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第10讲　光合作用的探究历程与基本过程
[考纲明细]　1.光合作用的基本过程(Ⅱ)　2.实验：叶绿体色素的提取和分离
板块一　知识·自主梳理
一、捕获光能的色素及叶绿体的结构
1．绿叶中色素的提取和分离
(1)实验原理
试剂
原理
提取
无水乙醇
绿叶中的色素溶于有机溶剂，而不溶于水
分离
层析液
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上扩散得快，反之则慢
(2)实验步骤
(3)实验操作及目的
(4)分离结果
结果分析：
①色素带的条数与色素种类有关，四条色素带说明有四种色素。
②色素带的宽窄与色素含量有关，色素带越宽说明此种色素含量越多。色素带最宽的是叶绿素a，最窄的是胡萝卜素，叶绿素b的色素带比叶黄素的稍宽。
③色素带扩散速度与溶解度有关，扩散速度越快说明溶解度越高。
④相邻两条色素带之间距离最远的是胡萝卜素和叶黄素，最近的是叶绿素a和叶绿素b。
2．叶绿体的结构和功能
(1)叶绿体的结构示意图
双层膜
③基质：含有与暗反应有关的酶。
④基粒：由类囊体堆叠而成，分布有色素和与光反应有关的酶。
(2)功能：进行光合作用的场所。
二、光合作用的探究历程(连线)
答案　①—A—b　②—C—a　③—E—f　④—D—c　⑤—F—e　⑥—B—d　⑦—G—g
三、光合作用
1．光合作用的概念：绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存着能量的有机物，并且释放出氧气的过程。
2．光合作用的过程
3．光合作用的总反应式
CO2＋H2O(CH2O)＋O2。
(1)光合作用过程中O元素的转移途径：
HO18O2，
C18O2C3(CHO)＋HO。
(2)光合作用过程中C元素的转移途径：
14CO214C3(14CH2O)。
(3)H的转移途径：H2O→[H]→(CH2O)＋H2O。
四、化能合成作用
1．化能合成作用的概念：自然界中还有一些微生物利用某些无机物氧化过程释放的化学能作能量，将CO2和水还原成有机物和氧气，此过程称为化能合成作用，此类生物属化能自养型生物。
2．化能合成作用与光合作用的比较
项目
光合作用
化能合成作用
原料
CO2和H2O等无机物
产物
糖类等有机物
条件
光、色素、酶
酶
能量来源
光能
某些无机物氧化时释放的能量
生物种类
绿色植物、蓝藻等
硝化细菌、硫细菌等
◆　深入思考
1．为什么无色透明的大棚中植物的光合效率最高？
提示　无色透明大棚能透过可见光中的各种色光，有色大棚主要透过可见光中的同色光，其他可见光被其吸收，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高。
2．夏季连续阴天，提高大棚中作物产量应采取哪些措施？
提示　①增加光强、②增加CO2浓度、③夜晚适当降低温度。
◆　自查诊断
1．叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢。(　　)
答案　×
2．离体叶绿体基质中添加ATP、NADPH[H]和CO2后，可完成暗反应。(　　)
答案　√
3．在适宜光照条件下，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。(　　)
答案　√
4．光反应将光能转化为稳定的化学能储存在ATP中。(　　)
答案　×
5．CO2是光合作用暗反应的原料，因此CO2浓度越大，光合速率越高。(　　)
答案　×
6．光合作用的色素和酶分布在类囊体薄膜和叶绿体基质中。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
实验七
绿叶中色素的提取和分离
[2016·江苏高考]下列用鲜菠菜进行色素提取、分离实验的叙述，正确的是(　　)
A．应该在研磨叶片后立即加入CaCO3，防止酸破坏叶绿素
B．即使菜叶剪碎不够充分，也可以提取出4种光合作用色素
C．为获得10 mL提取液，研磨时一次性加入10 mL乙醇研磨效果最好
D．层析完毕后应迅速记录结果，否则叶绿素条带会很快随溶剂挥发消失
[解析]　应该在研磨叶片前加入碳酸钙，A错误；即使菜叶剪碎不够充分，叶绿体色素也可以溶解在无水乙醇中进而提取光合色素，B正确；研磨时分次加入10 mL的乙醇，效果较好，C错误；层析完毕后，叶绿素条带不会随溶剂挥发而消失，D错误。
[答案]　B
题型一　考查色素提取和分离过程与结果
1．[2017·泰安二模]下图表示某生物兴趣小组利用韭菜宿根进行的实验流程，相关叙述错误的是(　　)
A．纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中溶解度不同
B．两组实验的结果①中共有色素带的颜色是黄色和橙黄色
C．两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在蓝紫光区域
D．在做提取韭黄色素的实验时，不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大
答案　C
解析　纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中溶解度不同，溶解度大的随层析液在滤纸上的扩散速度快，A正确；光下生长的韭菜叶绿体中含有四种色素：胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)、叶绿素a(蓝绿色)、叶绿素b(黄绿色)，避光生长的韭黄只含有两种色素：胡萝卜素、叶黄素，B正确；叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光，胡萝卜素和叶黄素主要吸收蓝紫光，故两组实验的结果②中吸收光谱最明显的差异出现在红光区域，C错误；研磨时加碳酸钙主要是防止叶绿素分子被破坏，韭黄中不含叶绿素，不加碳酸钙对滤液颜色的影响不大，D正确。
2．甲、乙、丙、丁四位同学，在利用新鲜绿色菠菜叶为实验材料，用层析法进行叶绿体中色素的提取和分离实验时，由于操作不同，而得到了以下四种不同的层析结果。下列分析错误的是(　　)
A．甲可能误用蒸馏水作提取液和层析液
B．乙可能是因为研磨时加入无水乙醇过多
C．丙可能是正确操作得到的理想结果
D．丁可能是因为研磨时未加入CaCO3
答案　C
解析　叶绿体中的色素属于有机物，易溶于酒精等有机溶剂，难溶于水，所以不能用蒸馏水作提取液和层析液，A正确；乙中每种色素都有，但含量很少，可能是无水乙醇过多，色素浓度太低导致的，B正确；丙中每种色素都有，但是胡萝卜素和叶黄素含量较多，叶绿素a和叶绿素b含量较少，这不应该是正确操作得到的理想结果，C错误；丁中叶绿素a和叶绿素b含量很少，可能是研磨时未加入CaCO3破坏了叶绿素，因为与类胡萝卜素相比，叶绿素更易受到破坏，D正确。
技法提升
　绿叶中色素的提取和分离实验中异常实验现象原因分析
(1)滤纸条上色素带颜色均较浅：①未加二氧化硅，研磨不充分；②加入无水乙醇的量过多；③实验材料中色素含量较少。
(2)滤纸条上下面两条色素带较浅：①未加碳酸钙或加入量过少，叶绿素被破坏；②实验材料(如泛黄的叶片)中叶绿素的含量较少。
(3)滤纸条上色素带重叠：①滤液细线不直；②滤液细线过粗。
(4)滤纸条上看不见色素带：①忘记画滤液细线；②滤液细线接触到层析液，色素溶解到层析液中。
题型二　影响叶绿素合成和含量的因素
3．植物的生长发育需要根从土壤中吸收水分和各种矿质元素，科学实验发现土壤中缺磷，会导致植株矮小，叶色暗绿。依据叶色变化判断可能是缺少类胡萝卜素，试设计实验探究叶色暗绿是否是因为缺磷造成类胡萝卜素缺乏所致。
实验所需主要用具、试剂：烧杯、漏斗、试管、研钵、完全培养液、仅缺磷的完全培养液、无水乙醇、SiO2、CaCO3、层析液等。
实验材料：正常生长的黄瓜幼苗。
实验假设：____________________________________________。
实验步骤：
第一步：取两个烧杯编号为A、B，各放入同样数量、_________________的黄瓜幼苗。
第二步：A烧杯中加入完全培养液，B烧杯中加入等量________________，置于相同且适宜的条件下培养，培养到两组黄瓜幼苗叶片出现颜色差异为止。
第三步：分别从A、B两组中选取________，用________提取叶片色素，用________法分离色素，观察比较___________________________________________
_______________________________________________________________________。
实验结果预测：
(1)A、B两组类胡萝卜素色素带宽度和颜色一致，说明缺磷导致的叶色暗绿，不是由于类胡萝卜素缺乏所致。
(2)____________________________________________________
__________________________________________________________。
答案　实验假设：缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿
实验步骤：
第一步：同一品种且长势相近、苗龄相同
第二步：仅缺磷的完全培养液
第三步：等量叶片　无水乙醇　纸层析　A、B两组色素带中类胡萝卜素色素带的宽度和颜色的深浅
实验结果预测：(2)A组比B组类胡萝卜素色素带宽度大、颜色深(或B组缺少类胡萝卜素色素带)，说明缺磷导致的叶色暗绿是由于类胡萝卜素缺乏所致
解析　根据题中的实验目的，可确定该实验的假设为：缺磷导致类胡萝卜素缺乏，引起叶色暗绿。利用溶液培养法来培养黄瓜幼苗，实验时要遵循对照原则和单一变量原则。等到完全培养液中和缺磷的完全培养液中黄瓜叶片出现颜色差异时进行色素的提取和分离实验，最终比较色素带的宽度和颜色的深浅来确定假设是否成立。
技法提升
　影响叶绿素合成的三大因素
考点1
捕获光能的色素和结构与光合作用的探究历程
[2017·全国卷Ⅲ]植物光合作用的作用光谱是通过测量光合作用对不同波长光的反应(如O2的释放)来绘制的。下列叙述错误的是(　　)
A．类胡萝卜素在红光区吸收的光能可用于光反应中ATP的合成
B．叶绿素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制
