 D．无法确定
思维导图
解析　甲病为红绿色盲，由X染色体上的隐性基因控制，乙病由常染色体上的隐性基因控制。假设控制乙病、色盲的基因分别为a、b，则7号的基因型为AaXBY。对于乙病基因来说，5号的基因型为AA、Aa，故8号的基因型为AaXBXb、AAXBXb。7号和8号结婚后生一个患乙病孩子的概率为××＝，生一个色盲孩子的概率为×＝，且色盲孩子为男孩，所以生一个同时患两种病男孩的概率为×＝。
答案　A
备考指导
1． 遗传系谱图判定口诀：父子相传为伴Y，子女同母为母系；无中生有为隐性，隐性遗传看女病，父子都病为伴性，父子有正非伴性(伴X)；有中生无为显性，显性遗传看男病，母女都病为伴性，母女有正非伴性(伴X)。
2． 多种遗传病概率计算的技巧
理解解题思路，运用分离定律与自由组合定律解决问题。先分别求出系谱图中每种病的发病率，注意遗传病与遗传病之间是相互独立的，可按基因分离定律来做题。在求一种遗传病发病率时就不要考虑另一种遗传病：如患甲病(用“甲＋”表示)的概率为a，如患乙病(用“乙＋”表示)的概率为b，不患病用(－)表示。然后可按如下组合，求出其他各种情况的患病概率：既患甲又患乙，即甲＋乙＋，概率为a×b；只患甲，即甲＋乙－，概率为a×(1－b)；只患乙，即甲－乙＋，概率为(1－a)×b；既不患甲又不患乙，即甲－乙－，概率为(1－a)×(1－b)。
思想体验
3． 下列遗传系谱图中，Ⅱ6不携带致病基因，甲种遗传病的致病基因用A或a表示，乙种遗传病的致病基因用B或b表示。下列分析正确的是 (　　)
A．Ⅰ2的基因型为aaXBXB或aaXBXb
B．Ⅱ5的基因型为BbXAXA的可能性是1/4
C．Ⅳn为患两种遗传病女孩的概率为1/32
D．通过遗传咨询可确定Ⅳn是否患有遗传病
答案　C
解析　Ⅱ5、Ⅱ6正常，有一个患病的儿子Ⅲ9，所以甲病为隐性遗传病，而Ⅱ6不携带致病基因，则甲病一定是伴X染色体遗传病，A错误；由系谱图可以看出，Ⅱ3、Ⅱ4正常，有一个患乙病的女儿Ⅲ8，知乙病一定为常染色体隐性遗传病，故Ⅱ5的基因型只能为BbXAXa，B错误；Ⅲ8的基因型可能为1/2bbXAXA、1/2bbXAXa；Ⅱ5的基因型只能为BbXAXa，Ⅱ6不携带致病基因，所以Ⅲ9的基因型为1/2BbXaY、1/2BBX aY，他们生一个患两种遗传病的女孩的概率为1/32，C正确；Ⅲ8、Ⅲ9的孩子不论是男孩还是女孩都具有一种或两种病的可能，不能通过遗传咨询来确定，D错误。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第44讲　酶的应用
[考纲要求]　1.酶的存在与简单制作方法。 2.酶活力测定的一般原理和方法。
3.酶在食品制造和洗涤等方面的应用。4.制备和应用固相化酶。
考点一　影响果汁产量的物质、因素及探究方法
1． 果胶酶的组成和作用
(1)组成：多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和果胶酯酶等。
(2)作用：分解果胶，瓦解植物的细胞壁及胞间层。
2． 酶的活性及其影响因素
(1)酶的活性：酶催化一定化学反应的能力。酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。
(2)影响酶活性的因素：温度、pH、酶的抑制剂等。
3． 探究温度和pH对酶活性的影响
(1)实验原理
①果胶酶活性受温度和pH的影响，处于最适温度或pH时，活性最高。
②果肉的出汁率、果汁的澄清度与果胶酶活性大小呈正相关。
(2)实验结果：温度和pH在很大程度上对酶的空间结构会产生影响，过高或过低都会影响酶活性。
4． 探究果胶酶的最适用量
37_℃恒温水浴加热→将果胶酶溶液与苹果泥混合→37_℃恒温水浴中反应20 min左右→过滤果汁，测量果汁量并记录
易错警示　(1)酶活性不等同于酶促反应速度
同等条件下的酶促反应速度的快慢可以表示酶活性的高低，但酶活性与酶促反应速度仍然是两个完全不同的概念，其影响因素也不完全相同，如酶的浓度、反应物的浓度可以影响反应速度，但不能影响酶的活性。
(2)在苹果泥和果胶酶混合之前，一定要保证底物和酶达到所要求的温度或pH条件，以避免混合后条件的变化，确保实验结果的可靠性。
(3)探究×××酶的最适条件(温度、pH)及最适用量时都需设置一系列浓度梯度，且不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间构成了相互对照，通过相互对照可确定果胶酶的最适温度或最适pH。
1． 下列有关果胶酶及与果胶酶实验探究的叙述正确的是 (　　)
A．探究果胶酶的用量时，pH、温度不影响实验结果
B．果胶酶包括多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶和葡萄糖异构酶等
C．探究温度对果胶酶活性的影响时，温度、苹果泥、果胶酶用量及反应时间等都是
变量
D．可以用相同时间内过滤得到的果汁体积来确定果胶酶的用量
答案　D
解析　探究果胶酶的用量时，pH、温度会影响实验结果；葡萄糖异构酶不属于果胶酶的成分；探究温度对果胶酶活性的影响实验中，温度为单一变量，其他因素保持不变。
1． 果胶酶与纤维素酶的比较
种类 组成 作用
果胶酶 多聚半乳糖醛酸酶、果胶分解酶、果胶酯酶等 催化水解果胶成为可溶性半乳糖醛酸
纤维素酶 C1酶、Cx酶、葡萄糖苷酶 纤维素纤维二糖葡萄糖
2． 探究影响果汁产量的因素
(1)探究温度对酶活性的影响时，可以选用10 ℃作为温度梯度，设置的具体温度为10 ℃、20 ℃、30 ℃、40 ℃、50 ℃和60 ℃等，也可以根据酶的特点，尝试以5 ℃作为温度梯度。
(2)探究pH对酶活性的影响时，只需将温度梯度改成pH梯度，并在该酶的最适温度下进行。反应液中的pH可以用质量分数为0.1%的氢氧化钠溶液或盐酸进行调节。
(3)探究酶的用量是建立在探究最适温度和pH对酶活性影响的基础之上的。此时，研究的变量是酶的用量，其他因素都应保持相同。实验时可以配制不同浓度的酶溶液，也可以只配制一种浓度的酶溶液，然后使用不同的体积。需要注意的是，反应液的pH和温度必须相同，否则将影响实验结果的准确性。
3． 确定果胶酶最适用量的方法
如果随酶浓度的增加，过滤到的果汁的体积也增加，说明酶的用量不足；当酶的浓度增加到某个值后，再增加酶的用量，过滤到的果汁的体积不再改变，说明酶的用量已经足够，这个值就是酶的最适用量。
考点二　探究不同种类加酶洗衣粉的洗涤效果
1． 梳理加酶洗衣粉的去污机理
种类 洗涤原理 洗涤的物质种类
蛋白酶 蛋白质小分子的肽＋氨基酸 血渍、奶渍及各种食品类的蛋白质污垢
脂肪酶 脂肪甘油＋脂肪酸 食品的油渍、人体皮脂、口红
淀粉酶 淀粉麦芽糖＋葡萄糖 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 棉纺织品的表面浮毛
2． 探究不同类型加酶洗衣粉的洗涤效果
(1)实验原理：酶的催化作用具有专一性，复合酶洗衣粉加入的酶制剂种类较多，与单一加酶洗衣粉相比，对各种污渍都有较好的洗涤效果。
(2)实验变量
①自变量：加酶洗衣粉。
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 复合酶洗衣粉 脂肪酶洗衣粉
用玻棒搅拌 5 min 5 min 5 min
观察实验现象 颜色浅 已消失 颜色浅
易错警示　(1)与普通洗衣粉相比，加酶洗衣粉洗涤效果更好，又由于不含磷元素，酶制剂进入无机环境中后可以被微生物分解，因此不会对环境造成污染。
(2)一般来说，丝绸类的衣物不可以使用加酶洗衣粉洗涤，是因为蛋白酶会水解蛋白质类的丝绸。
(3)酶的催化作用需要适宜的温度，用温水浸泡衣物可以缩短衣物的浸泡时间，加快洗涤。
(4)人体皮肤细胞有蛋白质，如不彻底清洗双手，就会使手的皮肤受到腐蚀，而使人患过敏性皮炎、湿疹等。因此，应避免与这类洗衣粉长时间地接触。
(5)加酶洗衣粉的酶制剂不含肽酶，因为肽本身易溶于水。
2． 加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉。请回答下列问题：
(1)由下图推知，该实验的目的是_________________________________。50 ℃时加酶洗衣粉中碱性蛋白酶的最适含量约是________%。
(2)下表是添加脂肪酶的加酶洗衣粉和普通洗衣粉洗涤效果的实验记录，请据表回答问题。
脸盆编号 洗涤物(等量) 洗涤温度 洗衣粉(等量) 水量 洗净所需时间
1 油污布 45 ℃ 加酶 2 L 4 min
2 油污布 45 ℃ 普通 2 L 7 min
3 油污布 5 ℃ 加酶 2 L 9 min
4 油污布 5 ℃ 普通 2 L 8 min
①该实验设计体现了______________________原则。
②若1号实验组洗净油污布所需时间接近7min，最可能的原因是____________________
____________________________________________________。
(3)下列衣料不适宜用添加蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤的有____________。
①棉织品　②毛织品　③腈纶织品　④蚕丝织品
(4)根据以上实验结果，请写出两项提高加酶洗衣粉洗涤效果的措施：________________
________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)探究温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响　0.6
(2)对照、单一变量　酶失活　(3)②④
(4)用温水浸泡；延长浸泡时间；增加洗衣粉的用量等(写出两项合理答案即可)
解析　(1)由题图可知，实验中存在两个变量：温度与碱性蛋白酶含量，即实验探究的是温度、碱性蛋白酶含量对去污力的影响。在50 ℃时，洗衣粉的去污力在碱性蛋白酶含量为0.6%时达到最大。
(2)由表中数据可知，1、3号为实验组，2、4号为对照组，1、2号与3、4号中只有是否加酶一个变量，因此该实验设计体现了对照原则和单一变量原则。若1号实验组洗净油污布所需时间接近7 min，最可能的原因是酶已经失活。
(3)蛋白酶可分解蛋白质，故毛织品、蚕丝织品等以蛋白质为主要成分的衣料不能用含蛋白酶的加酶洗衣粉洗涤。
(4)用温水浸泡(提高酶的活性)，延长浸泡时间(增加酶的催化时间)，增加酶的用量等都可以提高加酶洗衣粉的洗涤效果。
1． 变量的分析和控制
影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量和种类，衣物的材料、大小及浸泡时间和洗涤时间等。
在探究用加酶洗衣粉洗涤的最佳温度条件实验中，水温是要研究的对象，实验自变量是水温；在探究加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤效果的实验中，实验自变量为洗衣粉的种类；在探究不同种类的加酶洗衣粉洗涤效果的实验中，实验自变量为加酶洗衣粉的种类。在设计实验时，应遵循单一变量原则和对照原则等。
2． 洗涤方式和材料的选择
(1)采用全自动洗衣机比较好，并且应该尽量使用同一型号小容量的洗衣机，使其机械搅拌作用相同。
(2)洗涤材料的选择也有一些讲究。选用布料作为实验材料比较可行。在设置对照实验时，可以控制布料的大小、颜色及污物的量，使其相同；同时，也便于洗涤效果的比较。
3． 水量、水质和洗衣粉用量的问题
(1)水量和布料的大小是成正比的。做实验用的布料不宜过大，水量不宜过多，但应该让布料充分浸泡在水中。
(2)其他相关问题简述如下：实验中可以用滴管控制污物的量，待污物干燥后再进行实验；布料应放在洗衣粉溶液中浸泡相同的时间；采用玻棒搅拌的方式模拟洗衣过程；模拟搅拌的时间、次数和力量应基本相同。
考点三　酵母细胞的固定化
1． 固定化细胞技术的概念
固定化酶和固定化细胞技术是利用物理或化学方法将酶或细胞固定在一定空间内的技术。
2． 固定化细胞技术常用的方法
包埋法、化学结合法和物理吸附法。一般来说，酶更适合采用化学结合法和物理吸附法固定化，细胞多采用包埋法固定化。
3． 酵母细胞的固定化及发酵程序
酵母细胞的活化→配制物质的量浓度为0.05 mol/L的CaCl2溶液→配制海藻酸钠溶液→海藻酸钠溶液与酵母细胞混合→固定化酵母细胞→冲洗→发酵。
易错警示　固定化实验中的易错总结
(1)海藻酸钠溶液的浓度对包埋酵母细胞数量的影响
①海藻酸钠溶液浓度过高，将很难形成凝胶珠。
②浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数量少。
(2)海藻酸钠溶液配制注意事项
①海藻酸钠溶化时要用小火或间断加热，避免海藻酸钠发生焦糊。
②将溶化后的海藻酸钠先冷却至室温，再与酵母细胞混合，避免高温杀死酵母细胞。
③固定化酵母细胞时，应将海藻酸钠酵母细胞的混合液用注射器缓慢滴加到CaCl2溶液中，而不是注射，以免影响凝胶珠的形成。
3． 在20世纪50年代，酶已经大规模地应用于各个生产领域，到了70年代又发明了固定化酶与固定化细胞的技术。
(1)在实际生产中，固定化酶技术的优点是_____________________________________
________________________________________________________________________。
与固定化酶技术相比，固定化细胞固定的是____________。
(2)制备固定化酵母细胞，常用的包埋材料是________，使用了下图中方法[　]________(填出号码与名称)。
(3)制作固定化酵母细胞时，充分混合均匀的酵母细胞溶液可在饱和________溶液中形成凝胶珠。部分同学实验制得的凝胶珠不是圆形或椭圆形，其主要原因是____________。
答案　(1)酶既容易与反应物接触，又容易与产物分离，固定在载体上的酶能反复利用　多酶系统(或一系列酶、多种酶)
(2)海藻酸钠　③　包埋法　(3)CaCl2　海藻酸钠溶液浓度过高(或针筒口离液面过近，高度不够)
解析　将酶固定化后，可使酶在催化反应之后不随产物流走，可以反复利用；将细胞固定化后，可以将一种细胞内的多种酶同时进行固定。海藻酸钠一般不能参与化学反应，同时，在高温下容易溶化，温度降低时又形成多孔性固体颗粒，是包埋酵母菌的好材料。图①为化学结合法，图②为物理吸附法，图③为包埋法。凝胶珠是高温下溶化的海藻酸钠与酵母菌混合后在CaCl2溶液中形成的，若海藻酸钠浓度过高或制凝胶珠时离液面太近，可能形成片状或长条形，而不是圆形的凝胶珠。
1． 直接使用酶、固定化酶和固定化细胞的比较
直接使用酶 固定化酶 固定化细胞
制作方法 化学结合法固定化、物理吸附法固定化 包埋法固定化
是否需要营养物质 否 否 是
催化反应 单一或多种 单一 一系列(或多种)
反应底物 各种物质(大分子、小分子) 各种物质(大分子、小分子) 小分子物质
缺点 ①对环境条件非常敏感，易失活；②难回收，成本高，影响产品质量 不利于催化一系列酶促反应 反应物不易与酶接近，尤其是大分子物质，反应效率下降
优点 催化效率高、耗能低、低污染 ①既能与反应物接触，又能与产物分离；②可以重复利用 成本低、操作容易
2． 酵母细胞的固定化方法
1． (2012·江苏卷，16)下列关于“探究加酶洗衣粉和普通洗衣粉的洗涤效果”的叙述，合理的是 (　　)
A．先用热水溶解洗衣粉，再将水温调节到最适温度
B．实验的观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度
C．相同pH时加酶洗衣粉洗涤效果好于普通洗衣粉
D．衣物质地和洗衣粉用量不会影响实验结果
答案　B
解析　由于温度会影响酶的活性，高温会导致加酶洗衣粉中的酶变性失活，A项错误；本实验的目的是探究两种洗衣粉的洗涤效果，所以观察指标可以是相同洗涤时间内污渍的残留程度或达到同样洗涤效果所需时间的长短，B项正确；在适宜的pH下，加酶洗衣粉的洗涤效果高于普通洗衣粉，但pH过高或过低时酶都会变性失活，则两者洗涤效果相似，C项错误；酶具有专一性，加有蛋白酶的洗衣粉不能用于洗涤真丝、羊毛等衣料，适当增加洗衣粉的用量会使洗涤效果增强，D项错误。
2． (2012·江苏卷，17)下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述，错误的是
(　　)
A．从酶的固定方式看，吸附法比化学结合法对酶活性影响小
B．作为消化酶使用时，蛋白酶制剂以口服方式给药
C．尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶，可以反复使用
D．将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗，目的是洗去CaCl2和杂菌
答案　C
解析　酶的固定方式有包埋法、化学结合法和物理吸附法，物理吸附的过程是利用吸附剂本身的表面张力，从而对附近的分子产生吸附，吸附剂不会与被吸附物质发生化学反应而使其发生性质改变，所以吸附法对酶活性影响很小，A项正确；消化酶在人体消化道内发挥作用，蛋白酶制剂一般在最外面加上糖衣后通过口服方式给药，B项正确；尿糖试纸是一种酶试纸，是将葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶和某种无色化合物固定在纸条上，制成测试尿糖含量的酶试纸，这种酶试纸与尿液相遇时，很快会因为尿液中葡萄糖含量的多少而呈现一定的颜色，再次使用时颜色会有掩盖作用，所以不能反复使用，C项错误；制备固定化酵母细胞时，将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗的目的是洗去CaCl2和杂菌，防止凝胶珠硬度过大和杂菌的污染，D项正确。
3． (2012·广东理综，29)食品种类多，酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产中应用范围较广的蛋白酶，查阅相关文献，得知：
(1)pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图可知，________________________更适宜作为食品添加剂，理由是___________________________________________________
________________________________________________________________________。
蛋白酶的活力可用______________________的量来表示。
(2)该蛋白酶的提取工艺流程如下：
兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示，酶保护剂浓度在0.02～0.06 mol/L范围内，酶活力较高；提取液pH在6.0～8.0范围内，酶活力较高。他们认为，要进一步提高粗酶制剂的酶活力，以达到最佳提取效果，还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化，并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称，设计实验结果记录表。
答案　(1)木瓜蛋白酶　木瓜蛋白酶的活力不随pH的变化而变化　单位时间内、单位体积中底物减少(或产物增加)　(2)课题名称：探究酶保护剂的浓度和提取液的pH的最佳组合
提取液的pH底物的减少量(或产物的产生量)酶保护剂浓度 mol/L 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
解析　(1)题目中已经提供了信息“食品种类多，酸碱度范围广”，所以选择的食品添加剂应该有较广的酸碱度适应范围，由图可知，木瓜蛋白酶的活力不随pH的变化而变化，所以可以选作食品添加剂。酶的活力可用单位时间内、单位体积中底物的减少量(或产物的增加量)来表示。(2)由题中信息可知酶保护剂的适宜浓度范围和提取液pH的适宜范围，故实验的自变量是酶保护剂的浓度和提取液的pH，需在适宜范围内确定较小的梯度进行实验。实验结果记录表要包含自变量酶保护剂的浓度和提取液的pH以及因变量底物的减少量(或产物的产生量)。
4． (2008·江苏卷，34A)为探究洗衣粉加酶后的洗涤效果，将一种无酶洗衣粉分成3等份，进行3组实验。甲、乙组在洗衣粉中加入1种或2种酶，丙组不加酶，在不同温度下清洗同种化纤布上的2种污渍，其他实验条件均相同，下表为实验记录。请回答下列问题。
水温/℃ 10 20 30 40 50
组别 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙 甲 乙 丙
清除血渍时间/min 67 66 88 52 51 83 36 34 77 11 12 68 9 11 67
清除油渍时间/min 93 78 95 87 63 91 82 46 85 75 27 77 69 8 68
(1)提高洗衣粉去污能力的方法有__________________，甲组在洗衣粉中加入了____________，乙组在洗衣粉中加入了______________________。
(2)甲、乙两组洗涤效果的差异，说明酶的作用具有________。
(3)如果甲、乙和丙3组均在水温为80 ℃时洗涤同一种污渍，请比较这3组洗涤效果之间的差异并说明理由：
________________________________________________________________________。
(4)加酶洗衣粉中的酶是用特殊的化学物质包裹的，遇水后包裹层很快溶解，释放出来的酶迅速发挥催化作用。请说明这是否运用了酶的固定化技术及其理由：______________。
答案　(1)加酶和适当提高温度　蛋白酶　蛋白酶和脂肪酶
(2)专一性　(3)没有差异，因为高温使酶失活　(4)未运用酶的固定化技术，因为酶未固定在不溶于水的载体上，也不能重复利用
解析　加酶洗衣粉中添加了多种酶制剂，如碱性蛋白酶制剂和碱性脂肪酶制剂等。这些酶制剂不仅可以有效地清除衣物上的污渍，而且对人体没有毒害作用，并且这些酶制剂及其分解产物能够被微生物分解，不会污染环境。既然是酶制剂，就具备酶的特性，需要适宜的温度和pH，具有专一性；温度过高时，酶变性失活，三者几乎没有差别。固定化后的酶在保持原有催化活性的同时，又可以同一般催化剂一样能回收和反复使用，可在生产工艺上实现连续化和自动化，更适应工业化生产的需要。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第45讲　生物技术在其他方面的应用
[考纲要求]　1.植物的组织培养。2.PCR技术的基本操作和应用。3.蛋白质的提取和分离。
4.从生物材料中提取某些特定的成分。5.实验：DNA的粗提取与鉴定。
考点一　植物组织培养
1． 植物组织培养的过程
外植体愈伤组织幼苗―→移栽
植物组织培养常用的培养基是MS培养基，一般需要添加生长素和细胞分裂素两种植物激素。
2． 植物组织培养的实验操作
(1)菊花的组织培养过程
制备MS培养基(配制母液、配制培养基、灭菌)→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培。
(2)月季的花药培养过程
①过程：材料的选取→材料的消毒→接种和培养→鉴定和筛选。
②影响花药培养的因素主要有材料的选择和培养基的组成。
③要挑选完全未开放的花蕾，确定花粉发育时期最常用的方法是醋酸洋红法。
3． 影响植物组织培养的因素
(1)菊花的组织培养，一般选择开花植株的茎上部新萌生的侧枝 (　×　)
(2)植物激素的浓度可影响细胞分化，但使用的先后顺序及比例不影响组织培养的过程
(　×　)
(3)pH、温度和光照等也影响植物组织培养 (　√　)
易错警示　实验操作中易错的几个问题
(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；月季的花药培养实验中，应选择花粉发育过程中的单核靠边期的花粉进行培养。
(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，月季的花药培养不需光照；而在后期均需光照。
1． 植物的花药培养在育种上有特殊的意义。植物组织培养可用于无病毒植株及细胞产物的工厂化生产等方面。请回答相关问题：
(1)利用月季的花药离体培养产生单倍体时，选材非常重要。一般来说，在____________期花药培养的成功率最高。为了选择该期的花药，通常选择____________的花蕾。确定花粉发育时期最常用的方法有____________法，但是对于花粉细胞核不易着色的植物，需采用____________法，该法能将花粉细胞核染成____________色。
(2)若要进行兰花无病毒植株的培育，首先选择兰花的____________作为外植体。从外植体到无病毒植株试管苗，要人为控制细胞的____________和____________过程。
(3)进行组织培养需配制MS培养基，在该培养基中常需要添加____________、____________等植物激素。欲有利于根的分化，植物激素的用量比例应为________________________________________________________________________。
(4)不同植物的组织培养除需营养和激素外，____________________________等外界条件也很重要。
(5)无菌技术也是成功诱导出花粉植株的重要因素，下列各项中使用化学药剂进行消毒的是____________，采用灼烧方法进行灭菌的是____________。(填序号)
①培养皿　②培养基　③实验操作的双手　④三角锥形瓶⑤接种环　⑥花蕾
答案　(1)单核靠边　完全未开放　醋酸洋红　焙花青—铬矾　蓝黑　(2)茎尖分生组织　脱分化(或去分化)　再分化(3)生长素　细胞分裂素(两空顺序可以颠倒)　生长素多于细胞分裂素　(4)pH、温度和光照　(5)③⑥　⑤
解析　(1)早期的花药比后期的更容易培养成功。一般来说，在单核期，细胞核由中央移向细胞一侧的时期，花药培养成功率最高。该时期的花药通常存在于完全未开放的花蕾中。(2)根尖、茎尖约0～0.1 mm区域中几乎不含病毒。病毒通过维管系统移动，而分生组织中不存在维管系统，且茎尖分生组织中，代谢活力高，竞争中病毒复制处于劣势。(3)生长素与细胞分裂素等植物激素可调节脱分化和再分化。当生长素含量多于细胞分裂素含量时，利于生根。(4)植物培养时，除需要营养、激素外，还需要适宜的温度、pH和光照等。(5)对实验器具进行灭菌处理，对实验过程中的具有生物活性的材料或用具进行消毒处理。
1． 植物组织培养技术和花药离体培养技术的异同
　　 项目内容　　 菊花的组织培养 月季的花药培养
理论依据 植物细胞的全能性
基本过程 脱分化→再分化
外植体的细胞类型 体细胞 生殖细胞
操作流程 制备培养基→外植体消毒→接种→培养→移栽→栽培 选材→消毒→接种和培养→筛选和诱导→移栽→栽培选育
影响因素 选材、营养、植物激素、pH、温度、阳光等
培养结果 正常植株 单倍体植株
生殖方式 无性生殖 有性生殖
可育性 可育 高度不育，秋水仙素处理后可育
2． 植物激素与组织培养
(1)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：
①在生长素存在的情况下，细胞分裂素的作用呈现加强的趋势。
②使用顺序不同，结果不同，具体如下：
使用顺序 实验结果
先使用生长素，后使用细胞分裂素 有利于细胞分裂，但细胞不分化
先使用细胞分裂素，后使用生长素 细胞既分裂也分化
同时使用 分化频率提高
③用量比例不同，结果也不同
3． 影响植物组织培养的因素
(1)材料：植物的种类、材料的年龄和保存时间的长短等都会影响实验结果。一般来说，容易进行无性繁殖的植物容易进行组织培养。嫩枝生理状态好，容易诱导脱分化和再分化。
(2)营养：常用的培养基是MS培养基，其中含有的大量元素是N、P、S、K、Ca、Mg，微量元素是Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、I、Co，有机物有甘氨酸、烟酸、肌醇、维生素、蔗糖等。
(3)环境条件：pH、温度、光照等条件。如菊花的组织培养所需pH为5.8左右，温度为18～22 ℃，光照条件为每日用日光灯照射12 h。
考点二　DNA的粗提取与鉴定
1． 基本原理
2． 操作过程
材料的选取：选用DNA含量相对较高的生物组织
　
去除杂质：利用DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度的
　　 不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质
　
DNA的鉴定：在溶有DNA的溶液中加入二苯胺试剂，沸水
　　　　中加热5 min，溶液变成蓝色
易错警示　(1)本实验不能用哺乳动物成熟红细胞作实验材料，原因是哺乳动物成熟红细胞无细胞核。可选用鸡血细胞作材料。(2)实验中两次使用蒸馏水，第一次的目的是使成熟的鸡血细胞涨破释放出DNA，第二次的目的是稀释NaCl溶液，使DNA从溶液中析出。
2． 下图表示以鸡血为实验材料进行DNA的粗提取与鉴定的操作程序，请分析回答下列问题：
(1)步骤一中，向鸡血细胞液中加入____________并搅拌，可使鸡血细胞破裂。
(2)步骤二中，过滤后收集含有DNA的____________。
(3)步骤三、四的操作原理是________________________________________________
________________________________________________________________________；
步骤四中，通过向溶液中加入____________调节NaCl溶液的物质的量浓度至____________mol/L时，DNA将会析出，过滤去除溶液中的杂质。
(4)步骤七：向步骤六过滤后的____________中加入等体积的冷却的____________，静置2～3 min，溶液中会出现________色丝状物，这就是粗提取的DNA。
(5)步骤七：DNA遇____________试剂，沸水浴5 min，冷却后，溶液呈______色。
答案　(1)蒸馏水　(2)滤液　(3)DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，通过控制NaCl溶液的浓度去除杂质　蒸馏水　0.14　(4)滤液　酒精　白　(5)二苯胺　蓝
解析　破碎红细胞应用蒸馏水，使之吸水涨破。DNA在不同浓度的NaCl溶液中溶解度不同，在2 mol/L的NaCl溶液中DNA溶解，在0.14 mol/L的NaCl溶液中DNA析出。可通过加入蒸馏水将2 mol/L的NaCl溶液稀释为0.14 mol/L的NaCl溶液。DNA不溶于冷酒精，遇二苯胺加热呈蓝色。
1． DNA与蛋白质在NaCl溶液中溶解度比较
2 mol/L NaCl溶液 0.14 mol/L NaCl溶液 溶解规律
DNA 溶解 析出
蛋白质 部分发生盐析沉淀 溶解 NaCl溶液从2 mol/L降低过程中，溶解度逐渐增大
2． DNA粗提取与鉴定中不同试剂的用途及原理比较
试剂 浓度 用途 原理(“△”为实验的主要原理)
NaCl溶液 2 mol/L 溶解DNA DNA在NaCl溶液中的溶解度随溶液浓度的变化而改变，溶解度在2 mol/L时最大、在0.14 mol/L时最小 △
0.14 mol/L 析出DNA
2 mol/L 鉴定时的溶剂
酒精 95%(体积分数) 除去杂质以提纯DNA DNA不溶于酒精，但是细胞中的某些物质可以溶于酒精 △
二苯胺 鉴定剂 DNA遇二苯胺(沸水浴)会变蓝色 △
柠檬酸钠 0.03 g/mL 抗凝剂 除去血液中的钙离子，防止血液凝固
3． DNA粗提取实验材料和方法的选择
(1)不同生物的组织中DNA含量不同
在选取材料时，应本着DNA含量高、材料易得、便于提取的原则。
(2)材料不同所采用的提取方法不同
①植物组织：取材→研磨→过滤→沉淀。
②鸡血：制备鸡血细胞液→提取核DNA→溶解细胞核内DNA→析出并滤取DNA→DNA再溶解→提取较纯净的DNA。
考点三　PCR技术的基本操作和应用
1． PCR原理
DNA热变性原理，即：
2． PCR反应过程
(1)变性：当温度上升到90_℃以上时，双链DNA解聚为单链。
(2)复性：温度下降到55_℃左右时，两种引物通过碱基互补配对与两条单链DNA结合。
(3)延伸：温度上升到72 ℃左右时，溶液中的四种脱氧核苷酸(A、T、C、G)在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链。
易错警示　(1)DNA分子复制的人工控制
解开螺旋：在80～100 ℃时，DNA双螺旋打开，形成两条DNA单链，称为变性。
恢复螺旋：在50 ℃左右时，两条DNA单链重新形成双螺旋结构，称为复性。
复制条件：缓冲液、DNA模板、四种脱氧核苷酸、热稳定DNA聚合酶和两种引物。
反应场所：PCR仪。
(2)PCR技术中的引物：①含义：引物是一小段单链DNA或RNA分子。②作用：为DNA聚合酶提供合成的3′端起点。③种类：扩增一个DNA分子需要2种引物。
④数目：引物数目等于新合成的DNA子链数目。⑤与DNA母链的关系：两种引物分别与DNA母链的3′端通过碱基互补配对结合。
3． 多聚酶链式反应(PCR)是一种体外迅速扩增DNA片段的技术。请回答下列有关PCR技术的基本原理及应用问题：
(1)DNA的两条链是反向平行的，通常将________________的末端称为5′端，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____________开始延伸DNA链。
(2)PCR利用DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，但又导致了DNA聚合酶失活的新问题。到20世纪80年代，科学家从一种Taq细菌中分离到__________________________________，它的发现和应用解决了上述问题。要将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来，所用的培养基叫______________。
(3)PCR的每次循环可以分为______________________三步。假设在PCR反应中，只有一个DNA片段作为模板，请计算在5次循环后，反应物中大约有________个这样的DNA片段。
(4)请用简图表示出一个DNA片段PCR反应中第二轮的产物。
(5)简述PCR技术的主要应用。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)磷酸基团　3′端　(2)耐高温的Taq DNA聚合酶　选择培养基　(3)变性、复性和延伸　32
(4)如图所示
(5)遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定(要求3项以上)
解析　(1)DNA聚合酶只能把新的核苷酸加到已经存在的核酸的3′ 羟基上，与DNA母链结合的引物就提供这个羟基。
(2)因PCR利用了DNA的热变性原理解决了打开DNA双链的问题，所以用于催化DNA复制过程的DNA聚合酶要具有耐高温的特性。用选择培养基可将Taq细菌从其他普通的微生物中分离出来。
(3)DNA复制时两条链均作为模板，进行半保留复制，所以复制5次后得到的子代DNA分子数为25＝32个。
(4)新合成的DNA链带有引物，而最初的模板DNA的两条链不带有引物。
(5)PCR技术可以对DNA分子进行扩增，所以可用于遗传疾病的诊断、刑侦破案、古生物学、基因克隆和DNA序列测定等方面。
1． 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DNA解旋酶作用下，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 Taq DNA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②四种脱氧核苷酸为原料③子链延伸的方向都是从5′端到3′端
2． PCR的反应过程
(1)变性：当温度上升到90 ℃以上时，双链DNA解聚为单链，如下图：
(2)复性：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)延伸：温度上升到72 ℃左右，溶液中的四种脱氧核苷酸在DNA聚合酶的作用下，根据碱基互补配对原则合成新的DNA链，如下图：
考点四　血红蛋白的提取和分离
1． 血红蛋白的提取和分离原理及方法
(1)原理：蛋白质各种特性的差异，如分子的形状和大小、所带电荷的性质和多少、溶解度、吸附性质和对其他分子的亲和力等，可以用来分离不同种类的蛋白质。
(2)分离方法
①凝胶色谱法：也称做分配色谱法，是根据相对分子质量的大小分离蛋白质的有效方法。
②电泳法：电泳是指带电粒子在电场的作用下发生迁移的过程。常用的电泳法有琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳。
2． 血红蛋白的提取和分离过程
样品处理：红细胞的洗涤―→血红蛋白的释放―→分离血红蛋白溶液
　
纯化：用凝胶色谱法分离相对分子质量不同的蛋白质
3． 判断正误
(1)利用凝胶色谱法分离蛋白质时，相对分子质量小的先洗脱出来 (　×　)
(2)在电泳过程中，蛋白质分子的移动速度，与分子本身的大小和形状无关，而与所带电荷的差异有关 (　×　)
(3)在SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳中，电泳迁移率完全取决于分子的大小 (　√　)
易错警示　“血红蛋白的提取和分离实验”中的注意事项
(1)红细胞的洗涤：洗涤次数不能过少，否则无法除去血浆蛋白；要低速、短时离心，否则会使白细胞等一同沉淀，达不到分离的效果。(2)凝胶的预处理：用沸水浴法不但节约时间，而且除去凝胶中可能带有的微生物，排除胶粒内的空气。(3)色谱柱的装填：装填时尽量紧密，减小颗粒间隙；无气泡；洗脱液不能断流。(4)色谱柱成功的标志：红色区带均匀一致地移动。
4． 红细胞中含有大量的血红蛋白，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。下列对血红蛋白提取和分离的叙述，错误的是 (　　)
A．血红蛋白提取和分离一般按照样品处理→粗分离→纯化→纯度鉴定的顺序进行
B．纯化过程中要用生理盐水充分溶胀凝胶来配制凝胶悬浮液
C．粗分离中透析的目的是去除相对分子质量较小的杂质
D．可经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定
答案　B
解析　蛋白质的提取和分离一般分为四步：样品处理、粗分离、纯化和纯度鉴定。提取和分离血红蛋白时，首先通过洗涤红细胞、血红蛋白的释放、离心等操作收集到血红蛋白溶液，即样品处理；再通过透析法除去相对分子质量较小的杂质，即样品的粗分离；然后通过凝胶色谱法将相对分子质量较大的杂蛋白除去，即样品纯化，纯化过程中凝胶应用蒸馏水充分溶胀后，配制成凝胶悬浮液，而不是用生理盐水；最后经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定。
1． 常用的蛋白质分离方法
(1)凝胶色谱法
　　　蛋白质项目 相对分子质量大 相对分子质量小
凝胶内部 不能进入 能进入
运动方式 垂直向下 垂直向下和无规则扩散运动
经过路程 较短 较长
洗脱次序 先流出 后流出
(2)电泳法原理
①在一定pH下，蛋白质分子的某些基团解离后带上正电或负电。在电场的作用下，带 电分子会向着与其所带电荷相反的电极移动。
②由于待分离样品中各种分子带电性质的差异以及分子本身的大小、形状的不同，使带 电分子产生不同的迁移速度，从而实现样品中各种分子的分离。
2． 分离DNA、PCR技术、分离蛋白质的比较
分离DNA PCR技术 分离蛋白质
实验原理 DNA在不同浓度NaCl溶液中溶解度不同，且不溶于冷酒精 利用DNA热变性原理体外扩增DNA 依据相对分子质量的大小不同来分离蛋白质
实验过程 选取材料→破碎细胞释放DNA→除杂→DNA析出与鉴定 变性→复性→延伸 样品处理→凝胶色谱操作
实验结果 获得较纯净的DNA 获得大量DNA 相对分子质量不同的蛋白质得以分离
实验意义 为DNA研究打下基础 解决了DNA研究中材料不足的问题 为蛋白质的研究和利用提供了原材料
3． 比较琼脂糖凝胶电泳和SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳
(1)从载体上看，利用琼脂糖凝胶作为载体的是琼脂糖凝胶电泳，利用SDS—聚丙烯酰胺凝胶作为载体的是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。
(2)从依据上看，利用了分子带电性质差异和分子大小的是琼脂糖凝胶电泳，仅利用了分子大小的是SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳。
(3)从优点上看，琼脂糖凝胶电泳操作简单，电泳速度快，样品不需处理，电泳图谱清晰，分辨率高，重复性好；SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳消除了净电荷对迁移率的影响，使电泳迁移率完全取决于分子的大小。
考点五　植物有效成分的提取
1． 植物芳香油的提取
(1)提取玫瑰精油实验
①方法：水蒸气蒸馏法。
②实验流程
(2)提取橘皮精油的实验
①方法：一般用压榨法。
②实验流程
2． 胡萝卜素的提取
(1)胡萝卜素性质：不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。
(2)实验设计
①方法：萃取法，石油醚最适宜作萃取剂。
②实验流程
(3)鉴定方法：纸层析法。
易错警示　胡萝卜素粗品鉴定过程中的5个易错点
(1)层析时没有选择干净的滤纸，导致实验现象不明显：为了防止操作时对滤纸的污染，应尽量避免用手直接接触滤纸，可以戴手套进行操作。
(2)点样时点样圆点太大(直径大于2 mm)，导致最终在滤纸上形成一条线，无法辨认被提取的色素：点样圆点的直径应为2 mm。
(3)将点好样的滤纸卷成筒状，卷纸时不能将滤纸两边相互接触：以避免由于毛细管现象导致溶剂沿滤纸两边的移动加快，溶剂前沿不齐，影响结果。
(4)层析液没及样品原点，色素溶解于层析液中，造成实验失败：层析液不可没及样品原点，以免色素溶解于层析液中，使鉴定失败。(5)没设置标准样品作对照：层析液中是否提取到胡萝卜素，可通过与标准样品中的β－胡萝卜素作对比予以确认。
5． 请回答下列与实验室提取芳香油有关的问题：
(1)植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、________和________。
(2)芳香油溶解性的特点是难溶于________________，易溶于______________，因此可用________________作为提取剂来提取芳香油。
(3)橘子果实含有芳香油，通常可用________作为材料提取芳香油，而且提取时往往选用新鲜的材料，理由是____________________________________________________
________________________。
(4)对材料压榨后可得到糊状液体，为除去其中的固体物获得乳状液可采用的方法是________。
(5)得到的乳状液加入氯化钠并放置一段时间后，芳香油将分布于液体的________层，原因是____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。加入氯化钠的作用是_________________________________________________________
______________________________。
(6)从乳状液中分离得到的芳香油中要加入无水硫酸钠，其作用是___________________
_____________________________________________________。
答案　(1)蒸馏法　萃取法　(2)水　有机溶剂　有机溶剂(3)橘子皮　芳香油含量较高　(4)过滤　(5)上　油层的密度比水层小　增加水层密度，使油和水分层　(6)吸收芳香油中残留的水分
解析　植物芳香油的提取可采用的方法有压榨法、蒸馏法和萃取法。一般采用新鲜的橘子皮来提取芳香油，因为新鲜的橘子皮芳香油含量较高。除去液体中的固体常用的方法是过滤。芳香油密度比水小，且不溶于水，会浮在液体的表面。加入氯化钠会增加水层密度，使油和水分层。无水硫酸钠可以吸收芳香油中残留的水分。
植物芳香油提取方法的比较
提取方法 水蒸气蒸馏法 压榨法 有机溶剂萃取法
实验原理 利用水蒸气将挥发性较强的植物芳香油携带出来 通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油 使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发溶剂获得芳香油
方法步骤 ①水蒸气蒸馏②分离油层③除水过滤 ①石灰水浸泡、漂洗；②压榨、过滤、静置；③再次过滤 ①粉碎、干燥②萃取、过滤③浓缩
适用范围 适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油 适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取 适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶液中
优点 简单易行，便于分离 生产成本低，易保持原料原有的结构和功能 出油率高，易分离
局限性 水中蒸馏会导致原料焦糊和有效成分水解等问题 分离较为困难，出油率相对较低 使用的有机溶剂处理不当会影响芳香油的质量
1． (2012·江苏卷，18)下列关于“DNA粗提取与鉴定实验”的叙述，正确的是 (　　)
A．洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度
B．将DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝
C．常温下菜花匀浆中有些酶类会影响DNA的提取
D．用玻璃棒缓慢搅拌滤液会导致DNA获得量减少
答案　C
解析　洗涤剂可瓦解细胞膜，有利于释放DNA，但不能增加DNA在NaCl溶液中的溶解度，A项错误；含DNA的丝状物应先溶解在物质的量浓度为2 mol/L的NaCl溶液中，再用二苯胺试剂在沸水浴条件下检测，冷却后变成蓝色，B项错误；常温下菜花匀浆中某些酶如DNA水解酶，其活性较高，会影响DNA的提取，C项正确；用玻璃棒缓慢搅拌滤液可防止DNA分子断裂，但不影响DNA的提取量，D项错误。
2． (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
答案　D
解析　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。
3． (2012·山东卷，34)辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如下图：
(1)图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的________和__________过程。
(2)图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是________。培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值____(填“高”或“低”)时，有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时，应采取的灭菌方法是________________。
(3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是________。用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时，常用的酶是__________和纤维素酶。
(4)提取辣椒素过程中，萃取加热时需安装冷凝回流装置，其目的是__________________
______________________________________________________。
答案　(1)脱分化(或去分化)　再分化　(2)琼脂　低　高压蒸汽灭菌　(3)70%　果胶酶　(4)防止有机溶剂的挥发
解析　(1)由高度分化的植物组织或细胞产生愈伤组织的过程称为脱分化，对脱分化产生的愈伤组织继续进行培养，又可重新分化出根或芽等器官，这个过程叫做再分化。(2)培养基中常用的凝固剂是琼脂。同时使用生长素和细胞分裂素时，两者用量的比值大小影响植物细胞的发育方向，生长素和细胞分裂素用量的比值低时，有利于芽的分化；反之，有利于根的分化。培养基应用高压蒸汽灭菌法灭菌。(3)外植体消毒所用酒精的体积分数是70%。酶解法将愈伤组织分离成单细胞所用的酶是果胶酶和纤维素酶。(4)用萃取法提取植物有效成分时，应在瓶口安装冷凝回流装置，目的是防止加热时有机溶剂的挥发。
4． (2010·课标全国卷，37)下列是与芳香油提取相关的问题，请回答：
(1)玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取，其理由是玫瑰精油具有_____________________
___________________________________________________
的性质。蒸馏时收集的蒸馏液________(是、不是)纯的玫瑰精油，____________________
____________________________________________________。
(2)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时，蒸馏过程中，影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和________。当原料量等其他条件一定时，提取量随蒸馏时间的变化趋势是______________________________________________________________________。
(3)如果蒸馏过程中不进行冷却，则精油提取量会________，原因是__________________
______________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度________的地方，目的是____________________。
(5)某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为________天左右。
(6)从薄荷叶中提取薄荷油时____(能、不能)采用从玫瑰花中 提取玫瑰精油的方法，理由是___________________________
_____________________________________________。
答案　(1)易挥发、难溶于水、化学性质稳定　不是　玫瑰精油与水蒸气一起蒸馏出来，所得到的是油水混合物　(2)蒸馏温度　在一定的时间内提取量随蒸馏时间的延长而增加，一定时间后提取量不再增加　(3)下降　部分精油会随水蒸气挥发而流失　(4)较低　减少挥发　(5)a　(6)能　薄荷油与玫瑰精油的化学性质相似
解析　由于玫瑰精油易挥发，难溶于水，化学性质稳定，因此可以用水蒸气蒸馏法提取，冷却后必然含有水；蒸馏的提取效果与蒸馏的温度与蒸馏的时间有关，随着蒸馏时间的延长，原料中含有的精油减少，提取的量也会减少直至再也提不出精油。蒸馏过程中，如果不冷却，提取后的混合液温度较高，由于精油易挥发，其中的含量会降低；保存时，环境温度应较低为好，防止精油挥发；第(5)小题为信息题，主要考查学生的读图、识图及图文转化能力，根据图像可知，玫瑰精油在蓓蕾期、开放期之间花的含量较高，应在此时采收；由于薄荷精油与玫瑰精油的化学性质相似，可以采用相同的提取方法。
1． 在用果胶酶处理果泥时，为了使果胶酶能够充分地催化反应，应采取的措施是(　　)
A．加大果泥用量 B．加大果胶酶用量
C．进一步提高温度 D．用玻璃棒不时地搅拌反应混合物
答案　D
解析　用果胶酶处理果泥时，用玻璃棒不时地搅拌反应混合物，能使果胶酶与果胶充分接触，使果胶酶能够充分地催化反应。
2． 在“探究不同温度条件下加酶洗衣粉的洗涤效果”的实验中，变量控制方法正确的是
(　　)
A．实验材料的污染程度属于本研究的无关变量，实验过程中不必考虑
B．若采用手洗法进行去污操作，需尽可能保证各组的洗涤用力程度、时间等基本相同
C．水温属于本研究的变量，实验过程中必须保证各组实验温度相同且恒定
D．水的用量和布料的大小是成正比的，实验用的布料越大、水量越多实验效果越好
答案　B
解析　根据实验设计的对照原则和单一变量原则，水温是本研究的自变量，要有温度梯度，各组实验温度不能相同，其他的无关变量要保持适宜且相同。该实验用的布料大小、水量要适中，不是布料越大、水量越多实验效果越好。
3． 如图为胡萝卜的离体组织在一定条件下培育形成试管苗的过程示意图。下列有关叙述正确的是 (　　)
A．①和②过程中都会发生细胞的增殖和分化
B．在利用单倍体育种法培育优质小麦的过程中，不经过愈伤组织阶段
C．此过程依据的生物学原理是细胞膜具有流动性
D．利用此过程获得的试管苗可能为杂合子
答案　D
解析　①表示脱分化，②表示再分化。①过程中发生细胞的有丝分裂，不发生分化；利用单倍体育种法培育优质小麦的过程中，需采用花药离体培养技术，要经过愈伤组织阶段；植物组织培养过程依据的生物学原理是植物细胞的全能性；此过程是无性生殖，获得的试管苗的遗传物质取决于取材个体，因此可能为杂合子。
4． 下列关于DNA和血红蛋白的提取与分离实验的叙述中，错误的是 (　　)
A．可用蒸馏水涨破细胞的方法从猪的红细胞中提取到DNA和蛋白质
B．用不同浓度的NaCl溶液反复溶解与析出DNA可除去部分杂质
C．透析法分离蛋白质的依据是蛋白质不能通过半透膜
D．凝胶色谱法是根据相对分子质量的大小来分离蛋白质的有效方法
答案　A
解析　猪是哺乳动物，哺乳动物成熟的红细胞中无细胞核和线粒体，不能从其红细胞中提取出DNA。
5． 假设你已经探究了果胶酶的最适温度(为45 ℃)和最适pH(为 4.8)，若还想进一步研究果胶酶的最适用量，此时，实验的自变量是______________________。合理设置果胶酶用量的梯度后，可通过苹果泥出汁的多少来判断酶的用量是否合适。请根据所给的材料和用具完成以下探究实验。
(1)材料用具：制备好的苹果泥、恒温水浴装置、试管、漏斗、滤纸、量筒、试管夹、质量分数为2%的果胶酶溶液、质量分数为0.1%的NaOH溶液和盐酸。
(2)实验步骤：
①取6支试管，编号为1～6，分别加入________________________，调节pH至4.8。
②向1～6号试管中分别加入________________________，然后放入45 ℃恒温水浴装置中____________。
③________________________________________________________________________。
(3)以上实验步骤的设计是否有不妥之处？如果有，试分析原因。____________________
____________________________________________________。
答案　果胶酶的用量　(2)①等量的苹果泥　②不同体积的pH为4.8的果胶酶溶液　保温相同时间　③过滤苹果泥并记录果汁体积　(3)有。为了保证苹果泥与果胶酶混合前后的温度相同，应先将盛苹果泥和果胶酶的试管放在同一温度的水浴装置中恒温，再将两者混合
解析　在探究影响果汁产量的酶的用量时，除酶的用量是变量外，其他条件都应相同且适宜。为了避免因混合导致温度变化而影响实验结果，应先将盛苹果泥的试管和盛不同量酶的试管放到相同温度下恒温，然后将两者混合。
6． 下面是制备固定化酵母细胞的实验步骤，请回答：
活化酵母细胞→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。
(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)如果海藻酸钠溶液浓度过低，形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞数目____________，影响实验效果。
(3)观察形成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__________________________________。
(4)固定化细胞技术一般采用包埋法，原因是____________。
答案　(1)缺水　正常的生活　体积会增大　(2)少　(3)海藻酸钠溶液浓度偏低　海藻酸钠溶液浓度偏高，制作失败　(4)细胞个大，不易从包埋材料中漏出
解析　(1)酵母菌在干燥时，处于休眠状态，需加水活化，否则制成的固定化酵母细胞在发酵时酶活性较低且酵母菌增殖缓慢。(2)如果海藻酸钠溶液的浓度过低，则形成的凝胶珠所包埋的酵母细胞的数目少，影响实验效果。(3)如果制作的凝胶珠颜色过浅或呈白色，说明海藻酸钠溶液的浓度偏低；如果形成的凝胶珠不是圆形或椭圆形，说明海藻酸钠溶液的浓度偏高，制作失败，需要再尝试。(4)由于细胞个大，不易从包埋材料中漏出，故细胞的固定化一般采用包埋法。
7． 下图是月季的花药离体培养产生花粉植株的两种途径，请据图回答有关问题：
(1)选用的材料合适与否是能否成功诱导出花粉植株的关键。一般来说，选用________期的花粉可提高成功率。选择花药时，一般要通过____________来确定其中的花粉是否处于合适的发育期，这时需要对花粉的细胞核进行染色，常用的染色剂是____________。
(2)上图中花粉经脱分化产生胚状体还是愈伤组织主要取决于培养基中______________
__________________________________________。
(3)胚状体与愈伤组织在结构上的主要区别在于愈伤组织的细胞排列疏松、无规则，是一种高度________的薄壁细胞，胚状体与____________发育形成的胚有类似的结构，即具有胚芽、胚轴和胚根。
(4)试管苗移栽到土壤前，通常要进行壮苗处理，应如何壮苗？
________________________________________________________________________。
答案　(1)单核　镜检(显微镜观察)　醋酸洋红　(2)激素的种类及其浓度配比　(3)液泡化　正常受精卵(或受精卵)(4)将试管苗移栽到经过消毒的培养基中生活一段时间，等幼苗长壮后再移栽到土壤中
解析　(1)单核期花粉对离体刺激较敏感，选用该期花粉可提高培养的成功率；选择花粉时可用显微镜观察进行筛选；对花粉细胞核进行染色应选择碱性染料，常用醋酸洋红。(2)花药离体培养成植株的两条途径之间没有明显的界限，主要取决于植物激素的种类及比例。(3)愈伤组织细胞的特点为细胞排列疏松、无规则、高度液泡化；胚状体具有与胚相似的胚根、胚轴和胚芽等结构。(4)壮苗是使试管苗进一步适应外界环境的做法。
8． PCR是一种体外快速扩增DNA的方法，用于放大特定的DNA片段，数小时内可使目的基因片段扩增到数百万个。PCR需要模板DNA、引物、脱氧核苷酸和DNA聚合酶等条件。下图为模板DNA分子及2种引物，请据图回答相关问题：
(1)PCR的全称是______________________。PCR与体内DNA复制的不同之外主要表现在温度环境的不同，在PCR技术中先用95 ℃高温处理的目的是____________，而这一过程在细胞内是通过____________实现的。
(2)在PCR技术中所需要的引物实质上是一种__________________________。请在图中绘出引物结合的位置。
(3)若将1个DNA分子拷贝10次，则需要在缓冲液中至少加入____________个引物。
(4)DNA子链复制的方向是____________，这是由于_______________________________
_________________________________________________________________________。
答案　(1)多聚酶链式反应　使DNA变性(使DNA的两条链解开)　解旋酶的催化　(2)单链DNA或RNA分子　如图所示
(3)211－2　(4)从5′端到3′端　DNA聚合酶只能从引物的3′端开始连接单个脱氧核苷酸分子
解析　PCR技术又称多聚酶链式反应。在PCR技术中，用95 ℃高温处理的目的是使DNA分子中的氢键断裂，两条链解开，即使DNA分子变性。引物是一种单链DNA或RNA分子，它能与解开的DNA母链的3′端结合，为DNA聚合酶提供吸附位点，使DNA聚合酶从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸，从而决定了DNA子链复制的方向是从5′端到3′端。在DNA分子扩增时，需要2种引物，由于新合成的子链都需要引物作为复制的起点，故所需的引物数目等于新合成的DNA子链数目，即2×210－2＝211－2(个)。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第3讲　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、氨基酸及其种类
[判一判]
1．在生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种 (　√　)
2．分子式中只要有氨基和羧基，就可以判断其为构成生物体的氨基酸 (　×　)
3．评价蛋白质食品营养价值主要依据其必需氨基酸的种类和含量 (　√　)
4．每种氨基酸分子都含有一个氨基和一个羧基，且都连在同一个碳原子上 (　×　)
5．各种氨基酸都共有的结构是 (　√　)
6．各种氨基酸理化性质不同的原因在于R基的不同 (　√　)
[巧记]　(1)8种必需氨基酸：取两(亮、异亮)册(色)书(苏)本(苯丙)携(缬)家(甲)来(赖)。
(2)氨基酸的结构通式：氨基酸中有个碳，伸出四手向外连，下面连着氢原子，上面顶着R基团，左手拽的是氨基，右手还把羧基牵。
二、蛋白质的结构及其多样性
1．脱水缩合：一个氨基酸分子的羧基和另一个氨基酸分子的氨基相连接，同时脱去一分子水。
2．二肽的形成：
3．多肽：由多个氨基酸分子缩合而成，含有多个肽键的化合物。
4．结构多样性
(1)组成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序不同。
(2)组成蛋白质的多肽链形成的空间结构不同。
[解惑]　多肽化合物的命名是依据含有的氨基酸的总数，即2个氨基酸形成二肽，3个氨基酸形成三肽。
三、蛋白质的功能
[连一连]
[辨析]　酶(a)、激素(b)与蛋白质(c)的关系可用右面图示表示
考点一　分析氨基酸及其种类
观察下面的氨基酸结构图示，回答问题：
1．写出图中结构名称：a.氨基，c.羧基。
2．通过比较图中两种氨基酸，写出氨基酸的结构通式：
3．不同的氨基酸取决于R基的不同，图中两种氨基酸的R基分别是b、d(用字母代号表示)。
易错警示　有关氨基酸组成的2点说明
(1)同时含有一个或多个氨基和羧基的有机酸都属于氨基酸，种类较多。
(2)组成蛋白质的氨基酸中至少有一个氨基和一个羧基，并非只有一个氨基和一个羧基，R基中可能含有氨基和羧基。
1．(2012·海南卷，1)关于生物体内组成蛋白质的氨基酸的叙述，错误的是 (　　)
A．分子量最大的氨基酸是甘氨酸
B．有些氨基酸不能在人体细胞中合成
C．氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键
D．不同氨基酸之间的差异是由R基引起的
答案　A
解析　甘氨酸的分子量是75，不是分子量最大的氨基酸。由于缺乏中间产物，有8种氨基酸不能在人体细胞中合成，必须从食物中获得，称为必需氨基酸。氨基酸分子之间通过脱水缩合形成肽键。R基的特异性决定氨基酸的特异性。
2．下面是三种组成蛋白质的氨基酸的结构式，据图分析下列叙述不正确的是(　　)
A．以上这三种氨基酸的R基依次分别是—H、—CH3、—CH2OH
B．这三种氨基酸理化性质的不同取决于R基不同
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　D
解析　根据组成蛋白质的氨基酸的结构通式可判断：甲、乙、丙三种氨基酸的R基分别是—H、—CH3、—CH2OH，不同氨基酸R基的不同决定了其理化性质的不同；组成蛋白质的氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基，且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
1．有关氨基酸结构通式的分析
2．组成蛋白质的氨基酸的判断标准
(1)数量标准：至少含有一个—NH2和一个—COOH。
(2)位置标准：一个—NH2和一个—COOH连接在同一个碳原子上。
考点二　聚焦蛋白质的结构层次及其多样性
1．观察下面的二肽形成图示回答问题
(1)过程①名称：脱水缩合，其场所是：核糖体。
(2)物质②名称：二肽。
(3)结构③名称：肽键，其结构简式为：—NH—CO—(或—CO—NH—)
(4)H2O中H的一个来自氨基，一个来自羧基。
(5)多个氨基酸发生该反应，产物名称为多肽。
2．观察氨基酸、多肽、肽链、肽键和蛋白质的关系图示
(1)多肽与蛋白质的最重要的区别是多肽无空间结构。
(2)如果合成的蛋白质是唾液淀粉酶，需要参与的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体。
3．完善蛋白质的结构多样性和功能多样性图示
易错警示　蛋白质结构的2个误区
(1)氨基、羧基和肽键的书写误区
不要将氨基错写为NH2或—NH3；不要将羧基误写为COOH或COOH；也不要将肽键误写为CO—NH或CONH。
(2)蛋白质变性的误区分析
高温使蛋白质变性的原因不是破坏了氨基酸之间的肽键，而是破坏了肽链盘曲折叠形成的空间结构。
3．如图所示，物质A是在胰岛B细胞中合成的，且与血糖调节有关。物质B是一种淋巴因子，可干扰病毒DNA在宿主细胞中的复制。物质C由浆细胞合成并分泌，且具有免疫作用。物质D由垂体分泌，可促进蛋白质的合成和骨的生长。下列有关说法正确的是 (　　)
A．A、B、C、D四种物质分别为胰岛素、干扰素、抗体、生长素
B．物质A、B、C、D结构多样性的直接原因是a的种类、数量和排列顺序不同
C．与A、B、C、D四种物质的合成、分泌有关的细胞器是核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
D．高温和低温均能破坏物质A的空间结构，使其调节血糖的能力丧失
答案　C
解析　A、B、C、D四种物质分别为胰岛素、干扰素、抗体、生长激素，均属于分泌蛋白，其合成和分泌与核糖体、内质网、高尔基体、线粒体有关。物质A、B、C、D结构多样性的直接原因是氨基酸的种类、数量、排列顺序及多肽链的空间结构的不同。高温能破坏胰岛素的空间结构，使其功能丧失，低温下胰岛素的空间结构稳定。
4．在胰岛B细胞中先合成胰岛素原，胰岛素原再通过蛋白酶的水解作用，生成胰岛素(如图所示)。胰岛素原水解所需的水分子中的氢用于 (　　)
A．形成—COOH和—SH
B．形成—NH2和—COOH
C．形成—SH和—OH
D．形成—COOH和连接碳的—H
答案　B
解析　比较胰岛素原与胰岛素的结构，可见胰岛素原通过蛋白酶的水解作用破坏的是氨基酸之间的肽键。肽键形成时水分子中的氢来自—NH2和—COOH，故肽键被破坏时消耗的水分子中的氢用于形成—NH2和—COOH。
拓展理解　二硫键形成过程
蛋白质分子中除了肽键外，还含有其他化学键，如二硫键。一个二硫键(“—S—S—”)是由2个“—SH”形成的，形成过程中要脱去2个氢。故计算蛋白质分子量时除减去H2O的分子量外，还应考虑脱去H的分子量。上图为胰岛素分子形成3个二硫键的情况。
新情境信息案例分析
上面的第4题，乍一看是一种新情境问题，题目的背景知识并不是同学们所熟悉的，但切勿慌乱，实际上这类题目往往“起点高、落点低”，有的可直接从题干中寻找答案，有的则需要把材料中的新内容与已学过的教材知识联系起来，找到与教材的衔接点，即所谓的“题在书外，理在书中”。本题实质上是考查氨基酸脱水缩合形成肽键时形成的水分子中氢的来源，再进行知识迁移转换为肽键断裂时消耗的水分子中氢的去向。
考点三　归纳蛋白质合成过程的有关计算
1．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条肽链或m条肽链：
形成肽链数 形成肽键数 脱去水分子数 氨基数目 羧基数目 多肽相对分子质量
1 n－1 n－1 至少1个 至少1个 na－18(n－1)
m n－m n－m 至少m个 至少m个 na－18(n－m)
2.假设某多肽中氨基酸数为n，控制其合成的基因和mRNA中至少含有的碱基数为6n和3n。
易错警示　有关蛋白质计算的5个易错提示
(1)氨基酸与相应DNA、RNA片段中碱基数目之间计算时，当出现关键词“最多”、“至少”时，不应考虑该计算过程中终止密码的碱基数。
(2)计算O和H的数量变化时，不要漏掉增加H2O中的O、H数值。
(3)若形成的多肽是环状：氨基酸数＝肽键数＝失去水分子数。
(4)在蛋白质相对分子质量的计算中，若通过图示或其他形式告知蛋白质中含有二硫键时，要考虑脱去氢的质量，每形成一个二硫键，脱去2个H。
(5)关于蛋白质的计算中，要特别注意题中设问的是“氨基酸的数量”还是“氨基酸的种类”。
5．现有一种“十二肽”，分子式为CXHYNZOWS(Z>12，W>13)。已知将它彻底水解后只得到下列氨基酸。
下列叙述中，正确的是 (　　)
A．合成该多肽时，至少需36个密码子
B．控制合成该多肽相应的基因至少有36个碱基
C．将一个该“十二肽”分子彻底水解后有(Z－12)个赖氨酸
D．将一个该“十二肽”分子彻底水解后有(W－13)个天冬氨酸
答案　C
解析　该多肽为十二肽，说明有12个氨基酸参与了肽链的合成，根据氨基酸和密码子的一一对应关系，至少需要12个密码子(不考虑终止密码)；控制十二肽合成的直接模板mRNA至少有12×3＝36个碱基，对应的基因中至少有12×6＝72个碱基；由于5种氨基酸中只有赖氨酸的R基上有一个氨基，这条肽链中的氮原子数＝肽键数＋1＋赖氨酸的个数×1，即Z＝11＋1＋赖氨酸的个数，赖氨酸的个数＝Z－12，所以该“十二肽”彻底水解后有(Z－12)个赖氨酸；由于5种氨基酸中只有天冬氨酸的R基上有一个羧基含有2个氧原子，这条肽链中的氧原子数＝肽键数＋2＋天冬氨酸的个数×2，即W＝11＋2＋天冬氨酸的个数×2，天冬氨酸的个数＝(W－13)/2，所以该“十二肽”彻底水解后有(W－13)/2个天冬氨酸。
6．某非环状多肽，经测定其分子式是C21HxOyN4S2。已知该多肽是由下列氨基酸中的几种作为原料合成的。苯丙氨酸(C9H11NO2)、天冬氨酸(C4H7NO4)、丙氨酸(C3H7NO2)、亮氨酸(C6H13NO2)、半胱氨酸(C3H7NO2S)。下列有关该多肽的叙述，不正确的是
(　　)
A．该多肽彻底水解后能产生3种氨基酸
B．该多肽中氢原子数和氧原子数分别是32和5
C．该多肽有三个肽键，为三肽化合物
D．该多肽在核糖体上形成，形成过程中相对分子质量减少了54
答案　C
解析　依据分子式中N为4个，并分析提供的氨基酸种类，可得出由4个氨基酸组成，为四肽，存在三个肽键，即C项是错误的。再分析多肽的形成：在核糖体上，形成过程中相对分子质量减少了54；再分析S的数目为2个，可分析出4个氨基酸中有2个是半胱氨酸(C3H7NO2S)，即水解能形成的氨基酸为3种，再结合碳原子数目为21个，减去6个C原子(2个是半胱氨酸)，为15个C原子，可分析出另外两个氨基酸分别为苯丙氨酸和亮氨酸，进一步推出该多肽中氢原子数和氧原子数分别是32和5，A、B、D三项是正确的。
[互动探究]　该多肽中含有多少个游离氨基和羧基？
提示　均为1个。
蛋白质合成中的相关计算
1．氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基总数－肽键数。
2．羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基总数－肽键数。
3．氮原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的氮原子数＝各氨基酸中N的总数。
4．氧原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的氧原子数＝各氨基酸中O的总数－脱去水分子数。
5．氢原子数＝各氨基酸中H的总数－2×脱去水分子数。
题组一　蛋白质的结构与特点
1．判断正误：
(1)细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质是同一种蛋白质(2008·天津，1C) (　　)
(2)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(2009·福建，4A) (　　)
(3)tRNA、mRNA、rRNA都参与蛋白质的合成(2008·海南，7C) (　　)
(4)磷脂和蛋白质合成时，需要模板(2011·江苏，1A改编) (　　)
(5)具有生物催化作用的酶都是由氨基酸组成的(2008·天津，1A) (　　)
(6)常温条件下，蛋白质与双缩脲试剂发生作用呈现紫色，是由于蛋白质有肽键(2008·广东理基，42A和2009·江苏，21C) (　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√
2．(2012·上海卷，6)生物体中的某种肽酶可水解肽链末端的肽键，导致 (　　)
A．蛋白质分解为多肽链
B．多肽链分解为若干短肽
C．多肽链分解为氨基酸
D．氨基酸分解为氨基和碳链化合物
答案　C
解析　肽酶可水解肽链末端的肽键，最终将多肽链分解为氨基酸。
3．(2012·海南卷，2)下列关于蛋白质的叙述，错误的是 (　　)
A．有些蛋白质是染色体的组成成分
B．酶在催化反应前后，其分子结构不变
C．食盐作用下析出的蛋白质发生了变性
D．蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应
答案　C
解析　染色体的组成成分主要是蛋白质和DNA。酶是生物催化剂，反应前后其分子结构不变。蛋白质遇高温、重金属盐变性，盐析出的蛋白质没有变性。双缩脲试剂可与蛋白质发生显色反应生成紫色络合物。
题组二　蛋白质的相关计算
4．(2009·上海卷，15)某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。该蛋白质至少有氧原子的个数是 (　　)
A．n－m B．n－2m
C．n＋m D．n＋2m
答案　C
解析　两个氨基酸脱水缩合形成一个肽键，每个肽键中含一个氧原子；n个氨基酸缩合形成m条肽链，应有肽键n－m个，所以肽键中氧原子是n－m个，一条肽链中除肽键外还至少含有一个完整的羧基，里面有两个氧原子，所以m条肽链中应至少还有2m个氧原子，再加上肽键中的n－m个，所以应至少有氧原子的个数为n－m＋2m＝n＋m。
题组三　与蛋白质有关的实验探究
5．(2010·广东卷，29)假设你去某饲料研究所进行课外实践活动，需要完成以下任务：
(1)选用恰当的试剂检测某样品中是否含有蛋白质。提供的试剂有：①碘液，②苏丹Ⅲ溶液，③双缩脲试剂，④斐林试剂。你选用的试剂应该是________；蛋白质与相应试剂反应后，显示的颜色应为________。
(2)完善以下实验设计，并回答问题。
探究A动物蛋白对小鼠生长的影响
资料：饲料中的蛋白含量一般低于20%；普通饲料可维持小鼠正常生长；A动物蛋白有可能用于饲料生产。
一、研究目的：探究A动物蛋白对小鼠生长的影响。
二、饲料
1．基础饲料：基本无蛋白质的饲料；
2．普通饲料(含12%植物蛋白)：基础饲料＋植物蛋白；
3．实验饲料：基础饲料＋A动物蛋白。
三、实验分组
实验组号 小鼠数量(只) 饲料 饲养时间(天)
1 10 基础饲料 21
2 10 实验饲料1(含6%A动物蛋白) 21
3 10 实验饲料2(含12%A动物蛋白) 21
4 10 实验饲料3(含18%A动物蛋白) 21
5 10 实验饲料4(含24%A动物蛋白) 21
6 10 Ⅰ Ⅱ
备注：小鼠的性别组成、大小、月龄、喂饲量和饲养环境均相同。
四、实验方法和检测指标：略
①实验组6中，Ⅰ应该为______________，原因是______________________；Ⅱ应该为________，原因是__________________________________________________。
②要直观和定量地反映小鼠的生长情况，可以测量小鼠的________和________。
答案　(1)③　紫色　(2)①普通饲料　需要普通饲料作为对照　21　饲养时间相同，实验结果的比较才有意义　②体重　体长
解析　(1)检测蛋白质的试剂为双缩脲试剂，蛋白质与双缩脲试剂反应显紫色。(2)①Ⅰ应为普通饲料，与前面5组实验形成对照，可以分析得出含A动物蛋白的饲料与含植物蛋白的普通饲料对小鼠生长影响的差别；Ⅱ应为21，原因是实验要遵循单一变量原则。②要直观和定量地反映小鼠的生长情况，可以测量小鼠的体重和体长。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
蛋白质的结构与特点 1、2、3、4、5、9、10
蛋白质的相关计算 6、7、8、11、12、13
与蛋白质有关的实验探究 14
1.如图是有关蛋白质分子的简要概念图，对图示分析正确的是 (　　)
A．a肯定含有P
B．①过程有水生成
C．多肽中b的数目等于c的数目
D．d表示氨基酸种类的多样性
答案　B
解析　只有少数氨基酸的组成元素中含有P。由氨基酸脱水缩合形成多肽的过程肯定有水生成。氨基酸的数目和肽键的数目不一定相等，直链肽中肽键的数目＝氨基酸的数目－肽链的数目。d表示的是蛋白质种类的多样性，而不是氨基酸种类的多样性。
2．下列有关蛋白质的作用，正确的是 (　　)
①催化与调节　②运动　③运输物质　④储存遗传信息　⑤免疫　⑥主要的能源物质　⑦信息传递　⑧构成生物体和细胞的主要物质
A．①②③④⑤⑥⑦⑧ B．①②③⑤⑦⑧
C．①②③⑤⑥⑦ D．②③⑤⑥⑦⑧
答案　B
解析　蛋白质不能储存遗传信息，也不是主要的能源物质。
3．下列有关蛋白质和核酸的叙述中，正确的是 (　　)
A．组成每一种蛋白质的氨基酸均有20种，组成核酸的碱基有4种
B．蛋白质中的氮元素主要存在于氨基中，核酸中的氮元素主要存在于碱基中
C．蛋白质和DNA分子均具有热变性，但蛋白质的热变性是不可逆的
D．蛋白质的合成直接受DNA分子控制
答案　C
解析　组成蛋白质的氨基酸约有20种，但组成每一种蛋白质的氨基酸不一定有20种，组成核酸的碱基共有5种；蛋白质中的氮元素主要存在于肽键中；在加热条件下，蛋白质和DNA分子均会发生变性，即空间结构发生改变，但DNA分子具有复性的特点；蛋白质的合成直接受mRNA的控制。
4．下列有关蛋白质结构和功能的叙述中，不正确的是 (　　)
A．各种蛋白质都是通过肽键连接的
B．各种蛋白质的基本组成单位都是氨基酸
C．氨基酸的空间结构和种类决定了蛋白质的功能
D．细胞膜上的糖蛋白参与生物细胞间的信息传递
答案　C
解析　各种蛋白质都是以氨基酸为基本组成单位，氨基酸之间通过肽键连接。组成蛋白质的氨基酸种类、数目、排列顺序及蛋白质的空间结构决定了蛋白质的功能。不同的蛋白质承担着不同的生物学功能，如细胞膜上的糖蛋白参与生物细胞间的信息传递。
5．如图所示为某细胞中一条肽链的结构简式，R1、R2和R3是3个不同的化学基团。下列有关分析不正确的是 (　　)
A．该肽链中的肽键数是2
B．该肽链是由3个氨基酸脱去3分子水缩合形成的
C．合成该肽链的细胞器是核糖体
D．该化合物能与双缩脲试剂发生紫色反应
答案　B
解析　图中所示的化合物为三肽，含有2个肽键，是由3个氨基酸脱去2分子水缩合形成的，合成场所在核糖体，A、C正确，B错误；含有肽键的化合物均能与双缩脲试剂发生紫色反应，D正确。
6．某直链多肽的分子式为C22H34O13N6，其水解后产生了如下3种氨基酸，下列相关叙述正确的是 (　　)
A．合成1分子该物质将产生6个水分子
B．在细胞中合成该物质时只需要3种tRNA
C．该多肽分子含有一个游离氨基和一个游离羧基
D．该多肽分子水解后可以产生3个谷氨酸
答案　D
解析　分析结构简式可知，三种氨基酸都只含有一个氨基，因此该多肽含有6个氨基酸，合成1分子该物质将产生5个水分子；合成此多肽时需要几种tRNA是由mRNA上有几种密码子决定的，如果只有3种密码子，则只需要3种tRNA，如果有3种以上密码子，则需3种以上tRNA；通过计算可知该多肽由2个甘氨酸、1个丙氨酸和3个谷氨酸经脱水缩合形成，因此含有4个游离的羧基和1个游离的氨基。
7．如图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)及部分肽链放大示意图(图2)，请据图判断下列叙述中正确的是 (　　)
A．图2中含有的R基是①②④⑥⑧
B．该蛋白质中含有1条肽链，124个肽键
C．图2中具有4种氨基酸，4个肽键
D．从图2可推知该肽链至少含有3个游离的羧基
答案　D
解析　图2中①是氨基而不是R基，故A错误；由图1可知，该蛋白质含有1条肽链，124个氨基酸，123个肽键，故B错误；图2中③⑤⑦为3个完整的肽键，有4个氨基酸，故C错误；图2中含有2个游离的羧基，在多肽链末端的第124个氨基酸上至少还有1个游离的羧基，故D正确。
8.二硫键“—S—S—”是蛋白质中连接两条肽链之间的一种化学
键。如图是由280个氨基酸组成的某蛋白质的结构图，下列相关
叙述正确的是 (　　)
A．该蛋白质至少有两个羧基
B．该蛋白质完全水解需要277个水分子
C．该蛋白质的功能由氨基酸的数量、种类、排列顺序三方面决定
D．该蛋白质至少含有280个氨基
答案　A
解析　分析题意可知，该蛋白质由两条肽链和一个环肽构成，因此该蛋白质至少有2个氨基和2个羧基，完全水解需要278个水分子；蛋白质的功能是由蛋白质的结构决定的，蛋白质的结构又由氨基酸的数量、种类、排列顺序及肽链的空间结构决定。
9．下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是 (　　)
A．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
B．甜味肽的分子式为C13H16O5N2，则该甜味肽是一种二肽
C．某二肽的化学式是C8H14N2O5，水解后得到丙氨酸(R基为—CH3)和另一种氨基酸X，则X的化学式应该是C5H9NO4
D．n个氨基酸共有m(m>n)个氨基，则由这些氨基酸缩合成的一个多肽中氨基的数目为m－n
答案　D
解析　由氨基酸的结构通式可知，不同氨基酸之间只有R基不同，故氨基酸是否溶于水等性质是由R基决定的，A正确；最小的肽是二肽，由于每种氨基酸中至少含有1个N，那么二肽分子中应至少含有2个N，因甜味肽分子式中只有2个N，故该甜味肽一定为二肽，B正确；氨基酸分子式可写成C2H4O2N—R，将—R换成—CH3，即为丙氨酸，形成二肽时要脱去1分子H2O，再根据化学反应前后原子守恒可推出氨基酸X的分子式，C正确；n个氨基酸含有m个氨基，说明n个氨基酸的所有R基因共有(m－n)个氨基，又因每条肽链中至少含有1个氨基(位于肽链一端)，故该多肽链中氨基的数目为(m－n＋1)，但如果形成的是环肽，则多肽中氨基的数目(m－n)，D错误。
10．层粘连蛋白分子是由一条重链(A链)和两条轻链(B1、B2链)构成的高分子糖蛋白。作为细胞的结构成分，它含有多个结合位点，对细胞间粘连及细胞的分化等都有作用。层粘连蛋白分子结构示意图如图，若该蛋白分子由m个氨基酸构成，下列相关说法不正确的是 (　　)
A．该蛋白分子含有的肽键数为m－3
B．该蛋白分子在细胞识别中具有重要作用
C．癌细胞膜相对正常细胞膜而言表面的层粘连蛋白分子少
D．该物质的合成只需核糖体即可完成
答案　D
解析　该蛋白分子是由3条肽链组成，因此含有(m－3)个肽键；层粘连蛋白是一种糖蛋白，具有多个结合位点，在细胞识别中具有重要作用；癌细胞易扩散，而层粘连蛋白对细胞间粘连起作用，故癌细胞膜上的层粘连蛋白会比较少；该蛋白的合成除了需要核糖体外，至少还需要线粒体提供能量。
11．某多肽的分子式为C42H65N11O9，它彻底水解后只得到以下3种氨基酸，则此多肽中含有的赖氨酸个数为 (　　)
A．2个 B．3个
C．5个 D．8个
答案　B
解析　假设甘氨酸、苯丙氨酸和赖氨酸的数目分别为a、b、c。由于这三种氨基酸都只含有一个羧基，该多肽的氧原子数＝肽键中的氧原子数＋游离的羧基中的氧原子数，即9＝肽键中的氧原子数＋2。因此，该多肽含有7个肽键，8个氨基酸，即a＋b＋c＝8。根据该多肽含有的氮原子数分析，可得a＋b＋2c＝11，可求出c＝3。
12．某致病细菌分泌的外毒素，无色，细针状结晶，对小鼠和人体有很强的毒性，可引起流涎、呕吐、便血、痉挛等症状，以致死亡。该外毒素为环状肽，其结构简式如图所示：
请据图分析回答：
(1)该化合物中含有游离的__________个氨基，__________个羧基。
(2)该化合物是由________个氨基酸组成的，区别这些氨基酸的种类依靠的是其结构中的__________。
(3)组成该化合物的氨基酸有________种，其中有________个氨基酸的R基相同，这个R基是________________。
(4)该化合物为____________肽化合物，含有________个肽键。
(5)填写虚线框内结构的名称：A.__________________，B.___________________。
答案　(1)0　0　(2)7　R基　(3)5　3　—CH3　(4)环状七　7　(5)肽键　R基
解析　据图分析，该外毒素为环状七肽，具有7个肽键，由5种不同的氨基酸组成，其中有1种氨基酸出现3次，其R基为—CH3，区别氨基酸的种类依靠的是其结构中的R基。该化合物没有游离的氨基和羧基。虚线框内结构A、B的名称依次是肽键和R基。
13．已知20种氨基酸的平均相对分子质量为128。图1为某蛋白质的肽链结构示意图(其中数字为氨基酸序号)，图2为部分肽链放大示意图，请据图回答下列问题：
(1)该化合物由氨基酸脱去____________个水分子形成，这种结合方式叫做____________，图1所示的蛋白质的相对分子质量为____________。如果核苷酸的平均相对分子质量为400，则指导该蛋白质产生的基因的相对分子质量最小为____________。
(2)图2中有________种R基，肽键是________(填序号)；该肽链至少有________个游离的羧基。
(3)假设有一个十肽，分子式为CxHyOzNmSn，组成该肽的氨基酸只有图2中的几种，则含有①的氨基酸有____________个。
答案　(1)123　脱水缩合　13 652　284 244　(2)3　②④⑥　3　(3)m－10
解析　氨基酸通过脱水缩合形成蛋白质。该蛋白质由一条多肽链构成，其相对分子质量＝氨基酸的总分子质量－脱去的水的总分子质量－形成二硫键脱去的氢的分子质量＝124×128－(124－1)×18－2×3＝13 652。在不考虑终止密码的条件下，基因中的碱基数∶氨基酸数＝6∶1，而基因是由两条脱氧核苷酸链组成的，则指导该蛋白质产生的基因的相对分子质量＝124×6×400－(124×6－2)×18＝284 244。图2中有4个R基，3种R基，肽键为②④⑥。图2中的R基含有2个羧基，而构成该蛋白质的多肽链的首或尾含有1个游离的羧基，故该蛋白质至少含有3个游离的羧基。构成该十肽的氨基酸的R基中只有结构①含有1个N，其他氨基酸的R基中均不含N，那么m－10个N均在①结构中，所以含有①的氨基酸有m－10个。
14．洗衣粉是人们日常生活中的必备品，各种含酶制剂的洗衣粉因洗涤效果好而备受青睐。下面是两生物兴趣小组的同学针对含酶制剂的洗衣粉所做的实验，请你分析回答相关问题：
(1)甲组同学用含有不同种类酶制剂的洗衣粉进行了如表所示的实验，他们做该实验的目的是探究_________________________________________________________。
该实验还应控制的无关变量有___________________________________________
________________。该实验中__________________________分别构成两组对照实验。
组别 布料大小 污染物 水温
A(蛋白酶洗衣粉) 5×5 cm 蛋白质 40 ℃
B(脂肪酶洗衣粉) 5×5 cm 蛋白质 40 ℃
C(蛋白酶洗衣粉) 5×5 cm 淀粉 40 ℃
(2)乙组同学为了探究蛋白酶洗衣粉中的蛋白酶的化学本质是蛋白质，用以下所给的条件进行了探究，请你帮助他们完成下列实验。
实验原理：蛋白质能与双缩脲试剂发生作用，呈现紫色反应。
实验材料：质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液(双缩脲试剂A液)、质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液(双缩脲试剂B液)、蛋白酶洗衣粉、普通洗衣粉、滴管、试管、蒸馏水等。
实验步骤：
①取两支试管编号1、2；
②____________________________________________________________________
______________________________________________________________________；
③_____________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
______________________________________________________________________；
④观察两支试管中的颜色变化。
可能的现象及结论：____________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
答案　(1)酶的专一性　洗衣粉的用量、污染物的含量、水质、pH等　A与B、A与C　(2)实验步骤：②向1号试管中加入2 mL蛋白酶洗衣粉溶液，向2号试管中加入2 mL普通洗衣粉溶液　③然后，向两支试管中各加入1 mL质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液，振荡摇匀；再向两支试管中分别加入3～4滴质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液，振荡摇匀　可能的现象及结论：1号试管中出现紫色，2号试管中未出现紫色，说明该蛋白酶洗衣粉中的蛋白酶的化学本质是蛋白质；1、2号试管中均未出现紫色，说明该蛋白酶洗衣粉中的蛋白酶的化学本质不是蛋白质
解析　(1)该实验的自变量是洗衣粉所含有的酶与污染物成分之间的对应关系，因此可用来探究酶的专一性。洗衣粉的用量、污染物的含量、水质及pH等都是无关变量。(2)本实验的目的是探究蛋白酶是否为蛋白质，加酶洗衣粉和普通洗衣粉的差异在于有没有蛋白酶，所以用双缩脲试剂对两种洗衣粉进行检测，如果含加酶洗衣粉的试管中出现紫色，而含普通洗衣粉的试管中未出现紫色，则说明蛋白酶为蛋白质，反之则不是。
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1．巧用数字“一、二、三、四、五”梳理蛋白质的结构与功能
“一个通式”指氨基酸的结构通式。
“二个标准”指组成蛋白质的氨基酸必须同时具备的标准有两个：一是数量标准，二是位置标准。
“三个数量关系”指蛋白质分子合成过程中的三个数量关系：脱去水分子数＝肽键数＝氨基酸数－肽链数。
“四个原因”指蛋白质分子结构多样性的原因有四个：氨基酸的种类不同、氨基酸的数量不同、氨基酸排列顺序不同、蛋白质的空间结构不同。
“五大功能”指蛋白质分子有5个功能：细胞的组成物质、催化作用、免疫作用、运输作用和调节作用。
2．蛋白质的结构层次
基本单位 氨基酸
化学结构 氨基酸脱水缩合形成多肽
空间结构 一条或多条肽链盘曲、折叠形成具有一定空间结构的蛋白质分子
3.蛋白质的结构和功能多样性的原因分析
分析角度 具体解释
蛋白质本身 氨基酸的数量、种类、排列顺序及肽链空间结构→结构多样性→功能多样性
遗传物质 千变万化的碱基对排列顺序→遗传信息的多样性→蛋白质的多样性
生物进化 千变万化的环境条件→通过自然选择保留适应环境的个体及个体内的蛋白质→个体的多样性和蛋白质的多样性
4.几种常见蛋白质的分布和功能
此部分经常借助某些具体的蛋白质从不同的角度进行命题，现举例如下：
名称 分布 功能
大多数酶 细胞内或细胞外 催化作用
载体蛋白 细胞膜 运输某些物质如离子、氨基酸等
某些激素(如生长激素、促甲状腺激素、胰岛素、胰高血糖素等) 内环境中 调节生命活动
抗体 内环境中 免疫作用
血红蛋白 红细胞内 主要运输氧气和部分二氧化碳
糖蛋白 细胞膜表面 保护、润滑、识别等作用
5.氨基酸的排列与多肽种类的计算
假若有A、B、C三种氨基酸，由这三种氨基酸组成多肽的情况可分为以下两种情形：
(1)A、B、C三种氨基酸，在每种氨基酸数目无限的情况下，可形成肽类化合物的种类：
形成三肽的种类：
形成二肽的种类：
(2)A、B、C三种氨基酸，且每种氨基酸只有一个的情况下，可形成肽类化合物的种类：
形成三肽的种类：
形成二肽的种类：
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第27讲　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、神经调节的结构基础和反射
1． 写出图中标号代表的含义
①感受器，②传入神经，③神经中枢，④传出神经，⑤效应器，⑥神经节(细胞体聚集在一起构成)。
2． 图中有3个神经元。
3． 直接刺激④，能够引起肌肉收缩，这属于反射吗？不属于。
[判一判]
1． 神经系统结构和功能的基本单位是反射弧，而神经调节的基本方式为反射
(　×　)
2． 反射弧完整就能形成反射 (　×　)
提示　反射发生必须具备两个条件：反射弧完整和一定条件的刺激。
3． 没有感觉产生，一定是传入神经受损伤；没有运动产生，一定是传出神经受损伤
(　×　)
提示　除传入神经受损伤不能产生感觉外，感受器和神经中枢受损伤也不能产生感觉；而无运动功能，反射弧的任一环节受损伤都能导致。
4． 感受器是指感觉神经末梢，效应器是指运动神经末梢 (　×　)
提示　效应器是指传出神经末梢及其所支配的肌肉或腺体。
5． 反射弧不完整就不能完成反应 (　×　)
提示　反射弧不完整，如传入神经损伤，刺激传出神经，效应器仍能反应，但该过程不叫反射。
二、兴奋在神经纤维上的传导
1． 传导形式：兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导。
2． 静息电位和动作电位
膜电位 产生原因
静息电位 外正内负 K＋外流
动作电位 外负内正 Na＋内流
3． 局部电流：在兴奋部位和未兴奋部位之间存在电位差，形成了局部电流。
4． 传导方向：双向传导。
三、兴奋在神经元之间的传递
1． 突触的结构
2． 突触间隙内的液体为组织液(填内环境成分)。
3． 兴奋在神经元之间单向传递的原因：神经递质只存在于突触前膜内的突触小泡中，只能由突触前膜释放，作用于突触后膜。
[解惑]　突触前膜和突触后膜是特化的细胞膜，其结构特点是具有一定的流动性，功能特性是具有选择透过性，与细胞膜的结构特点和功能特性分别相同。
四、神经系统的分级调节与人脑的高级功能
1． 识图完善各神经中枢的功能
2． 高级功能(连一连)
[解惑]　(1)V区和视觉中枢的区别在于后者发生障碍后看不见。
(2)H区与听觉中枢的区别在于后者发生障碍后听不见。
考点一　分析判断反射与反射弧
1． 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)，据图回答问题：
(1)正常机体内兴奋在反射弧中的传递方向是单向的。
(2)切断d、刺激b，会(会、不会)引起效应器收缩。
(3)兴奋在结构c和结构b中的传导速度相同(相同、不相同)。
(4)Ⅱ处发生的信号变化是化学信号→电信号。
2． 根据反射弧的结构与功能，确定下表中结构破坏对功能的影响
兴奋传导 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 神经元轴突末梢的特殊结构 内外界刺激的信息转变为神经的兴奋 既无感觉又无效应
感觉神经元 将兴奋由感受器传入神经中枢 既无感觉又无效应
调节某一特定生理功能的神经元群 对传入的兴奋进行分析与综合 既无感觉又无效应
运动神经元 将兴奋由神经中枢传至效应器 只有感觉无效应
传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体 对内外界刺激做出应答反应 只有感觉无效应
易错警示　与反射、反射弧有关的3点提示
(1)反射必须有完整的反射弧参与，刺激传出神经或效应器，都能使效应器产生反应，但却不属于反射。
(2)神经中枢的兴奋只影响效应器的效应活动，而不影响感受器的敏感性。
(3)非条件反射的完成可以不需要大脑皮层的参与，但条件反射的完成却必须有大脑皮层的参与。
1． 在用脊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
答案　C
解析　在熟知反射弧结构的前提下，应通过分析破坏前的实验现象推出存在的反射弧，通过破坏后的实验现象推出可能被破坏的反射弧结构，综合分析并得出结论。由表可知：破坏前，刺激左后肢和右后肢的反应一样，说明具有这样的反射弧：“左后肢→神经中枢→左后肢”、“左后肢→神经中枢→右后肢”、“右后肢→神经中枢→右后肢”、“右后肢→神经中枢→左后肢”。破坏缩腿反射弧在左后肢的部分结构后，刺激左后肢，左、右后肢都不出现收缩的现象，说明是感受器或传入神经受到损伤；刺激右后肢，左后肢无反应但右后肢能收缩，说明“右后肢→神经中枢→右后肢”的反射弧完整，而“右后肢→神经中枢→左后肢”的反射弧不完整，说明神经中枢之前的结构正常，左后肢不收缩说明破坏的是神经中枢之后的结构，即传出神经或效应器。
2． 如图是反射弧结构模式图，a、b分别是神经纤维上的刺激位点，甲、乙是分别置于神经纤维B、D上的电位计，可记录神经纤维上的电位变化；A为骨骼肌，C为神经中枢。下列有关说法不正确的是 (　　)
A．刺激a点会引起A的收缩，不属于反射活动
B．刺激b点，甲、乙两电位计都可记录到电位变化
C．若刺激a点，乙电位计不能记录到电位变化，表明反射弧的 某部位已经受损
D．刺激b点，会引起A的收缩，但E不会发生反应
答案　C
解析　图中的A～E分别代表的是效应器、传出神经、神经中枢、传入神经、感受器。反射是指在中枢神经系统参与下，动物体或人体对内外环境变化作出的规律性应答。刺激a点会引起A的收缩，但没有神经中枢C的参与，因此不属于反射活动。由于神经冲动在神经元之间只能单向传递，因此即使正常情况下刺激a点也不会引起乙电位计的变化和E发生反应。
技法提炼
1． 反射弧中传入神经和传出神经的判断
(1)根据是否具有神经节：有神经节的是传入神经。
(2)根据脊髓灰质内突触结构判断：图示中与“”相连的为传入神经，与“”相连的为传出神经。
(3)根据脊髓灰质结构判断：与前角(膨大部分)相连的为传出神经，与后角(狭窄部分)相连的为传入神经。
(4)切断实验法：若切断某一神经，刺激外周段(远离中枢的位置)，肌肉不收缩，而刺激向中段(近中枢的位置)，肌肉收缩，则切断的为传入神经，反之则为传出神经。
2． 感受器、传入神经或神经中枢被破坏后，产生的结果相同，但作用机理不同。
感受器被破坏后，无法产生兴奋；传入神经被破坏后，兴奋可以产生，但无法传导；神经中枢被破坏后，无法对兴奋进行分析和综合。
考点二　分析兴奋在神经纤维上的产生与传导
1． 分析下图所示的兴奋在神经纤维上的传导过程
2． 根据下图受刺激部位细胞膜两侧的电位变化曲线回答相关问题
a点——静息电位，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。
易错警示　与兴奋产生与传导有关的3点提示：(1)神经纤维上兴奋的产生主要是Na＋内流的结果，Na＋的内流需要膜载体(离子通道)，同时从高浓度到低浓度，故属于协助扩散；同理，神经纤维上静息电位的产生过程中K＋的外流也属于协助扩散。(2)兴奋在神经纤维上以局部电流或电信号的形式传导。(3)离体和生物体内神经纤维上兴奋传导的差别：①离体神经纤维上兴奋的传导是双向的。②在生物体内，神经纤维上的神经冲动只能来自感受器。因此在生物体内，兴奋在神经纤维上是单向传导的。
3． 如下图所示，当神经冲动在轴突上传导时，下列叙述错误的是 (　　)
A．丁区域发生K＋外流和Na＋内流
B．甲区与丙区可能刚恢复为静息电位状态
C．乙区与丁区间膜内局部电流的方向是从乙到丁
D．图示神经冲动的传导方向有可能是从左到右或从右到左
答案　A
解析　丁区域只能发生K＋外流或Na＋内流，不能同时发生K＋外流和Na＋内流。
4． 神经细胞在静息时具有静息电位，受到适宜刺激时可迅速产生能传导的动作电位，这两种电位可通过仪器测量。A、B、C、D均为测量神经纤维静息电位示意图，正确的是(　　)
答案　A
解析　静息状态下，神经纤维膜内带负电，膜外带正电，A项的一极在膜内，另一极在膜外，会产生电位差，形成电流，电流计偏转。B、C、D三项的两极同时在膜内或同时在膜外，测不到静息电位。
1． 膜电位的测量
(1)静息电位：灵敏电流计一极与神经纤维膜外侧连接，另一极与膜内侧连接(如图甲)，只观察到指针发生一次偏转。
(2)兴奋电位：灵敏电流计都连接在神经纤维膜外(或内)侧(如图乙)，可观察到指针发生两次方向相反的偏转。
2． 兴奋在神经纤维上的传导方向与局部电流方向的关系
(1)在膜外，局部电流的方向与兴奋传导方向相反。
(2)在膜内，局部电流的方向与兴奋传导方向相同。
考点三　分析兴奋在神经元之间的传递
1． 下图为突触的常见类型，据图连线。
2． 根据下图兴奋的传递过程，回答问题。
(1)过程：轴突→突触小泡→突触前膜→突触间隙→突触后膜。
(2)不同部位的信号转化形式
①突触小体：电信号→化学信号。
②突触后膜：化学信号→电信号。
3． 传递特点：单向传递。
易错警示　有关神经传递中的知识总结
(1)突触和突触小体的区别
①组成不同：突触小体是上一个神经元轴突末端膨大部分，其上的膜构成突触前膜，是突触的一部分；突触由两个神经元构成，包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。
②信号转变不同：在突触小体上的信号变化为电信号→化学信号；在突触中完成的信号转变为电信号→化学信号→电信号。
(2)有关神经递质归纳小结
神经递质是神经细胞产生的一种化学信息物质，对有相应受体的神经细胞产生特异性反应(兴奋或抑制)。
①供体：轴突末梢突触小体内的突触小泡。
②受体：与轴突相邻的另一个神经元的树突膜或细胞体膜上的蛋白质，能识别相应的神经递质并与之发生特异性结合，从而引起突触后膜发生膜电位变化。
③传递：突触前膜→突触间隙(组织液)→突触后膜。
④释放：其方式为胞吐，该过程的结构基础是依靠生物膜的流动性，递质在该过程中穿过了0层生物膜。在突触小体中与该过程密切相关的线粒体和高尔基体的含量较多。
⑤作用：与相应的受体结合，使另一个神经元发生膜电位变化(兴奋或抑制)。
⑥去向：神经递质发生效应后，就被酶破坏而失活，或被转移走而迅速停止作用，为下次兴奋做好准备。
⑦种类：常见的神经递质有：a.乙酰胆碱；b.儿茶酚胺类：包括去甲肾上腺素、肾上腺素和多巴胺；c.5 羟色胺；d.氨基酸类：谷氨酸、γ 氨基丁酸和甘氨酸，这些都不是蛋白质。
5． 下图是反射弧的局部结构示意图，刺激a点，(a点为两接线端之间的中点)，检测各位点电位变化。下列说法错误的是 (　　)
A．若检测到b、d点有电位变化，说明兴奋在同一神经元上是双向传导的
B．兴奋由c传导到e时，发生电信号→化学信号→电信号的转换
C．若c处无电位变化，可能是由于突触前膜释放的是抑制性神经递质
D．电流表①不偏转，电流表②可能偏转两次
答案　A
解析　在左侧第一个神经元上的a点给予一个刺激，兴奋将从a点传到b点，再传到d点，不能说明兴奋在同一神经元上是双向传导的。兴奋由c传到e时需要经过突触，在突触中发生电信号→化学信号→电信号的转换。突触前膜释放的神经递质有促进兴奋的，也有抑制兴奋的。由于a点位于电流表①两极的中央，兴奋同时传到两极，无电位差，故电流表不偏转，而传递到电流表②两极的时间不同，故可发生两次偏转。
6． 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酯酶的活性，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
答案　A
解析　因α－银环蛇毒的作用，使突触前膜释放的神经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。乙酰胆碱酯酶活性被有机磷农药抑制后，造成乙酰胆碱不能被清除，从而引起突触后神经元持续兴奋，出现肌肉僵直症状。
1． 兴奋传导与电流计指针偏转问题分析
(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递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，a点不兴奋，d点可兴奋，电流计只发生一次偏转。
2． 兴奋传导特点的设计验证
(1)验证兴奋在神经纤维上的传导
方法设计：电刺激图①处，观察A的变化，同时测量②处的电位有无变化。
结果分析：若A有反应，且②处电位改变，说明兴奋在神经纤维上的传导是双向的；若A有反应，而②处无电位变化，则说明兴奋在神经纤维上的传导是单向的。
(2)验证兴奋在神经元之间的传递
方法设计：先电刺激图①处，测量③处电位变化；再电刺激③处，测量①处的电位变化。
结果分析：若两次实验的测量部位均发生电位变化，说明兴奋在神经元间的传递是双向的；若只有一处电位改变，则说明兴奋在神经元间的传递是单向的。
3． 突触传递异常分析
(1)正常情况下：神经递质与突触后膜上受体结合引起突触后膜兴奋或抑制后，立即被相应酶分解而失活。
(2)异常情况：a.若某种有毒物质将分解神经递质的相应酶变性失活，则突触后膜会持续兴奋或抑制。b.若突触后膜上受体位置被某种有毒物质占据，则神经递质不能与之结合，突触后膜不会产生电位变化，阻断信息传导。
题组一　神经调节的结构基础
1． (2012·新课标全国卷，4)当人看到酸梅时唾液分泌会大量增加。对此现象的分析，错误的是 (　　)
A．这一反射过程需要大脑皮层的参与
B．这是一种反射活动，其效应器是唾液腺
C．酸梅色泽直接刺激神经中枢引起唾液分泌
D．这一过程中有“电—化学—电”信号的转化
答案　C
解析　看到酸梅时唾液会大量分泌，这是一种反射活动，唾液是由唾液腺分泌的，所以效应器是唾液腺。人看到酸梅时，联想到酸梅的味道，从而引起唾液分泌，需要大脑皮层的参与，但是酸梅的色泽并不能直接刺激神经中枢引起唾液分泌。该过程需要多个神经元参与，在相邻神经元的突触中将发生“电信号—化学信号—电信号”的转化。
2． (2012·新课标全国卷，30)肺牵张反射是调节呼吸的反射之一，图(a)为肺牵张反射示意图。该反射的感受器位于肺中。深吸气后肺扩张，感受器兴奋，神经冲动经传入神经传入脑干，抑制吸气，引起呼气。
回答下列问题：
(1)图(a)中a、b、c、d是反射弧的组成部分，a是__________，b是__________，c是__________，d是__________。
(2)人体要屏住呼吸必须受到图(a)中__________________的调控。
(3)图(a)中神经元①和②之间形成的突触[放大后的突触如图(b)所示]中，突触小体是神经元①的________________(填“轴突”、“树突”或“细胞体”)末端膨大形成的，突触后膜位于神经元②的______________(填“轴突”“树突”或“细胞体”)。
答案　(1)神经中枢　传入神经　传出神经　效应器
(2)大脑皮层　(3)轴突　细胞体
解析　理解反射弧的组成及分级调节机制是解题的关键。由图(a)及题干描述可知，该反射弧的感受器位于肺中，感受器接受刺激产生兴奋后，神经冲动沿传入神经(b)传导到脑干中的神经中枢(a)，再沿传出神经(c)传到效应器(d)，引起呼吸肌收缩，产生深吸气动作使肺扩张(引起呼气)。人体屏住呼吸是有大脑皮层参与的有意识的活动。图(b)中的突触小体是由上一神经元的轴突末梢膨大形成的，突触后膜是下一神经元的细胞体，形成了轴突—细胞体型突触。
题组二　兴奋在神经纤维上的传导
3． (2012·海南卷，15)关于人体神经细胞的叙述，正确的是 (　　)
A．神经细胞轴突末梢可形成多个突触小体
B．兴奋通过神经递质在突触处进行双向传递
C．神经细胞外Na＋内流是产生静息电位的基础
D．静息状态的神经细胞膜两侧的电位表现为内正外负
答案　A
解析　神经细胞轴突末梢可形成多个突触小体，与多个神经元的细胞体或树突构成多个突触，A项正确。由于神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜，故兴奋通过神经递质在突触处只能单向传递。神经细胞内K＋外流是产生静息电位的基础。静息状态的神经细胞膜两侧的电位表现为外正内负。
4． (2011·浙江理综，3)在离体实验条件下单条神经纤维的动作电位示意图如图所示。下列叙述正确的是 (　　)
A．a～b段的Na＋内流是需要消耗能量的
B．b～c段的Na＋外流是不需要消耗能量的
C．c～d段的K＋外流是不需要消耗能量的
D．d～e段的K＋内流是需要消耗能量的
答案　C
解析　a～b段为去极化过程，Na＋顺浓度梯度内流，方式为被动运输，不消耗能量，A项错误；b～c段Na＋继续内流，B项错误；c～d段为复极化过程，K＋外流即由高浓度流向低浓度，该过程不消耗能量，C项正确；d～e段K＋继续外流，D项错误。
题组三　兴奋在神经元之间的传递及相关综合应用
5． (2012·上海卷，24)Ca2＋能消除突触前膜内的负电荷，利于突触小泡和前膜融合，释放神经递质。若瞬间增大突触前膜对组织液中Ca2＋的通透性，将引起的效应是 (　　)
A．加速神经冲动的传递
B．使突触后神经元持续性兴奋
C．减缓神经冲动的传递
D．使突触后神经元持续性抑制
答案　A
解析　由题可知，瞬间增大突触前膜对组织液中Ca2＋的通透性后，Ca2＋在极短时间内消除前膜内的负电荷，突触小泡快速与突触前膜融合，释放神经递质，加快了神经冲动在突触间的传递速度，故A项正确。
6． (2012·山东理综，25)人手指意外触到蜡烛火焰，引起屈肘反射。其反射弧示意图如图。
(1)图中神经元a产生的兴奋在传入神经纤维上以________的形式进行传导。当神经冲动传到神经末梢时，引起突触前膜内__________释放神经递质，该递质与神经元b细胞膜上__________结合，使神经元b兴奋。神经元b的神经冲动进一步引起神经元c兴奋，最终导致屈肌收缩。
(2)图中M点兴奋时，此处神经纤维膜两侧的电位表现为__________。若N点受刺激产生兴奋，则在神经元b上______(填“有”或“无”)膜电位的变化，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)手指意外触到火焰引起局部皮肤红肿，是因为皮肤毛细血管舒张和通透性增加，______________________________引起组织间隙液体积聚。若手指伤口感染，可引起体液中吞噬细胞和杀菌物质抵御病菌侵害，此过程属于____________免疫。
答案　(1)局部电流(或电信号、神经冲动)　突触小泡　(特异性)受体　(2)内正外负　无　兴奋在神经元之间只能单向传递　(3)血浆中的蛋白质和液体渗出　非特异性
解析　(1)兴奋在神经纤维上以局部电流(或电信号、神经冲动)的形式传导。突触前膜内的突触小泡受到刺激后，释放神经递质，与突触后膜上的特异性受体结合，引起下一神经元兴奋。
(2)M点在静息电位时为内负外正，受刺激后变成动作电位，其膜两侧的电位变为内正外负。由图可知，手指皮肤内感受器产生的兴奋，经M(传入神经)传入脊髓，再由N(传出神经)传到效应器(屈肌和伸肌)。兴奋在神经元之间单向传递，可由b传到c，不能由c传到b，故刺激N点，c处可检测到兴奋，b处检测不到。
(3)毛细血管舒张和通透性增加会使血浆中的蛋白质和液体渗出。体液中的吞噬细胞和杀菌物质为人体的第二道防线，属于非特异性免疫。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
神经调节的结构基础 1、2、3、5
兴奋的传导与传递 4、6、7、8、9、10、11、12
综合应用与实验探究 13、14、15
1． 如图为反射弧结构示意图，下列说法中正确的是 (　　)
A．刺激③处，该处细胞膜电位变为外正内负
B．若从③处切断神经纤维，刺激④处，E不能产生反应
C．兴奋在①处神经纤维上传导速度较②处快
D．若在④处施加一较强电刺激，图中①～⑤处能测到兴奋的只有⑤
答案　C
解析　刺激③处，该处细胞膜出现动作电位，膜电位变为外负内正；④对应的是传出神经，若从③处切断神经纤维，刺激④处，E可以产生反应；②表示突触，兴奋在突触处的传递速度比在神经纤维上的传导速度慢；若在④处施加一较强电刺激，图中①～⑤处能测到兴奋的有③④⑤。
2． 如图表示某反射弧，若在S处给予一定强度的刺激，则 (　　)
A．引起的肌肉收缩叫做反射
B．兴奋在该神经元内只向神经中枢单方向传导
C．神经纤维膜内局部电流的方向与兴奋传导的方向一致
D．引起S处Na＋外流
答案　C
解析　S处位于传出神经上，刺激传出神经，引起的肌肉收缩没有经过完整的反射弧，不属于反射，故A错误；兴奋在该神经元内可向神经中枢方向和效应器方向双向传导，故B错误；神经纤维膜内局部电流的方向是从兴奋部位流向未兴奋部位，与兴奋传导方向一致，故C正确；神经纤维上受到一定刺激产生兴奋的部位，Na＋大量内流，故D错误。
3． 如图为某反射的反射弧结构示意图，相关叙述错误的是 (　　)
A．若在Ⅱ处给予足够强的有效刺激，则在a处可检测到电信号
B．在b处发生的信号转换为：电信号→化学信号→电信号
C．在b处突触前膜释放的神经递质作用于突触后膜后会被酶分解
D．在Ⅱ处施加有效刺激引起的屈肌收缩不属于非条件反射
答案　A
解析　由图中神经节可以判断，Ⅱ位于传出神经上，a位于传入神经上，传出神经受到刺激产生的兴奋不能传到传入神经上，所以刺激Ⅱ处，a处检测不到电信号，故A错误；图中b处为突触结构，兴奋在突触处传递时，信号转换为：电信号→化学信号→电信号，故B正确；神经递质只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜上，其发挥作用后立即被酶降解，故C正确；反射活动需要有完整的反射弧参与，在Ⅱ处施加有效刺激虽然能引起屈肌收缩，但由于没有经过完整的反射弧，所以不属于反射，故D正确。
4． 图1为细胞膜亚显微结构示意图，图2为突触结构示意图，下列叙述正确的是
(　　)
A．图1中Ⅰ侧为细胞膜内侧，Ⅱ侧为细胞膜外侧
B．脂质分子可优先通过细胞膜与图1中A密切相关
C．图2中E为突触后膜，F为突触前膜，C物质被释放出来依靠主动运输
D．图2中C为神经递质，C与D结合后，突触后膜电位可能会由外正内负变为外负内正
答案　D
解析　有糖蛋白的一侧为膜外侧，则Ⅰ侧为细胞膜外侧，Ⅱ侧为细胞膜内侧，故A错误。脂质分子优先通过细胞膜与图1中B(磷脂双分子层)密切相关，故B错误。图2中E为突触前膜，F为突触后膜，神经递质被释放依靠胞吐作用，故C错误。
5． (2012·浙江理综，4)下列关于神经肌肉(肌肉指骨骼肌)接点及其相关结构和功能的叙述，正确的是 (　　)
A．一个骨骼肌细胞中只有一个细胞核
B．神经肌肉接点的突触间隙中有组织液
C．突触后膜的表面积与突触前膜的相同
D．一个乙酰胆碱分子可使突触后膜产生动作电位
答案　B
解析　解答本题的关键是熟知神经元的结构及其功能。骨骼肌细胞一般较长，但受细胞核所能控制的细胞质体积的制约，一个细胞内常有上百个细胞核同时存在，A项错误；神经和肌肉接点构成突触，其突触前膜和突触后膜间隙的液体为组织液，B项正确；突触后膜的功能是接受神经递质，使肌肉收缩，与此功能相适应的是突触后膜向内部凹陷，以扩大与突触前膜的接触面积，C项错误；要使突触后膜产生兴奋，需要对其的刺激超过某一最小值，并非一个乙酰胆碱分子即可实现，D项错误。
6． 兴奋在两个神经元之间传递时，以下生理活动不会发生的是 (　　)
A．生物膜的融合和转化
B．钠、钾离子的跨膜运输
C．ATP的合成和分解
D．信号分子与突触前膜上受体的识别和结合
答案　D
解析　神经递质存在于突触小泡中，当神经递质释放进入突触间隙时，会发生突触小泡与突触前膜融合，此时突触小泡膜转化成突触前膜的一部分，该过程消耗ATP，而ATP每时每刻都在合成；神经递质识别和结合的受体位于突触后膜上。
7． 在如图所示的结构中，兴奋传导或传递的方向不能是 (　　)
A．①→② B．③→④
C．②→① D．④→③
答案　D
解析　兴奋在神经纤维上可以双向传导，即兴奋传导的方向可以是①→②，也可以是②→①；兴奋在突触中传递时，只能从突触前膜到突触后膜，即兴奋传递的方向只能是③→④，不能是④→③。
8． 如图为“神经—肌肉”连接示意图，以下分析不正确的是 (　　)
A．刺激图中的肌肉，电流表的指针将偏转2次
B．刺激M点引起的肌肉收缩不属于反射
C．兴奋传到突触后膜时发生的信号变化是电信号→化学信号
D．刺激N点电流表指针只发生1次偏转
答案　C
解析　该反射弧中，肌肉既是感受器又是效应器，刺激肌肉，电流表发生两次偏转，故A正确。刺激M点引起肌肉收缩的过程中，只有传出神经和效应器发挥了作用，感受器、传入神经和神经中枢没有参与，因此该过程不属于反射，故B正确。突触前膜释放的神经递质与突触后膜上的特异性受体结合，发生的信号变化是化学信号→电信号，故C错误。刺激N点，兴奋只能传到电流表的右侧电极，指针只能发生1次偏转，故D正确。
9． 以枪乌贼的粗大神经纤维作为实验材料，测定其受刺激后的电位变化过程。图中箭头表示电流方向，下列说法错误的是 (　　)
　
A．在a点左侧刺激，依次看到的现象的顺序是4、2、4、3、4
B．在b点右侧刺激，依次看到的现象的顺序是4、3、4、2、4
C．在a、b两点中央刺激，依次看到的现象的顺序是4、1、4
D．在a、b两点中央偏左刺激，依次看到的现象的顺序是4、3、4、2、4
答案　D
解析　刺激a、b两点中央偏左侧，a点先兴奋，膜外变为负电位，而b点还处于静息电位，即b点膜外为正电位，因此电流表先向左偏转；当兴奋传至a点左侧，未到b点时，a、b点膜外均为正电位，此时电流表指针处于中间位置；当兴奋传至b点时，a点为静息电位，膜外为正电位，b点处于兴奋状态，膜外为负电位，因此电流表指针向右偏转；当兴奋传至b点右侧，a、b两点都为静息电位，膜外为正电位。在a、b两点中央刺激，a、b两点同时处于兴奋状态即膜外同时为负电位，电流表指针不发生偏转；当a、b两点兴奋后，又同时恢复为静息电位，即膜外同时变为正电位，此时电流表指针处于中间位置。
10．将枪乌贼的巨大轴突置于体内组织液的模拟环境中，下列分析错误的是 (　　)
A．若减小模拟环境中Na＋浓度，则动作电位的峰值变小
B．若增大模拟环境中Na＋浓度，则刺激引发动作电位所需时间变短
C．若增加静息电位时膜对K＋的通透性，则静息电位的绝对值不变
D．若增大模拟环境中K＋浓度，则静息电位的绝对值变小
答案　C
解析　动作电位是由Na＋内流引起的，当细胞外Na＋浓度减小时，Na＋内流的数量相应减小，膜内外电位差将减小，动作电位的峰值变小，故A正确；当细胞外Na＋浓度增大时，相同时间内Na＋内流的数量相应增加，则刺激引发动作电位所需时间变短，故B正确；静息电位是由K＋外流引起的，若增加静息电位时膜对K＋的通透性，K＋外流的数量会增加，则静息电位的绝对值变大，故C错误；若增大模拟环境中K＋浓度，K＋外流在一定程度上受阻，则静息电位的绝对值变小，故D正确。
11．如图为突触结构模式图，对其描述正确的是 (　　)
A．a为树突末梢，构成突触小体
B．1中物质通过协助扩散释放到2中
C．2中的神经递质属于内环境的成分
D．在反射弧中信号传递方向是b→a
答案　C
解析　a为轴突末梢；1为突触小泡，其中的神经递质以胞吐的方式释放到突触间隙；2是组织液，属于内环境的成分；在反射弧中信号的传递方向是a→b，因为神经递质只能由突触前膜释放，然后作用于突触后膜上。
12．如图为人体神经元细胞模式图，据图分析不正确的是 (　　)
A．④中的物质属于神经递质，释放到⑤的方式是胞吐
B．A点属于神经元的轴突部分
C．若抑制该细胞的呼吸作用，将不影响神经兴奋的传导
D．若刺激A点，图中电流计B将发生2次方向相反的偏转
答案　C
解析　神经递质通过突触前膜到达突触间隙的方式是胞吐；兴奋在传导的过程中需要消耗细胞呼吸释放的能量；若刺激A点，图中电流计B将偏转2次，且方向相反。
13．下图为人体某一反射弧的示意图，a、b为置于神经细胞B和神经细胞D膜外的微型电流计F的两个微型电极，请据图回答问题。
(1)a处受刺激后，若规定细胞膜外表面为零电位，则细胞膜内表面的电位是________(填“正”“负”或“零”)电位。
(2)若从a处切断神经纤维，刺激b处，效应器________(填“能”或“不能”)产生反应，它________(填“属于”或“不属于”)反射。
(3)在反射弧中，决定神经冲动单向传递的结构是____________。
(4)如果在电极a处给予一适当的刺激，此时a、b之间会产生电流，其方向是________；在细胞A处给予一适当的刺激，电流计的指针能发生两次方向________(填“相同”或“相反”)的偏转。
答案　(1)正　(2)能　不属于　(3)突触　(4)b→a　相反
解析　(1)a处受刺激后，a处的电位由外正内负变成外负内正；若规定细胞膜外表面为零电位，则细胞膜内表面的电位是正电位。(2)A为感受器，E为效应器，兴奋可以从感受器向效应器传递；刺激b处，效应器能发生反应，但感受器(即皮肤细胞A)、神经中枢、传入神经并没有参与该过程，故该过程不属于反射。(3)兴奋在突触中的传递是单向的，因为神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜上。(4)a处受到刺激后，其电位由外正内负变成外负内正，而b处(未兴奋部位)的电位仍然是外正内负，电流的方向是从正电位流向负电位，故a、b之间会产生b→a的电流。在细胞A处给予一适当的刺激，当兴奋传至a处时，电流计的指针向右偏转；当兴奋传至b处时，电流计的指针向左偏转。
14．图甲表示三个通过突触连接的神经元，在a、b、c、d四处安放有灵敏电流计；图乙是神经元之间的突触结构。请回答下列问题：
(1)刺激图甲中箭头处，a、b、c、d各点可检测到膜电位变化的是________。
(2)图乙的结构保证了神经元之间兴奋的传递方向是单向的，原因是________________________________________________________________________。
(3)若某药物Y能抑制图乙所示突触的信号传递过程，则为了探究该药物的具体作用，请你写出一个研究课题的名称：___________________________________________。
答案　(1)b、c、d　(2)神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜　(3)药物Y分解神经递质从而阻断突触的信号传递(答案合理即可)
解析　(1)兴奋在离体的神经纤维上的传导是双向的，而在神经元之间是单向传递的，因此在图中箭头处施加一适宜刺激后，兴奋首先传到c处，然后依次是b处、d处。
(2)兴奋在突触处是由神经递质来传递的，神经递质只能由突触前膜释放，经突触间隙作用于突触后膜，故传递是单向的。
(3)拟定的课题名称要与题目所给信息相符。
15．如图是从蛙体内剥离出的某反射弧结构的模式图，其中甲表示神经中枢，乙、丙未知。神经元A、B上的1、2、3、4为4个实验位点。现欲探究神经元A是传出神经还是传入神经，结合所给器材完成以下内容。
材料：从蛙体内剥离出的某反射弧(反射弧结构未被破坏)。供选择仪器：剪刀，电刺激仪，微电流计。
(1)如果该反射弧的效应器为运动神经末梢及其连接的肌肉。探究神经元A是传出神经还是传入神经的方法步骤(只在神经元A上完成)：
①先用剪刀在神经元A的________________将其剪断；
②再用电刺激仪刺激神经元A上的实验位点________，若________________，则神经元A为传入神经，反之则为传出神经。
(2)如果在实验过程中要保证神经元A和神经元B的完整性，探究神经元A是传出神经还是传入神经的方法步骤(每个实验位点只能用一次)：
①将微电流计的两个电极分别搭在实验位点2和实验位点3的神经纤维膜外；
②用电刺激仪刺激实验位点________，若微电流计的指针偏转________次，则神经元A为传出神经；若微电流计的指针偏转________次，则神经元A为传入神经。该实验结果表明兴奋在神经元间传递的特点为________________，具有这种特点的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)①1、2之间　②1　无肌肉收缩现象
(2)②1　1　2(答“4　2　1”也可)　单向传递　神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜上
解析　(1)欲探究神经元A是传出神经还是传入神经(只在神经元A上完成)，可利用兴奋在反射弧中单向传递的特点。用剪刀在神经元A的实验位点1、2之间将其剪断，再用电刺激仪刺激神经元A的位点1，若肌肉无收缩现象，则表明神经元A为传入神经；若出现肌肉收缩，则表明神经元A为传出神经，乙为效应器(肌肉)。(2)若实验过程中要保证神经元A和神经元B的完整性，探究神经元A是传出神经还是传入神经，可将微电流计的两个电极分别搭在实验位点2和实验位点3的神经纤维膜外，通过观察微电流计指针的偏转次数进行判断。用电刺激仪刺激实验位点1，若指针偏转1次，表明兴奋不能传到位点3，则神经元A为传出神经；若指针偏转2次，表明兴奋可传到位点3，则神经元A为传入神经。由于神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜上，故兴奋在神经元间是单向传递的。
教师备课资源
1． 神经系统的分级调节和人脑的高级功能
结构名称 主要神经中枢 功能
脑 大脑 语言中枢、躯体运动中枢、躯体感觉中枢、视觉中枢、听觉中枢等 具有感知、控制躯体的运动及语言、学习、记忆和思维等方面的高级功能
小脑 维持身体平衡的中枢 维持身体平衡
脑干 呼吸中枢、心血管运动中枢 调节呼吸、心血管运动
下丘脑 体温调节中枢、水平衡的调节中枢和生物节律调节中枢 调节体温、水平衡、血糖平衡等
脊髓 调节躯体运动的低级中枢 受大脑的控制
2． 兴奋在神经纤维上的传导
(1)传导原理：静息时，膜外正电位、膜内负电位，经刺激后，转变为膜外负电位、膜内正电位，这样就与两侧的未兴奋部位形成了电位差，产生了局部电流，其流动方向是：膜外由未兴奋部位流向兴奋部位，膜内由兴奋部位流向未兴奋部位，这种局部电流可以刺激相邻的未兴奋部位产生兴奋，由此导致了兴奋在一条神经纤维上可以进行双向传导。
(2)传导过程：静息电位→刺激→电位差→电荷移动→局部电流→局部电流回路。
3． 兴奋在神经元之间的传递
(1)突触的常见类型
①从结构上来看：A轴突→细胞体，B轴突→树突，C轴突→轴突。②从功能上来看：突触分为兴奋性突触和抑制性突触。突触前神经元电信号通过突触传递，影响突触后神经元的活动，使突触后膜发生兴奋的突触称兴奋性突触，使突触后膜发生抑制的突触称抑制性突触。突触的兴奋或抑制，不仅取决于神经递质的种类，更重要的是取决于其受体的类型。
(2)传递过程：电信号→化学信号→电信号的转换过程。
(3)传递特点：①单向传递。递质只存在于突触小体的突触小泡中，与递质结合的受体 只存在于突触后膜上。②突触延搁性。兴奋在突触处的传递比在神经纤维上的传导要慢。这是因为兴奋由突触前神经末梢传至突触后神经元，需要经历递质的释放、扩散以及对突触后膜作用的过程，所以需要较长的时间(约0.5 ms)，这段时间就叫做突触延搁。③对某些药物敏感。突触后膜的受体对递质有高度的选择性，因此某些药物也可以特异性地作用于突触传递过程，阻断或者加强突触的传递。④对内环境变化的敏感性。突触对内环境的变化非常敏感，缺氧、二氧化碳增加或酸碱度的改变等都可以改变突触部位的传递活动。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第14讲　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.动物的受精过程(Ⅱ)。 4.实验：观察细胞的减数分裂。
一、减数分裂的概念
1． 适用范围：有性生殖的生物。
2． 特点：染色体复制一次，细胞分裂两次。
3． 结果：生殖细胞中染色体数目减半。
[判一判]
1． 只有进行有性生殖的生物，才能进行减数分裂 (　√　)
2． 精原细胞的形成过程为减数分裂 (　×　)
提示　精原细胞的形成过程为有丝分裂，精子(卵细胞)的形成过程为减数分裂。
3． 减数分裂过程中，染色体复制两次，分别在两次分裂的间期进行 (　×　)
二、精子和卵细胞的形成过程
1． 精子形成过程各期的对应特点(连一连)
巧记　细胞分裂方式的判断：有丝同源不配对，减Ⅱ无源难成对，联会形成四分体，同源分离是减Ⅰ。
2． 卵细胞的形成与精子形成的区别(判一判)
(1)卵细胞形成中，细胞质都是均等分配的 (　×　)
(2)卵细胞一经形成，不需要变形 (　√　)
(3)一个卵原细胞只能产生1个卵细胞，而一个精原细胞能形成4个精细胞
(　√　)
三、受精作用
1．概念：卵细胞和精子相互识别、融合成为受精卵的过程。
2．实质：精子的细胞核与卵细胞的细胞核融合。
3．结果：受精卵中染色体数目与体细胞相同，其中一半来自父方(精子)，另一半来自母方(卵细胞)。
[判一判]　(1)受精作用过程涉及到细胞膜功能之一——信息传递，并体现膜的结构特点——一定的流动性 (　√　)
(2)受精作用的实质是细胞融合，关键是精子核和卵细胞核的融合 (　√　)
(3)受精卵中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方 (　×　)
提示　染色体一半来自父方，一半来自母方；DNA一多半来自母方，因为细胞质中遗传物质全部来自母方，故表现为母系遗传。
(4)减数分裂和受精作用使亲子代体细胞中染色体数目维持恒定 (　√　)
(5)人的精子、卵细胞中只有23个DNA分子，受精卵中只有46个 (　×　)
提示　精子只含23个DNA，卵细胞大于23个，受精卵中大于46个，还有细胞质线粒体中含DNA。
(6)受精作用实现了基因重组，造成有性生殖后代的多样性 (　×　)
提示　基因重组只发生在减数第一次分裂前期的交叉互换和后期的自由组合中，受精作用未实现基因重组。
考点一　减数分裂过程图像的分析与比较
填充下表，比较减数第一次分裂与减数第二次分裂(以二倍体为例)
项目 减数第一次分裂 减数第二次分裂
分裂前是否复制 复制 不复制
起始细胞名称 初级性母细胞 次级性母细胞(第一极体)
染色体数目变化 2N→N(减半) N→2N→N(不变)
核DNA数目变化 4N→2N(减半) 2N→N(减半)
染色体主要行为 复制、联会、四分体(交叉互换)、同源染色体分离、非同源染色体自由组合 着丝点分裂，姐妹染色单体分开
同源染色体 含有(N对) 无
子细胞名称 次级性母细胞(第一极体) 精细胞、卵细胞(第二极体)
2． 减数分裂过程中染色体、核DNA和染色单体的数量变化柱形图如下(以二倍体生物的精子形成过程为例)：
(1)减数分裂过程中染色体数目变化
①染色体数目减半发生在减Ⅰ末期，原因是同源染色体分开，平均进入两个子细胞中造成的；减数第二次分裂染色体数的变化为N→2N→N。
②减Ⅱ后期染色体数、DNA数、染色单体数都与正常体细胞相同，但不同的是没有同源染色体。
(2)减数分裂过程中染色体/DNA变化规律及原因
1∶11∶21∶1
3． 绘出减数分裂过程中染色体、同源染色体对数、核DNA、每条染色体上DNA含量变化曲线
答案　
4． 减数分裂过程中不同时期的图像识别(二倍体生物2N＝4)
5． 推断细胞分裂与可遗传变异的关系
(1)基因突变发生于,DNA复制时
(2) 基因重组
(3)染色体变异发生于,减数分裂和有丝分裂过程中
6． 精子和卵细胞种类和数目的计算方法
(1)1个含n对等位基因的精原细胞，经过减数分裂后，能形成4个精子，2种类型。
(2)1个含n对等位基因的卵原细胞，经过减数分裂后，能形成1个卵细胞，1种类型。
(3)1个含n对同源染色体的生物体，经过减数分裂能形成2n种精子或卵细胞。
易错警示　减数分裂过程中的4个易混点
(1)同源染色体和非同源染色体
①同源染色体是指减数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1和2为一对同源染色体，3和4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，且在减数分裂过程中不配对的染色体。如图中的1和3、1和4、2和3、2和4分别是非同源染色体。
(2)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a和a′、b和b′、c和c′、d和d′。
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。
(3)联会和四分体
①联会：是指减数第一次分裂过程中(前期)同源染色体两两配对的现象。该时期已完成复制，染色单体已形成，但螺旋程度低，观察不到。
②四分体：联会后的每对同源染色体含有四条染色单体，叫做四分体。图中含有两个四分体，即四分体的个数等于减数分裂中配对的同源染色体对数。
(4)对交叉互换的理解要到位
①图示
②时期：减Ⅰ前期四分体时期。
③范围：同源染色体中非姐妹染色单体之间交换片段。
④交换对象：等位基因B—b交换。
⑤结果及意义：导致基因重组，产生多种配子，若不交换只产生AB、ab两种配子，若交换则可产生AB、ab(未换的染色单体)和Ab、aB(交换的结果)，产生可遗传变异。
1． 如图表示雄果蝇进行某种细胞分裂时，处于四个不同阶段的细胞(Ⅰ～Ⅳ)中遗传物质或其载体(①～③)的数量。判断下列有关图示信息表述的正误：
(1)能发生Ⅰ→Ⅱ或Ⅲ→Ⅳ的变化，期间易发生基因突变 (　　)
(2)在Ⅱ阶段的细胞内，①的数量始终都只是4 (　　)
(3)在Ⅳ阶段的细胞内，可能发生基因重组 (　　)
(4)在Ⅱ、Ⅳ阶段的细胞内，都可能含有两条Y染色体 (　　)
(5)Ⅱ代表初级精母细胞 (　　)
(6)②代表染色体 (　　)
(7)Ⅰ～Ⅳ中③的数量变化是1∶2∶2∶4 (　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)√
解析　细胞分裂过程中的遗传物质及载体指的是DNA、染色体和染色单体，由图可知，②在Ⅰ、Ⅲ阶段为0，应为染色单体，所以(6)错；①③始终存在，应为染色体和DNA，Ⅳ阶段中②(染色单体)出现且与③的数量相等(16)，则③为DNA，因此，①为染色体。由于有丝分裂过程中，染色单体只会在有丝分裂前期和中期存在，且对果蝇而言，有染色单体存在的时期，其染色单体数应为16，而图中Ⅱ阶段中染色单体数为8，这一现象只有减数第二次分裂过程中才会出现，因此，可以确定该阶段为减数第二次分裂，结合题干中提示为雄果蝇细胞的分裂可以确定该阶段的细胞为次级精母细胞；结合雄果蝇减数分裂各时期细胞的染色体、染色单体和DNA数可以确定Ⅳ阶段细胞(染色体、染色单体和DNA数为8、16和16)为初级精母细胞、Ⅲ阶段细胞(染色体、染色单体和DNA数为8、0和8)为精原细胞、Ⅰ阶段细胞(染色体和DNA数均为4)为精细胞。可据此确定，图示中细胞减数分裂的顺序为“Ⅲ→Ⅳ→Ⅱ→Ⅰ”。在此基础上，可对各个选项进行判断。(1)中，“Ⅰ→Ⅱ”的顺序有误且易于发生基因突变的阶段仅为Ⅲ→Ⅳ(不包括Ⅰ→Ⅱ)；(2)中，Ⅱ阶段的细胞染色体数目为4，而DNA和染色单体数目均为8，则可表示减Ⅱ前期和中期，此阶段时染色体数目不变化的只能是4；(3)中，Ⅳ阶段为减数第一次分裂，前期可因非姐妹染色单体的交叉互换而发生基因重组、后期可因非同源染色体的自由组合而发生基因重组；(4)中，在Ⅳ阶段，细胞内只会有一条Y染色体；③在图中Ⅰ～Ⅳ阶段时数量分别为4、8、8、16，所以比例为1∶2∶2∶4，则(7)对。
2． 图1表示细胞分裂的不同时期染色体数与核DNA数比例的变化关系；图2表示某动物处于细胞分裂不同时期的图像。请据图回答：
(1)图1中BC段形成的原因是____________，DE段形成的原因是______________。
(2)图2中________细胞处于图1中的CD段。
(3)图2中具有同源染色体的是____________细胞，乙细胞中的①和②组成____________________________，①和④是______________________________，甲细胞中有__________个染色体组。
(4)图2中丙细胞含有____________条染色单体，该细胞处于____________________期。
(5)图2中丁细胞的名称为____________________，如果丁细胞中的M为X染色体，则N一定是____________。若M的姐妹染色单体上出现等位基因，其原因是发生了________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)DNA复制　着丝点分裂　(2)丙、丁　(3)甲、乙、丙　一个染色体组　一对同源染色体　4　(4)8　减数第一次分裂后　(5)次级精母细胞　常染色体　同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换(基因重组)或基因突变
解析　(1)图1中的BC段因DNA的复制，使染色体和核DNA数量比由1变为1/2，DE段因着丝点的断裂，使染色体和核DNA的数量比由1/2变为1。(2)图1中的CD段表示一条染色体上有2个DNA分子，故与图2的丙、丁对应。(3)分析图2可知：图甲细胞处于有丝分裂的后期，图乙为精原细胞，图丙为初级精母细胞减数第一次分裂后期，图丁为次级精母细胞，所以含有同源染色体的是甲、乙和丙；乙细胞中的①和②为一组非同源染色体，是一个染色体组，①和④形态大小相同，但来源不同，为一对同源染色体，甲细胞内每一形态的染色体有4条，故有4个染色体组。(4)图丙同源染色体分离，处于减数第一次分裂的后期。(5)若姐妹染色单体上有等位基因，可能是由基因突变或四分体时期的非姐妹染色单体交叉互换引起的。
姐妹染色单体上出现等位基因的原因剖析
一定基因突变 一定交叉互换 两种可能
①体细胞——有丝分裂(例：根尖分生区细胞出现上述情况)②作用时期——间期③亲代基因型AA若出现上述情况 ①生殖细胞配子中出现一条染色体颜色有两种，例：绝大多数白色，只在头上带一小段黑色②作用时期——减Ⅰ前期 无前面任何提示，可两种情况同时考虑
考点二　比较减数分裂与有丝分裂
1． 填充下表，比较减数分裂与有丝分裂的过程
比较项目 减数分裂 有丝分裂
发生部位 卵巢、睾丸(精巢) 各组织器官
分裂次数 连续分裂两次 一次
子细胞名称 生殖细胞 体细胞
染色体复制次数和时期 1次；减数第一次分裂前的间期 1次；间期
子细胞染色体数目变化 减半，发生在减数第一次分裂完成时 不变
联会、四分体 出现 不出现
非姐妹染色单体交叉互换 有 无
同源染色体分离 有；发生在减数第一次分裂后期 无
着丝点分裂 减数第二次分裂后期 后期
子细胞间的基因组成 不一定相同 相同
2． 比较与判断染色体、DNA的变化模型
(1)建立染色体与DNA变化的数学模型
答案　
(2)染色体、DNA变化模型的判断技巧
3． 减数分裂与有丝分裂细胞图像的识别
(1)三个前期图的判断
判断步骤：
结果：A为有丝分裂前期，B为减数第一次分裂前期，C为减数第二次分裂前期。
(2)三个中期图的判断
判断步骤：
结果：A为有丝分裂中期，B为减数第二次分裂中期，C为减数第一次分裂中期。
(3)三个后期图的判断
判断步骤：
结果：A为有丝分裂后期，B为减数第二次分裂后期，C为减数第一次分裂后期。
易错警示　与细胞分裂图像有关的4个易错点
(1)只有正确地识别同源染色体，才能进行细胞分裂方式和所处时期的准确判定。
(2)该鉴别法仅适用于二倍体生物的细胞分裂。
(3)多倍体(如四倍体)减数分裂，子细胞中有同源染色体，可根据子细胞染色体数目减半推断是减数分裂。
(4)二倍体的单倍体(如玉米的单倍体)体细胞进行有丝分裂，子细胞中虽无同源染色体，但可根据子细胞内染色体数与母细胞相同推断为有丝分裂，如下图：
3． 甲图表示某高等雌性动物在进行细胞分裂时的图像，乙图表示该种生物的细胞内染色体及DNA相对含量变化的曲线图。根据此曲线和图示回答下列问题：
(1)甲图中的A、B分别处于什么分裂什么时期？A：________________________，B：________________________。
(2)乙图中8处发生的生理过程叫______________。
(3)乙图细胞内含有染色单体的区间是________和9～11，不含同源染色体的区间是________。
(4)若该生物体细胞中染色体数为20条，则一个细胞在4～5时期染色体数目为________条。
(5)同源染色体的分离发生在区间________。
(6)时期6与11的共同点是__________________________________________________
________________________________________________________________________。
(7)甲图中B细胞对应乙图中的区间是________________，形成的子细胞是________
________________________________________________________________________。
答案　(1)有丝分裂后期　减数第一次分裂后期　(2)受精作用　(3)1～6　5～8　(4)20　(5)3～4　(6)着丝点分裂，染色体分别向两极移动，且染色体数目加倍　(7)3～4　极体和次级卵母细胞
解析　(1)甲图中的A姐妹染色单体分开，同侧存在同源染色体，属于有丝分裂后期。B表示四分体分开，是减数第一次分裂后期。(2)乙图中曲线A表示DNA相对含量，曲线B表示染色体的相对含量。8处表示减数分裂形成的配子的染色体数目加倍，说明进行了受精作用。(3)减数第二次分裂后期和有丝分裂后期之前存在染色单体，即区间1～6和9～11存在染色单体，不含同源染色体的时期是减数第二次分裂过程及产生的生殖细胞中。(4)根据曲线可知4～5时期染色体数目为20条。(5)同源染色体的分离发生在减数第一次分裂后期，即区间3～4。(6)6和11的共同点是染色体在现在的基础上暂时加倍，都存在姐妹染色单体分开的情况。(7)甲图中的B是减数第一次分裂后期，染色体将要减半。因为是雌性动物，所以减数第一次分裂形成的是一个极体和一个次级卵母细胞。
4． 下列各图是依据细胞增殖过程中核DNA、染色体和染色单体等的变化而作的图像和曲线图。请据图回答下列问题：
(1)图一中细胞有丝分裂的先后顺序是______________。
(2)图二中表示有丝分裂过程中染色体数目变化、减数分裂过程中染色体数目变化和核DNA分子数变化的图分别是________________。
答案　(1)D→B→A→F　(2)④③②
解析　(1)图一中的有丝分裂图像为A、B、D、F，减数分裂图像为C、E，按照有丝分裂过程中染色体复制、着丝点排列在赤道板上、着丝点分裂、子染色体移向细胞两极等特征，可以确定有丝分裂图像的先后顺序为D→B→A→F。(2)有丝分裂过程中染色体数目只在分裂后期暂时加倍，其余时期数目不变，如图二中的④；减数分裂过程中染色体在减数第一次分裂后减半，在减数第二次分裂后期暂时加倍，然后又恢复到原来数目，如图二中的③；减数分裂过程中的核DNA复制一次，发生两次减半，如图二中的②。
1． 分裂图像的辨析
(1)对于分裂方式的判定，常采取“两看”分辨法(以二倍体生物为例)：
(2)各分裂时期图像的判定，则根据上述“两看”分辨法，再加上“姐妹染色单体的有无”及“染色体在细胞中的排列方式”等进行确定。染色体散乱排布为前期，向赤道板集中，即“排队”为中期，染色体移向两极，即“分家”为后期。
2． 根据图形判断有丝分裂与减数分裂的技巧
(1)看“染色体峰值”。染色体数目最大为4N的是有丝分裂；染色体数目最大为2N的是减数分裂。
(2)看“DNA复制和分裂次数”。斜线代表DNA复制，竖直下降代表细胞分裂完成。因此斜线出现1次，而竖直下降2次的为减数分裂；斜线出现1次，而竖直下降1次的为有丝分裂。
(3)看“结果”。分裂完成后，染色体或核DNA的数量与分裂前相等则为有丝分裂；若减半则为减数分裂。
实验十一　观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
1． 实验原理
蝗虫的精母细胞进行减数分裂形成精细胞，再形成精子。此过程要经过两次连续的细胞分裂。在此过程中，细胞中的染色体形态、位置和数目都在不断地发生变化，因而可据此识别减数分裂的各个时期。
2． 实验流程
(1)装片制作(同有丝分裂装片制作过程)
解离→漂洗→染色→制片。
(2)显微观察
易错警示　观察蝗虫减数分裂实验的2个注意点：(1)实验材料的选取：宜选用雄性个体生殖器官，其原因为：①雄性个体产生精子数量多于雌性个体产生卵细胞数量。②在动物卵巢内的减数分裂没有进行彻底，排卵时排出的仅仅是次级卵母细胞，只有和精子相遇后，在精子的刺激下，才继续完成减Ⅱ分裂。(2)精巢内精原细胞既进行有丝分裂，又进行减数分裂，因此可以观察到染色体数为N、2N、4N等不同的细胞分裂图像。
5． (2009·山东高考改编)人类遗传病发病率逐年增高，相关遗传学研究备受关注。根据以下信息回答问题：
小鼠是常被用于研究人类遗传病的模式动物。请填充观察小鼠细胞减数分裂的实验步骤：
供选材料及试剂：小鼠的肾脏、睾丸、肝脏，苏丹Ⅲ染液、醋酸洋红染液、健那绿染液，解离固定液。
(1)取材：用__________作实验材料。
(2)制片：①取少量组织低渗处理后，放在________________中，一定时间后轻轻漂洗。
②将漂洗后的组织放在载玻片上，滴加适量_________________________________。
③一定时间后加盖玻片，______________。
(3)观察：用显微镜观察时，发现几种不同特征的分裂中期细胞。若它们正常分裂，产生的子细胞是___________________________________________________________。
答案　(1)(小鼠)睾丸　(2)①解离固定液　②醋酸洋红染液　③压片(只要有压片的操作均可)　(3)次级精母细胞、精细胞、精原细胞
解析　观察减数分裂应选取生殖器官，本题应选取(小鼠)睾丸。制片过程为“解离→漂洗→染色→制片”。精原细胞通过有丝分裂实现自我增殖，通过减数分裂形成成熟生殖细胞，故中期细胞可能是有丝分裂中期、减Ⅰ中期、减Ⅱ中期。
1． 实验成功的关键——正确选用实验材料
如上题中的实验目的是“观察小鼠细胞减数分裂”，这就要求我们把解题的目标对准能进行减数分裂的细胞，在提供的“实验材料”中应选取小鼠的“睾丸”。
2． 明确装片制作环节，把握减数分裂各期特点
(1)临时装片制作应特别注意的几个关键环节
①为了更加清晰地观察染色体形态，在解离前，一般要对动物组织进行低渗处理，其目的是凭借反渗透作用使细胞膨胀，染色体铺展，同时可使粘附于染色体的核仁物质散开，以便能在一个平面上观察所有染色体形态。
②低渗处理后再进行解离固定，将细胞杀死并去除细胞之间的粘连物，使细胞彼此分开，经压片，细胞会彼此分散开，解离后进行漂洗，去除解离液对染色效果的影响，染色体容易被醋酸洋红(染)液或龙胆紫溶液染色，染色完成后进行制片并压片。(2)确定中期细胞的类型：睾丸内初级精母细胞进行减数分裂产生精子，精原细胞进行有丝分裂增加细胞数目。因此处于细胞分裂中期的细胞应该包括：减数第一次分裂中期、减数第二次分裂中期、有丝分裂中期，产生的子细胞分别是次级精母细胞、精细胞、精原细胞。
题组一　减数分裂的过程
1． 判断正误
(1)人类精子发生过程中，细胞中染色单体数最多可达92条(2010·江苏，21A) (　　)
(2)人类的一个精原细胞产生两个相同精子的概率最大为1/223(2010·江苏，21D)
(　　)
(3)果蝇的精细胞一定存在Y染色体(2008·上海，8B改编) (　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×
2． (2011·江苏卷，11)如图为基因型为AABb的某动物进行细胞分裂
的示意图。相关判断错误的是 (　　)
A．此细胞为次级精母细胞或次级卵母细胞
B．此细胞中基因a是由基因A经突变产生
C．此细胞可能形成两种精子或一种卵细胞
D．此动物体细胞内最多含有四个染色体组
答案　A
解析　此细胞中无同源染色体，处于减数第二次分裂，故可能为次级精母细胞或次级卵母细胞，也可能是极体，A项错误；因亲代基因型为AABb，无a基因，故细胞中染色体上的a基因只能是基因突变产生的，B项正确；此细胞若为次级精母细胞，则形成的两个精子是两种类型，若为次级卵母细胞，则形成一个极体和一个卵细胞，一个卵细胞只能是一种类型，C项正确；图示细胞含一个染色体组，故该动物体细胞中含两个染色体组，在有丝分裂的后期染色体数目加倍，则含有四个染色体组，D项正确。
3． (2012·江苏卷，8)观察到的某生物(2n＝6)减数第二次分裂后期细胞如
右图所示。下列解释合理的是 (　　)
A．减数第一次分裂中有一对染色体没有相互分离
B．减数第二次分裂中有一对染色单体没有相互分离
C．减数第一次分裂前有一条染色体多复制一次
D．减数第二次分裂前有一条染色体多复制一次
答案　A
解析　分析图示，细胞中姐妹染色单体分离，且移向细胞两极的染色体各有4条，结合题干该生物是体细胞含有6条染色体的二倍体，可判断该细胞移向两极的染色体比正常分裂时多一条，原因是在减数第一次分裂时，一对同源染色体没有分开，得到的两个次级性(精)母细胞中一个含有4条染色体，另一个含有2条染色体。其中含有4条染色体的次级性(精)母细胞的减数第二次分裂后期图像如题图所示。
题组二　减数分裂与有丝分裂综合
4． (2010·安徽卷，2)雄蛙的一个体细胞经有丝分裂形成两个子细胞(C1、C2)，一个初级精母细胞经减数第一次分裂形成两个次级精母细胞(S1、S2)。比较C1与C2、S1与S2细胞核中DNA数目及其贮存的遗传信息，正确的是 (　　)
A．DNA数目C1与C2相同，S1与S2不同
B．遗传信息C1与C2相同，S1与S2不同
C．DNA数目C1与C2不同，S1与S2相同
D．遗传信息C1与C2不同，S1与S2相同
答案　B
解析　有丝分裂产生的子细胞的DNA数目及其贮存的遗传信息是完全相同的；减数第一次分裂过程中会发生同源染色体的分离和非同源染色体的自由组合，所以初级精母细胞经减数第一次分裂后产生的两个次级精母细胞的DNA数目是相同的，但其贮存的遗传信息不一定相同。
5． (经典高考题)仅在减数分裂过程中出现，而有丝分裂过程中不出现的选项是(多选)
(　　)
A．分裂间期DNA复制与相关蛋白质合成
B．姐妹染色单体分离分别进入两个子细胞
C．联会后非姐妹染色单体发生部分DNA交换
D．同源染色体分开分别进入两个子细胞
答案　CD
解析　联会和同源染色体分开是减数分裂过程中特有的，因此选C、D项。
题组三　观察细胞的减数分裂
6． (2009·江苏卷，15)对性腺组织细胞进行荧光标记，等位基因A、a都被标记为黄色，等位基因B、b都被标记为绿色，在荧光显微镜下观察处于四分体时期的细胞。下列有关推测合理的是 (　　)
A．若这2对基因在1对同源染色体上，则有1个四分体中出现2个黄色、2个绿色荧
光点
B．若这2对基因在1对同源染色体上，则有1个四分体中出现4个黄色、4个绿色荧
光点
C．若这2对基因在2对同源染色体上，则有1个四分体中出现2个黄色、2个绿色荧
光点
D．若这2对基因在2对同源染色体上，则有1个四分体中出现4个黄色、4个绿色荧
光点
答案　B
解析　在减数第一次分裂时，同源染色体联会形成四分体。等位基因位于同源染色体上，若这2对基因在1对同源染色体上，由于经过了间期DNA的复制，则1个四分体中有2个A、2个a、2个B、2个b，即1个四分体中出现4个黄色、4个绿色荧光点。若这2对基因在2对同源染色体上，则1个四分体中只有A、a或者只有B、b，不能同时存在，所以只会出现4个黄色或者4个绿色荧光点。
7． (经典高考题)为了观察减数分裂各时期特点，实验材料选择恰当的是 (　　)
①蚕豆的雄蕊　②桃花的雌蕊　③蝗虫的精巢　④小鼠的卵巢
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
答案　C
解析　要想观察减数分裂的全过程，必须要求观察材料能够连续地完成减数分裂的过程且进行减数分裂的细胞数量多。蚕豆的雄蕊和蝗虫的精巢中的细胞能够完整地进行减数分裂且数量多；而桃花的雌蕊中和动物的卵巢中进行减数分裂的细胞数量很少，并且减数分裂过程不完整，不易观察到。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
减数分裂 1、2、3、12、13
减数分裂与有丝分裂综合 4、5、6、7、8
综合探究 9、10、11、14、15、16
1． 黑腹果蝇的常染色体上有一对等位基因：正常眼(E)对无眼(e)为显性。基因型为Ee的父本果蝇与基因型为ee的母本果蝇杂交，子代中出现了一只基因型为EEe的个体。在不考虑交叉互换和基因突变的前提下，基因未发生正常分离的细胞是 (　　)
A．初级精母细胞 B．初级卵母细胞
C．次级精母细胞 D．次级卵母细胞
答案　C
解析　减数第一次分裂后期同源染色体的分离导致等位基因的分离，减数第二次分裂的后期，着丝点的分裂导致相同基因的分离。产生了基因型为EEe的个体，应是精子的形成过程发生异常，在减数第二次分裂的后期两个相同的基因E没有分离，故基因未发生正常分离的细胞是次级精母细胞。
2． 一个基因型为TtMm(这两对基因可以自由组合)的卵原细胞，在没有突变的情况下，如果它所产生的卵细胞的基因组成为TM，则由该卵原细胞分裂产生的下列细胞中，基因组成表示正确的是 (　　)
A．减数第一次分裂产生的极体为TTMM，减数第二次分裂产生的极体为TM
B．减数第一次分裂产生的极体为tm，减数第二次分裂产生的极体为tm
C．减数第一次分裂产生的极体为tm，减数第二次分裂产生的极体为TM或tm
D．减数第一次分裂产生的极体为ttmm，减数第二次分裂产生的极体为TM或tm
答案　D
解析　一个基因组成为TtMm的卵原细胞产生了一个TM的卵细胞，那么其次级卵母细胞的基因组成为TTMM，第一极体的基因组成为ttmm，最终产生的1个卵细胞为TM，第二极体中有1个为TM,2个为tm。
3． 如图表示某哺乳动物体内一个正在进行分裂的细胞，下列有关叙
述正确的是 (　　)
A．该细胞存在于动物精巢中
B．在分裂间期发生过基因突变
C．该细胞在图示的分裂过程中染色体数目最多有8条
D．该细胞含有2个染色体组，分裂产生的生殖细胞的基因型有
2种
答案　B
解析　由图中细胞质的分配特点可确定该细胞为初级卵母细胞，故A错误。由左边两条染色体上的A(a)基因可推出该细胞在分裂间期发生过基因突变，故B正确。该细胞在图示的分裂过程中染色体数目最多有4条，故C错误。一个初级卵母细胞经过减数分裂只能形成一个卵细胞，产生的生殖细胞的基因型也只有1种，故D错误。
4． 如图表示某种动物细胞在生命活动中染色体的数目变化，据图判断，发生着丝点分裂的区段有 (　　)
A．A—B和K—L B．D—E和J—K
C．H—I和J—K D．D—E和K—L
答案　B
解析　根据题图中染色体数量变化曲线可知，细胞先后发生减数分裂、受精作用和有丝分裂。着丝点分裂会导致染色体数目加倍，如减数分裂的D—E段和有丝分裂的J—K段，H—I段染色体数目加倍的原因是受精作用。
5． 以下二倍体生物的细胞中含有两个染色体组的是 (　　)
①有丝分裂中期细胞　②有丝分裂后期细胞　③减数第一次分裂中期细胞　④减数第二次分裂中期细胞　⑤减数第一次分裂后期细胞　⑥减数第二次分裂后期细胞
A．①②③ B．①③⑤
C．①③⑤⑥ D．①④⑤⑥
答案　C
解析　分析二倍体生物有丝分裂过程中染色体数目的变化情况可知，有丝分裂后期染色体数目加倍，该时期细胞内含有4个染色体组，其他时期细胞内均含有2个染色体组；二倍体生物的细胞在减数第一次分裂时染色体数目不变，细胞内均有2个染色体组，而在减数第二次分裂的前期、中期，由于同源染色体的分离，细胞内只有1个染色体组，减数第二次分裂后期着丝点断裂，染色体数目暂时加倍，细胞内含有2个染色体组，故C正确。
6． 下列叙述中属于人体细胞有丝分裂与减数分裂共同特点的是 (　　)
A．正常情况下同一细胞形成的子细胞的基因型一定相同
B．分裂产生的子细胞均含有控制该生物生长发育的全部遗传信息
C．分裂过程中始终存在同源染色体
D．分裂过程中均可发生基因突变、基因重组和染色体变异
答案　B
解析　减数分裂形成的四个子细胞的基因型不一定相同；一个染色体组含有控制生物生长发育的全部遗传信息，有丝分裂产生的子细胞含有两个染色体组，减数分裂产生的子细胞含有一个染色体组；减数第二次分裂过程中无同源染色体；基因重组只能发生在减数第一次分裂过程中。
7． 下列哪一项不是动物细胞有丝分裂和减数分裂过程中均可发生的变化 (　　)
A．中心体发出星射线，形成纺锤体
B．非同源染色体之间发生自由组合
C．外界不利因素可导致染色体变异
D．存在染色体数目、染色单体数目、DNA分子数目之比为1∶2∶2 的时期
答案　B
解析　在动物细胞有丝分裂前期和减数第一次分裂前期及减数第二次分裂的前期，由细胞两极的中心体发出星射线，形成纺锤体，故A正确；非同源染色体之间的自由组合只发生在减数第一次分裂过程中，故B错误；外界因素可使有丝分裂和减数分裂过程中染色体的结构或数量发生异常，导致染色体变异，故C正确；有丝分裂的前期、中期和减数第一次分裂及减数第二次分裂的前期、中期都存在染色体数∶染色单体数∶DNA分子数＝1∶2∶2，故D正确。
8． C1、C2、C3、C4是某动物的4个细胞，其染色体数分别是N、2N、2N、4N，下列相关叙述错误的是 (　　)
A．C1、C2可能是C4的子细胞
B．C1、C3不一定是C4的子细胞
C．C1、C2、C3、C4可能存在于一个器官中
D．C1、C3、C4的核DNA分子比例可以是1∶2∶2
答案　A
解析　由C1、C2、C3、C4是某动物的4个细胞，其染色体数分别是N、2N、2N、4N可知，C1可能为减数第二次分裂前期、中期的细胞或减数分裂结束后形成的细胞，C2、C3的染色体数相同，但DNA数可能不同，C4为有丝分裂后期的细胞，故C1不可能是C4的子细胞，故A错误。
9． 下面甲图为某哺乳动物体细胞中部分染色体及其上的基因示意图，乙、丙、丁图为该动物的处于不同分裂时期的染色体示意图。下列叙述正确的是 (　　)
A．判断该动物是否为纯合子应选用另一雌性动物与其测交
B．乙细胞和丙细胞分裂时均可以发生基因重组
C．甲细胞产生的基因突变可通过卵细胞传递给子代
D．丁细胞产生的子细胞的基因组成是aB和aB
答案　C
解析　由图可知，乙为有丝分裂后期细胞，不会发生基因重组。丙为初级卵母细胞，处于减数第一次分裂后期，可发生基因重组，细胞质不均等分配，可判断该动物为雌性。丁为次级卵母细胞或第一极体，基因组成为AaBB，产生的子细胞的基因组成是AB和aB。
10．如图为某种动物的一个卵细胞的染色体组成示意图，下列分析错误
的是 (　　)
A．该细胞中所有的染色体可以看成一个染色体组
B．该种动物的体细胞中含有4对同源染色体
C．该动物的一个体细胞在有丝分裂中期含有8个DNA分子
D．该动物的一个原始生殖细胞在减数分裂过程中能形成4个四分体
答案　C
解析　该生物的体细胞中含有8个DNA分子，在有丝分裂中期则含有16个DNA分子。
11．若细胞分裂过程中一条染色体上DNA含量的变化情况如图所示。
下列有关该图的叙述，不正确的是 (　　)
A．a→b可表示DNA复制
B．b→c可表示有丝分裂前期和中期
C．c→d可表示染色体的着丝点分裂
D．d→e可表示减数第二次分裂全过程
答案　D
解析　d→e表示着丝点分裂后的一条染色体上含有一个DNA分子。而减数第二次分裂的前期和中期，一条染色体上含有两个DNA分子，其后期着丝点分裂后一条染色体上才只含有一个DNA分子。
12．一动物精原细胞在进行减数分裂过程中形成了4个四分体，则次级精母细胞中期染色体、染色单体和DNA分子数依次是 (　　)
A．4、8、8 B．2、4、8
C．8、16、16 D．8、0、8
答案　A
解析　1个四分体含一对同源染色体，4条染色单体，4个DNA分子，则含4个四分体的动物的体细胞和精原细胞中含有8条染色体。由精原细胞形成的初级精母细胞含8条染色体、16条染色单体、16个DNA分子。因初级精母细胞形成2个次级精母细胞的过程中，同源染色体分离，着丝点不分裂，染色体和DNA分子数都减半，所以形成的次级精母细胞在前、中期时含4条染色体、8条染色单体、8个DNA分子。
13．下列是有关细胞分裂的问题。图1表示细胞分裂的不同时期与每条染色体DNA含量变化的关系；图2表示处于细胞分裂不同时期的细胞图像，请据图回答：
　
(1)图1中AB段形成的原因是________________，该过程发生于细胞分裂间期的________期，图1中CD段形成的原因是___________________________________。
(2)图2中________细胞处于图1中的BC段，图2中________细胞处于图1的DE段。
(3)分析图2中的乙，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________________________。
答案　(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　次级卵细胞和第一极体
解析　(1)AB段DNA含量加倍是由于DNA复制形成的，有丝分裂间期分为G1、S、G2三个时期，G1期又称DNA合成前期，是RNA和蛋白质合成旺盛时期；S期是DNA完成复制的时期；G2期又称DNA合成后期，进行RNA和蛋白质合成；在中期时每条染色体含有2个DNA分子，后期时每条染色体含有1个DNA分子，这是由于着丝点分裂，由含有两条姐妹染色单体的染色体变成不含染色单体的染色体的缘故。(2)BC段表示每条染色体都含有2个DNA分子，图B中只有乙、丙两个图中每条染色体都含有2个DNA分子。DE段表示每条染色体只含有1个DNA分子，甲图中每条染色体只含1个DNA分子。(3)减数第一次分裂后期的特点是同源染色体分开，非同源染色体自由组合。这时期每条染色体都含有两条姐妹染色单体。乙图分裂产生的细胞是一大一小，大的细胞是次级卵母细胞，小的细胞是第一极体。
14．如图是某种生物的处于不同分裂时期的细胞示意图，请回答以
下问题：
(1)具有同源染色体的细胞有______________________________________________。
(2)A细胞经分裂形成的子细胞的名称是______________，此生物体细胞中的染色体最多为________条。
(3)上述细胞示意图中，移向细胞两极的遗传物质一定相同的是________________。(不考虑基因突变和交叉互换)
(4)可能发生基因重组的细胞是________________，B时期染色体的行为特点是______________________________________________________________________。
(5)如果该生物是雌性，可观察到这些分裂图像的部位是__________________，D细胞的名称是________________，初级卵母细胞、次级卵母细胞和卵细胞之间的DNA含量比例为____________。
答案　(1)A、B、C、E　(2)体细胞　8　(3)A、D
(4)B、E　同源染色体分离，非同源染色体自由组合
(5)卵巢　第一极体　4∶2∶1
解析　图中A、B、C、D、E五个细胞依次处于有丝分裂后期、减数第一次分裂后期、有丝分裂中期、减数第二次分裂后期、减数第一次分裂前期(四分体时期)。具有同源染色体的细胞有A、B、C、E。有丝分裂产生的子细胞为体细胞，在有丝分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍，此时体细胞中染色体数目最多。在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期，着丝点分裂，姐妹染色单体分开，移向细胞两极的遗传物质相同(不考虑基因突变和同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换)。基因重组发生在减数第一次分裂前期和后期。在雌性动物的卵巢中既可以观察到有丝分裂，又可以观察到减数分裂；D细胞的细胞质均等分裂，为第一极体；初级卵母细胞、次级卵母细胞和卵细胞的DNA含量分别为8、4和2。
15．下列两图分别为某种动物细胞分裂过程中的坐标图和细胞图。请据图回答下列问题：
(1)图甲中的②为______________________数目变化；b阶段为________分裂过程；c阶段中除了包括有丝分裂过程外，还包括________________过程。
(2)图乙中D的子细胞的名称是_____________________________________________。
(3)图乙中B的上一个时期对应图甲中__________段；C对应图甲中____________________段。(用图中字母表示)
(4)在图甲中，如果在A点时将全部核DNA用放射性同位素标记，而分裂过程中所用的原料不含放射性同位素，则在GH段可检测到有放射性的脱氧核苷酸链占全部核苷酸链的________。
答案　(1)染色体　减数　受精作用　(2)精细胞或(第二)极体　(3)GH　CD和MN　(4)25%(或1/4)
解析　(1)由图甲曲线特征可直接判断出a、b、c分别代表有丝分裂过程中核DNA(加倍一次，减半一次)的变化、减数分裂过程中核DNA(加倍一次，减半两次)的变化、受精作用和有丝分裂过程中细胞中染色体数目的变化。(2)图乙中D的细胞质分配均等，且着丝点断裂之前同源染色体已经分开，故其子细胞为精细胞或(第二)极体。(3)图乙中B处于减数第一次分裂中期，上一个时期为减数第一次分裂前期，对应图甲中GH段；C为有丝分裂中期，对应图甲中的CD和MN段。(4)根据DNA半保留复制的特点，EF时期的细胞的每个核DNA分子都是一条链带放射性同位素标记，一条链不带放射性同位素标记。在FG时期，核DNA又复制一次，以带放射性同位素标记的链为模板形成的DNA都是一条链带放射性同位素标记，一条链不带放射性同位素标记；而以不带放射性同位素标记的链为模板形成的DNA的两条链都不带放射性同位素标记，故在GH段可检测到有放射性的脱氧核苷酸链占全部核苷酸链的1/4。
16．下图甲表示人体细胞正常分裂过程中不同时期细胞内染色体、染色单体和DNA含量的关系(Ⅰ～Ⅴ未按分裂顺序排列)，图乙表示细胞分裂示意图(部分染色体)。请分析回答下列问题：
　
(1)图甲中c柱表示______________________。
(2)据图乙分析，A、C细胞分别对应图甲中的__________时期，A细胞有________个染色体组，B细胞中1、2染色体所含的基因不同的原因是______________________。
(3)图甲中，____________(用图中字母表示)时期对应的细胞内一定不存在同源染色体。
(4)一对夫妇，妻子表现正常，丈夫患色盲，生了一个染色体组成为XXY，且患色盲的儿子。可能原因是父亲产生精子时图甲中的________时期发生异常，该变异类型称为________________。
答案　(1)染色单体　(2)Ⅲ、Ⅳ　4　发生了基因突变或交叉互换　(3)Ⅳ、Ⅴ　(4)Ⅱ　染色体(数目)变异
解析　(1)图甲中Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ不含c，可确定c为染色单体。(2)图乙中A、C细胞分别处于有丝分裂后期和减数第二次分裂中期，分别对应图甲中的Ⅲ和Ⅳ；A细胞中有4个染色体组；B细胞中1、2染色体是由着丝点分裂，姐妹染色单体分离形成的，所含的基因不同的原因可能是基因突变，也可能是四分体时期发生了同源染色体的交叉互换。(3)图甲中，Ⅳ表示减数第二次分裂的前期、中期，Ⅴ表示减数第二次分裂的末期，细胞内一定不存在同源染色体。(4)丈夫患色盲，基因型可用XaY表示，儿子也患色盲，基因型为XaXaY，可能原因是父亲产生精子时，在减数第一次分裂后期(对应图甲中的Ⅱ时期)同源染色体未分离，该变异类型称为染色体数目变异。
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1． 精子、卵细胞形成过程(以动物为例)的异同点
(1)不同点：①细胞质分配是否均等；②是否变形；③结果：1个精原细胞→4个有功能的精子，1个卵原细胞→1个卵细胞(三个极体退化消失)。
(2)相同点：减数分裂过程中染色体的特殊行为完全一样，表现在：①减Ⅰ前期同源染色体联会，形成四分体；②四分体时期，可发生交叉互换；③减Ⅰ后期同源染色体分离，非同源染色体自由组合(这是基因分离定律、自由组合定律的细胞学基础)；④减Ⅰ完成，染色体数目减半；⑤减Ⅱ的主要特点都是着丝点分裂，姐妹染色单体分开。
2． 细胞分裂过程中异常细胞形成的原因分析
(1)体细胞是AABB纯合类型
①若形成的子细胞是AAAABB，则形成原因是有丝分裂过程中姐妹染色单体未分开。
②若形成的子细胞是AAB类型，则形成原因是减数分裂过程中，同源染色体未分离或姐妹染色单体未分开。
(2)体细胞是AaBb杂合类型
①若形成的子细胞是AAaaBb，则形成原因是有丝分裂过程中姐妹染色单体未分开。
②若形成的子细胞是AaB或Aab或ABb或aBb类型，则形成原因是减数分裂过程中，同源染色体未分离。
③若形成的子细胞是AAB或AAb或ABB或aBB或aaB或aab或Abb或abb类型，则形成原因是减数分裂过程中，姐妹染色单体未分开。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第28讲　通过激素的调节　神经调节与激素调节的关系
[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应用(Ⅱ)。
3.体温调节、水盐调节和血糖调节(Ⅱ)。
4.神经、体液调节在维持稳态中的作用(Ⅱ)。
5.实验：模拟尿糖的检测。
一、激素调节的发现
1． 促胰液素的发现
(1)沃泰默观点：胰腺分泌胰液只受神经调节。
(2)斯他林和贝利斯的假设：在盐酸的作用下，小肠黏膜可能产生了能促进胰腺分泌胰液的化学物质。
(3)实验验证过程
提取液注入,静脉―→促进胰腺分泌胰液
(4)激素调节：由内分泌器官(或细胞)分泌的化学物质进行的调节。
2． 人体内主要内分泌腺及分泌的激素(连一连)
[解惑]　(1)激素既不组成细胞结构，又不提供能量，也不起催化作用，只起调节作用。
(2)胰腺既有外分泌部——分泌胰液，含各种消化酶；又有内分泌腺——胰岛分泌调节血糖的激素。
(3)体液调节并非激素调节：在体液调节中，激素调节起主要作用，但不是唯一的，如CO2、H＋等对生命活动的调节也属于体液调节。
二、激素调节的实例
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胰岛素和胰高血糖素。
2． 甲状腺激素分泌的分级调节
3． 激素调节的特点(判一判)
(1)激素和酶都具有专一性和高效性 (　×　)
(2)激素都需要体液的运输 (　√　)
(3)激素具有专一性，每种激素只能作用于一种靶器官或靶细胞 (　×　)
(4)激素的作用是调控代谢，而且作用完后就会被灭活 (　√　)
三、体温调节和水盐调节
1． 体温调节
(1)人体热量的主要细胞中有机物的氧化放能。
(2)主要的产热器官：骨骼肌和肝脏。
(3)炎热环境中体温调节的效应器：汗腺、毛细血管等。
2． 水盐调节
(1)调节中枢：下丘脑。
(2)调节途径
①渴感的产生与饮水：下丘脑渗透压感受器→大脑皮层→产生渴感，主动饮水。
②水分的重吸收：下丘脑渗透压感受器→垂体释放,抗利尿激素作用于,肾小管、集合管重吸收水,尿量减少。
四、神经调节与体液调节的关系
1． 二者的比较
(1)写出二者的作用途径
神经调节：反射弧；体液调节：体液运输。
(2)写出二者的反应速度及作用范围
神经调节：迅速，准确、比较局限；
体液调节：较缓慢，较广泛。
2． 二者的关系
(1)不少内分泌腺本身直接或间接地受中枢神经系统的调节。
(2)内分泌腺所分泌的激素也可以影响神经系统的发育和功能。
考点一　设计与评价——与腺体相关的实验
1． 甲状腺和甲状腺激素、性腺和性激素
(1)常用实验方法是切除法、饲喂法、注射法。
(2)如：探究甲状腺、甲状腺激素的生理作用实验
组别 动物 实验处理 观察指标
实验组 ① 幼小动物 切除甲状腺 幼小动物生长发育情况
② 切除甲状腺＋注射甲状腺激素
对照组 ③ 幼小动物 不作任何处理 幼小动物生长发育情况
④ 只切开皮肤不切除甲状腺
注意　实验动物选取分组时，要选取生长发育状况相同的，且饲养时其他条件要一致。
2． 生长激素和垂体，胰岛素、胰高血糖素和胰岛(胰腺)
(1)常用实验方法是切除法、注射法。
(2)如：探究胰岛素对动物血糖调节的影响
组别 实验动物 实验处理 观察指标
实验组 饥饿处理的小鼠 连续注射一定量胰岛素 小鼠生活状况
对照组 ① 饥饿处理的小鼠 连续注射一定量胰岛素→出现低血糖症状→补充糖类 小鼠生活状况
② 不注射胰岛素，定期补充糖类
3． 其他激素的实验设计可参考上述实验进行。注意能够口服、饲喂的激素只有甲状腺激素和性激素等小分子物质，大分子的多肽(蛋白质)类激素，如：各种促激素、生长激素、胰岛素等只能注射。
易错警示　动物激素化学本质的归纳
(1) 多肽和蛋白质类激素
(2)氨基酸衍生物：甲状腺激素、肾上腺素。
(3)固醇类激素：性激素。
1． 如图所示为有关腺体和激素对蛙发育过程的影响。图中①②③分别代表三种激素。发育过程大致分为两个阶段，前20 d蝌蚪的下丘脑、垂体和甲状腺都尚未成熟，后20 d逐渐成熟。下列有关叙述正确的是 (　　)
A．前20 d中①②③的含量都比较低，并在此期间都逐渐增加
B．用含碘丰富的饲料持续喂养蝌蚪，可使蝌蚪早于20 d发育成小型成蛙
C．若蝌蚪切除了垂体后不能发育成蛙，说明促甲状腺激素的功能是促进发育
D．切除成蛙的垂体，甲状腺可能出现萎缩，①②③的含量都会减少
答案　A
解析　分析图可知，①表示下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素，②表示垂体分泌的促甲状腺激素，③表示甲状腺分泌的甲状腺激素。由题干可知，前20 d下丘脑、垂体、甲状腺发育不成熟，各自分泌的激素较少，由图示知，6～20 d内蝌蚪形态在发生改变，即蝌蚪在不断发育，所以①②③的分泌都逐渐增加，故A正确；甲状腺激素的合成受到下丘脑、垂体的调控，前20 d下丘脑、垂体、甲状腺发育不成熟，故碘增加不能使甲状腺激素合成量增加，因此不可能使蝌蚪提前发育成小型成蛙，故B错误；由图示知，②促甲状腺激素的作用是促进甲状腺合成和分泌甲状腺激素，甲状腺激素的作用是促进发育，故C错误；切除垂体，缺少促甲状腺激素，甲状腺可能出现萎缩，甲状腺激素的分泌量减少，但由于反馈调节，①的含量会增加，故D错误。
2． 某研究人员成功找到了一种适宜口服治疗糖尿病的小分子(Boc5)。现用一些各项条件都适宜的糖尿病小鼠进行一项验证性实验，实验分成甲、乙、丙、丁4组，实验前测定4组小鼠(空腹)的血糖含量分别为a1、b1、c1、d1(四组数据大致相同)，下表表示4组小鼠分别给予不同处理，一段时间后测定的血糖含量。下列对四组实验前后血糖含量的比较可能不合理的是 (　　)
组别 甲组 乙组 丙组 丁组
实验组别 在饲料中添加普通胰岛素饲喂 在饲料中添加Boc5饲喂 注射普通胰岛素药物 注射Boc5
一段时间后测定的血糖含量 a2 b2 c2 d2
A．a2答案　A
解析　依据题干中提供的信息，4组小鼠的初始数据大致相同，这样就可推知，实验的结果就是因实验处理而产生的。分析表中的信息：甲组添加普通胰岛素饲喂，由于胰岛素是一种蛋白质分子，食后易被分解，但因饲喂了饲料，故a2>a1，选项A错；由于Boc5是一种小分子，所以注射与口服同样能起效果，故B、D正确；用普通胰岛素药物治疗糖尿病时只能是注射，使血糖含量降低，故C正确。
常见激素的名称及靶器官(细胞)
激素名称 靶器官(或靶细胞)
甲状腺激素 几乎全身组织细胞
促甲状腺激素释放激素 垂体
促甲状腺激素 甲状腺
抗利尿激素 肾小管、集合管
胰岛素 几乎全身组织细胞
胰高血糖素 主要作用于肝脏细胞
考点二　构建血糖调节、甲状腺激素的分级调节、体温调节、水盐调节的模型
一、构建血糖调节模型
易错警示　与血糖调节有关的4点提示与归纳：(1)血糖平衡的调节为神经—体液调节，其中神经调节通过体液调节发挥作用。(2)胰岛素是唯一能降低血糖浓度的激素，但使血液浓度升高的激素并不仅有胰高血糖素，还有肾上腺素。胰岛素与胰高血糖素之间是拮抗作用，胰高血糖素与肾上腺素之间是协同作用。(3)下丘脑作用于胰岛细胞是通过有关神经实现的，并不是通过促激素释放激素实现的。(4)糖尿病病因图解
3． 激素作为一种化学信使，能把某种调节的信息由内分泌细胞携带至靶细胞。下图表示影响血糖调节的因素及激素发挥作用的过程。有关叙述正确的是 (　　)
①分泌的刺激X最可能是血糖含量升高　②刺激X→a→下丘脑→b→胰岛A细胞是体液调节　③激素可以使靶细胞原有的生理活动发生变化　④靶细胞接受激素刺激后，促使肝糖原分解及非糖物质转化为血糖
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
答案　B
解析　①分泌的刺激X最可能是血糖含量降低；②刺激X→a→下丘脑→b→胰岛A细胞是神经—体液调节；③激素可以使靶细胞原有的生理活动发生变化；④靶细胞接受激素刺激后，促使肝糖原分解及非糖物质转化为血糖。
4． 如图表示人体血糖调节的部分生理过程，图中X、Y表示物质，①表示过程。请回答：
(1)正常人的血糖含量范围为________ g/L。
(2)当血糖浓度上升时，下丘脑中的葡萄糖感受器接受刺激产生兴奋，最终作用于胰岛B细胞，使其分泌[X]________增多，此过程属于__________调节，胰岛属于该反射弧中的________；当血糖浓度降低到一定程度时，反过来经过程①使胰岛B细胞的活动减弱，这一调节方式称为________调节。同时，胰岛A细胞分泌[Y]____________________增加，从而提高血糖含量，维持血糖平衡。
(3)研究表明，Ⅰ型糖尿病的病因是免疫系统对胰岛B细胞进行攻击造成胰岛B细胞受损，此疾病属于免疫异常中的____________病。由于胰岛B细胞受损，患者体内X的含量________，使组织细胞对葡萄糖的__________________减弱，导致血糖升高并出现尿糖。
答案　(1)0.8～1.2　(2)胰岛素　神经　效应器　(负)反馈　胰高血糖素　(3)自身免疫　减少　摄取、利用和储存
解析　(1)正常人的血糖含量范围是0.8～1.2 g/L。
(2)血糖浓度升高，下丘脑中的葡萄糖感受器接受刺激产生兴奋，最终作用于胰岛B细胞，使其分泌胰岛素增多，这一过程属于神经调节。使血糖浓度升高的激素是胰高血糖素，由胰岛A细胞分泌。
(3)免疫系统攻击自身细胞引起的疾病，属于自身免疫病。胰岛B细胞受损，分泌的胰岛素量减少，使组织细胞对葡萄糖的摄取、利用和储存减弱，导致血糖升高并出现尿糖。
1． 血糖的“三来”和“三去”
(1)“三来”——食物消化吸收、肝糖原分解、非糖物质转化；(2)“三去”——氧化分解、合成糖原、转化非糖；(3)主要“来去”路：消化吸收与氧化分解。肝糖原可以分解成葡萄糖进入血液，而肌糖原不行。
2． 人体饭后三曲线变化解读
人体饭后血糖、胰高血糖素、胰岛素三者之间的相对变化关系如图所示。由曲线可知：
(1)血糖浓度高时，可降低血糖浓度的胰岛素含量增加，而可升高血糖浓度的胰高血糖素含量相对较低。
(2)当血糖浓度较低时，胰高血糖素含量增加。
(3)胰岛素和胰高血糖素相互协调，共同维持血糖平衡。
3． 影响胰岛素和胰高血糖素分泌调节的因素
激素名称 分泌调节的影响因素
胰岛素 血糖浓度升高；胰高血糖素可直接刺激胰岛B细胞分泌胰岛素，又可通过提高血糖浓度而间接促进胰岛素的分泌；下丘脑通过有关神经的作用，促进或抑制胰岛素的分泌
胰高血糖素 血糖浓度降低；胰岛素可直接作用于胰岛A细胞，抑制胰高血糖素的分泌，也可通过降低血糖浓度而间接促进胰高血糖素的分泌；下丘脑通过有关神经的作用，促进或抑制胰高血糖素的分泌
4． 反馈调节
(1)分类：正反馈调节与负反馈调节。(2)正反馈：加强并偏离静息水平，如血液凝固、排尿排便、胎儿分娩等。(3)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。
二、构建甲状腺激素分级调节模型
易错警示　激素分级调节的3点提示：(1)大量注射促甲状腺激素释放激素，促甲状腺激素和甲状腺激素分泌量都增加；大量注射促甲状腺激素，甲状腺激素分泌量增加，促甲状腺激素释放激素分泌量减少；大量注射甲状腺激素，促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素分泌量都减少。(2)甲状腺激素的分级调节，也存在反馈调节机制。(3)性激素和肾上腺皮质激素的分泌存在着与甲状腺激素相似的分级调节机制。
5． 下图是甲状腺激素分泌调节示意图。下列与该图有关的叙述正确的是 (　　)
A．寒冷会促使X分泌激素a
B．Y除能分泌激素b外，还能分泌生长激素以及多种促激素，因而是机体调节内分泌活动的枢纽
C．缺碘地区的人的血糖中激素b含量低于正常值
D．Z结构的活动只受Y结构的控制
答案　A
解析　B项中下丘脑(X)才是内分泌活动的调节枢纽；缺碘甲状腺激素合成减少，通过负反馈调节使X、Y活动加强，a、b增多，引起甲状腺肿大；同时Z除受Y的控制外，还受神经控制和碘的影响。
6． 如图为人体内甲状腺激素分泌调节示意图，①②③分别表示一种激素，则以下叙述正确的是 (　　)
A．当某人从炎热环境进入寒冷的环境中时，①的分泌减少，③的分泌增加
B．切除垂体后，①的分泌会增加，③的分泌会立即停止
C．当人体缺碘时①和②的浓度都高于正常水平
D．给某人注射③，反馈调节会使①和②的分泌增加
答案　C
解析　图中为人体内甲状腺激素分泌的分级调节过程。当某人从炎热环境进入寒冷的环境中时，①(促甲状腺激素释放激素)的分泌增加，③(甲状腺激素)的分泌也增加；切除垂体后，促甲状腺激素迅速减少，甲状腺激素的分泌也会减少，促甲状腺激素释放激素的分泌增加；给某人注射③(甲状腺激素)后，其含量增加，通过反馈调节使①和②的分泌减少。
技法提炼
激素分泌的调节方式
1． 神经调节模式案例
有关神经,
在此种调节方式中，某些内分泌腺本身就是反射弧效应器的一部分。胰岛素和胰高血糖素的分泌除直接感知血糖变化的刺激外，也可直接接受有关神经的调控。
2． 分级调节基本模型
(1)分级调节：下丘脑能够控制垂体，垂体控制相关腺体这种分层控制的方式称为分级调节。(2)反馈调节：如图中“相应激素”含量的变化，又反过来抑制下丘脑和垂体分泌相关的激素，进而影响“相应激素”的分泌量。
三、构建体温调节模型
易错警示　体温调节的4点提示：(1)体温的相对恒定是机体产热量和散热量保持动态平衡的结果。(2)机体的主要产热器官是肝脏和骨骼肌，主要散热器官是皮肤。(3)甲状腺激素可以通过加快物质的氧化分解，提高新陈代谢来增加产热。(4)“寒颤”指骨骼肌不自主战栗，“起鸡皮疙瘩”指立毛肌收缩，二者都是增加产热的途径。
7． 如图表示某人在休息时，单位时间内其单位面积皮肤血管内血液的相对流量，在A时刻，室内温度由15 ℃突升至40 ℃，在B时刻，室内温度又突降至15 ℃。下列相关叙述中正确的是 (　　)
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，因外界环境温度高于人体温度，所以人体不散热
C．在AB段，人体内酶的活性比BC段高
D．在BC段，人体体温仍能保持相对恒定
答案　D
解析　在A时刻，室内温度由15 ℃突升到40 ℃，汗液分泌增加、皮肤血管舒张、散热量增加，从而维持体温相对恒定；在B时刻，室内温度又突降至15 ℃，产热量增加、散热量减少，从而维持体温相对恒定，所以在AB段，人体内酶的活性与BC段基本一致。
8． (经典高考题)如图表示某人的体温变化曲线，导致ab段和bc段体温变化的事件最有可能是 (　　)
A．发热和寒颤 B．提高环境温度和寒颤
C．寒颤和出汗减少 D．剧烈运动和出汗增加
答案　D
解析　从图中可读出，60分钟前，人的体温维持在37 ℃左右，60～80分钟时，体温上升，80～100分钟时，体温恢复正常。四个选项中可能导致体温上升的事情有发热、提高环境温度、剧烈运动，可能导致体温下降的事件有出汗增加。寒冷刺激下打寒颤能增加产热，但一般不会导致体温高于正常值，因此只有D项正确。
技法提炼
1． 机体产热和散热保持动态平衡的机制如下：外界温度低时，机体产热多，散热也多；外界温度高时，机体产热少，散热也少。当产热多于散热，则体温升高；当产热少于散热，则体温降低。如在发高烧时，人体的产热不一定大于散热，除非病人的体温在继续升高，如果温度保持不变，则产热就等于散热。
2． 体温感觉中枢位于“大脑皮层”；体温调节中枢位于“下丘脑”；温度感受器是感受温度变化的“感觉神经末梢”，它不只分布在皮肤，还广泛分布在黏膜及内脏器官中。
3． 高烧不退的病人不应加盖棉被。因为高烧不退，体温调节功能暂时丧失，加盖棉被不但不会排汗，反而影响了热量的散失。
四、构建水盐平衡调节模型
易错警示　与水盐平衡调节有关的2点提示
(1)抗利尿激素在下丘脑合成，经垂体释放。
(2)渗透压感受器及水盐调节的中枢位于下丘脑；渴觉中枢位于大脑皮层；参与水平衡调节的主要器官是肾脏。
9． (2012·新课标全国卷，3)哺乳动物因长时间未饮水导致机体脱水时，会发生的生理现象是 (　　)
A．血浆渗透压降低
B．抗利尿激素分泌增加
C．下丘脑渗透压感受器受到的刺激减弱
D．肾小管和集合管对水的重吸收作用减弱
答案　B
解析　哺乳动物因长时间未饮水导致机体脱水时，细胞外液的渗透压会升高，对下丘脑渗透压感受器的刺激增强，从而产生更多的抗利尿激素，促进肾小管和集合管重吸收水分，所以只有B项正确。
10．(经典高考题)图中曲线表示某健康成年人分别饮1升清水及饮1升生理盐水后的尿生成速率。下列叙述中错误的是 (　　)
A．饮清水后约1 h，尿生成速率达到峰值
B．饮清水后0.5 h，血液中的抗利尿激素浓度降低
C．在3 h内，饮清水较饮生理盐水产生的尿量多
D．3 h后两条曲线将不再交叉或重叠
答案　D
解析　饮清水后，血浆渗透压降低，抗利尿激素分泌减少，尿液生成量增多，排出大量尿液从而使血浆渗透压升高；饮生理盐水后，血浆渗透压基本不变，尿液生成量不会迅速增加；3 h以后，通过尿量的调节，血浆渗透压及血浆总量最终恢复到初始值，尿量的曲线将重叠。
水盐调节的过程分析
1． 神经调节过程：细胞外液渗透压升高→刺激下丘脑中的渗透压感受器产生兴奋→兴奋传至大脑皮层中的相关神经中枢→产生渴感，增加饮水→细胞外液渗透压降低。
2． 体液调节过程：下丘脑中的渗透压感受器受到刺激后，产生兴奋，促进(或抑制)下丘脑分泌抗利尿激素→垂体后叶释放→调整肾小管和集合管对水的重吸收作用→保持细胞外液渗透压的平衡。
考点三　聚焦下丘脑的功能
下丘脑是内分泌系统的总枢纽。下丘脑的部分细胞称为神经分泌细胞，这类细胞既能传导神经冲动，又具有分泌激素的功能。它在机体稳态中有重要作用，请完善下面下丘脑功能的网络图。
11． 下丘脑在人体生命活动过程中有重要的作用，下列分析不正确的是 (　　)
A．a引起下丘脑分泌①促甲状腺激素释放激素
B．b引起下丘脑分泌②抗利尿激素
C．c引起下丘脑分泌③胰高血糖素
D．d引起下丘脑产生④电位变化
答案　C
解析　血糖含量降低可通过血糖调节中枢—下丘脑支配胰岛A细胞分泌胰高血糖素，血糖含量降低也可直接刺激胰岛A细胞分泌胰高血糖素。
12．下面为人体的生命活动调节示意图，有关叙述中不正确的是 (　　)
A．饮水过少时，激素d作用的靶器官主要是肾小管和集合管
B．血糖平衡调节过程中的a→c→d→e属于体液调节
C．人的手被针扎时，其调节过程是通过a→b→e来实现的，属于神经调节
D．体温调节过程中的内分泌腺c包括下丘脑、胸腺、肾上腺和甲状腺
答案　D
解析　饮水过少时，细胞外液渗透压升高，作用于下丘脑的渗透压感受器，使垂体释放抗利尿激素，此过程中激素d为抗利尿激素，靶器官主要是肾小管和集合管；血糖平衡调节过程中，a是血糖浓度的变化，c是胰岛，d是胰岛素或胰高血糖素，此过程属于体液调节；人的手被针扎时，a是感受器，b是神经中枢，e是效应器，属于神经调节；体温调节过程中相关的内分泌腺c包括肾上腺和甲状腺。
1． 下丘脑在生命活动调节中的作用归纳
(1)作为感受器：下丘脑中有渗透压感受器，可以感受内环境中渗透压变化，从而调节水盐平衡。
(2)作为效应器：具有分泌功能，合成的激素有促甲状腺激素释放激素、促性腺激素释放激素、抗利尿激素等。
(3)调节中枢：体温调节中枢、血糖调节中枢、渗透压调节中枢。
(4)传导：可传导兴奋至大脑皮层等高级中枢，如传导渗透压感受器产生的兴奋至大脑皮层，使之产生渴觉。
2． 正确区分生命活动的调节
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 口渴时抗利尿激素分泌增加，尿量减少
体液—神经调节 CO2对呼吸运动的调节
实验十五　模拟尿糖的检测
1． 实验原理
2． 实验流程
准备：将5个分别装有水、葡萄糖溶液、三份模拟“尿液”的滴瓶和5条葡萄糖试纸分别对应做好标记，并在记录本上设计好记录表格
检测：分别用滴管从5个滴瓶中吸取溶液，在对应的葡萄糖试纸上各滴加2滴
观察：观察试纸的颜色变化并与标准比色卡对比，判断出“尿糖”的含量
　
记录：将实验结果记在记录表中
　
分析：分析结果、得出结论
13．人体内的血糖浓度总是维持在一个适当的水平。当血糖代谢失去平衡时，人体就会患低血糖病或糖尿病。其学校的学生兴趣小组做了以下模拟尿糖检测的实验和问题讨论，请根据以下材料完成相关的内容。
(1)实验材料：试管，试管架，滴管，清水，葡萄糖溶液，蛋白质溶液，葡萄糖试纸(遇葡萄糖会呈现一定的颜色)，模拟的尿液样本甲、乙两份。
(2)实验目的：________________________________________________________。
(3)实验步骤：
①取________支试管，分别编号，并放在试管架上。
②在上述试管中_______________________________________________________。
③将葡萄糖试纸放到干净的纸巾上。
④然后用1支干净的滴管，从1号试管中吸取适量液体滴2滴在葡萄糖试纸上。
⑤________________________________________________________________________。
⑥________________________________________________________________________。
⑦将5张试纸进行比较分析，得出实验结论。
(4)问题讨论：
①某同学实验所得的5张试纸的现象没有很大区别，最可能的原因是什么？
________________________________________________________________________。
②除了用葡萄糖试纸检验糖尿病病人的尿液中含有葡萄糖外，还可以用什么方法？________________________________________________________________________。
答案　(2)学会用葡萄糖试纸检测尿液中是否存在葡萄糖
(3)①5　②分别加入等量的清水、葡萄糖溶液、蛋白质溶液、甲尿液、乙尿液　⑤观察和记录葡萄糖试纸的颜色变化
⑥重复步骤④，用葡萄糖试纸测试另外4种溶液，记录每次测试的葡萄糖试纸的颜色变化　(4)①可能是用同1支滴管取液体样本(其他合理的答案也可以)　②斐林试剂水浴加热，会出现砖红色沉淀(其他合理的答案也可以)
解析　(1)根据提供的实验材料，可知用葡萄糖试纸进行检测。实验材料中“清水，葡萄糖溶液，蛋白质溶液，模拟的尿液样本甲、乙两份”提示将用5份样本做实验。在设计实验步骤时，要注意遵循单一变量和等量原则。
题组一　动物激素的作用与特点
1． 判断正误
(1)人舌尖触到蔗糖时感觉甜与激素作用无关(2011·山东，1B) (　　)
(2)饥饿时人体血糖仍维持正常水平与激素作用无关(2011·山东，1D) (　　)
(3)血液中甲状腺激素增加时会促进垂体分泌促甲状腺激素(2010·海南，10A) (　　)
(4)内分泌腺分泌的激素释放到内环境中，然后作用于靶细胞(2010·海南，10C) (　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√
2． (2012·海南卷，13)关于甲状腺激素的叙述，错误的是 (　　)
A．甲状腺激素的分泌受下丘脑和垂体的调节
B．甲状腺激素分泌增多时，机体耗氧量和产热量都增加
C．促甲状腺激素只作用于甲状腺，而甲状腺激素可作用于多种器官
D．血液中甲状腺激素水平降低会引起促甲状腺激素释放激素分泌减少
答案　D
解析　甲状腺激素的分泌受下丘脑、垂体的调节。甲状腺激素能促进新陈代谢，加速体内物质的氧化分解，甲状腺激素分泌增多会导致机体耗氧量、产热量都增多。由于只有甲状腺细胞表面有促甲状腺激素的受体，促甲状腺激素只作用于甲状腺细胞，而机体大多数组织、器官表面都有甲状腺激素受体，故甲状腺激素可作用于多种组织、器官。血液中甲状腺激素水平降低会通过反馈调节引起促甲状腺激素释放激素分泌增多。
3． (2011·福建理综，3)正常人体内的激素、酶和神经递质均有特定的生物活性，这三类物质都是 (　　)
A．在细胞内发挥作用
B．由活细胞产生的蛋白质
C．与特定分子结合后起作用
D．在发挥作用后还能保持活性
答案　C
解析　酶可在细胞内和细胞外发挥作用，A项错误。激素、酶和神经递质并非都是蛋白质。部分激素是蛋白质；绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA；神经递质的化学本质不是蛋白质，故B项错误。激素与靶细胞细胞膜上的受体结合，神经递质与突触后膜上的受体结合，酶与相应的底物结合后起作用，C项正确。激素发挥作用后就被灭活，神经递质发挥作用后可被降解，而酶发挥作用后仍具有活性，D项错误。
题组二　激素的调节实例
4． (2012·天津理综，3)动物被运输过程中，体内皮质醇激素的变化能调节其对刺激的适应能力。如图为皮质醇分泌的调节示意图。据图分析，下列叙述错误的是 (　　)
A．运输刺激使下丘脑分泌激素增加的结构基础是反射弧
B．图中M促进皮质醇分泌的过程属于神经－体液调节
C．皮质醇作用的靶细胞还包括下丘脑细胞和垂体细胞
D．动物被运输过程中，体内皮质醇含量先升高后逐渐恢复
答案　B
解析　通过类比甲状腺激素的分级调节和反馈调节快速分析并解答本题。运输刺激会通过传入神经纤维传到下丘脑，使下丘脑的分泌活动增强，这一过程属于反射，其结构基础是反射弧，A项正确；M激素应为垂体感受促肾上腺皮质激素释放激素调节后分泌的促肾上腺皮质激素，通过血液循环运输到靶细胞——肾上腺皮质细胞，促使其分泌皮质醇，其调节为单纯的激素(体液)调节，B项错误；动物被运输的过程中，通过激素的分级调节使皮质醇在血液中的含量升高，达到一定值后会反馈性地抑制下丘脑和垂体中相关激素的分泌，使其含量恢复到正常水平，C、D项均正确。
5． (2012·江苏卷，24)糖耐量受损(IGT)的人表现为空腹血糖浓度正常、负荷(如饮食)后血糖浓度升高异常。为了探究运动对IGT的干预情况，受试者于餐后进行中等强度持续运动30 min，定时采样测定血糖浓度及胰岛素含量，实验结果如下图所示。由此可初步推测(多选) (　　)
A．餐后60 min时，胰岛素分泌下降导致血糖浓度低于对照组
B．餐后适度运动可降低IGT人群餐后血糖峰值和胰岛素升高幅度
C．餐后适度运动使IGT人群胰岛素分泌高峰提前，血糖浓度下降
D．餐后适度运动可以减轻IGT人群胰岛B细胞的分泌负担
答案　BCD
解析　图中显示15～45 min时，运动组血糖浓度低于对照组，而45～60 min时，运动组胰岛素含量才快速下降，可见胰岛素分泌下降不是导致血糖浓度低于对照组的原因，A项错误。运动后，比较两条血糖浓度曲线，运动组血糖浓度明显低于对照组，运动组胰岛素含量升高幅度明显降低，说明餐后适度运动可降低IGT人群餐后血糖峰值和胰岛素升高幅度，B项正确。从图中曲线可判断，运动组胰岛素含量在45 min时达到峰值，而对照组胰岛素含量在120 min时达到峰值，可见餐后适度运动可使IGT人群胰岛素的分泌高峰提前；运动后，运动组血糖浓度明显低于对照组，可判断餐后适度运动使IGT人群血糖浓度下降，C项正确。运动组的胰岛素含量峰值低于对照组，可知餐后适度运动可以减轻IGT人群胰岛B细胞的分泌负担，D项正确。
6． (2009·山东理综，3)图中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
答案　B
解析　题目中的①②③三种信息传递方式分别对应于课本上实例如下：①对应于课本上的实例是：甲状腺激素这一内分泌细胞分泌甲状腺激素由血液循环运输到靶细胞处作用于靶细胞的过程；②对应于课本上的实例是：甲状腺激素分级调节过程中下丘脑这一神经内分泌细胞分泌的促甲状腺激素释放激素作用于垂体这一靶器官的过程；③对应于课本上的实例是：神经元细胞产生神经递质作用于下一个神经元细胞(靶细胞)而完成兴奋传递的过程。显然在体温调节中三种方式都存在，C正确。方式①②要通过血液循环运输，信息传递缓慢，且存在反馈调节，方式③不需要通过血液循环运输，速度相对较快，所以A、D正确。但方式③也是需要通过体液的，因为上个神经元释放的神经递质是经过两个神经元之间的组织液后作用于下一个神经元的，B错误。
题组三　下丘脑的功能
7． (2012·上海卷，28)下丘脑在人体内环境的稳定与调节过程中发挥至关重要的作用。关于下丘脑功能的叙述错误的是 (　　)
A．下丘脑分泌的抗利尿激素可引起尿量增加
B．下丘脑的活动受其他相关内分泌腺分泌的激素负反馈调节
C．下丘脑体温调节中枢发出的神经可支配肾上腺的活动
D．下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素可引起机体产热量增加
答案　A
解析　下丘脑分泌的抗利尿激素可以促进肾小管和集合管对水的重吸收，使尿量减少，A项错误。下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素作用于垂体使其分泌促甲状腺激素，促甲状腺激素又作用于甲状腺使其合成和分泌甲状腺激素，甲状腺激素能促进物质的氧化分解，使机体产热量增加，如果甲状腺激素分泌过多则会使下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素减少，这是一种负反馈调节，B、D项都正确。下丘脑体温调节中枢发出的神经支配肾上腺分泌相应激素来调节体温，C项正确。
8． (2012·安徽理综，30Ⅰ)机体激素含量的相对稳定对维持稳态有重要作用。
(1)内分泌腺没有导管，分泌的激素__________________________。因此，临床上可通过抽取血样来检测内分泌系统的疾病。某甲状腺功能障碍患者，检测到体内一种促甲状腺激素(TSH)受体的抗体，该抗体阻断TSH的效应，则该患者血液中TSH含量比正常值__________。另一甲状腺功能障碍患者，下丘脑功能正常，血液中TSH和甲状腺激素(TH)含量明显低于正常值，为诊断病因，静脉注射TSH后，TH含量明显升高，表明该患者__________部位发生了病变。
(2)下丘脑的____________________受中枢神经系统活动调节并释放激素，从而调节垂体激素的分泌。TH对垂体的反馈抑制作用与促甲状腺激素释放激素(TRH)的刺激作用________、相互影响，共同维持机体TSH含量的稳定。TH能进入垂体TSH分泌细胞内发挥作用，表明该细胞能通过__________接受信息。
答案　(1)弥散到体液中，随血液流到全身　高　(腺)垂体
(2)神经分泌细胞　相互拮抗　细胞内受体
解析　(1)内分泌腺没有导管，分泌的激素弥散到体液中直接进入内环境，通过血液循环到达靶细胞，对生命活动起调节作用。甲状腺激素的调节是分级调节的过程，同时又存在反馈调节，如下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素(TRH)可作用于垂体，使垂体分泌促甲状腺激素(TSH)，TSH作用于甲状腺，又促使甲状腺分泌甲状腺激素(TH)，当血液中的甲状腺激素含量达到一定程度时，甲状腺激素反过来又会抑制下丘脑和垂体分泌相应激素，从而使甲状腺激素的分泌减少。若甲状腺细胞上的TSH受体被其抗体作用而使甲状腺激素含量减少，甲状腺激素反过来又会促进垂体分泌TSH，使得TSH含量升高。若下丘脑功能正常，而TSH和TH减少，静脉注射TSH后，TH含量升高，说明垂体发生病变，无法分泌相应的TSH，作用于甲状腺激素的程度减弱，使得甲状腺分泌的TH也随之减少。(2)下丘脑既属于神经系统，又具有分泌功能，其神经分泌细胞受中枢神经系统活动调节并释放促甲状腺激素释放激素，使垂体分泌促甲状腺激素，最终调节甲状腺分泌甲状腺激素，甲状腺激素过多又会反馈调节抑制垂体分泌促甲状腺激素，此时，甲状腺激素与促甲状腺激素释放激素相互拮抗，共同调节促甲状激素含量的稳定。甲状腺激素可在TSH分泌细胞内发挥作用，依靠的是细胞内的受体。
题组四　激素功能研究实验
9． (2010·天津卷，8)根据下列实验结果回答问题。
实验一：选取同品种、同日龄的健康大鼠若干只，实施切除手术，一段时间后随机等分成四组，分别注射激素及生理盐水30天，结果如图1。
(1)该实验的目的是探究__________________________。
(2)手术应切除__________。每次注射各激素的量应按照________来计算。
(3)图1表明胰岛素具有______的作用，胰岛素与生长激素共同作用的效应______(小于/等于/大于)它们单独作用之和。
实验二：选取健康大鼠，持续电刺激支配其胰岛的副交感神经，测定血液中胰岛素和胰高血糖素的浓度，结果如图2。
(4)开始刺激后，血糖浓度将________，原因是______________________。
(5)图2中胰高血糖素浓度下降的原因之一是胰岛素直接抑制胰岛A细胞分泌。若要证实该结论，可在胰岛组织中注射________，通过检测注射前后其周围血液中________的浓度变化来确定。
答案　(1)胰岛素和生长激素对大鼠生长的影响　(2)垂体和胰腺　单位体重注射量乘以体重　(3)促进大鼠生长(及加强生长激素的促生长作用)　大于　(4)降低　胰岛素浓度升高和胰高血糖素浓度降低，促进了组织细胞加速对葡萄糖的摄取、利用和储存，抑制了糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖　(5)胰岛素　胰高血糖素
解析　(1)根据题干中图1的信息，可知该实验的目的是探究胰岛素和生长激素对大鼠生长的影响。(2)因为该实验探究胰岛素和生长激素对大鼠生长的影响，所以要切除垂体和胰腺，避免其对实验的干扰。注射各激素的量要根据大鼠的体重确定。(3)根据图1中的信息可知，胰岛素有促进大鼠生长的效应，并且和生长激素共同作用的效应大于它们单独作用之和。(4)开始刺激后，胰岛素浓度升高，胰高血糖素浓度降低，促进了组织细胞对葡萄糖的摄取、利用和储存，抑制了糖原分解和非糖物质的转化，所以血糖浓度降低。(5)此实验的目的是研究胰岛素对胰高血糖素分泌量的影响，实验的自变量是胰岛素，因变量是胰高血糖素，因此可以向胰岛的组织中注射胰岛素，检测血液中胰高血糖素的浓度变化来确定。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
激素分级调节和反馈调节以及血糖平衡的调节 2、3、4、13
体温调节和水盐调节 5、7、11
体液调节和神经调节的综合 1、6、8、9、10、12、14
实验与探究 15
1． 如图所示为机体内生命活动调节的途径，下列说法错误的是 (　　)
A．该图示可以说明神经系统可调控内分泌系统的活动
B．感受器→①→下丘脑→⑦→内分泌腺构成一个完整的反射弧
C．①过程既有电信号的传导又可能有化学信号的传递
D．如果内分泌腺为甲状腺，则⑥的增加可引起③和④的增加
答案　D
解析　下丘脑是内分泌系统活动的调节枢纽，受最高级中枢大脑皮层的调控；一个完整的反射弧由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器构成；兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导，在神经元之间会有电信号→化学信号→电信号的转换；如果内分泌腺是甲状腺，则⑥是甲状腺激素，⑥含量增加到一定程度时，会通过反馈调节来抑制下丘脑和垂体分泌相关激素，故⑥的增加可引起③和④的减少。
2． 切除垂体的幼年大白鼠不会出现 (　　)
A．智力下降
B．甲状腺重量下降
C．血液中促甲状腺激素含量下降
D．血液中促甲状腺激素释放激素含量下降
答案　D
解析　垂体可分泌促甲状腺激素，作用于甲状腺，促进甲状腺激素的分泌。垂体被切除，血液中促甲状腺激素减少，会使甲状腺激素分泌减少，引起智力下降，同时甲状腺的生长发育也会受到影响，导致重量下降。血液中甲状腺激素的含量下降，会通过反馈调节作用于下丘脑，引起血液中促甲状腺激素释放激素的含量上升。
3． 如图为动物的生理过程示意图，下列相关分析错误的是 (　　)
A．激素X是促性腺激素，激素Y为雌性激素
B．激素Y到达靶细胞后，其跨膜运输方式是主动运输
C．该生理过程中存在反馈调节
D．长期注射激素Y会导致性腺衰退
答案　B
解析　分析图示可知，激素X是促性腺激素，激素Y为雌性激素；激素Y到达靶细胞后，其跨膜运输方式是自由扩散；长期注射激素Y，使其含量长期过高，会通过负反馈调节，使体内激素X含量减少，从而导致性腺衰退。
4． 下图中X、Y、Z分别代表人体的三种内分泌腺，甲、乙、丙分别表示它们分泌的激素，箭头表示它们之间的关系。下列有关叙述正确的是 (　　)
A．若切除Y，则Z的重量不变
B．X和Y之间仅通过体液调节相联系
C．甲对Y、乙对Z，丙对X和Y都起促进作用
D．若Z代表甲状腺，则幼年时乙和丙过少会导致身材矮小
答案　D
解析　题图表示激素分泌的分级调节，则腺体X可以为下丘脑，Y可以为垂体，Z可以为甲状腺等腺体。若切除Y，则促激素分泌减少，从而影响Z发育，会使其重量改变，故A错误；X和Y之间不仅可以通过体液调节相联系，还可以通过神经调节相联系，故B错误；甲对Y、乙对Z起促进作用，丙分泌过多时对X和Y起抑制作用，故C错误；若Z代表甲状腺，则幼年时乙(促甲状腺激素)和丙(甲状腺激素)过少会导致身材矮小，因为促甲状腺激素能促进Z分泌甲状腺激素，甲状腺激素能促进幼小动物的发育，故D正确。
5． 下列关于人体体温调节过程的叙述，正确的是 (　　)
A．炎热环境中，毛细血管收缩，汗液分泌增多
B．炎热环境中，中暑是神经调节紊乱导致的，与体液调节无关
C．寒冷环境中，位于大脑皮层的体温调节中枢兴奋，促进机体产热
D．寒冷环境中，骨骼肌和肝脏产热增多，这一过程受神经—体液调节
答案　D
解析　在炎热的环境中，皮肤毛细血管舒张，汗腺分泌汗液增多；中暑是神经调节和体液调节紊乱导致的；体温调节中枢在下丘脑；寒冷环境中，骨骼肌和内脏器官产热增多与神经调节和体液调节都有关。
6． 在下列①～④中，A、B之间的关系可以用所给模型表示的是
(　　)
①A为胰高血糖素，B为胰岛素　②A为甲状腺激素，B为促甲
状腺激素　③A为细胞外液渗透压，B为抗利尿激素分泌量　④A为皮肤血流量，B为体温
A．只有①③ B．只有②④
C．只有②③④ D．都可以
答案　A
解析　甲状腺激素对促甲状腺激素的分泌具有抑制作用，促甲状腺激素对甲状腺激素的分泌具有促进作用；皮肤血流量增大会使体温降低，体温降低会使血流量减少。
7． 研究人员在室温条件下对实验小鼠进行以下处理：切除甲鼠的大脑皮层，破坏乙鼠的下丘脑，两只小鼠的其他结构保持完整。再把甲、乙两只小鼠放到－5 ℃环境中，则(　　)
A．甲不能维持体温相对恒定，乙能维持体温相对恒定
B．甲能维持体温相对恒定，乙不能维持体温相对恒定
C．甲、乙都能维持体温相对恒定
D．甲、乙都不能维持体温相对恒定
答案　B
解析　小鼠为哺乳动物，其体温调节中枢位于下丘脑。
8． 下列有关生命活动的调节的叙述，正确的是 (　　)
A．大量流汗导致失水过多，机体通过减少抗利尿激素的分泌进行调节
B．因为胰岛素能抑制胰高血糖素的分泌，所以二者在血糖调节中是拮抗关系
C．虽然某人的下丘脑严重受损，但其仍能维持自身的体温恒定
D．水平衡调节和体温调节都是由神经和体液共同调节的
答案　D
解析　大量流汗导致失水过多，机体通过增加抗利尿激素的分泌，加强对水分的重吸收，故A错误；胰岛素和胰高血糖素之间是拮抗作用，原因是这两种激素对血糖调节的作用是相反的，即胰岛素降低血糖浓度，胰高血糖素升高血糖浓度，故B错误；下丘脑是体温调节中枢，其严重受损后机体会失去体温调节能力，故C错误；神经调节和体液调节共同调节水平衡和体温的相对恒定，故D正确。
9． 下丘脑是调节内脏与内分泌活动的中枢，如果其部分受损(能存活)，可能导致的结果是
(　　)
A．听不到声音
B．看不懂文字
C．白天体温升高，夜间体温下降
D．尿量减少
答案　C
解析　下丘脑是水盐调节和体温调节的中枢，所以其部分受损后，体温调节功能可能会受到影响；其产生的抗利尿激素可能会减少，从而导致尿量增加。
10．下面关于人体稳态调节的叙述，不正确的是 (　　)
A．下丘脑对水的平衡、体温的相对恒定、血糖的平衡都有调节作用
B．人在发高烧时，失水多于失盐，这时其渴觉中枢受抑制，抗利尿激素分泌量会减少
C．正常人在寒冷环境中，机体内甲状腺激素和肾上腺素的分泌量会增加
D．水分的平衡、无机盐的平衡、体温的相对恒定都与人体皮肤有关
答案　B
解析　下丘脑是水盐、体温和血糖调节的中枢。当人体内失水多于失盐时，细胞外液渗透压升高，渴觉中枢兴奋；同时下丘脑合成、垂体后叶释放的抗利尿激素增加，促进水分的重吸收，减少水分的丢失。在寒冷环境中，机体内甲状腺激素和肾上腺素的分泌量会增加，从而促进细胞代谢，增加产热量。人体皮肤与水分和无机盐的散失都有关，同时人体皮肤内还分布有温度感受器，参与体温调节。
11．如图为人体内体温与水盐调节的示意图，下列叙述正确的是 (　　)
①当受到寒冷刺激时，a、b、c、d四种激素的分泌均会增加
②c、d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下丘脑是感觉体温变化的主要中枢，是形成冷觉、热觉的部位　④下丘脑内具有渗透压感受器，同时能合成e激素　⑤寒冷能刺激下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素增多，进而直接促进甲状腺的活动来调节体温
A．①②③ B．③④⑤
C．①④⑤ D．①②④
答案　D
解析　由题图可知，a为促甲状腺激素释放激素，b为促甲状腺激素，c为甲状腺激素，d为肾上腺素，e为抗利尿激素。当受到寒冷刺激时，a、b、c、d四种激素的分泌均会增加；甲状腺激素和肾上腺素增多，可促进骨骼肌与内脏代谢活动增强，产热量增加；下丘脑是体温调节中枢，但形成冷觉、热觉的部位在大脑皮层；水盐调节中，下丘脑内具有渗透压感受器，且下丘脑能合成抗利尿激素；寒冷能刺激下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素增多，进而作用于垂体，使之分泌促甲状腺激素增多，促甲状腺激素再通过促进甲状腺的活动来调节体温。
12．如图为人体的生命活动调节示意图，以下叙述不正确的是 (　　)
A．血糖的平衡可以通过A→C→D→F和H→D→F途径进行调节
B．处于炎热环境中，人体可通过A→B途径使散热大于产热
C．G过程可表示甲状腺激素对神经系统的发育和功能的影响
D．E过程具有使血液中的激素维持在相对稳定的正常水平的作用
答案　B
解析　在血糖的调节过程中，血糖浓度变化可以直接作用于胰岛，使其分泌相应激素调节血糖平衡，也可以作用于下丘脑，再通过相应的神经作用于胰岛，促进相应激素的分泌；处于炎热环境中，人体可通过A→B途径使散热增加，但此时产热量等于散热量；甲状腺激素影响神经系统的发育和功能；E过程为反馈调节过程，具有使血液中的激素维持在相对稳定的正常水平的作用。
13．血糖浓度保持平衡对机体生命活动具有重要作用，如图为胰岛素作用机理模式图，请分析回答：
(1)胰岛素降低血糖浓度的机理是：胰岛素与________结合后，一方面促进____________的合成；另一方面使______________________________增加，促进葡萄糖进入细胞。除此之外，胰岛素的作用还表现在能促进________________，同时抑制非糖物质(脂肪、蛋白质等)转化为葡萄糖。
(2)某人因体内含有胰岛素受体的抗体而表现出高血糖症状。若给其注射胰岛素________(填“能”或“不能”)有效调节其血糖水平，原因是______________________
_________________________________________________。
(3)影响胰岛素分泌的主要因素是__________，其一方面可以直接作用于胰岛以调节胰岛素的分泌；另一方面也可作用于胰岛组织中的神经末梢或血管内的感受器，反射性地引起胰岛素分泌。因此血糖平衡受______________调节。
答案　(1)胰岛素受体　蛋白质、脂肪、糖原　细胞膜上葡萄糖转运蛋白(细胞膜载体蛋白)(答案中必须有“细胞膜”)　葡萄糖的利用(葡萄糖的氧化分解)　(2)不能　胰岛素无法与胰岛素受体结合　(3)血糖浓度　神经和体液(激素)共同
解析　(1)由图可知，胰岛素降低血糖浓度是通过胰岛素与胰岛素受体结合后，一方面促进蛋白质、脂肪、糖原的合成；另一方面使细胞膜上葡萄糖转运蛋白增加，促进葡萄糖进入细胞。胰岛素还可以加速血糖的分解，同时抑制非糖物质(脂肪、蛋白质等)转化为葡萄糖而降低血糖浓度。(2)某人体内含有胰岛素受体的抗体而表现出高血糖症状，对其注射胰岛素不能有效调节其血糖水平，因为胰岛素无法与胰岛素受体结合，从而无法发挥作用。(3)影响胰岛素分泌的主要因素是血糖浓度，血糖浓度的调节既有神经调节又有体液调节。
14．如图为人体稳态调节的部分示意图，其中数字①～⑦表示过程，字母a～d表示激素，甲～丙表示器官、结构或细胞。请据图回答：
(1)当人大量失水后，调节过程为______________(填数字)，d表示________________，乙表示__________________________________。
(2)过程④体现的激素调节方式属于____________调节。
(3)当血糖浓度高出正常范围时，下丘脑通过⑦使甲所分泌的________________增多，它与______________________拮抗，共同调节血糖平衡。
(4)连接神经调节和激素调节的枢纽是____________，c作用的靶细胞是______________
______________________。
答案　(1)①②⑥　抗利尿激素　肾小管、集合管　(2)(负)反馈　(3)胰岛素　胰高血糖素　(4)下丘脑　几乎全身的组织细胞
解析　当人大量失水后，细胞外液渗透压升高，下丘脑中的渗透压感受器受到刺激，产生兴奋，传至大脑皮层产生渴感，激发饮水行为；同时刺激下丘脑的某些神经细胞，使抗利尿激素的合成增加，抗利尿激素能促进肾小管和集合管对水的重吸收，从而减少尿的排出。过程④表示甲状腺激素抑制下丘脑和垂体分泌相关激素，体现了激素分泌的负反馈调节。当血糖浓度高出正常范围时，下丘脑通过控制胰腺，使其分泌的胰岛素增多，使血糖浓度降低；胰岛素与胰高血糖素通过拮抗作用，共同调节人体内血糖的平衡。连接神经调节和激素调节的枢纽是下丘脑，甲状腺激素作用的靶细胞是几乎全身的组织细胞。
15．向小白鼠注射促甲状腺激素(TSH)，会使下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素(TRH)减少。对此现象的解释有两种观点，观点一：这是TSH直接对下丘脑进行反馈调节的结果；观点二：这是TSH通过促进甲状腺分泌甲状腺激素，进而对下丘脑进行反馈调节的结果。两种观点孰是孰非？探究实验如下：
(1)实验步骤：
①将生理状态相同的小白鼠分为A、B两组，测定两组动物血液中___________________
___________的含量。
②用手术器械将A组小白鼠的________(器官)切除，B组做相同的外伤手术，但不摘除此器官。
③向A、B两组小白鼠注射________________________________________。
④在相同且适宜的环境条件下饲养。
⑤一段时间后，测定A、B两组小白鼠血液中促甲状腺激素释放激素(TRH)的含量
(2)实验结果及结论：
①若A组小白鼠TRH的含量不减少(或增加)，B组小白鼠TRH的含量减少，则观点________正确；
②若A组小白鼠和B组小白鼠TRH减少的量相等，则观点________正确。
答案　(1)①促甲状腺激素释放激素　②甲状腺　③等量的适宜浓度的促甲状腺激素　(2)①二　②一
解析　要证明TRH的减少是TSH直接对下丘脑进行反馈调节，还是TSH通过促进甲状腺分泌甲状腺激素，进而对下丘脑进行反馈调节，可通过设置切除甲状腺与不切除甲状腺并都注射等量TSH的两组小白鼠进行对照，然后通过测量下丘脑分泌TRH的量来证明。实验过程中应注意以下几点：一是切除甲状腺前，应测量TRH的量；二是不切除甲状腺的小白鼠也应做相同的外伤手术；三是其他条件相同且适宜，如小白鼠的性别、生理状态、体重、饲养条件等要相同且适宜。一段时间后，检测TRH的含量，若A组小白鼠TRH的含量不减少(或增加)，B组小白鼠TRH的含量减少，则TRH的含量减少是TSH通过促进甲状腺分泌甲状腺激素进而对下丘脑进行反馈调节的结果，即观点二正确；若A组小白鼠和B组小白鼠TRH减少的量相等，则TRH的分泌量减少是TSH直接对下丘脑进行反馈调节的结果，即观点一正确。
教师备课资源
1． 人体主要激素的比较
分泌腺 激素名称 化学本质 作用部位 生理作用
下丘脑 抗利尿激素 多肽 肾小管、集合管 促进水分的重吸收
促甲状腺激素释放激素 垂体 调节垂体合成和分泌促甲状腺激素；促进垂体合成并分泌促性腺激素
促性腺激素释放激素
垂体 生长激素 蛋白质 全身 促进生长，主要促进蛋白质的合成和骨的生长
促甲状腺激素 甲状腺 促进甲状腺的生长发育，调节甲状腺激素的合成和分泌
促性腺激素 性腺 促进性腺的生长发育，调节性激素的合成和分泌
甲状腺 甲状腺激素 氨基酸衍生物 全身 促进新陈代谢和生长发育，提高神经系统的兴奋性
睾丸 雄性激素 固醇 全身 促进雄性生殖器官的发育和精子的生成 ，激发并维持雄性的第二性征
卵巢 雌性激素 固醇 全身 促进雌性生殖器官的发育和卵细胞的生成，激发并维持雌性的第二性征和正常性周期
孕激素 固醇 卵巢、乳腺 促进子宫内膜和乳腺的生长发育，为受精卵着床和泌乳准备条件
胰岛 B细胞 胰岛素 蛋白质 全身 调节糖代谢，降低血糖浓度
A细胞 胰高血糖素 多肽 肝脏 促进肝糖原分解和非糖物质转化，升高血糖浓度
胸腺 胸腺激素 多肽 免疫器官 调节T细胞发育、分化和成熟，同时还进入血液影响免疫器官和神经内分泌系统的功能
2． 研究动物激素生理功能的常用方法
动物激素生理功能的研究中常用的方法有摘除、移植、注射、饲喂法等。
激素 方法 操作过程
甲状腺激素 饲喂法 用含有甲状腺激素的饲料喂养蝌蚪，蝌蚪迅速发育成小青蛙
摘除法 手术摘除小狗甲状腺，小狗发育停止；摘除成年狗的甲状腺，狗出现行动呆笨、精神萎靡、代谢中耗氧量显著降低、产热量减少等现象
生长激素 切除法 切除小狗的垂体后，小狗的生长立即停滞
注射法 对其每天注射适量的生长激素，可逐渐恢复生长
性激素 割除法 公鸡和母鸡的生殖腺阉割后，会逐渐丧失各自第二性征
移植法 把公鸡睾丸移植到阉割过的母鸡身体里，该母鸡就会逐渐地长出公鸡型的鸡冠和长的尾羽，并且具有公鸡那种好斗的特性
胰岛素 注射法 给饥饿18～24 h后的小白鼠注射一定剂量的胰岛素溶液，不久，小白鼠出现惊厥的低血糖症状，皮下注入50%的葡萄糖溶液抢救，可以恢复
3． 相关激素间的协同作用和拮抗作用
(1)相关激素间的协同作用：协同作用是指不同激素对同一生理效应都发挥作用，从而达到增强效应的结果。例如，生长激素和甲状腺激素对生长发育的作用(如图)。
肾上腺素和胰高血糖素在提高血糖含量的调节中是协同作用；肾上腺素和甲状腺激素在体温调节中是协同作用。
(2)相关激素间的拮抗作用：拮抗作用是指不同激素对某 一生理效应发挥相反的作用。以胰岛素和胰高血糖素对血糖含量的调节来说明(如图)。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
1． 涵盖范围
本单元包括必修1第五章内容，即与能量供应和利用密切相关的两类重要物质——酶和ATP；两种重要的生理过程——光合作用和细胞呼吸。
2． 考情分析
(1)考查力度：重点必考内容，所占分值比重较大。
(2)考查内容
①酶与ATP
a．通过与无机催化剂相比，理解酶的特性。结合图文转换，分析影响酶活性的曲线、图表等。
b．掌握ATP的结构，比较不同生物中ATP合成途径的不同。
②光合作用与细胞呼吸
a．运用图文结合法使光合作用与细胞呼吸的场所、物质变化的关系形象化、直观化，便于理解和记忆。
b．以图表、曲线形式表示环境因素对光合作用和细胞呼吸的影响，强化坐标曲线的分析，关注曲线特殊点和线段的意义，掌握分析曲线的规律方法。
c．归纳有关光合作用和细胞呼吸的实验设计的规律方法，注重实验过程中实验变量的确定与控制，以及实验预测、推断及相关结论分析。
(3)考查题型
①选择题考查某些小的考点，如ATP的分子结构、酶的本
质及特性等。
②简答题以图解、曲线、计算的形式考查两大生理过程。
③实验题考查酶活性、光合作用和细胞呼吸的影响因素。
3． 复习指导
(1)复习线索
以上述能量的转化过程为线索，系统复习光合作用、细胞呼吸过程并辐射ATP和酶的有关知识。
②CO2＋H2OO2＋(CH2O)酶,CO2＋H2O＋能量
以物质的合成与分解为主线，将光合作用与细胞呼吸有机联系起来进行复习。
(2)复习方法
①图解法：光合作用、细胞呼吸过程图解以及与叶绿体、线粒体结构模式图有机结合。
②比较法：列表比较光合作用和细胞呼吸、光反应和暗反应、有氧呼吸和无氧呼吸等。
③实践联系：光合作用、细胞呼吸原理在实践中的应用。
第9讲　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.实验：探究影响酶活性的因素。
一、酶的作用与本质
1． 酶催化作用的原理：降低化学反应的活化能。
2． 酶的概念
判一判　(1)酶在生物体内有催化和调节作用 (　×　)
(2)酶是活细胞产生的具有催化作用的蛋白质 (　×　)
(3)酶催化作用的实质是提高化学反应的活化能，使化学反应顺利进行 (　×　)
(4)细胞质中没有作用于DNA的解旋酶 (　×　)
提示　在叶绿体、线粒体中含有，而叶绿体、线粒体都属于细胞质。
(5)细胞质基质中有催化葡萄糖分解的酶 (　√　)
3． 酶本质的探索(连一连)
二、酶的特性
1． 高效性：催化效率约是无机催化剂的107～1013倍。
2． 专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
3． 作用条件较温和：在最适温度和pH条件下，酶的活性最高。
[解惑]　酶与无机催化剂的相同之处：
(1)化学反应前后数量和性质不变。
(2)加快化学反应的速度，缩短达到平衡的时间，但不能改变平衡点。
(3)都能降低化学反应的活化能。
[巧记]　酶的来源与特性：活细胞内来合成，降低化能是本领，高效专一需温和，催化反应属它行。
考点一　聚焦酶的本质、作用和特性
结合教材完善下表内容
项目 内容 解读
化学本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 合成原料为氨基酸或核糖核苷酸
产生部位 活细胞 (1)由活细胞产生(哺乳动物成熟的红细胞除外) (2)合成场所：核糖体或细胞核(3)作用场所：细胞内、细胞外或体外
生理功能 催化作用 反应前后其本身的量和化学性质不变
作用机理 降低化学反应的活化能 使反应在温和条件下快速进行
酶的特性 高效性 催化效率是无机催化剂的107～1013倍
专一性 每种酶只催化一种或一类化学反应
温和性 (1)强酸、强碱和高温能使酶永久失活，其原因是能破坏蛋白质的空间结构，引起蛋白质变性(2)低温仅是降低酶的活性，由低温恢复至适宜温度时，酶活性可以恢复
易错警示　酶与激素的比较
项目 酶 激素
来源及作用场所 活细胞产生；细胞内或细胞外 专门的内分泌腺或特定部位细胞产生；细胞外发挥作用
化学本质 绝大多数是蛋白质，少数是RNA 固醇类、多肽、蛋白质、氨基酸衍生物、脂质等
生物功能 催化作用 调节作用
共性 在生物体内均属高效能物质，即含量少、作用大、生物代谢不可缺少
1． (2011·新课标全国卷，2)甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理，酶活
性与处理时间的关系如右图所示。下列分析错误的是 (　　)
A．甲酶能够抵抗该种蛋白酶降解
B．甲酶不可能是具有催化功能的RNA
C．乙酶的化学本质为蛋白质
D．乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变
答案　B
解析　观察曲线图可知，甲酶的活性始终保持不变，说明甲酶能抵抗该种蛋白酶的降解；从酶的化学成分上来看，绝大多数是蛋白质，极少数是RNA，甲酶有可能是具有生物催化作用的RNA；乙酶的活性不断降低，说明能被该种蛋白酶降解，其本质为蛋白质；乙酶被降解的过程中其分子结构会发生改变。
2． 下列关于酶的叙述中，正确的是 (　　)
A．人体中酶的活性受温度、pH的影响，并只能在人体的内环境中起作用
B．酶的形成都要经过核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等几个阶段
C．与光合作用有关的酶分布在类囊体薄膜上和叶绿体基质中
D．酶均是由腺细胞合成的，具有高效性、专一性
答案　C
解析　酶的活性受温度、pH的影响，消化酶在消化道内起催化作用，消化道不属于内环
境；有的酶是RNA，不在核糖体上合成；活细胞能合成酶(哺乳动物成熟的红细胞除外)，
用于自身代谢需要，因此A、B、D所述错误。光合作用光反应的酶分布在类囊体薄膜
上，暗反应的酶分布在叶绿体基质中，C正确。
考点二　聚焦分析与酶有关的图像与曲线
1． 酶高效性的曲线
(1)如图表示未加催化剂时，生成物浓度随时间的变化曲线，请在图中绘出加酶和加无机催化剂的条件时的变化曲线。
答案
(2)由曲线可知：酶比无机催化剂的催化效率更高；酶只能缩短达到化学平衡所需的时间，不改变化学反应的平衡点。因此，酶不能(“能”或“不能”)改变最终生成物的量。
2． 酶专一性的曲线
(1)在A反应物中加入酶A，反应速率较未加酶时的变化是明显
加快，说明酶A能催化该反应。
(2)在A反应物中加入酶B，反应速率和未加酶时相同，说明酶B
不能催化该反应。
3． 影响酶活性的曲线
(1)分析图A、B可知，在最适宜的温度和pH条件下，酶的活性最高。温度和pH偏高或偏低，酶活性都会明显降低。
(2)分析图A、B中曲线的起点和终点有何特点？思考原因是什么？
答案　过酸、过碱、高温都会使酶失去活性，而低温只是使酶的活性降低。前者都会使酶的空间结构遭到破坏，而后者并未破坏酶的分子结构。
(3)分析图C中的曲线，反应溶液中pH的变化是否会影响酶作用的最适温度呢？不会。
(4)若将A图中的横坐标改为底物浓度或酶浓度，曲线又该如何画呢？请在下面的坐标系中绘出。
答案　
文字说明：酶量一定的条件下，在一定范围内随着底物浓度的增加，反应速率也增加，但达到一定浓度后不再增加，原因是受到酶数量和酶活性限制；在底物量充足、其他条件适宜且固定的条件下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
易错警示　温度、pH和底物浓度、酶浓度影响酶促反应速率的机理
温度和pH是通过影响酶活性来影响酶促反应速率的，而底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触来影响酶促反应速率的，并不影响酶的活性。
3． 用某种酶进行有关实验的结果如图所示，下列有关说法错误的是 (　　)
A．该酶的最适催化温度为30 ℃左右
B．图2和图4能说明该酶一定不是胃蛋白酶
C．由图4实验结果可知酶具有高效性
D．由实验结果可知酶具有专一性
答案　C
解析　图1显示温度对酶活性的影响，从图中能得到的结论是该酶的最适催化温度为30 ℃左右。图2显示该酶的最适pH为7，而胃蛋白酶的最适pH为1.5，由图4可见该酶为麦芽糖酶。图3能说明Cl－是酶的激活剂、Cu2＋是酶的抑制剂。图4说明酶具有专一性。
4． 如图表示在不同条件下，酶催化反应速率(或生成物量)的变化。下列有关叙述中，不正确的是 (　　)
A．图①虚线可表示酶量增加一倍时，底物浓度和反应速率的关系
B．图②虚线可表示增加酶浓度而其他条件不变时，生成物量与反应时间的关系
C．图③不能表示在反应开始后的一段时间内，反应速率与时间的关系
D．若图②中的实线表示Fe3＋的催化效率，则虚线可表示过氧化氢酶的催化效率
答案　C
解析　在图①中作垂直于横轴的一条直线来帮助理解，在底物浓度充足时，酶量增加一倍，反应速率则增加一倍；其他条件不变时，增加酶浓度，可明显缩短反应时间；当反应物的量很少时，图③能表示在反应开始后的一段时间内反应速率与时间的关系；过氧化氢酶的催化效率具有高效性，因此可用图②中的虚线表示。
技法提炼
“四看法”分析酶促反应曲线
1．一看两坐标轴的含义：分清自变量与因变量，了解两个变量的关系。
2．二看曲线的变化：利用数学模型法观察同一条曲线的升、降或平的变化，掌握变量变化的生物学意义。如在分析影响酶促反应的因素时，一般情况下，生成物的量未达到饱和时，限制因素是横坐标所表示的因素，当达到饱和后，限制因素是除横坐标所表示的因素之外的其他因素。
3．三看特殊点：即曲线的起点、终点、顶点、转折点、交叉点等五点，理解特殊点的意义。
4．四看不同曲线的变化：理解曲线之间的内在联系，找出不同曲线的异同及变化的原因。
实验七　与酶相关的实验探究
1． 验证酶的本质
(1)验证酶是蛋白质
实验组：待测酶溶液＋双缩脲试剂→是否出现紫色反应；对照组：标准蛋白质溶液＋双缩脲试剂→紫色反应。
变量分析：自变量为待测酶溶液和标准蛋白质溶液；因变量为是否有紫色反应。
(2)验证酶是RNA
实验组：待测酶溶液＋吡罗红试剂→是否出现红色；对照组：标准RNA溶液＋吡罗红试剂→出现红色。
变量分析：自变量为待测酶溶液和标准RNA溶液；因变量为是否出现红色。
2． 验证酶的催化作用
实验组：底物＋相应的酶液→底物是否被分解；对照组：底物＋等量蒸馏水→底物不被分解。
变量分析：自变量为相应的酶液的有无；因变量为底物是否被分解。
3． 验证酶的专一性
(1)方案一：用同种酶催化两种不同物质
实验组：反应物＋相应酶溶液→反应物被分解；对照组：另一反应物＋等量相同酶溶液→反应物不被分解。
(2)方案二：用两种不同酶催化同一物质
实验组：反应物＋相应酶溶液→反应物被分解；对照组：相同反应物＋等量另一种酶溶液→反应物不被分解。
变量分析：方案一中的自变量为反应物的不同，方案二的自变量为酶溶液的不同，因变量均为反应物是否被分解。
4． 验证酶的高效性(案例——比较过氧化氢在不同条件下的分解)
变量分析：
5． 探究温度对酶活性的影响
(1)原理
①完善下面的反应原理
②鉴定原理：温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解，滴加碘液，根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。
(2)步骤
步骤 项目 试管1 试管2 试管3
1 加入可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL
2 放置在不同温度环境 0 ℃ 100 ℃ 60 ℃
3 加入新配制的α 淀粉酶溶液 1 mL 1 mL 1 mL
4 完成反应 5 min 5 min 5 min
5 滴入碘液 2滴 2滴 2滴
6 观察结果 变蓝 变蓝 不变蓝
变量分析：
(3)若要探究某种酶的最适温度，实验又该如何设计(请写出思路)
答案　
6． 探究pH对酶活性的影响
(1)原理
①反应原理：H2O2H2O＋O2。
②鉴定原理：pH影响酶的活性，从而影响O2的生成量，可用点燃但无火焰的卫生香燃烧的情况来检验O2生成量的多少。
(2)步骤
步骤 实验操作内容 试管1 试管2 试管3
1 注入等量过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴
2 注入不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL盐酸 1 mL NaOH溶液
3 注入等量的H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL
4 观察现象 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生
(3)若要探究该酶的最适pH，实验又该如何设计(请写出思路)
答案
易错警示　有关四类探究实验的注意事项
(1)在验证酶的专一性实验中的注意事项
①选择好检测反应物的试剂，如反应物选择淀粉和蔗糖，酶溶液为淀粉酶，则适宜选用斐林试剂检测反应物是否被分解，不能选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
②保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。
(2)在验证酶的高效性实验中的注意事项
①实验时必须用新鲜的、刚从活的动物体中取出的肝脏作实验材料。肝脏如果不新鲜，肝细胞内的过氧化氢酶等有机物就会在腐生细菌的作用下分解，使组织中酶分子的数量减少且活性降低。
②实验中使用肝脏的研磨液，可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积，从而加速过氧化氢的分解。
③滴加氯化铁溶液和肝脏研磨液时不能共用一支滴管，因为酶的催化效率具有高效性，少量酶带入FeCl3溶液中就会影响实验结果的准确性，甚至使人产生错觉，作出错误的判断。
④H2O2分解过程有气泡冒出，若反应一段时间，不再有气泡冒出，说明反应结束；若在不增加H2O2量的前提下，使气泡(O2)的生成量增加，可采取的措施是提高H2O2浓度。
(3)在探究温度对酶活性的影响实验中的注意事项
①实验室使用的α 淀粉酶最适温度为60 ℃。
②由于H2O2不稳定，因此探究温度对酶活性影响时，不选择H2O2作反应物。
③本实验不宜选用斐林试剂鉴定，温度是干扰条件。
④本实验中步骤2、步骤3一定不能颠倒顺序，否则会使实验失败，即先控制条件再混合。
(4)在探究pH对酶活性的影响实验中的注意事项
①实验程序中2、3步一定不能颠倒，否则实验失败。
②本实验中也可将过氧化氢酶和H2O2分别调至同一pH，再混合，以保证反应一开始便达到预设pH。
③本实验不宜选用淀粉酶催化淀粉水解，因为淀粉酶催化的底物淀粉在酸性条件下也会发生水解反应。
5． 某班同学进行了探究影响酶活性的因素的实验。
(1)某同学设计了如下实验方案和步骤：取3支大小相同的试管，编号为甲、乙、丙，分别向3支试管中加入3 mL糨糊，再各加入2 mL新鲜的唾液淀粉酶溶液，振荡后，将甲、乙、丙3支试管分别置于0 ℃、35 ℃、100 ℃下约5 min，取出试管，各加入2 mL斐林试剂(边加边振荡)，50～65 ℃水浴条件下观察试管内颜色的变化。同一小组的同学对此实验设计进行了简要评价，其中正确的是________。
①实验步骤不正确　②温度设置不合理　③不能用斐林试剂检验
(2)某小组同学对过氧化氢酶的活性是否受pH影响的问题很感兴趣，并设计了实验操作步骤：
①向甲、乙试管内各加入2 mL新配制的体积分数为3%的过氧化氢溶液；②向甲试管内加入1 mL质量分数为5%的盐酸，向乙试管内加入1 mL质量分数为5%的氢氧化钠溶液；③向甲、乙试管内各加入2滴新鲜的质量分数为20%的猪肝研磨液；④观察试管中发生的变化。
小组讨论1：____________________是本实验的因变量，可观测的指标是______________
__________________________________________________________________________________________________________________________________；
小组讨论2：操作步骤中存在缺陷，应该__________________________________________
______________________________________________________________________________________________________；
小组讨论3：若按改进后的方案进行实验，可能出现的实验结果和结论是______________
__________________________________________________________。
答案　(1)①和③　(2)小组讨论1：过氧化氢分解速率　试管中产生的气泡数量　小组讨论2：增加丙试管，在第二步中加入1 mL蒸馏水，其他操作与甲、乙试管相同　小组讨论3：甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生的气泡数量多，则过氧化氢酶的活性受pH影响；甲、乙、丙3支试管中产生气泡的情况基本一样，则过氧化氢酶的活性不受pH影响(答案合理即可)
解析　(1)①实验步骤不正确，应先对底物和酶做同温处理再混合；②温度设置合理，包括了低温、唾液淀粉酶的较适宜温度和高温；③不能用斐林试剂检验，斐林试剂检验还原糖的实验需要加热，改变了本实验的自变量。因此，本小题的3种说法中，①和③正确。(2)小组讨论1：随着自变量的变化而变化的变量称为因变量，本实验中随着pH的变化，过氧化氢分解速率改变，所以过氧化氢分解速率是因变量；过氧化氢分解速率可以通过底物被催化的速率、产物产生的速率得以表现，其中氧气的产生量即气泡的产生情况的观察更容易操作，所以可以将试管中产生的气泡数量作为观测指标。小组讨论2：本实验的自变量为pH，自变量具体值的设置要有代表性，需要增加中性环境下的实验。小组讨论3：该小组同学在进行实验前，并不明确实验结果，但结合所学知识，至少可以预测两种情况：甲、乙两试管中产生的气泡数量少，丙试管中产生的气泡数量多，则过氧化氢酶的活性受pH影响；甲、乙、丙3支试管中产生气泡的情况基本一样，则过氧化氢酶的活性不受pH影响。
题组一　酶的相关知识
1． 判断正误
(1)酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸(2011·天津，1A) (　　)
(2)酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率(2011·天津，1B) (　　)
(3)酶和激素都是蛋白质(2010·上海，17A) (　　)
(4)酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用(2010·上海，17D) (　　)
(5)蛋白酶可以作为药品治疗某些疾病(2008·广东，6B) (　　)
(6)蛋白酶可以水解所有的肽键(2008·广东，6C) (　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×
2． (2009·重庆卷，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
答案　C
解析　低温能够抑制酶的活性，但并不破坏其结构；酶是具有催化作用的有机物，绝大多数为蛋白质，少数为RNA；细胞质基质中能进行无氧呼吸和有氧呼吸的第一阶段，有催化葡萄糖分解的酶；细胞质中的线粒体和叶绿体中也含有少量的DNA，能够进行自我复制及转录，在此过程中需要解旋酶将DNA双链打开。
题组二　与酶相关的曲线题
3．(2011·海南卷，5)某一不可逆化学反应(S→P＋W)在无酶和有酶
催化时均可以进行。当该反应在无酶条件下进行到时间t时，
向反应液中加入催化该反应的酶。右图中能正确表示加酶后反
应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是 (　　)
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
答案　D
解析　酶能降低化学反应的活化能，提高反应速率，缩短反应时间，但不改变反应结果。甲曲线反应速率减慢，不正确；乙曲线同样未能体现酶的高效性，不正确；丙曲线反应物浓度不可能迅速下降后又上升，不正确；丁曲线反应物浓度迅速下降且达到一定浓度后保持平衡状态，正确。
4． (2009·宁夏卷，2)右图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是 (　　)
A．当反应温度由t2调到最适温度时，酶活性下降
B．当反应温度由t1调到最适温度时，酶活性上升
C．酶活性在t2时比t1高，故t2时更适合酶的保存
D．酶活性在t1时比t2低，表明t1时酶的空间结构破坏更严重
答案　B
解析　酶活性受温度的影响，在低温时酶活性低，随着温度的升高，酶活性逐渐增强，到达最适宜温度后，再升高温度，酶活性下降，当温度过高时，酶的空间结构被破坏，酶变性失活，因此B项正确。温度由t2下降到最适温度时，酶活性升高；酶在低温时活性降低，但空间结构不会被破坏，温度升高，酶活性恢复，因此常在低温下保存酶。
题组三　与酶有关的实验设计
5． (2012·大纲全国卷，33)某同学为了探究pH对人唾液淀粉酶活性的影响，设计了如下实验步骤：
①在A、B、C、D、E 5支试管中分别加入pH 5.0、6.0、7.0、8.0、9.0的适宜浓度缓冲液5 mL，再分别加入质量分数为1%的淀粉液1 mL。
②各试管中分别加入适当浓度的唾液稀释液1 mL，摇匀。
③将5支试管加入70 ℃恒温水浴中，保温时间相同且合适。
④取出各试管，分别加入斐林试剂2 mL，摇匀。
⑤观察各试管溶液的颜色，通过颜色深浅判断唾液淀粉酶作用的最适pH。
上述实验步骤中有2处错误，请更正并说明更正的理由(不考虑试剂的浓度和加入量、pH梯度以及实验重复次数)，以便实验能得到正确的预期结果。
(1)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)③中70 ℃应改为37 ℃。因为人唾液淀粉酶作用的最适温度为37 ℃左右　(2)在观察各试管中溶液的颜色之前应将各试管放在沸水浴中一段时间。因为在高温条件下斐林试剂才能与还原糖反应显色
解析　解答本题时应全面考虑酶的最适条件以及斐林试剂的作用条件。(1)唾液淀粉酶的最适温度是37 ℃左右，70 ℃时酶会变性失活。(2)加入斐林试剂后，需要沸水浴加热才能看到砖红色沉淀。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
酶的本质、作用和特性 1、2、3
酶的相关曲线分析 4、6、8、9、10、11
与酶有关的实验探究 5、7、12、13、14
1． 下列有关酶的叙述中，不正确的是 (　　)
A．酶是活细胞产生的一类有机物
B．酶催化功能的本质是提高反应的活化能
C．过酸、过碱或温度过高会改变酶的空间结构
D．酶不会随催化反应的进行而减少
答案　B
解析　酶提高催化效率的本质在于降低反应的活化能。
2． 右图表示过氧化氢被分解的曲线，说明酶具有 (　　)
①专一性　②高效性　③催化特性　④在温和条件下进行
A．①②　　　　　 B．②
C．②③ D．①②④
答案　C
解析　由图中曲线可知，加酶的反应最先到达平衡点，加入Fe3＋的反应次之，未加酶的反应速度最慢。对三条曲线处理因素的分析可判定，本图体现的是酶的高效性，同时也体现了酶与无机催化剂一样，具有催化作用。
3． 图中曲线Ⅰ、Ⅱ分别表示物质A在无催化剂条件和有酶催化
条件下生成物质P所需能量的变化过程。下列相关叙述正确
的是 (　　)
A．ad段表示在无催化剂的条件下，物质A生成物质P需要
的活化能
B．若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则b在纵轴上将
向下移动
C．若仅增加反应物A的量，则图中曲线的原有形状均发生
改变
D．若曲线Ⅱ为最适酶促条件下的曲线，改变酶促条件后，b在纵轴上将向上移动
答案　D
解析　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，在无催化剂条件下，物质A生成物质P需要的活化能应用ac段表示，A错误；一般而言，无机催化剂的催化效果比酶的催化效果差，降低活化能的效果没有酶的显著，b在纵轴上应向上移动，B错误；增加反应物A的量，反应所需的活化能不变，图中曲线的形状不发生改变，C错误；改变酶促条件后，酶的活性降低，降低活化能的效果变差，反应所需的活化能增加，b在纵轴上将向上移动，D正确。
4． 对化学本质为蛋白质的酶而言，下列符合其催化反应变化规律的曲线应是 (　　)
答案　D
解析　解题时需要注意纵坐标与横坐标表示的含义。温度与反应速率的关系如选项A曲线所示；过酸或过碱都会造成酶失活，从而影响反应速率；一般而言，当酶量加倍时，反应速率加快，但由于底物的量是一定的，最后产物量应相等。
5． 关于探究酶特性实验的叙述中，正确的是 (　　)
A．若探究pH对过氧化氢酶活性的影响，可选择可溶性淀粉溶液为底物
B．若探究过氧化氢酶的高效性，可选择无机催化剂作为对照
C．若探究温度对淀粉酶活性的影响，可选择斐林试剂对实验结果进行检测
D．若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，可用碘液对实验结果进行检测
答案　B
解析　酶具有专一性，若探究pH对唾液淀粉酶活性的影响，可选择可溶性淀粉溶液为底物；若探究过氧化氢酶的高效性，可选择无机催化剂作为对照；若探究温度对淀粉酶活性的影响，不能选择斐林试剂对实验结果进行检测，因为使用斐林试剂必须水浴加热，一般选择碘液来检测实验结果；若用淀粉、蔗糖和淀粉酶来探究酶的专一性，可用斐林试剂对实验结果进行检测。
6． 研究化合物P对淀粉酶活性的影响时，得到如图所示的实验结
果。下列有关叙述不正确的是 (　　)
A．底物浓度可影响酶促反应速率
B．若反应温度不断升高，则A点持续上移
C．P对该酶的活性有抑制作用
D．曲线①所代表的反应比曲线②先达到反应平衡
答案　B
解析　由图可知，底物浓度在一定范围内，酶促反应速率随底物浓度的增加而加快，A正确；酶促反应都有适宜的温度，超过这一温度时，酶的活性会降低，酶促反应速率下降，A点不会持续上移，B错误；与仅有酶的曲线相比，加入化合物P后酶促反应速率降低，说明P对该酶的活性有抑制作用，C正确；从坐标图可以看出，曲线①条件下比②条件下反应速率高，故达到反应平衡所需的时间要短，D正确。
7． 下表表示探究淀粉酶对淀粉和蔗糖作用的实验设计及结果。根据实验结果，以下结论正确的是 (　　)
试管编号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
2 mL 3%淀粉溶液 ＋ ＋ ＋ － － －
2 mL 3%蔗糖溶液 － － － ＋ ＋ ＋
1 mL2%新鲜淀粉酶溶液 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
反应温度(℃) 40 60 80 40 60 80
2 mL斐林试剂 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
砖红色深浅 ＋＋ ＋＋＋ ＋ － － －
注：“＋”表示有，“－”表示无，“＋”的多少代表颜色的深浅。
A．蔗糖被水解成非还原糖
B．淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖
C．淀粉酶活性在40 ℃时比在60 ℃时高
D．淀粉酶对蔗糖的水解具有专一性
答案　B
解析　①～③号试管中均有淀粉和淀粉酶，且均有砖红色沉淀产生，说明淀粉在淀粉酶的作用下水解成还原糖，砖红色越深，说明淀粉酶活性越高，B正确、C错误；④～⑥号试管均未呈现砖红色，说明淀粉酶不能催化蔗糖的水解，A、D错误。
8． 如图表示某种酶在不同处理条件(a、b、c)下催化某反应的生
成物的量和反应时间的关系，则处理条件不可能是 (　　)
A．温度不同
B．pH不同
C．酶量不同
D．反应底物的量不同
答案　D
解析　曲线的纵坐标为生成物的量，起点相同，最高点三条线重合，说明生成物的量相同，则反应底物的量也应该相同。
9． 如图所示，甲、乙、丙三图表示酶浓度一定时，反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系。下列相关分析不正确的是 (　　)
A．图甲中，因反应液中酶的数量有限，当反应物达到一定浓度时，反应速率不再上升
B．图乙中，a点对应的温度称为最适温度
C．图乙中，温度超过a点后反应速率急剧下降，其原因是高温条件下酶变性失活
D．图丙中，pH从6上升到10的过程中，酶活性先增强，后降低
答案　D
解析　由于酶数量的限制，当反应物达到一定的浓度后，反应速率不再随反应物浓度的增加而上升。酶活性最大时所对应的温度称为最适温度。一般情况下，高温、过酸和过碱都会破坏酶的空间结构，使酶永久失活，因此，当pH从6上升到10的过程中，酶活性一直为0。
10．影响酶活性的因素有很多，包括温度、酸碱度、反应物浓度、
酶浓度等。如图表示的是在最适温度条件下，反应物浓度对
淀粉酶所催化的化学反应速率的影响。下列有关说法错误的
是 (　　)
A．若在A点时温度升高5 ℃，则反应速率减慢
B．若在A点时往混合物内加入少量淀粉酶，则反应速率不变
C．若在B点时往混合物内加入少量淀粉酶，则反应速率会加快
D．若在B点时温度升高5 ℃，则反应速率不改变
答案　D
解析　该图表示的是在最适温度条件下，反应物浓度对淀粉酶所催化的化学反应速率的影响。改变温度会导致反应速率下降，因此在A点或B点时温度升高5 ℃，反应速率都会减慢；在A点时，影响反应速率的主要因素是反应物浓度，因此往混合物中加入少量淀粉酶，反应速率不变；在B点时，反应物浓度已不再是影响反应速率的因素，因此往混合物中加入少量淀粉酶，反应速率加快。
11．图甲是过氧化氢酶活性受pH影响的曲线，图乙表示在最适温度下，pH＝b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化曲线。若该酶促反应过程中改变某一初始条件，以下改变正确的是 (　　)
A．pH＝a时，e点下移，d点左移
B．pH＝c时，e点为0
C．温度降低时，e点不移动，d点右移
D．H2O2量增加时，e点不移动，d点左移
答案　C
解析　O2的最大释放量只与H2O2的量有关，与酶的活性无关。与pH＝b时相比，pH＝a时酶的活性下降，e点不变，d点右移，A错误；H2O2不稳定，在过氧化氢酶失活时，H2O2仍能分解，B错误；温度降低时酶的活性降低，e点不变，但H2O2完全分解所用的时间延长，d点右移，C正确；增加H2O2量，e点上移，d点右移，D错误。
12．鱼被宰杀后，鱼肉中的三磷酸腺苷(ATP)经过降解生成对鱼肉鲜味贡献最大的物质——肌苷酸(IMP)，但是在酸性磷酸酶(ACP)作用下该物质会被进一步降解，导致鱼肉鲜味下降，风味变差。为了研究鱼类的保鲜方法，研究者从常见淡水鱼(草鱼、鱼和鳝鱼)的肌肉中分离纯化得到ACP。并对该酶活进行了一系列研究。相关实验结果如下，分析回答下列问题。
ACP在不同浓度金属离子中的相对活性
金属离子 浓度(mmol/L) 相对活性 (%)
草鱼 鱼 鳝鱼
Na＋ 30 100.83 101.47 96.03
Zn2＋ 1 112.38 116.06 158.13
Ca2＋ 5 65.21 96.18 88.18
(1)鱼肉保鲜的思路为在IMP被降解前采取一定措施有效________ACP的活性。据图1可知，草鱼ACP活性的最适pH为________左右。
(2)据图2可知，3种鱼的ACP的最适反应温度最低的是________；反应温度超过60 ℃与pH低于3.8，对鳝鱼肌肉ACP活性影响的机理________(填“相同”或“不同”)，其中pH低于3.8会破坏ACP的________。
(3)由表可知，对ACP活性有激活作用的金属离子是________，可以通过在鱼肉中添加微量的________来抑制鱼肉鲜味的下降。
答案　(1)抑制　5.0　(2)鱼　相同　分子结构
(3)Zn2＋　Ca2＋
解析　(1)由题目所给信息酸性磷酸酶能导致鱼肉鲜味下降、风味变差可推知，鱼肉保鲜的思路为在IMP被降解前采取有效措施抑制ACP的活性。由图1可以直接看出草鱼ACP活性的最适pH为5.0左右。(3)由表可知，Na＋对ACP的活性基本不产生影响，Zn2＋可以使ACP活性增强，Ca2＋可以使ACP活性降低。
13．某同学将马铃薯磨碎、过滤得到提取液进行以下实验。
Ⅰ.在30 ℃的条件下，取等量提取液分别加到4支盛有等量过
氧化氢溶液，pH分别为3、5、7、9的试管中，结果发现每支
试管都产生气体。请回答下列问题：
(1)该实验的课题是___________________________________________________________
_____________。
(2)该实验中的自变量是______________________。
(3)各实验组均在30 ℃下进行的原因是：①__________________________；②________________________________________________________________________。
Ⅱ.将加入4支试管中的马铃薯提取液的量减半，重复实验Ⅰ。分别测定实验Ⅰ、Ⅱ中过氧化氢的含量在相同时间内的变化，绘制成如图所示曲线，请回答下列问题。
(4)曲线A是实验________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)的结果。
(5)曲线A和B中，过氧化氢含量的最低点基本位于横坐标同一位置的原因是________________________________________________________________________。
答案　(1)探究不同pH对过氧化氢酶活性的影响
(2)pH　(3)30 ℃是过氧化氢酶的适宜温度　排除温度变化(无关变量)对实验结果的影响　(4)Ⅱ　(5)同一种酶的最适pH是一定的
解析　Ⅰ.根据题干可知，该实验的自变量是pH，因变量是酶的活性，故该实验的研究课题是探究不同pH对酶活性的影响。除了pH外，其他影响酶活性的因素是该实验的无关变量(如温度)，在实验过程中，各实验组的无关变量应保持一致且适宜，故均在30 ℃下进行。Ⅱ.马铃薯提取液的量减半，导致过氧化氢酶的量减半，酶促反应速率减慢，则在相同pH下，剩余的过氧化氢量较多，故曲线A是实验Ⅱ的结果。两实验中，过氧化氢酶的最适pH是一样的。
14．酶具有催化作用和专一性。请选用相应的实验材料与用具设计验证实验，并回答相关问题。
实验材料与用具：鸡蛋清、牛胰蛋白酶溶液、牛胰淀粉酶溶液、蒸馏水、双缩脲试剂、试管、小烧杯、小刀、恒温水浴锅(温度可调)、时钟等。
实验步骤及相关问题：
(1)该实验不能用双缩脲试剂鉴定，为什么？
_______________________________________________________________________________________________________。
(2)实验步骤：
①将鸡蛋清放入小烧杯中加热使其凝固；
②将凝固蛋白切成等体积小块，
_______________________________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
④________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
⑤观察、记录实验结果。
(3)该实验的因变量是___________________________________________。
(4)该实验中说明酶具有催化作用的实验组合是
_________________________________________________________。
答案　(1)实验组和对照组均呈紫色(只要答案合理即可)
(2)②均分为三份，分别放入编号为1、2、3的三支试管中
③分别向1、2、3号试管中加入适量且等量(2 mL)的蒸馏水、牛胰蛋白酶溶液、牛胰淀粉酶溶液　④将上述三支试管放入37 ℃(或适宜温度)的恒温水浴锅中保温一段时间
(3)蛋白块的消失情况或单位时间内蛋白块体积大小的变化　(4)1、2号试管(答案只要与实验步骤中的试管编号相符即可)
解析　本实验给的鸡蛋清和酶的化学成分都是蛋白质，实验组和对照组在实验结束时都仍然存在蛋白质，遇到双缩脲试剂，都能发生紫色反应。验证酶的催化特性实验的自变量为酶的有无，验证酶的专一性实验的自变量为酶的种类(底物相同的情况下)或底物的种类(所用酶相同的情况下)，两实验的因变量为蛋白块的消失情况。设计实验时，保证对照组和实验组除了自变量不一样外，其他无关变量(如温度、酶的浓度)应保持一致且适宜。
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与酶有关的曲线解读
(1)曲线识别
首先，要识别曲线纵、横坐标的含义，然后对曲线中重要的
点和段进行理解，并结合酶特性方面的知识准确识别曲线。
在如图所示的曲线中，用单位时间内生成物的生成量或达到
生成物的生成量的最大值所需要的时间来反映酶活性的高低
(或酶促反应速率)。三条曲线的最大值都一样，说明三组的反应底物含量一样。但是，
生成物的量达到最大值(或底物被消耗完毕)时所用时间不一样，其中a的条件最有利于酶发挥作用，最不利的是c。三条曲线的差异可能是由温度、pH引起的，也可能是由酶浓度引起的。
(2)曲线描述
描述曲线时往往会忽略一些细节问题，从而导致不应有的失分。描述时要注意以下几点：
①找准是哪两个变量之间的关系。一般来说，横坐标表示的是自变量，纵坐标表示的是因变量，二者具有因果关系，在描述中要出现这两个变量。
②就曲线进行描述，不要完整地用教材中的知识机械地描述，要具体情况具体分析。
③一定要注意范围的界定，因为不同范围中的曲线变化并非一样，变化趋势和变化速率都会有所不同。如下列四条曲线：
对图1和图2的描述：曲线最高点所对应的温度或pH称最适温度或pH；在最适温度或pH之前，随温度或pH的升高，酶的活性增强；在最适温度或pH之后，随温度或pH的升高，酶的活性下降；低温下酶的活性较低，高温、强酸、强碱下酶的活性丧失。
对图3的描述：在底物量足够，其他条件不变、反应系统中不含有抑制酶活性的物质的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
对图4的描述：在底物浓度较低时，酶促反应速率随底物浓度的增加而加快；在底物浓 度较高时，底物浓度增加，酶促反应速率也随之加快，但不显著；当底物浓度很大且达到一定程度时，酶促反应速率就达到一个最大值，此时即使再增加底物浓度，酶促反应速率也几乎不再改变。
(3)多曲线分析
不同的酶具有不同的最适温度或pH，比较不同的曲线时，不仅要关注曲线之间的“异”，还要关注曲线之间的“同”。如图所示，图1表示的是pH对植物和人的淀粉酶活性的影响；图2表示的是3种脱氢酶(A、B、C)的活性受温度影响的情况。
从图1可以看出，两条曲线的变化趋势相同，但植物淀粉酶的最适pH在5和6之间，人的淀粉酶的最适pH在7左右。图2中，在一定温度范围内，三条曲线的变化趋势相同，但酶C活性曲线只是画了一部分(从图2中无法知道酶C的最适温度)，从图2中也可以看出，酶活性温度范围最窄的是酶B。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第43讲　微生物的培养与应用
[考纲要求]　1.微生物的分离和培养。2.某种微生物数量的测定。
3.培养基对微生物的选择作用。
考点一　微生物的实验室培养
1． 培养基的分析
(1)据物理状态的不同，培养基只有液体培养基和固体培养基两种类型 (　×　)
(2)培养基中一般都含有水、碳源、氮源和无机盐四种成分 (　√　)
(3)在配制培养基时，除满足营养需求外，还应考虑pH、O2及特殊营养物质的需求
(　√　)
2． 无菌技术(连一连)
3． 纯化大肠杆菌
(1)制备固体培养基的流程
→→→→
(2)纯化大肠杆菌的方法
常用的微生物接种方法有平板划线法和稀释涂布平板法。
①平板划线法：是通过接种环在琼脂固体培养基表面连续划线的操作，将聚集的菌种逐步稀释分散到培养基的表面。
②稀释涂布平板法：是将菌液进行一系列的梯度稀释，然后将不同稀释度的菌液分别涂布到琼脂固体培养基的表面，进行培养。
易错警示　(1)自养微生物与异养微生物所需的营养物质不同：①自养微生物所需的碳源、氮源来自含碳、含氮的无机物，而异养微生物需要的碳源、氮源来自含碳、含氮的有机物，因此可根据培养基中营养物质判断微生物的代谢类型。②含氮无机物不但能给自养微生物提供氮源，也能作为能源物质，提供能量，如NH3既作为硝化细菌的氮源也作为能源。(2)配制牛肉膏蛋白胨固体培养基的注意事项：①倒平板的适宜温度是50 ℃左右，温度过高会烫手，过低培养基又会凝固。②平板需倒置，这样既可使培养基表面的水分更好地挥发，又可防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。(3)平板划线操作的注意事项：①第一次划线及每次划线之前都需要灼烧接种环。②灼烧接种环，待其冷却后才能伸入菌液，以免温度太高杀死菌种。③划线时最后一区不要与第一区相连。④划线用力大小要适当，防止用力过大将培养基划破。
1． 下列无菌操作中，错误的是 (　　)
A．无菌操作的目的是防止杂菌污染
B．用酒精擦拭双手的方法对操作者进行消毒
C．实验操作过程应在酒精灯火焰附近进行
D．玻璃器皿(吸管、培养皿)可用酒精擦拭
答案　D
解析　对操作者应用较温和的方法进行消毒。实验操作过程应在酒精灯火焰附近进行，防止瓶口的微生物污染培养基。对无菌操作用到的玻璃器皿要用干热灭菌的方法彻底消灭其中的微生物，用酒精擦拭不能达到目的。
2． 下列是用于从土壤中分离纯化土壤细菌的培养基配方。请回答：
试剂 牛肉膏 蛋白胨 NaCl 琼脂 水
用量 5 g 10 g 5 g 20 g 1 000 mL
(1)培养基的类型有很多，但培养基中一般都含有水、碳源、____________和无机盐。上述培养基配方中能充当碳源的成分是__________________________。培养基配制完成以后，一般还要调节pH，并对培养基进行__________处理。该培养基从物理性质上分类属于____________。
(2)分离纯化微生物最常使用的接种方法是____________和____________________。
(3)假设培养结束后，发现培养基上菌落连成一片，可能的原因是什么？(列举两项)
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)氮源　牛肉膏和蛋白胨　灭菌　固体培养基　(2)平板划线法　稀释涂布平板法　(3)稀释倍数不够，菌液的浓度太高；划线时，划完第一次没有灭菌即接着划第二次；培养过程中灭菌不严格，受到了其他微生物的污染(任选两个)
解析　培养基中都应含有水、无机盐、碳源和氮源。配制培养基时加入了琼脂，因此该培养基属于固体培养基。培养基配制完成后要调pH和灭菌。牛肉膏、蛋白胨中含碳元素，可作为有机碳源。分离纯化微生物一般用平板划线法和稀释涂布平板法。平板划线法中每次划线前都要将接种环灼烧灭菌，以杀死上次划线时接种环上残留的菌种；采用稀释涂布平板法时稀释度要足够高，否则会使微生物不能分散成单个细胞。
1． 微生物和动植物营养要素的比较
项目 碳源 氮源 能源 无机盐、水
动物 糖类、脂肪等 蛋白质或其降解物 同碳源 都需要，种类及功能基本相同
微生物 异养型 糖类、脂肪、醇、有机酸等 蛋白质或其降解物、铵盐、硝酸盐、N2等 同碳源
自养型 CO2、碳酸盐等 NH3、铵盐、硝酸盐等 氧化无机物或利用光能
绿色植物 铵盐、硝酸盐 光能
2． 消毒和灭菌比较
比较项目 理化因素的作用强度 消灭微生物的数量 芽孢和孢子能否被消灭
消毒 较为温和 部分生活状态的微生物 不能
灭菌 强烈 全部微生物 能
3.两种纯化细菌的方法的比较
项目 优点 缺点
平板划线法 可以观察菌落特征，对混合菌进行分离 不能计数
稀释涂布平板法 可以计数，可以观察菌落特征 吸收量较小，较麻烦，平板不干燥效果不好，容易蔓延
4． 培养基的营养构成
(1)各种培养基的具体配方不同，但一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。
(2)不同培养基要满足不同微生物对pH、特殊营养物质及氧气的需求。
考点二　分解尿素的细菌的分离与计数
1． 完善土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
(1)分离原理：土壤中细菌之所以能分解尿素，是由于它们体内能合成脲酶，这种物质在把尿素分解成无机物的过程中起到催化作用。
(2)统计菌落数目：统计样品中的活菌一般用稀释涂布平板法。
(3)实验流程：土壤取样→样品的稀释→微生物的培养与观察→细菌的计数。
2． 判断正误
(1)只有能合成脲酶的微生物才能分解尿素 (　√　)
(2)筛选分解尿素的细菌应以尿素作为培养基中的唯一氮源 (　√　)
(3)统计样品中的活菌一般用平板划线法 (　×　)
(4)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变蓝，则说明筛选到分解尿素的细菌 (　×　)
易错警示　(1)在同一稀释度下，至少对3个平板进行重复计数，然后求出平均值，并根据平板所对应的稀释度计算出样品中细菌的数目。如果某个平板的菌落数与其他差别甚远，说明该平板操作过程中出现失误，应舍弃。
(2)统计的菌落往往比活菌的实际数目低。这是因为当两个或多个细胞连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落。因此，统计结果一般用菌落数而不是用活菌数来表示。
3． 自然界中的微生物往往是混杂生长的。人们在研究微生物时一般要将它们分离提纯，然后进行数量的测定。下面是对大肠杆菌进行数量测定的实验，请回答有关问题。
实验步骤：
(1)制备稀释倍数为102、103、104、105、106的系列稀释液。
(2)为了得到更加准确的结果，你选用____________法接种样品。
(3)适宜温度下培养。
结果分析：
(1)测定大肠杆菌数时，在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下几种统计结果，正确可信的是________________，其理由是______________________________________
________________________________________________________________________。
A．一个平板，统计的菌落数是230
B．两个平板，统计的菌落数是220和260，取平均值240
C．三个平板，统计的菌落数分别是210、50和520，取平均值260
D．四个平板，统计的菌落数分别是210、300、240和250，取平均值250
(2)一同学在稀释倍数为105的培养基中测得平板上菌落数的平均值为234，那么每毫升样品中的菌落数是__________(涂布平板时所用稀释液的体积为0.1 mL)。
(3)用这种方法测定的大肠杆菌密度，实际活菌数量要比测得的数量____________，因为________________________________________________________________________
______________________。
答案　实验步骤：(2)稀释涂布平板
结果分析：(1)D　在设计实验时，一定要涂布至少三个平板作为重复组，才能增强实验的说服力与准确性；在分析实验结果时，要考虑所设置的重复组的结果是否合理
(2)2.34×108　(3)多　当两个或多个细菌连在一起时，平板上观察到的只是一个菌落
解析　实验步骤：为了得到更加准确的结果，应用稀释涂布平板法接种样品。
结果分析：(1)选取多个菌落数相差不大的平板计数，取其平均值。
(2)234÷0.1×105＝2.34×108。
(3)因为菌落可能由两个或多个细菌连在一起生长而成，所以实际活菌数量要比测得的数量多。
1． 筛选菌株的原理
微生物的选择培养：在选择培养基的配方中，把尿素作为培养基中的唯一氮源，原则上只有能够利用尿素的微生物才能够生长。
2． 统计菌落数目的方法
(1)显微镜直接计数法
①原理：利用特定细菌计数板或血细胞计数板，在显微镜下计算一定容积的样品中微生物数量。
②方法：用计数板计算。
③缺点：不能区分死菌与活菌。
(2)间接计数法(活菌计数法)
①原理：当样品的稀释度足够高时，培养基表面生长的一个菌落，来源于样品稀释液中的一个活菌。通过统计平板上的菌落数，就能推测出样品中大约含有多少活菌。
②操作：a.设置重复组，增强实验的说服力与准确性。
b．为了保证结果准确，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。
③计算公式：每克样品中的菌株数＝(C÷V)×M，其中C代表某一稀释度下平板上生长的平均菌落数，V代表涂布平板时所用的稀释液的体积(mL)，M代表稀释倍数。
3． 鉴定分解尿素的细菌
(1)原理：CO(NH2)2＋H2OCO2＋2NH3；由于NH3的产生，培养基碱性增强，pH升高，因此可通过检测pH的变化来判断该化学反应是否发生。
(2)方法：以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂，培养某种细菌，若指示剂变红，则pH升高，说明该种细菌能分解尿素。
4． 对照原则的运用
(1)判断培养基中是否有杂菌污染，需将未接种的培养基同时进行培养。
(2)判断选择培养基是否具有筛选作用，需设立牛肉膏蛋白胨培养基进行接种后培养，观察两种培养基上菌落数目，进行对比得出结论。
考点三　分解纤维素的微生物的分离
1． 纤维素酶
(1)组成：一种复合酶，它至少包括三种组分，即C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶。
(2)作用：纤维素纤维二糖葡萄糖
2． 筛选方法
(1)方法：刚果红染色法，即通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
(2)培养基：以纤维素为唯一碳源的选择培养基。
3． 筛选流程
土壤取样→选择培养→梯度稀释→将样品涂布到鉴别纤维素分解菌的培养基上→挑选产生透明圈的菌落。
易错警示　对选择培养基的选择方法区分不清
(1)在培养基中加入某种化学物质。例如，加入青霉素可以分离出酵母菌和霉菌；加入高浓度的食盐可以得到金黄色葡萄球菌。这里的加入是在主要营养成分完整的基础上加入。
(2)改变培养基中的营养成分。例如缺乏氮源时可以分离出固氮微生物；石油作为唯一碳源时，可以分离出能消除石油污染的微生物。
(3)改变微生物的培养条件。例如，将培养基放在高温环境下培养，可以得到耐高温的微生物。
4． 纤维素分解菌能够产生纤维素酶分解纤维素。回答下列问题：
(1)在筛选纤维素分解菌的过程中，通常用____________染色法，这种方法能够通过颜色反应直接对纤维素分解菌进行筛选。甲同学在实验时得到了如图所示的结果，则纤维素分解菌位于 (　　)
A．③ B．①② C．②③ D．①②③
(2)乙同学打算从牛胃中分离纤维素分解菌并计数，与分离醋酸菌相比，进行培养时除了营养不同外，最主要的实验条件差别是________________________。
该同学采用活菌计数法统计的菌落数目往往比活菌的实际数目________。
(3)丙同学在提取和分离纤维素酶的过程中，为了抵制外界酸和碱对酶活性的影响，采取的措施是向提取液和分离液中添加____________。若探究纤维素酶活性的最适温度，如何设置对照？__________________________________________________________。
答案　(1)刚果红　A　(2)保证无氧环境　小(低)
(3)缓冲溶液　不同的温度梯度之间相互对照
解析　(1)刚果红与纤维素形成的红色复合物在纤维素被分解后将不再形成，则在培养基上出现以纤维素分解菌为中心的透明圈。(2)牛胃是一个厌氧的环境，所以其中的纤维素分解菌与需氧的醋酸菌培养条件有所不同。因是活菌计数法，所以部分死亡菌无法计数。另外当两个或多个细菌连在一起时平板上只观察到一个菌落，所以偏小。(3)探究最适温度可设置一系列的温度梯度相互对照，其他无关变量要适宜。
1． 两种菌株筛选原理的比较
土壤中分解尿素的细菌 分解纤维素的微生物
①选择培养基的成分：尿素作为唯一的氮源②鉴定方法：在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，pH升高，说明细菌能分解尿素 ①选择培养基的成分：纤维素作为唯一的碳源②鉴定方法：刚果红染色法，即刚果红与纤维素形成红色复合物，当纤维素被分解后，培养基出现以纤维素分解菌为中心的透明圈
2． 选择培养基与鉴别培养基的比较
种类 制备方法 原理 用途 举例
选择培养基 培养基中加入某些化学物质 依据某些微生物对某些物质或环境条件的嗜好、抗性而设计 从众多微生物中分离所需的微生物 加入青霉素分离得到酵母菌和霉菌
鉴别培养基 培养基中加入某种指示剂或化学药品 依据微生物产生的某种代谢产物与培养基中的特定试剂或化学药品反应，产生明显的特征变化而设计 鉴别不同种类的微生物 伊红美蓝培养基可以鉴别大肠杆菌
3． 分离纤维素分解菌的几个关键步骤
(1)分离纤维素分解菌的实验中先用选择培养基，再用鉴别培养基。选择培养基为液体培养基，以纤维素作为碳源和能源的微生物可以正常生长，而其他绝大多数微生物不能正常生长；因培养基中无凝固剂，为液体培养基，利用液体培养基能使营养成分充分消耗，以增加纤维素分解菌的浓度。
(2)鉴别培养基含琼脂，为固体培养基，因为要在培养基上形成我们肉眼可见的菌落。刚果红染色法应用的就是此培养基。
1． (2012·北京卷，5)高中生物学实验中，在接种时不进行严格无菌操作对实验结果影响最大的一项是 (　　)
A．将少许干酵母加入到新鲜的葡萄汁中
B．将毛霉菌液接种在切成小块的鲜豆腐上
C．将转基因植物叶片接种到无菌培养基上
D．将土壤浸出液涂布在无菌的选择培养基上
答案　C
解析　在酿制葡萄酒的过程中，如果灭菌不彻底会影响葡萄酒的品质，但影响不大；在制作腐乳的过程中，发酵过程有多种微生物的参与，所以该过程不进行严格的无菌操作对结果影响不大；在植物组织培养过程中，如果灭菌不彻底，杂菌产生的物质会影响外植体的生长，甚至杀死外植体，导致培养失败，对结果影响最大；土壤浸出液本身就含有大量的杂菌，另外在选择培养基上只能生存我们所要筛选的细菌，所以无菌操作不严格，对结果影响也不会太大。
2． (2009·安徽卷，6)下列是关于“检测土壤中细菌总数”实验操作的叙述，其中错误的是
(　　)
A．用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，经高温、高压灭菌后倒平板
B．取104、105、106倍的土壤稀释液和无菌水各0.1 mL，分别涂布于各组平板上
C．将实验组和对照组平板倒置，37 ℃恒温培养24～48小时
D．确定对照组无菌后，选择菌落数在300以上的实验组平板进行计数
答案　D
解析　采用稀释涂布平板法统计菌落数目时，一般选择菌落数在30～300的平板进行计数。
3． (2011·新课标全国卷，39)有些细菌可分解原油，从而消除由原油泄漏造成的土壤污染。某同学欲从受原油污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株。回答问题：
(1)在筛选过程中，应将土壤样品稀释液接种于以________为唯一碳源的固体培养基上。从功能上讲，该培养基属于________培养基。
(2)纯化菌种时，为了得到单菌落，常采用的接种方法有两种，即____________和____________。
(3)为了筛选出高效菌株，可比较单菌落周围分解圈的大小，分解圈大说明该菌株的降解能力________________________________________________。
(4)通常情况下，在微生物培养过程中，实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、________和____________。无菌技术要求实验操作应在酒精灯________附近进行，以避免周围环境中微生物的污染。
答案　(1)原油　选择　(2)平板划线法　稀释涂布平板法(3)强　(4)干热灭菌　高压蒸汽灭菌　火焰
解析　(1)可以将所需要的微生物从混杂的微生物群中分离出来的培养基为选择培养基。欲筛选出能降解原油的菌株，则培养基中应只含有原油而无其他碳源，这样不能降解原油的细菌在此培养基上不能生存，能降解原油的细菌才能在只含原油这一碳源的培养基上生存。(2)分离纯化菌种时，接种的方法有平板划线法和稀释涂布平板法，其目的都是使聚集在一起的微生物分散成单个细胞，从而能在培养基表面形成单菌落，以便于纯化菌种。(3)降解原油能力越强的菌株，在菌落周围形成的分解圈越大。(4)实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌(如接种环)、干热灭菌(如培养皿)和高压蒸汽灭菌(如培养基)等。无菌技术要求整个实验操作都要在酒精灯火焰附近进行，以避免周围微生物的污染。
4． (2009·宁夏卷，40)(1)在大肠杆菌培养过程中，除考虑营养条件外，还要考虑________、____________和渗透压等条件。由于该细菌具有体积小、结构简单、变异类型容易选择、____________、________________等优点，因此常作为遗传学研究的实验材料。
(2)在微生物培养操作过程中，为防止杂菌污染，需对培养基和培养器皿进行________(消毒、灭菌)；操作者的双手需要进行清洗和____________；静止空气中的细菌可用紫外线杀灭，其原因是紫外线能使蛋白质变性，还能___________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________。
(3)若用稀释涂布平板法计数大肠杆菌活菌的个数，要想使所得估计值更接近实际值，除应严格操作、多次重复外，还应保证待测样品稀释的______________。
(4)通常，对获得的纯菌种还可以依据菌落的形状、大小等菌落特征对细菌进行初步的________________。
(5)培养大肠杆菌时，在接种前需要检测培养基是否被污染。对于固体培养基应采用的检测方法是_____________________________________________________________。
(6)若用大肠杆菌进行实验，使用过的培养基及其培养物必须经过____________处理后才能丢弃，以防止培养物的扩散。
答案　(1)温度　酸碱度　易培养　生活周期短　(2)灭菌　消毒　损伤DNA的结构　(3)比例合适　(4)鉴别(或分类)　(5)将未接种的培养基在适宜的温度下放置适宜的时间，观察培养基上是否有菌落产生　(6)灭菌
解析　(1)影响微生物培养的因素除了营养条件外，外界条件主要包括温度、酸碱度和渗透压等。由于大肠杆菌具有体积小、结构简单、变异类型容易选择、易培养、生活周期短等优点，所以常作为遗传学研究的实验材料。(2)对培养基和培养器皿要进行灭菌，对操作者的双手需要进行清洗和用酒精消毒，静止空气中的细菌在用紫外线照射后能够使蛋白质变性，并损伤DNA结构，使细菌死亡。(3)样品的稀释度直接影响平板上生长的菌落的数目，实际操作中，通常选用一定稀释范围的样品液进行培养，以保证获得的菌落数在30～300之间。(4)菌落的特征是判断微生物种类的重要依据，对获得的纯菌种可以依据菌落的特征对细菌进行初步的鉴别。(5)要判断固体培养基是否被污染，可将未接种的培养基在适宜的温度下培养一段时间，若发现有菌落说明培养基已被污染。(6)进行微生物培养时，使用过的培养基及培养物必须经灭菌后才能丢弃，防止培养的微生物扩散到环境中，造成危害。
1． 制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的下列操作中，不正确的是 (　　)
A．操作流程是计算、称量、溶化、灭菌和倒平板
B．将称好的牛肉膏连同称量纸一同倒入烧杯中再加水、去纸
C．灭菌后向牛肉膏蛋白胨溶液中加2%琼脂，并使其溶解
D．将培养基冷却到约50 ℃时，在酒精灯火焰附近倒平板
答案　C
解析　琼脂加入到牛肉膏蛋白胨溶液中，溶化后再灭菌。
2． 平板划线法和稀释涂布平板法是接种微生物的两种常用方法，下列描述正确的是
(　　)
A．都要将菌液进行一系列的梯度稀释
B．平板划线法是将不同稀释度的菌液通过接种环在固体培养基表面连续划线的操作
C．稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液倒入液体培养基进行培养
D．都会在培养基表面形成单个菌落
答案　D
解析　平板划线法不需要进行梯度稀释，稀释涂布平板法需要将不同稀释度的菌液滴加到固体培养基的表面。平板划线法和稀释涂布平板法都能在培养基表面形成单个菌落。
3． 某学者欲研究被石油污染过的土壤中细菌数量，并从中筛选出能分解石油的细菌。下列操作错误的是 (　　)
A．利用平板划线法对细菌进行计数
B．用以石油为唯一碳源的培养基筛选
C．采用稀释涂布平板法分离菌种
D．称取和稀释土壤样品时应在火焰旁
答案　A
解析　分离细菌常用的方法是平板划线法和稀释涂布平板法，但平板划线法不能对细菌进行计数；筛选能分解石油的细菌，要以石油作为培养基中唯一的碳源；筛选细菌的整个操作过程都需要在无菌条件下进行，所以应在火焰旁进行。
4． 在做土壤中分解尿素的细菌的分离与计数实验时，甲组实验用以尿素为唯一氮源的培养基，乙组实验的培养基中的氮源除尿素外还含硝酸盐，其他成分都相同，在相同条件下操作，培养观察，则乙组实验属于 (　　)
A．空白对照 B．标准对照
C．相互对照 D．条件对照
答案　D
解析　乙组和甲组实验的培养条件不同，形成了条件对照。
5． 某同学学习完微生物的实验室培养后，要利用所学知识研究水中微生物的情况。该同学为了调查湖水中细菌的污染情况而进行了实验。实验包括制备培养基、灭菌、接种及培养、菌落观察计数。请回答与此实验相关的问题：
(1)该同学所用培养基中含有的蛋白胨、淀粉分别为细菌培养提供了____________和____________。
(2)对培养基进行灭菌，应该采用的方法是____________。
(3)为了尽快观察到细菌培养的实验结果，应将接种了湖水样品的平板置于____________________中培养、培养的温度设定在37 ℃。要使该实验所得结果可靠，还应该同时在另一平板上接种____________作为对照进行实验。
答案　(1)氮源　碳源　(2)高压蒸汽灭菌　(3)恒温培养箱　无菌水
解析　蛋白胨是源于动物的原料，含有维生素、糖和有机氮等营养物质，在培养基中主要作为氮源。实验室的灭菌方法一般有：灼烧灭菌(适用于接种工具的灭菌)、干热灭菌(适用于耐高温的、需要保持干燥的物品的灭菌)、高压蒸汽灭菌(适用于培养基等物品的灭菌)。要想使微生物快速地繁殖，就要置于适宜的条件下，特别是适宜的温度下，所以要置于恒温培养箱中。对照实验就是要设置一个用无菌水接种的平板进行观察比较。
6． 大肠杆菌是“明星菌”，在生物技术上常用作“工程菌”。某生物小组的同学利用实验室提供的某品系大肠杆菌及其他必需材料，对该品系大肠杆菌进行了培养、计数。
(1)大肠杆菌在生长过程中对各种营养成分所需的量不同，故制备培养基时各营养成分要有合适的________。
(2)在制备固体培养基进行倒平板操作时，平板冷凝后，甲同学将平板倒置，其原因是________________________________________________________________________。
(3)乙同学采用平板划线法接种，获得单菌落后继续筛选，在每次划线之前都要灼烧接种环，其目的是__________________________________。
(4)丙、丁同学用稀释涂布平板法测定同一土壤样品中的细菌数。在对应稀释倍数为106的培养基中，得到以下两种统计结果：丙同学在该浓度下涂布了一个平板，统计的菌落数为230；丁同学在该浓度下涂布了3个平板，统计的菌落数分别为21、212、256，然后取其平均值163作为统计结果。请评价这两位同学的实验结果的有效性：
①丙同学的结果________，原因是____________________。
②丁同学的结果________，原因是____________________。
(5)戊同学在测定大肠杆菌的密度时发现培养基上还有其他杂菌的菌落，由此他判断该品系大肠杆菌被污染了。他的判断是否确切？为什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)比例　(2)培养皿盖上会凝结有水珠，平板倒置可防止水珠落入培养皿中而造成污染，还可使培养皿表面的水分更好地挥发　(3)杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种　(4)①不合理　没有设置重复组，结果不具有说服力　②不合理　一个平板上的计数结果与另外两个相差太远(或在操作过程中可能出现了错误，或只简单地计算了平均值)(5)不确切。因为不能确定杂菌是来自培养基还是来自培养过程
解析　(1)从培养基制备的重要原则入手分析，制备培养基时要注意控制各种营养物质的比例。(2)平板冷凝后培养皿盖上会凝结水珠，凝固后的培养基表面的湿度也比较高，将平板倒置，既可以使培养基表面的水分更好地挥发，又可以防止培养皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。(3)灼烧接种环的目的是杀死上次划线结束后接种环上残留的菌种，以免对实验结果造成影响。(4)实验时，至少要涂布3个平板作为重复组，才能增强实验的说服力和准确性，丁同学虽然涂布了3个平板，但其中一个平板上的菌落数与另外两个平板上的菌落数相差甚远，故不能取这3个平板上的菌落的平均值作为统计结果。(5)判断杂菌的来源时，只有排除其他可能的情况才能得出确切的结论。
7． 从自然菌样中筛选较理想的生产菌种的一般步骤是：采集菌样→富集培养→纯种分离→性能测定。
(1)不同微生物的生存环境不同，获得理想微生物的第一步是从适宜的环境中采集菌样，然后再按一定的方法分离、纯化。筛选噬盐菌的菌样应从____________环境中采集。
(2)富集培养指创设仅适合待分离微生物旺盛生长的特定环境条件，使其数量大大增加，从而分离出所需微生物的培养方法。对产耐高温淀粉酶微生物的富集培养应选择__________________的培养基，并在____________条件下培养。
(3)如图甲、乙是采用纯化微生物培养的两种接种方法接种后培养的效果图，请分析接种的具体方法。
获得图甲效果的接种方法是____________________，获得图乙效果的接种方法是________________。
(4)配制培养基时各种成分在溶化后分装前必须进行____________，接种前要进行________________。在整个微生物的分离和培养中，一定要注意在____________条件下进行。
答案　(1)海滩等高盐　(2)以淀粉为唯一碳源　高温　(3)稀释涂布平板法　平板划线法　(4)pH调整　高压蒸汽灭菌　无菌
解析　采集菌样时必须考虑所分离的微生物的生理特性和相应的土壤特点。培养微生物时则要考虑它对营养的需要和对氧气、pH的不同要求。分析图甲和图乙不难得出相应的接种方法。配制培养基的步骤包括计算、称量、溶化、调节pH、分装、包扎、灭菌、倒平板等。
尿素是一种重要的农业肥料，但若不经细菌的分解，就不能更好地被植物利用。生活在土壤中的微生物种类和数量繁多，同学们试图探究土壤中微生物对尿素是否有分解作用，设计了以下实验，并成功筛选到能高效降解尿素的细菌(目的菌)。培养基成分如下表所示，实验步骤如下图所示。请分析回答问题：
KH2PO4 Na2HPO4 MgSO4·7H2O 葡萄糖 尿素 琼脂
1.4 g 2.1 g 0.2 g 10 g 1 g 15 g
将上述物质溶解后，用自来水定容到1 000 mL
(1)此培养基能否用于植物组织培养？
_____________________________________________________，
理由是_____________________________________________。
(2)培养基中加入尿素的目的是__________________，这种培养基属于____________培养基。
(3)“目的菌”生长所需的氮源和碳源分别来自培养基中的________和__________________，实验需要振荡培养，原因是________________________________________________________________________。
(4)转为固体培养时，常采用__________________________(方法)接种，获得单菌落后继续筛选。
(5)下列材料或用具中：①培养细菌用的培养基与培养皿；②玻棒、试管、锥形瓶和吸管；③实验操作者的双手。
需要灭菌的是______；需要消毒的是______。(填序号)
(6)在进行分离分解尿素的细菌实验时，A同学从培养基上筛选出大约150个菌落，而其他同学只选择出大约50个菌落。A同学的实验结果产生的原因可能有__________(填序号)。
①由于土样不同　②由于培养基污染　③由于操作失误　④没有设置对照
(7)在以尿素为唯一氮源的培养基中加入________，细菌合成的________将尿素分解为氨，pH增高，使指示剂变红色。
答案　(1)不能　缺少植物激素(或缺少植物需要的各种营养)　(2)筛选目的菌　选择　(3)尿素　葡萄糖　为目的菌提供氧气　(4)稀释涂布平板法(平板划线法)　(5)①②　③　(6)①②③　(7)酚红指示剂　脲酶
解析　(1)微生物与植物生长所需的营养不完全相同，培养微生物的培养基不能用于组织培养。(2)培养基中加入尿素作唯一氮源，分解尿素的微生物可生长，这种培养基属于选择培养基。(3)“目的菌”生长所需的氮源和碳源分别来自尿素和葡萄糖。实验需要振荡培养增加溶氧量。(4)在固体培养基上接种用稀释涂布平板法或平板划线法。(5)灭菌要彻底消灭微生物及其芽孢，如①或②。实验操作者的双手要消毒。(6)A同学从培养基上筛选出的菌落数与其他组相比，原因可能是土样不同，培养基污染，操作失误等。与是否设置对照无关。(7)由于细菌合成的脲酶将尿素分解为氨，pH增高，故在以尿素为唯一氮源的培养基中加入酚红指示剂将变红。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第19讲　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.DNA分子的复制(Ⅱ)。3.基因的概念(Ⅱ)。
一、DNA分子的结构
[巧记]　借图记忆
“3”→三种物质：○、、 ；“4”→四种碱基对应四种脱氧核苷酸；“5”→五种元素：含C、H、O；○一定含P； 一定含N。
[判一判]
1．DNA的两条核糖核苷酸链反向平行盘旋成双螺旋结构 (　×　)
2．DNA双螺旋结构的基本骨架是由脱氧核糖和磷酸交替连接而成的 (　√　)
3．两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 (　√　)
4．DNA上碱基对的形成遵循碱基互补配对原则，即A＝U，G＝C (　×　)
[解惑]　碱基A与T之间形成两个氢键，G与C之间形成三个氢键。含氢键越多，结构越稳定，即含G—C(或C—G)碱基对的比例越大，结构越稳定。
二、DNA分子的复制
1．概念：以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。
2．时间：有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
3．条件
4．过程：DNA两条母链形成子链→新DNA分子。
5．方式：半保留复制。
6．特点：边解旋边复制。
7．意义：将遗传信息从亲代传给了子代，保持了遗传信息的连续性。
三、基因——具有遗传效应的DNA片段
1．据图①写出基因与染色体的关系：基因在染色体上呈线性排列。
2．将代表下列结构的字母填入图②中的相应横线上：a.染色体、b.DNA、c.基因、d.脱氧核苷酸。
3．基因的本质：具有遗传效应的DNA片段。
[判一判]
1．构成基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相等 (　×　)
2．某DNA片段中有100个脱氧核苷酸，则可能的排列顺序为2100种 (　×　)
提示　排列顺序应为4n，n指碱基对数，100个＝50对，即应为450种，其中“4”有特定含义，代表4种碱基，不能写成2100。
3．不同DNA分子携带的遗传信息不同的根本原因在于碱基排列顺序不同 (　√　)
[解惑]　(1)基因是遗传的基本结构和功能单位，其主要载体是染色体。线粒体和叶绿体中也存在基因。
(2)原核生物体内也存在基因，但不与蛋白质结合。
考点一　聚焦DNA分子的结构及碱基计算
1． 观察DNA分子结构模型，分析其空间结构
(1)空间结构分析
分类 主链 内侧
构成方式 磷酸和脱氧核糖交替连接，两条主链呈反向平行，有规则盘旋成双螺旋 主链上对应碱基以氢键连接成对，对应碱基之间互补(A—T，G—C)配对，碱基平面之间平行
动态变化 相对稳定 碱基比率和碱基序列可变
(2)说出DNA三个结构特点的含义
①稳定性：DNA中脱氧核糖和磷酸交替连接的方式不变；两条链间碱基互补配对的方式不变。
②多样性：DNA分子中碱基对排列顺序多种多样。
③特异性：每种DNA都有区别于其他DNA的特定的碱基排列顺序。
2． DNA碱基互补配对原则的有关计算
规律1：互补的两个碱基数量相等，即A＝T，C＝G。
规律2：任意两个不互补的碱基和占总碱基的50%。
规律3：一条链中互补碱基的和等于另一条链中这两种碱基的和。
规律4：若一条链中，＝n，则另一条链中＝n，＝n。
规律5：若一条链中＝K，则另一条链中＝。
易错警示　有关水解产物、氢键及碱基计算的易错点
(1)水解产物及氢键数目计算
①DNA水解产物：初步水解产物是脱氧核苷酸，彻底水解产物是磷酸、脱氧核糖和含氮碱基。
②氢键数目计算：若碱基对为n，则氢键数为2n～3n；若已知A有m个，则氢键数为3n－m。
(2)碱基计算
①不同生物的DNA分子中互补配对的碱基之和的比值不同，即(A＋T)/(C＋G)的值不同。该比值体现了不同生物DNA分子的特异性。
②若已知A占双链的比例＝c%，则A1/单链的比例无法确定，但最大值可求出为2c%，最小值为0。
1． 如图为核苷酸链结构图，有关叙述不正确的是 (　　)
A．能构成一个完整核苷酸的是图中的a和b
B．各核苷酸之间是通过化学键③连接起来的
C．DNA连接酶可连接断裂的化学键③
D．若该链为脱氧核苷酸链，从碱基组成上看，缺少的碱基是T
答案　A
解析　核苷酸是核酸的基本组成单位，每个核苷酸由一分子的磷酸、一分子的五碳糖、一分子的含氮碱基组成；DNA中有A、T、C、G四种碱基，RNA中有A、U、C、G四种碱基；核苷酸分子通过磷酸二酯键连接组成核苷酸链。
2． 下图为真核细胞内某基因(15N标记)的结构示意图，该基因全部碱基中A占20%。下列说法正确的是 (　　)
A．该基因一定存在于细胞核内的染色体DNA上
B．该基因的一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)为3∶2
C．DNA解旋酶只作用于①部位，限制性核酸内切酶只作用于②部位
D．将该基因置于14N培养液中复制3次后，含15N的DNA分子占1/8
答案　B
解析　真核细胞中的DNA主要存在于细胞核内的染色体中，少量存在于线粒体、叶绿体中。由双链DNA中A(腺嘌呤)占20%，且DNA中A＝T、C＝G可知，C＋G＝100%－(A＋T)＝60%，故该基因中(C＋G)/(A＋T)＝3∶2＝该基因一条核苷酸链中(C＋G)/(A＋T)。DNA解旋酶破坏的是碱基对之间的氢键(即②)，而限制性核酸内切酶以及DNA连接酶作用于DNA分子中磷酸与脱氧核糖之间的共价键。15N标记的DNA在14N培养液中培养，复制3次后，含15N的DNA占2/23＝1/4。
1． DNA结构中化学键的形成与断裂
(1)氢键：配对的碱基间形成碱基对，通过氢键相连，可用DNA解旋酶断裂，也可用高温断裂。
(2)磷酸二酯键：连接磷酸和相邻脱氧核苷酸的脱氧核糖的化学键，可用限制酶切断，可用DNA连接酶或DNA聚合酶连接。
2． 核酸种类的判断方法
(1)DNA和RNA的判断：
含有碱基T或脱氧核糖 DNA
含有碱基U或核糖 RNA
(2)单链DNA和双链DNA的判断：
若： 双链DNA
若：嘌呤≠嘧啶 单链DNA
(3)DNA和RNA合成的判断：用放射性同位素标记T或U可判断DNA和RNA的合成。若大量消耗T，可推断正发生DNA的合成；若大量利用U，可推断正进行RNA的合成。
考点二　探究DNA分子的复制和相关计算
1． DNA复制方式的探究
关于DNA复制方式的探究，充分体现了假说—演绎法，即在克里克假说的基础上，通过演绎推理，最终通过实验得以验证。根据下面实验过程，回答相关问题。
(1)实验材料：大肠杆菌。
(2)实验方法：放射性同位素标记技术和离心技术。
(3)实验假设：DNA以半保留的方式复制。
(4)实验过程(如图)
(5)实验预期：离心后应出现3条DNA带(如上图)。(根据标记情况作答)
①重带(密度最大)：15N标记的亲代双链DNA(15N/15N)。
②中带(密度居中)：一条链为15N，另一条链为14N标记的子代双链DNA(15N/14N)。
③轻带(密度最小)：两条链都为14N标记的子代双链DNA(14N/14N)。
(6)实验结果：与预期的相符。
2． DNA分子复制中的相关计算
(1)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。
(2)若以被同位素标记的DNA分子的两条链为模板，复制n次后，标记的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，标记的DNA分子占100%，标记的单链占1－1/2n。
易错警示　关于DNA复制的2个易错点
(1)在做DNA分子复制的计算题时，应看准是“含”还是“只含”，是“DNA分子数”还是“链数”。
(2)在分析细胞分裂问题时，常以染色体或DNA分子为研究对象，而在分析DNA分子复制问题时，一定要从DNA分子两条单链的角度考虑，所以复制后的一条染色体上的两个DNA分子中都含有原来的单链。
3． 如图为DNA复制的图解，请据图回答下列问题：
(1)DNA复制发生在______________________________________。
(2)②过程称为________。
(3)③中的子链是________。
(4)③过程必须遵循______________________原则。
(5)子代DNA分子中只有一条链来自亲代DNA分子，由此说明DNA复制具有__________________的特点。
(6)用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶60个，若该DNA分子在14N的培养基中连续复制四次，则结果不可能是 (　　)
A．含有15N的DNA分子占1/8
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需游离的腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．共产生16个DNA分子
(7)具有N个碱基对的一个DNA分子片段中，含有m个腺嘌呤脱氧 核苷酸。
①该片段完成n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
②该片段完成第n次复制需要________个游离的胞嘧啶脱氧核苷酸。
A．(2n－1)(N－m) B．2n－1(N－m)
C．2n－1(N/2－m) D．2n(N/2－m)
(8)若用32P标记了玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链。再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，在第二次细胞分裂的中期、后期，一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是 (　　)
A．中期20和20、后期40和20
B．中期20和10、后期40和20
C．中期20和20、后期40和10
D．中期20和10、后期40和10
答案　(1)有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期　(2)解旋　(3)Ⅱ、Ⅲ　(4)碱基互补配对　(5)半保留复制　(6)B　(7)①A　②B　(8)A
解析　DNA的复制方式为半保留复制，子代DNA分子中有一条母链和一条与母链互补的子链。(6)由于DNA的复制是半保留复制，经过四次复制形成的16个DNA分子中，有2个DNA分子的一条链上含有15N，另一条链上含有14N，其余14个DNA分子的两条链上全部含有14N。该DNA分子中含有胞嘧啶60个，由此计算出含有鸟嘌呤60个，腺嘌呤和胸腺嘧啶各有40个，复制四次需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为40×(16－1)＝600(个)，选项A、C、D正确，B错误。(7)根据题意，该DNA分子片段含有胞嘧啶脱氧核苷酸
的个数为(2N－2m)/2＝N－m。①该片段完成n次复制，共产生DNA分子片段数为2n个，新增DNA分子片段(2n－1)个。故其完成n次复制需要的游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为(2n－1)(N－m)个，选A。②该片段完成第n－1次复制时共产生DNA分子片段2n－1个，若再完成一次复制(也就是第n次复制)，新增DNA分子片段数为2n－1个，故其完成第n次复制需要的游离的胞嘧啶脱氧核苷酸数为2n－1(N－m)个，选B。(8)玉米体细胞有丝分裂中期和后期细胞中染色体的数量分别为20和40，DNA分子的数量分别为40和40。DNA分子的复制具有半保留复制的特点，即新产生的DNA中有一条链是来自于母链，另一条链是新合成的子链。所以，第一次复制后的所有DNA都是一条链含有32P，另一条链不含；第二次复制得到的DNA分子则有一半含有32P，另一半不含。所以，第二次细胞分裂中期和后期的细胞中都有20个DNA分子含有32P，选A。
4． 取1个含有1对同源染色体的精原细胞，用15N标记细胞核中的DNA，然后放在含14N的培养基中培养，让其连续进行两次有丝分裂，形成4个细胞，这4个细胞中含15N的细胞个数可能是 (　　)
A．2 B．3 C．4 D．前三项都对
答案　D
以上面第4题为例，利用图示法理解细胞分裂与DNA复制相结合的知识。
这样来看，最后形成的4个子细胞有3种情况：第一种情况是4个细胞都是；第2种情况是2个细胞是，1个细胞是，1个细胞是；第3种情况是2个细胞是，另外2个细胞是。
题组一　DNA分子的结构及相关计算
1． 判断正误
(1)双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数(2010·江苏，1D) (　　)
(2)DNA单链上相邻碱基以氢键连接(2009·广东，24B) (　　)
(3)DNA单链上相邻碱基与磷酸基相连接(2009·广东，24C) (　　)
(4)DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的
(2011·海南，16B)
(　　)
(5)分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同
(2011·海南，16C)
(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×
2． (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%
答案　C
解析　根据DNA双螺旋结构中A＝T、C＝G可知，嘌呤之和等于嘧啶之和，故C正确。其他碱基的含量分别为：T＝A＝30%，C＝G＝[1－(30%＋30%)]/2＝20%。
题组二　DNA复制及基因的本质
3． (2012·山东卷，5)假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成，其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌，共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是 (　　)
A．该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B．噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
C．含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49
D．该DNA发生突变，其控制的性状即发生改变
答案　C
解析　根据题干信息可知，噬菌体的DNA含有5 000个碱基对，即为10 000个碱基，腺嘌呤(A)占全部碱基的20%，即A＝T＝2 000个，则G＝C＝3 000个。在噬菌体增殖的过程中，DNA进行半保留复制，100个子代噬菌体含有100个DNA，相当于新合成了99个DNA，至少需要的鸟嘌呤(G)脱氧核苷酸数是99×3 000＝297 000，A项错误。噬菌体增殖的过程中需要自身的DNA作为模板，而原料和酶由细菌提供，B项错误。根据半保留复制方式的特点可知，在子代噬菌体的100个DNA中，同时含32P和31P的只有2个，只含31P的为98个，C项正确。DNA发生突变，其控制的性状不一定发生改变，如AA突变为Aa以及密码子的简并性等，D项错误。
4． (2010·山东卷，7)蚕豆根尖细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷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
答案　B
解析　蚕豆的根尖细胞完成一个细胞周期后，根据DNA半保留复制的特点，形成的子细胞中染色体上的DNA都只有一条链具有放射性，另一条链不具有放射性，即每条染色体都具有放射性。当在不具有放射性标记的培养基中接着进行下一个细胞周期时，完成DNA复制后，有丝分裂前期以及中期每条染色体都含有两条染色单体，每条染色单体含有一个DNA分子，这两个DNA分子一个具有放射性，一个没有放射性，即细胞中每条染色体含有的两条染色单体(两个DNA分子)都是一条染色单体(一个DNA分子)被标记，另一条染色单体(另一个DNA分子)不被标记。
题组三　DNA复制的实验探究
5． (2010·北京卷，30)科学家以大肠杆菌为实验对象，运用同位素示踪技术及密度梯度离心方法进行了DNA复制方式的探索实验，实验内容及结果见下表。
组别 1组 2组 3组 4组
培养液中唯一氮源 14NH4Cl 15NH4Cl 14NH4Cl 14NH4Cl
繁殖代数 多代 多代 一代 两代
培养产物 A B B的子Ⅰ代 B的子Ⅱ代
操作 提取DNA并离心
离心结果 仅为轻带(14N/14N) 仅为重带(15N/15N) 仅为中带(15N/14N) 轻带(14N/14N) 中带(15N/14N)
请分析并回答：
(1)要得到DNA中的N全部被放射性标记的大肠杆菌B，必须经过________代培养，且培养液中的________是唯一氮源。
(2)综合分析本实验的DNA离心结果，第________组结果对得到结论起到了关键作用，但需把它与第________组和第________组的结果进行比较，才能说明DNA分子的复制方式是________________________。
(3)分析讨论：
①若子Ⅰ代DNA的离心结果为“轻”和“重”两条密度带，则“重带”DNA来自于________，据此可判断DNA分子的复制方式不是________复制。
②若将子Ⅰ代DNA双链分开后再离心，其结果________(选填“能”或“不能”)判断DNA的复制方式。
③若在同等条件下将子Ⅱ代继续培养，子n代DNA离心的结果是：密度带的数量和位置________，放射性强度发生变化的是________带。
④若某次实验的结果中，子Ⅰ代DNA的“中带”比以往实验结果的“中带”略宽，可能的原因是新合成DNA单链中的N尚有少部分为________。
答案　(1)多　15NH4Cl
(2)3　1　2　半保留复制　(3)①B　半保留　②不能　③没有变化　轻　④15N
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
DNA分子的结构 1、2、3、13
有关碱基的计算 4、5、6
DNA分子的复制和相关计算 7、8、9、10、14、15
关于基因的探究 11、12
1． 下列关于人类探究遗传奥秘历程中所用的实验方法的叙述，错误的是 (　　)
A．孟德尔在以豌豆为实验材料研究遗传规律时，运用了统计学的方法
B．萨顿提出“基因位于染色体上”的假说时，运用了类比推理的方法
C．格里菲思进行肺炎双球菌转化实验时，运用了放射性同位素标记法
D．沃森和克里克研究DNA分子的结构时，运用了构建物理模型的方法
答案　C
解析　孟德尔在以豌豆为实验材料研究遗传规律时，运用了统计学的方法；萨顿提出“基因位于染色体上”的假说时，运用了类比推理法；格里菲思进行肺炎双球菌转化实验时，用不同类型的肺炎双球菌去感染小鼠，并未运用放射性同位素标记法；沃森和克里克通过构建物理模型来研究DNA分子的结构。
2． 下列关于DNA分子结构的叙述中，错误的是 (　　)
A．DNA分子由四种脱氧核苷酸组成
B．每个DNA分子中，碱基数＝脱氧核苷酸数＝脱氧核糖数
C．双链DNA分子中的一段，若含有30个胞嘧啶，就一定会同时含有30个鸟嘌呤
D．DNA分子中每个脱氧核糖上均连接着一个磷酸基和一个含氮碱基
答案　D
解析　DNA分子中除每条单链一端的脱氧核糖外，每个脱氧核糖连接两个磷酸基和一个含氮碱基。
3． 下列有关DNA分子结构的叙述，错误的是 (　　)
A．双链DNA分子中含有两个游离的磷酸基团
B．DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过氢键连接
C．嘌呤碱基与嘧啶碱基的结合保证了DNA分子空间结构的相对稳定
D．DNA分子两条链反向平行
答案　B
解析　DNA的一条单链上相邻的碱基A与T之间通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖连接。
4． 经检测得知，一双链DNA分子中鸟嘌呤的数目为x，其占碱基总量的比例是y，以下推断正确的是 (　　)
A．与鸟嘌呤互补的碱基所占的比例是(1－y)
B．该DNA分子的嘌呤碱基和嘧啶碱基的比值是x/y
C．该DNA分子的碱基之间的氢键数是x(1＋2/y)
D．与鸟嘌呤不互补的碱基数目是x(1－2y)/y
答案　D
解析　由题意可知，G、C所占比例都为y，数量都为x；A、T所占比例都为(1/2－y)，数量都为[(x/y)－2x]/2＝[(x/2y)－x]。与鸟嘌呤互补的碱基所占比例是y。该DNA分子的嘌呤碱基和嘧啶碱基的比值是1。G、C之间有三个氢键，A、T之间有两个氢键，该DNA分子的碱基之间的氢键数目是3x＋2[(x/2y)－x]＝(x＋x/y)。A、T与G不互补，其数目为[x(1－2y)/y]。
5． 已知某DNA分子中，G与C之和占全部碱基总数的35.8%，其中一条链的T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则在它的互补链中，T和 C分别占该链碱基总数的
(　　)
A．32.9%和17.l% B．31.3%和18.7%
C．18.7%和31.3% D．17.1%和32.9%
答案　B
解析　由题中G＋C＝35.8%，可推出C＝G＝17.9%，A＝T＝32.1%；设它的互补链中，T和C分别占该链碱基总数的比例为X、Y，则有1/2(X＋32.9%)＝32.1%,1/2(Y＋17.1%)＝17.9%，解得X＝31.3%，Y＝18.7%。
6． 从某种生物中提取出核酸样品，经科学家检测和计算后，碱基之间的相互关系如下：(A＋T)/(G＋C)＝1，(A＋G)/(T＋C)＝1。据此结果，该样品 (　　)
A．确定是双链DNA B．确定是单链DNA
C．无法确定单双链 D．只存在于细胞核中
答案　C
解析　该核酸内含有“T”，说明该核酸是DNA，DNA主要存在于细胞核中，细胞质中也有少量DNA，如果该生物是病毒，则不存在细胞结构，故D错误；由所给等式能推导出A＝C、G＝T，单链和双链都有可能。
7． 如图是在电子显微镜下拍摄的某生物细胞DNA复制过程中的图像。下列有关叙述正确的是 (　　)
A．此图反映出的DNA复制模式可作为DNA双向复制的证据
B．此过程遵循碱基互补配对原则，任一条链中A＝T，G＝C
C．若将该DNA彻底水解，产物是脱氧核苷酸和四种碱基
D．若该DNA分子的一条链中(A＋T)/(G＋C)＝a，则互补链中该比值为1/a
答案　A
解析　在一条链中A与T不一定相等；DNA彻底水解是指将脱氧核苷酸也水解，产物是脱氧核糖、磷酸和四种碱基；DNA分子的一条链中两互补碱基之和的比值，与另一条链中该比值相等。
8． 下列关于DNA复制的叙述，正确的是 (　　)
A．DNA复制时，严格遵循A—U、C—G的碱基互补配对原则
B．DNA复制时，两条脱氧核苷酸链均可作为模板
C．DNA分子全部解旋后才开始进行DNA复制
D．脱氧核苷酸必须在DNA酶的作用下才能连接形成子链
答案　B
解析　DNA复制时，严格遵循A—T、C—G的碱基互补配对原则；DNA是以两条脱氧核苷酸链作为模板进行复制的；DNA分子边解旋边复制；脱氧核苷酸必须在DNA聚合酶的作用下才能连接形成子链。
9． 某DNA分子有2 000个脱氧核苷酸，已知它的一条单链上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，若该DNA分子复制一次，则需要腺嘌呤脱氧核苷酸的数量是 (　　)
A．200个 B．300个
C．400个 D．800个
答案　C
解析　由一条单链上A∶G∶T∶C＝1∶2∶3∶4，计算得该单链上1 000个碱基中含有A＝100个，T＝300个，整个DNA分子中T＝400个，复制1次需要A为400个。
10．用32P标记玉米体细胞(含20条染色体)的DNA分子双链，再将这些细胞转入不含32P的培养基中培养，让其分裂n次，若一个细胞中的染色体总条数和被32P标记的染色体条数分别是40条和2条，则该细胞至少是处于第几次分裂的分裂期 (　　)
A．第一次 B．第二次
C．第三次 D．第四次
答案　C
解析　由染色体总条数为40条可知该细胞处于有丝分裂后期，若是第一次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为40条；若是第二次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应为20条；若是第三次有丝分裂后期，被32P标记的染色体条数应在0条到20条之间。
11．科学研究发现，小鼠体内HMIGIC基因与肥胖直接相关。具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠与作为对照的正常小鼠，吃同样多的高脂肪食物，一段时间后，对照组小鼠变得十分肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的实验小鼠体重仍然保持正常，说明 (　　)
A．基因在DNA上 B．基因在染色体上
C．基因具有遗传效应 D．DNA具有遗传效应
答案　C
解析　正常小鼠吃高脂肪食物会变得肥胖，而具有HMIGIC基因缺陷的小鼠吃同样多的高脂肪食物体重仍保持正常，这说明肥胖由基因控制，从而得出基因能够控制性状，具有遗传效应。
12．下列有关染色体、DNA、基因、脱氧核苷酸的说法，不正确的是 (　　)
A．基因一定位于染色体上
B．基因在染色体上呈线性排列
C．四种脱氧核苷酸的数目和排列顺序决定了基因的多样性和特异性
D．一条染色体上含有1个或2个DNA分子
答案　A
解析　基因是具有遗传效应的DNA片段，DNA不一定位于染色体上，因此基因不一定位于染色体上，故A错误；多个基因位于同一条染色体上，基因在染色体上呈线性排列，故B正确；不同基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序不同，基因具有多样性，而每一个基因中脱氧核苷酸的数目和排列顺序是特定的，因此基因又具有特异性，故C正确；没有复制的每条染色体含有1个DNA分子，复制后的每条染色体含有2条染色单体，每条染色单体含有1个DNA分子，故D正确。
13．下图是某DNA分子的局部结构示意图，请据图回答。
(1)写出下列图中序号代表的结构的中文名称：①__________，⑦____________________，⑧_______________________，⑨_________________。
(2)图中DNA片段中碱基对有________对，该DNA分子应有________个游离的磷酸基。
(3)从主链上看，两条单链________________；从碱基关系看，两条单链____________。
(4)如果将14N标记的细胞培养在含15N标记的脱氧核苷酸的培养液中，此图所示的________________________(填图中序号)中可测到15N。若细胞在该培养液中分裂四次，该DNA分子也复制四次，则得到的子代DNA分子中含14N的DNA分子和含15N的DNA分子的比例为____________。
(5)若该DNA分子共有a个碱基，其中腺嘌呤有m个，则该DNA分子复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为__________个。
答案　(1)胞嘧啶　脱氧核糖　胸腺嘧啶脱氧核苷酸　一条脱氧核苷酸链的片段
(2)4　2　(3)反向平行　互补
(4)①②③④⑥⑧⑨　1∶8
(5)15·(－m)
解析　根据碱基互补配对原则可知：①是胞嘧啶，②是腺嘌呤，③是鸟嘌呤，④是胸腺嘧啶，⑤是磷酸基团，⑥是胸腺嘧啶，⑦是脱氧核糖，⑧是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，⑨是一条脱氧核苷酸链的片段。复制4次，产生16个DNA分子，由于DNA复制为半保留复制，含14N的DNA分子共2个，所有的DNA都含有15N，所以子代DNA分子中含14N和15N的比例为1∶8。A＝T＝m，则G＝C＝－m，复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为(24－1)×(－m)＝15·(－m)。
14．在生命科学研究中，“放射性同位素示踪法”是常用的研究手段。请分析下列几个科学实验，回答有关问题：
(1)将大肠杆菌的DNA分子用3H标记后，放在普通培养基上繁殖两代，如下图所示。该实验有力地证明了DNA分子的复制方式是______________。若在此过程中，共消耗了游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸183个，则亲代DNA分子中含腺嘌呤脱氧核苷酸________个。
(2)用含放射性元素的氨基酸培养豚鼠的胰腺细胞，研究豚鼠分泌蛋白的合成和分泌过程，放射性在核糖体上出现后，依次经过__________、__________和__________，最后出现在细胞外。
答案　(1)半保留复制　61
(2)内质网　高尔基体　细胞膜
解析　用放射性同位素示踪法可以有力地证明DNA分子的复制方式为半保留复制。DNA分子复制两次，净增加3个DNA分子，此过程共消耗胸腺嘧啶脱氧核苷酸183个，则每个DNA分子中含胸腺嘧啶脱氧核苷酸数为183÷3＝61(个)，双链DNA分子中，腺嘌呤脱氧核苷酸数目与胸腺嘧啶脱氧核苷酸数目相等。分泌蛋白合成和分泌的过程是先在核糖体中将氨基酸合成多肽链，然后进入内质网中加工，再运输到高尔基体中进一步加工、包装，最后分泌到细胞外。
15．DNA的复制方式，可以通过设想来进行预测，可能的情况是全保留复制、半保留复制、分散(弥散)复制三种。究竟是哪种复制方式呢？下面设计实验来证明DNA的复制方式。
实验步骤：
a．在氮源为14N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N－DNA(对照)。
b．在氮源为15N的培养基中生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N－DNA(亲代)。
c．将亲代15N大肠杆菌转移到氮源为含14N的培养基中，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用密度梯度离心法分离，不同分子量的DNA分子将分布在试管中的不同位置上。
实验预测：
(1)如果与对照(14N/14N)相比，子Ⅰ代能分辨出两条DNA带：一条________________带和一条________________带，则可以排除____________________________________________________________。
(2)如果子Ⅰ代只有一条中密度带，则可以排除________，但不能肯定是________________________________。
(3)如果子Ⅰ代只有一条中密度带，再继续做子Ⅱ代DNA密度鉴定：若子代Ⅱ可以分出__________和__________，则可以排除分散复制，同时肯定半保留复制；如果子Ⅱ代不能分出________密度两条带，则排除__________________，同时确定为________。
答案　(1)轻(14N/14N)　重(15N/15N)　半保留复制和分散复制　(2)全保留复制　半保留复制或分散复制　(3)一条中密度带　一条轻密度带　中、轻　半保留复制　分散复制
解析　从题目中的图示可知，深色为亲代DNA的脱氧核苷酸链(母链)，浅色为新形成的子代DNA的脱氧核苷酸链(子链)。因此全保留复制后得到的两个DNA分子，一个是原来的两条母链重新形成的亲代DNA分子，一个是两条子链形成的子代DNA分子；半保留复制后得到的每个子代DNA分子的一条链为母链，一条链为子链；分散复制后得到的每个子代DNA分子的单链都是由母链片段和子代片段间隔连接而成的。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
1． 涵盖范围
本单元包括必修3的第四、五、六章内容。从宏观方面研究生物与环境的关系，主要包括种群的特征和数量变化；群落的结构和演替；生态系统的结构、功能、稳定性及生态环境的保护。
2． 考情分析
(1)考查力度：此单元在高考中是高考三大考点遗传、代谢和调节之后最重要的考查内容。
(2)考查内容
①“J”型和“S”型种群增长曲线的理解与应用。
②生态系统的结构中组成成分及营养结构。
③物质循环的实例——碳循环图解与能量流动的过程图解。
④生态缸的制作及生态环境方面的热点问题。
(3)考查形式
选择题：②③中的特定知识点加上种群的特征、种间关系和群落演替。
非选择题
3． 复习指导
(1)复习线索
①以种群的特征为主线，理解种群的概念、数量变化、种间及种内关系。
②以生态系统的概念为核心，综合复习生态系统的结构和功能，从而理解生态系统的稳定性。
(2)复习方法
①比较法并结合曲线复习“J”型和“S”型种群数量变化。
②图解法复习生态系统的四种成分、食物链(网)、物质循环和能量流动。
③关注生态环境方面的热点问题，并学会运用本单元的知识进行分析。
第31讲　种群的特征和数量的变化
[考纲要求]　1.种群的特征(Ⅰ)。2.种群的数量变化(Ⅱ)。
3.实验：探究培养液中酵母菌数量的动态变化。
一、种群的特征
种群各数量特征及其之间的关系
[判一判]
1． 种群密度越大，种群数量就越多 (　×　)
2． 调查动物种群密度只能用标志重捕法 (　×　)
3． 出生率和死亡率及迁入率和迁出率都直接影响种群数量的变化 (　√　)
4． 年龄组成有增长型、稳定型和衰退型三种类型 (　√　)
5． 样方法只适用于调查双子叶植物的种群密度 (　×　)
6． 1 000个人的村庄一年出生10个小孩，则出生率为10/(1 000＋10)×100%＝0.9%
(　×　)
提示　10/1 000×100%＝1%。
[解惑]　(1)一个种群不是个体简单的累加，而是具有发展、自我调节、动态稳定以及种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄组成和性别比例等一系列特征的有机整体。是生物繁殖和进化的基本单位。(2)种群密度是种群最基本的数量特征。(3)年龄组成通过影响出生率和死亡率而间接影响种群密度和种群数量。(4)性别比例只影响出生率。
二、种群数量的变化
1． 种群数量增长曲线
(1)“J”型曲线
(2)“S”型曲线
思考　当一个种群迁入一个新的环境时，种群数量如何变化？
提示　若不适应环境，则可能会灭亡；若适应新环境，在开始一段时间类似于“J”型增长，但最终呈“S”型增长。
2． 种群数量的波动和下降(判一判)
(1)气候、食物、天敌、传染病等都是影响种群数量变化的外界因素 (　√　)
(2)种群数量的变化包括种群数量的增长、波动和下降等 (　√　)
(3)研究种群数量的变化有利于对有害动物的防治以及对野生生物资源的保护和利用
(　√　)
考点一　种群的特征分析及种群密度的调查方法
1． 分析种群的数量特征
观察下图中种群各特征的关系，回答相关问题。
(1)种群密度是种群最基本的数量特征。
(2)出生率和死亡率及迁入率和迁出率是决定种群大小和种群密度的直接因素。
(3)年龄组成和性别比例不直接决定种群密度，但能够预测和影响种群密度的变化趋势。
(4)除以上条件外，气候、食物、天敌、传染病等都影响种群密度的变化。
2． 比较两种种群密度的调查方法
比较项目 样方法 标志重捕法
调查对象 植物或活动范围小的动物 活动范围大的动物
调查程序
注意事项 ①随机取样②样方大小适中③样方数量不宜太少④宜选用双子叶植物 ①标记个体与未标记个体在重捕时被捕获的概率相同②调查期间没有大规模迁入和迁出，没有外界的强烈干扰
易错警示　样方法的适用范围及计数时应注意的问题
(1)样方法并非只适用于植物。对于活动能力弱、活动范围小的动物或某种昆虫卵也可用样方法调查。
(2)样方法计数时应遵循的原则。同种植物无论大小都应计数，若有正好在边界线上的个体，应遵循“计上不计下，计左不计右”的原则，即只计数样方相邻两条边及其夹角上的个体。
1． 如图甲表示某一经济鱼类的种群特征，图乙是某时期该鱼类种群的年龄组成曲线。下列分析正确的是 (　　)
　
A．图乙为C点后该经济鱼类年龄组成曲线
B．在B点时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量
C．估算一个种群的出生率和死亡率，即可确定种群密度的大小
D．D点时种群数量达到最大值
答案　D
解析　由图甲可以看出：B点时，出生率大于死亡率，且出生率与死亡率的差值最大，此时种群的增加量最大；D点时，出生率与死亡率相等，种群数量达到最大。图乙代表衰退型年龄组成，而C点时，出生率大于死亡率，此时种群仍表现为数量增加。在B点有利于该种群的持续增长，在D点时捕捞鱼类得到的日捕获量最大。出生率和死亡率是决定种群密度和种群数量的直接因素，此外性别比例、迁入率和迁出率等也影响着种群密度和种群数量，因此，仅估算一个种群的出生率和死亡率，并不能确定种群密度的大小。
2． 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法，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实际值
D．将M只鹿标记后，在重新捕获的n只鹿中有m只被标记，则该鹿群约有(M×n÷m)只
答案　B
解析　采用样方法调查种群密度，在选取样方时要随机取样。样方法除适应于植物的种群密度调查外，一些运动能力弱、活动范围小的生物，如昆虫卵、蚜虫和跳蝻等也可用此法进行密度调查；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，而用标志重捕法。利用标志重捕法调查得到种群密度时，由于受各种因素的影响，得到的密度只是估计值，一般不是最精确的实际值。将M只鹿标记后，在重新捕获的n只鹿中有m只被标记，根据种群密度计算公式可知，该鹿群约有(M×n÷m)只。
种群年龄组成的类型及判断技巧
1． 明确图示类型
(1)模式图
(2)统计图
(3)曲线图
(4)柱形图
2． 关注组成特点，准确判断类型：无论何种图形，均应注意各年龄段个体的比例。增长型中的幼年个体多、老年个体少，稳定型中的各年龄段个体比例适中，衰退型中的幼年个体少、老年个体多。
考点二　分析“J”型曲线和“S”型曲线
1． 在下表中比较“J”型和“S”型曲线
项目 “J”型曲线 “S”型曲线
曲线模型
形成条件 资源无限的理想条件 资源有限的自然条件
增长率 不变 越来越小
有无K值 无K值，持续增加 有K值，可在K值附近上下波动
种群增长速率曲线
2． 讨论模型构建的应用
(1)K值的应用
①对野生生物资源的保护措施：保护野生生物生活的环境，减小环境阻力，增大K值。
②对有害生物的防治措施：增大环境阻力(如为防鼠害而封锁粮食、清除生活垃圾、保护鼠的天敌等)，降低K值。
(2)K/2值的应用
①对资源开发与利用的措施：种群数量达环境容纳量的一半时种群增长速率最大，再生能力最强——把握K/2值处黄金开发点，维持被开发资源的种群数量在K/2值处，可实现“既有较大收获量又可保持种群高速增长”，从而不影响种群再生，符合可持续发展的原则。
②对有害生物防治的措施：务必及时控制种群数量，严防达K/2值处(若达K/2值处，会导致该有害生物成灾)。
易错警示　种群数量增长中的2个关注
(1)种群增长率和增长速率的区别
①种群增长率是指种群中增加的个体数占原来个体数的比例，通常以百分比表示。
②增长速率是指某一段时间内增加的个体数与时间的比值。在坐标图上可用某时间内对应曲线的斜率表示，斜率大则增长速率快。
③在“J”型曲线中，种群增长率基本不变，增长速率逐渐增大；在“S”型曲线中，种群增长率逐渐减小，增长速率先增大后减小。
(2)对“λ”的理解
Nt＝N0λt，λ代表种群数量增长倍数，不是增长率。λ>1时，种群密度增大；λ＝1时，种群密度保持稳定；λ<1时，种群密度减小。
3． 如图所示为种群在理想环境中呈“J”型增长，在有环境阻力条件下，呈“S”型增长。下列关于种群在某环境中数量增长曲线的叙述，正确的是 (　　)
A．当种群数量达到e点后，种群数量增长速率为0
B．种群增长过程中出现环境阻力是在d点之后
C．图中阴影部分表示克服环境阻力生存下来的个体数量
D．若该种群在c点时数量为100，则该种群的K值为400
答案　A
解析　当种群数量到达e点后，种群数量不再增加，因此增长速率为0；环境阻力在d点之前就已出现；阴影部分表示被淘汰的个体数量。
4． 下面三种曲线是同一生物在同样条件下的培养结果。以下分析错误的是 (　　)
A．图1、2、3都可以表示该种群在有限环境条件下的增长规律
B．图1中a点和图3中e点的增长速率与图2中的c点对应
C．图1中b点和图3中f点的增长速率与图2中的d点对应
D．图1、2、3中的b、c、f点都可以表示种群达到了环境容纳量
答案　D
解析　本题涉及种群数量增长的三条曲线，首先要对三个曲线图中纵横坐标的含义进行对比：图1和图2的横坐标都表示时间，但图1的纵坐标表示种群个体数，图2的纵坐标表示种群增长速率；图3的横坐标表示种群密度，纵坐标表示出生率或死亡率。通过分析曲线可知，三个曲线图中的种群个体数量最终都达到一个最大值，所以它们都属于“S”型增长，环境条件是有限的，A正确。图1中，曲线斜率最大的点(a点)增长速率最大，图3中出生率和死亡率差值最大的点(e点)增长速率最大，这两个点对应图2中的c点，B正确。图1中的b点增长速率为0，图3中的f点出生率＝死亡率，增长速率也为0，这两个点均对应图2中的d点，C正确。图1、2、3中表示种群达到了环境容纳量的点分别是b、d、f点，D错误。
1． 种群增长的两种曲线比较
阴影部分代表环境阻力，也可表示达尔文自然选择学说中被淘汰的部分。
2． K值变动的示意图
(1)同一种生物的K值不是固定不变的，会受到环境的影响，当环境不遭受破坏的情况下，K值会在平均值附近上下波动。当种群偏离平均值的时候，会通过负反馈机制使种群数量回到一定范围内。
(2)环境遭受破坏后K值会下降；环境得到改善后K值会上升。
3． K值的不同表示方法
图中A、B、C、D时间所对应的种群数量为K值，A′、C′、D′时间所对应的种群数量为K/2值。
实验十七　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成分、空间、pH、温度等因素的影响。
(2)在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线；在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。
2． 实验流程
(1)类型、条件,
　
(2)目的,
　
(3)―→ 每天将含有酵母菌的培养液滴在计数板上，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数
　　　
(4)―→
　
(5)―→
易错警示　该探究实验应注意的问题
(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。
5． 酵母菌生长的适宜温度在20～30 ℃，能在pH值为3～7.5的范围内生长，在氧气充足的环境中主要以出芽生殖的方式快速增殖，大约每1.5～2 h增殖一代。某研究性学习小组据此探究酵母菌种群在不同的培养液浓度和温度条件下种群密度的动态变化，进行了如下实验，实验操作步骤如下：
第一步：配制无菌马铃薯葡萄糖培养液和活化酵母菌液。
第二步：利用相同多套装置，按下表步骤操作。
装置编号 A B C D
装置容器内的溶液 无菌马铃薯葡萄糖培养液/mL 10 10 5 5
无菌水/mL － － 5 5
活化酵母菌液/mL 0.1 0.1 0.1 0.1
温度(℃) 5 25 5 25
第三步：用血细胞计数板计数装置中起始酵母菌数目，做好记录。
第四步：将各装置放在其他条件相同且适宜的条件下培养。
第五步：连续7天，每天随机抽时间取样计数，做好记录。
回答下列问题：
(1)改正实验操作步骤中的一处错误__________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)某同学第5天在使用血细胞计数板计数时做法如下：
①振荡摇匀试管，取1 mL培养液并适当稀释(稀释样液的无菌水中加入了几滴台盼蓝染液)。
②先将______________________放在计数室上，用吸管吸取稀释后的培养液滴于其边缘，让培养液自行渗入，多余培养液________________，制作好临时装片。
③显微镜下观察计数：在观察计数时只记________________(被、不被)染成蓝色的酵母菌。
(3)如所使用的血细胞计数板有16个中方格，每1个中方格中有25个小方格，每1个小方格容积为0.1 mm3(1 mL＝1 000 mm3)。请推导出1毫升培养液中酵母菌细胞的计算公式：酵母细胞个数/mL＝_________________________________________________。
答案　(1)第五步中应每天同一时间(定时)取样
(2)②盖玻片　用滤纸(吸水纸)吸去　③不被
(3)平均每个小方格的酵母菌数×400×104×稀释倍数
题组一　种群的特征
1． (2012·新课标全国卷，6)某岛屿上生活着一种动物，其种群数量多年维持相对稳定。该动物个体从出生到性成熟需要6个月。下图为某年该动物种群在不同月份的年龄结构(每月最后一天统计种群各年龄组的个体数)。关于该种群的叙述，错误的是 (　　)
A．该种群10月份的出生率可能为零
B．天敌的迁入可影响该种群的年龄结构
C．该种群的年龄结构随着季节更替而变化
D．大量诱杀雄性个体不会影响该种群的密度
答案　D
解析　据图可知，不同月份种群的年龄结构不同，其中4至10月份，个体逐渐发育到性成熟，12月份没有未成熟个体，表明在10月份种群的出生率可能为零，A、C两项正确；天敌迁入后，会捕食该种群中年幼或弱小的个体，影响种群的年龄结构，B项正确；大量诱杀雄性个体会降低种群的出生率，从而对种群的密度产生影响。D项错误。
2． (2012·海南卷，21)某小组用样方法调查草地中某种双子叶植物的种群密度。下列做法错误的是 (　　)
A．随机取样
B．选择植物生长茂盛处取样
C．根据调查数据估算该种群密度
D．根据地段的形状确定取样方法
答案　B
解析　用样方法最主要的是进行随机取样，A正确，B错误；根据调查数据取平均数可估算该种群的种群密度，C正确；根据地段的不同可因地制宜采用不同的样方法，如五点取样法和等距取样法等，D正确。
3． (2011·北京卷，2)在生态学研究中，下列方法与研究目的不相符的是 (　　)
A．给海龟安装示踪器调查其洄游路线
B．给大雁佩戴标志环调查其迁徙路线
C．用样方法研究固着在岩礁上贝类的种群关系
D．用标志重捕法调查达乌尔黄鼠的丰(富)度
答案　D
解析　给海龟安装示踪器可调查其洄游的路线，故A项符合；给大雁佩戴标志环可调查其迁徙的路线，故B项符合；岩礁上的贝类活动能力比较弱，可用样方法调查其种群关系，故C项符合；丰(富)度是指群落中物种数目的多少，即有多少种生物。物种越多，丰(富)度越大。标志重捕法只能调查达乌尔黄鼠一种生物的种群密度，不能调查丰(富)度，故D项不相符。
题组二　种群的数量变化及其规律
4． (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
答案　AB
解析　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。
5． (2010·山东卷，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
答案　C
解析　A项中，K/2时种群增长速率最大，控制有害动物应在K/2之前最有效；B项中，我国控制人口增长的主要措施是实行计划生育，即降低人口出生率减少净补充量，不能靠增加死亡率来减少净补充量；C项中，可通过出生率和死亡率来估算种群最大净补充量；D项中，在捕捞鱼类后使种群数量降低至K/2能获得最大的种群增长速率，但不能获得最大日捕获量。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
种群的特征及种群密度的调查 1、7、8、13
种群数量的变化及应用 2、3、4、5、6、9、10、14、15
探究培养液中酵母菌种群数量的变化 11、12
1． 下图表示种群的各个特征之间的关系，下列叙述正确的是 (　　)
A．甲为出生率和死亡率，乙为迁入率和迁出率
B．丙为性别比例，主要通过影响出生率来间接影响种群密度
C．丁为年龄组成，每种类型中包括幼年、青年和老年三个年龄期
D．种群密度是种群最基本的数量特征，调查方法有标志重捕法和取样器取样法
答案　B
解析　甲为出生率和迁入率，乙为死亡率和迁出率，故A错误；年龄组成的每种类型中包括幼年、青年和老年三个年龄期，故C错误；取样器取样法是调查群落中物种丰富度的一种方法，故D错误。
2． 下列有关种群增长的“S”型曲线的叙述，错误的是 (　　)
A．通常自然界中的种群增长曲线最终呈“S”型
B．达到K值后种群的增长速率也可能为负值
C．种群增长的开始阶段不受自身密度的影响
D．相同的种群，K值也可能不同
答案　C
解析　在自然情况下，种群一般是按“S”型曲线增长的。达到K值时出生率等于死亡率，种群增长速率为零，但也有可能在某个时刻出生率小于死亡率，种群增长速率为负值。种群增长受自身密度的影响，刚开始时种群密度较小，种群密度对种群增长的影响也较小。K值会随着环境的变化而变化。
3． 如图所示为一个鼠群迁入一个新环境后的种群增长曲线，其中最可能表示因种内斗争加剧而限制鼠群数量增长的曲线段是
(　　)
A．AB B．BC
C．CD D．AC
答案　C
解析　分析曲线图可知，CD段种群数量接近环境容纳量，种内斗争比较剧烈，故最可能表示因种内斗争加剧而限制鼠群数量增长的曲线段。
4． 如图中曲线Ⅰ表示某种群的出生率，曲线Ⅱ表示其死亡率。则 (　　)
A．种群在c点之前呈“J”型曲线增长，c点之后呈“S”型曲线增长
B．种群数量增长最快的时期是a点对应的时期
C．c点时此种群的个体总数达到环境容纳量
D．曲线表明种群数量变化受食物的影响
答案　C
解析　由图可知，随着时间的变化，种群死亡率逐渐升高，出生率逐渐下降；c点时出生率等于死亡率，说明此种群的个体总数达到环境容纳量；种群数量在c点之前呈现增长趋势，c点之后呈现下降趋势，种群数量增长最快的时期位于a点之前；从曲线中不能得出种群数量变化受食物影响的结论。
5． 经调查，第一年某种昆虫种群数量为N0，如果在理想的条件下，每年的增长率α＝1.3且保持不变，则第三年该种群数量为 (　　)
A．1.3N0 B．1.69N0 C．2.3N0 D．5.29N0
答案　D
解析　要注意在Nt＝N0λt中，λ代表的是该种群数量是一年前种群数量的倍数，不代表增长率；增长率＝增加的个体数/原来的个体数，设第一年个体数为X1，第二年个体数为X2，则α＝(X2－X1)/X1＝1.3，求得X2/X1＝2.3，即λ＝2.3。第一年种群数量用N0表示，则第三年种群数量就是(2.3)2×N0＝5.29N0。
6． 在调查某林场松鼠的种群数量时，计算当年种群数量与一年前种群数量的比值(λ)，并得到如图所示的曲线。据此图分析得到的下列结论，错误的是 (　　)
A．前4年该种群数量基本不变，第5年调查的年龄组成可能为衰退型
B．第4到第8年间种群数量在下降，原因可能是食物的短缺和天敌增多
C．第8年时种群数量最少，第8到第16年间种群数量增加，且呈“S”型曲线增长
D．如果持续第16到第20年间趋势，后期种群数量将呈“J”型曲线增长
答案　C
解析　根据题意，λ表示当年种群数量与一年前种群数量的比值，可推知第10年种群数量最少。
7． 下列结合种群特征的概念图所做的分析，错误的是 (　　)
A．利用性引诱剂诱杀害虫会影响③
B．种群密度是种群最基本的数量特征
C．预测种群数量变化的主要依据是④
D．春运期间，广州人口数量变化主要取决于图中的①②
答案　D
解析　解题时，要抓住图示中①②决定种群密度这一信息。由于利用性引诱剂诱杀害虫会影响性别比例，可以推知种群特征的概念图中的①②③④分别是指死亡率(或出生率)、出生率(或死亡率)、性别比例和年龄组成。春运期间，广州人口数量变化主要取决于迁入率和迁出率。
8． 如图为某地人口出生率和死亡率的变化曲线。该人群的年龄组成 (　　)
A．由稳定型变为增长型 B．由衰退型变为稳定型
C．由增长型变为稳定型 D．由稳定型变为衰退型
答案　A
解析　开始时，出生率和死亡率相等，年龄组成为稳定型；最后出生率远大于死亡率，故年龄组成变为增长型。
9． 如图所示为某种群数量增长曲线，下列关于各阶段种群数量变化的表述，错误的是 (　　)
A．第1阶段种群数量缓慢增长
B．第2阶段种群增长速率先快后慢
C．第3阶段种群数量缓慢增长接近K值
D．第4阶段种群数量在K值上下波动
答案　C
解析　种群数量在呈“S”型曲线增长的过程中，第1阶段种群增长速率较低，种群数量增长缓慢，故A正确；在第2阶段种群增长速率先快后慢，在K/2时种群增长速率最大，故B正确；第3阶段种群数量超过了K值，种群数量先上升后下降，故C错误；第4阶段种群数量在K值上下波动，故D正确。
10．温州某地乌鸫连续10年的种群数量变化情况如图所示(λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数)，下列分析正确的是 (　　)
A．第6年以前乌鸫种群数量呈“S”型曲线增长
B．第5年和第7年的乌鸫种群数量相同
C．第3年的乌鸫种群增长速率最大
D．第3年的乌鸫种群数量最大
答案　D
解析　由曲线可知，前3年种群数量不断增加，但增加的速率不断下降，到第3年时种群数量达到最大，第3至第9年种群数量不断减少，第9至第10年种群数量保持稳定。
11．某同学在进行“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验中，根据实验的结果绘制出了如图所示的酵母菌种群数量变化曲线图，下列有关实验分析错误的是 (　　)
A．在酵母菌种群数量增长的不同阶段，可能具有相同的增长速率
B．当种群数量达到K值时，其年龄组成为稳定型
C．de段种群的增长速率为负值，其主要原因是营养物质的缺乏
D．本实验中不存在对照，酵母菌个体数常用抽样检测法获得
答案　D
解析　增长速率是指单位时间内增加的个体数，在酵母菌种群数量增长的不同阶段，可能具有相同的增长速率；在K值时，种群数量相对稳定，种群的年龄组成为稳定型；de段种群个体数量下降，其主要原因是营养物质被过度消耗，此时种群的增长速率为负值；本实验在前后之间形成自身对照。
12．下列关于“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验的相关操作，正确的是 (　　)
A．培养用具必须经过严格的灭菌处理，培养液则不需灭菌
B．培养酵母菌时，必须去除培养液中的溶解氧
C．从瓶中吸出培养液进行计数之前，不必摇匀培养瓶中的培养液
D．为了方便酵母菌计数，培养后期的培养液应先稀释再计数
答案　D
解析　在进行“培养液中酵母菌种群数量的变化”实验时，培养用具和培养液都必须经过严格的灭菌处理，否则会引起杂菌污染，影响酵母菌的生长；酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧气时，大量繁殖，所以培养酵母菌时，必须供应充足的氧气；从瓶中吸出培养液进行计数之前，必须摇匀培养瓶中的培养液，使酵母菌分布均匀，从而减小误差；为了方便酵母菌计数，培养后期的培养液应先稀释再计数。
13．如图是大兴安岭某一森林生态系统中红松的种群密度的变化。据图回答下列问题：
(1)图中A→B的种群密度变化速率约为________株/(100 m2·a)(以“＋”代表增加，以“－”代表减少)，以此变化速率估计到1995年，红松的种群密度将是________株/100 m2。
(2)图中哪一阶段所对应时间内种群的变化最明显________(填写字母序号)。
a．A→B b．A→C
c．B→C d．无明显差别
(3)图中红松种群密度的变化曲线通常是采取________(方法)调查获得的。
(4)影响种群密度的因素有________(填写字母序号)。
a．空间　 b．营养　 c．迁移　 d．季节变化　 e．人为改变环境
答案　(1)－1　0　(2)a　(3)样方法　(4)abcde
解析　由图中的信息可知，A→B经过了5年，种群密度由10株/100 m2降到约5株/100 m2，因此计算可知，红松每年种群密度平均减少约1 株/100 m2，按此变化速率，再过5年，到1995年，红松的种群密度将是0 株/100 m2。由图中信息可知，A→B的种群密度变化速度大，种群变化最明显。植物种群密度的调查方法是样方法。影响种群密度的因素有环境条件的改变(包括营养)、迁入、迁出、出生率和死亡率、年龄组成、性别比例等。
14．如图表示三种可能的种群增长曲线，请回答：
(1)某食草动物侵入一个环境适宜的新地区后，种群数量增长表现为图中的a曲线，如果任其发展不做任何控制，终将表现为图中的________曲线。
(2)根据生态学原理，该种群的增长应该表现为图中的________曲线，该曲线与a曲线产生差别的原因是__________________________________________________________。
若该环境对其种群的容纳量(K)为20万，则此地该种群的最适数量为____________。
答案　(1)c　(2)b　环境阻力(资源或空间有限)　10万
解析　(1)a曲线属于“J”型曲线，如果不进行控制，资源减少后，K值降低，种群数量会下降，最终将表现为如c曲线所示。(2)“J”型曲线和“S”型曲线的差别源于环境阻力；种群数量在K/2时，种群增长速率最快(没有其他因素影响的情况下，出生率与死亡率的差值最大)，此数量是种群存活的最适数量。
15．研究人员对某草原生态系统进行了相关的生态学调查。在无迁入、迁出的情况下，绘制出某昆虫种群数量的λ值随时间的变化曲线。请分析回答下列问题：
(1)该种群在前5年种群数量的变化类型是________曲线增长，5年后λ值开始变小的原因是_____________________________________________________________________。
(2)为提高牧草产量，计划在该草原上喷施某种化肥，若要探究这种化肥是否不利于上述昆虫的存活，请完善以下实验设计并预测结果。
实验步骤：
①将生理状况相似的该昆虫分成数量相等的两组。
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④一段时间后，分别统计两组昆虫的生存率。
结果预测：_______________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)“J”型　环境阻力增大(其他合理答案也可)　(2)实验步骤：②实验组昆虫用喷施过化肥的牧草饲喂，对照组昆虫用喷施过等量清水的等量同种牧草饲喂　③将两组昆虫置于相同的适宜环境中　结果预测：若实验组昆虫的生存率明显低于对照组，说明此种化肥不利于该昆虫的生存；若两组昆虫的生存率基本相同或实验组的生存率明显高于对照组(只答两组基本相同也可)，说明此种化肥对该昆虫没有不利影响
解析　(1)由图可知，在前5年，λ值不变且都大于1，说明种群数量的增长率不变，种群数量呈“J”型曲线增长，5年后λ值开始变小，但一段时间内该值还大于1，说明种群数量增长减缓，环境阻力加大。(2)是否喷施某种化肥是该实验的自变量，实验组的昆虫食用的牧草喷施了化肥，对照组的昆虫食用的牧草没有喷施；两组昆虫的生长状况、数量、昆虫的饲养环境都是无关变量，在实验组和对照组中应完全相同且适宜；因变量是昆虫的生存率。探究性实验的结果和结论不是唯一的，因此，在进行结果预测时，要注意全面分析。
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1． 种群存活曲线分析
存活曲线是反映种群个体在各年龄段的存活状况的曲线，存活曲线以相对年龄为横坐标，以个体存活数为纵坐标，分为三种类型，如图所示。
Ⅰ型曲线：幼年期死亡率低，老年期死亡率高，即绝大多数个体都能活到生理年龄，如人类和其他一些大型哺乳动物。
Ⅱ型曲线：种群各年龄段死亡率基本相同，如小型哺乳动物等。
Ⅲ型曲线：幼年期死亡率较高，但一旦到达某一年龄，死亡率就较低且稳定，如鱼类等。
2． 种群数量变化曲线分析
(1)种群数量变化内涵：在自然界，种群数量总在气候、食物、天敌、传染病等多方面因素的影响下而处于动态变化中，这种动态变化包括种群数量的增长、波动与下降等。在某些极端因素干扰下，甚至还会出现物种(种群)的灭绝，从而导致物种丰富度(生物多样性)下降。
(2)种群的两种数量增长曲线及相关应用：种群增长主要有两种方式，可分别用“J”型曲线和“S”型曲线表示(如图)，二者的主要区别如下表：
曲线项目 “J”型曲线 “S”型曲线
曲线形状
种群增长(速)率
前提条件 环境资源无限(理想条件) 环境条件有限
特点 a.连续增长；b．增长率：种群数量连续增长，第二年是第一年的“λ”倍(注：Nt＝N0λt，λ代表增长倍数，不是增长率，λ>1时种群密度增大，λ＝1时种群密度保持稳定，λ<1时种群密度减小，“J”型增长时，λ>1) a.增长到一定数量保持相对稳定；b．增长速率先增大，后减小，数量达稳定状态时，增长速率为0，K/2值处增长速率最大
有无K值 无K值(持续增长) 有K值
曲线形成原因 无种内斗争，缺少天敌、空间条件充裕、气候适宜等 种内斗争加剧，捕食者数量增多等
(3)对曲线中K值的理解：①K值是指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数量的最大值。不同种群在同一环境条件下K值是不同的，同一种群在不同环境条件下K值也是不同的。这主要取决于食物、空间和其他生活条件的限制和由此引发的种内斗争以及捕食者的数量。②图中“J”型曲线无K值，且种群增长率始终不变；“S”型曲线有K值，种群增长率在各个阶段是不相同的。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
1． 涵盖范围
本单元包括必修2第一章孟德尔的两个豌豆杂交实验，即遗传的两大定律和第二章基因在染色体上与伴性遗传。
2． 考情分析
(1)考查力度
高考中不但必考而且所占比重最大的部分。
(2)考查内容
①两大定律的有关计算，学会用分离定律去解决自由组合定律的计算。
②两大定律与减数分裂的联系。
③两大定律与育种实践和人类遗传病的联系。
④伴性遗传的特点及有关概率的计算。
⑤假说演绎法和类比推理法的实验思想。
(3)考查题型
①选择题考查两大定律的简单计算、适用范围及一些基本概念。②计算题考查自由组合定律的概率问题。③实验题考查显隐性性状，纯合子、杂合子的判断及基因位置的确定。
3． 复习指导
(1)复习线索
①以基因与性状的关系为线索，系统复习遗传的有关概念。
②以孟德尔豌豆杂交实验为线索，系统复习两大定律的实质及实践应用，尤其与减数分裂的联系。
③以色盲的遗传为主线，全面比较分析各种遗传病的特点和判断及概率计算。
(2)复习方法
①借助假说—演绎法，理解两大定律的发现历程。
②注重解题方法和规律的总结运用。
③遗传系谱和遗传图解的比较。
第15讲　孟德尔的豌豆杂交实验(一)
[考纲要求]　1.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． 异花传粉的步骤：①→②→③→②。(①去雄，②套袋处理，③人工授粉)
2． 常用符号及含义
P：亲本；F1：子一代；F2：子二代；×：杂交； ：自交；♀：母本；♂：父本。
3． 过程图解
　P　　　纯种高茎×纯种矮茎
↓
　F1　　　　　　高茎
↓
　F2　　　　高茎　　　矮茎
比例　　　　 3 ∶　　1
4． 归纳总结：(1)F1全部为高茎；(2)F2发生了性状分离。
[判一判]
1．孟德尔在豌豆开花时进行去雄和授粉，实现亲本的杂交 (　×　)
2．豌豆的高茎和矮茎是一对相对性状 (　√　)
3．生物体能表现出来的性状就是显性性状，不能表现出来的性状就是隐性性状 (　×　)
4．性状分离是子代同时出现显性性状和隐性性状的现象 (　×　)
二、对分离现象的解释——提出假说
1． 理论解释
(1)生物的性状是由遗传因子决定的。
(2)体细胞中遗传因子是成对存在的。
(3)在形成生殖细胞时，成对的遗传因子彼此分离，分别进入不同的配子中，配子中只含有每对遗传因子中的一个。
(4)受精时，雌雄配子的结合是随机的。
2． 遗传图解
[解惑]　F1配子的种类有两种是指雌雄配子分别为两种(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。
三、对分离现象解释的验证——演绎推理
1． 验证的方法：测交实验，选用F1和隐性纯合子作为亲本，目的是为了验证F1的基因型。
2． 遗传图解
[思考]　孟德尔验证实验中为什么用隐性类型对F1进行测交实验？
提示　隐性纯合子产生的配子只含有一种隐性配子，能使F1中含有的基因，在后代中全表现出来，分析测交后代的性状表现即可推知被测个体产生的配子种类。
四、分离定律的实质及发生时间——得出结论
1． 实质：等位基因随同源染色体的分开而分离。(如图所示)
2． 时间：减数第一次分裂后期。
考点一　基因分离定律的相关概念、研究方法及实质
1． 完善下面核心概念之间的联系
2． 孟德尔在探索遗传规律时，运用了“假说—演绎法”，其中属于假说的内容是“生物性状是由遗传因子决定的”、“体细胞中遗传因子成对存在”、“配子中遗传因子成单存在”、“受精时雌雄配子随机结合”。属于演绎推理的内容是F1(Dd)能产生数量相等的两种配子(D∶d＝1∶1)。
3． 观察下列图示，回答问题：
(1)能正确表示基因分离定律实质的图示是C。
(2)基因分离定律的细胞学基础是同源染色体分离。
(3)适用范围
①真核生物有性生殖的细胞核遗传。
②一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。
4． 总结一对相对性状遗传实验中的相关种类和比例
(1)F1(Dd)的配子种类和比例：2种(D、d)，1∶1。
(2)F2的基因型种类和比例：3种(DD、Dd、dd)，1∶2∶1。
(3)F2的表现型种类和比例：2种(显性、隐性)，3∶1。
(4)F1的测交后代基因型种类和比例：2种(Dd、dd)，1∶1。
(5)F1的测交后代表现型种类和比例：2种(显性、隐性)，1∶1。
易错警示　孟德尔遗传规律出现特定分离比的4个条件
(1)所研究的每一对相对性状只受一对等位基因控制，且相对性状为完全显性。(2)每一代不同类型的配子都能发育良好，且不同配子结合机会相等。(3)所有后代都处于比较一致的环境中，且存活率相同。(4)供实验的群体要大，个体数量要足够多。
1． 水稻中非糯性(W)对糯性(w)为显性，非糯性品系所含淀粉遇碘呈蓝黑色，糯性品系所含淀粉遇碘呈红褐色。下面是对纯种的非糯性与糯性水稻的杂交后代进行观察的结果，其中能直接证明孟德尔的基因分离定律的一项是 (　　)
A．杂交后亲本植株上结出的种子(F1)遇碘全部呈蓝黑色
B．F1自交后结出的种子(F2)遇碘后，3/4呈蓝黑色，1/4呈红褐色
C．F1产生的花粉遇碘后，一半呈蓝黑色，一半呈红褐色
D．F1测交所结出的种子遇碘后，一半呈蓝黑色，一半呈红褐色
答案　C
解析　基因分离定律的实质：杂合子减数分裂形成配子时，等位基因分离，分别进入两个配子中去，独立地随配子遗传给后代，由此可知，分离定律的直接体现是等位基因分别进入配子中去。
2． 蜜蜂的雄蜂是由未受精的卵细胞发育而成的，雌蜂是由受精卵发育而成的。蜜蜂的体色，褐色对黑色为显性，控制这一相对性状的基因位于常染色体上。现有褐色雄蜂与黑色蜂王杂交产生F1，在F1的雌雄个体交配产生的F2中，雄蜂的体色是_____________、比例是________，依上述现象可证明基因的________定律。
答案　褐色和黑色　1∶1　分离
解析　一对相对性状杂合子→两种配子比例1∶1 得出结论→分离定律实质。若用B、b表示控制蜜蜂体色的基因，由题意可知，亲代中褐色雄蜂基因型是B，黑色蜂王基因型是bb，那么F1中雌、雄蜂基因型分别为Bb、b，由于F1中雌蜂能产生数量相等的B、b两种卵细胞，故发育成的F2中雄蜂的体色及比例为褐色∶黑色＝1∶1。依此可验证基因的分离定律。
技法提炼
验证基因分离定律的方法
基因分离定律的鉴定方法要依据基因分离定律的实质来确定。
1．测交法：让杂合子与隐性纯合子杂交，后代的性状分离比为1∶1。
2．杂合子自交法：让杂合子自交(若为雌雄异体或雌雄异株个体，采用同基因型的杂合子相互交配)，后代的性状分离比为3∶1。
3．花粉鉴定法：取杂合子的花粉，对花粉进行特殊处理后，用显微镜观察并计数，可直接验证基因的分离定律。
4．花药离体培养法：将花药离体培养，只统计某一种性状，其性状分离比为1∶1。
上述四种方法都能揭示分离定律的实质，但有的操作简便，如自交法；有的能在短时间内做出判断，如花粉鉴定法等。由于四种方法各有优缺点，因此解题时要根据题意选择合理的实验方案(对于动物而言，常采用测交法)。
考点二　显隐性的判断、纯合子和杂合子的鉴定及基因型、表现型的推导
1． 显隐性的判断
(1)根据子代性状判断
①具有相对性状的亲本杂交，不论正交、反交，若子代只表现一种性状，则子代所表现出的性状为显性性状。
②具有相同性状的亲本杂交，若子代出现了不同性状，则子代出现的不同于亲本的性状为隐性性状。
(2)根据子代性状分离比判断：两亲本杂交，若子代出现3∶1的性状分离比，则“3”的性状为显性性状。
(3)遗传系谱图中的显隐性判断：若双亲正常，子代有患者，则为隐性遗传病；若双亲患病，子代有正常者，则为显性遗传病。
提醒　若以上方法无法判断时，可以用假设法来判断性状的显隐性。在运用假设法判断显性性状时，若出现假设与事实相符的情况，要注意两种性状同时作假设或对同一性状作两种假设，切不可只根据一种假设得出片面的结论。但若假设与事实不相符，则不必再作另一假设，可直接予以判断。
2． 纯合子和杂合子的鉴定
(1)测交法(在已确定显隐性性状的条件下)
待测个体×隐性纯合子―→子代
结果分析
(2)自交法：待测个体子代
结果分析
(3)花粉鉴定法
待测个体花粉
结果分析
(4)单倍体育种法
待测个体→花粉→幼苗→秋水仙素处理获得植株
结果分析
3． 基因型和表现型的推导
(1)由亲代推断子代的基因型、表现型(正推型)
亲本 子代基因型种类及比例 子代表现型种类及比例
AA×AA AA 全为显性
AA×Aa AA∶Aa＝1∶1 全为显性
AA×aa Aa 全为显性
Aa×Aa AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1 显性∶隐性＝3∶1
Aa×aa Aa∶aa＝1∶1 显性∶隐性＝1∶1
aa×aa aa 全为隐性
(2)由子代推断亲代的基因型(逆推型)
①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，那么隐性性状的基因型只有一种aa，根据子代中一对基因分别来自两个亲本，可推出亲代中未知的基因。
②隐性纯合突破法。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进一步判断。
③根据分离定律中规律性比值直接判断(用基因B 、b表示)
组合 后代显隐性关系 双亲基因型
Ⅰ 显性∶隐性＝3∶1 Bb×Bb
Ⅱ 显性∶隐性＝1∶1 Bb×bb
Ⅲ 只有显性性状 BB×BB，BB×Bb，BB×bb
Ⅳ 只有隐性性状 bb×bb
易错警示　测交与自交的应用范围：测交与自交的选取视生物类型而定：鉴定某生物个 体是纯合子还是杂合子，当被测个体是动物时，常采用测交法；当被测个体是植物时，
测交法、自交法均可以，但自交法较简单。
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
答案　D
解析　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。
4． 果蝇灰身(B)对黑身(b)为显性，现将纯种灰身果蝇与黑身果蝇杂交，产生的F1代再自交产生F2代，将F2代中所有黑身果蝇除去，让灰身果蝇自由交配，产生F3代。则F3代中灰身与黑身果蝇的比例是 (　　)
A．3∶1 B．5∶1 C．8∶1 D．9∶1
答案　C
解析　F2中的基因型应为BB、Bb、bb，当除去全部黑身后，所有灰身基因型应为BB、Bb，让这些灰身果蝇自由交配时，按哈迪—温伯格定律，先求出两种配子的概率：B＝2/3，b＝1/3，则bb＝1/9，B__＝8/9。
[互动探究]　若将上题改动如下，重新计算结果动物体不能称自交：
(1)让灰身果蝇进行基因型相同的个体交配，则F3中灰身∶黑身＝________。
(2)若F2代中黑身果蝇不除去，让果蝇进行自由交配，则F3中灰身∶黑身＝________。
(3)若F2代中黑身果蝇不除去，让基因型相同的果蝇个体杂交，则F3中灰身∶黑身＝________。
答案　(1)5∶1　(2)3∶1　(3)5∶3
解析　(1)F2中BB 1/3，Bb 2/3，基因型相同的个体交配即可求出bb＝×＝，则B_＝5/6；(2)F2代中B配子概率＝，b＝，则bb＝，B_＝3/4；(3)F2中BB∶Bb∶bb＝1∶2∶1，基因型相同的个体交配bb＝(bb )＋×(Bb )＝3/8，则B__＝5/8。
技法提炼
自交与自由交配的区别
1．自交强调的是相同基因型个体的交配，如基因型为AA、Aa群体中自交是指：AA×AA、Aa×Aa。
2．自由交配强调的是群体中所有个体进行随机交配，如基因型为AA、Aa群体中自由交配是指：AA×AA、Aa×Aa、AA♀×Aa♂、Aa♀×AA♂。
考点三　分析基因分离定律的异常情况
一、不完全显性导致比例改变
例1　一对灰翅昆虫交配产生的91只后代中，有黑翅22只，灰翅45只，白翅24只。若黑翅与灰翅昆虫交配，则后代中黑翅的比例最有可能是 (　　)
A．33% B．50% C．67% D．100%
解析　根据后代的性状和比例可以分析，昆虫翅色的遗传属于不完全显性遗传，中间性状灰色为杂合子(Aa)，黑色性状为纯合子(AA或aa)，黑翅与灰翅交配，后代中黑翅的比例为50%。
答案　B
点拨　(1)不完全显性：如红花AA、白花aa，若杂合子Aa开粉红花，则AA×aa杂交再自交，F2代性状比为红花∶粉红花∶白花＝1∶2∶1，不再是3∶1。(2)当子代数目较少时，不一定符合预期的分离比。如两只杂合黑豚鼠杂交，生下的4只小豚鼠不一定符合3黑1白，有可能只有黑色或只有白色，也有可能既有黑色又有白色，甚至还可能3白1黑。
二、显性或隐性纯合致死导致比例改变
例2　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，让无尾猫自由交配多代，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。由此推断正确的是 (　　)
A．猫的有尾性状是由显性基因控制的
B．自由交配后代出现有尾猫是基因突变所致
C．自由交配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
解析　依题意可知：猫的无尾是显性性状，且表现出显性纯合致死。无尾猫自由交配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。
答案　D
例3　已知某环境条件下某种动物的AA和Aa个体全部存活，aa个体在出生前会全部死亡。现有该动物的一个大群体，只有AA、Aa两种基因型，其比例为1∶2。假设每对亲本只交配一次且成功受孕，均为单胎。在上述环境条件下，理论上该群体随机交配产生的第一代中AA和Aa的比例是 (　　)
A．1∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．3∶1
解析　由已知条件可知：AA∶Aa＝1∶2，在该群体中A＝2/3，a＝1/3，所以后代中AA＝4/9，Aa＝2×2/3×1/3＝4/9，aa致死，所以理论上AA∶Aa＝1∶1。
答案　A
点拨　某些致死基因导致性状分离比的变化： 1 若某一性状的个体自交总出现特定的比例2∶1，而非正常的3∶1，则推断是显性纯合致死，并且显性性状的个体 存活的 有且只有一种基因型 Aa 杂合子。 2 某些致死基因导致遗传分离比变化：①隐性致死：隐性基因存在于同一对同源染色体上时，对个体有致死作用。如镰刀型细胞贫血症 红细胞异常，使人死亡 ；植物中的白化基因，使植物不能形成叶绿素，从而不能进行光合作用而死亡。②显性致死：显性基因具有致死作用，如人的神经胶症基因 皮肤畸形生长，智力严重缺陷，出现多发性肿瘤等症状 。显性致死又分为显性纯合致死和显性杂合致死，若为显性纯合致死，杂合子自交后代显∶隐＝2∶1。③配子致死：指致死基因在配子时期发生作用，从而不能形成有生活力的配子的现象。三、某一基因型在雌、雄(或男、女)个体中表现型不同(从性遗传)
例4　已知绵羊角的表现型与基因型的关系如下表，下列判断正确的是 (　　)
基因型 HH Hh hh
公羊的表现型 有角 有角 无角
母羊的表现型 有角 无角 无角
A.若双亲无角，则子代全部无角
B．若双亲有角，则子代全部有角
C．若双亲基因型为Hh，则子代有角与无角的数量比为1∶1
D．绵羊角的性状遗传不遵循基因的分离定律
解析　绵羊角的性状遗传受一对等位基因的控制，遵循基因的分离定律。无角双亲可能是Hh的母羊和hh的公羊，其后代中1/2的基因型为Hh，如果是公羊，则表现为有角；有角的双亲可能是HH的母羊和Hh的公羊，其后代中基因型为Hh的母羊表现为无角；若双亲基因型为Hh，则子代HH、Hh、hh的比例为1∶2∶1，HH的表现有角，hh的表现无角，Hh的公羊有角，母羊无角，有角与无角的数量比为1∶1。
答案　C
点拨　解决从性遗传的突破口
若杂合子如Hh在雌、雄个体中表现型有区别，解题时找雌、雄个体中表现型只有一种基因型的作为突破口，如本题中公羊的无角为hh，而母羊则找有角，只有一种基因型HH。
四、复等位基因
例5　紫色企鹅的羽毛颜色是由复等位基因决定的。Pd深紫色、Pm中紫色、Pl浅紫色、Pvl很浅紫色(接近白色)。其显隐性关系是：Pd＞Pm＞Pl＞Pvl(前者对后者为完全显性)。若有浅紫色企鹅(PlPvl)与深紫色企鹅交配，则后代小企鹅的羽毛颜色和比例可能是 (　　)
A．1中紫色∶1浅紫色
B．2深紫色∶1中紫色∶1浅紫色
C．1深紫色∶1中紫色
D．1深紫色∶1中紫色∶1浅紫色∶1很浅紫色
解析　深紫色个体的基因型为PdPd时，子代全为深紫色；深紫色个体的基因型为PdPm时，子代的性状分离比为1深紫色∶1中紫色；深紫色个体的基因型为PdPl时，子代的性状分离比为1深紫色∶1浅紫色；深紫色个体的基因型为PdPvl时，子代的性状分离比为2深紫色∶1浅紫色∶1很浅紫色。
答案　C
点拨　复等位基因尽管有多个，但遗传时仍符合分离定律，彼此之间有显隐性关系，表现特定的性状，最常见的如人类ABO血型的遗传，涉及到三个基因——IA、IB、i，组成六种基因型：IAIA、IAi、IBIB、IBi、IAIB、ii。
题组一　孟德尔遗传实验的科学方法
1． (2012·江苏卷，11)下列关于遗传实验和遗传规律的叙述，正确的是 (　　)
A．非等位基因之间自由组合，不存在相互作用
B．杂合子与纯合子基因组成不同，性状表现也不同
C．孟德尔巧妙设计的测交方法只能用于检测F1的基因型
D．F2的3∶1性状分离比一定依赖于雌雄配子的随机结合
答案　D
解析　非等位基因之间自由组合，可能存在相互影响，如F2中出现9∶3∶4这样的性状分离比，故A错；在完全显性的条件下，杂合子与显性纯合子性状表现相同，故B错；测交方法可检测任一未知基因型，故C错；F2的3∶1性状分离比依赖于雌雄配子的随机结合，故D对。
2． (2011·海南卷，18)孟德尔对于遗传学的重要贡献之一是利用设计巧妙的实验否定了融合遗传方式。为了验证孟德尔遗传方式的正确性，有人用一株开红花的烟草和一株开白花的烟草作为亲本进行实验。在下列预期结果中，支持孟德尔遗传方式而否定融合遗传方式的是 (　　)
A．红花亲本与白花亲本杂交的F1代全为红花
B．红花亲本与白花亲本杂交的F1代全为粉红花
C．红花亲本与白花亲本杂交的F2代按照一定比例出现花色分离
D．红花亲本自交，子代全为红花；白花亲本自交，子代全为白花
答案　C
解析　孟德尔认为，用具有相对性状的亲本杂交，在F1杂合细胞中，等位基因虽然存在于同一个细胞内，但彼此保持着独立性，互不融合。在本题C选项实验中，红花与白花亲本杂交，虽然F1只表现一种性状，但F2代能按照一定的比例出现花色分离，这就有力地支持了孟德尔的遗传理论，从而否定了“融合遗传”的观点。
题组二　基因分离定律及其应用
3． (2010·上海综合，19)人的前额V形发尖与平发际是由常染色体上单基因控制的一对相对性状(如图)。约翰是平发际，他的父母亲都是V形发尖。约翰父母生一个平发际女孩的概率是 (　　)
A．1/4 B．1/2 C．1/16 D．1/8
答案　D
解析　由约翰父母表现型都是V形发尖，而约翰是平发际可知，他的父母表现的性状是显性，且是杂合子(Aa)，因此他的父母生一个平发际(aa)女孩的概率是1/4×1/2＝1/8。
4． (2010·天津理综，6)食指长于无名指为长食指，反之为短食指，该相对性状由常染色体上一对等位基因控制(TS表示短食指基因，TL表示长食指基因)。此等位基因表达受性激素影响，TS在男性为显性，TL在女性为显性。若一对夫妇均为短食指，所生孩子中既有长食指又有短食指，则该夫妇再生一个孩子是长食指的概率为 (　　)
A．1/4 B．1/3 C．1/2 D．3/4
答案　A
解析　由题干信息知：母亲基因型为TSTS，她的子女肯定携带TS基因，故子女中长食指应为女性，基因型为TLTS，因此可推出父亲基因型为TSTL，故该对夫妇再生一长食指孩子的概率为1/4(女性TSTL,1/2×1/2＝1/4)。
5． (2010·江苏卷，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
答案　D
解析　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。
6． (2009·北京理综，29)鸭蛋蛋壳的颜色主要有青色和白色两种。金定鸭产青色蛋，康贝尔鸭产白色蛋。为研究蛋壳颜色的遗传规律，研究者利用这两个鸭群做了五组实验，结果如下表所示。
杂交组合 第1组 第2组 第3组 第4组 第5组
康贝尔鸭♀×金定鸭♂ 金定鸭♀×康贝尔鸭♂ 第1组的F1自交 第2组的F1自交 第2组的F1♀×康贝尔鸭♂
后代所产蛋(颜色及数目) 青色(枚) 26 178 7 628 2 940 2 730 1 754
白色(枚) 109 58 1 050 918 1 648
请回答问题：
(1)根据第1、2、3、4组的实验结果可判断鸭蛋壳的______色是显性性状。
(2)第3、4组的后代均表现出__________现象，比例都接近________。
(3)第5组实验结果显示后代产青色蛋的概率接近______，该杂交称为________，用于检验________________________________________________________________________。
(4)第1、2组的少数后代产白色蛋，说明双亲中的________鸭群中混有杂合子。
(5)运用________方法对上述遗传现象进行分析，可判断鸭蛋壳颜色的遗传符合孟德尔的________________定律。
答案　(1)青　(2)性状分离　3∶1　(3)1/2　测交
F1相关的基因组成　(4)金定　(5)统计学　基因分离
解析　根据表中第1组和第2组的杂交结果分析，康贝尔鸭和金定鸭不论是正交还是反交，得到的后代所产蛋均是青色蛋多白色蛋少，第3组和第4组的后代均表现出性状分离现象，并且青色蛋与白色蛋的比例约为3∶1，由此可判断青色蛋为显性性状，白色蛋为隐性性状。第5组为第2组的F1♀与康贝尔鸭♂(隐性纯合子)杂交，得到后代青色蛋与白色蛋的比例约为1∶1，因此这种杂交应为测交，可用于检测第2组中F1的基因型。第1组和第2组均为康贝尔鸭(隐性纯合子)和金定鸭杂交，根据少数后代产白色蛋可判断金定鸭中大多数为显性纯合子，少数为杂合子。将具体的数字转化成表现型比例，对遗传现象进行分析，运用的是统计学的方法，根据表中数据判断，鸭蛋壳颜色的遗传符合孟德尔的基因分离定律。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
基因分离定律的相关概念及应用 1、2、9、10
显隐性判断及计算 3、4、5、6、11、12、13、14
分离定律的异常情况 7、8、15
1． 下列有关纯合子的叙述错误的是 (　　)
A．由相同基因型的雌雄配子结合并发育而来
B．连续自交，性状能稳定遗传
C．杂交后代一定是纯合子
D．不含等位基因
答案　C
解析　基因型相同的纯合子杂交，所得后代是纯合子；表现型不同的纯合子杂交，所得后代为杂合子，故C错误。
2． 假说—演绎法是现代科学研究中常用的方法，包括“提出问题、提出假说、演绎推理、实验验证、得出结论”五个基本环节。利用该方法，孟德尔发现了两个遗传定律。下列关于孟德尔的研究过程的分析正确的是 (　　)
A．孟德尔提出的假说的核心内容是“性状是由位于染色体上的基因控制的”
B．孟德尔依据减数分裂的相关原理进行“演绎推理”的过程
C．为了验证提出的假说是否正确，孟德尔设计并完成了测交实验
D．测交后代性状分离比为1∶1，可以从细胞水平上说明基因分离定律的实质
答案　C
解析　在孟德尔提出的假说的内容中性状是由成对的遗传因子控制，而不是由位于染色体上的基因控制，故A错误；孟德尔演绎推理的是F1和隐性个体杂交后代的情况，并据此设计和完成了测交实验，故B错误，C正确；测交后代性状分离比为1∶1，是从个体水平证明基因的分离定律，故D错误。
3． 豌豆花的顶生和腋生是一对相对性状，根据表中的三组杂交实验结果，判断显性性状和纯合子分别为 (　　)
杂交组合 子代表现型及数量
甲(顶生)×乙(腋生) 101腋生、99顶生
甲(顶生)×丙(腋生) 198腋生、201顶生
甲(顶生)×丁(腋生) 全为腋生
A.顶生；甲、乙 B．腋生；甲、丁
C．顶生；丙、丁 D．腋生；甲、丙
答案　B
解析　根据表中第3组杂交组合的结果可推知腋生对顶生为显性。在杂交组合中，顶生的甲个体为纯合子，腋生的乙、丙个体为杂合子，丁个体为显性纯合子。
4． 玉米的甜和非甜是一对相对性状，随机取非甜玉米和甜玉米进行间行种植，其中一定能够判断甜和非甜的显隐性关系的是 (　　)
答案　C
解析　A选项中，当非甜和甜玉米都是纯合子时，不能判断显隐性关系；B选项中，当其中有一个植株是杂合子时，不能判断显隐性关系；C选项中，非甜与甜玉米杂交，若后代只出现一种性状，则该性状为显性性状；若出现两种性状，则说明非甜和甜玉米中有一个是杂合子，有一个是隐性纯合子，此时非甜玉米自交，若出现性状分离，则说明非甜是显性性状；若没有出现性状分离，则说明非甜玉米是隐性纯合子。D选项中，若后代有两种性状，则不能判断显隐性关系。
5． 豌豆和小麦的高茎对矮茎均为显性。将纯种的高茎和矮茎豌豆间行种植，另将纯种的高茎和矮茎小麦间行种植。自然状态下，从矮茎植株上获得的F1的性状是 (　　)
A．豌豆和小麦均有高茎和矮茎
B．豌豆均为矮茎，小麦有高茎和矮茎
C．豌豆和小麦的性状分离比均为3∶1
D．小麦均为矮茎，豌豆有高茎和矮茎
答案　B
解析　高茎小麦的花粉可以落到矮茎小麦上，即高茎小麦和矮茎小麦可以进行杂交，而豌豆不可以，因为豌豆是自花传粉、闭花受粉植物，所以从矮茎植株上获得的F1的性状：豌豆均为矮茎，小麦有高茎和矮茎。
6． 人类单眼皮与双眼皮的遗传规律如表所示(A、a表示相关基因)。一对单眼皮的夫妇生了一个双眼皮的孩子甲(不考虑基因突变)，则 (　　)
AA Aa aa
男性 双眼皮 单眼皮 单眼皮
女性 双眼皮 双眼皮 单眼皮
A.甲是男性，基因型为Aa
B．甲是女性，基因型为Aa
C．甲是男性，基因型为aa
D．甲是女性，基因型为aa
答案　B
解析　由表可知，母方的基因型一定为aa，如果父方的基因型是aa，则孩子甲的基因型一定为aa，表现型为单眼皮；如果父方的基因型是Aa，则孩子甲的基因型为aa时，表现型为单眼皮，孩子甲的基因型为Aa时，女性表现为双眼皮，男性表现为单眼皮。
7． 请根据如下小鼠毛色(由基因F、f控制)遗传的杂交实验，推测胚胎致死(不能完成胚胎发育)的基因型为 (　　)
①黑色×黑色→黑色　②黄色×黄色→2黄色∶1黑色　③黄色×黑色→1黄色∶1黑色
A．FF B．Ff C．ff D．不能确定
答案　A
解析　由②可以判断小鼠的毛色中黄色为显性性状，黑色为隐性性状，且亲本为杂合子(Ff)，理论上后代表现型及比例为黄色∶黑色＝3∶1，结合亲本基因型可以判断，后代出现黄色∶黑色＝2∶1的原因是基因型为FF的胚胎死亡。
8． 某种品系的鼠毛灰色和黄色是一对相对性状，科学家进行了大量的杂交实验，得到了如下表所示的结果，由此推断不正确的是 (　　)
杂交 亲本 后代
杂交A 灰色×灰色 灰色
杂交B 黄色×黄色 2/3黄色、1/3灰色
杂交C 灰色×黄色 1/2黄色、1/2灰色
A.杂交A后代不发生性状分离，亲本为纯合子
B．由杂交B可判断鼠的黄色毛基因是显性基因
C．杂交B后代中黄色毛鼠既有杂合子，也有纯合子
D．鼠毛色这对相对性状的遗传符合基因的分离定律
答案　C
解析　由杂交B的结果可知，黄色为显性性状，灰色为隐性性状，且杂交B中的双亲为杂合子；杂交A的亲子代均表现为隐性性状(灰色)，因此亲代均为隐性纯合子；结合杂交B后代中黄色2/3、灰色1/3，可知这一现象出现的原因可能是黄色个体纯合时会死亡，因此，杂交B后代中黄色毛鼠都是杂合子。
9． 家兔的褐毛对黑毛是一对相对性状，控制该性状的基因位于常染色体上。现有四只家兔，甲和乙是雌兔，丙和丁是雄兔，已知甲、乙、丙兔为黑毛，丁兔为褐毛。甲与丁多年交配，子代兔全部为黑毛；乙与丁交配，子代兔中有褐毛兔。以下说法不正确的是
(　　)
A．黑毛对褐毛是显性
B．设B为显性基因，b为隐性基因，则甲、乙、丁兔的基因型分别为BB、Bb、bb
C．鉴别丙兔是纯合子还是杂合子，可用丙兔和丁兔进行测交，后代都为黑毛，则丙兔为纯合子，后代既有黑毛又有褐毛，则丙兔为杂合子
D．乙与丁多年交配，子代兔中出现褐毛兔的概率为1/2
答案　C
解析　由题中甲与丁多年交配，子代兔全部为黑毛，可判断出黑毛为显性性状，褐毛为隐性性状。甲为显性纯合子的个体，丁为隐性纯合子的个体。乙与丁交配，后代有褐毛兔出现，说明乙的基因型为Bb。乙和丁多年交配，子代中褐毛兔出现的概率为1/2。丙兔和丁兔都是雄兔，不能进行交配。
10．具有一对等位基因的杂合子亲本连续自交，某代的纯合子所占比例达95%以上，则该比例最早出现在 (　　)
A．子3代 B．子4代
C．子5代 D．子6代
答案　C
解析　依据基因分离定律可知，杂合子连续自交n代，则Fn中杂合子占()n；据题意知，杂合子自交n代后需满足：()n＜1－95%，即()n＜()，因而该比例最早出现在子5代。
11．某种群中，AA的个体占25%，Aa的个体占50%，aa的个体占25%。若种群中的雌雄个体自由交配，且aa的个体无繁殖能力，则子代中AA∶Aa∶aa是 (　　)
A．3∶2∶3 B．4∶4∶1
C．1∶1∶0 D．1∶2∶0
答案　B
解析　由于aa的个体无繁殖能力，因此种群中雌雄自由交配的个体中，AA个体占1/3，Aa个体占2/3。个体间自由交配的方式如下表所示：
♀♂ 1/3AA 2/3Aa
1/3AA
2/3Aa
子代中AA个体所占比例＝1/3×1/3＋1/3×2/3×1/2＋1/3×2/3×1/2＋2/3×2/3×1/4＝4/9，aa个体所占比例＝2/3×2/3×1/4＝1/9，Aa个体所占比例＝1－1/9－4/9＝4/9，故子代中AA∶Aa∶aa＝4∶4∶1。
12．现有一豌豆种群(个体足够多)，所有个体的基因型均为Aa，已知隐性纯合子产生的配子
均没有活性，该种群在自然状态下繁殖n代后，子n代中能产生可育配子的个体所占比例为 (　　)