C．光合作用的作用光谱也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示
D．叶片在640～660 nm波长光下释放O2是由叶绿素参与光合作用引起的
[解析]　类胡萝卜素不吸收红光，A错误；光合色素的吸收光谱可通过测量其对不同波长光的吸收值来绘制，B正确；光合作用的作用光谱既可用O2的释放速率随光波长的变化来表示，也可用CO2的吸收速率随光波长的变化来表示，C正确；叶片在640～660 nm波长光下只有叶绿素能吸收光能，进行光合作用，释放O2，D正确。
[答案]　A
题型一　光合色素吸收光能的分析
1．[2017·郑州模拟]将A、B、C、D四盆长势均匀的植物置于阳光下，A添加品红色(红光和蓝光)光照，B添加绿色光照，C隔品红色滤光片，D隔绿色滤光片(如图所示)。经过一段时间后，各盆植物中长势最好的是(　　)
答案　A
解析　在同一阳光照射的条件下，添加品红色光，比单独在阳光下的光合作用有所增强，所以长势较旺；添加绿色光，叶绿体对绿色光的吸收很少，即此时植物的光合作用强度等同于单独在阳光下；添加了品红色滤光片，这种滤光片只能让品红色光通过，其余光很少或不能通过，光合作用相对较弱；添加绿色滤光片，这种滤光片只能让绿色光通过，色素几乎不吸收绿光，所以植物几乎不进行光合作用，因而长势较差。结合以上分析，长势从好到差的顺序依次是A>B>C>D，A正确。
2．[2018·浙江大学附中模拟]如图表示叶绿体中色素的吸收光谱。据图判断，以下说法错误的是(　　)
A．据图分析，在研究叶绿素的过程中，为减少类胡萝卜素的干扰，最好选用红光区
B．进入到秋季，植物对420～470 nm波长的光的利用量减少
C．用450 nm左右波长的光比600 nm左右波长的光更有利于提高光合作用强度
D．由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，短时间内叶绿体中C3的量增加
答案　D
解析　类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，叶绿素既可以吸收红光，也可以吸收蓝紫光，所以为了减少类胡萝卜素的干扰，最好选用红光区，A正确；进入秋季，叶绿素的合成小于分解，叶绿素含量明显减少，导致420～470 nm左右波长的光的利用量显著减少，B正确；图中叶绿素在450 nm左右波长的光吸收量明显多于600 nm左右波长的光的吸收量，更有利于提高光合作用强度，C正确；由550 nm波长的光转为670 nm波长的光后，叶绿素a吸收的光增多，光反应增强，产生的[H]和ATP增多，C3的消耗量增加，C3的生成量短时间内不变，所以叶绿体中C3的量减少，D错误。
题型二　光合作用探究历程实验分析
3．下列有关科学家探索光合作用的实验中，叙述错误的是(　　)
A．与黑藻相比，水绵更适宜用作探究光合作用的场所
B．金鱼藻是水生植物，用作探究光合作用产物含有O2时，利于收集气体
C．卡尔文利用小球藻，探明了CO2中的碳在光合作用中转化的途径
D．用银边天竺葵探究光合作用产物是淀粉时，不用脱色可直接加碘液使叶片边缘变蓝色
答案　D
解析　光合作用产物之一是淀粉，淀粉遇碘液变蓝色，首先要用酒精使绿色的叶片脱去颜色，再滴加碘液，防止绿叶本身颜色对实验现象的干扰，银边天竺葵叶片边缘不含叶绿体，无法进行光合作用合成淀粉，D错误。
4．[2017·西安调研]在光合作用的探究历程中，德国科学家梅耶根据能量转化和守恒定律，曾提出了植物在进行光合作用时发生能量转化的假说。以下科学实验能证明这一假说的是(　　)
A．英格豪斯证明植物在光照条件下可以改变空气成分的实验
B．恩格尔曼证明光合作用的有效光是红橙光和蓝紫光的实验
C．萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用可以产生淀粉的实验
D．鲁宾和卡门证明光合作用产生的氧气来自于水的实验
答案　C
解析　萨克斯证明绿叶在光下进行光合作用产物除氧气外还有淀粉，即光能转变成储存在淀粉等有机物中的化学能，因此该实验能证明“植物在进行光合作用时发生能量转化”的假说。
知识拓展
　高考常考的四个经典实验及分析
普利斯特利实验
相关分析
缺乏对照实验，实验结果说服力不强。应将点燃的蜡烛和小鼠分别单独置于含同一种但却死亡的植物的玻璃罩内，作为空白对照。普利斯特利没有认识到光在植物更新空气中的作用
萨克斯实验相关分析
①对照类型为自身对照，自变量为光的有无，因变量为颜色变化(有无淀粉生成)，实验组是遮光处理组，对照组为曝光处理组
②该实验的关键是要进行饥饿处理，以使叶片中的营养物质消耗掉，增强实验的说服力
恩格尔曼实验相关分析
①将临时装片放在黑暗和无空气的环境中是为了排除环境中光线和O2的影响
②设置细光束和好氧菌的好处：能够准确判断出水绵细胞中产生氧气的部位
鲁宾和卡门实验
相关分析
①应用同位素标记法追踪CO2和H2O中的O元素在光合作用中的转移途径
②此实验设置了对照，自变量是标记物质即HO和C18O2，因变量是释放的O2有无放射性
考点2
光合作用的基本过程
[2015·安徽高考]右图为大豆叶片光合作用暗反应阶段的示意图。下列叙述正确的是(　　)
A．CO2的固定实质上是将ATP中的化学能转变为C3中的化学能
B．CO2可直接被[H]还原，再经过一系列的变化形成糖类
C．被还原的C3在有关酶的催化作用下，可再形成C5
D．光照强度由强变弱时，短时间内C5含量会升高
[解析]　CO2的固定实质上是将CO2与C5转变成C3，A错误；CO2不能直接被[H]还原，需要形成C3后才能被[H]和ATP还原，再经过一系列的变化形成糖类，B错误；被还原的C3在有关酶的催化作用下一部分合成了(CH2O)，另一部分又形成了C5，C正确；光照强度变弱时，光反应产生的ATP和[H]减少，C3还原减慢，C5生成的量减少，而C5的消耗暂时不变，所以短时间内C5含量会减少，D错误。
[答案]　C
题型一　光合作用过程分析
1．[2017·海南海口模拟]下列关于光合作用的叙述，错误的是(　　)
A．光反应阶段不需要酶的参与
B．暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗
C．光合作用过程中既有[H]的产生又有[H]的消耗
D．光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能
答案　A
解析　光反应阶段需要酶的参与，如ATP合成酶，A错误；暗反应阶段既有C5的生成又有C5的消耗，B正确；光合作用光反应中有[H]的产生，暗反应中有[H]的消耗，C正确；光合作用过程将光能转换成有机物中的化学能，D正确。
2．下面为绿色植物光合作用过程示意图(图中a～g为物质，①～⑥为反应过程，物质转换用实线表示，能量传递用虚线表示)。有关判断错误的是(　　)
A．图中①表示水分的吸收，③表示水的光解
B．c为ATP，f为[H]
C．将b物质用18O标记，最终在(CH2O)中能检测到放射性
D．图中a物质主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能
答案　B
解析　分析图根据光合作用过程中的物质变化可以确定图中①表示水分的吸收，②表示ATP的合成，③表示水的光解，④表示二氧化碳的固定，⑤表示三碳化合物的还原，⑥表示糖类的生成；图中物质分别表示：a为色素、b为氧气、c为ATP、d为ADP、e为还原型辅酶Ⅱ(NADPH)、f为辅酶Ⅱ(NADP＋)、g为二氧化碳。图中①表示水分的吸收，③表示水的光解，A正确；图中c为ATP，f为辅酶Ⅱ(NADP＋)，B错误；将氧气中氧原子用18O标记，氧气首先参与有氧呼吸生成水，该水分子可以参与有氧呼吸第二阶段，此时氧元素将转移到二氧化碳中，然后含放射性的二氧化碳参与光合作用，最终在(CH2O)中能检测到放射性18O，C正确；分析题图可知，图中a物质表示色素，叶绿体中的色素主要吸收红光和蓝紫光，绿色植物能利用它将光能转换成活跃的化学能储存在ATP中，D正确。
题型二　考查环境条件骤变与C3、C5等物质的量的变化分析
3．在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照，并在黑暗中立即开始连续取样分析，在短时间内叶绿体中C3和C5化合物含量的变化是(　　)
A．C3和C5都迅速减少
B．C3和C5都迅速增加
C．C3迅速增加，C5迅速减少
D．C3迅速减少，C5迅速增加
答案　C
解析　由题意知，在其他条件适宜的情况下，在供试植物正常进行光合作用时突然停止光照后，光反应停止，[H]和ATP下降，C3的还原减弱直至停止，而CO2的固定则继续进行，但由于缺少[H]和ATP，C3不能被还原而积累，使C3迅速增加；C5是植物体细胞内具有一定数量且能循环利用的物质，当CO2＋C5→2C3后，C3又不能被还原再形成C5时，C5生成减少，C5的消耗短时间内不变，所以C5将迅速减少。
4．进行正常光合作用的叶片，如果叶绿体中[H]的含量相对稳定，在a点时突然停止供给CO2，能表示叶绿体中[H]含量变化的曲线是(　　)
答案　B
解析　突然停止供给CO2，暗反应受到抑制，消耗光反应产生的[H]的量减少，[H]积累增多，一段时间后处于稳定状态。
技法提升
当外界条件改变时，光合作用中C3、C5、[H]、ATP的含量变化可以采用下图分析：
(1)图示
(2)需从物质的生成和消耗两个方面综合分析
如CO2供应正常、光照停止时C3、C5的含量变化：
(3)分析
板块三　方向·真题体验
1．[2016·全国卷Ⅱ]关于高等植物叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　)
A．叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中
B．构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收
C．通常，红外光和紫外光可被叶绿体中的色素吸收用于光合作用
D．黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的
答案　C
解析　提取叶绿体中的色素用的是无水乙醇，因为叶绿体中的色素能够溶解在有机溶剂乙醇中，A正确；根是植物吸收水分和矿质元素的主要器官，构成叶绿素的镁可以由植物的根从土壤中吸收，B正确；植物进行光合作用只能吸收可见光，不能吸收红外光和紫外光，C错误；叶绿素的形成需要光，黑暗中生长的植物幼苗叶片呈黄色是由于叶绿素合成受阻引起的，D正确。
2．[2016·海南高考]下列叙述错误的是(　　)
A．温度和光照会影响CO2的同化速率
B．光合作用中O2的产生发生在光反应阶段
C．光反应产生的ATP和NADPH不参与暗反应
D．土壤中的硝化细菌可利用CO2和H2O合成糖
答案　C
解析　温度影响酶活性，光照影响光反应，二者均会影响暗反应中CO2的同化速率，A正确；光反应分解水，产生O2，B正确；光反应产生的ATP和NADPH参与暗反应，C错误；硝化细菌属于自养型生物，可以利用CO2和H2O合成糖类，D正确。
3．[2017·海南高考]将叶绿体悬浮液置于阳光下，一段时间后发现有氧气放出。下列相关说法正确的是(　　)
A．离体叶绿体在自然光下能将水分解产生氧气
B．若将叶绿体置于红光下，则不会有氧气产生
C．若将叶绿体置于蓝紫光下，则不会有氧气产生
D．水在叶绿体中分解产生氧气需要ATP提供能量
答案　A
解析　光合作用的场所是叶绿体，离体的叶绿体在自然光下通过光反应能将水分解产生氧气，A正确；叶绿体中的色素既能吸收红光，也能吸收蓝紫光，B、C错误；水在叶绿体中分解产生氧气不仅不需要ATP提供能量，还能产生ATP，D错误。
4．[2016·天津高考]在适宜反应条件下，用白光照射离体的新鲜叶绿体一段时间后，突然改用光照强度与白光相同的红光或绿光照射。下列是光源与瞬间发生变化的物质，组合正确的是(　　)
A．红光，ATP下降
B．红光，未被还原的C3上升
C．绿光，[H]下降
D．绿光，C5上升
答案　C
解析　叶绿体中的色素主要吸收利用红光和蓝紫光。若由白光突然改用光照强度与白光相同的红光，则可利用的光增加，光反应增强，ATP含量增加，未被还原的C3减少，故A、B错误；叶绿体色素对绿光吸收最少，若由白光突然改用光照强度与白光相同的绿光，可导致光反应速率减慢，光反应产生的[H]和ATP减少，而短时间内暗反应仍以原来的速率进行，消耗[H]和ATP，故短时间内[H]含量会下降，C正确；同理，绿光下由于[H]和ATP含量下降，导致C3被还原为C5的速率减慢，而暗反应中CO2的固定仍以原来的速率消耗C5，故短时间内C5的含量会下降，D错误。
5．[2015·上海高考]从新鲜的菠菜叶片提取叶绿体色素，发现提取液明显偏黄绿色，最可能的原因是(　　)
A．加入的石英砂太多 B．没有加入碳酸钙
C．用脱脂棉过滤不彻底 D．一次加入过多无水乙醇
答案　B
解析　色素提取过程中，研磨速度慢会影响色素的提取，加入石英砂目的是使研磨充分，有利于色素的提取，A不符合题意；加入碳酸钙防止研磨过程中叶绿素被破坏，不加碳酸钙研磨过程中叶绿素会被破坏，导致提取液颜色偏黄绿色，B符合题意；色素过滤不能用脱脂棉，C不符合题意；而一次加入无水乙醇过多会使提取的滤液中色素浓度小，整体颜色变浅，D不符合题意。
限时规范特训
一、选择题
1．[2017·辽宁东北育才中学一模]关于“绿叶中色素的提取和分离”实验的叙述，不正确的是(　　)
A．可以用无水乙醇提取叶绿体中的色素
B．叶绿体中色素能够分离的原因是不同色素在层析液中的溶解度不同
C．研钵中需加入二氧化硅、醋酸钙、无水乙醇和绿叶
D．滤液细线要画得细而直，避免色素带间的部分重叠
答案　C
解析　叶绿体色素不溶于水，而溶于有机溶剂，所以可以用无水乙醇或丙酮等有机溶剂提取色素，A正确；叶绿体中的不同色素在层析液中的溶解度不同，从而可以分离色素，B正确；研磨时需加入二氧化硅、碳酸钙、无水乙醇和绿叶，不能加入醋酸钙，C错误；滤液细线要画得细而直，避免色素带间的部分重叠，影响实验结果，D正确。
2．苋菜叶片细胞中除了叶绿体含有色素外，液泡中也含有溶于水但不溶于有机溶剂的花青素(呈现红色)。某探究小组用适量95%酒精提取苋菜叶片中的色素，然后用层析液分离。层析结束后滤纸条上出现了不同的色素带，对色素带由上到下分析有关叙述正确的是(　　)
A．第一条色素带对应的色素是叶黄素
B．第二条色素带对应的色素主要吸收蓝紫光
C．第三条色素带对应的色素是呈现红色的花青素
D．第四条色素带对应的色素在层析液中溶解度最大
答案　B
解析　液泡中含有溶于水但不溶于有机溶剂的花青素，用95%的酒精提取苋菜叶片中的色素时，只能提取到叶绿体中的色素，用层析液分离时，可以得到四条色素带，从上到下依次是胡萝卜素、叶黄素、叶绿素a、叶绿素b。第一条色素带对应的色素是胡萝卜素，A错误；第二条色素带对应的色素是叶黄素，主要吸收蓝紫光，B正确；第三条色素带对应的色素是叶绿素a，C错误；色素在层析液中的溶解度不同，溶解度越高，随着层析液扩散的速度越快，所以第四条色素带对应的色素在层析液中溶解度最小，D错误。
3．历经一个半世纪，经过许多科学家的实验，才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物，在下面几个著名实验中，相关叙述正确的是(　　)
A．普利斯特利指出了光在植物更新空气这个过程起关键作用
B．萨克斯的实验中，叶片暗处放置几小时的目的是消耗掉叶片中的营养物质
C．恩格尔曼的实验中，定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
D．鲁宾和卡门的实验中，用18O标记CO2，证明了光合作用产生的氧气来自于参加反应的H2O而不是CO2
答案　B
解析　普利斯特利指出了植物可更新空气，并不知道光在这个过程起关键作用，A错误；恩格尔曼的实验能够证明氧气由叶绿体释放出来，并不能定量分析光合作用生成的氧气量，C错误；鲁宾和卡门的实验中，用18O分别标记H2O和CO2，证明了光合作用产生的氧气来自于参加反应的H2O而不是CO2，D错误。
4.把一株牵牛花在黑暗中放置一昼夜，然后利用右图装置进行实验。该实验不能用于验证(　　)
A．光合作用需要CO2
B．光合作用能产生O2
C．光合作用需要光
D．光合作用需要叶绿体
答案　B
解析　该实验“绿色部分”与“白色部分”对照可用于验证光合作用需叶绿体，D不符合题意；铝箔遮盖部分与绿色部分对照可验证光合作用需光，C不符合题意；瓶内叶片与绿色部分对照可验证光合作用需CO2，整个装置不能验证光合作用产生O2，A不符合题意，B符合题意。
5．如图为光合作用示意图。下列说法错误的是(　　)
A．①表示O2，④表示CO2
B．暗反应中，CO2首先与C5结合生成C3，然后被还原为(CH2O)
C．C3的还原过程中，需要光反应提供的物质只有②
D．增加光照强度，C3的含量将减少
答案　C
解析　在叶绿体的类囊体薄膜上进行的是光反应阶段，这一阶段中产生[H](即NADPH)、ATP和氧气，因此，①表示氧气，④表示暗反应阶段中与C5反应的CO2，A正确；CO2先与C5反应生成C3，然后C3在光反应阶段提供的ATP和[H]的参与下被还原成(CH2O)，B正确、C错误；增加光照强度，则光反应阶段产生的ATP和[H]增多，则在暗反应阶段有更多的C3被还原，短时间内C3的生成量不变，故增加光照强度，C3含量减少，D正确。
6．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　缺镁影响叶绿素的合成，进而影响光反应，导致光反应强度下降，[H]和ATP减少，进一步导致暗反应中三碳化合物的还原强度降低，进而影响暗反应，使暗反应强度降低，B正确。
7．[2018·江西赣州于都县模拟]光合作用是生物界最基本的同化作用，下列相关叙述不正确的是(　　)
A．流经森林生态系统的总能量是该生态系统的生产者固定的太阳能
B．净光合速率为零时，蓝藻细胞产生ATP的场所主要有线粒体和叶绿体
C．光反应产生的ATP是暗反应中将CO2合成糖类的能源物质
D．用HO培养小球藻，一段时间后可在其产生的糖类和氧气中检测到18O
答案　B
解析　生产者固定的太阳能总量是流经该生态系统的总能量，A正确；蓝藻是原核生物，没有线粒体和叶绿体，B错误；光反应产生的ATP是暗反应中将二氧化碳还原为糖的能源物质，C正确；用HO培养小球藻，HO在光反应中经水的光解生成18O2，HO还可参与小球藻的有氧呼吸第二阶段，生成C18O2，再通过光合作用的暗反应阶段，转移到糖类等有机物中，D正确。
8．如图表示某生物膜结构及其发生的部分生理过程，下列叙述正确的是(　　)
A．图示膜结构为叶绿体内膜
B．A侧为叶绿体基质，其中含有少量DNA
C．甲表示色素，在层析液中溶解度最高的是叶绿素a
D．图示过程为光反应，该过程不需酶的催化
答案　B
解析　分析图示过程可知，该生理过程为光反应，场所为类囊体薄膜，A错误；有光的部位为叶绿体基质，故A侧为叶绿体基质，叶绿体基质中含有少量DNA, B正确；在层析液中溶解度最大的色素是胡萝卜素，C错误；光反应过程需要酶的参与，D错误。
9．据下面光合作用图示判断，下列叙述不正确的是(　　)
A．⑤过程发生于叶绿体类囊体薄膜上，⑥过程发生于叶绿体基质中
B．图示①～④依次为[H]、ATP、CO2、(CH2O)
C．如用14C标记CO2来追踪光合作用过程中的碳原子，则14C的转移途径为14CO2→C3→糖类
D．②不仅用于还原C3，还可用于矿质离子吸收等
答案　D
解析　根据光合作用的过程判断①②③④⑤⑥分别表示[H]、ATP、CO2、(CH2O)、光反应和暗反应，B正确；光反应发生在叶绿体的类囊体薄膜上，暗反应发生在叶绿体的基质中，A正确；光合作用过程中，CO2首先与C5相结合，形成C3，然后C3被还原形成糖类等有机物，C正确；光反应产生的ATP只用于暗反应，呼吸作用产生的ATP才能用于矿质离子吸收等生命活动，D错误。
10.水中学二调]如图表示在夏季晴朗的白天植物细胞内C3和C5的相对含量随一种环境因素的改变而变化的情况，下列对这一环境因素改变的分析正确的是(　　)
A．突然停止光照 B．突然增加CO2浓度
C．降低环境温度 D．增加光照强度
答案　D
解析　突然停止光照，光反应产生的[H]和ATP减少，被还原的C3减少，生成的C5减少，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将增加、C5的相对含量将减少，A错误；突然增加CO2浓度，CO2被C5固定形成C3的量增加、消耗的C5量增加、C3还原速率不变，植物细胞内C3相对含量增加、C5相对含量减少，B错误；降低环境温度，CO2固定速率和C3还原速率均下降，C5、C3的相对含量不会大幅度地改变，C错误；增加光照强度，光反应产生的[H]和ATP增多，被还原的C3增多，生成的C5增多，而CO2被C5固定形成C3的过程不变，故C3的相对含量将减少、C5的相对含量将增加，D正确。
二、非选择题
11．[2017·河北石家庄模拟]如图1为高等绿色植物光合作用图解，请据图作答：