A. B.
C. D.
答案　C
解析　豌豆是自花传粉且闭花受粉植物，自然状态下豌豆只能自交。由题干信息可知能产生可育配子的基因型为AA和Aa。
方法1：子一代中，AA占1/4，Aa占2/4，aa占1/4，A__占3/4；子二代中，aa占2/3×1/4＝1/6，A__占5/6，把n等于1和2分别代入选项中的四个表达式，与上述结果吻合的是C，故正确选项为C。
方法2：由于豌豆自交，aa个体的存在对AA和Aa的个体数之比没有影响，假设各种基因型的个体均可育，则子n代中Aa占，AA和aa各占(1－)，这样每一代中＝＝，由于每代的aa都是上一代Aa个体自交产生的，所以子n代中的aa占×＝，则子n代中A__占1－＝，故C正确。
13．水稻的非糯性和糯性由一对等位基因控制，据图回答下列问题。
(1)显性性状是____________。
(2)非糯性水稻自交产生的后代中出现糯性和非糯性两种水稻，这种现象在遗传学上称为____________。
(3)已知非糯性花粉遇碘变蓝色，糯性花粉遇碘变棕色。若取F1的非糯性水稻的花粉加碘染色，在显微镜下观察，呈蓝色花粉和呈棕色花粉的比例约为________。
(4)F1的所有个体自交产生的F2中，糯性水稻的比例是________。
答案　(1)非糯性　(2)性状分离　(3)1∶1　(4)5/8
解析　由图可知，非糯性水稻自交产生的后代中出现糯性的性状，因此非糯性为显性性状，糯性为隐性性状。同种性状的个体自交产生不同性状的现象叫性状分离。F1的非糯性水稻为杂合子，产生两种比例相等的花粉。F1中非糯性水稻(为杂合子)和糯性水稻各占1/2,1/2的非糯性水稻自交产生糯性水稻的比例为1/2×1/4＝1/8,1/2的糯性水稻自交产生糯性水稻的比例仍为1/2，因此后代为糯性的比例为1/8＋1/2＝5/8。
14．某学校生物小组在一块较为封闭的低洼地里发现了一些野生植株，这些植株的花色有红色和白色两种，茎秆有绿茎和紫茎两种。同学们分两组对该植物的花色、茎色进行遗传方式的探究。请根据实验结果进行分析。
第一组：取90对亲本进行实验 第二组：取绿茎和紫茎的植株各1株
杂交组合 F1表现型 交配组合 F1表现型
A：30对亲本 红花×红花 36红花∶1白花 D：绿茎×紫茎 绿茎∶紫茎＝1∶1
B：30对亲本 红花×白花 5红花∶1白花 E：紫茎自交 全为紫茎
C：30对亲本 白花×白花 全为白花 F：绿茎自交 由于虫害，植株死亡
(1)从第一组花色遗传的结果来看，花色隐性性状为________________，最可靠的判断依据是________组。
(2)若任取B组的一株亲本红花植株使其自交，其子一代表现型的情况是___________。
(3)由B组可以判定，该种群中显性纯合子与杂合子的比例约为________。
(4)从第二组茎色遗传的结果来看，隐性性状为________，判断依据的是________组。
(5)如果F组正常生长繁殖的话，其子一代表现型的情况是________________________________。
(6)A、B两组杂交后代没有出现3∶1或1∶1的分离比，试解释：________________________________________________________________________。
答案　(1)白色　A　(2)全为红花或红花∶白花＝3∶1　(3)2∶1　(4)紫茎　D组和E　(5)绿茎∶紫茎＝3∶1　(6)红花个体既有纯合子，又有杂合子，因此，后代不会出现一定的分离比
解析　(1)由A组中“红花×红花”后代出现性状分离可以判定白花为隐性性状。依据C组不能作出判断，因为若亲代全为显性纯合子或至少有一方为显性纯合子，后代也会出现这种情况。(2)B组亲本中的任意一株红花植株，可能是纯合子也可能是杂合子，因此自交后代出现的情况是全为红花或红花∶白花＝3∶1。(3)B组中的白花个体为隐性纯合子，因此F1中5红花∶1白花就代表了亲代中的所有红花亲本所含显隐性基因的比为显性基因∶隐性基因＝5∶1。如果设显性基因为R，则RR∶Rr＝2∶1。(4)第二组的情况与第一组不同，第一组类似于群体调查结果，第二组为两亲本杂交情况，由D组可判定为测交类型，亲本一个为杂合子，一个为隐性纯合子；再根据E组可判定紫茎亲本为隐性纯合子。(5)杂合子自交，后代将出现3∶1的性状分离比。(6)亲本中的红花个体既有纯合子，又有杂合子，因此杂交组合有多种情况(如A组可能有RR×RR、RR×Rr、Rr×Rr三种情况；B组有RR×rr、Rr×rr两种情况)，所以后代不会出现一定的分离比。
15．某动物毛色的黄色与黑色是一对相对性状，受常染色体上的一对等位基因(A、a)控制，已知在含有基因A 、a的同源染色体上，有一条染色体带有致死基因，但致死基因的表达会受到性激素的影响。
请根据下列杂交组合及杂交结果回答问题。
杂交组合 亲本类型 子代
雌 雄
甲 黄色(♀)×黄色(♂) 黄238 黄120
乙 黄色(♂)×黑色(♀) 黄111，黑110 黄112，黑113
丙 乙组的黄色F1自交 黄358，黑121 黄243，黑119
(1)毛色的黄色与黑色这对相对性状中，显性性状是________，判断的依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)丙组的子代中导致雌雄中黄与黑比例差异的可能原因是______________________________________________，请设计方案验证你的解释。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)甲组亲本的基因型是________________。
(4)从上述杂交组合中可以判断致死基因是____________(显或隐)性基因，且与__________(A或a)同在一条染色体上，_______________激素会促进致死基因的表达。
答案　(1)黄色　丙组亲本都是黄色，而其子代中出现了黑色，这属于性状分离，分离出的黑色性状是隐性性状　(2)基因型为AA的雄性个体含两个致死基因而死亡　分别取丙组子代中的黄色雌雄个体与黑色异性个体测交，并统计后代中黄色与黑色个体的比例。如果子代中黄色与黑色的统计学比例是1∶1，则说明亲本的黄色个体都为杂合子；如果子代中黄色与黑色的统计学比例是2∶1，则说明亲本的黄色个体中，有1/3的个体为显性纯合子，2/3的个体为杂合子　(3)AA(♀)×Aa(♂)　(4)隐　A　雄性
解析　丙组亲本为乙组的子代黄色个体，其子代中出现了黑色个体，所以黄色是显性性状。由此也可以得出丙组的亲本个体都为杂合子(Aa)，其子代中黄色与黑色的比例应为3∶1，这在子代雌性个体中得到验证，且子代黄色个体的基因型有AA和Aa两种，比例为1∶2。但在丙组子代的雄性个体中，黄色与黑色的比例为2∶1，其原因是子代黄色雄性个体中1/3的个体(基因型为AA)可能带有两个致死基因而死亡。生存下来的个体基因型为Aa，占子代黄色雄性个体的2/3。从基因型为AA的雄性个体死亡，基因型为AA的雌性个体和基因型为Aa的个体生存的现象可以看出：致死基因与A基因在同一条染色体上，a基因所在的染色体上不带有致死基因，且雄性激素会促使致死基因的表达。甲组的子代中，只有黄色，说明甲组的亲本至少有一个个体是显性纯合子，但亲本中雄性黄色个体不可能是纯合子，则甲组的亲本基因型是AA(♀)×Aa(♂)。
教师备课资源
1． 遗传学研究中几种交配类型的比较
交配类型 含义 应用
杂交 泛指两个体之间的交配过程。通常是指不同基因型的生物个体间相互交配 ①可将不同优良性状集中到一起；②用于显、隐性性状的判断
自交 狭义的自交是指一个体产生的雌、雄配子结合并发育为下一代的过程；也泛指两基因型相同个体之间的交配 ①可不断提高种群中纯合子的比例；②可用于植物纯合子、杂合子的鉴定
测交 F1与隐性类型相交，从而测定F1的基因组成 ①检测待测个体基因型，如对动物纯合子、杂合子的鉴定；②检测待测个体所产生的配子种类
正交和反交 双亲互为父、母本的杂交方式。在核遗传中，正、反交结果是一致的，即子代均表现显性性状；而细胞质遗传则表现为不论正交、反交，子一代均表现母本性状——母系遗传 检验是细胞核遗传还是细胞质遗传
2.相同基因、等位基因、非等位基因、复等位基因
(1)相同基因：同源染色体相同位置上控制同一性状的基因。如图中A和A就叫相同基因。
(2)等位基因：同源染色体的同一位置控制相对性状的基因。如图中B和b、C和c、D和d就是等位基因。
(3)非等位基因：非等位基因有两种情况。一种是位于非同源染色体上的非等位基因，符合自由组合定律，如图中A和D；还有一种是位于同源染色体上的非等位基因，如图中A和b。
(4)复等位基因：若同源染色体上同一位置上的等位基因的数目在两个以上，称为复等位基因。如人类ABO血型系统中的IA、i、IB三个基因，ABO血型由这三个复等位基因决定。因为IA对i是显性、IB对i是显性，IA和IB是共显性，所以基因型与表现型的关系只能是：IAIA、IAi——A型血；IBIB、IBi——B型血；IAIB——AB型血；ii——O型血。
3．杂合子连续自交n代后，纯合子与杂合子所占比例的计算
当杂合子(Aa)连续自交n代后，后代中的杂合子(Aa)所占比例为1/2n，纯合子(AA＋aa)所占比例为1－1/2n，其中AA、aa所占比例分别为(1－1/2n)×1/2。当n无限大时，纯合子概率接近100%。这就是自花传粉植物(如豌豆)在自然情况下一般为纯合子的原因。如图曲线表示随着自交代数的变化，纯合子、杂合子所占比例的变化。
从图表可解读以下信息：
(1)具有一对相对性状的杂合子自交，后代中纯合子的比例随自交代数的增加而增大，最终接近于1，且显性纯合子和隐性纯合子各占一半。
(2)具有一对相对性状的杂合子自交，后代中杂合子比例随自交代数的增加而递减，每代递减50%，最终接近于零。
(3)由该曲线得到的启示：在育种过程中，选育符合人们要求的显性个体，可进行连续自交，直到性状不再发生分离为止，即可留种推广使用。
4．合理设计显隐性判断的杂交实验
5．果实各部分的来源及相关的基因型
果实各部分的来源如下：
子房果实
由此可见，果实的各部分结构的来源有所不同。子房壁、珠被原本属于母本植株雌蕊的结构，故果皮与种皮也应归属于母本体细胞，其基因型应与母本植株一致。
然而，种子的胚与胚乳则不同。胚是由受精卵发育而来的；
胚乳是由受精极核发育而来的。因此，胚与胚乳的基因型应取决于卵细胞、极核与精子。父本与母本植株正交与反交时：胚的基因型(F1)一致，但胚乳的基因型不一致，如下图所示：
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
1．涵盖范围
本单元包括必修1第一、二章内容，即生命系统的结构层次、显微镜的使用，原、真核细胞的比较及组成细胞的元素和各种化合物。
2．考情分析
(1)考查力度：所占分值2～6分。
(2)考查内容
①显微镜的使用。(重难点)
②原核、真核细胞的比较。(重点)
③病毒与人类健康的关系。(热点)
④蛋白质的有关计算及与核酸的关系。(难点)
(3)考查题型：选择题和实验题。
3．复习指导
(1)复习线索
①以生命系统的结构层次为线索，借助于生命系统从微观到宏观的层次性，将不同层次系统的知识有机结合起来，构建合理的知识体系，以实现不同模块之间的有机结合。
②以细胞的多样性和统一性为线索，将显微镜的使用、原核细胞和真核细胞的比较、细胞学说等内容有机联系起来。
③以构成生物的化学元素为线索，引申出各种化合物的组成、结构和功能等相关知识。
④以“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实验为线索，系统复习教材中常规实验的原理、过程，并升华为实验方法和实验原则等问题。
(2)复习方法
①比较法：原、真核细胞的比较；蛋白质与核酸；糖类与脂质。
②概念图法：以细胞为中心，将细胞结构、功能、分类构建概念图。
第1讲　走近细胞
[考纲要求]　1.多种多样的细胞(Ⅱ)。2.细胞学说的建立过程(Ⅰ)。
3.实验：用显微镜观察多种多样的细胞。
一、从生物圈到细胞
[判一判]
1．病毒没有细胞结构，只有依赖活细胞才能生活 (　√　)
2．所有生物都具有生命系统的各个层次 (　×　)
3．细胞是最基本的生命系统 (　√　)
4．培养皿中大肠杆菌菌落属于群落层次 (　×　)
5．培养基被污染后，大肠杆菌和滋生的其他的细菌、真菌共同构成生态系统(　×　)
[解惑]　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。
二、细胞的多样性和统一性
1．高倍镜的使用“四字诀”
找：先在低倍镜下找到图像，并调节至清晰。
↓
移：将观察点移到视野中央。
↓
转：转动转换器，换成高倍镜。
↓
调：调节细准焦螺旋及光圈，使图像清晰。
2．原核细胞与真核细胞的比较
(1)图1代表的细胞与图2细胞最主要的区别是没有以核膜为界限的细胞核。
(2)写出图1中下列结构的名称：①拟核；⑤核糖体。
(3)图1蓝藻细胞中无图2细胞中③叶绿体，但它也能进行光合作用的原因是含有藻蓝素和叶绿素及光合作用所需的酶。
(4)图1和图2细胞的统一性表现在：都有细胞膜、核糖体和DNA分子。
3．常见真、原核生物举例(连一连)
[辨析]　单细胞生物(a)与原核生物(b)的关系：单细胞生物中细菌、蓝藻
都是原核生物，但变形虫、草履虫、酵母菌是单细胞生物但不是原核
生物。如图所示：
三、细胞学说
1．建立(连一连)
2．内容
3．意义：证明了动植物界具有统一性。
[解惑]　细胞学说仅涉及到动植物细胞，不涉及原核细胞、真菌和病毒。
考点一　聚焦细胞的多样性和统一性
1．比较分析原核细胞与真核细胞
比较项目 原核细胞 真核细胞
细胞壁 有，主要成分是糖类和蛋白质 植物细胞有，主要成分是纤维素和果胶
细胞质 有核糖体，无其他细胞器 有核糖体和其他细胞器
细胞核 拟核，无核膜和核仁 有核膜和核仁
易错警示　注意原、真核细胞的5个“不一定”
(1)细胞壁的主要成分不一定都是纤维素和果胶。植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，而细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖。
(2)能进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体。蓝藻是原核生物，细胞中无叶绿体但含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用。
(3)不属于真核生物的不一定就是原核生物。病毒没有细胞结构，既非原核生物也非真核生物。
(4)带“菌”的不一定都是细菌(原核生物)。乳酸菌、大肠杆菌、硝化细菌等细菌和放线菌都是原核生物，但酵母菌和霉菌属于真核生物。
(5)带“藻”的不一定都是蓝藻(原核生物)。除蓝藻这一类(颤藻、蓝球藻、念珠藻等)外，其余的带“藻”的如绿藻、红藻、褐藻、团藻、衣藻等都是真核生物。
2．汇总细胞统一性和多样性的表现
(1)统一性
①化学组成：组成细胞的元素和化合物种类基本一致。
②结构：都具有细胞膜、细胞质、核糖体。
③遗传物质：都以DNA作为遗传物质，且遗传密码子通用。
④能源物质：都以ATP作为直接能源物质。
(2)多样性：细胞的多样性是细胞分化的结果，表现在细胞的形状、大小、种类、结构等方面的差异。
1．(2012·重庆卷，1)下列细胞亚显微结构示意图，正确的是 (　　)
答案　D
解析　选项A、B中的细菌细胞和蓝藻细胞都是原核细胞，原核细胞内唯一的细胞器是核糖体，没有线粒体和叶绿体等细胞器，故选项A、B错误；选项C、D中的水稻叶肉细胞和小鼠肝脏细胞都是真核细胞，但中心体只存在于动物细胞和低等植物细胞中，所以选项C中水稻叶肉细胞内不应有中心体，故选项C错误，选项D正确。
[互动探究]　(1)上述四个图示组成的生物细胞增殖方式一样吗？(2)哪些细胞组成的生物能够遵循遗传的基本规律？(3)哪些细胞组成的生物只存在一种可遗传的变异？
提示　(1)不一样，A、B只有二分裂，C、D具有无丝分裂、有丝分裂、减数分裂　(2)C、D　(3)A、B
2．图a、b、c分别是三种生物细胞的结构模式图。下列相关叙述正确的是 (　　)
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组成了生物膜系统
答案　C
解析　图示细胞中a是高等植物细胞，b是动物细胞，c是细菌。A项中c不存在染色体。B项中c具有细胞壁。D项中高等动、植物细胞生物膜系统是由细胞膜、细胞器膜和核膜组成的。只有C项是正确的，三种细胞均有核糖体。
细胞结构图像的识别方法
考点二　关注病毒与人体健康
1．整合与病毒有关的知识
2．病毒在结构上与硝化细胞、酵母菌等生物有怎样的区别？
答案　病毒没有细胞结构，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。
3．病毒能否在普通培养基上生存？又该如何用放射性同位素标记病毒呢？
答案　不能；先用含有放射性同位素的普通培养基培养寄主细胞，再用寄主细胞培养病毒。
3．研究表明：引起世界恐慌的“非典型性肺炎”的病原体(SARS病毒)是一种冠状病毒，结构如图所示。下列有关该病毒的叙述，正确的是 (　　)
A．SARS病毒体内仅有A、T、C、G四种碱基
B．SARS病毒属于由原核细胞构成的生物
C．SARS病毒能在培养基上生长增殖
D．SARS病毒具有生命特征
答案　D
解析　病毒是非细胞型生物，仅由一种核酸或由一种核酸与蛋白质组成，只能以特
定的宿主细胞为寄生对象，并在宿主细胞内进行复制式增殖。由图可知：SARS病
毒的遗传物质为RNA，仅有A、U、C、G四种碱基，而不含有T，没有细胞结构，
不能在培养基上生长增殖，但具有增殖等生命特征。
4．2011年4月的“阴性艾滋病”事件引起了社会各界的关注，由此加重了人们的“恐艾”心理。关于艾滋病病毒(HIV)，下列叙述正确的是 (　　)
A．HIV是一种单细胞生物，在分类上属于原核生物
B．由于HIV体内只有一种细胞器，所以其营寄生生活
C．获取大量HIV的方法是将其接种在营养物质齐全的培养基上培养
D．HIV不参与构成种群、群落、生态系统、生物圈这些生命系统的结构层次
答案　D
解析　艾滋病病毒(HIV)没有细胞结构，不是单细胞生物，也不是原核生物；艾滋病病毒没有细胞结构，因而没有细胞器；病毒营寄生生活，因而培养病毒的方法是将其接种在含有寄主的培养基上培养；艾滋病病毒作为一种生物，不参与构成种群、群落、生态系统、生物圈这些生命系统的结构层次。
实验一　用显微镜观察多种多样的细胞
1．显微镜各部件的识别
2．显微镜的使用
3．目镜与物镜的结构、长短与放大倍数之间的关系
　
(1)放大倍数与长短的关系
①物镜越长，放大倍数越大，距载玻片距离越近。
②目镜越长，放大倍数越小。
(2)显微镜放大倍数的含义
①显微镜放大倍数是指物像边长的放大倍数。
②总的放大倍数是目镜放大倍数与物镜放大倍数的乘积。
4．高倍镜与低倍镜观察情况的比较
物像大小 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
易错警示　有关显微镜使用的4个易错点分析
(1)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。
(2)换用高倍镜后，若视野太暗，应先调节遮光器(换大的光圈)或反光镜(用凹面反光镜)使视野明亮，再调节细准焦螺旋。
(3)显微镜呈放大倒立的虚像，例如实物为字母“b”，则视野中观察到的为“q”。若物像在左上方，则装片应向左上方移动。
(4)观察颜色深的材料，视野应适当调亮，反之则应适当调暗；若视野中出现一半亮一半暗则可能是反光镜的调节角度不对；若观察花生切片标本材料一半清晰一半模糊不清，则可能是由花生切片厚薄不均匀造成的。
5．如图所示，甲图中①②表示目镜，③④表示物镜，⑤⑥表示物镜与载玻片之间的距离，乙和丙分别表示不同物镜下观察到的图像。下列描述正确的是 (　　)
A．观察物像丙时应选用甲中①④⑥组合
B．从图中的乙转为丙，正确的调节顺序为：转动转换器→调节光圈→移动装片→转动细准焦螺旋
C．若丙是由乙放大10倍后的物像，则细胞的面积增大为原来的10倍
D．若丙图观察到的细胞是位于乙图右上方的细胞，从图中的乙转为丙时，应向右上方移动装片
答案　D
解析
(1)依据①与②，③与④，⑤与⑥放大倍数的关系
(2)明确乙与丙的关系
6．显微镜目镜为10×、物镜为10×时，视野中被均匀分布的64个分生组织细胞所充满。若物镜转换为40×后，则在视野中可检测到的分生组织细胞数为 (　　)
A．2个 B．4个 C．8个 D．16个
答案　B
解析　显微镜的放大倍数＝目镜倍数×物镜倍数。在放大100倍时，设视野直径为d，则面积S＝π()2，此时视野中有64个细胞；当放大到400倍时，其直径相当于原来的1/4，则圆面积S＝π()2，即为原来的1/16，故看到的细胞数目为64/16＝4个。
1．视野中细胞数目的相关计算
(1)若视野中细胞成单行，计算时只考虑长度，可根据看到的细胞数目与放大倍数成反比的规律进行计算。如：在显微镜放大倍数为40倍时看到m个细胞，放大倍数变成400倍时看到的细胞数目＝m÷()＝m/10(个)。
(2)若视野中细胞均匀分布在整个视野，可根据看到的细胞数目与放大倍数的平方成反比的规律进行计算。如：在显微镜放大倍数为40倍时看到m个均匀分布的细胞，放大倍数变为400倍时看到的细胞数目＝m÷()2＝m/100(个)。
2．显微镜的放大倍数与物像位置变化
(1)目镜、物镜及其放大倍数大小的判断
螺纹→
(2)物像移动：物像移动方向与装片移动方向相反。即物像偏向视野中央的哪个方向，就向哪个方向移动装片，可使物像回到视野中央。
3．判断污物存在的位置
污物可能存在的位置：物镜、目镜或装片。判断方法如下：
题组一　生命系统与细胞学说
1．(2012·北京卷，2)从生命活动的角度理解，人体的结构层次为 (　　)
A．原子、分子、细胞器、细胞
B．细胞、组织、器官、系统
C．元素、无机物、有机物、细胞
D．个体、种群、群落、生态系统
答案　B
解析　从生命活动的角度理解，人体最基本的结构层次是细胞，然后依次为组织、器官、系统。元素、化合物、分子、细胞器等不属于生命系统的结构层次，种群、群落、生态系统是个体水平以上的结构层次，故B项正确。
2．(2009·天津卷，2)下列是有关著名科学家通过研究取得重要理论成果的论述，正确的是 (　　)
A．虎克(R.Hooke)在显微镜下观察木栓组织发现蜂窝状“细胞”，建立了细胞学说
B．坎农(W.B.Cannon)通过研究细胞内基因表达的过程，提出了内环境稳态概念
C．摩尔根(T.H.Morgan)对雄果蝇白眼性状的遗传分析，证明了基因位于染色体上
D．韦尔穆特(I.Wilmut)等在体外条件下将羊体细胞培养成了成熟个体，证明了哺乳动物体细胞具有全能性
答案　C
解析　细胞学说是施莱登和施旺共同建立的。坎农提出了稳态维持机制的经典解释。内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下，通过机体各种器官、系统分工合作，协调统一而实现的。将羊体细胞培养成成熟个体，证明了哺乳动物体细胞核具有全能性而不是体细胞具有全能性。
题组二　病毒、原核细胞和真核细胞
3．判断下列说法的正误：
(1)T2噬菌体感染菌体，不会导致菌体裂解(2012·海南卷，5D) (　　)
(2)病毒是一类具有细胞结构的生物(2010·课标全国卷，1A) (　　)
(3)蓝藻细胞具有细胞核且DNA分子呈环状(2010·课标全国卷，1B) (　　)
(4)蓝藻无叶绿体，但能进行光合作用(2011·海南卷，10B) (　　)
(5)衣藻进行光合作用的场所是叶绿体(2010·北京卷，2C) (　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√
4．(2011·山东卷，5)下列关于原核生物和真核生物的叙述，正确的是 (　　)
A．原核生物细胞无线粒体，不能进行有氧呼吸
B．真核生物细胞只进行有丝分裂，原核生物细胞只进行无丝分裂
C．真核生物以DNA为遗传物质，部分原核生物以RNA为遗传物质
D．真核生物细胞具有细胞膜系统(生物膜系统)，有利于细胞代谢有序进行
答案　D
解析　原核生物细胞虽然没有线粒体，但有的也能进行有氧呼吸；真核生物细胞分裂的主要方式是有丝分裂；原核生物也是以DNA作为遗传物质，只有少数病毒是以RNA作为遗传物质；真核细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰，保证细胞生命活动高效、有序地进行，故D正确。
题组三　显微镜的使用及细胞结构图示的考查
5.(2011·上海卷，14)如图为测量保卫细胞长度的局部显微视野，下
列表述错误的是 (　　)
A．要测量该细胞的长度，需旋转目镜
B．物镜从10×换为40×，图示测微尺每小格所代表的长度变小
C．在不同放大倍数下，图示测微尺每小格的实际长度不同
D．若视野中物像不清晰，会造成测量误差
答案　C
解析　测微尺在目镜上，在不同的放大倍数下，图示测微尺每小格的实际长度相同，故C错误，所以物镜由10×换为40×，测微尺每小格所代表的长度变小；图示测微尺不在保卫细胞直径上，需旋转目镜调节；视野中物像不清晰，会造成测量误差。
6．(2010·江苏卷，26节选)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。
答案　(1)没有叶绿体　具有以核膜为界限的细胞核(成形的细胞核)　(2)②④⑥⑧　(3)⑥　(4)等渗(或高渗)
解析　(1)酵母菌为真菌，与菠菜叶肉细胞相比，无叶绿体；酵母菌为真核生物，与作为原核生物的蓝藻细胞相比，其主要区别是具有以核膜为界限的细胞核。(2)RNA包括mRNA、tRNA、rRNA三种类型，后者存在于核糖体中。前两者可以存在于细胞质、线粒体、细胞核中。(3)线粒体是有氧呼吸的主要场所，进行有氧呼吸的第二、三阶段。在线粒体中分解的底物是丙酮酸。(4)酵母菌具有细胞壁，可以保护酵母菌不会因吸水而涨破，故去除细胞壁时，为防止酵母菌吸水涨破，需要在等渗或高渗
溶液中进行。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
生命系统与细胞学说 3、4
病毒、原核细胞和真核细胞的比较 1、2、5、6、7、8、9、10、11、13、14
显微镜的使用 12、15
1.据《齐鲁晚报》报道，山东省十几个县市的某种玉米患上了“粗缩病”，该病是由灰飞虱传播“粗缩病”病毒引起的。下列有关叙述中错误的是 (　　)
A．培养“粗缩病”病毒不能用普通的培养基
B．“粗缩病”病毒的遗传物质复制所需原料来自于寄主细胞
C．“粗缩病”病毒核酸的基本元素是C、H、O、N
D．“粗缩病”病毒的生命活动离不开寄主细胞
答案　C
解析　“粗缩病”病毒核酸的基本元素是C、H、O、N、P，因此C项不正确。另外三项中涉及到病毒的培养、复制和生命活动的进行都离不开活细胞，是正确的。
2．有关下图所示的四种不同生物的相关叙述，正确的是 (　　)
A．甲、乙两种细胞的细胞壁都可用纤维素酶完全水解
B．乙为低等植物细胞，细胞中的核糖体和叶绿体均含RNA
C．丙的遗传物质是单链RNA，其突变率远高于DNA病毒
D．丁的细胞中无线粒体却能进行有氧呼吸
答案　C
解析　水绵是植物细胞，细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，不能用纤维素酶完全水解；而蓝藻是原核细胞，细胞壁的主要成分不是纤维素，故也不能用纤维素酶完全水解。蓝藻是原核细胞，细胞中也无叶绿体。艾滋病病毒的遗传物质是RNA，单链RNA不稳定，容易发生变异。变形虫为真核生物，细胞中含线粒体，D项错误。
3．很多科学家在细胞学说创立的过程中作出了突出贡献，下面说法中不符合事实的是
(　　)
A．詹森制造的显微镜第一次使人类能够观察到肉眼无法区分的奇妙的显微领域
B．虎克第一次观察到了活的细胞并为之命名
C．列文虎克首次观察到了材料丰富的真正的活细胞
D．魏尔肖的著名论断是对细胞学说的重要补充
答案　B
解析　虎克用显微镜观察的是木栓组织，所观察并命名的细胞是死细胞，而不是活细胞。
4．下列有关生命系统结构层次的叙述，不正确的是 (　　)
A．细胞是地球上最基本的生命系统
B．“三倍体”是从个体层次对体细胞染色体数量特征的描述
C．“太湖中所有鱼”属于生命系统研究的一个结构层次
D．物质循环是指组成生物体的元素在生命系统的最高层次内所进行的循环流动
答案　C
解析　细胞是能独立完成生命活动的最小单位，是最基本的生命系统，A正确；“三倍体”是指含有三个染色体组的个体，B正确；“太湖中所有鱼”有多个物种，C错误；物质循环是指组成生物体的元素在无机环境和生物群落中循环利用，即在生物圈内进行循环流动。
5．下面表格所示是两种细胞所具有的特征。从表格中给出的特征分析，下列说法不正确的是 (　　)
特征 细胞Ⅰ 细胞Ⅱ
细胞壁 有 有
核糖体 有 有
成形的细胞核 无 有
光合作用 有 无
细胞呼吸 有 有
A.细胞Ⅰ是原核细胞，可能是蓝藻
B．细胞Ⅱ是真核细胞，可能是植物的根尖细胞
C．两种细胞的细胞壁具有相同的组成成分
D．细胞Ⅰ没有线粒体
答案　C
解析　由表格信息可知，细胞Ⅰ无成形的细胞核，为原核细胞，其中除核糖体外，无其他细胞器，能进行光合作用，因此可能为蓝藻。细胞Ⅱ有成形的细胞核，并且有细胞壁，为植物细胞。植物的根尖细胞无叶绿体，不能进行光合作用。植物细胞的细胞壁的主要成分为纤维素和果胶，原核细胞的细胞壁的主要成分与真核细胞不同，如细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖。
6．除病毒外，其他有机体都是以细胞为基本单位构成的。下列有关细胞和有机体的叙述中，正确的是 (　　)
A．在高等动植物细胞中，有机体大小与细胞大小直接相关
B．人的卵细胞、受精卵细胞、造血干细胞和红细胞中，红细胞最能体现细胞结构和功能的统一
C．在各种真核生物的细胞中，有细胞壁的细胞不一定具有叶绿体，但具有叶绿体的细胞一定具有细胞壁
D．在各种生物细胞中，有以核膜为界限的细胞核的细胞不一定具有细胞壁，没有以核膜为界限的细胞核的原核细胞一定具有细胞壁
答案　C
解析　有机体的大小与单个细胞的大小无直接关系，A错。每个细胞都能体现细胞结构和功能的统一，B错。植物细胞具有细胞壁，但并非所有的植物细胞都具有叶绿体，但具有叶绿体的细胞一定具有细胞壁，C正确。真核细胞具有以核膜为界限的细胞核，但并非所有的真核细胞都具有细胞壁；大多数原核细胞都具有细胞壁，但支原体无细胞壁，D错。
7．下列关于原核细胞与真核细胞的叙述，正确的是 (　　)
A．原核细胞具有染色质，真核细胞具有染色体
B．原核细胞中没有核糖体，真核细胞中含有核糖体
C．原核细胞没有以核膜为界限的细胞核，真核细胞有细胞核
D．原核细胞的DNA分布于拟核，真核细胞的DNA分布于细胞核
答案　C
解析　原核细胞无染色质，在拟核中分布有裸露的DNA分子，真核细胞中含有染色体或染色质。原核细胞和真核细胞中都有核糖体。原核细胞的DNA主要分布于拟核中，细胞质中的质粒是环状DNA分子；真核细胞中的DNA主要存在于细胞核，线粒体和叶绿体中也有分布。
8．细胞的统一性体现在 (　　)
①一切生物都由细胞和细胞产物组成
②细胞都有相似的基本结构，如细胞膜、细胞质等
③真核细胞细胞核内有染色体，原核细胞无染色体，但有拟核，其中都含有DNA
④真核细胞和原核细胞都多种多样
A．②④ B．②③ C．①② D．①②③
答案　B
解析　细胞的统一性表现在都有细胞膜、细胞质和DNA，而④表现了细胞的多样性，不符合题意。①是错误的，病毒无细胞结构。
9．下列有关“菌”的描述中，不正确的是 (　　)
A．酵母菌可以进行有氧呼吸和无氧呼吸
B．硝化细菌无染色体，故不能产生可遗传的变异
C．乳酸杆菌在细胞质基质中产生乳酸
D．S型肺炎双球菌有荚膜，菌落光滑，有毒性
答案　B
解析　酵母菌为兼性厌氧型微生物，A正确；硝化细菌是原核生物，无染色体，但可以产生基因突变，B错误；乳酸杆菌为原核生物，进行无氧呼吸，产生乳酸的过程发生在细胞质基质中，C正确；S型肺炎双球菌菌落光滑，有毒性，D正确。
10．下列有关生物的共同特征的叙述，正确的是 (　　)
A．酵母菌、乳酸菌都是细菌，且都能进行有丝分裂，遗传都遵循遗传规律
B．酵母菌、乳酸菌、硝化细菌都不含叶绿素，且都是分解者，都能进行有氧呼吸
C．乳酸菌、硝化细菌、蓝藻都是原核生物，且都有细胞壁，体内含有DNA和RNA两类核酸分子
D．乳酸菌、硝化细菌都是异养型生物，在电镜下可观察到核糖体附着在内质网上
答案　C
解析　酵母菌是真核生物，不属于细菌，乳酸菌是原核生物，不能进行有丝分裂，且孟德尔遗传定律只适用于进行有性生殖的生物，A错误；硝化细菌能够利用无机物合成有机物，属于生产者，乳酸菌是厌氧型细菌，进行无氧呼吸，B错误；硝化细菌是自养型生物，乳酸菌和硝化细菌均为原核生物，细胞内无内质网等细胞器，D错误。
11．细胞可分为真核细胞和原核细胞两大类。下列关于原核细胞与真核细胞的描述中，错误的是 (　　)
A．两类细胞中8种核苷酸都含有C、H、O、N、P
B．两类细胞合成蛋白质的场所都是核糖体
C．遗传物质载体都由DNA和蛋白质组成
D．原核细胞都没有以核膜为界限的细胞核
答案　C
解析　真核细胞和原核细胞都含有DNA和RNA，共有8种核苷酸，含C、H、O、N和P，故A正确；蛋白质的合成场所都是核糖体，故B正确；原核细胞的遗传物质是裸露的环状DNA分子，故C错误；原核细胞和真核细胞最主要的区别是原核细胞无以核膜为界限的细胞核，故D正确。
12．①②③④⑤是操作显微镜的几个步骤。如图为用显微镜观察的两个视野，其中标注黑色的细胞为主要观察对象。由视野甲到视野乙时，操作过程正确的是 (　　)
①转动粗准焦螺旋　②转动细准焦螺旋　③调节光圈　④转动转换器　⑤移动玻片
A．①②③④ B．⑤④③②
C．③①⑤④ D．④⑤②③
答案　B
解析　分析两图可知，由视野甲转到视野乙，即物镜从低倍镜转换到高倍镜。由低倍镜转换到高倍镜的具体操作是先将要观察的细胞移至视野的中央，然后转动转换器换到高倍镜下，调节光圈和反光镜使视野明亮，再调节细准焦螺旋使图像清晰即可观察。
13．下面是四类细胞的结构模式图，请据图回答：
(1)从结构上看，________与其他三者的差别最大，主要表现为__________________。
(2)Ⅳ属于________________细胞，判断依据是______________________________。
(3)将Ⅱ细胞置于0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞将会发生______________________现象，与该过程有关的细胞器是________(填序号)。
(4)四类细胞中共有的细胞器是________。
(5)在离体条件下，若将Ⅰ进行细胞培养，则会周期性消失和重现的细胞结构是__________________(填结构名称)。
答案　(1)Ⅲ　无以核膜为界限的细胞核(无核膜或无成形的细胞核)　(2)低等植物　具有细胞壁和叶绿体，同时还有中心体　(3)质壁分离　⑤　(4)核糖体　(5)核仁、核膜(或染色体、纺锤体)
14．细胞是生物体的基本结构和功能单位，而自然界中生物种类繁多，就所学生物知识回答以下问题：
(1)下列生物中，与引起“发热伴血小板综合征”的“新型布尼亚病毒”病原体有明显区别的是____________________。
①大肠杆菌　②发菜　③蓝藻　④酵母菌　⑤霉菌　⑥HIV　⑦水绵　⑧SARS病原体　⑨细菌
(2)研究人员对分别取自3种不同生物的部分细胞(甲、乙、丙)进行分析、观察和实验，获得的结果如下表(表中“√”表示“有”，“×”表示“无”)。
核膜 光合作用(能否) 核糖体 细胞壁
甲 √ √ √ √
乙 √ × √ ×
丙 × √ √ √
①甲、乙、丙3种细胞最可能取自哪类生物？
甲________，乙________，丙________。
A．洋葱 B．兔子 C．蘑菇 D．蓝藻
②细菌的细胞结构(左图)和洋葱表皮细胞结构(右图)在光学显微镜下，最主要的区别是_________________________________________________________________
_____________________________________________________________________，
这反映了细胞的________性。
答案　(1)①②③④⑤⑦⑨
(2)①A　B　D　②细菌无以核膜为界限的细胞核，洋葱表皮细胞有以核膜为界限的细胞核　差异
15．生物学实验中常用普通光学显微镜，试回答：
(1)一个细小物体若被显微镜放大50倍，这里“被放大50倍”是指放大该标本的________。
(2)当显微镜的目镜为10×、物镜为10×时，在视野直径范围内看到一行相连的8个细胞，若目镜不变、物镜换成40×时，则在视野中可看到________个细胞。
(3)在光照明亮的实验室里，用白色洋葱表皮细胞观察失水之后的细胞，在显微镜视野中能清晰地看到细胞壁，但看不清楚细胞膜是否与细胞壁发生质壁分离，为便于判断，此时应 (　　)
A．改用凹面反光镜，放大光圈
B．改用凹面反光镜，缩小光圈
C．改用平面反光镜，放大光圈
D．改用平面反光镜，缩小光圈
(4)在用显微镜观察玻片标本时，如果要观察的物像位于视野的左上方，应向________移动玻片，方能使要观察的物像位于视野的中央；在玻片上写一个字母“b”，则在显微镜的视野中观察到的是“____________”。
(5)如图是显微镜下观察到的几种细胞或组织图像(D中细胞取自猪的血液)。
　
科学家依据____________________________将细胞分为原核细胞和真核细胞，属于原核细胞的是________________(填字母)。图中能进行光合作用的是________________(填字母)，A、B所示细胞都有的细胞器是___________________。提取细胞膜时通常选用D图中的____________细胞，原因是__________________
______________________________________________________________________。
答案　(1)长度或宽度　(2)2　(3)D　(4)左上方　q　(5)有无以核膜为界限的细胞核　B　B、C　核糖体　红　哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核和众多具膜的细胞器
解析　(1)显微镜的放大倍数是指长度或宽度的放大倍数。(2)该题中的细胞排列成“一行”，所以放大倍数增大到原来的4倍后，看到的细胞数目为8÷4＝2(个)。(3)应将视野亮度调暗一些才能看到质壁分离的现象。视野调暗的方法有二：一是将凹面反光镜换成平面反光镜；二是用小光圈。(4)物像位于左上方，只有将装片向左上方移动才能将物像移到视野中央。显微镜成像为倒像，所以观察“b”时，看到的物像是“q”。(5)原核细胞和真核细胞的划分依据是有无以核膜为界限的细胞核。图中B是蓝藻，属于原核细胞，且能进行光合作用；C为植物的叶肉组织，其中的叶肉细胞可以进行光合作用。A为动物细胞，属于真核细胞，真核细胞和原核细胞都具有的细胞器是核糖体。提取细胞膜时应选用D图中的红细胞，因为哺乳动物的成熟红细胞，只有细胞膜而无核膜和其他细胞器膜，所以适合作为提取细胞膜的材料。
教师备课资源
1．生物的基本类群——六界分类系统
生物
2．病毒及其特征
(1)病毒无细胞结构，在生物学分类上独立成界，既不属于真核生物，又不属于原核生物，主要由蛋白质和核酸构成。
(2)病毒营寄生生活。因为缺乏细胞所具有的酶系统和能量，病毒只有在活细胞内才具有生物现象，因此，人们培养病毒只能用活的宿主细胞，如用鸡胚培养H1N1型流感病毒。
(3)根据宿主的不同，可将病毒分为植物病毒(如烟草花叶病毒)、动物病毒(如流感病毒)、细菌病毒(如T4噬菌体)。根据其遗传物质的不同，又可以分为DNA病毒和RNA病毒(如烟草花叶病毒、流感病毒)。
(4)病毒的遗传物质是DNA或RNA，故每种病毒的碱基和核苷酸各有4种；在病毒增殖过程中，病毒只提供核酸(DNA或RNA)模板，其他如氨基酸、核苷酸等原料及核糖体、tRNA都由宿主细胞提供。
3．原核生物的种类与判别方法
(1)原核生物的种类：细菌、放线菌、支原体、衣原体、蓝藻[简记为：放一(衣)只(支)细篮(蓝)子]。
(2)细菌的文字性判别方法
①直接判断：如硝化细菌、反硝化细菌。
②有形判断：细菌的基本形态有球形、杆形、螺旋形。凡是“菌”字前面有“杆”、“球”、“螺旋”及“弧”字的均属细菌，如大肠杆菌、肺炎双球菌、霍乱弧菌等都是细菌。
③无形判断：有些细菌的“菌”字前没有表示细胞形状的字，如乳酸菌、根瘤菌、红螺菌也属于细菌。
注意　酵母菌、霉菌虽有“菌”字，但属于真核生物。
4．真核生物的类型
(1)真菌
①酵母菌：单细胞，兼性厌氧型。
②霉菌：丝状真菌，如毛霉、根霉、曲霉、青霉、赤霉菌、面包霉、木霉等。
③大型真菌：蘑菇、木耳、灵芝等大型真菌。
(2)原生生物：草履虫、变形虫、疟原虫、眼虫等单细胞动物。
(3)植物
低等植物：无根、茎、叶分化，如藻类(衣藻、水绵、海带、紫菜)和地衣；高等植物：苔藓植物、蕨类植物、种子植物。
(4)动物：果蝇、鼠、人等。
5．各类细胞图像的判断
(1)显微图像与亚显微图像的判断
①表示出核糖体、内质网、高尔基体等细胞器的结构，则为电子显微镜下的亚显微结构图。
②未表示出细胞器的结构，则为普通光学显微镜下的显微结构图。
(2)真核细胞、原核细胞图像的判断
①有核膜(或有以核膜为界限细胞核)，则为真核细胞。
②无核膜(或无以核膜为界限细胞核)，则为原核细胞。
(3)动、植物细胞图像的判断
①有中心体，但无细胞壁、叶绿体、大液泡，则为动物细胞图。
②有中心体，还有细胞壁、叶绿体、大液泡、则为低等植物细胞图。
③无中心体，有细胞壁、叶绿体、大液泡，则为高等植物细胞图。
6．玻片标本的制作
(1)玻片标本的分类
显微镜观察实验中，玻片标本可分为以下几种：
①切片：用从生物体上切取的薄片制成，如叶横切片。
②涂片：用生物液体标本(如细菌培养液、血液)经过涂抹在载玻片上制成的标本，如人体血涂片。
③装片：用从生物体上撕下或挑取的少量材料制成，如洋葱表皮细胞和人体口腔上皮细胞装片。
④压片：将质地较疏松的生物材料(如花药、根尖、昆虫唾液腺等)稍用力压碎在载玻片上，使其成为一薄层而制成。
(2)临时玻片标本的制作
①压片法：取材→固定→解离(对不易分散的材料用盐酸处理)→染色→压片。
②装片法：将材料放在载玻片上的水滴中展平→放盖玻片时应从一侧慢慢盖在水滴上，防止气泡产生→染色(或改变溶液浓度)时从一侧滴染色液或溶液，在另一侧用吸水纸吸引。
③切片法：取材→切片→选取薄片放在载玻片上→染色→盖盖玻片。
④涂片法：取一滴液体材料放在载玻片一端→用另一载玻片呈30°～45°角将材料推涂成均匀的薄层。
7．显微镜下绘制生物简图的方法
欲将在显微镜下观察到的物像绘制成生物简图，其正确方法如下：
(1)按照一定的比例，将观察到的物像用铅笔绘出图的大致轮廓。
(2)图中结构的明暗部分，用小黑点的疏密(越暗的地方细点越多，不能用涂抹或阴影的方式)来表示。
(3)图中的主要结构向右引水平线，注明名称或编号。
(4)在图的下方写上所画图形的名称。
8．细胞的多样性归纳
细胞的多样性是因为生物体内的细胞所处的位置和功能不同，是细胞分化的结果。
(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。成熟区等根部和其他不见光部位都无叶绿体。
(2)叶肉细胞、保卫细胞含叶绿体，但表皮细胞不含叶绿体。
(3)肾小管、心肌、肝脏等部位细胞因代谢旺盛，线粒体多。肠腺、胰岛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。
(4)真核生物如果没有线粒体则不能进行有氧呼吸(如蛔虫的体细胞无线粒体，只能进行无氧呼吸，原料是葡萄糖，产物是乳酸)。原核生物的蓝藻没有叶绿体但有光合色素，可进行光合作用；无线粒体，但可进行有氧呼吸。
(5)哺乳动物成熟的红细胞无细胞核和细胞器。
(6)鱼类、两栖类、鸟类的红细胞有细胞核，提取DNA可用鸡血。
(7)青蛙红细胞的分裂方式是无丝分裂。
(8)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。
(9)花粉、极核、卵细胞都是经减数分裂产生的子细胞。
(10)干细胞：分化程度低，全能性高，诱导可分化产生其他功能的细胞。
(11)癌细胞：无限增殖，表面糖蛋白减少，黏着性降低。因其不断合成蛋白质，故核糖体多而且代谢旺盛、核仁较大。
(12)与免疫有关的细胞：吞噬细胞、B细胞、T细胞、浆细胞、效应T细胞。能特异性识别抗原的有B细胞、T细胞、效应T细胞。
(13)原核细胞无以核膜为界限的细胞核，细胞器只有核糖体。
(14)细菌、植物都有细胞壁，但成分不同：植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，可用纤维素酶和果胶酶去除。细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，可被溶菌酶分解。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第25讲　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
1． 达尔文的自然选择学说
(1)过度繁殖：选择的基础。
(2)生存斗争：生物进化的动力和选择的手段。
(3)遗传变异：生物进化的内因。
(4)适者生存：自然选择的结果。
2． 现代生物进化理论
(1)种群是生物进化的基本单位
①种群：生活在一定区域的同种生物的全部个体。
②基因库：一个种群中全部个体所含有的全部基因。
③基因频率：一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。
④生物进化的实质：种群基因频率发生改变。
(2)突变和基因重组产生进化的原材料
①可遗传变异的来源
②生物突变的有利和有害不是绝对的，往往取决于生物的生存环境。
③生物的变异是不定向的，只是产生了生物进化的原材料，不能决定生物进化的方向。
(3)自然选择决定生物进化的方向
①原因：不断淘汰不利变异的基因，积累有利变异的基因。
②结果：种群的基因频率发生定向改变。
(4)隔离导致物种形成
①隔离类型：常见的有地理隔离和生殖隔离。
②隔离实质：基因不能自由交流。
③物种形成三个基本环节：突变和基因重组、自然选择及隔离。
④新物种形成的标志：生殖隔离。
[判一判]
1． 物种是生物进化的基本单位 (　×　)
提示　种群。
2． 只有基因突变和基因重组才能产生生物进化的原材料 (　×　)
提示　突变和基因重组，突变包括两个方面——基因突变和染色体变异。
3． 喷洒农药导致害虫产生抗药性 (　×　)
提示　在喷洒农药前，害虫抗药性已经产生，农药仅起选择作用。
4． 生物进化的实质是种群基因频率的定向改变 (　×　)
提示　不是定向改变。
5． 地理隔离是物种形成的必要条件 (　×　)
提示　隔离，不是地理隔离。
6． 进化时基因频率总是变化的，总是由突变引起的 (　×　)
提示　前半句对，后半句造成基因频率改变的因素除突变外，还有自然选择等因素。
7． 新物种形成的标志是隔离，进化的标志是基因频率的改变 (　×　)
提示　新物种形成的标志是生殖隔离。
8． 新物种形成一定是长期地理隔离后达到生殖隔离 (　×　)
提示　可以不经过地理隔离，如二倍体西瓜和四倍体西瓜。
9． 基因交流是指生物个体之间相互交配 (　×　)
提示　还必须产生可育后代。
10．自然选择的直接选择对象是个体的基因型，本质是基因频率的定向改变 (　×　)
提示　直接选择对象是表现型。
二、共同进化与生物多样性的形成
1． 共同进化
(1)概念：不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。
(2)原因：生物与生物之间的相互选择和生物与无机环境之间的相互影响。
2． 生物多样性
(1)内容：基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。
(2)形成原因：生物的进化。
(3)研究生物进化历程的主要依据：化石。
考点一　比较自然选择学说和现代生物进化理论
易错警示　与现代生物进化理论有关的3点误区
(1)把“突变”误认为就是基因突变：“突变”不是基因突变的简称，而是包括“基因突变”和“染色体变异”。
(2)把抗药个体的形成误认为是农药诱导产生的：农田喷施农药杀灭害虫，在喷施农药之前，害虫中就存在抗农药的突变个体，喷施农药仅杀灭不抗药的个体，抗药的个体存活下来，农药不能使害虫产生抗药性变异，只是对抗药性个体进行了选择。
(3)把物种误认为种群：一个物种可以形成多个种群，一个种群必须是同一物种。同一物种的多个种群间存在地理隔离。
1． 根据达尔文自然选择学说(图解如下)，下列叙述不属于对现代生物进化理论的补充、完善的是 (　　)
A．生物进化的实质是种群基因频率的变化
B．种群是生物进化的基本单位
C．隔离是物种形成的必要条件
D．自然选择决定生物进化的方向，是通过生存斗争实现的
答案　D
解析　自然选择学说和现代生物进化理论都认为自然选择决定生物进化的方向，因此D项不是对现代生物进化理论的补充和完善内容。
2． 根据现代生物进化理论，下列说法正确的是 (　　)
A．自然选择决定了生物变异和进化的方向
B．生物进化的实质是种群基因型频率的改变
C．种群内基因频率的改变在世代间具有连续性
D．种群内基因频率改变的偶然性随种群数量的下降而减小
答案　C
解析　生物变异是不定向的，而自然选择是定向的，故自然选择决定了生物进化的方向；生物进化的实质是种群基因频率的改变，而不是种群基因型频率的改变；种群基因频率改变的偶然性是随着种群数量的下降而增大的。
技法提炼
生物进化模型的构建
考点二　聚焦生物进化与生物多样性的形成
1． 梳理物种的形成过程
2． 比较下表中物种形成与生物进化
内容 物种形成 生物进化
标志 出现生殖隔离 基因频率改变
变化后生物与生物关系 属于不同物种 可能属于同一物种
二者关系 ①生物进化的实质是种群基因频率的改变，这种改变可大可小，不一定会突破物种的界限，即生物进化不一定导致物种的形成；进化是量变，物种形成是质变；②新物种的形成是长期进化的结果
易错警示　物种形成与两种隔离的关系
物种的形成必须经过生殖隔离时期，但不一定要经过地理隔离。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． 如图中的A、B、C表示三个自然条件有差异的地区，地区间的黑线表示存在一定的地理隔离。A地区某些个体由于某种机会开始分布到B、C地区，并逐渐形成两个新物种，③中的甲、乙、丙分别表示三个种群。下列相关说法正确的是 (　　)
A．上述过程说明进化总是由突变引起的，地理隔离是新物种形成的标志
B．甲、乙两个种群在进化过程中基因频率总是变化的，其基因库存在较大的差异，不能进行基因交流
C．乙、丙两个种群存在地理隔离，但两个种群的基因频率相同
D．甲、丙两个种群存在生殖隔离，两个种群基因库组成完全不同，进化改变的是个体而不是群体
答案　B
解析　分析题中信息可知，生物进化是由地理隔离引起的，生殖隔离是新物种形成的标志，故A项错误。甲、乙两个种群在新环境中基因频率会发生变化，基因库存在差异，无法进行基因交流，故B项正确。乙、丙两个种群存在地理隔离，两种群的基因频率不会相同，故C项错误。甲、丙种群存在生殖隔离，进化改变的应该是种群，故D项错误。
4． 如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
答案　B
解析　地理隔离有利于生殖隔离的形成，但有地理隔离，不一定产生生殖隔离；c与d虽然没有地理隔离，却可能因为二者之前较长时间的地理隔离形成了生殖隔离；b和d由于地理隔离的存在，可能不再是同一物种；a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同，但由于它们有共同的来源，若c和d未形成生殖隔离，则它们仍是同一物种。
技法提炼
对物种和进化标准的判断技巧
1．判断两个种群是否属于同一物种的标准，是看它们之间是否存在生殖隔离，若存在生殖隔离，则一定是两个物种。
2．判断种群是否进化的标准，是看其基因频率是否发生了变化，若种群基因频率没有发生变化，则种群没有发生进化。
考点三　基因频率的计算
1． 基因位于常染色体上时
(1)已知基因型的个体数，求基因频率
某基因的频率＝[(纯合子个数×2＋杂合子个数)÷(总个数×2)]×100%。
(2)已知基因型频率，求基因频率
某基因的频率＝该基因纯合子的基因型频率＋(1/2)×该基因杂合子的基因型频率。
2． 基因位于性染色体上时
性染色体上的基因有可能成单存在，如红绿色盲基因，Y染色体上无等位基因，因此男性基因总数与女性体内等位基因总数有差别，在确定种群等位基因及其总数时应分别考虑。如色盲基因频率＝×100%。
3． 遗传平衡定律(哈迪—温伯格定律)
(1)成立前提
①种群非常大；②所有雌雄个体之间自由交配；③没有迁入和迁出；④没有自然选择；⑤没有基因突变。
(2)计算公式
当等位基因只有两个时(A、a)，设p表示A的基因频率，q表示 a的基因频率，则：基因型AA的频率＝p2；基因型Aa的频率＝2pq；基因型aa的频率＝q2。如果一个种群达到遗传平衡，其基因频率应保持不变。
易错警示　自交与自由交配后代的基因频率和基因型频率的变化分析：(1)杂合子连续自交时，尽管基因频率不变，但后代的基因型频率会发生改变，表现为纯合子的频率不断增大，杂合子的频率不断减小。(2)在无基因突变、各种基因型的个体生活力相同时，自由交配遵循遗传平衡定律，上下代之间种群的基因频率及基因型频率不变。
5． 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．该种群繁殖一代后杂合子Aa的基因型频率是0.32
B．显性基因的基因频率大于隐性基因的基因频率
C．若该种群基因库中的基因频率发生变化，就一定会形成新物种
D．若该种群中A的基因频率为0.4，A所控制性状的个体在种群中占40%
答案　A
解析　根据题意可知，隐性个体aa的基因型频率为0.64，则a的基因频率为0.8，A的基因频率为0.2，该种群繁殖一代后杂合子Aa的基因型频率是2×0.2×0.8＝0.32；种群的基因频率变化说明生物发生了进化，但不一定会形成新物种；若A的基因频率变化为0.4，则a的基因频率为0.6，A所控制性状的个体(AA、Aa)在种群中的比例为0.42＋2×0.4×0.6＝0.64，即64%。
6． 金鱼的一对相对性状由一对等位基因(A、a)控制，其中a基因在纯合时使胚胎致死(aa、XaXa、XaY等均为纯合子)。现取一对金鱼杂交，F1金鱼共67只，其中雄金鱼21只，则F1金鱼自由交配所得F2成活个体中，a基因的频率为 (　　)
A．1/8 B．1/6 C．1/11 D．1/14
答案　C
解析　金鱼共67只，雄金鱼21只，雌雄比例不等，故该基因位于X染色体上。由于a基因纯合时致死，F1雌金鱼基因型为1/2XAXa和1/2XAXA，雄金鱼的基因型为XAY，F1金鱼随机交配，F2为3/8XAXA、3/8XAY、1/8XAXa、1/8XaY(致死)，故成活个体3/7XAXA、3/7XAY、1/7XAXa中，a的基因频率为1/11。
题组一　现代生物进化理论的综合运用
1． 判断正误：
(1)物种的形成可以不经过隔离(2010·山东，2A) (　　)
(2)生物进化的方向与基因突变的方向一致(2010·江苏，12B) (　　)
(3)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
(2010·江苏，12D)(　　)
(4)人工培育的新物种只能生活在人工环境中(2010·江苏，12A) (　　)
(5)基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向(2010·山东，2C) (　　)
(6)自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率(2010·山东，2D) (　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√
2． (2012·海南卷，23)关于现代生物进化理论的叙述，错误的是 (　　)
A．基因的自发突变率虽然很低，但对进化非常重要
B．不同基因型的个体对环境的适应性可相同，也可不同
C．环境发生变化时，种群的基因频率可能改变，也可能不变
D．同一群落中的种群相互影响，因此进化的基本单位是群落
答案　D
解析　基因的自发突变率虽然很低，但在整个生物界是非常普遍的，它是生物变异的根本来源，为生物进化提供了原材料，对生物进化极其重要，A正确；不同基因型的个体对环境的适应性可以相同，也可以不同，因而形成了生物物种的多样性，B正确；当外界环境发生变化时，由于选择作用，与该环境有关的性状的基因频率可能改变，而与该环境无关的性状的基因频率可能不改变，C正确；种群是生物进化的基本单位，D错误。
3． (2012·江苏卷，5)下列关于生物进化的叙述，错误的是 (　　)
A．生物的种间竞争是一种选择过程
B．化石是研究生物进化的重要依据
C．外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向
D．突变的可遗传性阻碍生物进化
答案　D
解析　生物的种间竞争可能导致处于劣势的一方被淘汰，故种间竞争是生物之间相互选择的过程，A项正确；化石是研究生物进化历程的重要依据，B项正确；外来物种入侵也会对当地群落的演替产生影响，使得某些种群的基因频率发生改变，故外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向，C项正确；突变包括基因突变和染色体变异，属于可遗传的变异，为生物进化提供了原材料，D项错误。
4． (2012·北京卷，3)金合欢蚁生活在金合欢树上，以金合欢树的花蜜等为食，同时也保护金合欢树免受其他植食动物的伤害。如果去除金合欢蚁，则金合欢树的生长减缓且存活率降低。由此不能得出的推论是 (　　)
A．金合欢蚁从金合欢树获得能量
B．金合欢蚁为自己驱逐竞争者
C．金合欢蚁为金合欢树驱逐竞争者
D．金合欢蚁和金合欢树共同(协同)进化
答案　C
解析　金合欢蚁以金合欢树的花蜜等为食，因此金合欢蚁可从金合欢树获得能量，A项正确；由于金合欢蚁和其他植食动物都以金合欢树为食，金合欢蚁又可保护金合欢树免受其他植食动物的伤害，因此金合欢蚁与其他植食动物间是竞争关系，B项正确；金合欢蚁驱逐的是自己的竞争者，而不是金合欢树的竞争者，C项错误；金合欢蚁与金合欢树在长期的进化过程中相互选择，共同进化，D项正确。
题组二　基因频率及相关计算
5． (2012·上海卷，29)蜗牛的有条纹(A)对无条纹(a)为显性。在一个地区的蜗牛种群内，有条纹(AA)个体占55%，无条纹个体占15%，若蜗牛间进行自由交配得到F1，则A基因的频率和F1中Aa基因型的频率分别是 (　　)
A．30%,21% B．30%,42%
C．70%,21% D．70%,42%
答案　D
解析　根据题意可知，Aa个体占30%，蜗牛间进行自由交配时，产生A配子的基因频率＝55%＋30%×1/2＝70%，a配子的基因频率＝15%＋30%×1/2＝30%，自由交配得到F1各基因型的频率比例为AA∶Aa∶aa＝49%∶42%∶9%，统计得到A基因的频率为49%＋42%×1/2＝70%，故D正确。
6． (2010·大纲全国卷Ⅰ，4)关于在自然条件下，某随机交配种群中等位基因A、a频率的叙述，错误的是 (　　)
A．在某种条件下两种基因的频率可以相等
B．该种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关
C．一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境
D．持续选择条件下，一种基因的频率可以降为零
答案　B
解析　当一个种群中基因型为AA和aa的个体各占25%，基因型为Aa的个体占50%时，A和a的基因频率相等，均为50%，A项对；能引起基因频率变化的因素有种群中个体的迁入和迁出、突变、自然选择等，B项错；一般来说，生物体适应环境的性状能保留下来，不适应环境的性状易被淘汰，前者控制相应性状的基因的频率会升高，C项对；持续的选择会得到纯合子，其携带的基因的频率为100%，另一种基因的频率为0。
题组三　生物进化与生物多样性的形成
7． (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
答案　B
解析　在食物网的各种生物中，一种生物可以有多种捕食对象，也可以被多种生物捕食，在一个稳定的生态系统中，一种生物灭绝，一般不会引起捕食者或被捕食者灭绝；在长期进化中，具有捕食关系的两种生物相互选择、共同进化，故B正确；基因突变具有普遍性，不同生物的基因突变没有因果关系；种群数量长期稳定，种群的基因频率也可能发生了很大变化。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
自然选择学说和现代生物进化理论 2、4、5、8、12
生物进化与生物多样性的形成 7、9、10、11、13
基因频率及相关的计算 1、3、6、14、15
1． 在自然条件下，某一种群中有基因型为AA、Aa、aa的个体，其中 AA占24%，Aa占72%。下列有关该种群的描述中，错误的是 (　　)
A．在某种条件下，A、a的基因频率可以相等
B．种群自交后基因型频率不变，但A、a的基因频率改变
C．该种群自交一代后，A基因和a基因的频率分别为60%和40%
D．在随机交配的情况下，一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境
答案　B
解析　通过自然选择或人工选择可以使种群的基因频率发生改变，使A、a的基因频率相等；自交后基因型频率改变，基因频率不改变；经过自然选择，不适应环境的个体被淘汰，适应环境的个体生存下来，并繁殖后代，控制其性状的相关基因的频率增高。
2． 有一个随机交配的种群，在没有迁移等条件下，两年内该种群的基因型频率的变化如表所示，根据现代生物进化理论，在这两年中，与这对基因有关的推断，正确的是
(　　)
AA(%) Aa(%) aa(%)
第一年 30 40 30
第二年 25 50 25
A.该种群将朝着Aa增多的方向进化
B．该种群没有表现出生物的进化
C．该种群的生活环境有较大的变化
D．该种群将较容易发生基因突变
答案　B
解析　依据表格中的基因型频率计算得出，第一年A的基因频率是50%，a的基因频率是50%；第二年A的基因频率仍是50%，a的基因频率也是50%，说明该种群没有表现出生物的进化。
3． 水稻非糯性(Y)对糯性(y)为显性，抗病(R)对不抗病(r)为显性。用非糯性抗病和糯性不抗病的两纯种水稻杂交，让F1自交三代，在自然情况下，基因频率的变化是 (　　)
A．Y逐渐增大，R逐渐增大
B．Y逐渐减小，R逐渐减小
C．Y基本不变，R基本不变
D．Y基本不变，R逐渐增大
答案　D
解析　非糯性抗病和糯性不抗病的两纯种水稻的基因型分别为YYRR和yyrr，杂交得F1(YyRr)。F1自交三代，由于自然选择的作用，后代中抗病个体增加，不抗病个体逐渐被淘汰，即R的基因频率逐渐增大；而非糯性与糯性性状基本不受环境影响，后代中Y的基因频率基本不变。
4． 下列关于遗传、变异及生物进化的叙述，正确的是 (　　)
A．自然选择是种群基因频率改变的唯一原因
B．各种变异均可为生物进化提供原材料
C．种群基因频率的改变达到产生生殖隔离的程度才会形成新物种
D．地理隔离与生殖隔离是物种形成的必要条件
答案　C
解析　人工选择也能导致种群基因频率发生改变；突变与基因重组为生物的进化提供原材料；生殖隔离是物种形成的必要条件，地理隔离不是物种形成的必要条件，如自然界中一些多倍体的形成就没有经过地理隔离。
5． 如图所示为玉米的含油量随选择世代的变化情况。据图分析，选育过程对高含油量玉米品种的产生所起的作用是
(　　)
A．改变了控制产油的一对等位基因的总频率
B．改变了玉米的基因库，导致新物种的产生
C．淘汰了一些表现型，从而导致控制含油量高的基因频率增大
D．在逐步产生并选择多对等位基因的同时，淘汰了多对等位基因
答案　C
解析　依曲线图可知，随着选择世代数的增加，玉米的含油量逐渐增多，这是选育过程对含油量高的表现型进行了选择，从而导致控制含油量高的基因频率增大，故C正确。任何一对等位基因的基因频率之和为1，故A错误；人工选择并没有导致新物种的产生，故B错误；从图中无法得出D项的结论。
6． 基因型为Aa的雌雄果蝇杂交后得到F1，选取F1中显性个体分别进行自交(基因型相同的雌雄个体进行交配)和自由交配，则自交和自由交配得到的F2中A的基因频率和Aa的基因型频率之间的关系为 (　　)
A．A的基因频率相同，Aa的基因型频率相同
B．A的基因频率不同，Aa的基因型频率相同
C．A的基因频率相同，Aa的基因型频率不同
D．A的基因频率不同，Aa的基因型频率不同
答案　C
解析　Aa杂交后得到的F1为1/4AA、2/4Aa、1/4aa，淘汰aa后，表现显性性状的个体为1/3AA、2/3Aa，自交得3/6AA、2/6Aa、1/6aa，A的基因频率为3/6＋2/6×1/2＝2/3；自由交配得4/9AA、4/9Aa、1/9aa，A的基因频率为4/9＋4/9×1/2＝2/3。
7． 滥用抗生素会使细菌出现耐药性，如果被这样的细菌感染，则人会因该种细菌能够抵抗各种抗生素而无药可救。下列有关说法正确的是 (　　)
A．抗生素的使用会引起细菌的定向变异
B．细菌中本来就存在“耐药性”个体，长期使用抗生素导致“耐药性”基因频率下降
C．“耐药性”基因频率的改变引起病菌发生进化，产生新的“耐药性”病菌
D．抗生素的滥用导致“耐药性”细菌被优选出来，这是抗生素对细菌进行选择的结果
答案　D
解析　变异是不定向的，抗生素只是起到一个选择的作用；抗生素的使用不会引起细菌的变异，且变异是不定向的；长期使用抗生素会导致“耐药性”基因频率上升；进化的实质是种群基因频率的改变，但未必会产生新物种。
8． 将苍蝇养在甲、乙两瓶中，甲瓶内放有捕蝇纸，乙瓶内没放捕蝇纸，其余实验条件皆相同(培养基、有翅和无翅的苍蝇皆等量)。8天后，甲瓶内仅无翅的苍蝇存活，捕蝇纸上皆是有翅的死苍蝇，乙瓶内有翅和无翅的苍蝇皆存活，如图所示。下列对此实验的解释或推论合理的是 (　　)
A．甲瓶的环境不利于有翅苍蝇的生存
B．乙瓶内有翅的苍蝇能存活是因为发生了突变
C．无翅的苍蝇比有翅的苍蝇更适合生存于乙瓶
D．由此实验可推出若苍蝇不常使用翅，则翅会退化
答案　A
解析　甲、乙两瓶的差异是捕蝇纸的有无，甲瓶的环境不利于有翅苍蝇的生存。乙瓶中有翅的苍蝇能存活是因为没有捕蝇纸。
9． 下列有关物种形成的说法不正确的是 (　　)
A．自然选择可以定向改变种群的基因频率，因而可能导致新物种的形成
B．突变和基因重组可以使种群产生定向变异，因而可能导致新物种的形成
C．突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成的三个基本环节
D．经过长期的地理隔离，最终出现生殖隔离，导致新物种的形成
答案　B
解析　突变具有不定向性，而自然选择是定向的，能使种群的基因频率发生定向改变，最终出现生殖隔离，导致新物种的形成。
10．下列有关生物进化的说法正确的是 (　　)
A．人的某一器官用得越多，就会越发达，反之就会退化，由于使用多少而产生的变异是可以遗传的
B．生物受环境影响而产生的变异都是不能遗传的
C．在环境条件保持稳定的前提下，种群的基因频率不会发生变化
D．新物种的形成意味着种群之间产生了生殖隔离
答案　D
解析　通常只有生殖细胞(精子、卵子)中发生的变异才能遗传给下一代，故A错误。受环境影响而产生的变异若发生在精子或卵子中，且改变了遗传物质，则这种变异是可以传递给下一代的，故B错误。在环境条件保持稳定的前提下，迁入与迁出也会导致种群的基因频率发生变化，故C错误。生殖隔离是新物种形成的必要条件，故D正确。
11．八倍体小黑麦(8N＝56)是我国科学家利用普通小麦(6N＝42)和黑麦(2N＝14)杂交获得杂种幼苗后，经秋水仙素处理培育而成的高产小麦新品种，据此可推断出 (　　)
A．小黑麦是普通小麦与黑麦共同进化的产物
B．小黑麦的产生没有改变生物基因库的数量和基因频率
C．小黑麦是新物种，其单倍体不可育
D．普通小麦与黑麦之间不存在生殖隔离
答案　C
解析　共同进化是不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展，小黑麦是通过多倍体育种方法获得的，并不是共同进化的产物；小黑麦是一个新的物种，它的出现增加了种群基因库的数量。
12．下图表示新物种形成的基本环节，下列叙述正确的是 (　　)
A．自然选择过程中，直接被选择的是基因型，进而导致基因频率的改变
B．同一物种不同种群基因频率的改变能导致种群基因库的差别越来越大，但生物没有进化
C．地理隔离能使种群基因库产生差别，必然导致生殖隔离
D．种群基因频率的改变是产生生殖隔离的前提条件
答案　D
解析　自然选择过程中，直接被选择的是适应环境的个体，进而导致种群基因频率的改变；生物进化的实质是种群基因频率的改变；地理隔离能使种群基因库产生差别，但不一定会导致生殖隔离。
13．回答下列有关生物进化的问题。
(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表示这种性状比例变化的过程。
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。
答案　(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，适于游泳，可以从水中获取食物。因此，在岛上食物短缺时，联趾型个体的生存和繁殖机会较多　③基因频率
解析　(1)生物通过变异产生不同的性状，有利的变异适应环境而生存下来，不利的变异不适应环境而被淘汰。这种适者生存，不适者被淘汰的过程就是自然选择。(2)种群是一定区域内同种生物个体的总和，是生物进化的基本单位。(3)一个种群的全部个体的全部基因，叫做这个种群的基因库。(4)过度繁殖使小岛上食物短缺，导致生存斗争(种内斗争)加剧。联趾型蜥蜴能游泳，可以获取更多食物，适应环境能力强，因此其个体数逐渐增加，这一改变的本质是种群基因频率的定向改变。
14．“蝴蝶泉头蝴蝶树，蝴蝶飞来千万数。首尾连接数公尺，自树下垂疑花序。”每年的四五月间，大理蝴蝶泉一带有数量庞大的大丽王蝴蝶种群，它们的翅色有黄翅黑斑和橙黄黑斑两种。研究得知，黄翅黑斑(A)对橙黄黑斑(a)是显性，且亲代基因型比例是AA(30%)、Aa(60%)、aa(10%)。若它们随机交配，请据孟德尔的分离定律计算并回答下列问题：
(1)子代的基因型频率是__________________________________________________。
(2)近年发现该种群出现了突变的白翅蝶，专家分析该种群的基因频率将会发生改变。请分析白翅基因频率可能会怎样变化？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)研究发现，该种群数量明显减小，使观赏价值降低，专家提出要加以保护，这是在__________________层次上保护生物的多样性。
答案　(1)AA为36%、Aa为48%、aa为16%　(2)如果该性状适应环境，则该基因频率会增大；如果该性状不适应环境，则该基因频率会减小　(3)物种
解析　(1)已知亲代基因型及比例是AA(30%)、Aa(60%)、aa(10%)，可由公式：基因的频率＝纯合子的基因型频率＋(1/2)×杂合子的基因型频率，计算出A的基因频率＝30%＋(1/2)×60%＝60%，则a的基因频率＝1－60%＝40%。子代的基因型频率是AA为36%、Aa为48%、aa为16%。(2)基因突变后，基因频率的变化要看该基因对应的性状与环境的适应情况，如果该性状适应环境，则该基因频率会增大；如果该性状不适应环境，则该基因频率会减小。(3)生物多样性包括基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。本小题是指从物种层次上保护生物的多样性。
15．1万年前，科罗拉多大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成两个种群，两个种群现在已经发生明显的分化。研究人员指出，经过长期演化可能形成两个物种，如图所示。请分析回答下列问题：
(1)结合现代生物进化理论分析可知，a、c分别表示__________________、__________________，b的实质变化是________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)①～⑥的存在说明了_________________________________________________。
(3)原松鼠种群中黑毛基因A的基因频率为50%。环境变化后，峡谷北侧山高林密，生活于其中的松鼠种群中基因型为AA、Aa的个体数量在一年后各增加20%，基因型为aa的个体数量减少20%，则一年后a的基因频率约为____________，基因型为aa的个体的比例约为____________。
答案　(1)地理隔离　生殖隔离　种群基因频率的改变　(2)变异是不定向的　(3)45.45%　18.18%
解析　松鼠种群由于地理隔离而形成两个种群，在不同的环境选择下进化，产生各种特异性变异，导致种群基因频率发生差异性变化，直至产生生殖隔离成为不同物种。由题意可知，A的基因频率为50%，则原来种群中AA、Aa、aa的基因型频率分别为25%、50%、25%，可设其分别为25只、50只、25只，则一年后种群中基因型为AA、Aa、aa的个体数量分别为30只、60只、20只，其基因型频率分别约为27.27%、54.55%、18.18%，所以此时a的基因频率约为45.45%。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第40讲　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.生物武器对人类的威胁(Ⅰ)。
3.生物技术中的伦理问题(Ⅰ)。
考点一　转基因生物的安全性
1． 安全性问题
(1)食物安全：滞后效应、过敏原、营养成分改变等。
(2)生物安全：对生物多样性的影响等。
(3)环境安全：对生态系统稳定性的影响等。
2． 理性看待转基因技术
(1)需要正确的社会舆论导向，趋利避害，不能因噎废食。
(2)制定政策和法规，最大程度保证转基因技术和产品的安全性。
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能产生二次污染
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．转基因生物可能会使某些地区的生态系统的稳定性遭到破坏
答案　B
解析　抗虫棉固然可以减少农药的使用，但外源基因可能通过花粉逸散到近缘的其他植物，从而造成基因污染。
2． 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，我们应该持有的态度是 (　　)
①摈弃现有道德规范，推动科技发展　②发挥道德规范的作用，限制科技的负面效应　③科技的发展必须以现有道德规范为准绳　④调整现有道德规范，适应科技发展
A．①② B．②③ C．③④ D．②④
答案　D
解析　基因工程有优势，当然也有不足之处，人们在运用基因工程技术为人类服务时注意限度问题；科学技术的发展进步是好事，但要限制其对人类、社会的负面效应，同时要适当调整人们现有的道德观念和规范，适应科学技术发展，不能阻止，但也不能一味顺从。
1． 转基因生物存在安全性问题的原因
(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)外源基因插入宿主细胞基因组的部位往往是随机的。
2． 理性看待转基因生物
(1)转基因生物的优缺点
优　点 缺　点
①解决粮食短缺问题；②大大减少农药的使用量，减少环境污染；③增加食物营养，提高附加值；④增加食物种类，提升食物品质；⑤提高生产效率，带动相关产业发展 ①可能出现新的过敏原或重组形成新病毒；②可能产生抗除草剂的杂草；③可能使疾病的传播跨越物种障碍；④可能会损害生物多样性；⑤可能会对人类生活环境造成二次污染
(2)对待转基因生物的正确态度
①对转基因生物出现激烈的伦理方面的争论是正常的，关键是社会应有正确的舆论导向，从而促进科学技术的发展。
②国家对转基因技术要制定符合本国利益的政策和法规。
③在转基因生物或其产品研究过程中，科学家要自觉遵守科学研究道德。
考点二　生物技术的伦理问题
比较三种生物技术中的伦理问题
反　对 支　持
克隆人 伦理方面 违反了人类的伦理道德观念，中国禁止生殖性克隆 中国不反对治疗性克隆
技术方面 技术不成熟，流产率高、畸形率高、出生后死亡率高 可通过胚胎分级、基因诊断、染色体检查等方法解决技术问题
设计试管婴儿 胚胎也是生命，杀死胚胎无异于“谋杀” 提供骨髓造血干细胞并不会对试管婴儿造成损伤
基因检测 技术方面 很难用在具体医疗中 有一些遗传性疾病可以通过基因检测后在早期采取预防措施
道德方面 可能引起基因歧视 通过正确的科学知识传播、伦理道德教育和立法，解决基因歧视现象
易错警示　克隆人与试管婴儿有着本质的区别：(1)克隆人的早期胚胎形成是通过细胞核移植，形成重组细胞培养得到的，过程中没有减数分裂和受精作用，属于无性生殖。(2)试管婴儿培育过程进行减数分裂和受精作用，属于典型的有性生殖，只是受精过程和早期胚胎培养发生在体外。
3． “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囊胚期，再将胚胎移入女性子宫内发育成胎儿。该技术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。据此回答下列问题：
(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)要得到“同卵双胞胎”，采用的技术是____________，双胞胎的性别是否相同？____________。
(3)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，二者在技术手段上的区别是_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是__________________________________
______________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)A　(2)胚胎分割　相同　(3)后者胚胎在移植前需要进行遗传学诊断　(4)破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德
解析　(1)试管婴儿也是由精子与卵细胞结合形成的受精卵发育而来的，在生殖方式上它属于有性生殖。(2)若获得同卵双胞胎可运用胚胎分割移植技术，即在囊胚期，将内细胞团均分成两份，每一份经培养移植后均发育成一个个体，这样每个个体的细胞都是由同一个受精卵经有丝分裂而产生，所以均含有相同的遗传物质，具有相同的性别。(3)试管婴儿技术主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，在胚胎移植前不需要遗传学检测，设计试管婴儿技术往往在胚胎移植前进行遗传学检测，以获得特定的胚胎。(4)设计试管婴儿性别，会破坏人类正常的性别比例，违反伦理道德，所以反对设计试管婴儿性别。
1． 克隆人
(1)克隆人的培育过程
(2)治疗性克隆和生殖性克隆的比较
　　 类型项目 治疗性克隆 生殖性克隆
区别 目的 从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗 用于生育，获得人的复制品
水平 细胞水平 个体水平
联系 都属无性生殖；产生新个体或新组织，遗传信息相同
2． 试管婴儿和设计试管婴儿的比较
如图，后者比前者多了④过程：
(1)不同点
①所用技术手段：设计试管婴儿胚胎移植前需进行遗传学诊断或基因诊断，试管婴儿不需进行遗传学诊断或基因诊断。
②应用：试管婴儿主要是解决不孕夫妇的生育问题，设计试管婴儿用于白血病、贫血症等疾病的治疗。
(2)相同点：都是体外受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过胚胎移植，都是有性生殖。
3． 基因检测
(1)概念：指通过基因芯片对被检测者细胞中的DNA分子或蛋白质进行检测，分析出被检测者所含的各种致病基因和疾病易感基因情况的一种技术。
(2)争论焦点：①基因检测能否达到预防疾病的目的。②是否引起基因歧视、个人婚姻困难、人际关系疏远等严重后果。
考点三　生物武器对人类的威胁
1． 生物武器的种类(连一连)
2． 我国政府观点
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。
4． 下列有关生物技术安全性和伦理问题的观点，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隐私权
答案　B
解析　中国政府对待克隆人的态度是禁止生殖性克隆，不反对治疗性克隆。A项是理性看待转基因技术的正确态度。C项是我国政府对待生物武器的态度：坚决禁止生物武器，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。D项是关于基因检测应该保护个人遗传信息隐私权的说法，也是正确的。
1． 生物武器的特点
(1)致病力强、传染性大。(2)污染面广、危害时间长。直接喷洒的生物气溶胶，可随风飘到较远的地区，杀伤范围可达数百至数千平方千米，且存活时间长，不易被发现。(3)难以防治。(4)具有一定的潜伏期。(5)受自然条件影响大。
2． 局限性
(1)生物武器主要指病原微生物，它们的生存、繁殖、死亡易受环境条件的影响。(2)受地形、方向等多种条件的影响。(3)使用不易控制，使用不当可危害本方安全。
1． (2012·江苏卷，13)下列关于转基因生物安全性的叙述，错误的是 (　　)
A．种植转基因作物应与传统农业种植区隔离
B．转基因作物被动物食用后，目的基因会转入动物体细胞中
C．种植转基因植物有可能因基因扩散而影响野生植物的遗传多样性
D．转基因植物的目的基因可能转入根际微生物
答案　B
解析　种植转基因作物(如抗虫棉)应与传统农业(普通棉花)种植区隔离，否则转基因作物中的基因可能扩散到普通作物中，使传统农业种植区的产量受到很大的影响，A项正确；目的基因为DNA分子，动物食用后会被消化成小分子脱氧核苷酸，所以目的基因不会转入动物体细胞中，B项错误；种植转基因作物，可能通过花粉扩散而使野生植物获得新基因，从而影响野生植物的遗传多样性，C项正确；导入转基因植物的外源基因有可能与感染转基因植物的某些根际微生物杂交，从而重组出对人类或其他生物有害的病原体，D项正确。
2． (2010·江苏卷，18)下列关于转基因植物的叙述，正确的是 (　　)
A．转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中
B．转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加
C．动物的生长激素基因转入植物后不能表达
D．如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题
答案　A
解析　转基因的抗虫植物在长期栽培过程中，会导致以该植物为食物来源的昆虫的抗性基因频率增加。动物和植物共用一套遗传密码，因此转入植物体内的动物生长激素基因也可能进行表达。转基因植物的外源基因来源于自然界，也可能存在食物安全、生物安全和环境安全等安全性问题。
3． (2007·广东A卷，41(节选))香蕉原产热带地区，是我国南方重要的经济作物之一。广东省冬季常受强寒潮和霜冻影响，对香蕉生长发育影响很大。由香蕉束顶病毒(BBTV，单链环状DNA病毒)引起的香蕉束顶病，对香蕉生产的危害十分严重。当前香蕉栽培品种多为三倍体，由于无性繁殖是香蕉繁育的主要方式，缺少遗传变异性，因此利用基因工程等现代科技手段提高其种质水平，具有重要意义。
(1)如何利用afp基因，通过转基因技术获得抗寒能力提高的香蕉植株？
________________________________________________________________________。
(2)在运用转基因香蕉的过程中，在生态安全方面可能会出现什么问题？(列举两点)
________________________________________________________________________。
答案　(1)将afp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)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　(1)可通过构建含afp基因的载体利用农杆菌转化法导入香蕉受体细胞，经检测、培养形成含afp基因的香蕉植株；(2)转基因生物的安全性问题，是社会关注的焦点，主要从以下几个角度：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。
4． (2011·福建卷，32)一对表现型正常的夫妇，生了一个镰刀型细胞贫血症(常染色体隐性遗传病)患儿。在他们欲生育第二胎时，发现妻子的双侧输卵管完全堵塞，不能完成体内受精。医生为该夫妇实施了体外受精和产前基因诊断，过程如下图：
请回答：
(1)过程①是指在体外进行的____________处理，从而使精子与卵子结合形成受精卵；过程②称为____________。
(2)在对胎儿进行镰刀型细胞贫血症的产前基因诊断时，要先从羊水中的胎儿细胞提取物质③________进行PCR扩增，然后用Mst Ⅱ对扩增产物进行切割，产生多个片段的酶切产物。据此判断，Mst Ⅱ是一种______________酶。
(3)不同长度的酶切产物在电泳时移动的速率不同，形成不同的电泳条带。该家庭成员的镰刀型细胞贫血症基因分析的电泳带谱如④，据此判断该胎儿为________(正常/患者/携带者)。
答案　(1)精子获能　胚胎移植　(2)DNA　限制　(3)正常
解析　(1)体外受精时精子要经过获能处理，卵子要培养到减数第二次分裂的中期时才能受精。受精后形成的受精卵在体外培养到8～16个细胞的早期胚胎，再移植到母体的子宫内进一步发育。(2)基因诊断时首先要从细胞中提取DNA，切割DNA分子的酶为限制酶。(3)按题意分析，双亲都是杂合子，各含一个正常基因和一个致病基因，患儿中两个基因都为致病基因，比较电泳带谱，可知胎儿中含的都是正常基因。
1． 下列哪项不是转基因食物潜在的安全隐患 (　　)
A．转基因植物有可能合成出对人体有直接毒性或潜在毒性的蛋白质
B．转基因植物合成的某些新的蛋白质有可能成为新的过敏原
C．某些转基因生物可以合成干扰素，进入人体后可增强相应细胞的免疫力
D．某些基因会使植物体内某些代谢途径发生变化，导致转基因农作物营养成分的改变
答案　C
解析　担心转基因食物安全性的主要理由如下：对食物的安全性检测不够；担心出现滞后效应；担心出现新的过敏原；担心营养成分改变等。A、B、D三项都属于转基因食物潜在的安全隐患，C项是基因工程在制药方面的应用。
2． 下列哪项是对待生物技术的理性态度 (　　)
A．转基因技术是按照人们的意愿对生物进行设计，不存在负面影响
B．转基因农作物对于解决粮食、能源等问题起了积极作用，也存在一定风险
C．克隆技术如果被一些人利用将给社会造成灾难，应禁止任何克隆研究
D．转基因技术如果被恐怖分子利用将可能导致人类灭绝，应停止转基因研究
答案　B
解析　转基因技术是按照人们的意愿对生物进行设计，但由于技术方面的原因和人为因素的存在，仍有产生负面作用的可能；科学从来都是一把双刃剑，任何科学进步都有有益和有害两个方面，是造福人类还是危害人类，关键在于人类如何对待和应用它，而不能因为它存在不利因素就因噎废食。
3． 下列有关治疗性克隆的说法，错误的是 (　　)
A．其核心技术是胚胎干细胞培养技术
B．中国政府既反对生殖性克隆人，又反对治疗性克隆
C．解决了临床上存在的供体器官不足和器官移植后免疫排斥的问题
D．胚胎干细胞通过基因的选择性表达可以克隆出不同的组织细胞
答案　B
解析　治疗性克隆是指从胚胎中取出干细胞用于医学研究和治疗，其关键技术是胚胎干细胞培养技术，目的是培养出能够用于医学治疗的供体器官，以解决目前临床上存在的供体器官不足和移植后免疫排斥的问题。用胚胎干细胞通过基因的选择性表达能够培养出不同的组织细胞。中国政府反对生殖性克隆人，但不反对治疗性克隆。
4． 关于设计试管婴儿的问题，下列哪项不合乎道德规范 (　　)
A．利用试管婴儿提供骨髓造血干细胞，救治病人
B．利用设计试管婴儿技术设计畸形婴儿，以供展览
C．利用试管婴儿的脐带血救治病人
D．设计试管婴儿不一定非考虑他的性别
答案　B
解析　设计试管婴儿不同于为解决不育夫妇的生育问题出现的试管婴儿，试管婴儿的设计一般是为了救治病人，需要试管婴儿的骨髓、干细胞、脐带血等，这样的设计都符合伦理道德，而那些为了达到不当目的而设计试管婴儿的做法都是违背伦理道德的行为。
5． 一个学习小组的同学在对当地栽培作物种类进行调查时，发现有的地方种植了转基因抗除草剂玉米，这种玉米在喷洒除草剂的环境中生长良好。杂草被除草剂杀死，玉米还能正常生长，给农民节省了很大的人力和物力。跟踪调查发现，这种转基因玉米除可直接食用外，还被加工成食品摆在超市的货架上。请完成下列问题：
(1)一部分同学认为，这种转基因玉米不会对当地生物多样性构成威胁，如果你同意这种观点，请列举出三条理由：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
(2)转基因玉米的加工食品被摆在超市货架上，生产厂商根据我国的有关规定，对产品进行转基因生物标注，这样做是为了保护________________________________；在有关标识中，应标注“____________________________”或“____________”；如果该产品中已不再含有或检测不出转基因成分，应标注为“本产品加工原料中有__________，但本产品中____________________”。
(3)随着转基因技术的发展，“基因污染”应运而生，下列关于基因污染的说法不正确的是 (　　)
A．转基因作物可通过花粉散落到它的近亲作物上，从而污染生物基因库
B．基因污染是一种不可扩散的污染
C．杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性
D．转基因生物有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物的生存
答案　(1)①玉米与其他植物之间存在生殖隔离　②玉米花粉的传播距离有限　③玉米花粉的存活时间有限(或其他理由)　(2)消费者的知情权　转基因玉米加工品　加工原料为转基因玉米　转基因玉米　已不再含有转基因成分　(3)B
解析　转基因生物不引起生物安全性问题的理由：扩散到种植区以外就很快死亡，要表现出新性状必须具有一定的水、肥等条件及配套的种植技术；由于生殖隔离的存在，使它们很难与其他植物杂交；花粉传播的距离有限，存活时间有限。不引起环境安全性问题的理由：转基因生物不会改变生物原有的分类地位；不会破坏生态系统的稳定性；转基因抗虫作物的种植，减少了农药的使用量；抗除草剂农作物的种植减轻了农田管理的负担，保护了农田土壤环境。基因污染是可以随着自然界中的生物扩散的，如转基因作物的花粉可以散落到它的近亲作物上，从而污染生物基因库；杂草、害虫从它的近亲获得抗性基因，可能破坏生态系统的稳定性；转基因生物还有可能成为“入侵的外来物种”，威胁生态系统中其他生物的生存。
6． 克隆羊“多利”的问世引起了许多人对“治疗性克隆”的关注。下图所示为人类“治疗性克隆”的大概过程，请据图回答下列问题。
(1)A过程表示__________________，由此产生的重组细胞②的主要遗传物质来自图中的________。
(2)图中B过程表示的生物技术名称是________________________________________；
C过程表示定向诱导技术，其诱导的对象是[　]________。
(3)如果进行生殖性克隆，则不需要进行定向诱导，但必须进行___________________，使得胚胎能正常发育成完整个体，该操作一般在______________________________期进行。
(4)对于“治疗性克隆”仍然存在许多争论，有一男子患有白血病，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？________
________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)细胞核移植　乙
(2)动物细胞培养　④　内细胞团(或胚胎干细胞)
(3)胚胎移植　桑椹胚或囊胚
(4)符合，因为脐带血不是来自胚胎，其中的造血干细胞属于成体细胞(或脐带血是身外之物，属于废物利用，符合伦理道德)
解析　(1)A过程表示细胞核移植技术，得到的重组细胞的遗传物质主要来自乙。(2)B过程是重组细胞经过动物细胞培养发育成胚胎的过程，C过程是将从囊胚内细胞团中获得的胚胎干细胞诱导分化形成不同组织器官的过程，即治疗性克隆过程。(3)胚胎在囊胚或桑椹胚阶段可以通过胚胎移植技术转移到其他母体内继续发育，直至形成完整的个体，这是生殖性克隆。
7． 美国政府曾批准首例胚胎干细胞(ES细胞)人体临床实验。请回答下列与胚胎干细胞有关的问题：
(1)运用细胞培养技术可以从哺乳动物的早期胚胎中获得胚胎干细胞，培养过程如下：早期胚胎→内细胞团→胚胎干细胞。在培养过程中，必须用____________处理内细胞团，使之分散成单个细胞。胚胎干细胞的结构特点是______________________________。在培养动物细胞时，培养液中加入抗生素的目的是_______________________________
________________________________________________________________________。
(2)体外培养胚胎干细胞时，通常要加入________________等天然成分，除了保证被培养细胞处于无菌、无毒及充足氧气的环境中，还需要保证细胞生活所需的______________和____________；早期胚胎发育到____________阶段以前的细胞是全能细胞。
(3)胚胎干细胞可被应用于____________________________________________________
等领域。
(4)你支持应立法保护利用胚胎干细胞进行治疗性克隆吗？请陈述理由。_____________
___________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)胰蛋白酶　细胞体积小、细胞核大、核仁明显　防止细菌污染
(2)动物血清　温度　pH　桑椹胚
(3)治疗某些顽症，培育出人造组织器官进行移植，研究细胞分化(答案合理即可)
(4)支持，通过人体胚胎干细胞进行克隆人体组织器官，可治疗人类很多顽症(或反对，通常要损毁早期胚胎才可能获得胚胎干细胞，胚胎是生命的开始，以一个生命的代价去挽救另一个生命，是违背伦理道德的)
8． 请根据给出的材料回答下列相关问题。
材料　据美联社2008年1月17日《干细胞》杂志报道，美国加州的科学家使用了进行试管受精的年轻女性捐献的卵子，以及2名志愿者的皮肤成纤维细胞，成功克隆出了5个人体胚胎，进而可以开发出有研究价值的干细胞。
(1)上述过程中主要应用到的动物细胞工程有____________________________。
(2)在使用合成培养基进行胚胎干细胞培养时，通常需要加入____________等天然成分。在细胞培养时，要保证被培养的细胞处于一定的气体环境中，所需要的气体主要有______和______，其作用分别是__________________________________________。
(3)科学家欲进行胚胎分割移植，则应该选择发育良好、形态正常的桑椹胚或________，将其移入盛有操作液的培养皿中，然后用分割针进行分割。
(4)胚胎移植能否成功，与供体和受体的生理状况有关。大量的研究已经证明，受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生________________________反应，这为胚胎在受体内的存活提供了可能。
(5)我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆的研究，而美国国会反对治疗性克隆。请你谈谈反对克隆人的理由：______________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(至少两点)。
答案　(1)动物细胞培养、细胞核移植
(2)动物血清　O2　CO2　O2是细胞代谢(有氧呼吸)必需的，CO2主要是维持培养液的pH
(3)囊胚　(4)免疫排斥
(5)①严重违反了人类伦理道德；②冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念；③是在人为地制造心理上和社会地位上都不健全的人；④克隆技术尚不成熟，可能克隆出有严重生理缺陷的孩子(任意答对两点即可，其他符合题意的答案也可)
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第22讲　染色体变异
[考纲要求]　1.染色体结构变异和数目变异(Ⅰ)。2.实验：低温诱导染色体加倍。
一、染色体结构的变异
[连一连]
[解惑]　基因突变，名义上是基因在变，其实是基因内部碱基在变，基因的数目和位置都未变；染色体变异，名义上是染色体在变，其实是染色体内部基因在变，基因的数目和位置都改变。
二、染色体数目的变异
1． 染色体组(判一判)
(1)一个染色体组内没有同源染色体，但却含有控制生长发育的全部遗传信息
(　√　)
(2)染色体组中一定没有等位基因 (　√　)
(3)染色体组中染色体数就是体细胞染色体数的一半 (　×　)
提示　只对二倍体生物符合。
2． 判断单倍体、二倍体和多倍体
(1)单倍体：体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
(2)二倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有两个染色体组的个体。
(3)多倍体：由受精卵发育而来，体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体。
3． 特点
(1)单倍体：植株弱小，高度不育。
(2)多倍体：茎秆粗壮，叶片、果实、种子较大，营养物质含量高。
4． 人工诱导法
(1)单倍体：花药离体培养。
(2)多倍体：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗；低温处理植物分生组织细胞。
[判一判]
1．细菌的变异类型有基因突变、基因重组和染色体变异 (　×　)
2．单倍体一定不存在同源染色体 (　×　)
3．人工诱导多倍体的唯一方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 (　×　)
4．体细胞中含有两个染色体组的个体叫二倍体 (　×　)
考点一　分析染色体结构的变异
1． 比较染色体结构四种变异类型
变 异类 型名 称 具体变化 结果 举例
染色体结构变异 缺失 缺失某一片段 染色体上的基因数目或排列顺序改变，从而导致性状变异 猫叫综合征
重复 增加某一片段 果蝇的棒状眼
易位 某一片段移接到另一条非同源染色体上
倒位 某一片段位置颠倒 人慢性粒细胞白血病
2． 区分易位与交叉互换
染色体易位 交叉互换
图解
区别 染色体角度 发生于非同源染色体之间 发生于同源染色体的非姐妹染色单体之间
变异类型 属于染色体结构变异 属于基因重组
显微镜下是否观察到 可在显微镜下观察到 在显微镜下观察不到
3． 观察下列图示，填出变异类型并回答相关问题
(1)变异类型
(2)可在显微镜下观察到的是A、B、C(填字母)。
(3)基因数目和排列顺序均未变化的是D。
易错警示　与染色体结构变异有关的3个易错点：(1)基因突变、基因重组、染色体变异都会引起遗传物质的改变，均可传给后代。(2)基因突变是基因内部碱基对的改变，属于DNA分子水平上的变化；染色体变异是染色体结构或数目的变异，属于细胞水平上的变化。(3)染色体的某一个位点上基因的改变属于基因突变，这种改变在光学显微镜下是无法直接观察到的。而染色体上几个基因的改变属于染色体变异，这种改变可以用显微镜直接观察到。
1． 果蝇的一条染色体上，正常基因的排列顺序为123－456789(数字代表基因，“－”代表着丝点)，下表表示了该正常染色体发生变异后基因顺序变化的四种情况。有关叙述错误的是 (　　)
染色体 基因顺序变化
a 154－326789
b 123－4789
c 1654－32789
d 123－45676789
A.a是由染色体某一片段位置颠倒引起的
B．b是由染色体某一片段缺失引起的
C．c是由染色体的着丝点改变引起的
D．d是由染色体增加了某一片段引起的
答案　C
解析　与正常染色体上的基因相比，a中“23－45”基因位置颠倒了180°，因此染色体发生了倒位；b中缺失了“56”基因，因此染色体发生缺失；c中“23－456”基因位置颠倒了180°，同样是倒位；d中“67”基因出现了两次，为重复。
2． 如图①②③④分别表示不同的变异类型，其中图③中的基因2由基因1变异而来。下列有关说法正确的是 (　　)
A．图①②都表示易位，发生在减数分裂的四分体时期
B．图③中的变异属于染色体结构变异中的缺失
C．图④中的变异属于染色体结构变异中的缺失或重复
D．图中4种变异能够遗传的是①③
答案　C
解析　图①表示基因重组中的交叉互换，因为其发生在同源染色体之间；图②表示染色体结构变异中的易位，因为其发生在非同源染色体之间；图③表示基因突变中碱基对的缺失；图④表示染色体的缺失或重复。图中4种变异都是可遗传的变异。
技法提炼
1． 三种变异实质的解读
若把基因视为染色体上的一个位“点”，染色体视为点所在的“线段”，则基因突变为“点”的变化(点的质变，但量不变)；基因重组为“点”的结合或交换(点的质与量均不变)；染色体变异为“线段”发生结构或数目的变化。
2． 三种变异的相关问题分析
(1)关于“互换”问题。同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换，属于基因重组；非同源染色体之间的互换，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；染色体变异属于亚细胞水平的变化，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。
考点二　分析染色体数目变异
1． 观察下图雄果蝇染色体组成，概括染色体组的组成特点
(1)从染色体来源看，一个染色体组中不含同源染色体。
(2)从形态、大小和功能看，一个染色体组中所含的染色体各不相同。
(3)从所含的基因看，一个染色体组中含有控制本物种生物性状的一整套基因，但不能重复。
2． 单倍体、二倍体和多倍体的判断
(1)如果生物体由受精卵(或合子)发育而成，其体细胞中含有几个染色体组，该生物就称为几倍体。
(2)如果生物体是由生殖细胞——卵细胞或花粉直接发育而成，则无论体细胞中含有几个染色体组，都称为单倍体。
3． 完善多倍体和单倍体育种
(1)培育三倍体无子西瓜
①原理：染色体数目以染色体组的形式成倍增加。
②过程
(2)培育抗病高产植株
①原理：染色体数目以染色体组的形式成倍减少，再用秋水仙素处理，形成纯合子。
②实例：抗病高产植株(aaBB)的选育过程
易错警示　与染色体数目变异有关的4个易错提示
(1)单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理等过程，花药离体培养只是单倍体育种的一个操作步骤。
(2)通过细胞融合也可获得多倍体，如二倍体体细胞和配子细胞融合可得到三倍体。
(3)单倍体的体细胞中并非只有一个染色体组
因为大部分的生物是二倍体，所以有时认为单倍体的体细胞中只含有一个染色体组，但是多倍体的单倍体中体细胞含有不止一个染色体组。
(4)单倍体育种与多倍体育种的操作对象不同
两种育种方式都出现了染色体加倍情况：单倍体育种操作对象是单倍体幼苗，通过植物组织培养，得到的植株是纯合子；多倍体育种的操作对象是正常萌发的种子或幼苗。
3． 如图是四种生物的体细胞示意图，A、B中的字母代表细胞中染色体上的基因，C、D代表细胞中染色体情况，那么最可能属于多倍体的细胞是 (　　)
答案　D
解析　根据题图可推知，A、B、C、D中分别具有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，而姐妹染色单体上含有相同的基因，则一对同源染色体可能具有相应的4个基因，如A。故最可能属于多倍体的细胞是D。
4． 从下图a～h所示的细胞图中，说明它们各含有几个染色体组。正确答案为 (　　)
A．细胞中含有一个染色体组的是h图
B．细胞中含有二个染色体组的是e、g图
C．细胞中含有三个染色体组的是a、b图
D．细胞中含有四个染色体组的是c、f图
答案　C
解析　其形态、大小各不相同的染色体组成一个染色体组。根据图形判断染色体组数有如下规律：在细胞内，形态相同的染色体有几条就含有几个染色体组，如图e，每种染色体含有4个，所以是四个染色体组。在细胞内，含有几个同音字母，就含有几个染色体组，如d图中，同音字母仅有一个，所以该图只有一个染色体组。由此我们可知：a、b图含有三个染色体组，c、h图含有二个染色体组，e、f图含有四个染色体组，d、g图含有一个染色体组。
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)为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)为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)为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)为有丝分裂后期，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中有2条、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。
考点三　比较三种可遗传变异
1． 完善下表中基因突变、基因重组、染色体变异的比较
变异类型 基因突变 基因重组(交叉互换) 染色体变异(易位)
结果 产生新基因，新基因型 只产生新的基因型 基因排序改变
等位基因分离时期 减Ⅰ后期和减Ⅱ后期 减Ⅰ后期和减Ⅱ后期 减Ⅰ后期
产生配子及种类 AB、aB、ab；三种 AB、ab、Ab、aB；四种 AB、CB、ab；三种
2． 填出变异类型与细胞分裂方式的关系
变异类型 细胞分裂方式
基因突变 可发生于无丝分裂、有丝分裂、减数分裂
基因重组 减数分裂
染色体变异 有丝分裂、减数分裂
易错警示　与变异类型有关的辨析
(1)基因突变和基因重组的判断：根据变异个体数量确定是否发生基因突变，如一群棕猴中出现一只白猴，一片红花植株中偶尔出现一株白花，即可确定是由基因突变造成的；若出现一定比例白猴或白花，则由于等位基因分离，配子经受精作用随机结合产生的，但该过程不叫基因重组。
(2)基因突变和染色体结构变异的判断：染色体结构变异使排列在染色体上的“基因的数目或排列顺序”发生改变，从而导致性状的变异。基因突变是“基因结构”的改变，包括DNA分子中碱基对的替换、增添和缺失。基因突变导致“新基因”的产生，染色体结构变异未形成新的基因。
(3)辨析染色体变异方式
图a为三体(个别染色体增加)；图c为三倍体(染色体组成倍增加)；图b和图f皆为染色体结构变异中的重复；图d和图e皆为染色体结构变异中的缺失。
5． 在有丝分裂和减数分裂过程中不能产生的变异是 (　　)
A．DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或替换，导致基因突变
B．非同源染色体之间发生自由组合，导致基因重组
C．非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异
D．着丝点分裂后形成的两条染色体不能移向两极，导致染色体数目变异
答案　B
解析　有丝分裂和减数分裂过程中都有DNA复制，在DNA复制的过程中可能发生基因突变，A项正确。非同源染色体之间的自由组合只发生在减数分裂过程中，B项错误。非同源染色体之间交换一部分片段在有丝分裂和减数分裂过程都可以发生，引起的变异为染色体结构变异中的易位；而同源染色体上的非姐妹染色单体间交换一部分片段则发生在减数分裂过程中，引起的变异为基因重组，C项正确。在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，都可能发生着丝点分裂后染色体的分离异常，从而导致染色体数目的变异，D项正确。
6． 据图分析下列关于染色体交叉互换与染色体易位的叙述中，不正确的是 (　　)
　　　
图甲　　　　　　　　图乙
A．图甲是交叉互换，图乙是染色体易位
B．交叉互换发生于同源染色体之间，染色体易位发生于非同源染色体之间
C．交叉互换属于基因重组，染色体易位属于染色体结构变异
D．交叉互换与染色体易位在显微镜下都观察不到
答案　D
解析　图甲是非姐妹染色单体之间交叉互换，发生在四分体时期，属于基因重组；染色体易位是指染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上引起的变异，属于染色体结构变异；染色体易位在显微镜下能观察到。
1． “三看法”判断可遗传变异的类型
(1)DNA分子内的变异
一看基因种类：即看染色体上的基因种类是否发生改变，若发生改变为基因突变，由基因中碱基对的替换、增添或缺少所致。
二看基因位置：若基因种类和基因数目未变，但染色体上的基因位置改变，应为染色体结构变异中的“易位”或“倒位”。
三看基因数目：若基因的种类和位置均未改变，但基因的数目改变则为染色体结构变异中的“重复”或“缺失”。
(2)DNA分子间的变异
一看染色体数目：若染色体的数目发生改变，可根据染色体的数目变化情况，确定是染色体数目的“整倍变异”还是“非整倍变异”。
二看基因位置：若染色体的数目和基因数目均未改变，但基因所处的染色体位于非同源染色体上，则应为染色体变异中的“倒位”。
三看基因数目：若染色体上的基因数目不变，则为减数分裂过程中同源染色体上的非姐妹染色单体交叉互换的结果，属于基因重组。
2． 基因片段与DNA片段的比较
比较 基因片段 DNA片段
改变 若丢失1个碱基对——基因突变 若丢失1个基因——染色体变异
结果 产生新的基因，导致基因种类增加，基因在染色体上的位置和数量不变 导致基因的数量和排列顺序改变，但基因种类不变，即未产生新基因
影响 多害少利性 一般是有害的，有的甚至会致死
实验十二　低温诱导植物染色体数目的变化
完善实验原理、步骤和现象
易错警示　与低温诱导植物染色体数目变化有关的3个注意点
(1)显微镜下观察到的细胞是已被盐酸杀死的细胞。
(2)选材应选用能进行分裂的分生组织细胞，否则不会出现染色体数目加倍的情况。
(3)对低温诱导植物染色体数目变化的实验原理的理解
关键信息：低温处理分生组织细胞、抑制纺锤体形成、染色体不能被拉向两极、不能形成两个子细胞。
错误理解：将“抑制纺锤体形成”等同于“着丝点不分裂”，将低温处理“分生组织细胞”等同于“任何细胞”。
7． 下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述，正确的是 (　　)
A．原理：低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极
B．解离：盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离
C．染色：改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色
D．观察：显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变
答案　C
解析　低温诱导染色体加倍实验的实验原理：低温处理植物分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，导致染色体不分离，从而产生染色体数目加倍的细胞核；卡诺氏液能固定细胞的形态，而盐酸酒精混合液可以使洋葱根尖细胞解离；洋葱根尖装片中的细胞大部分处于有丝分裂间期，因此在显微镜下能观察到染色体数目发生改变的只是少数细胞。
8． 下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述中，正确的是 (　　)
A．洋葱的不定根在冰箱的低温室内诱导36 h，可抑制细胞分裂中染色体的着丝点分裂
B．改良苯酚品红染液的作用是固定和染色
C．体积分数为95%的酒精可用于洗涤细胞固定过程中使用的卡诺氏液和解离细胞
D．经过解离、漂洗、染色和制片，在显微镜下观察，发现所有细胞内的染色体数目都加倍
答案　C
解析　低温诱导不会抑制染色体着丝点的分裂，而是使子染色体不能移向细胞的两极、细胞不能分裂成两个子细胞；改良苯酚品红染液的作用是染色，不能用于固定；显微镜下观察，发生染色体数目加倍的只有少数细胞，多数细胞处于分裂间期，看不到染色体，还有部分细胞有染色体，但可能是正常的有丝分裂。
低温诱导植物染色体数目变化的实验中的试剂及其作用
试剂 使用方法 作用
卡诺氏液 将根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5～1 h 固定细胞形态
体积分数为95%的酒精 冲洗用卡诺氏液处理的根尖 洗去卡诺氏液
与质量分数为15%的盐酸等体积混合，浸泡经固定的根尖 解离根尖细胞，使细胞之间的联系变得疏松
质量分数为15%的盐酸 与体积分数为95%的酒精等体积混合，作为解离液 解离根尖细胞
蒸馏水 浸泡解离后的根尖约10 min 漂洗根尖，去掉解离液
改良苯酚品红染液 把漂洗干净的根尖放进盛有改良苯酚品红染液的玻璃皿中染色3～5 min 使染色体着色
题组一　染色体变异
1． 判断正误：
(1)非姐妹染色单体的交换可引起基因重组(2008·宁夏，5B) (　　)
(2)在有丝分裂和减数分裂的过程中，会由于非同源染色体之间交换一部分片段，导致染色体结构变异(2011·江苏，22C) (　　)
(3)低温抑制染色体着丝点分裂，使子染色体不能分别移向两极导致染色体加倍
(2010·福建，3A改编)(　　)
(4)染色体组整倍性、非整倍性变化必然导致基因种类的增加(2011·海南，19改编)
(　　)
(5)三倍体植物不能由受精卵发育而来(2008·江苏，23C) (　　)
答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×
2． (2012·江苏卷，14)某植株的一条染色体发生缺失突变，获得该缺失染色体的花粉不育，缺失染色体上具有红色显性基因B，正常染色体上具有白色隐性基因b(如图)。若以该植株为父本，测交后代中部分表现为红色性状。下列解释最合理的是 (　　)
A．减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为B
B．减数第二次分裂时姐妹染色单体3与4自由分离
C．减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合
D．减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换
答案　D
解析　由于“缺失染色体的花粉不育”，若以该植株为父本，测交后代理论上应该全部表现为白色性状。若出现部分红色性状，可能是图示染色单体1或2上的基因b突变为B，但这种可能性很小，故A项不是最合理的；减数第二次分裂时，即使姐妹染色单体3与4分离，由于其缺失突变，产生的花粉也不育，因而B项不合理；减数第二次分裂时姐妹染色单体分开成为染色体，分别移向细胞两极，不发生自由组合，因而C项也不合理；最可能的原因是减数第一次分裂的四分体时期，由于四分体中的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，基因B转移到染色单体1或2上，D项最合理。
3． (2011·海南卷，19)关于植物染色体变异的叙述，正确的是 (　　)
A．染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加
B．染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生
C．染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化
D．染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化
答案　D
解析　染色体组整倍性变化导致基因数量变化，不能导致基因种类增加；基因突变导致新基因的产生，染色体变异不能导致新基因产生； 染色体片段的缺失和重复导致基因数量增加和减少，不能导致基因种类变化；染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化，故D正确。
4． (2010·江苏卷，10)为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉质下降的问题，人们培育出三倍体牡蛎。利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是 (　　)
A．利用水压抑制受精卵的第一次卵裂，然后培育形成新个体
B．用被γ射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞，然后培育形成新个体
C．将早期胚胎细胞的细胞核植入去核卵细胞中，然后培育形成新个体
D．用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体，然后培育形成新个体
答案　D
解析　水压抑制受精卵第一次卵裂，使细胞染色体数目加倍，发育成的个体为四倍体，不能形成三倍体；射线破坏精子细胞核，刺激卵细胞发育为新个体，为单倍体；早期胚胎细胞核移植入去核卵细胞中是克隆动物的培育过程，其结果形成的个体是二倍体；极体是单倍的，受精卵是二倍的，二倍的受精卵加上未释放的单倍的极体的遗传物质，发育成的个体恰好为三倍体。
题组二　与染色体变异有关的综合题
5． (2011·天津卷，4)玉米花药培养的单倍体幼苗，经秋水仙素处
理后形成二倍体植株。如图是该过程中某时段细胞核DNA含
量变化示意图。下列叙述错误的是 (　　)
A．a～b过程中细胞内不会发生基因重组
B．c～d过程中细胞内发生了染色体数加倍
C．e点后细胞内各染色体组的基因组成相同
D．f～g过程中同源染色体分离，染色体数减半
答案　D
解析　在花药离体培养过程及经秋水仙素处理后再进行的组织培养过程中，细胞只进行有丝分裂，有丝分裂过程不发生基因重组和同源染色体分离，A项正确，D项错误。纵坐标为细胞核DNA含量，c～d段可表示有丝分裂前期、中期和后期。其中，在后期因着丝点分裂，姐妹染色单体分离而导致染色体数加倍，B项正确。由于染色体复制后，姐妹染色单体上的基因相同，所以姐妹染色单体分离后形成的两个染色体组的基因组成相同，故C项正确。
6． (2012·海南卷，24)玉米糯性与非糯性、甜粒与非甜粒为两对相对性状。一般情况下，用纯合非糯非甜粒与糯性甜粒两种亲本进行杂交时，F1表现为非糯非甜粒，F2有4种表现型，其数量比为9∶3∶3∶1。若重复该杂交实验时，偶然发现一个杂交组合，其F1仍表现为非糯非甜粒，但某一F1植株自交，产生的F2只有非糯非甜粒和糯性甜粒2种表现型。对这一杂交结果的解释，理论上最合理的是 (　　)
A．发生了染色体易位
B．染色体组数目整倍增加
C．基因中碱基对发生了替换
D．基因中碱基对发生了增减
答案　A
解析　由纯合非糯非甜粒与糯性甜粒玉米杂交，F1表现为非糯非甜粒，F2有4种表现型，其数量比为9∶3∶3∶1可知，玉米非糯对糯性为显性，非甜粒对甜粒为显性，且控制这两对相对性状的基因位于两对同源染色体上，遵循自由组合定律，F1的基因组成如图1。在偶然发现的一个杂交组合中，由某一F1植株自交后代只有非糯非甜粒和糯性甜粒2种表现型可知，此控制两对相对性状的两对等位基因不遵循自由组合定律，可能的原因是：该两对相对性状的基因发生了染色体易位。其F1的基因组成如图2或图3。故A选项较为合理，而B、C、D选项均不能对遗传现象作出合理的解释。
7． (2012·山东卷，27)几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如图所示。
(1)正常果蝇在减数第一次分裂中期的细胞内染色体组数为______，在减数第二次分裂后期的细胞中染色体数是______条。
(2)白眼雌果蝇(XrXrY)最多能产生Xr、XrXr、________和________四种类型的配子。该果蝇与红眼雄果蝇(XRY)杂交，子代中红眼雌果蝇的基因型为________________。
(3)用黑身白眼雌果蝇(aaXrXr)与灰身红眼雄果蝇(AAXRY)杂交，F1雌果蝇表现为灰身红眼，雄果蝇表现为灰身白眼。F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为____，从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交，子代中出现黑身白眼果蝇的概率为________。
(4)用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交，在F1群体中发现一只白眼雄果蝇(记为“M”)。M果蝇出现的原因有三种可能：第一种是环境改变引起表现型变化，但基因型未变；第二种是亲本果蝇发生基因突变；第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。请设计简便的杂交实验，确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。
实验步骤：______________________________________________________________。
结果预测：Ⅰ.若______________________，则是环境改变；
Ⅱ.若______________________，则是基因突变；
Ⅲ.若__________________，则是减数分裂时X染色体不分离。
答案　(1)2　8　(2)XrY　Y(注：两空顺序可颠倒)　XRXr、XRXrY　(3)3∶1　1/18　(4)M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，分析子代的表现型　Ⅰ.子代出现红眼(雌)果蝇
Ⅱ.子代表现型全部为白眼　Ⅲ.无子代产生
解析　本题综合考查了减数分裂、伴性遗传、基因的自由组合定律及变异类型的鉴定等知识。正常果蝇有4对同源染色体，其中一对为性染色体，另外三对为常染色体。(1)减数第一次分裂过程中细胞内的染色体数目与正常体细胞中相同，果蝇属于二倍体，细胞内有2个染色体组；经减数第一次分裂后，形成的子细胞中染色体数目减半，但由于在减数第二次分裂后期着丝点分裂，姐妹染色单体分离，导致染色体数目加倍，所以减数第二次分裂后期的细胞中染色体数是8条。
(2)白眼雌果蝇(XrXrY)的卵原细胞在进行减数分裂产生配子的过程中，由于性染色体有三条，所以会出现联会紊乱现象，这样最多可形成Xr、XrXr、XrY、Y四种配子。若让该果蝇与红眼雄果蝇(XRY)交配，则子代中红眼雌果蝇的基因型见下表：
　　 ♀配子♂配子　　 Xr XrXr XrY Y
XR XRXr(红眼♀) XRXrXr(死亡) XRXrY(红眼♀)
Y
(3)根据题中提供的信息，aaXrXr×AAXRY→F1，F1中雌果蝇的基因型是AaXRXr，雄果蝇的基因型为AaXrY，F2中灰身红眼∶黑身白眼＝(3/4×1/2)∶(1/4×1/2)＝3∶1。F2中灰身红眼雌果蝇的基因型为：2/3AaXRXr、1/3AAXRXr，灰身白眼雄果蝇的基因型为：2/3AaXrY、1/3AAXrY，它们随机交配后，子代中出现黑身白眼(aaXr_)的概率为2/3×2/3×1/4×1/2＝1/18。
(4)根据题中的信息，可让M果蝇与正常白眼雌果蝇杂交，若为环境改变引起的，则不会改变M果蝇的正常遗传，即Ⅰ.若子代出现红眼(雌)果蝇，则是环境改变引起的。Ⅱ.若M果蝇是因基因突变引起，则后代会全部表现为白眼。Ⅲ.若是因减数分裂时X染色体不分离引起的，该雄果蝇的基因型为XrO，表现为不育，则无子代产生。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
染色体结构变异 1、2、3
染色体组及染色体数目变异 4、8、10
染色体变异及综合类 5、6、7、9
变异的应用 12、13、14、16
低温诱导染色体数目变化的实验 11、15
1． 如图表示某生物细胞中两条染色体及其上面的部分基因。下列选项的结果
中，不是由染色体变异引起的是 (　　)
答案　C
解析　图中的字母代表基因，A项基因的缺失引起的变异为染色体结构变异中的缺失；B项非同源染色体之间交换，为染色体结构变异中的易位；C项基因的数目或顺序没有变化，而是产生其等位基因，故属于基因突变(b突变为B)；D项为染色体结构变异中的倒位。
2． 下图中甲、乙、丙、丁表示生物的几种变异类型，下列判断正确的是 (　　)
A．图甲是染色体结构变异中的易位
B．图乙是染色体结构变异中的重复
C．图丙表示生殖过程中的基因重组
D．图丁表示的是染色体的数目变异
答案　D
解析　图甲中染色体发生了倒位；图乙中变异属于染色体结构变异中的易位；图丙中变异属于染色体结构变异中的缺失。
3． 普通果蝇的第3号染色体上的三个基因按猩红眼－桃色眼－三解翅脉的顺序排列(St－P－DI)；同时，这三个基因在另一种果蝇中的顺序是St－DI－P，我们把这种染色体结构变异方式称为倒位。仅这一倒位的差异便构成了两个物种之间的差别。据此判断下列说法正确的是 (　　)
A．倒位和同源染色体之间的交叉互换一样，属于基因重组
B．倒位后的染色体与其同源染色体完全不能发生联会
C．自然情况下，这两种果蝇之间不能产生可育后代
D．由于倒位没有改变基因的种类，所以发生倒位的果蝇的性状不变
答案　C
解析　倒位属于染色体结构变异；倒位后的染色体与其同源染色体在大部分的相应部位还存在同源区段，依然可能发生联会；两个物种之间存在生殖隔离，不能产生后代或后代不可育；染色体结构变异会改变生物的性状。
4． 下图中字母代表正常细胞中所含有的基因，下列说法错误的是 (　　)
A．①可以表示经过秋水仙素处理后形成的四倍体西瓜的体细胞的基因组成
B．②可以表示果蝇体细胞的基因组成
C．③可以表示21三体综合征患者体细胞的基因组成
D．④可以表示雄性蜜蜂体细胞的基因组成
答案　A
解析　秋水仙素处理后的结果为染色体数目加倍，基因数目也加倍，而图①细胞的基因型为AAAa，不能表示经秋水仙素处理后的细胞的基因组成；果蝇为二倍体生物，②可表示果蝇体细胞的基因组成；21三体综合征患者多出1条第21号染色体，③可以表示其基因组成；雄性蜜蜂是由卵细胞直接发育成的个体，为单倍体，④可以表示其体细胞的基因组成。
5． 科研人员人工繁殖的一母所生的老虎中，其在大小、形态等方面有一定差异，造成这些变异的类型及其本质原因是 (　　)
A．基因重组　同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生片段的交叉互换或非同源染色体自由组合
B．基因突变　DNA分子中碱基对的替换、增添或缺失
C．染色体结构变异　染色体中某一片段的缺失、重复、倒位或易位
D．染色体数目变异　染色体数目的增加或减少
答案　A
解析　一母所生老虎在大小、形态等方面出现的变异应属于基因重组。在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组。基因重组的细胞学基础是在性原细胞的减数第一次分裂过程中，同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换和非同源染色体之间的自由组合。
6． 下列情况中属于染色体变异的是 (　　)
①21三体综合征患者细胞中的第21号染色体有3条　②同源染色体之间发生了相应部位的交叉互换　③染色体数目增加或减少　④花药离体培养后长成的植株　⑤非同源染色体之间的自由组合　⑥染色体上DNA的个别碱基对的增添或缺失
A．②④⑤ B．①③④⑥
C．②③④⑥ D．①③④
答案　D
解析　①是染色体数目变异中个别染色体的增加；②是基因重组；③是染色体数目的变异，包括个别染色体的增减和以染色体组的形式成倍地增减；④是染色体数目变异中染色体组成倍地减少；⑤是基因重组；⑥是基因突变。
7． 图1显示出某物种的三条染色体及其上排列着的基因(如图中字母所示)。试判断图2中列出的(1)、(2)、(3)、(4)中的变化依次属于下列变异中的 (　　)
　
①染色体结构变异　②染色体数目变异　③基因重组　④基因突变
A．①①④③ B．①③④①
C．④②④① D．②③①①
答案　B
解析　本题考查基因突变和染色体变异的相关内容：由图可知：(1)染色体缺失了O、B、q三个基因，属于染色体结构变异；(2)是一对同源染色体，与图示相比，bQ和Bq之间发生交换，所以是基因重组；(3)是M突变为m，所以是基因突变；(4)是两条非同源染色体之间发生片段交换，所以是染色体结构变异。
8． 如图表示某植物正常体细胞中染色体的组成，下列各项中可以表示该植物基因型的是 (　　)
A．ABCd B．Aaaa
C．AaBbCcDd D．AaaBbb
答案　B
解析　图中相同的染色体有4个，该植物体细胞中含有4个染色体组，则同源染色体上相同位置上的等位基因或相同基因应有4个，故B正确。
9． 已知Y染色体上有一个睾丸决定基因，它有决定男性第二性征的作用。甲、乙两病人染色体组成均为44＋XX，却出现了男性的第二性征，经鉴定，其父母均正常，两病人染色体上均含有睾丸决定基因，甲的位于X染色体上，乙的位于常染色体上。甲、乙两病人产生变异的机理分别是 (　　)
A．基因重组、染色体变异
B．基因突变、基因重组
C．染色体变异、基因重组
D．基因重组、基因重组
答案　A
解析　形成精子时，减数第一次分裂前期，同源染色体X、Y上的非姐妹染色单体间进行交叉互换，结果位于Y染色体上的睾丸决定基因被交换到X染色体上，所以染色体组成为44＋XX的人就出现了男性的第二性征，非姐妹染色单体的交叉互换是基因重组的一种，所以甲产生变异的机理是基因重组。而乙是减数分裂过程中Y染色体的部分片段移接到了常染色体上，导致Y染色体上的睾丸决定基因位于常染色体上，所以乙的变异机理是染色体变异中的易位。
10．下列相关叙述正确的是 (　　)
A．马和驴杂交的后代骡高度不育，是单倍体
B．对六倍体普通小麦的花药进行离体培养，长成的植株中的细胞中含三个染色体组，是三倍体
C．单倍体幼苗经秋水仙素处理后得到的植株不一定是纯合的二倍体
D．二倍体番茄和二倍体马铃薯的体细胞融合后形成的杂种植株含两个染色体组
答案　C
解析　骡无繁殖能力，体内有两个染色体组，是二倍体。经花药离体培养而成的个体，其发育的起点是配子而不是受精卵，所以培育成的个体不是三倍体，而是单倍体。单倍体幼苗经秋水仙素处理后可能是纯合的二倍体，也可能是四倍体等。二倍体番茄和二倍体马铃薯的体细胞融合后形成的杂种植株含四个染色体组。
11．下列有关“低温诱导洋葱染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是 (　　)
A．低温会抑制分裂时纺锤体的形成
B．改良苯酚品红染液的作用是固定和染色
C．固定和解离后的漂洗液都是体积分数为95%的酒精
D．在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程
答案　A
解析　低温诱导洋葱染色体数目变化的机理是低温能够抑制分裂时纺锤体的形成，导致染色体数目加倍；改良苯酚品红染液的作用是对染色体进行染色；固定后的漂洗液是体积分数为95%的酒精，解离后的漂洗液是清水，目的是洗去多余的盐酸；经解离后细胞已经死亡，不能观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程。
12．如图为利用纯合高秆(D)抗病(E)小麦和纯合矮秆(d)染病(e)小麦快速培育纯合优良矮秆抗病小麦(ddEE)品种的示意图，下列有关此图的叙述错误的是 (　　)
A．①过程的主要目的是让控制不同优良性状的基因组合到一起
B．②过程中发生了非同源染色体的自由组合
C．③过程依据的主要生物学原理是细胞增殖
D．④过程中要用到一定浓度的秋水仙素溶液
答案　C
解析　③过程为花药离体培养，其依据的原理是细胞的全能性。
13．科学家们用长穗偃麦草(二倍体)与普通小麦(六倍体)杂交培育小麦新品种——小偃麦。相关的实验如下，请回答有关问题：
(1)长穗偃麦草与普通小麦杂交，F1体细胞中的染色体组数为________。长穗偃麦草与 普通小麦杂交所得的F1不育，其原因是_____________________________________，
可用________________处理F1幼苗，获得可育的小偃麦。
(2)小偃麦中有个品种为蓝粒小麦(40W＋2E)，40W表示来自普通小麦的染色体，2E表示携带有控制蓝色色素合成基因的1对长穗偃麦草染色体。若其丢失了长穗偃麦草的一个染色体，则成为蓝粒单体小麦(40W＋1E)，这属于____________变异。为了获得白粒小偃麦(1对长穗偃麦草染色体缺失)，可将蓝粒单体小麦自交，在减数分裂过程中，产生两种配子，其染色体组成分别为____________________________，这两种配子自由结合，产生的后代中白粒小偃麦的染色体组成是____________。
(3)为了确定白粒小偃麦的染色体组成，需要做细胞学实验。取该小偃麦的____________作实验材料，制成临时装片进行观察，其中____________期的细胞染色体最清晰。
答案　(1)4　无同源染色体，不能形成正常的配子(减数分裂时联会紊乱)　秋水仙素　(2)染色体数目　20W和20W＋1E　40W　(3)根尖或芽尖　有丝分裂中
解析　长穗偃麦草为二倍体，普通小麦为六倍体，两者杂交产生的后代的体细胞中染色体组数为1＋3＝4(个)。杂交得到的子一代高度不育，原因是子一代细胞中无同源染色体，无法进行同源染色体联会，不能产生正常的配子。用秋水仙素处理子一代，可使子一代染色体数目加倍，成为可育品种。丢失了长穗偃麦草的一个染色体后成为蓝粒单体小麦，此变异为染色体数目变异。小偃麦根尖和芽尖细胞有丝分裂比较旺盛，故可以选择根尖或芽尖作为观察小偃麦染色体组成的实验材料。有丝分裂中期的染色体形态比较固定，数目比较清晰，此时期是观察染色体形态和数目的最佳时期。
14．家蚕是二倍体生物，含56条染色体，ZZ为雄性，ZW为雌性。幼蚕体色中的有斑纹和无斑纹性状分别由Ⅱ号染色体上的A和a基因控制。雄蚕由于吐丝多、丝的质量好，更受蚕农青睐，但在幼蚕阶段，雌雄不易区分。于是，科学家采用如图所示的方法培育出了“限性斑纹雌蚕”来解决这个问题。请回答：
(1)家蚕的一个染色体组含有________条染色体。
(2)图中变异家蚕的“变异类型”属于染色体变异中的____________。由变异家蚕培育出限性斑纹雌蚕所采用的育种方法是____________。图中的限性斑纹雌蚕的基因型为________。
(3)在生产中，可利用限性斑纹雌蚕和无斑纹雄蚕培育出可根据体色辨别幼蚕性别的后代。请用遗传图解和适当的文字描述选育雄蚕的过程。
答案　(1)28　(2)结构变异　杂交育种　aaZWA
(3)如图
文字说明：后代中有斑纹的均为雌蚕，应淘汰；无斑纹的为雄蚕，应保留。
解析　(1)二倍体家蚕体细胞中有56条染色体，其生殖细胞中有28条染色体，则其一个染色体组含有28条染色体。(2)由图示可知，家蚕的变异属于染色体结构变异中的易位。由变异家蚕培育出限性斑纹雌蚕利用的是杂交育种。图中的限性斑纹雌蚕的基因型是aaZWA。(3)可以用限性斑纹雌蚕和无斑纹雄蚕杂交，其后代中无斑纹的都是雄蚕，有斑纹的都是雌蚕。
15．某同学在做“低温诱导植物染色体数目的变化”实验时，将大蒜根尖随机分为12组，实验处理和结果如下表所示，请回答有关问题。
组别 实验处理及处理时间 染色体数目加倍的细胞所占的百分比(%)
组1 0 ℃ 36小时 0
组2 72小时 0
组3 96小时 0
组4 2 ℃ 36小时 5
组5 72小时 20
组6 96小时 24
组7 4 ℃ 36小时 12
组8 72小时 30
组9 96小时 43
组10 6 ℃ 36小时 0
组11 72小时 0
组12 96小时 0
(1)低温诱导植物染色体数目加倍的原理是低温会使细胞分裂过程中____________的形成受阻，从而使细胞分裂过程中染色体数目加倍而细胞不分裂。低温处理与秋水仙素处理相比，具有________________________等优点。
(2)实验中选择大蒜根尖________区细胞进行观察，效果最佳，原因是此处的细胞分裂比较________，在显微镜下观察，此处细胞的特点表现为____________________。
(3)实验过程中需要用________________对大蒜根尖细胞的染色体进行染色。
(4)由实验结果可知，________________的条件下，加倍效果最为明显。
答案　(1)纺锤体　操作简单、安全无毒　(2)分生　旺盛
呈正方形，排列紧密　(3)碱性染料(或醋酸洋红或龙胆紫)
(4)4 ℃、96小时
解析　(1)低温能够抑制纺锤体的形成，实现染色体数目的加倍；用秋水仙素诱导染色体数目加倍，操作较为烦琐，且秋水仙素有毒，而低温诱导操作简单，安全无毒。(2)植物根尖分生区细胞呈正方形，排列紧密，且分裂较为旺盛，故观察时应选择根尖分生区细胞。(3)染色体可以被碱性染料(如醋酸洋红、龙胆紫等)着色。(4)由表中信息可知，在温度为4 ℃的条件下处理96小时，细胞中染色体数目加倍效果最佳。
16．果蝇的X染色体和Y染色体是一对同源染色体，但其形态、大小却不完全相
同。如图为果蝇X、Y染色体同源和非同源区段的比较图解，其中A与C为
同源区段。请回答下列有关问题：
(1)已知在果蝇的X染色体上有一对基因H、h，分别控制的性状是腿部有斑纹和腿部无斑纹。现有纯种果蝇若干，请通过一次杂交实验，确定H、h基因在X染色体上的位置是A区段还是B区段。
实验步骤：
①选用纯种果蝇作为亲本，雌性亲本表现型为__________，雄性亲本表现型为__________。
②用亲本果蝇进行杂交。
③观察子代果蝇的性状并统计记录结果。
结果分析：若子代雄果蝇表现为____________，则此对基因位于A区段；若子代雄果蝇表现为____________，则此对基因位于B区段。
(2)一野生型雄果蝇与一个白眼(隐性)基因纯合的雌果蝇杂交，子代中发现有一只雌果蝇具有白眼表现型，你如何利用上述果蝇判定这一结果是由一个点突变造成的，还是由缺失突变造成的。(提示：①白眼基因位于B区段，②缺失纯合或异配性别的伴性基因缺失致死)
杂交方法：________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
结果和结论：①___________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)实验步骤：①腿部无斑纹　腿部有斑纹　结果分析：腿部有斑纹　腿部无斑纹
(2)杂交方法：让子代的白眼雌果蝇与野生型父本回交　结果和结论：①若回交后代雌雄比例为1∶1，则由一个点突变造成　②若回交后代雌雄比例为2∶1，则由缺失突变造成
解析　(1)选择雌性亲本表现型为腿部无斑纹、雄性亲本表现型为腿部有斑纹进行杂交，若子代雄果蝇表现为腿部有斑纹，则此对基因位于A区段；若子代雄果蝇表现为腿部无斑纹，则此对基因位于B区段。
(2)如果子代的白眼雌果蝇是由一个点突变造成的，其与野生型父本回交后，后代的雌雄比例为1∶1。如果子代的白眼雌果蝇是由缺失突变造成的，其与野生型父本回交后，后代雌果蝇都会得到父本正常的X染色体，不会出现缺失致死现象，后代雄果蝇中有一半含发生缺失突变的X染色体，表现缺失致死现象，最终导致雌雄比例为2∶1。
教师备课资源
1． 单倍体、二倍体、多倍体的比较
二倍体 多倍体 单倍体
概念 由受精卵发育而成的体细胞中含2个染色体组的个体 由受精卵发育而成的体细胞中含3个或3个以上染色体组的个体 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
染色体组 2个 3个或3个以上 不确定(是正常体细胞染色体组数的一半)，1至多个
发育起点 受精卵 受精卵 配子
自然成因 正常有性生殖 未减数的配子受精，合子染色体数目加倍 单性生殖(孤雌生殖或孤雄生殖)
形成过程
植株特点 正常 果实、种子较大，生长发育延迟，结实率低 植株弱小，高度不育
举例 几乎全部动物、过半数高等植物 香蕉、马铃薯、普通小麦、八倍体“小黑麦” 雄蜂，玉米、小麦的单倍体
2． 无子西瓜培育过程中果实各部分染色体分析
　　　　　 果实类型比较项目 第一年所结果实 第二年所结果实
果实位置 四倍体植株上 三倍体植株上
果皮染色体组数 4 3
种皮染色体组数 4 3
种子中染色体组数 3 无
3． 无子西瓜和无子番茄辨析
比较项目 无子西瓜 无子番茄
培育原理 染色体变异 生长素促进果实发育
无子原因 三倍体植物在减数分裂中同源染色体联会紊乱，不能形成正常的配子而无子 未受粉，胚珠内的卵细胞没有经过受精，所以果实中没有形成种子
无子性状能否遗传 能，结无子西瓜的植株经植物组织培养后，所结西瓜仍是无子 不能，结无子番茄的植株经植物组织培养后，所结番茄有子
所用试剂 秋水仙素 生长素
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第4讲　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.实验：观察DNA、RNA在细胞中的分布。
一、核酸的结构、功能和分布
1．核酸的结构
(1)化学元素：C、H、O、N、P。
(2)单体——核苷酸。
①填写单体的组成成分：a.磷酸；b.五碳糖；c.含氮碱基。
②填写有关组成成分的种类：b.2种；c.5种。
③单体的种类
(3)比较DNA和RNA在组成上的区别：①DNA特有的结构：脱氧核糖、胸腺嘧啶(T)；②RNA特有的结构：核糖、尿嘧啶(U)。
2．核酸的功能
(1)细胞内携带遗传信息的物质。
(2)在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
[巧记]　DNA组成结构的“五、四、三、二、一”
五：五种元素；四：四种单体；三：三种小分子；二：二条脱氧核苷酸长链；一：一种双螺旋结构。
二、细胞中的糖类
1．化学组成与种类
2．功能
(1)组成生物的重要成分。
(2)生物体的主要能源物质。
[判一判]
1．所有糖都有甜味 (　×　)
2．所有糖都是能源物质 (　×　)
提示　并非所有的糖都是能源物质，如核糖、纤维素不提供能量。
3．所有糖都必须经消化后才能吸收 (　×　)
4．所有糖都可以用斐林试剂鉴定 (　×　)
提示　斐林试剂只能鉴定可溶性还原糖，而淀粉、蔗糖均为非还原糖，不能用斐林试剂鉴定。
5．各种生物的细胞壁都是由纤维素参与构成的 (　×　)
提示　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。
三、细胞中的脂质
[连一连]
[判一判]
1．所有的激素都是蛋白质 (　×　)
2．脂肪、磷脂、胆固醇都可参与膜结构的组成 (　×　)
考点一　透视核酸的结构层次
1．完善核酸结构层次的相关名称
2．不同生物的核酸、核苷酸及碱基的情况
生物类别 核酸 核苷酸 碱基 遗传物质 举例
原核生物和真核生物 含有DNA和RNA两种核酸 8 5 DNA 细菌、人等
病毒 只含DNA 4 4 DNA 噬菌体
只含RNA 4 4 RNA 烟草花叶病毒
易错警示　核苷酸、DNA、RNA和ATP中“A”的含义辨析
(1)核苷酸分子中的A是腺嘌呤。
(2)DNA和RNA中的A是腺嘌呤脱氧核苷酸和腺嘌呤核糖核苷酸。
(3)ATP中的A是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成。
1.如图所示，a、b和c构成了化合物m。下列叙述正确的是(　　)
A．若c为腺嘌呤，则m为腺嘌呤脱氧核苷酸
B．禽流感病原体和幽门螺杆菌体内的m都为4种
C．ATP脱去两个磷酸基团，可形成m中的一种
D．b和c交替连接，构成遗传物质的基本骨架
答案　C
解析　若c为腺嘌呤，则m为腺嘌呤脱氧核苷酸或腺嘌呤核糖核苷酸；禽流感病原体是禽流感病毒，其为RNA病毒，故体内的m为4种，而幽门螺杆菌是原核生物，含有DNA和RNA，故体内的m为8种；ATP脱去两个磷酸基团变为腺嘌呤核糖核苷酸，它是m中的一种；图中的a和b交替连接，构成遗传物质的基本骨架。
2．细胞内的生物大分子是由单体相互结合形成的多聚体。图中甲、乙、丙为细胞内重要的三种多聚体，a和b为其单体。请结合此图，判断相关叙述中正确的是(　　)
A．在人体细胞内，a共有4种
B．ATP是由a连接两个高能磷酸键形成的
C．b可与双缩脲试剂发生紫色反应
D．在某人的神经细胞和肝细胞中，甲一般相同，乙、丙一般不相同
答案　D
解析　T2噬菌体为DNA病毒，主要成分是DNA和蛋白质；甲流病毒为RNA病毒，主要成分是RNA和蛋白质。由此可知，甲为DNA，乙为RNA，丙为蛋白质，相应的a为核苷酸，b为氨基酸。人体细胞内a共有8种；ATP为三磷酸腺苷，断裂两个高能磷酸键后为一磷酸腺苷，即腺嘌呤核糖核苷酸，而a是核苷酸，包括脱氧核苷酸和核糖核苷酸；蛋白质或多肽因为有肽键，可与双缩脲试剂发生紫色反应，而氨基酸不能发生紫色反应。
碱基种类与核苷酸种类的关系
1．只有DNA或RNA的生物——病毒
4种碱基＋1种磷酸＋1种五碳糖
　
2．同时含有DNA和RNA的生物——所有真核生物和原核生物
考点二　蛋白质与核酸之间的联系
1．区别下表中的蛋白质与核酸
蛋白质 核酸
元素组成 至少含C、H、O、N C、H、O、N、P
基本单位 氨基酸 核苷酸
连接方式
合成场所 核糖体 细胞核(主要)、线粒体、叶绿体
结构多样性的原因 ①氨基酸种类不同；②氨基酸数目成百上千；③氨基酸排列顺序千变万化；④肽链的盘曲、折叠方式及其形成的蛋白质空间结构千差万别 ①核苷酸数量不同；②核苷酸排列顺序多样
功能 ①构成细胞和生物体；②催化；③调节；④运输；⑤免疫；⑥信息传递 ①生物的遗传物质；②参与信息传递和表达；③产生可遗传的变异
2.完善蛋白质与核酸之间的关系
(1)核酸控制蛋白质的合成
(2)DNA多样性蛋白质多样性生物多样性
易错警示　有关细胞多样性和物种特异性的辨析
(1)细胞多样性的原因分析
不同生物细胞多样性的根本原因是DNA分子的多样性；而同一生物细胞多样性的根本原因是基因的选择性表达(转录形成的mRNA不同)。上述两种情况下细胞多样性的直接原因均是蛋白质分子的多样性。
(2)物质分子与物种特异性之间的关系辨析
蛋白质、核酸的结构及种类具有物种特异性，因而可以从分子水平上，通过分析不同物种的核酸和蛋白质来区分或判断不同物种间的亲缘关系，也可用于刑事案件的侦破或亲子鉴定，但生物体内的水、无机盐、糖类、脂质、氨基酸等则不具有物种特异性。
3．如图是人体细胞中三种重要的大分子有机物B、G、E的元素组成、基本单位及相互关系图。下列关于此图的叙述，不正确的是 (　　)
A．E→G发生的主要场所是细胞核，G→B发生的场所是核糖体
B．B的功能多样性只与b的种类、数目和排列顺序有关
C．E中e的排列顺序决定了B中b的排列顺序
D．元素X是N，元素Y是N和P
答案　B
解析　从图中分子之间的关系可知，G的组成元素是C、H、O、N、P，它又是生物大分子，因此可能是某种核酸，E通过控制G合成实现对B合成的控制，由此可推断E是DNA，G是mRNA，B是蛋白质。E→G为转录过程，主要发生在细胞核中，G→B是翻译过程，发生在核糖体中；B的功能多样性取决于它结构的多样性，除与氨基酸(b)的种类、数目和排列顺序有关外，还与蛋白质的空间结构有关；DNA分子上的脱氧核苷酸(e)的排列顺序代表遗传信息，它决定着蛋白质上氨基酸的排列顺序；氨基酸一般由C、H、O、N 4种元素组成，因此元素X为氮元素，脱氧核苷酸由C、H、O、N、P组成，因此元素Y是N和P。
4．如图表示人体细胞内的几种重要化合物A、B、C的化学组成及它们之间的关系。下列相关说法中，不正确的是 (　　)
A．A和B是染色体的主要成分
B．过程1、2、4都有水的产生
C．密码子存在于B和C中
D．过程3、4进行的场所和所利用的酶不同
答案　C
解析　从两个方面判断图解中的分子种类：一是分子本身的元素组成；二是分子间的内在联系。小分子a的组成元素是C、H、O、N，由此可以初步判断其为氨基酸，小分子b的组成元素是C、H、O、N、P，由此可以初步判断其为核苷酸。再根据A、B、C三种大分子物质的相互关系图解，联想到转录和翻译过程，B→C→A为基因表达过程，C为mRNA，这样就可以判断A是蛋白质，B是DNA。由a合成A以及由b合成B的过程中有水的产生；C→A是翻译过程，涉及氨基酸的脱水缩合，也有水的产生。B→C是转录过程，主要在细胞核中进行，C→A是翻译过程，在核糖体上进行，转录和翻译所利用的酶不同。mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻碱基叫做一个密码子，所以C项错误。
解答蛋白质和核酸相结合试题的技巧案例
解答与此有关的题目时，只要能将物质和过程判断准确，一般不会失分。
单体a是脱氧核苷酸，单体b是核糖核苷酸，单体c是氨基酸，A是DNA，B是RNA，C是蛋白质。
考点三　糖类与脂质的比较分析
名称项目　　 糖类 脂质
合成部位 细胞器：叶绿体、高尔基体，器官：肝脏和肌肉 主要是内质网
与能量的关系 主要的能源物质。动物细胞中的糖原、植物细胞中的淀粉是重要的储能物质 脂肪是细胞内良好的储能物质
与细胞膜的关系 糖被的重要组成成分 磷脂是构成细胞膜的基本支架，胆固醇是动物细胞膜的重要成分
易错警示　对糖类、脂肪功能的理解分析
(1)糖类功能的全面理解
①糖类是生物体的主要能源物质
a．糖类是生物体进行生命活动的主要能源物质(70%)；b.淀粉和糖原分别是植物、动物细胞内的储能物质，而纤维素为结构物质，非储能物质。
②糖类是细胞和生物体的重要结构成分
a．五碳糖是构成核酸的主要成分；b.纤维素和果胶是植物细胞壁的主要成分；c.细菌的细胞壁主要由肽聚糖组成。
③糖类是细胞通讯、识别作用的基础，也是细胞膜的成分，如在细胞膜上糖类常与蛋白质结合在一起构成糖蛋白。
(2)脂肪是细胞内良好的储能物质的原因
相对于糖类、蛋白质，脂肪中C、H的比例高，而O比例小，故在氧化分解时，单位质量的脂肪较糖类、蛋白质消耗的氧气多，产生的水多，产生的能量也多。
5．下列关于组成细胞的化合物的叙述，正确的是 (　　)
A．胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分之一
B．蔗糖和麦芽糖水解的产物都是葡萄糖
C．脂肪和纤维素都是生物体内的能源物质
D．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
答案　A
解析　蔗糖的水解产物是葡萄糖和果糖，故B错误；纤维素是构成细胞壁的重要成分，不能被氧化供能，故C错误；组成蛋白质的肽链结构改变时，蛋白质的空间结构将发生改变，其功能会发生改变，故D错误。
6．下列关于组成细胞的化合物的叙述，正确的是 (　　)
A．核酸、脂肪含有C、H、O、N等元素
B．磷脂是动植物细胞必不可少的脂质
C．植物细胞中主要的二糖是乳糖和麦芽糖
D．淀粉和蔗糖彻底水解得到的单糖都是葡萄糖
答案　B
解析　脂肪不含N，故A错误；磷脂是构成细胞膜等生物膜的重要成分，动植物细胞必然含有，故B正确；乳糖是动物细胞特有的二糖，植物细胞内主要的二糖是蔗糖和麦芽糖，故C错误；蔗糖水解得到的是葡萄糖和果糖，故D错误。
细胞内的能源物质种类及其分解放能情况
1．主要能源物质：糖类。
2．主要储能物质：脂肪。除此之外，动物细胞中的糖原和植物细胞中的淀粉也是重要的储能物质。
3．直接能源物质：ATP。糖类、脂肪、蛋白质中的能量只有转移到ATP中，才能被生命活动利用。
4．细胞中的能源物质为糖类、脂肪、蛋白质，三者供能顺序是：糖类→脂肪→蛋白质。糖类是主要的能源物质；当外界摄入能量不足时(如饥饿)，由脂肪分解供能；蛋白质作为生物体重要的结构物质，一般不提供能量，但在营养不良、疾病、衰老等状态下也可分解提供能量。
5．能源物质为生命活动供能的过程
实验三　观察DNA和RNA在细胞中的分布
　完善该实验的原理、步骤和结论
易错警示　观察DNA和RNA在细胞分布实验中的4个注意问题
(1)选材：口腔上皮细胞、无色的洋葱鳞片叶内表皮细胞，不能用紫色洋葱表皮细胞或叶肉细胞，以防止颜色的干扰。
(2)缓水流冲洗目的：防止载玻片上的细胞被冲走。
(3)几种试剂在实验中的作用
①0.9%的NaCl溶液(生理盐水)：保持口腔上皮细胞正常形态。
②8%的盐酸：a.改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞；b.使染色质中DNA与蛋白质分离，有利于DNA与染色剂结合。
③蒸馏水：a.配制染色剂；b.冲洗载玻片。
④吡罗红甲基绿染液：混合使用，且现用现配。
(4)DNA和RNA在细胞核和细胞质中均有分布，只是量的不同，故结论中强调“主要”而不能说“只”存在于细胞核或细胞质中。
7．下列关于“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的说法，正确的是 (　　)
A．甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，实验中应分别加入甲基绿和吡罗红
B．盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞
C．该实验用口腔上皮细胞而不用叶肉细胞，是因为叶肉细胞不含RNA
D．盐酸有利于染色质中DNA与蛋白质分开，不利于DNA与染色剂结合
答案　B
解析　实验中加入质量分数为8%的盐酸的重要作用：一是改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞；二是使染色质中的DNA与蛋白质分离，有利于染色，故B正确、D错误；甲基绿和吡罗红对DNA和RNA的亲和力不同，实验中应配成吡罗红甲基绿染色剂，故A错误；叶肉细胞中含有叶绿体，绿色会干扰实验结果，因此不用叶肉细胞作实验材料，故C错误。
8．下列关于“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验的叙述，不正确的是 (　　)
A．利用紫色的洋葱鳞片叶表皮细胞做实验材料时，可以观察到红色区域较大，主要位于细胞质中
B．含RNA的区域被吡罗红染色剂染成红色
C．实验过程中，需要先在低倍显微镜下选择染色均匀且色泽浅的区域移至视野中央
D．质量分数为8%的盐酸有利于染色质中DNA与蛋白质分离
答案　A
解析　紫色洋葱鳞片叶表皮细胞不宜做该实验的实验材料，因为紫色的液泡会干扰对红色细胞质的观察；RNA主要分布于细胞质中，DNA可被甲基绿染色剂染成绿色，RNA可被吡罗红染色剂染成红色；实验过程中，需要先在低倍显微镜下选择染色均匀且色泽浅的区域移至视野中央；盐酸可改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，同时又有利于染色质中DNA与蛋白质分离。
[互动探究]　(1)本题如改成洋葱鳞片叶内表皮细胞作为实验材料，实验能否成功？(2)实验中使用质量分数为8%的盐酸除了有利于染色质中DNA与蛋白质分离，还有什么重要作用？
提示　(1)能　(2)可改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞
教材实验再现题的解题技巧
教材实验在复习中不仅要注意对实验技术的掌握，对实验原理、实验流程、实验现象、实验结论等内容的分析、归纳与总结，而且要站在全新的、应用的角度去重新分析已做过的每一个实验，从中提取出真正要掌握的最重要的内容，主要包括两部分：一是每个实验的设计思路，做到触类旁通、能力迁移；二是每个实验中最基本的实验方法和技术(如显微镜的使用、徒手切片、临时装片的制作、研磨、过滤、细菌培养等)。
题组一　核酸的结构与功能
1．(2011·海南卷，16)关于核酸的叙述，正确的是 (　　)
A．只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质
B．DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的
C．分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同
D．用甲基绿和吡罗红混合染色SARS病毒可观察到DNA和RNA的分布
答案　B
解析　没有细胞结构的病毒，其内的核酸也是携带遗传信息的物质；DNA分子中两条脱氧核苷酸单链之间的碱基对是由氢键连接而成的；分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子中碱基的排列顺序不一定相同，所以其携带的遗传信息也不一定相同；病毒体内只含一种核酸(DNA或RNA)，所以用甲基绿和吡罗红混合染色，不能观察到DNA和RNA的分布。
2．(2010·江苏卷，1)下列关于核酸的叙述中，正确的是 (　　)
A．DNA和RNA中的五碳糖相同
B．组成DNA与ATP的元素种类不同
C．T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中
D．双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数
答案　D
解析　DNA含的五碳糖是脱氧核糖，RNA含的五碳糖是核糖；组成DNA与ATP的元素种类都是C、H、O、N、P；T2噬菌体的遗传信息贮存在DNA中；DNA中A与T配对、G与C配对，故双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数。
题组二　糖类、脂质的比较
3．(2012·上海卷，2)如果图1表示纤维素的结构组成方式，那么符合图2所示结构组成方式的是 (　　)
①核酸　②多肽　③淀粉
A．①② B．②③ C．①③ D．①②③
答案　A
解析　图1表示由相同的单体构成的生物大分子，图2表示由不同的单体构成的生物大分子。纤维素和淀粉都是由葡萄糖聚合形成的，只有一种单体，可用图1表示；而核酸是由四种不同的核苷酸连接而成的，可以用图2表示；多肽是由不同种类的氨基酸脱水缩合形成的，也可用图2表示。
4．判断下列说法的正误：
(1)构成纤维素的单体是葡萄糖和果糖(2010·海南，1C) (　　)
(2)葡萄糖和麦芽糖可被水解，蔗糖和乳糖水解的产物都是葡萄糖(2010·海南，1B和2009·江苏，1C) (　　)
(3)葡萄糖和果糖分子均有还原性(2010·海南，1A) (　　)
(4)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(2009·福建，4D) (　　)
(5)脂质具有的生物学功能有构成生物膜、调节生理代谢和储存能量(2009·广东，21ABC) (　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√
题组三　有机分子的检测
5．(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
答案　C
解析　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。
6．(经典高考题)从细胞膜上提取了某种成分，用非酶法处理后，加入双缩脲试剂出现紫色；若加入斐林或班氏试剂并加热，出现砖红色。该成分是 (　　)
A．糖脂 B．磷脂
C．糖蛋白 D．脂蛋白
答案　C
解析　由三大类有机物的鉴定实验可知，蛋白质可与双缩脲试剂发生紫色反应，葡萄糖可与斐林试剂作用产生砖红色沉淀，因此该成分中同时含有糖类和蛋白质，即该成分为糖蛋白。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
核酸及相关问题 1、2、3、4
细胞中的糖类与脂质 6、7、8、14
观察DNA和RNA在细胞中的分布 5
有机分子综合 9、10、11、12、13、15
1.如图为核苷酸的模式图，下列相关说法正确的是 (　　)
A．DNA与RNA在核苷酸上的不同之处表现在①和②两方面上
B．如果要构成ATP，只要在①位置上加上2个磷酸基团即可
C．③在病毒中共有4种，在人体中共有8种
D．植物体内的③有5种，②有2种
答案　D
解析　①是磷酸基团，②是五碳糖(有脱氧核糖和核糖2种)，③是含氮碱基(共有A、G、C、T、U 5种)。DNA与RNA在核苷酸上的不同，一方面是②的种类不同，即脱氧核苷酸中的②是脱氧核糖，核糖核苷酸中的②是核糖；另一方面是③的种类不同，脱氧核苷酸中的③有A、T、G、C 4种，核糖核苷酸中的③有A、U、G、C 4种。要构成三磷酸腺苷，不仅要在①位置上加上2个磷酸基团，而且②必须是核糖，③必须是腺嘌呤。
2．下列关于脱氧核糖核苷酸各成分间连接关系的选项中，正确的是 (　　)
A．磷酸—脱氧核糖—含氮碱基
B．脱氧核糖—磷酸—含氮碱基
C．磷酸—含氮碱基—脱氧核糖
D．磷酸—核糖—含氮碱基
答案　A
解析　脱氧核苷酸由磷酸—脱氧核糖—含氮碱基组成，磷酸与含氮碱基不相连，它们都连在脱氧核糖上。
3.如图为某核苷酸长链的示意图，下列相关叙述中，错误的是(　　)
A．图中所示为脱氧核苷酸长链
B．2为脱氧核糖
C．4为胞嘧啶脱氧核苷酸
D．5只能在细胞核中找到
答案　D
解析　根据碱基种类可以判断，该核苷酸长链为脱氧核苷酸(含胸腺嘧啶T)长链。所以，2为脱氧核糖，4为胞嘧啶脱氧核苷酸。5(脱氧核苷酸长链)主要位于细胞核中，但在细胞质中也能找到，所以选D。
4．下列对蛋白质和核酸的关系的描述中，错误的是 (　　)
A．生物体内蛋白质的分子结构最终都是由DNA分子决定的
B．基因中的遗传信息通过mRNA传递到蛋白质，遗传信息可以通过蛋白质中氨基
酸的排列顺序得到表达
C．蛋白质的空间结构具有多样性，而DNA的空间结构没有多样性
D．真核细胞中，DNA的复制和转录主要在细胞核中完成，而蛋白质的合成均在细胞质中完成
答案　A
解析　蛋白质的合成是由遗传物质决定的，某些生物的遗传物质不是DNA，因此，蛋白质的分子结构不是都由DNA分子决定的，故A错误；基因在表达的过程中，遗传信息通过mRNA传递到蛋白质，由蛋白质中氨基酸的排列顺序来表达，故B正确；DNA的空间结构都是规则的双螺旋结构，故C正确；真核细胞的DNA主要分布在细胞核中，复制和转录主要在细胞核内进行，蛋白质的合成在细胞质中的核糖体上完成，故D正确。
5．若要观察DNA和RNA在细胞中的分布，下列四组材料或用具中全部需要用到的一组是 (　　)
A．显微镜、盐酸和蒸馏水
B．吡罗红甲基绿染色剂和蔗糖溶液
C．口腔上皮细胞、盐酸和龙胆紫
D．健那绿、酒精灯和生理盐水
答案　A
解析　在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”的实验中，不需要蔗糖溶液、龙胆紫和健那绿。
6．淀粉→麦芽糖→葡萄糖→糖原，表示某生物体内糖类的转化过程，则下列说法中正确的是 (　　)
A．此生物一定是动物，因为能将淀粉转化为糖原
B．上述关于糖的转化不可能发生在同一生物体内
C．此生物一定是植物，因为它能利用淀粉和麦芽糖
D．淀粉和糖原都是动物细胞储存能量的多糖
答案　A
解析　能够合成糖原是动物细胞的特征，故A正确；在动物细胞中可以发生上述转化，故B错误；动物细胞也可利用淀粉和麦芽糖，故C错误；淀粉是植物细胞储存能量的多糖，故D错误。
7．下面是关于脂质的叙述，正确的是 (　　)
A．磷脂由C、H、O三种元素组成，是构成膜的主要成分
B．性激素的化学本质是蛋白质，对维持生物体的生殖过程起着重要的调节作用
C．脂肪只存在于动物的脂肪细胞中，而其他部位和植物细胞中没有
D．企鹅体内的脂肪有减少热量散失、维持体温恒定的作用
答案　D
解析　磷脂应含有P；性激素的化学本质是固醇；在动物的一般组织中都有脂肪的分布，此外，脂肪也可以分布在植物细胞中；脂肪是生物体的储能物质，同时还可以起到保温的作用。
8．糖类和脂质是细胞中两种重要的有机物，下列相关叙述错误的是 (　　)
A．细胞膜上的脂质包括磷脂、胆固醇等
B．糖类中的淀粉、纤维素和糖原都完全由葡萄糖缩合而成
C．淀粉和脂肪水解的终产物是二氧化碳和水
D．质量相同的糖类和脂肪被彻底分解时，糖类耗氧少
答案　C
解析　细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，胆固醇也是细胞膜的重要成分；葡萄糖是淀粉、纤维素和糖原的单体；淀粉水解的终产物是葡萄糖，脂肪水解的终产物是甘油和脂肪酸；因脂肪中C、H的比例比糖类中的高，故质量相同的糖类和脂肪氧化分解时脂肪的耗氧量多，产能也多。
9．下列关于生物体内化合物的说法，正确的是 (　　)
A．蛋白质通过主动运输进入细胞
B．脱氧核糖是构成RNA的重要成分
C．脂肪既能储存能量、又能起保温作用
D．tRNA、抗体、激素在发挥作用后均失活
答案　C
解析　蛋白质是大分子物质，通过胞吞作用进入细胞。脱氧核糖是构成DNA的重要成分。tRNA发挥作用后，还可以继续转运其他氨基酸。
10．多糖、蛋白质、核酸等生物大分子，都是由许多基本组成单位(即单体)连接而成的，因而，被称为单体的多聚体。下列有关单体与多聚体的叙述中，错误的是(　　)
A．单体连接成多聚体都需要消耗ATP
B．单体进入细胞的方式都是被动运输
C．有的多聚体在细胞识别中起信息传递作用
D．有的多聚体在细胞增殖时平均分配到两个子细胞中
答案　B
解析　物质的合成需要消耗ATP；单体进入细胞的方式不一定都是被动运输，如氨基酸进入细胞的方式是主动运输；一些蛋白质类激素、细胞膜上的糖蛋白等在细胞识别中起信息传递作用；多聚体DNA在细胞增殖时复制后平均分配到两个子细胞中。
11．如图表示细胞内某些有机物的元素组成、单体及功能关系，其中A、B代表某些元素，X、Y、Z、P代表单体，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表由单体形成的多聚体，下列相关叙述错误的是 (　　)
A．A和B所代表的元素中存在相同的种类，如N
B．P在生物体内约有20种，可以用双缩脲试剂鉴定
C．Ⅰ可以代表糖类，也可以代表脂肪
D．Y物质中的单糖是脱氧核糖，Ⅳ的多样性由Ⅱ决定
答案　B
解析　图中A代表的元素是N、P，B代表的元素是N，因此，A、B中都含有N；图中P为氨基酸，氨基酸不能用双缩脲试剂鉴定；糖类和脂肪都只含C、H、O三种元素且都是能源物质；图中Ⅳ为蛋白质，Ⅱ为DNA，Y是脱氧核苷酸，Y中含有脱氧核糖，Ⅳ(蛋白质)的多样性是由Ⅱ(DNA)的多样性决定的。
12．根据下列概念图做出的判断，正确的是 (　　)
　
A．若甲图中a和b分别代表酵母菌和蓝藻，d可以代表原核生物
B．乙图能体现酶(c)、蛋白质(a)和固醇物质(b)的关系
C．丙图表示糖类(a)和糖原(b)的关系
D．丁图可体现出细胞(c)、核糖体(a)和线粒体(b)的关系
答案　D
解析　酵母菌为真核生物，蓝藻为原核生物，所以甲图中d不可能为原核生物；蛋白质不全为酶；糖类包括糖原。
13．如图所示为构成细胞的元素及化合物，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____________，检验物质a的常用试剂是______________________。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，并且是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__________。若某种B分子含有2条直链肽链，由18个b分子(平均相对分子质量为128)组成，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__________、维生素D都属于固醇类物质。
答案　(1)葡萄糖　斐林试剂　糖原　脂肪　(2)氨基酸　2 016　(3)4　含氮碱基　(4)雄性激素　胆固醇
解析　从图中信息“植物细胞内特有的储能物质”可判断A为淀粉，进而判断a为葡萄糖；从“核糖体的主要成分”这一信息及元素组成可判断B是蛋白质、C是核糖核酸，b是氨基酸、c是核糖核苷酸；从“促进生殖器官发育……”这一信息可判断d是雄性激素。葡萄糖是还原糖，可用斐林试剂进行检验。动物细胞内与淀粉作用相似的物质是糖原。动植物体内都有的储能物质为脂肪。由18个氨基酸形成的2条多肽链构成的蛋白质，其相对分子质量为18×128－(18－2)×18＝2 016。人体内共有4种核糖核苷酸，种类由含氮碱基决定。固醇类物质包括性激素、胆固醇和维生素D等。
14．糖既是生物体进行生命活动的主要能源物质，也是细胞结构的重要成分。
(1)细胞核内作为染色体组成成分的单糖主要是____________________。
(2)细胞呼吸最常用的糖是________，这种物质被彻底氧化分解的主要场所是________，这种物质最初产生于植物细胞的________(细胞器)。
(3)存在于细胞膜上的糖蛋白具有保护、润滑和参与________________的作用。
(4)植物细胞壁的主要成分之一____________________是一种多糖。人体细胞中也贮存着多糖，这些多糖的主要贮存部位是________________。
答案　(1)脱氧核糖　(2)葡萄糖　线粒体　叶绿体　
(3)细胞识别　(4)纤维素　肝脏和肌肉
解析　(1)染色体主要由DNA和蛋白质构成，脱氧核糖是构成DNA的单糖。(2)葡萄糖被彻底氧化分解的主要场所是线粒体，植物通过叶绿体进行光合作用，把CO2和H2O转变成葡萄糖等有机物。(3)细胞膜上的糖蛋白具有保护、润滑和参与细胞识别等作用。(4)纤维素是构成细胞壁的主要成分之一。在人体中，贮存在肝脏中的糖原叫肝糖原，贮存在肌肉中的糖原叫肌糖原。
15．某科研人员对玉米组织、小白鼠组织、T2噬菌体(一种病毒，含有蛋白质和另外一种物质)、乳酸菌等样品进行化学成分分析，结果忘记了贴标签，请你帮他判断：
(1)含有水、DNA、RNA、糖原和蛋白质等成分的生物是______________________。
(2)含有染色体的生物是____________、____________。
(3)含有水、DNA、RNA、蛋白质和细胞壁等成分或结构的生物是____________________、____________________。
(4)没有细胞结构的生物是____________________；没有以核膜为界限的细胞核的生物是__________________，它属于____________________生物。
(5)含有水、DNA、RNA、纤维素和蛋白质等成分的生物是____________________。
(6)从上述分析可以看出，生物中都含有________________和________________两种成分。
答案　(1)小白鼠　(2)玉米　小白鼠　(3)乳酸菌　玉米
(4)T2噬菌体　乳酸菌　原核　(5)玉米　(6)蛋白质　核酸
解析　具有细胞结构的生物都含有DNA和RNA，但只有动物细胞中才含有糖原，因为糖原是动物细胞内的能源物质，故具有“(1)”特征的生物一定是小白鼠。真核细胞在有丝分裂(或减数分裂)时出现染色体，故具有“(2)”特征的生物是玉米和小白鼠。细菌和植物具有细胞壁，故具有“(3)”特征的生物是乳酸菌和玉米。“(4)”没有细胞结构的生物是病毒，即T2噬菌体；没有以核膜为界限的细胞核的生物是原核生物，即乳酸菌。植物细胞壁中含有纤维素，故具有“(5)”特征的生物是玉米。“(6)”从以上分析可以看出，题干中提到的生物都含有蛋白质和核酸两种成分。
教师备课资源(教师用书独具)
1．核酸分子组成“2、5、8”
“2、5、8”即构成核酸的糖类有2种：核糖和脱氧核糖；碱基有5种：腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)、尿嘧啶(U)；核苷酸有8种：核糖核苷酸4种和脱氧核苷酸4种。
2．蛋白质与核酸的关系
3．DNA、RNA、蛋白质的水解产物和代谢终产物的比较
项目 DNA RNA 蛋白质
基本单位 脱氧核苷酸 核糖核苷酸 氨基酸
初步水解产物 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 多肽
彻底水解产物 脱氧核糖、含氮碱基和磷酸 核糖、含氮碱基和磷酸 氨基酸
代谢终产物 CO2、H2O、尿素和磷酸盐等 CO2、H2O和尿素
特别提醒　所有有机物均含C、H、O，代谢终产物均有CO2和H2O。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第34讲　生态系统的能量流动和物质循环
[考纲要求]　生态系统中的物质循环和能量流动的基本规律及其应用(Ⅱ)。
一、能量流动的过程
1． 概念理解
—
　
—
　
—太阳能→有机物中的化学能→热能
　
—
2． 过程图解
[判一判]
1． 生态系统的能量流动指能量的输入和散失过程 (　×　)
提示　还包括传递和转化过程。
2． 流经生态系统的总能量是照射在生产者上的太阳能 (　×　)
提示　是生产者固定的太阳能或化学能。
3． 散失的热能可以被生产者固定再次进入生态系统 (　×　)
提示　生产者只能利用太阳能或化学能(化能合成作用)，不能利用热能。
4． 流经第二营养级的总能量指次级消费者摄入到体内的能量 (　×　)
提示　初级消费者同化的能量。
二、能量流动的特点及意义
1． 能量传递效率：是指相邻两个营养级之间同化量的比值。
2． 能量流动的特点：单向流动、逐级递减。
3． 研究意义
(1)帮助人们科学规划、设计人工生态系统，使能量得到最有效的利用。
(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。
[解惑]　相邻两营养级之间能量传递效率只有10%～20%，因此食物链中营养级一般不超过4～5个。
[判一判]
1． 相邻两个营养级的能量传递效率不会小于10%，也不会大于20% (　×　)
2． 能量金字塔可以出现倒置现象 (　×　)
3． 研究能量流动，可合理设计人工生态系统，提高能量的传递效率 (　×　)
三、物质循环
1． 概念
(1)物质：组成生物体的化学元素，如C、H、O、N、P、S等。
(2)循环范围：生物群落和无机环境之间。
(3)循环特点：具有全球性。
2． 碳循环
(1)循环形式
①无机环境与生物群落之间：CO2。
②生物群落内：以有机物形式沿食物链和食物网传递。
(2)图解
[解惑]　生态系统物质循环的物质是指组成生物体的基本元素，而非其组成的化合物；在循环过程中伴随着复杂的物质和能量的转化。
考点一　分析生态系统的能量流动
1． 观察下面的能量流动过程图解，回答相关问题。
(1)能量的太阳能。
(2)起点：从生产者固定太阳能开始。
(3)流经生态系统的总能量：生产者通过光合作用所固定的全部太阳能。
(4)渠道：食物链和食物网。
(5)能量转化：太阳能→有机物中的化学能→热能(最终散失)。
(6)流动形式：有机物中的化学能。
(7)散失途径：呼吸作用，包括各个营养级自身的呼吸消耗以及分解者的呼吸作用。
(8)能量散失的形式：以热能形式散失。
2． 观察下图能量在营养级之间流动过程图解，回答相关问题。
(1)摄入量、同化量、粪便量三者之间的关系是摄入量＝同化量＋粪便量。
(2)在各营养级中，能量的三个去路：①通过呼吸作用以热能的形式散失；②被下一营养级生物利用；③被分解者利用。
(3)概括能量流动的特点
①单向流动：能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级。
②逐级递减：相邻两个营养级的能量传递效率约为10%～20%。
3． 写出能量传递效率的计算公式
相邻两个营养级的传递效率＝×100%。
易错警示　能量流动中的2个“比较”
(1)生态系统中同化量和摄入量的比较
同化量为每一营养级通过摄食并转化成自身有机物的能量，摄入量是消费者摄入的能量，同化量＝摄入量－粪便量。消费者产生的粪便中的能量，不属于该营养级同化的能量，它实际上与上一营养级的遗体、残骸一样，属于未被利用的那部分能量。
(2)能量传递效率与能量利用效率的比较
能量传递效率：能量在沿食物链流动的过程中，逐级减少，若以“营养级”为单位，能量在相邻两个营养级之间的传递效率约为10%～20%。其计算公式为能量传递效率＝(下一营养级同化量/上一营养级同化量)×100%。
能量利用效率：通常考虑的是流入人体中的能量占生产者能量的比值，或流入最高营养级的能量占生产者能量的比值，或考虑分解者的参与，以实现能量的多级利用。在一个生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中消耗的能量就越多，因此食物链越短，能量利用效率越高；同时，生态系统中生物种类越多，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越强，能量利用效率越高。
1． 如图为某生态系统中能量流动图解部分示意图，①②③④各代表一定的能量值，下列各项中正确的是 (　　)
A．①表示流经该生态系统内部的总能量
B．一般情况下，次级消费者增加1 kg，生产者至少增加100 kg
C．生物与生物之间的捕食关系一般不可逆转，所以能量流动具有单向性
D．从能量关系看②≥③＋④
答案　C
解析　①仅仅是流经该生态系统内部总能量的一部分；次级消费者增加1 kg，生产者至少增加25 kg；从能量关系上看，②>③＋④。
2． 如图为一食物网。若要使丙体重增加x，已知其食用的动物性食物(乙)所占比例为a，则至少需要的生产者(甲)的量为y，那么x与y的关系可表示为 (　　)