(1)图中Ⅰ阶段必须在________(填“有光”或“无光”)条件下才能进行，故称为________阶段，该阶段进行的部位是________。
(2)科学家利用同位素标记法证明光合作用释放的O2来自[②]________。
(3)图中Ⅰ阶段为Ⅱ阶段提供[H]和[③]________，叶绿体中Ⅰ阶段产生的[H]参与反应的场所在________。能吸收红光的色素是________。
(4)在适宜条件下正常生长的绿色植物，若突然减少[④]________的供应，则(CH2O)生成量将________(填“增加”“减少”“不变”)。
(5)图2表示植物光合作用与环境因素之间的关系，图2中B点表示________与________达到相等，当植物缺镁时，B点将________(填“左移”或“右移”)。
答案　(1)有光　光反应　类囊体薄膜　(2)H2O
(3)ATP　叶绿体基质　叶绿素a、叶绿素b　(4)CO2　减少　(5)光合作用强度　呼吸作用强度　右移
解析　(1)由题图可知，Ⅰ是光反应，光反应的条件需要光照，发生在叶绿体的类囊体薄膜上。
(2)光反应阶段是水光解产生氧气和[H]，因此氧气来自反应物——水。
(3)光反应产生的[H]和ATP被暗反应利用，因此③是ATP，暗反应发生在叶绿体基质中；叶绿体中的叶绿素吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素吸收蓝紫光。
(4)④是二氧化碳，如果二氧化碳突然减少，形成的三碳化合物减少，三碳化合物被还原形成的有机物减少。
(5)B点是光的补偿点，此时光合作用强度与呼吸作用强度相等；Mg是叶绿素的组成成分，植物缺Mg，叶绿素减少，光合作用强度减弱，达到与呼吸作用强度相等的光照强度增大，B点右移。
12．下图1为叶绿体中进行光合作用的示意图，图2表示在适宜温度下，叶肉细胞的总光合作用强度与二氧化碳浓度的关系。回答下列问题：
(1)蓝藻细胞没有叶绿体也能发生光合作用，主要原因是其细胞中含有光合作用所需要的酶以及________、________等光合色素。
(2)图1中的结构A表示________，物质c、j依次是________、________。实验发现，叶绿体释放b的总量与叶肉细胞释放b到外界环境的量不同，原因是______________________________。
(3)如图2所示，曲线的起点A不在原点而位于X轴上，这说明____________________。不同植物的A点数值有差异，在农业生产中选择A值较小的作物播种通常会获得更高的产量，可能的原因是________________________。
(4)图2中从A点到B点，叶肉细胞先通过加快光合作用______________阶段的反应速率来增加光合作用强度。若测定图2曲线时光照强度较弱，现将光照强度增大至理想状态，则B点应该向________方向移动。
答案　(1)叶绿素　藻蓝素　(2)类囊体(或囊状结构薄膜、或基粒)　ADP　C3　叶绿体产生的O2先用于有氧呼吸，然后才能释放到外界　(3)光合作用的发生需要一定浓度的CO2　二氧化碳的利用效率更高，合成的有机物更多　(4)暗反应(或CO2的固定)　右上
解析　据图分析，图1中A表示类囊体薄膜，是光反应的场所，a是水，b是氧气，c是ADP，d是有机物，e是ATP，f是[H]，h是五碳化合物，i是二氧化碳，j是三碳化合物。图2中A表示此二氧化碳浓度下才开始进行光合作用；B点所对应的二氧化碳浓度表示二氧化碳饱和点，此时起光合作用达到最大值。
(1)蓝藻是原核生物，没有叶绿体，但是有与光合作用有关的叶绿素、藻蓝素、酶等，所以也可以进行光合作用。
(2)根据以上分析可知，A表示类囊体薄膜，c是ADP，j是三碳化合物。b是O2，叶肉细胞释放的氧气量与叶绿体产生的氧气量不等，是因为叶绿体产生的氧气先用于有氧呼吸，然后才能释放到外界。
(3)A点才开始进行光合作用，说明光合作用的发生需要一定浓度的CO2。在农业生产中选择A值较小的作物播种通常会获得更高的产量，可能是因为二氧化碳的利用效率更高，合成的有机物更多。
(4)图2中的自变量是二氧化碳浓度，而二氧化碳是暗反应的原料，所以A点到B点，CO2浓度升高，叶肉细胞先通过加快光合作用暗反应阶段的反应速率来增加光合作用强度。若测定图2曲线时光照强度较弱，现将光照强度增大至理想状态，则光合作用增加，需要的CO2最大值增大，所以B点应该向右上方向移动。
13．[2016·全国卷Ⅲ]为了探究某地夏日晴天中午时气温和相对湿度对A品种小麦光合作用的影响，某研究小组将生长状态一致的A品种小麦植株分为5组，1组在田间生长作为对照组，另4组在人工气候室中生长作为实验组，并保持其光照和CO2浓度等条件与对照组相同，于中午12：30测定各组叶片的光合速率，各组实验处理及结果如表所示：
回答下列问题：
(1)根据本实验结果，可以推测中午时对小麦光合速率影响较大的环境因素是________，其依据是_________________________；并可推测，________(填“增加”或“降低”)麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。
(2)在实验组中，若适当提高第________组的环境温度能提高小麦的光合速率，其原因是______________________________________。
(3)小麦叶片气孔开放时，CO2进入叶肉细胞的过程________(填“需要”或“不需要”)载体蛋白，________(填“需要”或“不需要”)消耗ATP。
答案　(1)相对湿度　在相同温度条件下，相对湿度改变时光合速率变化较大　增加
(2)四　该实验组的环境温度未达到光合作用的最适温度
(3)不需要　不需要
解析　(1)根据本实验结果可知，相同温度条件下，小麦光合速率随相对湿度的增加而明显加快，但相对湿度相同时，小麦光合速率随温度的变化不明显，由此可推知中午时对小麦光合作用速率影响较大的环境因素是相对湿度；并可推测，增加麦田环境的相对湿度可降低小麦光合作用“午休”的程度。
(2)比较实验组二、三、四可知，小麦光合作用的最适温度在31 ℃左右，而第四组的25 ℃低于最适温度，所以在实验组四中，适当提高环境温度能提高小麦的光合速率。
(3)CO2是以自由扩散方式进入叶肉细胞的，所以该过程既不需要载体蛋白，也不消耗ATP。
第11讲　光合作用和细胞呼吸的关系及影响因素
[考纲明细]　1.影响光合速率的环境因素(Ⅱ)　2.光合作用与细胞呼吸的综合应用
板块一　知识·自主梳理
一、光合作用与细胞呼吸的关系
1．细胞呼吸与光合作用过程图解
(1)物质名称：b：O2，c：ATP，d：ADP，e：NADPH([H])，f：C5，g：CO2，h：C3。
(2)生理过程及场所
2．光合作用与有氧呼吸的联系
(1)物质方面
C：CO2C6H12O6C3H4O3CO2
O：H2OO2H2O
H：H2O[H]C6H12O6[H]H2O
(2)能量方面
光能ATP中活跃化学能C6H12O6中稳定的化学能
特别提醒
(1(光合作用中产生的[H]是还原型辅酶Ⅱ(NADPH(简化的表示方式，而细胞呼吸中产生的[H]是还原型辅酶Ⅰ(NADH(简化的表示方式，二者不是一种物质，尽管书写形式相同。
(2(还原氢的书写形式一定不能写成H、H＋或H2，只能写成[H]、NADH或NADPH。
二、光合作用的影响因素及应用
1．光质
(1)原理
①叶绿体中的色素只吸收可见光，而对红外光和紫外光等不吸收。
②叶绿素对红光和蓝紫光的吸收量大，类胡萝卜素对蓝紫光的吸收量大。
③单色光中，蓝紫光下光合速率最快，红光次之，绿光最差。
(2)应用
①大棚薄膜的选择：无色透明大棚能透过日光中各色光，有色大棚主要透过同色光，其他光被其吸收，所以无色透明的大棚中植物的光合效率最高。
②补充单色光的选择：蓝紫光。
2．光照强度
(1)原理
光照强度通过影响植物的光反应进而影响光合速率。光照强度增加，光反应速率加快，产生的[H]和ATP增多，使暗反应中还原过程加快，从而使光合作用产物增加。
(2)植物三率间关系
①呼吸速率：植物非绿色组织(如苹果果肉细胞)或绿色组织在黑暗条件下测得的值——单位时间内一定量组织的CO2释放量或O2吸收量。
②净光合速率：植物绿色组织在有光条件下测得的值——单位时间内一定量叶面积所吸收的CO2量或释放的O2量。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
(3)曲线模型及分析
3．CO2浓度
(1)曲线分析
图1中A点表示CO2补偿点，即光合作用速率等于呼吸作用速率时的CO2浓度，图2中A′点表示进行光合作用所需CO2的最低浓度。C和C′点都表示CO2饱和点。
(2)应用：在农业生产上可以通过“正其行，通其风”，增施农家肥等措施增大CO2浓度，提高光合作用速率。
4．温度
(1)曲线分析
AB段：在B点之前，随着温度升高，光合速率增大
B点：酶的最适温度，光合速率最大
BC段：随着温度升高，酶的活性下降，光合速率减小，50 ℃左右光合速率几乎为零。
(2)应用：冬季，温室栽培可适当提高温度；晚上可适当降低温度，以降低细胞呼吸速率，减少有机物消耗。
5．多因子变量对光合作用速率的影响
(1)曲线分析
P点：限制光合速率的因素应为横坐标所表示的因子，随着因子的不断加强，光合速率不断提高。
Q点：横坐标所表示的因素不再是影响光合速率的因子，影响因素主要为各曲线所表示的因子。
(2)应用：温室栽培时，在一定光照强度下，白天适当提高温度，增加光合酶的活性，提高光合速率；也可同时适当增加CO2浓度，进一步提高光合速率；当温度适宜时，可适当增加光照强度和CO2浓度以提高光合速率。
板块二　考点·题型突破
考点1
光合作用与呼吸作用的关系
[2017·全国卷Ⅱ]下图是表示某植物叶肉细胞光合作用和呼吸作用的示意图。
据图回答下列问题：
(1)图中①、②、③、④代表的物质依次是____________、_____________、_____________、______________，[H]代表的物质主要是______________。
(2)B代表一种反应过程，C代表细胞质基质，D代表线粒体，则ATP合成发生在A过程，还发生在________(填“B和C”“C和D”或“B和D”)。
(3)C中的丙酮酸可以转化成酒精，出现这种情况的原因是__________________________________________________________。
[解析]　(1)根据题目示意图可知，过程A和B分别代表光合作用的光反应和暗反应，①是水光解的产物且不参与暗反应，为氧气，②和③分别是合成NADPH、ATP的原料，即②是NADP＋、③是ADP和磷酸，④参与CO2的固定，为C5，[H]参与了有氧呼吸过程，为还原型辅酶Ⅰ(NADH)。
(2)在植物叶肉细胞中产生ATP的场所有细胞质基质、线粒体、叶绿体类囊体薄膜，即除了A过程，ATP的合成还发生在C和D。
(3)C中的丙酮酸可以转化为酒精，是因为细胞质基质中存在与无氧呼吸过程相关的酶，在缺氧条件下叶肉细胞可以发生无氧呼吸。
[答案]　(1)O2　NADP＋　ADP＋Pi　C5　NADH(或答：还原型辅酶Ⅰ)　(2)C和D　(3)在缺氧条件下进行无氧呼吸
题型一　光合作用与细胞呼吸过程的判断
1．[2017·宿州质检]下图是绿色植物叶肉细胞内部分生命活动示意图，其中①～⑤表示生理过程，A～D表示物质。下列分析错误的是(　　)
A．在生物膜上发生的生理过程有③和④
B．①②⑤过程均发生在细胞质基质中
C．A和B分别表示丙酮酸和[H]
D．有氧呼吸包括图中的①②③过程
答案　B
解析　由图可知，①、②、③依次为有氧呼吸的第一、二、三阶段，④为光反应，⑤为暗反应，A为丙酮酸，B为[H]，C为ADP和Pi、NADP＋，D为ATP和[H]，C、D正确；在生物膜上发生的生理过程有有氧呼吸的第三阶段③(线粒体内膜)和光反应④(类囊体膜)，A正确；有氧呼吸的第一阶段①在细胞质基质中完成，有氧呼吸的第二阶段②在线粒体基质中完成，暗反应阶段⑤在叶绿体基质中完成，B错误。
2．下图是细胞中糖类合成与分解过程示意图，下列叙述正确的是(　　)
A．过程①只能在线粒体中进行，过程②只能在叶绿体中进行
B．过程①产生的能量全部都储存在ATP中
C．过程②产生的O2中的氧来自H2O
D．过程①和②中均能产生[H]，且二者还原的物质相同
答案　C
解析　图中过程①表示有氧呼吸过程，发生在细胞质基质和线粒体中，少数原核生物也能进行有氧呼吸，但是没有线粒体，过程②表示光合作用，场所一般为叶绿体，但是蓝藻没有叶绿体也能进行光合作用，A错误；有氧呼吸过程中产生的能量大部分以热能的形式散失，少部分储存在ATP中，B错误；光合作用产生的O2中的氧全部来自于H2O，C正确；光合作用光反应阶段产生的[H]用于暗反应中三碳化合物的还原，有氧呼吸第一、二阶段产生的[H]用于第三阶段中氧气的还原，D错误。
3．[2018·山东德州一模]下图是绿色植物体内能量供应及利用的示意图，下列说法正确的是(　　)
A．乙过程利用的ATP是由甲和丙过程共同提供的
B．乙中的ATP用于固定二氧化碳和还原三碳化合物
C．甲、丙中合成ATP所需的能量来源不相同
D．丁中的能量可用于肌肉收缩、人的红细胞吸收葡萄糖、兴奋传导等
答案　C
解析　从图中发生的变化可判断，甲是光反应，乙是暗反应，丙是有氧呼吸，丁是ATP的水解。有氧呼吸丙产生的ATP不能用于光合作用的暗反应，A错误；光反应过程中产生的ATP只用于还原三碳化合物，B错误；光反应合成ATP所需的能量来源于光能，而丙过程合成ATP所需的能量来自有机物中的化学能，C正确；红细胞吸收葡萄糖的方式是协助扩散，需要载体但不消耗ATP，D错误。
技法提升
　光合作用与细胞呼吸中[H]和ATP的来源、去路
比较项目
来源
去路
[H]
光合作用
光反应中水的光解
用于暗反应中C3的还原
有氧呼吸
产生于第一、二阶段
消耗于第三阶段，与O2结合生成H2O
ATP
光合作用
产生于光反应阶段，其中的能量来自光能
用于暗反应过程中C3的还原，其中的能量转变成有机物中稳定的化学能
有氧呼吸
三个阶段均能产生，但第三阶段相对较多
用于各项生命活动
题型二　线粒体与叶绿体之间物质转化问题
4．如图为植物的某个叶肉细胞中两种膜结构及其上发生的生化反应模式图。下列有关叙述正确的是(　　)
A．图1、2中的两种生物膜依次存在于线粒体和叶绿体中
B．图1中的[H]来自水，图2中的[H]来自丙酮酸
C．两种生物膜除产生上述物质外，还均可产生ATP
D．影响图1、2中两种膜上生化反应的主要外界因素分别是温度和光照
答案　C
解析　根据题图所示信息可判断，图1所示是叶绿体的类囊体薄膜，其上进行的是光合作用的光反应，图示生化反应是水的光解，[H]来自水。图2所示是线粒体内膜，其上进行的是有氧呼吸的第三阶段，[H]来自葡萄糖、丙酮酸和H2O，A、B错误；光合作用光反应阶段除了进行水的光解，还进行ATP合成，主要影响因素为光照，有氧呼吸第三阶段产生的能量少部分用于合成ATP，主要影响因素为温度，C正确、D错误。
5．[2017·山东日照质检]如图为某植物细胞部分结构示意图。据图分析，下列四项叙述中，正确的是(　　)
A．a、b箭头表示的是O2进出细胞的过程
B．e、f箭头表示的是CO2进出细胞的过程
C．以C18O2作原料进行光合作用，在较强光照下，测得含18O的呼吸作用产物的主要去向是图中的d
D．以HO作原料进行光合作用，在较强呼吸作用下，测得含18O的光合作用产物的主要去向是图中的b
答案　C
解析　a表示叶绿体吸收CO2，b表示叶绿体释放O2，e表示线粒体吸收O2，f表示线粒体释放CO2，c表示叶绿体产生的O2被线粒体利用，d表示线粒体产生的CO2被叶绿体利用，A、B错误；以C18O2作原料进行光合作用然后再进行呼吸作用，18O的转移途径为C18O2→有机物→C18O2，在较强光照下，光合作用速率大于呼吸作用速率，呼吸产物C18O2主要被叶绿体利用，即主要去向是图中的d，C正确；以HO作原料进行光合作用，18O全部生成氧气，在较强呼吸作用下，氧气主要被线粒体利用，进行有氧呼吸，即主要去向是图中的c，D错误。
考点2
光合作用的影响因素及应用
[2016·全国卷Ⅰ]为了探究生长条件对植物光合作用的影响，某研究小组将某品种植物的盆栽苗分成甲、乙两组，置于人工气候室中，甲组模拟自然光照，乙组提供低光照，其他培养条件相同。培养较长一段时间(T)后，测定两组植株叶片随光照强度变化的光合作用强度(即单位时间、单位叶面积吸收CO2的量)，光合作用强度随光照强度的变化趋势如图所示。回答下列问题：
(1)据图判断，光照强度低于a时，影响甲组植物光合作用的限制因子是________。
(2)b光照强度下，要使甲组的光合作用强度升高，可以考虑的措施是提高________(填“CO2浓度”或“O2浓度”)。
(3)播种乙组植株产生的种子，得到的盆栽苗按照甲组的条件培养T时间后，再测定植株叶片随光照强度变化的光合作用强度，得到的曲线与甲组的相同。根据这一结果能够得到的初步结论是___________________________________________
_______________________________________________________________________。
[解析]　(1)在光饱和点(b点)之前，甲组植物光合作用的限制因子是光照强度。
(2)光饱和点之后，光合作用的限制因子是温度、CO2浓度等。
(3)对比甲组、乙组曲线可知，在低光照下培养后乙组植物的光合能力比甲组的低，但其子代在甲组的条件下培养，光合能力与甲组相同，这说明低光照培养未能改变植物的遗传特性，乙组光合作用强度与甲组不同是由环境因素引起的，而不是遗传物质改变造成的。
[答案]　(1)光照强度
(2)CO2浓度
(3)乙组光合作用强度与甲组的不同是由环境因素低光照引起的，而非遗传物质的改变造成的
题型一　单一因素对光合作用影响的分析和探究
1. [2017·枣庄调研]植物的光合作用受CO2浓度、温度与光照强度的影响。如图为在一定CO2浓度和适宜温度条件下，测定的某植物叶片在不同光照条件下的光合作用速率。下列有关说法错误的是(　　)
A．在a点所示条件下，该植物的叶肉细胞内能够产生ATP的部位只是线粒体
B．该植物叶片的呼吸速率是5 mg/(100 cm2叶·h)
C．在一昼夜中，将该植物叶片置于c点光照强度条件下11小时，其余时间置于黑暗中，则每100 cm2叶片一昼夜中CO2的净吸收量为45 mg
D．b点代表光合速率等于呼吸速率
答案　A
解析　在a点所示条件下，细胞只进行呼吸作用，产生ATP的场所有细胞质基质和线粒体，A错误；a点的纵坐标表示呼吸速率，B正确；c点光照强度下，11小时光照每100 cm2叶片吸收CO2的量为11×10＝110(mg)，晚上每100 cm2叶片细胞呼吸释放CO2的量为13×5＝65(mg)，一昼夜每100 cm2叶片净吸收CO2量为45 mg，C正确；b点CO2吸收速率为0，即光合速率等于呼吸速率，D正确。
2．某植物的光合作用和细胞呼吸最适温度分别为25 ℃和30 ℃。如图为该植物处于25 ℃环境中光合作用强度随光照强度变化的坐标图。下列叙述正确的是(　　)
A．a点时叶肉细胞的生理活动只受温度的影响
B．b点时植物才开始进行光合作用
C．若将温度从25 ℃提高到30 ℃时，a点上移，d点下移
D．c点时该植物的O2产生量为V1＋V2
答案　D
解析　据图分析，a点时叶肉细胞进行呼吸作用，但不进行光合作用，细胞呼吸受多种因素的影响，不是只受温度的影响，A错误；b点时植物光合作用产生的O2量等于呼吸作用吸收的O2量，在此之前植物就开始光合作用，B错误；若将温度从25 ℃提高到30 ℃，光合作用减弱，产生的O2量减少，但呼吸作用增强，吸收的O2量增加，故a、d点均上移，C错误；c点时该植物的O2产生量为V1＋V2，D正确。
知识拓展
　关于环境因素影响光合速率的三点说明
(1)温度改变对光合作用的影响：当温度改变时，不管是光反应还是暗反应都会受影响，但主要是影响暗反应，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)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，但CO2浓度过高时，会抑制植物的细胞呼吸，进而影响光合作用。
(3)光对光合作用的影响：光照不但影响光反应，而且光是叶绿素合成的必要条件，因此植物在暗处呈黄色。
题型二　多因素对光合速率影响的分析
3．[2017·西藏日喀则第一高级中学期中]下列各图分别表示两个自变量对光合速率的影响情况，除各图中所示的因素外，其他环境因素均控制在最适范围。下列分析错误的是(　　)
A．甲图中a点的限制因素可能是叶绿体中酶的数量
B．乙图中d点比c点在相同时间内叶肉细胞中生成C5的速率快
C．M、N点的限制因素是光照强度，P点的限制因素是温度
D．丙图中，随着温度的升高，曲线走势将稳定不变
答案　D