A．y＝90ax＋10x B．y＝25ax＋5x
C．y＝20ax＋5x D．y＝10ax＋10x
答案　C
解析　由题干中的“至少”可知，应该按最大传递效率20%计算，a表示动物性食物(乙)所占比例，则1－a表示直接从生产者(甲)获得食物所占比例，故有(1－a)x÷20%＋ax÷20%÷20%＝y，即y＝20ax＋5x。
技法提炼
生态系统中能量传递的相关计算
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，理清生物在营养级上的差别，能量传递效率为10%～20%，解题时注意题目中是否有“最多”、“最少”、“至少”等特殊的字眼，从而确定使用10%或20%来解题。
1． 设食物链A→B→C→D，分情况讨论如下：
(1)已知D营养级的能量为M，则至少需要A营养级的能量＝M÷(20%)3；最多需要A营养级的能量＝M÷(10%)3。
(2)已知A营养级的能量为N，则D营养级获得的最多能量＝N×(20%)3；最少能量＝N×(10%)3。
2． 在食物网中分析：
如在A→B→C→D中，确定生物量变化的“最多”或“最少”时，还应遵循以下原则：
(1)食物链越短，最高营养级获得的能量越多。
(2)生物间的取食关系越简单，生态系统消耗的能量越少，如已知D营养级的能量为M，计算至少需要A营养级的能量，应取最短食物链A→D，并以20%的效率进行传递，即等于M÷20%；计算最多需要A营养级的能量时，应取最长的食物链A→B→C→D，并以10%的效率进行传递，即等于M÷(10%)3。
3． 在食物网中，某一营养级同时从上一营养级的多种生物按一定比例获取能量，则按照单独的食物链进行计算后再合并。
考点二　聚焦生态系统的物质循环
1． 观察下面碳循环过程图，回答相关问题。
(1)碳进入生物群落的途径：生产者的光合作用或化能合成作用。
(2) 碳返回无机环境的途径
(3)分析温室效应产生的原因
①化学燃料的大量燃烧，产生CO2。
②植被破坏，降低了对大气中CO2的调节能力。
(4)概括物质循环的特点
①全球性：物质循环的范围是生物圈。
②往复循环，重复利用：物质可以在无机环境和生物群落之间反复利用。
2． 观察下面能量流动和物质循环的关系图解，填写表格中的内容。
项目 能量流动 物质循环
形式 光能→有机物中的化学能→热能(一般形式) 以化学元素形式流动
过程 沿食物链(网)单向流动 在无机环境和生物群落间往复循环
范围 生态系统各营养级 全球性
特点 单向流动，逐级递减 反复出现，循环流动
联系 ①能量的固定、储存、转移和释放离不开物质的合成和分解②物质是能量沿食物链(网)流动的载体③能量是物质在生态系统中往复循环的动力
易错警示　与物质循环有关的2点提示
(1)物质循环的“物质”和“范围”
①参与物质循环的“物质”是指组成生物体的化学元素。
②循环的范围是生物圈，而不是具体的某一生态系统。
(2)碳循环及存在形式
①在生物群落和无机环境间：以CO2形式循环。
②在生物群落内部：以含碳有机物形式传递。
③在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐形式存在。
3． 下图是生态系统中碳循环示意图，其中“→”表示碳的流动方向。下列叙述不正确的是
(　　)
A．在碳循环过程中，同时伴随着能量流动
B．由于某种原因造成图中E生物数量大量减少，推测短期内与之相邻的两个营养级生物数量发生的变化是D增多，F减少
C．该生态系统的消费者包括图中的D、E、F、B
D．A→C过程中碳主要以CO2的形式进行循环，F→B以含碳有机物的形式进行流动
答案　C
解析　分析图形，A、B、D、E、F均有箭头指向C，则C是无机环境中的二氧化碳库。A、C之间为双向箭头，A为生产者。A、D、E、F均有箭头指向B，则B为分解者，D、E、F为消费者。图示中包含的食物链为A→D→E→F，故E减少，短时间内D增多，F减少。碳在生物群落与无机环境之间主要以CO2的形式循环，在生物群落内部是以含碳有机物的形式流动。
4． 如图为碳元素在生态系统中循环的模式图，图中甲、乙、丙表示生态系统的生物成分，箭头表示生理过程。下列相关叙述中，不正确的是 (　　)
A．d过程代表光合作用，b过程代表呼吸作用
B．甲所示的营养级在食物链中占有的碳元素最多
C．碳元素在甲、乙、丙之间以有机物的形式进行传递
D．碳元素可在无机环境和生物群落之间反复利用
答案　A
解析　丁为无机环境，甲为生产者，乙为消费者，丙为分解者；d过程代表呼吸作用，b过程代表光合作用；碳元素在生物群落内部主要以有机物的形式进行传递，在无机环境与生物群落间主要以二氧化碳的形式进行传递。
技法提炼
巧辨图形判断参与碳循环的四种成分
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→D，确定D为分解者，剩下C为消费者。
2． 图2——根据A与C之间是双向箭头判断：A和C一个是生产者，一个是非生物的物质和能量。根据A、B、D的碳都流向E，可进一步判断：A是生产者，B是初级消费者，C是非生物的物质和能量，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。
实验十九　探究土壤中微生物的分解作用
完善该实验的探究案例
实验假设 案例1 案例2
微生物能分解落叶使之腐烂 微生物能分解淀粉
实验设计 实验组 对土壤高温处理 A杯中加入30 mL土壤浸出液
对照组 对土壤不做任何处理 B杯中加入30_mL蒸馏水
自变量 土壤中是否含微生物 土壤中微生物的有无
实验现象 在相同时间内实验组落叶腐烂程度小于对照组 A A1 不变蓝
A2 产生砖红色沉淀
B B1 变蓝
B2 不变色
结论分析 微生物对落叶有分解作用 土壤浸出液中的微生物能分解淀粉
注　在A1、B1中加入碘液，在A2、B2中加入斐林试剂。
易错警示　对空白对照实验的理解：空白对照指的是不对实验对象做任何处理，但是不给对照组任何处理是相对实验组而言的。实际上对照组还是要做一定的处理，只是不加实验组的处理因素，或者说相对于实验组而言，除实验变量外，其他的处理与实验组完全相同。空白对照能清晰地对比和衬托出实验组的变化和结果，增强说服力。
5． 同学们在课外活动中发现植物的落叶在土壤里会逐渐腐烂，形成腐殖质。他们猜测落叶的腐烂是由于土壤微生物的作用，不同生态系统的土壤微生物分解能力不同，并设计了实验进行验证。
(1)实验设计首先要遵循的是________原则和________原则。
(2)以带有同种落叶的土壤为实验材料，均分为A和B。实验时A不做处理(自然状态)；B用塑料袋包好，放在60 ℃的恒温箱中灭菌1 h。B处理的目的是____________________
____________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)(2)中实验的自变量是________________________，因变量是____________________，无关变量是______________(至少写出两点)。
(4)如果同学们的猜测是正确的，若干天后(2)中B组的落叶_________________________
_______________________________________________。
(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，请根据预期结果在图中绘出相应的曲线。
答案　(1)单一变量　对照　(2)杀死土壤微生物，同时避免土壤理化性质的改变　(3)土壤微生物(作用)的有无　落叶的腐烂程度　土壤温度、含水量、pH、落叶的种类和大小等(合理即可)　(4)腐烂程度小于对照组　(5)如图
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对照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。
题组一　生态系统的能量流动
1． (2012·海南卷，19)下图为某生态系统的能量流动简图，下列叙述错误的是 (　　)
A．甲是生产者，乙是消费者
B．该生态系统是一个开放的系统
C．能量通过光合作用固定并进入系统，可以热能形式输出
D．甲、乙和分解者所储存的能量之和是输入该生态系统的总能量
答案　D
解析　根据题中简图可知，甲能够固定太阳能，为生产者，乙从甲获取能量，为消费者，A正确；该生态系统需要从外界获得能量，同时能量也可以扩散到外界，是一个开放的生态系统，B正确；能量通过光合作用固定并进入生态系统，经过生产者、消费者和分解者的呼吸作用后有一部分以热能的形式散失，C正确；输入该生态系统的总能量是生产者甲固定的太阳能总量，D不正确。
2． (2010·山东卷，6)以下表示动物利用食物的过程。
正确的分析是 (　　)
A．恒温动物的④/③值一般高于变温动物
B．哺乳动物的③/①值一般为10%～20%
C．提高圈养动物生长量一般需提高③/②值
D．食肉哺乳动物的③/②值一般低于食草哺乳动物
答案　C
解析　恒温动物相对于变温动物来说，代谢强，所以呼吸代谢消耗量相对多，有机物积累少，④/③值一般低于变温动物；相邻两个营养级的能量传递效率是10%～20%，哺乳动物与其上一个营养级(食物)之间的传递效率表示为③/(①＋未获取量)；提高圈养动物的生长量应该提高③/②值，这样才能促使有机物积累；食肉哺乳动物与食草哺乳动物的③/②值无法比较。
3． (2010·江苏卷，11)有人发起“多吃素食、少吃肉食”的运动，以支援粮食短缺地区的灾民。运用生态学知识对此的合理解释是 (　　)
A．多吃肉食会增加心血管病的发病率
B．直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量
C．多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量更多
D．节省的肉食可以帮助灾民提高营养水平
答案　C
解析　从食物链中的能量流动特点来看，营养级越高，在能量流动过程中损失的能量越多。多吃素食，是将人放在初级消费者的层次上，只经过一次能量传递，这样人获得的能量最多，消耗的粮食总量最少。
题组二　物质循环与能量流动的综合
4． (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，下列叙述正确的是 (　　)
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
答案　B
解析　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，A项错误；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，B项正确；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，C、D项错误。
5． (2012·安徽卷，30Ⅱ)某弃耕地的主要食物链由植物→田鼠→鼬构成。生态学家对此食物链能量流动进行了研究，结果如下表，单位是J/(hm2·a)。
植物 田鼠 鼬
固定的太阳能 摄入量 同化量 呼吸量 摄入量 同化量 呼吸量
2.45×1011 1.05×109 7.50×108 7.15×108 2.44×107 2.25×107 2.18×107
(1)能量从田鼠传递到鼬的效率是______。
(2)在研究能量流动时，可通过标志重捕法调查田鼠种群密度。在1 hm2范围内，第一次捕获并标记40只田鼠，第二次捕获30只，其中有标记的15只。该种群密度是________只/hm2。若标记的田鼠有部分被鼬捕食，则会导致种群密度估算结果__________。
(3)田鼠和鼬都是恒温动物，同化的能量只有3%～5%用于____________________，其余在呼吸作用中以热能的形式散失。
(4)鼬能够依据田鼠留下的气味去猎捕后者，田鼠同样也能够依据鼬的气味或行为躲避猎捕。可见，信息能够__________________________________，维持生态系统的稳定。
答案　(1)3%　(2)80　偏高　(3)生长、发育、繁殖等生命活动　(4)调节生物的种间关系
解析　(1)田鼠的同化量是7.50×108 J/(hm2·a)，鼬的同化量是2.25×107 J/(hm2·a)，故能量传递效率为(2.25×107)/(7.50×108)×100%＝3%。(2)设1 hm2的范围内种群数量为M，则40/M＝15/30，M＝80。若标记的田鼠有部分被鼬捕食，即重捕个体中标记个体数减少，则估算值M偏高。(3)某一营养级的能量，一部分用于呼吸作用(细胞呼吸)，一部分用于自身的生长、发育和繁殖。田鼠和鼬都属于恒温动物，进行呼吸作用用于维持体温需消耗大量能量，还有部分能量用于自身的生长、发育和繁殖。(4)由题意知，通过信息传递，鼬和田鼠的数量基本稳定，可见信息传递可调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定。
6． (2010·广东卷，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。
答案　(1)光合　呼吸　(2)A　碳的吸收量等于碳的释放量　(3)碳平衡　CO2浓度　(4)光反应　有机物
解析　(1)光合作用吸收CO2，呼吸作用释放CO2，生态系统中的碳循环主要是通过光合作用和呼吸作用实现的。(2)生态系统中的碳吸收量等于碳释放量时，说明该生态系统处于相对稳定状态。(3)过度的人工碳排放使得碳释放量大大超过碳吸收量，从而破坏了生态系统的稳定性。向大气中排放大量的CO2会引起温室效应，导致全球气候变化。(4)光合作用的光反应阶段中，对光能的吸收和转化发生在叶绿体的类囊体薄膜上。蓝藻光合作用的产物是糖类(有机物)，经酒精发酵可生成乙醇。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
能量流动 2、4、7、8、9、10、11
物质循环 3、6、12、15
能量流动与物质循环的综合 1、5、13、14
1． 图中甲、乙、丙分别代表热带雨林生态系统中的三大功能类群。下列说法正确的是 (　　)
A．丙处于两个营养级，是杂食性动物
B．图中表示出了两条食物链
C．图中的箭头可以表示物质和能量的传递方向
D．乙→丙的能量传递效率为10%～20%
答案　C
解析　本题的关键词为“三大功能类群”，即生产者、消费者与分解者，分解者不属于食物链中的营养级。据图分析，甲代表生产者，乙代表消费者，丙代表分解者。
2． 在生态系统中，能量可以通过食物链在生物群落中流动。随着营养级的升高，其获得的总能量越来越少。下列解释错误的是 (　　)
A．各营养级中总有一部分能量被分解者利用
B．各营养级中的能量一部分以热能形式散失
C．生物维持自身的生命活动消耗一部分能量
D．能量金字塔顶层的生物生命活动需要的能量少
答案　D
解析　能量在生态系统中是单向流动、逐级递减的，其原因是各营养级中总有一部分能量被分解者利用；一部分以热能形式散失；还有一部分用于维持自身的生命活动。能量金字塔顶层的生物个体通常较大，其生命活动需要的能量相对较多。
3． 若甲代表生产者，乙代表消费者，丙代表分解者，丁代表大气中的CO2库，则图中能正确表示甲、乙、丙、丁在碳循环中的关系的是 (　　)
答案　B
解析　生产者从大气中吸收CO2进行光合作用，合成的有机物一部分被消费者利用，一部分被分解者利用，一部分未被利用，还有一部分用于呼吸作用产生CO2释放到大气中；消费者只能从生产者获得有机物，一部分用于呼吸作用产生CO2释放到大气中，一部分传递给分解者，一部分未被利用，还有一部分传递给下一级消费者(最高营养级除外)；分解者可以从生产者、消费者中获得有机物，最终通过呼吸作用产生CO2释放到大气中。
4． 下列有关生态系统能量流动的叙述，正确的是 (　　)
A．生态系统的能量流动是指能量随着物质循环而循环
B．生态系统的能量流动是指生物体内的能量代谢过程
C．生态系统的能量流动是指能量的输入、传递、转化和散失的过程
D．生态系统中初级消费者越多，次级消费者获得的能量越少
答案　C
解析　生态系统中的能量是单向流动、逐级递减的。物质循环是能量流动的载体，而能量流动是物质循环的动力，生态系统的能量流动不能随着物质循环而循环。生态系统的能量流动是指生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。生态系统中初级消费者越多，次级消费者获得的能量也越多。
5． 下列有关生态系统中能量流动的叙述，正确的是 (　　)
A．兔子吃了1千克的草，则这1千克草中的能量就流入了兔子体内
B．一只狼捕食了一只兔子，则这只兔子中约有10%～20%的能量流入狼的体内
C．生产者通过光合作用合成有机物，能量就从无机环境流入生物群落
D．生态系统的能量是伴随着物质循环而被循环利用的
答案　C
解析　兔子吃的草中的能量一部分被兔子同化，一部分残留在粪便中，故A错误；能量传递效率中的10%～20%指的是营养级与营养级之间的传递效率，并非个体与个体之间的，故B错误；生产者通过光合作用合成有机物来固定太阳能，而太阳能来自无机环境，故C正确；生态系统中的能量是单向流动的，最终都会以热能的形式散失，故D错误。
6． 如图所示是碳循环过程示意图，下列叙述正确的是
(　　)
A．图中①～⑤所表示的生理过程是生物圈维持稳态的重要因
素
B．增加图中A、D、E等各营养级生物的数量可提高该生态 系统的抵抗力稳定性
C．图中的食物链只有3条
D．大气中C的含量增多是造成温室效应的主要原因，通过控制B、D、E的活动和增 加A的数量能得到缓解
答案　A
解析　参与碳循环的生理过程主要是生产者的光合作用、生产者和消费者的呼吸作用以及分解者的分解作用，都是生物圈维持稳态的重要因素，故A正确；生态系统中，生物种类越多，食物链和食物网的结构越复杂，生态系统越稳定，故B错误；图中的A、D、E只是代表营养级，所以不能确定图中食物链的数目，故C错误；图中参与碳循环过程的生物有生产者A，消费者D、E，分解者B，C为大气中的CO2库，造成温室效应的原因是大量化学燃料的燃烧，使大气中二氧化碳增多，缓解的措施主要是减少化学燃料的使用，其次是植树造林、开发新能源等，故D错误。
7． 某生态系统中的四种生物构成一条食物链a→b→c→d，通过测定得到这四种生物a、b、c、d所含的有机物总量分别为M1、M2、M3和M4。下列叙述中错误的是 (　　)
A．M1一定不是a种群固定的太阳能总量
B．若M1<5M2，则生态系统稳态可能遭到破坏
C．d个体所含的有机物的质量应比c个体的小
D．若M2大量增加，一般会导致M1减少、M3增加
答案　C
解析　生产者固定的太阳能总量中会通过细胞呼吸损失一部分，故A正确；根据能量流动的特点，前一营养级同化的能量要大于或等于后一营养级同化的能量的5倍，才能满足后一营养级的能量需要，故B正确；相对较高营养级的个体不一定比相对较低营养级的个体小，如虎与兔，故C错误；一定时间内，M2大量增加会导致被捕食者减少，捕食者增多，故D正确。
8． 对下列两条食物链的分析正确的是 (　　)
①玉米→人　②玉米→牛→人
A．一个吃玉米的人获得的能量一定比一个吃牛肉的人获得的能量多
B．能量沿食物链单向流动，传递效率随营养级升高而逐级递减
C．长期坚持素食可缓解世界粮食短缺问题
D．若种植玉米的土壤中含相同浓度的某重金属盐，则②中的人比①中的人重金属元素积累少
答案　C
解析　能量的传递效率是10%～20%，与营养级高低没有直接关系，故B错误；长期坚持素食，可减少能量传递过程中的损失，有利于缓解世界粮食短缺问题，故C正确；重金属元素在食物链中流动时存在富集现象，营养级越高，富集作用越强，所以②中的人体内重金属元素积累相对较多，故D错误。
9． 如图为草原生态系统的能量流动图解模型，A、B、C分别表示流入各营养级生物的能量，D、E、F分别表示各营养级生物用于生长、发育和繁殖的能量，G、H、I分别表示草、兔子、狼呼吸作用消耗的能量，J、K、L分别表示流入分解者的能量。下列说法中，正确的是 (　　)
A．图中A＝D，B＝E，C＝F
B．K中能量包括兔子尸体及狼粪便中的能量
C．食物链中能量最少的是分解者所处的营养级
D．第一营养级与第二营养级间的能量传递效率是E/D
答案　B
解析　图中应是A>D，B>E，C>F；食物链中能量最少的是狼所处的营养级；第一营养级与第二营养级间的能量传递效率是B/A。
10．如图甲表示某生态系统的能量锥体图，P为生产者，Q1为初级消费者，Q2为次级消费者。现对图中的各营养级所含有的能量进行分类剖析，其中分析不正确的是(注：图乙中a、a1、a2表示上一年留下来的能量，e、e1、e2表示呼吸消耗量) (　　)
A．b＋c＋d＋e为本年度流入该生态系统的总能量
B．c1表示初级消费者中被次级消费者所同化的能量
C．b和d之一可代表生产者传递给分解者的能量
D．初级消费者产生的粪便中所含的能量是包含在c中的
答案　D
解析　由图可知，c、c1分别是生产者流入初级消费者、初级消费者流入次级消费者的能量，即初级消费者、次级消费者同化的能量。b＋c＋d＋e为生产者固定的能量，即本年度流入该生态系统的总能量；b和d(b1和d1、b2和d2)之一可代表粪便、遗体残骸等传递给分解者的能量；初级消费者产生的粪便中所含的能量属于生产者同化的能量，应包含在b或d中。
11．一只羊在一年内吃了100 kg的草，排出20 kg的粪，长了10 kg的肉(不考虑其他散失)，下列有关说法不正确的是 (　　)
A．该羊一年的同化量是80 kg
B．第一营养级到第二营养级的能量传递效率为10%
C．20 kg的粪属于羊未同化的能量
D．该羊一年的呼吸量是70 kg
答案　B
解析　羊一年的同化量＝摄入量－粪便量＝80 kg。粪便是羊未同化的能量。羊一年的呼吸量＝同化量－有机物积累量＝70 kg。题干中未指出草的同化量，故不能计算出第一营养级到第二营养级的能量传递效率。
12．如图为碳循环的主要途径，下列有关叙述错误的是 (　　)
A．图中B能实现光能→电能→化学能的转化
B．碳元素在B→C→D中以有机物的形式流动
C．B、E是实现生物群落与无机环境沟通的关键环节
D．B、C、D被E食用，E处于第二、三、四营养级
答案　D
解析　由图可以看出A为无机环境、B为生产者、C为初级消费者、D为次级消费者、E为分解者，所以B能实现光能→电能→化学能的转化；B、E是实现生物群落与无机环境沟通的关键环节；而E表示分解者，不占营养级。
13．某山区于25年前发生森林火灾，焚毁所有林木。该地区25年间没有人类活动的干扰，经过演替形成相对稳定的森林生态系统。请回答下列问题：
(1)火灾后，群落的演替类型是____________。整个过程中，生物种类、数量及有机物含量的变化趋势是__________(填“增加”、“减少”或“不变”)，生态系统的____________稳定性提高。
(2)严重的森林火灾会破坏生态平衡，但适当的“地面火”能烧掉枯枝落叶，对该生态系统是有利的，其原因是___________________________________________________
________________________。
(3)调查人员在该地区发现了有药用价值的五味子，可食用的榛蘑、榆黄蘑，以及矮鹿、狼等多种生物。请写出该地区的一条捕食链：_______________________________。
(4)该生态系统中的生产者合成的有机物除了供自身呼吸作用消耗外，还能够提供给____________和流入________________________。
答案　(1)次生演替　增加　抵抗力
(2)加速生态系统的物质循环
(3)五味子→矮鹿→狼
(4)分解者　下一营养级(或初级消费者)
解析　(1)森林发生火灾后，还保留土壤、植物根等，故火灾后发生的群落演替是次生演替。在次生演替过程中，生态系统的营养结构趋于复杂化，生态系统的抵抗力稳定性提高。(2)“地面火”会将地面落叶焚烧，加快生态系统中物质的循环，故对生态系统有利。(3)狼捕食矮鹿，矮鹿捕食植物，比如五味子等。注意书写食物链时起点一定是生产者。(4)生产者同化的能量一部分被自身呼吸作用消耗，一部分用于自身生长、发育和繁殖等生命活动，储存在植物体的有机物中，其中构成植物体的有机物中的能量又可流向初级消费者和分解者。
14．如图是生态系统中部分成分及彼此间的关系，根据图示回答下列关于生态系统的问题：
(1)图中由于缺少____________________和____________，故不能构成生态系统。
(2)图中食物网中仙人掌属于生态系统的______________(成分)，鹰和蛇的种间关系是__________________。
(3)该食物网中碳元素以________________的形式流动，动力是________________________________________________________________________。
(4)若该图是食物网内能量流动的图解，①～⑥表示相关过程的能量流动量，则流入该食物网中的总能量是____________________________________，⑥/②的值表示__________________________。
答案　(1)非生物的物质和能量　分解者
(2)生产者　捕食和竞争　(3)有机物　能量流动
(4)仙人掌和矮灌木通过光合作用固定的太阳能　蚂蚁→老鼠的能量传递效率
解析　生态系统包括非生物的物质和能量、生产者、消费者及分解者。仙人掌和矮灌木是生产者。鹰捕食蛇，同时鹰和蛇又都捕食金花鼠和老鼠，故二者的种间关系为捕食和竞争关系。食物网、食物链中碳元素以有机物的形式流动，动力是能量流动。仙人掌和矮灌木通过光合作用固定的太阳能是流入该食物网中的总能量。⑥是老鼠从蚂蚁中同化的能量，②是蚂蚁从矮灌木中同化的能量，故⑥/②的值是老鼠和蚂蚁之间的能量传递效率。
15．下面是生态系统的碳循环示意图，请据图回答：
(1)生态系统中碳循环首先依赖于绿色植物的________________。
(2)图中分解者通过____________或____________方式将生物组织内的碳释放到大气中。
(3)图示A中的碳，除碳酸盐外，通过____________作用回到大气中。
(4)在无机环境与生物群落之间，碳元素主要以__________的形式进行循环，循环始终与____________结合在一起进行。碳元素在生物群落中以______________的形式存在。
答案　(1)光合作用　(2)有氧呼吸　无氧呼吸　(3)燃烧
(4)CO2　能量流动　有机物
解析　(1)无机环境中的碳一般通过绿色植物的光合作用进入生物群落。(2)分解者能够通过有氧呼吸或无氧呼吸将生物组织内的碳释放到大气中。(3)图示A中的碳，除碳酸盐外，一般通过化学燃料燃烧的形式返回到大气中。(4)碳在无机环境与生物群落之间主要以CO2的形式进行循环；物质循环往往伴随着能量流动。在生物群落中，碳主要以有机物的形式存在。
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1． 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。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。
(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率等于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。
2． 生态金字塔
不同的生态金字塔能形象地说明各营养级与能量、生物量、数量之间的关系，是定量研究生态系统的直观体现。
类型 项目 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
含义 各营养级生物所含能量 各营养级生物的“个体数量” 各营养级“现存生物的总质量”
形状
图形特点 呈正金字塔形 一般呈正金字塔形，有时会出现倒金字塔形，如树上昆虫与树的数量关系 一般呈正金字塔形，某一时期内会出现倒金字塔形，如某一时间浮游植物的生物量可能低于浮游动物的生物量
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第41讲　生态工程
[考纲要求]　1.简述生态工程的原理(Ⅱ)。2.生态工程的实例(Ⅰ)。
考点一　聚焦生态工程的原理
[判断正误]
1．“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理 (　×　)
2．在建设高新农业时，沼气池的建立是遵循物质循环再生原理 (　√　)
3．根据协调与平衡原理，一个生态系统中种群的数量不应超过环境容纳量 (　√　)
4．“总体功能大于各部分之和的效果”遵循的是系统学的结构决定功能原理 (　×　)
5．在建设生态工程时，既要考虑自然生态系统的规律，还要考虑到经济和社会等系统的影响力 (　√　)
易错警示　对生态工程具体实例所遵循的原理辨析不清：(1)单一人工林比天然混合林稳定性低，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)整体性原理和系统整体性原理的比较：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。系统整体性原理指整体功能大于部分之和，即1＋1>2。原因是系统保持有很高的生产力，具体是指互利共生的生物体现系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣植物中的藻类和真菌等。
1． 南京古泉生态农场是生态农业的典范。该农场将养猪、养鱼、沼气工程、养鸭、种植农作物、养蘑菇、种桑养蚕、种植果树等多个生产过程有机地结合起来，形成一种高效良性的循环，生态效益得到了良性发展。请就此生态农场的特点，完成下列问题：
(1)该生态农场充分体现了生态工程基本原理中的______________、________________和________________原理。
(2)该系统工程的核心之一是沼气池，沼气池的制作如右图所示。
①在图中用箭头标出生产过程中物质循环的方向。
②如果将“无机物——农田”这一环节去掉，对生态农业系统有何影响？
________________________________________________________________________。
(3)根据生态工程的物种多样性原理，有人认为生态农业建设中，应使食物链和营养级越长越多越好。请你结合所学知识，分析该结论是否正确，为什么？__________________
______________________________________________________。
答案　
(1)物质循环再生原理　物种多样性原理　整体性　(2)①如右图所示　②土壤中的无机物得不到补充，物质循环受到破坏，土壤肥力下降　(3)不正确。因为食物链越长，各食物链中的生物数量越难以达到一定规模，影响经济效益；营养级越多，高层次营养级生物获得的能量越少，该营养级生物数量也越少
解析　(1)生态工程中的生态农业是建立在物质循环再生、物种多样性和整体性等原理基础上的，在实现经济效益的同时，也取得了良好的生态效益和社会效益。(2)物质循环的特点是循环往复、分层分级利用，从而达到取之不尽、用之不竭。如果把“无机物→农田”这一环节去掉，势必会造成物质循环受到破坏，土壤中无机物得不到及时补充，土壤肥力会下降。(3)从能量流动逐级递减的特点分析，食物链不能无限延长，一般维持在4～5个营养级。
生态工程的基本原理
项目 理论基础 意义 实例
物质循环再生原理 物质循环 可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响 “无废弃物农业”
物种多样性原理 生态系统的稳定性 生物多样性程度高，可提高生态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 可避免系统的失衡和破坏 太湖富营养化问题
整体性原理 社会—经济—自然复合系统 统一协调各种关系，保障系统的平衡与稳定 林业建设中自然生态系统与社会、经济系统的关系问题
系统学和工程学原理 系统的结构决定功能原理：分布式结构优于集中式和环式结构 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：总体功能大于各部分之和 能保持很高的系统生产力 珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系
考点二　生态工程的实例分析
[实例连线]
2． 我国在西部地区实行退耕还林还草工程，这一工程属于 (　　)
A．农村综合发展型生态工程
B．小流域综合治理生态工程
C．大区域生态系统恢复工程
D．湿地生态恢复工程
答案　C
解析　大区域生态系统恢复工程主要是针对控制我国西北地区大范围的荒漠化的发展和水土流失，改善生态环境，提高人民生活水平而提出的退耕还林还草等生态工程。
3． 如图是我国南方尝试的农业生态系统的结构模式图，它利用雏鸭旺盛的杂食性，吃掉稻田里的杂草和害虫，利用鸭不间断的活动产生中耕浑水效果，刺激水稻生长，用作物养猪、养鸭，用稻秆培育蘑菇、生产沼气，猪、鸭粪、沼渣肥田，生产出无公害的大米与蛋肉类。请据图回答下列问题：
(1)从生态学角度分析，人们建立图示的农业生态系统的主要目的是_________________
_______________________________________________________。
该系统中将植物秸秆、动物粪便等废弃物合理地进行了应用，这体现了生态工程的________________________原理。
(2)该系统将多个生产系统通过优化组合，有机整合在一起，提高了系统生产力，这体现了生态工程中的____________________________________原理。生产的大米无公害的原因是________________________________________________________________。
(3)在发酵装置里的B过程中起重要作用的微生物，其细胞结构与水稻细胞最主要的区别是_____________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)将蘑菇房与蔬菜大棚相通，可提高蔬菜产量，试分析其增产原因：_________________
_______________________________________________________。
蘑菇房与蔬菜大棚相通，比单纯种植蔬菜和单纯培育蘑菇带来的效益之和还要高，体现了生态工程中的________________________原理。
答案　(1)实现物质的循环再生和能量的多级利用　物质循环再生
(2)系统的结构决定功能　减少了化肥和农药的使用量，减少了对水的污染
(3)无以核膜为界限的细胞核(无成形的细胞核)
(4)蘑菇呼吸产生的二氧化碳可以供蔬菜进行光合作用，使其光合作用增强　系统整体性
解析　(1)图示农业生态系统通过建立沼气池，实现了废物资源化和能量的多级利用，其遵循的是物质循环再生原理。
(2)图中生态农业施用的都是有机肥，减少了化肥和农药的使用量，因此生产的大米无公害。
(3)发酵装置中的微生物主要是乳酸菌，为原核生物，无以核膜为界限的细胞核。
(4)蘑菇为分解者，可将有机物分解为CO2等无机物，供蔬菜进行光合作用。
1． 生态工程的实例分析
类型 主要原理 注意问题
农村综合发展型生态工程 物质循环再生原理、整体性原理、物种多样性原理 ①核心：沼气工程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 整体性原理、协调与平衡原理、工程学原理 ①“综合”表现在同时考虑到生态效益和经济效益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 物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理 ①考虑树种生态适应性问题，种植适宜品种②考虑树种多样性，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 协调与平衡原理、整体性原理 ①主要措施：退耕还湖②主要困难：解决迁出湖区居民的生计问题
矿区废弃地的生态恢复工程 系统学和工程学原理 ①种植耐旱的灌木、草和树②确定合理载畜量③改良表土
城市环境生态工程 协调与平衡原理、整体性原理等 ①解决大气污染措施：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
2． 农业生态系统的设计原则
(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。
3． 生态农业常见类型
(1)桑基鱼塘模式
人工建立的高产稳产的农业生态系统。做到蚕粪养鱼，鱼粪肥塘，塘泥肥田、肥桑，从而获得稻、鱼、蚕茧三丰收，如图所示。
(2)沼气农田立体养殖模式
通过控制温室内的温度、光照、气体和水肥等因素，缩短生产周期，大幅度提高粮食、蔬菜和水果的产量和质量。
4． 传统农业、现代农业和生态农业的比较
名称 概念 优点 缺点
传统农业 简单划一的种植业 不会产生严重的环境污染 农田生态系统结构简单，能量流动、物质循环水平低，经济效益低
现代农业 利用石油等有机物来提高农作物产量的农业生产方式 以石油、天然气、煤作为能源和原料，大量使用化肥、农药和机电动力，实行大规模生产，大幅度提高农业劳动生产率和农产品产量，获得较高的经济效益 过量施用化肥、农药，导致严重的环境污染，危害人畜健康；同时存在能耗增多、成本过高等问题
生态农业 运用生态学原理，在环境与经济协调发展思想的指导下，应用现代科学技术建立起来的多层次、多功能的综合农业生态体系 充分发挥生态系统各成分的作用，通过物质多级利用，形成良性循环，减少化肥的使用量，降低农业投入，增加经济效益，净化环境，降低人畜的发病率
1． (2010·大纲全国卷Ⅰ，5)如图是一个农业生态系统模式图，关于该系统的叙述，错误的是 (　　)
A．微生物也能利用农作物通过光合作用储存的能量
B．沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者
C．沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用
D．多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率
答案　C
解析　一个完整的生态系统由非生物的物质和能量、生产者、消费者和分解者四部分构成，在沼气池中，微生物分解有机物，产生可燃气体，属于分解者；生态系统中，物质是可以循环利用的，而能量是单向流动、逐级递减的，C项的叙述违背了这一原则，因此是错误的。
2． (2008·广东生物，16)要实现人与自然的和谐发展，下列措施最合理的是 (　　)
A．通过生物技术手段，转化淀粉生产可再生能源
B．使用化学农药防治病虫害，保证粮食稳产
C．发展生态农业，实现物质和能量的多级利用
D．大力开垦湿地，扩大粮食种植面积
答案　C
解析　实现物质和能量的多级利用，实行无废弃物生产，大力发展生态农业，最有利于可持续发展。
3． (2011·新课标全国卷，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)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中，微生物通过____________________呼吸将有机物分解。
(2)植物池中，水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了________(生态系统、群落、种群)。在植物池的食物网中，植物位于第________营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于______所固定的________能。
(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、____________________和________________等原理。
(4)一般来说，生态工程的主要任务是对________________进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善，并提高生态系统的生产力。
答案　(1)无氧和有氧(或细胞)　(2)群落　一　生产者　太阳　(3)物质循环再生　物种多样性
(4)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)
解析　(1)生活污水流经厌氧沉淀池时，厌氧微生物通过无氧呼吸将有机物分解；流经曝气池时，其中的需氧微生物通过有氧呼吸将有机物分解；流经兼氧池时，其中的微生物则通过有氧呼吸和无氧呼吸将有机物分解。(2)水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物组成的整体，不止一种生物，故排除种群；不包含无机环境，故排除生态系统，则这个整体属于群落。植物为生产者，属于第一营养级；生态系统中消费者和分解者的能量都是最终来源于生产者固定的太阳能。(3)生态工程的建立要把社会、经济和自然作为一个统一的整体来考虑，需要考虑生物与环境的协调与平衡，分层、分级利用废弃物中的物质，并增加生物的种类以增强生态系统的稳定性，故生态工程需遵循的基本原理有整体性原理、协调与平衡原理、物质循环再生原理和物种多样性原理等。(4)生态工程对恢复和重建受损的生态系统有着重要作用，通过生态工程对已被破坏的生态环境进行修复和改善，可提高生态系统的生产力。
4． (2011·江苏卷，29)池塘养殖普遍存在由于饵料、鱼类排泄物、换水不及时等引起的水体污染现象。研究者设计了一种循环水池塘养殖系统(如下图)。请回答下列问题：
(1)与自然池塘相比，人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性________。人工养殖池塘水体的N、P含量容易升高，会引起水体的富营养化；藻类等浮游生物大量繁殖、加之死亡后被微生物分解，引起水体的溶氧量下降，造成鱼类等死亡，进一步破坏了生态系统稳态，这种调节方式称为________。
(2)与传统养殖池塘相比，该养殖系统增加的生态工程设施有____________________。可以通过在这些设施内栽植水生植物、放养滤食动物等措施，起到对水体的________________，有效减少水体中的N、P等含量。
(3)该养殖系统设计为前一池塘上层水流入后一池塘底部，实现水层交换，其目的有______________、______________。
(4)该养殖系统中串联的池塘不宜过多，因为__________________________________。
答案　(1)高　正反馈　(2)生态塘和潜流湿地　净化作用(3)增加水的溶氧量　提高饵料的利用率
(4)后面池塘水体中的N和P含量(浓度)越来越高
解析　(1)人工养殖池塘生态系统物种数量少，恢复力稳定性高。水体受污染后生物死亡导致微生物数量增加，促进水体溶氧量下降，导致鱼类等死亡，又进一步促进环境恶化，说明调节过程中，最初的变化经调节后变化更大，从而说明该调节方式为正反馈调节。(2)由图示可知，该生态系统与传统养殖池塘相比，新增加的是生态塘和潜流湿地的工程设施。栽植水生植物或放养滤食动物，可促进对N、P的利用，从而达到水体自我净化的目的。(3)前一池塘的上层水流流入后一池塘底部，使得水层充分与植物和动物接触，从而增加水的溶氧量和提高饵料利用率。(4)人工养殖池塘水体的N、P含量容易升高，这样后面池塘的N、P含量越来越高，易引起水体富营养化，不利于植物、动物生存。
1． 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．小流域综合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
答案　A
解析　我国“三北防护林”虽然取得了巨大的生态和经济效益，但是由于没有完全按照自然生态规律办事，也产生了不少问题，例如樟子松林的松毛虫肆虐，很多地方的樟子松因此奄奄一息。
2． 设计生态工程的常用方法之一是给食物链(网)“加环”，如图就是一种“加环”示意图，据图判断下列说法正确的是 (　　)
①用残渣来培育食用菌和蛆、蛹，实现了物质的多级利用　②用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益　③用蛆、蛹粪便作为有机肥还田，运用了能量循环再生原理 ④在离开人的管理条件下，该生态工程仍可以正常运转
A．①② B．②③ C．①④ D．②④
答案　A
解析　该生态工程中利用残渣来培育食用菌和蛆、蛹，用玉米芯生产木糖醇，充分地利用了废弃物，实现了物质的多级利用，增加了经济效益；能量只能单向流动、逐级递减，而不能循环利用；该生态工程是在人的参与下建立的，因此该生态工程离不开人的管理。
3． 下列关于生态工程的叙述中，错误的是 (　　)
A．它是无消耗、多效益的工程
B．追求经济与生态的双赢
C．实现了废物资源化的良性循环
D．实现了能量的多级利用
答案　A
解析　生态工程属于低消耗、多效益的工程。
4． 矿山废弃地生态修复工程的关键是 (　　)
A．优先选择农作物以提高经济效益
B．选择合适的养殖动物以增加物种多样性
C．植被恢复和土壤微生物群落的重建
D．尽可能依靠自然演替恢复其生态功能
答案　C
解析　矿山废弃地很少有动植物，而且土壤也被严重破坏，所以关键是先要进行植被恢复和土壤微生物群落的重建。
5． 在政府的大力支持下，部分村镇的农民朋友率先建起了以沼气池为中心的生态工程。如图是某同学绘制的一个庭院生态工程示意图，分析并回答下列问题：
(1)该生态系统的“基石”是____________________，沼气池中有产甲烷菌和不产甲烷菌等微生物，其生态学作用主要是作为____________。
(2)构建这种以沼气池为中心的生态模式时所依据的最主要的生态学原理是________________________________________________________________________。
在沼气发酵的过程中，有一种微生物有除臭作用，这种微生物是____________，它的除臭过程是__________________。
(3)某养殖户把自己的养鸡场、养猪场、鱼塘和桑园也纳入该生态园，并把很多单个生产系统通过优化组合有机地整合在一起，改善了系统的功能，这体现了生态工程________________________原理。
(4)生态农业是一个在生态上能自我维持的农业生产系统，其特点是在保持和改善系统内的生态平衡、不对其周围环境造成明显改变的情况下，求得最大生产力和可持续发展。下列关于生态农业的叙述，不正确的是________。
A．生态农业中食物链的各营养级之间的能量传递效率大大提高了
B．生态农业比传统农业的抵抗力稳定性高
C．生态农业设计的指导原则是能量的多级利用和物质的循环再生
D．生态农业属于人工生态系统，对病虫害一般采用生物防治的方法
答案　(1)黄瓜、番茄等蔬菜　分解者　(2)物质循环再生原理　硝化细菌　将氨气氧化为亚硝酸盐和硝酸盐　(3)系统的结构决定功能　(4)A
解析　(1)生产者是生态系统的“基石”，该生态系统中黄瓜、番茄等蔬菜是生产者。沼气池中的产甲烷菌和不产甲烷菌等微生物是生态系统的分解者。(2)该生态系统依据的原理是物质循环再生原理。沼气发酵过程中产生的臭气是氨气，常利用硝化细菌的硝化作用除去。(3)把很多单个生产系统通过优化组合有机地整合在一起，提高了生态系统的复杂性，从而改善了生态系统的功能，这体现了生态工程中系统的结构决定功能原理。(4)生态农业生态系统中食物链的各营养级之间的能量传递效率不变，但生态系统的营养结构变复杂了。
6． 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________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)二氧化碳　氧气
(2)发酵　微生物将有机物分解为无机物
(3)牛棚内温度较高因而牛维持体温消耗的能量较少
(4)太阳光能　发酵产热
(5)物质的循环利用和能量的多级利用
解析　(1)牛棚内牛的呼吸作用和微生物的分解作用产生的CO2可以扩散进入蔬菜大棚，提高蔬菜的光合效率，蔬菜光合作用产生的O2扩散进入牛棚，用于牛和一些需氧微生物的呼吸作用。(2)秸秆的主要成分是纤维素，与牛粪混合堆放可以被微生物分解，将有机物分解成无机物，作为肥料才能被蔬菜吸收。(3)这种冬季生态型种植养殖模式中，由于生物呼吸作用产生的热量可以使牛棚内的温度升高，牛维持体温消耗的能量较少，用于生长发育的能量较多，所以牛的生长速率明显提高。(4)生物通过呼吸作用分解有机物，一部分能量用于生命活动，还有大部分的能量以热能的形式散失。(5)生态系统的功能包括物质循环和能量流动，这种生态模式可以实现物质的循环利用和能量的多级利用。
7． 我国珠江三角洲地区，为充分利用土地，创造了一种挖深鱼塘、垫高基田、塘基植桑、塘内养鱼的高效人工生态系统——桑基鱼塘，如图所示。据图回答有关问题。
(1)生态工程遵循的基本原理有__________、__________、__________、整体性原理和系统学与工程学原理等。
(2)该生态工程能将蚕沙、蔗叶、滤泥等变成鱼类的饵料，塘泥中的微生物能将有机物转化成无机物，为甘蔗、桑树的光合作用提供无机营养，这一过程不但实现了废弃物的__________________________，而且体现了____________________的“循环经济”原则。
(3)蚕沙是蚕食桑叶后排泄出来的粪便，蚕沙富含粗蛋白质、粗脂肪、粗纤维等营养物质，是上等的肥料，也是猪、鱼、羊的理想饲料。某种鱼专以蚕沙为食，假设某一时间段蚕从上一个营养级固定的能量为1.5×105 kJ，那么这部分能量最多有____________kJ被这种鱼所同化。
(4)该生态系统向外输出的物质主要有__________________________________________
______________________________________________________________________________________________________。
(5)该生态系统与一般的自然生态系统相比较，__________________________稳定性较低，所以需要人们不断输入物质与能量。
(6)桑基鱼塘的生产方式与改造前的传统耕作方式比较，主要的优点有________________________________________________________________________(至少答2点)。
答案　(1)物质循环再生原理　物种多样性原理　协调与平衡原理　(2)资源化　生态经济　(3)0　(4)蚕丝、鱼、糖等(5)抵抗力　(6)减轻水患、提高经济效益、减少环境污染等(答案合理即可)
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第5讲　科学探究的思想
科学探究思想在生物学科中的应用充分体现了“掌握相关操作技能，验证简单生物学事实，对生物学问题进行初步探究，并对一些简单的实验方案作出恰当的评价和修改”的考纲能力要求。
科学探究在本质上是科学家用来解决自然领域或科学问题的一种思维方式，追求知识的确凿性，用实验证据来证明。与其他形式的思维相比，科学思维具有广阔性、深刻性、独立性和敏捷性等特点；科学探究也是一种过程，有一定的活动程序或阶段，从发现问题到解决问题，一般过程包括提出问题、作出假设、设计实验方案、实施实验、分析实验结果，若支持假设则建立某一理论，若否定假设则改进实验设计再实验或重新假设(可简单地用下图表示)；在探究活动中除了遵循一定的步骤外，还要采用一系列的科学方法。
虽然新课程倡导探究性学习理念，但高考试题要求学生独立完成全程性探究实验的各个方面的可能性较小，而要求学生对探究过程中的个别方面，也就是对某个局部进行科学的补充可能性较大。
命题视角1　补充完善类实验——一般给出了具体的材料及条件，要求对已有的实验设计进行补充和完善。常让考生补充实验假设、实验原理、实验思路、实验步骤、预期实验结果或结论。
典例剖析　研究表明，低浓度的生长素促进细胞的伸长，但生长素浓度增高到一定值时，就会促进细胞中乙烯的合成，而乙烯含量的增高，反过来又抑制了生长素对细胞伸长的促进作用。现以黄花豌豆幼苗切段为实验材料，请设计实验验证乙烯对生长素促进细胞伸长的抑制作用。
实验工具及材料：黄花豌豆幼苗若干、剪刀、刻度尺、培养皿、烧杯、培养液、五种一定浓度梯度的生长素溶液(其中含最适浓度)、一定浓度梯度的乙烯、清水、滤纸等。
实验步骤：
①取生长状况相同的豌豆幼苗，_____________________________________________
________________________________________________________________________；
②取标号为A、B、C、D、E的五只培养皿，分别加入相同的培养液和不同浓度的生长素溶液，将五组豌豆茎切段放入培养皿内，置于相同条件下培养；
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
④再取生长状况相同的豌豆幼苗，从豌豆幼苗的同一部位切取等长的茎段若干段，平均分成五组；
⑤取标号为a、b、c、d、e的五只培养皿，分别加入________________________________________，将豌豆茎切段分组放入培养皿内，将各组装置分别置于________________环境中，并在与步骤②相同的条件下培养；3天后，测量茎切段长度，计算每组茎切段长度的平均值。
实验结果：将实验结果绘制成下图所示曲线。
解析　第一个空的填写受众多条件限制：题目要求以“黄花豌豆幼苗切段”为实验材料，因此必须对所提供的生长状况相同的黄花豌豆幼苗进行切段处理。为了排除无关变量对实验结果的影响，切取的部位、长度都要相同。由于步骤②中提到“将五组豌豆茎切段放入培养皿内”，说明分组必须在第一步完成，分组时要遵循实验的等量原则。总体来看前两步，①取材分组→②施加实验条件，并培养，因此可以推断步骤③应该为观察记录，再结合最下面的题图可知，步骤③应该是“3天后，测量茎切段长度”，由于每组有多段茎切段，因此应取其平均值，或者说步骤⑤的处理也是一种“暗示”。在确定出生长素溶液的最适浓度后，再“验证乙烯对生长素促进细胞伸长的抑制作用”，因此，五只培养皿中应先加入相同的培养液和最适浓度的生长素溶液，使茎切段处于最适生长状态，然后再添加不同浓度的乙烯，观察其对生长素促进细胞伸长的抑制作用。
答案　①从豌豆幼苗的同一部位切取等长的茎段若干段，平均分成五组　③3天后，测量茎切段长度，计算每组茎切段长度的平均值，对所得数据进行统计分析，找出最适生长素浓度　⑤相同的培养液和最适浓度的生长素溶液　不同浓度的乙烯
备考指导
解答此类题时要紧扣题意，仔细结合上下文进行补充。其突破方法是：
(1)补充实验原理类：需要深入分析题目中与实验原理有关的内容，如对照组实验、重要实验步骤、重要实验装置、完善实验装置、完善实验所用的实验方法等，在此基础上，联系教材中相关联的原理、知识点进行知识迁移，归纳其原理。解决这类问题的关键是看我们能否对教材中基础实验的原理深刻理解，能否对其融会贯通，举一反三，是否学会了类比迁移。
(2)补充实验步骤类：需根据实验目的确定实验变量，审读所提供的信息中是否准确控 制了实验变量，是否遵循对照原则、单一变量原则等。对此类问题的考查，主要是看 考生是否知道实验变量的控制及实验原则的遵循。
(3)预测实验结果类：需认真分析实验目的和相关知识，确定自变量对因变量的影响。一定要辨别实验是属于验证性实验还是探究性实验。验证性实验具有明确的结果；探究性实验的现象和结果是未知的或不确定的，应针对各种可能性分别加以考虑和分析，得到相关结论。无论是哪种情况，文字描述应力求简练、准确、科学。
思想体验
1． 植物的根具有向重力生长的特性，下列是研究根向重力生长机理的两个实验。
实验一：将空白琼脂和含EDTA的琼脂做成帽状，分别套在甲、乙两组玉米胚根的根冠外(示意图如下)。(提示：EDTA的作用是去除与其临接部位的Ca2＋。)
将胚根水平放置培养一定时间后，观察到甲组胚根向重力(下)生长，乙组胚根水平生长。据上述实验结果，得出实验结论：______________________________________
________________________________________________________________________。
实验二：水平放置的胚根弯曲向下生长，与根冠近地侧的Ca2＋浓度明显高于远地侧有关。研究表明，根总是朝着Ca2＋浓度高的方向弯曲生长。为验证这一结论，有人设计了下列实验方案。请根据提供的实验材料和用具，写出第二步及以后的实验步骤和实验结果，并回答问题：
(1)实验材料和用具：胚根等长的萌发玉米种子，含EDTA的琼脂帽，含Ca2＋的琼脂块，空白琼脂块，培养皿等。
(2)实验步骤：
第一步：取若干个培养皿，在每个培养皿中放置适量的萌发玉米种子，按实验一中乙组的方法处理胚根一定时间后，移去根冠外的琼脂帽。
第二步：_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第三步：_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第四步：_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)实验结果：____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)科学家进一步证实，根冠中生长素的分布受Ca2＋浓度影响，当胚根水平放置时，重力诱导Ca2＋向根冠下侧移动，导致近地侧的生长素浓度比远地侧高。请分析胚根的生长素分布与向重力生长的关系：_____________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　实验一：胚根向重力(下)生长与(根冠部位的)Ca2＋有关
实验二：(2)第二步：将培养皿均分为两组，编号为A、B
第三步：在A组的胚根上方放一个空白琼脂块，在B组的胚根上方放一个含Ca2＋的琼脂块(如图)
第四步：将胚根水平放置培养一定时间后，观察胚根的生长方向
(3)实验结果：A组胚根水平生长，B组胚根弯曲向上生长
(4)生长素对根生长的作用具有两重性，低浓度生长素促进生长，高浓度则抑制生长。对根来说，生长素的最适浓度较低，近地侧的生长素浓度较高，生长慢；远地侧的生长素浓度较低，生长快。因而，胚根弯曲向下生长
解析　在解答实验一时，要准确提取题干中的有效信息，即EDTA的作用是去除与其临接部位的Ca2＋，答题可就情境作答，答案便一目了然。实验二在设计实验步骤时不能把琼脂块放在胚根的下面，因为对最终的实验结果(B组胚根向下生长)进行解释时，无法区别胚根向下生长是因为受Ca2＋的影响还是受重力的影响。对实验结果的预测，要把握验证性实验的特点，即实验结果不具有开放性，并且和实验目的的形成呼应。
命题视角2　实验评价与修订——此类试题主要依据已知的实验目的、原理、材料用具评价修订实验方案。要求学生依据所掌握的生物学知识，分析评价已知方案的优缺点，并说明原因或进一步修订原方案。
典例剖析　小白鼠是恒温动物，当环境温度明显降低时，其体温仍能保持相对恒定。为了探究调节体温的中枢是否为下丘脑，某校生物兴趣小组制订了以下实验方案：
实验假设：下丘脑是调节体温的中枢。
材料用具：略。
实验步骤：
①取两只健康状况良好且相同的成年小白鼠，并标记为甲、乙。
②用一定的方法破坏甲鼠的下丘脑，乙鼠不做处理作为对照，并分别测量初始体温。
③把甲鼠置于0 ℃环境中，把乙鼠置于25 ℃环境中作为对照，在相对安静的条件下观察24 h，每隔4 h分别测量一次体温，并做好记录。
预期结果与结论：甲鼠体温发生明显改变，乙鼠体温保持相对恒定，说明下丘脑是调节体温的中枢。
(1)该兴趣小组设计的实验方案有哪些不妥之处？请提出相应的改进意见：①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若没有破坏甲鼠的下丘脑，将甲鼠置于0 ℃的环境中，则甲鼠维持体温恒定的调节方式是____________，请写出导致战栗的反射弧：________________________________________________________________________。
(3)寒冷环境下，老年鼠的耗氧量会________，导致这个变化的主要激素是____________。
(4)将乙鼠从25 ℃移入40 ℃的环境中，产生炎热感觉的结构是____________。
解析　一般情况下，用活体做实验时，为避免因个体死亡或个体差异等情况而导致实验不能正常进行，常选取几个相同状况的个体进行研究。除对下丘脑的处理方式不同外，其他的无关变量均应该相同。实验目的为“探究调节体温的中枢是否为下丘脑”，而最后结论的表述并没有“扣题”，而是按验证性实验处理，这是明显的错误。低温环境下，机体可通过神经调节使皮肤血流量减少、骨骼肌产热量增加等，同时还可以引起甲状腺激素和肾上腺素分泌增加，因此，既有神经调节，又有激素调节。所有的感觉都在大脑皮层形成。
答案　(1)①取材不当，应取若干只健康状况良好且相同的成年小白鼠　②不符合单一变量原则，应将两组小白鼠均置于0 ℃环境中　③实验结果与结论描述有误，应按探究性实验书写预测实验结果和结论
(2)神经和激素调节　冷觉感受器→传入神经→下丘脑体温调节中枢→传出神经→骨骼肌 (3)增加　甲状腺激素　(4)大脑皮层
备考指导
此类试题要求学生对实验原理、目的要求、材料用具、方法步骤、实验现象、结果或结论等内容熟悉，能找出错误的地方并给予纠正，常以生物学中一些经典实验或学生实验为基础而设计，要求学生拥有扎实的基础知识和基本技能，突出了对“双基”的考查。其一般步骤包括：
第一步：分析取材是否正确。
第二步：分析实验原理及方法是否正确。
第三步：分析药品与试剂的使用是否合理。
第四步：步骤及操作分析，主要有以下情况：①漏做或颠倒某个实验步骤；②操作方法错误；③有没有设置对照，如果有看对照设计是否合理；④实验是否遵循了单一变量原则；⑤实验是否具有偶然性；⑥有无更为简单的实验方案；⑦实验能否顺利完成；⑧实验的安全性如何。
第五步：分析实验结果是否正确。
思想体验
2． 某生物小组的同学为了研究叶绿体色素对不同波长光的吸收情况，设计了一个小实验，具体步骤如下：
(1)室外随意搬取4株天竺葵，制作4个能装下天竺葵的相同规格的黑色硬纸盒，每个纸盒内分别装上不同颜色(红、黄、绿、蓝)，功率相同的彩灯；
(2)将4株天竺葵分别放入4个黑色纸盒中，在相同且适宜的条件下，接通电源，照光4小时；
(3)从4株经光照后的天竺葵上同时各取一片叶片放入培养皿中，滴加等量碘液；
(4)观察并比较各培养皿中叶片的颜色变化。
请你指出以上实验设计中的不足之处，并做出修改。
不足之处一：_________________________________________________________。
修改为：_____________________________________________________________。
不足之处二：_________________________________________________________。
修改为：_____________________________________________________________。
不足之处三：_________________________________________________________。
修改为：______________________________________________________________
答案　不足之处一：没有进行饥饿处理
修改为：将天竺葵放置黑暗处24小时
不足之处二：没有说明天竺葵的生长发育状况是否一致
修改为：选取生长发育状况一致的天竺葵
不足之处三：没有说明叶片选取是否一致
修改为：选取叶龄相同、大小相似的叶片
不足之处四：没有对所有材料进行编号
修改为：将四组实验装置以及培养皿等进行编号
(注：答出三项即可，只要符合实验设计原则，答案合理即可)。
解析　本实验的目的是探究叶绿体色素对不同波长光的吸收情况。应选择生长发育一致的天竺葵作为实验材料，随机编号为甲、乙、丙、丁，首先进行饥饿处理一段时间，使储存在天竺葵中的有机物消耗完，然后分别用不同波长的彩灯照射，4小时后，分别取叶龄、大小一致的叶片，经脱色后滴加碘液处理，观察叶片的颜色变化。
命题视角3　科学方法——假说—演绎、建立模型与类比推理等都是现代科学研究中常用的一些科学方法。利用假说—演绎法，孟德尔发现了两大遗传定律；利用建立模型法，沃森和克里克发现了DNA双螺旋结构；利用类比推理，萨顿提出基因位于染色体上的假说。
典例剖析　“假说—演绎法”是现代科学研究中常用的一种方法，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”推测生物体产生配子时成对遗传因子彼此分离
C．若F1产生配子时成对遗传因子分离，则测交后代会出现两种性状比例接近1∶1
D．若F1产生配子时成对遗传因子分离，则F2中三种基因型个体比例接近1∶2∶1
解析　“假说”是通过实验、观察，提出假说并解释；“演绎”是对其解释的验证，其过程就是测交。
答案　C
备考指导
1． “假说—演绎法”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。
2． “假说—演绎法”非常有利于学生逆向思维能力的培养和提高，同学们在平时思考问题和解题时多用“假说—演绎法”。譬如，在探究性实验设计中结果和结论的预测分析时，要经常用到“假说—演绎”法先进行逆向思维分析，然后再进行正向组织答案进行描述。
思想体验
3． 玉米短节与长节是一对相对性状，皱缩叶与正常叶是一对相对性状。玉米叶脉的颜色有绿色和褐色两种，茎秆有甜和不甜两种。下面是科学家分别用玉米进行的两个遗传实验。
实验一：纯合的短节皱缩叶植株与纯合的长节正常叶植株杂交，F1全部为长节正常叶植株，F1自交，F2中长节正常叶植株∶长节皱缩叶植株∶短节正常叶植株∶短节皱缩叶植株＝9∶3∶3∶1。
实验二：纯合的绿色叶脉茎秆不甜植株与纯合的褐色叶脉茎秆甜植株杂交，F1全部为绿色叶脉茎秆不甜植株，F1自交，F2中绿色叶脉茎秆不甜植株∶褐色叶脉茎秆甜植株＝3∶1(无突变、致死等现象发生)。
(1)如果控制节长的基因用A和a表示，而控制叶形状的基因用B和b表示，请画出实验一中F1的两对基因在染色体上的位置。(用长线表示染色体，用其上的短线表示基因位置)。
(2)与实验一F2的结果相比，你从实验二F2的结果中发现了什么问题？________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)根据你发现的问题，尝试提出一个合理的假说(要求简单概括)_______________
________________________________________________________________________。
(4)根据你的假说，实验二中F1产生配子的种类有______种，分别是_______________
_________(提示：标出基因在染色体上的位置，控制叶脉颜色的基因用R和r表示，控制茎秆甜度的基因用M和m表示)。
(5)为验证自己的假说是否成立，可采取____________法，预期的实验结果是__________________________________。若实际的实验结果与自己演绎推理的预期结果一致，则说明假说成立，否则假说不成立。
答案　(1)如图所示
(2)实验二中两对相对性状的遗传不遵循自由组合定律，而遵循分离定律
(3)两对基因位于一对同源染色体上，且形成配子时不发生交叉互换现象
(4)2　、
(5)测交　绿色叶脉茎秆不甜植株∶褐色叶脉茎秆甜植株＝1∶1
解析　(1)实验一中，F1全部为长节正常叶植株，F1自交后代F2中出现的性状分离比为9∶3∶3∶1，由此可以确定实验一中控制两对相对性状的基因位于两对同源染色体上。(2)实验二中，F1自交后代F2中只表现出两种性状，比例为3∶1，由此可以确定这两对相对性状的遗传不符合自由组合定律，而符合基因分离定律，可能是因为控制这两对相对性状的基因位于一对同源染色体上，且减数分裂形成配子时未发生交叉互换。如果假说成立，则F1只会产生、两种配子。要验证这个假说，可用双隐性纯合子rrmm与F1进行测交，若后代只表现出绿色叶脉茎秆不甜和褐色叶脉茎秆甜两种植株，且比例为1∶1，则说明假说成立。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第6讲　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.实验：观察线粒体和叶绿体。
一、细胞器的结构与功能
[判一判]
1．光合作用只能在叶绿体中进行 (　×　)
2．无线粒体的生物只能进行无氧呼吸 (　×　)
3．有中心体一定是动物细胞 (　×　)
4．各种正常细胞都有核糖体 (　√　)
5．所有植物细胞都有细胞壁、大液泡和叶绿体 (　×　)
6．细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质的成分和功能是相同的 (　×　)
[解惑]　(1)原核生物唯一的细胞器是核糖体；低等植物细胞含有细胞器的种类最多。
(2)细胞器的种类决定了细胞功能的复杂程度。
二、细胞器之间的协调配合
　以分泌蛋白的合成、运输、分泌为例：
[思考]　分泌蛋白在分泌过程中通过了几层生物膜？
提示　分泌蛋白从细胞中分泌到外部环境的方式是胞吐，需要能量，跨0层生物膜。
三、生物膜系统
[判一判]
1．生物膜系统指生物体内的所有膜结构 (　×　)
2．细胞的生物膜系统由细胞膜、核膜和各种具膜的细胞器膜组成 (　√　)
3．生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内部区域化 (　√　)
4．有多种酶附着在生物膜系统上，有利于化学反应的进行 (　√　)
5．原核生物、病毒类生物无生物膜系统 (　√　)
考点一　归类分析细胞器的结构与功能
1．对图①和②进行比较
(1)二者的共同点有：都具有双层膜；都与能量转换有关，能产生ATP；含有DNA，可自主复制、表达。
(2)二者区别
①成分方面：前者含有与有氧呼吸有关的酶，后者含有与光合作用有关的酶和色素。
②增大膜面积方式方面：前者是内膜向内凹陷形成嵴，后者是囊状结构堆叠形成基粒。
③功能方面：前者是有氧呼吸的主要场所，后者是光合作用的场所。
2．请利用上述序号填写下面的归类空格
(1)分布上：植物特有的②⑤；动植物都有的①③④⑦；真原核细胞共有的⑦。
(2)结构上：不具膜结构的⑦⑧；单层膜的③④⑤⑥；双层膜的①②；光学显微镜下可见的①②⑤。
(3)成分上：含DNA的①②；含RNA的①②⑦；含色素的②⑤。
(4)功能上：能产水的①②③④⑦；能产生ATP的①②；能合成有机物的②③④⑦；能复制的①②⑧；与有丝分裂有关的①③⑦⑧；与分泌蛋白合成分泌有关的①③④⑦；能发生碱基互补配对的①②⑦；与主动运输有关的①⑦。
3．判断正误
(1)除上述细胞器外，细胞内能产生水和发生碱基互补配对的场所还有细胞核
(　√　)
(2)除上述细胞器外，细胞内没有其他场所能产生ATP (　×　)
(3)除上述细胞器外，细胞内具有双层膜的结构还有核膜 (　√　)
(4)细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质所含有的化学成分不同，所具有的生理功能也不同 (　√　)
(5)细胞器的数量可因细胞种类的不同和生物的不同而出现差异 (　√　)
(6)①和②发生的能量转换形式分别是有机物稳定的化学能→热能和ATP中活跃的化学能；光能→活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 (　√　)
(7)在①基质中发生有氧呼吸的第三阶段时产生了水 (　×　)
1．(2012·海南卷，3)关于细胞中细胞器的叙述，错误的是 (　　)
A．大肠杆菌无线粒体，有核糖体
B．水稻叶肉细胞有叶绿体，也有液泡
C．酵母菌有线粒体，也有叶绿体
D．小鼠肝细胞有线粒体，也有内质网
答案　C
解析　大肠杆菌是原核生物，细胞中只有核糖体，而无线粒体等较复杂的细胞器。水稻叶肉细胞是高度分化的细胞，有液泡和叶绿体，叶绿体能进行光合作用。酵母菌是真菌，有线粒体，无叶绿体。小鼠肝细胞是高等动物细胞，细胞中有线粒体，也有内质网。
2．如图1为某细胞模式图的一部分，图2 a～g为细胞器或细胞的某一结构。图2中各结构放大比例不同。请据图回答有关问题(括号中填序号或字母，横线上填文字)：
(1)a～g中控制物质进出细胞的结构是[　]________。
(2)a～g中具有单层膜的细胞器是________(填字母)。
(3)若图1所示细胞是动物乳腺细胞，与其他没有分泌功能的细胞相比，a～g中数目一定较多的细胞器是[　　]________。
(4)c结构上可合成________。
答案　(1)g　细胞膜　(2)b、f　(3)f　高尔基体　(4)蛋白质
解析　图2中，a为叶绿体、b为液泡、c为核糖体、d为中心体、e为线粒体、f为高尔基体、g为细胞膜的结构模型。(1)控制物质进出细胞的是细胞膜，即图2中的g。(2)液泡、高尔基体为单层膜，线粒体、叶绿体为双层膜，核糖体和中心体不具膜结构。(3)乳腺细胞具有泌乳功能，其分泌功能与高尔基体有关。(4)核糖体是蛋白质的装配机器，在核糖体上合成的物质是蛋白质。
1．细胞器问题的解答技巧
一是明辨各种细胞器的结构，能够根据是否有膜、是单层膜还是双层膜，正确识别各种细胞器；二是准确掌握各种细胞器的功能及特点，对相关问题进行判断，如叶绿体具有双层膜、是光合作用的场所，线粒体具有双层膜、是有氧呼吸的主要场所，核糖体主要由rRNA和蛋白质组成、是蛋白质的装配机器，高尔基体是单层膜细胞器、与动物细胞分泌物的形成和植物细胞细胞壁的形成有关。
2．特殊细胞总结
(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，成熟区等根部和其他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)肾小管、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。
(4)蛔虫的体细胞和人的成熟红细胞无线粒体，只进行无氧呼吸，原料为葡萄糖，产物为乳酸，且人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。
(5)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。
(6)原核细胞只有核糖体，无其他细胞器，无核膜和核仁。考点二　聚焦各种生物膜
之间的联系
1．完善细胞的生物膜系统概念图
2．完善生物膜在结构上的联系
3．完善功能上的联系(如蛋白质的合成、分泌)
4．生物膜的功能
易错警示　与生物膜有关的7个注意点
(1)研究方法：同位素标记法，但获取某细胞结构时采用差速离心法。
(2)与分泌蛋白合成运输有关的细胞结构：线粒体、核糖体、内质网、高尔基体和细胞膜。而与分泌蛋白合成运输有关的细胞器不包括细胞膜。
(3)运输的方向：核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜。
(4)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。
(5)多肽是在核糖体上形成的，空间结构是在内质网上形成的，成熟蛋白质是在高尔 基体中形成的。
(6)真核细胞有内膜系统，原核细胞没有，具膜的细胞器(如线粒体)属于生物膜系统，原核生物的生物膜只有细胞膜。
(7)内质网外连细胞膜，内连核膜，体现了内质网是细胞内分布最广的细胞器，也体现了内质网的运输作用；内质网是细胞内生物膜系统的中心。
3．甲状腺细胞可以将氨基酸和碘合成甲状腺球蛋白，并且将甲状腺球蛋白分泌到细胞外，其过程如图所示。图中a、b、c是生理过程，①～⑦是结构名称，分析下列叙述错误的是 (　　)
　
A．甲图中b是脱水缩合，产生的水中氧仅来自于氨基酸的羧基，完成的场所是乙图①
B．细胞内的碘浓度远远高于血浆中的碘浓度，这表明a是主动运输过程
C．与甲图c过程有关的细胞器是乙图中③②⑤，⑥中形成的蛋白质已经是成熟蛋白质
D．在甲状腺球蛋白合成过程中，膜面积基本保持不变的有②和④，但膜的成分均发生更新
答案　D
解析　在D项中膜面积基本保持不变的是②高尔基体，而④是细胞膜，面积增大，③是内质网，面积减小。b过程是脱水缩合，在①核糖体上完成，形成的水中的氧只来自于羧基，A项正确；低浓度到高浓度的运输方式为主动运输，B项正确；c过程是蛋白质加工、转运、分泌过程，与之相关的细胞器是内质网、高尔基体、线粒体，另外⑥中形成的蛋白质已经是成熟蛋白质。
[互动探究]　(1)结合本题分析：甲状腺球蛋白形成到分泌的全过程中跨几层膜？(2)乙图中与③直接相连的结构有什么？(填写序号)
提示　(1)0层　(2)④和⑦
4．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，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，有关的生物膜面积变化如图乙，其相关结构关系如图丙，则下列有关说法不正确的是 (　　)
　
A．图丙中首先可观察到3H标记的细胞器是③
B．能在图丙中④上观察到3H标记表明可能有分泌蛋白合成
C．图甲中c曲线所指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
答案　A
解析　分泌蛋白的形成过程：核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜→膜外。图甲中a、b、c依次为核糖体、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)。
蛋白质分泌相关图示的解读
　
图甲表示放射性元素标记某种氨基酸，追踪不同时间放射性元素在细胞中的分布情况，图甲不仅表示了放射性元素出现的先后顺序，而且还表示了某种结构中放射性元素的含量变化，理解分泌小泡的形成及放射性元素含量变化是个难点，高尔基体中放射性元素含量下降与分泌小泡形成的对应关系，表示分泌小泡来自高尔基体。
图乙和图丙都表示膜面积随时间的变化关系，只是图乙表示的是前后两个时间点，而图丙表示的是一定时间段内的变化。在上述过程中细胞膜的成分均实现了更新。
实验五　用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
1．实验原理
(1)叶绿体呈绿色、扁平的椭球形或球形，不需染色，制片后直接观察。
(2)线粒体呈无色，有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等，用健那绿染成蓝绿色后制片观察。
2．实验步骤
(1)观察叶绿体
(2)观察线粒体
易错警示　线粒体和叶绿体观察实验的6个注意点
(1)健那绿染液是专一性对线粒体染色的活体染料，可使活细胞中线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色。
(2)实验过程中的临时装片要始终保持有水状态。
(3)要漱净口腔，防止杂质对观察物像的干扰。
(4)用菠菜叶稍带叶肉的下表皮的原因：靠近下表皮的叶为栅栏组织，叶绿体大而排列疏松，便于观察；带叶肉是因为表皮细胞不含叶绿体。
(5)叶绿体在弱光下以椭球形的正面朝向光源，便于接受较多的光照；在强光下则以侧面朝向光源，以避免被灼伤。
(6)盖盖玻片时，一定要缓慢且与载玻片成45°夹角，盖玻片一侧先接触液滴，防止装片下产生气泡。
5．下列关于用高倍镜观察人的口腔上皮细胞线粒体的实验的说法中，不正确的是(　　)
A．牙签消毒、实验前漱口都是为了保证该实验的准确性
B．制作装片时在载玻片上滴一滴0.9%的NaCl溶液，目的是维持口腔上皮细胞的正常形态
C．在高倍显微镜下观察可以看到活细胞的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色
D．在高倍显微镜下观察可以看到线粒体有2层磷脂分子层
答案　D
解析　用高倍显微镜观察人的口腔上皮细胞的线粒体实验中，牙签消毒是为了排除牙签上其他生物细胞对本实验的干扰，而漱口是为了避免食物残渣对本实验的影响，二者都是为了保证实验的准确性。0.9%的生理盐水，可以让离体的口腔上皮细胞维持正常的形态。健那绿染液是专一性染线粒体的活体染料，可以使活细胞的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色。电子显微镜下观察线粒体具双层膜，4层磷脂分子层，在高倍显微镜下看不出此结构。
[互动探究]　(1)在本实验中口腔上皮细胞是否是活细胞？
(2)口腔上皮细胞相对比较透明，为观察方便，通常在观察时应怎么调节显微镜？
提示　(1)是。(2)选择小光圈和平面镜。
叶绿体与线粒体的比较
异同点 叶绿体 线粒体
不同点 分布 绿色植物细胞 动植物细胞
增大膜面积的形式 由类囊体堆叠成基粒 内膜向内腔折叠形成嵴
酶 与光合作用有关，分布在基粒上和基质中 与有氧呼吸有关，分布在基质中和内膜上
色素 叶绿素、类胡萝卜素，分布在类囊体薄膜上 无
功能 光合作用的场所 有氧呼吸第二、三阶段进行的场所
共同点 ①均具有双层膜结构②均具有能量转换功能③都含磷脂、蛋白质和少量的DNA和RNA等，能够转录、翻译形成自身的部分蛋白质及半自主复制，控制细胞质遗传④共同参与了自然界的碳循环过程⑤均既消耗水又生成水
题组一　细胞器的结构与功能
1．判断正误
(1)叶绿体基质中含有核酸和参与光合作用的酶(2011·重庆，1B) (　　)
(2)高尔基体与有丝分裂过程中纺锤体形成有关(2011·江苏，2D) (　　)
(3)溶酶体内的酶由内质网形成的小泡(囊泡)运入(2011·北京，3C) (　　)
(4)线粒体和叶绿体为双层膜结构，其内膜中酶的种类相同(2009·海南，1B) (　　)
(5)人体细胞的线粒体内膜蛋白质和脂质的比值大于外膜(2011·江苏，2C) (　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√
2．(2012·大纲全国卷，2)下列关于叶绿体和线粒体的叙述，正确的是 (　　)
A．线粒体和叶绿体均含有少量的DNA
B．叶绿体在光下和黑暗中均能合成ATP
C．细胞生命活动所需的ATP均来自线粒体
D．线粒体基质和叶绿体基质所含酶的种类相同
答案　A
解析　线粒体和叶绿体是半自主性细胞器，都含有少量的DNA，所以A项正确；叶绿体只在光反应阶段产生ATP，而光反应只有在有光条件下才能进行，故B项错误；叶绿体中进行的光合作用、细胞质基质中进行的有氧呼吸第一阶段和无氧呼吸均能产生ATP，所以C项错误；线粒体基质和叶绿体基质中进行的生化反应不同，所需的酶也就不同，故D项错误。
3．(2012·江苏卷，4)下列关于真核细胞结构的叙述，错误的是 (　　)
A．细胞器在细胞质中的分布与细胞的功能相适应
B．线粒体是细胞内物质氧化和能量转换的主要场所
C．由rRNA和蛋白质组成的核糖体具有特定空间结构
D．高尔基体是细胞内蛋白质合成、加工和运输的场所
答案　D
解析　植物细胞中的高尔基体与细胞壁的形成有关，在植物细胞有丝分裂的末期会在细胞板的附近聚集许多高尔基体，这说明细胞器的分布与细胞的功能相适应，A项正确；线粒体是有氧呼吸的主要场所，而有氧呼吸是细胞内物质氧化和能量转换的过程，B项正确；核糖体是细胞内的一种核糖核蛋白颗粒，主要由rRNA和蛋白质组成，核糖体的结构包括大、小亚基，当参与翻译过程时大、小亚基结合，当蛋白质合成结束时大、小亚基解体，C项正确；蛋白质合成的场所是核糖体，而不是高尔基体，D项错误。
题组二　细胞器的分工合作
4．(2011·四川卷，2)下列有关生物膜结构和功能的描述，不正确的是 (　　)
A．植物原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性
B．合成固醇类激素的分泌细胞的内质网一般不发达
C．分泌蛋白的修饰加工由内质网和高尔基体共同完成
D．生物膜之间可通过具膜囊泡的转移实现膜成分的更新
答案　B
解析　内质网参与了糖类、脂质和蛋白质的合成，固醇类激素属于脂质，合成该类物质的分泌细胞内质网发达，故选项B错误；植物原生质体融合的原理是细胞膜具有流动性；分泌蛋白在核糖体中合成后，先进入内质网中进行初加工(如折叠、组装、糖基化等)，再进入高尔基体中进行再加工(如浓缩、运输等)，成熟后的蛋白质分泌到细胞外；内质网与高尔基体之间、高尔基体与细胞膜之间可通过具膜囊泡的转移来实现膜成分的更新，故选项A、C、D正确。
5．(2011·安徽卷，1)AUG是甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码子。人体血清白蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸，这是新生肽链经加工修饰的结果。加工修饰的场所是 (　　)
A．内质网和高尔基体 B．高尔基体和溶酶体
C．内质网和核糖体 D．溶酶体和核糖体
答案　A
解析　氨基酸在核糖体处合成为多肽，经内质网加工、折叠、组装，形成具有一定空间结构的未成熟的蛋白质，经高尔基体再加工，成为成熟的蛋白质，整个过程由线粒体供能。溶酶体可以分解衰老、损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞内的病毒或病菌，不参与蛋白质的合成。
题组三　观察线粒体和叶绿体
6．(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、吡罗红(派洛宁)染色观察动物细胞中的DNA和RNA
答案　C
解析　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。
7．(2011·江苏卷，10)将有关生物材料直接制成临时装片，在普通光学显微镜下可以观察到的现象是 (　　)
A．菠菜叶片下表皮保卫细胞中具有多个叶绿体
B．花生子叶细胞中存在多个橘黄色脂肪颗粒
C．人口腔上皮细胞中线粒体数目较多
D．紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中细胞核清晰可见
答案　A
解析　菠菜叶片的下表皮保卫细胞中含有多个绿色扁平的叶绿体，不需染色就可直接制成临时装片观察，A项正确；花生子叶细胞需经苏丹Ⅲ染液染色后制成临时装片，才能观察到多个橘黄色的脂肪颗粒，B项错误；人口腔上皮细胞中的线粒体是无色的，需用活细胞染色剂健那绿染液染色后才能观察到被染成蓝绿色的线粒体，C项错误；紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中清晰可见的是紫色的大液泡，观察不到细胞核，D项错误。
题组四　生物膜之间的联系
8．(经典高考题)细胞内的各种生物膜在结构上既有明确的分工，又有紧密的联系。结合下面关于溶酶体(一类含多种水解酶、具有单层膜的囊状细胞器)发生过程和“消化”功能的示意图，分析回答下列问题：
(1)b是刚形成的溶酶体，它起源于细胞器a；e是由膜包裹着衰老细胞器d的小泡，而e的膜来源于细胞器c。由图示可判断：a是________，c是________，d是________。
(2)f表示b与e正在融合，这种融合过程反映了生物膜在结构上具有________特点。
(3)细胞器a、b、c、d膜结构的主要成分是________等。
(4)细胞器膜、________和________等结构，共同构成细胞的生物膜系统。生物膜的研究具有广泛的应用价值，如可以模拟生物膜的________功能对海水进行淡化处理。
答案　(1)高尔基体　内质网　线粒体　(2)流动性　(3)蛋白质和磷脂　(4)细胞膜　核膜　选择透过
解析　(1)根据各种细胞的形态结构特征可以看出，a为高尔基体、c为内质网、d为线粒体。(2)两种膜的相互融合说明生物膜具有一定的流动性。(3)所有生物膜都是以磷脂双分子层为基本骨架，其上镶嵌和贯穿着蛋白质，故主要成分为磷脂和蛋白质。(4)各种细胞器膜、细胞膜、核膜等共同构成细胞的生物膜系统，生物膜的选择透过
功能在生产实践中具有广泛的应用价值。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
细胞器的结构与功能　 1、2、4、5、6、7、8、9
细胞器的分工合作 10、11、12、15
综合应用 3、13、14
1.下列有关细胞器的叙述，正确的是 (　　)
A．所有细胞中都存在内质网
B．线粒体中生成的产物有丙酮酸、二氧化碳和水
C．叶绿体是所有生物进行光合作用的场所
D．在植物细胞有丝分裂的末期高尔基体活动加强
答案　D
解析　原核细胞中没有内质网，也没有线粒体，但有些原核生物能进行有氧呼吸，如蓝藻。有氧呼吸过程中，丙酮酸在细胞质基质中生成，而不是在线粒体中生成。在植物细胞的有丝分裂末期会形成新的细胞壁，因此，高尔基体活动加强。
2．在蝌蚪发育成蛙的过程中，蝌蚪的尾逐渐消失，与这一“自溶”现象有关的细胞器是 (　　)
A．线粒体 B．中心体
C．溶酶体 D．细胞核
答案　C
解析　溶酶体内含有多种水解酶，能够分解多种物质，细胞中的溶酶体破裂后释放水解酶，从而导致细胞出现“自溶”现象。
3．下列有关生物膜的叙述，错误的是 (　　)
A．生物膜是细胞内各种膜结构的统称
B．原核生物中合成的分泌蛋白不需要生物膜的加工
C．细胞膜在细胞与外界进行能量转换的过程中起着决定性作用
D．真核细胞与原核细胞的根本区别是有无生物膜
答案　D
解析　细胞膜、细胞器膜和核膜都称为生物膜；原核细胞内只有核糖体一种细胞器，无具膜细胞器，因此合成的分泌蛋白不需要经过生物膜的加工；细胞膜在细胞和外界环境之间进行物质运输、能量转换、信息传递的过程中起重要作用；真核细胞和原核细胞的根本区别是有无以核膜为界限的细胞核。
4．下图甲为叶绿体结构模式图，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列相关叙述，正确的是 (　　)
A．图乙所示结构取自图甲中的①或③
B．与光合作用有关的酶全部分布在图乙所示结构上
C．图乙所示的结构是合成[H]并消耗ATP的场所
D．叶绿体以图甲③的形式扩大膜的表面积
答案　D
解析　图乙中分布有色素，说明图乙所示的结构取自类囊体，叶绿体的内、外膜上不含色素；与光合作用有关的酶分布在类囊体的薄膜上和叶绿体基质中，类囊体的薄膜是叶绿体进行光反应的场所，产生[H]和ATP；叶绿体通过类囊体堆叠的方式扩大膜的表面积。
5．下列有关生物膜的说法，正确的是 (　　)
A．生物膜的功能主要是由膜蛋白实现的
B．丙酮酸的分解是在线粒体内膜上进行的
C．细胞内的ATP都是在生物膜上合成的
D．细胞中的囊泡都是由高尔基体形成的
答案　A
解析　丙酮酸的分解在有氧呼吸第二阶段进行，发生在线粒体基质中。细胞内合成ATP的场所有细胞质基质(有氧呼吸的第一阶段或整个无氧呼吸)、线粒体(有氧呼吸的第二、三阶段)和叶绿体(光合作用)。分泌蛋白最初在内质网上的核糖体中合成肽链，并转移到内质网中进行加工，然后以囊泡的形式转移至高尔基体，高尔基体对蛋白质做进一步的修饰加工，然后再次转化为囊泡，囊泡移动到细胞膜，与细胞膜融合，将蛋白质分泌到细胞外。
6．如图所示为显微镜下观察到的某细胞内的某些结构，下列判断正确的是(　　)
A．这些结构是在光学显微镜下观察到的植物细胞内的结构
B．以上七种结构均参与了细胞内生物膜系统的构成
C．与基因表达有关的结构有a、b、f、g，但不一定都能发生A—T、G—C之间的互补配对
D．在a内能合成葡萄糖，而在b内能将葡萄糖分解
答案　C
解析　图中所示结构为亚显微结构，是在电子显微镜下观察到的，A错误；图中e和f分别为中心体和核糖体，两者均无膜结构，故不参与构成细胞的生物膜系统，B错误；图中a、b、g中均含有基因，碱基配对方式有A—T、A—U、C—G，f是翻译的场所，故f中碱基的配对方式为A—U、C—G，C正确；b是线粒体，葡萄糖必须在细胞质基质中分解成丙酮酸后，才能进入线粒体继续分解释放能量，D错误。
7．下列有关细胞结构和功能的叙述，正确的是 (　　)
A．需氧型生物的细胞都是以线粒体作为产能的“动力车间”
B．溶酶体能合成多种水解酶，并降解所吞噬的物质
C．真核细胞功能不同与各细胞内细胞器的种类和数量不同有密切关系
D．噬菌体、蓝藻、酵母菌都具有核糖体这种细胞器
答案　C
解析　一些好氧型细菌是需氧型生物，而细菌没有线粒体，A错误；溶酶体不能合成水解酶，而且由于缺乏相应的酶，其吞噬的某些化合物不能被降解，B错误；噬菌体是细菌病毒，无细胞结构，故无核糖体这种细胞器，D错误。
8．如图表示在胰岛B细胞中，将胰岛素原分子的C段切除后加工成具有活性的胰岛素，并被包装在囊泡中的过程。胰岛素和C段肽链在被排出胰岛B细胞前，一直贮存在此囊泡中。该过程发生的场所应是 (　　)
A．核糖体 B．细胞核
C．高尔基体 D．细胞质基质
答案　C
解析　高尔基体具有加工修饰蛋白质的功能，因此将胰岛素原分子的C段切除以及加工成具有活性的胰岛素，都是在高尔基体内进行的。
9．下列关于细胞器的叙述中，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上述所有细胞器都含有蛋白质　②与分泌蛋白形成有关的细胞器只有(3)(5)　③含单层膜的细胞器只有(3)(5)　④含RNA的细胞器只有(1)(2)
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
答案　A
解析　线粒体、叶绿体、高尔基体和内质网都是具膜结构的细胞器，生物膜的基本成分是磷脂和蛋白质，其中内质网和高尔基体是单层膜的细胞器。中心体由微管蛋白构成，核糖体由蛋白质和核糖体RNA构成。分泌蛋白在核糖体中合成，在内质网中加工与运输，在高尔基体中包装，分泌过程需要线粒体供能，故与分泌蛋白形成有关的细胞器有(1)(3)(4)(5)。含有RNA的细胞器有线粒体、叶绿体和核糖体。
10．下图表示分泌蛋白的合成、加工和运输过程，①②③表示细胞器，a、b、c表示某些过程。下列说法中错误的是 (　　)
A．①②③是内质网、高尔基体和线粒体
B．该过程可以说明细胞器的结构和功能之间具有密切的联系
C．a表示脱水缩合过程，b、c表示蛋白质的加工及运输过程
D．图解中的过程在原核细胞中也可以进行
答案　D
解析　分泌蛋白的合成、运输、加工过程可以反映细胞器之间在结构和功能方面具有密切的联系。蛋白质的合成场所是核糖体，合成出的多肽经内质网进行加工，然后运输到高尔基体进一步加工，再以囊泡的形式运输到细胞膜，最后分泌到细胞外，整个过程需要线粒体提供能量。图解中所示的过程只能发生在真核细胞中(有多种细胞器参与)，因为原核细胞没有内质网、高尔基体和线粒体等多种细胞器。
11．下面为某物质的合成与分泌过程示意图，甲、乙、丙、丁、戊表示细胞结构。其中甲、戊中含有RNA。下列说法中不正确的是 (　　)
A．图示过程可体现生物膜系统在结构和功能上的相互联系
B．图示过程的实现与生物膜上的脂质分子、蛋白质分子的运动有关
C．在图中戊结构内，丙酮酸氧化分解产生CO2的阶段没有O2参加
D．X的分泌过程能发生在无甲、乙、丙、丁、戊等结构的原核细胞中
答案　D
解析　物质X是分泌蛋白，图示过程可体现生物膜系统在结构和功能上的相互联系，A正确；物质X的分泌依赖于膜的流动性，即与生物膜上的脂质分子、蛋白质分子的运动有关，B正确；戊是线粒体，在有氧呼吸的第二阶段，丙酮酸氧化分解产生CO2，没有O2参加，C正确；甲为核糖体，是原核细胞中唯一的细胞器，且是蛋白质合成所必需的，D错误。
12．科学家用含3H标记的亮氨酸培养豚鼠的胰腺腺泡细胞，下表为在腺泡细胞几种结构中最早检测到放射性的时间表。下列叙述正确的是 (　　)
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 17
①形成分泌蛋白的多肽最早在内质网内合成　②高尔基体膜向内与内质网膜直接相连，向外与细胞膜相连　③高尔基体具有转运分泌蛋白的作用　④靠近细胞膜的囊泡可由高尔基体形成
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
答案　B
解析　分泌蛋白的形成过程：核糖体→内质网→囊泡→高尔基体→囊泡→细胞膜→膜外。多肽最早在核糖体中合成，在内质网和高尔基体中加工、转运。内质网膜向内与核膜直接相连，向外与细胞膜相连。高尔基体膜与内质网膜和其他生物膜是通过囊泡进行联系，是间接联系。
13．如图为植物细胞结构模式图。据图回答下列问题：
(1)组成该细胞的主要元素有____________________。
(2)该生物的遗传物质是______________(中文名称)。
(3)图中能发生碱基互补配对的结构有________(填序号)。
(4)图中含有RNA的细胞器有____________________________(中文名称)。
(5)⑦中发生的总反应式为________________________。
(6)如果要进行细胞融合实验，首先需要对细胞壁进行处理，细胞融合后，在细胞壁恢复过程中起最主要作用的细胞器是[　]________。
(7)若图示细胞为团藻细胞，还应画出________结构。
(8)如果将该细胞放入30%的蔗糖溶液中，将会出现细胞壁与[　]________分离的现象。
答案　(1)C、H、O、N、P、S　(2)脱氧核糖核酸　(3)⑥⑦⑧⑩
(4)核糖体、线粒体和叶绿体(粗面内质网可填可不填)　(5)CO2＋H2O(CH2O)＋O2(或6CO2＋12H2OC6H12O6＋6H2O＋6O2)　(6)⑤　高尔基体
(7)中心体　(8)①　原生质层
解析　具有细胞结构的生物的遗传物质都是DNA，即脱氧核糖核酸。⑥线粒体和⑦叶绿体均为半自主性细胞器，与⑩细胞核一样，其中能发生DNA的复制、转录和翻译过程，发生碱基互补配对。在⑧核糖体中进行的翻译过程中，有mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子之间的碱基互补配对。⑦为叶绿体，其中能发生光合作用，光合反应式中应包括原料、产物、场所及反应所需要的光照条件。高尔基体与植物细胞壁的形成有关。团藻属于低等植物，其细胞中含有中心体。该细胞具有大型液泡，在30%的蔗糖溶液中会通过渗透失水发生质壁分离现象。
14．甲细胞可产生抗体，乙表示正在出芽的酵母菌。
(1)上述细胞的结构中，属于细胞代谢和遗传控制中心的是[　　]________；甲细胞可以由______________________分化而来。按顺序写出抗体合成与分泌过程中经过的细胞结构：______________________(用数字标号和箭头表示)。
(2)酵母菌产生酒精的场所是____________，能产生CO2的场所是_____________(上述两空填写数字符号)。
(3)甲细胞比乙细胞代谢速率快，从结构方面找出一条原因：___________________。
(4)从甲细胞[5]结构上提取了某种物质，用非酶法处理后，加入双缩脲试剂出现紫色；若加入斐林试剂并加热，出现砖红色沉淀，则说明该物质是__________。此物质的存在体现了[5]结构具有__________________的功能。
答案　(1)2、11　细胞核　B细胞或记忆细胞(缺一不可)　4→3→7→5　(2)10　9、10　(3)甲细胞中线粒体的数量较乙细胞多(或甲细胞与外界接触面大，或膜面积大)　(4)糖蛋白　进行信息交流
解析　细胞核是细胞代谢和遗传的控制中心；能够分泌抗体的细胞是浆细胞，它可以由B细胞或记忆细胞分化而来；抗体属于分泌蛋白，与之合成与分泌过程相关的结构有核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜；酵母菌进行无氧呼吸产生酒精，场所为细胞质基质；酵母菌进行有氧呼吸与无氧呼吸均可以产生二氧化碳，场所为细胞质基质和线粒体；膜面积较大时，有利于物质的运输，促进新陈代谢的进行；糖蛋白与细胞膜的信息传递功能密切相关。
15．图中图甲为细胞内质网结构局部放大模式图，图乙表示胰岛素合成和分泌的过程，请据图回答相关问题：
(1)图甲所示的是内质网结构局部放大图，该图应是在____________下观察到的。
(2)为什么胰岛素是在内质网上的核糖体中合成的，而不是在游离的核糖体中合成的？
_____________________________________________________________________。
(3)图乙中①②③均代表细胞的某种结构，它们依次是________、________和____________，④代表某种物质，它是__________。
(4)真正具有生物活性的胰岛素存在于________(填序号)中，胰岛素分泌出细胞共跨________层膜。
答案　(1)电子显微镜　(2)胰岛素还需要在内质网和高尔基体中进一步加工和修饰　(3)内质网　高尔基体　囊泡　ATP　(4)②或③　0
解析　(1)要观察内质网的结构一定要用电子显微镜。(2)核糖体在细胞内存在两种形式，即游离的和附着在内质网上的，前者与胞内蛋白质合成有关，如有氧呼吸酶，后者与分泌蛋白形成有关，如胰岛素，因为它还需要在内质网和高尔基体中进一步加工和修饰。(3)图中①②③分别是内质网、高尔基体、囊泡，④是供能物质ATP。(4)真正具有生物活性的胰岛素是在高尔基体上通过进一步加工形成的，存在于图中②或③，胰岛素分泌出细胞的过程是胞吐过程，需要能量，跨0层膜。
教师备课资源
1．主要细胞器结构与功能比较
项目 线粒体 叶绿体 高尔基体 内质网 液泡 核糖体 中心体
结构特点 双层膜 单层膜，其中高尔基体和内质网形成囊泡状和管状结构，内有腔 不具膜结构(主要是由蛋白质形成的)
主要功能 有氧呼吸的主要场所 光合作用的场所 与动物细胞分泌物的形成及植物细胞壁的形成有关 粗面内质网是核糖体的支架；滑面内质网与胞内蛋白的加工、糖类和脂质的合成及解毒作用有关 储存物质，进行渗透作用，维持植物细胞的紧张度，使植物坚挺 附着在内质网上的核糖体合成分泌蛋白；游离的核糖体合成的是胞内蛋白 与细胞有丝分裂有关——形成纺锤体，牵引染色体向细胞两极运动
都与能量转换有关
主要结构或成分 在内膜、基质中有许多种与有氧呼吸有关的酶 基粒中进行光反应，基质中进行暗反应 扁平囊和小囊泡 由膜构成的管道系统 液泡膜及其内的细胞液 蛋白质、RNA、酶 两个相互垂直的中心粒
分布 所有的动植物细胞中 绿色植物的叶肉细胞及幼嫩茎的皮层细胞 大多数动植物的细胞中，一般位于核附近 大多数动植物的细胞中，广泛分布于细胞质基质中 主要存在于植物细胞中 附着在内质网上或核外膜上；游离在细胞质基质中；线粒体和叶绿体中也有少量 动物细胞和低等植物细胞中，常在核附近
2.细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质的比较
比较项目 细胞质基质 线粒体基质 叶绿体基质
存在部位 细胞膜以内，细胞核以外 线粒体内 叶绿体内
所含有机化合物 糖、氨基酸、无机盐等 与有氧呼吸有关的酶等 与暗反应有关的酶等
功能 新陈代谢的重要场所 有氧呼吸第二阶段的场所 光合作用暗反应的场所
3.差速离心法及应用
(1)差速离心法：通过交替使用低速和高速离心，用不同速度的离心力使具有不同质量的物质分级分离的方法。
(2)应用：①用于细胞器的分离
将细胞膜破坏后，形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆；将匀浆放入离心管中，用高速离心机在不同的转速下进行离心，利用不同的离心速度所产生的不同离心力，将各种细胞器分离开。
②用于DNA复制方式的探索实验。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第29讲　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.艾滋病的流行和预防(Ⅰ)。
一、免疫系统的组成
1． 组成：免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质。
2． 免疫细胞
3． 免疫活性物质：抗体、淋巴因子、溶菌酶等。
[判一判]
1． 各种免疫器官都能产生免疫细胞 (　×　)
2． T细胞和B细胞都来自于骨髓造血干细胞 (　√　)
3． 免疫活性物质都是由免疫细胞产生的发挥免疫作用的物质 (　×　)
4． 免疫活性物质主要包括抗体、淋巴因子和溶酶体等 (　×　)
二、免疫系统的功能
1． 非特异性免疫和特异性免疫
免疫类型 非特异性免疫 特异性免疫
形成 生来就有 后天接触病原体之后获得
特点 无特异性 有特异性
组成 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：主要由免疫器官和免疫细胞借助血液循环和淋巴循环而组成
解惑　(1)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。
(2)消化道、呼吸道及皮肤表面等都是外界环境，在这些场所中所发生的免疫都属于第一道防线，如胃酸杀菌等。
2． 特异性免疫
(1)体液免疫
①参与细胞：吞噬细胞、T细胞、B细胞、记忆细胞、浆细胞。
②免疫过程
③结果：多数情况下浆细胞产生抗体与抗原结合，形成沉淀或细胞集团，进而被吞噬细胞吞噬消化。
(2)细胞免疫
①参与细胞：吞噬细胞、T细胞、记忆细胞、效应T细胞。
②结果：效应T细胞可以与靶细胞密切接触，使其裂解死亡，释放出抗原，最终被吞噬细胞吞噬。
3． 免疫系统的监控和清除功能(判一判)
(1)免疫系统的防卫功能主要针对外来病原体 (　√　)
(2)免疫系统的监控和清除功能主要针对体内的抗原 (　√　)
(3)对细胞癌变的监控和癌细胞的清除体现了免疫系统的防卫功能 (　√　)
[思考]　吞噬细胞、B细胞、T细胞参与的免疫反应类型是什么？
提示　吞噬细胞：非特异性免疫、体液免疫和细胞免疫；
T细胞：体液免疫和细胞免疫；B细胞：体液免疫。
三、免疫失调疾病
[连一连]
四、免疫学应用
1． 疫苗——免疫中相当于抗原，其作用是使机体产生相应的抗体和记忆细胞。
2． 人工标记抗体——检测追踪抗原在机体中的位置。
3． 免疫抑制剂——提高器官移植的成活率。
[判一判]
1． AIDS患者出现病症的直接原因是其他病原体感染 (　√　)
2． HIV攻击人体免疫系统，特别是B细胞 (　×　)
提示　应为T细胞。
3． HIV侵入人体后存在潜伏期，原因是潜伏期HIV复制能力较弱 (　×　)
提示　复制能力强，但免疫功能完善，暂不发病。
4． 感染HIV的人称为AIDS患者，应尽快治疗 (　×　)
提示　感染但不一定发病，故不一定是AIDS患者。
5． 目前还没有根治AIDS的特效药 (　√　)
考点一　聚焦免疫细胞
1． 完善下面淋巴细胞起源与分化的图示
2． 归纳下表中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 摄取和处理、呈递抗原，吞噬抗体—抗原结合体
B细胞 造血干细胞 识别抗原，分化成为浆细胞、记忆细胞
T细胞 造血干细胞，在胸腺中成熟 识别抗原，分化成效应T细胞、记忆细胞；产生淋巴因子
浆细胞 B细胞或记忆细胞 分泌抗体
效应T细胞 T细胞或记忆细胞 与靶细胞结合发挥免疫效应
记忆细胞 B细胞或T细胞 识别抗原，分化成相应的效应细胞
易错警示　与免疫细胞有关的4点提示
(1)T细胞和B细胞的形成不需要抗原的刺激，而浆细胞和效应T细胞的形成需要抗原的刺激。
(2)吞噬细胞不仅参与非特异性免疫，还在特异性免疫中发挥重要作用。
(3)免疫活性物质并非都由免疫细胞产生，如唾液腺、泪腺细胞都可产生溶酶菌。
(4)有关免疫细胞的“3个唯一”：唯一能产生抗体的细胞是浆细胞，B细胞、记忆细胞都不能产生；唯一没有识别功能的细胞是浆细胞；特异性免疫中除浆细胞外，唯一没有特异性识别功能的细胞是吞噬细胞，其余免疫细胞都有特异性识别功能。
INCLUDEPICTURE"命题探究.TIF"
1． 如图表示淋巴细胞的起源和分化过程(其中a、b、c、d表示不同种类的细胞，①②表示有关过程)，下列有关叙述正确的是(　　)
A．只有a、b、d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．①和②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
答案　C
解析　a表示T细胞，b表示B细胞，d表示浆细胞，c表示效应T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和②过程。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。
2． 下列关于免疫细胞的叙述中，错误的是 (　　)
A．T细胞可以释放淋巴因子
B．T细胞可以产生多种抗体
C．吞噬细胞和淋巴细胞均属于免疫细胞
D．一种浆细胞只能产生一种抗体
答案　B
解析　T细胞可以促进B细胞增殖分化，T细胞不能产生抗体，抗体由浆细胞产生，由于抗原具有特异性，B细胞接受抗原刺激形成的浆细胞会产生一种相应的特异性抗体，抗体的种类由刺激的抗原决定。
技法提炼
1． 抗原与抗体的比较
(1)成分：抗原并非都是蛋白质，但抗体都是蛋白质。
(2)抗原并非都是外来物质(异物性)，体内衰老、癌变的细胞也是抗原；抗体是人体受抗原刺激后产生的，但也可通过免疫治疗输入。
(3)分布
(4)抗体属于分泌蛋白，与其合成和分泌有关的细胞器有核糖体、内质网、高尔基体和线粒体四种。
(5)血液中的凝集素(抗体)与红细胞表面的凝集原(抗原)发生反应；抗毒素(抗体)与外毒素(抗原)发生凝集反应。
2． 判断细胞识别作用的技巧
(1)T细胞、B细胞、记忆细胞、效应T细胞具有识别抗原的功能。
(2)吞噬细胞无特异性识别功能，但能识别“非已”成分。
(3)浆细胞不能识别抗原。
以上三点可以总结为两个惟一：惟一没有识别功能的细胞是浆细胞；惟一没有特异性识别功能的细胞是吞噬细胞。
考点二　透析体液免疫与细胞免疫
1． 完善体液免疫和细胞免疫过程模型图解
2． 比较体液免疫与细胞免疫
项目 体液免疫 细胞免疫
作用对象 抗原 被抗原侵入的宿主细胞(靶细胞)
作用方式 效应B细胞产生的抗体与相应的抗原特异性结合 效应T细胞与靶细胞密切接触
联系 ①抗原侵入机体后，首先是体液免疫发挥作用②抗原一旦侵入宿主细胞内部，就必须通过细胞免疫将抗原暴露，再由抗体消灭和清除
3． 下图是初次免疫反应和二次免疫反应过程中抗体浓度变化和患病程度曲线图，据图回答相关问题
(1)记忆细胞的特点：快速增殖分化、寿命长、对相应抗原十分敏感。
(2)二次免疫特点：反应快、反应强烈，能在抗原入侵但尚未患病之前将其消灭。
(3)由图示可看出，在二次免疫过程中抗体的产生特点是既快又多。
易错警示　与免疫过程有关的4点提示
(1)只考虑到胸腺产生T细胞，T细胞参与细胞免疫，忽视了T细胞也可参与部分体液免疫，是解答相关试题容易出错的主要原因。(2)对浆细胞和效应T细胞来说，初次免疫只来自B细胞或T细胞的分化；二次免疫不仅来自B细胞或T细胞的分化，而且记忆细胞可以更快地分化出浆细胞或效应T细胞。(3)由淋巴细胞到效应细胞和记忆细胞的增殖分化过程中细胞的遗传物质并未发生改变，分化只是发生了基因的选择性表达。(4)在再次免疫中，记忆细胞非常重要，然而抗体不是由记忆细胞产生的，仍是由浆细胞合成并分泌的。
3． 如图甲是某种特异性免疫的大致过程，图乙是初次免疫和二次免疫的相关情况变化曲线。下列关于它们的叙述中，正确的是 (　　)
A．图甲表示的是细胞免疫过程
B．图乙中的二次免疫反应特点主要与图甲中的细胞④增殖分化的记忆细胞有关
C．如果图甲中的细胞②全部失去，则图甲表示的免疫方式全部丧失
D．图甲中细胞②和细胞⑦可以识别抗原
答案　B
解析　由于图甲中细胞⑦释放抗体，所以可以判断该免疫方式为体液免疫，细胞②④⑦分别是T细胞、B细胞和浆细胞。图乙中的二次免疫反应特点是免疫反应既快速又强烈，这主要取决于图甲中的细胞④在初次受到抗原刺激后增殖、分化
形成的记忆细胞。图甲中只有细胞②和细胞④可以识别抗原，浆细胞不能识别抗原。
4． 如图为人体特异性免疫的部分过程，下列相关叙述中正确的是 (　　)
A．给未感染过禽流感病毒的人注射灭活的H5N1禽流感病毒，可以诱导M细胞迅速增殖分化
B．E细胞接触被抗原入侵的靶细胞，导致靶细胞裂解
C．当同一种抗原再次进入人体时，产生的浆细胞均来自记忆细胞
D．图中具有识别功能的细胞有吞噬细胞、T细胞、B细胞、M细胞
答案　D
解析　图中所示的过程是体液免疫过程，其中M细胞为记忆细胞，E细胞为浆细胞。未感染过禽流感病毒的人，体内没有相应的记忆细胞；导致靶细胞裂解的是效应T细胞；当同一种抗原再次进入人体时，浆细胞来自记忆细胞和B细胞；图中除E细胞没有识别抗原的功能外，其他细胞都有识别抗原的功能，但吞噬细胞的识别功能没有特异性。
技法提炼
体液免疫与细胞免疫的判断方法
1． 根据免疫的结果：如果免疫引起靶细胞裂解并释放其中隐藏的抗原，则为细胞免疫；如果两种成分结合，形成沉淀或细胞集团，则为体液免疫。
2． 根据抗原的种类：如果抗原只进入体液，则为体液免疫；如果抗原进入组织细胞内，则为细胞免疫。
考点三　分析免疫失调引起的疾病
比较下表中的内容，并回答相关问题
比较项目 过敏反应 自身免疫病 免疫缺陷病
概念 已产生免疫的机体在再次接受相同的抗原时所发生的组织损伤或功能紊乱 自身免疫反应对自身的组织和器官造成损伤 由于机体免疫功能不足或缺乏而引起的疾病，可分为两类：先天性免疫缺陷病、获得性免疫缺陷病
发病机理 相同过敏原再次进入机体时，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的表面结构相似，抗体消灭抗原时，也消灭正常细胞 人体免疫系统功能先天不足(遗传缺陷)或遭病毒等攻击破坏而致
(1)乙酰胆碱是可引起突触后膜兴奋的递质，某病人血液中含有对抗乙酰胆碱受体的抗体，该病人所患疾病是自身免疫病。
(2)有的人吃了某种海鲜会腹痛、腹泻、呕吐，有的人吸入某种花粉便打喷嚏、鼻塞等，这些都属于过敏反应，其中产生抗体的细胞来源于骨髓中的造血干细胞。
(3)艾滋病属于获得性免疫缺陷病，由艾滋病病毒引起，其致病机理是艾滋病病毒攻击人体免疫系统，特别是能够侵入人体的T细胞，使T细胞大量死亡，导致患者丧失免疫功能，各种病原体则乘虚而入。所以，导致艾滋病患者死亡的直接原因是病原微生物的侵染或恶性肿瘤，根本原因是HIV破坏免疫系统。
(4)艾滋病遗传信息的表达式为：
，其中蛋白质的合成场所在T细胞的核糖体内。
易错警示　过敏反应与体液免疫的比较
比较内容 过敏反应 体液免疫
激发因素 过敏原 抗原
反应时机 机体第二次接触过敏原 机体第一次接触抗原
抗体分布 吸附在某些细胞的表面 血清、组织液、外分泌液
反应结果 使细胞释放组织胺，从而引发过敏反应 使抗原沉淀或形成细胞集团
5． 如图所示为人类免疫缺陷病毒(HIV)侵入人体后病毒浓度和T细胞数量变化曲线。对该图的分析，正确的是 (　　)
A．HIV对人体T细胞有攻击作用，所以人体一旦被HIV侵入就丧失了细胞免疫功能
B．HIV的增殖速率与T细胞的增殖速率成正比
C．人体的免疫系统不能识别HIV
D．艾滋病病人的T细胞大量减少，免疫系统功能被破坏，该病人的直接死因往往是其他病原体引起的严重感染或恶性肿瘤等疾病
答案　D
解析　解题时，要看清图示中HIV浓度和T细胞数量的变化规律，然后再联系HIV和T细胞的关系、细胞免疫过程进行解答。图中表示HIV与T细胞之间的消长关系，初期HIV攻击免疫系统时，T细胞受到刺激增殖，T细胞增多，HIV浓度降低；HIV攻击T细胞后，T细胞大量死亡，HIV浓度随之增长。由此可看出，HIV刚侵入人体时，机体仍有细胞免疫功能。由图可知HIV的增殖速率与T细胞的增殖速率并不成正比。当T细胞因被HIV攻击大量减少时，免疫功能被破坏，其他病原体乘虚而入，最终导致机体死亡。
6． 病原体对不同免疫状态小鼠的感染进程如图所示。下列相关叙述中，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，加强了浆细胞的增殖分化
答案　B
解析　A项中吞噬细胞缺陷小鼠的非特异性免疫受损，特异性免疫可以进行；B细胞缺陷小鼠虽然无法合成抗体，但可以通过细胞免疫对胞内寄生病原体产生免疫反应，B项正确；C项中T细胞缺陷小鼠体内的抗原呈递作用不能完成，但体液免疫中的部分抗原可以直接呈递给B细胞完成部分体液免疫；D项中在淋巴因子的作用下B细胞开始一系列的增殖分化。
免疫系统的功能及引起的结果
功能 现象 自我稳定 结果
功能正常 抵抗抗原的入侵，防止疾病的产生 清除衰老、死亡或损伤的细胞 识别和清除体内的异常细胞
功能过高 出现过敏反应，如对药物、食物、花粉的过敏 出现自身免疫病，如类风湿性关节炎 出现排斥反应，如器官移植
功能过低 出现免疫缺陷病，如艾滋病 肿瘤形成
题组一　免疫系统的组成与功能
1． (2012·上海卷，19)人体感染白喉杆菌后，将启动系列免疫反应，其中属于特异性免疫的是 (　　)
A．鼻腔黏膜分泌杀菌物质抑制白喉杆菌繁殖
B．吞噬细胞通过溶酶体将吞入的白喉杆菌消化
C．口腔中的链球菌产生过氧化氢杀死白喉杆菌
D．体液中的免疫球蛋白与白喉杆菌毒素反应，中和其毒性
答案　D
解析　人体免疫分为非特异性免疫和特异性免疫。鼻腔黏膜分泌杀菌物质及口腔中的链球菌产生过氧化氢都是人体的第一道防线，属于非特异性免疫。吞噬细胞通过溶酶体将吞入的白喉杆菌消化是人体的第二道防线，也属于非特异性免疫。免疫球蛋白(抗体)与白喉杆菌毒素反应，是体液免疫，属于特异性免疫。
2． (2010·江苏卷，5)无胸腺裸鼠是一种无毛变异小鼠，先天性无胸腺，常作为医学和生物学研究中的实验动物。下列表述中错误的是 (　　)
A．无胸腺裸鼠具有正常的体液免疫功能
B．无胸腺裸鼠应饲养在无菌环境中
C．无胸腺裸鼠对异体组织无排斥反应
D．人类癌细胞可在无胸腺裸鼠体内增殖
答案　A
解析　特异性免疫分为体液免疫和细胞免疫两类，两类免疫过程中大都有T淋巴细胞参与，而T淋巴细胞是在胸腺中发育成熟的，所以先天性无胸腺的祼鼠会丧失全部细胞免疫能力和大部分体液免疫能力，应饲养在无菌环境中，对异体组织也无免疫排斥反应，因此人类癌细胞也可以在其体内增殖。
题组二　特异性免疫
3． (2012·海南卷，16)关于T细胞的叙述，错误的是 (　　)
A．血液中存在T细胞
B．T细胞可接受吞噬细胞呈递的抗原
C．HIV感染人体可使T细胞数量下降
D．在抗原的刺激下T细胞产生抗体发挥免疫作用
答案　D
解析　在胸腺处分化、成熟的T细胞可存在于淋巴、血液等处。在特异性免疫过程中，大多数病原体经过吞噬细胞的处理后，暴露出抗原，并将抗原传递给T细胞。HIV能特异性识别人体内的T细胞，并侵染、攻击T细胞，使T细胞数量下降。在抗原的刺激下，浆细胞产生抗体，发挥体液免疫作用。D选项符合题意。
4． (2012·福建理综，4)将小鼠B细胞注入家兔体内，产生免疫反应后，家兔血清能使小鼠T细胞凝集成细胞集团。而未经免疫的家兔血清不能使小鼠T细胞凝集成团。T细胞凝集现象的出现是因为 (　　)
A．小鼠B细胞诱导家兔产生细胞免疫
B．小鼠T细胞诱导家兔产生体液免疫
C．小鼠B细胞和小鼠T细胞有相同抗原
D．小鼠T细胞和家兔T细胞有相同抗原
答案　C
解析　注入小鼠B细胞后的家兔血清能使小鼠T细胞凝集成细胞集团，说明小鼠的B细胞可以诱导家兔产生体液免疫，产生使小鼠T细胞凝集的抗体。抗原和抗体的结合具有特异性，说明小鼠B细胞和小鼠T细胞有相同抗原。
5． (2012·广东理综，5)有关人体免疫的叙述，正确的是 (　　)
A．机体主要依赖免疫调节维持内环境稳态
B．病原微生物侵袭，可引起机体产生特异性免疫
C．特异性免疫过程中，只有T细胞产生记忆细胞
D．如果神经中枢受损，机体的特异性免疫功能完全丧失
答案　B
解析　机体调节内环境稳态的主要方式是神经调节，A项错误；病原微生物侵袭机体时，机体通过免疫调节来消灭病原体，如果病原体突破前两道防线，第三道防线——特异性免疫就会发挥作用，B项正确；特异性免疫的细胞免疫过程中T细胞可产生记忆细胞，体液免疫过程中B细胞也可产生记忆细胞，C项错误；神经、体液、免疫调节之间相互影响，但如果神经中枢受损，不会引起机体特异性免疫功能完全丧失，D项错误。
题组三　与免疫有关的实验探究与应用
6． (2012·四川理综，3)科研人员为研究脾脏中某种淋巴细胞(简称M细胞)在免疫应答中的作用，进行了如下实验：
组别 处理方式 检测结果
实验组 用肺癌细胞抗原处理M细胞后，分离出M细胞与胸腺淋巴细胞混合培养，再分离出胸腺淋巴细胞与肺癌细胞混合培养 部分淋巴细胞能杀伤肺癌细胞
对照组 未经处理的胸腺淋巴细胞与肺癌细胞混合培养 淋巴细胞均不能杀伤肺癌细胞
下列对该实验的相关分析，不正确的是 (　　)
A．实验证明M细胞能够将肺癌细胞抗原呈递给胸腺淋巴细胞
B．经M细胞刺激后部分胸腺淋巴细胞增殖分化形成效应细胞
C．实验组培养液中含有能增强效应T细胞杀伤力的淋巴因子
D．实验组培养液中含有能特异性识别肺癌抗原的免疫球蛋白
答案　D
解析　用经肺癌细胞抗原处理的M细胞与胸腺淋巴细胞混合培养后，会使胸腺淋巴细胞具有杀伤肺癌细胞的作用，由此可知，M为吞噬细胞。吞噬细胞摄取、处理肺癌细胞的抗原后，将抗原呈递给T细胞，T细胞受抗原刺激可以增殖分化为效应T细胞和记忆细胞，同时效应T细胞产生淋巴因子。因此，A、B、C三项均正确。抗体的化学本质是免疫球蛋白，在实验组中具有杀伤肺癌细胞作用的淋巴细胞是效应T细胞，而不是抗体，因此D项错误。
7． (2012·北京理综，4)下图所示实验能够说明 (　　)
A．病毒抗原诱导B细胞分化的作用
B．浆细胞产生抗体的作用
C．病毒刺激淋巴细胞增殖的作用
D．效应T细胞的作用
答案　D
解析　LCM病毒相当于抗原。通过图解可知：给小鼠注射LCM病毒，可使小鼠体内出现相应的浆细胞和效应T细胞；将相应淋巴细胞和被LCM病毒感染的含51Cr标记的同种小鼠细胞混合的目的是测定上清液中51Cr的释放量，而上清液中放射性物质51Cr只能来自于破裂的含51Cr标记的同种小鼠细胞(靶细胞)，所以该图所示实验能够说明效应T细胞能使相应的靶细胞裂解。
8． (2010·浙江理综，1)乙肝疫苗的接种需在一定时期内间隔注射三次，其目的是 (　　)
A．使机体积累更多数量的疫苗
B．使机体产生更多种类的淋巴细胞
C．使机体产生更多数量的抗体和淋巴细胞
D．使机体产生更强的非特异性免疫
答案　C
解析　注射乙肝疫苗后，可使机体产生特异性免疫，形成特定的淋巴细胞(记忆细胞)和抗体；如果有同样的抗原再次刺激机体，记忆细胞会迅速增殖分化，产生大量的浆细胞和记忆细胞，浆细胞进而产生抗体消灭抗原，这就是二次免疫反应。接种乙肝疫苗之所以要间隔注射三次，目的就是激发机体二次免疫反应的机制，使机体产生更多数量的抗体和淋巴细胞。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
免疫过程与特点 1、2、4、5、7、8、9、14
免疫应用 3、10、11、12、15
免疫失调疾病 6、13
1． 吞噬细胞不参与下列哪一过程 (　　)
A．第二道防线，吞噬、消灭侵入机体的抗原
B．第三道防线，对病原体的摄取、处理和呈递
C．第三道防线，吞噬、消化抗体和抗原形成的沉淀或细胞集团
D．第三道防线，攻击靶细胞使其裂解死亡
答案　D
解析　攻击靶细胞使其裂解死亡的细胞是效应T细胞。
2． 下列有关人体免疫细胞的叙述，不正确的是 (　　)
A．浆细胞能产生抗体和相应的记忆细胞
B．吞噬细胞也参与非特异性免疫
C．T细胞也参与体液免疫
D．接种牛痘的人终身不患天花是因为体内有相应的记忆细胞
答案　A
解析　浆细胞能产生抗体，但不能形成相应的记忆细胞；记忆细胞是由淋巴细胞受抗原刺激后产生的。
3． 下列关于疫苗在体内引起的免疫反应的叙述，正确的是 (　　)
A．B细胞接受刺激后可增殖、分化出记忆细胞
B．B细胞接受刺激后可释放淋巴因子
C．T细胞接受刺激后形成效应T细胞，能产生相应的抗体
D．吞噬细胞接受刺激后，能使靶细胞裂解死亡
答案　A
解析　在特异性免疫过程中，疫苗是抗原，B细胞接受抗原刺激后可增殖、分化出记忆细胞和浆细胞，浆细胞能产生抗体；T细胞接受抗原刺激后会增殖、分化出记忆细胞和效应T细胞，在体液免疫中T细胞能释放淋巴因子；效应T细胞与靶细胞密切接触能使靶细胞裂解死亡。
4． 下列关于体液免疫和细胞免疫的表述，不正确的是 (　　)
A．体液免疫中抗体和抗原发生特异性结合，发挥免疫效应
B．一个浆细胞内的基因数目与其产生的抗体种类是相同的
C．记忆细胞再次接触相应抗原时，能迅速增殖、分化
D．细胞免疫中，效应T细胞可以攻击被抗原入侵的宿主细胞
答案　B
解析　一个浆细胞内有很多基因，但只能产生一种抗体；记忆细胞保持对抗原的记忆功能，当相同抗原再次入侵机体时，机体可迅速作出应答，即增殖和分化出相应的免疫细胞。
5． 人体免疫系统中的B细胞和T细胞 (　　)
A．都能参与特异性免疫过程
B．核DNA携带的遗传信息不同
C．都能识别抗原并产生抗体
D．分化、成熟的场所相同
答案　A
解析　B细胞只参与体液免疫，T细胞既参与细胞免疫又参与体液免疫，体液免疫和细胞免疫都属于特异性免疫；B细胞和T细胞的核DNA携带的遗传信息相同；B细胞和T细胞都能识别抗原，但都不能产生抗体，能产生抗体的是浆细胞；B细胞分化、成熟的场所是骨髓，T细胞分化、成熟的场所是胸腺。
6． 下列有关免疫的叙述，正确的是 (　　)
A．人体的前两道防线不具有特异性
B．抗体主要分布在血清中，所以人体被病菌侵染后只要注射血清就可以治疗疾病
C．艾滋病病毒侵入人体后主要破坏B细胞，从而破坏人体的免疫系统
D．吞噬细胞的吞噬作用没有特异性，因此只在非特异性免疫过程中起作用
答案　A
解析　人体被病菌侵染后，血清中的抗体对侵入细胞中的病菌无法起作用，故B错误；艾滋病病毒侵入人体后主要破坏T细胞，故C错误；吞噬细胞在特异性免疫中起重要作用，大多数病原体都要经过吞噬细胞的摄取、处理和呈递，故D错误。
7． 如图表示免疫反应过程，其中①～⑦表示相关物质或细胞，下列有关叙述不正确的是
(　　)
A．①和⑤都属于免疫活性物质
B．至少有3种细胞有增殖、分化能力
C．二次免疫时，③只能由②增殖、分化而来
D．⑤有可能与机体自身物质结合，引起免疫失调
答案　C
解析　图中⑤是抗体，产生抗体的细胞③是浆细胞，②是B细胞，④是记忆细胞，①是淋巴因子，与靶细胞接触的⑦是效应T细胞，能增殖、分化为⑦的⑥是T细胞。淋巴因子和抗体都属于免疫活性物质。T细胞、B细胞和记忆细胞均有增殖、分化能力。二次免疫时，浆细胞主要由记忆细胞增殖、分化而来；部分也可由B细胞增殖、分化而来。抗体与自身物质结合引起的疾病为自身免疫病，属于免疫失调引起的疾病。
8． 如图是免疫细胞识别抗原的过程。据图分析，下列说法错误的是 (　　)
A．吞噬细胞具有摄取、处理和暴露抗原的作用
B．吞噬细胞中的酶能将抗原分解成碎片
C．T细胞的抗原受体能识别抗原碎片，并与之结合
D．T细胞的抗原受体识别抗原碎片后，直接分泌抗体等淋巴因子
答案　D
解析　由图可知，吞噬细胞具有摄取、处理和暴露抗原的作用，吞噬细胞中的酶将抗原分解成碎片后，将其暴露在细胞膜的表面，并能够与T细胞表面的抗原受体结合。抗体由浆细胞分泌，不属于淋巴因子。
9． 如图表示A、B两妇女在1到5月份血浆中人乳头瘤状病毒抗体的相对含量(其中妇女A在1月份接种了相应的疫苗，两人均在4月份感染了人乳头瘤状病毒)。下列对曲线图的解释不正确的是 (　　)
A．妇女A在接种疫苗后，体内产生了相应的抗体和记忆细胞
B．两人体内的B细胞要分化成浆细胞和记忆细胞需要抗原的刺激
C．两人在5月份抗体含量的差异是由于妇女A体内记忆细胞的活动
D．两人体内T细胞分泌的淋巴因子能够攻击被人乳头瘤状病毒入侵的靶细胞
答案　D
解析　妇女A感染人乳头瘤状病毒时，抗体产生的量较接种相应疫苗时多，说明其接种疫苗后，体内产生了抗体和记忆细胞，故A正确；B细胞必须接受抗原的刺激才能分化出浆细胞和记忆细胞，故B正确；妇女A注射疫苗后，机体内产生了相应的记忆细胞，当感染人乳头瘤状病毒后免疫应答会比较迅速并且强烈，故C正确；淋巴因子不能直接攻击靶细胞，故D错误。
10．人被犬咬伤后，为防止狂犬病发生，需要注射由灭活的狂犬病病毒制成的疫苗。疫苗在人体内可引起的免疫过程是 (　　)
A．刺激效应T细胞分化成为记忆细胞
B．刺激吞噬细胞产生抗狂犬病病毒的抗体
C．可促进浆细胞释放淋巴因子
D．产生与狂犬病病毒特异性结合的抗体
答案　D
解析　抗体是由浆细胞产生的，其作用是与相应的抗原发生特异性结合。T细胞接触抗原后，可以增殖、分化形成效应T细胞和记忆细胞，在体液免疫中，T细胞可分泌淋巴因子。
11．在计划免疫中有的疫苗要多次接种，原因不可能是 (　　)
A．人的体质不同，一次接种不一定能够产生有效的抗体和记忆细胞
B．多次接种疫苗能够提高人体中抗体和记忆细胞的水平
C．病原体会发生变异，使得接种的疫苗失去效果
D．疫苗诱导产生的抗体和记忆细胞存在时间是有限的
答案　C
解析　预防接种是将被特殊处理过的细菌、毒素或病毒等制成各种特异的疫苗，接种到人体内作为抗原刺激人体产生抗体和记忆细胞。有些疫苗需多次接种是因为接种之后产生的抗体会随时间的延长慢慢减少，记忆细胞数量也会逐渐减少；另外，由于个体之间存在体质的差异，一次接种不一定能够产生有效或足量的抗体和记忆细胞。
12．关于免疫在生活中的应用，下列实例中最科学的是 (　　)
A．给患者注射肉毒杆菌抗毒素能刺激机体产生特异性抗体，发挥体液免疫作用
B．注射乙肝疫苗是为了使机体产生更强的非特异性免疫
C．使用免疫抑制剂能降低器官移植时的免疫排斥反应
D．服用抗过敏药可增强机体的特异性免疫
答案　C
解析　抗毒素属于抗体，注射后不会刺激机体再产生抗体，故A错误；注射的疫苗属于抗原，能刺激机体产生特异性免疫反应，故B错误；免疫抑制剂可降低机体的免疫能力，减少对移植器官的排斥作用，故C正确；服用抗过敏药物能降低机体的特异性免疫能力，减轻过敏反应的程度，故D错误。
13．如图为人体部分特异性免疫过程示意图，请据图回答下列问题(a、b、c表示细胞，①②③④⑤⑥表示过程)。
(1)该特异性免疫属于__________________免疫，图中b在人体内由__________________细胞经分裂、分化而来。
(2)图中a、b、c、d能够识别抗原的是____________。
(3)当抗原经过④⑤过程时，人体内产生d过程的主要特点是___________________。
(4)若图中所示的抗原为酿脓链球菌，则该免疫过程产生的物质d可攻击心脏瓣膜，使人患上风湿性心脏病，这属于免疫失调中的________________病。
答案　(1)体液　B细胞或记忆　(2)a、c、d　(3)数量多、速度快　(4)自身免疫
解析　(1)由图可知，抗原刺激B细胞，使B细胞增殖、分化产生浆细胞和记忆细胞，浆细胞产生抗体，此过程属于体液免疫。(2)a、b、c、d分别为B细胞、浆细胞、记忆细胞、抗体，其中浆细胞没有识别抗原的能力。(3)④⑤过程为二次免疫。与初次免疫相比，二次免疫产生抗体的主要特点是数量多、速度快。(4)酿脓链球菌表面的一种抗原与人体心脏瓣膜上的一种物质结构很相似，当酿脓链球菌侵入人体后，人体产生的抗体不但攻击酿脓链球菌，还会对心脏瓣膜发起进攻，引发风湿性心脏病。风湿性心脏病属于自身免疫病。
14．某同学的手被割伤后去医院诊治，在医院接触了流感病毒。如图为该同学体内免疫过程的部分示意图。请分析并回答相关的问题。
(1)图中表示的是该同学体内发生的________________免疫过程。实际上，流感病毒还会引发________免疫。如果要证明该同学体内产生了抗体，则可用________进行检测。
(2)图中b细胞的名称为________，B细胞表面受体的化学本质是________。
(3)若图中抗原再次进入人体，则能被图中________细胞特异性识别(填图中代号)。
(4)手被割伤后，一般容易导致破伤风杆菌在伤口深处繁殖，由此推断它的呼吸作用类型是____________。破伤风杆菌的主要致病因素是它产生的破伤风毒素，当破伤风杆菌初次入侵时，进入机体的毒素丧失毒性主要是特异性免疫反应中的________免疫发挥作用，参与该过程的免疫细胞包括________细胞、T细胞、B细胞和浆细胞等。
答案　(1)体液　细胞　抗原　(2)浆细胞　糖蛋白　(3)c
(4)无氧呼吸　体液　吞噬
解析　(1)从图示可以看出，B细胞受抗原刺激而增殖分化，因此该图显示的是体液免疫过程，此过程中会产生抗体。由于流感病毒可以侵入人体细胞，故流感病毒还可以引发细胞免疫。要证明抗体的存在，可用抗原进行检测。(2)B细胞增殖分化成浆细胞和记忆细胞，前者能产生抗体，故b细胞是浆细胞，c细胞是记忆细胞，d是抗体。B细胞表面受体的化学本质是糖蛋白。(3)B细胞增殖分化形成的记忆细胞可以保持对抗原的长期记忆，当相同抗原再次进入人体时，它可以迅速作出识别，激发二次免疫，快速消灭抗原。(4)破伤风杆菌是厌氧细菌，其细胞呼吸类型是无氧呼吸，因此可在伤口深处繁殖；破伤风毒素属于胞外抗原，此时是体液免疫发挥作用。
15．狂犬病是一种由狂犬病病毒(单链RNA病毒)引起的中枢神经系统急性传染病。狂犬病病毒进入人体后首先侵染肌细胞，在肌细胞内少量繁殖后侵染附近的末梢神经，然后病毒沿神经进入脊髓，进而进入人脑导致出现病症。从感染到发病这段时间称为潜伏期，一般有2周到3个月的时间。发病后病人会出现烦躁、怕风、恐水、痉挛、抽搐等症状。请回答下列问题。
(1)狂犬病病毒进入人体后可诱使机体产生抗体，抗体的作用是_____________________
___________________________________________________。
能裂解靶细胞的是________________，产生该免疫的途径称为____________。
(2)被疯狗咬伤后24小时内注射狂犬病疫苗可以起到预防狂犬病的效果吗？________，原因是____________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)注射疫苗后经常会引起机体发热，若体温一直处于39 ℃，机体产热量________散热量。
答案　(1)与病原体结合，抑制病原体的繁殖并消灭病原体　效应T细胞　细胞免疫　(2)能　从咬伤到发病有一段时间，注射疫苗后，在这段时间里机体能产生足够的免疫力
(3)等于
解析　(1)抗体的功能是与病原体(抗原)结合，进而抑制病原体的繁殖并消灭病原体。能使靶细胞裂解的是效应T细胞，该免疫途径为细胞免疫。(2)因为狂犬病病毒从感染到发病有2周到3个月的潜伏期，在被疯狗咬伤后24小时内注射疫苗可使机体产生足够的免疫力，进而消灭病毒。(3)体温一直处于39 ℃，即体温不变，说明机体产热量等于散热量。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第20讲　基因的表达
[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、RNA的结构与分类
1． RNA与DNA的区别
物质组成 结构特点
五碳糖 特有碱基
DNA 脱氧核糖 T(胸腺嘧啶) 一般是双链
RNA 核糖 U(尿嘧啶) 通常是单链
2． 基本单位：核糖核苷酸。
3． 种类功能
[判一判]
1． 若核酸中出现碱基T或五碳糖为脱氧核糖，则必为DNA (　√　)
2． 若A≠T、C≠G，则为单链DNA；若A＝T、C＝G，则一般认为是双链DNA
(　√　)
3． 若出现碱基U或五碳糖为核糖，则必为RNA (　√　)
4． 要确定是DNA还是RNA，必须知道碱基的种类或五碳糖的种类，是单链还是双链，还必须知道碱基比率 (　√　)
思考　若某些核酸中共有8种核苷酸，5种碱基，4条链，则推断可能的核酸情况。
提示　1个DNA分子＋2个RNA分子。
二、遗传信息的转录和翻译
1． 判断正误
(1)转录只发生在细胞核中 (　×　)
(2)转录时以核糖核苷酸为原料 (　√　)
(3)转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列 (　√　)
(4)mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质 (　×　)
(5)不同密码子编码同种氨基酸可增强密码的容错性 (　√　)
2． 密码子和反密码子
(1)密码子存在于mRNA上，共有64种。决定氨基酸的密码子有61种；终止密码有3种，不决定氨基酸；起始密码子有2种，决定氨基酸。
(2)反密码子存在于tRNA上(如下图)
判一判　(1)密码子位于mRNA上，是由三个相邻碱基组成的，密码子与氨基酸是一一对应关系 (　×　)
(2)决定氨基酸的密码子有64种，反密码子位于tRNA上，也有64种 (　×　)
(3)DNA复制就是基因表达的过程 (　×　)
三、基因对性状的控制
1． 中心法则
①DNA的复制；②转录；③翻译；④RNA的复制；⑤RNA逆转录。
解惑　RNA的复制和逆转录只发生在RNA病毒在宿主细胞内的增殖过程中，而且逆转录过程必须有逆转录酶的参与。
2． 基因控制性状(连一连)
[以图助学]　基因与性状的关系
考点一　聚焦基因的表达——转录和翻译
1． 观察下列DNA复制、转录、翻译的过程图示并完善下表。
(1)区别
复制 转录 翻译
时间 细胞分裂的间期 生物个体发育的整个过程
场所 主要在细胞核 主要在细胞核 核糖体
模板 DNA的两条单链 DNA的一条链 mRNA
原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸
条件 解旋酶、DNA聚合酶、ATP 解旋酶、RNA聚合酶、ATP 酶、ATP、tRNA
产物 2个双链DNA 1个单链RNA 多肽链
模板去向 分别进入两个子代DNA分子中 恢复原样，重新组成双螺旋结构 水解成单个核糖核苷酸
(2)联系
2． 下图为蛋白质的合成图示，请据图回答问题。
(1)mRNA与核糖体的数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体。
(2)存在上述关系的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
(3)蛋白质合成的方向：从左向右(据上图)，判断依据是根据多肽链的长短，长的翻译在前。
(4)蛋白质合成的结果：合成的仅是多肽链，要形成蛋白质还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。
(5)讨论：图示中合成了几条肽链？是否相同？
答案　图示中4个核糖体合成的4条多肽链因为模板mRNA相同，所以合成了4条相同的肽链，而不是4个核糖体共同完成一条肽链的合成，也不是合成出4条不同的肽链。
3． 根据转录、翻译过程中碱基配对关系，完善下表。
DNA ACG GAT CTT
TGC CTA GAA
mRNA(密码子) UGC CUA GAA
反密码子 ACG GAU CUU
氨基酸 半胱氨酸 亮氨酸 谷氨酸
易错警示　与转录、翻译有关的5个注意点
(1)转录的产物有三种RNA，但只有mRNA携带遗传信息，并且三种RNA都参与翻译过程，只是分工不同。
(2)密码子的专一性和简并性保证翻译的准确性和蛋白质结构及遗传性状的稳定性。
(3)翻译进程中核糖体沿着mRNA移动，读取下一个密码子，但mRNA不移动。
(4)DNA上遗传信息、密码子、反密码子的对应关系如下图所示：
(5)解答蛋白质合成的相关计算时，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。
1． 如图是蛋白质合成过程示意图，下列相关叙述正确的是 (　　)
A．图中共有2种RNA
B．图示过程中碱基间的配对方式有3种
C．氨基酸②将与氨基酸①脱水缩合形成肽键
D．终止密码子位于b端
答案　D
解析　图示为翻译过程。图中共有mRNA、tRNA、rRNA 3种RNA。碱基间的配对方式有A与U、G与C、U与A、C与G，共4种。翻译方向为由a端到b端，氨基酸③将与氨基酸②脱水缩合形成肽键。
2． 如图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图，请据图回答下列问题。
(1)完成过程①需要__________________________等物质从细胞质进入细胞核。
(2)从图中分析，核糖体的分布场所有________________________________。
(3)已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③④，将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中RNA聚合酶均保持很高活性。由此可推测该RNA聚合酶由__________________________________中的基因指导合成。
(4)用α－鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，那么推测α－鹅膏蕈碱抑制的过程是_________(序号)，线粒体功能__________(会或不会)受到影响。
(5)已知AUG、GUG为起始密码子，UAA、UGA、UAG为终止密码子。某信使RNA的碱基排列顺序如下：A—U—U—C—G—A—U—G—A—C……(40个碱基)……C—U—C—U—A—G—A—U—C—U。此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为________。
答案　(1)ATP、核糖核苷酸、酶
(2)细胞质基质和线粒体
(3)细胞核
(4)①　会
(5)16个
解析　(1)过程①为转录，需要从细胞质中获取ATP、核糖核苷酸、酶。
(2)过程②和④表示翻译，其场所是核糖体，核糖体分布在细胞质基质和线粒体中。
(3)由于溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③④，将该真菌分别在含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养时，线粒体中RNA聚合酶的活性却很高，这说明该RNA聚合酶不是由线粒体的基因控制合成的，而是由细胞核中的基因指导合成的。
(4)用α－鹅膏蕈碱处理细胞后细胞质基质中RNA含量显著减少，应该是抑制了核DNA的转录过程①，线粒体由于前体蛋白减少，功能会受到影响。
(5)由于题中涉及mRNA中的起始密码子和终止密码子，所以开始翻译的碱基组合为AUG；此前碱基不能进行翻译过程，而在UAG处停止翻译，其间一共有48个碱基可控制蛋白质的合成，所以此信使RNA控制合成的蛋白质含氨基酸的个数为16个。
技法提炼
碱基与氨基酸数目计算
根据蛋白质的合成过程，基因中每3个碱基对转录出mRNA中的3个碱基(一个密码子)，再翻译成1个氨基酸(无特别说明，不考虑终止密码)。
数量关系式：―→
―→―→
考点二　分析中心法则
1． 利用流程图分类剖析中心法则
(1)写出细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则
答案　
(2)写出烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则
答案　
(3)写出HIV等逆转录病毒的中心法则
答案　
(4)总结所有生物的中心法则
答案　
2． 利用图示分类剖析中心法则
(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。
易错警示　与中心法则有关的4点提示：(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(两条链都作为模板)和转录(DNA的一条链作为模板)。
3． 下列关于“中心法则”含义的叙述中，错误的是 (　　)
A．基因通过控制蛋白质的合成来控制生物性状
B．②③过程可在RNA病毒体内发生
C．⑤③④过程所需的原料分别是脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸
D．②过程中碱基互补配对时，遵循A—U、U—A、C—G、G—C的原则
答案　D
解析　①～⑤分别代表转录、逆转录、RNA的复制、翻译、DNA的复制。②和③过程在RNA病毒侵染宿主细胞后进行。②发生逆转录时，遵循A—T、U—A、C—G、G—C的配对原则。
4． 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，则试管内还要有其他RNA
答案　D
解析　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，则试管内还要有其他RNA，如tRNA。
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种氨基酸 A—U U—AC—GG—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 某些致癌病毒、HIV等
题组一　转录与翻译
1． 判断正误
(1)转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列(2011·江苏，7B) (　　)
(2)以“－GAATTG－”的互补链转录mRNA，则此段mRNA的序列是—CUUAAC—(2010·上海，2C) (　　)
(3)转录和翻译两种过程都以脱氧核糖核苷酸为原料(2009·海南，12C) (　　)
(4)每种tRNA只转运一种氨基酸(2009·广东，25B) (　　)
(5)tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息(2009·广东，25C) (　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×
2． (2012·新课标全国卷，1)同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白，组成这两种蛋白质 的各种氨基酸含量相同，但排列顺序不同。其原因是参与这两种蛋白质合成的(　　)
A．tRNA种类不同
B．mRNA碱基序列不同
C．核糖体成分不同
D．同一密码子所决定的氨基酸不同
答案　B
解析　tRNA的种类与其要转运的氨基酸的种类不同，由于组成两种分泌蛋白的氨基酸种类相同，因此tRNA种类相同；核糖体的组成成分相同，都是由蛋白质和rRNA组成的，A、C两项错误。所有生物共用一套遗传密码，同一密码子所决定的氨基酸相同，D项错误。根据中心法则，蛋白质中的氨基酸序列直接由mRNA的碱基序列决定，故氨基酸排列顺序不同是由mRNA碱基序列不同导致的，B项正确。
3． (2012·安徽卷，5)图示细胞内某些重要物质的合成过程。该过程发生在 (　　)
A．真核细胞内，一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成
多条肽链
B．原核细胞内，转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽
链
C．原核细胞内，转录还未结束便启动遗传信息的翻译
D．真核细胞内，转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译
答案　C
解析　真核细胞有以核膜为界限的细胞核，转录完成后，mRNA从核孔进入细胞质，与核糖体结合才开始翻译，故D项错误；由图示知，在RNA聚合酶的作用下，细胞内正在发生转录，转录还未结束，mRNA就开始与多个核糖体结合进行翻译，故该细胞应为原核细胞，C项正确，A项错误；翻译过程中，核糖体在mRNA上移动，从而合成肽链，B项错误。
题组二　中心法则及其应用
4． (2012·上海卷，7)在细胞中，以mRNA作为模板合成生物大分子的过程包括 (　　)
A．复制和转录 B．翻译和转录
C．复制和翻译 D．翻译和逆转录
答案　D
解析　根据中心法则可以看出，翻译是以RNA为模板合成蛋白质，逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程，RNA为模板进行自我复制只存在于某些RNA病毒。
5． (2011·安徽卷，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
答案　D
解析　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。
6． (2010·江苏卷，34)铁蛋白是细胞内储存多余Fe3＋的蛋白，铁蛋白合成的调节与游离的Fe3＋、铁调节蛋白、铁应答元件等有关。铁应答元件是位于铁蛋白mRNA起始密码上游的特异性序列，能与铁调节蛋白发生特异性结合，阻遏铁蛋白的合成。当Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，核糖体能与铁蛋白mRNA一端结合，沿mRNA移动，遇到起始密码后开始翻译(如下图所示)。回答下列问题：
(1)图中甘氨酸的密码子是________，铁蛋白基因中决定“”的模板链碱基序列为____________________________________________________________
______________________。
(2)Fe3＋浓度低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合干扰了________________________，从而抑制了翻译的起始；Fe3＋浓度高时，铁调节蛋白由于结合Fe3＋而丧失与铁应答元件的结合能力，铁蛋白mRNA能够翻译。这种调节机制既可以避免________对细胞的毒性影响，又可以减少________________________________________。
(3)若铁蛋白由n个氨基酸组成，指导其合成的mRNA的碱基数远大于3n，主要原因是______________________。
(4)若要改造铁蛋白分子，将图中色氨酸变成亮氨酸(密码子为UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG)，可以通过改变DNA模板链上的一个碱基来实现，即由_______。
答案　(1)GGU　…CCACTGACC…(…CCAGTCACC…)　(2)核糖体在mRNA上的结合与移动　Fe3＋　细胞内物质和能量的浪费　(3)mRNA两端存在不翻译的序列　(4)C→A
解析　从图中可以看出：甘氨酸在核糖体读取天冬氨酸密码子之前，其密码子应该为mRNA上的GGU；“”在mRNA上的碱基序列为：…GGUGACUGG…，所以对应模板链的DNA碱基序列应为…CCACTGACC…，也可以是…CCAGTCACC…(转录方向与前者相反)；Fe3＋浓度较低时，铁调节蛋白与铁应答元件结合，阻止了核糖体在mRNA上的结合与移动，抑制了翻译的正常进行；当Fe3＋浓度高时翻译能够正常进行，既能有效减小Fe3＋对细胞的毒性，又不致造成细胞内物质和能量的浪费；图中显示：mRNA的碱基数量远远大于3n(n为氨基酸数)，是因为mRNA两端存在不翻译氨基酸的碱基序列；要使色氨酸(密码子为UGG)变为亮氨酸(密码子为UUG)，只要模板链上的ACC→AAC，即中间的碱基C→A。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
遗传信息的转录和翻译 1、2、3、4、5、6、7、13
中心法则 8、9、10、11、12、14、15
1． 下列有关DNA和RNA的叙述，正确的是 (　　)
A．生物的遗传信息只存在于DNA分子中
B．真核生物的遗传物质是DNA，而原核生物的遗传物质是DNA或RNA
C．原核生物的DNA上不存在密码子，密码子只存在于mRNA上
D．在真核生物细胞内，既能以DNA为模板转录形成RNA，也能以RNA为模板逆转录形成DNA
答案　C
解析　有些病毒的遗传物质是RNA，其遗传信息存在于RNA中；凡是有细胞结构的生物，其遗传物质都是DNA，逆转录过程只存在于少数以RNA为遗传物质的病毒内。
2． 甲、乙两图为真核细胞中发生的代谢过程示意图，下列有关说法中，正确的是
(　　)
A．甲图所示过程叫做翻译，多个核糖体共同完成一条多肽链的合成
B．甲图所示过程中核糖体移动的方向是从右到左
C．乙图所示过程叫做转录，转录产物的作用一定是作为甲图中的模板
D．甲图和乙图所示过程中都发生了碱基配对，并且碱基互补配对方式相同
答案　B
解析　一条多肽链的合成由一个核糖体完成；转录产物有mRNA、tRNA和rRNA三种；转录和翻译过程中都发生了碱基配对，但碱基互补配对方式不同，如转录过程中有T和A的配对，翻译过程中则没有。
3． 如图所示为人体内蛋白质合成的部分过程，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是与蛋白质合成相关的三种重要结构或物质。下列说法正确的是 (　　)
A．图示过程发生于细胞质基质中的核糖体上
B．Ⅰ、Ⅲ中含有RNA，Ⅱ中只含蛋白质
C．密码子表中GAA所编码的氨基酸就是Ⅰ中所携带的氨基酸
D．经过图示过程形成的蛋白质往往要经过进一步的加工才具有特定的功能
答案　D
解析　图示过程为翻译过程，在人体细胞内还可发生于线粒体中的核糖体上。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别含有tRNA、rRNA和mRNA。Ⅰ中所携带的氨基酸由密码子CUU决定。
4． 据研究发现，红霉素等抗生素能抑制细菌生长，原因是有的抗生素能干扰细菌核糖体的形成，有的能阻止mRNA与tRNA的结合，以上事实不能说明 (　　)
A．有的抗生素能抑制蛋白质的合成
B．有的抗生素能阻止翻译过程
C．有的抗生素能阻止转录过程
D．有的抗生素能抑制rRNA的合成
答案　C
解析　核糖体主要是由rRNA和蛋白质组成的，有的抗生素能抑制核糖体的形成，说明其可能会抑制蛋白质的合成或rRNA的合成；翻译过程中有mRNA与tRNA的结合，有的抗生素能阻止mRNA与tRNA的结合，说明其可能阻止翻译过程；转录过程是以DNA为模板合成mRNA的过程，题干信息不能体现C项所述内容。
5． 关于如图所示生理过程的描述中，最合理的是 (　　)
A．可能发生于硝化细菌细胞内
B．表示噬菌体的转录和翻译过程
C．图中现象也可能出现在人体细胞核基因的表达过程中
D．图中两核糖体合成的蛋白质不同
答案　A
解析　由图示可以看出，转录和翻译同时进行。人体细胞核基因转录出mRNA后，mRNA通过核孔进入细胞质，与核糖体结合后指导蛋白质的合成。该过程与图示不符。图中两核糖体以同一mRNA为模板，合成的蛋白质也相同。
6． 在真核生物细胞内发生的tRNA和mRNA碱基互补配对的过程中，下列所述情况可能发生的是 (　　)
A．tRNA和mRNA要分别穿过1层生物膜才能进行碱基互补配对
B．该过程发生在真核细胞的核糖体中
C．遗传信息的流向是tRNA→mRNA
D．mRNA上的反密码子与tRNA上的密码子发生碱基互补配对
答案　B
解析　真核细胞中，tRNA和mRNA之间的碱基互补配对发生在翻译过程中，遗传信息的流向是mRNA→蛋白质，翻译的场所是核糖体。细胞核中的tRNA和mRNA都是通过核孔进入细胞质中的核糖体上，穿过0层生物膜，如果翻译过程发生于线粒体或叶绿体中，则两者之间碱基互补配对发生于线粒体或叶绿体内部，并不发生穿膜行为。mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子发生碱基互补配对。
7． 如图所示为高等生物多聚核糖体合成肽链的过程，有关该过程的说
法正确的是 (　　)
A．该图表示翻译过程，图中核糖体从左向右移动，共同翻译出一条
多肽链
B．多聚核糖体合成的多条肽链在氨基酸的排列顺序上互不相同
C．若合成某条肽链时脱去了100个水分子，则该肽链中至少含有102个氧原子
D．mRNA上结合的核糖体越多，合成一条肽链所需时间越短
答案　C
解析　由图可知，该过程为翻译过程，由肽链的长短可知，图中核糖体的移动方向是从右向左，且每个核糖体单独翻译出一条多肽链，故A错误；图示中多个核糖体以同一条mRNA为模板，合成的多条肽链在氨基酸的排列顺序上完全相同，故B错误；合成某条肽链时脱去了100个水分子，说明该肽链有100个肽键，由101个氨基酸组成，肽链中的氧原子存在于肽键(100个)、羧基端(2个)和R基(可有可无)中，至少有102个O，故C正确；图中每个核糖体独自合成一条完整的肽链，所需时间大致相同，故D错误。
8． 在遗传信息的传递和表达过程中，一般不可能发生的是 (　　)
A．DNA的复制主要发生在细胞核中，以DNA的两条链为模板
B．转录主要发生在细胞核中，以DNA的一条链为模板
C．翻译发生在核糖体上，以mRNA为模板
D．DNA复制和转录的原料都是脱氧核苷酸
答案　D
解析　DNA复制所需要的原料是脱氧核苷酸，但转录所需要的原料是核糖核苷酸。
9． 如图所示为真核细胞中遗传信息的传递和表达过程。下列相关叙述正确的是 (　　)
A．①②过程中碱基配对情况相同
B．②③过程发生的场所相同
C．①②过程所需要的酶相同
D．③过程中核糖体的移动方向是从左向右
答案　D
解析　①为DNA复制过程，碱基互补配对方式为A—T、G—C，②为转录，碱基互补配对方式为A—U、G—C、T—A；②转录主要发生在细胞核中，还可发生在叶绿体和线粒体中，③翻译主要发生在细胞质中的核糖体上；①过程需要解旋酶和DNA聚合酶，②过程需要RNA聚合酶；根据肽链的长度判断，核糖体移动的方向是从左向右。
10．下列有关真核生物DNA复制、转录与翻译的叙述，不正确的是 (　　)
A．在一个细胞周期中，核DNA只复制一次，而转录可进行多次
B．基因通过转录和翻译实现对生物性状的控制
C．通过翻译过程将mRNA中的碱基序列翻译为蛋白质的氨基酸序列
D．DNA复制必须在细胞核内进行，而翻译必须在细胞质中进行
答案　D
解析　基因通过转录和翻译实现蛋白质的合成，从而实现对生物性状的控制，故B正确；翻译是指以mRNA为模板合成蛋白质的过程，此过程中mRNA中的碱基序列转化为蛋白质的氨基酸序列，故C正确；就真核生物而言，DNA的复制不一定发生在细胞核内，如细胞质中的线粒体等含有DNA的细胞器中也能发生DNA的复制，故D错误。
11．如图是中心法则的部分示意图，该示意图可以表示的过程包括 (　　)
①DNA复制　②转录　③逆转录　④翻译
A．①② B．②③ C．③④ D．①③
答案　B
解析　图中上面一条链中含T，属于一条DNA链，下面一条链中含U，属于RNA链。因此此图不可能表示DNA的复制和翻译，因为DNA复制过程中不会出现RNA链，翻译过程中不会出现DNA链。
12．下面是4种遗传信息的流动过程，对应的叙述不正确的是 (　　)
A．甲可表示胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息的传递方向
B．乙可表示含逆转录酶的RNA病毒在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向
C．丙可表示DNA病毒(如噬菌体)在宿主细胞内繁殖时的遗传信息传递方向
D．丁可表示RNA病毒(如烟草花叶病毒)在宿主细胞内繁殖过程中的遗传信息传递方向
答案　A
解析　胰岛细胞中胰岛素合成过程中的遗传信息传递方向中不包括DNA复制。
13．下图表示小鼠细胞内遗传信息流动的部分过程。请据图回答：
(1)在小鼠细胞中图甲所示生理过程发生的主要场所是________________。
(2)图甲和图乙所涉及的遗传信息的传递方向为(以流程图的形式表示)____________________________________。图甲和图乙所示过程相比，碱基互补配对方式的不同点是________________________________________________。
(3)如果图乙的⑦上GCU对应一个氨基酸，则GCU称为一个________。若⑦上的某一个碱基发生了改变，不一定引起相应的氨基酸的改变，原因是____________________________________________________________________。
答案　(1)细胞核
(2)DNA→mRNA→蛋白质　甲图有A—T，乙图没有　(3)密码子　一种氨基酸可能对应几个密码子(或密码子的简并性)
解析　(1)图甲所示生理过程为转录，主要发生在细胞核中。(2)图甲和图乙分别表示转录和翻译的过程，遗传信息的流动方向为DNA→mRNA→蛋白质。图甲中转录的模板链与mRNA链之间进行碱基互补配对，图乙中mRNA上的密码子与tRNA上的反密码子之间进行碱基互补配对。(3)mRNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基称为一个密码子。由于密码子的简并性，不同的密码子可能决定相同的氨基酸。
14．图中甲、乙、丙分别表示真核细胞内三种物质的合成过程，回答有关问题：
(1)图示甲、乙、丙过程分别表示________________、转录和翻译的过程。其中甲、乙过程可以发生在细胞核中，也可以发生在________________及________________中。
(2)生物学中，经常使用3H－TdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)
研究甲过程的物质合成情况，原因是__________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)转录时，与DNA中起点结合的酶是______________。一个细胞周期中，乙过程在每个起点可起始多次，而细胞核中的甲过程在每个起点一般起始________次。
(4)丙过程在核糖体中进行，通过______________上的反密码子来识别mRNA上的碱基，将氨基酸转移到相应位点上。AUG是甲硫氨酸的密码子，又是肽链合成的起始密码，某种分泌蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸，这是新生肽链经__________________和__________________加工修饰的结果。
答案　(1)DNA复制　线粒体　叶绿体
(2)3H－TdR是DNA合成的原料之一，可根据放射性强度变化来判断DNA合成情况
(3)RNA聚合酶　一　(4)tRNA　内质网　高尔基体
解析　(1)图甲是以DNA的两条链为模板进行DNA复制的过程。DNA存在于细胞核、叶绿体和线粒体中，故在叶绿体和线粒体中也可发生DNA复制和转录。(2)3H－TdR是DNA合成的原料之一，故可根据放射性强度变化来判断DNA合成情况。(3)转录的产物是RNA，故与DNA中起点结合的酶是RNA聚合酶；一个细胞周期中，核DNA只复制一次，而基因可进行多次表达。(4)反密码子存在于tRNA上；AUG是起始密码，新合成的多肽链首端应是甲硫氨酸，但新生肽链经过内质网和高尔基体的加工后，甲硫氨酸被切除。
15．如图表示某DNA片段遗传信息的传递过程，①～⑤表示物质或结构。a、b、c表示生理过程。请据图回答下列问题：(可能用到的密码子：AUG—甲硫氨酸、GCU—丙氨酸、AAG—赖氨酸、UUC—苯丙氨酸、UCU—丝氨酸、UAC—酪氨酸)
(1)完成遗传信息表达的是________(填字母)过程，a过程所需的酶有________________________________。
(2)图中含有核糖的是________(填数字)；由②指导合成的多肽链中氨基酸序列是________________________________________________________________________。
(3)该DNA片段第三次复制需游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为________个。
(4)若在AUG后插入三个核苷酸，合成的多肽链中除在甲硫氨酸后多一个氨基酸外，其余氨基酸序列没有变化。由此证明________________________________________________________________________。
(5)苯丙酮尿症是由控制某种酶的基因异常而引起的，这说明基因和性状的关系是____________________________________________________________。
答案　(1)b、c　解旋酶和DNA聚合酶　(2)②③⑤　甲硫氨酸—丙氨酸—丝氨酸—苯丙氨酸　(3)28　(4)一个密码子由三个相邻的碱基(核糖核苷酸)组成　(5)基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物体的性状
解析　分析图示过程可知：a为DNA的复制，b为转录，c为翻译。DNA的复制需要在解旋酶的作用下解开双链，然后在DNA聚合酶的作用下合成子链；图中含有核糖的物质包括mRNA、tRNA、rRNA；由mRNA的碱基组成推知DNA片段中共有7个T，第三次复制后，DNA片段由4个变为8个，故第三次复制需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸的数目为4×7＝28(个)。
教师备课资源
1． RNA的组成及分类
(1)RNA适于作DNA的信使的原因
①RNA的分子结构与DNA很相似，是由四种核苷酸连接而成的，既能储存遗传信息，也能通过“碱基互补配对原则”将DNA中的遗传信息转移到自身上来。
②RNA一般是单链结构，比DNA短，易通过核孔进出细胞核；单链不稳定，完成使命的RNA迅速降解，进而保证生命活动的有序进行。
(2)RNA的种类及功能
种类 信使RNA(mRNA) 转运RNA(tRNA) 核糖体RNA(rRNA)
特点 带有从DNA链上转录下来的遗传信息 带—OH的一端携带氨基酸，另一端有3个碱基(反密码子) 由核仁组织区的DNA转录而成，是核糖体的组成物质
功能 携带着决定氨基酸排列顺序的信息，在蛋白质合成过程中起模板作用 转运特定的氨基酸，识别信使RNA上的遗传信息 是合成蛋白质的场所
结构 单链结构 三叶草结构 单链结构
2． 基因的概念、结构及其功能
(1)基因的概念：基因是DNA分子上具有遗传效应的片段。
(2)基因的结构：由于基因是有遗传效应的DNA片段，故基因的结构与DNA的结构相同，不仅具有由四种脱氧核苷酸组成的双链，而且也是规则的双螺旋结构。 每个基因中可以含有成百上千个脱氧核苷酸。
(3)基因的功能
①储存遗传信息：基因中的脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。
②传递遗传信息：基因中的遗传信息，在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期随DNA分子的复制而得以复制，再随细胞分裂而进入子细胞中，这样就将亲代细胞中的遗传信息传递到子代细胞或者通过减数分裂和受精作用将遗传信息传递给子代，基因中的遗传信息就这样一代一代地传递下去。
③表达遗传信息：基因中的遗传信息，在后代的个体发育中，以一定方式反映到蛋白质的分子结构上，使后代表现出与亲代相似的性状，这一过程叫做遗传信息的表达。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
1． 涵盖内容
本单元包括必修1第六章细胞的生命历程——细胞的增殖、细胞的分化、细胞的衰老和凋亡、细胞的癌变以及必修2第二章第一节减数分裂和受精作用两部分。
2． 考情分析
(1)考查力度：本单元在高考中所占比重一般，赋分比值在6～15分。
(2)考查内容
①有丝分裂和减数分裂过程的特点及染色体、染色单体、DNA的数量变化和图像识别。
②动植物有丝分裂的不同，精子和卵细胞形成的区别。
③细胞分化的实质、癌变与身体健康。
(3)考查题型
①选择题考查细胞周期及图像识别、细胞分化、衰老、癌变。
②坐标曲线及图像考查有丝分裂和减数分裂的过程。
③实验设计题考查细胞癌变、衰老的原因。
3． 复习指导
(1)复习线索
①以细胞的生命历程为线索系统总结细胞增殖、细胞分化、细胞衰老和凋亡、细胞癌变`相关知识。
②以细胞分裂中染色体数目、形态及排列为中心，比较复习各个时期的变化特点及图像识别。
(2)复习方法
①图解法——细胞周期图解和各时期细胞分裂图像。
②比较法——列表比较精子和卵细胞的异同，动植物有丝分裂的区别。
第12讲　细胞的增殖
[考纲要求]　1.细胞的生长和增殖的周期性(Ⅰ)。
2.细胞的有丝分裂(Ⅱ)。
3.细胞的无丝分裂(Ⅰ)。
4.实验：(1)观察细胞的有丝分裂。(2)模拟探究细胞表面积与体积的关系。
一、细胞不能无限长大
1． 模拟实验
2． 细胞不能无限长大的原因：(1)细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大；(2)受细胞核控制能力的制约。
[判一判]
1．伴随着细胞的生长，与外界进行物质交换的效率逐渐提高 (　×　)
2．实验中NaOH在不同大小的琼脂块中扩散的深度相同，但扩散的面积与体积之比不同
(√　)
3．细胞体积越小，细胞的表面积与体积之比就越大，越有利于物质交换 (　√　)
[解惑]　细胞越小，细胞表面积相对就越大，细胞的物质运输效率越高。但并不是细胞体积越小越好，因为酶和各种细胞器需要一个相应的空间。
二、细胞增殖方式——有丝分裂
1． 细胞周期
辨析　细胞周期的表示方法除了上述的扇形图(饼状图)法、直线图(线段图)法外，还有以下表示方法：
技巧　一个完整细胞周期的判断：①细胞周期以分裂间期为起点，而不能以分裂期为起点。；②分裂间期的时间远远长于分裂期。
有丝分裂过程——以高等植物细胞为例(连一连)
巧记　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。
3． 动、植物细胞有丝分裂的区别
(1)前期纺锤体的形成方式不同
①植物：细胞两极直接发出的纺锤丝形成。
②动物：中心体发出的星射线形成。
(2)末期细胞质分裂的方式不同
①植物：赤道板位置出现细胞板并向四周扩展，将细胞割裂成两个子细胞。
②动物：细胞膜从细胞的中部向内凹陷，将细胞缢裂为两个子细胞。
4． 有丝分裂的意义：将亲代细胞的染色体经过复制(实质为DNA的复制)之后，精确地平均分配到两个子细胞中。由于染色体上有遗传物质DNA，因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。
三、无丝分裂
1． 过程
(1)细胞核先延长，核的中部向内凹进，缢裂成为两个细胞核。
(2)整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。
2． 特点：分裂过程中不出现纺锤丝和染色体的变化。
3． 实例：蛙的红细胞的无丝分裂。
[解惑]　(1)无丝分裂过程中DNA也要复制并均分。
(2)无丝分裂是真核细胞的分裂方式，原核生物不存在无丝分裂。
考点一　分析有丝分裂过程中有关结构和数据的周期性变化
1． 完善细胞周期中几种细胞结构的周期性变化
(1)染色体形态变化
(2)染色体行为变化规律
(3)纺锤体的变化：形成时期为前期→解体时期为末期。
(4)核膜、核仁的变化：解体时期为前期→重建时期为末期。
(5)中心体变化规律(动物细胞、低等植物细胞)
2． 填充下表中DNA、染色体、染色单体、染色体组的数目变化(二倍体生物)
间期 前期 中期 后期 末期
DNA数(2C) 2C→4C 4C 4C 4C 2C
染色体数(2N) 2N 2N 2N 4N 2N
染色单体数 0→4N 4N 4N 0 0
染色体组数 2 2 2 4 2
由上表可看出：(1)染色体数目加倍在细胞有丝分裂后期，DNA数目加倍在间期。
(2)姐妹染色单体形成于间期，出现于前期，消失于后期。
3． 在坐标系中绘出DNA、染色体、染色单体、每条染色体上DNA含量的变化曲线并分析曲线变化的原因。
答案　
　　
　　
(1)a→b、l→m、p→q的变化原因都是核DNA分子复制。
(2)g→h、n→o、r→s的变化原因都是着丝点分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体。
(3)c→d、r→s的变化相似，但c→d发生在末期，而r→s发生在后期。
易错警示　后期着丝点分裂不是纺锤丝牵引的结果
(1)有丝分裂后期染色体着丝点一分为二，其原因是受生物体内遗传物质控制的一种生理活动，不是由纺锤丝牵引所致。
(2)用秋水仙素破坏纺锤体的形成，无纺锤丝牵引着丝点，复制后的染色体的着丝点照样分裂，使细胞中染色体数目加倍，这就说明着丝点分裂不是纺锤丝牵引所致。
1． 如图1、图2分别表示某种生物细胞有丝分裂过程中某一时期的模式图，图3表示有丝分裂过程中不同时期每条染色体上DNA分子数目的变化，图4表示有丝分裂中不同时期染色体和核DNA数量的关系。下列有关叙述不正确的是 (　　)
A．图1所示细胞中共有4条染色体，8个DNA分子；图2所示细胞中无姐妹染色单体
B．处于图3中B→C段的是图1所示细胞，完成图3中C→D段变化的细胞的分裂时期是后期
C．有丝分裂过程中不会出现图4中d所示的情况
D．图4中a可对应图3中的B→C段，图4中c可对应图3中的A→B段
答案　D
解析　图1中1条染色体中包含2条姐妹染色单体；图2中染色单体分离后就不再称为染色单体，只能称为染色体，故A正确。图3中纵坐标的含义是“每条染色体上DNA分子数”，B→C段的1条染色体上有2个DNA分子，对应图1，C→D段的变化表示染色体上DNA分子由2个变成1个，表示后期着丝点分裂的过程，故B正确；图4中d表示细胞中核DNA含量为2N，染色体数目为4N，不可能出现这种情况，故C正确；图4中a可对应有丝分裂后期，图4中b可对应有丝分裂前、中期，图4中c可对应有丝分裂末期，故D错误。
2． (原创组合题)下图为某生物细胞分裂模式图，请据图回答问题。
　
(1)图甲中含有同源染色体的区段是________。
(2)图乙为细胞________分裂________期图像。该时期的主要特征是_______________
________________________________________________________________________。
(3)若2号染色体的遗传信息来自父方，那么与其遗传信息完全相同的染色体为________号，其遗传信息完全相同的原因是__________________________________________。
(4)图乙对应于图甲中的________段，图丙对应于图甲中的________段。
(5)请根据图甲画出细胞中每条染色体上DNA数目的变化曲线，并绘出图乙上一个时期的动物细胞分裂的图像。
答案　(1)a～h　(2)有丝　后　染色体的着丝点分裂，姐妹染色单体分开成为两条子染色体，并在纺锤丝的牵引下向细胞两极移动
(3)6　它们是由同一条染色体复制后分离形成的
(4)e～f　c～e　(5)见下图
解析　据图判断细胞分裂方式 确定相应区段对应的时期 据图乙图像和图丙数量关系 确定相应时期并与甲图区段对应 各个时期的主要特征及数量变化。
首先注意图甲的纵坐标是核DNA的数目，根据分裂前后数目的变化，可以判断这个分裂是有丝分裂。图中的a～c为间期，c～d为前期，d～e为中期，e～f为后期，在有丝分裂整个过程中都有同源染色体。图乙细胞是着丝点分裂，细胞的每一极都含有同源染色体，所以是有丝分裂后期。因为2号和6号是复制后的染色体着丝点分裂形成的，所以2号和6号完全一样。绘曲线图时要注意纵坐标含义及数值(1或2)，下降的时期是后期不是末期；绘中期图像时要注意同源染色体及着丝点的位置。
细胞分裂过程中的柱形图分析方法
遇到柱形图，要联想到不同形态的染色体中DNA和染色单体含量的比例。观察染色体的几种形态示意图(如图)，可知染色体数永远小于或等于核DNA分子数，有染色单体存在时，染色单体数等于核DNA分子数。这个规律是解答柱形图的关键。如图中甲a∶b∶c＝2∶1∶2，那么所占比例最小的(1份)b肯定代表染色体数，a、c则代表核DNA分子数、染色单体数，具有此种数量关系的细胞应该处于间期(DNA复制后)、前期或中期。图中乙缺少c，正在进行有丝分裂的细胞中不可能不含DNA，因此，c绝对不是DNA数，应该为染色单体数。没有染色单体的时候(乙、丙)，若染色体数和核DNA分子数加倍了(乙)，则为后期；若没加倍(丙)，则为末期或间期(DNA复制前)。
考点二　探寻动植物细胞有丝分裂的异同点
1． 动植物细胞分裂图像的判定
(1)细胞分裂种类
①为子细胞的形成方式，即有无细胞板形成。
②为有无中心体。
(2)根据染色体行为变化判定各时期
①染色体呈细丝状；②染色体散乱排布；③所有染色体的着丝点排列在赤道板上；④着丝点分裂，染色体移向两移；⑤染色体变为染色质丝。
2． 完善下表中与细胞有丝分裂有关的细胞器及相应的生理作用
细胞器 细胞类型 时期 生理作用
核糖体 动物、植物 整个时期，但主要是间期 各种蛋白质(组成染色体的蛋白质和细胞内的其他蛋白质)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
3． 下图是某学生绘制的某高等植物的细胞分裂图像。其中错误的是 (　　)
A．a和b B．c和d
C．b和d D．e和f
答案　C
解析　b、e图都表示有丝分裂末期，植物细胞有丝分裂末期出现细胞板，细胞膜不向内凹陷，b图错；高等植物没有中心体，d图错误。
4． 甲、乙、丙三个图是不同生物细胞的有丝分裂图，据图回答下列问题：
(1)甲图表示的是动物细胞还是植物细胞？________，理由是：a.________，b.__________。该细胞所处的分裂时期是__________________，判断依据是______________________。该细胞中染色体有________条，DNA分子有________个。该细胞有丝分裂的结果是形成________个子细胞，每个子细胞中染色体有________条。
(2)乙图细胞处于________________期，判断依据是______________________________
________________________________________________________________________。
(3)丙图表示的是__________细胞的有丝分裂，判断依据是_______________________。该细胞处于分裂________期。
答案　(1)植物细胞　有细胞壁　无中心体　有丝分裂前期　核仁、核膜消失，染色体散乱地排列在细胞内，纺锤丝形成纺锤体　6　12　两　6