解析　从甲图中可以看出，光照强度和二氧化碳的浓度不是a点光合速率的限制因素，可能是叶绿体中色素和酶的数量，A正确；乙图中d点与c点相比，光照强度增加，光反应增加，产生的ATP和[H]增加，因此相同时间内叶肉细胞中C3的还原量多，生成C5的速率快，B正确；图中M、N、P三点限制因素分别为三条曲线的横坐标即光照强度、光照强度、温度，C正确；丙图中，随着温度的升高，曲线走势有可能下降，因为超过最适浓度，酶的活性降低，D错误。
4．在下列曲线图中，有M、N、O、P、Q五个点，对它们含义的叙述中正确的是(　　)
①M点时，植物既进行光合作用，也进行呼吸作用，且光合作用强度弱于呼吸作用强度　②N点时，植物体只进行呼吸作用；O点时，植物体的光合作用强度等于呼吸作用强度　③Q点时，光照强度不再是限制光合速率的因子，CO2浓度是限制光合速率的主要因素　④P点前，限制光合速率的主要因素是光照强度
A．①② B．①③
C．③④ D．②④
答案　C
解析　M点时，光照强度为0，植物叶肉细胞只进行呼吸作用，①错误；N点净光合速率为0，说明光合作用强度和呼吸强度相等，O点在M点与N点之间，所以植物体的光合作用强度小于呼吸作用强度，②错误；Q点光照强度时，随着光照强度的增加，光合速率不再改变，光照强度不再是影响光合速率的主要因素，③正确；P点前，随光照强度增大光合速率增大，影响光合速率的主要因素是光照强度，④正确。
技法提升
　解答光合作用相关曲线的基本步骤
明标
即明确横坐标和纵坐标所表示的含义
找点
即找出曲线中的起点、止点、顶点、交点和转折点等关键点。
如光照强度(或CO2浓度)对光合作用强度影响的曲线中，在光照强度为0时，曲线在纵坐标上对应的点表示细胞呼吸所释放的CO2量或消耗的O2量；曲线在横坐标上的交点为光补偿点(或CO2补偿点)，即表示光合作用强度与细胞呼吸强度相同时的光照强度(或CO2浓度)
析线
即找出曲线上升、下降或波动等变化趋势，并找出变化的原因。如夏天一天中的光合作用曲线，往往会呈现“M”型变化，其“午休”效应出现的原因是缺水导致气孔关闭，使得CO2供应不足
找因
在受多种因素影响时，找出曲线的限制因素。方法是对纵坐标或横坐标画垂线、或者只看某一条曲线的变化，从而将多因素转变为单一因素，进而确定限制因素
考点3
光合速率与呼吸速率的关系
[2017·全国卷Ⅰ]植物的CO2补偿点是指由于CO2的限制，光合速率与呼吸速率相等时环境中的CO2浓度。已知甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的。回答下列问题：
(1)将正常生长的甲、乙两种植物放置在同一密闭小室中，适宜条件下照光培养。培养后发现两种植物的光合速率都降低，原因是____________________________。甲种植物净光合速率为0时，乙种植物净光合速率________(填“大于0”“等于0”或“小于0”)。
(2)若将甲种植物密闭在无O2、但其他条件适宜的小室中，照光培养一段时间后，发现植物的有氧呼吸增加，原因是_____________________________________
_________________________________________________________。
[解析]　(1)甲、乙植物在同一密闭小室中适宜条件下照光培养，由于植物进行光合作用吸收的CO2量大于呼吸作用释放的CO2量，因此密闭小室中的CO2浓度降低，植物的光合速率也随之降低；甲种植物的CO2补偿点大于乙种植物的，当甲种植物净光合速率为0时，对应的CO2浓度大于乙种植物的CO2补偿点，故乙种植物净光合速率大于0。
(2)在光照条件下植物进行光合作用释放O2，使小室中的O2浓度升高，而有机物分解产生的NADH在有氧呼吸第三阶段中需与O2结合而形成水，所以O2增多时，有氧呼吸会增加。
[答案]　(1)植物在光下光合作用吸收CO2的量大于呼吸作用释放CO2的量，使密闭小室中CO2浓度降低，光合速率也随之降低　大于0　(2)甲种植物在光下光合作用释放的O2使密闭小室中O2增加，而O2与有机物分解产生的NADH发生作用形成水是有氧呼吸的一个环节，所以当O2增多时，有氧呼吸会增加
题型一　光合速率和呼吸速率的数量关系题
1．将生理状况相同的某种绿叶均分成四组，在不同温度下分别暗处理1 h，再光照1 h(光强相同)，测其质量变化，得到如下表的数据。可以得出的结论是 (　　)
组别
一
二
三
四
温度(℃)
27
28
29
30
暗处理后质量变化(mg)
－1
－2
－3
－1
光照后与暗处理前相比质量变化(mg)
＋3.5
＋3
＋3
＋1
A．该植物光合作用的最适温度约是27 ℃
B．该植物呼吸作用的最适温度约是29 ℃
C．27～29 ℃下的净光合速率相等
D．30 ℃下的真正光合速率为2 mg/h
答案　B
解析　绿叶暗处理1 h，再光照1 h，那么绿叶进行了2 h的呼吸作用和1 h的光合作用。结合表中数据可计算出27～30 ℃的呼吸速率分别为1 mg/h、2 mg/h、3 mg/h、1 mg/h，光合作用制造的有机物总量(总光合速率)分别为3.5＋1＋1＝5.5(mg/h)、3＋2＋2＝7(mg/h)、3＋3＋3＝9(mg/h)、1＋1＋1＝3(mg/h)，故该植物光合作用和呼吸作用最适温度均约为29 ℃，A、D错误，B正确；27～29 ℃净光合速率分别为5.5－1＝4.5(mg/h)、7－2＝5(mg/h)、9－3＝6 (mg/h)，C错误。
2．[2017·吉林九校二模]图甲表示水稻的叶肉细胞在光照强度分别为a、b、c、d时，单位时间内CO2释放量和O2产生总量的变化。图乙表示水稻CO2吸收速率与光照强度的关系。下列有关说法正确的是(　　)
A．图甲中，光照强度为b时，光合作用速率等于呼吸作用速率
B．图甲中，光照强度为d时，单位时间内细胞从周围吸收2个单位的CO2
C．图甲中的c点和图乙中的h点对应
D．图乙中，限制e、f、g点光合作用速率的因素主要是光照强度
答案　B
解析　分析甲图可知，光照强度为a时，O2产生总量为0，只进行细胞呼吸，据此可知，呼吸强度为6，光照强度为b时，CO2释放量和O2产生总量相等，都为3单位，呼吸作用释放的CO2首先供应叶绿体进行光合作用，剩余部分释放到外界，说明此时呼吸作用大于光合作用，A错误；光照强度为d时，O2产生总量为8单位，需要消耗的CO2也为8单位减去自身呼吸产生的CO2的6单位，单位时间内需从外界吸收CO2为2单位，B正确；图甲中的c点和图乙中的f点对应，C错误；图乙中，限制g点光合作用速率的因素不是光照强度，可能是CO2浓度或温度等，D错误。
技法提升
　植物“三率”的判定
(1)根据坐标曲线判定：当光照强度为0时，若CO2吸收值为负值，该值绝对值代表呼吸速率，该曲线代表净光合速率，当光照强度为0时，若CO2吸收值为0，该曲线代表真正光合速率。
(2)根据关键词判定
项目
表示方法
呼吸速率
线粒体释放CO2量(m1)；黑暗条件下细胞(植物体)释放CO2量(葡萄糖消耗量)
线粒体吸收O2量(n1)；黑暗条件下细胞(植物体)吸收O2量
净光合速率
细胞(植物体)吸收的CO2量(m2)；植物(叶片)积累葡萄糖量
细胞(植物体)释放的O2量(n2)
真正光合速率
叶绿体利用、固定CO2量m1＋m2；植物(叶绿体)产生葡萄糖量
叶绿体产生、释放O2量n1＋n2
题型二　密闭环境中植物光合速率与呼吸速率的曲线分析题
3．将某种植物栽培于玻璃温室内，下图为用CO2浓度测定仪测定的密闭玻璃温室内一昼夜CO2浓度的变化情况，则下列相关说法不正确的是(　　)
A．图中曲线表示植物积累有机物的区段是bf
B．g点与a点相比，植物体内有机物含量更高
C．de段CO2浓度下降趋于平缓的原因主要是CO2供应不足
D．b、c、d三点的C3含量满足c＞b，c>d
答案　D
解析　分析题图，当测定的二氧化碳浓度下降时，表示光合速率大于呼吸速率，即植物积累有机物，因此图中曲线积累有机物的区段是bf段，A正确；g点CO2浓度低于a点，植物积累有机物，植物体内有机物含量升高，B正确；de段气孔关闭，CO2供应不足，光合速率下降，CO2浓度下降趋于平缓，C正确；bc段光照逐渐增强，[H]和ATP增多，C3含量减少，即c＜b，cd段CO2供应减少，C3含量减少，即c>d，D错误。
4.在天气晴朗的夏季，将用全素营养液培养的植株放入密闭的玻璃罩内放在室外进行培养。每隔一段时间用CO2浓度检测仪测定玻璃罩内CO2浓度，绘制成右图所示的曲线(水平虚线表示实验开始时玻璃罩内CO2浓度)。据图得出的判断不正确的是(　　)
A．d点和h点表示光合速率等于呼吸速率
B．bc段和ab段曲线斜率差异可能主要是温度造成的
C．光合速率最大值可能出现在h点
D．呼吸速率最小值可能出现在b点
答案　C
解析　图中d点和h点时，玻璃罩内的CO2浓度达到平衡，此时光合速率等于呼吸速率，A正确；在夜间只进行呼吸作用，但是ab段上升速率快，而bc段变缓，这是由于凌晨温度较低，呼吸作用减弱，B正确；h点时光合作用积累的有机物最多，但光合速率不是最大，C错误；b点之前，CO2增加的速率快，b点之后，CO2增加的速率慢，因此呼吸速率最小值可能出现在b点，D正确。
技法提升
　密闭玻璃罩内CO2浓度与时间的关系曲线
曲线分析
AB段
无光照，植物只进行呼吸作用
BC段
温度降低，呼吸作用减弱
CD段
4时后，微弱光照，开始进行光合作用，但光合作用强度＜呼吸作用强度
D点
光合作用强度＝呼吸作用强度
DH段
光合作用强度＞呼吸作用强度。其中FG段表示“光合午休”现象
H点
光合作用强度＝呼吸作用强度
HI段
光照继续减弱，光合作用强度＜呼吸作用强度，直至光合作用完全停止
题型三　开放环境中植物光合速率与呼吸速率的曲线分析题
5．如图表示的是一昼夜北方某作物植株CO2吸收量的变化。甲图为盛夏某一晴天，乙图是在春季的某一晴天。对两图的相关原因分析不正确的是(　　)
A．甲图中有机物积累最多的是G点，两图中B点植物干重均低于A点时的干重
B．植株有机物总积累可用横轴上、下曲线围成的有关面积表示，适当提高温度可增加OA的绝对值
C．两图中DE时间段叶绿体中三碳化合物含量均大大减少
D．甲图中E点与G点相比，叶绿体中的ATP含量较多
答案　C
解析　G点光合作用强度与呼吸作用强度相等，以后呼吸作用强度大于光合作用强度，故有机物积累最多的是G点，两图中AB段只进行呼吸作用，故B点植物干重均低于A点时的干重，A正确；有机物总积累可用横轴上、下曲线围成的有关面积表示，适当提高温度可提高呼吸强度，B正确；甲图DE时由于光照强，气温高，导致蒸腾作用强，水分散失多，气孔关闭，CO2供应不足，光合作用速率略有下降，三碳化合物来源减少，去路未变，含量减少，乙图是由于光照强度减弱，光反应减弱，导致光合速率减弱，三碳化合物来源不变，去路减少，含量会升高，C错误；甲图中E点与G点相比，叶绿体中的ATP含量较多，D正确。
技法提升
　开放环境中光合作用昼夜变化曲线分析
(1)曲线分析
MN和PQ
夜晚植物只进行细胞呼吸
NA和EP
清晨和傍晚光照较弱，光合作用强度小于细胞呼吸强度
A点和E点
光合作用强度等于细胞呼吸强度，CO2的吸收和释放达到动态平衡
A～E
光合作用强度大于细胞呼吸强度
C点
叶片表皮气孔部分关闭，出现“光合午休”现象
E点
光合作用产物的积累量最大
N点
开始进行光合作用
A点
开始积累有机物
(2)一昼夜有机物的积累量的计算方法(用CO2表示)
一昼夜有机物的积累量＝白天从外界吸收的CO2量－晚上呼吸作用释放的CO2量，即S3－(S1＋S4)。
题型四　光合作用与细胞呼吸的“关键点”移动
6．下面为几种环境因素对植物光合作用影响的关系图，有关描述错误的是(　　)
A．图1中，若光照强度适当增强至最适状态，a点左移，b点右移
B．图2中，若CO2浓度适当增大至最适状态，a点右移，b点左移
C．图3中，a点与b点相比，a点时叶绿体中C3含量相对较多
D．图3中，限制b点光合作用的主要因素是光照强度和CO2浓度
答案　B
解析　由图示分析可知：图1中，a点表示CO2补偿点，b点表示CO2饱和点，当光照强度适当增强至最适状态，光合速率增大，b点右移，要使光合速率等于呼吸速率，a点左移，A正确；图2中，a点表示光补偿点，b点表示光饱和点，根据图1分析过程可知a点左移，b点右移，B错误；图3中，b点时，光照强度和CO2浓度均是光合作用的限制因素，a点和b点的光照强度相同，a点的CO2浓度高于b点的CO2浓度，故a点时叶绿体中C3含量比b点多，C、D正确。
7．科学家研究小麦20 ℃时光合作用强度与光照强度的关系，得到如图曲线。下列有关叙述错误的是(　　)
A．在25 ℃条件下研究时，cd段位置会上移，a点会下移
B．a点时叶肉细胞产生ATP的细胞器有线粒体和叶绿体
C．其他条件适宜，当植物缺Mg时，b点将向右移动
D．c点之后小麦光合作用强度不再增加，可能与叶绿体中酶的浓度有关
答案　B
解析　图中二氧化碳吸收量代表光合作用强度，二氧化碳释放量代表呼吸作用强度。当温度升高为25 ℃时，因为在适宜温度范围内，所以呼吸作用和光合作用强度都会增大，因此cd段会上移，a点会下移，A正确；a点时，光照强度为零，故小麦只通过呼吸作用产生ATP，进行的场所是细胞质基质和线粒体，其中线粒体是细胞器，B错误；Mg是植物合成叶绿素的必需元素，叶绿素在光合作用时可以吸收和传递光能，在其他条件适宜的情况下，当缺少Mg元素时，叶绿素的合成就会受阻，从而使光合作用的强度降低，由于呼吸作用的强度不受影响，所以要让光合作用和呼吸作用相等，就必须要增加光照强度以提高光合作用强度，因此b点右移，C正确；据图可知，c点是光饱和点，c点之后光合作用强度不再随光照强度增大而增大，此时影响的因素可能是色素含量、酶的浓度等，D正确。
技法提升
　光合作用与呼吸作用中点移动问题
(1)呼吸速率增加，其他条件不变时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。
(2)呼吸速率基本不变，相关条件的改变使光合速率下降时，CO2(或光)补偿点应右移，反之左移。
(3)阴生植物与阳生植物相比，CO2(或光)补偿点和饱和点都应向左移动。
(4)在外界条件的影响下，通过分析光合速率和呼吸速率的变化，进而对曲线上某一点的纵、横坐标进行具体分析，确定横坐标左移或右移，纵坐标上移或下移，最后得到该点的移动方向。
题型五　植物是否生长的判断题
8．将某种植物放在特定的实验装置内，研究温度对光合作用与呼吸作用的影响，实验以该植物叶绿体光合作用吸收的CO2总量与线粒体呼吸作用CO2的释放量为指标，实验结果如下表所示。下列对该植物数据表格分析正确的是(　　)
温度(℃)
20
25
30
35
40
45
光照下叶绿体CO2吸收总量(mg/h)
1.00
1.75
2.50
3.25
3.75
3.50
黑暗中CO2释放量(mg/h)
0.50
0.75
1.00
1.50
2.25
3.00
A．昼夜不停地光照，温度为20 ℃时该植物不能生长
B．昼夜不停地光照，温度为45 ℃时，最有利于有机物的积累
C．每天交替进行12 h光照12 h黑暗，温度均保持在45 ℃条件下，能正常生长
D．每天交替进行12 h光照12 h黑暗，温度均保持在35 ℃条件下，能正常生长
答案　D
解析　温度为20 ℃时，光照下CO2吸收总量为1.00 mg/h，该值表示真光合速率，真正光合速率大于呼吸速率，净光合速率大于0，昼夜不停地光照，该植物能够正常生长，A错误；昼夜不停地光照，温度为35 ℃时有机物积累最多，B错误；每天交替进行12 h光照、12 h黑暗，温度均保持在45 ℃时，该植物的有机物积累量为3.50×12－3.00×24＝－30(mg)<0，不能正常生长，C错误；每天交替进行12 h光照、12 h黑暗，温度均保持在35 ℃时，该植物的有机物积累量＝12×3.25－24×1.5＝3(mg)，故该植物可以正常生长，D正确。
技法提升
　“昼夜有机物积累量法”判断植物是否生长
昼夜有机物积累量＝实际光合速率×光合时间－呼吸速率×24小时＝净光合速率×光照时间－呼吸速率×黑暗时间。
①昼夜有机物积累量>0，植物生长。
②昼夜有机物积累量≤0，植物不生长，长时间小于0，植物将死亡。
微专题二
光合速率和呼吸速率的测定
一　　装置图法测定光合速率与呼吸速率
气体体积变化法测光合作用O2产生或CO2消耗的体积
(1)装置中溶液的作用
在测细胞呼吸速率时，NaOH溶液可吸收容器中的CO2；在测净光合速率时NaHCO3溶液可提供CO2，能保证容器内CO2浓度的恒定。
(2)测定原理
①甲装置在黑暗条件下植物只进行细胞呼吸，由于NaOH溶液吸收了细胞呼吸产生的CO2，所以单位时间内红色液滴左移的距离表示植物的O2吸收速率，可代表呼吸速率。
②乙装置在光照条件下植物进行光合作用和细胞呼吸，由于NaHCO3溶液保证了容器内CO2浓度的恒定，所以单位时间内红色液滴右移的距离表示植物的O2释放速率，可代表净光合速率。
③真正光合速率＝净光合速率＋呼吸速率。
(3)测定方法
①将植物(甲装置)置于黑暗中一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算呼吸速率。
②将同一植物(乙装置)置于光下一定时间，记录红色液滴移动的距离，计算净光合速率。
③根据呼吸速率和净光合速率可计算得到真正光合速率。
(4)物理误差的校正
为防止气压、温度等物理因素所引起的误差，应设置对照实验，即用死亡的绿色植物分别进行上述实验，根据红色液滴的移动距离对原实验结果进行校正。
1．[2017·郑州质检]如图是在一定温度下测定某植物呼吸作用和光合作用强度的实验装置(呼吸底物为葡萄糖，不考虑装置中微生物的影响)，相关叙述正确的是(　　)
A．烧杯中盛放NaHCO3溶液，可用于测定一定光强下植物的净光合速率
B．在遮光条件下，烧杯中盛放NaOH溶液，可用于测定植物无氧呼吸的强度
C．烧杯中盛放清水，可用于测定一定光照强度下真光合速率
D．在遮光条件下，烧杯中盛放清水，可用于测定植物有氧呼吸的强度
答案　A
解析　NaHCO3溶液可以维持装置内二氧化碳浓度的恒定，U形管中液面高度的变化是装置中氧气量的变化造成的，可以代表净光合速率，A正确；NaOH可以吸收二氧化碳，U形管液面高度的变化由装置中氧气量的变化造成，而无氧呼吸不消耗氧气，不能用来测定无氧呼吸的强度，B错误；由于植物光下同时进行光合作用和呼吸作用，所以光下无法测得真光合速率，C错误；在单位时间内，有氧呼吸消耗的氧气量等于产生的二氧化碳量，无论有氧呼吸强度多大，U形管中液面都不会发生变化，D错误。
2．利用以下装置可探究某绿色植物的生理作用。假如该植物的光合作用的产物和呼吸作用的底物均为葡萄糖，且不能进行产生乳酸的无氧呼吸。回答下列问题：
(1)实验前，应________(填“打开”或“关闭”)活塞，记录有色液滴的位置。
(2)忽略装置内其他微生物的干扰，可利用装置________来探究该植物的呼吸作用类型，此时应对实验装置进行____________处理，若_____________________
___________，则该植物在进行有氧呼吸的同时也进行产生酒精和CO2的无氧呼吸；该植物的根尖细胞内，能产生CO2，但不伴随ATP合成的生理过程是_______________________。
(3)忽略装置内其他微生物的干扰，最好选择装置________来验证CO2是植物进行光合作用的必需原料。
答案　(1)关闭　(2)甲和乙　完全遮光　装置甲中的有色液滴向左移，装置乙中的有色液滴向右移　无氧呼吸的第二阶段　(3)甲和丙
解析　(1)可通过该装置中有色液滴的移动情况来反映呼吸作用和光合作用，故需记录有色液滴的位置(或所在的刻度)；另外，装置必须密闭，即要关闭活塞。
(2)可利用装置甲和装置乙来探究该植株的呼吸作用类型，实验时一定要对装置进行完全遮光处理，装置甲内含有氢氧化钠溶液，可吸收植株呼吸作用产生的CO2，若呼吸作用消耗氧气，则有色液滴向左移；装置乙内无吸收CO2的溶液，根据有氧呼吸和无氧呼吸的特点可知，若植物进行产生酒精和CO2的无氧呼吸，则装置乙中的有色液滴会向右移。无氧呼吸的第二阶段有CO2产生，但不产生ATP。
(3)装置甲内无CO2，而装置丙内有CO2，且CO2浓度在一段时间内不变，故这两套装置适合用于验证CO2是植物进行光合作用的必需原料。
技法提升
　光合作用和细胞呼吸实验探究中常用实验条件的控制
(1)增加水中O2——泵入空气或吹气或放入绿色水生植物；
(2)减少水中O2——容器密封或油膜覆盖或用凉开水；
(3)除去容器中CO2——氢氧化钠溶液；
(4)除去叶中原有淀粉——置于黑暗环境中；
(5)除去叶中叶绿素——酒精隔水加热；
(6)除去光合作用对呼吸作用的干扰——给植株遮光；
(7)如何得到单色光——棱镜色散或薄膜滤光；
(8)线粒体提取——细胞匀浆离心。
二　　“半叶法”测定光合作用有机物的产生量
将叶片一半遮光，一半曝光，遮光的一半测得的数据变化值代表呼吸作用强度，曝光的一半测得的数据变化值代表表观(净)光合作用强度值，最后计算真正光合作用强度值。需要注意的是该种方法在实验之前需对叶片进行特殊处理，以防止有机物的运输。
3．某研究小组采用“半叶法”对番茄叶片的光合速率进行测定。将对称叶片的一部分(A)遮光，另一部分(B)不做处理，并采用适当的方法阻止两部分的物质和能量转移。在适宜光照下照射6小时后，在A、B的对应部位截取同等面积的叶片，烘干称重，分别记为MA、MB，获得相应数据，则可计算出该叶片的光合速率，其单位是mg/(dm2·h)。请分析回答下列问题：