(2)有丝分裂后　着丝点一分为二，姐妹染色单体分开成为两条子染色体　(3)动物　无细胞壁，由中心体发出星射线形成纺锤体　后
解析　(1)甲图所示细胞中有细胞壁，无中心体，因此可以确定甲图表示的是高等植物细胞；细胞中出现了纺锤体，染色体散乱地分布在纺锤体的中央，故可判断为前期。(2)乙图所示细胞中姐妹染色单体分开成为两条子染色体，染色体向两极移动，故为有丝分裂后期。(3)丙图所示细胞无细胞壁，有中心体，且细胞膜从中部向内凹陷，故可判断为动物细胞的有丝分裂后期。
对有丝分裂图像的辨析
1．动物细胞一般画成圆形，外面代表细胞膜；植物细胞一般画成长方形，外面代表细胞壁。
2．动物细胞分裂末期，细胞膜从细胞的中部向内凹陷，最终缢裂成两个子细胞；植物细胞不向内凹陷，细胞中央形成细胞
板，最终形成两个子细胞。
3．动物细胞和低等植物细胞要画出中心体，高等植物细胞不能画。
4．细胞分裂后期图像应注意三点：(1)移向两极的染色体位置不能画反，正确的应为染色体臂朝向中央，着丝点靠近两极；(2)上下对应的两条子染色体的大小、形状、颜色应完全相同；(3)每一极同源染色体都应成对存在(二倍体生物)。
实验十　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细胞有丝分裂较旺盛。
(2)细胞核内的染色体(质)易被碱性染料(龙胆紫溶液)染成深色。
(3)细胞的分裂是独立进行的，在同一分生组织中可以通过高倍显微镜观察细胞内染色体的存在状态，判断处于不同分裂时期的细胞。
2． 方法步骤
易错警示　观察细胞有丝分裂实验的6个注意点
(1)取材时，剪取根尖应为2～3 mm，过长会包括伸长区，无细胞分裂。
(2)解离时间不宜过长，否则根尖细胞的结构会遭到破坏。
(3)漂洗是为洗去细胞内部的盐酸，因此要保证足够的时间，否则会影响对染色体(质)的染色。
(4)压片时要掌握好力度，过轻，细胞分散不开；过重，会压坏玻片。
(5)显微镜下观察到的都是死细胞，不能观察到有丝分裂的动态变化，若视野中找不到某一时期的细胞，可通过移动玻片在邻近的区域中寻找。
(6)在显微镜下观察到间期的细胞数目最多，因为间期历时最长。
5． 在“观察洋葱根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中：
(1)解离的目的是__________________________________，解离适度的标志是________________。
(2)在低倍镜下观察到的洋葱根尖分生区细胞的特点是________________________；在高倍镜下看到的细胞大部分处于细胞分裂的间期，原因是_________________________。
(3)有一位同学做根尖有丝分裂实验，在显微镜中观察到的图像如图所示。造成这种情况的原因可能是 (　　)
①取材位置不合适　②取材时间不合适　③制片时压片力量不合适　④解离时间不合适　⑤视野选择不合适
A．②③ B．②⑤
C．①②⑤ D．①③④
(4)不会影响细胞周期各时期的长短或产生误差，但对整个实验结果产生影响的因素是________。
A．取材时间 B．根尖培养温度
C．解离时间长短 D．载玻片厚度
(5)某同学错误地把取材部位认为是表皮，他的实验操作完全正确，但也看不到染色体，这是因为_________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)使组织细胞相互分散开来　根尖酥软
(2)细胞呈正方形，排列紧密　间期在细胞周期中占的比例最大(在细胞周期中间期时间最长)
(3)C　(4)D
(5)表皮细胞已高度分化，不分裂，染色质没有螺旋化形成染色体(不出现染色体)
解析　(3)由图观察，细胞多处于未分裂状态，故可能是因为取材时间不合适，细胞分裂不旺盛；视野中有一些细胞为长形，可能取自伸长区细胞，为取材位置不合适；也有可能是因为视野选择不当，没有找到合适的观察视野；由图可知细胞均分散开，故不可能为③④所述原因。(4)载玻片厚度对视野中的细胞所处状态不会产生影响，但会影响到视野的清晰度，影响对实验结果的观察。
技法提炼
解答实验题的四大误区
一是不清楚“解离”的作用原理，误认为可以观察细胞有丝分裂的动态变化过程；二是不清楚细胞具有的相应结构，误认为赤道板也能观察到；三是不清楚实验操作的方法、步骤及要求，导致解答实验评价与改错题时出错；四是对取材原理不清楚，误认为根尖任何部位均可作为观察对象，实际上只有分生区才可以。
题组一　细胞周期
1． 判断正误
(1)人体所有细胞的细胞周期持续时间相同(2010·新课标，1C) (　　)
(2)在动物细胞有丝分裂间期能观察到纺锤体和中心体(2010·重庆，3B) (　　)
(3)分裂期的细胞不进行DNA复制和蛋白质合成(2009·江苏，4A) (　　)
(4)细胞周期中，间期时间较短，分裂期时间较长(2007·海南，6A) (　　)
(5)在细胞有丝分裂间期，发生DNA复制(2007·广东，10A) (　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√
2． (2012·上海卷，1)由细胞形态判断，下列细胞中最可能连续分裂的是 (　　)
答案　B
解析　A为精子，C为肌细胞，D为神经细胞，皆为高度分化的细胞，不具备分裂能力，因此选B项。
题组二　动植物细胞分裂过程
3． (2010·上海卷，19)下列是关于细胞分裂过程中细胞内变化的叙述，能正确表示一个细胞周期内分裂过程的顺序是 (　　)
①两个相同DNA分子完全分开　②出现放射状排列的细丝　③中心体发生倍增　④着丝点排列在一个平面上
A．②→③→①→④ B．②→④→③→①
C．③→②→④→① D．②→③→④→①
答案　C
解析　本题考查细胞分裂的过程及各个过程发生的变化。①过程发生在分裂后期，②过程发生在分裂前期，③过程发生在分裂间期，④过程发生在分裂中期。
4． (2010·海南卷，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
答案　C
解析　高等植物细胞分裂末期，在细胞中央形成细胞板，而动物细胞分裂时不形成细胞板，故A错。同源染色体配对发生在减数第一次分裂前期，故B错。C描述的是典型的动物细胞分裂末期的现象，故C对。中心粒复制发生在细胞有丝分裂间期，故D错。
题组三　有关实验
5． (2012·山东卷，4)某小组进行观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂的实验，下列关于该实验的叙述正确的是 (　　)
A．盐酸和酒精混合液主要起固定作用
B．碱性染料吡罗红(派洛宁)可用于染色体染色
C．观察到分裂末期细胞内细胞板向四周扩展形成新的细胞壁
D．细胞内染色体的存在状态可作为判断有丝分裂各时期的依据
答案　D
解析　盐酸和酒精混合液的作用是解离杀死，A项错误；吡罗红可使RNA染色，染色体主要由DNA和蛋白质构成，B项错误；该实验观察到的根尖分生组织细胞已经是死细胞，无法观察到细胞板向四周扩展形成新的细胞壁的过程，C项错误；染色体的形态、特征和数目是判断有丝分裂各时期的依据，D项正确。
6． (2012·浙江理综，31)请根据以下提供的实验材料，完善生物制剂W对动物不同细胞的分裂具有促进作用的实验思路，并预测实验结果。
实验材料：培养液、正常体细胞、癌细胞、W、胰蛋白酶。(要求与说明：答题时不考虑加入W后的体积变化等误差。提供的细胞均具有分裂能力，只进行原代培养且培养条件适宜)
请回答：
(1)实验思路：
①取培养瓶若干个，分组如下：
________________________________________________________________________。
每组设置若干个重复样品。
②各组样品在培养箱中培养一段合适的时间后，各取其中的几个样品，加入__________，摇匀，在显微镜下用血细胞计数板分别计数并记录细胞数。
③重复②若干次。
④________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)预测实验结果(用坐标系和细胞数变化曲线示意图表示)。
答案　
(1)①A组：培养液中加入体细胞。B组：培养液中加入体细胞，加入W。C组：培养液中加入癌细胞。D组：培养液中加入癌细胞，加入W　②胰蛋白酶　④统计并分析所得数据(其他合理答案均可)　(2)如图所示(其他合理答案均可)
解析　(1)解答本题的关键是分析题干中每一种实验材料的用途以确定自变量。培养液在各种细胞培养中都要用到，不可能作为自变量；联系细胞培养知识，分析判断胰蛋白酶的作用是将培养后的细胞分散便于计数，也不是自变量；要求与说明中“提供的细胞均具有分裂能力”说明W对正常体细胞和癌细胞分裂的促进作用均能在实验组中体现，都要与未加W的进行细胞培养的对照组做对照，因此实验应该分成四组(如下表)，一段合适的时间后取样、计数、分析数据，然后与预期结果比较得出结论。
分组 A组 B组 C组 D组
控制变量 培养液＋体细胞 培养液＋体细胞＋W 培养液＋癌细胞 培养液＋癌细胞＋W
预期结果 增殖 增殖速度加快 增殖速度比体细胞快 增殖速度最快
(2)根据上表中的预期结果，画出相应的曲线(坐标系中细胞数目变化曲线符合预期结果即可)，曲线画法见答案。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
细胞周期 1、6、11
有丝分裂过程 2、4、5、7、9、10、13、14
动植细胞分裂比较 3、8、12
有关实验 15
1． 图甲中，ab表示一个细胞周期，cd表示另一个细胞周期；按箭头方向图乙表示细胞周期。据图分析，不正确的是 (　　)
A．处于图甲、图乙的细胞不会出现同源染色体分离
B．处于图甲a时期和图乙B→A时期的细胞可进行DNA复制
C．处于图甲、图乙各时期的细胞一定有同源染色体的存在
D．处于图甲b时期的细胞，若着丝点分裂，染色体数目一定加倍
答案　C
解析　图甲中a和c、图乙中B→A时期都为细胞有丝分裂的间期，图甲中b和d、图乙中A→B时期都为细胞有丝分裂的分裂期；在细胞的有丝分裂过程中，间期完成DNA复制和有关蛋白质的合成，后期着丝点分裂，染色体数目加倍；若某单倍体生物的体细胞进行有丝分裂，细胞中不一定有同源染色体存在。
2． 如图为某种植物根尖细胞分裂过程中染色质与染色体规律性变化的模式图。下列相关判断正确的是 (　　)
A．①→②过程是有丝分裂间期，此时细胞内核膜解体、核仁消失
B．低温处理导致④→⑤过程中染色单体不分开使染色体数目加倍
C．⑤→⑥过程发生在有丝分裂后期，细胞中的染色体组数增加一倍
D．⑥→⑦过程中DNA解旋酶可使染色体解旋变为细丝状的染色质
答案　C
解析　①→②过程表示的是染色体的复制过程，属于有丝分裂间期，而核膜解体、核仁消失发生在前期，A项错误。④→⑤过程中着丝点分裂，染色单体已分开成为子染色体，B项错误。⑤→⑥过程发生在有丝分裂后期，染色体组数增加一倍，分开后形成的子染色体在纺锤丝的牵引下移向细胞的两极，C项正确。⑥→⑦过程中染色体解开螺旋变为细丝状的染色质，不是DNA解旋酶的作用，DNA解旋酶作用于DNA分子的双螺旋结构使其氢键断裂，D项错误。
3． 下列有关细胞有丝分裂的叙述，正确的是 (　　)
①在动物细胞有丝分裂间期能观察到由星射线形成的纺锤体　②在植物细胞有丝分裂末期形成了赤道板　③在动物细胞有丝分裂中期，两个中心粒复制形成两组中心粒　④在动物细胞有丝分裂末期，细胞膜内陷形成两个子细胞　⑤如果细胞中染色体数和核DNA分子数之比是1∶2，它一定不是高度分化的细胞
A．③⑥ B．②④ C．①⑤ D．④⑤
答案　D
解析　动物细胞有丝分裂过程中，纺锤体的形成发生在分裂前期，①错误；植物细胞有丝分裂末期形成的是细胞板，②错误；中心粒复制发生在分裂间期，③错误；高度分化的细胞不再分裂，不能进行核DNA的复制，不会出现一条染色体上具有两个DNA分子的现象，⑤正确。
4． 下图是同一细胞不同分裂时期的图像，据图分析，下列判断正确的是 (　　)
A．图①②③④表示一个完整的细胞周期
B．若按分裂的先后顺序排列，应为①→④→③→②
C．该细胞图②中有中心体、线粒体和高尔基体参与活动
D．该细胞图①中有同源染色体的配对，图③过程发生了基因重组
答案　B
解析　图示仅为植物细胞分裂时期，不包括分裂间期，不能代表一个完整的细胞周期，故A错误；①为分裂前期、②为分裂末期、③为分裂后期、④为分裂中期，则细胞分裂的先后顺序为①→④→③→②，故B正确；该细胞图②中无中心体参与活动，故C错误；有丝分裂过程中，无同源染色体配对，无基因重组，故D错误。
5． 在一个细胞周期中，可能发生在同一时期的变化是 (　　)
A．DNA复制和中心粒复制
B．染色体加倍和染色单体形成
C．细胞板出现和纺锤体出现
D．着丝点分裂和同源染色体分离
答案　A
解析　间期主要完成DNA分子的复制与有关蛋白质的合成，中心粒的复制也主要发生在此时期；染色体加倍发生在有丝分裂的后期，染色单体形成于分裂间期，出现为前期；细胞板的出现为末期，纺锤体出现为前期；着丝点分裂为后期，同源染色体分离只能发生在减数第一次分裂的后期。
6． 科学家用含15N的硝酸盐作为标记物浸泡蚕豆幼苗，追踪蚕豆根尖细胞的分裂情况，得到蚕豆根尖分生区细胞连续分裂的数据如下，则下列叙述正确的是 (　　)
A．高尔基体、线粒体、叶绿体在蚕豆根尖细胞分裂过程中活动旺盛
B．蚕豆根尖细胞的DNA分子结构稳定性最低的时期有0～2 h、19.3～21.3 h、38.6～
40.6 h
C．一个细胞周期可以用0～19.3 h、19.3～38.6 h来表示
D．蚕豆根尖细胞分裂的一个细胞周期为19.3 h
答案　D
解析　连续分裂的细胞，从上一次细胞分裂完成时开始，到下一次细胞分裂完成时为止为一个细胞周期，包括分裂间期和分裂期，间期经历时间长，分裂期经历时间短。从图中可以看出，2～21.3 h、21.3～40.6 h各为一个细胞周期，一个细胞周期需要的时间是19.3 h，故C错误、D正确；在细胞分裂过程中，间期要进行DNA分子的复制，此时DNA分子双链解旋，稳定性最低，故B错误，即2～19.3 h、21.3～38.6 h时，DNA分子的稳定性最低；蚕豆根尖细胞中无叶绿体，在细胞分裂过程中，高尔基体与新细胞壁的形成有关，线粒体为分裂过程提供能量，所以高尔基体和线粒体在根尖细胞分裂过程中活动旺盛，故A错误。
7． 图甲为细胞周期中每条染色体DNA含量的变化图，图乙为某二倍体生物细胞分裂的模式图，下列选项不正确的是 (　　)
A．在de段细胞中染色体的数目减半
B．图乙有8个DNA分子、8条染色体
C．图乙细胞在图甲的对应位置是ef段
D．图乙细胞可能在图甲细胞的bc段发生了突变
答案　A
解析　坐标曲线图的纵坐标表示每条染色体中DNA含量的变化，曲线既可代表有丝分裂也可代表减数分裂。ac段代表有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。cd段表示每条染色体含有2个DNA分子，可表示有丝分裂的前期、中期，减数第一次分裂各时期及减数第二次分裂的前期、中期。de段表示姐妹染色单体分离，为有丝分裂后期或减数第二次分裂后期，染色体数目加倍；图乙表示有丝分裂的后期，染色体数目加倍；ef段表示每条染色体上含有1个DNA分子，与图乙对应；基因突变主要发生在间期。
8． 依据生理特点，鉴别一个正在进行有丝分裂的细胞是植物细胞还是动物细胞，最可靠的方法是检查它的 (　　)
A．DNA自我复制
B．染色体着丝粒分裂
C．是否出现星射线
D．细胞质分成两部分的方式
答案　D
解析　动物细胞和低等植物细胞都有中心体，中心体与纺锤体的形成有关，故不能选C项。最可靠的方法是检查它的细胞质分成两部分的方式。
9． 根据每个细胞中核DNA相对含量不同，将某种连续增殖的动物细胞归为甲、乙、丙三组，每组细胞数如图1所示。根据细胞中每条染色体的DNA含量在细胞周期中的变化绘制曲线，如图2所示。下列有关分析，不正确的是 (　　)
A．图1中的甲组细胞全部位于图2中的DE段
B．图1中的乙组细胞全部位于图2中的AB段
C．丙组中只有部分细胞的染色体数目加倍
D．用秋水仙素处理会导致丙组细胞数增多
答案　A
解析　甲组细胞核DNA含量为正常体细胞核DNA数量，对应图2中的DE段或A点以前的时段。乙组细胞核DNA正处于复制阶段，对应图2中的AB段。丙组细胞核DNA含量加倍，可代表处于有丝分裂前期、中期、后期的细胞，其中只有部分细胞位于染色体数暂时加倍的后期。用秋水仙素处理，会导致染色体数目加倍，核DNA数量也加倍，则丙组细胞数量会增多。
10．甲图为典型的细胞核及其周围部分结构示意图；乙图为有丝分裂过程中一个细胞核内DNA含量的变化曲线，则相关叙述正确的是 (　　)
A．假设甲图代表的细胞处在细胞周期中，则甲图代表的细胞相当于乙图的cd区间
B．在细胞分裂周期中，既可消失又可重建的结构是甲图中的4、5，其消失时间是乙图
的de区间
C．在细胞分裂周期中，可重建与消失的结构应为3，其重建时间为O～b或f～h，其余
时间消失
D．甲图所示结构不可能代表细菌，但细菌分裂过程中也会出现DNA复制
答案　D
解析　乙图包含两个细胞周期，其中(O～b和f～g表示分裂间期，b～f和g～k表示分裂期。甲图细胞核里有核仁，处于细胞分裂的间期，对应乙图的O～b和f～g。核膜、核仁和染色质在分裂的前期(对应乙图b～c和g～h))消失，在分裂的末期(对应乙图e～f和j～k)重新出现。细菌没有以核膜为界的细胞核，也没有染色体，但具有裸露的DNA分子，且该分子也能复制。
11．下表是四种植物分生组织细胞周期，据表分析有关叙述正确的是 (　　)
植物 细胞周期的时间(h)
a时期 b时期 合计
物种1 10.6 0.4 11
物种2 18 0.5 18.5
物种3 16.5 2 18.5
物种4 10.4 2.3 12.7
A．四种分生组织都能产生吲哚乙酸，促进其细胞分裂
B．秋水仙素作用于b时期中的细胞，能使其染色体数目加倍
C．最好选用物种1观察有丝分裂过程，因其细胞周期最短
D．四种植物细胞周期的时间都是固定不变的
答案　B
解析　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伸长生长，而不能促进细胞分裂。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，各物种分裂期所占的比例分别为：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。四种植物细胞周期的时间不是固定的。
12．现有未贴标签且染色体数目相同的三个细胞有丝分裂的两个时期的6块装片，编成1～6号，且已知1号、3号为同一细胞有丝分裂的两个时期，其他4块装片分别表示另两个细胞有丝分裂的两个时期，某同学按顺序观察其结构，结果如下：
编号 观察结果
1与5 中心体发出星射线，染色体散乱排列
2 细胞中部凹陷
3与6 细胞中部形成了细胞板
4 细胞两极发出纺锤丝，染色体散乱排列
则其中表示动物细胞有丝分裂前期与末期的装片依次是 (　　)
A．1号、3号 B．4号、6号
C．5号、2号 D．4号、2号
答案　C
解析　3号细胞中部形成了细胞板，因此为植物细胞，已知1号、3号细胞为同一细胞有丝分裂的两个时期，所以1号也为植物细胞并且为低等植物细胞。1号和5号的中心体发出星射线，并且1号和5号不是同一细胞，因此5号为动物细胞有丝分裂前期，2号细胞中部凹陷，因此为动物细胞有丝分裂末期。4号和6号为高等植物细胞。
13．如图甲表示某生物细胞有丝分裂的模式图，图乙表示有丝分裂过程中不同时期每条染色体上DNA含量的变化，图丙表示有丝分裂过程中某一时期染色体、染色单体和DNA的关系，据图回答：
(1)图甲中有________对同源染色体，________个染色体组，所处时期位于图乙的 ________段中，图中m所在位置哪种细胞器较多？__________________________。
(2)细胞分裂过程中需要利用大量的胸腺嘧啶脱氧核苷酸来完成________________，此时细胞处于图乙中______________段，若用秋水仙素作用于图乙中________段的某一时期，可使染色体数目加倍。
(3)图丙对应图乙中________段的某一时期，处于此分裂时期动植物细胞的区别主要是________形成的方式不同。
(4)若图甲中移向细胞一极的染色体上分别有A、B、a和b四个基因，则图甲细胞的基因型可表示为____________________，分裂后子细胞基因型为AaBb的概率为________。(不考虑基因突变)
答案　(1)4　4　EF　线粒体　(2)DNA的复制　BC　CD　(3)CD　纺锤体　(4)AAaaBBbb　100%
解析　(1)图甲属于有丝分裂后期图，位于图乙的EF段中，由于着丝点的分裂，同源染色体对数和染色体组数均加倍，图中有4对同源染色体，4个染色体组。由于细胞分裂需要消耗能量，所以甲中m处线粒体较多。(2)胸腺嘧啶脱氧核苷酸是DNA的基本组成单位之一，细胞分裂过程中需要利用大量的胸腺嘧啶脱氧核苷酸来完成DNA的复制，此时细胞处于有丝分裂间期，对应图乙中BC段。秋水仙素能抑制纺锤体的形成，使染色体数目加倍，其作用的时期是有丝分裂前期，对应图乙中CD段。(3)图丙中染色体、染色单体和DNA数量之比为1∶2∶2，处于细胞有丝分裂前期或中期，对应图乙中的CD段。此时期植物细胞和动物细胞的主要区别是纺锤体形成的方式不同，植物细胞由细胞的两极发出纺锤丝形成纺锤体，动物细胞由中心体发出星射线形成纺锤体。(4)图甲中移向细胞一极的染色体上分别有A、B、a和b四个基因，移向另一极的染色体上也有A、B、a和b四个基因，因而图甲细胞的基因型可表示为AAaaBBbb。如不考虑基因突变，分裂后子细胞与亲代细胞基因型相同，因而子细胞基因型为AaBb的概率为100%。
14．如图甲表示细胞有丝分裂过程中，不同核DNA含量的细胞数目；图乙为该细胞有丝分裂示意图。请分析回答：
(1)图乙的核DNA含量对应图甲中的________。
(2)若用秋水仙素抑制纺锤体的形成，则图甲中DNA含量为4的细胞数目会________。
(3)图甲表明分裂间期比分裂期时间长，因为________________________。
答案　(1)8　(2)减少　(3)间期细胞数目多
解析　(1)图乙所示细胞着丝点分裂，染色体数目加倍，为分裂后期，核DNA含量已加倍，对应图甲中的8。(2)秋水仙素能抑制纺锤体的形成，使大量细胞不分裂形成子细胞，导致DNA含量为4的细胞数目减少。(3)在分裂间期细胞中的DNA含量为4或4～8，图甲中处于此时期的细胞数目较多。
15．在“观察洋葱根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验之后，不同班级的同学在一起进行交流，某同学发现，上午第一节课做实验的同学极少能观察到分裂期的细胞，而上午第三节课做实验的同学则大多数能观察到分裂期的细胞，他推测洋葱根尖细胞在一天中的某些时段分裂比较活跃，并就此展开下面的探究活动。
(1)准备
经查资料后知：25 ℃时洋葱根尖细胞周期为18小时，其中分裂期为1.5小时。所以，要准确掌握洋葱根尖分生区细胞在不同时段的分裂状况，每次取样的时间间隔不应超过______小时。
(2)培养洋葱幼根，制作装片。制作装片的正确步骤是：________、________、________、制片。
(3)观察装片。
(4)记录观察结果。请将下列记录表中①～⑤的内容补充完整。
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
样本 ②细胞周期 ⑤
③
④
取样时间：　　室温：　　记录人：　　记录时间：
(5)结果统计与分析。数据显示根尖分生区细胞大多数处于分裂间期，出现这种现象的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)1.5　(2)解离　漂洗　染色
(4)①洋葱根尖分生区细胞不同时期细胞数量记录表　②细胞数量　③分裂期　④分裂间期(③与④可互换)　⑤样本1、样本2
(5)在细胞周期中，分裂间期的时间远大于分裂期的
解析　第(1)小题考查取样的时间，因分裂期为1.5小时，所以取样的时间间隔不应超过1.5小时，否则就无法正确掌握细胞不同时间段的分裂状况。第(2)小题考查制作装片的步骤，即解离→漂洗→染色→制片，其中漂洗与染色两个步骤易颠倒出错。第(4)小题中①实验表格的填写，是考生很容易忽略的问题，书写时要考虑自变量和因变量，如本题的自变量为不同时期，因变量是细胞数量。第(5)小题要明确问的是为什么看到的细胞大多数处于分裂间期。
教师备课资源
1． 染色体、染色单体与DNA的数量关系
(1)染色体的组成和形态：如图所示，一条染色体包含一个着丝点②和一至两条臂①③(由于着丝点在染色体上的位置不同，染色体的臂有长有短)。计算染色体的数目时，以染色体着丝点的数目为依据。有一个着丝点，就有一条染色体，所以图中复制前后均为一条染色体。染色单体只有在染色体复制后才存在，染色体未复制时，染色单体数目为0。
(2)染色体有两种形态，如图中的A和B。B是复制后的一条染色体，它由一个着丝点连接着两条姐妹染色单体。染色体的着丝点分裂后，原来的一条染色体就变成了两条子染色体。因为这两条子染色体是由同一条染色体复制而来的，所以一般情况下，二者是完全相同的。
(3)复制前染色体上有一个DNA分子，复制后的一条染色体上有两个DNA分子，分别位于两条姐妹染色单体上。所
以若细胞中有染色单体，其DNA分子数就等于姐妹染色单体数；若细胞中没有姐妹染色单体，其DNA分子数就等于染色体数。
2． 细胞周期各期主要特征及对应的模式图
项目 间期 前期 中期 后期 末期
识图特征 有核膜，但是没出现染色体 染色体散乱地分布在纺锤体的中央 染色体的着丝点排列在赤道板上 着丝点分裂，姐妹染色单体分开 核膜、核仁出现，染色体消失
植物细胞
动物细胞
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第4讲　具体问题具体分析的思想
具体问题具体分析的思想在生物学科中的应用体现了“能从所给的课外材料中鉴别、选择相关生物学信息，并能用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题”的考纲能力要求。
具体问题具体分析的思想是指在矛盾普遍性原理的指导下，具体分析矛盾的特殊性，并找出解决矛盾的正确方法。对生物和生物学知识能够具体问题具体分析，学会相对地看问题，克服认识绝对化。面对新情境信息也要克服思维定势，学会灵活迁移应用。
典例剖析　如图a、c表示细胞中的两种结构，b是它们共有的特征。有关叙述正确的是
(　　)
A．若b表示两层膜结构，则a、c肯定是叶绿体和线粒体
B．若b表示细胞器中含有的核酸，则a、c肯定是叶绿体和线粒体
C．若b表示产生水分子的生理过程，则a、c不可能是细胞核和高尔基体
D．若b表示磷脂，a、c肯定不是核糖体和中心体
解析　细胞中含有两层膜的结构有叶绿体、线粒体和细胞核，A错误；含有核酸的细胞器有叶绿体、线粒体和核糖体，B错误；细胞核中可进行DNA的复制和转录过程，核苷酸分子合成核苷酸链的过程要脱去水分子，高尔基体合成细胞壁的过程也可以产生水，都是脱水缩合过程，C错误；磷脂是生物膜的组成成分，故a、c肯定有生物膜，不可能是核糖体和中心体，D正确。
答案　D
备考指导
在生物复习备考中，一定要处理好生物学规律的普遍性和特殊性，既要总结生物的共性规律，又要考虑生物规律的特殊性，从而更加准确的理解生物学规律和概念，克服认识问题的绝对化，能够对具体问题具体的辩证分析。
思想体验
1． 胆固醇是血浆中脂蛋白复合体的成分，一种胆固醇含量为45%的脂蛋白(LDL)直接影响血浆中胆固醇的含量。LDL可以与细胞膜上的LDL受体结合，通过胞吞作用进入细胞，之后LDL在溶酶体的作用下释放出胆固醇。当细胞中胆固醇含量较高时，它可以抑制酶的合成和活性，也可以抑制LDL受体的合成。其主要机制如图所示。据此分析，下列相关叙述中错误的是 (　　)
A．①为转录，催化该过程的酶主要是RNA聚合酶
B．体现了基因通过控制蛋白质的合成而直接控制生物的性状
C．细胞对胆固醇的释放过程存在负反馈调节机制
D．LDL受体出现遗传缺陷可导致血浆胆固醇增多
答案　B
解析　图中①合成的是mRNA，所以①表示转录，转录过程必须有RNA聚合酶的参与，A正确；主要体现了基因通过控制酶的合成从而间接控制生物的性状，B错误；分析图示和题干信息，当细胞中胆固醇含量较高时，它可以抑制酶的合成和活性，也可以抑制LDL受体的合成，反馈调节细胞对胆固醇的释放过程，C正确；当LDL受体出现遗传性缺陷时，LDL无法进入细胞，导致血浆胆固醇增多，D正确。
典例剖析　中科院遗传与发育生物学研究所于2012年3月7日宣布，他们发现了一个对
DNA修复起重要作用的基因MRG－1。在线虫MRG－1突变体的生殖腺中，细胞凋亡明显增多且部分同源染色体无法正常联会。下列相关说法错误的是 (　　)
A．当DNA损伤严重到无法正确修复时，细胞会启动凋亡程序
B．MRG－1基因及其突变基因控制不同的性状
C．细胞衰老的原因可能是MRG－1基因发生了突变
D．线虫MRG－1突变体产生的生殖细胞可能出现染色体变异
解析　核辐射引起细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因突变，其表现为细胞膜上糖蛋白等物质减少，C项错误。
答案　C
备考指导
首先，要审读材料，提取信息，要求能从材料中的文字叙述或所提供的图、表资料中，找出关键信息，提取有价值的信息，剔除干扰信息；然后，回归教材，定位知识；最后，构建解题思路，发挥联想，对发现的关键信息和已有的旧知识进行搭桥，运用比较、归纳、推理的方法，选择正确答案或运用学科语言组织好答案。
思想体验
2． 表观遗传是指序列不发生变化，但表达却发生了可遗传的改变 ，这种改变多发生于剧烈变化的环境中。一个典型的例子是DNA甲基化，它能起到开启或关闭一段序列的作用，进而改变个体的表现型。下列有关说法正确的是 (　　)
A．可遗传变异一定是由遗传物质改变引起的
B．环境变化引起的变异一定是不可遗传变异
C．细胞的分化可能与DNA的甲基化有关
D．只有DNA甲基化才可引起表观遗传
答案　A
解析　蛋白质结构的多样性决定了其功能的多样性，当蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开时(结构发生改变)，功能也会发生相应的变化。
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第30讲　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(Ⅱ)。3.植物激素的应用(Ⅱ)。
4.实验：探究植物生长调节剂对扦插枝条生根的作用。
一、植物生长素的发现
1． 达尔文的实验
(1)实验过程及现象：
　
(2)实验结论：单侧光照射能使胚芽鞘尖端产生某种影响，当传递到下部伸长区时，造成背光面比向光面生长快。
2． 鲍森·詹森的实验
(1)实验过程及现象
(2)实验结论：胚芽鞘尖端产生的影响，可以透过琼脂片传递给下部。
3． 拜尔的实验
(1)实验过程及现象
(2)实验结论：胚芽鞘的弯曲生长，是因为尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的。
4． 温特的实验
(1)实验过程及现象
(2)实验结论：造成胚芽鞘弯曲的是一种化学物质，并命名为生长素。
5． 植物激素
[解惑]　(1)温特实验之前的实验结论中不能出现“生长素”，只能说“影响”。
(2)证明“影响”是“化学物质”而非其他信号，并对该物质命名的科学家是温特；提取该物质的是郭葛，其化学本质为吲哚乙酸，由色氨酸合成。
(3)上述实验中都设置了对照组，体现了单一变量原则。
[思考]　鲍森·詹森实验的目的是要证明胚芽鞘尖端产生的影响要向下传递，但实验并没有充分证明，如何补充实验以证明胚芽鞘尖端产生的影响要传递到下部才能发挥作用。
提示　设置对照组，将琼脂片换成云母片或玻璃片，其他均相同。
二、生长素的产生、运输和分布
1． 合成部位：主要在幼嫩的芽、叶和发育中的种子。
2． 分布部位：植物体各器官中都有，相对集中地分布在生长旺盛的部分。
3． 运输
(1)极性运输：从形态学的上端运输到形态学的下端。
(2)非极性运输：成熟组织中可以通过韧皮部进行。
三、生长素的生理作用
1． 两重性
(1)实质：即低浓度促进，高浓度抑制。
(2)表现
2． 顶端优势
(1)现象：顶芽优先生长，侧芽受到抑制。
(2)原因：顶芽产生的生长素向下运输，积累到侧芽，侧芽附近生长素浓度高，发育受到抑制。
3． 生长素类似物
(1)概念：具有与生长素相似生理效应的人工合成的化学物质，如α 萘乙酸、2,4 D等。
(2)应用
[解惑]　生长素的作用机理：通过促进细胞纵向伸长来促进植物生长。
[思考]　下列体现两重性的实例有哪些，有何规律？
①根的向地性；②茎的背地性；③根的背光性；④茎的向光性；⑤无子果实形成；
⑥顶端优势；⑦除草剂去除杂草。
提示　①③⑥⑦能体现两重性，只要涉及到根的一般可体现两重性，因为根对生长素非常敏感。
四、其他植物激素
[连一连]
考点一　聚焦胚芽鞘的生长弯曲和植物的向性运动
1． 下列是利用燕麦胚芽鞘做的一系列实验，分析相应的对照实验得出结论
(1)图①②对比分析表明：光并未抑制胚芽鞘的生长(光未抑制促进生长的物质的合成)，或垂直照光并未引起胚芽鞘的生长弯曲。
(2)图①③对比分析表明：光照不均匀(单侧光照)会引起胚芽鞘生长不均匀，即造成向光弯曲。
(3)图③④对比分析可得出结论：胚芽鞘弯向光源生长是因为有了尖端的缘故。
(4)图①②③④对比分析表明：胚芽鞘生长和弯曲与尖端和单侧光的影响有关。
(5)图⑤⑥对比分析表明：胚芽鞘生长与否和琼脂块本身无关，而是与处理过的琼脂块中的某种物质有关。
(6)图⑥⑦对比分析表明：该物质能向下运输则胚芽鞘生长，反之，则胚芽鞘不生长。
(7)图⑤⑥⑦对比分析表明：尖端产生了某种物质向下运输，促使胚芽鞘生长。(通过化学分析研究，该物质叫吲哚乙酸，因为它能促进生长，因此命名为生长素)
(8)图③⑥⑧对比分析表明：该物质分布不均，是胚芽鞘弯曲生长的根本原因，而单侧光照仅仅是影响该物质分布不均的原因而已。
(9)图③⑨⑩对比分析表明：感受光刺激的部位是胚芽鞘尖端，发生弯曲的部位在尖端下部。
(10)比较图 和 表明：生长素的横向运输部位在胚芽鞘尖端，即感光部位。
2． 分析植物的向性运动
(1)分析植物向光性的原因并作出总结
总结
(2)分析植物茎的负向重力性和根的向重力性
A、B为极性运输，C、D为重力作用下的横向运输。
地心引力→生长素分布不均匀→近地侧浓度高
→
总结
易错警示　涉及生长素的3个方面分析
(1)胚芽鞘的感光部位和发挥作用的部位
①感光部位——胚芽鞘尖端。
②产生生长素部位——胚芽鞘尖端。
③发生弯曲的部位——伸长区，即尖端下面一小段。
(2)生长素分布不均的原因分析
①单方向刺激的影响：常见的有单侧光、重力、离心力等因素，使生长素在产生部位发生了横向运输，然后通过极性运输到达作用部位，使生长素分布不均，从而造成了弯曲生长。
②其他人为因素：如温特将含有生长素的琼脂块故意偏放在胚芽鞘去掉尖端的横切面上，探究弯曲生长的原因，又如云母片或玻璃片的应用，也会造成生长素分布不均。
③琼脂等不能感光，不会影响生长素的运输和传递，而云母片等则会阻碍其运输。
④生长素的产生不需要光，有无光均产生。
(3)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。
1． 用燕麦胚芽鞘及幼苗⑦、⑧进行如图所示实验，一段时间后，会引起弯曲现象的是
(　　)
A．②⑤⑦ B．①②③⑤⑧
C．①③④⑥⑦ D．②⑤⑧
答案　D
解析　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． 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了下列处理：
一段时间后，①③④均明显向上弯曲生长，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
答案　D
解析　燕麦横放，重力引起向地侧生长素多于背地侧，单侧光照引起背光侧生长素多于向光侧，①上方照光及重力影响都使向地侧生长素多，促使向地侧生长快，燕麦向上弯曲生长；②燕麦弯曲生长不明显，说明重力与单侧光的共同作用使向地侧和背地侧生长素分布量差别不大；③燕麦只受重力影响；④中光照不影响生长素的横向运输，受重力影响燕麦向上弯曲生长。
1． 判断植物“长不长、弯不弯”的方法
判断植物“长不长、弯不弯”时要注意两看：
一看胚芽鞘尖端以下的部分能否获得生长素：①能则生长；②不能则既不生长也不弯曲。
二看胚芽鞘尖端以下部分生长素的分布是否均匀：①若均匀则直立生长；②若不均匀则弯曲生长。
2． 植物向性运动的分析判断
常用方法有：云母片插入类、暗盒开孔类、切割移植类、琼脂块替换类、锡箔纸遮盖类、匀速(高速)旋转类、幼苗横置类、失重类等，分析如下：
类别 图解条件 相关结果
遮盖类 ①直立生长②向光生长
暗箱类 ①直立生长②向光(小孔)生长
插入类 ①向右侧生长②直立生长③向光生长④向光生长
移植类 ①直立生长②向左侧生长③④中IAA的含量a＝b＋c，b＞c
旋转类 ①直立生长②向光生长③向小孔生长④茎向心生长，根离心生长
横置类 ①②中IAA含量及作用①：a＝b、c＝d，都促进水平生长②：a＜b、c＜d，a、c、d促进生长，b抑制生长
考点二　解读生长素的生理作用特性相关曲线
1． 尝试对生长素的两重性作用曲线进行分析
(1)曲线中OH段表明：随生长素浓度升高，促进生长作用增强。
(2)曲线中HC段表明：随生长素浓度升高，促进生长作用减弱(但仍为促进生长)。
(3)H点表示促进生长的最适浓度为g。
(4)当生长素浓度小于i时促进植物生长，均为“低浓度”，高于i时才会抑制植物生长，成为“高浓度”，所以C点表示促进生长的“阈值”。
(5)若植物幼苗出现向光性且测得向光侧生长素浓度为m，则背光侧的浓度范围为大于m小于2m。
(6)若植物水平放置，表现出根的向地性、茎的背地性，且测得茎的近地侧生长素浓度为2m，则茎的远地侧生长素浓度范围为大于0小于m。
2． 尝试分析根、茎、芽对生长素的反应敏感程度曲线
(1)不同浓度的生长素作用于同一器官上，引起的生理功效不同。
(2)同一浓度的生长素作用于不同器官上，引起的生理功效也不同，这是因为不同的器官对生长素的敏感性不同(敏感性大小：根>芽>茎)，也说明不同器官正常生长要求的生长素浓度不同。
(3)曲线在A′、B′、C′点以上的部分体现了不同浓度生长素不同的促进效果，其中A、B、C三点代表最佳促进效果点。
(4)“高浓度”生长素是指分别大于A′、B′、C′点对应的浓度，“低浓度”生长素是指分别小于A′、B′、C′点对应的浓度。
(5)图中AA′、BB′、CC′段体现生长素的促进作用，变化特点是促进作用逐渐降低。A′、B′、C′点的作用特点是既不促进，也不抑制。
3． 尝试分析单子叶、双子叶植物对生长素的反应敏感程度曲线
由图可知：双子叶植物比单子叶植物敏感，故可用适当浓度的生长素类似物来杀死单子叶庄稼地里的双子叶杂草，同时促进单子叶植物的生长。
易错警示　不要将生长素分布多少与浓度高低的作用效果混为一谈
生长素分布的多少是一个相对概念，高浓度和低浓度范围内都有生长素的多少之分；而生长素作用中的高浓度和低浓度是和作用效果联系在一起的概念，高浓度一定表现为抑制，低浓度一定表现为促进。
3． 如图表示生长素浓度对植物根、芽和茎生长的影响，此图给你的信息是 (　　)
A．生长素对三种器官的作用具有两重性，低浓度促进生长，高浓度(例如10－2 ppm)抑制生长
B．a、b、c点对应的生长素浓度分别是促进根、芽、茎生长的最适宜浓度
C．d点对应的生长素浓度对茎的生长具有促进作用，却抑制芽的生长
D．幼嫩的细胞对生长素反应灵敏，成熟的细胞对生长素反应不灵敏
答案　B
解析　生长素对三种器官的作用具有两重性，低浓度促进生长，高浓度抑制生长，但浓度为10－2 ppm时，对根和芽起抑制作用，但对茎却是促进作用。a、b、c点对应的生长素浓度分别是促进根、芽、茎生长的最适宜浓度。d点对应的生长素浓度对芽和茎的生长都具有促进作用。幼嫩的细胞对生长素反应灵敏，成熟的细胞对生长素反应不灵敏，图中没有体现这样的信息。
4． (2010·课标全国卷，30)从某植物长势一致的黄化苗上切取等长幼茎段(无叶和侧芽)，将茎段自顶端向下对称纵切至约3/4处后，浸没在不同浓度的生长素溶液中，一段时间后，茎段的半边茎会向切面侧弯曲生长形成弯曲角度(α)如图甲，α与生长素浓度的关系如图乙。请回答：
(1)从图乙可知，在两个不同浓度的生长素溶液中，茎段半边茎生长产生的弯曲角度可以相同，请根据生长素作用的特性，解释产生这种结果的原因，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)将切割后的茎段浸没在一未知浓度的生长素溶液中，测得其半边茎的弯曲角度α1，从图乙中可查到与α1对应的两个生长素浓度，即低浓度(A)和高浓度(B)。为进一步确定待测溶液中生长素的真实浓度，有人将待测溶液稀释至原浓度的80%，另取切割后的茎段浸没在其中，一段时间后测量半边茎的弯曲角度将得到α2，请预测α2与α1相比较的可能结果，并得出相应的结论：__________________________________________。
答案　(1)生长素的生理作用具有双重性，最适生长素浓度产生最大弯曲角度α值，高于最适浓度时有可能出现与低于最适浓度相同的弯曲生长，从而产生相同的弯曲角度α
(2)若α2小于α1，则该溶液的生长素浓度为A；若α2大于α1，则该溶液的生长素浓度为B
解析　(1)生长素的生理作用具有双重性，低浓度促进植物生长，超过最适浓度后，高浓度抑制植物生长，甚至杀死植物。对任何一种植物来讲，都有促进生长的最适生长素浓度，在最适浓度两侧可能会出现作用效果相同而浓度不同的两个点。(2)低浓度(A)和高浓度(B)溶液都能促进茎段的生长，将待测溶液进行稀释后，若其浓度为A，则促进作用会小于原来浓度的促进作用，即α2<α1；若其浓度为B，则促进作用会大于原来浓度的促进作用，即α2>α1。
考点三　整合植物激素间的关系
1． 说出各种植物激素的生理作用
2． 归纳植物激素之间的关系
(1)协同作用的激素
①促进生长的激素：生长素、赤霉素、细胞分裂素。
②延缓叶片衰老的激素：细胞分裂素和生长素。
(2)拮抗作用的激素
①器官脱落
②种子萌发
易错警示　与各种植物激素相联系的5点提示：(1)植物激素是在植物体的一定部位合成的微量有机物，激素种类不同，化学本质不同。(2)生长素有极性运输的特点，其他植物激素没有。(3)植物激素具有远距离运输的特点，激素种类不同，运输的方式和方向不一定相同。(4)植物激素具有调节功能，不参与植物体结构的形成，也不是植物的营养物质。(5)利用生长素类似物处理植物比用天然的生长素更有效，其原因是人工合成的生长素类似物具有生长素的作用，但植物体内没有分解它的酶，因而能长时间发挥作用。
5． 南京地处亚热带地区，四季分明，植物能接受外界光照、温度变化的刺激。某些植物通过调节各种激素的合成，使得冬天休眠、夏天生长，如图所示。有关叙述正确的是
(　　)
A．10 ℃有利于过程①②和过程①③④，30 ℃有利于过程①③⑤⑥
B．冬天休眠时，植物体内的赤霉素和脱落酸的含量都会增加
C．长日照能促进过程①②和过程①③④，短日照能促进过程①③⑤⑥
D．由图可知，植物的休眠和生长都只由一种激素调节完成
答案　C
解析　冬天休眠时植物体内脱落酸含量较高，夏天生长时植物体内赤霉素和细胞分裂素含量较高，故10 ℃有利于过程①③⑤⑥，30 ℃有利于过程①②和过程①③④，可见植物的休眠和生长等过程都是多种激素共同作用的结果。
6． 如图为小麦子粒形成过程中各种植物激素的含量变化，据图判断下列叙述错误的是
(　　)
A．小麦子粒成熟后赤霉素合成量较小
B．小麦子粒形成初期细胞分裂素合成旺盛
C．小麦子粒质量的增加主要取决于生长素的含量
D．小麦子粒的形成受多种植物激素的平衡协调作用
答案　C
解析　从图示小麦子粒形成过程中各种植物激素的含量变化可以看出，植物的生长和发育受多种激素的综合调节，小麦子粒质量的增加是细胞分裂素、赤霉素、生长素共同作用的结果，而不是主要取决于生长素的含量。
1． 正确理解植物激素间相互关系的技巧
首先要识记各种植物激素的功能，还要掌握它们在调节植物生长发育过程中作用的异同。
(1)生长素通过促进细胞伸长，进而促进生长；细胞分裂素则通过促进细胞数目增多，进而促进生长。
(2)脱落酸抑制细胞分裂，并促进叶和果实的衰老、脱落，但这些作用又会被细胞分裂素解除。
(3)生长素在浓度适宜时促进植物生长，同时诱导乙烯的合成，但当其浓度过高，乙烯含量增加到一定程度，使乙烯对细胞生长的抑制作用超过了生长素对细胞生长的促进作用时，则开始抑制植物的生长。
2． 植物生长与多种植物激素之间的关系
3． 赤霉素与生长素在促进茎秆的伸长方面的关系图
实验十六　聚焦植物激素相关实验设计题
1． 验证生长素的横向运输发生在尖端
(1)实验操作
(2)实验现象：装置a中胚芽鞘直立生长；装置b和c中胚芽鞘弯向光源生长。
2． 验证生长素的极性运输只能从形态学上端向下端运输
(1)实验操作
(2)实验现象：A组去掉尖端的胚芽鞘向右弯曲生长，B组中去掉尖端的胚芽鞘不生长不弯曲。
3． 探究重力和单侧光对生长素分布的影响程度
(1)实验操作：如图所示(注：A盒下侧有开口，可以进光)。
(2)结果预测及结论
①若A、B中幼苗都向上弯曲生长，只是B向上弯曲程度大，说明重力对生长素分布的影响大于单侧光。
②若A中幼苗向下弯曲生长，B中幼苗向上弯曲生长，说明单侧光对生长素分布的影响大于重力。
③若A中幼苗水平生长，B中幼苗向上弯曲生长，说明单侧光对生长素分布的影响与重力相等。
4． 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
由右图曲线可知，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。
5． 验证生长素在果实发育中的作用及合成部位
(1)原理：果实发育与生长素的关系
①如果切断生长素的自然来源(不让其受粉或除去正在发育着的种子)，果实因缺乏生长素而停止发育，甚至引起果实早期脱落。
②在没有受粉的雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素溶液，子房正常发育为果实，因为没有受精，果实内没有种子。
(2)过程
(3)结果：A组发育出有子黄瓜，B组不发育，C组发育出无子黄瓜。
(4)结论：生长素是果实发育所必需的。
易错警示　植物激素相关实验设计的提示
(1)实验中要运用对照原则和单一变量原则。
(2)实验要体现生物科学研究的基本思路：提出(发现)问题→作出假设→设计实验证明→得出结论。
(3)实验材料——胚芽鞘、去尖端的胚芽鞘、玻璃片和云母片阻断运输；不透明锡箔纸和盒子遮光；琼脂块运输或收集生长素；枝条上下端与极性运输关系。
7． 某生物兴趣小组利用2,4 D进行了如下实验：
①配制一系列浓度梯度的2,4 D溶液共6组；②选取生理状况相同的桂花插条，均分为6组，将插条下端分别浸泡在不同浓度的2,4 D溶液中，10分钟后取出，进行无土栽培；③一段时间后取出，统计每组插条生根数目并计算平均值，结果如表所示：
2,4 D溶液浓度(mol/L) 0 10－15 10－14 10－13 10－12 10－11
生根数(平均值) 2.0 3.8 7.2 9.4 15.1 20.3
根据以上实验，可以得到的结论是 (　　)
A．促进桂花插条生根的最适2,4 D溶液浓度是10－11 mol/L
B．一定浓度的2,4 D溶液对插条生根具有明显的促进作用
C．超过一定浓度的2,4 D溶液对插条生根有抑制作用
D．相同浓度的2,4 D溶液和生长素溶液对插条生根的作用相同
答案　B
解析　由题中信息可知：以2,4 D溶液浓度为0的组作为对照组，其他组为实验组。由生根数可知：2,4 D溶液对插条生根具有促进作用，并且一定浓度的2,4 D溶液对插条生根具有明显的促进作用；表中数据没有体现2,4 D溶液对插条生根的抑制作用；该题中2,4 D溶液浓度范围设定太窄，故不能确定最适浓度；题中没有涉及有关生长素对插条生根作用的实验，不能说明相同浓度的2,4 D溶液和生长素溶液对插条生根的作用相同。
8． 某生物兴趣小组调查发现，在黄瓜幼苗期喷洒一次乙烯利溶液(100～200 mg·L－1)，可促进多开雌花，提高黄瓜产量。但乙烯利浓度低于或高于这个范围时，其作用效果尚不清楚。请设计实验，探究乙烯利浓度对黄瓜开雌花数量的影响。
材料用具：2～3片真叶的盆栽黄瓜幼苗若干、乙烯利溶液(300 mg·L－1)、蒸馏水、喷壶……
(1)方法步骤：
①将黄瓜幼苗平均分成A、B、C、D四组；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________；
④连续观察6周，记录并统计________。
(2)实验结果预测：(请在图中将预测的结果以折线的形式表示)
答案　(1)②用蒸馏水稀释乙烯利溶液，配制成4种浓度(要求在0～100 mg·L－1、100～200 mg·L－1、200～300 mg·L－1三个区间各至少取一种浓度)
③取等量上述各浓度乙烯利溶液，用喷壶分别喷洒各组黄瓜幼苗一次
④各组雌花数(或各组每株平均雌花数)
(2)如配制的浓度为0 mg·L－1、50 mg·L－1、150 mg·L－1、250 mg·L－1，折线图为
[要求在横坐标上注明上述(2)配制的浓度。]
解析　该实验的自变量是乙烯利的浓度，因变量是雌花的数量，实验步骤可从“分组编号、实验处理、结果观察”三个方面展开。
技法提炼
生长素类似物促进插条生根的实验分析
1． 实验的变量：该实验的自变量为生长素类似物的浓度；实验的因变量是扦插枝条生根情况；实验的无关变量是实验试剂的剂量、植物的种类、生长素类似物处理的时间等。
2． 实验的对照：该实验中存在空白对照(即用蒸馏水处理的对象组)和相互对照(即用不同浓度生长素类似物处理的对象组)。
3． 预实验的作用：(1)为进一步的实验摸索条件；(2)也可以检验实验设计的科学性和可行性，以免由于设计不周，盲目开展实验，造成人力、物力和财力的浪费。
题组一　生长素的发现和生理作用
1． 判断正误
(1)自然生长的雪松树冠呈塔形与激素作用有关(2011·山东，1C) (　　)
(2)在太空失重状态下植物激素不能进行极性运输，根失去了向地生长的特性
(2009·江苏，9④)(　　)
(3)水平放置在地面的植株，一段时间后，靠近地面一侧较远离地面一侧生长素浓度高，根向下弯曲生长(2008·广东，11A) (　　)
(4)顶芽生长占优势时侧芽生长素的合成受到抑制(2008·江苏，15A) (　　)
(5)燕麦胚芽鞘中生长素的极性运输与光照方向无关(2008·江苏，15B) (　　)
(6)温特的实验中生长素从胚芽鞘尖端基部进入琼脂块的方式是主动运输
(2008·江苏，15D)(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√　(6)×
2． (2012·课标全国卷，5)取生长状态一致的燕麦胚芽鞘，分为a、b、c、d四组。将a、b两组胚芽鞘尖端下方的一段切除，再从c、d两组胚芽鞘中的相应位置分别切取等长的一段，并按下图中所示分别接入a、b两组胚芽鞘被切除的位置，得到a′、b′两组胚芽鞘。然后用单侧光照射，发现a′组胚芽鞘向光弯曲生长，b′组胚芽鞘无弯曲生长，其原因是 (　　)
A．c组尖端能合成生长素，d组尖端不能
B．a′组尖端能合成生长素，b′组尖端不能
C．c组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，d组尖端的生长素不能
D．a′组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，b′组尖端的生长素不能
答案　D
解析　胚芽鞘的尖端都能合成生长素，所以A、B两项错误。生长素的运输只能是从形态学上端运输到形态学下端的极性运输，C项错误。据题干可知，a′中接入的茎段的形态学上端连接胚芽鞘尖端，形态学下端连接茎，所以生长素可以向基部运输，因此胚芽鞘向光弯曲生长；b′中接入的茎段的形态学下端连接胚芽鞘尖端，形态学上端连接茎，故生长素不能向基部运输，因此胚芽鞘无弯曲生长，D项正确。
题组二　其他植物激素
3． 判断正误
(1)赤霉菌分泌的赤霉素可促进植物生长(2011·海南，10D) (　　)
(2)草莓果实的自然生长过程与生长素无关而与乙烯有关(2008·江苏，15C) (　　)
(3)在黑暗条件下，细胞分裂素可延缓成熟绿叶中叶绿素的降解，表明细胞分裂素能延缓叶片变黄(2009·广东，10A) (　　)
(4)根尖能够产生细胞分裂素(2009·海南，16A) (　　)
(5)脱落酸能抑制马铃薯发芽(2009·海南，16B) (　　)
(6)乙烯可用于诱导产生无子果实(2008·广东理基，49D) (　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)×
4． (2012·山东理综，1)果实生长发育和成熟受多种激素调节。下列叙述正确的是 (　　)
A．细胞分裂素在果实生长中起促进作用
B．生长素对果实的发育和成熟没有影响
C．乙烯在果实生长和成熟中起抑制作用
D．脱落酸在果实成熟中促进细胞分裂和果实脱落
答案　A
解析　果实的生长发育和成熟受多种植物激素的调节，细胞分裂素促进细胞的分裂，在果实生长发育中起促进作用，A项正确；生长素促进细胞生长和果实形成，当生长素浓度增大到一定程度时，会促进乙烯的合成，乙烯有促进果实成熟的作用，因而生长素对果实成熟也有影响，B项错误；乙烯促进果实成熟，C项错误；脱落酸促进果实的衰老和脱落，D项错误。
5． (2012·浙江理综，3)不同浓度的生长素影响某植物乙烯生成和成熟叶片脱落的实验结果如图所示。下列有关叙述正确的是 (　　)
A．乙烯浓度越高脱落率越高
B．脱落率随生长素和乙烯浓度增加而不断提高
C．生长素和乙烯对叶片脱落的作用是相互对抗的
D．生产上可喷施较高浓度生长素类似物降低脱落率
答案　D
解析　从图示可以看出，随生长素浓度的升高，乙烯浓度一直在升高，脱落率先增加后降低，A、B两项错误；分析题图可知，生长素浓度和乙烯浓度一直呈正相关变化，C项错误；喷洒较高浓度的生长素类似物，可降低脱落率，D项正确。
题组三　植物激素的探究与应用
6． (2012·四川理综，4)为研究根背光生长与生长素的关系，将水稻幼苗分别培养在含不同浓度生长素或适宜浓度NPA(生长素运输抑制剂)的溶液中，用水平单侧光照射根部(如图)，测得根的弯曲角度及生长速率如下表：
　　　　 处理方式测定指标　 外源生长素(mg/L) NPA(μmol/L)
0 0.001 0.01 0.1 3
弯曲角度α(度) 37 40 31 22 16
生长速率(mm/天) 15 17 13 11 8
据此实验的结果，不能得出的结论是 (　　)
A．根向光一侧的生长速率大于背光一侧
B．生长素对水稻根生长的作用具有两重性
C．单侧光对向光一侧生长素的合成没有影响
D．单侧光照射下根的背光生长与生长素的运输有关
答案　C
解析　在单侧光照射下，根会出现背光生长的现象，原因是单侧光引起生长素由向光一侧运输到背光一侧，高浓度的生长素抑制了背光一侧细胞的生长，因此其生长速率小于向光一侧，A、D两项正确；分析表中数据可知，当外源生长素浓度由0增大至0.001 mg/L时，弯曲角度和生长速率都增大，而当外源生长素浓度由0.001 mg/L增大至0.1 mg/L时，弯曲角度和生长速率却是减小的，与加入生长素运输抑制剂效果类似，说明生长素在低浓度时具有促进作用，而在高浓度时具有抑制作用，体现了生长素作用的两重性，B项正确；分析图表信息只能通过弯曲角度和生长速率说明生长素及其运输抑制剂对生长结果的影响，不能说明单侧光对生长素合成的影响，因此C项错误。
7． (2012·安徽理综，6)留树保鲜是通过延迟采收保持果实品质的一项技术。喷施赤霉素和2,4 D对留树保鲜柑橘的落果率和果实内源脱落酸含量的影响如下图所示。下列有关分析不正确的是 (　　)
A．喷施赤霉素和2,4 D能有效减少留树保鲜过程中的落果
B．留树保鲜过程中赤霉素与2,4 D对落果的调控有协同作用
C．喷施赤霉素和2,4 D能延缓留树保鲜过程中果实脱落酸含量的升高
D．赤霉素、2,4 D与内源脱落酸对落果的调控有协同作用
答案　D
解析　解答本题时首先要从图示中分析各植物激素及其类似物的作用，同时联系植物激素间的相互作用进行分析。由图示知，喷施赤霉素和2,4 D的树枝落果率较低，说明喷施赤霉素和2,4 D能有效减少落果，A项正确；单独喷施赤霉素和2,4 D都能降低落果率，同时喷施赤霉素和2,4 D防止落果的效果更好，说明二者在防止落果上具有协同作用，B项正确；由图可知，与喷施清水相比，喷施赤霉素和2,4 D都能使果实中脱落酸含量降低，C项正确；由落果率和脱落酸含量变化曲线可知，喷施赤霉素和2,4 D都能降低落果率，降低脱落酸含量，而脱落酸能促进果实脱落，故赤霉素、2,4 D与脱落酸对落果的调控具有拮抗作用，D项错误。
8． (2010·北京理综，29)在验证生长素类似物A对小麦胚芽鞘(幼苗)伸长影响的实验中，将如图1所示取得的切段浸入蒸馏水中1小时后，再分别转入5种浓度的A溶液(实验组)和含糖的磷酸盐缓冲液(对照组)中。在23 ℃的条件下，避光振荡培养24小时后，逐一测量切段长度(取每组平均值)，实验进行两次，结果见图2。
请分析并回答：
(1)生长素类似物是对植物生长发育有重要______________作用的一类化合物。本实验中________mg/L浓度的溶液促进切段伸长的效果最明显。
(2)振荡培养的目的是：①增加溶液中的________以满足切段细胞呼吸的需求；②使切段与溶液成分接触更________。
(3)生长素类似物A应溶解于__________________中，以得到5种浓度的A溶液。切段浸泡在蒸馏水中的目的是减少________________对实验结果的影响。
(4)图2中，对照组切段的平均长度是________mm。浓度为0.001 mg/L的溶液对切段伸长________(选填“有”或“无”)促进作用；与浓度为1 mg/L的结果相比，浓度为10 mg/L的溶液对切段的影响是____________________________________________________。
(5)图2中，浓度为0.1 mg/L时实验二所得数据与实验一偏差较大，在做原始记录时对该数据应________(选填下列选项前的字母)。
A．舍弃　　　 B．修改　　　 C．如实填写
为检验该浓度相关数据的可靠性，还应____________。
答案　(1)调节　1　(2)①氧气　②均匀
(3)含糖的磷酸盐缓冲液　切段中内源激素
(4)7.0　有　促进伸长的作用减弱　(5)C　重复实验
解析　由柱形图2可见，在浓度为1 mg/L的生长素类似物溶液中处理，促进切段伸长时，切段平均长度最大，效果最明显。在切段培养时，要保证培养过程中充足的氧气供应，以保证切段正常生长，可以适当通入空气或振荡试管，使溶液中溶解氧的含量升高；同时，通过振荡，使切段与溶液接触更加均匀，以利于物质交换。因为生物体细胞是生活在一个营养丰富的液体环境中，各种生物酶具有一定的最适pH，因此生长素类似物A要溶解在缓冲液中，缓冲物质一般用磷酸盐，并需要含糖丰富，以满足植物生长需要；实验前在蒸馏水中浸泡，是为了除去内源生长素对实验结果的影响，以保证实验的科学性。由图2可见，没有(0 mg/L)生长素类似物的对照组切段平均长度为7.0 mm，浓度为0.001 mg/L的生长素类似物溶液中，切段伸长平均长度为8.0左右，比对照组时长，说明0.001 mg/L的生长素类似物对切段伸长有促进作用；与浓度为1 mg/L的作用结果比，浓度为10 mg/L的溶液中切段伸长平均长度减小，表现为促进切段伸长生长的作用减弱。在实验数据的处理中，要严格按照实验结果填写，保证其客观性，不得随意修改实验数据；为保证实验数据的科学可靠性，应该通过重复实验，修正实验误差。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
生长素的发现与生理作用 1、4、9、13
其他植物激素 10、11、12、14
与植物激素有关的实验探究 2、3、5、6、7、8、15
1． 下列不属于植物激素调节的是 (　　)
A．向日葵的幼嫩花盘跟着太阳转
B．植物根的向地性生长和茎的背地性生长
C．植物对水和无机盐的吸收
D．许多植物叶片在秋末会脱落
答案　C
解析　向日葵的幼嫩花盘跟着太阳转、植物根的向地性生长和茎的背地性生长都与生长素等植物激素的调节有关；植物叶片在秋末会脱落主要与脱落酸等植物激素的调节有关。植物对水和无机盐的吸收与植物激素的调节无直接关系。
2． 图中能说明胚芽鞘尖端是感受光刺激部位的最佳实验组合为 (　　)
A．①② B．③④ C．⑤⑥ D．④⑥
答案　C
解析　该实验的自变量应为胚芽鞘尖端是否遮光，因此实验组合⑤⑥是能说明胚芽鞘尖端是感受光刺激部位的最佳实验组合。
3． 某同学做了如图所示的实验，从实验结果可以直接得出的结论是 (　　)
A．生长素进行极性运输
B．单侧光照引起生长素分布不均匀
C．生长素能促进植物生长
D．感受光刺激的部位是胚芽鞘尖端
答案　C
解析　由实验甲中去除尖端的胚芽鞘上端放置的琼脂块含生长素，胚芽鞘直立生长，而实验乙中去除尖端的胚芽鞘上端放置的琼脂块不含生长素，胚芽鞘不生长，可推知生长素能促进植物的生长。
4． 如图所示，图甲表示胚芽鞘受到单侧光的照射，图乙表示不同浓度生长素溶液对胚芽鞘生长的影响，如果图甲中b处的生长素浓度为m，则a处生长素浓度X的范围是
(　　)
A．mC．ni
答案　A
解析　在单侧光的照射下，胚芽鞘内的生长素由向光侧移向背光侧，背光侧的生长素浓度高于向光侧，促进生长的作用大于向光侧。
5． 用燕麦胚芽鞘作实验材料，下列实验中，将发生向右弯曲生长的是 (　　)
答案　B
解析　胚芽鞘弯曲生长的部位在尖端下面一段，因此，可通过尖端下面一段生长素的分布情况来判断胚芽鞘的生长情况。由于生长素能透过琼脂块，不能透过玻璃片和云母片，故A将直立生长，B向右弯曲生长，C向左弯曲生长，D直立生长。
6． 将甲、乙、丙三株大小相近的同种植物，分别进行如下表的处理，实验结果如图所示。据图表判断，下列叙述正确的是 (　　)
组别 甲 乙 丙
顶芽 摘除 保留 保留
细胞分裂素(浸泡浓度) 0 ppm 2 ppm 0 ppm
A．细胞分裂素的应用可在一定程度上抵消顶端优势
B．顶芽摘除后，侧芽生长停滞
C．顶芽的存在并不影响侧芽的生长
D．细胞分裂素与侧芽的生长无关
答案　A
解析　对比甲组和丙组可知，顶芽的存在能抑制侧芽的生长，故B、C错误；对比乙组与丙组可知，使用细胞分裂素可在一定程度上抵消顶端优势，因此细胞分裂素与侧芽生长有关，故A正确、D错误。
7． 科学家探究了“生长素类似物α 萘乙酸(NAA)对玉米胚芽鞘生长的影响”，所得实验数据如图所示。下列有关实验的分析和评价，错误的是 (　　)
A．该实验说明NAA的作用具有两重性
B．浓度为10－4 mol/L的NAA也能促进胚芽鞘的生长
C．用蒸馏水(0)处理的玉米胚芽鞘为对照组
D．促进胚芽鞘生长的最适NAA浓度在10－8mol/L左右
答案　B
解析　由图可知，与经蒸馏水(0)处理的玉米胚芽鞘相比较，用浓度为10－4 mol/L的NAA处理的胚芽鞘的长度较短，说明此浓度过高，抑制了胚芽鞘的生长。
8． 某裸子植物的种子具有坚硬的种皮，萌发率很低。某生物兴趣小组的同学探究“2,4 D能否提高该种子的萌发率”，用4种不同浓度的2,4 D溶液处理两组种子，实验结果如图。对此实验的评价和分析合理的是 (　　)
A．该实验的对照设置不全面
B．浓度范围设置合理
C．两线交点对应的是处理种子的最适浓度
D．砸裂种皮导致全部种子失活
答案　A
解析　本实验探究“2,4 D能否提高该种子的萌发率”，故实验的自变量应为2,4 D溶液的有无，但从实验结果看，实验中没有设置无2,4 D的空白对照组，故A正确。
9． 植物的根冠内能合成一种植物激素，并且能主动地向根尖的伸长区运输；其作用与分生区合成的低浓度的IAA的作用相反，与增强植物的抗逆性有关。若对玉米根冠做以下四种处理，请根据植物激素相互作用共同调节的特点，判断四个根尖可能向左弯曲生长的是 (　　)
答案　B
解析　四幅图中根尖的分生区都能产生并向上运输少量生长素，从而在根尖两侧发挥等效的促生长作用，但图B中右侧根冠内合成的起相反作用的植物激素不能向上运输，从而使右侧生长快，故根尖向左弯曲生长。
10．实验表明，乙烯能抑制根系生长；低浓度的生长素可以促进根系生长，但较高浓度的生长素则抑制根系生长。下列有关解释最可能正确的是 (　　)
A．生长素与乙烯相互转化
B．较高浓度的生长素可能会诱导乙烯的合成
C．生长素与乙烯的化学本质相同
D．生长素对乙烯进行负反馈调节
答案　B
解析　由题意可知，较高浓度的生长素可能会通过诱导根细胞合成乙烯来抑制根系生长。
11．下列有关植物激素的叙述，正确的是 (　　)
A．乙烯能促进种子萌发和果实成熟
B．脱落酸能抑制马铃薯发芽
C．细胞分裂素的主要作用是促进细胞伸长
D．侧芽处的生长素浓度过低导致其生长受抑制
答案　B
解析　乙烯能促进果实成熟，赤霉素可促进种子萌发和果实发育；脱落酸能抑制马铃薯发芽；细胞分裂素的主要作用是促进细胞分裂；侧芽处的生长素浓度过高从而导致其生长受抑制。
12．下列有关植物生命活动调节的说法，正确的是 (　　)
A．植物生命活动的调节从根本上说是植物基因组程序性表达的结果
B．在形成无子番茄的过程中生长素改变了细胞内的染色体数目
C．乙烯广泛存在于植物的多种组织中，主要作用是促进果实的发育
D．赤霉素引起植株增高的主要原因是促进细胞的分裂
答案　A
解析　在形成无子番茄的过程中生长素只是促进子房发育成果实，并没有改变细胞内的染色体数目。乙烯的主要作用是促进果实的成熟。赤霉素引起植株增高的主要原因是促进细胞的伸长。
13．请据图回答问题。
(1)分析图1，用________两个装置进行实验，可了解蚕豆的生长与单侧光的关系。如将装置④放在匀速旋转器的圆心上，其茎的生长情况是________________。
(2)图2表示不同浓度的生长素对植物生长的促进作用和抑制作用的关系，曲线上C点表示________________，曲线上H点表示________________。
(3)图1的装置①中，植物茎的远地侧生长素的浓度若为m，则近地侧生长素的浓度范围是________________。
答案　(1)③④　向窗口弯曲生长
(2)既不促进生长也不抑制生长　最适生长素浓度
(3)大于m小于2 m
解析　(1)要了解蚕豆的生长与单侧光的关系，自变量应为单侧光的有无，所以应选用装置③④进行实验。将装置④放在匀速旋转器的圆心上，由于光源与植物的相对位置固定，故茎生长依然表现出向光性，因此向窗口弯曲生长。(2)曲线上C点表示该浓度的生长素对植物的生长既不促进也不抑制。H点表示促进植物生长的最适生长素浓度。(3)由于重力的影响，茎的近地侧生长素的浓度大于远地侧，且促进生长的效果大于远地侧，故茎的近地侧生长素的浓度范围是大于m小于2 m。
14．下表所示为五大类植物激素的部分生理效应，请分析回答：
植物激素 种子发芽 顶端优势 果实生长 器官脱落 插条生根
生长素 ＋ ＋ － ＋
赤霉素 ＋ ＋ ＋ － －
细胞分裂素 ＋ － ＋ －
脱落酸 － ＋
乙烯 － ＋
注　“＋”表示促进；“－”表示抑制。
(1)表中结果显示，同一植物激素在植物不同生长发育阶段引起的生理效应________。五大类植物激素中，在果实生长的调节中起协同作用的激素有____________________。表中结果说明植物的正常生长发育过程是_______________________________的结果。
(2)若解除植物的顶端优势可采取的措施有：①______________________；②______________________________。
(3)膨大剂是一种植物生长调节剂，其作用主要是促进细胞分裂，增加细胞的数量，膨大剂最可能是__________类的植物生长调节剂。在西瓜坐果初期适量使用膨大剂可提高产量，但有些瓜农使用膨大剂后出现西瓜爆裂现象，可能的原因是施用膨大剂的________和________不合适。
答案　(1)不同　生长素、细胞分裂素、赤霉素(必须答全)　多种激素相互作用共同调节　(2)①去除(去掉或摘除)顶芽　②施用一定浓度的细胞分裂素　(3)细胞分裂素　时间(时期)　剂量(浓度或多少)
解析　(1)分析表格内容可知，同一植物激素在植物不同生长发育阶段作用不同。在果实生长过程中生长素、细胞分裂素、赤霉素对果实的生长都有促进作用，所以这三种激素是协同作用。表中结果说明植物正常生长发育是多种激素相互作用共同调节的结果。
(2)顶端优势是植物的顶芽优先生长而侧芽受抑制的现象，因此可去除顶芽或施用一定浓度的细胞分裂素来解除顶端优势。
(3)促进细胞分裂，增加细胞数量的植物生长调节剂是细胞分裂素类的调节剂。有些瓜农使用膨大剂的时间和剂量不合适，会出现西瓜爆裂现象。
15．图1是用不同浓度生长素类似物溶液处理扦插枝条的实验结果，图2是水平放置的一株燕麦幼苗培养一段时间后的生长情况。请回答下列问题。
(1)从图1可初步确定促进根生长的最适生长素类似物浓度在________ppm之间，图中对根的生长起抑制作用的生长素类似物浓度是________ppm。
(2)图2的现象体现了生长素作用具有________的特点，a、b、c、d四处中，生长素可能对植物生长起抑制作用的是________处。
(3)为验证在重力作用下生长素的横向运输发生在尖端，而不是尖端以下部位。请你结合图2，利用生长状况相同的完整燕麦胚芽鞘、薄云母片等设计实验。
实验步骤：
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
预测结果：_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
实验结论：______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)8～16　16　(2)两重性　a
(3)①将完整燕麦胚芽鞘均分为三组，编号A、B、C　②A组在尖端中央纵向插入云母片，B组在尖端以下部分的中央纵向插入云母片，C组不做任何处理　③将三组燕麦胚芽鞘水平放置，在适宜条件下培养一段时间后，观察现象　A组水平生长，B组背地生长，C组背地生长　在重力作用下生长素的横向运输发生在尖端，而不是尖端以下部位
解析　(1)由题图可以看出，生长素类似物溶液浓度为12 ppm时，根的平均长度最长，可确定促进根生长的最适生长素类似物浓度在8～16 ppm之间。浓度为16 ppm时，根平均长度比空白对照组(0)短，说明该浓度下，生长素类似物对根的生长起抑制作用。
(2)在重力影响下，a、c处生长素浓度分别高于b、d处，但a处根的生长受到抑制，c处茎的生长得到促进，因此体现了生长素作用的特点——两重性。(3)本实验的自变量为处理部位的不同，因变量为燕麦胚芽鞘的生长情况。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
1． 涵盖范围
本单元包括选修1全部内容——微生物的培养与传统发酵技术及实践应用；植物的组织培养技术及DNA和蛋白质的提取与分离技术；酶的研究和实践应用；植物有效成分的提取方法、过程及注意事项。
2． 考情分析
考查力度：相对固定，如山东理综只出一个8分的简答题。
考查内容及形式：
(1)微生物的培养与应用多以简答题形式考查。
(2)酶的研究与应用，常与必修1中酶的本质、特性等知识有机结合考查。
(3)植物的组织培养技术常与植物有效成分提取相结合考查。
(4)传统发酵技术及实践应用多以简答题形式考查。
(5)酶的研究、DNA和蛋白质提取技术多以选择题形式考查。
3． 复习指导
(1)复习线索
①以转基因——微生物培养——酶生产——酶应用为线索，系统复习微生物培养技术、酶的研究和实践应用。
②以技术手段、技术流程为主线，复习发酵、组织培养、有效成分及DNA、蛋白质提取等有关知识。
(2)复习方法
①列表比较法——DNA、蛋白质的提取与分离。
②实践联系——发酵技术、植物有效成分提取技术。
③实验联系——植物组织培养、微生物培养实验过程。
第42讲　传统发酵技术的应用
[考纲要求]　1.运用发酵加工食品的基本方法。2.测定食品加工中可能产生的有害物质。3.利用微生物进行发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用。
考点一　果酒和果醋的制作
1． 完善制作原理和发酵条件
果酒制作 果醋制作
制作原理 菌种 酵母菌 醋酸菌
反应 有氧条件下，大量繁殖：C6H12O6＋6O2＋6H2O―→6CO2＋12H2O无氧条件下，酒精发酵：C6H12O6―→2C2H5OH＋2CO2 氧气、糖源充足时：C6H12O6＋2O2―→2CH3COOH＋2CO2＋2H2O缺少糖源、氧气充足时：C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O
发酵条件 最适发酵温度 18～25_℃ 30～35_℃
空气 前期：需氧；后期：不需氧 需要充足的氧气
时间 10～12 d 7～8 d
2． 完善制作流程
3． 判断正误
(1)在果酒自然发酵中，需人工添加酵母菌种 (　×　)
(2)红葡萄酒中的红色是红葡萄皮中的色素进入发酵液产生的 (　√　)
(3)变酸的酒的表面的菌膜是酵母菌大量繁殖形成的 (　×　)
(4)在葡萄酒制作中，采摘的葡萄应反复冲洗，且要先除枝梗再冲洗 (　×　)
易错警示　果酒和果醋制作中的几点注意事项
(1)酿酒和酿醋所利用的微生物不同：前者为酵母菌——真核生物；后者为醋酸菌——原核生物。二者本质区别是有无以核膜为界限的细胞核。
(2)制作果酒使用的葡萄应先冲洗，再除去枝梗，不能反过来，以免除去枝梗时引起葡萄破损，增加被杂菌污染的机会。对于果酒的自然发酵，冲洗不要反复进行，以免使酵母菌数量减少，发酵周期加长，产生的果酒中酒精含量下降。
(3)酵母菌进行有氧呼吸时，产生能量多，可大量繁殖；进行无氧呼吸时，产生能量少，仅能满足自身代谢，基本不繁殖；所以利用酵母菌进行工业生产时先进行通气再密封。
(4)防止发酵液被污染
榨汁机要清洗干净并晾干，发酵瓶要清洗干净并用体积分数为70%的酒精消毒；装入葡萄汁后要封闭充气口。
(5)发酵后酒精的检验及对照原则
①检验
→3 mol/L的H2SO4 3滴→振荡混匀→重铬酸钾溶液3滴→振荡试管→观察
→3 mol/L的H2SO43滴→振荡混匀→重铬酸钾溶液3滴→振荡试管→观察
②对照
两种对照方式都必须遵循单一变量原则：前者是标准对照，后者是自身对照。
1． 下列关于果酒和果醋制作的叙述，正确的是 (　　)
A．在制作果酒和果醋实验中，一直保持厌氧环境
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．当氧气、糖源充足时，醋酸菌能将果汁中的糖发酵为醋酸
D．由于酵母菌的繁殖能力很强，不需对所用装置进行消毒处理
答案　C
解析　酒精发酵用酵母菌，温度是酵母菌生长和发酵的重要条件。20 ℃左右最适合酵母菌繁殖，酒精发酵时一般将温度控制在18～25 ℃。同样，醋酸发酵用醋酸菌，应将温度严格控制在30～35 ℃。发酵过程应注意防止杂菌污染，需要对所用装置进行消毒处理。
2． (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都只能发生在无氧条件下
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
答案　C
解析　酵母菌是兼性厌氧型微生物，有氧条件下进行有氧呼吸，无氧条件下进行无氧呼吸；醋酸菌是好氧细菌，在糖源缺乏时可将乙醇氧化为醋酸。由图可见，①过程是葡萄糖在细胞质基质里分解为丙酮酸，在有氧或无氧条件下都能进行；②过程是在无氧条件下，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第二、三阶段，需要氧气和水的参与；④过程是在氧气充足、糖源缺乏的条件下，醋酸菌将乙醇氧化为醋酸。酵母菌发酵的最适温度为18～25 ℃，醋酸菌发酵的最适温度为30～35 ℃。
1． 果酒和果醋的制作步骤的比较
制果酒 制果醋
相同过程 ①选材和材料处理：选择新鲜的葡萄，先用清水冲洗葡萄1～2遍除去污物后，再去枝梗②制作发酵液，防止杂菌污染③发酵：将葡萄汁注入发酵瓶，注意液体量不要超过发酵瓶总体积的2/3
不同过程 ①一般将温度控制在18～25 ℃，时间控制在10～12 d左右。发酵旺盛期的CO2产量非常大，要及时排气，防止发酵瓶爆裂②检测指标：7～10 d以后，可以开始进行取样检验工作。例如，可以嗅味和品尝、用重铬酸钾检验酒精含量，进行酵母菌的镜检、测定pH等工作 ①将温度严格控制在30～35 ℃，并注意适时通过充气口充气②检测指标：果醋的制作是否成功可以通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝初步鉴定，再通过检测和比较醋酸发酵前后的pH进一步鉴定。还可以在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌，并统计其数量作进一步鉴定
2． 装置图解读
(1)各部位的作用
①充气口：在醋酸发酵时连接充气泵进行充气。
②排气口：排出酒精发酵时产生的CO2；与排气管相连的长而弯曲的胶管：加水后防止空气中微生物的污染。
③出料口：是用来取样的。
(2)该装置的使用方法
使用该装置制酒时，应该关闭充气口；制醋时，应将充气口连接气泵，输入氧气。考点二　腐乳的制作
1． 完善制作原理
(1)菌种：需多种微生物协同作用，其中起主要作用的是毛霉。
(2)菌种作用特点
①蛋白质氨基酸＋小分子肽
②脂肪甘油＋脂肪酸
2． 完善制作流程
让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制
3． 完善影响腐乳品质的条件
(1)卤汤成分：酒及各种香辛料。
①酒的作用：抑制微生物的生长，又能使腐乳具有独特的香味。
②香辛料的作用：调制腐乳风味，防腐杀菌。
(2)盐的用量
①浓度过低，不足以抑制微生物生长，可能导致豆腐腐败变质。
②浓度过高，会影响腐乳的口味。
(3)酒的含量：一般控制在12%左右。
易错警示　(1)传统腐乳制作与现代腐乳生产的区别
①条件：传统腐乳制作不需要灭菌，现代腐乳生产必须在严格无菌条件下进行；
②菌种传统腐乳制作，菌种来自空气中的毛霉孢子；现代腐乳生产，菌种是经过筛选的优良毛霉菌种，并且直接接种在豆腐上。
(2)豆腐及腐乳的营养成分不同
豆腐由大豆直接磨制而成，其成分与大豆成分相同。大豆富含蛋白质，其含量高达36～40%，常食用大豆或大豆制品，可有效补充食物中的蛋白质。大豆中含脂肪约8%，同时还含有硫胺素、尼克酸、维生素A以及钙、磷、铁等矿物质，对人体具有良好的保健作用。
腐乳是豆腐在毛霉的发酵下形成的。由于毛霉能产生蛋白酶和脂肪酶，可将豆腐中的蛋白质和脂肪分别分解成小分子的肽和氨基酸、甘油和脂肪酸等小分子物质，所以其味道鲜美，易于消化吸收。
3． 下列关于腐乳制作的叙述，错误的是 (　　)
A．毛霉可利用其体内的酶将豆腐中的蛋白质分解成小分子肽和氨基酸
B．卤汤中酒的含量越高，杂菌繁殖越快，豆腐越易腐败
C．用盐腌制腐乳的过程中，要控制盐的用量，盐的浓度过高会影响口味，过低则不足以抑制杂菌的生长，导致豆腐腐败
D．其制作过程可以表示为：让豆腐上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制
答案　B
解析　豆类中含量最多的有机物是蛋白质，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肽和氨基酸。卤汤中酒的含量过高，腐乳成熟的时间将会延长；卤汤中酒的含量过低，蛋白酶的活性高，加快蛋白质的水解，杂菌繁殖快，可能导致豆腐腐败。
腐乳制作条件的控制
1． 盐：长满毛霉的豆腐块(毛坯)与盐的质量比为5∶1。
2． 酒的用量：卤汤中酒的含量应控制在12%左右为宜。酒精含量的高低与腐乳后期发酵时间的长短有很大关系。酒精含量过高，对蛋白酶的抑制作用越大，则腐乳成熟期越长；若酒精含量过低，则蛋白酶的活性高，蛋白质水解得快，杂菌繁殖也快，豆腐易腐败，难以成块。
3． 发酵的温度：前期发酵温度应保持在15～18 ℃，并保持一定的时间，以利于毛霉的生长。
4． 香辛料：具有调味和杀菌的作用，也会影响腐乳的风味或质量。
5． 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。
(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。
考点三　制作泡菜并检测亚硝酸盐含量
1． 完善泡菜的制作
(1)制作原理：在无氧条件下，乳酸菌将葡萄糖分解成乳酸。
(2)制作流程
(3)操作关键
①泡菜坛的选择：火候好、无裂纹、无砂眼、坛沿深、盖子吻合好的泡菜坛。
②腌制的条件：控制腌制的时间、温度和食盐的用量。防止杂菌污染，严格密封。
2． 检测亚硝酸盐含量
(1)原理
①亚硝酸盐＋对氨基苯磺酸→反应物；
反应物＋N－1－萘基乙二胺盐酸盐→玫瑰红色染料。
②亚硝酸盐溶液的浓度越高，颜色越深；浓度越低，颜色越浅。
(2)流程
→→→
(3)用显色反应后的样品与已知浓度的标准显色液进行对比，并估算泡菜中亚硝酸盐的含量。
3． 判断正误
(1)泡菜制作的菌种主要是醋酸菌 (　×　)
(2)泡菜制作的前期通氧，后期应严格厌氧 (　×　)
(3)配制盐水时，盐与水的质量比为4∶1 (　×　)
易错警示　(1)由于醋酸菌和乳酸菌属于原核生物，因此在利用这两类微生物时，其环境中一定不要加入青霉素等抗生素。
(2)亚硝酸盐与人体健康的关系
①膳食中绝大部分亚硝酸盐在人体内以“过客”的形式随尿排出，但当摄入总量较多时，可引起中毒或死亡。
②亚硝酸盐在一定条件下可转化为致癌、致畸和致突变的物质——亚硝胺。
(3)亚硝酸盐是硝酸盐还原菌促进硝酸盐还原形成的，而不是硝化细菌氧化氨形成的。
(4)应该从原料、装置和实验过程三个层次进行无菌操作。
4． 某综合实践活动小组进行了“探究泡菜在腌制过程中亚硝酸盐的含量变化”的实验。下图为泡菜的制作及测定亚硝酸盐含量的实验流程示意图，下表为测量结果：
亚硝酸盐含量(mg/kg) 封坛前 第4天 第8天 第12天 第16天
1号坛 0.15 0.6 0.2 0.1 0.1
2号坛 0.15 0.2 0.1 0.05 0.05
3号坛 0.15 0.7 0.6 0.2 0.2
请根据上述情况，回答下列问题：
(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜，原因是_____________________________________。
(2)制备泡菜的盐水中清水与盐的质量比约为__________，为什么盐水需煮沸并冷却后才可使用？_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)为确保发酵过程所需的无氧环境，应注意__________________________________
________________________________________________________________________。
(4)实验中3只坛中产生的亚硝酸盐含量存在差异，最可能的原因是___________________
_____________________________________________________。
(5)测定亚硝酸盐含量的方法是_________________________________________________
_______________________。
答案　(1)亚硝酸盐含量低
(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
(3)经常补充坛盖边沿水槽中的水
(4)各坛中微生物种类和数量可能存在差异
(5)比色法
解析　(1)有些蔬菜中含有丰富的硝酸盐，这些蔬菜放置过久，蔬菜中的硝酸盐会被微生物还原成亚硝酸盐，危害人体健康。
(2)注意从煮沸和冷却两个方面说明操作的意图。
(3)成功制作泡菜的关键是营造无氧环境，常用的方法是将坛口用水封好，防止外界空气进入。因此要经常补充坛盖边沿水槽中的水。
(4)泡菜在开始腌制时，坛内环境有利于某些细菌的繁殖(包括一些硝酸盐还原菌)，这些细菌可以促进硝酸盐还原为亚硝酸盐。但随着腌制时间的延长，乳酸菌也大量繁殖，对硝酸盐还原菌产生一定的抑制作用，使其生长繁殖受到影响，造成泡菜中亚硝酸盐的含量又有所下降。可见，亚硝酸盐的含量与坛内的微生物种类和数量有关。
(5)测定亚硝酸盐含量的原理是在盐酸酸化条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应后，再与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合，使溶液呈玫瑰红色。将显色反应后的待测样品与已知浓度的标准显色液对比，即可大致估算出样品中亚硝酸盐的含量。
1． 与传统发酵有关的几类微生物的比较
酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌
生物学分类 真核生物 原核生物 真核生物 原核生物
生活方式 异养兼性厌氧 异养需氧 异养需氧 异养厌氧
适宜温度 20 ℃左右 30～35 ℃ 15～18 ℃ 室温
主要生殖方式 适宜条件下出芽生殖 二分裂生殖 孢子生殖 二分裂生殖
主要用途 酿酒、发面 酿醋 制作腐乳 制作酸奶、泡菜
2． 泡菜制作的注意事项
(1)材料的选择及用量
①蔬菜应新鲜，若放置时间过长，蔬菜中的硝酸盐易被还原成亚硝酸盐。
②清水和盐的质量比为4∶1，盐水要煮沸后冷却。煮沸有两大作用，一是除去水中氧气，二是杀灭盐水中的其他细菌。
(2)防止杂菌污染：每次取样用具要洗净，要迅速封口。
(3)氧气需求
①泡菜坛要选择透气性差的容器，以创造无氧环境，有利于乳酸菌发酵，防止蔬菜腐烂。
②泡菜坛内要注满水，以保证乳酸菌发酵所需要的无氧环境，并注意在发酵过程中经常补水。
(4)温度：发酵过程温度控制在室温即可，最好在26～36 ℃。温度过高，则易滋生杂菌；温度过低，则发酵时间延长。
3． 泡菜制作过程中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化情况分析
发酵时期 乳酸菌 乳酸 亚硝酸盐
发酵初期 少(有氧气，乳酸菌活动受到抑制) 少 增加(硝酸盐还原菌作用)
发酵中期 最多(乳酸抑制其他菌活动) 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(乳酸积累，pH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)
4． 乳酸菌、乳酸、亚硝酸盐的数量随时间变化的曲线
1． (2012·江苏卷，21)下列关于制作果酒、果醋和腐乳的叙述，合理的是(多选) (　　)
A．在果酒发酵后期拧松瓶盖的间隔时间可延长
B．条件适宜时醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸
C．果酒发酵过程中发酵液密度会逐渐减小
D．将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时，底层和近瓶口处需加大用盐量
答案　ABC
解析　果酒发酵后期，因营养物质的消耗、反应物减少等，酵母菌无氧呼吸产生CO2的量减少，所以可延长拧松瓶盖的间隔时间，A项正确；当氧气、糖源充足时，醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸，B项正确；果酒发酵过程中不断消耗葡萄糖等营养物质，产生的酒精使发酵液的密度逐渐减小，C项正确；制作腐乳时，对长满毛霉的豆腐加盐腌制时，需逐层加盐，并随层数加高而增加用盐量，在近瓶口处要铺得厚一些，D项错误。
2． (2010·广东卷，25)小李尝试制作果酒，他将葡萄汁放入已灭菌的发酵装置中进行实验(见右图)，恰当的做法是(多选) (　　)
A．加入适量的酵母菌
B．一直打开阀b通气
C．一直关紧阀a，偶尔打开阀b几秒钟
D．把发酵装置放到4 ℃冰箱中进行实验
答案　AC
解析　酵母菌在无氧环境中可以利用葡萄糖进行发酵，产生酒精，果酒的制作即应用了此原理。4 ℃的环境不利于酵母菌进行发酵。
3． (2012·海南卷，30)回答下列关于腐乳制作的问题。
(1)腐乳是豆腐经微生物发酵后制成的食品。多种微生物参与了该发酵过程，其中起主要作用的微生物是__________，其产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解为__________和____________；其产生的________能将豆腐中的脂肪水解为________和__________。
(2)发酵完成后需加盐腌制，加盐还可以抑制____________生长。
(3)腐乳制作的后期可加入由酒和多种香辛料配制而成的卤汤。卤汤除具有一定的防腐作用外，还能使腐乳具有独特的____________。
答案　(1)毛霉　小分子的肽　氨基酸　脂肪酶　甘油　脂肪酸　(2)微生物　(3)风味
解析　(1)腐乳是以豆腐为原料，在毛霉以及多种微生物参与下发酵而制成的食品，富含易被人体吸收的多种营养物质，如多肽、氨基酸等。腐乳制作过程中，豆腐中的蛋白质在蛋白酶的作用下被水解为小分子的肽，进而在肽酶的作用下被水解为各种氨基酸；脂肪在脂肪酶的作用下被分解为甘油和脂肪酸。(2)在发酵完成后的腌制过程中，盐能抑制微生物的生长，防止豆腐块腐败变质。(3)卤汤除能防腐外，还可使腐乳具有独特的风味。
4． (2009·浙江自选，17)下面是有关食醋和泡菜制作的实验。请完成下列问题：
(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的反应产物能与N—1—萘基乙二胺盐酸盐偶联成________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________________。
答案　(1)糊精　碘液　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，因为酶在高温时会变性失活)，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。酵母菌将葡萄糖转化成乙醇的过程中产生CO2，随着反应的进行， 发酵瓶中CO2逐渐增多，瓶内压力升高，可能引起爆裂，所以不要完全密闭。醋酸菌是好氧细菌，在将乙醇转化成乙酸的过程中消耗氧气。(2)泡菜发酵过程中离不开乳酸菌，其产生的酸主要是乳酸，还有少量的亚硝酸。亚硝酸盐总量达到0.3～0.5 g时就会引起人中毒，必须对泡菜中亚硝酸盐含量进行测定，其测定可用比色法。
1． 下列关于果酒和果醋制作的叙述，不正确的是 (　　)
A．制作果酒时瓶口要密闭，而制作果醋时中断通氧可能会引起醋酸菌死亡
B．在变酸的果酒表面观察到的菌膜是醋酸菌在液面大量繁殖而形成的
C．温度对酵母菌进行酒精发酵的影响很大，而对醋酸菌进行的发酵影响不大
D．制作果酒和果醋时都应用体积分数为70%的酒精对发酵瓶进行消毒，并注意无菌
操作
答案　C
解析　制作果酒利用的是酵母菌，制作果醋时利用的是醋酸菌。温度对酵母菌进行酒精发酵和醋酸菌进行的发酵都有影响。
2． 某同学在制作腐乳的过程中，发现豆腐腐败变质，下列不属于其原因的是 (　　)
A．用盐腌制时，加盐太少
B．用来腌制腐乳的玻璃瓶，没有用沸水消毒
C．制作卤汤时，加的料酒过多
D．装瓶后，没有将瓶口密封
答案　C
解析　豆腐腐败变质是杂菌繁殖造成的。用来腌制腐乳的玻璃瓶，没有用沸水消毒；装瓶后，没有将瓶口密封；用盐腌制时，加盐太少或制作卤汤时加料酒太少都会导致杂菌大量繁殖。相反，如果料酒加入过多，则不会导致杂菌大量繁殖。
3． 在果酒、果醋和腐乳制作过程中，都要防止微生物污染，下列有关叙述正确的是
(　　)
A．果醋发酵阶段应封闭充气口，防止杂菌进入
B．腌制腐乳的卤汤中应含有12%左右的酒以抑制细菌的增殖
C．利用自然菌种发酵果酒时，将封有葡萄汁的发酵瓶进行高压灭菌
D．将长满毛霉的豆腐放在瓶中，并逐层加盐，接近瓶口部分的盐要铺薄一些
答案　B
解析　醋酸菌是好氧细菌，发酵时需要通入无菌空气；利用自然菌种发酵时利用的就是葡萄汁中的酵母菌，高压灭菌会杀死酵母菌；腐乳制作过程中，装瓶时靠近瓶口部分的盐要铺厚一些。
4． 下列与传统发酵有关的微生物的比较中 ，不正确的是 (　　)
A B C D
微生物 酵母菌 醋酸菌 毛霉 乳酸菌
生物学分类 真核生物 原核生物 真核生物 原核生物
生活方式 异养兼性厌氧 异养需氧 异养需氧 异养厌氧
适宜温度 18～25 ℃ 30～35 ℃ 15～18 ℃ 室温
主要用途 酿酒、发面 酿醋、酸奶 制作腐乳 制作泡菜
答案　B
5． 葡萄发酵可产生葡萄酒，请利用相关的知识回答问题。
(1)利用葡萄制作葡萄酒的过程中，发挥作用的微生物是________。
(2)该微生物通过无氧呼吸可分解________，产生的终产物是________和________。
(3)甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中，在温度等适宜的条件下进行发酵，如上图所示。发酵过程中，每隔一段时间均需排气一次。据图分析，甲和丙同学的操作有误，其中甲同学的错误是_____________________________________，
导致发酵中出现的主要异常现象是__________________________。丙同学的错误是____________________________，导致发酵中出现的主要异常现象是______________________________。上述发酵过程结束后，甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是________、________、________。
(4)在上述制作葡萄酒的过程中，假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开，该错误操作是________________________________________________________。
答案　(1)酵母菌　(2)葡萄糖　乙醇　CO2
(3)未夹住发酵瓶的充气管　发酵液从充气管流出，发酵液变酸　瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口　排气时发酵液从排气管流出　葡萄醋(或果醋)　葡萄酒(或果酒)　葡萄酒(或果酒)
(4)未及时排气
解析　酵母菌无氧呼吸可以产生酒精和CO2，是葡萄酒制作过程中发挥作用的微生物。酵母菌只有在无氧条件下，才能进行无氧呼吸产生酒精；甲装置的充气口始终开放，不能创造瓶内无氧环境，故不能用来生产葡萄酒；在有氧条件下，醋酸菌能利用葡萄糖产生醋酸。酵母菌在发酵过程中产生的CO2导致乙装置中气压升高，故要定期打开排气管进行放气。丙装置发酵瓶中发酵液过多，淹没了排气管在瓶内的管口，不利于放气；同时导致瓶内氧气过少，不利于发酵前期酵母菌的大量繁殖。
6． 腐乳，又称乳腐或豆腐乳，是我国著名的民族特色发酵食品之一。其滋味鲜美，酱香宜人，制作历史悠久，品种多样，主要有红方腐乳、酱腐乳和白腐乳等，而红曲酱腐乳既具有红方腐乳适宜的天然红曲色泽，又具有酱腐乳特有的浓郁的酱醋香味，深受人们的喜爱，具有广阔的市场前景。某兴趣小组按照以下工艺流程制作红曲酱腐乳，请据图回答：
(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)在腐乳制作的过程中，毛霉等微生物产生的蛋白酶将豆腐中的蛋白质分解成____________和____________，____________将脂肪水解为甘油和脂肪酸。
(3)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________________
________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)搓毛是将长满菌丝的白坯用手扶抹，让菌丝裹住坯体，其目的是___________________
_______________________________________________________________________。
(5)在逐层加盐腌坯的过程中，随层数的加高而__________盐量，接近瓶口要____________铺一些。
(6)红曲酱卤是由红曲、面酱、黄酒按一定的比例配制而成的，加入黄酒的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)丝　(2)小分子的肽　氨基酸　脂肪酶
(3)空气中的毛霉孢子　避免其他菌种的污染，保证产品的质量
(4)防止腐乳烂块　(5)增加　多
(6)抑制微生物的生长，使腐乳具有独特的香味
解析　(1)豆腐发酵有多种微生物参与，其中毛霉起主要作用，毛霉是一种丝状真菌。(2)毛霉等微生物产生的蛋白酶将豆腐中的蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶将脂肪水解为甘油和脂肪酸。在多种微生物的协同作用下，豆腐转变成腐乳。(3)传统制作中，豆腐上的毛霉来自空气中的毛霉孢子，现代腐乳生产是在无菌条件下，将优良的毛霉菌种接种在豆腐上，避免其他菌种的污染，保证产品的质量。(4)搓毛促进毛霉覆盖整块腐乳，以防止其他微生物的污染导致腐乳烂块。(5)加盐的作用是析出豆腐中的水分，使豆腐变硬，在后期制作中不会过早酥烂。同时盐能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。(6)加酒可以抑制微生物的生长，同时使腐乳具有独特的香味，以防腐乳烂块。
7． 我国利用酵母菌酿酒的历史悠久，其中安徽就盛产诸多名酒。除了酿酒，利用乳酸菌发酵生产泡菜、利用毛霉等生产腐乳和利用醋酸菌发酵生产食醋等更是家喻户晓。据此回答以下问题：
(1)安徽怀远盛产石榴，石榴酒也是当地的特产。利用石榴发酵制作石榴酒的过程中，发酵装置内加入石榴汁后要留约1/3的空间，目的是_________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________。
(2)下面是利用石榴生产果酒和果醋的流程，④过程是在酒精发酵液中接种醋酸菌，如果酒精发酵液中糖分消耗殆尽，则此时醋酸发酵的反应简式为_________________________
_______________________________________________。
(3)相传，腐乳是一位进京赶考的安徽举人王致和无意间发明的。利用毛霉制作腐乳是因为毛霉能够产生两种酶，即____________________。
答案　(1)有利于酵母菌进行有氧呼吸从而快速繁殖；防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出
(2)C2H5OH＋O2―→CH3COOH＋H2O
(3)蛋白酶和脂肪酶
解析　(1)果酒发酵装置留约1/3的空间，目的是有利于酵母菌进行有氧呼吸从而快速繁殖及防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液溢出。(2)醋酸菌在有氧状态下，可把葡萄糖分解成醋酸，如果发酵液中缺乏糖类，其可把乙醇转化成乙醛进而转化成醋酸。(3)腐乳制作过程中利用毛霉产生的蛋白酶把蛋白质分解成小分子的肽和氨基酸，脂肪酶把脂肪分解成甘油和脂肪酸，这样豆腐变成了风味独特的腐乳。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第1讲　普遍联系的思想
普遍联系的思想在生物学科中的应用，充分体现了“能理解所学知识的要点，把握知识间的内在联系，形成知识网络结构”的考纲能力要求。
联系就是事物之间及事物内部各要素之间的相互制约，相互影响的关系。组成生物体的结构之间、生物与生物之间、生物与环境之间都是普遍联系的。
命题视角1　在分子水平上，各种化合物相互作用，按一定的方式组织起来，形成细胞结构，从而能表现出生命现象。
典例剖析　如图为人体细胞中几种有机物元素组成及相互关系图，除相关元素外，大写字母代表大分子物质，小写字母代表小分子物质。据图回答：
(1)请在图中横线上补充两种重要有机物A和C的元素组成。
(2)B为__________，它彻底水解的产物是__________。
(3)D具有多样性，其原因是：从c的角度分析是由于__________________________，从A的角度分析是由于______________________。
解析　解题时先确定染色体的主要组成及DNA、RNA和蛋白质之间的关系，在此基础上，逆向确定化合物的组成单位和元素组成。染色体的组成成分主要是DNA和蛋白质，还含有少量RNA。由图中A、B、C的关系可知：A为DNA、B为mRNA、C为多肽、D为蛋白质，a为脱氧核苷酸、b为核糖核苷酸、c为氨基酸。除C、H、O外，组成a、b的元素还有N、P，组成c的元素还有N。B彻底水解后的产物为磷酸、核糖和碱基。蛋白质(D)的种类具有多样性，从c的角度分析，主要与组成蛋白质的氨基酸的种类、数量和排列顺序不同有关；从A的角度分析，主要与脱氧核苷酸的排列顺序不同有关。
答案　(1)N、P　N　(2)mRNA　磷酸、核糖、碱基　(3)组成D的c的种类、数量、排列顺序不同　组成A的a的排列顺序不同
备考指导
1． 熟记蛋白质和核酸的元素组成、单体通式、单体形成高分子化合物的方式，理解多样性的原因以及相关的数量关系。
2． 强化比较记忆并用普遍联系的思想挖掘与蛋白质、RNA和DNA等物质分子相关联的生物学知识，从而构建出蛋白质和核酸方面的知识网络，在构建网络时要注意以下几点：
(1)系统的整体性。这便于大脑对知识的提取、应用。
(2)联系的多向性。如由蛋白质可联系到结构和功能、合成和分泌、转录和翻译、生物膜系统、代谢和营养、氮循环等。联系越多，越利于理解记忆。
(3)网络的开放性。随着学习的不断深入，要注意不断补充新的知识到原来的网络中，以便网络中的知识点不断增加，知识点间的联系更广泛、更优化。
思想体验
1． 如图所示物质甲是在胰岛B细胞中合成的；物质乙是一种淋巴因子；物质丙由浆细胞合成分泌；物质丁由垂体分泌，可促进蛋白质的合成和骨的生长。则下列说法正确的是
(　　)
A．物质甲、乙、丙、丁的结构多样性只与a有关
B．控制甲、乙、丙、丁合成的物质是核糖核酸
C．物质甲、丁分别为胰岛素、抗利尿激素
D．物质乙、丙均在特异性免疫中发挥作用
答案　D
解析　由题意可知，物质甲、乙、丙、丁的化学本质均为蛋白质，其结构多样性除与a有关外，还与其空间结构有关；控制甲、乙、丙、丁合成的物质是脱氧核糖核酸；物质甲、丁分别为胰岛素、生长激素；物质乙(淋巴因子)和丙(抗体)均在特异性免疫中发挥作用。
命题视角2　在细胞水平上，各种细胞结构之间在结构和功能上相互联系，构成一个统一的整体。
典例剖析　在一定时间内使某种动物细胞吸收放射性同位素标记的氨基
酸，经检查发现放射性同位素依次出现在图中1、2、3、5、6、7部
位。请据图回答：
(1)图中[7]是一种____________，在[2]____________中进行加工。[1]的功能是____________。
(2)[7]在[3]____________中形成成熟蛋白。[5]来自[　](填标号)。
(3)用标号表示[7]的运输过程：____________。
(4)[7]的合成、加工和运输过程所需的大量能量由[　]____________供给。
解析　由图可知，1是核糖体、2是内质网、3是高尔基体、4是线粒体、5是分泌小泡、6是细胞膜、7是分泌蛋白。分泌蛋白的形成过程中，氨基酸先在核糖体上合成多肽，再经内质网加工和运输，在高尔基体上成熟，形成分泌小泡后，与细胞膜融合并将分泌蛋白排出细胞。在此过程中，线粒体为分泌蛋白的形成提供能量。
答案　(1)分泌蛋白　内质网　合成肽链　(2)高尔基体　3
(3)1→2→3→5→6　(4)4　线粒体
备考指导
1． 在解题时，要运用“结构与功能相联系、相适应的观点”去分析理解各种图解，准确的提取和处理信息，科学地解决问题，还要注意与其他知识点间的联系。
2． 建议考生在识记细胞结构和功能的基础上，进一步落实好以下几点：
(1)学会比较相关知识点：如高等动植物细胞的结构、真原核细胞、线粒体与叶绿体、物质出入细胞的方式等。
(2)学会归纳相关知识点：如产水的细胞结构、产ATP的结构、参与细胞分裂的结构等。
(3)学会辨析相关知识点：如没有叶绿体和大液泡的细胞是否一定是动物细胞，没有叶绿体(线粒体)的细胞是否就不能进行光合作用(有氧呼吸)，具有细胞壁的生物是否一定是植物细胞等。
思想体验
2． 在光照条件下，植物叶肉细胞内发生了如图所示的生理过程①～⑤(图甲中a～h为物质)。请据图回答：
(1)图中e指________，③④⑤过程的相同点是__________。①～⑤过程中，不能产生ATP的过程是____________，③过程进行的场所是____________。
(2)较强光照下，①过程中c的移动方向是____________________________。
(3)在干旱高温的环境中，绿色植物从空气中吸收CO2的量会减少，原因是____________。
答案　(1)[H]　均有能量产生　②　细胞质基质　(2)从类囊体到叶绿体基质　(3)大量气孔关闭
解析　由图示可知，①～⑤过程分别是光反应、暗反应、有氧呼吸第一阶段、有氧呼吸第二阶段、有氧呼吸第三阶段。a～h分别为色素、O2、ATP、ADP、[H]、C5、CO2、C3。暗反应消耗ATP，有氧呼吸第一阶段发生在细胞质基质中。较强光照下，光反应形成的c用于暗反应，因此c的移动方向是从类囊体到叶绿体基质。当遇到高温时，气孔关闭，CO2吸收受阻，其吸收量会减少。
命题视角3　在个体水平上，生物体各个器官系统的生理功能之间、生物体各个器官系统的结构与功能之间都是相互联系的，它们共同构成完整的生物个体，表现出个体水平的生命现象。
典例剖析　下图①、②、③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．若靶细胞是肾小管细胞，则②是抗利尿激素
B．参与②调节过程的激素有生长激素、胰岛素、各种促激素和促激素释放激素等
C．若该图表示渗透压调节过程，则只有图中的②、③过程，无①过程
D．靶细胞和神经元中的液体环境不属于内环境
解析　抗利尿激素由下丘脑合成，垂体后叶释放，作用于肾小管和集合管。胰岛素不属于神经细胞分泌的激素。渗透压调节过程是神经—体液调节，抗利尿激素属于神经内分泌激素，故该过程存在②、③过程，但无①过程。细胞内的液体不属于内环境。
答案　B
备考指导
1． 要从图文中筛选出有效信息，结合所学的有关神经调节、激素调节等知识，正确理解神经—体液调节这一维持机体稳态的主要调节机制。
2． 分子具有传递信息的功能，这是在分子属性上认识生物学。新教材对细胞内、细胞间、个体间，乃至生物与无机环境之间的信息交流都作了阐述。复习中可围绕细胞内、细胞间、个体间，乃至生物与无机环境之间的信息交流进行一个小专题形式的归纳总结。
思想体验
3． 如图为甲状腺激素分泌的分级调节示意图，其中①②③表示相关腺体分泌的激素。请回答下列问题：
(1)寒冷刺激后，图中____________________激素(填名称)较其他激素更早增加，______________激素(填名称)可作用于肝细胞，使其代谢增强，产热量增加。
(2)当血液中的甲状腺激素含量增加到一定程度时，会导致____________(填数字序号)分泌量减少，此种调节机制称为____________调节。
(3)研究表明，②是一种糖蛋白。②与甲状腺细胞的细胞膜表面的受体结合，反映出细胞膜能进行____________。
(4)免疫调节也是机体维持稳态的重要机制。某人已接种过某病毒的疫苗，用简单的图示表示该病毒入侵后，此人体内免疫系统发生体液免疫作用的主要过程。
答案　(1)促甲状腺激素释放　甲状腺
(2)①②　反馈　(3)信息交流
(4)如图所示
解析　分析示意图可知，①为促甲状腺激素释放激素，②为促甲状腺激素，③为甲状腺激素。当身体受到寒冷刺激时，相应的神经冲动传到下丘脑，下丘脑就会分泌促甲状腺激素释放激素(①)。①运输到垂体使垂体分泌促甲状腺激素(②)，②随血液运输到甲状腺，促使甲状腺激素的合成和分泌。当血液中的甲状腺激素含量增加到一定程度时，又反过来抑制下丘脑和垂体分泌相关激素，这种机制为反馈调节。②与细胞膜表面的受体结合，说明细胞膜具有细胞间信息交流的作用。某人已接种过针对某病毒的疫苗，说明其体内已经产生相应的记忆细胞。
命题视角4　在群体水平上，同种个体→种群→生物群落\o(――→,\s\up7(无机环境))生态系统→生物圈，依次相互联系构成一个统一的整体。
典例剖析　下图表示生态系统结构模式图，其中A、B、C、D构成群落，①、②、③、④、⑤、⑥代表生理过程。据图回答下列问题：
(1)从生态系统组成的完整性来看，该生态系统还缺少 ______________________。
(2)图中食物链上的相邻物种之间存在着“食与被食”的关系，相邻物种的某些个体行为与种群特征为对方提供了大量的有用信息，这说明信息传递在生态系统中的作用是 ________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)参与过程⑤的生物种类有________________，其在碳循环中的作用是________________________________。
(4)若上述生态系统代表农田生态系统，则在被弃耕后发生的群落演替类型属于 ____________________。若农作物所固定的太阳能总量为a kJ，那么图中最高营养级所获得的能量为________kJ。
(5)分析上图，用箭头、文字、字母完成该生态系统的能量流动图解。
解析　由生态系统的结构特点分析图示，由能够释放氧气的是生产者可知，A为生产者；由能够分解动植物遗体和排泄物的是分解者可知，B为分解者；其他生物为消费者。完整的生态系统应包括生物群落及太阳、无机盐、水等非生物的物质和能量；“食与被食”为捕食关系，属于种间关系，依据信息传递的功能可判断该信息能调节生物种间关系；参与过程⑤分解作用的为B(分解者)，其主要生物种类为营腐生生活的细菌和真菌，其在碳循环中的作用是将有机碳转化为二氧化碳等无机碳；若农作物A固定的能量为a kJ，通过食物链“A→D→C”最高营养级C获得能量，依据能量流动的特点计算出极值为：最小值a×(10%)2kJ，最大值为a×(20%)2kJ。
答案　(1)太阳、水和无机盐等(缺太阳不给分)
(2)能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定
(3)腐生细菌和真菌　将有机碳转变为无机碳
(4)次生演替　a/100～a/25
(5)
备考指导
1． 解答此类问题时，首先要明确非生物的物质和能量、生产者、分解者、消费者，然后再根据所学知识对各小题进行分析解答。确定方法既可根据生态系统中各成分之间的联系，也可根据各成分的作用进行分析。
2． 生态系统的结构和功能分析在高考中出现的频率呈逐年增加的趋势，主要考查生态系统的成分及作用、食物链和食物网，并通常与生态系统的能量流动和物质循环、环境保护等综合考查。复习本部分内容应注意以下几点：(1)应明确生态系统的组成成分、各成分在生态系统中的地位与作用、营养结构(食物链和食物网)，理解食物网中两种生物种间关系、某一生物数量变化对其他生物数量变化的影响。(2)全面理解生态系统的结构、功能及其稳定性的有关知识，并深入挖掘三者之间的内在联系。特别要注意分析生态系统能量流动和物质循环、细胞代谢(光合作用和细胞呼吸)、细胞结构(叶绿体和线粒体)、生物成分(生产者、消费者和分解者)和非生物成分之间的内在联系。
思想体验
4． 如图为生态系统中碳循环的示意图。下列相关叙述正确的是 (　　)
A．图中的生产者是1，只包括全部的绿色植物
B．碳元素在图中1、2、3、4之间以CO2的形式循环
C．图中3是分解者，它通过呼吸作用将含碳有机物最终分解成CO2释放到无机环境中
D．图中1→2→3可构成食物链
答案　C
解析　图中1是生产者(包括绿色植物、光能合成细菌、化能合成细菌等)，2是消费者，3是分解者，4是无机环境，5是呼吸作用，6是光合作用(主要)和化能合成作用。碳在1、2、3之间以有机物的形式传递，在生物群落与无机环境之间以CO2的形式传递。
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第23讲　人类遗传病
[考纲要求]　1.人类遗传病的类型(Ⅰ)。2.人类遗传病的监测和预防(Ⅰ)。3.人类基因组计划及其意义(Ⅰ)。4.实验：调查常见的人类遗传病。
一、人类常见的遗传病类型
[连一连]
[判一判]
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 (　×　)
提示　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。
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 (　×　)
提示　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。
二、人类遗传病的监测和预防
1． 主要手段
(1)遗传咨询：了解家庭病史→分析遗传病的传递方式→推算出后代的再发风险率→提出防治对策和建议，如终止妊娠、进行产前诊断等。
(2)产前诊断：包含羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查以及基因诊断等。
2． 意义：在一定程度上有效地预防遗传病的产生和发展。
[判一判]
1． 禁止近亲结婚能降低各种遗传病的发病率 (　×　)
提示　降低隐性遗传病的发病率。
2． 通过产前诊断可判断胎儿是否患21三体综合征 (　√　)
3． 通过遗传咨询可推算某些遗传病的发病率 (　√　)
三、人类基因组计划及其影响
1． 目的：测定人类基因组的全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息。
2． 意义：认识到人类基因组的组成、结构、功能及其相互关系，有利于诊治和预防人类疾病。
考点一　聚焦人类常见的遗传病类型
遗传病类型 家族发病情况 男女患病比率
单基因遗传病 常染色体 显性 代代相传，含致病基因即患病 相等
隐性 隔代遗传，隐性纯合发病 相等
伴X染色体 显性 代代相传，男患者的母亲和女儿一定患病 女患者多于男患者
隐性 隔代遗传，女患者的父亲和儿子一定患病 男患者多于女患者
伴Y遗传 父传子，子传孙 患者只有男性
多基因遗传病 ①家族聚集现象；②易受环境影响；③群体发病率高 相等
染色体异常遗传病 往往造成严重后果，甚至胚胎期引起流产 相等
易错警示　与人类常见遗传病有关的4点提示
(1)家族性疾病不一定是遗传病，如传染病。
(2)大多数遗传病是先天性疾病，但有些遗传病可在个体生长发育到一定年龄才表现出来，所以，后天性疾病也可能是遗传病。
(3)携带遗传病基因的个体不一定会患遗传病，如白化病携带者；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)用集合的方式表示遗传病与两类疾病的关系如下：
1． 下列关于遗传病的叙述，正确的是 (　　)
①先天性疾病都是遗传病　②多基因遗传病在群体中的发病率比单基因遗传病高　③21三体综合征属于性染色体遗传病　④抗维生素D佝偻病的遗传方式属于伴性遗传　⑤基因突变是单基因遗传病的根本原因
A．①②③ B．②④⑤
C．①③④ D．②③④
答案　B
解析　先天性疾病有些是由遗传物质的改变所致，有些不是由遗传物质的改变引起的，如先天性白内障、先天性心脏病等，①错误；多基因遗传病在群体中的发病率较高，②正确；21三体综合征属于常染色体遗传病，③错误；抗维生素D佝偻病是由位于X染色体上的显性基因控制的遗传病，属于伴性遗传，④正确；基因突变能产生新基因，如果突变后的基因是某些致病基因，就能引起单基因遗传病，⑤正确。
2． 克氏综合征是一种性染色体数目异常的疾病。现有一对表现型正常的夫妇生了一个患克氏综合征并伴有色盲的男孩，该男孩的染色体组成为44＋XXY。请回答：
(1)画出该家庭的系谱图并注明每个成员的基因型(色盲的等位基因以B和b表示)。
(2)导致上述男孩患克氏综合征的原因是：他的________(填“父亲”或“母亲”)的生殖细胞在进行________分裂形成配子时发生了染色体不分离。
(3)假设上述夫妇的染色体不分离只是发生在体细胞中，①他们的孩子中是否会出现克氏综合征患者？________。
②他们的孩子患色盲的可能性是多大？________。
答案　(1)如图所示：
(2)母亲　减数第二次分裂
(3)①不会　②1/4
解析　(1)表现型正常的夫妇生出患色盲的男孩，只能是其母亲为致病基因的携带者，基因型为XBXb。
(2)在减数第二次分裂时染色体未分离，形成了基因型为XbXb的配子。
(3)如果题中的夫妇染色体不分离只发生在体细胞中，则不会导致其孩子出现克氏综合征，但可能患色盲，因为夫妇双方的基因型分别为XBY、XBXb，他们的孩子(注意：不是男孩)患色盲的概率为1/4。
1． 某对同源染色体在减数分裂时分裂异常分析
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。
2． 性染色体在减数分裂时分裂异常分析
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
减Ⅱ时异常 XX XXX、XXY XX XXX
O XO、YO YY XYY
O XO
考点二　遗传病的监测和预防及人类基因组计划
1． 用文字和箭头表示遗传咨询的过程。
答案　诊断→分析判断→推算风险率→提出对策、方法、建议。
2． 观察图示，比较羊水检查和绒毛取样检查的异同点。
两者都是检查胎儿细胞的染色体是否发生异常，是细胞水平上的操作，只是提取细胞的部位不同。
易错警示　与遗传病的监测、预防及人类基因组计划有关的4点提示
(1)禁止近亲结婚是预防遗传病发生的有效措施，但不是唯一措施。
(2)近亲结婚只能降低隐性遗传病的发病率。
(3)B超是在个体水平上的检查；基因诊断是在分子水平上的检查。
(4)人类基因组计划检测对象：一个基因组中，24条DNA分子的全部碱基(对)序列，包括基因片段中的和非基因片段中的，不是检测基因序列。
3． 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
答案　D
解析　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最主要方法；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。
4． 21三体综合征患儿的发病率与母亲年龄的关系如图所示，预防该遗传病的主要措施是
(　　)
①适龄生育　②基因诊断　③染色体分析　④B超检查
A．①③ B．①② C．③④ D．②③
答案　A
解析　21三体综合征为染色体异常遗传病，显微镜下可以观察到染色体数目异常，因此胚胎时期，通过进行染色体分析，即可检测是否患病。由图可知，发病率与母亲年龄呈正相关，提倡适龄生育。
5． 人体细胞中共有46条染色体，玉米体细胞中共有20条染色体，要测定人类基因组和玉米基因组的核苷酸序列，分别需要测定的染色体数为 (　　)
A．46,20 B．23,10
C．22(常)＋X＋Y,10 D．22(常)＋X＋Y,11
答案　C
1． 基因组与染色体组的确定
由图示看出，对于有性染色体的生物(二倍体)，其基因组为常染色体/2＋性染色体；对于无性染色体的生物，其基因组与染色体组相同。
2． 常见生物基因组和染色体组中染色体
人(44＋XY) 果蝇(6＋XY) 家蚕(54＋ZW) 玉米(20，♀♂同株) 小麦六倍体(42，♀♂同株)
基因组 22＋X＋Y＝24条 3＋X＋Y＝5条 27＋Z＋W＝29条 10 7
染色体组 22＋X(或Y)＝23条 3＋X(或Y)＝4条 27＋Z(或W)＝28条 10 7
实验十三　调查人群中的遗传病
1． 明确下面的实验原理
(1)人类遗传病是由遗传物质改变而引起的疾病。
(2)遗传病可以通过社会调查和家系调查的方式了解其发病情况。
2． 完善实验流程
易错警示　调查遗传病遗传方式和发病率的方式不同：(1)调查人类遗传病的遗传方式时，应在患者家系中进行，根据调查结果画出遗传系谱图。(2)调查遗传病患病率时，要注意在人群中随机调查，如不能在普通学校调查21三体综合征患者的概率，因为学校是一个特殊的群体，没有做到在人群中随机调查。
6． 已知某种遗传病是由一对等位基因引起的，但是不知道致病基因的位置，某校动员全体学生参与该遗传病的调查，为了使调查更为科学准确，请你为该校学生设计调查步骤，并分析致病基因的位置。
(1)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：
双亲性状 调查家庭个数 子女总数 子女患病人数
男 女
总计
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。
(2)回答问题：
①请在表格中的相应位置填出可能的双亲性状。
②若男女患病比例相等，且发病率较低，可能是___________________________遗传病。
③若男女患病比例不等，且男多于女，可能是__________________________遗传病。
④若男女患病比例不等，且女多于男，可能是_________________________遗传病。
⑤若只有男性患病，可能______________________________遗传病。
答案　(2)①可能的双亲性状依次为：双亲都正常　母亲患病、父亲正常　父亲患病、母亲正常　双亲都患病　②常染色体隐性　③伴X染色体隐性　④伴X染色体显性　⑤伴Y染色体
解析　从题干中可以看出，进行人类遗传病的调查时，需确定要调查的遗传病、设计记录表格、对调查的结果进行记录和总结等。在设计的表格中要有双亲的性状、子女的性状、调查总数、子女的性别等，便于结果的分析。在进行结果分析时，要注意结合所学的遗传学知识进行，若男女患病比例相等，且发病率较低，表明致病基因与性染色体无关，并且可能是隐性遗传病；若男女患病比例不等，且男多于女，可能是伴X染色体隐性遗传病；若男女患病比例不等，且女多于男，说明可能是伴X染色体显性遗传病；若只有男性患病，说明致病基因位于Y染色体上，是伴Y染色体遗传病。
技法提炼
调查时应该注意的问题
1．某种遗传病的发病率＝×100%
2．遗传病类型的选择：调查时，最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白化病等。多基因遗传病容易受环境因素影响，不宜作为调查对象。
3．基数足够大：调查人类遗传病发病率时，调查的群体要足够大，可以让小组数据的结果在班级或年级中进行汇总。
题组一　人类遗传病
1． (2009·全国卷Ⅰ，1)下列关于人类遗传病的叙述，错误的是 (　　)
A．单基因突变可以导致遗传病
B．染色体结构的改变可以导致遗传病
C．近亲婚配可增加隐性遗传病的发病风险
D．环境因素对多基因遗传病的发病无影响
答案　D
解析　人类遗传病通常是指由于遗传物质发生改变而引起的疾病，主要分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病，A、B选项正确；由于近亲婚配可使从同一祖先那里继承同一隐性致病基因的概率增加，所以近亲婚配会使隐性致病基因纯合的概率大大增加，C选项正确；多基因遗传病往往表现为家族聚集现象，且易受环境的影响，D选项错误。
2． (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
答案 　D
解析　一个家族仅一代人中出现过的疾病可能是隐性遗传病；一个家族几代人中都出现过的疾病可能不是遗传病；只携带隐性遗传病基因的个体不会患病；不携带遗传病基因的个体因基因突变等也可能会患遗传病。
3． (2009·广东卷，46)多基因遗传病是一类在人群中发病率较高的遗传病。以下疾病属于多基因遗传病的是 (　　)
①哮喘病　②21三体综合征　③抗维生素D佝偻病
④青少年型糖尿病
A．①② B．①④ C．②③ D．③④
答案　B
解析　21三体综合征是染色体异常遗传病，抗维生素D佝偻病是X染色体上显性遗传病，哮喘病和青少年型糖尿病是多基因遗传病。
题组二　遗传病的调查
4． (2010·江苏卷，8)某城市兔唇畸形新生儿出生率明显高于其他城市，研究这种现象是否由遗传因素引起的方法不包括 (　　)
A．对正常个体与畸形个体进行基因组比较研究
B．对该城市出生的双胞胎进行相关的调查统计分析
C．对该城市出生的兔唇畸形患者的血型进行调查统计分析
D．对兔唇畸形患者家系进行调查统计分析
答案　C
解析　欲调查兔唇现象是否与遗传因素有关，可以对正常个体与畸形个体进行基因组比较研究，如有差别则说明该现象与基因有关，A项正确；同卵双胞胎基因型相同，若两者表现为一个兔唇，一个正常，则说明该现象与基因无关，B项正确；对患者家系进行分析，若符合遗传病的遗传规律，即可说明该病是由遗传因素引起的，D项正确；血型和兔唇分别为不同基因控制下的生物的两种性状表现，两者之间没有直接关系，因此不能通过对血型的调查统计分析得出兔唇是否由遗传因素引起，C项错误。
5． (2010·上海卷，27)如图是对某种遗传病在双胞胎中共同发病率的调查结果。a、b分别代表异卵双胞胎和同卵双胞胎中两者均发病的百分比。据图判断下列叙述中错误的是
(　　)
A．同卵双胞胎比异卵双胞胎更易同时发病
B．同卵双胞胎同时发病的概率受非遗传因素影响
C．异卵双胞胎中一方患病时，另一方可能患病
D．同卵双胞胎中一方患病时，另一方也患病
答案　D
解析　由图像可知，异卵双胞胎发病率远小于25%，而同卵双胞胎的发病率高于75%，因此A项正确，D项错误；因同卵双胞胎的基因型完全相同，但并非100%发病，因此发病与否受非遗传因素影响，B项正确；异卵双胞胎的基因型可能相同，也可能不同，所以一方患病时，另一方也可能患病，也可能不患病，C项正确。
题组三　遗传病综合分析
6． (2009·全国卷Ⅱ，34)(1)人类遗传病一般可以分为单基因遗传病、多基因遗传病和__________遗传病。多基因遗传病的发病除受遗传因素影响外，还与__________有关，所以一般不表现典型的__________分离比例。
(2)系谱法是进行人类单基因遗传病分析的传统方法。通常系谱图中必须给出的信息包括：性别、性状表现、________、
__________以及每一个体在世代中的位置。如果不考虑细胞质中和Y染色体上的基因，单基因遗传病可分成4类，原因是致病基因有__________之分，还有位于______________上之分。
(3)在系谱图记录无误的情况下，应用系谱法对某些系谱图进行分析时，有时得不到确切结论，因为系谱法是在表现型的水平上进行分析，而且这些系谱图记录的家系中________少和______________少。因此，为了确定一种单基因遗传病的遗传方式，往往需要得到__________________________，并进行合并分析。
答案　(1)染色体异常　环境因素　孟德尔
(2)亲子代关系　世代数　显性和隐性　常染色体和X染色体
(3)世代数　后代个体数　多个具有该遗传病家系的系谱图
解析　人类遗传病一般可以分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病。多基因遗传病是由多对等位基因控制的遗传病，具有发病率高、有家族聚集性和易受环境影响等特点，所以一般不表现典型的孟德尔性状分离比。单基因遗传病的判断常用遗传系谱图，系谱图中需要给出的信息包括性别、性状表现、亲子代关系和世代数以及个体在世代中的位置。我们可以根据患者在系谱图中的位置来判断单基因遗传病的类型。单基因遗传病主要包括常染色体隐性遗传病、常染色体显性遗传病、伴X染色体隐性遗传病和伴X染色体显性遗传病四种。分析系谱图时，由于世代数少和后代的个体数目不够多，有时难以确切判断遗传病的遗传方式，因此可以取多个具有该遗传病的家系的系谱图进行合并分析，确定遗传病的种类。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
遗传病概述与优生 1、2、3、10、12、13、14
遗传病判断与概率 4、5、6、7、8
遗传病的调查 9、11、15
1． 下列关于人类遗传病的说法中，不正确的是 (　　)
A．遗传病的发病与遗传因素和环境因素都有密切关系
B．禁止近亲结婚可降低隐性遗传病在群体中的发病率
C．染色体的变异、基因突变都有可能导致人类出现遗传病
D．先天性疾病都是遗传病，优生、优育可避免遗传病的发生
答案　D
解析　先天性疾病不一定都是遗传病；优生、优育也不可能完全避免遗传病的发生。
2． 下列有关人类遗传病的叙述，正确的是 (　　)
A．调查某种遗传病的发病率，要在患者家系中进行
B．镰刀型细胞贫血症不能通过显微镜观察来诊断
C．单基因遗传病是受一个基因控制的疾病
D．近亲结婚可使隐性遗传病的发病机会大大增加
答案　D
解析　调查某种遗传病的发病率，应该在人群中随机取样。镰刀型细胞贫血症患者的红细胞的形态发生了很大变化，可借助显微镜观察来诊断。单基因遗传病是由一对等位基因控制的遗传病。
3． 下列有关人类遗传病的叙述，错误的是 (　　)
①可以通过社会调查和家庭调查的方式了解遗传病的发病情况　②一个家族几代人中都出现过的疾病是遗传病　③单基因遗传病是指一个基因控制的遗传病　④不携带遗传病致病基因的个体不会患遗传病
A．①② B．③④ C．②③④ D．①②③④
答案　C
解析　传染病也可以导致一个家族中几代人患病，故②错误。单基因遗传病是指受一对等位基因控制的遗传病，故③错误。不携带遗传病基因的个体可能患染色体异常遗传病，故④错误。
4． 双亲表现正常，却生了一个患苯丙酮尿症的女儿和一个正常的儿子，那么这对夫妇再生一个正常的儿子且不携带该致病基因的概率是 (　　)
A．1/8 B．1/4 C．1/3 D．3/4
答案　A
解析　由双亲表现正常，却生了一个患苯丙酮尿症的女儿，可推导出该病为常染色体隐性遗传病，且双亲均为杂合子。假设该遗传病由基因A、a控制，则不携带该致病基因的个体的基因型为AA，基因型均为Aa的双亲生出基因型为AA的男孩的概率为1/4×1/2＝1/8，故A正确。
5． 人类的某种遗传病在被调查的若干家庭中的发病情况如下表。据此推断，最符合遗传基本规律的一项 是 (　　)
类别 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
父亲 ＋ － ＋ －
母亲 － ＋ ＋ －
儿子 ＋ ＋ ＋ ＋
女儿 ＋ － ＋ －
注：每类家庭人数150～200人，表中“＋”为患病者，“－”为正常表现者。
A．第Ⅰ类调查结果说明，此病一定属于X染色体显性遗传病
B．第Ⅱ类调查结果说明，此病一定属于常染色体隐性遗传病
C．第Ⅲ类调查结果说明，此病一定属于隐性遗传病
D．第Ⅳ类调查结果说明，此病一定属于隐性遗传病
答案　D
解析　在第Ⅰ类调查中，母亲正常而儿子患病，因此，这种病不可能是X染色体显性遗传病；由第Ⅱ类调查结果不能确定此病的遗传方式(假设患病基因用b表示)，如XbXb(母亲患病)×XBY(父亲正常)→XbY(儿子患病)、XBXb(女儿正常)；由第Ⅲ类调查结果不能确定此病的遗传方式(假设患病基因用A表示)，如AA×AA→AA；第Ⅳ类调查中，父母表现正常，但生出患病的后代，此病一定属于隐性遗传病。
6． 2009年10月21日中央电视台《百科探秘》报道，贵州深山里一对正常的夫妻，其12个子女都因为流鼻血不止在8岁前夭折。最后一个健在的是今年7岁的黄红春，也曾出现一样的症状。上海浦东公立医院进行了4次会诊后确诊其患有“巨大血小板综合症”，该病与白化病同属一类遗传病。如图最能反映该病的遗传图谱是 (　　)
答案　A
解析　由题干信息可知，该病为常染色体隐性遗传病，其特点是表现型正常的双亲能生育患病的后代，且该疾病与性别没有关系。
7． 如图为人类某种单基因遗传病的系谱图，Ⅱ－4为患者。下列相关
叙述不合理的是 (　　)
A．该病属于隐性遗传病，但致病基因不一定在常染色体上
B．若Ⅰ－2携带致病基因，则Ⅰ－1、Ⅰ－2再生一患病男孩的概
率为1/8
C．该病易受环境影响，Ⅱ－3是携带者的概率为1/2
D．若Ⅰ－2不携带致病基因，则Ⅰ－1的一个初级卵母细胞中含2个致病基因
答案　C
8． 某生物调查小组对本市人口进行了甲、乙两种单基因遗传病的调查，统计数据如下表：
性别 只患甲病 只患乙病 患甲病和乙病 不患病
男(个) 291 150 10 4 549
女(个) 287 13 2 4 698
下列有关说法正确的是 (　　)
A．甲病致病基因是显性基因，乙病致病基因是隐性基因
B．甲病和乙病的遗传肯定不符合基因的自由组合定律
C．若甲病患者中有200个人为纯合子，且控制甲病的基因在常染色体上，则甲病致病基因的频率为3.89%
D．控制甲病的基因很可能位于常染色体上，控制乙病的基因很可能位于X染色体上
答案　D
解析　根据调查数据判断不出这两种病是显性遗传病，还是隐性遗传病，故A错误。由于甲病的男女患者数量之比接近1∶1，因此甲病的致病基因很可能位于常染色体上；乙病中男患者明显多于女患者，因此乙病的致病基因很可能位于X染色体上，故D正确。若这两对等位基因分别位于常染色体与X染色体上，则这两对等位基因的遗传符合自由组合定律，故B错误。根据C选项中的假设条件“甲病患者中有200个人为纯合子”可知，其他甲病患者应为杂合子，故推出甲病为显性遗传病，患甲病的人共有291＋10＋287＋2＝590(个)，共含有致病基因200×2＋(590－200)＝790(个)，调查总人数为291＋150＋10＋4 549＋287＋13＋2＋4 698＝10 000(个)，因此致病基因的频率为790÷(2×10 000)×100%＝3.95%。
9． 下列关于调查人群中白化病发病率的叙述，正确的是 (　　)
A．调查前收集相关的遗传学知识
B．对患者家系成员进行随机调查
C．先调查白化病基因的基因频率，再计算发病率
D．白化病发病率＝(患者人数＋携带者人数)/被调查的总人数×100%
答案　A
解析　调查前要收集相关资料，包括遗传学知识；调查人类遗传病的发病率应在人群中随机取样，调查遗传病的遗传方式应在患者家系中进行；发病率是患病人数占所有被调查人数的比例。
10．人类遗传病中，抗维生素D佝偻病是由X染色体上的显性基因控制的。甲家庭中丈夫患抗维生素D佝偻病，妻子表现正常；乙家庭中，夫妻都表现正常，但妻子的弟弟患红绿色盲。从优生角度考虑，甲、乙家庭应分别选择生育 (　　)
A．男孩，男孩 B．女孩，女孩
C．男孩，女孩 D．女孩，男孩
答案　C
解析　甲家庭如果生育女儿，丈夫会把显性致病基因传给女儿，因此适于生男孩。乙家庭中妻子的弟弟患红绿色盲，则妻子有可能是红绿色盲基因的携带者，如果生育男孩，有患病的可能性，因此最好生育女孩，女孩不会患病。
11．某生物兴趣小组对某种皮肤遗传病进行了调查，以下说法正确的是 (　　)
A．要选择多个基因控制的皮肤遗传病进行调查
B．在调查该皮肤病的发病率时，选取的样本越多，误差越小
C．在调查该皮肤病的遗传方式时应注意随机取样
D．在调查该皮肤病的发病率时应选取患者家庭进行调查
答案　B
解析　在调查人类遗传病时，最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病；在调查该皮肤病的发病率时应注意随机取样；在调查该皮肤病的遗传方式时应选取患者家庭进行调查。
12．如图为一个家庭的某种遗传病的调查情况，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号、2号个体都不携带此致病基因。那么，5号个体致病基因的来源及其基因型(相关基因用B、b表示)最可能是 (　　)
Ⅰ
Ⅱ　
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
答案　A
解析　因1号、2号个体都不携带此致病基因，所以5号个体的致病基因只能是基因突变的结果，且最可能为一个基因发生了显性突变，则5号个体的基因型为Bb。
13．图1、图2是两种不同遗传病的系谱图，图1中3号和4号为双胞胎，图2中4号不含致病基因。据图回答下列问题：
(1)在图1中若3号、4号为异卵双生，则二者基因型相同的概率为____________。若3号、4号为同卵双生，则二者性状差异来自______________。
(2)图2中该病的遗传方式为__________________遗传。若8号与10号近亲婚配，生了一个男孩，则该男孩患病的概率为____________。
(3)若图2中8号到了婚育年龄，从优生的角度考虑，你对她有哪些建议？________________________________________________________________________。
答案　(1)5/9　环境因素　(2)伴X染色体隐性　1/4　(3)与不患病的男性结婚，生育女孩
解析　图1中，1号、2号正常，5号患病，且是女孩，因此该病是常染色体隐性遗传病。图2中，4号不含致病基因，3号、4号正常，7号患病，因此该病为伴X染色体隐性遗传病。设图1中的遗传病的相关基因用A、a表示，若图1中3号、4号为异卵双生，其基因型均为AA或Aa，二者都是AA的概率为1/3×1/3，二者都是Aa的概率为2/3×2/3，故二者基因型相同的概率为5/9；若3号、4号为同卵双生，二者基因型相同，二者性状差异来自环境因素。设图2中的遗传病的相关基因用B、b表示，则图2中8号的基因型为1/2XBXB或1/2XBXb,10号的基因型为XBY，若他们生了一个男孩，则该男孩患病的概率为1/2×1/2＝1/4。
14．下图中的曲线表示三类遗传病在人体不同发育阶段的发病风险；某一小组同学对一个乳光牙女性患者的家庭成员的情况进行调查后的结果如表所示(空格中“√”代表乳光牙患者，“○”代表牙齿正常)。
祖父 ○
祖母 √
外祖父 √
外祖母 ○
父亲 √
母亲 √
姐姐 ○
弟弟 ○
女性患者 √
请分析回答问题：
(1)图中多基因遗传病的显著特点是_________________________________________。
(2)图中，染色体异常遗传病的发病风险在出生后明显低于胎儿期，这是因为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
克莱费尔特症患者的性染色体组成为XXY，父亲色觉正常(XBY)，母亲患红绿色盲(XbXb)，生了一个色觉正常的克莱费尔特症患者，原因是_______________________
________________________________________________________________________。
(3)请根据表中统计的情况绘制遗传性乳光牙遗传系谱图(利用右边提供的图例绘制)。从遗传方式上看，该病属于________遗传病，致病基因位于________染色体上。
(4)同学们进一步查阅相关资料后得知，遗传性乳光牙是正常基因中第45位决定谷氨酰胺的一对碱基发生改变，引起该基因编码的蛋白质合成终止而导致的，已知谷氨酰胺的密码子为CAA、CAG，终止密码子为UAA、UAG、UGA。那么，该基因突变发生的碱基对变化是________________________，与正常基因控制合成的蛋白质相比，乳光牙致病基因控制合成的蛋白质的相对分子质量____________(填“增大”“减小”或“不变”)，进而使该蛋白质的功能丧失。
答案　(1)成年人发病风险显著增加　(2)大多数染色体异常遗传病是致死的，患病胎儿在出生前就死亡了　母亲减数分裂形成Xb型卵细胞；
父亲减数第一次分裂时，X、Y染色体未正常分离，形成XBY型精子，二者结合形成XBXbY型的受精卵　(3)如右图　显性　常　(4)G－C突变成A－T　减小
解析　由图信息可知，多基因遗传病的特点是成年人中发病个体数量明显增多，而染色体异常遗传病的发病风险在出生后就大幅度下降，原因可能是患病胎儿在胚胎期就死亡了；从染色体角度分析XXY型的个体，多出的一条染色体可能来自父方，也可能来自母方，但本题中XB和Y只能来自父方。父母均患病，生有正常的女儿，可以判断出此病为常染色体显性遗传病。
15．人类遗传病的发病率逐年增高，相关遗传学研究备受关注。某校高一研究性学习小组的同学对本校全体高中学生进行了某些遗传病的调查。请回答相关问题：
(1)调查时最好选择______________________(填“单基因遗传病”或“多基因遗传病”)。
(2)如果要做遗传方式的调查，应该选择_______________________________________
____________________作为调查对象。如果调查遗传病的发病率，应________________________________________________________________________。
(3)请你为调查红绿色盲发病率小组的同学设计一个表格，用以记录调查结果。
(4)假如调查结果如下：被调查人数共3 500人，其中男生1 900人，女生1 600人，男生红绿色盲60人，女生红绿色盲10人，该校高中学生中红绿色盲的基因频率约为1.57%。请你对此结果进行评价：____________________。
(5)调查中发现一男生(9号个体)患红绿色盲(相关基因用B、b表示)，咨询中知道其同胞姐姐(10号个体)患白化病(相关基因用A、a表示)。他们对该家族进一步调查，得到的家族系谱图如下，据图回答问题。
①8号个体的基因型为____________，5号个体为纯合子的概率是____________。
②若12号个体与9号个体结婚，属于近亲婚配，此行为违反婚姻法，请预测他们生一个同时患两种病的孩子的概率是____________。如果不考虑白化病，他们____________(填“能”或“不能”)生出患红绿色盲的女孩，请写出相应的遗传图解(表现型不作要求)。
答案　(1)单基因遗传病　(2)患有该遗传病的多个家族(系)　随机选择一个较大的群体　(3)表格如下
　　　　性　别表　现　　　 男生(人) 女生(人)
色盲
正常
(4)该基因频率不准确，因为数据中缺少携带者的具体人数
(5)①AaXBXb　1/6　②1/18　能　遗传图解如图
　　　　亲本　　 　XbY×XBXb
　　　　 　　　　　　　↓
　　　　子代　XBXb　XbXb　XBY　XbY
解析　(1)进行人类遗传病调查时，最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白化病等。(2)调查遗传病的发病率时应该在人群中随机抽样调查并统计，根据调查数据，计算发病率。调查遗传病的遗传方式时，可以在患者家系中调查。(3)本小题调查红绿色盲的发病率，因为红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病，在男女中的发病率不同，所以统计结果时，既要分正常和色盲患者，也要分男性和女性。(5)①由13号个体(aaXbY)可推出8号个体的基因型为AaXBXb；由6号个体(aa)和7号个体(XbY)可推出1号个体和2号个体的基因型分别为AaXBXb和AaXBY，5号个体为纯合子的概率是1/3×1/2＝1/6。②由10号个体(aa)和9号个体(XbY)可推出3号个体和4号个体的基因型分别为AaXBXb和AaXBY，则9号个体的基因型为1/3AAXbY、2/3AaXbY；由7号个体(AaXbY)和8号个体(AaXBXb)可推出12号个体的基因型为1/3AAXBXb、2/3AaXBXb；9号个体和12号个体婚配，生一个同时患两种病的孩子的概率是2/3×2/3×1/4×1/2＝1/18，且能生出患红绿色盲的女孩。书写遗传图解时应注意字母、符号等构成要素。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第11讲　能量之源——光与光合作用
[考纲要求]　1.光合作用的基本过程(Ⅱ)。 2.影响光合作用速率的环境因素(Ⅱ)。
3.实验：叶绿体色素的提取和分离。
一、捕获光能的色素和叶绿体的结构
1．叶绿体
(1)结构示意图
(2)结构
决定
(3)功能：进行光合作用的场所
决定
(4)恩格尔曼的实验：好氧细菌只分布于叶绿体被光束照射的部位
巧记　叶绿体：叶绿体膜两层，基质基粒来组成，类囊体来堆叠，上有色素酶附着，吸收光能来转化，光合作用好场所。
2．色素的种类和功能
色素 功能
叶绿素 叶绿素a：蓝绿色 吸收蓝紫光和红光
叶绿素b：黄绿色
类胡萝卜素 叶黄素：黄色 吸收蓝紫光
胡萝卜素：橙黄色
[解惑]　(1)叶绿体和液泡中都有色素，但只有叶绿体中的色素参与光能的捕获。(2)叶绿体中的色素只存在于光反应部位——叶绿体类囊体的薄膜上，与光合作用有关的酶存在于两个部位——叶绿体类囊体的薄膜上和基质中。
二、光合作用的探索历程
[连一连]
[思考]　⑤和⑥中科学家用什么样的技术手段得出实验结论？该技术手段有何用途？
提示　同位素标记法；追踪某元素或某物质的转移去向。
三、光合作用的反应式及过程
1．反应式：CO2＋H2O(CH2O)＋O2。
2．过程
(1)区别
(2)联系：光反应为暗反应提供[H]和ATP；暗反应为光反应提供ADP、Pi。
[判一判]
1．叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内 (　×　)
提示　分布在类囊体的薄膜上。
2．光合作用需要的酶只分布在叶绿体基质中 (　×　)
提示　类囊体的薄膜上和叶绿体基质中都有。
3．叶绿体是光合作用的主要场所 (　×　)
提示　是全部场所。
4．暗反应必须在无光条件下进行。 (　×　)
四、影响光合速率的环境因素
1．空气中CO2的浓度。
2．土壤中水分的多少。
3．光照的长短与强弱以及光的成分。
4．温度的高低等。
考点一　分析光合作用的过程
完善光合作用的过程图解并思考
1．在光合作用总反应式中标出各元素的来源和去路
2．填表比较光反应和暗反应
项目 光反应 暗反应
条件 需要光、色素和酶等 不需要光和色素，但需要多种酶、ATP和[H]
场所 叶绿体类囊体的薄膜上 叶绿体的基质中
物质转化 水的光解：H2O→[H]＋O2 ATP的形成：ADP＋Pi＋光能ATP CO2的固定：CO2＋C52C3 C3的还原：C3＋[H](CH2O)＋C5
能量转化 光能→电能→活跃的化学能 活跃的化学能→有机物中稳定的化学能
联系 光反应为暗反应提供[H]和ATP，暗反应为光反应提供ADP和Pi
易错警示　与光合作用过程有关的3个易错点
(1)若同一植物处于两种不同情况下进行光合作用
甲：一直光照10分钟；乙：光照5秒，黑暗5秒，持续20分钟，则光合作用制造的有机物：甲<乙(暗反应时间长)。
(2)CO2中C进入C3但不进入C5，最后进入(CH2O)，C5中C不进入(CH2O)，可用放射性同位素标记法证明。
(3)光合作用光反应产生的ATP只用于暗反应阶段，不能用于其他生命活动，其他生命活动所需ATP只能来自细胞呼吸。
INCLUDEPICTURE"命题探究.TIF"
1．如图为叶绿体结构与功能示意图，下列说法错误的是 (　　)
A．结构A中的能量变化是光能转变为ATP中的化学能
B．供给14CO2，放射性出现的顺序为CO2→C3→甲
C．结构A释放的O2可进入线粒体中
D．如果突然停止CO2的供应，短时间内C3的含量将会增加
答案　D
解析　在光合作用中，CO2首先和C5生成C3，如果突然停止CO2的供应，则C3的
生成量减少，而其消耗量不变，因此短时间内C3的含量将会减少。
2．(2011·新课标全国卷，29)在光照等适宜条件下，将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中，其叶片暗反应中C3和C5化合物微摩尔浓度的变化趋势如下图。回答问题：
(1)图中物质A是__________(C3化合物、C5化合物)。
(2)在CO2浓度为1%的环境中，物质B的浓度比A的低，原因是________________，
将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后，物质B浓度升高的原因是_____________。
(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中，暗反应中C3和C5化合物浓度达到稳定时，物质A的浓度将比B的__________(低、高)。
(4)CO2浓度为0.003%时，该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的______(高、低)，其原因是_______________________________________。
答案　(1)C3化合物　(2)暗反应速率在该环境中已达到稳定，即C3和C5化合物的含量稳定，根据暗反应的特点，此时C3化合物的分子数是C5化合物的2倍　当CO2浓度突然降低时，C5化合物的合成速率不变，消耗速率却减慢，导致C5化合物积累　(3)高　(4)低　CO2浓度低时，暗反应的强度低，所需的ATP和[H]少
解析　(1)CO2浓度降低时，C3化合物产生减少而消耗继续，故C3化合物的浓度降低，所以物质A代表的是C3化合物。(2)在正常情况下，1 mol CO2与1 mol C5化合物结合形成2 mol C3化合物，即C3化合物的浓度是C5化合物浓度的2倍。CO2浓度迅速下降到0.003%后，C5化合物的产生量不变而消耗量减少，故C5化合物的浓度升高。(3)CO2浓度继续处于0.003%时，因光反应产物[H]和ATP的积累而抑制光反应过程，足量的[H]和ATP引起暗反应中C5化合物的浓度又逐渐降低，而C3化合物的浓度逐渐升高，在达到相对稳定时，C3化合物的浓度仍是C5化合物浓度的2倍。(4)CO2浓度较低时，暗反应减弱，需要的[H]和ATP量减少，故CO2浓度为0.003%时，在较低的光照强度时就能达到最大光合速率。
请结合下图，分析当光照与CO2浓度发生如表变化时，表格中相关信息如何填充
条件 C3 C5 [H]和ATP 模型分析
光照由强到弱，CO2供应不变 增加 减少 减少或没有
光照由弱到强，CO2供应不变 减少 增加 增加
光照不变，CO2由充足到不足 减少 增加 增加
光照不变，CO2由不足到充足 增加 减少 减少
考点二　聚焦影响光合作用的环境因素及其在生产上的应用
1．单因子因素
(1)光照强度
①原理分析：光照强度影响光合速率的原理是通过影响光反应阶段，制约ATP和[H]的产生，进而制约暗反应阶段。
②图像分析：A点时只进行细胞呼吸；AB段随着光照强度的增强，光合作用强度也增强，但是仍然小于细胞呼吸强度；B点时代谢特点为光合作用强度等于细胞呼吸强度；BC段随着光照强度的增强，光合作用强度也不断增强；C点对应的光照强度为光饱和点，限制C点的环境因素可能有温度或二氧化碳浓度等。
完成填空后，在下面的四幅图中标出A点、AB段、B点和B点之后的氧气和二氧化碳转移方向。
答案　
③应用分析：欲使植物正常生长，则必须使光照强度大于B点对应的光照强度；适当提高光照强度可增加大棚作物产量。
(2)光照面积
①图像分析：OA段表明随叶面积的不断增大，光合作用实际量不断增大，A点为光合作用面积的饱和点。随叶面积的增大，光合作用强度不再增加，原因是有很多叶被遮挡，光照不足。
OB段表明干物质量随光合作用增加而增加，而由于A点以后光合作用强度不再增加，但叶片随叶面积的不断增加，呼吸量(OC段)不断增加，所以干物质积累量不断降低(BC段)。
②应用分析：适当间苗、修剪，合理施肥、浇水，避免徒长。封行过早，使中下层叶子所受的光照往往在光补偿点以下，白白消耗有机物，造成不必要的浪费。
(3)CO2浓度
①原理分析：CO2浓度影响光合作用的原理是通过影响暗反应阶段，制约C3生成。
②图像分析：图1中A点表示光合作用速率等于细胞呼吸速率时的CO2浓度，即CO2补偿点，而图2中的A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度；两图中的B和B′点都表示CO2饱和点，两图都表示在一定范围内，光合作用速率随CO2浓度增加而增大。
③应用分析：大气中的CO2浓度处于OA′段时，植物无法进行光合作用；在农业生产中可通过“正其行，通其风”和增施农家肥等措施增加CO2浓度，提高光合作用速率。
(4)温度
①原理分析：是通过影响酶活性进而影响光合作用。
②图像分析：低温导致酶的活性降低，引起植物的光合作用速率降低，在一定范围内随着温度的升高酶活性升高进而引起光合速率也增强；温度过高会引起酶活性降低，植物光合速率降低。
③应用分析：温室中白天调到光合作用最适温度，以提高光合作用速率；晚上适当降低温室的温度，以降低细胞呼吸，保证植物有机物积累。
(5)必需矿质元素
①图像分析：在一定浓度范围内，增大必需矿质元素的供应，可提高光合作用速率，但当超过一定浓度后，会因土壤溶液浓度过高而导致植物光合作用速率下降。
②应用分析：在农业生产上，根据植物的需肥规律，适时、适量地增施肥料，可以提高作物的光能利用率。
2．多因子因素
(1)曲线分析：P点时，限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随其因子的不断加强，光合速率不断提高。当到Q点时，横坐标所表示的因子不再是影响光合速率的因素，要想提高光合速率，可采取适当提高图示中的其他因子的方法。
(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合作用酶的活性，提高光合速率，也可同时充入适量的CO2进一步提高光合速率，当温度适宜时，要适当提高光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
易错警示　光合作用影响因素中的2个易忽略点
(1)易忽略温度改变对光合作用的影响。温度改变时，不管是光反应还是暗反应均会
受影响，但主要影响暗反应，因为参与暗反应的酶的种类和数量都比参与光反应的 多。
(2)易忽略CO2浓度对光合作用的影响。CO2浓度很低时，光合作用不能进行；当CO2浓度大于某值时，光合作用才能进行。对于植物来说，也存在CO2的补偿点和饱和点，CO2浓度过大时，会抑制植物的呼吸作用，进而影响到光合作用。
3．甲图和乙图表示某植物在适宜的CO2浓度条件下光合作用速率与环境因素之间的关系，下列相关描述中错误的是 (　　)
A．甲图中，在a′点限制光合作用速率的主要因素是光照强度，在b′点限制光合作用速率的主要因素是温度或CO2浓度
B．从乙图可以看出，当超过一定温度后，光合作用速率会随着温度的升高而降低
C．温度主要是通过影响酶的活性来影响光合作用速率的
D．若光照强度突然由a变为b，短时间内叶肉细胞中C3的含量会增加
答案　D
解析　甲图表示光照强度和温度对光合作用速率的影响，乙图表示温度对光合作用速率的影响。分析甲图中某点上的限制因素时，要看曲线是否达到饱和点。如果没有达到饱和点(如a′点)，则限制因素为横坐标表示的因素，即光照强度；当达到饱和点以后(如b′点)，则限制因素为横坐标表示的因素以外的其他因素，如温度或CO2浓度。当光照强度突然增强时，光反应速率加快，产生更多的[H]和ATP，短时间内C3的还原速率加快而CO2的固定速率不变，故C3的含量会减少。
4．如图表示环境因素对绿色植物光合作用速率的影响，据图分析，正确的是 (　　)
A．当处于a或b点时，叶肉细胞的细胞质基质、线粒体基质和叶绿体基质中均可产生ATP
B．当所处环境中缺镁时，在CO2含量不变的情况下，a点可能降到b点
C．与a点相比，b点时叶绿体中三碳化合物含量较多
D．a点与b点光合作用速率差异的原因是光照强度和CO2浓度的不同
答案　B
解析　叶肉细胞每时每刻都要进行呼吸作用，所以细胞质基质、线粒体基质可产生ATP，而光合作用产生ATP的场所是叶绿体中的类囊体薄膜上。环境中缺镁时叶绿素的合成减少，相同光照强度等条件下光合作用速率会下降。b点与a点相比处于相同光照强度但CO2浓度低，所以合成三碳化合物的量较少，而二者产生的[H]和ATP一样多，从而还原消耗的三碳化合物量相同，所以b点时叶绿体中三碳化合物含量较少。从图中可知，a点与b点光合作用速率差异的原因是CO2浓度的不同。
对于有饱和点(平衡点)的坐标曲线，分析其限制因素的时候要分两部分：
(1)达到饱和点以前的限制因素，为横坐标表示的因素。
(2)达到饱和点以后的限制因素，为横坐标表示的因素以外的因素。
考点三　光合作用发现史中的经典实验分析
1．1771年普利斯特利实验
本实验缺点：缺乏空白对照，实验结果的说服力不强。
2．1864年萨克斯实验
(1)本实验中黑暗处理的目的：消耗掉叶片中原有的淀粉，避免干扰。
(2)本实验为自身对照，自变量为是否照光(一半曝光与另一半遮光)，因变量为叶片是否制造出淀粉，表观因变量为是否出现颜色变化(出现深蓝色)。
3．1880年恩格尔曼实验
(1)本实验的实验组为极细光束照射处的叶绿体，对照组为黑暗处的叶绿体和完全曝光的叶绿体。
(2)本实验中为自身对照，自变量为光照(照光处与不照光处；黑暗与完全曝光)，因变量为好氧细菌分布。
易错警示　恩格尔曼实验方法的巧妙之处
(1)实验材料选得妙：用水绵作为实验材料。水绵不仅具有细而长的带状叶绿体，而且叶绿体螺旋状地分布在细胞中，便于观察和分析研究。
(2)排除干扰的方法妙：实验成功的关键之一在于控制无关变量和减少额外变量，恩格尔曼将临时装片放在黑暗并且没有空气的环境中，排除了环境中光线和氧的影响，从而确保实验能够正常进行。
(3)观测指标设计得妙：通过好氧细菌的分布进行检测，从而能够准确地判断出水绵细胞中释放氧的部位。
(4)实验对照设计得妙：进行黑暗(局部光照)和曝光的对比实验，从而明确实验结果完全是由光照引起的。
4．1941年鲁宾、卡门实验
(1)本实验方法为同位素标记法。
(2)本实验为相互对照，自变量为标记物质(HO与C18O2)，因变量为O2的放射性。
5．德国科学家萨克斯先将绿色叶片放在暗处数小时进行“饥饿”处理(消耗掉叶片中的淀粉)，再把叶片的一部分遮光，其余部分曝光。一段时间后，将该叶片经脱色、漂洗后再用碘液处理，结果发现遮光部分不变蓝，曝光部分变蓝。下列有关本实验的分析及结论合理的是 (　　)
①本实验未设对照组　②有无光照是遮光和曝光区域表现不同结果的唯一原因　③实验初始时遮光和曝光区域均达到无淀粉状态　④实验证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉
A．①～④全部 B．只有②③④
C．只有①②③ D．只有②③
答案　D
解析　该实验中曝光部分与遮光部分形成了对照，①错误。该实验只能证明有淀粉的生成，但不能证明叶绿体利用光照将CO2转变成了淀粉，④错误。
6．1880年美国生物学家恩格尔曼设计了一个实验研究光合作用的光谱。他将棱镜产生的光谱投射到丝状水绵体上，并在水绵悬液中放入好氧细菌，观察细菌的聚集情况(如图)。他得出光合作用在红光区和蓝光区最强。这个实验的思路是 (　　)
A．细菌对不同的光反应不一样，细菌聚集多的地方，细菌光合作用强
B．好氧细菌聚集多的地方，O2浓度高，水绵光合作用强
C．好氧细菌聚集多的地方，产生的有机物多，水绵光合作用强
D．好氧细菌大量消耗O2，使水绵光合作用速度快，则该种光有利于光合作用
答案　B
解析　好氧细菌是需要氧气的，因此在好氧细菌聚集的地方应该是氧气多的地方，
也就是水绵光合作用强的地方。实验九　绿叶中色素的提取与分离
完善下面的实验过程
易错警示　实验中的注意事项及操作目的
过程 注意事项 操作目的
提取色素 (1) 选新鲜绿色的叶片 使滤液中色素含量高
(2) 研磨时加无水乙醇 溶解色素
(3) 加少量SiO2和CaCO3 研磨充分和保护色素
(4) 迅速、充分研磨 防止乙醇挥发，充分溶解色素
(5) 盛放滤液的试管管口加棉塞 防止乙醇挥发和色素氧化
分离色素 (1) 滤纸预先干燥处理 使层析液在滤纸上快速扩散
(2) 滤液细线要直、细、匀 使分离出的色素带平整不重叠
(3) 滤液细线干燥后再画一两次 使分离出的色素带清晰分明
(4) 滤液细线不触及层析液 防止色素直接溶解到层析液中
7．(2011·广东卷，29)中国的饮食讲究“色香味”，颜色会影响消费。小李同学拟研发“绿色”食用色素，他以生长很快的入侵植物水葫芦为材料进行如下实验。
Ⅰ.提取叶绿素
―→―→―→
Ⅱ.探究pH对叶绿素稳定性的影响
取一些叶绿素粗产品，配成一定浓度的溶液，于室温(约25 ℃)下进行实验，方法和结果如下表。
实验组号 叶绿素溶液(mL) 调pH至 处理时间(min) 溶液颜色
① 3.0 Y 10 绿色
② 3.0 7.0 10 绿色
③ 3.0 6.0 10 黄绿色
④ 3.0 5.0 10 黄褐色
注：叶绿素被破坏后变成黄褐色。
根据所学知识和实验结果，请回答：
(1)提取叶绿素的X应该为____________，原因是_____________________________
______________________________________________________________________。
(2)表中Y应该为________，原因是_____________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)若用作食品色素，天然叶绿素色素不适用于________食品，否则_____________。
(4)小李想了解叶绿素粗产品中是否含有其他色素，请你提供检测方法并写出主要步骤。
答案　(1)无水乙醇　绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂无水乙醇中　(2)8.0　pH梯度差为1.0，所以Y为8.0
(3)酸性　叶绿素分解，食品变为黄绿色或黄褐色
(4)方法：用纸层析法将叶绿素粗产品中的色素进行分离，以确定是否含有其他色素。
主要步骤：①制备滤纸条：将预先准备的干燥滤纸条一端剪去两个角使之呈梯形，在距该端1 cm处画一铅笔细线。
②画滤液细线：用毛细吸管吸取叶绿素粗产品，沿铅笔线均匀地画滤液细线。
③纸层析法分离色素：将滤纸条画有滤液细线的一端置于烧杯中的层析液中(不要将滤液细线浸没在层析液中)。
④观察实验结果。
解析　(1)绿叶中的色素能够溶解在有机溶剂如无水乙醇中，所以，可以用无水乙醇提取绿叶中的色素。(2)该实验探究pH对叶绿素稳定性的影响，所以实验变量为pH的大小，所以我们要设置一系列pH梯度，即pH为8.0、7.0、6.0、5.0。(3)通过对实验结果的分析，在pH为6.0、5.0的酸性条件下叶绿素会分解，所以天然叶绿素不适用于酸性食品。(4)由于各种色素在层析液中的溶解度不同，溶解度高的随层析液在滤纸条上扩散得快；反之，则慢。所以，我们可用纸层析法将叶绿素粗产品中的色素进行分离，以确定是否含有其他色素。
1．利用教材原理解答延伸式实验
(1)教材原理：不同色素在层析液中的溶解度不同，因此各种色素随层析液在滤纸上的扩散速度不同而分离。
(2)原理应用：利用纸层析法检测叶绿素产品时，若只有叶绿素，则滤纸条上只有两条色素带(叶绿素a和叶绿素b)，若含有其他色素则滤纸条上含有多条色素带。
2．明确题干信息抓准自变量
题意明确提出：“探究pH对叶绿素稳定性的影响”，显然告诉我们实验的自变量是“pH”；据表中信息可以看出因变量是色素的“颜色”；本实验采用设计pH梯度进行定量探究。分析表格可知，②③④组的pH相差1.0，可推断pH梯度值是1.0，因此实验组①的pH应是8.0。为保证实验结果准确性，不同实验组叶绿素溶液的量及处理时间都要严格遵循等量原则和单一变量原则。
3．“绿色”食用色素的使用要求
分析表格数据可知：当pH小于6.0时，叶绿素被破坏变成黄褐色，导致叶绿素溶液颜色发生改变。因此在使用叶绿素做食品色素时，一定要控制好pH，不能低于6.0。
题组一　叶绿体的结构与功能
1．判断正误
(1)叶绿体中的色素主要分布在类囊体腔内(2009·安徽，1A) (　　)
(2)H2O在光下分解为[H]和O2的过程发生在基质中(2009·安徽，1B) (　　)
(3)在叶肉细胞中，CO2的固定和产生场所分别是叶绿体基质、线粒体基质
(2010·天津，1改编) (　　)
(4)光合作用过程中光能转变为化学能，细胞呼吸过程中化学能转变为热能和ATP
(2009·浙江，4C) (　　)
(5)叶肉细胞在光照下进行光合作用，不进行呼吸作用(2009·全国Ⅱ，1D) (　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
2．(2011·新课标全国卷，3)番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后，与对照组相比， 其叶片光合作用强度下降，原因是 (　　)
A．光反应强度升高，暗反应强度降低
B．光反应强度降低，暗反应强度降低
C．光反应强度不变，暗反应强度降低
D．光反应强度降低，暗反应强度不变
答案　B
解析　镁是构成叶绿素的重要成分，缺镁植物不能合成叶绿素。叶绿素含量降低使幼苗吸收光能的能力减弱，光合作用的光反应强度降低，故A、C项错误；因为暗反应需要光反应提供[H]和ATP，故光反应强度降低后，为暗反应提供的[H]和ATP减少，暗反应的强度也降低，故B项正确，D项错误。
3．(2011·浙江理综，1改编)下列有关叶绿体及光合作用的叙述，正确的是 (　　)
A．破坏叶绿体外膜后，O2不能产生
B．植物生长过程中，叶绿体内各种色素的比例保持不变
C．与夏季相比，植物在冬季光合速率低的主要原因是光照时间缩短
D．离体的叶绿体基质中添加ATP、[H]和CO2后，可完成暗反应
答案　D
解析　植物光合作用的光反应在叶绿体类囊体的薄膜上进行，因此破坏叶绿体外膜，不影响O2的产生；离体的叶绿体基质中含有与暗反应有关的酶，获得ATP、[H]和CO2后，可完成暗反应，故D正确；植物生长过程中，叶绿体中色素的比例会随植物生长期、光照、温度等的变化而变化；与夏季相比，植物在冬季光合速率降低的主要原因是温度降低和光照减弱。
题组二　影响光合作用的因素及应用
4．(2012·山东理综，2)夏季晴朗的一天，甲乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如右图所示。下列说法正确的是 (　　)
A．甲植株在a点开始进行光合作用
B．乙植株在e点有机物积累量最多
C．曲线b～c段和d～e段下降的原因相同
D．两曲线b～d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭
答案　D
解析　由图可知，a点是光合速率和呼吸速率相等的点，在a点之前就进行光合作用，A项错误；CO2的吸收速率(净光合速率)大于零，说明植物在积累有机物，6～18时，植物一直在积累有机物，所以有机物积累量最多是在18时，B项错误；b～c段的变化是由于温度高，蒸腾作用旺盛，植物为了减少水分的散失而关闭气孔，致使植物吸收CO2量减少，d～e段的变化由光照强度减弱引起，C项错误；在b～d段，甲植株没有出现CO2吸收速率下降，有可能是某种原因导致其叶片的气孔无法关闭，D项正确。
5．(2012·浙江理综，30)某植物在停止供水和恢复供水条件下，气孔开度(即气孔开放程度)与光合速率的变化如下图所示。请回答：
(1)停止供水后，光合速率下降。这是由于水是__________的原料，又是光合产物在植物体内__________的主要介质。
(2)在温度、光照相同的条件下，图中A点与B点相比，光饱和点低的是______点，其主要原因是_________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(3)停止供水一段时间后，叶片发黄，原因是____________。此时类囊体结构破坏，提供给暗反应的____________减少。
(4)生产实践中，可适时喷施植物激素中的__________，起到调节气孔开度的作用。
答案　(1)光合作用　运输　(2)B　气孔开度降低，CO2吸收减少(答出一项即可)　(3)叶绿素合成速度变慢或停止(或叶绿素分解)，类胡萝卜素的颜色显露出来(答出一项即可)　[H]和ATP　(4)脱落酸
解析　(1)水是绿色植物光合作用的原料，同时也是无机盐离子及光合产物在植物体内运输的主要介质。停止供水后，光合速率会下降。(2)比较分析图像中的A、B两点：B点时由于已经停止供水，气孔开度相对较小，则CO2的吸收量相对减少，生成的C3减少，达到光饱和点时所需光反应提供的[H]和ATP减少，因此光饱和点较低。(3)停止供水一段时间后，由于无机盐及有机物的运输受阻，叶绿素合成速率减慢甚至停止，类胡萝卜素颜色逐渐显露出来，呈现黄色，若此时类囊体结构破坏，光反应提供给暗反应的[H]和ATP将相对减少。(4)在缺水条件下，植物叶片中脱落酸的含量增多，引起气孔关闭，农业生产中常用脱落酸作为抗蒸腾剂喷施植物叶片，使气孔关闭，以降低蒸腾速率。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
光合作用的探索与过程 1、2、3、4、5、10
影响光合作用的因素 8、9、11、12、13、14
光合作用的相关实验 6、7、15
1.生长于较弱阳光下的植物，当提高CO2浓度时，光合速率并未加快。对这一现象最可能的解释是 (　　)
A．呼吸作用受阻影响光合作用
B．使C3还原的还原剂和ATP不足
C．暗反应过程所需的酶在弱光条件下活性低
D．呼吸作用强，大量消耗光合作用产物
答案　B
解析　分析题干可知，光合速率并未加快是由于光反应提供的ATP和[H]不足，导致C3还原过程受阻。
2．2,6 二氯酚靛酚是一种蓝色染料，能被还原剂还原成无色。从叶绿体中分离出类囊体，置于2,6 二氯酚靛酚溶液中，对其进行光照，发现溶液变成无色，并有O2释放。此实验证明 (　　)
A．光合作用在类囊体上进行
B．光合作用产物O2中的氧元素来自CO2
C．光反应能产生还原剂和O2
D．光合作用与叶绿体基质无关
答案　C
解析　依据题中信息可判断，光照后溶液变为无色，说明有还原剂产生。有O2释放，说明该过程有O2产生。类囊体是光合作用光反应阶段的场所，说明光反应能产生还原剂和O2。
3．将竖直放置的水绵和某种好氧细菌的混合溶液放在暗处，白光透过三棱镜照在混合液处，一段时间后，好氧细菌的分布情况最可能是 (　　)
A．随机、均匀分布在混合液中
B．集中分布在上下两端
C．集中分布在中央位置
D．集中分布在溶液的下层
答案　B
解析　白光透过三棱镜后照射到水绵上，其中两端的红光和蓝紫光被水绵吸收利用得最多，故两端产生的氧气最多，因此好氧细菌集中分布在两端。
4．如图表示植物光合作用的一个阶段，下列各项叙述正确的是 (　　)
A．该反应的场所是叶绿体的类囊体
B．C3生成C6H12O6需要[H]、ATP和多种酶的参与
C．提高温度一定能促进C6H12O6的生成
D．在无光条件下，有利于暗反应进行
答案　B
解析　图示为光合作用的暗反应阶段，该反应进行的场所是叶绿体基质，故A错误；C3生成C6H12O6需在多种酶的催化下，利用ATP提供的能量，通过[H]的还原进行，故B正确；若该生理过程已在最适温度条件下进行，提高温度反而会降低酶的活性，会使反应减慢，故C错误；在无光条件下，暗反应会因[H]和ATP的缺乏受到限制，故D错误。
5．下列关于绿色植物叶肉细胞生理活动的叙述，正确的是 (　　)
A．叶绿体放出氧气的速率有可能与线粒体消耗氧气的速率相等
B．叶绿体白天进行着ATP的合成，夜晚进行着ATP的水解
C．随CO2浓度的增大，叶绿体的光合速率增大，线粒体的呼吸速率减小
D．线粒体产生的CO2在光照条件下全部扩散到叶绿体中，在黑暗条件下全部扩散到细胞外
答案　A
解析　当叶肉细胞的光合速率等于呼吸速率时，叶绿体放出氧气的速率与线粒体消耗氧气的速率相等；叶绿体白天也进行ATP的合成与水解；在其他条件一定的情况下，随CO2浓度的增大，叶绿体的光合速率逐渐增大，当CO2浓度增大到一定值后，光合速率就不再随CO2浓度的增大而增大；当叶肉细胞的光合速率小于呼吸速率时，线粒体产生的CO2有一部分扩散到叶绿体中，另外一部分扩散到细胞外。
6．为了研究植物的光合作用和细胞呼吸，取生长状况一致的新鲜菠菜叶片，用打孔器打出若干圆片(避开大的叶脉)，平均分为甲、乙、丙三组，每组各置于一个密闭容器内，分别给予a、b、c不同强度的光照，其他条件适宜并且一致。一段时间后，测得氧气的含量，甲装置未见变化、丙增加的氧气量比乙多。对以上实验分析错误的是 (　　)
A．光照强度为a时，光合作用仍在进行
B．乙、丙装置中增加的氧气来自水的光解
C．光照时乙装置内叶片的净光合速率小于丙装置
D．丙装置中的叶片光反应产生的[H]可与氧气反应生成水
答案　D
解析　由题干可知，实验的自变量为光照强度，其余条件均适宜。a条件下没有氧气放出，是因为细胞呼吸速率等于光合速率，光合作用仍在进行，A正确；氧气来源于水的光解，B正确；丙装置内氧气的增加量比乙多，说明丙装置内叶片的净光合速率大于乙，C正确；光反应产生的[H]用于暗反应，不能用于细胞呼吸。
7．下列教材中的实验，科学家使用的科技手段显著不同于其他的是 (　　)
A．恩格尔曼证明叶绿体是光合作用的场所
B．鲁宾和卡门证明光合作用释放的氧气来自水
C．卡尔文探明CO2中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径
D．科学家对分泌蛋白的合成和分泌的研究
答案　A
解析　选项B、C、D中都运用了同位素标记法，而选项A中运用了显微镜观察法。
8．冬季修建一些温室大棚可为居民提供新鲜蔬菜，下列有关说法正确的是 (　　)
A．一般情况下，大棚内的蔬菜进行光合作用利用的光都是自然光
B．为提高产量，在阴雨天可适当提高大棚内的温度
C．增施农家肥可提高大棚内的二氧化碳浓度，促进晚上暗反应的进行，有利于有机物的积累
D．蔬菜中的叶绿素对光的吸收效率与光的波长呈正相关
答案　A
解析　阴雨天应保持一定的昼夜温差，适当提高白天的温度，降低晚上的温度，B错误；晚上没有光照，暗反应因缺乏ATP和[H]的供应而不能进行，C错误；叶绿素a、叶绿素b主要吸收蓝紫光(波长450 nm左右)和红光(波长650 nm左右)，而对绿色(波长500 nm左右)的吸收则很少，因此叶绿素对光的吸收效率与光的波长不呈正相关，D错误。
9．在环境中的CO2浓度恒定、温度适宜的情况下，测定植物叶片在不同光照条件下CO2的吸收量，结果如表(表中负值表示CO2释放量，正值表示CO2吸收量)：
光照强度(klx) 2.0 4.0 6.0 8.0 9.0 10.0
CO2吸收量(mg·100 cm－2·h－1) －2.0 2.0 6.0 10.0 12.0 12.0
下列选项中正确的是 (　　)
A．光照强度在8.0～9.0 klx之间时，细胞内合成ATP的速率不变
B．光照强度在2.0 klx时，细胞内不进行光合作用
C．光照强度在8.0 klx时，细胞既吸收CO2又吸收O2
D．超过9.0 klx时，光合速率不再增加，此时外界CO2浓度是其主要的环境制约因素
答案　D
解析　光照强度在8.0～9.0 klx之间时，细胞内合成ATP的速率随光照强度的增大而增大，A错误；光照强度在2.0 klx时细胞仍进行光合作用，但光合速率小于呼吸速率，B错误；光照强度在8.0 klx时，光合作用强度远大于呼吸作用强度，细胞吸收二氧化碳用于光合作用，光合作用产生的氧气除满足有氧呼吸所需外，还有氧气释放出来，C错误；光照强度超过9.0 klx时，光合速率不再增加，光照强度不再是限制光合速率增加的因素，在温度适宜的条件下，限制光合速率增加的环境因素主要是外界CO2浓度，D正确。
10．下图为植物的某个叶肉细胞中的两种膜结构以及在这两种膜上发生的生化反应。下列有关叙述不正确的是 (　　)
A．甲、乙两种生物膜分别存在于叶绿体和线粒体中
B．乙中的[H]主要来自于葡萄糖的分解
C．甲、乙两种生物膜除产生上述物质外，还均可产生ATP
D．影响甲、乙两种膜上生化反应的主要环境因素分别是光照和温度
答案　B
解析　由图可知：甲表示水的光解，在叶绿体的类囊体薄膜上进行，影响因素主要是光照；乙表示水的生成，发生在有氧呼吸的第三阶段，在线粒体内膜上进行，影响因素主要是温度(影响酶的活性)；两种膜上均有ATP生成，因此，A、C、D三项均正确；乙中的[H]主要来自有氧呼吸的第二阶段，由丙酮酸和H2O彻底水解形成，葡萄糖的水解只是产生了很少量的[H]，故B错误。
11．将叶面积相等的甲、乙两种植物的叶片分别放置在相同的、温度适宜且恒定的密闭小室中，给予充足的光照，下列有关说法正确的是 (　　)
A．甲、乙两叶片的光合作用强度一定相同
B．甲、乙两叶片的光合作用强度都将逐渐下降
C．若实验一段时间后，甲叶片所在小室中的CO2浓度较乙低，则甲叶片的呼吸强度一定比乙低
D．若实验一段时间后，甲叶片所在小室中的CO2浓度较乙低，则甲固定CO2的能力较乙低
答案　B
解析　不同种植物在相同光照和温度等条件下，光合作用和细胞呼吸的强度不一定相同。在密闭小室中，由于光合作用的进行，CO2浓度降低，光合作用强度逐渐下降，直到与细胞呼吸作用强度相等。若甲叶片所在小室CO2浓度较乙低，说明甲叶片进行光合作用固定CO2的能力较乙高，消耗的CO2多。
12．图1中试管甲与试管乙敞口培养相同数量的小球藻，研究光照强度对小球藻氧气释放量的影响，结果如图2曲线所示。据图分析，下列叙述不正确的是 (　　)
A．甲曲线和乙曲线不同的原因是小球藻对光的利用能力不同
B．Q点的氧气释放量为零，表示光合作用强度为零
C．P点负值产生的原因是呼吸作用消耗氧气
D．若光照强度突然由R变为S，短时间内叶肉细胞中C3的含量会增加
答案　B
解析　乙中盛有缺镁培养液，这会造成所培养的小球藻的叶绿素含量减少，从而影响小球藻对光的吸收，影响其光合作用。由图2可知，Q点的氧气释放量为0，即此时光合作用强度与呼吸作用强度相等。P点代表光照强度为0时，呼吸作用对氧气的消耗量。若光照强度突然由R变为S，光反应产生的[H]和ATP减少，造成C3的消耗量减少，而C3的产生量基本不变，故短时间内C3的含量增加。
13．夏季某晴朗的一天对一密闭蔬菜大棚中的某种气体的含量进行24小时的检测，结果如图1。图2是叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系图解。请回答下列问题：
(1)图1中所测气体为________；该大棚内的蔬菜经过一昼夜后是否积累有机物？________。原因是_____________________________________________________
______________________________________________________________________。
(2)与它们各自的前一阶段相比，EC段和DB段叶肉细胞内的C3含量的变化趋势分别是________、________，图1中CD段变化的原因可能是____________________
_____________________________________________________________________。
(3)处于图1中的B点时，图2中应该进行的气体转移途径有________；而处于图1中的DB段，图2中应该进行的气体转移途径有________。
答案　(1)O2　是　F点的O2含量高于A点(一天内光合作用产生的O2量多于呼吸作用消耗的O2量)　(2)减少　增加　光照过强，使温度过高，气孔关闭，CO2供应不足，暗反应减弱，限制了光反应的进行　(3)A、C、D、E　A、C、D、E
解析　(1)密闭大棚内气体含量发生变化的主要是O2和CO2，图中E、B两点气体变化量为0，说明E、B两点的光合速率等于呼吸速率。7点之前呼吸速率大于光合速率，O2含量下降、CO2含量上升，故图1所测气体为O2。F点的O2含量高于A点，表明一昼夜内O2的净积累量大于0，即有机物有积累。(2)EC段，光照强度逐渐增强，光反应产生的[H]和ATP增多，C3被还原的量就会增多，故而C3含量的变化趋势为减少；DB段，光照强度逐渐降低，光反应产生的[H]和ATP减少，C3被还原的量就会减少，故而C3含量的变化趋势为增加；CD段，光照强度过强，使气温偏高，气孔关闭，CO2供应不足，暗反应减弱，限制了光反应的进行。(3)B点的光合速率等于呼吸速率，但一般植物只有绿色部分进行光合作用，在整体光合速率等于呼吸速率时，叶肉细胞内肯定是光合速率大于呼吸速率；DB段光合速率大于呼吸速率，对于叶肉细胞来说，叶绿体消耗CO2和产生O2的速率均大于线粒体产生CO2和消耗O2的速率，则图2中应该进行的气体转移途径有A、C、D、E。
14．图1为某植物在不同O2浓度条件下，无氧呼吸与有氧呼吸的CO2释放量变化曲线。图2为不同光照强度条件下，CO2体积变化量曲线。假定图2情况下与图1呼吸速率相同，呼吸底物全部为葡萄糖；图1中氧气的吸收量用a表示，有氧呼吸与无氧呼吸共同释放的二氧化碳总量用b表示。请据图回答下列问题：
(1)图1中，当O2浓度在________范围时(填字母)，a＝b。O2浓度为A时，a与b的关系式是____________。
(2)图2为氧浓度为A点时开始测量的光合速率随光照强度变化的曲线。当光照强度为F时，光合作用固定的CO2量可表示为________(仅用字母a表示)。
(3)图2中G点处叶肉细胞进行的生理活动是_______________________________
____________。
(4)在黑暗条件下，叶肉细胞中消耗ADP的场所有___________________________
____________。
答案　(1)C～E　b＝2a　(2)7a　(3)光合作用、呼吸作用
(4)细胞质基质、线粒体
解析　(1)当细胞只进行有氧呼吸时，O2的吸收量等于CO2的释放量，即a＝b。当O2浓度为A时，由图可知，有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2量相等，且与有氧呼吸消耗的O2量相同，故b＝2a。(2)O2浓度为A时，植物呼吸作用释放的CO2量为2a。光照强度为F时，光合作用固定的CO2量＝CO2的吸收量＋呼吸作用CO2释放量＝7a。(3)G点时，净光合速率为0，此时植物同时进行光合作用和呼吸作用，但光合作用强度等于呼吸作用强度。(4)叶肉细胞中消耗的ADP用于合成ATP，黑暗时不能进行光合作用，只能进行细胞呼吸，故合成ATP的场所是细胞质基质、线粒体。
15．某科学工作者为探究西红柿生长的最佳光照强度，设计了下面的实验。首先取若干生长状况相同的西红柿植株，平均分为7组，分别放在密闭的玻璃容器中。实验开始时测定CO2的浓度，12小时后再次测定CO2的浓度。实验结果如下表。请分析回答下列问题：
组别 温度(℃) 光照强度：普通阳光(%) 开始时的CO2浓度(%) 12小时后的CO2浓度(%)
1 25 0 0.35 0.368
2 25 10 0.35 0.342
3 25 20 0.35 0.306
4 25 40 0.35 0.289
5 25 60 0.35 0.282
6 25 80 0.35 0.280
7 25 95 0.35 0.279
(1)这一实验的自变量是____________________，写出该实验设计的一种无关变量：______________________________________________________________________。
(2)实验中第1组在12小时后CO2浓度变化的原因是__________________________
______________________________________________________________________。
(3)如果在实验过程中使用了不同品种的西红柿植株，这样设计违背了科学实验的____________________原则。
(4)若将第7组植株突然移至第4组的条件下，短时间内光合细胞中的ATP含量会________，C5的含量会__________________________________________________。
(5)该实验设计尚不能确定西红柿生长的最佳光照强度，请你提出进一步探究的实验设计思路：____________________________________________________________
______________________________________________________________________。
答案　(1)光照强度　温度(其他合理答案也可)　(2)细胞呼吸产生了CO2　(3)单一变量　(4)下降　下降　(5)增加若干实验组，依次增加光照强度
解析　该实验是探究不同光照条件下的光合速率，自变量是光照强度，无关变量是温度、水分、矿质元素等。实验的第1组是在黑暗条件下进行的，不能进行光合作用，CO2浓度增加的原因是西红柿植株进行呼吸作用产生了CO2。实验设计应当遵循单一变量原则，实验材料应选用同一品种且生长状况相同的西红柿植株。光合作用中的光反应阶段产生ATP，光照强度减弱，ATP合成减少，此时C5的产生减少，消耗不变，故C5含量下降。光照强度达到95%时，12小时后的CO2浓度较其他组别低，但不能确定其是不是最佳光照强度，需要再设置若干实验组，依次增加光照强度，12小时后再测定容器内的CO2浓度。
教师备课资源
1．叶绿体色素的种类及吸收光谱
色素种类 吸收光 吸收光谱图示
叶绿素(含量约占3/4) 叶绿素a(蓝绿色) 吸收红光和蓝紫光
叶绿素b(黄绿色) 吸收红光和蓝紫光
类胡萝卜素(含量约占1/4) 胡萝卜素(橙黄色) 吸收蓝紫光
叶黄素(黄色) 吸收蓝紫光
2.“同位素示踪法”在光合作用研究中的应用
(1)根据同位素标记法判断水的光解释放的氧来自水：
小球藻＋HO＋CO2―→18O2；小球藻＋H2O＋C18O2―→O2
结论：释放到空气中的O2中的“O”来自光反应中水的光解。
(2)根据同位素标记法判断C、H、O的转移途径
3H2O[3H](C3H2O)＋3H2O
14C18O214C3(14CHO)＋HO
结论：暗反应产物H2O和(CH2O)中的“O”来自从外界吸收的CO2，(CH2O)中的“C”来自外界吸收的CO2，(CH2O)中的“H”来自光合作用中的水。
3．不同颜色温室大棚的光合效率
(1)无色透明的大棚日光中各色光均能透过，有色大棚主要透过同色光，其他光被吸收，所以用无色透明的大棚光合效率最高。
(2)叶绿素对绿光吸收最少，因此绿色塑料大棚光合效率最低。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第13讲　细胞的分化、衰老、凋亡及癌变
[考纲要求]　1.细胞的分化和细胞的全能性(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、细胞的分化与全能性
1． 细胞分化
(1)概念：在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。
(2)特点：普遍性、持久性、稳定性和不可逆性。
(3)意义：①细胞分化是生物个体发育的基础。
②细胞分化使多细胞生物体中的细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
(4)实质：在个体发育过程中，不同的细胞中遗传信息的执行情况不同，即基因的选择性表达，转录出不同的mRNA，控制合成出不同的蛋白质。
(5)标志：①分子水平：合成了某种细胞特有的蛋白质，如唾液淀粉酶、胰岛素等；②细胞水平：控制合成不同种类的细胞。
解惑　由于基因的选择性表达，不同类型的细胞中mRNA和蛋白质种类大部分相同，只有少部分不同，DNA却都相同。
2． 细胞的全能性
(1)概念：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。
(2)全能性差异：高度分化的植物细胞具有发育成完整植株的能力，说明植物细胞仍然具有全能性；实验表明已分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
(3)干细胞：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞。
判一判　(1)蜜蜂由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具有全能性；紫色糯性玉米种子培育出植株，
证明了植物细胞的全能性 (　×　)
(4)细胞的全能性以产生个体为标志，若无个体产生，不能体现全能性 (　√　)
二、细胞的衰老、凋亡和坏死
1． 衰老的特征
判一判　(1)细胞衰老等于多细胞生物个体衰老 (　×　)
(2)人体红细胞衰老时细胞核增大 (　×　)
2． 细胞的凋亡
(1)概念：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
(2)类型
(3)意义
解惑　细胞凋亡，即细胞编程性死亡，是一种自然生理过程；与细胞凋亡密切相关的细胞器是溶酶体。
三、细胞的癌变
1． 癌变实质：原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控。
2． 癌细胞的特征
(1)在适宜的条件下，能够无限增殖。
(2)形态结构发生显著变化，如成纤维细胞由扁平梭形变成球形。
(3)表面发生了变化，细胞膜上的糖蛋白等物质减少，导致癌细胞容易分散和转移。
3． 致癌因子分类(连一连)
考点一　聚焦细胞分化与细胞的全能性
1． 比较细胞分裂与细胞分化的区别和联系
(1)细胞分裂使细胞数目增多，细胞类型不变。
(2)细胞分化使细胞类型增多，数目不变。
(3)细胞分裂是细胞分化的基础。
2． 比较细胞分化与细胞的全能性
细胞分化 细胞的全能性
原因 细胞内基因选择性表达 含有本物种全套遗传物质
特点 持久性、稳定性、不可逆性、普遍性 ①分化程度的高低与全能性大小呈负相关②受精卵>配子>体细胞
结果 形成形态、结构、功能不同的细胞群 形成新的个体
3． 总结细胞全能性表达的条件
(1)离体(必要条件)。
(2)一定的营养物质(无机盐、维生素、氨基酸等)。
(3)激素。
(4)适宜的条件(适宜的温度、pH等)。
易错警示　有关细胞全能性的3个易错点
(1)植物种子发育成植株不叫全能性。
(2)胚胎干细胞发育成各种组织器官(未形成个体——体现全能性的终点)不叫全能性。
(3)动物细胞因具有该物种全套的遗传物质，尽管没有实验成功，但理论上具有全能性；而动物克隆只体现细胞核的全能性，二者并不矛盾。
1． (2011·山东卷，2)下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是 (　　)
A．玉米种子萌发长成新植株
B．小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞
C．小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株
D．胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株
答案　D
解析　玉米种子中的胚由受精卵发育而来，不是分化了的体细胞，故胚发育形成新植株的过程不能体现体细胞的全能性；小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞，并没有发育成个体，所以不能体现细胞的全能性；小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株，体现的是植物生殖细胞的全能性。
2． 如图为人体某早期胚胎细胞所经历的生长发育阶段的示意图，图中甲、乙为两个阶段的细胞，a、b表示发育变化的模式过程。下列叙述正确的是 (　　)
①a过程有可能发生基因突变　②乙细胞不同的基因重组导致b过程产生不同的细胞　③上皮细胞与甲细胞遗传物质相同，因此它们的全能性高低应该相同　④b过程中遗传信息的流动方向为DNA→RNA→蛋白质
A．①④ B．③④
C．①② D．②③④
答案　A
解析　识别图解中的过程和名称是解题的关键，识别的依据是细胞的数量和形态的变化。a过程为细胞增殖过程，乙细胞为由甲细胞形成的子细胞；b过程为细胞的分化，其结果是形成多种细胞。在细胞增殖的间期，由于要进行DNA复制，所以可能发生基因突变，①正确；因为该图解表示的是人体某早期胚胎细胞发生的变化，所以不可能是减数分裂过程，也不可能发生基因重组，②错误；上皮细胞的全能性明显低于甲细胞(甲细胞为多能干细胞)，③错误；细胞分化过程中，基因要进行选择性表达，所以b过程内遗传信息的流动方向为DNA→RNA→蛋白质，④正确。
技法提炼
正确解读有关细胞生命历程的图形信息
从上图可解读以下信息：
1．图中①③⑤细胞特征相似：细胞核大，细胞质浓，液泡小或无，都应具有较旺盛的细胞分裂能力。其中①→③表示通过细胞分裂使细胞数目加倍；③→⑤表示通过细胞生长使细胞体积增大。
2．图中②④细胞形态特征与①有较大区别，所以①→②和①→④均表示细胞分化过程。
3．图中⑥⑦⑧表示从图中②取出的一个细胞经过植物组织培养，获得了完整的植株，体现了植物细胞的全能性。
考点二　聚焦细胞的衰老、凋亡与癌变
1． 归纳细胞衰老的特征
“一大”：细胞核的体积增大；“一小”：细胞体积变小；“一多”：色素增多；“三低”：代谢速率、多种酶的活性、物质运输功能均降低。
2． 比较细胞凋亡与细胞坏死
项目 细胞凋亡 细胞坏死
与基因的关系 受基因控制 不受基因控制
细胞膜的变化 内陷 破裂
形态变化 细胞变圆，与周围细胞脱离 细胞外形不规则
影响因素 由遗传机制决定的程序性调控 电、热、冷、机械等不利因素
对机体的影响 有利 有害
3． 分析癌细胞的特征与癌变机理
(1)特征分析
①不死性：条件适宜时，癌细胞可以无限增殖，而且分裂迅速，细胞内的核糖体数目大量增加，代谢异常活跃。
②迁移性：癌细胞分泌一些酶类分解细胞表面的某些结构，导致癌细胞黏着性降低，易于扩散。
③失去接触抑制性：正常细胞贴壁生长汇合成单层后停止生长，而癌细胞即使堆积成群，仍然可以生长。如下图：
(2)癌变机理
(3)原癌基因与抑癌基因的关系
①原癌基因是维持机体正常活动所必需的基因，在细胞分裂过程中它负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程；而抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖。
②抑癌基因和原癌基因共同对细胞的生长和分化起着调节作用。
易错警示　与细胞癌变、衰老、凋亡有关的5个易错点
(1)原癌基因和抑癌基因普遍存在于所有体细胞中，并非只存在于癌细胞中，只不过在癌细胞中两种基因已发生突变。
(2)个体衰老与细胞衰老并不总是同步的，在幼年个体中有衰老的细胞，老年个体中有新产生的细胞，但细胞总体衰老会导致个体的衰老。(3)细胞的癌变是细胞畸形分化的结果，对机体有害。(4)细胞衰老和凋亡对机体的正常发育都是有利的，细胞坏死对机体有害。(5)细胞凋亡与基因选择性表达有关，但不属于细胞分化过程。
3． 下列有关细胞衰老、凋亡、坏死与癌变的说法，正确的是 (　　)
A．衰老细胞的膜通透性降低，癌变细胞的膜黏着性增强
B．细胞凋亡受基因控制，细胞癌变不受基因控制
C．细胞坏死时代谢停止；细胞癌变时代谢增强
D．衰老、死亡的细胞可被浆细胞清除；癌细胞可被效应T细胞裂解
答案　C
解析　癌变细胞的膜黏着性降低，易扩散；细胞癌变是原癌基因和抑癌基因发生突变的结果，受基因控制；衰老、死亡的细胞可被吞噬细胞清除，效应T细胞可裂解癌细胞。
4． 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
答案　B
解析　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；细胞的衰老与死亡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。
细胞的分裂、分化、癌变及衰老的关系
1． 区别
结果 遗传物质变化
细胞分裂 单细胞生物完成生殖，多细胞生物产生新细胞 遗传物质复制后均分
细胞分化 形成不同组织和器官 遗传物质不发生改变
细胞癌变 无限增殖的癌细胞 遗传物质发生改变
细胞衰老 细胞正常死亡 遗传物质不发生改变
2． 联系
题组一　细胞分化与细胞的全能性
1． 判断正误
(1)免疫系统中的记忆细胞既有分化潜能又有自我更新能力(2009·江苏，4B) (　　)
(2)细胞癌变是细胞高度分化的结果(2009·安徽，2C) (　　)
(3)细胞分化导致细胞中的遗传物质发生改变(2007·江苏，17A) (　　)
(4)质壁分离植物细胞的复原属于细胞分化(2008·宁夏，1C) (　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×
2． (2012·四川卷，1)蛙的受精卵发育成原肠胚的过程中，下列行为在细胞内不能发生的是
(　　)
A．基因的选择性表达 B．DNA的半保留复制
C．同源染色体的分离 D．姐妹染色单体的分开
答案　C
解析　蛙的受精卵发育成原肠胚的过程中既有细胞的有丝分裂，又有细胞的分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达，A项正确；在有丝分裂间期，DNA复制的方式是半保留复制，B项正确；同源染色体的分离只发生在减数分裂过程中，不发生在有丝分裂过程中，C项错误；在细胞有丝分裂后期，姐妹染色单体分开，D项正确。
3． (2012·江苏卷，22)下列事实能体现细胞全能性的是(多选) (　　)
A．棉花根尖细胞经诱导形成幼苗
B．单细胞的DNA在体外大量扩增
C．动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体
D．小鼠体细胞经诱导培育成小鼠
答案　AD
解析　细胞全能性是指已分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能，所以判断是否体现细胞全能性的依据是看其能否发育成完整个体，选项中只有A、D项符合。B项DNA的扩增和C项杂交瘤细胞的培养分别属于分子和细胞水平上的克隆，不能体现细胞全能性。
4． (2012·天津卷，1)下列有关干细胞的叙述，错误的是 (　　)
A．自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应
B．胚胎干细胞在体外培养能增殖但不能被诱导分化
C．组织的细胞更新包括细胞凋亡和干细胞增殖分化等过程
D．造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力，可用于治疗白血病
答案　B
解析　通过联想干细胞及其生命历程的基础知识解答本题。自体干细胞及其增殖分化产生的组织细胞对自身没有抗原性，自体移植时不会发生免疫排斥反应，A项正确；干细胞的增殖分化及细胞的凋亡都是组织的细胞更新过程，C项正确；骨髓造血干细胞具有分化成多种血细胞的能力，因此骨髓造血干细胞移植是目前治疗白血病的最有效方法，D项正确；胚胎干细胞是全能干细胞，理论上可以分化为所有类型的体细胞，在培养基中满足适宜的条件可以将其定向诱导分化成多种组织和器官，B项错误。
题组二　细胞的衰老、凋亡与癌变
5． (2012·山东卷，3)细胞衰老和凋亡对维持个体的正常生长发育及生命活动具有重要意义。下列叙述错误的是 (　　)
A．细胞普遍衰老会导致个体衰老
B．效应T细胞可诱导靶细胞发生凋亡
C．细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡
D．衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录
答案　C
解析　个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程，A项正确；被病原体感染的细胞(靶细胞)被效应T细胞清除属于细胞凋亡，B项正确；各种不利因素引起的细胞死亡是细胞坏死，细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，C项错误；衰老细胞的染色质固缩，DNA不易解旋，影响DNA复制和转录，D项正确。
6． (2012·课标全国卷，2)下列关于细胞癌变的叙述，错误的是 (　　)
A．癌细胞在条件适宜时可无限增殖
B．癌变前后，细胞的形态和结构有明显差别
C．病毒癌基因可整合到宿主基因组诱发癌变
D．原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖
答案　D
解析　细胞癌变是由原癌基因和抑癌基因突变引起的，其中抑癌基因能阻止细胞不正常的增殖，D项错误。癌细胞在适宜条件下可无限增殖，这是癌细胞的基本特征之一，A项正确。癌变前后，癌细胞的形态和结构发生显著变化，如癌细胞可由正常的形态变为球形，细胞膜表面的糖蛋白减少等，B项正确。诱发癌变的因素有物理因素、化学因素和生物因素，其中病毒癌基因整合到宿主细胞基因组中可诱发癌变，其属于生物因素，C项正确。
7． (2012·安徽卷，3)脊椎动物在胚胎发育中产生了过量的运动神经元，它们竞争肌细胞所分泌的神经生长因子，只有接受了足够量神经生长因子的神经元才能生存，并与靶细胞建立连接，其他的则发生凋亡。下列叙述正确的是 (　　)
A．脊椎动物细胞凋亡仅发生在胚胎发育时期
B．一个存活的神经元只与一个靶细胞建立连接
C．神经元凋亡是不受环境影响的细胞编程性死亡
D．神经元凋亡是由基因控制的、自动的细胞死亡
答案　D
解析　细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，又称为细胞编程性死亡，故D项正确；细胞凋亡是一种自然的生理过程，人在胚胎时期尾的消失，成熟生物体中细胞的自然更新，都是通过细胞凋亡完成的，故A项错误；神经元有多个突起，可与多个靶细胞建立连接，故B项错误；细胞凋亡由基因决定，还受环境影响，如被病原体感染的细胞的凋亡，故C项错误。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
细胞的分化及细胞的全能性 1、2、3、4、5、6
细胞衰老、凋亡与癌变 7、8、9、10、11、12、13、14
实验与探究 15
1． 下列关于细胞分裂和分化的叙述，正确的是 (　　)
A．植物器官的形成是细胞增殖的结果
B．癌细胞既能无限增殖，又能完成正常的细胞分化
C．机体不同组织细胞中，蛋白质的种类和数量不同
D．在任何条件下，细胞分化都是不可逆转的
答案　C
解析　植物器官的形成是细胞增殖和分化的结果；癌细胞能无限增殖，但不能完成正常的细胞分化；由于基因的选择性表达，机体不同组织细胞中，蛋白质的种类和数量不同；在适宜的条件下，高度分化的植物细胞经离体培养可重新获得分化能力。
2． 动物细胞中的一类基因是维持基本生命活动的，在各种细胞
中都处于活动状态。另一类基因是选择性表达的基因，如图
为B细胞，关于该细胞中三个基因的开闭状态，下列说法正
确的是 (　　)
A．其中有一个处于活动状态，即A抗体基因
B．其中有一个处于活动状态，即ATP合成酶基因
C．其中在Ⅰ号染色体上有两个处于活动状态
D．三个都处于活动状态
答案　B
解析　胰岛素基因和A抗体基因是特定细胞选择性表达的基因，ATP合成酶基因属于维持细胞生存的基因之一，在活细胞中都可表达，故题图中ATP合成酶基因在该细胞中是打开的。B细胞中的A抗体基因只能在受到特异性抗原刺激后才能表达。
3． 如图表示干细胞的三个发育途径，下列有关说法不正确的是 (　　)
A．由甲细胞形成的乙细胞仍然保持着分裂能力，所以乙细胞能无限增殖
B．若丁细胞是胰腺细胞，则结构⑦所起的作用是对蛋白质进行加工、分类和包装
C．一般情况下，甲、乙、丙、丁等细胞的细胞核中的DNA相同
D．甲细胞分化成丁细胞的根本原因是基因的选择性表达
答案　A
解析　由甲干细胞形成的乙干细胞虽然保持着分裂能力，但其分裂的次数是有限的，故A错误；⑦为高尔基体，其作用主要是对蛋白质进行加工、分类和包装，故B正确；由于甲、乙、丙、丁是由同一细胞通过有丝分裂形成的，其细胞核内的DNA相同，故C正确；细胞分化的根本原因是基因的选择性表达，故D正确。
4． 以下能说明细胞具有全能性的实验是 (　　)
A．胚胎干细胞形成神经细胞
B．用矮秆抗病小麦种子培育出小麦植株
C．给去核蛙卵植入体细胞核后又发育成正常的蝌蚪
D．将转入抗虫基因的棉花细胞培育成棉花植株
答案　D
解析　细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。A选项体现的是细胞分化。B选项是正常的有性生殖现象。C选项是动物克隆，只能体现细胞核的全能性。D选项转入了抗虫基因的棉花细胞发育成完整植株，体现了细胞的全能性。
5． 下列关于细胞增殖与分化的叙述，错误的是 (　　)
A．能增殖的细胞不一定能分化
B．正常情况下，细胞增殖和分化过程都会导致一些基因丢失
C．细胞增殖和分化过程中都有基因的表达
D．花药离体培养过程中既有细胞增殖也有细胞分化
答案　B
解析　能增殖的细胞不一定能分化，如精原细胞可以增殖但不能分化；正常情况下，细胞增殖和分化过程都不会丢失基因；细胞增殖和分化过程中都需要合成蛋白质，所以都会发生基因的表达；花药离体培养包括脱分化和再分化两个过程，脱分化中存在细胞增殖，再分化中既有细胞增殖也有细胞分化。
6． 干细胞的研究一直是科技热点之一。干细胞是指在个体发育过程中能自我复制，并在一定条件下能分化的原始细胞。下列有关造血干细胞的说法正确的是 (　　)
A．造血干细胞比受精卵分化程度低
B．造血干细胞分化出各类血细胞，表现了细胞的全能性
C．在生物体内，造血干细胞分化形成红细胞的过程是不可逆的
D．造血干细胞分化过程中遗传物质发生了改变
答案　C
解析　受精卵分化程度最低，全能性最高；造血干细胞分化出的各类血细胞没有发育成个体，因此不能说明其表现出了细胞的全能性；在生物体内，分化是不可逆的；造血干细胞分化形成血细胞的过程中，遗传物质没有发生改变。
7． 下列关于高等动物体内细胞的生命历程的叙述，不正确的是 (　　)
A．细胞的增殖包括物质准备和细胞分裂两个连续的过程
B．细胞的分化有利于提高生物体各种生理功能的效率
C．细胞在癌变的过程中发生了基因突变和基因重组
D．细胞的衰老与凋亡并不能说明动物个体已经衰老
答案　C
解析　细胞在癌变的过程中发生了基因突变。
8． 下列有关细胞癌变的叙述，错误的是 (　　)
A．某些病毒可能导致细胞发生癌变
B．癌变细胞黏着性降低，容易发生转移
C．癌变细胞有可能被人体免疫系统清除
D．癌变细胞的酶活性降低导致代谢减缓
答案　D
解析　致癌因子有物理致癌因子、化学致癌因子和病毒致癌因子；癌细胞的细胞膜表面的糖蛋白减少，细胞的黏着性降低，容易发生转移；癌变细胞可以被人体的免疫系统清除；癌变细胞的酶活性增强，代谢活跃。
9． 下列关于细胞的生命历程的说法，错误的是 (　　)
A．脑细胞因缺氧而死亡是细胞坏死
B．细胞代谢速率减慢是细胞衰老的主要特征之一
C．细胞的正常基因突变成原癌基因是细胞癌变的原因
D．老鼠在胚胎时期指间有蹼，出生后指间无蹼是细胞凋亡的结果
答案　C
解析　脑细胞因缺氧而死亡是细胞的不正常死亡，属于细胞坏死；细胞代谢速率减慢是细胞衰老的主要特征之一；细胞癌变是由原癌基因和抑癌基因在各种因素的影响下发生突变而引起的；细胞凋亡是生物体内一种自然的生理过程，是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，老鼠在胚胎时期指间有蹼，出生后指间无蹼是通过细胞凋亡完成的。
10．(2011·江苏卷，5)关于人体细胞分化、衰老、凋亡和癌变的叙述，正确的是 (　　)
A．细胞分化导致基因选择性表达，细胞种类增多
B．细胞衰老表现为酶活性降低，细胞核体积减小
C．细胞凋亡受基因控制，不利于个体生长发育
D．细胞癌变导致细胞黏着性降低，易分散转移
答案　D
解析　基因的选择性表达导致细胞分化，细胞种类增加，A项错误；衰老的细胞中大多数酶活性降低，细胞核体积增大，细胞的体积变小，B项错误；细胞凋亡是由基因控制的程序性死亡，是细胞的正常生命现象，对机体是有积极意义的，C项错误；因癌细胞膜表面的糖蛋白减少，细胞之间的黏着性降低，癌细胞容易分散转移，D项正确。
11．德国研究人员发现，癌变前的衰老肝细胞能通过由肿瘤抗原引起的免疫反应被清除。利用这一结果，对癌变前衰老细胞进行抗原特异性免疫监测，在癌症预防和治疗中起重要作用。下列有关叙述中，不正确的是 (　　)
A．衰老肝细胞细胞核的体积增大
B．癌变肝细胞形态结构发生显著变化
C．在免疫系统被抑制的患者体内，衰老肝细胞不会积累
D．这一研究成果可指导生产相应疫苗
答案　C
解析　衰老细胞的体积变小，而细胞核体积变大，A正确；癌细胞的特点：无限增殖，细胞结构发生改变，细胞膜上糖蛋白减少，导致其易扩散和转移，B正确；正常机体内衰老肝细胞的清除依赖于免疫系统，故免疫系统被抑制的患者体内衰老肝细胞会积累，C错误。
12．下列与细胞的生命历程相关的叙述，正确的是 (　　)
A．衰老细胞的体积和细胞核体积都缩小
B．青蛙发育过程中尾的消失属于细胞坏死现象
C．细胞的癌变常发生在细胞周期的间期，常与多个基因有关
D．造血干细胞分化成白细胞的过程是不可逆的，原因是遗传物质发生了改变
答案　C
解析　衰老细胞的体积缩小，细胞核的体积变大；青蛙发育过程中尾的消失属于细胞凋 亡；细胞的癌变与原癌基因和抑癌基因突变有关，基因突变常发生在细胞分裂的间期； 造血干细胞分化成白细胞的过程属于细胞分化，其遗传物质不变，只是基因进行选择性
表达。
13．演艺圈的女明星，有些为了保持年轻貌美，不惜重金到香港注射人体胎盘素。人体胎盘素的功效主要有：全面激活面部休眠的成体细胞，使之转化为功能细胞；加强全身皮肤纤维母细胞、胶原纤维与弹性纤维的新陈代谢，增加表皮与真皮层的厚度；全面促进新生角质层细胞的增殖与生长，加速死皮细胞的脱落，对各类衰老产生的色素沉着、面部各类色斑(遗传类色斑除外)有很强的淡化作用；迅速溶解衰老皮肤点状、片状色素堆积，使皮肤肤质细腻、色泽均匀、洁净无瑕。据此回答下列问题：
(1)衰老的细胞内水分________(填“增加”或“减少”)，那么所有生物的细胞内水分出现这种情况一定是衰老的细胞吗？________，为什么？__________________________
________________________________________________________________________。
(2)细胞衰老后细胞核________，核膜________。那么人体内所有细胞衰老都会出现这种情况吗？________，为什么？__________________________________________。
(3)现有衰老的肝细胞和新生的肝细胞，用______________(染色剂)能将染色质染色，染色深浅的比较，情况是____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)与题干中休眠细胞相比，功能细胞内的水分________、酶的活性________，进而细胞代谢________________。
(5)注射人体胎盘素以后，新生的角质层细胞的细胞周期将________(填“缩短”或“延长”)。
答案　(1)减少　不一定　种子成熟过程中水分减少，但细胞没有出现衰老　(2)变大　内折　不一定　因为人成熟的红细胞没有细胞核　(3)醋酸洋红或龙胆紫　衰老的肝细胞细胞核染色较深　(4)多　强　旺盛　(5)缩短
解析　细胞衰老的特点有细胞内的水分减少，多种酶的活性降低，细胞代谢速率减慢，细胞核变大，核膜内折，细胞膜通透性降低等。但是具有这些特点的细胞不一定是衰老的细胞，比如种子成熟过程中水分减少，但并未出现细胞衰老。另外，衰老的细胞也不一定都具备以上特点，比如哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，衰老时也就不存在细胞核变大和核膜内折的现象。
14．如图表示人体骨髓造血干细胞的生命历程。请据图回答下列问题：
(1)区分①细胞与植物细胞最主要的依据是____________，细胞②不能无限长大的原因有______________________、
________________________________________________________________________。
(2)c过程的实质是________________，请用箭头和文字简要表明该过程中遗传信息的流动途径：_________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)镰刀型细胞贫血症患者的红细胞形状发生改变的直接原因是_________________。
(4)若白细胞发生了癌变，根本原因是细胞中的______________________发生了突变，癌细胞无限增殖过程中直接参与a、b过程的无膜细胞器依次是_________________。
答案　(1)有无细胞壁　细胞核中DNA不会随细胞增大而增加　细胞表面积与体积的比例关系限制了细胞的长大
(2)基因的选择性表达　DNA转录,mRNA翻译,蛋白质　(3)血红蛋白分子中发生了氨基酸的替换　(4)原癌基因和抑癌基因　核糖体、中心体
解析　(1)区分动物细胞与植物细胞最主要的依据是有无细胞壁。细胞不能无限长大的原因有两个：细胞核中的DNA不会随细胞的增大而增加；细胞表面积和体积的比例限制了细胞的长大。(2)图中的c过程是细胞分化，细胞分化的实质是基因的选择性表达。在细胞分化的过程中存在遗传信息的转录和翻译，没有DNA的复制。(3)镰刀型细胞贫血症患者的红细胞的形状发生改变的直接原因是血红蛋白分子中发生了氨基酸的替换。(4)细胞癌变的根本原因是细胞中的原癌基因和抑癌基因发生了突变，在细胞增殖过程中直接参与a、b过程的无膜细胞器依次是核糖体、中心体。
15．癌细胞通常是由正常细胞的遗传物质(基因)发生改变后形成的。某生物兴趣小组的同学从资料上获知：二氯二乙胺能够阻止参与DNA复制的酶与DNA相互作用。他们推测：二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖，能作为一种癌症的化疗药物，并就此问题设计实验进行了探究。
实验材料：肝部长有肿瘤的小鼠，二氯二乙胺溶液，蒸馏水，生理盐水，含有全部营养物质的细胞培养液，显微镜，血细胞计数板，试管，吸管等。
(1)通常能够引起基因改变的因素可能有(填写序号)________________________。
A．紫外线　B．甘油　C．肝炎病毒　D．煤焦油及其衍生物苯　E．葡萄糖　F．尼古丁　G．丙酮酸　H．核辐射
(2)化疗时采用的烷化剂，如二氯二乙胺能够与DNA分子发生反应，从而阻止参与DNA复制的酶与DNA的相互作用。此类药品作用于癌细胞周期的________期。
(3)在进行实验探究时其中某位同学的实验操作如下：(请将实验内容补充完整)
①取洁净的培养皿一个，加入适量的培养液，从小鼠肝部切
取肿瘤组织，剪碎，并用胰蛋白酶处理，使其分散开来，置于培养皿中培养。
②取洁净的试管5支，加入等量的培养液，编号1、2、3、4、5，并在1～4号试管中加入等量的不同浓度的二氯二乙胺溶液。5号试管中加入________________。
③从培养皿中吸取等量的培养液置于1～5号试管中，振荡后，在冰箱中培养一段时间。
④从静置的5支试管中吸取适量的培养液置于____________________内，在显微镜下计数，记录数据。
⑤请你纠正上面这位同学操作上的两处错误：
a．________________________________________________________________________；
b．________________________________________________________________________。
(4)另一位同学按照正确的方法进行实验探究，得到的结果如下：
实验组别 1 2 3 4 5
二氯二乙胺浓度(mg/mL) 0.1 0.2 0.3 0.4 0
细胞数目(个/mL) 320 275 186 96 560
①在该实验中，遵循了实验设计的________原则和________________原则。
②根据实验结果，你能得出的结论是_______________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)A、C、D、F、H　(2)间　(3)②等量生理盐水
④血细胞计数板　⑤a.在“冰箱中”应改为在“适宜温度下”或“恒温箱中”　b．“从静置的5支试管中吸取适量的培养液”应改为“振荡摇匀后，从5支试管中吸取适量的培养液”
(4)①对照　单一变量　②二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖，且在一定范围内，随二氯二乙胺浓度的增大，抑制作用逐渐增强
解析　(1)能够引起基因改变的因素有化学致癌因子，如煤焦油及其衍生物苯、尼古丁等；物理致癌因子，如紫外线和核辐射；病毒致癌因子，如肝炎病毒。(2)由于烷化剂能够与DNA分子发生反应，从而阻止参与DNA复制的酶与DNA的相互作用，使DNA复制不能正常进行，DNA的复制发生在分裂间期。(3)分析题目可知，癌细胞的增殖应在“适宜温度下”或“恒温箱中”才可完成，试管静置时，其内的溶液会出现沉淀，吸取培养液时所得每毫升中细胞的数目不准确，因此应摇匀后再吸取。由表中数据可知，二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖，且抑制效果与浓度有关。(4)由题干可知，实验的自变量是二氯二乙胺，因变量是癌细胞的数量。实验设计应遵循对照原则和单一变量原则。
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1． 细胞分裂与细胞分化的区别与联系
细胞分裂 细胞分化
原因 ①细胞表面积和体积发展不平衡；②细胞核与细胞质发展不平衡；③增殖的需要 基因的选择性表达
结果 生成相同的细胞 生成不同的细胞
意义 ①促进多细胞个体形成，生长和发育的需要；②单细胞生物形成新个体的需要 ①组织、器官的形成；②组织、器官的修复
特性 ①局部性；②周期性 ①持久性；②不可逆性；③普遍性；④差异性
关系 ①细胞分裂是细胞分化的基础，细胞分裂产生了相同细胞的后代，细胞分化使相同细胞的后代发生了形态 、结构和生理功能上的差异。生物体内细胞并没有表现出全能性，而是分化成为不同的细胞、组织，这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果；②细胞分裂只是增加了细胞数量，细胞分化形成了具有特定形态、结构和功能的组织和器官，没有细胞的分化，多细胞生物不可能正常发育
2． 全能性表达需要的条件
(1)离体。生物体内的活细胞尽管具有全能性，但受基因选择性表达的调控，一般都要进行定向的、不可逆转的细胞分化，不能表现其全能性。(2)适宜的营养、适宜的环境条件、植物激素(生长素和细胞分裂素)。
3． 细胞的分化、衰老、凋亡、坏死和癌变的比较
实质 特点 结果与意义
细胞分化 基因的选择性表达 ①持久性；②普遍性；③不可逆性；④差异性 产生各种不同的组织、器官
细胞衰老 内因和外因共同作用的结果 ①酶活性降低，呼吸速率减慢；②细胞体积增大，线粒体减少；③核增大，核膜内折，染色质收缩、染色加深 ①生物体的绝大多数细胞都经历未分化→分化→衰老→死亡的过程；②细胞衰老是时刻都在发生的
细胞凋亡 由遗传机制决定的程序性调控 细胞膜内陷，细胞变圆，与周围细胞脱离 ①清除多余无用细胞；②清除完成使命的衰老细胞；③清除体内异常细胞
细胞坏死 受电、热、冷、机械等不利因素影响。不受基因控制 细胞膜破裂 伤害周围细胞，引发炎症
细胞癌变 物理、化学和病毒致癌因子影响下，原癌基因和抑癌基因的突变 ①恶性增殖的“不死细胞”；②形状显著改变的“变态细胞”；③黏着性降低的“扩散细胞” 癌细胞的出现并大量增殖
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第24讲　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、杂交育种与诱变育种
1． 杂交育种
(1)含义：将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起，再经过选择和培育，获得新品种的方法。
(2)育种原理：基因重组。
(3)方法：杂交→自交→选种→自交。
2． 诱变育种
(1)含义：利用物理因素或化学因素来处理生物，使生物发生基因突变。
(2)育种原理：基因突变。
[判一判]
1． 太空育种能按人的意愿定向产生优良性状 (　×　)
2． 杂交育种的范围只能在有性生殖的植物中 (　×　)
3． 诱变育种的优点之一是需大量处理实验材料 (　×　)
提示　此特点为缺点，不是优点。
4． 诱变育种时突变的个体中有害个体多于有利个体 (　√　)
5． 杂交育种和诱变育种都能产生前所未有的新基因，创造变异新类型 (　×　)
6． 杂合子品种的种子只能种一年，需要年年制种 (　√　)
二、基因工程
1． 基因工程的工具包括限制性核酸内切酶、DNA连接酶、运载体，其中两种工具酶作用的化学键都是磷酸二酯键。
2． 原理：基因重组。
3． 步骤：提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。
4． 应用：(1)育种，如抗虫棉；(2)药物研制，如胰岛素等；(3)环境保护，如超级细菌分解石油。
[解惑]　(1)基因工程操作水平——分子水平；操作环境——体外。
(2)操作工具有三种，但工具酶只有两种，另一种工具运载体的化学本质为DNA。
考点一　比较几种遗传育种
1． 比较下表中的遗传育种
方法 原理 常用方法 优点 缺点 代表实例
杂交育种 基因重组 杂交 操作简单，目标性强 育种年限长 矮秆抗病小麦
诱变育种 基因突变 辐射诱变、激光诱变等 提高突变率，加速育种进程 有利变异少，需大量处理实验材料 高产青霉菌株
多倍体育种 染色体变异 秋水仙素处理萌发的种子或幼苗 操作简单，且能在较短的时间内获得所需品种 所得品种发育迟缓，结实率低；在动物中无法开展 无子西瓜、八倍体小黑麦
单倍体育种 染色体变异 花药离体培养后，再用秋水仙素处理 明显缩短育种年限 技术复杂，需要与杂交育种配合 “京花1号”小麦
基因工程育种 基因重组 将一种生物特定的基因转移到另一种生物细胞中 能定向改造生物的遗传性状 有可能引发生态危机 转基因抗虫棉
2． 分析以下几种育种方法
(1)杂交育种是最简捷的方法，而单倍体育种是最快获得纯合子的方法，可缩短育种年限。
(2)让染色体加倍可以用秋水仙素等进行处理，也可采用细胞融合的方法，且此方法能在两个不同物种之间进行。
(3)原核生物不能进行减数分裂，所以不能运用杂交的方法进行育种，一般采用的方法是诱变育种。
易错警示　与杂交育种有关的4点注意
(1)杂交育种不一定需要连续自交。若选育显性优良纯种，则需要连续自交筛选直至性状不再发生分离；若选育隐性优良纯种，则只要在子二代出现该性状个体即可。
(2)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。
(3)杂交育种与杂种优势不同：①杂交育种是在杂交后代众多类型中选择符合育种目标的个体进一步培育，直到获得稳定遗传的具有优良性状的新品种；②杂种优势主要是利用杂种F1的优良性状，并不要求遗传上的稳定。
(4)杂交种与多倍体的比较：二者都可产生很多优良性状如茎秆粗壮、抗倒伏、产量提高、品质改良，但多倍体生长周期长，晚熟；而杂交种可早熟，故根据成熟期早晚可判定是多倍体还是杂交种。
1． 要将基因型为AaBB的植物，培育出以下基因型的品种：①AaBb；②AaBBC；③AAaaBBBB；④aB。则对应的育种方法依次是 (　　)
A．诱变育种、转基因技术、细胞融合、花药离体培养
B．杂交育种、花药离体培养、转基因技术、多倍体育种
C．花药离体培养、诱变育种、多倍体育种、转基因技术
D．多倍体育种、花药离体培养、诱变育种、转基因技术
答案　A
解析　用基因型为AaBB的植物要培育出AaBb的品种，可利用物理或化学方法处理材料，通过基因突变获得；要获得AaBBC的品种，由于本物种没有C基因，所以必须通过转基因技术；要获得AAaaBBBB的品种，可通过细胞融合；要获得aB的品种，可利用花药离体培养。
2． 假设A、b代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。现有AABB、aabb两个品种，为培育出优良品种AAbb，可采用的方法如图所示。请据图回答问题：
(1)由品种AABB、aabb经过①②③过程培育出新品种的育种方式称为____________，其原理是______________。用此育种方式一般从____________才能开始选育AAbb个体，是因为_____________________________________________________________。
(2)若经过过程②产生的子代总数为1 552株，则其中基因型为AAbb的植株在理论上有____________株。基因型为Aabb的植株经过过程③，子代中AAbb与aabb的数量比是____________。
(3)过程⑤常采用____________________________技术得到Ab个体。与过程①②③的育种方法相比，过程⑤⑥的优势是____________________________________________。
(4)过程⑦的育种方式是____________，与过程⑦比较，过程④的明显优势是________________________________________________________________________。
答案　(1)杂交育种　基因重组　F2　从F2开始出现AAbb个体(或从F2开始出现性状分离)
(2)97　1∶1　(3)花药离体培养　能明显缩短育种年限
(4)诱变育种　过程④产生的变异是定向的(或基因工程育种转入的基因是已知的，用基因工程手段产生的变异是定向的)
解析　根据孟德尔自由组合定律，F2中基因型为AAbb的植株占1/16，所以共97株。Aabb自交后代AAbb和aabb的比例为1∶1。⑤⑥过程是单倍体育种，包括了花药离体培养和秋水仙素诱导染色体加倍两个步骤，可以明显缩短育种年限。⑦属于诱变育种。过程④与⑦相比，其具有的明显优势是能定向地改造生物的遗传性状。
技法提炼
根据育种目的选择育种方式
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，其最简便的方法是自交。
3．若要快速获得纯种，可用单倍体育种方法。
4．若要提高营养物质含量，可用多倍体育种方法。
5．若要培育原先没有的性状，可用诱变育种。
6．若培育植物为营养繁殖，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。
考点二　基因工程育种
根据下面基因工程操作步骤图解，填写相关内容
易错警示　与基因工程有关的3点提示
(1)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。
(2)质粒是最常用的运载体，不要把质粒等同于运载体，除此之外，λ噬菌体的衍生物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。
(3)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。
3． 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
答案　C
解析　重组DNA技术所用的工具有三种，但其中工具酶是限制酶和DNA连接酶，运载体不是工具酶；限制酶具有专一性，每种限制酶只能识别特定的核苷酸序列；目的基因进入受体细胞不一定就能成功实现表达，需要通过检测来确定。
4． 通过DNA重组技术使原有基因得以改造而得到的动物称为转基因动物。运用这一技术可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，在该过程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是－G↓GATCC－，请据图回答：
(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？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(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，使合成的蛋白质成分发生一定的改变)
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是限制性核酸内切酶、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。
基因工程操作的归纳总结
1．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。
2．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。
3．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。
4．抗虫棉只能抗虫，不能抗病毒、细菌。
5．第一步和第二步需要限制酶，且要求用同一种，目的是产生相同的黏性末端。
6．第二步中有两种工具酶并用到了运载体，故是基因工程中最核心的一步。
7．对基因操作是否成功不但要在分子水平上鉴定还要在个体水平上鉴定。
8．目的基因指要表达的基因，标记基因指运载体上且用于鉴定筛选的基因。
9．目的基因表达的标志：通过转录、翻译产生相应的蛋白质。
题组一　有关遗传育种
1． (2012·天津卷，2)芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独立遗传的等位基因(H和h，G和g)控制菜籽的芥酸含量，下图是获得低芥酸油菜新品种(HHGG)的技术路线。已知油菜单个花药由花药壁(2n)及大量花药(n)等组分组成，这些组分的细胞都具有全能性。
据图分析，下列叙述错误的是 (　　)
A．①、②两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化
B．与④过程相比，③过程可能会产生二倍体再生植株
C．图中三种途径中，利用花粉培养筛选低芥酸植株(HHGG)的效率最高
D．F1减数分裂时，H基因所在染色体会与G基因所在染色体发生联会
答案　D
解析　①②过程均为植物组织培养中的脱分化，均需要利用植物激素来诱导，A项正确。两亲本杂交使H基因和G基因集中到一个生物个体中，可通过杂交育种的方法获得双显性性状个体，但要获得HHGG纯合子需要H_G_个体连续多年自交，育种效率不高；根据自由组合定律推知：F1产生的花粉有HG、Hg、hG、hg四种，花药离体培养获得的再生单倍体植株也是四种，使用秋水仙素处理后可根据性状直接筛选获得纯合的HHGG植株，其效率最高；F1花药离体培养所得的再生植株中，除HG、Hg、hG、hg四种单倍体植株外，还可能有花药壁细胞经组织培养获得的HhGg二倍体植株，因而其育种效率较花粉离体培养低，B、C两项正确。分析题干得出：H基因和G基因位于两对同源染色体上，减数分裂时非同源染色体不发生联会，D项错误。
2． (2012·浙江卷，32)玉米的抗病和不抗病(基因为A、a)、高秆和矮秆(基因为B、b)是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子(甲)，研究人员欲培育抗病高秆玉米，进行以下实验：
取适量的甲，用合适剂量的γ射线照射后种植，在后代中观察到白化苗4株、抗病矮秆1株(乙)和不抗病高秆1株(丙)。将乙与丙杂交，F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选取F1中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗，经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株(丁)。
另一实验表明，以甲和丁为亲本进行杂交，子一代均为抗病高秆。
请回答：
(1)对上述1株白化苗的研究发现，控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA，因此该基因不能正常__________，功能丧失，无法合成叶绿素，表明该白化苗的变异具有________的特点，该变异类型属于__________。
(2)上述培育抗病高秆玉米的实验运用了__________、单倍体育种和杂交育种技术，其中杂交育种技术依据的原理是__________。花药离体培养中，可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株，也可通过诱导分化成__________获得再生植株。
(3)从基因组成看，乙与丙植株杂交的F1中抗病高秆植株能产生__________种配子。
(4)请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F1的过程。
答案　(1)表达　有害性　基因突变　(2)诱变育种　基因重组　胚状体　(3)4　(4)如图
解析　(1)DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或替换而引起的基因结构的改变属于基因突变。由此可以判断，控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA属于基因突变，突变后的基因不能正常表达而影响细胞正常的生理功能。基因突变具有低频性、不定向性、多害少利性等特点。(2)取适量甲种子，用合适剂量的γ射线照射，属于诱变育种的方法；杂交育种的原理为基因重组；单倍体育种常采用花药离体培养技术，在该过程中，可通过诱导其脱分化形成愈伤组织，再分化出芽、根获得再生植株，也可以通过诱导分化成胚状体获得再生植株。(3)根据甲与丁杂交的结果可判断抗病对不抗病为显性、高秆对矮秆为显性。因为乙为抗病矮秆，其基因型为A_bb，丙为不抗病高秆，其基因型为aaB_，再根据乙与丙杂交的结果，可判断乙的基因型为Aabb，丙的基因型为aaBb。乙与丙杂交，F1中抗病高秆的基因型为AaBb，根据基因自由组合定律可知，它能产生AB、Ab、aB、ab四种数目相等的配子。(4)根据乙、丙的基因型，写出遗传图解如下：
题组二　基因工程
3． (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
答案　C
解析　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。
4． (2010·江苏卷，18)下列关于转基因植物的叙述，正确的是 (　　)
A．转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中
B．转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加
C．动物的生长激素基因转入植物后不能表达
D．如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题
答案　A
解析　转基因的抗虫植物在长期栽培过程中，会导致以该植物为食物来源的昆虫的抗性基因频率增加。动物和植物共用一套遗传密码，因此转入植物体内的动物生长激素基因也可能进行表达。转基因植物的外源基因来源于自然界，也可能存在食品安全、生物安全和环境安全等安全性问题。
题组三　与育种有关的实验设计
5． (2010·安徽卷，31Ⅰ)如图所示，科研小组用60Co照射棉花种子，诱变当代获得棕色(纤维颜色)新性状，诱变Ⅰ代获得低酚(棉酚含量)新性状。已知棉花的纤维颜色由一对基因(A、a)控制，棉酚含量由另一对基因(B、b)控制，两对基因独立遗传。
(1)两个新性状中，棕色是______性状，低酚是______性状。
(2)诱变当代中，棕色、高酚的棉花植株基因型是________，白色、高酚的棉花植株基因型是________。
(3)棕色棉抗虫能力强，低酚棉产量高。为获得抗虫高产棉花新品种，研究人员将诱变Ⅰ代中棕色、高酚植株自交，每株自交后代种植在一个单独的区域，从________________________的区域中得到纯合棕色、高酚植株。请你利用该纯合体作为一个亲本，再从诱变Ⅰ代中选择另一个亲本，设计一方案，尽快选育出抗虫高产(棕色、低酚)的纯合棉花新品种(用遗传图解和必要的文字表示)。
答案　(1)显性　隐性　(2)AaBB　aaBb
(3)不发生性状分离(或全为棕色棉，或没有出现白色棉)
解析　(1)因为诱变当代中的棕色、高酚性状个体自交发生性状分离，出现白色、高酚性状，故棕色为显性性状，白色为隐性性状；白色、高酚性状个体自交也发生性状分离，出现白色、低酚性状，故高酚为显性性状，低酚为隐性性状。(2)根据显隐性关系以及诱变Ⅰ代的性状表现，可以推断诱变当代中的棕色、高酚的棉花植株基因型为AaBB，而白色、高酚的棉花植株基因型为aaBb。(3)由题意知，纯合棕色、高酚植株的基因型是AABB，需要培育的类型是棕色、低酚植株，其基因型是AAbb，则另一个亲本的基因型是aabb，最快的育种方法是单倍体育种。即由以上两个亲本杂交得到F1，取F1的花粉进行花药离体培养得到单倍体幼苗，再用秋水仙素处理单倍体幼苗，从其后代中选出棕色、低酚性状的植株就是所要选育的新品种。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
育种方式 1、2、3、4、5、6、7、8、9
基因工程 10、11、12
育种方案的设计 13、14、15
1． 农业生产上常常需要进行作物育种，以保证正常的农业生产活动。下列有关作物育种方法的叙述，正确的是 (　　)
A．作物育种中最简捷的方法是杂交育种和单倍体育种
B．只有单倍体育种能明显缩短育种年限
C．采用克隆的方法培育作物品种能保持亲本的优良性状
D．体细胞中染色体组数为奇数的作物品种都是经花药培养得来的
答案　C
解析　杂交育种时间长、工作量大；单倍体育种与杂交育种相比，能明显缩短育种年限，但不是缩短育种年限的唯一方法；克隆是无性生殖，能保持亲本的优良性状；三倍体无子西瓜的体细胞中染色体组数为奇数，但其并不是经花药培养得来的。
2． 小麦高秆(A)对矮秆(a)为显性，抗病(B)对易感病(b)为显性，如图表示培育矮秆抗病品种的几种途径，下列相关说法正确的是
(　　)
A．过程①的原理是基因突变，最大的优点是育种周期短
B．过程⑥使用的试剂是秋水仙素，在有丝分裂间期发挥作用
C．过程⑤为单倍体育种，可明显缩短育种年限
D．④过程产生的子代中纯合子所占比例是2/3
答案　D
解析　过程①为诱变育种，最大的优点是变异频率高，可在较短的时间内获得更多的优良变异类型；秋水仙素作用于有丝分裂前期；过程②⑤⑥结合起来称为单倍体育种；③过程产生的基因型为aaB__的个体中含有1/3aaBB和2/3aaBb，自交后代纯合子所占的比例为1/3×1＋2/3×1/2＝2/3。
3． 下列关于育种方法的叙述，正确的是 (　　)
A．用杂交的方法进行育种，往往从F1自交后代中可筛选出符合人类需要的优良品种
B．用辐射的方法进行诱变育种，诱变后的植株一定比诱变前的植株具备更多优良性状
C．用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，所育的新品种自交后代中约有1/4为纯合子
D．用基因型为DdTt的植株进行多倍体育种，所育的新品种和原品种杂交一定能产生可育后代
答案　A
解析　诱变育种的生物学原理为基因突变，基因突变具有多害少利和不定向的特点，故诱变后的植株不一定比诱变前的植株具备更多优良性状，故B错误。用基因型为DdTt的植株进行单倍体育种，产生的新品种全为纯合子，其自交后代也全为纯合子，故C错误。二倍体植株染色体加倍后成为四倍体植株，四倍体植株和原二倍体植株杂交得到的三倍体植株是高度不育的，故D错误。
4． 将某种植物的①②两个植株杂交，得到③，对③的处理如图所示。下列分析不正确的是
(　　)
A．由③到④的育种过程依据的原理是基因突变
B．通过⑤⑥植株杂交得到的⑧植株属于新物种
C．若③的基因型为AaBbdd，则⑩植株中能稳定遗传的个体占总数的1/4
D．由⑦到⑨的过程中会发生突变和重组，可为生物进化提供原材料
答案　D
解析　由⑦到⑨的过程是通过有丝分裂来实现的，而基因重组发生在减数分裂过程中，故D错误。
5． 下图中甲、乙表示水稻的两个品种，A、a和B、b分别表示位于两对同源染色体上的两对等位基因，①～⑦表示培育水稻新品种的过程，下列叙述不正确的是 (　　)
A．①→②过程简便，但育种周期长
B．②和⑥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和⑦过程的育种原理不相同
答案　B
解析　①→②过程为杂交育种，育种年限比较长；②过程发生了基因重组，基因重组发生在减数第一次分裂过程中，⑥过程需要用秋水仙素处理幼苗，秋水仙素作用于细胞分裂前期；③过程为花药离体培养；⑤过程的原理为基因突变，⑦过程的原理为基因重组。
6． 在实验田中偶然出现了一株抗旱、抗盐的玉米，设想利用该植株培育能稳定遗传的抗旱、抗盐水稻品种，用到的育种方法和技术应有 (　　)
①诱变育种　②单倍体育种　③转基因技术　④组织培养技术
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
答案　B
解析　题干中强调玉米植株中出现了抗性基因，要使水稻植株中含有该抗性基因，必须利用转基因技术，将抗性基因转入后进行组织培养，获得杂合子植株，还需要对其进行单倍体育种才能获得能稳定遗传的抗性水稻品种。
7． 下列有关育种的叙述中，错误的是 (　　)
A．用于大田生产的优良品种不一定是纯合子
B．通过植物组织培养技术培育脱毒苗，筛选培育抗病毒新品种
C．诱变育种可提高突变频率，加速新基因的产生，从而加速育种进程
D．三倍体无子西瓜需年年制种，可利用植物组织培养快速繁殖
答案　B
解析　通过植物组织培养技术培育的脱毒苗没有病毒，但不一定能抗病毒。
8． 某农科所通过如图所示的两种育种方法培育成了高品质的糯小麦。下列有关叙述正确的是 (　　)
A．a、b两过程应用的遗传学原理分别是染色体变异和基因重组
B．b过程需要通过杂交来提高纯合率
C．a过程需要使用秋水仙素，其只能作用于萌发的种子
D．a过程提高了突变率，从而明显缩短了育种年限
答案　A
解析　a过程属于单倍体育种，原理为染色体变异；由于通过花药离体培养只能获得幼苗，故秋水仙素只能作用于幼苗；单倍体幼苗经秋水仙素处理后均为纯合子，因而可明显缩短育种年限。b过程属于杂交育种，原理为基因重组，由YyRr获得yyRR需要通过连续自交提高纯合率。
9． 如图所示某种二倍体农作物不同的育种方法，据图判断下列有关叙述正确的是
(　　)
A．通过③④⑤途径培育新品种的过程中，E幼苗和F植株的染色体数目相同
B．若A、B两品种的基因型分别是AABBdd、aabbdd，则D植株中不能稳定遗传的个体占总数的3/4
C．⑤过程中也可用秋水仙素处理E萌发的种子来获得F植株
D．④过程中使用的花药可以从A、B、C三个品种植株上采集
答案　B
解析　③④⑤过程为单倍体育种过程，主要包括花药离体培养获得单倍体幼苗和用秋水仙素处理幼苗获得正常植株，因此经过⑤过程形成的F植株的染色体数目是E幼苗的2倍，故A错误；A、B两品种的基因型分别是AABBdd、aabbdd，可得C的基因型为AaBbdd，其后代中不能稳定遗传的比例为1－1/2×1/2×1＝3/4，故B正确；E幼苗是由二倍体的花药发育成的，是高度不育的，不能形成种子，故C错误；④过程中使用的花药只能在C植株上采集才能获得新品种，故D错误。
10．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解，正确的是 (　　)
A．其化学本质都是蛋白质
B．DNA连接酶可以恢复DNA分子中的氢键
C．它们不能被反复使用
D．在基因工程操作中可以用DNA聚合酶代替DNA连接酶
答案　A
解析　限制酶与DNA连接酶的化学本质都是蛋白质；DNA连接酶连接的是两个DNA片段间相邻两个脱氧核苷酸间的磷酸二酯键；酶在化学反应前后其数量、性质、功能均不发生改变，因此可以反复利用；DNA聚合酶是在细胞内DNA分子复制时发挥作用的，不能替代DNA连接酶。
11．下列关于基因工程及转基因食品的安全性的叙述，正确的是 (　　)
A．基因工程经常以抗生素抗性基因作为目的基因
B．通过转基因技术可获得抗虫粮食作物，从而增加粮食产量，减少农药使用
C．通常用一种限制性核酸内切酶处理含目的基因的DNA，用另一种限制性核酸内切酶处理运载体DNA
D．若转入甘蔗中的外源基因来源于自然界，则生产出来的甘蔗不存在安全性问题
答案　B
解析　基因工程常以抗生素抗性基因作为标记基因；在基因工程的实验操作中一定要注意用同一种限制性核酸内切酶来处理含目的基因的DNA和运载体DNA，使它们产生相同的黏性末端；若转基因甘蔗中的外源基因来源于自然界，则仍可能存在食品安全、环境安全等安全性问题。
12．下图表示一项重要生物技术的关键步骤，X是获得外源基因并能够表达的细胞。下列有关说法不正确的是 (　　)
A．X是能合成胰岛素的细菌细胞
B．质粒具有多个标记基因和多个限制酶切点
C．基因与运载体的重组只需要DNA连接酶
D．该细菌的性状被定向改造
答案　C
解析　根据图示，重组质粒导入的是细菌细胞，所以X是能合成胰岛素的细菌细胞。质粒作为运载体需要有多个限制酶切点以便转运多种目的基因，同时具有标记基因以便于检测目的基因是否导入到受体细胞内。基因与运载体的重组需要限制酶和DNA连接酶。基因工程的特点是能够定向改造生物的遗传性状。
13．已知水稻的高秆(A)对矮秆(a)为显性，抗病(B)对感病(b)为显性，有芒(D)对无芒(d)为显性，三对相对性状独立遗传。请回答下列问题。
(1)现有三个纯系水稻品种：①矮秆感病有芒、②高秆感病有芒、③高秆抗病无芒。要在最短时间内获得矮秆抗病无芒纯系新品种，请写出育种过程。
第一步：_______________________________________________________________。
第二步：_______________________________________________________________。
第三步：_______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)为获得矮秆无芒的新品种，科研人员设计了育种方案，如图所示。根据预期，F1植株所结种子分株保存，播种后长出的植株应既有高秆，又有矮秆。但研究人员发现有一株植株所结的种子播种后长出的植株全部表现为矮秆，并据此推断F1中有纯合矮秆植株。通过分析认为，F1中纯合矮秆植株出现的原因可能有两种：一是母本去雄不彻底，母本自交；二是父本在减数分裂形成花粉时，一个高秆基因发生了基因突变。要确定是哪一种原因，可以通过分析F2矮秆植株上所结种子的表现情况来进行判断。
①如果所结种子的表现型为____________，则原因是母本去雄不彻底，发生了自交。
②如果所结种子的表现型为____________，则原因是父本在减数分裂形成花粉时，一个高秆基因发生了基因突变。
答案　(1)第一步：选择①和③杂交得到F1　第二步：取F1的花药进行离体培养，获得单倍体幼苗　第三步：用秋水仙素处理单倍体幼苗，然后选育矮秆抗病无芒的纯系新品种
(2)①全为有芒　②有芒和无芒
解析　(1)根据育种要求，需通过杂交将矮秆、抗病、无芒基因集中在同一生物体中，因此选择①和③杂交，F1的基因型为AaBbDd，然后通过单倍体育种方法获得纯合矮秆抗病无芒纯合子。(2)采用逆推法，母本的基因型为aaDD，父本的基因型为AAdd，二者杂交形成F1，①若母本去雄不彻底，母本发生自交，则F1中还有基因型为aaDD的个体，该植株自交后代全为矮秆有芒，因此，若F2矮秆植株上所结种子全为有芒，则可推测是母本去雄不彻底；②若父本减数分裂形成花粉时发生基因突变，则父本的基因型为Aadd，和母本杂交，F1的基因型为aaDd和AaDd，F1自交，后代中既有有芒，也有无芒。
14．下图为水稻的几种不同育种方法示意图，据图回答下列问题：
(1)B过程常用的方法是____________，用到秋水仙素的过程有____________(用图中字母表示)。
(2)打破物种界限的育种方法是____________(用图中的字母表示)，该方法所运用的原理是_____________________________________________________________________。
(3)假设你想培育一个稳定遗传的水稻品种，它的性状都是由隐性基因控制的，最简单的育种方法是______________；如果都是由显性基因控制的，为缩短育种时间常采用的方法是____________(用图中的字母表示)。
(4)现有三个水稻品种，①的基因型为aaBBDD，②的基因型为AAbbDD，③的基因型为AABBdd，三对等位基因分别位于三对同源染色体上。现运用杂交育种方法，利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株：____________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(用文字简要描述获得过程即可)。
答案　(1)花药离体培养　C、F
(2)E　基因重组　(3)AD　ABC
(4)①与②杂交得到杂交一代，杂交一代与③杂交得到杂交二代，杂交二代自交，得到基因型为aabbdd的种子，该种子可长成基因型为aabbdd的植株
解析　图中A过程代表杂交，D过程代表自交，B过程代表花药离体培养，C和F过程代表用秋水仙素处理使染色体加倍，E过程代表基因工程，其中基因工程可以在任何生物之间进行，该技术的原理为基因重组。如果选育的性状都是隐性性状，最简单的方法是杂交育种，即A→D过程，因为表现出隐性性状的个体为纯合子，可稳定遗传；如果选育的性状都是显性性状，杂交育种年限比较长，可明显缩短育种年限的育种方法是单倍体育种，即A→B→C过程。(4)中三个水稻品种的基因型均为“双显＋一隐”的组合方式，要利用杂交育种方法培育基因型为aabbdd的品种，可选择任意两个品种作亲本杂交得到杂交一代，然后杂交一代与剩下的一个品种杂交得到杂交二代，杂交二代自交即可得到基因型为aabbdd的种子，由基因型为aabbdd的种子长成的植株即为符合要求的植株。
15．回答下列有关遗传和变异以及育种的问题。
(1)设小麦的高产与低产受一对等位基因控制，基因型为AA的小麦为高产，基因型为Aa的小麦为中产，基因型为aa的小麦为低产。抗锈病与不抗锈病受另一对等位基因(用B、b表示)控制，只要有一个B基因，小麦就表现为抗病。这两对等位基因的遗传遵循自由组合定律。现有高产不抗锈病与低产抗锈病两个纯种品系杂交产生F1，F1自交得F2。
①F2的表现型有________种，其中高产抗锈病个体的基因型为____________，占F2的比例为________。
②选出F2的高产抗锈病个体之后，对高产性状________(填“需要”或“不需要”)继续选育，原因是______________________________________________________________。
(2)农业生产上使用的玉米都是杂交种，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。现有长果穗(A)白粒(b)和短果穗(a)黄粒(B)的两个玉米杂合品种，为了达到长期培育长果穗黄粒(AaBb)玉米杂交种的目的(即每年都可培育出AaBb的种子)，请你用单倍体育种及其他相关育种方法，设计育种方案。
①单倍体育种依据的原理是_______________________________________________。
②原始亲本的基因型是___________________________________________________。
③为保证每年都能得到AaBb的种子，则每年必须留下的纯合子的基因型为________________________________________________________________________。
④写出你的育种方案(用遗传图解表示，并要求给出适当的文字说明)。
答案　(1)①6　AABB、AABb　3/16　②不需要　表现为高产性状的个体都为AA，可以稳定遗传　(2)①染色体变异　②Aabb、aaBb　③aaBB、AAbb　④如图
解析　(1)纯种的高产不抗锈病(AAbb)与低产抗锈病(aaBB)杂交产生F1(AaBb)，F1自交得F2，其中Aa×Aa的后代有3种表现型，Bb×Bb的后代有2种表现型，故F2的表现型有3×2＝6(种)。在F2中AABB占1/16，AABb占2/16，因此高产抗锈病个体在F2中占3/16。(2)单倍体育种常用的方法为花药离体培养和秋水仙素诱导，依据的原理为染色体变异。由题干中“现有长果穗(A)白粒(b)和短果穗(a)黄粒(B)的两个玉米杂合品种”可知，原始亲本的基因型是Aabb、aaBb。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第2讲　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.实验：检测生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质。
一、组成细胞的元素和化合物
[判一判]
1．生物界和非生物界在元素组成的种类和含量上都相同 (　×　)
2．Ca、Mg、Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等是组成细胞的微量元素 (　×　)
3．微量元素因含量少，所以对生命活动影响不大 (　×　)
4．组成人体细胞的主要元素是O、C、H、N、P、S (　√　)
5．组成细胞的元素以化合物的形式存在 (　×　)
6．占细胞鲜重最多的化合物是水，占细胞干重最多的化合物是蛋白质 (　√　)
[巧记]　(1)记忆微量元素可利用口诀：铁 锰 碰 新 木 桶(Fe、Mn、B、Zn、Mo、Cu)。(谐音记忆法)
(2)记忆大量元素：C、H、O三种以H2O、CO2化合物形式吸收；N、P、K三大肥料元素；Mg、Ca、S——美好的东西应该留住。
[解惑]　碳是最基本元素不是因为干重含量最多，而是因为碳易构成基本骨架，是大分子物质形成的基础。
二、生物组织中糖类、脂肪和蛋白质检测的原理
[连一连]
[巧记]　苏丹Ⅲ遇脂肪，颜色变化为橘黄；砖红色沉淀何时显？斐林试剂把糖验；蛋白质类双缩脲，紫色络合无处藏。
三、细胞中的无机物
1．细胞中水的存在形式及功能
(1)水在细胞中的存在形式有自由水和结合水两种。
(2)细胞中水的功能
①结合水是细胞结构的重要组成成分。
②自由水是细胞内的良好溶剂，参与许多生物化学反应，为细胞生存提供液体环境，运送营养物质和代谢废物等。
2．细胞中的无机盐
(1)在细胞中的存在形式：主要是离子。
(2)生理作用
①细胞的组成成分，如Mg2＋参与叶绿素合成；Fe2＋参与血红蛋白合成。
②维持生命活动。
[解惑]　种子晒干时减少的是自由水，细胞仍能保持活性；加热或炒熟失去的主要是结合水，种子死亡不萌发。
考点一　分析组成细胞的化学元素
1．完善细胞中的元素分类
2．元素与化合物的含量排序
(1)在组成细胞的元素中，占鲜重百分比前四位的依次是O>C>H>N；占干重百分比 前四位的依次是C>O>N>H。
(2)在组成细胞的化合物中，占鲜重百分比前四位的依次是水>蛋白质>脂质>糖类。但在干重百分比中，蛋白质最多。
3．生物界与非生物界的统一性和差异性分析
易错警示　组成细胞化学元素的2个误区
(1)误以为生物体内大量元素重要，微量元素不重要
大量元素、微量元素是根据元素的含量划分的。无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命活动都起着非常重要的作用。
(2)误以为细胞内含量最多的元素是C
细胞内含量最多的元素是O而不是C，组成细胞干重最多的元素是C。
1．(2012·江苏卷，1)下列关于细胞中化学元素的叙述，正确的是 (　　)
A．细胞中一种元素的作用能被其他元素替代
B．细胞中的脱氧核苷酸和脂肪酸都不含有氮元素
C．主动运输机制有助于维持细胞内元素组成的相对稳定
D．细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要
答案　C
解析　细胞中不同元素的功能不尽相同，不能相互替代，如Mg参与叶绿素的构成、I参与构成甲状腺激素、Fe参与构成血红蛋白等，A项错误；脱氧核苷酸的组成元素是C、H、O、N、P，脂肪酸的组成元素是C、H、O，故脱氧核苷酸中含有氮元素，B项错误；主动运输能主动选择吸收细胞需要的营养物质，排出代谢废物和对细胞有害的物质，所以有助于维持细胞内元素组成的相对稳定，C项正确；微量元素含量虽少，但对于细胞的生命活动却是必不可少的，D项错误。
2．以下是生物体内四种有机物的组成与功能关系图，有关叙述错误的是 (　　)
A．小麦种子中，物质A是葡萄糖，物质E是淀粉
B．相同质量的E和F彻底氧化分解，释放能量较多的是F
C．物质C的种类约有20种，基本组成元素是C、H、O、N
D．SARS病毒的物质H彻底水解后，产物是CO2和H2O
答案　D
解析　糖类是主要的能源物质，小麦种子中的主要糖类是淀粉，其基本单位是葡萄糖。生物体内主要的储能物质是脂肪(F)，与糖类相比，相同质量情况下，氧化分解后可释放出更多的能量。G是蛋白质，其基本单位是氨基酸，约有20种，基本组成元素是C、H、O、N。SARS病毒的遗传物质是RNA，其彻底水解后的产物是核糖、碱基和磷酸。
1．元素的组成分析及应用
(1)据特征元素推测化合物的种类：
(2)利用同位素示踪法通过标记特殊物质中的标志性元素，研究该物质在生物体内的合成运输等生理作用。
(3)从化合物的元素组成分析代谢产物：糖类、脂质和蛋白质都含有C、H、O，故其代谢产物都有CO2和H2O；蛋白质中还有N，其代谢产物中还含有尿素。
(4)从化合物的元素含量上分析氧化分解释放能量的多少：脂肪的含氢量多于糖类，因此等质量的脂肪彻底氧化分解时所消耗的O2比糖类多，释放的能量也多于糖类。
2．生物界具有统一性的拓展理解
(1)从化学元素角度分析：组成生物体的化学元素种类大体相同。
(2)从分子水平角度分析：①所有生物DNA分子的空间结构(规则的双螺旋结构)和化学组成(四种脱氧核苷酸)相同；②所有生物共用一套遗传密码子；③蛋白质的基本单位——氨基酸的种类基本相同。
(3)从结构角度分析：除病毒外，生物体都是由细胞组成的。
(4)从能量角度分析：生物体都是以ATP作为能量“通货”的。
考点二　聚焦生物体内的水和无机盐
1．完善生物体内水的综合关系图
思考　上述关系图中产生水的过程①②③⑤⑥发生的场所分别是叶绿体基质、线粒体内膜、细胞质基质和线粒体、核糖体、主要是细胞核；利用水的过程①②⑤发生场所分别是叶绿体基粒、线粒体基质、消化道。
2．生物体内无机盐生理功能的实验验证
(1)对照组
植物＋完全培养液―→正常生长
易错警示　与水的存在形式有关的3个易错点
(1)细胞内自由水/结合水比例升高，则代谢旺盛；反之代谢缓慢。
(2)秋冬季节，蒸腾作用弱，吸水减少，结合水含量相对升高，有利于植物抗寒性提高。
(3)升高或降低温度时，结合水与自由水可以相互转化，以增强细胞的抗逆性。升高温度时，自由水增多；反之，结合水增多。
3．植物在冬季来临过程中，随着气温的逐渐降低，体内发生了一系列适应低温的生理生化变化，抗寒能力逐渐增强。下图为冬小麦在不同时期含水量和呼吸速率变化关系图。请据图判断下列叙述不正确的是 (　　)
A．气温下降导致蒸腾作用减弱是植物含水量变化的主要原因
B．植物抗寒性增强与结合水含量相对增多有关
C．植物抗寒性的变化与细胞呼吸无关
D．冬季植物对无机盐的吸收也会明显减少
答案　C
解析　温度降低，植物的代谢速率随之降低，产生的各种化合物减少，导致细胞液浓度降低而使细胞吸收的水分减少。结合水比值升高时，植物抗逆性增强。由图中可看出，随冬季来临，植物体内自由水含量下降，结合水含量上升。温度降低，细胞呼吸减弱，消耗的有机物减少，可溶性糖含量相对增加，从而使细胞液浓度增大，不易结冰。植物对无机盐的吸收是主动运输，主动运输需要消耗细胞呼吸产生的能量，由图中曲线可知，冬季气温下降，细胞呼吸减弱，产生的ATP减少，影响植物对无机盐的吸收。
4．关于水在人体内的生理作用，下列叙述正确的是 (　　)
A．膝跳反射的兴奋传导离不开水
B．基因表达中的翻译过程没有水生成
C．用于留种的晒干种子中不含自由水
D．结合水的比例越高，人体细胞的代谢活动越旺盛
答案　A
解析　任何生命活动都离不开水，膝跳反射是一种反射活动，这个过程离不开水的参与。基因表达中的翻译过程也就是蛋白质的合成过程，即脱水缩合过程，有水的生成。用于留种的晒干种子中虽然失去了大部分的自由水，但是仍然含有少量的自由水。自由水的比例越高，人体细胞的代谢活动越旺盛。
坐标曲线题解答案例分析
以上面第3题为例：(1)仔细读题：识图明确题干及图中曲线所提供的信息。
(2)提取有效信息：冬季气温下降→植物含水量下降，自由水含量下降，结合水含量 上升→植物细胞呼吸速率下降。
(3)联系所学水分相对含量与植物细胞代谢强度及抗逆性的关系分析每一小题涉及的问题，归纳作答。
实验二　聚焦生物组织中特定有机物的检测
1．完善实验原理及步骤
2．斐林试剂和双缩脲试剂的比较
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即可使用，且现配现用 使用时先加A液再加B液
实质 新配制的Cu(OH)2反应 碱性条件下的Cu2＋
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
易错警示　有关物质鉴定实验的3点提示
(1)在物质鉴定实验中应注意选择无色或颜色浅的材料，这样可以避免材料本身的颜色掩盖反应结果，如鉴定还原糖一般不用有色的叶片，鉴定蛋白质一般不用血红蛋白等。
(2)物质鉴定实验一般不设立对照实验，若需设立对照实验，对照组应加入成分已知的物质，如验证唾液淀粉酶是蛋白质，对照组可加入稀释的鸡蛋清。
(3)易写错别字提示：“斐林试剂”中的“斐”不可错写成“非”；双缩脲试剂中的“脲”不可错写成“尿”。
5．(2012·广东卷，3)分析下表，可推测 (　　)
溶液 双缩脲试剂 碘液 斐林试剂
甲 ＋ － －
乙 － ＋＋ －
甲、乙混合 ＋ ＋ ＋
注：“＋”显色；“＋＋”显色更深；“－”不显色。
A．甲溶液含有淀粉 B．乙溶液含有还原糖
C．混合溶液不含淀粉 D．混合溶液含有淀粉酶
答案　D
解析　双缩脲试剂、碘液、斐林试剂分别用于检测蛋白质、淀粉和还原糖。根据实验结果可知：甲溶液中含有蛋白质，不含淀粉，A项错误；乙溶液中含有淀粉，不含还原糖，B项错误；混合溶液遇碘呈蓝色，说明混合溶液中含有淀粉，C项错误；甲、乙混合后淀粉含量减少并产生了还原糖，说明甲溶液中的淀粉酶将淀粉部分水解产生了还原糖，D项正确。
6．用碘液、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂测得甲、乙、丙三种植物的干种子中三大类有机物的颜色反应如下表，其中“＋”的数量代表颜色反应深浅程度，下列有关说法不正确的是 (　　)
　 试剂种类 碘液 苏丹Ⅲ染液 双缩脲试剂
甲 ＋＋＋＋ ＋＋ ＋
乙 ＋＋ ＋＋＋＋ ＋＋
丙 ＋ ＋＋ ＋＋＋＋
A.乙种子中主要含蛋白质
B．碘液、苏丹Ⅲ染液和双缩脲试剂与相应的物质发生的颜色反应分别是蓝色、橘黄色和紫色
C．在观察颜色时有可能用到光学显微镜
D．这三种试剂的使用均不需要水浴加热
答案　A
解析　碘液用于检验淀粉的存在，其颜色反应为蓝色；苏丹Ⅲ染液用于检验脂肪的
存在，其颜色反应为橘黄色；双缩脲试剂用于检验蛋白质的存在，其颜色反应为紫
色。分析表格可知，甲种子中主要含淀粉，乙种子中主要含脂肪，丙种子中主要含
蛋白质。在脂肪的切片法鉴定实验中需要用光学显微镜进行观察。
物质鉴定实验中重要操作归纳
1．加热。只有鉴定还原糖时，需要在50～65 ℃温水浴中加热才能出现砖红色沉淀，其余两个实验不需加热。
2．用量。鉴定蛋白质时，如待测组织样液为2 mL，则A液为1 mL，B液为4滴。注意B液用量不能过量，否则会与A液产生蓝色Cu(OH)2沉淀，干扰实验的紫色现象。
3．显微镜。脂肪鉴定时可用显微镜，如要观察橘黄色脂肪颗粒，则一定要在显微镜下
观察。
题组一　组成细胞的元素和无机物
1．(2012·海南卷，7)关于植物细胞中元素的叙述，错误的是 (　　)
A．番茄和水稻根系吸收Si元素的量相等
B．细胞中含量最多的四种元素是C、O、H和N
C．植物根系通过主动运输吸收无机离子需要ATP
D．与豆科植物共生的根瘤菌可为豆科植物生长提供N元素
答案　A
解析　C、H、O、N四种元素是组成细胞的基本元素，含量最多。番茄和水稻根细胞运输Si的载体数量不同，所以吸收Si元素的量也不相等。植物根吸收无机离子是主动运输，需消耗ATP。与豆科植物共生的根瘤菌可固氮，可为自身和豆科植物提供N元素。
2．(2011·上海卷，13)生长在含盐量高、干旱土壤中的盐生植物，通过在液泡中贮存大量的Na＋而促进细胞吸收水分，该现象说明液泡内Na＋参与 (　　)
A．调节渗透压 B．组成体内化合物
C．维持正常pH D．提供能量
答案　A
解析　液泡内的各种矿质离子等能够参与调节细胞液的渗透压，盐生植物液泡中贮存大量的Na＋，增大了细胞液的渗透压，使细胞吸水能力增强。
3．(2010·上海卷，9)下列选项中，含有相同元素的一组化合物是 (　　)
A．纤维素和尿素 B．脂肪酸和磷脂
C．腺苷三磷酸和核糖核酸 D．胆固醇和血红蛋白
答案　C
解析　腺苷三磷酸和核糖核酸的组成元素均为C、H、O、N、P；纤维素含C、H、O，不含N；脂肪酸含C、H、O，不含P；血红蛋白含Fe2＋而胆固醇不含Fe2＋。
题组二　生物组织中有机物的鉴定
4．(2012·江苏卷，19)下表中有关人体细胞化合物的各项内容，正确的是 (　　)
编号 化合物 实验检测 组成单位 主要功能
检测试剂 颜色反应
① 脂肪 苏丹Ⅲ染液 橘黄色 脂肪酸 储存能量
② 糖原 斐林试剂 砖红色 葡萄糖 提供能量
③ 蛋白质 双缩脲试剂 紫色 氨基酸 承担生命活动
④ 核酸 甲基绿染液 绿色 核苷酸 携带遗传信息
A.① B．② C．③ D．④
答案　C
解析　列表中编号①所述内容中脂肪的组成单位是甘油和脂肪酸，故A不正确；②所述内容中糖原是非还原糖，不能用斐林试剂鉴定，故B不正确；③中各项内容均正确；④所述内容中核酸分为DNA和RNA，甲基绿染液只能用来鉴定DNA，故D不正确。
5．(经典高考题)为进一步确定来源不同的A、B、C、D、E五种物质(或结构)的具体类型，进行了下列实验，实验现象与结果如下表：
①各种物质(或结构)的性质、染色反应的结果，见下表：
A B C D E
来源 猪血 马肝 蛙表皮 棉花 霉菌
水溶性 ＋ － ＋ － ＋
灰分 ＋ － ＋ － －
染色反应 甲基绿溶液 － － ＋ － －
斐林试剂 － － － － －
苏丹Ⅲ溶液 － ＋ － － －
双缩脲试剂 ＋ － ＋ － ＋
碘液 － － － － －
注：“＋”表示有(溶解)；“－”表示无(不溶解)；灰分指物质充分燃烧后剩下的部分。
②A为红色，检测A的灰分后发现其中含有Fe元素。
③将适量的E溶液加入盛有D的试管中，混合一段时间后，混合液能与斐林试剂发生作用，生成砖红色沉淀。
根据以上实验现象和结果，推断出：
A．______________；B.______________；C.______________；
D．________________；E.________________。
答案　血红蛋白　脂肪　染色质(体)　纤维素(半纤维素)　纤维素酶(半纤维素酶)
解析　A中物质可与双缩脲试剂反应，呈紫色且含Fe元素，可判断出A为血红蛋白。B中物质遇苏丹Ⅲ呈颜色反应，可判断出B为脂肪。C中物质能分别与甲基绿、双缩脲试剂发生颜色反应，可判断出C为染色质(体)，同时含有DNA和蛋白质。D中物质来自棉花，分解产物为葡萄糖，不属于淀粉，则D为纤维素(半纤维素)。E中含有将纤维素分解成葡萄糖的酶，推断出霉菌可合成纤维素酶(半纤维素酶)。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
组成细胞的元素及化合物 1、2、3、4
细胞中的无机物 5、6、7、8、13、14
生物组织中有机物的鉴定 9、10、11、12、15
1.下列有关组成生物体的化学元素的说法，正确的是 (　　)
A．相对于K＋来说，Na＋对于维持细胞内液的渗透压具有更重要的作用
B．血液中钙离子含量太低，会出现抽搐现象
C．由Fe参与组成的血红蛋白，是内环境的成分之一
D．P是磷脂、ATP及核糖等多种化合物的组成元素
答案　B
解析　K＋对于维持细胞内液的渗透压具有重要的作用；由Fe参与组成的血红蛋白，存在于红细胞中，不是内环境的成分；磷脂、ATP中含有P，核糖由C、H、O三种元素组成，不含P。
2．苹果含有Zn，Zn是形成与记忆力息息相关的蛋白质不可缺少的元素，儿童缺Zn就会导致大脑发育不完善。因此，苹果又被称为记忆之果，这说明无机盐离子(　　)
A．对于维持酸碱平衡有重要作用
B．对于维持细胞形态有重要作用
C．对于调节细胞渗透压有重要作用
D．对于维持生物体的生命活动有重要作用
答案　D
解析　分析材料可知，儿童缺Zn就会导致大脑发育不完善，可以说明Zn对于维持生物体的生命活动有重要作用。
3．如下图1为细胞中3种化合物含量的扇形图，图2为有活性的细胞中元素含量的柱形图，下列说法不正确的是 (　　)
A．若图1表示正常细胞，则A、B化合物共有的元素中含量最多的是a
B．若图1表示细胞完全脱水后化合物含量的扇形图，则A化合物中含量最多的元素为图2中的b
C．图2中含量最多的元素是C，这与细胞中含量最多的化合物有关
D．若图1表示正常细胞，则B化合物具有多样性，其必含的元素为C、H、O、N
答案　C
解析　由图2表示有活性的细胞中元素含量的相对值分析，a代表O，b代表C。若图1表示正常细胞，则A表示H2O，B表示蛋白质，二者共有的元素在细胞中含量最多的是O，故A正确；若图1表示完全脱水后的细胞，则A为蛋白质，蛋白质中含量最多的元素为C，故B正确；图2中含量最多的元素a是O，故C错误；若图1表示正常细胞，则B化合物表示蛋白质，其具有多样性，必含的元素为C、H、O、N，故D正确。
4．下列关于元素与化合物的叙述，正确的是 (　　)
A．植物根尖从土壤溶液中吸收的N可以用于合成蛋白质、脂肪和核酸
B．相同的元素在不同的生物体内组成相同的化合物
C．不论鲜重还是干重，组成细胞的元素中C、H、O、N的含量最多
D．C是构成细胞的基本元素，也是组成每种化合物的必需元素
答案　C
5．下列关于生物体内水的叙述，不正确的是 (　　)
A．结合水是细胞的重要组成成分
B．血细胞中的水大部分是自由水
C．细胞内结合水与自由水的比值与新陈代谢强度无关
D．自由水可参与细胞内物质的运输与化学反应
答案　C
解析　水在细胞中的存在形式有结合水和自由水，结合水是组成细胞结构的重要成分，自由水是细胞内的良好溶剂、细胞生活的液体环境和各种生物化学反应的介质，自由水与结合水的比例变化主要取决于新陈代谢强度。
6．下列关于水的叙述中，正确的是 (　　)
A．若不同种生物细胞中的自由水和结合水的比值相同，则它们的代谢强度相同
B．在有氧呼吸过程中，线粒体既消耗水又产生水
C．酵母菌的有氧呼吸和无氧呼吸均不产生水
D．线粒体、核糖体、中心体在其生理活动中都可以产生水
答案　B
解析　细胞代谢的强度不仅与自由水和结合水的比值有关，还与温度等因素有关，A错误；有氧呼吸第二阶段丙酮酸在水的参与下彻底氧化分解，第三阶段[H]与氧结合生成水，B正确；有氧呼吸过程有水产生，C错误；中心体的功能是形成纺锤体，无水产生，D错误。
7．下列有关无机盐在生物体中功能的叙述，错误的是 (　　)
A．镁是叶绿体中参与光合作用的各种色素的组成元素
B．人体缺铁会影响正常的有氧呼吸功能
C．人体血液中Ca2＋浓度太低，会出现抽搐症状
D．细胞中的某些无机盐离子对维持细胞的酸碱平衡具有一定作用
答案　A
解析　镁是构成叶绿素的元素；人体缺铁会影响血红蛋白的合成，从而影响有氧呼吸；细胞中的某些无机盐离子如HCO/CO对维持细胞的酸碱平衡具有一定作用。
8．下列有关无机盐的叙述，正确的是 (　　)
A．人体的血浆渗透压由无机盐维持
B．细胞中的无机盐主要以化合物形式存在
C．细胞进行脂肪、DNA、RNA等物质合成时都需要磷酸盐
D．K是构成细胞的大量元素，对维持细胞正常功能有重要作用
答案　D
解析　人体的血浆渗透压大小主要与无机盐和蛋白质的含量有关；细胞中的无机盐主要以离子形式存在；脂肪中只含有C、H、O三种元素，故脂肪合成时不需要磷酸盐；K属于构成细胞的大量元素，在维持细胞内液正常的渗透压中起重要作用。
9．在可溶性还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定实验中，对实验材料的选择错误的是(　　)
A．马铃薯块茎中含有较多的糖且近于白色，可用于进行可溶性还原糖的鉴定
B．花生种子富含脂肪且子叶肥厚，是用于脂肪鉴定的好材料
C．大豆种子蛋白质含量高，是进行蛋白质鉴定的理想植物组织材料
D．鸡蛋清含蛋白质多，是进行蛋白质鉴定的实验材料
答案　A
解析　用于可溶性还原糖鉴定的材料的要求是：①含糖量高，且必须是还原糖(如葡萄糖、麦芽糖、果糖)。②颜色较浅或近于白色，便于观察。马铃薯块茎中含有的糖大多是淀粉，还原糖含量极少。用于脂肪鉴定的材料是富含脂肪的种子，花生种子富含脂肪，是用于脂肪鉴定的理想材料。用于蛋白质鉴定的材料是富含蛋白质的生物组织，常用的是大豆和鸡蛋清(蛋白)。
10．下列四项是对有关混合液在适宜条件下发生反应后现象的描述，其中正确的是
(　　)
选项 有关物质 所用试剂 颜色反应
A 淀粉与足量淀粉酶混合液 碘液 蓝色
B 蛋白质与足量蛋白酶混合液 双缩脲试剂 紫色
C 蔗糖与足量淀粉酶混合液 斐林试剂 砖红色
D 脂肪与足量脂肪酶混合液 苏丹Ⅳ染液 橘黄色
答案　B
解析　淀粉酶将淀粉水解，因此混合液遇碘液后不变蓝色，A错误；由于蛋白酶的化学本质为蛋白质，因此混合液可与双缩脲试剂反应呈现紫色，B正确；淀粉酶不能分解蔗糖，因此混合液遇斐林试剂后无颜色反应，C错误；脂肪酶将脂肪分解，因此混合液遇苏丹Ⅳ染液后无颜色反应，D错误。
11．下列有关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．脂肪的鉴定实验中可能需要用显微镜才能看到被染成橘黄色的脂肪颗粒
C．鉴定还原糖时，要先加入斐林试剂甲液摇匀后再加入乙液
D．用于鉴定蛋白质的双缩脲试剂A液与B液要混合均匀后，再加入含样品的试管中，且必须现用现配
答案　B
解析　斐林试剂与双缩脲试剂所用物质相同，且所用氢氧化钠溶液的浓度相同，但二者所用的硫酸铜溶液的浓度不同。鉴定还原糖时，甲、乙两液要现用现配，等量混合均匀后加入；而鉴定蛋白质时要先加A液，再加B液。还原糖、蛋白质的颜色反应是试剂与其发生化学反应的结果，是肉眼可见的；而脂肪的鉴定中，由于脂肪颗粒小且分散在细胞中，所以需要借助显微镜才能观察到。
12．将小麦种子分别置于20 ℃和30 ℃培养箱中培养4天，依次取等量的萌发种子分别制成提取液Ⅰ和提取液Ⅱ。取3支试管甲、乙、丙，分别加入等量的淀粉液，然后按如图加入等量的提取液和蒸馏水，45 ℃水浴保温5分钟，立即在3支试管中加入等量斐林试剂并用50～65 ℃的温水浴加热2分钟，摇匀并观察试管中的颜色。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　萌发的小麦种子可产生淀粉酶，能将淀粉分解成可溶性还原糖，而在不同的温度条件下，产生酶的量是不同的，30 ℃时酶产生量远大于20 ℃时，因此在提取液Ⅱ中产生酶的量远大于提取液Ⅰ，由此产生的还原糖的量：乙>甲>丙，因此用斐林试剂鉴定甲呈浅砖红色，乙呈砖红色，丙呈蓝色(Cu(OH)2的颜色)。
13．由于无土栽培作物易于管理，优质高产，因此该项技术广泛应用于现代农业，同时无土栽培也是确定一种元素是否是植物生活所必需的元素的最常用的方法。
(1)无土栽培所用营养液中的无机盐在植物体内的作用是________________和________________。植物因种类和生长发育阶段不同对无机盐的需求也不同，所以应视具体情况调整____________________________，供作物____________________性吸收无机盐离子。
(2)为了验证镍为植物生活所必需的元素，请完成下列问题。
①材料用具：完全营养液甲、缺镍的营养液乙(其他元素均具备)、适当的容器和固定材料、长势相似的玉米幼苗、含镍的无机盐等。
②方法步骤(完善表格)：
项目 A组(20株长势相似的玉米幼苗) B组(a.___________________)
处理 放入缺镍的营养液乙中培养 b.__________________________
培养 相同且适宜的条件下培养数天
观察 c.____________________________
预期结果 d.________________ e.____________
③从科学研究的严谨角度出发，为进一步证实A、B两组玉米生长状况的差异是由于镍元素的供应不同引起的，还应增加的实验步骤及结果是：____________________
_______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
答案　(1)细胞的组成成分　调节植物的生命活动　营养液中无机盐的组成和比例(营养液的配方)　选择
(2)②a.20株同A组长势相似的玉米幼苗　b．放入等量的完全营养液甲中培养　c．玉米幼苗的生长状况　d．玉米幼苗生长不正常　e．玉米幼苗生长正常　③在缺镍的营养液乙中加入一定量的含镍的无机盐，一段时间后玉米幼苗恢复正常生长(或症状消失)，则镍是必需元素
解析　(1)题中无土栽培所用营养液中无机盐的作用是构成细胞的组成成分和调节植物的生命活动。从题中给出的信息“植物因种类和生长发育阶段不同对无机盐的需求也不同”可以看出，植物对不同无机盐的吸收根据需要具有选择性，所以应根据不同作物、不同生长发育时期对无机盐离子不同需求的具体情况，在配制营养液时随时调整无机盐的组成和比例，以便供作物选择性地吸收无机盐离子。(2)实验设计要遵循对照原则和单一变量原则。A组玉米幼苗放在缺镍的营养液乙中培养，则B组幼苗应放在等量的完全营养液甲中培养。本题要确定不能生长的一组确实是因缺镍导致的，故要进行二次实验，应在缺镍的营养液乙中加入一定量的含镍的无机盐，一段时间后看玉米幼苗能否恢复正常生长。
14．互花米草是一种滩涂草本盐沼植物，对水淹的生态环境有很强的适应能力，曾被称为“保滩护堤、促淤造陆的最佳植物”。来自美国东海岸的互花米草在引入我国后，出现生长蔓延、破坏生态环境的严重问题。为了探究互花米草对水淹生态环境的适应机制，为进一步调控措施的研究提供依据，某科研小组以“探究互花米草体内自由水和结合水的比值与潮汐水淹时间的关系”为课题，设计了如下实验：
①选取同一海滩的互花米草幼苗分别栽种于多个沙盆中。
②将长势相同生长良好的互花米草幼苗平均分成5组，分别在每天进行0 h、3 h、6 h、12 h和24 h的水淹处理。
③在处理50 d后，采取整株植株并测定自由水与结合水含量，计算自由水与结合水的比值。实验结果如下表所示：
水淹时间(h/d) 自由水与结合水的比值
0 1.5
3 0.75
6 1.25
12 1.1
24 1.0
分析实验过程及实验结果，回答以下问题：
(1)在该实验中，________________是自变量。请结合表格数据在图中绘出折线图。
(2)为了能最大程度地模拟互花米草水淹的生态环境，在进行水淹处理时，实验用水应为________________水，来源于______________________。
(3)自由水与结合水的比值和植物的代谢能力及抗逆性有着密切的关系。根据实验结果可知，互花米草在水淹时间为________h/d的环境下，抗逆性最强。在进行水淹处理时间为________h/d的环境下，代谢活动最强。
(4)在实验结束时，水淹时间为24 h/d的实验组互花米草长势最差，甚至死亡，导致该现象发生的主要原因是______________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)水淹时间
如图
(2)海　互花米草采样地点　(3)3　0　(4)长期水淹导致互花米草进行无氧呼吸造成供能不足，酒精中毒
解析　(1)由实验目的可确定该实验的自变量是水淹时间，因变量是自由水与结合水的含量。绘曲线应对照图中数据先画点，后连线。(2)为了确保实验结果的可靠性，该实验应选取互花米草采样点的海水。(3)结合(1)所画的曲线分析，水淹3 h/d，自由水与结合水的比值最低，说明互花米草的抗逆性最强；而在没有水淹时，自由水与结合水比值最高，代谢最旺盛。(4)在水淹时间为24 h/d的环境下，植物因缺氧而长时间进行无氧呼吸造成供能不足，酒精中毒。
15．2009年6月，国家食品药品监督管理局通告了“东方牌”系列奶粉为不合格产品，经查，该系列奶粉是用80%的麦芽糊精和20%的奶粉简单勾兑而成的。由于含有大量糖类物质，而蛋白质含量低，婴儿喜欢吃却得不到足够的蛋白质营养。请据以上资料，回答下列问题：
(1)劣质奶粉中含有大量还原糖，如果用斐林试剂鉴定，则该试剂与待测样液在试管中混合均匀后，还必须经过__________处理，预计试管中混合液的颜色变化是____________________________。
(2)如果要鉴定劣质奶粉中是否含有蛋白质，所用的试剂是
__________________________。
(3)评价奶粉营养价值高低的主要标准是看必需氨基酸的种类和含量。赖氨酸是人体必需氨基酸，缺乏则会影响体内蛋白质的合成，出现营养不良。赖氨酸是否也是大鼠的必需氨基酸呢？某生物兴趣小组利用下列材料和用具就此问题进行了探究，请补充并完善他们的实验原理和实验方案。
材料和用具：20只生长发育状况相同的正常幼年大鼠、分装在不同试剂瓶中的20种氨基酸、不含蛋白质和氨基酸的食物、秤、天平等。
实验原理：___________________________________________________________
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
实验方案：
①配食：___________________________________________________________
__________________，配制成食物A(对照组)；___________________________
______________________________________________________________________
_____________________________________________________________________，
配制成食物B。
②分组：将20只大鼠平均分成甲、乙两组，分别称量其体重。
③饲喂：甲组每天饲喂适量的食物A，____________________________________
_____________________________________________________________________。
④观测：_____________________________________________________________。
实验结果预测及结论：
实验结果(营养状况和体重) 实验结论
答案　(1)水浴加热　由蓝色变成砖红色　(2)双缩脲试剂
(3)实验原理：必需氨基酸在动物体中不能合成，只能从食物中获得的氨基酸。当动物缺乏必需氨基酸时，就会影响体内蛋白质的合成，出现营养不良，体重增加缓慢
实验方案：①取一定量的不含蛋白质和氨基酸的食物，加入含量和比例适宜的20种氨基酸　另取等量的不含蛋白质和氨基酸的食物，加入除赖氨酸以外的19种氨基酸，其含量和比例与食物A中相同　③乙组每天饲喂与食物A等量的食物B，且两组大鼠其他饲养条件相同　④分别测量甲、乙两组大鼠的体重，并计算体重增加量
实验结果预测及结论见下表
实验结果(营养状况和体重) 实验结论
两组大鼠营养状况和体重基本相同 赖氨酸不是大鼠的必需氨基酸
乙组大鼠出现营养不良、体重增加缓慢等症状，甲组大鼠正常 赖氨酸是大鼠的必需氨基酸
解析　(1)利用斐林试剂鉴定还原糖需要水浴加热，其颜色变化表现为由蓝色变成砖红色。(2)鉴定蛋白质的有无用双缩脲试剂。(3)必需氨基酸是动物体内不能合成，只能从食物中获得的氨基酸。其动物缺乏必需氨基酸，将影响体内蛋白质的合成，出现营养不良，体重增加缓慢。因此，要探究赖氨酸是否为必需氨基酸，应取一定量的不含蛋白质和氨基酸的食物，加入含量和比例适宜的20种氨基酸，配制成食物A；另取等量的不含蛋白质和氨基酸的食物，加入除赖氨酸以外的19种氨基酸，其含量和比例与食物A中相同。对甲、乙两组大鼠分别饲喂等量的食物A、食物B。一段时间后，分别测量两组大鼠的体重，计算体重增加量。若两组大鼠营养状况和体重基本相同，则赖氨酸不是大鼠的必需氨基酸；若乙组大鼠营养不良、体重增加缓慢，甲组大鼠正常，则赖氨酸是大鼠的必需氨基酸。
教师备课资源
1．有关元素的含量分析
项目 判断依据 包含元素
大量元素 占生物体总重量万分之一以上的元素 C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
微量元素 生命活动必需，但需要量很少的元素 Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo
主要元素 共占细胞总量的97%以上 C、H、O、N、P、S
基本元素 无论干重还是鲜重，C、H、O、N都是含量最多的四种元素 C、H、O、N
最基本元素 构成有机物的基本骨架 C
图解模型
特别提醒　无论是大量元素还是微量元素，都是生物体必需的元素，对于维持生物体的生命活动起着非常重要的作用。例如P是组成ATP、膜结构的重要成分；Ca2＋是组成骨骼、牙齿的成分；Mg2＋是叶绿素的成分；Fe2＋是血红蛋白的成分。
有关元素的作用分析
元素 生理作用 含量异常
N 蛋白质、ATP、NADP＋、叶绿素、核苷酸等的组成元素之一 植物缺N时，植物矮小、叶片薄而黄
P ATP、NADP＋、核苷酸、磷脂的组成元素之一；动物牙齿、骨骼的组成成分 植物缺P时，开花迟而小、植株易倒伏
I 甲状腺激素的组成成分 人体缺乏时患地方性甲状腺肿或呆小症
Fe 组成血红蛋白的元素之一 人体缺乏时患缺铁性贫血
Ca 降低神经系统的兴奋性 动物血钙过低时，会出现抽搐现象；血钙过高时，会患肌无力
Mg 组成叶绿素的元素之一 缺乏时叶片变黄，影响光合作用
B 促进花粉的萌发和花粉管的伸长 油菜缺硼时，会出现“花而不实”
K 促进植物体内淀粉的运输；维持动物细胞内液渗透压 植物缺乏时抗逆能力减弱，易受病虫害侵袭
3.同位素示踪法在高中生物中的应用示例
同位素示踪法是利用放射性元素作为示踪剂，对研究对象进行同位素标记的微量分析方法。用于研究细胞或生物体内元素或化合物的来源、组成、分布和去向等，进而了解化学物质的变化、反应机理或细胞的结构和功能。用于示踪的放射性同位素一般是细胞化合物的重要元素，如3H、14C、15N、18O、32P、35S等。
高中生物涉及的实例：
(1)分别以HO和C18O2作为原料，探究光合作用释放的氧气全部来自于水。
(2)用14CO2追踪光合作用的暗反应过程，证明了在C3植物中碳的转化过程为14CO2→14C3→(14CH2O)。
(3)标记植物吸收的某种矿质元素(15N)，探究矿质元素在植物体内的运输途径。
(4)分别用32P和35S标记噬菌体的DNA、蛋白质，用该噬菌体侵染未标记的大肠杆菌，探究噬菌体的遗传物质是DNA。
(5)用15N标记DNA分子中的碱基，探究DNA分子的半保留复制。
(6)人工合成带有放射性同位素(32P)标记的单链DNA片段，制成DNA探针，用于基因诊断或检测饮用水中的某种病菌。
(7)用3H标记氨基酸，探究分泌蛋白在细胞中的合成、运输与分泌途径。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第8讲　物质跨膜运输的实例
[考纲要求]　1.实验：通过模拟实验探究膜的透性。
2.实验：观察植物细胞的质壁分离和复原。
一、细胞的吸水和失水
1．渗透作用
(1)概念：指水分子(或者其他溶剂分子)透过半透膜，从低浓度溶液向高浓度溶液的扩散。
(2)渗透作用发生的条件
①具有半透膜；②半透膜两侧的溶液存在浓度差。
2．细胞的吸水和失水
(1)动物细胞的吸水和失水
①细胞膜相当于半透膜；浓度差由外界溶液浓度与细胞质的浓度来体现。
②细胞吸水或失水的多少取决于细胞膜两侧溶液中水的相对含量的差值。
(2)植物细胞的吸水和失水
①原生质层相当于半透膜；细胞液与外界溶液之间存在浓度差。
②植物细胞吸水和失水的原理如下：
[判一判]
1．K＋通过细胞膜属于渗透作用 (　×　)
2．植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成，相当于半透膜 (　×　)
3．细胞液就是细胞内的液体 (　×　)
4．当外界溶液浓度大于细胞液浓度时，植物细胞就会发生质壁分离 (　×　)
提示　有大液泡的活的植物细胞才能发生质壁分离。
5．动物细胞在任何情况下都不会发生质壁分离 (　√　)
二、物质跨膜运输的其他实例
1．不同物质的跨膜运输特点
(1)水分子：顺相对含量梯度(高→低)。
(2)离子和小分子：依据细胞生命活动需要进行选择吸收。
2．水稻和番茄吸收不同离子的特点
(1)同种生物细胞对不同物质的吸收具有选择性，与其含有离子载体蛋白的种类和数量有关。
(2)不同种生物细胞对同种物质吸收具有差异性。
3．生物膜的功能特性
(1)细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜，水分子、一些离子和小分子可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。
(2)生物膜的选择透过性是活细胞的一个重要特征。
考点　聚焦渗透系统及其应用
1．对比分析成熟植物细胞是一个渗透系统
渗透作用模型 植物细胞与外界溶液形成的渗透系统
图解
原理 水分子通过半透膜的扩散作用 细胞液通过原生质层与外界溶液之间发生渗透作用
水扩散的方向 低浓度溶液→高浓度溶液
2.渗透作用原理的拓展应用
(1)比较不同溶液浓度大小
漏斗内 烧杯内
溶液浓度 M N
现象及结论 ①若漏斗内液面上升，则M>N②若漏斗内液面不变，则M＝N③若漏斗内液面下降，则M(2)验证渗透作用发生的条件
(3)探究物质能否通过半透膜(以碘和淀粉为例)
烧杯内盛淀粉溶液 漏斗内盛碘液 结论
变蓝 不变蓝 碘能通过半透膜，而淀粉不能
不变蓝 变蓝 淀粉能通过半透膜，而碘不能
变蓝 变蓝 淀粉和碘都能通过半透膜
不变蓝 不变蓝 淀粉和碘都不能通过半透膜
易错警示　关于渗透系统中的3个“比较”
(1)渗透平衡与溶液浓度的内涵
发生渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达平衡状态，既不可看作没有水分子移动也不可看作两侧溶液浓度相等。溶液浓度指物质的量浓度而非质量浓度。
(2)半透膜与选择透过性膜的比较
区别：①半透膜是无生命的物理性薄膜，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吸收的选择性。细胞死亡或膜载体蛋白失活后，其选择透过性丧失。
共性：都允许水分子自由通过，而不允许生物大分子物质通过。
(3)原生质层与原生质体的比较
①原生质层在成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构，由细胞膜、液泡膜以及两层膜之间的细胞质组成，不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟的植物细胞中。
②原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构，包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分。
1.如图所示的渗透装置中，开始时的液面高度为a，停止上升时的
高度为b，若每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部
分吸出，则a、b液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的
关系是 (　　)
答案　B
解析　每吸出一次，蔗糖溶液浓度就减小一次，而a、b液面的高度差是由半透膜内外溶液浓度差决定的，随着吸出次数的增加内外浓度差越来越小，所以a、b液面高度差也越来越小。
[互动探究]　(1)当液面上升且停止于b处时，水分子进出情况如何？(2)经过无数次如题中所列的操作后，液面升高的高度差接近0，此时半透膜两侧的浓度相等吗？
提示　(1)水分子出入量相等　(2)相等
2.某同学设计渗透装置如右图所示(开始时状态)，烧杯中盛放有
蒸馏水，图中猪膀胱膜允许单糖透过。倒置的长颈漏斗中先装
入蔗糖溶液，一定时间后再加入蔗糖酶。该实验过程中最可能
出现的是 (　　)
A．漏斗中液面开始时先上升，加酶后即下降
B．漏斗中液面先上升，加酶后继续上升，然后下降
C．加酶前后，在烧杯中都可以检测出蔗糖
D．加酶后可以在烧杯中检测出葡萄糖、果糖和蔗糖酶
答案　B
解析　加酶前，漏斗内溶液浓度高于漏斗外，水分子向漏斗内部扩散的较多，漏斗液面上升；加酶后，蔗糖水解为单糖，摩尔浓度增大，使液面继续上升，后随着单糖逐渐进入烧杯，而使漏斗内溶液浓度下降，液面下降。
“U”型管中水分子移动方向的分析
1．膜两侧溶液中浓度高的一侧渗透压高，低的一侧渗透压低，水分子
由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
2．两侧溶液中的溶质是否能通过半透膜，若不能，则只是高浓度一侧
液面升高；若能，则先是高浓度一侧液面升高，随后另一侧液面升
高，最后两侧液面持平。
3．如果溶质分子不能透过半透膜，在达到渗透平衡时，一般两侧溶液的浓度并不相等，因为液面高的一侧形成的静水压，会阻止溶剂由低浓度一侧向高浓度一侧扩散。
实验六　观察植物细胞的质壁分离及复原
1．实验原理
(1)成熟的植物细胞构成渗透系统可发生渗透作用。
(2)当细胞液浓度<外界溶液浓度时，失水，质壁分离；当细胞液浓度>外界溶液浓度时，吸水，质壁分离复原。
2．实验流程
易错警示　与细胞质壁分离及复原有关的5个总结
(1)实验材料的选择
①一般不选择细菌细胞，它能发生质壁分离，但现象不明显。
②不能选择动物细胞，它无细胞壁，不能发生质壁分离现象。
(2)实验试剂使用
①使用浓度过高的蔗糖溶液(0.5 g/mL)，质壁分离现象明显，但不能复原，因为溶液浓度过高，细胞过度失水而死亡。
②使用质量浓度为1 mol·L－1的KNO3溶液，因为K＋和NO可被细胞吸收，使细胞液浓度增大，所以细胞先发生质壁分离后又自动复原。(尿素、甘油、乙二醇等现象同上)
(3)发生质壁分离时在细胞壁和细胞膜之间充满的是外界溶液，原因是细胞壁具有全透性。
(4)质壁分离与复原过程中水分移动是双向的，总结果是单向的。
(5)本实验用显微镜观察了三次，第一次与第二次形成对照，第三次与第二次形成对照，该对照方法为自身对照。
3．把数条5 cm长的马铃薯条分别浸在蒸馏水和不同浓度的蔗糖溶液中，每隔一段时间测量马铃薯条的长度。如图显示马铃薯条在不同浓度溶液中长度改变的百分率。下列相关叙述错误的是 (　　)
A．马铃薯条通过渗透吸(失)水改变其长度
B．在0.10M蔗糖溶液中马铃薯细胞质壁分离
C．马铃薯细胞液浓度相当于0.30M的蔗糖溶液
D．在0.40M蔗糖溶液中马铃薯细胞失水皱缩
答案　B
解析　据图分析，马铃薯条浸在0.30M的蔗糖溶液中其长度基本不变，说明马铃薯细胞液浓度相当于0.30M的蔗糖溶液。浸在低于0.30M的蔗糖溶液中，马铃薯细胞通过渗透作用吸水膨胀，其长度增加；浸在高于0.30M的蔗糖溶液中，马铃薯细胞通过渗透作用失水皱缩，质壁分离，其长度缩短。
4．为探究植物A能否移植到甲地生长，某生物学研究性学习小组通过实验测定了植物A细胞液的浓度，实验结果如下表。为保证植物A移植后能正常生存，则甲地土壤溶液的浓度应 (　　)
浓度(mol/L) 0.15 0.2 0.25 0.3
质壁分离状态 不分离 刚分离 显著分离 显著分离
A.≤0.15 mol/L B．≤0.2 mol/L
C．≥0.2 mol/L D．≥0.3 mol/L
答案　A
解析　当植物细胞液浓度小于周围土壤溶液浓度时，细胞会失水发生质壁分离，植物将不能正常生存。由表中信息可知，该植物细胞液的浓度介于0.15 mol/L和0.2 mol/L之间。因此，为保证植物移植后能正常生存，甲地土壤溶液的浓度应≤0.15 mol/L。
质壁分离实验的拓展应用
1．判断成熟植物细胞是否有生物活性
＋
　　　　　　
　　　　　　镜检
2．测定细胞液浓度范围
＋
镜检
细胞液浓度介于未发生质壁分离和刚发生质壁分离的蔗糖溶液浓度之间
3．比较不同植物细胞的细胞液浓度
＋
　　 镜检
发生质壁分离所需时间越短，细胞液浓度越小，反之则细胞液浓度越大
4．鉴别不同种类的溶液(如KNO3和蔗糖溶液)
＋
　　　　
　　　 　镜检
5．比较未知浓度溶液的浓度大小
同一植物的成熟细胞＋未知浓度的溶液刚刚发生质壁分离所需时间→比较所用时间长短→判断溶液浓度的大小(时间越短，未知溶液的浓度越大)
实验单一变量：未知浓度的溶液。
6．验证原生质层和细胞壁伸缩性大小
成熟植物细胞＋分离剂
实验单一变量：植物细胞原生质层和细胞壁的伸缩性差异。
题组一　渗透作用与细胞的吸水和失水
1．(2012·上海卷，22)相对细菌和植物细胞而言，动物细胞离体培养更需关注培养基的渗透压，这是因为动物细胞 (　　)
A．没有细胞壁，对培养基的渗透压更敏感
B．渗透压远高于细菌或植物细胞的渗透压
C．没有成熟大液泡，渗透压调节能力差
D．生长缓慢，各生长阶段对环境的渗透压要求不同
答案　A
解析　动物细胞无细胞壁，培养液渗透压较低，动物细胞会吸水涨破，而植物细胞和细菌细胞含有细胞壁，则不会出现涨破的情况，所以动物细胞培养基要特别关注渗透压，选A。
2.(2011·天津卷，2)将紫色洋葱鳞片叶表皮浸润在0.3 g/mL的
蔗糖溶液中，1分钟后进行显微观察，结果如右图。下列叙
述错误的是 (　　)
A．图中L是细胞壁，M是液泡，N是细胞质
B．将视野中的细胞浸润在清水中，原生质体会逐渐复原
C．实验说明细胞膜与细胞壁在物质透过性上存在显著差异
D．洋葱根尖分生区细胞不宜作为该实验的实验材料
答案　A
解析　题干所示图像为洋葱鳞片叶表皮细胞发生质壁分离后的图像，L为细胞壁，M为液泡，N为细胞壁和细胞膜之间的物质，不是细胞质，A项错误。将该细胞浸润在清水中，清水浓度小于细胞液浓度，则细胞吸水，发生质壁分离复原现象，B项正确。质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液可透过细胞壁进入细胞，但不透过细胞膜，说明二者在物质透过性上存在显著差异，C项正确。洋葱根尖分生区细胞无大液泡，不能发生质壁分离现象，故不能作为该实验的实验材料，D项正确。
3．(2011·新课标全国卷，4)撕取紫色洋葱外表皮，分为两份，假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致，一份在完全营养液中浸泡一段时间，浸泡后的外表皮称为甲组；另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间，浸泡后的外表皮称为乙组。然后，两组外表皮都用浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理，一段时间后表皮细胞中的水分不再减少。此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小，以及水分运出细胞的方式是(　　)
A．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，主动运输
B．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高，主动运输
C．甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低，被动运输
D．甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等，被动运输
答案　C
解析　将两份完全相同的紫色洋葱外表皮细胞分别放入完全营养液和蒸馏水中浸泡相同时间，放入蒸馏水中的外表皮细胞因吸水较多，而使甲组细胞的细胞液浓度大于乙组细胞的细胞液浓度。由于甲组细胞的细胞液与0.3 g/mL蔗糖溶液的浓度差小于乙组细胞的细胞液与0.3 g/mL蔗糖溶液的浓度差，所以乙组细胞水分渗出量多；水分是通过渗透作用进出细胞的，不需要载体蛋白协助也不消耗能量，为被动运输中的自由扩散。
4.(经典高考题)在保持细胞存活的条件下，蔗糖溶液浓度与萝卜
条质量变化的关系如图。若将处于b浓度溶液中的萝卜条移
入a浓度溶液中，则该萝卜条的质量将 (　　)
A．不变 B．增大
C．减小 D．先增后减
答案　B
解析　b浓度溶液中，萝卜条质量减小，说明萝卜条在失水，重新放在浓度小于b的a浓度溶液中，萝卜条会吸水，质量将增大。
题组二　与渗透作用有关的实验设计
5．(经典高考题)某同学进行实验，甲图为实验开始状态，乙图为实验结束状态。请在乙图所示实验结果的基础上继续实验，探究蔗糖的水解产物能否通过半透膜。
增添的实验材料：蔗糖酶溶液、斐林试剂、试管、滴管、水浴锅等。
(1)设计出继续实验的简要步骤：
①______________________________________________________________________
_______________________________________________________________________；
②______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)预测实验现象并作出结论：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)①向a、b两管分别加入等量蔗糖酶溶液，水浴加热(或隔水加热)U型管至适宜温度，观察a、b两管内液面的变化　②吸取a、b两管内适量液体，分别加入A、B两试管中，并加入斐林试剂，60～65 ℃水浴加热，观察A、B试管内有无砖红色沉淀
(2)如果a、b两管液面高度差缩小且A、B试管内均有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物能通过半透膜；如果a、b两管液面高度差增大且A试管内无砖红色沉淀、B试管内有砖红色沉淀，则蔗糖的水解产物不能通过半透膜
解析　目前乙图处于渗透平衡状态，在此结果的基础上继续实验，可能出现以下两种情形：情形1，a管蒸馏水因得到溶质而浓度升高，渗透平衡被打破，b管内的溶剂(水)分子就会通过半透膜扩散到a管中，则a管液面上升；情形2，b管蔗糖溶液因得到溶质而浓度升高，渗透平衡被打破，a管内的溶剂(水)分子就会通过半透膜扩散到b管中，则b管液面上升。根据添加的实验材料可知，本实验要用蔗糖酶水解蔗糖，产生还原糖，还原糖可用斐林试剂进行检测，由蔗糖(二糖)水解成还原糖(单糖)后，溶质的量会增加。如果蔗糖的水解产物能够通过半透膜，符合上述情形1，如果蔗糖的水解产物不能通过半透膜，符合上述情形2。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
渗透作用分析 1、2、3
质壁分离与质壁分离复原 4、5、6、7、8、9、10、11、12、13
实验与探究 14、15
1．某同学设计了如图所示的渗透作用实验装置，实验开始时长颈
漏斗内外液面平齐，记为零液面。实验开始后，长颈漏斗内部
液面的变化趋势为 (　　)
　
答案　B
解析　掌握渗透作用发生的条件(半透膜和膜两侧存在浓度差)、水分子扩散的方向(顺浓度梯度扩散)和扩散的速率是解题的关键。仔细观察图示，长颈漏斗内为蔗糖溶液，实验开始后长颈漏斗内部液面将上升，由于实验初始阶段半透膜内外溶液浓度差较大，液面上升速率较大。
2．如图表示一中间隔以半透膜(只允许水分子通过)的水槽，两侧分别加入等质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侧液面上升，加酶后B侧液面上升并等于A侧的
B．加酶前A侧液面上升，加酶后B侧液面上升并高于A侧的
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侧液面上升并高于A侧的
答案　B
解析　加酶前两侧溶液的质量浓度相同，由于葡萄糖的相对分子质量小于麦芽糖的，葡萄糖溶液的物质的量浓度大，即B侧水分子的浓度大于A侧，水分子由B侧向A侧移动(净移动)，A侧液面上升；加入麦芽糖酶后B侧葡萄糖溶液的物质的量浓度大于A侧的，水分子向B侧移动(净移动)，B侧液面上升并高于A侧的。
3．如图所示，图乙是图甲发生渗透作用之后的示意图，图丙是根毛细胞示意图，图丁表示细胞体积随时间变化的曲线。下列叙述错误的是 (　　)
　
A．图甲中①处溶液浓度小于②处溶液浓度
B．图甲和图丙中都有半透膜，两者的本质区别是图丙细胞膜上有载体蛋白，使其具有选择透过性
C．若把图丙所示细胞放在质量分数为5%的NaCl溶液中，在显微镜下连续观察一段时间发现其发生了质壁分离
D．若把图丙所示细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，则图丁表示细胞体积随时间推移而变化的曲线
答案　C
解析　由图乙可知，图甲的渗透装置内部溶液浓度高于外部溶液浓度，即①处溶液浓度小于②处的。载体蛋白的存在使得细胞膜具有选择透过性。植物细胞可以吸收Na＋、Cl－，使细胞液浓度升高，所以根毛细胞处于质量分数为5%的NaCl溶液中时会先发生质壁分离，后发生质壁分离复原。将图丙所示根毛细胞放在质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中时，细胞渗透失水，体积逐渐缩小，但由于细胞壁的伸缩性有限，体积不会无限收缩，则图丁表示细胞体积随时间推移而变化的曲线。
4.将新鲜的紫色洋葱鳞片叶外表皮放入含少量红墨水且质量分数为30%
的蔗糖溶液中，在显微镜下观察，你会看到细胞的状态如图所示，此
时部位①②的颜色分别是 (　　)
A．①无色、②紫色 B．①红色、②无色
C．①红色、②紫色 D．①无色、②红色
答案　B
解析　新鲜紫色洋葱表皮细胞的细胞壁具有全透性，含有红墨水的蔗糖进入①，①呈现红色；原生质层具有选择透过性，含有红墨水的蔗糖不能进入到原生质层，②呈现无色。
5．用洋葱鳞片叶外表皮做质壁分离实验，下列图示符合实验结果的是 (　　)
答案　D
解析　用洋葱鳞片叶外表皮做质壁分离实验时，细胞的体积略微减小，细胞液浓度逐渐升高，液泡体积逐渐减小，细胞液色素浓度逐渐升高。
6．(2012·西城区期末)把蚕豆植株放在湿润的空气中照光一段时间后，取蚕豆叶下表皮制作临时装片，先在清水中观察，然后用质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液取代清水，继续观察，结果如图所示。对此现象的推断最合理的是 (　　)
A．清水中的保卫细胞失水导致气孔开放
B．蔗糖进入保卫细胞后，细胞吸水导致气孔关闭
C．清水中的保卫细胞很快出现质壁分离并自动复原
D．蔗糖溶液中的保卫细胞失水导致气孔关闭
答案　D
解析　由图可以看出，在清水中气孔开放，在蔗糖溶液中气孔关闭，推测可能是蔗糖溶液中的保卫细胞失水导致气孔关闭。
7．将洋葱鳞片叶放在浓度为0.45 mol/L蔗糖溶液中，细胞发生质壁分离；放在浓度为 0.35 mol/L蔗糖溶液中，细胞有胀大趋势；放在浓度为0.4 mol/L蔗糖溶液中，细胞
似乎不发生什么变化。这表明 (　　)
A．洋葱鳞片叶细胞已经死亡
B．细胞膜不允许水分子自由通过
C．蔗糖分子进入细胞导致渗透平衡
D．细胞液浓度为0.4 mol/L左右
答案　D
解析　成熟植物细胞的细胞液通过原生质层与外界溶液构成了渗透系统。当细胞液浓度大于外界溶液浓度时，细胞吸水，反之细胞失水；当二者浓度接近时，水分子进出达到平衡。
8．将从同一新鲜马铃薯块茎上取得的形状、质量相同的马铃薯条分为数量相等的4组，分别浸入Ⅰ～Ⅳ4种不同浓度的蔗糖溶液中，1 h后，溶液的质量变化百分率如表1所示。从4个不同的新鲜马铃薯块茎上，取得形状相同，质量、数量相等的马铃薯条，分成①～④组，分别浸入相同浓度的蔗糖溶液中，1 h后，马铃薯条的质量变化百分率如表2所示。则表1所列的4种不同浓度的蔗糖溶液中开始时浓度最低的，以及表2所列的4组不同马铃薯条中开始时细胞液浓度最低的分别是 (　　)
表1
溶液 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
质量变化(%) ＋4 0 －2 －3
表2
马铃薯条 ① ② ③ ④
质量变化(%) ＋4 0 －2 －3
A.Ⅰ、① B．Ⅰ、④ C．Ⅳ、① D．Ⅳ、④
答案　D
解析　表1中数据的含义：正值为溶液量增加、马铃薯条失水，负值为溶液量减少、马铃薯条吸水，故Ⅳ的溶液浓度最低。表2中数据的含义：正值为马铃薯条吸水、质量增加，负值为马铃薯条失水、质量减少，故④的细胞液浓度最低。
9．在一定气候条件下，运用植物细胞质壁分离的实验原理，测试田间作物的细胞液浓度，以此法获得作物代谢情况的必要数据。在此项测试中，自变量是 (　　)
A．制备的系列浓度梯度的检测液
B．作物的细胞液浓度
C．作物细胞质壁分离状态
D．一定的环境温度或其他气候数据
答案　A
解析　变量是实验过程中可以变化的因素，其中由实验者操纵或给定的量称做自变量，选项中制备的系列浓度梯度的检测液属于自变量。植物细胞质壁分离的状态属于因变量。一定的环境温度或其他气候数据属于无关变量。
10．将一新鲜马铃薯块茎切成4根粗细相同且长为5.0 cm的小条，再将这4根马铃薯小条分别放在不同浓度的KNO3溶液中，分两次(浸入30分钟和4小时)测量每一根的长度，结果如图所示，下列结论错误的是 (　　)
A．a中马铃薯细胞通过渗透作用吸水
B．b中马铃薯细胞质壁分离后逐渐复原
C．c中马铃薯细胞质壁分离
D．d中马铃薯细胞外KNO3溶液的浓度增加
答案　D
解析　由图示可以看出，马铃薯小条a的长度增加，说明细胞通过渗透作用吸水，A正确；马铃薯小条b的长度先缩短后复原，说明细胞失水后又吸水，即发生质壁分离后逐渐复原，B正确；马铃薯小条c的长度变短，说明细胞失水，细胞发生质壁分离，C正确；马铃薯小条d的长度变短，说明细胞失水，细胞外KNO3溶液的浓度降低，D错误。
11．将不同植物的三个未发生质壁分离的细胞置于同一蔗糖溶液中，形态不再变化后的细胞图像如图所示。则有关各细胞液浓度的判断正确的是 (　　)
①实验前BA>C　③实验后B≥A＝C　④实验后B>A>C
A．①③ B．②③
C．①④ D．②④
答案　D
解析　细胞A和C发生质壁分离，细胞B未发生质壁分离，说明实验前细胞液B的浓度大于或等于外界蔗糖溶液的浓度。细胞液A和C的浓度均小于外界蔗糖溶液的浓度，又因细胞C失水较多，所以质壁分离前细胞液A的浓度大于细胞液C的浓度，故实验前细胞液浓度大小为B>A>C。实验后，细胞液A和C的浓度均等于外界蔗糖溶液的浓度，但由于细胞失水使外界蔗糖溶液浓度下降，且细胞失水越多，平衡时外界蔗糖溶液浓度越低，故A>C。又因实验后细胞液B的浓度大于或等于原蔗糖溶液浓度，所以实验后B>A>C。
12．取一段长5 cm的葱茎，将其纵切到4 cm处，由于纵切的葱茎使薄壁的皮层细胞摆脱了厚壁的表皮细胞的束缚，皮层细胞扩张得更快，从而使葱茎向表皮外弯曲，切后的形状如图甲所示，将它作为对照。再取另外四段葱茎做同样的处理，将它们分别置于a～d不同浓度的蔗糖溶液中，30分钟后，葱茎形状记录如图乙。据此判断蔗糖溶液浓度的大小为 (　　)
甲
蔗糖溶液 a b c d
葱茎形态
　　　　　　　　　　　　　 乙
A．a>b>c>d B．a>c>d>b
C．b>d>c>a D．b>a>c>d
答案　B
解析　由题意可知，细胞吸水后皮层细胞扩张得更快，从而向表皮外弯曲；失水后皮层细胞收缩得更快，从而向表皮内弯曲。a、c中葱茎在渗透失水，其中a中失水程度超过c；b中葱茎在渗透吸水；d中基本未变。
13．成熟的植物细胞具有中央大液泡，可与外界溶液构成渗透系统进行渗透吸水或渗透失水。图甲表示渗透装置吸水示意图，图乙表示图甲中液面上升的高度与时间的关系，图丙表示成熟植物细胞在某外界溶液中的一种状态(此时细胞有活性)。请据图回答下列问题：
　
(1)由图甲漏斗液面上升可知，实验初始时c两侧浓度大小是a________b(大于、小于、等于)。由图乙可知漏斗中溶液吸水速率在________，最终液面不再上升。当液面不再上升时，c两侧浓度大小是a________b。
(2)图丙中相当于图甲中c结构的是________(填序号)，结构②当中充满的液体是________。此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系是________。
A．细胞液>外界溶液 B．细胞液<外界溶液
C．细胞液＝外界溶液 D．都有可能
(3)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入清水当中，发现细胞液泡体积增大，说明细胞在渗透吸水，细胞能否无限吸水？________，原因是______________________。
(4)把一个已经发生质壁分离的细胞浸入低浓度的蔗糖溶液中，发现细胞液泡体积在增大。当液泡体积不再增大时，细胞液浓度是否一定和外界溶液浓度相等？______________________________________________________________________。
答案　(1)小于　下降　小于　(2)③④⑤　外界溶液　D
(3)不能　细胞壁对原生质层有支持和保护的作用
(4)不一定
解析　(1)漏斗内液面的上升是由细胞吸水引起的，水从溶液浓度低的一侧向浓度高的一侧移动，因此，由图甲中漏斗内液面上升可知，a侧液体的浓度小于b侧；图乙反映的是随吸水时间的延长，漏斗内液面升高的速率逐渐下降，这是由浓度差缩小造成的。考虑到漏斗内液柱压力的作用，当液面不再上升时，a侧的浓度小于b侧。(2)图甲中c为半透膜，在图丙中可将细胞膜③、液泡膜⑤和两层膜之间的细胞质④视作一层半透膜，结构②当中充满的液体是外界溶液；由于无法判断图丙的细胞是在吸水还是失水，因此，无法确定此时细胞液的浓度与外界溶液的浓度大小关系。(3)对于植物细胞而言，由于细胞壁的存在，且细胞壁的弹性有限，因此，细胞不可能无限吸水，当细胞因吸水体积增大到细胞壁所能膨大的最大限度时，细胞将不再吸水。(4)液泡体积不再增大时，细胞液浓度不一定和外界溶液的浓度相等，原因与(3)小题相同。
14．如图为某同学进行某实验的基本操作步骤，请回答以下问题：
(1)你认为他做该实验的目的是__________________________________________。
(2)B步骤主要观察紫色洋葱鳞片叶表皮细胞中紫色________的大小及__________________的位置。
(3)该实验在B、D、F三者之间形成了自身对照，其中B、D之间属于实验组的是________组，在D、F之间属于对照组的是________组。
(4)该同学通过多次做实验，得出的体会是在两次低倍镜观察之间不宜停留过长时间，否则会导致实验失败，你认为最合理的解释是________________________。
(5)若改用小麦的根毛细胞进行上述实验，由于观察的细胞无色透明，为了取得更好的观察效果，调节显微镜的措施是_____________________________________。
(6)通过实验发现，蔗糖溶液浓度不适宜会造成实验失败。请据此拟定一个相关的研究课题：________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)观察植物细胞的质壁分离与复原(或探究植物细胞在什么情况下会失水和吸水，或证明原生质层相当于一层半透膜等)　(2)(中央)液泡　原生质层　(3)D　D　(4)细胞长时间处于高渗溶液中导致死亡　(5)缩小光圈或换平面反光镜　(6)探究蔗糖溶液浓度对洋葱表皮细胞质壁分离和复原的影响
解析　该实验的目的是观察植物细胞的质壁分离与复原。B步骤主要是观察紫色液泡的大小及原生质层与细胞壁的位置。在蔗糖溶液中，成熟植物细胞发生渗透失水，导致其发生质壁分离；若停留过久，细胞会因过度失水而使原生质层脱水变性失去活性，导致细胞死亡，无法再做细胞质壁分离复原实验。该实验属于自身对照实验(即实验在同一研究对象上进行，是实验前后之间的对照)。滴加蔗糖溶液的对象组(步骤D)，在质壁分离实验(B、D之间)中属于实验组，在质壁分离复原(D、F之间)实验中属于对照组。由于要观察的细胞无色透明，若视野太明亮，则不易看清楚，所以要将视野调得暗一些，即缩小光圈或换平面反光镜。
15．某校生物实验小组要对动物细胞是否也能通过渗透作用吸水和失水进行实验探究，假如你是其中的一员，请分析回答下列问题：
(1)若作出的实验假设是动物细胞能通过渗透作用吸水或失水，请你说出作出该假设的理论依据：_________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)把下面的实验方案补充完整。
实验仪器、试剂：显微镜、载玻片、取材工具、食盐等。
实验材料：为了便于取材和观察，最好选用人的________(填细胞名称)作为实验材料。
实验步骤：
①配制并选用生理盐水、蒸馏水、9%的食盐溶液。
②在载玻片的中央滴加一滴________，放入所选细胞，盖上盖玻片，制成临时装片。制备同样装片若干个，分别放在显微镜下观察。
③取一张临时装片，在盖玻片的一侧滴加蒸馏水，另一侧____________________；另取一张临时装片，在盖玻片的一侧滴加9%的食盐溶液，另一侧操作同上。
④用显微镜观察。观察指标是____________________________________________。
(3)预期结果及结论：如果你的假设成立，则实验的预期结果是在滴加蒸馏水的实验中，__________________；在滴加9%食盐溶液的实验中，____________________。
答案　(1)动物细胞的细胞膜有选择透过性，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧溶液可能具有浓度差　(2)红细胞(或口腔上皮细胞)　②生理盐水　③用吸水纸吸引，并重复几次　④细胞的体积(或形态)变化　(3)细胞体积变大甚至破裂　细胞体积变小皱缩
解析　(1)动物细胞的细胞膜是一种选择透过性膜，相当于一层半透膜，当细胞与外界溶液接触时，膜两侧溶液可能具有浓度差，所以能利用动物细胞来探究渗透作用。(2)在制备人的红细胞(或口腔上皮细胞)装片时，需在载玻片的中央滴一滴生理盐水，以便观察细胞正常的形态。取一张临时装片，在盖玻片的一侧滴加蒸馏水，另一侧用吸水纸吸引，并重复几次，目的是使盖玻片下的细胞能浸在蒸馏水中，以便观察细胞的渗透吸水。动物细胞在吸水时，细胞体积会增大甚至破裂，失水时，细胞体积会缩小，所以可以以细胞的体积(或形态)变化作为观察细胞吸水和失水的指标。(3)在滴加蒸馏水的实验中，由于外界溶液的浓度小于细胞内液的浓度，细胞吸水，导致细胞体积变大甚至破裂。在滴加9%食盐溶液的实验中，由于外界溶液的浓度大于细胞内液的浓度，细胞失水，细胞体积变小皱缩。
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1．渗透系统的组成条件
如图所示，作为一个渗透系统，须同时具备以下两个条件：
1 具有半透膜
(2)半透膜两侧为溶液体系(S1、S2)，且两侧溶液具有浓度差。
2．渗透作用的发生
(1)若S1浓度>S2浓度，单位时间内由S2→S1的水分子数多于S1→S2，外观上表现为S1液面上升。
(2)若S1浓度(3)Δh到达一定高度时，由半透膜进出漏斗的水分子数相等，渗透系统达到平衡状态，液面不再变化。
3．外界溶液浓度与质壁分离关系的读图、析图技巧及表格设计
[命题示例]　某小组确定研究课题：探究植物细胞外界溶液浓度与
质壁分离的关系。该小组选用水生植物黑藻作为实验材料，并作
实验假设：如果将其叶片分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，其细
胞失水量随着外界溶液浓度增加而增加。该小组学生设计实验步
骤如下：配制10%、20%、30%蔗糖溶液，分别盛于培养皿中。从黑藻茎上取下叶片，
用吸水纸吸干叶片上的水分，并制成装片，显微镜下观察，选取5个细胞测量其A、
B(如图A为细胞的长度，B为原生质体长度)。在此基础上，请你参与设计、分析与
讨论。
(1)请你设计一表格，用于记录数据，计算并记录B/A值。
(2)该小组同学根据记录数据作曲线如图。请你就该结果作分析并得出结论：
①_____________________________________________________________________；
②______________________________________________________________________。
结论：______________________________________________________________。
(3)讨论：如果要说明上述质壁分离现象是由相应浓度的外界溶液引起的，而非细胞本身的原因，应如何设计实验？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
(1)
细胞 10%蔗糖溶液 20%蔗糖溶液 30%蔗糖溶液
B(μm) A(μm) B/A B(μm) A(μm) B/A B(μm) A(μm) B/A
1
2
3
4
5
平均值
(2)①B/A值越小，说明质壁分离程度越大　②随着溶液浓度的增大，B/A值下降，说明质壁分离程度随外界溶液浓度增大而增大　结论：质壁分离程度(细胞失水量)随着外界溶液浓度的增大而增大　(3)设置清水对照组，观察清水中的黑藻细胞，确认细胞形态正常，无质壁分离现象
[方法点拨]　(1)正确的结论来源于准确的读图与析图
为了增加实验结果的直观性，对表格数据进行坐标曲线格式转化，得到的B/A(%)值绘制成曲线，通过曲线不难看出：①B/A值越小，说明质壁分离程度越大。②随着外界溶液浓度的增大，B/A值下降，说明质壁分离程度随溶液浓度增大而增大。从而得出结论：细胞失水量随着外界溶液浓度的增大而增大。
(2)分析实验材料确定表格设计项目
①根据题干提供的信息，探究“植物细胞外界溶液浓度与质壁分离的关系”实验的自变量是不同蔗糖浓度，因变量是“由细胞的长度A和原生质体长度B计算得出的B/A(%)值”，由此推出表格应体现B、A、B/A值。
②实验材料是“选取5个细胞”，是为了避免实验中的偶然性，必须对其测量项取平均值，由此推出表格应体现5个细胞及平均值。
③蔗糖溶液要求配制“10%、20%、30%”三种，因此表格应体现三种蔗糖溶液的浓度。
(3)排除细胞本身对实验的影响
排除细胞本身对实验的影响的方法是设置对照实验，只要增加“清水对照组”，观察清水中的黑藻细胞，确认细胞形态正常，无质壁分离现象，就可排除细胞本身的原因。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第32讲　群落的结构与演替
[考纲要求]　1.群落的结构特征(Ⅰ)。2.群落的演替(Ⅰ)。
3.实验：土壤中动物类群丰富度的研究。
一、群落的概念与物种组成
1． 群落
(1)概念要点：①同一时间；②一定区域；③各种生物种群。
(2)特征：物种的丰富度、种间关系、空间结构、群落的演替等。
2． 群落的物种组成
(1)群落的物种组成是区别不同群落的重要特征。
(2)丰富度
①概念：群落中物种数目的多少。
②常用统计方法：记名计算法和目测估计法。
[判一判]
1． 池塘中的全部鱼、植物和微生物构成群落 (　×　)
提示　群落包括该环境中的全部动物、植物和微生物，不只是全部鱼，还包括其他动物。
2． 物种丰富度从两极到赤道逐渐增大，而山上则随海拔高度的升高而降低 (　√　)
二、种间关系
[连一连]
[解惑]　(1)大鱼吃小鱼均有利于种群的生存和繁衍。
(2)寄生和共生都是两种生物生活在一起，主要区别是看对一方有利对另一方有害(寄生)还是对双方都有利(共生)。
三、群落的空间结构
垂直结构 水平结构
现象 分层现象 镶嵌分布
决定因素 植物分层：光照动物分层：栖息空间和食物 地形变化、光照强度、土壤湿度、盐碱度的差异、生物自身生长特点不同以及人与动物的影响等
[辨析]　山上植被垂直分布的主要因素——温度；东西植被分布的主要因素——水分。
四、群落的演替
1． 演替的过程
(1)群落演替：随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程。
(2)演替过程(以发生在裸岩上的演替为例)：
→→
　　　　　　　　　　　
←←
2． 演替的类型(连一连)
[判一判]
1． 如果时间允许，弃耕的农田总能形成森林 (　×　)
提示　森林形成必须有适宜的气候条件。
2． 动物群落的演替与光照条件无关 (　×　)
提示　光影响动物的形态结构和生活习性。
3． 西北干旱地区的典型草原最终能演替成森林 (　×　)
4． 冰川泥上和弃耕农田的演替都是次生演替 (　×　)
提示　冰川泥上的演替属于初生演替。
5． 人类活动使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行 (　√　)
考点一　明析生物之间的关系
类型 数量坐标图 能量关系图 特点 举例
互利共生 相互依赖，彼此有利。如果彼此分开，则双方或者一方不能独立生存。数量上两种生物同时增加，同时减少，呈现出“同生共死”的同步性变化 地衣中的藻类和真菌；大豆与根瘤菌；人和大肠杆菌；白蚁与鞭毛虫等
寄生 略 对宿主有害，对寄生生物有利，如果分开，则寄生生物难以单独生存，而宿主会生活得更好 菟丝子与大豆；噬菌体与被侵染的细菌
竞争 数量上呈现出“你死我活”的同步性变化 同一培养液中大小两种草履虫；牛与羊；水稻和稗草
捕食 一种生物以另一种生物为食，数量上呈现出“先增加者先减少，后增加者后减少”的不同步性变化 羊和草；狼和羊
易错警示　几种难辨别的种间关系
(1)要正确区别竞争和捕食的关系：①竞争是两种或两种以上生物为了争夺资源、空间等生活条件而发生斗争，并不以直接获得食物为目的。②捕食则是一种生物以另一种生物为食，目的是获得食物与能量，用以维持自身的生存，以下情况不属于捕食：a.一种生物以非生物为食，如牛饮水；b.一种生物以同种的幼体为食，如鲈鱼以本种的幼鱼为食，这属于种内斗争。
(2)寄生与腐生的区别：寄生是从活的生物体内获得营养物质；腐生是从死的生物体内获得营养物质。
(3)种内斗争与竞争的区别：简记为：“同斗争”，“异竞争”。“同斗争”：同种生物争夺资源和空间是种内斗争，如公羚羊争夺配偶。“异竞争”：不同生物争夺资源和空间是竞争，如水稻和稗草争夺阳光。
1． 如图所示为甲、乙、丙三种生物的种群密度随时间的变化关系，已知甲和丙之间没有能量传递，则甲和乙、乙和丙的种间关系分别是 (　　)
A．竞争、竞争 B．捕食、寄生
C．寄生、竞争 D．捕食、互利共生
答案　D
解析　由图可知，乙和丙表现为“同生共死”的同步性变化，则乙与丙之间为互利共生关系；乙的种群密度随甲的变化为非同步性变化，故甲和乙之间为捕食关系。
2． 某水池有浮游动物和藻类两个种群，其种群密度随时间变化的趋势如图所示。若向水池中投放大量专食浮游动物的某种鱼(丙)，一段时间后，该水池甲、乙、丙三个种群中仅剩一个种群。下列关于该水池中上述三个种群间的关系及变化的叙述，正确的是
(　　)
A．甲和丙既有竞争关系又有捕食关系，最终仅剩下甲种群
B．甲和乙既有竞争关系又有捕食关系，最终仅剩下丙种群
C．丙和乙既有竞争关系又有捕食关系，最终仅剩下甲种群
D．丙和乙既有竞争关系又有捕食关系，最终仅剩下丙种群
答案　C
解析　从曲线上可以看出，甲、乙应该为捕食关系，甲为藻类，乙为浮游动物，而丙为后期向水池中投放的大量专食浮游动物的某种鱼。建立的食物链应该是：藻类→浮游动物→鱼。投放某种鱼的初期，乙和丙因争夺生存空间而存在竞争关系。由于鱼是大量的，短时间内它们的食物——浮游动物会急剧减少，而由于食物缺乏等生存斗争加剧，鱼类随之也会大量减少。所以甲、乙、丙三个种群仅剩一个种群的话，该种群肯定是藻类，即甲种群。
技法提炼
巧辨几种种间关系曲线
1． 互利共生曲线——同步性变化(同生共死)；
2． 捕食曲线——不同步性变化的此消彼长(不会导致某种生物灭绝)，在捕食数量关系图中，捕食者与被捕食者的判断：其一，依两条曲线的关系，捕食者随着被捕食者的变化而变化，如图中A先达到最多，B随后才达到最多，即曲线B随着曲线A的变化而变化，故B捕食A；其二，依最多个体数，被捕食者的个体数通常多于捕食者，故由图中A的最大个体数多于B的，也可推出B捕食A。
3． 竞争曲线——看最终结果，一种数量增加，另一种下降甚至降为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。
考点二　群落的结构与演替
1． 观察下列图示，完成群落的空间结构的相关问题
(1)写出图中群落空间结构的类型：
A图：垂直结构。B图：水平结构。
(2)根据上图分析决定群落空间结构的主要因素：
A图：①植物分层：光照；②动物分层：栖息空间和食物条件。
B图：地形变化、土壤湿度、盐碱度的差异、光照强度、生物自身生长特点的不同以及人与动物的影响等。
2． 比较群落演替的两种类型
演替类型项目 初生演替 次生演替
起点 在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方 在原有植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方
时间 经历时间漫长 经历时间较短
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
3． 概括群落演替的特征
(1)方向：一定的方向性。
(2)能量：群落有机物总量增加。
(3)结构：营养结构变得复杂，物种多样性增加。
易错警示　群落演替的几个易错点：(1)演替过程中一些种群取代另一些种群，是一种“优势取代”而非“取而代之”，如形成森林后，乔木占据优势地位，但森林中仍有灌木、草本植物、苔藓等。(2)群落是一个动态系统，它是不断发展变化的。在群落演替的最终阶段，生态系统的抵抗力稳定性高。(3)决定群落演替的根本原因存在于群落内部。群落之外的环境条件，诸如气候、地貌、土壤和火等，常可成为引起演替的重要条件。
3． 如图表示某地云杉林的形成过程。下列相关叙述，正确的是 (　　)
A．该群落的演替属于初生演替，群落结构越来越复杂
B．在人为干扰下，可能发生⑤→①的动态变化，但不属于群落演替
C．该群落演替是群落内部因素和外界环境因素综合作用的结果
D．在⑤云杉林群落中有明显的垂直结构，没有水平结构
答案　C
解析　由图示可以看出，该演替的起点是采伐后的土地，原有土壤条件还保存，应是次生演替，A错误。⑤→①的动态变化也属于群落的演替，只是人为活动改变了演替的方向和速度，B错误。⑤云杉林群落中有明显的垂直结构，同时也有水平结构，D错误。
4． 南方某农田弃耕后，很快就会长满一年生的杂草，后来又出现灌木。图中曲线b、c表示该群落中植物物种数或个体数的变化。下列说法正确的是 (　　)
A．曲线a表示该群落所含能量的变化，曲线b表示植物物种
数
B．从草本阶段演替到灌木阶段，食物链基本不会发生变化
C．在人为干扰情况下，将来不可能演替至森林阶段
D．草本阶段最易遭受外来物种的入侵而使占优势的物种发生变化
答案　D
解析　从草本阶段演替到灌木阶段，植物物种数(曲线c)及群落所含能量增多(曲线a)，但个体数减少(曲线b)。演替过程中植物种类发生变化，会使相应的食物链发生改变。如果人为地植树造林，可能会加快群落的演替，更早地演替至森林阶段。草本阶段抵抗力较弱，容易受到外来物种的入侵。
技法提炼
1． 区分初生演替和次生演替的方法
(1)从起点上
①原先从没有过植被或原有植被被彻底消灭的环境是初生演替。
②原有群落环境只是失去了原有植被是次生演替。
(2)从时间速度上
①经历的时间长，速度缓慢是初生演替。
②经历的时间短，速度较快是次生演替。
2． 全面理解影响群落的主要因素
(1)群落内部因素，如群落中植物繁殖体的迁移。
(2)外界环境因素，如气候的变化和大规模的地壳运动。
(3)人类活动，人类活动通常是有意识、有目的地进行的，因此人类对群落演替的影响要远远超过其他所有的生态因子。
实验十八　土壤中小动物类群丰富度的研究
1． 实验原理
(1)土壤不仅为植物提供水分和矿质元素，也是一些小动物的良好栖息场所。
(2)许多土壤动物身体微小且有较强的活动能力，可用取样器取样的方法进行采集、调查。
(3)丰富度的统计方法通常有两种：记名计算法和目测估计法。
2． 实验流程
提出问题
↓
制订计划
实施计划
得出结论：组成不同群落的优势种是不同的，不同群落的物种丰富度是不同的。一般来说，环境条件越优越，群落发育的时间越长，物种越多，群落结构也越复杂
易错警示　做好该实验的几个注意事项
(1)从不同营养环境中采集土壤样本要分别统计。
(2)尽可能多地收集小动物。收集小动物时，根据土壤中生物的避光性和趋湿性来收集。
(3)从同样营养土壤中采集的样本，多组同学进行统计比较。
(4)识别命名要准确，并进行分类。
(5)远离危险地带，不要破坏当地环境。
5． 跳虫、甲螨和线虫是土壤中的主要动物类群，对植物遗体的分解起重要作用。请回答：
(1)由于跳虫和甲螨活动能力____________________，身体________________，不适合用手直接捕捉，常采用吸虫器等进行采集。
(2)现要采集大量的跳虫用于实验室培养，最好选择下图中的吸虫器__________，理由是________________________________________________________________________。
若要采集大量的甲螨作为标本保存，最好选择吸虫器____________________，理由是________________________________________________________________________。
(3)现在一培养罐内同时培养跳虫、甲螨和线虫三个种群，若它们均仅以罐内已有的酵母菌为食，则跳虫与甲螨之间的关系是________，线虫与酵母菌之间的关系是____________。
(4)下图是“土壤中小动物类群丰富度的研究”实验中常用的两种装置，下列有关叙述不正确的是 (　　)
A．甲装置的花盆壁a和放在其中的土壤之间留一定空隙的目的是便于空气流通
B．乙装置通常用于对体型较小的土壤动物进行采集
C．甲装置主要是利用土壤动物趋光、避高温、趋湿的习性采集
D．用乙装置采集的土壤动物可以放入体积分数为70%的酒精溶液中
答案　(1)较强　微小
(2)B　该吸虫器中的湿棉花模拟了土壤湿润环境，利于跳虫存活　D　该吸虫器中的酒精可将收集的甲螨及时固定，防止腐烂
(3)竞争　捕食
(4)C
解析　(1)跳虫和甲螨活动能力较强，身体微小，应用吸虫器等进行采集。(2)吸虫器中的湿棉花模拟了土壤湿润环境，利于跳虫存活。(3)跳虫与甲螨、线虫都以酵母菌为食，所以跳虫与甲螨属于竞争关系。线虫与酵母菌之间是捕食关系。(4)由图可知，甲装置主要是利用土壤动物避光、避高温、趋湿的习性采集，其中的花盆壁a和放在其中的土壤之间留一定空隙的目的是便于空气流通；乙装置通常用于对体型较小的土壤动物进行采集，用乙装置采集的土壤动物可以放入体积分数为70%的酒精溶液中，也可以放到试管中。
题组一　群落的结构特征
1． 判断正误
(1)环境条件分布不均匀是形成群落水平结构的原因之一(2010·大纲全国Ⅱ，3B)
(　　)
(2)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
(2011·大纲全国，4D)(　　)
(3)演替过程中群落的物种组成不断变化(2011·海南，24B) (　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)√
2． (2012·大纲全国卷，4)下列关于森林群落垂直结构的叙述，错误的是 (　　)
A．群落中的植物具有垂直分层现象
B．群落中的动物具有垂直分层现象
C．动物在群落中的垂直分层与植物的分层有关
D．乔木层的疏密程度不会影响草本层的水平结构
答案　D
解析　森林群落中的植物因受光照条件的影响，具有垂直分层现象，A项正确。森林群落中的动物因受食物等因素影响，也具有垂直分层现象，B项正确。动物在群落中的垂直分层与植物提供的栖息场所和食物有关，C项正确。乔木层的疏密程度会影响树下光照的强弱，肯定会影响草本层的水平结构，D项错误。
3． (2012·福建卷，3)科技人员选取某地同一自然条件下三处不同类型的茶园，进行物种丰富度的调查，结果如下图。据图判断正确的是 (　　)
A．纯茶园物种数变化幅度最小，不易产生暴发性虫害
B．杉茶间作园各物种的种群密度在10月份时最大
C．梨茶间作园的营养结构在6月份时最为复杂
D．人类生产活动不会改变茶园的群落结构
答案　C
解析　纯茶园内的物种丰富度较小，该生态系统的抵抗力稳定性在三种茶园中最低，容易产生暴发性虫害，A项错误。据图可知，10月份的杉茶间作园的物种数量多，但并不能说明各物种在此时的种群密度最大，B项错误。据图可知，6月份时梨茶间作园的物种数最多，此生态系统中食物链和食物网较其他生态系统的复杂，其营养结构也最为复杂，C项正确。人类对茶园除草和喷施农药等活动能减少茶园中的物种数，所以人类的活动可以对茶园的群落结构造成影响。
题组二　种间关系
4． (2012·海南卷，18)疟原虫在人体内只能进行无性生殖，在按蚊体内才进行有性生殖。人被感染疟原虫的按蚊叮咬后可患疟疾。在水中，按蚊幼虫(孑孓)以藻类和细菌为食，同时又被鱼类捕食。下列叙述错误的是 (　　)
A．疟原虫与人是寄生关系
B．疟原虫与按蚊是共生关系
C．藻类属于生产者，孑孓和鱼类属于消费者
D．鱼类与藻类既存在捕食关系，也存在竞争关系
答案　B
解析　疟原虫与人是寄生关系，与按蚊之间也是寄生关系。藻类能进行光合作用，在生态系统中属于生产者。孑孓和鱼类是以其他生物为食的异养生物，在生态系统中属于消费者。鱼类以藻类为食，二者之间存在捕食关系。鱼类与藻类生活在同一空间，会因争夺生存空间、氧气等有限的生存条件而产生竞争。
5． (2012·大纲全国卷，3)一块农田中有豌豆、杂草、田鼠和土壤微生物等生物，其中属于竞争关系的是 (　　)
A．田鼠和杂草
B．豌豆和杂草
C．豌豆和其根中的根瘤菌
D．细菌和其细胞内的噬菌体
答案　B
解析　存在竞争关系的生物有共同的生活资源，如食物、空间等。A项中田鼠和杂草是捕食关系，错误。B项中豌豆和杂草对光、水、肥、空间等资源形成竞争，正确。C项中豌豆和其根中的根瘤菌是互利共生关系，错误。D项中细菌和其细胞内的噬菌体是寄生关系，错误。
题组三　群落演替及土壤动物的研究
6． (2012·海南卷，17)关于群落演替的叙述，错误的是 (　　)
A．人类活动可以影响演替的方向和速度
B．森林阶段动物的分层比灌木阶段的简单
C．初生演替可发生在从来没有植被分布的地带
D．森林阶段对太阳光的利用比灌木阶段更充分
答案　B
解析　人类的活动可影响群落演替的方向，并能影响演替的速度。森林群落垂直结构比灌木群落要复杂，生活在其中的动物分层也比灌木阶段复杂(多了栖居在乔木层的动物)。初生演替指的是在一个从来没有被植物覆盖的地方，或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方发生的演替。森林阶段垂直结构层次明显，各种植物对太阳光的利用比灌木阶段要高。
7． (2012·广东卷，4)有关土壤动物研究的叙述，正确的是 (　　)
A．土壤动物群落不存在分层现象
B．土壤动物种间关系主要是互利共生
C．土壤盐碱度不同，土壤动物群落结构有差异
D．随机扫取表层土取样，可以调查土壤小动物类群丰富度
答案　C
解析　任何植物或动物群落中都存在分层现象，A项错误；土壤动物种间关系主要为竞争关系，B项错误；土壤盐碱度不同，其中的生物种类也有差异，故土壤动物群落结构有差异，C项正确；调查土壤小动物类群丰富度时，应将表层土上的落叶轻轻拨开，将取样器来回旋转按入土中进行取样，D项错误。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
种间关系 2、3、5、13
群落的结构与演替 1、4、6、7、8、9、10、14
土壤中小动物类群丰富度的研究 11、12、15
1． 关于群落的描述，不准确的是 (　　)
A．水平结构上种群分布与土壤的湿度、光照强度及生物自身的生长特点有关
B．同一时间栽培，长势相同的人工马尾松形成树林，该群落不存在垂直结构的分层现象
C．自然群落往往是向物种丰富度越来越高的方向演替，而且种间关系越来越复杂
D．沙丘上造林说明了人类活动可以改变群落演替的速度和方向
答案　B
解析　任何一个群落都存在垂直结构的分层现象。
2． 如图表示某地域中以湿度和温度为变量，描绘出的两个种群能存活和增殖的范围。下列有关叙述正确的是 (　　)
A．甲种群与乙种群之间存在的只是竞争关系
B．甲种群在该地域的分布包括垂直结构和水平结构
C．湿度和温度相互作用是种群数量变化的决定因素
D．在高温、高湿的条件下，乙种群具有更大的生存优势
答案　D
解析　由坐标图可知，甲种群生活在相对低湿度、低温环境中，乙种群生活在相对高湿度、高温环境中，因此在高温、高湿的条件下，乙种群具有更大的生存优势。
3． 某山区实施退耕还林之后，群落经过数十年的演替发展为树林。下图中曲线甲、乙、丙分别表示群落演替的三个连续阶段中优势植物种群的数量变化情况。下列说法错误的是
(　　)
A．实施退耕还林等措施之后，可增大部分野生动植物种群的环境容纳量
B．曲线甲、乙、丙对应的物种之间为竞争关系，第3阶段群落具有明显的垂直分层现象
C．演替中后一阶段优势物种的兴起，一般会造成前一阶段优势物种的消亡
D．该过程中，群落的物种丰富度和生态系统的抵抗力稳定性会逐渐提高
答案　C
解析　群落演替是指随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程，在此过程中群落的总生产量增加，有机物总量增加，生物种类越来越多，营养结构越来越复杂，生态系统的抵抗力稳定性越来越高。在演替过程中，后一阶段优势物种的兴起，一般不会造成前一阶段优势物种的消亡，而是取代其优势地位。
4． 某地区将天然林全部砍伐后，大量单一种植沙拉杨。下列叙述正确的是 (　　)
A．天然林替换成沙拉杨林的过程属于初生演替
B．天然林替换成沙拉杨林后物种丰富度增加
C．沙拉杨林比天然林的抵抗力稳定性要高
D．在沙拉杨林中混种其他林木可改善该地区环境
答案　D
解析　天然林替换成沙拉杨林的过程属于次生演替；替换后该地区的物种丰富度降低，抵抗力稳定性下降。
5． 在自然界中，每一种生物几乎都受到周围其他生物的影响。如图1
表示甲、乙两种生物之间的数量变化关系，在图2所示的四个营养关系图中，与其所表示的种间数量关系最相符合的是 (　　)
答案　D
解析　题图1中，甲、乙之间为捕食关系(乙捕食甲)。图2所示各选项的箭头表示物质和能量流动的方向，A表示互利共生关系；B表示寄生关系；C中甲、乙之间为竞争关系，而丙可以是生物，也可以是非生物；D表示捕食关系。
6． 某弃耕农田中植物种类在40年间的变化情况见下表。下列有关该地群落变化的叙述，错误的是 (　　)
　　年数物种数量植物类别 1 4 15 25 40
草本 28 27 26 30 34
灌木 0 3 4 12 19
乔木 0 0 0 14 23
总计 28 30 30 56 76
A.物种多样性趋于增加
B．该地群落发生了初生演替
C．群落对光能的利用能力提高
D．群落的垂直结构和水平结构发生了变化
答案　B
解析　由表中数据可以看出，随着年份的增加，植物的总数逐渐增加，物种多样性趋于增加；发生在弃耕农田上的演替属于次生演替；乔木的数量增加，说明群落对光能的利用能力提高了；该表反映出了该地群落的垂直结构和水平结构发生了变化。
7． 演替是一个漫长的过程，当一个群落演替到与当地的气候和土壤条件处于平衡状态时，演替就不再进行，并形成热带雨林、温带草原、苔原或沙漠等顶级群落。下列有关叙述不正确的是 (　　)
A．与演替之初相比，顶级群落的结构更为复杂和稳定
B．形成哪种顶级群落与年平均气温和降雨量等气候条件密切相关
C．顶级群落一旦形成，将永远保持原状
D．热带雨林较草原、沙漠等群落的自我调节能力高
答案　C
解析　顶级群落若受到强烈的干扰，其群落可能发生改变；由于热带雨林较草原、沙漠等群落的营养结构复杂，故其自我调节能力较高。
8． 森林被砍伐殆尽，一段时间后该处出现了新的生物群落。下列相关叙述正确的是
(　　)
A．该群落形成过程中先出现的生物最可能是地衣
B．各种昆虫进入不会影响群落对环境变化的抵抗力
C．演替过程中，灌木取代草本植物的主要原因是草本植物属于较低等的生物
D．若有人类活动，则该群落演替的速度和方向可能发生变化
答案　D
解析　森林被砍伐殆尽后发生的演替为次生演替，先出现的生物最可能是草本植物；群落中物种增多可使生态系统的抵抗力稳定性提高；演替过程中，灌木比草本植物高大，更容易接受到较多的光照，因而会取代草本植物；人类活动可使群落演替按照不同于自然的演替速度和方向进行。
9． 下列有关群落演替的说法，错误的是 (　　)
A．群落中一个种群被另一个种群替代的过程叫做演替
B．在保留有植物繁殖体的地方发生的演替为次生演替
C．在干旱的荒漠地区，群落演替很难形成森林
D．人类活动可以影响演替的速度和方向
答案　A
解析　群落演替指的是随着时间的推移，一个群落被另一个群落代替的过程；从来没有被植物覆盖的地面，或原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方所发生的演替为初生演替，其他均为次生演替；群落能否演替至森林阶段，主要取决于当地的气候等条件，在干旱的荒漠地区很难形成森林；人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。
10．以下关于群落及其演替的说法，正确的是 (　　)
A．群落演替的结果是一定能形成森林
B．群落演替过程中种群的基因频率不会发生变化
C．大鱼吃同种小鱼是群落中的捕食关系
D．群落演替过程中其结构越来越复杂
答案　D
解析　群落演替的结果是由该群落所处的环境条件所决定的，故A错误。在群落的演替过程中，生物的种类和数量在不断变化，其结构越来越复杂，种群的基因频率也在变化，故B错误、D正确。捕食属于种间关系，大鱼吃小鱼为种内斗争，故C错误。
11．在探究土壤小动物类群丰富度的实验中，某小组设计的采集小
动物的装置如图所示，下列说法正确的是 (　　)
A．采集的原理是利用土壤动物的趋光性
B．灯罩的功能是防止昆虫逃跑
C．金属筛网阻止小动物向下移动
D．广口瓶中需要加入体积分数为70%的酒精溶液
答案　D
解析　采集小动物的原理是利用土壤动物的避光性；灯罩的功能是聚光；金属筛网可阻止泥土滑落，但小动物可向下移动，便于收集；广口瓶中加入体积分数为70%的酒精溶液，便于保存小动物。
12．下列有关说法中，不正确的是 (　　)
A．调查种群密度常用的方法有标志重捕法、样方法等
B．丰富度的统计方法有记名计算法和目测估计法
C．调查土壤中小动物的类群丰富度，可用取样器取样进行采集、调查的方法
D．在白化病家族中，调查白化病的发病率；在人群中随机抽样，调查白化病的遗传方式
答案　D
解析　调查白化病的发病率，应该在人群中随机抽样调查；调查白化病的遗传方式，可在白化病家族中根据遗传规律进行分析。
13．某校生物研究性学习小组在对某森林生态系统中的植物进行种群密度调查后，得到如下统计数据：
第一年 第二年 第五年 第八年
甲种群 4 490 4 120 67 10
乙种群 0 120 3 210 4 500
请根据以上调查结果回答下列问题：
(1)甲种群与乙种群之间存在着________关系，可能是导致甲种群密度变化的重要因素；而影响甲种群密度变化的其他生物因素可能还有________________(答出两项)。
(2)甲种群和乙种群作为生态系统的生产者，为其他生物的生存提供所需的________________________。
(3)甲种群生物逐渐减少，甚至可能灭绝，这对该生态系统可能造成的影响是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)甲种群生物可能灭绝的内在因素是________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)竞争　寄生、捕食(答案合理即可)　(2)能量和有机物　(3)只以甲种群生物为食的其他生物也随之减少，甚至可能灭绝　(4)缺乏有利的可遗传变异
解析　(1)分析表中的数据可知，甲种群与乙种群之间存在着竞争关系。因生态系统中，影响一个种群数量变化的生物因素是多方面的，除了竞争外，还有寄生、捕食等。(2)生产者是生态系统的基石，它能为其他生物直接或间接提供能量和有机物。(3)甲种群生物逐渐减少，甚至可能灭绝，则只以甲种群生物为食的其他生物也随之减少，甚至可能灭绝。(4)缺乏有利的可遗传变异，可能是导致甲种群生物灭绝的内在因素。
14．下表是某地区森林群落演替过程中部分相关量统计，试根据表中数据回答问题：
群落演替 灌草丛 针叶林 针阔叶混交林 季风常绿阔叶林
群落垂直结构层数 2 3 4 5
叶面积指数 2.48 6.61 11.28 17.76
光能漏射率(%) 62.2 44.7 3.3 1.1
生产者 总初级生产量(t·hm－2·a－1) 17.43 55.50 116.61 150.81
净初级生产量(t·hm－2·a－1) 1.50 14.52 23.88 26.00
总生产量/总呼吸量 1.09 1.35 1.26 1.21
注　叶面积指数指单位土地面积上的植物叶面积。
(1)该地区生物群落的演替类型属于__________________；从数据上分析，在演替过程中群落物种丰富度的变化趋势是____________________________________________。
(2)统计数据表明随着群落演替的进行，生态系统截获光能的百分率________，总初级生产量增多，这可能与植物群落的垂直结构________________增多有关。
(3)生态系统总初级生产量指全部生产者(绿色植物)固定的能量，而净初级生产量指全部生产者固定并贮存的能量，统计数据表明在由针叶林到季风常绿阔叶林演替的过程中，生态系统的总生产量/总呼吸量有下降趋势，试解释可能的原因：____________________
____________________________________________________。
答案　(1)次生演替　随着时间的推移，群落物种丰富度逐渐增加　(2)增大　分层　(3)随着生态系统中生物种类和数量的增多，全部生物的总呼吸量不断增加，而绿色植物可利用的光能有限，限制了光合作用总生产量的增加
解析　(1)表中数据表明该地区生物群落的演替是由灌草丛开始的，因此，这种演替属 于次生演替；在该群落演替过程中，群落垂直结构表现出层数增多，群落物种丰富度不断增加。(2)生态系统的截光率＝1－漏射率，因此，根据表中数据可以得出：随着群落演替的进行，生态系统截获光能的百分率增大，这可能与群落中植物种类增多、分层增多有关。(3)在群落演替过程中，一方面是因为植物可利用的光能有限，限制了光合作用总生产量的增加；另一方面，随着生物数量的增加，生态系统呼吸作用(特别是动物和分解者的呼吸作用)总量增加，最终导致生态系统的总生产量/总呼吸量下降。
15．根据教材中关于“土壤中小动物类群丰富度的研究”，回答有关问题：
(1)调查土壤中小动物常用________________进行采集、调查，而不适宜用样方法或标志重捕法进行调查，原因是许多土壤小动物具有________________，而且______________。
(2)丰富度的统计方法通常有两种：一是______________；二是____________。前者是指在一定面积的样地中，直接________________，这一般用于________________的群落。
(3)采集的小动物可以放入_______中，也可放入_______中。
(4)观察时最好用________________。如用普通显微镜，可在________的物镜和________的目镜下进行观察。
答案　(1)取样器取样法　较强的活动能力　身体微小　(2)记名计算法　目测估计法　数出各种群的个体数目　个体较大，种群数量有限　(3)体积分数为70%的酒精溶液　试管　(4)实体镜　4倍　5倍
解析　(1)土壤动物往往身体微小，活动能力较强，一般不采用标志重捕法和样方法进行调查，而常采用取样器取样法。(2)记名计算法和目测估计法是统计丰富度的常用方法。其中记名计算法是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。目测估计法是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、少、很少”等等。(3)采集到的小动物可放入酒精中，也可将活着的小动物放入试管中。(4)观察时，常用实体镜，如用普通显微镜，可在4倍的物镜和5倍的目镜下进行观察。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第7讲　细胞核——系统的控制中心
[考纲要求]　细胞核的结构和功能(Ⅱ)。
一、细胞核的结构和功能
1．细胞核的结构
(1)填写图中结构名称
a．核膜，b.染色质，c.核仁。
(2)写出图中结构的相应功能
①b功能：是DNA的主要载体。
②c功能：与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关。
③d功能：实现核质之间频繁的物质交换和信息交流。
2．细胞核的功能
(1)是遗传信息库，是遗传物质储存和复制的主要场所。
(2)是细胞代谢和遗传的控制中心。
[解惑]　(1)核膜是具有双层膜的结构，但不是具有双层膜的细胞器。
(2)核孔是RNA和某些蛋白质等大分子运输的通道，但遗传物质DNA不能通过核孔进出细胞核。
(3)因核糖体的形成与核仁有关，故蛋白质合成旺盛的细胞中常有较大的核仁。
二、模型建构
[判一判]
1．模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述，分为物理模型、概念模型、数学模型等 (　√　)
2．模型描述时只能是定性的，不可以是定量的 (　×　)
3．DNA双螺旋结构模型属于物理模型；Nt＝N0λt属于数学模型 (　√　)
4．显微镜下拍摄的照片属于模型 (　×　)
提示　照片是真实的，而模型是形式，故不属于模型。
三、细胞的完整性
1．细胞各组分之间分工合作，使生命活动能够在变化的环境中自我调控、高度有序地进行。
2．细胞既是生物体结构的基本单位，也是生物体代谢和遗传的基本单位。
考点一　聚焦细胞核的结构
1．比较染色质与染色体
　名称项目　　　 染色质 染色体
同种物质 成分相同 主要成分是蛋白质和DNA
特性相同 易被龙胆紫溶液等碱性染料染成深色
功能相同 遗传物质的主要载体
不同时期 分裂间期 分裂期
不同形态 细长的丝状 圆柱状或杆状
相互转化 染色质染色体(间期、末期)　　　　(前期、中期、后期)
2.核仁、核膜在细胞周期中的变化
在细胞分裂前期消失，末期重现；原核生物无核膜、核仁。
易错警示　与细胞核结构有关的5个提醒
(1)核孔虽然可以允许大分子物质通过，但仍然是具有选择性的，如细胞核中的DNA就不能通过核孔进入细胞质。
(2)核仁不是遗传物质的储存场所。细胞核中的遗传物质分布在染色体(染色质)上。
(3)核糖体合成的起点在细胞核内，发挥作用在细胞质中。
(4)并非所有的真核细胞都有细胞核，如高等植物成熟的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞等没有细胞核。
(5)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。
1.如图是细胞核的结构模式图。下列关于其结构及功能的叙述正
确的是 (　　)
A．①属于生物膜系统，把核内物质与细胞质分开
B．②是遗传物质DNA和RNA的载体
C．③与蛋白质的合成直接有关
D．④有利于DNA和mRNA从细胞核进入细胞质
答案　A
解析　根据图示可知：①是核膜，属于生物膜系统，可以把核内物质与细胞质分开；②是染色质，由DNA和蛋白质组成，是真核生物遗传物质(DNA)的主要载体；③是核仁，与某种RNA的合成以及核糖体的形成有关；④是核孔，有利于mRNA等大分子物质从细胞核进入细胞质，实现核质之间的物质交换和信息交流。
2．下列有关细胞核的叙述，正确的是 (　　)
A．①②是由DNA和蛋白质组成的链状结构，在细胞周期中发生周期性变化
B．③是由2层磷脂分子组成的
C．脱氧核苷酸、核糖核苷酸、信使RNA、RNA聚合酶、DNA解旋酶、组成染色质的蛋白质、脱氧核糖核酸等物质必须通过核孔才能进出细胞核
D．⑤是产生核糖体、mRNA和蛋白质的场所
答案　A
解析　①②分别是染色质和染色体，均是由DNA和蛋白质组成的链状结构，在细胞周期中发生周期性变化。③是核膜，是由2层磷脂双分子层组成的。大分子物质进出细胞核都要通过核孔，但DNA例外，不能进出细胞核，而核苷酸属于小分子物质。 ⑤是核仁，它与核糖体的形成以及某些RNA的形成有关。
审读题干信息的技巧
上面第2题为例：(1)按照不同部位的放大层次从图中获取信息并进行准确分析推断。
(2)借助题干信息“核孔具有选择性”并结合所学知识进行分析推断。
考点二　实验探究细胞核的功能
1．实验1：黑白美西螈核移植实验
(1)实验过程
(2)实验结论：美西螈皮肤颜色遗传受细胞核控制。
(3)实验分析：本实验中有无对照？若无，则该如何设计？
答案　无对照组，可将白色美西螈胚胎细胞核移植到黑色美西螈去核卵细胞形成重组细胞进行培养作为对照。
2．实验2：蝾螈受精卵横缢实验
(1)实验过程
(2)实验结论：蝾螈的细胞分裂、分化受细胞核控制。
(3)实验分析：本实验的对照类型有哪几种？
答案　既有相互对照，又有自身前后对照。
3．实验3：变形虫切割实验
(1)实验过程
(2)实验结论：变形虫的分裂、生长、再生、对刺激的反应等生命活动受细胞核控制。
(3)实验分析：本实验的对照类型有哪几种？
答案　既有相互对照，又有自身前后对照。
4．实验4：伞藻嫁接与核移植实验
(1)伞藻嫁接实验过程
(2)伞藻核移植实验过程
(3)实验结论：伞藻“帽”的形状是由细胞核控制的。
(4)实验分析：设计伞藻核移植实验有什么作用？
答案　伞藻核移植实验可排除假根中其他物质的作用，从而证明是细胞核控制伞藻“帽”的形状。
易错警示　有关细胞核的6个易错点
(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)细胞核是细胞代谢的控制中心，但不是细胞代谢的中心，因为细胞代谢的主要场所是细胞质基质。
(3)核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性消失和重建。
(4)核孔、核膜均具有选择透过性。
(5)核孔的数目、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，核孔数目多，核仁较大。
(6)并非所有的真核细胞都有细胞核，如高等植物成形的筛管细胞和哺乳动物成熟的红细胞中没有细胞核。
3．伞藻是单细胞绿藻，其高度可达10厘米。生物学上常用它来研究细胞的有关功能。如图是伞藻嫁接实验和核移植实验过程示意图，请完成以下各题。
　
(1)嫁接实验的结果可以说明什么？
______________________________________________________________________。
(2)在研究过程中已经做了伞藻的伞柄与假根的嫁接实验，还有必要再做核移植实验吗？
______________________________。说出你的理由：__________________________
______________________________________________________________________。
(3)根据所学知识，请你推测并简述伞藻细胞质在伞帽形成过程中的作用：_____________________________________________________________________。
(4)指出选择伞藻作研究细胞有关功能的实验材料有什么好处(要求写两点)：①______________；②____________。
答案　(1)伞帽形态可能由细胞核决定(或伞帽形态与细胞核有关)　(2)有必要　因为嫁接后的细胞中，有部分细胞质来自伞柄，部分细胞质来自假根，这样就不能肯定伞帽形态是否由细胞核决定　(3)构建伞帽的多种物质是在细胞质中通过多种代谢途径产生的　(4)①大型单细胞生物　②伞帽形态差异明显　③不同伞藻间容易嫁接
解析　(1)由图可以观测到进行了伞柄的嫁接后，其再生的伞帽与细胞核相对应，所以伞帽的产生可能受细胞核的控制。(2)实验的设计要符合单一变量的要求，要尽量保持实验中只有一个变量。
4.如图所示，科学家对单细胞伞藻的幼体嫁接时，将甲的伞柄嫁接到
乙的假根上，长出了伞帽。下列有关评价合理的是 (　　)
A．该实验证明了细胞核是遗传的控制中心
B．该实验证明了细胞核是代谢的调控中心
C．欲证明细胞核的功能，需同时进行对照实验
D．第一次长出的伞帽与乙的伞帽特征完全相同
答案　C
解析　在缺乏对照的情况下，仅根据图示所进行的操作和实验现象，无法得出细胞核的功能，只有在设置对照的情况下，才能得出细胞核是细胞遗传和代谢的控制中心的结论。
“六看”法解答实验评价题
在解答实验评价题时，以实验原则为依据，做到“六看”：一看实验是否遵循单一变量原则，二看有无对照及对照设置是否合理；三看方案是否可操作、实验步骤是否完整、操作顺序是否合理；四看实验材料、仪器和药剂选择与使用是否合理；五看实验结果的预期是否合理；六看实验结论是否来源于实验现象及数据。
考点三　归纳提升“细胞的基本结构”
完善真核细胞知识结构网络图
易错警示　有关细胞结构的5个“不一定”归纳
(1)没有叶绿体或大液泡的细胞不一定是动物细胞
植物的根细胞不进行光合作用，没有叶绿体；植物的未成熟细胞也没有大液泡；另外，有中心体的细胞可能是动物或低等植物细胞，没有中心体的是高等植物细胞，中心体不能作为鉴别动物细胞和植物细胞的依据，但可以用作鉴别动物细胞和高等植物细胞的依据。
(2)具有细胞壁的生物不一定是植物
自然界中除植物细胞具有细胞壁外，几乎全部的真菌和原核生物中的蓝藻、细菌、放线菌都有细胞壁。
(3)没有叶绿体的细胞不一定不能进行光合作用，没有线粒体的细胞不一定不能进行有氧呼吸。
对真核生物而言，光合作用是在叶绿体中完成的，没有叶绿体的生物的代谢类型只能是异养型；有氧呼吸只能在线粒体中完成，没有线粒体的细胞如蛔虫体细胞、哺乳动物的红细胞只能进行无氧呼吸获取能量。对原核生物来说，蓝藻没有叶绿体，但因在其细胞中有与光合作用有关的酶和色素，所以蓝藻能进行光合作用；硝化细菌和蓝藻等并没有线粒体，但因在其细胞膜和细胞质中有与有氧呼吸有关的酶，所以能进行有氧呼吸。
(4)没有细胞核的生物不一定是原核生物
病毒既不是真核生物，也不是原核生物；哺乳动物成熟的红细胞没有细胞核，但却是真核生物细胞。
(5)真核细胞不一定都有线粒体
某些厌氧型动物如蛔虫，细胞内没有线粒体，只能进行无氧呼吸。还有一些特化的高等动物细胞内也没有线粒体，如哺乳动物成熟的红细胞。
5．以下A、B、C三图分别表示三种不同类型的生物细胞，图D表示发生在某生物细胞中的生理活动示意图，请据图回答下列问题：
　
(1)A、B、C中，能够发生图D所示生理活动的细胞是______。A、B所示细胞和C的主要区别是A、B_____________________________________________________。
(2)A、B、C所代表的生物遵循孟德尔遗传规律的是______，图C中能够发生碱基互补配对的细胞器是________。
(3)事实上，图B所示细胞处于________状态，由图B构成的组织不能作为鉴定还原糖的理想实验材料，原因是_______________________________________________
________________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
答案　(1)B　有以核膜为界限的细胞核　(2)A、B　核糖体
(3)质壁分离　图B所示为绿色植物细胞，其内含有大量的叶绿素等色素，对反应产生的砖红色沉淀的观察有干扰作用
解析　A为动物细胞，B为植物细胞，A、B都为真核细胞，遵循孟德尔遗传规律，C为原核细胞。D中的细胞器为叶绿体和线粒体，含有这两种细胞器的是B细胞。真核细胞与原核细胞的主要区别是真核细胞有以核膜为界限的细胞核。原核细胞内只有核糖体一种细胞器，在核糖体中进行的翻译过程可以发生碱基互补配对。由于B中含有叶绿体，颜色较深，不能作为鉴定还原糖的理想实验材料。
题组一　细胞核的结构与功能
1．判断正误
(1)叶绿体合成的ATP通过核孔进入细胞核(2011·北京，3A) (　　)
(2)在普通光学显微镜下紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中细胞核清晰可见(2011·江苏，10D) (　　)
(3)氨基酸、葡萄糖和核苷酸分子均可通过核膜(2011·重庆卷，1A) (　　)
(4)蓝藻细胞具有细胞核且DNA分子呈环状(2010·新课标全国，1B) (　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
2．(2011·江苏卷，8)核孔是具有选择性的核质交换通道，亲核蛋白需通过核孔进入细胞核发挥功能。下图为非洲爪蟾卵母细胞亲核蛋白注射实验，下列相关叙述正确的是
(　　)
A．亲核蛋白进入细胞核由头部决定
B．亲核蛋白进入细胞核不需要载体蛋白
C．亲核蛋白进入细胞核需要消耗能量
D．亲核蛋白进入细胞核的方式与葡萄糖进入红细胞相同
答案　C
解析　由题图可知，放射性尾部能从细胞质通过核孔进入细胞核中，但放射性头部却不能从细胞质通过核孔进入细胞核中，可见亲核蛋白进入细胞核是由尾部决定的，A项错误。由题干信息“核孔是具有选择性的核质交换通道”可知，物质通过核孔进入细胞核具有选择性，即亲核蛋白进入细胞核需要载体蛋白和能量，B项错误、C项正确。葡萄糖进入红细胞的方式为协助扩散，需要载体蛋白的协助，不消耗能量，故D项错误。
3．(2009·山东卷，1)真核细胞单位面积的核孔数目与细胞类型和代谢水平有关。以下细胞中核孔数目最少的是 (　　)
A．胰岛细胞 B．造血干细胞
C．效应B细胞(浆细胞) D．口腔上皮细胞
答案　D
解析　细胞的代谢越旺盛，则核孔的数目越多。A、C中的细胞分别分泌胰岛素(或胰高血糖素)和抗体，代谢旺盛。B中细胞的分裂能力很强，代谢旺盛。只有D为高度分化的细胞，代谢较弱。故而D中的口腔上皮细胞的核孔数目最少。
题组二　细胞结构和功能的综合
4．(2011·江苏卷，2)关于人体细胞结构和功能的叙述，正确的是 (　　)
A．在细胞核内RNA能够传递和表达遗传信息
B．核糖体是蛋白质合成和加工的主要场所
C．线粒体内膜蛋白质和脂质的比值大于外膜
D．高尔基体与有丝分裂过程中纺锤体形成有关
答案　C
解析　细胞的遗传物质是DNA，细胞核内的RNA不能自我复制(传递遗传信息)，也不能在细胞核内翻译形成蛋白质(表达遗传信息)，A项错误；核糖体是蛋白质合成的场所，但蛋白质加工的场所为内质网和高尔基体，B项错误；因线粒体内膜上分布着与有氧呼吸第三阶段有关的酶，故线粒体内膜蛋白质含量高于外膜，所以线粒体内膜蛋白质和脂质的比值大于外膜，C项正确；中心体与有丝分裂过程中纺锤体的形成有关，在有丝分裂前期发出星射线形成纺锤体，D项错误。
5．(2010·江苏卷，2)下列关于人体细胞结构和功能的叙述，错误的是 (　　)
A．在mRNA合成的同时就会有多个核糖体结合到mRNA上
B．唾液腺细胞和胰腺细胞中高尔基体数量较多
C．核孔是生物大分子可以选择性进出的通道
D．吸收和转运营养物质时，小肠绒毛上皮细胞内线粒体集中分布于细胞两端
答案　A
解析　转录的场所是细胞核，翻译的场所是细胞质基质，两者所在空间不同，A项错误；B项中两种腺体均合成蛋白质类的酶，涉及蛋白质的分泌，因此高尔基体数量较多；核孔是酶、RNA等生物大分子进出细胞核的通道；小肠绒毛上皮细胞主要从消化道中吸收营养物质，并将其转运到血浆或淋巴中，因此细胞两端对物质的主动运输较为旺盛，线粒体较多。
6．(2009·江苏卷，14)细胞作为生命活动的基本单位，其结构和功能高度统一。下列有关叙述正确的是 (　　)
①卵细胞体积较大有利于和周围环境进行物质交换，为胚胎早期发育提供所需养料　②哺乳动物成熟的红细胞表面积与体积之比相对较大，有利于提高气体交换效率　③小肠绒毛上皮细胞内有大量的线粒体，有助于物质运输的能量供应
④哺乳动物成熟精子中细胞质较少，有利于精子运动
A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④
答案　B
解析　卵细胞体积大，含卵黄较多，可为胚胎早期发育提供养料，但其相对表面积小，不利于与外界环境进行物质交换。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
细胞核的结构与功能 1、2、4、5
细胞结构和功能的综合 3、8、9、10、11、12、13、14
实验与探究 6、7、15
1.下列关于细胞核的叙述正确的是 (　　)
A．真核细胞的核膜上有多种酶，有利于各种化学反应的顺利进行
B．在电镜下观察处于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．原核细胞除拟核没有核膜外，其他方面与真核细胞的细胞结构没有差别
答案　A
解析　处于分裂间期的细胞，电镜下可看到细胞核的染色质而不是染色体；脱氧核糖核酸(DNA)不能通过核孔进入细胞质；原核细胞的细胞质中只有核糖体一种细胞器，而无线粒体、内质网等细胞器。
2．大量事实表明，在蛋白质合成旺盛的细胞中，常有较大的核仁。这有力支持下列哪一科学结论 (　　)
A．细胞中蛋白质主要是由核仁合成的
B．核仁可能与组成核糖体的必需物质的合成有关
C．无核仁的细胞往往不能合成蛋白质
D．DNA的转录和翻译通常发生在核仁中
答案　B
解析　题干中信息说明核仁与核糖体的合成有关，B项正确。细胞中蛋白质是在核糖体上合成的，故A项错误；无核仁的细胞如原核细胞能合成蛋白质，故C项错误；DNA的转录主要发生在细胞核内，而翻译发生在细胞质中，故D项错误。
3．下列关于细胞结构的说法中，正确的是 (　　)
A．没有线粒体的细胞一定是原核细胞
B．细胞分裂时均能观察到染色体周期性的变化
C．正在发生质壁分离的植物细胞中观察不到染色体
D．酵母菌的DNA是裸露的，所以没有染色体
答案　C
解析　哺乳动物成熟的红细胞无线粒体；细胞进行无丝分裂时无染色体的周期性变化；酵母菌是真核生物，有染色体。
4．下列关于细胞核的叙述，正确的是 (　　)
A．除少数细胞外，成熟的真核细胞都有细胞核
B．不同的细胞内，核仁的大小和数量都是一样的
C．核孔是核质之间的物质任意通过的通道
D．克隆羊多利培养成功证明了已分化的动物体细胞具有全能性
答案　A
解析　代谢旺盛的细胞中核仁较大；并非所有物质都可任意通过核孔，如DNA就不能通过核孔；高度分化的动物体细胞的全能性受到制约，但其细胞核仍具有全能性。
5．如图为细胞核结构模式图，下列有关叙述正确的是 (　　)
A．①是由DNA和蛋白质组成的环状结构
B．②是产生核糖体、mRNA和蛋白质的场所
C．核膜由两层磷脂分子组成，蛋白质、DNA等生物大分子可以穿过核膜进出细胞核
D．核孔对物质的运输具有选择性
答案　D
解析　图中结构具有核膜，应该是真核细胞的细胞核。①为由DNA和蛋白质结合生成的链状染色质；②为核仁，与核糖体的形成、rRNA的合成有关；核膜为双层膜，具有选择性，蛋白质等生物大分子不能自由进出核膜。
6．细胞核具有什么功能？科学家通过下列实验(见下图)进行探究：①用头发将蝾螈的受精卵横缢为有核和无核的两半，中间只是很少的细胞质相连，结果无核的一半(a)停止分裂，有核的一半(b)能继续分裂；②b部分分裂到16～32个细胞时，将一个细胞核挤入到不能分裂的a部分，结果a部分开始分裂、分化，进而发育成胚胎。下列叙述中，不正确的是 (　　)
A．实验结果可以说明细胞核与细胞的分裂、分化有关
B．实验①中，b部分细胞属于对照组，a部分属于实验组
C．实验②中，a部分的操作与实验①中的a部分形成对照
D．实验说明细胞的寿命与细胞核有关
答案　D
解析　整个实验并没有涉及细胞的寿命，故D错误。有核或植入核的部分能分裂、分化，无核的部分则停止分裂，说明细胞核与细胞的分裂、分化有关。a部分相当于去核和重新植入核，是实验组。实验②中，a部分植入核，与实验①中的无核形成对照。
7．阅读材料：①分别将已分裂10次和分裂30次的成纤维细胞的细胞核互换，重组成的“老核新质”和“新核老质”细胞能分别再分裂20次和40次。②鸟类红细胞有核，但不能复制和转录，癌细胞核很活跃，既能复制也能转录，现将鸟的红细胞核移入去核的癌细胞中，鸟的红细胞核开始复制和转录。以上实验不能说明(　　)
A．细胞分裂次数是由细胞核中物质决定的
B．细胞质中存在影响细胞分裂的物质
C．细胞分裂是由细胞核和细胞质共同控制的
D．只要有适当的细胞质，细胞核就能表现出全能性
答案　D
解析　由题可知，细胞分裂与细胞质和细胞核的关系密切，并没有体现出这些细胞能分化成个体，所以不能说明只要有适当的细胞质，细胞核就能表现出全能性。
8.如图表示植物细胞新细胞壁的形成过程，据图分析下列有
关叙述中正确的是 (　　)
A．该细胞处于有丝分裂的后期，图中D表示内质网
B．图中C是高尔基体，图中E的主要成分是加工后的多
肽链
C．该细胞的核基因在有丝分裂后期不能转录，但是翻译能够进行
D．该过程体现了生物膜的结构特性和功能特性
答案　C
解析　图中A、B、C、D、E分别表示细胞壁、细胞膜、高尔基体、内质网、囊泡。新细胞壁的形成是有丝分裂末期的一个特征。植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，因此可以推知纤维素和果胶是先在内质网中合成，再由高尔基体参与形成的。有丝分裂后期该细胞的核基因的载体仍是染色体形态，因此核基因不能转录，但是间期核基因转录产生的mRNA仍然可以进行翻译。该过程通过囊泡实现物质转运，体现了生物膜具有一定的流动性，为结构特性。
9．下列有关细胞中“一定”的说法，正确的是 (　　)
①光合作用一定在叶绿体中进行　②有氧呼吸一定在线粒体中进行，有H2O生成的呼吸过程一定不是无氧呼吸，产生CO2的呼吸过程一定不是无氧呼吸产生乳酸的过程　③没有细胞结构的生物一定是原核生物　④以RNA为遗传物质的生物一定是原核生物　⑤所有生物的蛋白质一定是在核糖体上合成的　⑥有中心体的生物一定不是高等植物
A．①③⑤⑥ B．②④⑥ C．④⑤ D．⑤⑥
答案　D
解析　光合作用和有氧呼吸可以发生在蓝藻等原核生物的细胞中，而不一定在叶绿体和线粒体中进行；原核生物具有细胞结构；以RNA为遗传物质的生物是非细胞生物；无论何种生物，蛋白质都是在核糖体上合成的；有中心体的生物为动物或低等植物。
10.如图是某真核细胞的亚显微结构模式图，正确的说法是
(　　)
A．具有双层膜的结构是⑤⑦
B．原核细胞中也存在②③
C．⑥与该细胞的细胞壁形成有关
D．⑥⑧在结构和功能上没有联系
答案　A
解析　由图可知，该细胞为动物细胞，无细胞壁，图中①～⑧分别为细胞质、中心体、核糖体、细胞膜、线粒体、高尔基体、细胞核、内质网。原核细胞中只有核糖体而无中心体；内质网与高尔基体在结构和功能上有紧密联系。
11.右图为某高等植物叶肉细胞的结构模式图，下列相关叙述不正确
的是 (　　)
A．图中能产生ATP的结构有1、2、5
B．结构1中产生的CO2扩散出来进入结构2中被利用，需穿过
生物膜的层数为4层
C．结构3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
D．结构2与4中都含有叶绿素和类胡萝卜素等色素
答案　D
解析　由图可知，1为线粒体，2为叶绿体，3为细胞核，4为液泡，5为细胞质基质。叶绿体为双层膜结构，可进行光合作用产生ATP，线粒体和细胞质基质中进行呼吸作用可产生ATP，故A正确；叶绿体和线粒体都具有双层膜，故B正确；叶绿体中含有叶绿素和类胡萝卜素，而液泡中的色素主要是花青素，故D错误。
12．图中a、b、c表示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细胞内具有膜结构的细胞器构成了生物膜系统
答案　C
解析　图示三种细胞分别为植物细胞、动物细胞和细菌。a中遗传物质的载体为叶绿体、线粒体和染色体，b中遗传物质的载体是线粒体和染色体，c无染色体。a、c细胞均有细胞壁。a、b内的细胞器膜和细胞膜、核膜构成了生物膜系统。无论真核细胞、原核细胞都有核糖体。
13．如图代表自然界中处于不同分类地位的6种体现生命现象的单位。图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ绘出了用于区分其他种生物的标志结构，请据图回答下列问题：
(1)图中标号①～⑩的结构，不染色的情况下可在光学显微镜下观察到的是________________。
(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与Ⅵ比较，共同具有的膜结构是________，共同具有的无膜的细胞器是____________。
(3)Ⅲ所示细胞属于哪一类生物？________。
(4)已有研究显示，引起图中Ⅰ所示细胞代表的生物产生肿瘤的病毒致癌因子是图中6类生命形态中的[　　]____________。
(5)Ⅰ与Ⅱ相比较，结构上的差异是_______________________________________， 代谢类型上的差异是________________________。
(6)②是______________________的主要场所，⑥是________________的场所，②、⑥内都有广阔的生物膜支撑其代谢所需，②、⑥内部扩大膜面积的区别是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)⑤⑥⑦　(2)细胞膜　核糖体　(3)低等植物　(4)V　病毒　(5)Ⅰ有中心体(Ⅱ没有)，Ⅱ有细胞壁、叶绿体、大液泡(Ⅰ没有这些)　Ⅰ为异养型，Ⅱ为自养型　(6)有氧呼吸　光合作用　②线粒体的内膜向内折叠形成嵴而使内膜面积扩大，⑥叶绿体内存在多个基粒，每个基粒又有若干类囊体薄膜叠加而成，从而大大扩大了叶绿体内生物膜的面积
解析　(1)①～⑩不染色时能观察到的显微结构只有⑦细胞壁、⑤细胞核、⑥叶绿体。(2)由图示结构信息可知，Ⅰ具有中心体，无细胞壁，是高等动物细胞；Ⅱ具有细胞壁、叶绿体，是高等绿色植物细胞；Ⅲ具有中心体、叶绿体和细胞壁，是低等植物细胞；Ⅵ具有片层薄膜、无以核膜为界限的细胞核，是蓝藻细胞。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ与Ⅵ共有的膜结构是细胞膜，共有的无膜的细胞器是核糖体。(3)根据图示Ⅲ中具有中心体、细胞壁和叶绿体，判断Ⅲ是低等植物细胞。(4)图中Ⅴ是病毒，病毒可诱发动物细胞发生癌变。(5)Ⅰ是动物细胞，Ⅱ是高等植物细胞，结构上Ⅰ特有中心体，Ⅱ特有细胞壁、叶绿体、大液泡；代谢类型：Ⅰ为异养型，Ⅱ为自养型。(6)②线粒体是有氧呼吸的主要场所，⑥叶绿体是光合作用场所，②的内膜向内折叠形成嵴从而扩大内膜面积，⑥内有大量基粒，每个基粒又是由若干个类囊体薄膜叠加而成的，大大增加了叶绿体内生物膜的面积。
14．如图甲、乙分别是两类高等生物细胞的亚显微结构模式图，请据图回答：
(1)在图甲、图乙所示细胞中都存在，且含有核酸的细胞器有__________(填编号)，其中不符合孟德尔遗传规律的遗传物质存在于__________(填编号)中。
(2)图甲中具有双层膜结构的细胞器是__________(填编号)；图乙中能够产生ATP的场所是__________(填编号)。
(3)图甲、图乙所示的两细胞均经过有丝分裂过程形成，在形成过程中，表现不同的时期是__________期和__________期。
(4)在光照充足处，给图甲所示细胞提供含14C的CO2在结构⑨中14C的转移途径是____________________(用箭头和物质名称表示)。
(5)如果用某种药物处理图乙所示细胞，发现对Ca2＋的吸收速率大大降低，而对其他物质的吸收速率没有影响，说明这种药物的作用是________________________。
答案　(1)④⑦　④　(2)④⑨　④⑥　(3)前　末　(4)CO2→C3→糖类　(5)抑制(或破坏)了Ca2＋的载体蛋白
解析　(1)图甲代表植物细胞，图乙代表动物细胞。图甲中含有核酸的细胞器有④线粒体、⑦核糖体、⑨叶绿体。图乙中含有核酸的细胞器有④线粒体、⑦核糖体。因此图甲、图乙所示细胞中都含有核酸的细胞器是④线粒体、⑦核糖体。孟德尔遗传规律的细胞学基础是细胞核内的遗传物质。(2)图甲中具有双层膜结构的细胞器是④线粒体、⑨叶绿体。图乙中能够产生ATP的场所是④线粒体和⑥细胞质基质。(3)图甲、图乙所示两细胞分裂前期纺锤体的形成方式不同，末期细胞质分裂方式不同。(4)在叶绿体基质中，14C的转移途径是CO2→C3→糖类。(5)细胞对Ca2＋的吸收是主动运输过程，需要载体蛋白和能量，而用某药物处理图乙所示细胞后，对其他物质的吸收速率没有影响，说明该药物抑制(或破坏)了Ca2＋的载体蛋白。
15．下面是以伞藻为实验材料所做的几个经典的生物学实验。请依据所提供的材料，回答下列问题：
材料一　伞藻是单细胞生物。甲、乙两种伞藻的帽状体形状不同(如图)，现将甲伞藻的A部分与乙伞藻的B部分嫁接在一起，发现第一次长出的帽状体呈中间类型，若切除这一帽状体，第二次长出的帽状体则与甲的帽状体形状相同。
材料二　当伞藻的帽状体长到一定大小时，就不再继续长大，而是开始发生细胞分裂。于是有人提出了如下假说：细胞分裂与细胞核、质体积的比例有关，当细胞核的体积(h)与细胞质的体积(z)比值太小时，细胞就会发生分裂；反之，就不会发生分裂。并且还做了如下实验：在伞帽已经长出，核将要分裂时，将伞帽切去，核的分裂就受到抑制，直到新的伞帽再生出来，核才恢复分裂。
(1)第二次长出的帽状体与甲的帽状体形状相同，这能说明核、质之间是一种什么关系？
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(2)请你利用伞藻，另外设计一个实验，作为上述实验的补充，并进一步证明上述假说。
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案　(1)说明细胞质中各种代谢活动或生命现象受细胞核控制，最终决定生物性状的主要是细胞核
(2)在伞帽尚未长成、核不分裂时，将幼小伞帽切去，嫁接上一个长成的伞帽，这个原不该分裂的核就开始分裂了
解析　由材料一我们可以看出，把甲伞藻的A部分与乙伞藻的B部分嫁接在一起时，第一次长出来的帽状体为中间类型，切除后第二次长出的帽状体与甲的相同。这说明在B中还含有某些物质，能够控制帽状体的形状，当切除后，B内的物质耗尽，完全由A产生的物质控制了生物的性状。即细胞质中的各种代谢活动或生命现象受细胞核控制，最终决定生物性状的主要是细胞核。在设计实验验证假说时，始终要把握住假说的内容，即当细胞核的体积(h)与细胞质的体积(z)比值太小时，细胞就会发生分裂；反之，就不会发生分裂，通过创设情景来验证该假说。
教师备课资源
1．从不同的角度理解细胞的整体性
(1)从结构上理解：①细胞核与细胞质通过核孔可以相互沟通；②核膜与内质网膜、细胞膜等相互连接构成细胞完整的生物膜系统。
(2)从功能上理解：细胞各部分结构和功能虽不同，但它们是相互联系、分工合作、协调一致地共同完成各项生命活动。
(3)从调控上理解：细胞核是遗传物质储存和复制的场所，是细胞遗传和代谢的控制中心。因此，细胞的整个生命活动主要是由DNA调控和决定的，使细胞形成一个整体调控系统。
2．核质分离实验的实验设计与结果、结论的预测
[命题示例]　生物学家研究发现，癌细胞的无限增殖受某调控基因的控制，该调控基因能激发所有动物细胞大量增殖。为探究该调控基因是存在于细胞质内还是细胞核内，科研人员做了以下实验设计。
请根据以上思路，继续完成下列实验设计方案：
(1)实验方案(实验提示：癌细胞能连续培养，但细胞形态发生明显改变。如何观察细胞形态不作实验设计要求)：
①用胰蛋白酶分别处理宫颈癌细胞和小鼠肝脏使之分散成单个细胞；
②分别使单个癌细胞和单个肝细胞的核、质分离；
③_____________________________________________________________________
______________________________________________________________________；
④取2个培养瓶分别编号甲、乙，各加入等量的培养液；
⑤_____________________________________________________________________
______________________________________________________________________；
⑥分别观察甲、乙两个培养瓶中的子细胞形态是否产生癌变特征。
(2)预测实验结果及结论：
①_____________________________________________________________________
______________________________________________________________________；
②_____________________________________________________________________
______________________________________________________________________；
③_____________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
答案　(1)③取癌细胞核和肝细胞质形成重组细胞甲，取癌细胞质和肝细胞核形成重组细胞乙　⑤分别取等量重组细胞甲和重组细胞乙，依次加入甲、乙两个培养瓶中，进行细胞培养　(2)①若甲瓶中重组细胞甲分裂产生的细胞产生癌变，而乙组无癌变特征，则调控基因存在于细胞核中　②若乙瓶中重组细胞乙分裂产生的细胞产生癌变，而甲组无癌变特征，则调控基因存在于细胞质中　③若甲、乙两瓶中重组细胞甲和重组细胞乙分裂产生的细胞均具有癌变特征，则调控基因同时存在于细胞核和细胞质中
[方法点拨]　(1)确定“探究调控基因存在于细胞质内还是细胞核内”的方法
①从遗传学的角度可采用正反交的实验方法。
②从细胞学的角度，可采取细胞核移植构建重组细胞的方法。据题中图解及实验方案①②给予的信息可以确定，只能选用细胞核移植构建重组细胞法进行实验探究。
(2)不同类型的实验预测实验结果与结论的方法
①探究性实验：探究性实验的预测实验结果不唯一，大多有三种可能：变量促进结果，变量抑制结果，变量与结果无关。预测实验结果与结论时的表述方式为“若……(注：接预测的实验现象)，则说明……(注：接预测的实验结论)”。
②验证性实验：验证性实验的实验结果是唯一的，即实验原理所描述的结果，预测实验结果与结论时的表述方式为“A组……(注：接实验现象)，B组……(注：接实验现象)，证明……(注：接实验验证的结论)”。
③探究性实验中也可能会出现“预测最可能的结果”的问题，此种情况应根据已有知识推测最合理的结果。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第36讲　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.全球性生态环境问题(Ⅰ)。
3.生物多样性保护的意义和措施(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)现状：人口出生率和自然增长率明显下降，目前已进入了低生育水平国家的行列。
(2)前景：人口基数大，在较长的时期内仍将持续增长。
(3)目标：2020年，人口总数要控制在14.5亿以内；21世纪中叶，人口总数达到峰值以后，将开始缓慢下降。
2． 人口增长对生态环境的影响
(1)人均耕地减少，粮食需求增加。
(2)自然资源被大量消耗。
(3)环境污染加剧等。
3． 协调人口与环境的关系
(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、治理江河湖泊及海域的污染。
(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。
二、关注全球性生态环境问题
1． 列举环境问题
2． 不同环境问题产生的原因(连一连)
三、保护生物多样性
1． 生物多样性的构成：生物圈内所有的植物、动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。
2． 生物多样性的层次：基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。
3． 生物多样性的价值(连一连)
4． 保护生物多样性的措施
(1)就地保护。
(2)易地保护。
(3)利用生物技术对濒危物种的基因进行保护。
(4)加强立法、执法和宣传教育。
考点一　分析人口增长对生态环境的影响
观察下面的人口增长对环境影响的模型，回答相关问题。
从图中可以看出，人口增长会给生态环境带来的压力有：
1． 资源短缺：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． 环境污染：人口增长，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，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。
易错警示　区分我国目前人口的增长率和增长速度
(1)增长率：由于实行计划生育，出生率大幅下降，我国目前人口的增长率比较低。
(2)增长速度：我国人口基数大，虽然增长率较低，但增长速度比较快。
1． 下列关于人口数量与环境关系的说法，正确的是 (　　)
A．人口数量增多，对资源的需求量会增大，给环境带来巨大压力
B．人口数量的变动只取决于人口出生率和死亡率的变动
C．环境对人口数量的影响主要是通过影响出生率和死亡率来实现的
D．农业的出现和发展时期，由于人口数量不是很多，人类对环境没有破坏
答案　A
解析　人口数量增多，对资源的需求量会增大；人口数量的变动由出生率、死亡率、迁入率和迁出率来决定。
2． 下列有关人口增长与环境关系的叙述，正确的是 (　　)
A．目前人口数量已经超出了地球环境容纳量
B．生物种群消长规律完全适用于人口增长情况
C．科技进步能解决因人口增长过快导致的资源短缺问题
D．自然灾害频繁发生与人口过度增长有密切联系
答案　D
解析　人口过度增长导致植被破坏、水土流失和环境污染等问题，很难用科技进步来解决；生物种群消长规律不完全适用于人口增长，因为人类有思想、有主观能动性；目前人口数量还未超出环境容纳量。
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。
考点二　关注全球性生态环境问题
1． 比较温室效应、酸雨和臭氧层破坏
温室效应 酸雨 臭氧层破坏
形成原因 化学燃料的大量燃烧导致大气中CO2的含量增多 化学燃料的大量燃烧导致大气中SO2和氮氧化物的含量增多 人类活动中产生的氮氧化物和氟利昂增多
危害 ①全球气候变暖；②冰川融化导致海平面上升 ①水体酸化；②影响动物的生长发育；③伤害植物的叶和芽；④腐蚀建筑物和金属材料 ①导致人患皮肤癌等疾病；②农作物减产
防治措施 ①减少化学燃料的燃烧；②开发新能源；③大量植树造林 ①减少化学燃料的燃烧；②使用脱硫煤；③开发新能源；④植树造林 减少氮氧化物和氟利昂的排放
2． 比较海洋污染和土地荒漠化
原因 表现 结果
海洋污染 生活污水、工业废水进入海洋水体，海洋运输时石油泄露和倾倒污染物等 富营养化 发生赤潮
土地荒漠化 植被(如草原、森林等)破坏 土地沙漠化 出现沙尘暴
3． 说出生物多样性锐减的原因
生存环境的改变和破坏；掠夺式开发和利用；环境污染；外来物种入侵。
易错警示　关注下面3种环境问题
(1)区分水污染的类型
污染情况 成因 危害
无机污染 水中富含N、P营养元素 湖泊中表现为水华，水体缺氧，水生生物大量死亡
有机污染 水中富含有机物 异养生物繁殖，使河水变黑发臭
重金属、农药污染 重金属、农药进入食物链 较高营养级生物体内浓度高
(2)水体富营养化
①富营养化产生的原因：如图所示
②引起的后果：水华(发生在池塘和湖泊中)和赤潮(发生在海洋中)。
(3)外来物种入侵：①引发生态危机的原因：入侵物种对环境适应能力强，迁入地环境条件适宜，缺少天敌的控制。②引起的后果：短时间内有可能呈现“J”型增长。随着时间的推移，会破坏原生态系统的稳定性或生态平衡，使原生态系统的生物多样性受到严重威胁。
3． 下列选项中，由温室效应所产生的影响是 (　　)
A．永冻土融化，造成冻土区域内公路的破坏
B．水体富营养化，对近海生态环境造成一定的污染
C．酸雨加剧，对森林生态系统造成严重破坏
D．臭氧层破坏，使全球皮肤癌患者数量增加
答案　A
解析　大量燃烧煤、石油等化学燃料，大气中温室气体增多，导致全球变暖，冰川融化，海平面上升，干旱范围扩大。
4． 奶牛场每天排放大量的粪便、饲料残渣，如不处理会严重影响周边人、畜的饮水安全等。下图是某奶牛场废水处理流程图，请据图回答：
(1)输入此氧化塘的能量有__________________________。氧化塘中的风车草、圆田螺、细菌等生物共同构成________________________。
(2)植物细胞吸收的磷酸根离子用于合成的生物大分子主要是________________。氧化塘后部的溶解氧含量比前部的________________。
(3)废水流入厌氧池前，需经稀释处理，是为了防止____________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)氧化塘后部种植莲等挺水植物，有利于减少出水口处水中的浮游藻类，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)控制废水流入氧化塘的速率，除有利于氧化塘中有机物被充分分解外，还有利于________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
使出水口处的水质达到排放要求。废水不能过量流入氧化塘，说明生态系统的________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)太阳能和化学能　生物群落
(2)核酸　高(多)
(3)微生物失水过多死亡
(4)挺水植物起遮光作用，影响浮游藻类进行光合作用
(5)无机盐被充分吸收　自我调节能力是有限的
解析　(1)输入池塘的能量有光能和厌氧池中的未彻底分解产物中的化学能。
(2)植物细胞中含P的生物大分子主要是核酸。因在氧化塘前部微生物分解厌氧池输入的有机物而消耗溶解氧，在后部植物光合作用释放氧，故后部溶氧量较高。
(3)若废水中的有机物含量过高，则厌氧池中的微生物就会因渗透作用大量失水而死亡。
(4)挺水植物通过与藻类竞争矿质元素和光而有效地限制了藻类的生长。
(5)因生态系统的自我调节能力是有一定限度的，故一次性注入氧化塘的废水不能过多，控制废水进入氧化塘的流速还可以使植物充分利用其中的矿质元素，使出水口处的水质达标。
技法提炼
环境污染的治理方法
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的关系。
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。
考点三　保护生物多样性
1． 分析生物多样性的原因
(1)从分子水平看
DNA(基因)多样性蛋白质多样性―→生物性状多样性
　　　　　　 　　 　　　　　　　
(根本原因)　　 　　(直接原因)　　(即生物多样性)
(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． 分析生物不同层次的多样性
(1)蛋白质多样性形成的原因：①氨基酸的种类、数量、排列顺序不同；②肽链的空间结构多样。
(2)DNA分子多样性的原因：每个DNA分子中四种脱氧核苷酸的排列顺序千变万化。
(3)细胞多样性的原因：是基因选择性表达的结果，主要体现在细胞的形状、大小、种类、结构和功能等方面。
(4)物种多样性的原因：是生物进化和自然选择共同作用的结果。
(5)生态系统多样性的原因：是生物多样性及其生存环境共同作用的结果。
易错警示　生物多样性的2个关注
(1)区分就地保护与易地保护：就地保护除了保护区域内的物种，还应保护相应的生态环境，而在物种生存的环境遭到破坏，不再适于物种生存后，就只能实行易地保护。
(2)生物多样性的直接价值与间接价值的作用大小：生物多样性的间接价值是指对生态系统起到重要调节功能的价值，如森林和草地对水土的保持作用，湿地在蓄洪防旱、调节气候等方面的作用。生物多样性的间接价值明显大于它的直接价值。
5． 生物多样性是人类赖以生存和发展的基础。下列关于生物多样性的说法，错误的是
(　　)
A．模拟苍蝇后翅平衡棒原理，研制出的新型导航仪是利用生物多样性的直接价值
B．建立自然保护区是保护生物多样性最为有效的措施
C．保护生物多样性就是在物种和生态系统两个层次上采取保护战略和保护措施
D．引进物种不慎或对引进物种管理、监测不到位可能破坏生物多样性
答案　C
解析　运用平衡棒原理研制出新型导航仪属于生物多样性在科学研究方面的应用，属于生物多样性的直接价值。保护生物多样性的措施有就地保护和易地保护，其中建立自然保护区属于就地保护的一种方式，它是保护生物多样性最为有效的措施。生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。引进物种不慎或对引进物种管理、监测不到位时，引进物种可能成为入侵物种，破坏当地生态系统，降低生物多样性。
6． 人类活动影响生物多样性。以下措施中，有利于保护生物多样性的是 (　　)
A．大量引进外来物种，使当地生物群落中的物种更多样化
B．禁止游人进入自然保护区的核心地区，让生物自然繁衍
C．把沼泽改造成农田，种植多种农作物，增加经济收入
D．在亚热带林区大面积种植速生桉树，以增加林木生长量
答案　B
解析　大量引进外来物种，很可能引起生态危机，破坏当地的生物多样性。保护生物多样性就是在生态系统、物种和基因三个水平上采取保护战略和保护措施，主要有就地保护、易地保护和制定必要的法规。把沼泽改造成农田和在亚热带林区大面积种植速生桉树都会破坏当地的生物多样性。
技法提炼
巧妙设计网络图理解生物多样性
题组一　人口增长对生态环境的影响
1． (经典高考题)每年的7月11日被定为“世界人口日”，人口问题越来越受到国际社会的重视。如图表示三种可能的人口增长曲线，请回答：
(1)16世纪以来，世界人口增长表现为图中a曲线，人口剧增带来的严重后果有______________________________________________。
如果这种现状不能得到有效改善，人口增长趋势终将表现为图中____曲线。
(2)按生态学原理，世界人口增长应该表现为图中________曲线，该曲线与a曲线产生差别的原因是_________________________________________________________。
若地球环境对人类种群的容纳量(K)为110亿，则全球人口的最适数量为__________。
(3)为缓解人口增长带来的世界性粮食紧张状况，人类可以适当改变膳食结构。若将(草食)动物性与植物性食物的比例由1∶1调整为1∶4，地球可供养的人口数量是原来的________倍。(能量传递效率按10%计算，结果精确到小数点后两位数字)
(4)我国现阶段实行计划生育政策，提倡晚婚晚育，一对夫妇只生一个孩子。这一政策能有效地控制人口增长过快的趋势，原因是______________________________________
__________________________________。
答案　(1)环境污染(环境破坏、生态破坏)、资源短缺(生物多样性降低、耕地减少)　c　(2)b　环境阻力(资源或空间有限)　55亿　(3)1.96　(4)延长世代长度(延长繁衍一代的时间)，减少新生儿个体数，降低人口出生率
解析　(1)地球上的生存空间和生活资源是有限的，人口的剧增，必然带来环境的破坏和资源短缺，反过来，这些变化又会限制人口的增长，如果环境持续恶化下去，人口甚至会减少。(2)人类作为地球上的一个生物种群，符合种群的变化规律，如果在没有环境阻力的情况下，其增长应呈“J”型曲线，如果在有环境阻力的情况下，应呈“S”型曲线，若“S”型曲线的最大值为K，种群的最适生存数量应为K/2。(3)在一个生态系统中，按照能量流动的特点，食物链越长，营养级越高的生物获得的能量就会越少，种群数量的多少与获得的能量多少有着密切的关系。假定地球上的生产者固定的太阳能总量为A，平均每人需要的能量为X。在能量传递效率为10%的情况下，当动物性食物与植物性食物的比例为1∶1时，则每人生存需要生产者的能量为55X，当动物性食物与植物性食物的比例为1∶4时，则每人生存需要生产者的能量为28X，养活的人口约为原来的1.96倍(按要求保留小数点后两位数字)。(4)晚婚是指在法定的结婚年龄的基础上，适当推迟实际结婚年龄。迟于法定年龄三年以上结婚者为晚婚。晚婚对于控制人口数量的作用，一是缩短妇女的生育期，有利于减少生育量，二是拉长两代人的间隔，相对减少同一时间生存的人口数量。晚婚还有利于提高人口素质。晚育是指适当推迟妇女婚后的初育年龄。晚育年龄是指结婚年龄男22周岁、女20周岁各同时加上三年零九个月以上。晚育有利于青年妇女在德、智、体多方面得到发展，有利于控制出生人数和人口增长速度。晚育会使生育年龄推迟，拉长两代人的间隔，使人口增长速度减慢。
题组二　全球性环境问题
2． (2009·广东卷，13)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
答案　D
解析　臭氧层可吸收紫外线，臭氧层被破坏后，照射到地面上的紫外线增多，使皮肤癌发病率增加，农作物和植物的产量和质量下降。
3． (2008·广东卷，32)随着水体富营养化程度日趋严重，淡水湖泊藻类水华频繁发生。人工打捞和投放大量化学杀藻剂紧急处理是常用的治理方法。近年来，研究者采用投放食浮游植物的鱼类和种植大型挺水植物构建生物修复系统的方法，收到较好的效果。根据上述材料回答问题：
(1)杀藻剂处理水华与生物修复的方法相比，主要缺点是____________和____________。
(2)在该修复生态系统中，主要生产者是______________和________________，鱼类属于该生态系统的________。
(3)生物修复系统构建后，种间关系发生了哪些主要变化？
________________________________________________________________________。
(4)挺水植物在该系统中的作用是____________________________________________、____________________________。该修复系统经过一段时间运行后，群落结构趋于稳定，群落的这个变化过程属于________________________。
答案　(1)污染环境(杀伤天敌)　使藻类产生抗药性　(2)藻类　大型挺水植物　消费者　(3)大型挺水植物和藻类竞争，投放鱼类捕食藻类等　(4)吸收营养，降低富营养化程度　遮光影响藻类生长和分泌次生代谢物抑藻　次生演替
解析　富营养化是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。治理水体富营养化要从根源开始，减少氮、磷的排放量，增加以浮游植物为食的消费者数量，治理存在的污染等。分析试题给的材料，在该修复生态系统中，生产者是浮游植物和挺水植物，消费者是鱼类，它们之间的生物关系有竞争和捕食两种。大型挺水植物可以与藻类发生竞争，同时吸收营养降低水体中的氮、磷浓度，经过修复的生态系统可重新趋于稳定。
题组三　生物多样性及其保护
4． 判断正误
(1)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(2011·江苏，20A) (　　)
(2)生物多样性的丰富程度与自然选择无关(2010·北京，5A) (　　)
(3)基因多样性较低的种群适应环境能力强(2010·北京，5D，改编) (　　)
(4)生物多样性对维持生态系统稳定性具有重要作用，体现了其间接价值
(2009·福建，2C)(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√
5． (2012·海南卷，20)某河流中五年前引进了一种外来植物(甲)。跟踪调查发现，五年来，该河流中甲种群密度逐年显著增加，土著食草鱼类和水草的种群密度逐年显著减少。下列叙述正确的是 (　　)
A．五年来该河流中甲种群的种内斗争不断增强
B．甲的引进并不能改变该河流生态系统的结构
C．大量投放土著食草鱼类可有效地控制甲的蔓延
D．该河流中所有的生物和底泥共同组成河流生态系统
答案　A
解析　在五年内，河流中甲种群密度逐年显著增加，导致种内斗争不断增强，A正确；甲引进后，甲的种群密度越来越大，土著食草鱼类和水草的种群密度逐年显著减小，已经影响了原有生态系统的结构，B不正确；因为甲的引进已经导致土著食草鱼类数量的减少，说明土著食草鱼类不能捕食物种甲，投放土著食草鱼类不能抑制甲的蔓延，C不正确；生态系统包括该区域内所有的生物和其生存的环境，包括所有生物、底泥、水及阳光等因素，D不正确。
6． (2012·江苏卷，24)全球范围内生物多样性有降低的趋势，对此所做的分析正确的是(多选) (　　)
A．栖息地总量减少和栖息地多样性降低是重要原因
B．栖息地破碎化造成小种群有利于维持生物多样性
C．这种变化是由于新物种产生量少于现有物种灭绝量
D．过度的人为干扰导致生物多样性降低
答案　ACD
解析　生物多样性降低的主要原因是人类活动导致的栖息地总量减少和栖息地多样性降低，A项正确；栖息地的破碎化主要是由人为因素造成的，道路建设、居住点的扩大等造成了生物种群之间的基因交流受阻，小块、分裂的小种群对疾病抵抗力的降低、对环境变化适应力的减弱和繁殖率的降低，不利于维持生物多样性，B项错误、D项正确；生物多样性降低的直接原因是新物种的产生量少于现有物种的灭绝量，C项正确。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
人口增长对环境的影响 1、2
全球性环境问题 3、4、5、6、7、13
保护生物多样性 8、9、10、11、12
与环境有关的实验探究 14、15
1． 下列哪项不是由人口增长直接引发的问题 (　　)
A．耕地减少 B．燃料需求增加
C．水源紧张 D．泥石流频发
答案　D
解析　泥石流是因人口增加，人均耕地面积减少，盲目毁林造田引发的，不是由人口增长直接引发的问题。
2． 下列各项中，不属于人口增长对生态环境造成负面影响的是 (　　)
A．大量使用私家车等交通工具，造成石油等化学燃料供应紧张
B．大量占用耕地建设住宅，造成耕地面积锐减
C．大量种植优质杂交水稻，减少成本、增加产量
D．大量破坏植被导致耕地退化，农作物产量不高、不稳
答案　C
解析　大量种植优质杂交水稻可以提高粮食产量，不是人口增长对环境造成的负面影响。
3． 日本福岛地震后，核电站中的一些放射性物质(如131I)泄漏。地震后一段时间内，在我国一些沿海城市的空气和蔬菜中检测到了131I。下列解释中最合理的是 (　　)
A．131I通过水和大气循环被带到其他区域
B．131I通过海洋生物捕食被带到其他区域
C．131I通过食物链富集在高营养级生物体内
D．131I插入蔬菜细胞的DNA中造成基因突变
答案　A
解析　131I具有放射性，可通过水和大气循环从日本到达我国一些沿海城市的空气和蔬菜中。
4． 环境问题是全世界人们密切关注的问题，以低耗能、低污染、低排放为基础的低碳经济模式越来越成为促进国家经济持续增长和可持续发展的重要经济模式。下列说法正确的是 (　　)
A．大气中CO2的来源之一是生物细胞的呼吸作用，人体细胞有氧呼吸与无氧呼吸都能产生CO2
B．大气中CO2进入生物群落的方式只能是植物的光合作用
C．C是构成生物体的最基本元素，C、H、O、N是构成细胞的主要元素，核酸、酶、果糖、脂肪中都含有这四种元素
D．20世纪以后，煤、石油和天然气的大量燃烧，致使CO2的全球平衡受到严重干扰，大气中的CO2量急剧增加
答案　D
解析　人体细胞的无氧呼吸只产生乳酸。除了植物的光合作用能固定二氧化碳外，光合细菌和蓝藻等生物的光合作用、一些微生物的化能合成作用也能固定二氧化碳。糖类(如果糖)只由C、H、O三种元素组成。大气中的CO2量急剧增加的主要原因是化学燃料的大量燃烧。
5． 2011年8月云南曲靖发生严重的铬污染事件。某生物兴趣小组利用溶液培养法探究铬进入细胞的方式，结果如图所示。已知铬能随着食物链传递，下表为某河流水域中一些生物种群的个体内铬的含量。下列有关叙述正确的是 (　　)
甲 乙 丙 丁 戊
铬含量(mg/L) 0.026 0.028 0.25 0.23 2.2
A.该实验的自变量是铬元素含量，因变量是铬吸收速率
B．影响a、b两点铬吸收速率的主要因素均为能量和载体数量
C．该水域生态系统中食物链是甲→乙→丁→丙→戊
D．五种生物中甲和乙种群同化的能量可能最多，戊种群同化的能量可能最少
答案　D
解析　该实验的自变量是营养液中O2的相对含量，因变量是铬的吸收速率。影响a点铬吸收速率的主要因素是营养液中O2的相对含量，影响b点铬吸收速率的主要因素是细胞膜上的载体数量。甲和乙种群个体体内铬含量很接近，可能处于同一营养级，铬在生物体内表现为生物富集现象，生物所处营养级越高，体内铬含量越高，即甲、乙种群可能处于较低营养级，戊种群可能处于较高营养级，故五种生物中甲和乙种群同化的能量可能最多，戊种群同化的能量可能最少。
6． 人工湿地是为了处理污水人为设计建造的、工程化的湿地生态系统如图。对该人工湿地作用效果进行检测，结果见下表。其中化学耗氧量(COD)表示在强酸性条件下重铬酸钾氧化一升污水中有机物所需的氧气量；生化耗氧量(BOD)表示微生物分解水体中有机物所需的氧气量。调查结果显示此人工湿地生态系统中 (　　)
项目 COD(mg/L) BOD(mg/L) 总氮量(mg/L)
进水 750 360 700
出水 150 50 25
A．COD、BOD值越高，说明污染程度越低
B．植物的吸收作用可降低水体富营养化程度
C．人工设计的该湿地中，群落只有垂直结构，而没有水平结构
D．该湿地中的能量传递效率一定比自然湿地的高
答案　B
解析　COD、BOD值越高，说明水中有机物含量高，污染程度高，A项错误；植物可吸收水中的矿质元素，抑制水中藻类的生长，可以降低水体富营养化程度，B项正确；生态系统都有水平结构和垂直结构，人工设计的湿地，从进污口到出水口，水中的营养物质是不同的，生长的植物也是不一样的，表现出群落的水平结构，C项错误；人工湿地的生物种类简单，能量传递效率应比自然湿地的低。
7． 在某农业示范基地，“海水蔬菜”长势良好。这是一些从国外引进的蔬菜品种，种植时以高盐分的海水进行浇灌，其所需无机盐由海水提供，生长周期短，营养价值高。大面积推广“海水蔬菜”种植的目的不包括 (　　)
A．节约淡水资源，缓解水资源短缺的问题
B．增加当地的生物多样性，提高生态系统稳定性
C．充分利用闲置的盐碱地，减少对耕地的需求压力
D．减少化肥用量，有利于保护环境
答案　B
解析　种植“海水蔬菜”能节约淡水资源，缓解水资源短缺的问题；可充分利用闲置的盐碱地，减少对耕地的需求压力；可减少化肥用量，有利于保护环境。
8． 干旱对生物多样性造成的损害影响深远，在短期内无法得到恢复，有的影响甚至具有不可逆性。对此理解正确的是 (　　)
A．生态系统不具有抵抗干旱、保持自身相对稳定的能力
B．生态系统对干旱不具有自我调节能力
C．随着干旱时间的延长、程度的加深，生态系统的恢复力稳定性逐渐增强
D．某种生物灭绝后，它在食物网中的位置不可能由其他生物来代替
答案　C
解析　生态系统都具有抵抗外界干扰并使自身结构和功能保持原状的能力，这种能力就是自我调节能力，属于生态系统的抵抗力稳定性；随着干旱时间的延长、程度的加深，生态系统遭到破坏的程度也加深，其抵抗力稳定性逐渐减弱，恢复力稳定性逐渐增强；某种生物灭绝后，它在食物网中的位置可以由相同营养级的其他生物来代替。
9． 如图表示某地哺乳动物和鸟类生存受到威胁的主要原因及其比例，下列有关叙述正确的是 (　　)
A．该地生态系统一定是草原生态系统
B．哺乳动物生存受到威胁的主要原因是偷猎
C．生物入侵可以提高生物的多样性，有利于维持生态系统的稳定
D．鸟类生存受到威胁的主要原因可能是人类活动使其栖息地丧失
答案　D
解析　图中只列出了哺乳动物和鸟类，因此不能确定该生态系统的类型；哺乳动物生存受到威胁的主要原因是偷猎和丧失栖息地；生物入侵后常常无天敌的制约，不利于生态系统的稳定。
10．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．生物多样性的形成过程与自然选择无关
B．群落演替过程中的生物多样性逐渐降低
C．物种多样性高的生态系统相对较为稳定
D．基因多样性较低的种群适应环境能力高
答案　C
解析　生物多样性的形成与自然选择有关。群落在演替的过程中生物多样性逐渐增加。基因多样性较低的种群适应环境能力低。
11．下列有关生物多样性的叙述，正确的是 (　　)
A．四川地震灾区的部分大熊猫转移到成都、北京等地饲养属于就地保护
B．共同进化导致生物多样性的形成
C．生物的多样性包括物种、种群、生态系统三个层次
D．森林调节气候属于生物多样性的直接价值
答案　B
解析　就地保护是指在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区以及风景名胜区等，A描述的是易地保护。生物与生物之间、生物与无机环境之间相互影响，不断发展导致生物多样性的形成。生物的多样性包括基因、物种、生态系统三个层次。森林能调节气候属于生物多样性的间接价值。
12．下列关于生物多样性的叙述，错误的是 (　　)
A．生物与生物、生物与无机环境的共同进化导致生物多样性
B．湿地可以调节气候、净化污水，体现了生物多样性的间接价值
C．基因重组导致多种等位基因的产生，从而形成基因多样性
D．就地保护是对生物多样性最有效的保护
答案　C
解析　等位基因的产生是基因突变的结果，基因重组只是在原有基因的基础上重新组合，不能产生新的基因。生物多样性的保护方式主要有就地保护和易地保护，其中就地保护是对生物多样性最有效的保护。
13．近年来，巢湖在每年的梅雨季节都会不同程度地发生水华(蓝藻爆发)现象，下面是发生水华现象时，巢湖生态系统中一些成分的关系图。请回答：
(1)水华现象发生的环境因素主要有________________________________________；水华现象发生后，一般不会导致巢湖生态系统的崩溃，这是因为_____________________。
(2)微囊藻是造成水华的主要生物之一。当巢湖水中的N、P等元素含量变化时，对微囊藻的环境容纳量是否有影响？________，理由是_______________________________
________________________________________________________________________。
(3)图中a、b分别代表____________________________。水华现象发生后，会导致水体污染加重，这一调节方式是________________。
答案　(1)水体富营养化、温度较高、光照较强　巢湖具有一定的自我调节能力
(2)有　在其他环境条件适宜、空间充裕等情况下，营养物质将是限制生物环境容纳量的重要因素(其他合理答案均可)
(3)水体中的溶解氧、有毒物质　(正)反馈调节
解析　(1)引发水华的原因主要是水体富营养化、温度较高、光照较强等，这些因素也易导致水生植物繁殖过快，消耗水体中的大量溶解氧，同时一些水体微生物会产生有毒物质，这些都会使鱼类等水生生物死亡，致使水体变臭。由于生态系统具有一定的自我调节能力，水华发生之后，一般不会导致巢湖生态系统的崩溃，而会在一定时间内恢复正常。
(2)水中的N、P等矿质元素是植物需要的营养物质，其含量发生变化时，会影响微囊藻的环境容纳量。
(3)一种因素加速最初发生变化的那种因素的变化为正反馈调节。水华现象发生后，会导致水体污染加重，这属于正反馈调节。
14．夏初，在某河口多地点采集并测定水样，结果表明，各采样点无机氮浓度相近，而无机磷浓度差异较大。按无机磷浓度由低到高的顺序，绘制各采样点对应的浮游植物和浮游动物的密度曲线，结果如下图。
据图回答：
(1)磷元素进入浮游植物细胞后，以__________分子的形式成为细胞膜支架的成分；在细胞内，磷元素通过参与________________________反应(写反应式)，保持细胞内ATP含量的相对稳定。
(2)分析发现，P1、P2采样点浮游植物种类差别非常明显，从进化角度分析，这是__________的结果。
(3)无机磷浓度高于P1的采样点，浮游动物的密度反而比P1采样点低，下列有关其原因的分析，不可能的是 (　　)
A．可被浮游动物取食的浮游植物种类较少
B．水体溶解氧较高
C．浮游动物的捕食者数量较多
D．水体有害物质浓度较高
(4)请用箭头补充完整该河口生物群落中氮元素的流向图。
―→―→―→
答案　(1)磷脂　ADP＋Pi＋能量ATP
(2)自然选择　(3)B
(4)
解析　(1)磷元素在细胞膜中以磷脂成分构成其基本骨架，同时磷元素又可形成磷酸基团，通过化学反应ADP＋Pi＋能量ATP，保持细胞内ATP含量的稳定。
(2)P1、P2采样点不同，对应的磷元素浓度有很大差异，在两种不同的自然环境的定向选择下，其内的浮游植物种类差别非常明显。
(3)浮游动物减少的原因存在以下几个方面的可能：从能量流动上看，是因为其食物减少或其天敌增多；从物质循环上看，食物链中的生物富集作用非常明显，营养级越高，有害物质积累的浓度越大，对生物的影响也越明显。水体溶解氧较高，应是浮游动物密度增大的条件，并非浮游动物密度减小的原因。(4)物质的循环离不开生产者的固定和分解者的分解，因此，所有生态系统中的各营养级应都有箭头指向分解者。
15．为探究菖蒲(一种湿地植物)对污水的净化作用，某研究小组进行了以下实验：①从4个不同地点采集生活污水(1#)、工业污水(2#)、混合污水(3#)、人工池塘水(4#)；②分别测定4种水样的BOD(即水中有机污染物经微生物分解所需要的氧气量)和总氮含量；③取等量的上述4种水样，分别加入到4个相同的透明玻璃容器中，再将等量的4份菖蒲分别在4个容器中水培15天，定期观察、记录，结果表明菖蒲在各种水样中生长良好；④取经过菖蒲处理的4种水样，再次测定其BOD(单位：mol/L)和总氮含量(单位：mol/L)。数据整理后，如下图所示。
据图回答下列问题：
(1)4种水样中，有机污染物浓度最高的是____________。4#在实验中起________作用。
(2)该实验中，可以通过观察菖蒲的________、________等生理指标来比较其在各种水样中的生长态势。
(3)BOD和总氮含量的测定表明，菖蒲对污水的净化作用明显，但还需要通过进一步的实验来了解其对水质净化的程度。现有金鱼若干条、鱼缸4个、各种水样及其他需要的材料用具，请你就菖蒲对生活污水的净化程度进行定性对比实验，完成以下实验步骤。
①取4个相同的鱼缸，编号为A、B、C、D。
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
④________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)其他研究发现，水浮莲、水花生、金鱼藻等湿地植物对污水的净化效果与菖蒲相似。由此看来，利用人工湿地来净化污水是可以取得良好效果的。但在实际操作中，对水浮莲、水花生这类外来物种的应用必须谨慎，以防止它们对当地生态系统造成危害。原因是这些物种________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)从安全角度考虑，用于净化污水的湿地植物收获以后，不适宜作为___________。
答案　(1)1#　对照
(2)根数　根长(节长或叶数等其他可测量的指标，要求写出两项)
(3)②向A、B中各加入等量未处理的生活污水、池塘水，向C、D中各加入与A、B等量的经处理的生活污水、池塘水　③向A、B、C、D 4个鱼缸中分别放入5条同种、长势相同的金鱼，在相同且适宜条件下饲养　④每天定时观察，记录每个鱼缸中金鱼的生存时间(天数)，取平均值，对数据进行比较、分析
(4)适应性强，繁殖率高，如当地缺乏天敌和强有力的竞争者，则容易泛滥成灾
(5)动物饲料
解析　由题可知，容器中的BOD越高，说明有机污染物的浓度越大，而菖蒲通过代谢过程能够消耗水中的无机氮，使BOD明显下降，说明菖蒲对有机污染物具有净化作用。实验中一定要注意遵循对照原则，单一变量原则，实验观察指标的选取要注意易于观察、测量、记录。本实验的自变量为污染物种类，4#没有用污染物处理，应为对照组。引进外来物种一定要慎重，否则就会引起严重的后果。用于净化污水的湿地植物含有较多的有害物质，不适合作为动物饲料。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
1． 涵盖范围
本单元包括选修3全部内容——基因工程、细胞工程、胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题以及生态工程。
2． 考情分析
(1)考查力度：占分比重相对稳定，如山东理综只出一个8分的简答题。
(2)考查内容
①基因工程中三种工具。
②基因工程操作四步曲。
③基因工程成果——转基因生物实例及安全性讨论。
④细胞工程中植物组织培养、植物体细胞杂交。
⑤动物细胞培养和单克隆抗体的制备及应用。
⑥核移植技术。
⑦胚胎工程中胚胎移植和胚胎分割。
⑧干细胞的研究。
(3)考查形式
①有的省将选修与必修有机结合，既可出简答题也可出选择题。
②有的省如山东省全部以简答题形式呈现，且不与必修联系。
3． 复习指导
(1)复习线索
①以基因工程的具体成果(如抗虫棉)为主线，系统复习基因工程的操作工具和操作步骤等知识点。
②以植物的组织培养和动物细胞培养为基础，系统复习其他细胞工程技术手段。
③以体内受精作用和个体发育过程为基础，系统复习胚胎工程的流程。
(2)复习方法
①图解法复习基因工程和胚胎工程。
②比较法复习植物组织培养和动物细胞培养；植物体细胞杂交和动物细胞融合及单克隆抗体制备。
③关注热点科研成果，注意知识的实践应用。
第37讲　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)。
考点一　聚焦基因工程的概念及基本工具
1． 分析基因工程的概念
(1)供体：提供目的基因。
(2)操作环境：体外。
(3)操作水平：分子水平。
(4)原理：基因重组。
(5)受体：表达目的基因。
(6)本质：性状在受体体内表达。
(7)优点：克服远缘杂交不亲和的障碍，定向改造生物的遗传性状。
2． 基因工程的基本工具(判一判)
(1)限制酶只能用于切割目的基因 (　×　)
(2)限制酶切割DNA分子具有特异性 (　√　)
(3)限制酶切割DNA分子后可产生黏性末端和平末端两种类型 (　√　)
(4)DNA连接酶能将两碱基间通过形成氢键连接起来 (　×　)
(5)E·coli DNA连接酶既可连接平末端，又可连接黏性末端 (　×　)
(6)质粒是小型环状DNA分子，是基因工程常用的载体 (　√　)
(7)载体的作用是携带目的基因导入受体细胞中，使之稳定存在并表达 (　√　)
易错警示　巧辨基因工程操作工具的8个易错点
(1)限制酶是一类酶，而不是一种酶。
(2)限制酶的成分为蛋白质，其作用的发挥需要适宜的理化条件，高温、强酸或强碱均易使之变性失活。
(3)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。
(4)将一个基因从DNA分子上切割下来，需要切两处，同时产生4个黏性末端。
(5)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切割，产生的黏性末端一般不相同。
(6)限制酶切割位点应位于标记基因之外，不能破坏标记基因，以便于进行检测。
(7)基因工程中的载体与细胞膜上物质运输的载体不同。基因工程中的载体是DNA分子，能将目的基因导入受体细胞内；膜载体是蛋白质，与细胞膜的通透性有关。
(8)基因工程中有3种工具，但工具酶只有2种。
1． 如图所示为部分双链DNA片段，下列有关基因工程中工具酶功能的叙述错误的是 (　　)
A．切断a处的酶为限制酶
B．连接a处的酶为DNA连接酶
C．切断b处的酶为DNA解旋酶
D．连接b处的酶为RNA聚合酶
答案　D
解析　限制酶能识别特定的核苷酸序列，并且能在特定的切点上切割DNA分子，通常形成黏性末端，即能切割DNA链外侧的磷酸二酯键(图中的a处)，内侧碱基对之间的氢键(b处)可通过DNA解旋酶水解。DNA连接酶将切断的磷酸二酯键进行连接，即图中的a处。RNA聚合酶的作用是催化DNA的转录。
2． 限制酶MunⅠ和限制酶EcoRⅠ的识别序列及切割位点分别是—C↓AATTG—和—G↓AATTC—。如图表示四种质粒和目的基因，其中，箭头所指部位为限制酶的识别位点，质粒的阴影部分表示标记基因。适于作为图示目的基因载体的质粒是 (　　)
答案　A
解析　由图可知，质粒B上无标记基因，不适合作为载体；质粒C和D的标记基因上都有限制酶的识别位点；只有质粒A上既有标记基因，且MunⅠ的切割位点不在标记基因上。
1． 与DNA有关的酶
(1)五种相关酶的比较
作用底物 作用部位 形成产物
限制酶 DNA分子 磷酸二酯键 黏性末端或平末端
DNA连接酶 DNA片段 磷酸二酯键 重组DNA分子
DNA聚合酶 脱氧核苷酸 磷酸二酯键 子代DNA
DNA解旋酶 DNA分子 碱基对间的氢键 形成脱氧核苷酸单链
DNA(水解)酶 DNA分子 磷酸二酯键 游离的脱氧核苷酸
(2)限制酶和DNA连接酶之间的关系图示
2． 对载体的分析
条　件 目　的
稳定并能复制 目的基因稳定存在且数量可扩大
有一个至多个限制酶切割位点 可携带多个或多种外源基因
具有特殊的标记基因 便于重组DNA的鉴定和选择
考点二　基因工程的操作步骤
观察基因工程的操作过程，分析每一步骤的操作程序
(1) 获取目的基因—
　
(2) 基因表达载体的构建—组成
　
(3) 将目的基因导入受体细胞—方法
(4) 目的基因的检测与鉴定
易错警示　基因工程操作的8个易错点
(1)目的基因的插入位点不是随意的
基因表达需要启动子与终止子的调控，所以目的基因应插入到启动子与终止子之间的部位。
(2)基因工程操作过程中只有第三步(将目的基因导入受体细胞)没有碱基互补配对现象
第一步存在逆转录法获得DNA，第二步存在黏性末端连接现象，第四步检测存在分子水平杂交方法。
(3)原核生物作为受体细胞的优点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少。
(4)一般情况下，用同一种限制酶切割质粒和含有目的基因的片段，但有时可用两种限制酶分别切割质粒和目的基因，这样可避免质粒和质粒之间、目的基因和目的基因之间的连接。
(5)目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程，称为转化。转化的实质是目的基因整合到受体细胞染色体基因组中。
(6)不熟悉标记基因的种类和作用：标记基因的作用——筛选、检测目的基因是否导入受体细胞，常见的有抗生素抗性基因、发光基因(表达产物为带颜色的物质)等。
(7)对受体细胞模糊不清：受体细胞常用植物受精卵或体细胞(经组织培养)、动物受精卵(一般不用体细胞)、微生物(大肠杆菌、酵母菌)等。要合成糖蛋白、有生物活性的胰岛素则必须用真核生物酵母菌(需内质网、高尔基体的加工、分泌)；一般不用支原体，原因是它营寄生生活；一定不能用哺乳动物成熟的红细胞，原因是它无细胞核，不能合成蛋白质。
(8)还应注意的问题有：①基因表达载体中，启动子(DNA片段)≠起始密码子(RNA)；终止子(DNA片段)≠终止密码子(RNA)。②基因表达载体的构建是最核心、最关键的一步，在体外进行。
3． 下列有关基因工程操作的叙述中，正确的是 (　　)
A．用同种限制酶切割载体与目的基因可获得相同的黏性末端
B．以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因的碱基序列相同
C．检测到受体细胞含有目的基因就标志着基因工程操作的成功
D．用含抗生素抗性基因的质粒作为载体是因为其抗性基因便于与外源基因连接
答案　A
解析　一种氨基酸可以由多种密码子控制，因此以蛋白质的氨基酸序列为依据合成的目的基因与原基因通常不同；只有目的基因表达，使受体表现出目标性状或获得目标产物才标志着基因工程操作的成功；抗生素抗性基因作为标记基因，用于检测目的基因是否导入受体细胞。
4． 浙江大学农学院喻景权教授课题组研究发现，一种植物激素——油菜素内酯能促进农药在植物体内的降解和代谢。用油菜素内酯处理后，许多参与农药降解的基因(如P450基因和红霉素抗性基因)的表达和酶活性都得到提高，在这些基因“指导”下合成的蛋白酶能把农药逐渐转化为水溶性物质或低毒甚至无毒物质，有的则被直接排出体外。某课题组进一步进行了如下的实验操作，请回答下列问题：
获得油菜素内酯合成酶基因的方法有____________________________________。步骤①用PCR技术扩增基因时用到的耐高温酶通常是指______________________；步骤②用到的酶有___________________________________________________________。
(2)图中导入重组质粒的方法是____________，在导入之前应用一定浓度的__________________处理受体细菌。
(3)导入重组质粒2以后，往往还需要进行检测和筛选，可用____________________制成探针，检测是否导入了重组基因，在培养基中加入________________可将含有目的基因的细胞筛选出来。
(4)请你为该课题命名：____________________________________________________。
答案　(1)从cDNA文库中获取、从基因组文库中获取、人工合成目的基因或PCR扩增技术(任选其中两项即可)　TaqDNA聚合酶　限制酶和DNA连接酶
(2)转化法　氯化钙溶液
(3)红霉素抗性基因　红霉素
(4)探究油菜素内酯能否促进土壤中农药的分解
解析　进行基因工程操作时，首先要获取目的基因，其方法有多种：从cDNA文库中获取、从基因组文库中获取、人工合成目的基因或PCR扩增技术等。在构建基因表达载体的过程中，用到的工具酶有限制酶和DNA连接酶。图中的受体细胞是细菌，故用转化法导入基因表达载体，导入后，需检验和筛选。从图中可以看出，最终是通过对照实验来检验转基因细菌对土壤中残留农药的分解能力。
1． 获取目的基因
(1)直接分离
(2)人工化学合成：适用于分子较小的基因。
2． 基因表达载体的构建——基因工程的核心
(1)目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传给下一代，同时，使目的基因能够表达和发挥作用。
(2) 基因表达载体组成
(3)构建过程
3． 将目的基因导入受体细胞
生物种类 植物 动物 微生物
常用方法 农杆菌转化法 显微注射技术 感受态细胞法
受体细胞 体细胞 受精卵 原核细胞
转化过程 将目的基因插入到Ti质粒的T DNA上→农杆菌→导入植物细胞→整合到受体细胞的DNA上→表达 将含有目的基因的表达载体提纯→取卵(受精卵)→显微注射→受精卵发育→获得具有新性状的动物 Ca2＋处理细胞→感受态细胞→重组表达载体DNA分子与感受态细胞混合→感受态细胞吸收DNA分子
4． 目的基因的检测与鉴定
考点三　关注基因工程的应用和蛋白质工程
1． 基因工程的应用(判一判)
(1)我国的转基因抗虫棉转入的抗虫基因是Bt毒蛋白基因 (　√　)
(2)利用乳腺生物反应器能够获得一些重要的医药产品，如人的血清白蛋白，这是因为将人的血清白蛋白基因导入了动物的乳腺细胞中 (　×　)
(3)由大肠杆菌工程菌获得人的干扰素后可直接应用 (　×　)
(4)为培育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 (　×　)
(5)目前，植物基因工程技术主要应用于提高农作物的抗逆性、生产某些天然药物、改良农作物的品质、作器官移植的供体 (　×　)
(6)基因工程药物主要来源于转基因动物生产 (　×　)
(7)基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的 (　√　)
2． 蛋白质工程
(1)概念理解
①基础：蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系。
②操作：基因修饰或基因合成。
③结果：改造了现有蛋白质或制造出新的蛋白质。
④目的：满足人类的生产和生活的需求。
(2)操作过程：从预期的蛋白质功能出发→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)→基因表达→产生需要的蛋白质。
易错警示　(1)有关基因工程应用的易错点：①动物基因工程主要是为了改善畜产品的品质，而不是为了产生体型巨大的个体。②DNA分子作探针进行检测时应检测单链，即将待测双链DNA分子打开。③Bt毒蛋白基因控制合成的Bt毒蛋白并无毒性，进入昆虫消化道被分解成多肽后产生毒性。④青霉素是青霉菌产生的，不是通过基因工程产生的。⑤并非所有个体都可作为乳腺生物反应器。操作成功的应该是雌性个体，个体本身的繁殖速度较高，泌乳量、蛋白含量等都是应该考虑的因素。⑥基因治疗后，缺陷基因没有改变。基因治疗是把正常基因导入受体细胞中，以表达正常产物从而治疗疾病，对原来细胞中存在缺陷的基因没有清除或改变。(2)有关蛋白质工程的易错点：①对蛋白质分子进行改造，其本质是改变其基因组成。如果对蛋白质直接改造，即使改造成功，被改造的蛋白质分子还是无法遗传。②蛋白质工程的实质是根据蛋白质的结构，创造新基因或者改造老基因，是基因工程的发展与延续。③蛋白质工程与DNA分子重组技术是分不开的，常用到基因工程工具酶，如限制酶和DNA连接酶。
5． 科学家利用基因工程技术可以使哺乳动物本身变成“批量生产药物的工厂”。目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品。请回答有关问题：
(1)将药用蛋白基因和乳腺蛋白基因的启动子、终止子和______________等重组在一起，就可构建基因表达载体，再通过____________技术即可导入受精卵中。
(2)制备乳腺生物反应器的过程中，目的基因的受体细胞为____________，性染色体组成为________。
(3)为确定受体细胞中染色体的DNA上是否插入了目的基因，可利用____________技术进行检测，一般是用放射性同位素标记________________________________作探针。
(4)转化成功的受精卵发育成胚胎需要进行体外培养，在培养液中要加入____________等天然成分。
答案　(1)标记基因　显微注射　(2)受精卵　XX　(3)DNA分子杂交　含有目的基因的DNA片段　(4)血清
解析　基因表达载体的组成，除了目的基因，还必须有启动子、终止子及标记基因。显微注射技术是转基因动物操作中采用最多、也最有效的方法。制备乳腺生物反应器的过程中，子代个体须有乳房，所以受体为雌性，其性染色体组成为XX。将含有目的基因的DNA片段用放射性同位素标记作探针，用DNA分子杂交技术可检测目的基因是否成功插入了受体细胞染色体的DNA上。
6． 胰岛素可以用于治疗糖尿病，但是胰岛素被注射到人体后，会堆积在皮下，要经过较长的时间才能进入血液，而进入血液的胰岛素又容易分解，因此，治疗效果受到影响。如图是用蛋白质工程设计速效胰岛素的生产过程，请据图回答有关问题：
(1)构建新的蛋白质模型是蛋白质工程的关键，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是________________。
(2)通过DNA合成形成的新基因应与____________结合后转移到______________________中才能得到准确表达。
(3)若要利用大肠杆菌生产速效胰岛素，需用到的生物工程有____________、____________和发酵工程。
(4)图中从胰岛素模型到新的胰岛素基因合成的基本思路是什么？__________________
__________________________________________________。
答案　(1)蛋白质的预期功能　(2)载体　大肠杆菌等受体细胞　(3)蛋白质工程　基因工程　(4)根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出控制其合成的基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪合成出新的胰岛素基因
解析　(1)蛋白质工程首先要根据人们对蛋白质功能的特定需求，对蛋白质的结构进行分子设计，因此，图中构建新的胰岛素模型的主要依据是预期胰岛素的功能，即速效胰岛素。(2)合成的目的基因应与载体结合，构建基因表达载体后导入受体细胞中才能表达。(3)利用蛋白质工程生产速效胰岛素，需合成新的胰岛素基因，改造好的目的基因需要通过基因工程转入受体细胞，并在生产中要借助工程菌，所以还需要发酵过程，因此，此过程涉及蛋白质工程、基因工程、发酵工程。(4)由新的蛋白质模型到构建新的基因，其基本思路是根据新的胰岛素中氨基酸的序列，推测出控制其合成的基因中的脱氧核苷酸序列，然后利用DNA合成仪来合成出新的胰岛素基因。
1． 乳腺生物反应器与工程菌生产药物的比较
比较项目 乳腺生物反应器 工程菌
基因结构 动物基因的结构与人类基因的结构基本相同 细菌或酵母菌等生物基因的结构与人类基因的结构有较大差异
基因表达 合成的药物蛋白与天然蛋白质相同 细菌细胞内没有内质网、高尔基体等，产生的药物蛋白可能没有活性
受体细胞 哺乳动物的受精卵 微生物细胞
生产条件 不需严格灭菌，温度等条件对其影响不大 需严格灭菌，需严格控制工程菌所需的外界条件
药物提取 从动物乳汁中提取 从微生物细胞中提取
2．基因治疗与基因诊断
原理 操作过程 进展
基因治疗 基因表达 把正常基因导入有基因缺陷的细胞中，以表达出正常性状来治疗 临床实验
基因诊断 碱基互补配对 制作特定DNA探针与病人样品DNA混合，分析杂交带情况 临床应用
3． 基因工程与蛋白质工程的比较
项目 蛋白质工程 基因工程
区别 过程 预期蛋白质的功能→设计预期的蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→推测相对应的脱氧核苷酸序列→合成DNA→表达出蛋白质 获取目的基因→构建基因表达载体→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定
实质 定向改造或生产人类所需蛋白质 定向改造生物的遗传特性，以获得人类所需的生物类型或生物产品
结果 生产自然界中没有的蛋白质 一般是生产自然界中已有的蛋白质
联系 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，都必须通过基因修饰或基因合成实现
1． (2012·浙江卷，6)天然的玫瑰没有蓝色花，这是由于缺少控制蓝色色素合成的基因B，而开蓝色花的矮牵牛中存在序列已知的基因B。现用基因工程技术培育蓝玫瑰，下列操作正确的是 (　　)
A．提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再扩增基因B
B．利用限制性核酸内切酶从开蓝色花矮牵牛的基因文库中获取基因B
C．利用DNA聚合酶将基因B与质粒连接后导入玫瑰细胞
D．将基因B直接导入大肠杆菌，然后感染并转入玫瑰细胞
答案　A
解析　获取目的基因B，可先提取矮牵牛蓝色花的mRNA，经逆转录获得互补的DNA，再经PCR技术扩增，A正确；基因文库构建时是将目的基因与载体连接起来，形成重组载体，再导入受体菌中储存和扩增，提取目的基因时不需使用限制酶，B错误；连接目的基因与质粒的酶是DNA连接酶，C错误；将目的基因导入植物细胞，常用农杆菌转化法，不使用大肠杆菌，D错误。
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
答案　C
解析　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一个重组质粒，A项正确；作为载体的条件为至少含一个或多个酶切位点，所以作为载体的质粒至少含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。
3． (2012·新课标全国卷，40)根据基因工程的有关知识，回答下列问题：
(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段，其末端类型有____________和____________。
(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下：
AATTC……G
　　　　　　G……CTTAA
为使运载体与目的基因相连，含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外，还可用另一种限制性核酸内切酶切割，该酶必须具有的特点是_________________________________
_______________________________________。
(3)按其来源不同，基因工程中所使用的DNA连接酶有两类，即__________DNA连接酶和__________DNA连接酶。
(4)反转录作用的模板是______________，产物是______________________。若要在体外获得大量反转录产物，常采用____________技术。
(5)基因工程中除质粒外，____________和____________也可作为载体。
(6)若用重组质粒转化大肠杆菌，一般情况下，不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞，原因是_____________________________________________________________。
答案　(1)黏性末端　平末端　(2)切割产生的DNA片段末端与EcoRⅠ切割产生的末端相同(其他合理答案也可)　(3)E·coli　T4　(4)mRNA(或RNA)　cDNA(或DNA)　PCR　(5)噬菌体　动植物病毒(其他合理答案也可)　(6)未处理的大肠杆菌吸收质粒(外源DNA)的能力极弱(其他合理答案也可)
解析　(1)DNA分子经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有黏性末端和平末端两种类型。(2)为使运载体与目的基因相连，应使二者被切割后产生的末端相同，故用另一种限制酶切割产生的末端必须与EcoRⅠ切割产生的末端相同。(3)根据酶的来源不同，DNA连接酶分为E·coliDNA连接酶和T4DNA连接酶。(4)mRNA(或RNA)为模板，合成DNA的过程称为逆转录，若要体外获得大量DNA分子，可以使用RCR技术。(5)在基因工程中，通常利用质粒作为运载体，另外噬菌体和动植物病毒也可作为运载体。(6)大肠杆菌作为受体细胞时，常用Ca2＋处理，使之成为能吸收周围环境中DNA分子的感受态细胞。
4． (2012·江苏卷，32)图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列，图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶，它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C?CGG、G?GATCC、GATC、CCC?GGG。
请回答下列问题：
(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由______________________连接。
(2)若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段，产生的末端是____________末端，其产物长度为____________。
(3)若图1中虚线方框内的碱基对被T－A碱基对替换，那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段，用限制酶SmaⅠ完全切割，产物中共有____________种不同长度的DNA片段。
(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接，形成重组质粒，那么应选用的限制酶是____________。在导入重组质粒后，为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌，一般需要用添加____________的培养基进行培养。经检测，部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达，其最可能的原因是_________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)脱氧核糖、磷酸、脱氧核糖
(2)平　537 bp、790 bp、661 bp　(3)4
(4)BamH Ⅰ　抗生素B　同种限制酶切割形成的末端相同，部分目的基因D与质粒反向连接
解析　(1)一条脱氧核苷酸链中相邻的两个碱基之间是通过“—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—”相连的，要注意两条脱氧核苷酸链的相邻碱基之间通过氢键相连进行区分。(2)从SmaⅠ的识别序列和切点可见，其切割后产生的是平末端，图1中DNA片段有Sma Ⅰ的两个识别序列，故切割后产生的产物长度为537(534＋3)bp、790(796－3－3)bp和661(658＋3)bp三种。(3)图示方框内发生碱基对的替换后，形成的d基因失去了1个Sma Ⅰ的识别序列，故D基因、d基因用Sma Ⅰ完全切割后产物中除原有的3种长度的DNA片段外，还增加一种537＋790 bp的DNA片段。(4)目的基因的两端都有BamH Ⅰ的识别序列，质粒的启动子后的抗生素A抗性基因上也有BamH Ⅰ的识别序列，故应选用的限制酶是BamH Ⅰ，此时抗生素B抗性基因作为标记基因，故筛选时培养基中要添加抗生素B。若重组质粒已导入了受体细胞却不能表达，很可能是因为用同种限制酶切割后，目的基因和质粒有两种连接方式，导入受体细胞的重组质粒是目的基因和质粒反向连接形成的。
1． 下列一般不作为基因工程中的标记基因的是 (　　)
A．四环素抗性基因
B．绿色荧光蛋白基因
C．产物具有颜色反应的基因
D．贮藏蛋白的基因
答案　D
解析　标记基因位于载体(质粒)上，以利于重组DNA的鉴定和选择，如四环素抗性基因、绿色荧光蛋白基因、产物具有颜色反应的基因等。
2． 若要利用某目的基因(图甲)和P1噬菌体载体(图乙)构建重组DNA(图丙)，限制酶的酶切位点分别是BglⅡ(A?GATCT)、EcoRⅠ(G?AATTC)和Sau3AⅠ(?GATC)。下列分析合理的是 (　　)
A．用EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
B．用BglⅡ和EcoRⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
C．用BglⅡ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
D．用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体
答案　D
解析　解答本题的关键是要看准切割后目的基因插入的方向，只有用EcoRⅠ和Sau3AⅠ切割目的基因和P1噬菌体载体，构建的重组DNA中RNA聚合酶在插入的目的基因上的移动方向才一定与图丙相同。
3． 如图表示利用农杆菌转化法获得某种转基因植物的部分操作步骤。以下说法错误的是
(　　)
A．利用含有四环素的培养基可将含Ⅱ的细菌筛选出来
B．Ⅲ是农杆菌，通过步骤③将目的基因导入植株
C．⑥可与多个核糖体结合，并可以同时翻译出多种蛋白质
D．①过程的完成需要限制酶和DNA连接酶的参与
答案　C
解析　⑥是一个mRNA分子，可与多个核糖体结合形成多聚核糖体，由于翻译的模板是同一个mRNA分子，故翻译出的是同一种蛋白质。
4． 研究人员将鱼的抗冻基因导入番茄体内，获得抗冻能力明显提高的番茄新品种。下列操作合理的是 (　　)
A．设计相应DNA单链片段作为引物，利用PCR技术扩增目的基因
B．利用限制酶和DNA聚合酶构建基因表达载体
C．将基因表达载体导入番茄细胞之前需用Ca2＋处理细胞
D．运用DNA分子杂交技术检测抗冻基因是否在番茄细胞中表达
答案　A
解析　利用限制性核酸内切酶和DNA连接酶构建基因表达载体；将基因表达载体导入原核细胞之前需用Ca2＋处理，番茄细胞为真核细胞；运用抗原—抗体杂交技术可检测抗冻基因是否在番茄细胞中表达。
5． 如图是从酵母菌中获取某植物需要的某种酶的基因的流程，结合所学知识及相关信息回答下列问题：
(1)图中cDNA文库________________基因组文库(大于、等于、小于)。
(2)①过程提取的DNA需要____________的切割，B过程是____________过程。
(3)为在短时间内大量获得目的基因，可用的技术是______________________，其原理是________________________________________________________________________。
(4)目的基因获取之后，需要进行____________________，其组成必须有_______________
_____________及标记基因等，此步骤是基因工程的核心。
(5)将该目的基因导入某双子叶植物细胞，常采用的方法是__________，其能否在此植物体内稳定遗传的关键是________________，可以用____________________技术进行检测。
答案　(1)小于　(2)限制酶　逆转录
(3)PCR　DNA复制
(4)基因表达载体的构建　启动子、终止子、目的基因(复制原点可不答)
(5)农杆菌转化法　目的基因是否整合到植物细胞的染色体上　DNA分子杂交
解析　(1)基因组文库是指将某生物的全部基因组DNA切割成一定长度的DNA片段克隆到某种载体上形成的集合；cDNA文库是由mRNA经逆转录形成的基因组成的，由于基因的选择性表达，cDNA文库小于基因组文库。(2)从供体细胞的DNA中获取目的基因，首先应用限制酶将目的基因从其所在的DNA分子上切割下来；B过程是以mRNA为模板合成DNA的过程，应为逆转录过程。(3)PCR技术是一种体外扩增DNA的方法，其原理为DNA复制，能将得到的目的基因在细胞外大量扩增。(4)基因表达载体包括目的基因、标记基因、启动子和终止子，其构建是基因工程的核心。(5)将目的基因导入某双子叶植物细胞常采用的方法是农杆菌转化法，目的基因只有整合到植物细胞的染色体上才能在植物体内稳定遗传，可通过DNA分子杂交的方法对目的基因是否整合到染色体上进行检测。
6． 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。如图所示是获得转基因莴苣的技术流程，请据图回答下列问题：
(1)获取目的基因的主要途径包括从自然界已有的物种中分离和__________。
(2)①过程需要的酶有____________、____________________。
(3)重组质粒除了带有抗冻蛋白基因afp，还必须含有启动子、终止子和____________，这样才能构成一个完整的基因表达载体。
(4)如果受体细胞C1是土壤农杆菌，则将目的基因导入它的目的是利用农杆菌的______________，使目的基因进入受体细胞C2，并将其插入到受体细胞C2中______________________上，使目的基因的遗传特性得以稳定维持和表达，形成转基因莴苣。经②过程获得的转基因莴苣中的目的基因是否表达，在分子水平上可用____________法进行检测，如果出现杂交带，说明目的基因已经表达蛋白质产品，转基因莴苣培育成功。
答案　(1)(用逆转录等方法进行)人工合成　(2)限制酶　DNA连接酶　(3)标记基因　(4)转化作用　染色体的DNA　抗原—抗体杂交
解析　(1)获取目的基因的主要途径有从自然界已有的物种中分离和人工合成。(2)①过程为基因表达载体的构建过程，需要用到限制酶和DNA连接酶。(3)一个完整的基因表达载体包括目的基因、启动子、终止子和标记基因。(4)农杆菌转化法利用的是农杆菌的转化作用，将目的基因整合到受体细胞染色体的DNA上，进而使目的基因能够稳定遗传和表达。检测目的基因是否成功表达可采用抗原—抗体杂交法。
7． 科学家从预期人的生长激素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成了双链DNA片段，获得双链DNA。
科学家将人的生长激素基因与大肠杆菌的质粒进行重组，并使其成功地在大肠杆菌中表达。已知限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—G?GATCC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—?GATC—。据图回答：
(1)为了精确地获取图中的重组质粒，应用____________切割质粒，用____________切割目的基因。
(2)将基因表达载体导入大肠杆菌B之前，要将大肠杆菌B放入一定浓度的____________溶液中处理，使之成为感受态的大肠杆菌。
(3)人的基因之所以能与大肠杆菌的质粒进行重组并发挥其功能，是因为二者都是_______________。人的生长激素基因能在细菌体内成功表达是因为______________。
(4)将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上能够生长，说明该菌已导入了__________________，反之则没有导入。
(5)上述方法制备人的生长激素，运用的现代生物技术是____________。
答案　(1)限制酶Ⅰ　限制酶Ⅱ　(2)CaCl2　(3)规则的双螺旋结构　二者共用一套(遗传)密码子　(4)普通质粒或重组质粒　(5)蛋白质工程
解析　(1)根据图示分析可知，目的基因插在了质粒中含抗四环素基因的部位，而该位置有限制酶Ⅰ和Ⅱ的识别位点，但限制酶Ⅱ会同时在GeneⅠ和Ⅱ处切开，因此在构建基因表达载体过程中，应用限制酶Ⅰ切割质粒。目的基因的两侧均含有能被限制酶Ⅱ识别的碱基序列，所以用限制酶Ⅱ切割目的基因，能够露出两端的黏性末端。因此，为了精确地获取图中的重组质粒，应分别用限制酶Ⅰ和限制酶Ⅱ切割质粒和目的基因。(2)将基因表达载体导入大肠杆菌B之前，要将大肠杆菌B放入一定浓度的CaCl2溶液中处理，使之成为感受态的大肠杆菌。(3)人的基因之所以能与大肠杆菌的DNA分子进行重组，是因为人的基因与大肠杆菌DNA分子的双螺旋结构相同。人的生长激素基因能在细菌体内成功表达是因为人和细菌共用一套(遗传)密码子。(4)将得到的大肠杆菌B涂布在一个含有氨苄青霉素的培养基上能够生长，说明该菌已导入了普通质粒或重组质粒，因为普通质粒或重组质粒中都含抗氨苄青霉素基因。(5)科学家从预期人的生长激素的功能出发，推测相应的脱氧核苷酸序列，并人工合成了双链DNA片段，获得双链DNA，从而合成人的生长激素，这运用了现代生物技术中的蛋白质工程。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第17讲　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
[判一判]
1．基因和染色体行为存在着明显的平行关系 (　√　)
2．萨顿利用假说—演绎法，推测基因位于染色体上 (　×　)
提示　类比推理法。
3．所有的基因都位于染色体上 (　×　)
4．体细胞中基因成对存在，配子中只含1个基因 (　×　)
提示　只含成对基因中的1个。
5．非等位基因在形成配子时都是自由组合的 (　×　)
提示　只有非同源染色体上的非等位基因才自由组合。
[思考]　类比推理与假说—演绎法的结论都是正确的吗？
提示　类比推理的结论不一定正确；假说—演绎的结论是正确的。
二、基因位于染色体上的实验证明
1．实验(图解)
2．实验结论：基因在染色体上。
3．基因和染色体的关系：一条染色体上有很多基因，基因在染色体上呈线性排列。
[思考]　“基因在染色体上”的提出者和证明者分别是谁？
提示　萨顿、摩尔根。
[解惑]　一条染色体上有许多基因，但基因不都位于染色体上。如真核生物的细胞质中的基因位于线粒体和叶绿体的DNA上，原核生物细胞中的基因位于拟核DNA或质粒DNA上。
三、伴性遗传
1．概念：性染色体上的基因控制的性状的遗传与性别相关联的遗传方式。
2．类型、特点及实例(连一连)
[解惑]　
1．性染色体上的基因并不都是控制性别的，如色盲基因。
2．性别既受性染色体控制，又与部分基因有关。
3．性染色体既存在于生殖细胞中，又存在于正常体细胞中。
4．常染色体遗传与伴性遗传的区别：常染色体遗传正反交结果一致，伴性遗传正反交结果不一致。
考点一　基因位于染色体上的实验证明
1． 细胞内的染色体
(1)根据来源分为：同源染色体和非同源染色体。
(2)根据与性别关系分为：常染色体和性染色体，其中性染色体决定性别。
2． 摩尔根果蝇杂交实验分析
(1)F2中红眼与白眼比例为3∶1，说明这对性状的遗传符合基因的分离定律。白眼全是雄性，说明该性状与性别相关联。
(2)假设控制白眼的基因只位于X染色体上，Y染色体上无相应的等位基因，取亲本中的白眼雄果蝇和F1中红眼雌果蝇交配，后代性状比为1∶1，仍符合基因的分离定律。
(3)实验验证——测交。
(4)实验方法——假说—演绎法。
(5)实验结论：基因在染色体上。
易错警示　伴性遗传中基因型和表现型的书写误区
(1)在基因型的书写中，常染色体上的基因不需标明其位于常染色体上，性染色体上的基因则需将性染色体及其上基因一同写出，如XBY。一般常染色体上的基因写在前，性染色体及其上基因写在后，如DdXBXb。
(2)在表现型的书写中，对于常染色体遗传不需要带入性别；对于伴性遗传则既要描述性状的显隐性，又要将性别一同带入。
1． 已知果蝇中，灰身与黑身为一对相对性状(显性基因用B表示，隐性基因用b表示)；直毛与分叉毛为一对相对性状(显性基因用F表示，隐性基因用f表示)。两只亲代果蝇杂交得到以下子代类型和比例：
灰身直毛 灰身分叉毛 黑身直毛 黑身分叉毛
雌蝇 0 0
雄蝇
请回答：
(1)控制灰身与黑身的基因位于______________；控制直毛与分叉毛的基因位于______________。
(2)亲代果蝇的表现型：母本为__________________；父本为________________。
(3)亲代果蝇的基因型分别为________、________。
(4)子代表现型为灰身直毛的雌蝇中，纯合子与杂合子的比例为________________。
(5)子代雄蝇中，灰身分叉毛的基因型为____________、____________；黑身直毛的基因型为____________。
答案　(1)常染色体上　X染色体上　(2)灰身直毛　灰身直毛　(3)BbXFXf　BbXFY　(4)1∶5　(5)BBXfY　BbXfY　bbXFY
解析　由题意可知，杂交后代的雌性个体和雄性个体中灰身∶黑身＝3∶1，故控制这对相对性状的基因位于常染色体上，灰身是显性性状。杂交后代的雄性个体中直毛∶分叉毛＝1∶1，而雌性个体全为直毛，故控制这对性状的基因位于X染色体上，直毛为显性性状。由杂交后代的表现型及比例可推知，亲代的基因型分别为BbXFXf和BbXFY，表现型为灰身直毛(♀)、灰身直毛(♂)。子代雌蝇中灰身直毛的基因型及比例为：1/8BBXFXF、1/4BbXFXF、1/8BBXFXf、1/4BbXFXf，其中只有BBXFXF是纯合子，其余为杂合子。子代雄果蝇中，灰身分叉毛的基因型为BBXfY或BbXfY，黑身直毛的基因型为bbXFY。
2． 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。设相关的基因为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
答案　D
解析　正交和反交结果不同，且暗红眼雄性果蝇与朱红眼雌性果蝇杂交，F1出现性状分离，性状表现与性别相联系，故可以认定该性状为细胞核遗传，对应基因位于X染色体上。由第一次杂交(XaY×XAXA)结果知，F1的雌性果蝇的基因型为XAXa，第二次杂交中(XAY×XaXa)，F1的雌性果蝇的基因型为XAXa。第一次杂交的子代雌、雄果蝇随机交配，子代表现型的比例为2∶1∶1，而第二次杂交的子代雌、雄果蝇随机交配，子代表现型的比例为1∶1∶1∶1。
技法提炼
基因是位于X染色体上还是位于常染色体上的判断
1．若已知相对性状的显隐性，则可用雌性隐性与雄性显性杂交进行判断。若后代雌性全为显性，雄性全为隐性，则为伴X染色体遗传；若后代全为显性且与性别无关，则为常染色体遗传。
2．若相对性状的显隐性是未知的，则可用正交和反交的方法进行判断。若后代的性状表现与性别无关，则基因位于常染色体上；若后代的性状表现与性别有关，则基因位于X染色体上。
考点二　系谱图中单基因遗传病类型的判断与分析
1． 观察下表中的遗传系谱图，判断遗传方式并说明判断依据。
序号 图谱 遗传方式 判断依据
(1) 常隐 父母无病，女儿有病，一定是常隐
(2) 常显 父母有病，女儿无病，一定是常显
(3) 常隐或X隐 父母无病，儿子有病，一定是隐性
(4) 常显或X显 父母有病，儿子无病，一定是显性
(5) 最可能是X显(也可能是常隐、常显、X隐) 父亲有病，女儿全有病，最可能是X显
(6) 非X隐(可能是常隐、常显、X显) 母亲有病，儿子无病，非X隐
(7) 最可能在Y上(也可能是常显、常隐、X隐) 父亲有病，儿子全有病，最可能在Y上
2． 遗传系谱图中遗传病类型的判断步骤
(1)首先确定是否为伴Y遗传
①若系谱图中女性全正常，患者全为男性，而且患者的父亲、儿子全为患者，则为伴Y遗传。如上表中的图(7)。
②若系谱图中，患者有男有女，则不是伴Y遗传。
(2)其次确定是显性遗传还是隐性遗传
①“无中生有”是隐性遗传病，如上表中的图(1)、(3)。
②“有中生无”是显性遗传病，如上表中的图(2)、(4)。
(3)确定是常染色体遗传还是伴X遗传
①在已确定是隐性遗传的系谱中
Ⅰ.若女患者的父亲和儿子都患病，则最可能为伴X隐性遗传。如图：
Ⅱ.若女患者的父亲和儿子中有正常的，则一定为常染色体隐性遗传。如上表中的图(1)。
②在已确定是显性遗传的系谱中
Ⅰ.若男患者的母亲和女儿都患病，则最可能为伴X显性遗传。如图：
Ⅱ.若男患者的母亲和女儿中有正常的，则一定为常染色体显性遗传。如上表中的图(2)。
易错警示　遗传系谱图的特殊分析
(1)对于遗传系谱图中个体基因型的分析，不但要看其同胞兄弟姐妹的表现型，还要“瞻前顾后”，即兼顾其亲、子代的表现型。
(2)不能排除的遗传病遗传方式
①分析隐性遗传病，如果女性患者的父亲和儿子全是患者，只能说明最可能是伴X染色体遗传，但不一定是，也可能是常染色体遗传。
②同理，显性遗传病中，如果男性患者的母亲和女儿是患者，说明最可能是伴X染色体遗传，但也可能是常染色体遗传。
(3)系谱图的特殊判定：若世代连续遗传，一般为显性，反之为隐性；若男女患病率相差很大，一般为伴性遗传，反之为常染色体遗传。
3． 如图是具有甲、乙两种遗传病的家族系谱图，其中一种遗传病的致病基因位于X染色体上，若Ⅱ7不携带致病基因，下列相关分析错误的是 (　　)
A．甲病是伴X染色体显性遗传病
B．乙病是常染色体隐性遗传病
C．如果Ⅲ8是女孩，则其可能有四种基因型
D．Ⅲ10不携带甲、乙两病致病基因的概率是2/3
答案　C
解析　因为Ⅰ1和Ⅰ2产生了不患甲病的儿子Ⅱ6和患两种疾病的女儿Ⅱ4，所以甲病为显性遗传病，乙病为隐性遗传病。如果乙病为伴X染色体遗传病，则Ⅱ4的父亲Ⅰ2应该是乙病患者，这与题目条件不符，所以可排除乙病是伴X染色体遗传病的可能，结合题意可判断甲病为伴X染色体显性遗传病，乙病为常染色体隐性遗传病。就甲病来说，因Ⅱ6不患甲病，Ⅰ1就是杂合子，所以Ⅱ4的基因型有两种(纯合或杂合)。如果Ⅲ8是女孩，当Ⅱ4为纯合子时，Ⅲ8有两种基因型；当Ⅱ4为杂合子时，Ⅲ8有四种基因型。因为Ⅱ7不含致病基因，所以Ⅲ10只能从Ⅱ6得到致病基因，且只能是乙病的致病基因的概率为()×＝，则不含致病基因的概率为1－1/3＝2/3。
4． 人类遗传病发病率逐年增高，相关遗传学研究备受关注。分析下列遗传系谱图，不能得到的结论是 (　　)
注：Ⅱ4无致病基因，甲病基因用A、a表示，乙病基因用B、b表示。
A．甲病的遗传方式为常染色体显性遗传，乙病的遗传方式为伴X染色体隐性遗传
B．Ⅱ2的基因型为AaXbY，Ⅲ1的基因型为aaXBXb
C．如果Ⅲ2与Ⅲ3婚配，生出正常孩子的概率为9/32
D．两病的遗传符合基因的自由组合定律
答案　C
解析　由Ⅱ3和Ⅱ4不患乙病，但其儿子Ⅲ4患乙病可判断出乙病属于隐性遗传病，再由Ⅱ4无致病基因、Ⅱ3患甲病不患乙病等判断出乙病为伴X染色体隐性遗传病，甲病为显性遗传病。再由Ⅱ2患甲病，其母亲和女儿都正常，说明甲病不可能为伴X染色体遗传病，从而确定甲病为常染色体显性遗传病，同时也可以确定Ⅱ2的基因型为AaXbY，Ⅲ1正常而其父亲患两种病，故Ⅲ1的基因型为aaXBXb。分析可得出Ⅲ2的基因型为AaXBY，Ⅲ3的基因型为AaXBXB或AaXBXb(各有1/2的可能)，所以Ⅲ2与Ⅲ3婚配生出正常孩子的概率＝不患甲病的概率×不患乙病的概率＝不患甲病的概率×(1－患乙病的概率)＝(1/4)×[1－(1/4)×(1/2)]＝7/32。
1． 两种遗传病的概率求解
序号 类型 计算公式
已知 患甲病的概率m 则不患甲病概率为1－m
患乙病的概率n 则不患乙病概率为1－n
① 同时患两病概率 m·n
② 只患甲病概率 m·(1－n)
③ 只患乙病概率 n·(1－m)
④ 不患病概率 (1－m)(1－n)
拓展求解 患病概率 ①＋②＋③或1－④
只患一种病概率 ②＋③或1－(①＋④)
2． 伴性遗传与两大遗传规律的关系
(1)与基因的分离定律的关系
①伴性遗传遵循基因的分离定律。伴性遗传是由性染色体上的基因所控制的遗传，若就一对相对性状而言，则为一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。
②伴性遗传有其特殊性
a．雌雄个体的性染色体组成不同，有同型和异型两种。
b．有些基因只存在于X或Z染色体上，Y或W染色体上无相应的等位基因，从而存在像XbY或ZdW的单个隐性基因控制的性状也能表现。
c．Y或W染色体非同源区段上携带的基因，在X或Z染色体上无相应的等位基因，只限于在相应性别的个体之间传递。
d．性状的遗传与性别相联系。在写表现型和统计后代比例时，一定要与性别相联系。
(2)与基因的自由组合定律的关系：在分析既有性染色体又有常染色体上的基因控制的两对或两对以上的相对性状的遗传时，位于性染色体上的基因控制的性状按伴性遗传处理，位于常染色体上的基因控制的性状按基因的分离定律处理，整体上则按基因的自由组合定律处理。
考点三　聚焦性染色体的同源区段和非同源区段
人体的性染色体上的不同类型区段如图所示
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。
(1)假设控制某一相对性状的基因A(a)位于X、Y染色体的同源区段，那么雌性个体的基因型种类有XAXA、XAXa、XaXa_3种，雄性个体的基因型种类有XAYA、XAYa、XaYA、XaYa4种。
(2)写出以下不同交配方式的基因型
①XAXA×XAYa→XAXA、XAYa；
②XAXA×XaYA→XAXa、XAYA；
③XAXA×XaYa→XAXa、XAYa；
④XAXa×XAYA→XAXA、XAXa、XAYA、XaYA；
⑤XAXa×XAYa→XAXA、XAXa、XAYa、XaYa；
⑥XAXa×XaYA→XAXa、XaXa、XAYA、XaYA；
⑦XAXa×XaYa→XAXa、XaXa、XAYa、XaYa；
⑧XaXa×XAYA→XAXa、XaYA；
⑨XaXa×XAYa→XAXa、XaYa；
⑩XaXa×XaYA→XaXa、XaYA。
(3)假设基因所在区段位于Ⅱ－2, 则雌性个体的基因型种类有XBXB、XBXb、XbXb_3种，雄性个体的基因型种类有XBY、XbY_2种。
(4)假设基因所在区段位于Ⅱ－1，则雄性个体的基因型种类有XYB、XYb_2种。
易错警示　基因在性染色体同源区段上的易错点
(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。
5． 如图为大麻的性染色体示意图，X、Y染色体的同源部分(图中Ⅰ片段)上
的基因互为等位，非同源部分(图中Ⅱ、Ⅲ片段)上的基因不互为等位。已知控制大麻抗病的显性基因D与不抗病的隐性基因d位于性染色体上，但不知该对基因在Ⅰ、Ⅱ片段，还是在Ⅲ片段。若大麻的雌、雄个体均有抗病和不抗病类型，请回答下列问题。
(1)请写出具有抗病性状的雄性大麻个体可能有的基因型：____________________________。
(2)现有一株雌性不抗病和一株雄性抗病(不知其是否为纯合子)的大麻杂交，请推测子代可能的性状表现。
①如果D、d位于Ⅱ片段，则子代________________________________________。
②如果D、d位于Ⅰ片段，则子代________________________________________。
(3)若该对基因在Ⅱ片段，请写出上述第①题杂交组合所产生的F1中雌、雄个体交配产生F2的遗传图解(从F1开始写)。
答案　(1)XDYD、XDYd、XdYD、XDY(答案写全)
(2)①雌性全为抗病，雄性全为不抗病　②全为抗病；雌性全为不抗病，雄性全为抗病；雌性全为抗病，雄性全为不抗病
(3)遗传图解如下(图解中F2的基因型、表现型及比例要完全正确)
解析　(1)当D、d位于Ⅰ片段时，具有抗病性状的雄性大麻个体的基因型可能为XDYD、XDYd、XdYD，当D、d位于Ⅱ片段时，具有抗病性状的雄性大麻个体的基因型为XDY。(2)当D、d位于Ⅱ片段时，雌性不抗病个体的基因型为XdXd，雄性抗病个体的基因型为XDY，其子代中雌性全为抗病，雄性全为不抗病；当D、d位于Ⅰ片段时，雌性不抗病个体的基因型为XdXd，雄性抗病个体的基因型为XDYD、XDYd、XdYD，其子代情况为全抗病；雌性全抗病，雄性全不抗病；雌性全不抗病，雄性全抗病。(3)当D、d位于Ⅱ片段时，亲本中雌性不抗病个体的基因型为XdXd，雄性抗病个体的基因型为XDY。书写遗传图解时，注意标出亲代、子代、基因型、表现型及相关的比例。
技法提炼
探究基因位于X、Y的同源区段，还是只位于X染色体上：
纯合隐性雌性个体×纯合显性雄性个体
　　　　　　↓
　　　　　　F1
(1)若子代雌雄全为显性，则基因位于同源区段。
(2)若子代雌性个体为显性，雄性个体为隐性，则基因只位于X染色体上。
题组一　伴性遗传及相关概率计算
1． (2012·江苏卷，10)下列关于人类性别决定与伴性遗传的叙述，正确的是 (　　)
A．性染色体上的基因都与性别决定有关
B．性染色体上的基因都伴随性染色体遗传
C．生殖细胞中只表达性染色体上的基因
D．初级精母细胞和次级精母细胞中都含Y染色体
答案　B
解析　性染色体上的基因并非都与性别决定有关，A错误；减数分裂产生生殖细胞时，一对性染色体分别进入不同配子中，独立地随配子遗传给后代，所以性染色体上的基因都伴随性染色体遗传；B正确；生殖细胞中既有常染色体又有性染色体，常染色体上的基因如与呼吸酶等相关的基因也会表达，C错误；初级精母细胞中一定含有Y染色体，但由于减数第一次分裂过程中发生同源染色体的分离，产生的次级精母细胞不一定含有Y染色体，D错误。
2． (2010·海南卷，15)某对表现型正常的夫妇生出了一个红绿色盲的儿子和一个表现型正常的女儿，该女儿与一个表现型正常的男子结婚，生出一个红绿色盲基因携带者的概率是 (　　)
A. B. C. D.
答案　D
解析　红绿色盲属于伴X染色体隐性遗传病，表现型正常的夫妇生出了一个红绿色盲的儿子和一个表现型正常的女儿，说明他们的基因型是XBXb和XBY，表现型正常的女儿基因型是XBXB或XBXb，概率各占，若她与一个表现型正常的男子结婚，其生出红绿色盲基因携带者的概率是()×()＝。
题组二　系谱图判断及两种遗传病的综合
3． (2012·山东卷，6)某遗传病的遗传涉及非同源染色体上的两对等位基因。已知Ⅰ1基因型为AaBB，且Ⅱ2与Ⅱ3婚配的子代不会患病。根据以下系谱图，正确的推断是
(　　)
A．Ⅰ3的基因型一定为AABb
B．Ⅱ2的基因型一定为aaBB
C．Ⅲ1的基因型可能为AaBb或AABb
D．Ⅲ2与基因型为AaBb的女性婚配，子代患病的概率为
答案　B
解析　根据Ⅰ1基因型为AaBB且表现型正常，Ⅱ2却患病可知，当同时具有A和B两种显性基因时，个体不会患病，因为Ⅱ2一定有B基因，如果也有A基因则表现型正常，而实际上患病，所以Ⅱ2一定无A基因，因此Ⅱ2的基因型暂时可以表示为aaB_，则Ⅱ3基因型有可能为aaBb、aaBB、AAbb、Aabb、aabb的任何一种，如果Ⅱ2的基因型为aaBb，则子代都会有患者，所以Ⅱ2的基因型只能是aaBB；再根据Ⅱ2和Ⅱ3两者都患病而后代不会患病来分析，Ⅱ3的基因型也只能为AAbb，B项正确。由Ⅱ3为AAbb可推知，Ⅰ3的基因型为A_Bb，A项错误。Ⅲ1的基因型只能是AaBb，C项错误。Ⅲ2基因型也为AaBb，与AaBb的女性婚配，若aabb为患者，则后代患病的概率为7/16，若aabb不为患者，则后代患病的概率为6/16，D项错误。
4． (2012·广东卷，25)人类红绿色盲的基因位于X染色体上，秃顶的基因位于常染色体上。结合下表信息可预测，下图中Ⅱ3和Ⅱ4所生子女是(多选) (　　)
BB Bb bb
男 非秃顶 秃顶 秃顶
女 非秃顶 非秃顶 秃顶
A．非秃顶色盲儿子的概率为1/4
B．非秃顶色盲女儿的概率为1/8
C．秃顶色盲儿子的概率为1/8
D．秃顶色盲女儿的概率为0
答案　CD
解析　根据题意，控制秃顶与非秃顶的一对基因为B、b，设控制色觉正常与色盲的一对基因为A、a，则Ⅱ3的基因型为BbXAXa，Ⅱ4的基因型为BBXaY，子代基因型及表现型为BBXAXa(非秃顶色觉正常女儿)、BBXaXa(非秃顶色盲女儿)、BbXAXa(非秃顶色觉正常女儿)、BbXaXa(非秃顶色盲女儿)、BBXAY(非秃顶色觉正常儿子)、BBXaY(非秃顶色盲儿子)、BbXAY(秃顶色觉正常儿子)、BbXaY(秃顶色盲儿子)，故这对夫妇所生子女中，非秃顶色盲儿子的概率为1/8，非秃顶色盲女儿的概率为1/4，秃顶色盲儿子的概率为1/8，秃顶色盲女儿的概率为0。
5． (2012·江苏卷，30)人类遗传病调查中发现两个家系都有甲遗传病(基因为H、h)和乙遗传病(基因为T、t)患者，系谱图如下。以往研究表明在正常人群中Hh基因型频率为10－4。请回答下列问题(所有概率用分数表示)。
(1)甲病的遗传方式为__________________，乙病最可能的遗传方式为__________。
(2)若Ⅰ－3无乙病致病基因，请继续以下分析。
①Ⅰ－2的基因型为________；Ⅱ－5的基因型为________。
②如果Ⅱ－5与Ⅱ－6结婚，则所生男孩同时患两种遗传病的概率为______。
③如果Ⅱ－7与Ⅱ－8再生育一个女儿，则女儿患甲病的概率为______。
④如果Ⅱ－5与h基因携带者结婚并生育一个表现型正常的儿子，则儿子携带h基因的概率为______。
答案　(1)常染色体隐性遗传　伴X染色体隐性遗传　(2)①HhXTXt　HHXTY或HhXTY　②1/36　③1/60 000
④3/5
解析　(1)由Ⅰ－1和Ⅰ－2与Ⅱ－2的患病情况可判断甲病为常染色体隐性遗传病；由Ⅰ－3和Ⅰ－4与Ⅱ－9的患病情况可判断乙病为隐性遗传病，又因男性患者多于女性，故最可能是伴X隐性遗传病。(2)若Ⅰ－3无乙病致病基因，则可确定乙病为伴X染色体隐性遗传病。①Ⅰ－2的基因型为HhXTXt，Ⅱ－5的基因型为1/3HHXTY、2/3HhXTY。②Ⅱ5的基因型为1/3HHXTY、2/3HhXTY，Ⅱ－6的基因型为1/6HHXTXT、2/6HhXTXt、1/6HHXTXt、2/6HhXTXT，则他们所生男孩患甲病的概率为2/3×2/3×1/4＝1/9，所生男孩患乙病的概率为1/2×1/2＝1/4，所以所生男孩同时患两种病的概率为1/9×1/4＝1/36。③仅考虑甲病，Ⅱ－7的基因型是1/3HH、2/3Hh，Ⅱ－8的基因型是Hh的概率是10－4，则他们所生女孩患甲病的概率为2/3×10－4×1/4＝1/60 000。④依题中信息，仅考虑甲病，Ⅱ－5的基因型为1/3HH、2/3Hh，h基因携带者的基因型为Hh，则他们所生儿子中表现型正常的概率为1－2/3×1/4＝5/6，他们所生儿子中基因型为Hh的概率为1/3×1/2＋2/3×1/2＝3/6，故表现型正常的儿子中携带h基因的概率是3/6÷5/6＝3/5。
题组三　伴性遗传与自由组合定律的综合应用
6． (2012·天津卷，6)果蝇的红眼基因(R)对白眼基因(r)为显性，位于X染色体上；长翅基因(B)对残翅基因(b)为显性，位于常染色体上。现有一只红眼长翅果蝇与一只白眼长翅果蝇交配，F1的雄果蝇中约有1/8为白眼残翅。下列叙述错误的是 (　　)
A．亲本雌果蝇的基因型是BbXRXr
B．亲本产生的配子中含Xr的配子占1/2
C．F1出现长翅雄果蝇的概率为3/16
D．白眼残翅雌果蝇能形成bbXrXr类型的次级卵母细胞
答案　C
解析　F1的雄果蝇中白眼残翅所占比例为1/4×1/2(后代出现白眼的概率是1/2)＝1/8，则亲本红眼长翅果蝇的基因组成为BbXRXr，白眼长翅果蝇的基因组成为BbXrY，A正确。XRXr和XrY产生的配子中，Xr均占1/2，B正确。由亲本基因型可推出F1出现长翅雄果蝇的概率为3/4×1/2＝3/8，C错误。基因组成为bbXrXr的雌果蝇能形成bbXrXr类型的次级卵母细胞，D正确。
7． (2012·福建卷，27)现有翅型为裂翅的果蝇新品系，裂翅(A)对非裂翅(a)为显性。杂交实验如图1。
P　　　　裂翅♀　　×　非裂翅♂
　　　　　　　　　　
F1　　　　裂翅　　　　　非裂翅
　　　(♀102、♂92)　　　(♀98、♂109)
图1
请回答：
(1)上述亲本中，裂翅果蝇为________(纯合子/杂合子)。
(2)某同学依据上述实验结果，认为该等位基因位于常染色体上。请你就上述实验，以遗传图解的方式说明该等位基因也可能位于X染色体上。
(3)现欲利用上述果蝇进行一次杂交实验，以确定该等位基因是位于常染色体还是X染色体。请写出一组杂交组合的表现型：__________(♀)×__________(♂)。
图2
(4)实验得知，等位基因(A、a)与(D、d)位于同一对常染色体上，基因型为AA或dd的个体胚胎致死。两对等位基因功能互不影响，且在减数分裂过程不发生交叉互换。这两对等位基因__________(遵循/不遵循)自由组合定律。以基因型如图2的裂翅果蝇为亲本，逐代自由交配，则后代中基因A的频率将__________(上升/下降/不变)。
答案　(1)杂合子　(2)如图
(3)非裂翅　裂翅(或裂翅　裂翅)　(4)不遵循　不变
解析　(1)由杂交实验可知，F1中雌雄个体中裂翅与非裂翅的比例均接近1∶1，可推知亲本裂翅果蝇为杂合子。(2)若控制裂翅与非裂翅的等位基因位于X染色体上，也可得出题中所示遗传图解。(3)F1的裂翅雌性个体肯定为杂合子(Aa或XAXa)，但裂翅雄性个体不确定(Aa或XAY)，让F1中的非裂翅(♀)与裂翅(♂)杂交或者裂翅(♀)与裂翅(♂)杂交都可以确定基因的位置。(4)由于这两对等位基因位于一对同源染色体上，所以不遵循基因的自由组合定律。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
伴性遗传 1、2、5、6、14
遗传病类型判断 7、8、9、10、11
综合题 3、4、12、13、15
1． 男性的性染色体不可能来自 (　　)
A．外祖母 B．外祖父
C．祖母 D．祖父
答案　C
解析　男性的性染色体中，Y染色体来自父亲，X染色体来自母亲。因此，男性的性染色体不可能来自祖母。
2． 一对夫妇生的“龙凤”双胞胎中一个正常，一个色盲，则这对夫妇的基因型不可能是
(　　)
A．XBY、XBXb B．XbY、XBXb
C．XBY、XbXb D．XbY、XbXb
答案　D
解析　色盲为伴X染色体隐性遗传病，若父母均为色盲患者，后代子女都会患病。
3． 一个家庭中，父亲是色觉正常的多指(由常染色体上的显性基因控制)患者，母亲的表现型正常，他们却生了一个手指正常但患红绿色盲的孩子。下列叙述正确的是
(　　)
A．该孩子的色盲基因来自祖母
B．这对夫妇再生一个男孩，其只患红绿色盲的概率是1/2
C．这对夫妇再生一个正常女儿的概率是1/4
D．父亲的精子不携带致病基因的概率是1/3
答案　C
解析　设控制手指的基因用A、a表示、控制色觉的基因用B、b表示，则该家庭中父母的基因型分别为AaXBY、aaXBXb，生育的手指正常但患红绿色盲的孩子一定为男孩，其色盲基因来自他的母亲，不可能来自祖母，故A错误；这对夫妇再生一个男孩，其只患红绿色盲的概率是1/2(手指正常概率)×1/2(男孩中的色盲概率)＝1/4，故B错误；生育的女孩色觉都正常，这对夫妇再生一个正常女孩的概率是1/2(手指正常概率)×1/2(女孩的概率)＝1/4，故C正确；从父亲的基因型分析，基因型为aXB、aY的精子中不携带致病基因，占1/2，故D错误。
4． 果蝇的红眼和白眼是由X染色体上的一对等位基因控制的一对相对性状。一对红眼雌、雄果蝇交配，子一代中出现白眼果蝇。让子一代果蝇自由交配，理论上子二代果蝇中红眼与白眼的比例为 (　　)
A．3∶1 B．5∶3 C．13∶3 D．7∶1
答案　C
解析　根据题干信息可知，红眼(设由基因A控制)为显性性状，亲本果蝇的基因型为XAXa和XAY，子一代的基因型为XAXA、XAXa、XAY和XaY，其比例为1∶1∶1∶1。自由交配就是子一代雌雄个体之间相互交配，子一代产生的雌配子为XA和Xa，比例为3∶1，雄配子为XA、Xa和Y，比例为1∶1∶2，雌配子Xa(1/4)与雄配子Xa(1/4)和Y(2/4)结合产生的个体都是白眼，比例为1/16＋2/16＝3/16，故红眼所占比例为1－3/16＝13/16。
5． 某种XY型性别决定的生物的交配结果如下，相关基因最不可能位于常染色体上的一项是 (　　)
A．一只直毛雄性与一只卷毛雌性交配，产生1只卷毛雌性和1只直毛雄性
B．一只长毛雄性与多只短毛雌性交配，产生3只长毛(1雄2雌)和4只短毛(2雄2雌)
C．一只白毛雄性与多只黑毛雌性交配，后代中雄性全部白毛，雌性全部黑毛
D．一只花斑脚雄性与一只非花斑脚雌性交配，后代雌性与雄性全部为花斑脚
答案　C
解析　A、C选项中交配后代的表现型全部与性别相关，可能是由性染色体上的基因控制，但A选项中调查个体少，说服力差，因此相关基因最不可能位于常染色体上的一项是C。
6． 果蝇中，正常翅(A)对短翅(a)为显性，此对等位基因位于常染色体上；红眼(B)对白眼(b)为显性，此对等位基因位于X染色体上。现有一只纯合红眼短翅的雌果蝇和一只纯合白眼正常翅的雄果蝇交配得到F1，F1中雌雄果蝇交配得F2，你认为交配结果正确的是 (　　)
A．F1中无论雌雄都是红眼正常翅和红眼短翅
B．F2雄果蝇的红眼基因来自F1中的母方
C．F2雌果蝇中纯合子与杂合子的比例相等
D．F2雌果蝇中正常翅个体与短翅个体的数目相等
答案　B
解析　纯合红眼短翅的雌果蝇的基因型为aaXBXB，纯合白眼正常翅的雄果蝇的基因型为AAXbY，F1中雌性个体的基因型为AaXBXb，雄性个体的基因型为AaXBY，均表现为正常翅红眼，故A错误；让F1雌雄个体交配，后代雄果蝇的红眼基因来源于F1中的母方，故B正确；F2雌果蝇中纯合子(1/8aaXBXB和1/8AAXBXB)占1/4，杂合子占3/4，二者的比例不相等，故C错误；翅形的遗传与性别无关，F2中正常翅个体所占的比例为3/4，短翅占1/4，故D错误。
7． 如图为某家庭的遗传系谱图，已知该家庭中有甲、乙两种遗传病，其中一种为红绿色盲症。下列说法正确的是 (　　)
A．甲病为常染色体显性遗传病，存在代代遗传的特点
B．乙病为红绿色盲症，在人群中女性发病率高于男性
C．Ⅱ－4为甲病携带者的概率是2/3，为乙病携带者的概率是1/2
D．若Ⅱ－4和Ⅱ－5再生一个孩子，其为正常女孩的概率是3/8
答案　D
解析　由系谱图中Ⅱ－4和Ⅱ－5正常，生下患甲病女孩，可知甲病是常染色体隐性遗传病，则乙病是红绿色盲症，即伴X染色体隐性遗传病，在人群中男性发病率高于女性。对于甲病，Ⅱ－4是杂合子，对于乙病，Ⅱ－4是携带者的概率是1/2。Ⅱ－4的基因型为1/2AaXBXb、1/2AaXBXB，Ⅱ－5的基因型为AaXBY，二者生下正常女孩的概率是1/2×3/4＝3/8。
8． 如图是某遗传病的家族遗传系谱图，据系谱图分析可得出 (　　)
A．母亲的致病基因只传给儿子，不传给女儿
B．男女均可患病，人群中男患者多于女患者
C．致病基因最可能为显性，并且在常染色体上
D．致病基因为隐性，因为家族中每代都有患者
答案　C
解析　分析系谱图可知该病可能为常染色体隐性遗传病、常染色体显性遗传病或伴X染色体隐性遗传病，因代代都有患者，故该病最可能是常染色体显性遗传病。
9． 如图为一个家族中某种遗传病的遗传情况，若3号个体为纯合子的概率是1/2，则该病最可能的遗传方式是 (　　)
A．伴X染色体显性遗传 B．伴Y染色体遗传
C．伴X染色体隐性遗传 D．常染色体隐性遗传
答案　C
解析　由亲代1号、2号个体正常，而其子代4号个体患病，可知该病为隐性遗传病；若该病为常染色体隐性遗传病，则3号个体为纯合子的概率是1/3；若该病为伴X染色体隐性遗传病，则3号个体为纯合子的概率是1/2。
10．某对夫妇的1对同源染色体上的部分基因如图所示，A、b、D分别
为甲、乙、丙三种病的致病基因，不考虑同源染色体的交叉互换和基因突变，则他们的孩子 (　　)
A．同时患三种病的概率是1/2
B．同时患甲、丙两病的概率是3/8
C．患一种病的概率是1/2
D．不患病的概率是1/4
答案　D
解析　由题意可知，父亲产生ABD和aBd两种精子，母亲产生Abd和abd两种卵细胞，后代的基因型为1/4AABbDd(同时患甲病和丙病)、1/4AaBbDd(同时患甲病和丙病)、1/4AaBbdd(只患甲病)和1/4aaBbdd(不患病)。
11．果蝇的红眼(A)对白眼(a)为显性，控制眼色的基因位于X染色体上。双亲中一方为红
眼，另一方为白眼，交配后代中雌果蝇与亲代中雄果蝇的眼色相同，雄果蝇与亲代雌果蝇的眼色相同。下列相关叙述不正确的是 (　　)
A．亲代雌果蝇和雄果蝇的体细胞中都存在等位基因
B．F1雌雄个体交配，F2中出现红眼果蝇的概率为3/4
C．F1雌雄个体交配，F2中各种表现型出现的概率相等
D．F2雌雄个体的基因型不是与亲代的相同，就是与F1的相同
答案　B
解析　分析题意可知，两个亲本的基因型为XaXa、XAY，F1雌雄个体的基因型分别为XAXa、XaY，F2个体的基因型为XAXa、XaY、XaXa、XAY，F2中出现红眼果蝇、白眼果蝇的概率均为1/2。
12．某科学兴趣小组偶然发现一突变雄性植株，其突变性状是其一条染色体上的某个基因发生突变的结果[假设突变性状和野生状性由一对等位基因(A、a)控制]，为了进一步了解突变基因的显隐性和在染色体上的位置，设计了杂交实验，让该株突变雄株与多株野生纯合雌株杂交，观察记录子代雌雄植株中野生性状和突变性状的数量，如表所示。
性别 野生性状 突变性状 突变性状/(野生性状＋突变性状)
雄株 M1 M2 Q
雌株 N1 N2 P
下列有关实验结果和结论的说法不正确的是 (　　)
A．如果突变基因位于Y染色体上，则Q和P值分别为1、0
B．如果突变基因位于X染色体上，且为显性，则Q和P值分别为0、1
C．如果突变基因位于X和Y的同源区段，且为显性，则Q和P值分别为1、1
D．如果突变基因位于常染色体上，且为显性，则Q和P值分别为1/2、1/2
答案　C
解析　如果突变基因位于Y染色体上，则该突变基因只能传给雄性植株，且雄性植株全部表现突变性状，Q和P值分别为1、0，故A正确。如果突变基因位于X染色体上，且为显性，则突变雄株的基因型为XAY，野生纯合雌株的基因型为XaXa，子代的基因型为XAXa、XaY，雌性全部表现突变性状，雄性全部表现野生性状，Q和P值分别为0、1，故B正确。若突变基因位于X和Y的同源区段，且为显性，则突变雄株的基因型为XAYa或XaYA，野生纯合雌株的基因型为XaXa，Q和P值分别为0、1或1、0，故C错误。如果突变基因位于常染色体上，且为显性，则突变雄株的基因组成为Aa，野生纯合雌株的基因组成为aa，子代中无论雄性植株，还是雌性个体，显隐性性状的比例都为1∶1，即Q和P值都为1/2，故D正确。
13．鸟类的性别决定方式为ZW型，雌性的性染色体组成是ZW，雄性为ZZ。北京鹌鹑种场孵化的一批雏鹌鹑中出现了一只罕见的白羽雌鹌鹑，为研究鹌鹑的羽色遗传，为该白羽雌鹌鹑选配了若干粟羽雄鹌鹑，结果F1均为粟羽。F1鹌鹑相互交配多次，后代中均有白羽出现，出现的白羽鹌鹑都是雌性。将F1的雄鹌鹑与亲本白羽雌鹌鹑交配，先后得到4只白羽雄鹌鹑。请分析回答：
(1)白羽性状的出现是__________的结果，该性状属于________(填“显性”或“隐性”)性状。
(2)若控制鹌鹑羽色的基因用D、d表示，则F2中粟羽雌鹌鹑的基因型是______________，F2中白羽雌鹌鹑的基因型是__________，F2中粟羽雄鹌鹑的基因型是________。
(3)F1的雄鹌鹑与亲本白羽雌鹌鹑交配，得到白羽雄鹌鹑的几率为________。
(4)若选择________羽的雄鹌鹑与________羽的雌鹌鹑交配，就可通过体色直接判断出子代鹌鹑的性别。
答案　(1)基因突变　隐性　(2)ZDW　ZdW　ZDZD和ZDZd　(3)1/4　(4)白　粟
解析　(1)根据题意，白羽性状的出现是基因突变的结果；由“为该白羽雌鹌鹑选配了若干粟羽雄鹌鹑，结果F1均为粟羽”，可知白羽性状为隐性性状。(2)通过分析可知，F2中粟羽雌鹌鹑、白羽雌鹌鹑、粟羽雄鹌鹑的基因型分别是ZDW、ZdW、ZDZD和ZDZd。(3)F1的雄鹌鹑(ZDZd)与亲本白羽雌鹌鹑(ZdW)交配，得到白羽雄鹌鹑的几率为1/4。(4)白羽雄鹌鹑与粟羽雌鹌鹑交配，后代中白羽个体全为雌性，粟羽个体全为雄性。
14．1909年摩尔根偶然在一群红眼果蝇中发现了一只白眼雄果蝇。白眼性状是如何遗传的？他做了下面的实验：用这只白眼雄果蝇与多只红眼雌果蝇交配，结果F1全为红眼，然后他让F1雌雄果蝇相互交配，F2中雌果蝇全为红眼，雄果蝇既有红眼，又有白眼，且F2中红眼果蝇数量约占3/4。(设有关基因用R、r表示)
(1)上述果蝇眼色中，该雄果蝇的白眼性状最可能来源于________，________是显性性状，受________对等位基因的控制，其遗传________(填“符合”或“不符合”)基因分离定律。
(2)摩尔根等人根据其他科学家的研究成果提出了控制果蝇白眼的基因只位于X染色体上的假设(假设1)，且对上述实验现象进行了合理解释，并设计了测交方案对上述假设进行了进一步的验证，从而将一个特定的基因和一条特定的染色体联系在一起。有同学认为设计的测交方案应为用F2中的白眼雄果蝇与F1中的多只红眼雌果蝇回交(测交1)。请你根据假设1写出测交1的遗传图解。
(3)根据果蝇X、Y染色体的结构特点和摩尔根的实验现象，你认为当初关于果蝇眼色遗传还可以提出哪一假设(假设2)：________________________________________________________________________。
根据这一假设，有人认为测交1不足以验证假设1的成立，请你补充测交方案，并写出可能的实验结果及相应结论。
补充测交方案(测交2)：________________________________________________________________________。
测交2可能的实验结果及结论：
①______________________________________________________________________；
②______________________________________________________________________。
答案　(1)基因突变　红眼　一　符合　(2)遗传图解如下
(3)假设2：控制果蝇白眼和红眼的基因同时位于X和Y染色体上　测交2：用测交1得到的白眼雌果蝇与群体中的红眼雄果蝇交配　测交2可能的实验结果及结论：①后代雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼，则假设1成立　②后代雌雄果蝇全为红眼，则假设2成立
解析　(1)由红眼雌果蝇与白眼雄果蝇交配，F1中全为红眼果蝇，可以推断出红眼为显性性状。又由F2中雌性都是红眼，雄性既有红眼，又有白眼，可推知该性状属于伴性遗传。红眼和白眼属于一对相对性状，其遗传符合基因分离定律。(2)由于白眼是通过基因突变产生的，故亲本中的红眼雌果蝇都为纯合子，让其与白眼雄果蝇交配，F1中红眼雌果蝇均为杂合子，其基因型为XRXr，F2中白眼雄果蝇的基因型为XrY，据此写出遗传图解。(3)要验证控制果蝇眼色的基因位于X染色体上，可以选择测交1得到的白眼雌果蝇与群体中的红眼雄果蝇交配，若后代雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼，则假设1成立；如果后代雌雄果蝇全为红眼，则假设2成立。
15．(1)小家鼠的正常尾与弯曲尾是一对相对性状(相关基因用A、a表示)，灰身与黑身是一对相对性状(相关基因用B、b表示)。现有10只基因型相同的灰身弯曲尾雌鼠与10只基因型相同的灰身弯曲尾雄鼠分别交配，得到的后代的表现型和数量如表所示。
灰身弯曲尾 灰身正常尾 黑身弯曲尾 黑身正常尾
雄鼠 76 74 24 26
雌鼠 149 0 51 0
请据上述杂交结果回答问题：
①写出亲本中雌雄小鼠的基因型组合：______________________________________________________________________。
②在上述子代中，灰身弯曲尾雌鼠中纯合子所占的比例为________。
③假如让上述子代中的灰身雄鼠与黑身雌鼠交配，则后代中灰身小鼠所占的比例为________。
(2)某野生型果蝇种群中，一只雌果蝇的一条染色体上的某基因发生了突变，使野生型性状变为突变型性状。让该雌果蝇与野生型雄果蝇交配，F1的雌雄个体中均既有野生型，又有突变型。(设相关基因用R、r表示)
①在野生型和突变型这对相对性状中，显性性状是________，隐性性状是________。
②根据上述杂交实验的结果能否确定突变基因是在X染色体上，还是在常染色体上？请简要说明推断过程：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③若要通过一次交配实验确定突变基因是在X染色体上，还是在常染色体上，最好选择F1中雌性为________型，雄性为________型的个体作交配的亲本。
答案　(1)①BbXAXa×BbXAY　②1/6　③2/3　(2)①突变型　野生型　②不能。在Rr×rr和XRXr×XrY两种情况下后代雌雄个体均有两种表现型　③野生　突变
解析　(1)由表中数据可知，灰身弯曲尾雌鼠与灰身弯曲尾雄鼠交配，就体色来讲，后代雌雄中灰身与黑身的数量比都约等于3∶1，因此亲本的基因型都为Bb；就尾形来讲，后代雄性中弯曲尾∶正常尾约为1∶1，而后代雌性全是弯曲尾，因此可以推断亲本的基因型是XAXa、XAY。综上所述，亲本中雌雄小鼠的基因型组合为BbXAXa×BbXAY。子代中灰身弯曲尾雌鼠占3/4×1/2＝3/8，纯合的灰身弯曲尾雌鼠占1/4×1/4＝1/16，因此，灰身弯曲尾雌鼠中纯合子所占的比例为(1/16)/(3/8)＝1/6。子代中的灰身雄鼠的基因型及其比例为1/3BB、2/3Bb，黑身雌鼠的基因型全为bb，它们交配产生的后代中灰身小鼠所占的比例为1/3×1＋2/3×1/2＝2/3。(2)该雌果蝇的一条染色体上的某基因发生了突变，产生的是原来基因的等位基因，性状由野生型变成突变型，因此突变型为显性性状，野生型为隐性性状。若突变基因位于常染色体上，则突变型雌果蝇与野生型雄果蝇的基因型分别是Rr、rr；若突变基因位于X染色体上，则突变型雌果蝇与野生型雄果蝇的基因型分别是XRXr、XrY。无论突变基因是位于常染色体上，还是位于X染色体上，交配后代中雌雄个体均既有野生型，又有突变型。如果要通过一次交配实验确定突变基因是位于常染色体上，还是位于X染色体上，选择的亲本中雌果蝇为隐性性状(即野生型)，雄果蝇为显性性状(即突变型)。
教师备课资源
1． 伴性遗传、常染色体遗传比较
　　遗传方式比较项目　 　　　　 伴性遗传 常染色体遗传
基因位置与属性 核基因，位于性染色体(X，Y)上 核基因，位于常染色体上
基因传递特点 随机传向儿子与女儿
正反交结果 正反交结果一般不同，往往与性别相联系 正反交结果相同
性状表现与性别的关系 性状表现与性别相关——在男女两性中表现不平衡 性状表现与性别无关——在男女两性中表现概率相当
举例 类型 伴X隐性遗传 伴X显性遗传 伴Y遗传 基因位于常染色体上
实例 人类红绿色盲、果蝇白眼 抗维生素D佝偻病 外耳道多毛症 白化病、多指症
遗传特点 ①女性患者的父亲和儿子一定是患者②男性患者多于女性患者③具有交叉遗传现象(如红绿色盲基因Xb往往是由男性通过他的女儿传给他的外孙) ①男性患者的母亲和女儿一定是患者②女性患者多于男性患者③具有世代连续性，即代代都有患者的现象 ①患者全为男性②遗传规律是父传子，子传孙 ①患者将基因传向儿子与传向女儿的概率相等②患病概率与性别无关
联系 性染色体与常染色体上的基因各自均遵循孟德尔基因分离定律，彼此间均遵循自由组合定律
2． 遗传系谱图的分析与判断
(1)分析遗传系谱图的思路：先判断是否为伴Y染色体遗传；若不是，再判断遗传性状的显隐性；最后定位致病基因的位置是在常染色体上，还是在性染色体上。
具体分析步骤见下表：
步骤 口诀 图谱特征 判断依据
两种特殊的遗传系谱图 伴Y染色体遗传为限雄 患病性状只在男性中表现，女性一定不患此病。无论显隐性遗传，若出现父亲患病儿子正常或父亲正常儿子患病的，均不为伴Y染色体遗传病
只病母子，质遗传 在遗传中，子代总是表现出与母本相同的患病性状，极大可能为细胞质遗传
其次确定显隐性 “无中生有”为隐性 双亲都正常，其子代有患者，则一定是隐性遗传病
“有中生无”为显性 双亲都患病，其子代有表现正常者，则一定是显性遗传病
当确定为隐性遗传时(女患者为突破口) 隐性遗传看病女，病女父子必患病，此病一定为伴性；病女父子有正常，此病一定非伴性 ①隐性遗传以女患者为突破口：母亲患病儿子正常；父亲正常女儿患病，一定不是伴X染色体隐性遗传，必定是常染色体隐性遗传(a图)②伴X染色体隐性遗传的特点：女患者的父亲、儿子一定是患者(b图)
当确定为显性遗传时(男患者为突破口) 显性遗传看病男，病男母女必患病，此病一定为伴性；病男母女有正常，此病一定非伴性 ①显性遗传以男患者为突破口：儿子患病母亲正常或父亲患病女儿正常，一定不是伴X染色体显性遗传，必定为常染色体显性遗传(a图)②伴X染色体显性遗传的特点：男患者的母亲、女儿一定是患者(b图)
(2)若遗传系谱图中没有上述特征，则进行不确定性判断(一般题目中有“最可能”等字眼)：①不确定性判断只能从可能性大小方向来推测。通常的原则：若世代连续遗传，很可能为显性遗传病；世代不连续遗传，很可能为隐性遗传病(连续的含义：指直系血亲之间具有连续性)。②患者无性别差异，男女患病的概率大约各占1/2，则该致病基因很可能位于常染色体上。③若男女患者比例相差较大，该病很可能是性染色体基因控制的遗传病，它又分为以下两种情况：a.若患病男性多于患病女性，则该病很可能是伴X染色体隐性遗传病；b.若患病女性多于患病男性，则该病很可能是伴X染色体显性遗传病。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第33讲　生态系统的结构
[考纲要求]　生态系统的结构(Ⅰ)。
一、生态系统的范围
1． 概念：由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。
2． 范围：有大有小。
3． 结构：组成成分和营养结构(食物链和食物网)。
[解惑]　生态系统各种组成成分之间通过能量流动、物质循环和信息传递而联系在一起，是一个具有自我调节能力的统一整体。
二、生态系统的组成成分
1． 非生物的物质和能量：阳光、热能、水、空气、无机盐等。
2． 生产者：自养生物。
3． 消费者：主要指动物。
4． 分解者：腐生生活的细菌、真菌等。
[判一判]
1． 生产者都是自养生物，但主要类群是绿色植物 (　√　)
2． 消费者都是动物，都营异养生活 (　×　)
提示　消费者还可以是寄生或共生的微生物。
3． 细菌都是分解者，但分解者并不都是细菌 (　×　)
提示　细菌种类繁多，各种成分都可以做，如硝化细菌做生产者、寄生细菌做消费者、腐生细菌做分解者。
4． 生产者是生态系统的基石，消费者和分解者是生态系统的必备成分 (　×　)
提示　消费者为非必备成分。
三、食物链和食物网
[连一连]
[技巧]　(1)生产者永远是第一营养级，第一营养级必须为生产者。
(2)消费者级别＝营养级级别－1。
(3)分解者不占据营养级。
考点一　分析生态系统的组成成分
1． 在下表中比较生态系统的四种成分
比较项目 组成内容 作用 生物同化类型 地位
非生物的物质和能量 阳光、热能、空气、水、无机盐等 为生物提供物质和能量，是生物群落赖以生存和发展的基础 必备成分
生产者 主要是绿色植物，也包括化能自养型微生物(如硝化细菌) 无机物→有机物；光能、无机化学能→有机化学能；为消费者提供食物和栖息场所 自养型 主要成分(基石)
消费者 包括营捕食生活的生物和营寄生生活的生物(如菟丝子) 加快生态系统的物质循环，有利于植物的传粉和种子的传播 异养型 最活跃的成分
分解者 营腐生生活的微生物及腐食性的动物(如蚯蚓、蜣螂) 通过分解作用将生物遗体、排遗物分解为无机物，供生产者重新利用 异养型 物质循环中的关键成分
2． 确定下面各成分间的相互关系
易错警示　生态系统成分的误区类型与特例
误区类型 特例
细菌都是分解者 硝化细菌是自养生物，属于生产者；寄生细菌属于特殊消费者
动物都是消费者 蚯蚓、蜣螂、秃鹰及某些种类的软体动物是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 菟丝子等一些寄生植物营寄生生活，属于消费者
1． 如图表示生产者、消费者和分解者之间的关系，下列相关叙述中，错误的是 (　　)
A．甲是生产者，乙是消费者
B．丙属于次级消费者
C．丙可以为甲提供无机盐
D．丙不属于食物链
答案　B
解析　从图中三种成分的关系可以判断出甲是生产者，乙是消费者，丙是分解者。分解者可以将有机物分解，产生的无机盐被生产者利用。食物链由生产者和消费者组成，分解者不参与食物链的构成。
2． 下列有关生态系统成分的叙述，正确的是 (　　)
A．自养生物都属于生产者，都可以进行光合作用，把无机物转变成有机物
B．动物都是消费者，其中食草动物为初级消费者
C．分解者都是腐生生物，都是生态系统不可缺少的成分
D．非生物的物质和能量是指阳光、水分、空气、细菌等
答案　C
解析　自养生物都属于生产者，但不一定都可以进行光合作用，如硝化细菌不可以进行光合作用，其进行的是化能合成作用；动物不一定都是消费者，如蚯蚓属于分解者；分解者都是腐生生物，都是生态系统不可缺少的成分，它们能将有机物分解成无机物，返回无机环境；非生物的物质和能量主要包括阳光、热能、水、空气、无机盐等，细菌是生物，不属于非生物的物质和能量。
技法提炼
生态系统四种组成成分的判断技巧
1． 先据双向箭头“??”确定“非生物的物质和能量”和“生产者”，再判断两者中有“3”个指出箭头的D为“生产者”，有“3”个指入箭头的C为“非生物的物质和能量”，最后根据D→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。考点二　分析食物链和食物网
观察下面图示，回答相关问题。
1． 图示食物网中包含8条食物链。
2． 写出图中含营养级最多的食物链：草→食草昆虫→蜘蛛→青蛙→蛇→猫头鹰。
3． 图中猫头鹰同时占有第三、四、五、六营养级。
4． 图中哪些生物属于次级消费者？狐、猫头鹰、吃虫的鸟、蜘蛛、青蛙、蛇。
5． 写出图示食物网中未包含的生态系统的成分：非生物的物质和能量、分解者。
易错警示　生态系统营养结构的易错分析
(1)模型图示(如右图)。(2)相关说明：①由于第一营养级一定是生产者，因此一种动物在某一食物链中的营养级＝消费者级别＋1，如兔是初级消费者，第二营养级。②某一营养级的生物所代表的是该营养级的所有生物，不代表单个生物个体，也不一定是一个种群。③同一种消费者在不同食物链中，可以占有不同的营养级，如狼分别是第三、第四营养级。④在食物网中，两种生物之间的种间关系可出现多种，如狼和狐既是捕食关系，又是竞争关系。
3． 如图为南极某海域的食物网。据图判断正确的是 (　　)
A．此食物网共有6条食物链
B．硅藻既是生产者，又是分解者
C．磷虾在不同食物链上都属于同一营养级
D．严禁过度捕杀蓝鲸是由于其对该食物网影响最大
答案　C
解析　此食物网共有9条食物链，A错误；硅藻是生产者，但不是分解者，B错误；磷虾在不同食物链上都处于第二营养级，C正确；严禁过度捕杀蓝鲸是因为其已经濒临灭绝，D错误。
4． 如图所示为草原生态系统中的一个食物网。下列叙述正确的是
(　　)
A．图中共含有3条食物链
B．在该食物网中，鹰处于4个不同的营养级
C．蛇和鹰既是捕食关系，又是竞争关系
D．若兔大量减少，鹰也会大量减少
答案　C
解析　图中共含有4条食物链。鹰在这4条食物链中可处于第三、第四、第五营养级，即鹰共处于3个不同的营养级。蛇和鹰因都捕食相思鸟而存在竞争关系，又因鹰捕食蛇而存在捕食关系。若兔大量减少，鹰可以更多地以相思鸟和蛇为食物，所以鹰不会大量减少。
食物链(网)中各营养级生物数量的变动分析
1． 处于食物链的第一营养级生物减少的情况：第一营养级生物数量的减少会导致其他生物数量都减少，即出现连锁反应，因为第一营养级生物是其他生物直接或间接的食物来源。
2． “天敌”减少的情况：“天敌”减少，则被捕食者数量增加。但随着其数量的增加，种内斗争加剧，种群密度下降，直到趋于稳定，但最终结果比原来数量要大。
3． “中间”营养级生物减少的情况：如图所示食物网中，青蛙突然减少，则以它为食的蛇也将减少，鹰就要过多地捕食兔和食草鸟，从而导致兔、食草鸟减少。因为鹰不只捕食蛇一种生物，它可依靠其他食物来源来维持其数量基本不变。
4． 特殊情况：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路线分析得出的结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。
特别提醒　生产者比消费者稳定得多，当某一种群数量发生变化时，一般不考虑生产者数量的增加或减少。
题组一　生态系统的成分
1． (2012·海南卷，6)关于微生物的叙述，错误的是 (　　)
A．硝化细菌虽然不能进行光合作用，但是自养生物
B．蓝藻虽然无叶绿体，但在生态系统中属于生产者
C．酵母菌呼吸作用的终产物可通过自由扩散运出细胞
D．大肠杆菌遗传信息在细胞核中转录，在细胞质中翻译
答案　D
解析　硝化细菌不能进行光合作用，但可通过化能合成作用将氨等物质氧化为硝酸盐和亚硝酸盐，利用该过程释放的能量合成自身的有机物，为自养生物，A正确；蓝藻是原核生物，没有叶绿体，但是细胞内含有藻蓝素和叶绿素，可以进行光合作用，在生态系统中属于生产者，B正确；酵母菌的代谢类型为兼性厌氧型，有氧呼吸产物为水和二氧化碳，无氧呼吸产物为酒精和二氧化碳，都可以通过自由扩散运出细胞，C正确；大肠杆菌为原核生物，没有核膜，转录和翻译同时在细胞质中进行，D不正确。
2． (2010·海南卷，20)有一种生态农业模式是在水稻田中养鸭，利用鸭控制稻田中的杂草和害虫，鸭粪用作肥料。下列关于该模式的叙述中，错误的是 (　　)
A．杂草和水稻是生产者
B．鸭与害虫的种间关系为捕食关系
C．杂草和水稻的种间关系为竞争关系
D．水稻、鸭、害虫和杂草组成了一个农田生态系统
答案　D
解析　生态系统的组成包括了生物部分的生产者、消费者和分解者，还包括非生物的物质和能量。水稻田中的全部生物组成了群落。
3． (2008·上海卷，18)下图中的圆分别表示：a—生产者、b—分解者、c—原核生物、d—蓝藻、e—腐生细菌。能正确表示它们之间相互关系的是 (　　)
　
答案　A
解析　蓝藻为原核生物，同时属于生产者；腐生细菌属于原核生物，同时也是分解者；生产者绝大多数是绿色植物，也有少部分是单细胞生物和原核生物，综上所述，可知A项正确。
题组二　生态系统的营养结构
4． (2012·海南卷，28)某生态系统的食物网示意图如下：
回答下列问题：
(1)在该食物网中，共有______条食物链，最高营养级属于第____________营养级。
(2)乙和丙的种间关系是________________。
(3)为了调查该生态系统中乙种群数量，某研究小组捕获了100只乙，经标记后放回。一段时间后，重新捕获100只，其中有10只带有标记。在该生态系统中，乙的种群数量大约为________只。
答案　(1)4　五　(2)竞争和捕食　(3)1 000
解析　(1)该生态系统的食物网中，共有4条食物链，最高营养级为生物戊，该生物占有第三、四、五3个营养级，其中所处的最高营养级是第五营养级。(2)乙和丙具有捕食和竞争关系。(3)由标志重捕法计算公式＝可知，N＝＝1 000(只)。
5． (2011·课标全国卷，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)。
答案　(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体质较强的个体，不容易被病毒感染，故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减弱。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
生态系统的组成成分 1、2、3、4
生态系统的营养结构 7、8、9、11、12、13、14、15
生态系统结构综合题 5、6、10
1． 为了保护环境，到南极考察的科学工作者，除了将塑料及金属类废弃物带离南极，还必须把人体尿液、粪便等废物带离，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
答案　B
解析　南极温度较低，分解者数量很少，有机物分解速率慢。
2． 下列关于生态系统中分解者的叙述，正确的是 (　　)
A．营腐生生活的细菌不一定是分解者，而有可能是生产者或消费者
B．分解者将动植物遗体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．分解者一定都是微生物，微生物不一定都是分解者
答案　B
解析　营腐生生活的细菌属于分解者，营寄生生活的细菌属于消费者，自养型的细菌属于生产者，分解者能将动植物遗体中的有机物分解成无机物释放到无机环境中，无机环境中的无机物可被绿色植物吸收再利用；分解者分解动植物遗体释放出来的能量，只能供给分解者自身生命活动的需要；分解者不一定都是微生物，如营腐生生活的动物也属于分解者。
3． 下列有关生态系统组成成分的叙述，正确的是 (　　)
A．太阳光来源于地球以外，不属于生态系统的成分
B．硝化细菌是自养生物，在生态系统中属于生产者
C．病毒是异养生物，在生态系统中属于分解者
D．蚯蚓是需氧生物，在生态系统中属于消费者
答案　B
解析　太阳光属于非生物的物质和能量，属于生态系统的成分；病毒营寄生生活，在生态系统中属于消费者；蚯蚓为分解者。
4． 某农户在其庭院中种植了谷类、蔬菜和牧草，栽培了蘑菇，养殖了家畜和家禽，还建有一沼气池，构成了一个人工生态系统。下列关于该庭院生态系统的叙述，正确的是
(　　)
A．分解者的代谢产物都可作为生产者的肥料
B．生产者的代谢产物都可作为人的食物
C．人的有机排出物可作为分解者的原料
D．分解者及其代谢产物不能作为消费者的饲料
答案　C
解析　分解者指营腐生生活的细菌、真菌等，其代谢产物并非都可作为生产者的肥料，故A错误；生产者的代谢产物并非都可作为人的食物，如人吃蔬菜、水果时并不是把所有的都吃了，故B错误；人的有机排出物可作为分解者的原料，分解者及其代谢产物有的可以作为消费者的饲料，故C正确、D错误。
5． 如图表示一个海滩湿地生态系统中部分生物的食物关系。下列有关分析错误的是 (　　)
A．细菌既可作为分解者，又可作为消费者的食物
B．第三营养级的生物有食草虫、线虫、海螺
C．若大米草死亡，将导致细菌数量增多，沼蟹数量亦增多
D．若喷洒只杀灭食草虫的杀虫剂，则蜘蛛数量将减少
答案　B
解析　营腐生生活的细菌属于分解者，被线虫捕食的细菌属于消费者的食物；食物链的起点是生产者，海螺、线虫和食草虫均能以生产者为食，故三者应为第二营养级；大米草与藻类之间存在竞争关系，大米草死亡会导致藻类数量增多，还会使细菌数量增多，细菌和藻类数量增多会导致线虫数量增多，进而导致以线虫为食的沼蟹数量增多；杀虫剂杀死食草虫，会导致蜘蛛的食物减少，进而导致蜘蛛数量减少。
6． 某种甲虫以土壤中的落叶为主要食物，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。以下关于此种甲虫的分析，正确的是 (　　)
A．与落叶树的关系属于捕食关系
B．属于次级消费者
C．对落叶林的物质循环有促进作用
D．在能量金字塔中位于底部
答案　C
解析　该种甲虫以土壤中的落叶为主要食物，属于分解者，对落叶林的物质循环有促进作用；生产者在能量金字塔中位于底部。
7． 如图是某农田生态系统的两条食物链，若大量捕杀青蛙，则短期内对其他种群总重量增长率变化的影响正确的是 (　　)
A．水稻上升 B．田鼠下降
C．稻螟虫下降 D．蛇上升
答案　B
解析　青蛙数量减少，稻螟虫数量上升；稻螟虫捕食水稻，使其数量下降；田鼠缺少食物，数量下降；蛇缺少食物，数量也下降。
8． 如图表示某生态系统中的食物网，下列相关叙述正确的是 (　　)
A．图中共含有7条食物链
B．伯劳鸟和袋鼬只存在捕食关系
C．该食物网中最长的食物链含有6个营养级
D．食物链中营养级越高的生物，体型越大
答案　C
解析　此食物网中共含有8条食物链，故A错误；伯劳鸟和袋鼬既存在捕食关系，又存在竞争关系，故B错误；该食物网中最长的食物链有6个营养级，如桉树→甲虫→蜘蛛→知更鸟→伯劳鸟→袋鼬，故C正确；甲虫的营养级虽比桉树高，但体型小，故D错误。
9． 如图所示为一个简化的食物网，据图分析正确的是 (　　)
A．该食物网由4条食物链组成
B．图中初级消费者只有植食性鸟
C．处于第三营养级的生物有3种
D．生态系统的4种成分中，该图只体现了两种成分
答案　D
解析　分析图可知，该食物网由5条食物链组成；植食性鸟和食草昆虫都是初级消费者；处于第三营养级的有鹰、食虫鸟、蜘蛛和青蛙4种生物；该图中只有生产者和消费者，缺少生态系统的组成成分中的分解者和非生物的物质和能量。
10．如图表示生态系统中生物的部分代谢过程。下列叙述正确的是 (　　)
A．能进行过程①或者③的生物肯定属于生态系统中的生产者
B．能进行过程②或者④的生物肯定属于生态系统中的消费者
C．各种生物都能通过过程②为自身的生命活动提供能量
D．过程②和④不能在生物体的同一细胞内进行
答案　A
解析　由图可知，过程①是光合作用，过程②是有氧呼吸，过程③是化能合成作用，过程④属于无氧呼吸。能进行过程①或者③的生物的同化类型都是自养型，属于生态系统中的生产者；生态系统中的分解者和生产者也可以进行有氧呼吸或无氧呼吸；厌氧型生物通过无氧呼吸提供能量；过程②和④可以发生在同一细胞，如酵母菌。
11．如图是某生态系统中的食物网结构模式图，下列相关叙述不正确
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
答案　C
解析　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②④中)和第五(链③⑤中)营养级。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、相互制约的自动调节机制，生态系统可维持平衡状态，生物的种类和数量能保持相对稳定。
12．某湖泊生态系统的食物网关系如图，下列叙述中正确的是
(　　)
①丙和丁存在着竞争关系　②乙同化得到的能量一定比丁同化得到的能量多　③若湖泊中受到DDT污染，则体内DDT浓度最高的生物是甲　④此食物网中占有三个营养级的生物是丁
A．①② B．②③ C．①④ D．②④
答案　C
解析　分析题图可知，甲为生产者，丙和丁有共同的食物乙，所以二者之间除存在捕食关系外，还存在着竞争关系；乙只以甲为食物，丁除以甲为食物外，还以乙和丙为食物，二者之间缺乏其他条件，同化能量多少无法比较；若湖泊中受到DDT污染，根据富集作用的原理，丁中DDT的浓度可能最高；与丁有关的食物链有三条，丁分别占有第二营养级、第三营养级和第四营养级。
13．如图为一个简单的草原生态系统食物网，请回答：
(1)该生态系统中共有________条食物链。
(2)猫头鹰占有____个营养级，分别是___________________。
(3)既是该生态系统的主要成分，又含有最多能量的生物是________________。
(4)某种原因使蛇大量减少，但猫头鹰的数量却变化不大，这说 明________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)环保工作者欲调查该生态系统中蛇的数量，可采用________________法。
答案　(1)5　(2)3　第三、第四、第五营养级　(3)植物　(4)当食物网中的一条食物链中断时，能量可沿其他食物链传递至最高营养级　(5)标志重捕
解析　(1)该生态系统的食物链有：植物→鼠→蛇→猫头鹰，植物→鼠→猫头鹰，植物→鸟→猫头鹰，植物→昆虫→蟾蜍→蛇→猫头鹰，植物→昆虫→鸟→猫头鹰。(2)猫头鹰处在5条食物链的最高营养级，但所占营养级只有3个，即第三、第四、第五营养级。(3)生态系统的主要成分且含能量最多的是生产者，即植物。(4)营养级别高的生物，因同时占有多个营养级，故当其中一条食物链被切断时，能量可由其他食物链供应而维持数量基本不变。(5)在调查动物种群密度时，常用的方法是标志重捕法。
14．如图是处于平衡状态的简单淡水生态系统的一部分，请回答：
(1)此生态系统中共有________条食物链。
(2)此生态系统中属于第三营养级的动物是________________，淡水虾与小鱼的关系是________________，大鱼与小鱼的关系是________________。
(3)此生态系统中的分解者是 (　　)
A．水鸟 B．水绵
C．水藻 D．腐生细菌、真菌
(4)若所有水鸟迁徙到别处，则大鱼数目________，水藻数目________，淡水虾数目__________。
(5)若此生态系统中的水绵大量减少，则 (　　)
A．水藻大量增多 B．小鱼的数目增多
C．水鸟的数目减少 D．甲壳类的数目增多
(6)此生态系统中各种生物的总和，在生态学上称为____________。
答案　(1)3　(2)水鸟、小鱼、淡水虾　竞争　捕食　(3)D
(4)增多　减少　减少　(5)A　(6)群落
解析　水绵大量减少，导致水蚤减少，小鱼和淡水虾减少，大鱼减少，水鸟为了获得足够的能量，多食甲壳类，导致甲壳类数量减少，水藻大量增多。
15．下图1为生态系统的组成成分之间的关系，图2为某生态系统的食物网情况，请据图回答：
　
据图1回答：
(1)从营养功能的角度来填写成分：B.________________、C.________________。
(2)B主要是指__________________________________________________________。
(3)____________和____________是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”(填字母)。
(4)最主要成分和最活跃成分分别是____________、____________(填字母)。
据图2回答：
(5)该生态系统共有________条食物链。
(6)鹰占有________个营养级，请写出鹰作为最高营养级的一条食物链________________________________________________________________________。
(7)蛇和鹰的关系是______________________________________________________。
(8)要使该生态系统完整，还需要增加的成分是_____________________________。
(9)若蛇绝种，鹰的数量可能________，原因是________________________________。
(10)若植食性昆虫减少，在短期内哪种生物数量将锐减？________，理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)分解者　非生物的物质和能量　(2)营腐生生活的细菌和真菌　(3)D　B　(4)D　A　(5)8　(6)4　植物→植食性昆虫→食虫昆虫→蛙→蛇→鹰　(7)捕食和竞争
(8)分解者、非生物的物质和能量　(9)增多　食物链变短，鹰获得的能量增多　(10)食虫昆虫　其食物单一且有许多天敌
解析　无机环境和生产者之间的物质联系是双向的，因此图1中A是消费者，B是分解者，C是非生物的物质和能量，D是生产者；分解者主要是指营腐生生活的细菌和真菌；生产者和分解者是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”，是生态系统必不可少的组成成分；生产者是生态系统的最主要成分，数量众多的消费者在生态系统中起加快能量流动和物质循环的作用，是生态系统最活跃的成分。食物链以生产者为起点，以不能再被其他生物捕食的生物为终点，图2中的植物是各条食物链的起点，共有8条食物链；在不同食物链中鹰占有4个营养级，其中鹰占最高营养级的食物链是最长的食物链；蛇和鹰存在捕食关系，都以食虫鸟为食时，二者是竞争关系；该食物网中只包括生产者和消费者，一个完整的生态系统还应有分解者和非生物的物质和能量；若蛇绝种，鹰会以老鼠、食虫鸟为食，食物链缩短，鹰获得的能量增多，数量增加；若植食性昆虫减少，在短期内食虫昆虫会锐减，因为其食物单一且有许多天敌。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
1． 涵盖范围
本单元包括必修2第五章生物的三种可遗传变异——基因突变、基因重组和染色体变异，第六章从杂交育种到基因工程和第七章现代生物进化理论三大部分内容。变异是进化的前提，变异是育种的原理，将三部分内容放到一个单元中体现了知识间的有机结合。
2． 考情分析
(1)考试力度：占分比重相对较大，尤其是有关育种的题目。
(2)考查内容
①三种可遗传变异的实质与区别。②遗传病的类型、判断与概率计算。③变异与育种、基因工程的联系。④基因频率的求解。⑤现代生物进化理论的内容。
(3)考查形式
①多数考点以选择题形式考查。
②以简答题的形式考查作物育种与变异的联系。
3． 复习指导
(1)复习线索
①以可遗传变异类型为线索，复习基因突变、基因重组、染色体变异与不同育种方式的联系。
②以现代生物进化理论的内容为线索，将达尔文自然选择学说和现代生物进化理论有机联系在一起。
(2)复习方法
①列表比较三种可遗传变异。②列表并结合图解掌握不同的育种方法。③图示复习基因工程的操作工具及步骤。④列表比较达尔文自然选择学说和现代生物进化理论的区别与联系。
第21讲　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． 概念：DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失，而引起的基因结构的改变。
2． 时间：主要发生在有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。
3． 诱发因素：物理因素、化学因素和生物因素，其中亚硝酸、碱基类似物属于化学因素。
4． 突变特点
(1)普遍性：一切生物都可以发生。
(2)随机性：生物个体发育的任何时期和部位。
(3)低频性：自然状态下，突变频率很低。
(4)不定向性：一个基因可以向不同的方向发生突变。
(5)多害少利性：有些基因突变，可使生物获得新性状，适应改变的环境。
5． 意义
(1)新基因产生的途径。
(2)生物变异的根本来源。
(3)生物进化的原始材料。
6． 实例——镰刀型细胞贫血症形成的原因
思考　造成该病的直接原因和根本原因是什么？
提示　直接原因：血红蛋白结构异常；根本原因：控制血红蛋白的基因由突变成，发生了碱基对的替换。
二、基因重组
1． 实质：控制不同性状的基因重新组合。
2． 类型
(1)自由组合型：位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。
(2)交叉互换型：四分体的非姐妹染色单体的交叉互换。
(3)人工重组型：转基因技术，即基因工程。
3． 结果：产生新的基因型，导致重组性状出现。
4． 意义：形成生物多样性的重要原因之一。
[以图助学]　如图a、b为减数第一次分裂不同时期的细胞图像，其中均发生了基因重组。
[解惑]　(1)受精过程中未进行基因重组。
(2)亲子代之间差异主要是由基因重组造成的。
(3)基因重组只能产生新基因型和重组性状，不能产生新基因和新性状。
[判一判]
1．一对等位基因不存在基因重组，一对同源染色体存在基因重组 (　×　)
2．减数分裂四分体时期，姐妹染色单体的局部交换可导致基因重组 (　×　)
3．纯合子自交因基因重组发生性状分离 (　×　)
考点一　聚焦基因突变
1． 分析基因突变的原因
2． 分析基因结构中碱基对的增添、缺失、替换对生物的影响
碱基对 影响范围 对氨基酸的影响
替换 小 只改变1个氨基酸或不改变
增添 大 不影响插入位置前的序列，而影响插入位置后的序列
缺失 大 不影响缺失位置前的序列，而影响缺失位置后的序列
3． 讨论基因突变不一定导致生物性状改变的原因
(1)不具有遗传效应的DNA片段中的“突变”不引起基因突变，不引起性状变异。
(2)由于多种密码子决定同一种氨基酸，因此某些基因突变也不引起性状的改变。
(3)某些基因突变虽改变了蛋白质中个别位置的氨基酸种类，但并不影响蛋白质的功能。
(4)隐性突变在杂合子状态下也不会引起性状的改变。
易错警示　与基因突变有关的7个易错点
(1)无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒DNA复制时均可发生基因突变。
(2)基因突变一定会导致基因结构的改变，但却不一定引起生物性状的改变。
(3)基因突变是DNA分子水平上基因内部碱基对种类和数目的改变，基因的数目和位置并未改变。
(4)生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高，这是因为生殖细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。
(5)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。
(6)基因突变≠DNA中碱基对的增添、缺失、替换。
(7)基因突变不只发生在分裂间期。
1． 某种高秆植物经理化因素处理，在其后代中发现个别矮秆植株，如何设计实验鉴定与矮秆性状出现的相关问题(只需写出实验步骤)：
(1)是基因突变，还是环境影响：_____________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若是基因突变，是显性突变，还是隐性突变：_____________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)将矮秆植株连同原始亲本一起种植，保持土壤和栽培条件尽量一致，观察比较两者的表现型
(2)第一年将矮秆植株和原始亲本杂交得F1，第二年种植F1种子，观察其表现型
解析　(1)必须体现“二者种植在相同的环境条件下，看表现型是否相同”。(2)必须体现“将矮秆植株和原始亲本杂交得F1，第二年种植F1种子，观察其表现型”。
技法提炼
1． 基因突变的类型及性状表现特点
(1)显性突变：如a→A，该突变一旦发生即可表现出相应性状。
(2)隐性突变：如A→a，突变性状一旦在生物个体中表现出来，该性状即可稳定遗传。
2． 验证基因突变实验设计的思路
(1)验证生物变异是基因突变还是环境影响：可以把矮秆植株与原始亲本种植在相同的环境条件下，观察比较两者的表现型是否相同，若相同则说明变异是由环境引起的。
(2)验证基因突变的显隐性：可让矮秆植株和原始亲本杂交，若出现性状分离，则说明为显性突变，若没有出现性状分离，则说明为隐性突变。
考点二　比较三种类型的基因重组
重组类型 同源染色体上非等位基因间的重组 非同源染色体上非等位基因间的重组 人为导致基因重组(DNA重组)
图像示意
发生时间 减数第一次分裂四分体时期 减数第一次分裂后期
发生机制 同源染色体非姐妹染色单体之间交叉互换，导致染色单体上的基因重新组合 同源染色体分开，等位基因分离，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上非等位基因重组 目的基因经运载体导入受体细胞，导致受体细胞中的基因重组
易错警示　与基因重组有关的4点提示：(1)通过对DNA的剪切、拼接而实施的基因工程属于分子水平的基因重组；减数分裂过程中同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换，以及非同源染色体上非等位基因的自由组合而导致的基因重组，属于染色体水平的基因重组；动物细胞融合技术，以及植物体细胞杂交技术下的基因重组，属于细胞水平的基因重组。(2)自然状况下，原核生物中不会发生基因重组。(3)基因重组是真核生物有性生殖过程中产生可遗传变异的最重要来源，是形成生物多样性的重要原因。(4)基因重组未产生新基因，只是原有基因的重新组合，产生了新的表现型(或新品种)。
2． 下列有关基因重组的说法中，正确的是 (　　)
A．基因重组是生物体遗传变异的主要方式之一，可产生新的基因
B．同源染色体指的是一条来自父方，一条来自母方，两条形态大小一定相同的染色体
C．基因重组仅限于真核生物细胞减数分裂过程中
D．基因重组可发生在四分体时期的同源染色体上的非姐妹染色单体之间的交叉互换
答案　D
解析　基因突变可产生新的基因；同源染色体指的是一条来自父方，一条来自母方，在减数分裂过程中能联会的两条染色体，它们形态大小不一定相同，如性染色体X、Y；自然条件下的基因重组发生在减数分裂过程中，人工实验条件下的DNA重组也属于基因重组。
3． 如图为高等动物的细胞分裂示意图。图中不可能反映的是 (　　)
①该细胞一定发生了基因突变
②该细胞一定发生了基因重组
③该细胞可能发生了基因突变
④该细胞可能发生了基因重组
A．①② B．③④ C．①③ D．②④
答案　A
解析　由于图中没有同源染色体，同时着丝点分开，可以确定该细胞为减数第二次分裂后期的图像。同时注意到该细胞中，由两条姐妹染色单体形成的子染色体中所含的基因不完全相同，分别是B、b，其原因可能是减数第一次分裂前的间期染色体复制出现错误，发生了基因突变，也可能是减数第一次分裂的四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体之间发生了交叉互换，使得两姐妹染色单体上的基因不完全相同。
技法提炼
根据题意来确定图中变异的类型
1．若为有丝分裂(如根尖分生区细胞、受精卵等)，则只能是基因突变造成的。
2．若为减数分裂，则原因是基因突变(间期)或基因重组(减数第一次分裂)。
3．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。
4．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。
题组一　基因突变
1． 判断正误：
(1)诱变获得的突变体多数表现出优良性状(2008·江苏，23D) (　　)
(2)基因突变的方向是由环境决定的(2008·广东理基，47B) (　　)
(3)DNA复制时发生碱基对的增添、缺失或改变，导致基因突变(2011·江苏，22A)
(　　)
(4)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(2010·江苏，6C)
(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×
2． (2011·安徽卷，4)人体甲状腺滤泡上皮细胞具有很强的摄碘能力。临床上常用小剂量的放射性同位素131I治疗某些甲状腺疾病，但大剂量的131I对人体会产生有害影响。积聚在细胞内的131I可能直接 (　　)
A．插入DNA分子引起插入点后的碱基序列改变
B．替换DNA分子中的某一碱基引起基因突变
C．造成染色体断裂、缺失或易位等染色体结构变异
D．诱发甲状腺滤泡上皮细胞基因突变并遗传给下一代
答案　C
解析　碘是人体甲状腺激素的构成元素，为组成人体的微量元素。由于131I有放射性，能诱发甲状腺滤泡上皮细胞发生基因突变，但这属于体细胞的基因突变，不会遗传给下一代，D项错误。131I不是碱基类似物，故不能直接插入到DNA分子中，也不能替换DNA分子中的某一碱基，A、B项错误。大剂量的放射性元素会引起染色体结构变异，C项正确。
3． (2010·福建卷，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1 169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
答案　B
解析　首先由赖氨酸的密码子分析转录模板基因碱基为TTC，确定赖氨酸的密码子为AAG，①③处插入、缺失碱基对会使其后编码的氨基酸序列发生改变，④处碱基对替换后密码子为AAA还是赖氨酸，②处碱基对替换后密码子为GAG，对应谷氨酸。
4． (2010·新课标全国卷，6)在白花豌豆品种栽培园中，偶然发现了一株开红花的豌豆植株，推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确，应检测和比较红花植株与白花植株中 (　　)
A．花色基因的碱基组成 B．花色基因的DNA序列
C．细胞的DNA含量 D．细胞的RNA含量
答案　B
解析　基因是DNA分子上有遗传效应的片段，基因突变是指基因结构的改变，包括DNA上碱基对的增添、缺失和替换，不是碱基的组成发生改变，也不是细胞中的DNA含量变化和RNA含量变化，故A、C、D项都是错误的。
5． (2010·江苏卷，6)育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“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
答案　B
解析　因突变性状在当代显现，该突变为隐性基因变为显性基因引起的，突变株为杂合子，故该变异植株自交可产生有“一秆双穗”这种变异性状的纯合子；因显微镜下不能观察到基因，故观察有丝分裂中期细胞染色体，无法判断发生基因突变发生的位置；将该株水稻的花粉离体培养后还需诱导染色体加倍，再筛选获得稳定遗传的高产品系。
题组二　基因重组
6． (2009·海南卷，21)填空回答下列问题：
(1)水稻杂交育种是通过品种间杂交，创造新变异类型而选
育新品种的方法。其特点是将两个纯合亲本的________通过杂交集中在一起，再经过选择和培育获得新品种。
(2)若这两个杂交亲本各具有期望的优点，则杂交后，F1自交能产生多种非亲本类型，其原因是F1在________形成配子过程中，位于______________________基因通过自由组合，或者位于______________________基因通过非姐妹染色单体交换进行重新组合。
(3)假设杂交涉及n对相对性状，每对相对性状各受一对等位基因控制，彼此间各自独立遗传。在完全显性的情况下，从理论上讲，F2表现型共有________种，其中纯合基因型共有________种，杂合基因型共有________种。
答案　(1)优良性状(或优良基因)　(2)减数分裂　非同源染色体上的非等位　同源染色体上的非等位　(3)2n　2n　3n－2n
解析　水稻杂交育种是通过品种间杂交，创造新变异类型而选育新品种的方法。其特点是将两个纯合亲本的优良基因通过杂交集中在一起，再经过选择和培育获得新品种，也体现杂种优势。减数第一次分裂后期，非同源染色体上的非等位基因通过自由组合，或者四分体时期位于同源染色体上的非等位基因通过非姐妹染色单体交换进行重新组合。每对含一对等位基因的亲本自交，产生三种基因型、两种表现型的后代。n对等位基因，能产生2n种表现型，3n种基因型，其中纯合基因型有2n，那么杂合基因型有3n－2n。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
基因突变及应用 1、2、3、4、5、9、12、13
基因重组及应用 6、7、8、11
实验探究 10、14、15
1． 果蝇某染色体上的DNA分子中一个脱氧核苷酸发生了改变，其结果可能是 (　　)
A．变成其等位基因
B．DNA分子内部的碱基配对方式改变
C．此染色体的结构发生改变
D．此染色体上基因的数目和排列顺序发生改变
答案　A
解析　DNA分子中发生碱基对(脱氧核苷酸对)的增添、缺失或替换，引起的基因结构的改变叫做基因突变，可产生原基因的等位基因。
2． 基因突变是生物变异的根本来源，下列有关叙述错误的是 (　　)
A．生物体内的基因突变属于可遗传的变异
B．基因突变的频率很低，种群每代突变的基因数不一定很少
C．基因只要发生突变，生物的表现型就一定改变
D．基因突变的方向与环境没有明确的因果关系
答案　C
解析　有些基因虽然发生了突变，但生物的性状不一定改变。
3． 小麦幼苗发生基因突变导致不能合成叶绿体，从而会形成白化苗。现有一小麦的绿色幼苗种群，经检测种群中的个体全为杂合子，让其自由传粉，统计后代绿色幼苗和白化苗的比例。下列有关叙述错误的是 (　　)
A．该基因突变属于隐性突变
B．后代中白化基因的频率会降低
C．小麦白化苗的产生说明形成了新物种
D．杂合子自由传粉两代，F2中绿色幼苗∶白化苗＝8∶1
答案　C
解析　杂合子表现为绿色幼苗，说明该基因突变为隐性突变，故A正确；白化苗不能进行光合作用，不能产生后代，后代中白化基因的频率会降低，故B正确；白化苗不是一个新物种，故C错误；杂合子自由传粉，F1中纯合子和杂合子幼苗分别占1/3、2/3(白化苗被淘汰)，显性基因的频率＝1/3＋1/2×2/3＝2/3，隐性基因的频率为1/3，自由交配，基因频率不变，故F2中纯合绿色幼苗占4/9，杂合绿色幼苗占4/9，白化苗占1/9，故D正确。
4． 用人工诱变的方法使黄色短杆菌的某基因模板链的部分脱氧核苷酸序列发生如下变化：CCGCTAACG→CCGCGAACG，那么黄色短杆菌将发生的变化和结果是(可能用到的密码子：天冬氨酸—GAU、GAC；丙氨酸—GCA、GCU、GCC、GCG) (　　)
A．基因突变，性状改变
B．基因突变，性状没有改变
C．染色体结构改变，性状没有改变
D．染色体数目改变，性状改变
答案　A
解析　由题意可知，基因模板链中CTA转变成CGA，则mRNA中相应的密码子由GAU转变成GCU，多肽中相应的氨基酸由天冬氨酸转变成丙氨酸。因此，黄色短杆菌发生了基因突变，性状也发生了改变。
5． 如图所示为结肠癌发病过程中细胞形态和部分染色体上基因的变化。下列表述正确的是
(　　)
A．图示中与结肠癌有关的基因互为等位基因
B．结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果
C．图中染色体上基因的变化说明基因突变是随机和定向的
D．上述基因突变可传递给子代细胞，从而一定传给子代个体
答案　B
解析　等位基因是指位于同源染色体的同一位置上，控制相对性状的基因，故图示中与结肠癌有关的基因不能称为等位基因；由图可知，结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果；基因突变具有随机性和不定向性；图示中的基因突变发生在体细胞中，不可能传给下一代个体。
6． 依据基因重组的概念，下列生物技术或生理过程中没有发生基因重组的是 (　　)
答案　D
解析　R型细菌转化成S型细菌、基因工程和减数第一次分裂过程中均会发生基因重组，而普通青霉菌诱变成高产青霉菌的原理是基因突变。
7． 下列关于基因重组的叙述不正确的是 (　　)
A．同一双亲的子女的遗传差异与基因重组有关
B．纯合子自交会发生基因重组，导致子代发生性状分离
C．非同源染色体上的非等位基因的重新组合属于基因重组
D．有性生殖过程中，控制不同性状的基因的重新组合叫做基因重组
答案　B
解析　纯合子只能产生一种配子，纯合子自交不会出现基因重组现象。
8． 下列过程存在基因重组的是 (　　)
答案　A
解析　基因重组发生在减数第一次分裂过程中，A存在两对等位基因，且是减数分裂产生配子的过程，存在基因重组；B是精子和卵细胞随机结合的过程，不存在基因重组；C是减数第二次分裂，没有基因重组；基因重组至少涉及两对等位基因，D中是含一对等位基因的杂合子自交的过程，不存在基因重组。
9． 5 BrU(5 溴尿嘧啶)既可以与A配对，又可以与C配对。将一个正常的具有分裂能力的细胞，接种到含有A、G、C、T、5 BrU五种核苷酸的适宜培养基上，至少需要经过几次复制后，才能实现细胞中某DNA分子某位点上碱基对从T－A到G－C的替换
(　　)
A．2次 B．3次 C．4次 D．5次
答案　B
解析　基因突变包括碱基(对)的增添、缺失或替换，该题中的5 BrU能使碱基错配，属于碱基(对)的替换，但这种作用发生在复制时新形成的子链中；T－A在第一次复制后会出现异常的5 BrU－A，这种异常的碱基对在第二次复制后会出现异常的5 BrU－C，而5 BrU－C在第三次复制后会出现G－C，过程如图：
10．已知家鸡的无尾(A)对有尾(a)是显性。现用有尾鸡(甲群体)自交产生的受精卵来孵小鸡，在孵化早期向卵内注射微量胰岛素，孵化出的小鸡就表现出无尾性状(乙群体)。为研究胰岛素在小鸡孵化过程中是否引起基因突变，可行性方案是 (　　)
A．甲群体×甲群体，孵化早期不向卵内注射胰岛素
B．乙群体×乙群体，孵化早期向卵内注射胰岛素
C．甲群体×乙群体，孵化早期向卵内注射胰岛素
D．甲群体×乙群体，孵化早期不向卵内注射胰岛素
答案　D
解析　在孵化早期，向有尾鸡卵内注射微量胰岛素，孵化出的小鸡就表现出无尾性状，无尾性状的产生可能有两个原因：一是胰岛素诱导基因突变(a→A)，二是胰岛素影响了发育进程。要探究小鸡无尾性状产生的原因，可以让乙群体与甲群体(aa)杂交，在孵化早期不向卵内注射胰岛素，观察孵化出的小鸡的性状，如果全为有尾鸡，则为胰岛素影响了发育进程，即是不可遗传的变异；如果还有无尾性状产生，则为基因突变。
11．下列情况可引起基因重组的是 (　　)
①非同源染色体上的非等位基因自由组合　②一条染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上　③同源染色体的非姐妹染色单体之间发生局部交换　④DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或替换　⑤正常夫妇生出白化病儿子
A．①②③ B．③④ C．①③ D．①③⑤
答案　C
解析　基因重组发生在减数第一次分裂前期(③)和后期(①)，②属于染色体结构变异，④属于基因突变，⑤属于性状分离，故C正确。
12．小香猪的体色由黑色变为白色是细胞核中某基因发生碱基对改变，导致所编码的蛋白质中一个氨基酸被替换的结果，下列各项中也会发生改变的是 (　　)
A．该基因在染色体上的位置
B．rRNA的碱基排列顺序
C．所编码蛋白质的肽键数目
D．该基因的基因频率
答案　D
解析　基因发生碱基对改变，导致编码的蛋白质中氨基酸被替换，不会影响该基因在染色体上的位置、所编码蛋白质的肽键数目和核糖体RNA(rRNA)的碱基排列顺序，但会影响mRNA的碱基排列顺序，改变该基因的基因频率。
13．如图甲表示人类镰刀型细胞贫血症的病因，图乙是一个家族中该病的遗传系谱图(控制基因为B与b)，请据图回答：(已知谷氨酸的密码子是GAA、GAG)
　
(1)图中①②表示的遗传信息流动过程分别是：①__________________________；②__________________________。
(2)α链碱基组成为________，β链碱基组成为________。
(3)镰刀型细胞贫血症的致病基因位于________染色体上，属于________性遗传病。
(4)Ⅱ6基因型是__________，Ⅱ6和Ⅱ7婚配后生一患病男孩的概率是__________，要保证Ⅱ9婚配后子代不患此病，从理论上说其配偶的基因型必须为________________。
(5)镰刀型细胞贫血症是由__________产生的一种遗传病，从变异的种类来看，这种变异属于__________。该病十分少见，严重缺氧时会导致个体死亡，这表明基因突变的特点是____________和________________。
答案　(1)DNA复制　转录　(2)CAT　GUA　(3)常　隐　(4)Bb　1/8　BB　(5)基因突变　可遗传变异　低频性　多害少利性
14．100年来，果蝇作为经典模式生物在遗传学研究中备受重视。请根据以下信息回答问题：
假设某隐性致死突变基因有纯合致死效应(胚胎致死)，无其他性状效应。根据隐性纯合体的死亡率，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。
答案　实验步骤：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)
结果预测：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至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　为了探究该果蝇的致死突变情况，可以选择该果蝇与多只正常雌果蝇交配，产生数目较多的F1，再用F1中多只雌果蝇与正常雄果蝇杂交，根据后代雌雄比例，做出推断。
15．遗传学上将染色体上某一区段及其带有的基因一起丢失的现象叫缺失，若一对同源染色体中两条染色体在相同区域同时缺失叫缺失纯合子，若仅一条染色体发生缺失而另一条正常叫缺失杂合子。缺失杂合子的生活力降低但能存活，缺失纯合子常导致个体死亡。现有一红眼雄果蝇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缺失造成的，还是由基因突变引起的。
方法一：__________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
方法二：__________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　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，可能是由基因突变引起的；反之，可能是由染色体缺失造成的　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目与雄果蝇数目比为1∶1，则这只白眼雌果蝇的出现是由基因突变引起的；若杂交子代中雌果蝇数目与雄果蝇数目比为2∶1，则这只白眼雌果蝇的出现是由染色体缺失造成的
解析　对于染色体变异，一是通过显微镜检测的方法，观察该果蝇分裂的细胞中染色体结构是否发生改变，确定该变异是基因突变还是染色体缺失。二是利用题干中的信息“缺失纯合子导致个体死亡”这一现象，将该果蝇与红眼雄果蝇杂交，观察并统计子代雌雄个体数目的比例来确定该变异的来源。若为基因突变，则XaXa×XAY―→XAXa、XaY，子代雌雄比例为1∶1；若为染色体缺失，则XaX×XAY→XAXa、XAX、XaY、XY(致死)，子代雌雄比例为2∶1。
教师备课资源
1． 生物变异的种类
项目 可遗传的变异 不可遗传的变异
遗传物质是否变化 遗传物质发生改变 遗传物质不发生改变
遗传情况 变异能在后代中再次出现 变异性状仅限于当代表现
鉴别方法及表现 变异类型在后代产生一定的表现型，或遗传物质表现可见的数目或结构的变化。与原来类型在同一环境中生活仍表现性状差异 使变异类型的子代与原来未发生变异类型的个体生活在同一环境条件下，不表现性状上的差异
应用价值 是育种的原始材料，生物进化的主要原因，能从中选育出符合人类需要的新类型和新品种 无育种价值，但在生产上可应用优良环境条件以影响性状的表现而获取高产优质产品
二者的联系
2． 基因突变与基因重组的区别和联系
项目 基因突变 基因重组
区别 本质 基因的分子结构发生改变，产生了新基因，改变了基因的“质”，但未改变基因的“量”，可能出现新性状 原有基因的重新组合，产生了新的基因型，但未曾改变基因的“质”与“量”，使其性状重新组合
发生原因 在一定的外界或内部因素作用下，细胞分裂间期DNA分子复制时，由于碱基对的替换、增添、缺失而引起 减数第一次分裂过程中，同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换或非同源染色体之间自由组合
区别 发生时期 有丝分裂间期、减数第一次分裂前的间期 减数第一次分裂的四分体时期、减数第一次分裂后期
条件 外界条件的剧变和内部因素的相互作用 不同个体之间的杂交，有性生殖过程中的减数分裂和受精作用
适用范围 所有生物均可发生(包括病毒)，具有普遍性 真核生物有性生殖的核基因遗传(通常也适用于基因工程)
意义 产生新基因，是生物变异的根本来源，为生物进化提供原材料 生物变异的来源之一，生物进化的重要因素之一
应用 通过诱变育种可培育新品种 通过杂交育种导致性状的重组，可培育出新的优良品种
发生可能 可能性很小 非常普遍
联系 (1)它们均可使生物产生可遗传的变异；(2)在长期进化过程中，基因突变为基因重组提供了大量可供自由组合的新基因，基因突变是基因重组的基础；(3)二者均可产生新的基因型，可能产生新的表现型
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第35讲　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)。
3.实验：探究水族箱(或鱼缸)中群落的演替。
一、生态系统的信息传递
1． 信息的种类、特点、来源及实例(连一连)
2． 信息传递在生态系统中的作用
(1)个体：生命活动的正常进行，离不开信息的作用。
(2)种群：生物种群的繁衍，离不开信息的传递。
(3)群落和生态系统：能调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。
3． 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。
(2)对有害动物进行控制。
[解惑]　信息传递存在于生态系统的各种成分之间，不仅仅存在于生物成分之间，也存在于生物与无机环境之间。
[思考]
　　
(1)上述两图中动物行为涉及到哪类信息？
提示　左图为物理信息，右图为化学信息。
(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？
提示　前者为行为信息，后者为物理信息(声音)。
二、生态系统的稳定性
1． 生态系统的自我调节能力
(1)自我调节能力的基础：负反馈调节。
(2)生态系统的自我调节能力是有限的。
2． 生态系统的稳定性
(1)种类
①抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状(不受损害)的能力。
②恢复力稳定性：生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。
(2)提高生态系统的稳定性的措施
①控制对生态系统干扰的程度。
②实施相应的物质、能量投入，保证生态系统内部结构与功能的协调。
思考　如果一个生态系统的抵抗力稳定性很低，其恢复力稳定性是否一定很高？
提示　不一定，如北极苔原生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性都很低。
[解惑]　(1)任何生态系统(包括生物圈)的自我调节能力都是有一定限度的，只是大小不同而已。
(2)强调“×××生态系统稳定性高低”时，必须明确是抵抗力稳定性还是恢复力稳定性，因为二者一般呈负相关。
考点一　聚焦生态系统的信息传递
1． 根据下表中的实例确定信息类别及传递形式
实例 类别 传递形式
蝙蝠的“回声定位”，植物各种颜色的花 物理信息 物理过程
动物的性外激素 化学信息 信息素
蜜蜂跳舞、孔雀开屏、乌贼喷墨、豪猪竖刺、雄鸟震动翅膀向雌鸟发出信号等行为 行为信息 植物或动物的异常表现及行为
2． 观察信息传递的模型，回答相关问题
(1)信息传递的范围：信息传递存在于生态系统各成分之间，包括生物与生物之间的信息传递和生物与无机环境之间的信息传递。
(2)信息传递的方向：信息传递通常为双向传递。
3． 信息传递与能量流动、物质循环的比较
项目 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
途径 食物链和食物网 多种
地位 生态系统的动力 生态系统的基础 决定能量流动和物质循环的方向和状态
联系 同时进行，相互依存，不可分割，形成统一整体
易错警示　对信息传递的几点知识点辨析不清
(1)生态系统中信息的种类因传播途径的不同而不同。如孔雀开屏，如果通过行为传递信息给对方，则属于行为信息；如果通过羽毛的颜色等传递信息给对方，则属于物理信息。
(2)鸟类或其他动物报警，若通过声音(尖叫)，则属于物理信息；若通过特殊的动作(突然飞起)，则属于行为信息。
(3)涉及声音、颜色、植物形状、磁力、温度、湿度这些信号，通过动物感觉器官皮肤、耳朵、眼、心或植物光敏色素、叶、芽等感觉上述信息，则判断为物理信息。
(4)若涉及化学物质挥发性这一特点，则判断为化学信息。
(5)信息传递的范围包括同种生物个体之间(性外激素、舞蹈等)、异种生物个体之间(物理信息、化学信息、行为信息中的警示作用)和生物与无机环境之间(主要有物理信息中的光、磁等)。
1． 雌蚕蛾能释放一种性引诱剂，可以把3 km以外的雄蚕蛾吸引过来。虽然每只雌蚕蛾所释放的性引诱剂的数量不足0.01 mg，但雄蚕蛾仍能对其作出反应。有趣的是雄蚕蛾对密封在玻璃瓶中的雌蚕蛾虽然看得见，但却无动于衷。下列相关叙述错误的是
(　　)
A．使雄蚕蛾作出反应的性引诱剂属于化学信息
B．体现了信息的传递有益于种群的繁衍
C．说明生态系统中的信息都是由生物产生的
D．说明性引诱剂具有高效性
答案　C
解析　生态系统中传递的信息包括物理信息、化学信息、行为信息等，并非都是由生物产生的。微量的性引诱剂就可引起同种雄蚕蛾作出反应，说明性引诱性具有高效性。
2． 某种植物上栖息着一定数量的甲、乙两种昆虫和蜘蛛。甲、乙两种昆虫均以该植物为食，蜘蛛以乙昆虫为食。甲昆虫在白天活动，乙昆虫在夜晚活动。甲昆虫采食该种植物的叶片后，植物会释放出挥发性的物质X，X既可吸引甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫。请回答：
(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________________________________________。
答案　(1)植物与甲昆虫的天敌、植物和乙昆虫之间进行传递　(2)生物　无机环境　化学信息和物理信息　物理信息
(3)甲昆虫天敌数量增加，乙昆虫天敌数量减少
解析　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信息来自无机环境。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。
判断生态系统信息传递种类的方法
1． 从信息传播的途径判断。如涉及声音、颜色、温度等物理因素，可判断为物理信息；涉及的信息载体为化学物质，可判断为化学信息；涉及特殊行为，可判断为行为信息。
2． 从文字表述的着重点判断。孔雀开屏如果是通过行为传递给对方，则属于行为信息；如果通过羽毛的颜色等传递给对方，则属于物理信息。
考点二　理解生态系统的稳定性
1． 分析生态系统稳定性的具体表现
(1)由下面的图示可得出生态系统在结构上相对稳定。
(2)生物群落的能量输入与输出相对平衡，物质的输入与输出保持相对平衡，可得出生态系统在功能上相对稳定。
2． 比较抵抗力稳定性与恢复力稳定性
抵抗力稳定性 恢复力稳定性
区别 实质 保持自身结构功能相对稳定 恢复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，营养结构越复杂，抵抗力稳定性越高 一般地说，生态系统中物种丰富度越小，营养结构越简单，恢复力稳定性越高
联系 ①一般呈相反关系，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生态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。如图所示：
易错警示　对生态系统抵抗力稳定性、恢复力稳定性和总稳定性的关系混淆不清
(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定量指标，偏离大说明抵抗力稳定性弱；反之，抵抗力稳定性强。
(3)x可以表示恢复到原状态所需的时间，x越大，表示恢复力稳定性越弱；反之，恢复力稳定性越强。
(4)TS表示曲线与正常范围之间所围成的面积，可作为总稳定性的定量指标，这一面积越大，则说明这个生态系统的总稳定性越弱。
3． 下列关于生态系统稳定性的叙述，不正确的是 (　　)
A．负反馈调节是生态系统具有自我调节能力的基础
B．生态系统“遭到破坏、恢复原状”属于抵抗力稳定性
C．“野火烧不尽，春风吹又生”体现了生态系统具有恢复力稳定性
D．热带雨林营养结构复杂，其恢复力稳定性弱
答案　B
解析　生态系统“遭到破坏、恢复原状”属于恢复力稳定性。
4． 如图所示，图A为草原生态系统中的反馈调节示意图，请据图回答下列问题：
(1)作为一个完整的生态系统，除了图A中所示的成分外，还应该包括____________和______________________。
(2)甲、乙、丙3者之间的食物联系是________________；该生态系统的____________________是沿着这种渠道进行的。
(3)图B为某湖泊的生态系统中发生的某种调节活动，这种调节导致的最终结果是________________________________________________________________________。
此结果产生的原因是________________________。
(4)图A和图B这两种反馈调节是否相同？为什么？
________________________________________________________________________。
答案　(1)分解者　非生物的物质和能量
(2)乙→甲→丙　物质循环和能量流动
(3)加速破坏该生态系统原有的稳态　生物种类减少，自我调节能力降低
(4)不同。图A是负反馈调节，图B是正反馈调节
解析　物质循环和能量流动是沿着食物网和食物链进行的，湖泊受到污染，物种减少，导致该生态系统抵抗力稳定性降低，加速了生态系统的破坏。从图A可以看出，乙增多后甲增多，而甲增多又导致乙减少，属于负反馈调节。
巧辨两种反馈类型
　 方式项目 负反馈调节 正反馈调节
作用 是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到和保持平衡 使生态系统远离平衡状态
结果 抑制或减弱最初发生变化的那种成分所发生的变化 加速最初发生变化的那种成分所发生的变化
实例 森林中的食虫鸟和害虫的数量变化；体内激素调节 已经污染的湖泊中污染状况加剧；血液凝固、排尿排便、胎儿分娩等过程
图示
实验二十　设计并制作生态缸，观察其稳定性
阅读下面该实验的流程，分析相关问题。
—
　
—
—
　
— 水中放浮萍、水草、乌龟,沙土植上仙人掌 球 ,花土植上蕨类植物和杂草,花土上放置蚯蚓、蜗牛
　　　
—
　
—将生态缸放置在光线良好的散射光下
　
— 观察记录缸内生物种类、数量变化,观察记录缸内水质、基质变化
1．由实验设计要求分析原因
设计要求 原因分析
生态缸必须是封闭的 防止外界生物或非生物因素的干扰
生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全(具有生产者、消费者和分解者) 生态缸中能够进行物质循环和能量流动，在一定时期内保持稳定
生态缸的材料必须透明 为光合作用提供光能；便于观察
生态缸宜小不宜大，缸中的水量应适宜，要留出一定的空间 便于操作；缸内储备一定量的空气
2． 生态缸稳定性观察与分析
(1)观察稳定性，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。
5． 甲、乙、丙、丁 4个密闭、透明的生态瓶，各瓶内的组成和条件见下表。经过一段时间的培养和观测后，发现甲瓶是最稳定的生态系统。下列有关叙述中正确的是
(　　)
生态系统组成 光 水草 藻类 浮游动物 小鱼 泥沙
生态瓶编号 甲 ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋
乙 － ＋ ＋ ＋ － ＋
丙 ＋ ＋ ＋ ＋ － －
丁 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋
注　“＋”表示有，“－”表示无。
A．乙瓶中藻类的种群密度逐渐增大
B．由于丙瓶中没有小鱼，所以比甲瓶积累的有机物多
C．丁瓶与甲瓶相比，氧气含量少
D．非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者是构成生态系统必不可少的四种成分
答案　C
解析　乙瓶中没有光照，藻类的种群密度将逐渐减小；丙瓶和甲瓶中都没有小鱼，但是丙瓶中缺少微生物，所以有机物积累得多；丁瓶中小鱼呼吸作用消耗氧气 ，因此氧气含量少；生态系统的成分中，消费者不是必需的。
题组一　生态系统中的信息传递
1． (2009·广东卷，16)下列不属于生态系统信息传递的是 (　　)
A．心猿意马 B．飞蛾扑火
C．花香引蝶 D．老马识途
答案　A
解析
生态系统的信息包括,
2． (2008·广东卷，18)下列关于生态系统信息传递特征的描述，正确的是 (　　)
A．生态系统的物理信息都来源于环境
B．植物都通过化学物质传递信息
C．信息沿食物链从低营养级向高营养级传递
D．信息可以调节生物的种间关系
答案　D
解析
→
→
→→C项,错误
题组二　生态系统的稳定性
3． (2012·重庆卷，4)如图为某地东亚飞蝗种群数量变化示意图，下列叙述错误的是 (　　)
A．为有效防治蝗灾，应在a点之前及时控制种群密度
B．a～b段，该种群的增长率与种群密度之间呈正相关
C．利用性引诱剂诱杀雄虫改变性别比例可防止c点出现
D．控制种群数量在d～e水平，有利于维持该地生态系统的 抵抗力稳定性
答案　B
解析　由图中看出，该东亚飞蝗种群初始阶段增长曲线为“S”型。在a点时种群增长率最大，为了有效防治蝗灾，应在a点之前及时控制种群密度，故A项正确；a～b段，种群增长率越来越小，但种群密度不断增加，二者不呈正相关，故B项错误；性引诱剂可以诱杀雄虫，改变种群的性别比例，可用于防治害虫，C项正确；将蝗虫种群数量控制在一定范围内，既不使其灭绝，也不使其成灾，有利于维持食物链的稳定，维持生态系统的抵抗力稳定性，D项正确。
4． (2012·浙江卷，5)下图是某相对稳定的生态系统中旅鼠的天敌、植物、旅鼠之间数量变化关系的示意图(图中不同阴影的面积表示不同比例尺下的个体数量)。下列有关叙述错误的是 (　　)
A．图中所含的食物链为捕食食物链
B．这些生物的种群数量在各自的K值上下波动
C．旅鼠的种群数量主要是由外源性因素调节的
D．旅鼠的天敌、植物、旅鼠之间的数量变化是一种正反馈调节
答案　D
解析　从图中可以看出，植物数量增加，旅鼠和旅鼠的天敌的数量也随之增加，可推知图中所含的食物链为捕食食物链，A项正确；分析已知条件，此生态系统相对稳定，可知这些生物的数量将不会有太大的变化，均围绕各自的K值上下波动，B项正确；旅鼠的种群数量主要受食物及天敌数量的影响，C项正确；旅鼠的天敌增多，使旅鼠数量减少，又影响其天敌数量并导致天敌数量减少，这种负反馈调节能维持生态系统的相对稳定，D项错误。
5． (2011·海南卷，22)某地区常年栖息着30万只鸟类，其中灰椋鸟占了最大优势，数量达10万只之多。灰椋鸟是农林害虫的天敌，喜好群体活动，常集结成庞大的鸟群在天空盘旋，形成壮观的风景。该地区为打造灰椋鸟品牌，计划在林区大规模清除其他树种，并改种灰椋鸟喜居的树种，欲招引20万只以上灰椋鸟。该计划的实施将使该地区
(　　)
A．灰椋鸟种内斗争必然减弱
B．鸟的种类必然增加
C．农林害虫数量必然大幅度上升
D．生态系统的结构必然发生变化
答案　D
解析　由题意知，该项措施会使树种减少，灰椋鸟种群数量增加，种内斗争加剧，且大量捕食害虫将导致农林害虫大量减少，从而使该地区的物种数量减少，食物链和食物网简单化，生态系统的自我调节能力下降。
6． (2012·山东卷，26)下图中，曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示某野生动物种群数量超过环境容纳量后，其未来种群数量变化三种可能的情况。
(1)图中曲线________________说明该种群对其栖息地的破坏程度较轻。当曲线Ⅲ趋近零时，对该动物种群已不宜采取________________保护的措施。图中阴影部分可能引起该种群的____________发生改变，进而导致物种进化。
(2)若图中物种处于最高营养级，当其数量下降，且其他条件不变时，流向该营养级其他物种的能量会__________。处于该营养级物种的种间关系是__________。
(3)若图中物种为食草动物，当看到青草明显减少时，部分个体会另觅取食地，这体现了生态系统的__________功能。
(4)人类对野生动物栖息地的过度利用也会导致出现图中的三种情况。16世纪以来，世界人口表现为“J”型增长，因此需控制“J”型增长数学方程式中的__________参数，以实现人口和野生动物资源的协调发展。
答案　(1)Ⅰ　就地(或建立自然保护区)　基因频率　(2)增加　(种间)竞争　(3)信息传递　(4)λ
解析　(1)据图分析，当种群数量超过环境容纳量后，出现曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ所表示的3种情况，曲线Ⅰ在原始的环境容纳量附近波动，说明该种群对其栖息地环境的破坏程度较轻；Ⅱ的环境容纳量低于原始环境容纳量，说明环境有一定程度的破坏；Ⅲ中生物逐渐灭绝，说明栖息地的环境被完全破坏，该生物已经无法生存，无法实施就地保护措施，只能进行易地保护。图中阴影部分表示被环境阻力淘汰掉的个体，即自然选择发挥了作用，自然选择通过定向改变生物种群的基因频率来决定生物进化的方向，进化的实质就是种群基因频率的定向改变。(2)在其他条件不变的情况下，该物种的种群数量下降，捕食量减少，那么流向该物种的能量就会减少，而与该物种处在同一营养级上的其他物种获得的食物增加，所以流向该营养级其他物种的能量增加；该物种与处于同一营养级上的其他物种间是竞争关系。(3)生态系统的三大功能：能量流动、物质循环和信息传递。根据题意，食草动物从青草的减少获得食物不足的信息，进而转移另觅取食地，这体现了生态系统的信息传递功能。(4)“J”型增长的数学模型是：Nt＝N0λt，N0是人口的起始数量，Nt是t年后人口数量，λ表示人口数量是一年前人口数量的倍数，所以只要控制增长的倍数，人口增长速度就会减慢，对环境的过度开发利用就会缓解。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
生态系统的信息传递 1、2、3、4、5
生态系统的稳定性及相关综合 6、7、8、9、10、13、14
设计并制作生态缸，观察其稳定性 11、12、15
1． 下列有关生态系统信息传递的叙述，错误的是 (　　)
A．信息传递把生态系统各组分联系起来成为一个整体，且有调节生态系统稳定性的
作用
B．生态系统的反馈调节必须依赖于生态系统的信息传递
C．生态系统中用于传递的信息都是由生物成分产生的
D．生物之间的捕食关系是通过信息传递实现的
答案　C
解析　生态系统中的信息有些是来自无机环境，如物理信息中的光。
2． 某地的一个生态种植养殖大棚里，水底养螃蟹，水面漂浮着无土栽培的某种蔬菜，而水面上方，黄瓜藤枝枝蔓蔓。蔬菜和黄瓜生长所需的肥料就来自螃蟹的排泄物。同时，大棚里种了一种特殊的辣椒，能起到驱虫的作用。下列相关叙述正确的是 (　　)
A．只需输入太阳能即可维持该生态系统的稳定
B．特殊辣椒的驱虫作用依赖于生态系统的信息传递
C．蔬菜和黄瓜从螃蟹的排泄物中获得养分，所以蔬菜和黄瓜也可作为分解者
D．该生态系统中螃蟹、蔬菜、黄瓜构成了生物群落，体现了群落的垂直结构
答案　B
解析　该生态系统是农业生态系统，人的作用很关键，故A错误；螃蟹排泄物中的有机物必须先被分解者分解成无机物，才能被蔬菜和黄瓜利用，故C错误；群落是指在一定区域内所有生物的总和，在该生态系统中不止包含螃蟹、蔬菜、黄瓜这三种生物，故D错误；辣椒的驱虫作用显然是利用生态系统中的信息传递实现的，故B正确。
3． 下列现象不能体现“信息能调节生物种间关系”这个观点的是 (　　)
A．云杉根的分泌物使玫瑰不能很好地生长
B．当日照达到一定时长时植物才能够开花
C．水稻和稗草争夺阳光
D．蝙蝠通过自身发出的声波，对被捕食者进行“回声定位”
答案　B
解析　B项体现的是生态因素——光照时间对植物开花的影响，体现了生物和无机环境之间的信息传递关系。
4． 下列有关生态系统中信息传递的说法，正确的是 (　　)
A．信息传递只发生于同种生物个体之间
B．“花香引蝶”属于物理信息的传递
C．信息传递是生态系统的功能之一
D．物理信息只能来自无机环境
答案　C
解析　花的香味是从花中扩散出来的化学物质引起的，属于化学信息，上述信息的传递发生于植物和蝴蝶之间，因此A、B均错误。物理信息可以来自无机环境，也可以来自生物，故D错误。生态系统的功能包括能量流动、物质循环和信息传递等。
5． 下列做法不属于生态系统中信息传递在农业生产中应用的是 (　　)
A．捆扎稻草人驱赶稻田里的鸟类
B．利用昆虫信息素诱捕有害昆虫
C．利用秋水仙素诱导多倍体
D．播放结群信号录音招引鸟类
答案　C
解析　A、D项属于利用物理信息对有害动物进行控制；B项属于利用化学信息对有害动物进行控制。
6． 下列有关生态系统稳定性的叙述，不正确的是 (　　)
A．生态系统具有自我调节能力，这是生态系统稳定性的基础
B．生态系统内部结构与功能的协调，可以提高生态系统的稳定性
C．生物多样性对维持生态系统稳定性具有重要作用，体现了其间接价值
D．生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，生态系统的恢复力稳定性就越高
答案　D
解析　生态系统的自我调节能力是生态系统稳定性的基础；生态系统内部结构与功能的协调，可以提高生态系统的稳定性；生物多样性的间接价值是对生态系统起到重要的调节功能；生态系统中的组成成分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性越高，恢复力稳定性越低。
7． 生态系统的一个重要特点是它常常趋向于稳态。图甲表示载畜量对草原中生产者的净生产量的影响(净生产量即生产者光合作用制造的有机物总量与自身呼吸消耗量的差值)。图乙表示生殖数量或死亡数量与种群大小的关系。下列说法错误的是 (　　)
A．由图甲可知，C点以后生态系统的稳态将受到破坏
B．由图甲可知，适量的放牧不会破坏草原生态系统的稳态
C．由图乙可知，F点时种群的年龄组成为衰退型
D．由图乙可知，F点表示该环境所能维持的种群最大数量
答案　C
解析　由图甲可知，C点以后随载畜量的增加，生产者的净生产量将低于未载畜时生产者的净生产量，A正确；载畜量在A～C之间时生产者的净生产量都不低于未载畜时生产者的净生产量，B正确；图乙中，F点时出生率和死亡率相当，故F点时种群的年龄组成为稳定型，C错误；F点时出生率和死亡率相当，种群达到最大数量，D正确。
8． 若森林地区持续干旱，树木往往会扩展根系的分布空间，以保证获得足够水分，维持生态系统的正常功能。这反映了森林生态系统 (　　)
A．恢复力稳定性较强 B．抵抗力稳定性较强
C．恢复力稳定性较弱 D．抵抗力稳定性较弱
答案　B
解析　由题干分析可知，森林生态系统中树木在干旱环境下通过扩展根系的分布空间，以保证获得足够水分，这反映了森林生态系统具有较强的抵抗力稳定性。
9． 下列关于生态系统稳定性的叙述，不正确的是 (　　)
A．在一块牧草地上播种杂草形成杂草地后，其抵抗力稳定性提高
B．在一块牧草地上通过管理除去杂草提高牧草的产量后，其抵抗力稳定性提高
C．在一块牧草地上栽种乔木形成树林后，其恢复力稳定性下降
D．一块弃耕后的牧草地上形成灌木林后，其抵抗力稳定性提高
答案　B
解析　一般来说，生态系统中的生物种类越少，抵抗力稳定性越低，恢复力稳定性越高。在一块牧草地上通过管理除去杂草提高牧草的产量后，其抵抗力稳定性会降低。
10．下列哪项不属于生态系统为维持稳态而进行的反馈调节 (　　)
A．生物种群密度的调控
B．异种生物种群之间的数量调控
C．生物群落与无机环境之间的相互调控
D．群落的演替
答案　D
解析　生态系统为维持自身稳态而进行的反馈调节可表现为生物种群密度的调控、异种生物种群之间的数量调控以及生物群落与无机环境之间的相互调控等。
11．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
答案　A
解析　甲瓶中主要是因为消费者植食性(小鱼)过多，所以应保持各组分的比例合适，方能使生态瓶维持较长时间。
12．如图所示为某同学制作的小生态瓶，据图分析不正确的是 (　　)
A．该生态瓶的组成成分虽比较简单，但其群落仍存在垂直结构
B．生态瓶中生物种类稀少，没有食物链存在
C．为了保证生态瓶的正常运转，瓶内浮萍、金鱼藻、螺蛳和虾的比例应适中
D．在适宜的温度和光照条件下，该生态瓶会更稳定
答案　B
解析　在小生态瓶的不同水层有不同生物分布，所以其群落存在垂直结构，故A正确；虾和螺蛳吃金鱼藻，所以小生态瓶中有食物链存在，故B错误。
13．近年来，包括我国在内，世界很多国家和地区遭受了各种自然灾害。生态学家分析，自然灾害的频繁发生与环境的破坏有密切联系。请分析并回答下列问题：
(1)大气中二氧化碳过多会引发温室效应，导致全球气候变暖，海平面上升。为了减缓温室效应带来的危害，中国政府做出了节能减排的承诺，倡导低碳经济和绿色生活。降低大气中二氧化碳含量的有效措施有__________________________________________
________________________________________________________________________
(写出两种即可)。
(2)有人猜测，2010年冬天西南地区的旱灾与绿化过程中大面积种植桉树有关。桉树根系吸水能力极强，会减少地下水的储备，桉树在生态系统中的成分是________。据调查，大面积桉树林周围几乎不能生长其他植物，这是由于桉树与其他植物存在________关系，因此桉树林的________稳定性较弱。
(3)品种单一的桉树林容易引发虫灾，原因是_____________________________。相关部门准备引进一些青蛙来消灭以桉树为食的害虫，在这条食物链中，青蛙的营养级是________________。
答案　(1)种植绿色植物，减少化学燃料的燃烧(答案合理即可)　(2)生产者　竞争　抵抗力　(3)生态系统组成成分单一，营养结构简单　第三营养级
解析　(1)降低大气中二氧化碳含量，关键是增加二氧化碳的去路，减少二氧化碳的来源，因此可以多种植绿色植物，同时减少化学燃料的燃烧。
(2)桉树能够进行光合作用，属于生产者。由于桉树吸水能力强，在与其他植物竞争过程中处于优势，导致其他植物死亡。其他植物死亡后，该地生态系统的营养结构相对单一，抵抗力稳定性较弱。
(3)由于品种单一的桉树林抵抗力稳定性较弱，容易引发虫灾。青蛙直接捕食以桉树为食的害虫，因此青蛙属于第三营养级。
14．在一些营养丰富的水体中，有些蓝藻常于夏季大量繁殖，并在水面形成一层蓝绿色且有腥臭味的浮沫，称为水华。大规模的蓝藻爆发，被称为绿潮。绿潮引起水质恶化，严重时耗尽水中氧气而造成鱼类的死亡。请分析回答下列问题：
　
(1)图1表示温带湖泊浮游藻类生长的季节性变化，从中可以看出，影响藻类大量繁殖的最主要因素是________________________。
(2)图2表示对受到轻度污染的湖泊的调查结果。结果表明，湿地生态系统具有相当高的______________性。
(3)试解释“绿潮严重时耗尽水中氧气”的主要原因。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)严重的水华往往会引起图3所示沉水植物的死亡，这是因为：_____________________
___________________________________________________________________________________________。
(5)现在许多景区水域都由于污染，浮游藻类大量繁殖，水体混浊，透明度减小，景致大为减色。相关部门为了湖水还清，曾多次投放化学杀藻剂紧急处理。此种处理方法虽然可以取得眼前效果，但存在的主要缺点是______________，并可能危害到______________________________生物。
(6)某些景区采纳专家建议，在水域内种植图3所示植物，同时投放鲢鱼、草鱼等植食性鱼类，取得了很好的治理效果。在修复该生态系统的结构、功能过程中，上述措施发挥的作用是：①利用这些植物与浮游藻类的________________________________关系，制约了浮游藻类的生长；②草食鱼类可以________________________________，制约了浮游藻类的数量。
答案　(1)无机盐浓度　(2)抵抗力稳定
(3)大量的蓝藻死亡后，其尸体被微生物分解，微生物的分解过程消耗了水体中大量的氧气
(4)沉水植物缺乏光照和氧气
(5)污染水体(或环境)　直接或间接以藻类为食的
(6)竞争　捕食藻类
解析　(1)从图1可以看出，藻类植物随无机盐浓度的变化而变化，因此影响藻类大量繁殖的最主要因素是无机盐浓度。(2)图2中上游污染物的含量明显大于下游污染物的含量，说明湿地生态系统具有净化污水的能力，抵抗力稳定性较高。(3)发生绿潮时，大量死亡的蓝藻在被微生物分解时大量消耗水中的溶解氧，这样水中的溶解氧就会急剧减少(甚至可降为零)。(4)藻类生物集中在水层表面，使下层的沉水植物缺少光照和氧气。(5)使用化学杀藻剂会污染环境，而且会破坏水中的食物链。(6)图3中的植物和藻类植物争夺阳光、无机盐及其他物质，草食鱼类捕食藻类，这都可以抑制藻类的生长和繁殖。
15．如图表示密封的玻璃容器内绿色植物生长在潮湿的土壤和腐殖质中，在适宜的温度和光照条件下，瓶内生物能存活较长时间。
(1)为保证生物的生存，需要注意的事项是什么？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)为保证生物的生存，必需的两项外界环境条件是________________________。
(3)在白天，瓶内空气成分的特点是____________含量高；在夜间，瓶内空气成分的特 点是__________含量高。
(4)瓶内加入腐殖质的重要意义是___________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)图中植物应是长得慢的物种，若生长过快，其他植物会因遮光而死亡，降低了物种多样性；使图中所有物种不受昆虫和真菌感染，因为在潮湿、温暖的环境中，病虫害会迅速传播
(2)适宜的光照和温度　(3)O2　CO2
(4)①提供分解者；②为植物提供初始无机营养；③为分解者提供初始有机营养
解析　观察图示可知，瓶内生活着大小不同的绿色植物，瓶内土壤潮湿而富含腐殖质。要保证生物的生存，栽种的植物不能太大，不能生长太快，否则对其他植物生长不利。潮湿而富含腐殖质的环境还可导致真菌感染。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
1．涵盖范围
本单元包括必修1中第三、四两章内容，即细胞的基本结构和物质的输入、输出两大方面内容。
2．考情分析
(1)考查力度：所占分值2～10分。
(2)考查内容
①细胞膜的结构与功能
以细胞膜的图解作载体，综合考查细胞膜的组成成分、结构、结构特点、功能、功能特性、物质进出细胞的运输方式等知识。
②细胞吸水和失水的原理及应用
关注对渗透作用原理的相关实验设计，渗透作用原理的实践应用。
(3)考查题型
①以图解形式考查动植物细胞亚显微结构和细胞膜结构、分泌蛋白合成、分泌过程。
②以曲线形式考查跨膜运输方式。
③以实验设计题考查质壁分离和复原。
3．复习指导
(1)复习线索：①以动植物细胞亚显微结构图解为纽带，系统复习细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核的结构与功能。②以物质进出细胞为主线，系统复习细胞膜的结构功能及物质输入、输出的比较。
(2)复习方法
①列表比较法：物质的输入和输出方式的比较。
②图示法：动植物细胞的亚显微结构图，细胞膜、分泌蛋白的合成与分泌及质壁分离和质壁分离复原图解。
第5讲　细胞膜——系统的边界　
生物膜的流动镶嵌模型　 物质跨膜运输的方式
[考纲要求]　1.细胞膜系统的结构和功能(Ⅱ)。2.物质出入细胞的方式(Ⅱ)。
一、细胞膜的成分和功能
1．成分(判一判)
(1)细胞膜由蛋白质、磷脂和糖类组成，主要成分为脂质 (　×　)
(2)功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多 (　√　)
(3)脂质中的磷脂和胆固醇都是组成膜的成分 (　√　)
(4)线粒体内膜和外膜上蛋白质成分相等 (　×　)
2．功能
(1)将细胞与外界环境分隔开，保障细胞内部环境的相对稳定。
(2)控制物质进出细胞，如图
(3)进行细胞间的信息交流
①通过化学物质传递信息，如图
②通过细胞膜直接接触传递信息，如图
③通过细胞通道传递信息，如高等植物细胞的胞间连丝。如图
[解惑]　植物细胞最外层是细胞壁，其主要成分是纤维素和果胶。细胞壁不具有生命活性，而且是全透性的，因此植物细胞“系统的边界”是细胞膜而不是细胞壁。
二、对生物膜结构的探索历程
[连一连]
三、流动镶嵌模型的基本内容
1．结构模型
2．结构特点
(1)特点：具有一定的流动性。
(2)原因：组成膜的蛋白质和脂质大都是运动的。
[技巧]　糖蛋白分布在膜的外表面，细胞识别主要与膜外侧的糖蛋白有关。可根据糖蛋白的分布，判断细胞膜的内外侧。
[解惑]　(1)不同种类的细胞，细胞膜的成分及含量不完全相同，如动物细胞膜中含有一定量的胆固醇，而植物细胞膜中含量很少或没有。
(2)细胞在不同时期，细胞膜的成分及含量也会发生变化，如癌细胞的糖蛋白减少，则在细胞膜上产生甲胎蛋白(AFP)和癌胚抗原(CEA)等物质。
四、物质出入细胞的方式
[连一连]
[解惑]　(1)物质跨膜运输(自由扩散、协助扩散、主动运输)体现了生物膜的选择透过性；大分子物质和颗粒性物质的胞吞、胞吐体现了生物膜的流动性。
(2)物质能否通过细胞膜，是根据细胞生命活动的需要，并不完全取决于物质分子的大小。
考点一　分析细胞膜的成分、结构特点及功能特性的鉴定
1.磷脂分子是构成生物膜的重要成分，其结构示意图(如右图)。
(1)组成磷脂分子的元素有C、H、O、N、P。
(2)若单层磷脂分子层水界面排列如下图，请完善搅拌后的图。
2．完善细胞膜成分、结构及功能网络图并思考。
(1)流动性和选择透过性的原理分别是什么？
答案　流动性的原理：构成膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数是运动的；选择透过性的原理：膜上的载体蛋白的种类和数量。
(2)二者之间的区别和联系分别是什么？
答案　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，只有膜具有流动性，才能表现出选择透过性。
3．有关细胞膜的成分及功能特性的实验探究或鉴定。
(1)组成成分的鉴定
①实验：用溶解脂质的溶剂处理细胞膜，细胞膜被溶解；脂溶性物质能够优先通过细胞膜；磷脂酶处理细胞膜，细胞膜被破坏等都可说明细胞膜中含有脂质成分。
②实验：用蛋白酶处理细胞膜，膜被破坏；制备细胞膜样液，用双缩脲试剂鉴定，结果呈现紫色。则都说明细胞膜中含有蛋白质成分。
③实验：从细胞膜中提取某种物质，经非酶法处理后，加入双缩脲试剂出现紫色；加入斐林试剂并加热出现砖红色沉淀，则说明该物质为糖蛋白。
(2)结构及结构特点的鉴定
①实验：将膜结构中的磷脂分子提取出来，铺在空气—水界面上，测得磷脂占有面积是细胞膜面积的两倍，则可说明细胞膜中磷脂分子为双层。
②实验：采用荧光标记法，标记小鼠细胞与人细胞做如图实验。
上述实验现象可说明：细胞膜具有一定的流动性。
(3)功能及功能特性的鉴定
①实验：将大量同种生物和亲缘关系较远的精子和卵细胞混合在一起，发现只有同种生物的精子和卵细胞才能结合，则说明细胞膜具有识别作用。
②实验：利用红墨水处理正常玉米种子和煮熟的玉米种子，对比观察处理后的两种种子的胚细胞的颜色变化。该实验可用于验证细胞膜具有选择透过性。
1.如图为细胞的膜结构示意图。下列叙述错误的是 (　　)
A．细胞膜中的①与细胞识别有关
B．细胞膜中的②与细胞的选择吸收有关
C．线粒体内膜中的②与ATP的合成有关
D．叶绿体类囊体薄膜中的②的活性与温度有关
答案　A
解析　图中①是磷脂分子，②是蛋白质分子，在细胞膜上与细胞识别有关的物质是糖蛋白，而不是磷脂分子，故A错误；蛋白质分子可能是载体蛋白，其与细胞的选择吸收有关，故B正确；线粒体内膜中的②为与有氧呼吸有关的酶，其与ATP的合成有关，故C正确；叶绿体类囊体薄膜中的②为与光反应有关的酶，其活性受温度影响，故D正确。
2．在萝卜的紫色块根细胞内，液泡中含有紫红色的花青素。将块根切成小块放入清水中，水的颜色无明显变化。若进行加温，随着水温的升高，水的颜色逐渐变紫。其主要原因是 (　　)
A．细胞壁在加温过程中受到破坏
B．水温升高，花青素的溶解度加大
C．加温使细胞膜和液泡膜失去了控制物质进出的作用
D．加温使水中的化学物质发生了反应
答案　C
解析　结合题干分析，当温度升高时，细胞膜、液泡膜等功能发生改变，控制物质进出细胞的功能丧失。
[互动探究]　(1)若将题干中的清水改为一定量的盐酸，现象是否相同？(2)若将萝卜块根细胞放入浓度较低的蔗糖溶液中，蔗糖分子能否进入液泡？
提示　(1)相同　(2)不能
细胞膜的选择透过性——植物对无机盐的吸收
1．思路
2．结果与结论
同一植物对不同离子吸收情况不同，不同植物对同一离子吸收情况不同→细胞膜对离子吸收具有选择透过性。
考点二　聚焦物质出入细胞的方式及影响因素
1．根据图解确定物质跨膜运输方式
2．物质出入细胞方式的综合比较
项目 离子和小分子物质 大分子和颗粒性物质
自由扩散 协助扩散 主动运输 胞吞 胞吐
运输方向 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 细胞外→细胞内 细胞内→细胞外
运输动力 浓度差 浓度差 能量(ATP) 能量(ATP) 能量(ATP)
载体蛋白 不需要 需要 需要 不需要 不需要
实例 水、CO2、甘油、脂肪酸、乙醇、苯、尿素等 红细胞吸收葡萄糖等 K＋、Na＋等离子，小肠吸收氨基酸、葡萄糖等 白细胞吞噬病菌、变形虫摄取食物颗粒等 各种分泌蛋白，如抗体、消化酶、蛋白质类激素等
易错警示　有关物质出入细胞的8个“不要漏掉”
(1)需要载体蛋白协助的运输方式除主动运输外不要漏掉协助扩散。
(2)消耗能量的运输方式除主动运输外不要漏掉胞吞和胞吐。
(3)从高浓度到低浓度的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散，有些主动运输也可以从高浓度到低浓度运输。
(4)影响协助扩散运输速率的因素除载体蛋白数量外不要漏掉浓度差。
(5)与主动运输有关的细胞器除供能的线粒体外不要漏掉载体蛋白的合成场所——核糖体。
(6)运输速率与O2浓度无关的运输方式除自由扩散外不要漏掉协助扩散。
(7)胞吞(吐)的大分子物质穿过细胞膜的层数为0，因为该过程是通过膜的融合将物质转入或转出细胞的。
(8)RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核，是通过核孔，而不是通过胞吞、胞吐。
3．根据影响跨膜运输因素的曲线确定运输方式
(1)物质浓度
(2)氧气浓度
3．如图表示某生物膜结构，图中A、B、C、D、E、F分别表示某些物质，a、b、c、d表示物质跨膜运输的方式。下列相关叙述中，错误的是 (　　)
A．该生物膜很可能是细胞膜，因为有糖蛋白D
B．a～d中，属于被动运输的是b和c
C．若该生物膜是肝细胞膜，进食6小时后，C代表的胰岛素分泌量会增加
D．因为组成生物膜的分子都是运动的，所以生物膜具有流动性的结构特点
答案　C
解析　物质A、B、C、D分别是蛋白质、磷脂分子、细胞分泌物及糖蛋白，其中蛋白质和磷脂分子是构成生物膜的主要成分。因为具有糖蛋白，所以图中的生物膜很可能是细胞膜。a和d方式中将物质由低浓度一侧运至高浓度一侧，且需要载体蛋白和ATP，所以这两种运输方式属于主动运输；b和c方式中将物质由高浓度一侧运到低浓度一侧，且不需要能量和载体蛋白，所以这两种方式属于被动运输。进食6小时后，血糖浓度会相对较低，此时胰高血糖素分泌量会增加，而不是胰岛素分泌量增加。因为组成生物膜的分子都是运动的，所以生物膜具有流动性的结构特点。
4.将某活组织放入适宜的完全营养液中，置于适宜的条件下培
养。培养液中甲、乙两种离子的浓度保持相等且恒定，定期
测得细胞中两种离子的含量，得到如图所示曲线。据图分析
下列叙述中正确的是 (　　)
A．该组织的细胞吸收甲、乙两种离子的方式分别是自由扩散和主动运输
B．该组织细胞运输离子甲的载体蛋白数量比运输离子乙的数量多
C．两种离子均只能从低浓度的一侧运输到高浓度的一侧
D．曲线m～n段和a～b段表明两种离子浓度的升高抑制了细胞的吸收
答案　B
解析　从图中可以看出，甲、乙曲线随时间的变化是：细胞内离子浓度超过细胞外离子浓度，因此对两者的吸收都是主动运输的方式，A项不正确；在相同的时间内，甲曲线表示的浓度高于乙曲线，说明甲离子的吸收速度快，主要原因是载体蛋白的数量相对较多，B项正确；可从图中直接得出：细胞内浓度无论大于或小于细胞外浓度，细胞均能吸收离子，C项不正确；D项中曲线m～n段和a～b段两种离子应该是处于平衡的状态，是由于载体蛋白数量有限引起的，而不是抑制了细胞的吸收，D项不正确。
[互动探究]　(1)该实例能否说明细胞膜的功能特性——选择透过性？为什么？(2)结合本题的选项来分析，如果甲的吸收方式一定是自由扩散，那么图示的甲曲线该如何表示？
提示　(1)能。从图中可看出该组织对甲、乙两种离子的吸收具有差异性。
(2)应从细胞内甲浓度曲线的起点开始上升，随时间的推移，逐渐接近或等于细胞外浓度曲线，不会超过细胞外浓度曲线。
物质进出细胞的方式及特点的判断方法
1．判断物质进出细胞的方式
(1)根据分子大小与是否需要载体蛋白、能量
(2)根据运输方向：逆浓度梯度的跨膜运输方式是主动运输。
2．不同因素对主动运输的影响不同
由于主动运输需要载体蛋白参与和消耗呼吸作用释放的能量，因此抑制某载体蛋白活性，则只会导致以该载体蛋白转运的物质运输停止，对其他物质运输不影响；但
抑制呼吸作用，所有以主动运输跨膜的物质运输都会受影响。
实验四　“体验制备细胞膜的方法”的实验分析
完善该实验的原理、步骤及现象
易错警示　与细胞膜制备有关的4个注意点
(1)人的成熟红细胞中没有细胞核和众多细胞器，可作为提取细胞膜的材料。
(2)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。
(3)操作时载物台应保持水平，否则易使蒸馏水流走。
(4)滴蒸馏水时应缓慢，边滴加边用吸水纸吸引，注意不要把细胞吸走，同时用显微镜观察红细胞的形态变化。
5．某同学欲获得纯净的细胞膜，以研究其结构及功能。请你帮助设计一个简易实验。
(1)选取人体的________作为获取纯净细胞膜的来源。
A．成熟红细胞 B．神经细胞
C．白细胞 D．口腔上皮细胞
(2)将选取的材料放入__________中，一段时间后细胞将破裂。
(3)再用____________法获得纯净的细胞膜，将膜成分分离提纯后，用____________试剂可鉴定其中的蛋白质，具体现象是__________________。
答案　(1)A　(2)蒸馏水　(3)离心　双缩脲　溶液变紫色
题组一　细胞膜的组成、结构与功能
1．判断正误
(1)变形虫和草履虫的细胞膜基本组成成分不同(2012·广东，1D) (　　)
(2)植物原生质体的融合依赖于细胞膜的流动性(2011·四川，2A) (　　)
(3)细胞膜含有糖脂和糖蛋白(2011·海南，1A) (　　)
(4)载体蛋白是镶在细胞膜内外表面的蛋白质(2009·北京，2D) (　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)√　(4)×
2．(2011·新课标全国卷，1)将人的红细胞放入4 ℃蒸馏水中，一段时间后红细胞破裂，主要原因是 (　　)
A．红细胞膜具有水溶性
B．红细胞的液泡体积增大
C．蒸馏水大量进入红细胞
D．低温时红细胞膜流动性增大
答案　C
解析　红细胞膜属于生物膜，生物膜的主要成分是蛋白质和脂质，故红细胞膜不具有水溶性，A项错误；与成熟的植物细胞不同，红细胞没有液泡，B项错误；由于外界溶液的浓度小于细胞质的浓度，红细胞在4 ℃蒸馏水中将因吸水过多而涨破，C项正确；低温时红细胞膜的流动性减小，D项错误。
3．(2010·山东卷，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、高尔基体的膜都参与蛋白质的合成与运输
答案　A
解析　生物膜的功能主要由蛋白质的种类和数量决定；生物膜的主要成分是脂质和蛋白质，脂质主要是磷脂，也含有少量胆固醇；有氧呼吸产生ATP有三个场所，分别为细胞质基质、线粒体基质和线粒体内膜，并不只在膜上进行，光合作用产生ATP是在类囊体薄膜上进行的；核糖体参与蛋白质的合成，但无膜结构。
题组二　物质跨膜运输的方式
4．(2012·浙江卷，1)人体肝细胞内CO2分压和K＋浓度高于细胞外，而O2分压和Na＋浓度低于细胞外，上述四种物质中通过主动运输进入该细胞的是 (　　)
A．CO2 B．O2 C．K＋ D．Na＋
答案　C
解析　O2和CO2是气体，可通过自由扩散方式进出细胞，属于被动运输，A、B两项错误；Na＋主要存在于细胞外，在细胞外的浓度远高于细胞内浓度，进入细胞内的运输方式是从高浓度转运至低浓度，属于不消耗细胞呼吸产生的能量的协助扩散，不属于主动运输，D项错误；K＋主要存在于细胞内，其细胞内浓度远高于细胞外浓度，进入细胞时为逆浓度梯度运输，消耗能量的同时，需要载体蛋白的协助，属于主动运输，C项正确。
5.(2010·山东卷，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
答案　C
解析　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；抑制细胞呼吸对方式b的转运速率有影响。
题组三　实验与探究
6．(2010·浙江卷，29Ⅱ)为研究兔红细胞在不同浓度NaCl溶液中的形态变化，请根据以下提供的实验材料与用具，写出实验思路，设计记录实验结果及原因分析的表格，并填入相应内容。
材料与用具：兔红细胞稀释液、质量分数为1.5%的NaCl溶液、蒸馏水、试管、显微镜等。
(要求：答题时对NaCl溶液的具体配制，待观察装片的具体制作不作要求)
(1)实验思路：
①
·
·
·
(2)设计一张表格，并将预期实验结果及原因分析填入该表中。
答案　(1)①配制质量分数由低到1.5%的NaCl溶液，分别等量加入各支试管中。
②向上述各支试管中分别加入等量的兔红细胞稀释液，放置一定时间。
③取兔红细胞稀释液和上述试管中的红细胞稀释液制作装片，用显微镜观察并比较红细胞形态的变化。
(2)不同浓度NaCl溶液对兔红细胞形态的影响
NaCl溶液的浓度 红细胞形态的变化 原因分析
低于一定浓度的NaCl溶液 体积变大甚至涨破 红细胞吸水
一定浓度的NaCl溶液 形态未变 进出红细胞的水分子数相等
高于一定浓度的NaCl溶液 皱缩，体积变小 红细胞失水
解析　(1)由题意知，要研究兔红细胞在不同浓度的NaCl溶液中的形态变化，应先配制一系列浓度梯度的NaCl溶液，再用一系列浓度梯度的NaCl溶液分别处理兔红细胞稀释液，再在显微镜下观察红细胞形态的变化及数目。
(2)表格中应有一系列浓度梯度的NaCl溶液、细胞的形态变化及数目、预期实验结果、原因分析等栏目设置，NaCl溶液浓度值可有不同，但需注意有梯度。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
细胞膜的成分、结构与功能 1、2、4、6、12
物质跨膜运输的方式 7、8、9、10、11、14
实验与探究 3、5、13、15
1．单纯的磷脂分子在水中可以形成双层脂分子的球形脂质体(如
图)，它载入药物后可以将药物送入靶细胞内部，下列关于脂质
体的叙述正确的是 (　　)
A．在a处嵌入脂溶性药物，利用它的流动性将药物送入细胞
B．在b处嵌入脂溶性药物，利用它的流动性将药物送入细胞
C．在a处嵌入水溶性药物，利用它与细胞膜融合的特点将药物送入细胞
D．在b处嵌入水溶性药物，利用它与细胞膜融合的特点将药物送入细胞
答案　C
解析　球形脂质体的双层脂分子的亲水端朝外，疏水端朝内，所以图中a处可嵌入水溶性物质，b处可嵌入脂溶性物质，利用脂质体可以和细胞膜融合的特点，将药物送入靶细胞内部。
2．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，那么下列关于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
答案　C
解析　1959年，罗伯特森根据电镜下看到的细胞膜具有清晰的暗—亮—暗三层结构，结合其他科学家的工作，提出了蛋白质—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，有的贯穿于整个磷脂双分子层。
3．科研上鉴别死细胞和活细胞常用“染色排除法”。例如：用台盼蓝染色剂染色，死的动物细胞会被染成蓝色，而活的动物细胞不着色，从而判断细胞是否死亡。这种方法所利用的是细胞膜的哪种功能 (　　)
A．保护细胞内部结构功能
B．吸收功能
C．控制物质进出功能
D．免疫功能
答案　C
解析　“染色排除法”利用了活细胞的细胞膜能够控制物质进出细胞的原理。台盼蓝染色剂是细胞不需要的物质，不能通过细胞膜进入细胞，所以活细胞不被染色，而死细胞的细胞膜不具有控制物质进出细胞的功能，所以台盼蓝染色剂能进入死细胞内，使其被染色。
4．细胞的生物膜系统在细胞的正常生命活动中起着重要作用，下列叙述中正确的是
(　　)
A．线粒体内膜蛋白质的含量较外膜高，是因为其内膜向内折叠形成了嵴
B．磷脂是生物膜的主要结构成分，由亲水性的尾部和疏水性的头部组成
C．叶绿体的类囊体薄膜堆叠使膜面积增大，有利于光能的充分利用
D．癌细胞膜上糖蛋白增多，促使细胞分散
答案　C
解析　线粒体内膜蛋白质含量较外膜高，是因为其内膜上分布着大量与有氧呼吸有关的酶；磷脂是生物膜的主要结构成分，由亲水性的头部和疏水性的尾部组成；叶绿体中利用光能的色素分布于叶绿体的类囊体薄膜上；癌细胞膜上糖蛋白减少，促使癌细胞扩散。
5.人、鼠细胞融合实验是用带有不同荧光染料的抗体标记两
种细胞的膜蛋白，一段时间后两种膜蛋白能在杂种细胞膜
上均匀分布形成嵌合体。如图是相关实验结果的记录，据
此不能得到的结论是 (　　)
A．温度增加到15 ℃以上，细胞膜流动性增强
B．该实验证明膜蛋白能够运动
C．温度对膜蛋白的运动有影响
D．图中数据说明融合时间越长形成的嵌合体越多
答案　D
解析　图中的信息是在一定的温度范围内，随温度的升高形成嵌合体的百分比增大，由此说明了在一定范围内，温度升高，细胞膜的流动性增强。图中数据与融合的时间没有任何关系。
6．下列关于细胞膜的流动性和选择透过性的叙述，不正确的是 (　　)
A．流动性的基础是组成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大多是流动的
B．选择透过性的基础是细胞膜上的载体蛋白和磷脂分子具有特异性
C．细胞的胞吞和胞吐体现了细胞膜的流动性
D．钾离子通过主动运输的形式进入细胞体现了细胞膜的选择透过性
答案　B
解析　细胞膜的选择透过性的基础是细胞膜上的载体蛋白具有特异性。磷脂分子没有特异性。
7.如图表示细胞膜对不同物质的转运过程及相关的结构。下列哪一
项叙述是正确的是 (　　)
A．a表示发生质壁分离时水分子的主要移动方向
B．b表示神经细胞在受到刺激后细胞膜对Na＋的透性变化特点
C．c过程一定消耗能量
D．浆细胞能够依靠d识别相应的抗原
答案　C
解析　分析图示，上侧(分布有糖蛋白)为膜的外侧，质壁分离时水分子由膜内到膜外；神经细胞受到刺激后细胞膜对Na＋的通透性改变，大量Na＋内流；c过程由低浓度一侧到高浓度一侧，一定是主动运输，需要消耗能量；浆细胞不能识别抗原。
8．下图表示动物肌肉细胞细胞膜转运部分物质示意图，与图中信息不相符的是(　　)
A．甲侧为细胞外，乙侧为细胞内
B．Na＋既可顺浓度梯度运输也可逆浓度梯度运输
C．图示中葡萄糖跨膜运输的直接驱动力不是ATP
D．图示中葡萄糖跨膜运输方式与细胞吸收甘油的方式相同
答案　D
解析　肌细胞不能产生葡萄糖，原因是细胞内的肌糖原不能直接转化成葡萄糖，细胞要不断消耗葡萄糖，所以甲侧为细胞外，乙侧为细胞内；钠离子进入细胞需要载体蛋白但不消耗能量，而运出细胞需要载体蛋白，消耗能量；分析图示可知，葡萄糖进入肌细胞需要载体蛋白协助，由钠离子驱动，而细胞吸收甘油的方式是自由扩散。
9．如图是物质进出细胞方式的概念图，对图示分析正确的是 (　　)
A．据图可确定①为既耗能又需载体蛋白的主动运输
B．⑤⑥两种方式的共同特点是逆浓度梯度运输物质
C．母乳中的免疫球蛋白可通过①③两种方式被吸收
D．果脯腌制时蔗糖进入细胞与③胞吞作用有关
答案　A
解析　物质跨膜运输方式为主动运输和被动运输，而K＋通过膜的方式为主动运输，因而可确定①为主动运输、②为被动运输，物质非跨膜运输包括胞吞、胞吐两种方式；被动运输是顺浓度梯度运输物质；母乳中的免疫球蛋白通过胞吞方式被吸收；细胞膜具有选择透过性，蔗糖不能进入细胞，果脯腌制过程中，细胞已死亡，细胞膜失去选择透过性，蔗糖才能进入细胞。
10．下列据图所作出的说明中，错误的是 (　　)
　
　
A．图1说明该物质跨膜运输时会出现饱和现象
B．图2说明此物质进出细胞时需要消耗能量
C．图3说明该离子跨膜运输的方式为主动运输
D．图4说明该植物吸收K＋不需要载体蛋白协助
答案　D
解析　图1所示物质的运输方式需要载体蛋白，不消耗能量，为协助扩散，协助扩散受载体蛋白数目的限制，有饱和现象；当细胞外浓度低于细胞内浓度时，随时间的推移，细胞内的浓度还在逐步增加，说明该物质可以从低浓度一侧进入高浓度一侧，所以此物质进入细胞的方式是主动运输，需要消耗能量；图3中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；O2浓度影响植物的呼吸作用，从而影响ATP的产生，从图中可以看出该物质的吸收速率受O2浓度的影响，说明吸收K＋需要耗能，O2浓度达到一定程度后，K＋吸收速率不再随着O2浓度的增加而增加，说明该过程需要载体蛋白协助。
11．用呼吸抑制酶处理红细胞，下列物质吸收量的变化曲线正确的是 (　　)
答案　B
解析　O2、H2O、甘油等通过自由扩散进入红细胞，葡萄糖通过协助扩散进入红细胞，这些过程都不需要消耗能量。氨基酸、K＋通过主动运输进入红细胞，需要消耗能量，用呼吸抑制酶处理红细胞后，红细胞产生的ATP量减少，所以氨基酸、K＋的吸收量也显著减少。
12．下列没有涉及细胞间信息交流过程的是 (　　)
A．花粉与柱头相结合
B．高等植物细胞间依靠胞间连丝相互交换某些物质
C．甲状腺细胞表面的糖蛋白结合垂体细胞分泌的促甲状腺激素
D．抗体与异物蛋白结合
答案　D
解析　A、B、C选项内容都涉及细胞之间的信息交流，而D选项中的异物蛋白是物质，其与抗体结合不涉及细胞间的信息交流。
13．对细胞膜结构和组成的研究经历了一个漫长的过程。请根据所学知识，回答下列问题：
(1)早在19世纪末期，研究人员就曾选用500多种化学物质对细胞的透性进行了上万次的研究。发现：凡是溶于脂质的物质，很容易穿过膜；反之，不易溶于脂质的物质，不容易穿过膜。这表明：细胞膜是由________构成的。
(2)将人的红细胞置于蒸馏水中，红细胞发生的形态变化是________________，这是________作用的结果。将红细胞加入蒸馏水中放置一段时间后，在该液体的____(上、中、下)层能得到破碎的磷脂双分子层。
(3)1925年，有人用丙酮从红细胞膜中提取到磷脂，并将其铺在水面上形成磷脂单分子层。测量铺展面积，约为红细胞总表面积的____倍。
(4)1933年发现：蛋白酶能够使细胞膜分解，这表明__________________________。
(5)通过其他方法，测得多种细胞膜的化学成分，如下表：
　　　物质种类膜的类别　　　 蛋白质(%) 脂质(主要是磷脂)(%) 糖类(%)
变形虫细胞膜 54 42 4
小鼠肝细胞膜 44 52 4
人红细胞膜 49 43 8
依据上表数据，分析构成不同细胞的细胞膜在化学组成上的共同点是______________________________________________________________________。
主要区别是________________________________________________________。
答案　(1)脂质　(2)(吸水)膨胀、甚至破裂　渗透　上　(3)2　(4)细胞膜上有蛋白质　(5)组成不同细胞膜的物质种类相同　组成不同细胞膜的物质含量有差别
解析　(1)根据物质的相似相溶原理可以判断出细胞膜中含有脂质。(2)根据渗透原理，可以判断出红细胞放入蒸馏水中会吸水涨破。磷脂分子质量轻，会存在于溶液的上层。(4)蛋白酶能使蛋白质水解，而实验发现蛋白酶能使细胞膜分解，表明细胞膜中含有蛋白质。(5)对于表格分析题，在找共同点时需要看各种物质是否都含有，在找不同点时要看各种物质含量的差异。
14．如图为物质出入细胞的四种方式示意图，请据图回答：
　
(1)图中A表示________方式，B表示________方式，C表示________方式，D表示________方式。
(2)K＋、O2和葡萄糖三种物质中，通过B方式进入红细胞的是________。
(3)与A方式相比，B方式的主要特点是需要借助________，该物质是在细胞内的________上合成的。
(4)胰岛B细胞分泌胰岛素是通过________方式进行的，该种运输方式也体现出细胞膜________________的特点。
(5)若在细胞中注入某种呼吸抑制剂，__________________方式将会受到较大影响。
(6)需要载体蛋白协助的方式为________________(填字母)，影响B方式运输速率的因素为__________________；与C运输方式有关的细胞器是___________________。
答案　(1)自由扩散　协助扩散　主动运输　胞吐　(2)葡萄糖　(3)载体蛋白　核糖体　(4)D(或胞吐)　具有一定的流动性　(5)C、D(或主动运输和胞吐)　(6)B、C　浓度差和载体蛋白数量　线粒体和核糖体
解析　自由扩散受膜两侧浓度差的影响，浓度差越大，物质出入细胞的速率就越快，而协助扩散和主动运输都受细胞膜上载体蛋白数量的限制，主动运输和胞吐又受能量多少的限制。
15．研究表明，主动运输根据能量的来源不同分为三种类型，其示意图如下(图中a、b、c代表物质跨膜运输方式，■、▲、○代表跨膜的离子或小分子)。请据图回答：
(1)图中细胞质基质存在于________(填“P”或“Q”)侧，判断依据是______________________________________________________________________
(2)主动运输是由__________所介导的物质____________梯度的跨膜运输方式。
(3)有人认为小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式是ATP驱动泵的主动运输或协助扩散。请你设计实验加以探究。
①实验步骤：
第一步：取甲、乙两组生理状况相同的小肠上皮细胞。
第二步：将甲、乙两组细胞置于适宜浓度的葡萄糖培养液中，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、乙两组葡萄糖的浓度相同，则___________________________________
_____________________________________________________________________。
b．__________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
答案　(1)Q　糖蛋白位于细胞膜外侧　(2)载体蛋白　逆浓度　(3)①第二步：乙组细胞用细胞呼吸抑制剂处理(或抑制乙组细胞的细胞呼吸)　第三步：在相同且适宜条件下培养一段时间后，检测培养液中的葡萄糖浓度　②a.小肠上皮细胞是以协助扩散的方式吸收葡萄糖的　b．若甲组培养液中葡萄糖的浓度小于乙组的，则小肠上皮细胞是以ATP驱动泵的主动运输方式吸收葡萄糖的
解析　(1)根据细胞膜的结构可知，糖蛋白位于细胞膜外侧，所以P侧为细胞外的环境，Q侧为细胞内的环境即细胞质基质。(2)主动运输需要能量和载体蛋白，把物质从低浓度一侧向高浓度一侧运输。(3)本实验是探究小肠上皮细胞吸收葡萄糖的方式。根据题干提示信息，自变量是细胞是否进行细胞呼吸，观察指标是培养液中葡萄糖的浓度。实验时要注意控制无关变量。
教师备课资源
1．细胞膜成分的比较
成分 在细胞膜构成中的作用 所占比例
蛋白质 蛋白质在细胞膜行使功能时起重要作用 约40%
脂质 磷脂是构成细胞膜的重要成分，在组成细胞膜的脂质中，磷脂最丰富，磷脂双分子层是构成细胞膜的基本骨架 约50%
糖类 与细胞膜上的蛋白质结合成糖蛋白，分布在细胞膜的外表面，参与细胞间的识别作用 2%～10%
2.细胞间信息交流类型分析
多细胞生物体内的各个细胞不是孤立的，它们之间必须保持功能的协调，这种协调既依赖于细胞间物质和能量的交换，也依赖于细胞间的信息交流。细胞间信息交流的方式如下表所示：
比较 通过“信息分子”完成间接交流 两细胞间直接交流 经特殊通道交流信息分子
方式 通过体液的作用来完成的间接交流 相邻细胞间直接接触，通过与细胞膜结合的信号分子影响其他细胞，即细胞??细胞 相邻细胞间形成通道使细胞相互沟通，通过携带信息的物质来交流信息，即细胞通道细胞
图解
过程或实例 内分泌细胞分泌激素进入 体液体液运输 靶细胞受体信息 靶细胞 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 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
3.细胞膜的流动性和选择透过性比较
细胞膜的流动性 细胞膜的选择透过性
原因及表现 构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子都能进行相对运动，导致细胞膜的结构具有一定的流动性。例如细胞的胞吐作用和胞吞作用及载体蛋白的运动等 是指细胞膜对进出细胞的物质具有一定的选择性，主要表现为：水分子可以自由通过，被选择吸收的离子和小分子物质也可以通过，而其他的离子、小分子和大分子则不能通过
影响因素 主要是温度 主要是载体蛋白的种类和数量
二者关系 流动性是细胞膜结构的固有属性，无论细胞是否与外界发生物质交换，流动性总是存在的；而选择透过性是对细胞膜生理特性的描述，这一特性只有在流动性基础上，通过完成物质交换才能体现出来
4.验证细胞膜的选择透过性的实验方法
(1)正常情况下紫色洋葱细胞、各色各样的花瓣显现出颜色都是因为细胞液中有某种色素分子，当原生质层失活时，色素分子就会从细胞液中出来。如：
(2)把不同植物培养在含有各种无机盐离子的培养液中，一段时间后对溶液中各种离子浓度进行测量。如：
含不同无机盐离子的溶液＋不同植物
5．影响跨膜运输的因素
(1)影响自由扩散的因素：细胞膜内外物质的浓度差。
(2)影响协助扩散的因素
①细胞膜内外物质的浓度差。
②细胞膜上载体蛋白的数量。
(3)影响主动运输的因素
①载体蛋白：是细胞膜上的一类特殊蛋白质。
a．载体蛋白具有特异性，不同物质的载体蛋白不同，不同生物细胞膜上的载体蛋白的种类和数目也不同。
b．载体蛋白具有饱和现象，当细胞膜上的载体蛋白全部参与物质的运输时，细胞吸收该载体蛋白运载的物质的速度不再随物质浓度的增大而增大。
②能量：凡能影响细胞内产生能量的因素，都能影响主动运输，如氧气浓度、温度等。
6．小分子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)是否需要载体蛋白：不需要载体蛋白就是自由扩散，需要载体蛋白则通过浓度、能量进一步作出判断。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第38讲　细胞工程
[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)。
考点一　理解植物组织培养技术
1． 判断正误
(1)理论上，每个正常活细胞都具有全能性 (　√　)
(2)植物的每个细胞在植物体内和体外都能表现出细胞的全能性 (　×　)
(3)愈伤组织是外植体脱分化和再分化后形成的 (　×　)
2． 用流程图形式写出植物组织培养的操作流程
答案　
3． 写出组织培养的条件
(1)离体、无菌。
(2)环境条件适宜：如营养物质(如水、无机盐、蔗糖、维生素等)、激素(如生长素和细胞分裂素)、适宜的温度和光照等。
易错警示　植物组织培养的6个易错点
(1)幼嫩的组织脱分化较为容易，如茎尖、根尖、形成层细胞易脱分化，而植物的茎、叶和成熟的组织则较难。
(2)对外植体要进行消毒处理，而对各种器械要彻底灭菌。
(3)植物组织培养中用到的有机碳源一般为蔗糖，用葡萄糖也可以，但后者的成本高。
(4)不同细胞的全能性不同，具体表现为：受精卵>生殖细胞>体细胞，离体细胞的全能性表达与分化程度呈负相关，但生殖细胞特殊。
(5)脱分化形成愈伤组织的过程不需要光，再分化过程需要光，因为愈伤组织利用有机营养成分，而试管苗需要进行光合作用以自养。
(6)植物组织培养中不同培养阶段培养基含有的激素不同，因为培养的目的不同(生根或生芽)。
1． 下列关于植物组织培养的叙述中，错误的是 (　　)
A．培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
B．培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化
C．离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织
D．同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织基因组成相同
答案　D
解析　错答本题的原因是忽视了采用绿色开花植物的生殖器官如花药进行培养获得的愈伤组织的基因组成和正常体细胞的不同，利用花药细胞培养得到的是单倍体植株，利用一般体细胞培养获得的是二倍体植株，两者的基因组成不同。
2． 下图表示胡萝卜的韧皮部细胞通过无菌操作接入试管后，在一定的条件下，形成试管苗的培育过程，请据图回答下列问题：
(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括________和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和________两类植物激素。
(2)此过程依据的原理是__________________。A和B阶段主要进行的分裂方式是__________________，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞________等。
(3)此过程需要无菌操作，主要是指对________进行灭菌消毒。B阶段需要光照，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶的叶肉细胞具有叶绿素，这是基因__________________的结果。
答案　(1)无机物　生长素
(2)植物细胞的全能性　有丝分裂　分化
(3)培养基　芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件
(4)选择性表达
解析　植物组织培养是用离体的植物组织、器官或细胞接种到经消毒灭菌的培养基中，培养基含有供组织细胞生长发育所需要的无机物和小分子有机物，还有供调节细胞分化和再分化的细胞分裂素和生长素。由外植体发育成试管苗，脱分化阶段细胞进行有丝分裂，再分化阶段愈伤组织经细胞有丝分裂和分化形成试管苗，此阶段需要光照，原因是叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。
1． 脱分化和再分化的比较
比较内容 脱分化 再分化
过程 外植体→愈伤组织 愈伤组织→幼苗
形成体特点 排列疏松、高度液泡化的薄壁细胞 有根、芽
需要条件 a.离体b.适宜的营养c.生长素/细胞分裂素的比例适中d.不需光 a.离体b.适宜的营养c.生长素/细胞分裂素的比例高或低诱导生根或生芽d.光照
2． 植物激素在组织培养中的作用
在配制好的MS培养基中，常常需要添加植物激素。其中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。植物激素的浓度、使用的先后顺序以及用量的比例等，都会影响实验结果。
(1)按照不同的顺序使用这两类激素，会得到不同的实验结果。
使用顺序 实验结果
先使用生长素，后使用细胞分裂素 有利于细胞分裂，但细胞不分化
先使用细胞分裂素，后使用生长素 细胞既分裂也分化
同时使用 分化频率提高
(2)当同时使用这两类激素时，两者用量的比例影响植物细胞的发育方向。
生长素与细胞分裂素的用量比值 植物细胞的发育方向
比值高 有利于根的分化、抑制芽的形成
比值低 有利于芽的分化、抑制根的形成
比值适中 促进愈伤组织的形成
考点二　植物细胞工程及其应用
1． 观察植物体细胞杂交技术图示，完善相关问题
(1)过程①为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，常用方法是酶解法，所用到的酶是纤维素酶和果胶酶。
(2)过程②是原生质体的融合，人工诱导的物理法包括离心、振动、电激等；化学法一般用聚乙二醇(PEG)作诱导剂。
(3)过程③是原生质体融合后再生出细胞壁，这是原生质体融合成功的标志。
(4)植物体细胞杂交的意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
2． 说出植物细胞工程的实际应用
(1)植物繁殖的新途径
①微型繁殖：用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
特点
②作物脱毒：选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养，获得脱毒苗的技术。
③人工种子：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
(2)作物新品种的培育：单倍体育种和突变体的利用
突变体Aa中A为突变新基因，并控制着优良性状，利用单倍体育种，方法步骤如下：
优点：稳定遗传，缩短育种年限。
(3)细胞产物的工厂化生产：细胞产物有蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料、生物碱等。
易错警示　植物细胞工程的3个易错点
(1)对植物体细胞杂交和有性杂交辨析不清
①植物体细胞杂交：若两个不同品种的植物细胞A、B进行融合，A含有2X条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，B含有2Y条染色体，2个染色体组，其基因型为ccDd，则新植株应为四倍体，其体细胞中染色体数为2X＋2Y，基因型为AabbccDd。从中不难看出，体细胞杂交即两个细胞融合成一个细胞，不管是染色体数、基因型还是染色体组都采用直接相加的方法。②植物有性杂交的结果：子代细胞中染色体数、基因型分别为“X＋Y”、“AbcD”或“abcD”或“Abcd”或“abcd”，即先减半再相加。③有性生殖过程中符合孟德尔遗传规律，而植物体细胞杂交不符合孟德尔遗传规律。(2)利用植物组织培养生产细胞产物时，有时只需将外植体培养到愈伤组织，从愈伤组织中获取产物。(3)人工种子发育初期需要的营养物质由人工胚乳提供。
3． 以下为植物体细胞杂交技术流程图，其中甲和乙分别表示两种二倍体植物细胞，所含有的染色体组分别是AA和BB。据图分析不正确的是 (　　)
A．图中①过程发生的化学变化是纤维素和果胶水解
B．经过②和③过程形成的c细胞只有AABB这一种类型
C．过程②一般使用聚乙二醇作为诱导剂
D．过程④和⑤分别是脱分化和再分化
答案　B
解析　将若干a和b等量混合后转移到培养基上培养，经过细胞融合，c的细胞类型包括没有融合的细胞、相同细胞的融合和不同细胞的融合，即AA、BB、AAAA、BBBB、AABB。
4． 如图是利用基因型为AaBb的某二倍体植物作为实验材料所做的一些实验示意图，请分析回答：
(1)途径1、2、3中①②过程所采用的生物技术是__________。
(2)由途径1形成的植株B的基因型有____________，植株B成熟时不可育的原因是________________________________________________________________________。
使植株B可育的方法是___________________________________________________。
(3)从植株A到植株C的培育过程，需要发挥调控作用的植物激素至少有____________和____________。
(4)一般情况下，相同发育程度的植株C与植株D的性状____________(“相同”“不相同”或“不一定相同”)。
(5)在相同条件和相同发育程度的情况下，植株D的表现型与植株A相同的可能性为____________。
答案　(1)植物组织培养　(2)AB、Ab、aB、ab　减数分裂时染色体联会紊乱，不能形成正常的生殖细胞　幼苗期用秋水仙素处理，使染色体数目加倍　(3)细胞分裂素　生长素　(4)相同　(5)100%
解析　(1)实验中选用花药或植物体细胞离体培养后获得新植株，该项技术称为植物组织培养。(2)植株A的基因型为AaBb，经减数分裂形成的花粉粒有AB、Ab、aB、ab四种，花粉粒经植物组织培养形成的植株B也有AB、Ab、aB、ab四种基因型，均为单倍体植株，由于不能形成正常的生殖细胞而不可育，若使植株B可育常采取用秋水仙素处理使染色体数目加倍的方法。(3)植物组织培养中生长素和细胞分裂素是启动细胞分裂、脱分化和再分化的关键性激素。(4)植株C、D具有相同的基因组成，相同条件和相同发育程度的情况下，它们的性状表现相同。(5)植株D由植株A的花药壁(属于体细胞)经组织培养发育而成，属于无性生殖，不发生基因重组，故二者表现型应完全相同。
1． 植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
名称 植物组织培养 植物体细胞杂交
原理 细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性
过程
选材 选取根尖、茎尖、形成层部位最容易诱导脱分化 不同植物细胞融合后形成的杂种细胞
技术
操作 脱分化、再分化等 除脱分化、再分化外，还要用酶解法去除细胞壁，用一定的方法诱导细胞融合
关系 植物组织培养是植物体细胞杂交的基础，植物体细胞杂交所用的技术更复杂
2． 单倍体育种和突变体利用的比较
项　目 原　理 优　点 成　果
单倍体育种 染色体变异 明显缩短育种年限 单育1号烟草品种，中花8号、11号水稻和京花1号小麦品种等
突变体利用 基因突变 产生新基因，大幅度改良某些性状 抗花叶病毒的甘蔗、抗盐碱的野生烟草等
考点三　聚焦动物细胞培养
1． 用流程图形式写出动物细胞培养的操作流程
答案
或
2． 说出动物细胞培养的条件
(1)无菌、无毒：对培养液和所用培养用具无菌处理，添加抗生素，定期更换培养液以清除代谢产物。
(2)营养：除正常的有机和无机营养外，加入血清、血浆。
(3)适宜的温度和pH：温度为36.5±0.5_℃(哺乳动物)，pH为7.2～7.4。
(4)气体环境：含95%的空气加5%CO2的混合气体。
3． 动物细胞核移植是将动物的一个细胞的细胞核移入一个已经去掉细胞核的卵母细胞中， 使其重组并发育成一个新的胚胎，这个新的胚胎最终发育为动物个体。
易错警示　动植物细胞培养及动物体细胞核移植的易错点
(1)植物组织培养和动物细胞培养都存在细胞的培养过程，但植物细胞可以先分裂再分化，而动物细胞不分化只分裂。
(2)区分原代培养和传代培养的关键是是否分瓶培养。贴壁生长到一定程度需要用胰蛋白酶处理，然后再分瓶培养，原代培养结束，开始了传代培养。
(3)经植物组织培养成的植株与提供外植体的植株完全相同，而动物细胞核移植形成的个体与供体大部分性状相同，也有部分性状与受体相同。
(4)核移植过程中供体理论上是提供细胞核，但操作过程中可以把整个体细胞注入去核的卵母细胞中去，原因是体细胞体积相对较小，取核难度较大，另外细胞膜对核融合的障碍性较小。
5． 关于动物细胞培养，下列叙述错误的是 (　　)
A．用于培养的细胞大都取自胚胎或幼龄动物的器官或组织
B．将所取的组织先用胰蛋白酶等进行处理使其分散成单个细胞
C．在培养瓶中要定期用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离，制成悬浮液
D．动物细胞培养只能传至50代左右，所培育的细胞会衰老死亡
答案　D
解析　进行动物细胞培养时，选取胚胎或幼龄动物的器官或组织是因为它们的分裂能力较强。动物组织细胞间含有一定量的弹性纤维等蛋白质，易被胰蛋白酶催化分解，从而使细胞分散开来。当贴壁生长的细胞分裂生长到表面相互接触时就会停止分裂增殖，需定期用胰蛋白酶处理使细胞从瓶壁上脱离下来，制成细胞悬浮液。动物细胞培养传至50代左右，部分细胞的遗传物质可能会发生改变，并且带有癌变的特点，能在培养条件下无限制地分裂下去。
6． 科学家通过转基因技术获得了含有人生长激素基因的奶牛，如果要加速转基因奶牛的繁育，可以对此转基因奶牛进行克隆(如下图所示)，请结合图示回答下列问题：
(1)在进行细胞培养时，要对取自转基因奶牛的组织细胞进行分散处理，形成单个细胞，这个过程中需要利用____________酶处理。
(2)用于核移植的供体细胞，一般都选用传代10代以内的细胞，原因是________________
________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)在进行原代培养时，细胞增殖的方式是______________，此外，细胞增殖还表现出__________________________和接触抑制等特点。
(4)将进行培养的供体细胞注入去核的卵母细胞中，去除卵母细胞细胞核的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)将重组细胞在培养液中培养成的重组胚胎移入受体母牛后，该母牛就会生出与供体奶牛遗传物质相同的犊牛，但也不是100%的复制，原因最可能是____________________
____________________________________________________________________________________________________________________________。
(6)上述动物细胞工程中涉及的技术有__________________________________________
______________________________________________________________________________________________________。
转基因奶牛的克隆成功，说明了动物____________________________________________
____________________________具有全能性。
答案　(1)胰蛋白
(2)该种细胞代谢旺盛、分裂能力强，且遗传物质没有发生改变
(3)有丝分裂　贴壁生长
(4)使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞
(5)①生物的性状受细胞核基因和细胞质基因共同控制；②生物的性状还受环境因素的影响
(6)核移植、细胞培养、胚胎移植技术　体细胞的细胞核
解析　(1)实践中常用胰蛋白酶处理动物组织细胞使其分离开来。(2)传代10代以内的细胞代谢旺盛、分裂能力强，遗传物质没有发生改变，适于作核移植的供体细胞。(3)在进行原代培养时，细胞以有丝分裂的方式进行增殖，同时表现出贴壁生长和接触抑制的现象。(4)去除卵母细胞细胞核的目的是使克隆出的动物个体的遗传物质几乎全部来自供体细胞。(5)生物的性状是细胞核基因和细胞质基因共同作用的结果，同时，生物的性状还受环境的影响，因此，克隆动物不可能是供体奶牛100%的复制品。(6)该克隆动物的培育过程中涉及核移植、细胞培养和胚胎移植等技术，说明了高度分化的动物体细胞的细胞核具有全能性。
植物组织培养、动物细胞培养和核移植的比较
植物组织培养 动物细胞培养 核移植
原理 植物细胞全能性 细胞增殖 动物细胞核的全能性
过程
结果 与外植体完全相同的个体 相同分化程度的细胞群 与供体基本相同的个体
关键环节 细胞的脱分化、再分化、分化 细胞分化、细胞癌变 核融合、细胞分化
应用 ②培育新品种③生产细胞产品 ①生产生物制品②基因工程③检测有毒物质 ①加速良种繁育②保护濒危物种③生产医用蛋白④提供克隆器官、组织等
考点四　聚焦动物细胞融合和单克隆抗体
1． 完善动物细胞融合的相关问题
(1)概念：指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程。
(2)融合方法：聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等。
(3)意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能，也为制造单克隆抗体开辟了新途径。
2． 用流程图形式写出单克隆抗体的制备过程
答案　
易错警示　(1)植物体细胞杂交与动物细胞融合需注意的问题：①植物体细胞杂交与动物细胞融合中酶的作用对象不同，纤维素酶和果胶酶作用于细胞壁，而胰蛋白酶等作用于细胞间质。②植物杂交细胞在激素诱导下能表达出全能性，但动物杂交细胞的全能性不能表达。(2)单克隆抗体制备过程中需注意的几个问题：①灭活是指用物理或化学手段使病毒或细菌失去感染能力，但是并不破坏这些病原体的抗原结构。②除了受到注射的抗原的刺激，小鼠在生活过程中还可能受到其他抗原的刺激，因此从小鼠体内取出的多个B淋巴细胞可能产生多种不同抗体，所以进行第二次筛选是非常必要的。③单克隆抗体制备过程中，进行了多次动物细胞培养的操作，说明动物细胞培养是动物细胞工程的基础。
7． 与植物体细胞杂交相比，动物细胞融合的原理及其特有的诱导因子分别是 (　　)
A．细胞膜的流动性、离心
B．细胞膜的流动性、灭活的病毒
C．细胞的全能性、电激
D．细胞的全能性、灭活的病毒
答案　B
解析　植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性、细胞的全能性，动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性；动物细胞融合的常用诱导因子有聚乙二醇、灭活的病毒、电激等，其中灭活的病毒是其特有的诱导因子。
8． 如图表示单克隆抗体的制备过程，据图回答下列问题：
(1)制备单克隆抗体的步骤：
a．将________注入小鼠体内，从小鼠脾脏中获得B淋巴细胞，若要生产预防SARS的疫苗，则应用____________感染小鼠。
b．通过图中②过程获得的细胞为____________，它除了具有无限增殖的特点外，还有哪些特征？______________________________________________________________。
c．将诱导融合后的细胞，放在________培养基的多孔培养板上培养、筛选，筛选得到的细胞中的染色体数正好是小鼠体细胞中的二倍吗？________，原因是________________________________________________________________________。
(2)单克隆抗体与一般的血清抗体相比，优点是__________________________；将该抗体制成生物导弹，则生物导弹的组成是____________________；为了便于了解生物导弹的作用部位，常要对生物导弹中的成分进行__________________________________。
(3)单克隆抗体的制备过程中需要两次筛选，请写出图中的编号和筛选目的。第一次筛选：[　]________________________________________________________________；
第二次筛选：[　]_______________________________________________________。
答案　(1) a．抗原　SARS病毒　b．骨髓瘤细胞　形态结构发生显著变化、细胞膜上糖蛋白等物质减少　c．选择　是　B淋巴细胞和骨髓瘤细胞都来自同一种小鼠　(2)灵敏度高、特异性强(纯度高)　单克隆抗体＋药物　同位素标记　(3)④　筛选出杂交瘤细胞　⑥　筛选出能产生特定抗体并能大量增殖的细胞群
解析　(1)在制备单克隆抗体时，要先用抗原对小鼠进行免疫，再从小鼠体内获得相应的B淋巴细胞。如果要生产预防SARS的疫苗，则应用SARS病毒感染小鼠。图中②过程培养的是小鼠骨髓瘤细胞，其具有无限增殖等癌细胞的特征。小鼠的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合后，经筛选出的杂交瘤细胞中的染色体数是小鼠体细胞中的二倍。(2)单克隆抗体的优点有灵敏度高、特异性强等。生物导弹注入体内后，借助于单克隆抗体的导向作用，可将药物定向带到癌细胞的所在位置，在原位置杀死癌细胞，因此，生物导弹由单克隆抗体和药物组成；若要了解生物导弹的作用部位，可用同位素对其进行标记。(3)单克隆抗体制备过程中需进行两次筛选。第一次是诱导细胞融合后，从中筛选出杂交瘤细胞；第二次是用选择培养基，筛选出能产生特定抗体，并能大量增殖的细胞群。
1． 植物体细胞杂交与动物细胞融合的比较
植物体细胞杂交 动物细胞融合
原理 细胞膜的流动性、细胞的全能性 细胞膜的流动性
过程
相关酶 纤维素酶和果胶酶 胰蛋白酶或胶原蛋白酶
融合方法 物理法：离心、电激、振动；化学法：聚乙二醇等试剂诱导 除物理法和化学法外，还可以用灭活的病毒诱导
结果 杂种植株 杂交细胞
意义 克服了远缘杂交的不亲和性，获得杂种植株 突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能
2． 单克隆抗体制备过程中的两次筛选
第一次筛选：利用特定选择培养基筛选，获得杂交瘤细胞，即AB型细胞(A为浆细胞，B为骨髓瘤细胞)，不需要A、B、AA、BB型细胞。
第二次筛选：利用多孔板法和抗原—抗体杂交法筛选，获得产生特定抗体的杂交瘤细胞。
1． (2011·上海卷，22)下列关于植物组织培养的表述，错误的是 (　　)
A．外植体可以来自于植物的任何细胞
B．培养应在无菌条件下进行
C．以花粉作为外植体可得到单倍体植株
D．不同阶段的培养基中细胞分裂素和生长素的比例不同
答案　A
2． (2010·浙江卷，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
答案　D
解析　保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上只能形成单层细胞；克隆培养法在培养细胞时由于所有子代细胞来自于一个亲代细胞，所以基因型一般都相同；二倍体细胞的传代培养一般传至10代后就不易传下去了；恶性细胞系的细胞具有不死性，可以进行传代培养。
3． (2011·天津卷，8)絮凝性细菌分泌的具有絮凝活性的高分子化合物，能与石油污水中的悬浮颗粒和有机物等形成絮状沉淀，起到净化污水的作用。为进一步提高对石油污水的净化效果，将絮凝性细菌和石油降解菌融合，构建目的菌株。其流程图如下。
据图回答：
(1)溶菌酶的作用是_______________________________________________________。
(2)PEG的作用是________________________________________________________。
(3)经处理后，在再生培养基上，未融合的A、B难以生长。图中AB融合菌能生长和繁殖的原因是_____________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)目的菌株的筛选：筛选既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有________的培养基上生长的AB融合菌，选择效果最好的作为目的菌株。
(5)为探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，将目的菌株进行发酵培养，定时取发酵液，加入石油污水中；同时设置________________________为对照组。经搅拌、静置各3分钟后，分别测定上层水样的石油浓度和COD值(COD值越高表示有机物污染程度越高)，计算石油去除率和COD去除率，结果如图。
(6)目的菌的种群增长曲线呈________型。在40～44小时，发酵液对石油污水的净化效果最好，其原因是__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)分解细胞壁　(2)诱导原生质体融合
(3)两亲本失活部位不同，融合后活性部位互补
(4)石油　(5)不加发酵液的石油污水
(6)S　此期间，目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物的含量高
解析　(1)细胞融合是两个细胞原生质体的融合，细菌细胞膜外具有细胞壁，需要用溶菌酶除去细胞壁后才能进行融合。
(2)PEG为聚乙二醇，其作用是诱导原生质体融合。
(3)未融合的A、B失活部位不同，即活性部位不同，不能在培养基上生存，而融合后细菌的活性部位可互补，因而能够存活。
(4)由题意可知，目的菌株是将絮凝性细菌和石油降解菌融合后建立的，因此该菌株既能分泌具有絮凝活性的化合物，又能在含有石油的培养基上生存。
(5)该实验的目的是探究目的菌株不同发酵时间发酵液的絮凝效果，故需要设置不加发酵液的石油污水作为对照，从而确定目的菌株的絮凝效果。(6)非理想条件下种群数量增长曲线大多数呈“S”型。由图可知，COD去除率及石油去除率随目的菌相对数量的增加而增加，而去污效果取决于絮凝活性物质，故可判定40～44小时，发酵液净化效果最好的原因是目的菌及其产生的絮凝活性高分子化合物的含量高。
4． (2010·福建卷，32)红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的一种糖蛋白，可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限，目前临床上使用的红细胞生成素主要来自于基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(rhEPO)，其简要生产流程如图。
请回答：
(1)图中①所指的是________技术。
(2)图中②所指的物质是________，③所指的物质是________。
(3)培养重组CHO细胞时，为便于清除代谢产物，防止细胞产物积累对细胞自身造成危害，应定期更换________。
(4)检测rhEPO的体外活性需用抗rhEPO的单克隆抗体。分泌该单克隆抗体的________细胞，可由rhEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成。
答案　(1)PCR　(2)mRNA　rhEPO　(3)培养液　(4)杂交瘤
解析　基因工程中获得大量目的基因的技术为PCR技术。cDNA是以mRNA为模板通过反转录获得的。本基因工程目的基因的表达产物为红细胞生成素，即EPO。由于天然EPO来源极为有限，一般情况下，基因工程产生的是重组人红细胞生成素(rhEPO)。培养重组CHO细胞时，为了提供适宜的培养条件，需要不断更换培养液，以防止有害代谢产物的积累对细胞自身造成的危害。单克隆抗体是通过培养杂交瘤细胞获得的。
1． 下列有关高等植物原生质体制备和培养的叙述，正确的是 (　　)
A．纤维素酶和果胶酶混合液可用于制备悬浮培养细胞的原生质体
B．原生质体由细胞膜、液泡膜及两膜之间的细胞质组成
C．从不同植物组织分离得到的原生质体大小、形状相同
D．原生质体经植物组织培养不能得到再生植株
答案　A
解析　制备高等植物原生质体时要去除细胞壁，可使用纤维素酶和果胶酶混合液；成熟植物细胞的细胞膜、液胞膜及两膜之间的细胞质合称为原生质层；从不同植物组织分离得到的原生质体的大小、形状通常不同；原生质体经培养可再生出细胞壁，进一步培养可得到再生植株。
2． 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
答案　D
解析　愈伤组织细胞是一团排列疏松而无规则、高度液泡化的呈无定形状态的、具分生能力的薄壁细胞，不具有特定的结构和功能。二倍体植株的花粉中只含一个染色体组，培养得到的个体为单倍体，高度不育，幼苗用秋水仙素处理后得到的植株才能稳定遗传。人工种子中包裹的不能是愈伤组织。用特定的选择培养基可筛选出所需要的突变体类型。
3． 某实验室做了如图所示的实验研究，下列与实验相关的叙述正确的是 (　　)
A．过程①导入的诱导基因使成纤维母细胞发生基因突变
B．过程②属于动物细胞培养过程中的原代培养
C．丙细胞既能持续分裂，又能分泌单一的抗体
D．过程③④所用的培养基中都含有聚乙二醇
答案　C
解析　过程①是将高度分化的成纤维母细胞诱导形成干细胞，属于基因重组；过程②的实质是基因的选择性表达，属于细胞分化；丙细胞是由B淋巴细胞和骨髓瘤细胞融合后形成的，它同时具备了B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的特点：既能无限增殖，又能分泌特异性抗体；过程③是动物细胞融合，可使用聚乙二醇作为诱导剂，过程④是动物细胞培养产生单克隆抗体，不需要聚乙二醇。
4． 将胚状体包埋在一个能提供营养的胶质中，便成了所谓的人工种子。其培育过程如图所示，请回答：
(1)人工种子依据的原理是____________，是经过____________________技术培育而成的。
(2)包埋胚状体的胶质可以看作种子的哪部分结构？_____________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果外植体为植物的茎尖，通过①的处理使细胞彼此分离，可加入________。
A．蛋白酶 B．淀粉酶
C．纤维素酶和果胶酶 D．胰蛋白酶
(4)②表示脱分化过程，其实质是__________________；③表示再分化过程，其实质是__________________。
(5)从上面所述胚状体的类型分析，人工种子萌发长成的植株是否都可育？________________________________________________________________________。
答案　(1)细胞的全能性　植物组织培养　(2)种皮及提供营养的胚乳或子叶　(3)C　(4)使细胞恢复分裂能力　基因的选择性表达　(5)若是由花粉(或三倍体植物的营养器官)发育而来的则不可育，若是由茎尖、根尖等营养器官发育而来的则可育
解析　(1)人工种子能发育成完整的植株，说明其细胞内含有个体发育的全部遗传信息，因此依据的原理是细胞的全能性，其基因的表达需经过植物组织培养才能得以实现。(2)包埋胚状体的胶质有保护胚状体的作用，同时又可以为胚状体提供营养物质，所以可以看作种皮及胚乳或子叶。(3)使植物细胞彼此分离可以使用纤维素酶和果胶酶，因为植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶。(4)脱分化实质上是使细胞恢复分裂能力，而再分化就是分化，其实质是基因的选择性表达。(5)人工种子的胚状体可来自茎尖、芽尖、子房、花粉等，如果来自花粉，得到的个体是单倍体，单倍体一般高度不育。
5． 科学家用植物体细胞杂交方法，将番茄的原生质体和马铃薯的原生质体融合，成功地培育出了“番茄—马铃薯”杂种植株(如图所示)，其中①～⑤表示过程，英文字母表示细胞、组织或植株。据图回答下列问题：
(1)在实现过程②的技术之前使用______________________酶处理细胞以除去细胞壁。
(2)在将杂种细胞培育成为杂种植株的过程中，依据的原理是____________，其中过程④相当于____________过程，过程⑤涉及的分裂方式为____________。
(3)若番茄细胞含m条染色体，马铃薯细胞含n条染色体，则“番茄—马铃薯”细胞含________条染色体；若杂种细胞培育成的“番茄—马铃薯”植株为四倍体，则此杂种植株的花粉经离体培养得到的植株属于____________倍体植株。
答案　(1)纤维素酶和果胶　(2)细胞的全能性　脱分化　有丝分裂　(3)m＋n　单
解析　(1)植物体细胞杂交过程中应该用纤维素酶和果胶酶去除细胞壁。(2)杂种细胞培育成为杂种植株依据的原理是细胞的全能性，杂种细胞的组织培养过程要经过脱分化和再分化过程，在植物组织培养过程中只涉及有丝分裂。(3)若番茄细胞内有m条染色体，马铃薯细胞内有n条染色体，则产生的“番茄—马铃薯”细胞所含的染色体为m＋n条，属于异源四倍体。该杂种植株的花粉经离体培养得到的植株无论含几个染色体组，均为单倍体。
6． 回答下列有关动物细胞培养的问题：
(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面____________时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的____________。此时，瓶壁上形成的细胞是__________层。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，可用的酶是____________。
(2)随着细胞传代次数的增多，大部分细胞分裂停止，进而出现____________现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成____________细胞，该种细胞的黏着性____________，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量____________。
(3)现用某种大分子染料对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不被染色，原因是___________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)检查某种毒物是否能改变细胞染色体的数目，最好选用分裂____________期的细胞在显微镜下进行观察。
(5)在细胞培养过程中，通常在____________条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中____________的活性降低，细胞____________速率降低。
答案　(1)相互接触　接触抑制　单(或一)　胰蛋白酶　(2)衰老甚至死亡　不死性　降低　减少　(3)活细胞的细胞膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内(或死细胞的细胞膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色)　(4)中　(5)冷冻(或超低温、液氮)　酶　新陈代谢
解析　(1)理解接触抑制现象。胰蛋白酶能切断细胞间蛋白质的联系使细胞分散开来。(2)这种不死性细胞即癌细胞，一般发生在50代以后。(3)细胞膜具有控制物质进出的作用，细胞死亡后，细胞膜将失去这种作用。(4)分裂中期细胞的染色体形态固定、数目清晰，最适合统计观察。(5)低温只是暂时降低酶的活性，当温度恢复至适宜时，酶的活性还能恢复。
7． 人绒毛膜促性腺激素(HCG)是女性怀孕后胎盘滋养层细胞分泌的一种糖蛋白，制备的抗HCG单克隆抗体可用于早孕的诊断。如图是抗HCG单克隆抗体制备流程示意图，请分析回答下列问题。
(1)制备单克隆抗体过程中要用到____________和____________技术。
(2)制备单克隆抗体过程中，给小鼠注射的HCG相当于____________，使小鼠产生能分泌相应____________的淋巴细胞，此过程属于特异性免疫中的____________免疫。
(3)在细胞内DNA合成一般有两条途径。主要途径是在细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA，而氨基喋呤可以阻断此途径。另一辅助途径是在次黄嘌呤和胸腺嘧啶核苷存在的情况下，经酶催化合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。
①利用两条DNA合成途径的不同特点配制的HAT培养基含有多种成分，其中添加的____________成分具有筛选杂交瘤细胞的作用。
②最终筛选获得的杂交瘤细胞的特点是_____________________________________。
(4)此过程生产的单克隆抗体可以与__________________________________特异性结合，从而诊断早孕。
答案　(1)动物细胞培养　动物细胞融合　(2)抗原　抗体　体液　(3)①氨基喋呤　②能无限增殖并分泌特异性抗体
(4)人绒毛膜促性腺激素(或HCG)
解析　制备单克隆抗体要用到动物细胞培养和动物细胞融合技术。给小鼠注射的HCG相当于抗原，小鼠进行体液免疫，可产生能分泌相应抗体的B淋巴细胞。在培养基中加入氨基喋呤，可阻断细胞内由糖和氨基酸合成核苷酸，进而合成DNA的过程，从而抑制DNA通过此途径进行复制，因此用此种培养基进行筛选时，培养基中的骨髓瘤细胞的DNA复制过程被阻断，骨髓瘤细胞不能生长，而受抗原刺激后的B淋巴细胞也不能增殖，则筛选出来的就都是杂交瘤细胞。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第16讲　孟德尔的豌豆杂交实验(二)
[考纲要求]　1.基因的自由组合定律(Ⅱ)。2.孟德尔遗传实验的科学方法(Ⅱ)。
一、两对相对性状的杂交实验——提出问题
其过程为：
P　　　　　　　　黄圆×绿皱
　　　　　　　　 ↓
F1 　 黄圆
　　　　　　　　 ↓
F2　　　9黄圆∶3黄皱∶3绿圆∶1绿皱
[解惑]　在两对相对性状杂交的F2中并未出现新性状，而是出现了新的性状组合。
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(判一判)
(1)F1产生配子时，等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因可以自由组合，产生数量相等的4种配子 (　√　)
(2)受精时，雌雄配子的结合方式有16种 (　√　)
(3)F2的基因型有9种，比例为4∶2∶2∶2∶2∶1∶1∶1∶1 (　√　)
2．遗传图解
3．验证(测交的遗传图解)
[解惑]　测交后代的性状及比例取决于杂种子一代产生的配子及比例。
三、自由组合定律的实质、时间、范围——得出结论
1．实质：非同源染色体上的非等位基因自由组合。(如图)
2．时间：减数第一次分裂后期。
3．范围：有性生殖的生物，真核细胞的核内染色体上的基因。无性生殖和细胞质基因遗传时不遵循。
[解惑]　基因自由组合定律中基因行为特点：(1)同时性：同源染色体上等位基因的分离与非同源染色体上非等位基因的自由组合同时进行。(2)独立性：同源染色体上等位基因的分离与非同源染色体上非等位基因的自由组合互不干扰，各自独立地分配到配子中去。(3)普遍性：自由组合定律广泛存在于生物界，并发生在有性生殖过程中。
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，从一对到多对；③对实验结果进行统计学的分析；④运用假说—演绎法(包括“提出问题→提出假说→演绎推理→实验验证→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，丹麦生物学家约翰逊把“遗传因子”叫做基因。
(2)因为孟德尔的杰出贡献，他被公认为“遗传学之父”。
考点一　基因自由组合定律的实质及验证
1． 观察下面的图示，回答问题
(1)能发生自由组合的图示为A，原因是非等位基因位于非同源染色体上。
(2)不能发生自由组合的图示为B，原因是非等位基因位于同源染色体上。
2． 自由组合定律的细胞学基础：同源染色体彼此分离的同时，非同源染色体自由组合。
3． 假如F1的基因型如图A所示，总结相关种类和比例
(1)F1(AaBb)产生的配子种类及比例：4种，AB∶Ab∶aB∶ab＝1∶1∶1∶1。
(2)F2的基因型9种。
(3)F2的表现型种类和比例：4种，双显∶一显一隐∶一隐一显∶双隐＝9∶3∶3∶1。
(4)F1的测交后代基因型种类和比例：4种，1∶1∶1∶1。
(5)F1的测交后代表现型种类和比例：4种，1∶1∶1∶1。
易错警示　自由组合定律的2个应用分析
(1)F2的4种表现型中，把握住相关基因组合A__B__∶A__bb∶aaB__∶aabb＝9∶3∶3∶1。
(2)含两对相对性状的纯合亲本杂交，F2中重组性状所占比例并不都是(3＋3)/16。
①当亲本基因型为AABB和aabb时，F2中重组性状所占比例是(3＋3)/16。
②当亲本基因型为AAbb和aaBB时，F2中重组性状所占比例是1/16＋9/16＝10/16。
不要机械地认为只有一种亲本组合方式，重组性状只能是(3＋3)/16。
1． 现有①～④四个果蝇品系(都是纯种)，其中品系①的性状均为显性，品系②～④均只有一种性状是隐性，其他性状均为显性。这四个品系的隐性性状及控制该隐性性状的基因所在的染色体如下表所示：
品系 ① ② ③ ④
隐性性状 均为显性 残翅 黑身 紫红眼
相应染色体 Ⅱ、Ⅲ Ⅱ Ⅱ Ⅲ
若需验证基因的自由组合定律，可选择下列哪种交配类型 (　　)
A．②×④ B．①×②
C．②×③ D．①×④
答案　A
解析　只有位于非同源染色体上的非等位基因的遗传才符合基因的自由组合定律，A正确。
2． 某种昆虫长翅(A)对残翅(a)为显性，直翅(B)对弯翅(b)为显性，有刺刚
毛(D)对无刺刚毛(d)为显性，控制这3对性状的基因均位于常染色体
上。现有这种昆虫一个体基因型如图所示，请回答下列问题：
长翅与残翅、直翅与弯翅两对相对性状的遗传是否遵循基因自由 组合定律，并说明理由。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)该昆虫一个初级精母细胞所产生的精细胞的基因型为____________________。
(3)该昆虫细胞有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因有____________________。
(4)该昆虫细胞分裂中复制形成的两个D基因发生分离的时期有________________________________________________________________________。
(5)为验证基因自由组合定律，可用来与该昆虫进行交配的异性个体的基因型分别是 ________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)不遵循，控制这两对相对性状的基因位于一对同源染色体上
(2)AbD、abd或Abd、abD　(3)A、a、b、b、D、d
(4)有丝分裂后期和减数第二次分裂后期
(5)aabbdd、aaBBdd、AabbDd、AaBBDd
解析　控制长翅与残翅、直翅与弯翅这两对相对性状的基因位于一对同源染色体上，所以这两对相对性状的遗传不符合基因的自由组合定律。从题图中可知，A和b连锁，a和b连锁，D和d在另一对同源染色体上，该昆虫的一个初级精母细胞产生的四个精细胞，两两相同，其基因型为AbD、abd或Abd、abD。该细胞在有丝分裂的间期进行染色体复制(基因也复制)，在后期两套基因随着姐妹染色单体的分开移向细胞两极，即每一极都有A、a、b、b、D、d。该昆虫细胞可进行有丝分裂和减数分裂，在分裂的间期D基因复制，而两个D基因的分离，是随着姐妹染色单体的分开而分离，即在有丝分裂后期和减数第二次分裂后期。验证基因自由组合定律可采用测交(AabbDd×aabbdd，AabbDd×aaBBdd)或杂交(AabbDd×AabbDd，AabbDd×AaBBDd)方式。
1． 杂合子(AabbDd)产生配子的情况
理论上产生配子的种类 实际能产生配子的种类
一个精原细胞 4种 2种(AbD和abd或Abd和abD)
一个雄性个体 4种 4种(AbD、Abd、abD、abd)
一个卵原细胞 4种 1种(AbD或Abd或abD或abd)
一个雌性个体 4种 4种(AbD、Abd、abD、abd)
2． 自由组合定律的验证
(1)常用方法：植物体常采用测交法或自交法；动物体常采用测交法。自交后的比例为9∶3∶3∶1；测交后的比例为1∶1∶1∶1。
(2)结果分析：若出现相应性状的分离比，则符合自由组合定律；否则，不符合自由组合定律。
考点二　基因自由组合定律解题分析
1． 配子类型的问题
规律：某一基因型的个体所产生配子种类数等于2n种(n为等位基因对数)。
如：AaBbCCDd产生的配子种类数：
　　　　　　Aa　Bb　CC　Dd
↓ ↓ ↓ ↓
　　　　　　2 × 2× 1× 2＝8种
2． 配子间结合方式问题
规律：两基因型不同的个体杂交，配子间结合方式种类数等于各亲本产生配子种类数的乘积。
如：AaBbCc与AaBbCC杂交过程中，配子间结合方式有多少种？
先求AaBbCc、AaBbCC各自产生多少种配子。
AaBbCc→8种配子、AaBbCC→4种配子。
再求两亲本配子间结合方式。由于两性配子间的结合是随机的，因而AaBbCc与AaBbCC配子间有8×4＝32种结合方式。
3． 基因型、表现型问题
(1)已知双亲基因型，求双亲杂交后所产生子代的基因型种类数与表现型种类数
规律：两基因型已知的双亲杂交，子代基因型(或表现型)种类数等于将各性状分别拆开后，各自按分离定律求出子代基因型(或表现型)种类数的乘积。
如：AaBbCc与AaBBCc杂交，其后代有多少种基因型？多少种表现型？
先看每对基因的传递情况：
Aa×Aa→后代有3种基因型，2种表现型；
Bb×BB→后代有2种基因型，1种表现型；
Cc×Cc→后代有3种基因型，2种表现型。
因而AaBbCc×AaBBCc→后代中有3×2×3＝18种基因型，有2×1×2＝4种表现型。
(2)已知双亲基因型，求某一具体基因型或表现型子代所占比例
规律：某一具体子代基因型或表现型所占比例应等于按分离定律拆分，将各种性状及基因型所占比例分别求出后，再组合并乘积。
如：基因型为AaBbCC与AabbCc的个体杂交，求：
Ⅰ.生一基因型为AabbCc个体的概率；
Ⅱ.生一表现型为A__bbC__的概率。
分析：先拆分为①Aa×Aa、②Bb×bb、③CC×Cc，分别求出Aa、bb、Cc的概率依次为、、，则子代基因型为AabbCc的概率应为××＝。按前面①、②、③分别求出A__、bb、C__的概率依次为、、1，则子代表现型为A__bbC__的概率应为××1＝。
易错警示　已知双亲类型求不同于亲本基因型或不同于亲本表现型的概率：不同于亲本的类型＝1－亲本类型。
3． 在家蚕中，蚁蚕(刚孵化的蚕)体色的黑色与淡赤色是一对相对性状，黄茧和白茧是一对相对性状，控制这两对性状的基因自由组合且位于常染色体上，现有两个杂交组合，其子代(足够多)表现型及数量比如表所示，以下叙述中错误的是 (　　)
杂交组合 子代表现型及比例
黄茧黑蚁 白茧黑蚁 黄茧淡赤蚁 白茧淡赤蚁
组合一 9 3 3 1
组合二 0 1 0 1
A.黑色对淡赤色为显性，黄茧对白茧为显性
B．组合一子代中杂合白茧黑蚁所占的比例为1/8
C．组合一和组合二的子代中白茧黑蚁的基因型相同
D．组合二中亲本的基因型和子代的基因型相同
答案　C
解析　由组合一中黑色∶淡赤色＝3∶1、黄茧∶白茧＝3∶1，可知黑色对淡赤色为显性，黄茧对白茧为显性；设相关基因用A、a(茧色)和B、b(体色)表示，则组合一亲本的基因型为AaBb、AaBb，子代中杂合白茧黑蚁所占的比例为1/8；根据组合二后代的分离比，可知亲本的基因型为aaBb、aabb，后代中白茧黑蚁的基因型为aaBb，而组合一的子代中白茧黑蚁的基因型为aaBb或aaBB。
4． 小黄狗的皮毛颜色由位于非同源染色体上的两对基因(A、a和B、b)控制，共有四种表现型：黑色(A__B__)、褐色(aaB__)、红色(A__bb)和黄色(aabb)。下表为小黄狗的三组交配实验及实验结果。请分析回答下列问题。
杂交组合 第1组 第2组 第3组
黑色♀×黑色♂ 黑色♀×褐色♂ 黑色♀×红色♂
后代皮毛颜色及数量 黑色(1只)、褐色(1只)、红色(1只)、黄色(1只) 黑色(1只)、红色(1只)、黄色(1只) 黑色(1只)、黄色(1只)
(1)请写出第1组交配实验的遗传图解。
(2)第2组交配实验中，亲本黑色♀的基因型为__________；子一代黄色小狗在减数分裂产生精子的过程中________(填“会”或“不会”)发生非同源染色体的自由组合；子一代黑色雌狗与黄色雄狗交配，产下的小狗是红色雄性的概率为________________。
(3)第3组杂交亲本再生一只褐色小狗的概率是________。
(4)请利用上述表中的小黄狗，设计一个实验验证A、a和B、b这两对等位基因位于两对同源染色体上。
杂交方案(写出性别、表现型、数量)：___________________________________
________________________________________________________________________。
预测实验结果：_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)如图
P　　　　　AaBb　　×　　AaBb
　　　　黑色　　　　　黑色
　　　　　　　　
F1　A__B__　A__bb　aaB__　aabb
　黑色　　红色　　褐色　　黄色
(2)AaBb　会　1/12　(3)1/8
(4)让第1组亲本中黑色雄狗与这三组实验中的多只黄色雌狗交配　后代出现黑色、褐色、红色和黄色四种表现型，且比例接近1∶1∶1∶1
解析　第2组杂交实验的亲本中黑色雌狗的基因型为AaBb；子一代黑色雌狗的基因型可能为1/3AaBB或2/3AaBb，与黄色雄狗(aabb)交配，产下红色雄狗的概率为2/3×1/2×1/2×1/2＝1/12。第3组杂交亲本中黑色雌狗的基因型为AaBb，红色雄狗的基因型为Aabb，它们再生一只褐色小狗的概率为1/4×1/2＝1/8。
推断亲代的基因型
1． 基因填充法
例：番茄紫茎(A)对绿茎(a)为显性，缺刻叶(B)对马铃薯叶(b)为显性。这两对性状的遗传遵循自由组合定律。已知以紫茎缺刻叶与绿茎缺刻叶作亲本杂交，遗传图解如下：
紫茎缺刻叶×绿茎缺刻叶→321紫缺∶101紫马∶310绿缺∶107绿马。试确定亲本的基因型。
解题思路：(1)根据题意，确定亲本的基因型为：A__B__、aaB__。
(2)根据后代有隐性性状绿茎(aa)与马铃薯叶(bb)可推得每个亲本都至少有一个a与b。因此亲本基因型：AaBb×aaBb。
2． 分解组合法
例：小麦的毛颖(P)对光颖(p)为显性，抗锈病(R)对不抗锈病(r)为显性。这两对性状的遗传遵循自由组合定律。已知以毛颖感锈病与光颖抗锈病两植株作亲本杂交，子代为毛颖抗锈病∶毛颖感锈病∶光颖抗锈病∶光颖感锈病＝1∶1∶1∶1。请写出两亲本的基因型。
解题思路：(1)将两对性状分解为毛颖∶光颖＝1∶1，抗锈病∶感锈病＝1∶1。
(2)根据亲本的表现型确定亲本部分基因型是P__rr×ppR__，只有Pp×pp，子代才能表现为毛颖∶光颖＝1∶1，同理，只有rr×Rr，子代才能表现为抗锈病∶感锈病＝1∶1。综上所述，亲本基因型分别是Pprr与ppRr。
3． 性状分离比推断
(1)9∶3∶3∶1―→AaBb×AaBb。
(2)1∶1∶1∶1―→AaBb×aabb或Aabb×aaBb。
(3)3∶3∶1∶1―→AaBb×Aabb或AaBb×aaBb。
(4)3∶1―→Aabb×Aabb、AaBB×AaBB、AABb×AABb等(只要其中一对符合一对相对性状遗传实验的F1自交类型，另一对相对性状杂交只产生一种表现型即可)。
考点三　两对相对性状遗传中出现异常分离比的分析方法
双杂合的F1自交和测交后代的表现型比例分别为9∶3∶3∶1和1∶1∶1∶1，但如果基因之间相互作用及出现致死等原因，会导致自交和测交后代的比例发生改变。根据下表中不同条件，总结自交和测交后代的比例。
(1)先思考后讨论完成下表
序号 特值原因 自交后代比例 测交后代比例
1 存在一种显性基因(A或B)时表现为同一种性状，其余正常表现 9∶6∶1 1∶2∶1
2 A、B同时存在时表现为一种性状，否则表现为另一种性状 9∶7 1∶3
3 aa(或bb)成对存在时，表现双隐性性状，其余正常表现 9∶3∶4 1∶1∶2
4 只要存在显性基因(A或B)就表现为同一种性状，其余正常表现 15∶1 3∶1
(2)先思考后讨论完成下表
序号 特值原因 自交后代比例 测交后代比例
1 显性基因在基因型中的个数影响性状表现(数量遗传) AABB∶(AaBB、AABb)∶(AaBb、aaBB、AAbb)∶(Aabb、aaBb)∶aabb＝1∶4∶6∶4∶1 AaBb∶(Aabb、aaBb)∶aabb＝1∶2∶1
2 显性纯合致死(如AA、BB致死) AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝4∶2∶2∶1，其余基因型个体致死 AaBb∶Aabb∶aaBb∶aabb＝1∶1∶1∶1
3 隐性纯合致死(自交情况) 自交出现9∶3∶3(双隐性致死) 自交出现9∶1(单隐性致死)
5． 某种植物的花色由两对独立遗传的等位基因A、a和B、b控制。基因A控制红色素合成(AA和Aa的效应相同)，基因B为修饰基因，BB使红色素完全消失，Bb使红色素颜色淡化。现用两组纯合亲本进行杂交，实验结果如下：
(1)这两组杂交实验中，白花亲本的基因型分别是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)让第1组F2的所有个体自交，后代的表现型及比例为
________________________________________________________________________。
(3)第2组F2中红花个体的基因型是__________________，F2中的红花个体与粉红花个体随机杂交，后代开白花的个体占________________。
(4)从第2组F2中取一红花植株，请你设计实验，用最简便的方法来鉴定该植株的基因型。(简要写出设计思路即可)
________________________________________________________________________。
答案　(1)AABB、aaBB
(2)红花∶粉红花∶白花＝3∶2∶3
(3)AAbb或Aabb　1/9
(4)让该植株自交，观察后代的花色
解析　(1)由题干信息可推出，粉红花的基因组成为A__Bb。由第1组F2的性状分离比1∶2∶1可知，F1的基因型为AABb，亲本的基因型为AABB和AAbb；由第2组F2的性状分离比3∶6∶7(即9∶3∶3∶1的变形)可知，F1的基因型为AaBb，亲本的基因型为aaBB和AAbb。
(2)第1组F2的基因型为1/4AABB(白花)、1/2AABb(粉红花)、1/4AAbb(红花)。1/4AABB(白花)和1/4AAbb(红花)自交后代还是1/4AABB(白花)和1/4AAbb(红花)，1/2AABb(粉红花)自交后代为1/8AABB(白花)、1/4AABb(粉红花)、1/8AAbb(红花)。综上所述，第1组F2的所有个体自交，后代的表现型及比例为红花∶粉红花∶白花＝3∶2∶3。
(3)第2组F2中红花个体的基因型为AAbb、Aabb，粉红花个体的基因型为1/3AABb、2/3AaBb。只有当红花个体基因型为Aabb，粉红花个体基因型为AaBb时，杂交后代才会出现开白花的个体，故后代中开白花的个体占2/3×2/3×1/4＝1/9。
(4)第2组F2中红花植株的基因型为AAbb或Aabb，可用自交或测交的方法鉴定其基因型，自交比测交更简便。
6． 某种自花受粉植物的花色分为白色、红色和紫色。现有4个纯合品种：1个紫色(紫)、1个红色(红)、2个白色(白甲和白乙)。用这4个品种做杂交实验，结果如下：
实验1：紫×红，F1表现为紫，F2表现为3紫∶1红；
实验2：红×白甲，F1表现为紫，F2表现为9紫∶3红∶4白；
实验3：白甲×白乙，F1表现为白，F2表现为白；
实验4：白乙×紫，F1表现为紫，F2表现为9紫∶3红∶4白。
综合上述实验结果，请回答：
(1)上述花色遗传所遵循的遗传定律是________________。
(2)写出实验1(紫×红)的遗传图解(若花色由一对等位基因控制，用A、a表示，若由两对等位基因控制，用A、a和B、b表示，以此类推)。
(3)为了验证花色遗传的特点，可将实验2(红×白甲)得到的F2植株自交，单株收获F2中紫花植株所结的种子，每株的所有种子单独种植在一起可得到一个株系，观察多个这样的株系，则理论上，在所有株系中有4/9的株系F3花色的表现型及其数量比为________________。
答案　(1)自由组合定律
(2)
　或　
(3)9紫∶3红∶4白
解析　(1)由9紫∶3红∶4白容易想到花色由两对等位基因控制，且符合基因的自由组合定律。
(2)由9紫∶3红∶4白可知，占9份的紫花的基因型为A__B__。纯合紫花与纯合红花杂交，F1表现为紫花，F2表现为3紫∶1红，即F2中紫花(A__B__)占3/4，将3/4拆成3/4×1，结合F1全是紫花可知F1为AABb或AaBB，所以亲本是AABB和AAbb或AABB和aaBB。杂交的遗传图解参考答案。
(3)实验2获得的F2，紫花植株中，有4种基因型，即AABB、AABb、AaBB、AaBb，其比例为1∶2∶2∶4，AaBb个体所占比例为4/9，自交后代花色的表现型及其数量比为9紫∶3红∶4白。
技法提炼
特殊分离比的解题技巧
1． 看F2的组合表现型比例，若表现型比例之和是16，不管以什么样的比例呈现，都符合基因的自由组合定律。
2． 将异常分离比与正常分离比9∶3∶3∶1进行对比，分析合并性状的类型。如比值为9∶3∶4，则为9∶3∶(3∶1)，即4为后两种性状的合并结果。
3． 对照上述表格确定出现异常分离比的原因。
4． 根据异常分离比出现的原因，推测亲本的基因型或推断子代相应表现型的比例。
题组一　基因自由组合定律的实质及应用
1． (2011·海南卷，17)假定五对等位基因自由组合，则杂交组合AaBBCcDDEe×AaBbCCddEe产生的子代中，有一对等位基因杂合、四对等位基因纯合的个体所占的比率是 (　　)
A．1/32 B．1/16 C．1/8 D．1/4
答案　B
解析　把五对等位基因杂交分开统计发现：DD×dd→Dd，后代全为杂合子，因此Dd杂合，其他四对等位基因纯合的个体所占比率是：1××××＝。
2． (2012·大纲全国卷，34)果蝇中灰身(B)与黑身(b)、大翅脉(E)与小翅脉(e)是两对相对性状且独立遗传。灰身大翅脉的雌蝇与灰身小翅脉的雄蝇杂交，子代中47只为灰身大翅脉，49只为灰身小翅脉，17只为黑身大翅脉，15只为黑身小翅脉。回答下列问题：
(1)在上述杂交子代中，体色和翅脉的表现型比例依次为______________________和____________________。
(2)两个亲本中，雌蝇的基因型为____________________，雄蝇的基因型为__________。
(3)亲本雌蝇产生卵的基因组成种类数为__________种，其理论比例为__________。
(4)上述子代中表现型为灰身大翅脉个体的基因型为__________________，黑身大翅脉个体的基因型为__________。
答案　(1)灰身∶黑身＝3∶1　大翅脉∶小翅脉＝1∶1　(2)BbEe　Bbee　(3)4　1∶1∶1∶1　(4)BBEe和BbEe　bbEe
解析　(1)将两对相对性状分开来看均遵循基因的分离定律，由题中信息可分别推知后代体色和翅脉的表现型比例。(2)将两对相对性状分开分析：子代中灰身与黑身之比为3∶1，可推出双亲基因型为Bb和Bb，由大翅脉和小翅脉之比为1∶1，可推出双亲基因型为Ee和ee，然后合并便可推出双亲基因型。(3)亲本雌蝇的基因型为BbEe，根据基因自由组合定律实质(等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合)，可推出产生雌配子的种类及比例。(4)根据双亲的基因型BbEe和Bbee，可推出子代的基因型有6种，其中BBEe和BbEe均表现为灰身大翅脉，只有bbEe为黑身大翅脉。
3． (2011·福建理综，27)二倍体结球甘蓝的紫色叶对绿色叶为显性，控制该相对性状的两对等位基因(A、a和B、b)分别位于3号和8号染色体上。下表是纯合甘蓝杂交实验的统计数据：
亲本组合 F1株数 F2株数
紫色叶 绿色叶 紫色叶 绿色叶
①紫色叶×绿色叶 121 0 451 30
②紫色叶×绿色叶 89 0 242 81
请回答：
(1)结球甘蓝叶色性状的遗传遵循________________定律。
(2)表中组合①的两个亲本基因型为__________________，理论上组合①的F2紫色叶植株中，纯合子所占的比例为________________。
(3)表中组合②的亲本中，紫色叶植株的基因型为________________________。若组合②的F1与绿色叶甘蓝杂交，理论上后代的表现型及比例为________________。
(4)请用竖线(|)表示相关染色体，用点(·)表示相关基因位置，在右图圆圈
中画出组合①的F1体细胞的基因型示意图。
答案　(1)自由组合　(2)AABB、aabb　1/5
(3)AAbb(或aaBB)　紫色叶∶绿色叶＝1∶1
(4)
解析　(1)由于控制结球甘蓝叶色性状的两对等位基因A、a和B、b分别位于第3号和第8号同源染色体上，故其遗传遵循基因的自由组合定律。
(2)组合①的F1全部表现为紫色叶，F2中紫色叶∶绿色叶＝451∶30≈15∶1，即(9＋3＋3)∶1，说明两个亲本的基因型为AABB、aabb，F1的基因型为AaBb，F2的表现型及比例为(9A__B__＋3A__bb＋3aaB__)∶1aabb＝15紫色叶∶1绿色叶，F2紫色叶植株中纯合子为1/15AABB、1/15AAbb、1/15aaBB，所占比例为3/15＝1/5。
(3)由于组合②的遗传情况是：P紫色叶×绿色叶―→F1紫色叶F2紫色叶∶绿色叶≈3∶1，说明F1的基因型为Aabb(或aaBb)，亲本紫色叶的基因型为AAbb(或aaBB)。F1与绿色叶甘蓝(aabb)杂交，理论上后代表现型及比例为紫色叶∶绿色叶＝1∶1。
(4)组合①F1基因型为AaBb，绘制体细胞的基因型示意图时，只要注意把A与a、B与b这两对基因分别绘制在两对不同的同源染色体上即可。
题组二　特定条件下的异常分离比
4． (2010·安徽理综，4)南瓜的扁盘形、圆形、长圆形三种瓜形由两对等位基因控制(A、a和B、b)，这两对基因独立遗传。现将2株圆形南瓜植株进行杂交，F1收获的全是扁盘形南瓜；F1自交，F2获得137株扁盘形、89株圆形、15株长圆形南瓜。据此推断，亲代圆形南瓜植株的基因型分别是 (　　)
A．aaBB和Aabb B．aaBb和AAbb
C．AAbb和aaBB D．AABB和aabb
答案　C
解析　由题知，控制瓜形的两对基因独立遗传，符合基因的自由组合定律。F2代中扁盘形∶圆形∶长圆形≈9∶6∶1，根据基因的自由组合定律，F2代中扁盘形、圆形、长圆形南瓜的基因型通式分别为：A__B__、(aaB__＋A__bb)、aabb。已知亲代圆形南瓜杂交F1获得的全是扁盘形南瓜，因而可确定亲代的基因型分别是AAbb和aaBB。
5． (2008·宁夏理综，29Ⅰ)某植物的花色由两对自由组合的基因决定。显性基因A和B同时存在时，植株开紫花，其他情况开白花。请回答：
开紫花植株的基因型有________种，其中基因型是________________________的紫花植株自交，子代表现为紫花植株∶白花植株＝9∶7。基因型为________________和________________的紫花植株各自自交，子代表现为紫花植株∶白花植株＝3∶1。基因型为________________的紫花植株自交，子代全部表现为紫花植株。
答案　4　AaBb　AaBB　AABb　AABB
解析　显性基因A和B同时存在时，植株才开紫花，故紫花的基因型为A__B__，第一个空格可以是A也可以是a，第二个空格可以是B也可以是b，即其中的基因型有4种；子代紫花植株∶白花植株＝9∶7，为9∶3∶3∶1的变形，故亲本的基因型为AaBb；子代紫花植株∶白花植株若为3∶1，基因型为AaBB或AABb的亲本自交均可；子代若全为紫花植株，只有基因型为AABB的亲本自交。
6． (2010·福建理综，27)已知桃树中，树体乔化与矮化为一对相对性状(由等位基因D、d控制)，蟠桃果形与圆桃果形为一对相对性状(由等位基因H、h控制)，蟠桃对圆桃为显性。下表是桃树两个杂交组合的实验统计数据：
亲本组合 后代的表现型及其株数
组别 表现型 乔化蟠桃 乔化圆桃 矮化蟠桃 矮化圆桃
甲 乔化蟠桃×矮化圆桃　 41 0 0 42
乙 乔化蟠桃×乔化圆桃　 30 13 0 14
(1)根据组别__________的结果，可判断桃树树体的显性性状为__________。
(2)甲组的两个亲本基因型分别为____________________。
(3)根据甲组的杂交结果可判断，上述两对相对性状的遗传不遵循自由组合定律。理由是：如果这两对性状的遗传遵循自由组合定律，则甲组的杂交后代应出现__________种表现型，比例应为______________________。
(4)桃树的蟠桃果形具有较高的观赏性。已知现有蟠桃树种均为杂合子，欲探究蟠桃是否存在显性纯合致死现象(即HH个体无法存活)，研究小组设计了以下遗传实验，请补充有关内容。
实验方案：______________，分析比较子代的表现型及比例；
预期实验结果及结论：
①如果子代________________________________________，则蟠桃存在显性纯合致死现象；
②如果子代________________________________________，则蟠桃不存在显性纯合致死现象。
答案　(1)乙　乔化
(2)DdHh　ddhh　(3)4　1∶1∶1∶1
(4)蟠桃(Hh)自交(蟠桃与蟠桃杂交)　①表现型为蟠桃和圆桃，比例为2∶1　②表现型为蟠桃和圆桃，比例为3∶1
解析　(1)乙组杂交亲本均为乔化，杂交后代出现了矮化，可判断乔化为显性性状。
(2)把两对性状分别统计：①乔化×矮化→乔化∶矮化≈1∶1，推知亲本的基因型为Dd×dd；②蟠桃×圆桃→蟠桃∶圆桃≈1∶1，推知亲本基因型为Hh×hh，由①②可知亲本基因型为DdHh×ddhh。
(3)如果两对相对性状的遗传符合自由组合定律，测交后代应有四种表现型，比例为1∶1∶1∶1。
(4)P　　　　Hh×Hh
　　 　　　↓
　 F1　 HH 　Hh　　hh
　比例　 1　∶2　∶　1
若存在显性纯合致死(HH死亡)现象，则蟠桃∶圆桃＝2∶1；若不存在显性纯合致死(HH存活)现象，则蟠桃∶圆桃＝3∶1。
【组题说明】
考　点 题　号 错题统计 错因分析
自由组合定律的实质及验证 1、2、3、6
基因自由组合定律的应用 4、5、7、10、13
两对相对性状的异常分离比 8、9、11、12、14、15
1． 孟德尔利用假说—演绎法发现了遗传的两大定律。其中在研究两对相对性状的杂交实验时，针对发现的问题孟德尔提出的假说是 (　　)
A．F1表现显性性状，F1自交产生四种表现型不同的后代，比例是9∶3∶3∶1
B．F1形成配子时，每对遗传因子彼此分离，不同对的遗传因子自由组合，F1产生四种比例相等的配子
C．F1产生数目和种类相等的雌雄配子，且雌雄配子结合机会相同
D．F1测交将产生四种表现型的后代，比例为1∶1∶1∶1
答案　B
解析　A项所述的内容是孟德尔发现的问题，针对这些问题，孟德尔提出了B项所述的假说，为了验证假说是否成立进行了测交实验。
2． 下列有关基因分离定律和自由组合定律的说法，错误的是 (　　)
A．二者具有相同的细胞学基础
B．二者揭示的都是生物细胞核中遗传物质的遗传规律
C．在生物性状遗传中，二者可以同时进行，同时起作用
D．基因分离定律是基因自由组合定律的基础
答案　A
解析　基因分离定律的细胞学基础是同源染色体分离，导致其上的等位基因分离，分别进入不同的配子；基因自由组合定律的细胞学基础是同源染色体分离，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自由组合。
3． 已知玉米的某两对基因按照自由组合定律遗传，子代的基因型及比值如图所示，则双亲的基因型是 (　　)
A．DDSS×DDSs B．DdDs×DdSs
C．DdSs×DDSs D．DdSS×DDSs
答案　C
解析　单独分析D(d)基因，后代只有两种基因型，即DD和Dd，则亲本基因型为DD和Dd；单独分析S(s)基因，后代有三种基因型，则亲本都是杂合子。
4． 以黄色皱粒(YYrr)与绿色圆粒(yyRR)的豌豆作亲本进行杂交，F1植株自花传粉，从F1植株上所结的种子中任取1粒绿色圆粒和1粒绿色皱粒的种子，这两粒种子都是纯合子的概率为 (　　)
A．1/3 B．1/4 C．1/9 D．1/16
答案　A
解析　黄色皱粒(YYrr)与绿色圆粒(yyRR)的豌豆杂交，F1植株的基因型为YyRr，F1植株自花传粉，产生F2(即为F1植株上所结的种子)，F2性状分离比为9∶3∶3∶1，绿色圆粒所占的比例为3/16，其中纯合子所占的比例为1/16，绿色皱粒为隐性纯合子，所以两粒种子都是纯合子的几率为1/3×1＝1/3。
5． 有人将两亲本植株杂交，获得的100粒种子种下去，结果为结红果叶上有短毛37株、结红果叶上无毛19株、结红果叶上有长毛18株、结黄果叶上有短毛13株、结黄果叶上有长毛7株、结黄果叶上无毛6株。下列说法不正确的是 (　　)
A．两株亲本植株都是杂合子
B．两亲本的表现型都是红果短毛
C．两亲本的表现型都是黄果长毛
D．就叶毛来说，无毛与长毛的植株都是纯合子
答案　C
解析　根据后代中红果∶黄果≈3∶1，短毛∶无毛∶长毛＝2∶1∶1，可确定亲本都为杂合子；亲本的表现型为红果短毛；就叶毛来说，短毛的个体为杂合子，无毛和长毛的个体为纯合子。
6． 基因D、d和T、t是分别位于两对同源染色体上的等位基因，在不同情况下，下列叙述符合因果关系的是 (　　)
A．基因型为DDTT和ddtt的个体杂交，则F2双显性性状中能稳定遗传的个体占1/16
B．后代表现型的数量比为1∶1∶1∶1，则两个亲本的基因型一定为DdTt和ddtt
C．若将基因型为DDtt的桃树枝条嫁接到基因型为ddTT的植株上，自花传粉后，所结果实的基因型为DdTt
D．基因型为DdTt的个体，如果产生的配子中有dd的类型，则可能是在减数第二次分裂过程中发生了染色体变异
答案　D
解析　基因型为DDTT和ddtt的个体杂交，F2中双显性个体占9/16，F2双显性个体中能稳定遗传的个体占1/9；亲本基因型为Ddtt和ddTt，后代表现型的数量比也为1∶1∶1∶1；将基因型为DDtt的桃树枝条嫁接到基因型为ddTT的植株上，基因型为DDtt的桃树自花传粉，所结果实的基因型为DDtt；基因型为DdTt的个体在进行减数分裂时，D和d在减数第一次分裂后期分离，若产生了基因型为dd的配子，则可能是减数第二次分裂后期，含有d的两条染色体移向细胞的同一极，同时含有T(t)的两条染色体移向细胞另一极的结果，应属于染色体变异。
7． 玉米中，有色种子必须具备A、C、R三个显性基因，否则表现为无色。现将一有色植株M同已知基因型的三个植株杂交，结果如下：①M×aaccRR―→50%有色种子；②M×aaccrr―→25%有色种子；③M×AAccrr―→50%有色种子，则这个有色植株M的基因型是 (　　)
A．AaCCRr B．AACCRR
C．AACcRR D．AaCcRR
答案　A
解析　由①杂交后代中A__C__R__占50%知该植株A__C__中有一对是杂合的；由②杂交后代中A__C__R__占25%知该植株A__C__R__中有两对是杂合的；由③杂交后代中A__C__R__占50%知该植株C__R__中有一对是杂合的；由此可以推知该植株的基因型为AaCCRr。
8． 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雌、雄鼠交配，发现子代部分个体在胚胎期死亡。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
答案　B
解析　根据题干中“基因A或b纯合会导致个体在胚胎期死亡”可知：①黄色短尾的雌、雄鼠的基因型都为AaB__；②子代中不会出现长尾鼠(bb)。Aa×Aa→1/4AA(致死)、1/2Aa(黄色)、1/4aa(灰色)。综合考虑两对性状，则子代中成活个体的表现型及比例为黄色短尾∶灰色短尾＝2∶1。
9． 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。若让F1蓝色植株与纯合鲜红色品种杂交，子代的表现型及比例为蓝色∶鲜红色＝3∶1。若让F1蓝色植株自花受粉，则F2表现型及其比例最可能是 (　　)
A．蓝色∶鲜红色＝1∶1 B．蓝色∶鲜红色＝3∶1
C．蓝色∶鲜红色＝9∶1 D．蓝色∶鲜红色＝15∶1
答案　D
解析　纯合蓝色与纯合鲜红色品种杂交，F1均为蓝色，可知蓝色为显性性状，鲜红色为隐性性状。F1与鲜红色杂交，即测交，子代出现3∶1的性状分离比，说明花色由两对独立遗传的等位基因控制，且只要含有显性基因即表现为蓝色，无显性基因则为鲜红色。假设花色由A－a、B－b控制，则F1的基因型为AaBb，F1自交，F2的基因型(表现型)及比例为A__B__(蓝色)∶A__bb(蓝色)∶aaB__(蓝色)∶aabb(鲜红色)＝9∶3∶3∶1，故蓝色∶鲜红色＝15∶1，故D正确。
10．控制玉米株高的4对等位基因对株高的作用相等，且分别位于4对同源染色体上。已知基因型为aabbccdd的玉米高10 cm，基因型为AABBCCDD的玉米高26 cm。如果已知亲代玉米高10 cm和26 cm，则F1的株高及F2的表现型种类数分别是 (　　)
A．12 cm、6种 B．18 cm、6种
C．12 cm、9种 D．18 cm、9种
答案　D
解析　根据题意可知，基因型为8个显性基因的植株与基因型为8个隐性基因的植株之间相差16 cm，即每个显性基因的贡献是2 cm。F1的基因型中有4个显性基因，F1株高为18 cm，F2的基因型中含有0～8个显性基因，表现为9种不同的株高，所以表现型是9种。
11．已知玉米有色子粒对无色子粒是显性。现用一有色子粒的植株X进行测交实验，后代有色子粒与无色子粒的比是1∶3，对这种杂交现象的推测不正确的是 (　　)
A．测交后代的有色子粒的基因型与植株X相同
B．玉米的有、无色子粒遗传遵循基因的自由组合定律
C．玉米的有、无色子粒是由一对等位基因控制的
D．测交后代的无色子粒的基因型至少有三种
答案　C
解析　根据测交后代中“有色子粒与无色子粒的比是1∶3”可知，玉米的有色子粒、无色子粒不是由一对等位基因控制的，应是至少由两对等位基因控制的。
12．小麦的粒色受两对同源染色体上的两对基因R1和r1、R2和r2控制。R1和R2决定红色，r1和r2决定白色，R对r为不完全显性，并有累加效应，也就是说，麦粒的颜色随R的增加而逐渐加深。将红粒(R1R1R2R2)与白粒(r1r1r2r2)杂交得F1，F1自交得F2，则F2的基因型种类数和不同表现型比例为 (　　)
A．3种、3∶1 B．3种、1∶2∶1
C．9种、9∶3∶3∶1 D．9种、1∶4∶6∶4∶1
答案　D
解析　小麦的粒色受两对同源染色体上的两对基因R1和r1、R2和r2控制，将红粒(R1R1R2R2)与白粒(r1r1r2r2)杂交得F1，F1的基因型为R1r1R2r2，所以F1自交后代基因型有9种；后代中r1r1r2r2占1/16，R1r1r2r2和r1r1R2r2共占4/16，R1R1r2r2、r1r1R2R2和R1r1R2r2共占6/16，R1R1R2r2和R1r1R2R2共占4/16，R1R1R2R2占1/16，所以不同表现型的比例为1∶4∶6∶4∶1。
13．玉米有矮株和高株两种类型，现有3个纯合品种：1个高株(高)、2个矮株(矮甲和矮乙)。用这3个品种做杂交实验，结果如下：
实验组合 F1 F2
第1组：矮甲×高 高 3高∶1矮
第2组：矮乙×高 高 3高∶1矮
第3组：矮甲×矮乙 高 9高∶7矮
结合上述实验结果，请回答：(株高若由一对等位基因控制，则用A、a表示，若由两对等位基因控制，则用A、a和B、b表示，以此类推)
(1)玉米的株高由________对等位基因控制，它们在染色体上的位置关系是________________________________。
(2)玉米植株中高株的基因型有________种，亲本中矮甲的基因型是________________________。
(3)如果用矮甲和矮乙杂交得到的F1与矮乙杂交，则后代的表现型和比例是________________________________________________________________________。
答案　(1)2　等位基因位于同源染色体上，非等位基因位于非同源染色体上　(2)4　AAbb或aaBB　(3)高∶矮＝1∶1
解析　由第3组实验结果可知，玉米的株高受2对等位基因控制，且2对等位基因分别位于非同源染色体上。第3组中F2的表现型及比例是9高∶7矮，因此，高株的基因型有AABB、AABb、AaBB、AaBb四种，矮株的基因型有aaBB、aaBb、AAbb、Aabb、aabb五种，根据实验结果可以推知矮甲(矮乙)的基因型为AAbb或aaBB。矮甲和矮乙杂交得到的F1的基因型为AaBb，与AAbb或aaBB杂交，后代的表现型和比例是高∶矮＝1∶1。
14．某农科所做了两个小麦品系的杂交实验，70 cm株高和50 cm株高(以下表现型省略“株高”)的小麦杂交，F1全为60 cm。F1自交得到F2，F2中70 cm∶65 cm∶60 cm∶55 cm∶50 cm均为1∶4∶6∶4∶1。育种专家认为，小麦株高由多对等位基因控制，且遵循自由组合定律，相关基因可用A、a，B、b，……表示。请回答下列问题。
(1)F2中60 cm的基因型是____________________。请利用上述实验材料，设计一个杂交实验对专家的观点加以验证，实验方案用遗传图解表示(要求写出配子)。
(2)上述实验材料中，一株65 cm和一株60 cm的小麦杂交，杂交后代中70 cm∶65 cm∶60 cm∶55 cm约为1∶3∶3∶1，则亲本中65 cm的基因型为________，60 cm的基因型为________，杂交后代中基因型有________种。
(3)上述实验材料中，一株65 cm和一株60 cm的小麦杂交，
F1________(填“可能”或“不可能”)出现“1∶1”的性状分离比。
答案　(1)AaBb、AAbb、aaBB　AaBb和aabb测交，遗传图解如图
(2)AaBB或AABb　AaBb　6　(3)可能
解析　根据题干信息可知，小麦株高由两对基因控制，株高随显性基因个数的增加而增加。由最高和最低株高计算可知，每增加一个显性基因，植株增加的高度为(70－50)÷4＝5(cm)。F2中株高为60 cm的植株有2个显性基因，基因型应有AAbb、aaBB、AaBb。验证自由组合定律一般采用测交法。(2)根据后代1∶3∶3∶1的分离比，可判断出雌雄配子有8种结合方式，亲代产生的配子种类数分别是2、4,65 cm株高应含3个显性基因型是AABb或AaBB，60 cm 株高应含有2个显性基因，基因型是AaBb，杂交后代的基因型有6种。(3)基因型分别为AABb(65 cm)和AAbb(60 cm)的小麦杂交可以得到65 cm和60 cm株高的后代，其分离比为1∶1。
15．在一批野生正常翅果蝇中，出现少数毛翅(H)的显性突变个体。这些突变个体在培养过程中由于某种原因又恢复为正常翅。这种突变成毛翅后又恢复为正常翅的个体称为回复体。回复体出现的原因有两种：一是H又突变为h；二是体内另一对基因RR或Rr突变为rr，从而导致H基因无法表达(即R、r基因本身并没有控制具体性状，但是R基因的正常表达是H基因正常表达的前提)。第一种情况下出现的回复体称为“真回复体”，第二种情况下出现的回复体为“假回复体”。请分析回答下列问题。
(1)表现为正常翅的“假回复体”的基因型可能为___________________________。
(2)现获得一批纯合的果蝇回复体，欲判断其基因型为HHrr，还是hhRR。现有三种基因型分别为hhrr、HHRR、hhRR的个体，请从中选择合适的个体进行杂交实验，写出实验思路，预测实验结果并得出结论。
①实验思路：让这批纯合的果蝇回复体与基因型为________的果蝇杂交，观察子代果蝇的性状表现。
②预测实验结果并得出相应结论：
若子代果蝇____________，则这批果蝇的基因型为hhRR；
若子代果蝇____________，则这批果蝇的基因型为HHrr。
(3)实验结果表明，这些果蝇属于纯合的“假回复体”。欲判断这两对基因是位于同一对染色体上，还是位于不同对染色体上，用这些果蝇与基因型为________________的果蝇进行杂交实验，预测子二代的表现型及比例，并得出结论：若______________________________________________，则这两对基因位于不同对染色体上；若____________________________________________________，则这两对基因位于同一对染色体上。
答案　(1)HHrr、Hhrr　(2)①hhRR　②全为正常翅　全为毛翅　(3)hhRR　F2果蝇中毛翅与正常翅的比例为9∶7　F2果蝇中毛翅与正常翅的比例不为9∶7
解析　(1)分析题干可知，表现为正常翅的“假回复体”的基因型可能为HHrr、Hhrr。(2)欲判断果蝇回复体的基因型为HHrr，还是hhRR，应让这批纯合的果蝇回复体与基因型为hhRR的果蝇杂交，观察子代果蝇的性状表现，若子代果蝇全为正常翅，则这批果蝇的基因型为hhRR；若子代果蝇全为毛翅，则这批果蝇的基因型为HHrr。(3)用这批基因型为HHrr的果蝇与基因型为hhRR的果蝇杂交，F1果蝇自由交配，若F2果蝇中毛翅与正常翅的比例为9∶7，说明这两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律，则这两对基因位于不同对染色体上；若F2果蝇中毛翅与正常翅的比例不是9∶7，则说明这两对基因位于同一对染色体上。
教师备课资源
妙用分枝法解决基因的自由组合定律问题
分枝法：对每对基因(相对性状)分别考虑，然后将两对(或多对)相对性状子代的基因型、表现型及其比例相乘，得到子代基因型种类、表现型种类及比例。
方法：将两对基因[DdCc×DdCc，其中高茎(D)和红花(C)为显性性状]的杂交分解为两个一对基因的杂交(Dd×Dd、Cc×Cc)，然后采用分枝法计算出后代的基因型及比例：
DdCc×DdCc
[说明]　分解法实际上是分枝法计算概率的一种简化形式。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室Qing工作室 2014高考生物专题复习讲义
第3讲　抽象问题具体化的思想
抽象问题具体化的思想在生物学科中的应用充分体现了“能用文字、图表以及数学公式等多种形式描述生物事实、概念、原理、规律和模型等内容”的考纲能力要求。
抽象问题具体化的思想是把难以把握又存在复杂关系的问题，转变成直观的具体问题去思考，这种思想是解决问题的策略化思想。 其中模型方法是抽象问题具体化思想的最重要的体现。模型方法是以研究模型来提示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式，模型一般可分为概念模型、物理模型和数学模型三大类。
命题视角1　概念模型　是指以图示、文字、符号等组成的流程图形式对事物的规律和机理进行描述、阐明。例如光合作用示意图、中心法则图解、免疫过程图解、过敏反应机理图解、达尔文的自然选择学说的解释模型、血糖平衡调节的模型等等。概念模型的特点是图示比较直观化、模式化，由箭头等符号连接起来的文字、关键词比较简明、清楚，它们既能揭示事物的主要特征、本质，又直观形象、通俗易懂。
典例剖析　下图表示内环境稳态的调节机制。请根据图分析回答：
(1)若⑦表示促甲状腺激素，对⑦的分泌具有调节作用的激素是_________________。
(2)若⑤是细胞免疫过程中产生的免疫活性物质，则⑤表示_____________________。
(3)寒冷环境中的即时反应之一是起鸡皮疙瘩，请根据反射弧的知识写出此过程的简图。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)图示表明内环境稳态的维持是_____________________________共同作用的结果。
(5)初生牛犊自身免疫力低，必须到4周龄以后，才开始具备自身特异性免疫力。然而初生牛犊能够通过初乳从母体获得这种免疫。所谓初乳，即母牛分娩后5～7天内产生的乳，与常乳比较其特点主要是：①免疫球蛋白比常乳高20～25倍；②初乳中含有四种蛋白酶抑制素，可保护免疫球蛋白不被消化而直接吸收。试回答下列问题：
①免疫球蛋白在免疫学中又被称为____________________，它们在机体中的作用是________________________________________________________________。
②初乳中若不存在蛋白酶抑制素，进入消化道中的免疫球蛋白会被________________分解成多肽。
③极少数人服用初乳后出现过敏反应，此时的初乳被称为________________________，这种过敏反应发生在________________(“初次”或“再次”)服用初乳时。
答案　(1)甲状腺激素和促甲状腺激素释放激素
(2)淋巴因子
(3)冷刺激→皮肤中冷觉感受器→相关传入神经→下丘脑体温调节中枢→相关传出神经→立毛肌收缩
(4)神经系统、内分泌系统、免疫系统
(5)①抗体　与相应的抗原(病原微生物)发生特异性结合，及时清除抗原　②蛋白酶　③过敏原　再次
备考指导
1． 知识链法：分清概念间的隶属关系，把相关的概念串联成知识链，如生物体——细胞——细胞核——染色体——DNA——基因——脱氧核苷酸——遗传信息——遗传密码——氨基酸——蛋白质——性状，从而使学生把分散的知识点整合为知识链，形成知识结构的整体性。还可以进一步拓展形成网络：如
2． 比较法：就是对相近或相对的概念进行比较，明确这些概念的共同点和差异点，从而能够将它们科学有效的区分，使概念的外延和内涵更清晰，从而形成相近或相对概念的知识体系。
3． 分析法：就是把一个概念分成几个点，通过点了解面，再从面掌握概念。也就是说，对教材概念进行逐词逐句挖掘，得到条理化的信息。如减数分裂的概念，在读完之后，可从范围、时期、特点、结果等四个方面进行总结梳理。
4． 图解法：是一种把事物所包含的内容或知识点，用图解的方法表示其动态变化的过程、阶段(或时期)的特点的思维方法。起到化繁为简、重点突出、加深记忆的作用。例如，碳循环过程图解：
生物学中概念复习的方法多种多样，考生根据教材内容，选择科学的学习方法，区分开概念的内涵和外延，揭示概念反映的客观事物的本质，只有这样才能达到事半功倍的学习效果。
思想体验
1． 下图为人体的生命活动调节示意图，有关叙述中不正确的是 (　　)
A．饮水过少时，调节过程是A→B→C→D→E
B．血糖平衡调节过程是A→C→D→E
C．瘫痪病人的排便反射调节过程是A→B→E
D．寒冷时，体温调节过程中的内分泌腺C包括下丘脑、胸腺、肾上腺和甲状腺
答案　D
解析　寒冷时参与体温调节过程的内分泌腺中没有胸腺。
命题视角2　物理模型　就是根据相似原理，把真实事物按比例大小放大或缩小制成的模型，其状态变量和原事物基本相同，可以模拟客观事物的某些功能和性质。如生物体结构的模式标本、细胞结构模式图、减数分裂图解、DNA分子双螺旋结构、生物膜流动镶嵌模型、食物链和食物网等。物理模型的特点是：实物或图画的形态结构与真实事物的特征、本质非常相像，大小一般是按比例放大或缩小的。
典例剖析　如图为细胞内蛋白质合成示意图。请据图回答：
(1)图示的生理过程是基因控制蛋白质合成的____________过程。
(2)在蛋白质合成过程中，将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质是____________________。其分子中G和C的数目是否相等？______________。
(3)与该蛋白质合成相关的RNA有________种。有人认为“一个基因经多次转录分别形成三种RNA”，据图分析，你认为这种说法对吗？________。
(4)A基因与a基因的本质区别是______________________________________________
________________________________________________________________________。
解析　(1)图示以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程为转录，以mRNA为模板合成蛋白质的过程为翻译。(2)在蛋白质合成过程中需要tRNA作转运工具。tRNA呈三叶草状，有双链配对区域，有单链区域，无法确定G与C的数目是否相等。
(3)合成蛋白质的过程以mRNA为模板、以tRNA作运载工具，以核糖体(由rRNA和蛋白质组成)为合成场所。由图示知，不同的RNA是由DNA的不同区段转录来的。从理论上分析，相同的DNA作模板，合成的RNA的碱基序列应相同。(4)A基因与a基因的本质区别体现了基因的特异性，即碱基(或脱氧核苷酸)的排列顺序不同。
答案　(1)转录和翻译　(2)tRNA　不一定　(3)3　不对　(4)碱基(或脱氧核苷酸)的排列顺序不同
备考指导
在教材中，物理模型主要体现在生物体的形态结构、生理过程和生命现象的模式图或示意图，在高考试卷中出现的这类模型与教材相关插图有一定的联系，但是很少完全相同。在复习备考时应该注意以下几点：
(1)首先，要明确教材中各种物理模型中的结构分别是什么，其名称术语如何规范书写。
(2)其次，要把各种物理模型与相关的理论知识结合在一起，既要熟练掌握重要物理模型，又要注意细枝末节。除了清楚各物理模型在知识点中说明了什么问题、如何读懂它外，还要进行知识的迁移和延伸，并要通过一些变式训练加深对知识的理解，从而提高解题的判断和推理能力。只有这样，才能在学习中将相关知识串联起来。
思想体验
2． 下图表示人体神经调节过程中的部分结构示意图，其中甲图是反射弧，乙图是膜电位示意图，丙图是可卡因作用原理示意图，请据图回答：
(1)在c点放置一电位测定仪，刺激a点，可观察到肌肉收缩，但却观察不到c点电位变化，原因是刺激产生的神经冲动在b处只能________传递。
(2)乙图是刺激a点后引起的膜电位变化，由电位变化可知________(上侧、下侧)表示神经细胞的内侧，请在图中绘出神经冲动在神经纤维上传导时产生的电流方向。
(3)兴奋性递质与受体结合后，________离子内流，导致[　]________上产生动作电位，继而引起肌肉收缩。研究人员发现某一药物会引起人的肌肉僵直(肌肉持续性收缩)，经研究发现该药物作用于甲图b结构，其作用机理如丙图所示。分析丙图可知该药物可导致突触间隙中的兴奋性递质____________，从而导致突触后膜持续兴奋，最终导致肌肉持续性收缩。
答案　(1)单向
(2)下侧　如图所示
(3)钠　g　突触后膜　增多
解析　(1)神经细胞受到刺激产生神经冲动，由于在b突触处只能单向传递，因此刺激a点，c点电位无变化。
(2)受刺激后产生的动作电位是内正外负，因此由图示可知上侧为膜外，下侧为膜内。电流是电荷的移动引起的，其方向由正电荷移动方向决定，因此在膜两侧的电流方向如图所示。
(3)兴奋性递质与受体结合后，钠离子内流，导致突触后膜上产生动作电位。丙图中作用机理显示：药物与递质的载体结合，阻止了神经递质向细胞内转运，导致神经递质在突触间隙中滞留，浓度增大，从而使突触后膜持续兴奋。
命题视角3　数学模型　就是用来定性或定量表述生命活动规律的计算公式、函数式、曲线图以及由实验数据绘制成的柱形图、饼状图等。如组成细胞的化学元素饼状图，酶的活性受温度、酸碱度影响的曲线，光合作用中随光照强度、温度、CO2等条件的变化时光合作用强度的变化曲线，有丝分裂和减数分裂过程中染色体、染色单体以及DNA数量的变化规律，碱基与氨基酸对应关系，基因分离定律和自由组合定律的图表模型，用数学方法讨论基因频率的变化，探究自然选择对种群基因频率的影响，同一植物不同器官对生长素浓度的反应曲线，“J”型种群增长的数学模型增长曲线和公式Nt＝N0λt，能量金字塔等。
典例剖析　如图甲表示A、B两种植物光合速率随光照强度改变的变化曲线，图乙表示将A植物放在不同浓度CO2环境条件下，A植物光合速率随光照强度影响的变化曲线。
请分析回答：
(1)在较长时间连续阴雨的环境中，生长受到显著影响的植物是______。
(2)图甲中的a点表示____________________。如果以缺镁的完全营养液培养A植物幼苗，则b点的移动方向是____________________。
(3)在c点时，叶绿体中ADP的移动方向是从________向________移动。如图所示中与c点相符合的是______。
(4)与d点相比，e点时叶肉细胞中C3的含量__________；与f点相比，e点时叶肉细胞中C3的含量____________。(填“高”、“低”或“基本一致”)
(5)当光照强度为g时，比较植物A、B的有机物积累速率M1、M2的大小和有机物合成速率N1、N2的大小，结果应分别为M1______M2、N1______N2。
(6)增施农家肥可以提高光合效率的原因是______________________________________
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解析　根据坐标曲线的含义可知，图甲是以光照强度和植物种类为自变量的多变量模型，图乙是以光照强度和CO2浓度为自变量的多变量模型。(1)在较长时间连续阴雨的环境中，由于光照不足，A植物生长受到显著影响。(2)图甲中，a点光照强度为零，植物不能进行光合作用，此时a点表示A植物的呼吸速率。若缺Mg，A植物中的叶绿素减少，使光反应受到抑制，只有通过增加光照强度来提高光合速率，才能使光合速率与呼吸速率相等，即b点右移。(3)c点时，光合作用强度最大，在叶绿体基质中ATP不断被分解产生ADP，并移向类囊体薄膜参与ATP的合成。(4)e点与d点相比，两者CO2浓度相等，所以C3的来源不变，但e点的光照强度较大，光反应产生的ATP和[H]多，有利于C3的还原，使其去路增多，所以C3含量降低；e点与f点相比，光照强度相同，光反应产生的ATP和[H]相等，所以C3的去路不变，但e点CO2浓度较大，即有利于C3的生成，故C3的含量增加。(5)g点是A与B曲线的交点，所以此时M1＝M2，而A植物的呼吸速率大于B植物的，因此N1>N2。(6)农家肥即有机肥，分解后可为农作物提供CO2和矿质元素，有利于光合作用的进行。
答案　(1)A　(2)A植物的呼吸速率　向右　(3)叶绿体基质　类囊体薄膜　D　(4)低　高　(5)＝　>　(6)农家肥被微生物分解后为农作物提供CO2；提供矿质元素；促进土壤微生物的活动，提高土壤的通气性，促进植物对矿质元素的吸收(答出任意两项即可)
备考指导
1． 数学模型的特点是定性或定量描述各个变量之间的生物关系。其中，曲线图的特点是在利用坐标系描述两个或多个变量之间的定性或定量关系；柱形图是依据实验数据在坐标系内用柱形方式表示两个或多个变量之间不连续的定量关系；饼形图通常利用百分比含量的圆饼状表示；计算公式或函数式则是根据数学上的等量关系、用字母符号建立起的变量之间的定量关系式。
2． 数学建模是对生物学规律的高度概括和抽象，要引导学生利用生物学基本概念和原理，理解数学符号、公式、图表、函数图像等数学语言表现出生物学现象、本质特征和量变关系，利用构建数学模型的思维学习生物学理论知识，能很好地解决一些生物学实际问题，使考生的知识能力发生正迁移，起到举一反三的效果。在复习过程中构建数学模型既有利于考生对知识的理解和掌握(在一些实际的解题应用过程中)，又可以充分锻炼考生的分析、推理和综合能力，同时也体现了现在高考的“以能力立意”的理念。
3． 在高中生物学习中，考生应树立理科意识，注意应用理科思维，学会用数学建模思想解决生物学问题。比如：用数学上的排列组合来分析减数分裂过程配子的基因组成；用数学上的概率相加、相乘原理来解决一些遗传病概率的计算问题等等。
思想体验
3． 图中甲、乙、丙、丁表示某种哺乳动物(2n)中处于有性生殖过程中某些时期的细胞，a、b、c表示各种结构或物质在不同时期的连续数量变化规律，下列可以与图中甲、乙、丙、丁相对应的细胞是 (　　)
A．初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞、精子
B．精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞
C．卵原细胞、次级卵母细胞、第1极体、第2极体
D．卵原细胞、次级卵母细胞、次级卵母细胞、第1极体
答案　B
解析　从图中的变化特点可以看出，a代表DNA，b代表染色体，c代表染色单体。然后再根据各个时期的变化特点进一步判断细胞名称。
高瑞青生物教育考试研究工作室 Qing工作室

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