(1)MA表示6 h后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量；MB表示6 h后______________＋____________________－呼吸作用有机物的消耗量。
(2)若M＝MB－MA，则M表示_____________________________。
(3)真光合速率的计算方法是_____________________________。
(4)本方法也可用于测定叶片的呼吸速率，写出实验设计思路。__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)叶片初始质量　光合作用有机物的总产量　(2)B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量
(3)M值除以时间再除以面积，即M/(截取面积×时间)
(4)将从测定叶片的相对应部分切割的等面积叶片分开，一部分立即烘干称重，另一部分在暗中保存几小时后再烘干称重，根据二者干重差即可计算出叶片的呼吸速率
解析　叶片A部分遮光，虽不能进行光合作用，但仍可照常进行呼吸作用。叶片B部分不做处理，既能进行光合作用，又可以进行呼吸作用。分析题意可知，MB表示6 h后叶片初始质量＋光合作用有机物的总产量－呼吸作用有机物的消耗量，MA表示6 h后叶片初始质量－呼吸作用有机物的消耗量，则MB－MA就是光合作用6 h有机物的总产量(B叶片被截取部分在6 h内光合作用合成的有机物总量)。由此可计算真光合速率，即M值除以时间再除以面积。
三　　黑白瓶法测定溶氧量的变化
通过净光合作用强度和呼吸作用强度推算总光合作用强度的试题是常见题型，掌握常见的“黑白瓶”问题的测定原理，是解答此类试题的关键。具体方法如下：
(1)“黑瓶”不透光，测定的是呼吸作用量(强度)；“白瓶”给予光照，测定的是净光合作用量(强度)。总光合作用量(强度)＝净光合作用量(强度)＋呼吸作用量(强度)。
(2)有初始值的情况下，黑瓶中O2的减少量(或CO2的增加量)为呼吸作用量(强度)；白瓶中O2的增加量(或CO2的减少量)为净光合作用量(强度)；二者之和为总光合作用量(强度)。
(3)没有初始值的情况下，白瓶中测得的现有量－黑瓶中测得的现有量＝总光合作用量。
4．用等体积的三个玻璃瓶甲、乙、丙，同时从某池塘水深0.5 m处的同一位置取满水样，立即测定甲瓶中的氧气含量，并将乙、丙瓶密封后沉回原处。一昼夜后取出玻璃瓶，分别测定两瓶中的氧气含量，结果如下(不考虑化能合成作用)。有关分析合理的是 (　　)
透光玻璃瓶甲
透光玻璃瓶乙
不透光玻璃瓶丙
4.9 mg
5.6 mg
3.8 mg
A．丙瓶中浮游植物的细胞产生[H]的场所是线粒体内膜
B．在一昼夜内，丙瓶生物细胞呼吸消耗的氧气量约为1.1 mg
C．在一昼夜后，乙瓶水样的pH比丙瓶的低
D．在一昼夜内，乙瓶中生产者实际光合作用释放的氧气量约为1.1 mg
答案　B
解析　由于丙瓶为不透光瓶，里面的浮游植物只进行呼吸作用，产生[H]的场所有细胞质基质和线粒体基质，A错误；由于丙瓶中生物只进行呼吸作用，经过一昼夜后，丙瓶中氧气少了4.9 mg－3.8 mg＝1.1 mg，B正确；乙瓶中进行了光合作用，O2增多，则CO2减少，丙瓶是消耗O2释放CO2，因此乙瓶pH比丙高，C错误；在一昼夜内，乙瓶实际光合作用释放O2为净光合作用释放＋呼吸作用消耗＝5.6－4.9＋1.1＝1.8(mg)，D错误。
5．下表所示是采用黑白瓶(不透光瓶—可透光瓶)法测定夏季某池塘不同深度水体中，初始平均O2浓度与24小时后平均O2浓度比较后的数据。下列有关分析正确的是 (　　)
水深(m)
1
2
3
4
白瓶中O2浓度(g/m2)
＋3
1.5
0
－1
黑瓶中O2浓度(g/m2)
－1.5
－1.5
－1.5
－1.5
A．水深1 m处白瓶中水生植物24小时产生的O2为 3 g/m2
B．水深2 m处白瓶中水生植物光合速率等于所有生物的呼吸速率
C．水深3 m处白瓶中水生植物不进行光合作用
D．水深4 m处白瓶中藻类植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体
答案　D
解析　根据题意可知，黑瓶中水生植物只能进行呼吸作用，白瓶中水生植物既能进行光合作用又能进行呼吸作用，在相同条件下培养一定时间，黑瓶中所测得的数据即为正常的呼吸消耗量。由表中数据可知，在水深1 m处白瓶中水生植物产生的O2量＝3＋1.5＝4.5(g/m2)，A错误；水深2 m处白瓶中水生植物光合速率＝1.5＋1.5＝3.0[g/(m2·d)]，呼吸速率为1.5 g/(m2·d)，B错误；水深3 m处白瓶中水生植物光合作用量等于呼吸作用量，即1.5 g/m2，C错误；水深4 m处白瓶中藻类植物能进行光合作用和呼吸作用，故白瓶中藻类植物产生ATP的场所是叶绿体、细胞质基质和线粒体，D正确。
四　　叶圆片上浮法分析影响光合作用的因素
利用“真空渗入法”排除叶肉细胞间隙的空气，充以水分，使叶片沉于水中。在光合作用过程中，植物吸收CO2放出O2，由于O2在水中溶解度很小而在细胞间积累，结果使原来下沉的叶片上浮。根据在相同时间内上浮叶片数目的多少(或者叶片全部上浮所需时间的长短)，即能比较光合作用的强弱。
6．下图1是某高等绿色植物成熟绿叶组织在某光照强度和适宜温度下，光合作用强度增长率随CO2浓度变化的情况。图2为从生长状况相同的植物叶片上剪出大小、部位相同的若干圆叶片，抽取叶片细胞内的气体，平均分成若干份，然后置于不同浓度的NaHCO3溶液中，给予相同的一定强度光照，测量圆叶片上浮至液面所需时间，其记录结果绘成的曲线图。下列分析错误的是(　　)
A．图1中在d点时光合速率达到最大，此时限制光合速率的主要环境因素可能是光照强度
B．图1中c点与b点相比，叶绿体中[H]的合成速率不变
C．从图2分析，bc段曲线平缓的限制因素可能是光照强度，而c点以后曲线上行，其原因最可能是NaHCO3浓度过大，导致细胞失水，从而影响细胞代谢
D．适当地增加光照强度重复图2实验，b点将向下移动
答案　B
解析　图1表示光合作用增长率，只要光合作用增长率为正值，植物光合作用速率都在不断增加，所以在增长率达到0时(即d点)光合作用速率达到最大，此时CO2浓度仍在继续上升，故限制光合作用速率的主要环境因素不是CO2而是光照强度，A正确；图1中c点和b点相比，光合作用强度增长率虽不变，但光合作用速率在不断增加，所以叶绿体中[H]的合成速率增大，B错误；bc段NaHCO3溶液浓度继续上升，所以此时曲线平缓的限制因素可能为光照强度，曲线上升表明光合作用减弱(产生的氧气减少)，而c点之后NaHCO3增加，可能导致叶片细胞外的浓度过高，叶片细胞失水从而影响了它的细胞代谢，故而导致光合作用降低，C正确；由于bc段的限制因素主要是光照强度，因此适当地增加光照强度重复此实验，b点光合速率提高，即b点将向下移动，D正确。
五　　间隔光照法测定光合速率
光反应和暗反应在不同酶的催化作用下相对独立进行，由于催化暗反应的酶的催化效率和数量都是有限的，因此在一般情况下，光反应的速率比暗反应快，光反应的产物ATP和[H]不能被暗反应及时消耗掉。持续光照，光反应产生的大量的[H]和ATP不能及时被暗反应消耗，暗反应限制了光合作用的速率，降低了光能的利用率。但若光照、黑暗交替进行，则黑暗间隔有利于充分利用光照时积累的光反应的产物，持续进行一段时间的暗反应。因此在光照强度和光照时间不变的情况下，制造的有机物相对多。
7．[2015·全国卷Ⅰ]为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件相同、适宜且稳定，每组处理的总时间均为135 s，处理结束时测定各组材料中光合作用产物的含量。处理方法和实验结果如下：
A组：先光照后黑暗，时间各为67.5 s；光合作用产物的相对含量为50%。
B组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为7.5 s；光合作用产物的相对含量为70%。
C组：先光照后黑暗，光照和黑暗交替处理，每次光照和黑暗时间各为3.75 ms(毫秒)；光合作用产物的相对含量为94%。
D组(对照组)：光照时间为135 s；光合作用产物的相对含量为100%。
回答下列问题：
(1)单位光照时间内，C组植物合成有机物的量________(填“高于”“等于”或“低于”)D组植物合成有机物的量，依据是______________________________
____________________________________________________________；C组和D组的实验结果可表明光合作用中有些反应不需要________，这些反应发生的部位是叶绿体的________。
(2)A、B、C三组处理相比，随着____________的增加，使光下产生的_______________能够及时利用与及时再生，从而提高了光合作用中CO2的同化量。
答案　(1)高于　C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的94%　光照　基质
(2)光照和黑暗交替频率　ATP和还原型辅酶Ⅱ
解析　(1)C组与D组相比，C组的光照总时间为D组的一半，而光合产物接近D组的光合产物，说明C组在单位光照时间内合成有机物的量高于D组，从而也说明光合作用的有些过程不需要光照，这些过程属于暗反应，发生在叶绿体基质中。
(2)A、B、C三组中光照与黑暗交替频率依次增加，而三组的光合产物也依次增加，说明随着光照与黑暗交替频率的增加，光反应产生的还原型辅酶Ⅱ和ATP能被充分利用与及时再生，从而产生更多的有机物。
板块三　方向·真题体验
1．[2017·天津高考]某突变型水稻叶片的叶绿素含量约为野生型的一半，但固定CO2酶的活性显著高于野生型。下图显示两者在不同光照强度下的CO2吸收速率。叙述错误的是(　　)
A．光照强度低于P时，突变型的光反应强度低于野生型
B．光照强度高于P时，突变型的暗反应强度高于野生型
C．光照强度低于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是光照强度
D．光照强度高于P时，限制突变型光合速率的主要环境因素是CO2浓度
答案　D
解析　突变型水稻叶片叶绿素含量低于野生型，光照强度低于P时，对光照的吸收能力低于野生型，则光反应强度低于野生型，A正确；突变型水稻叶片固定CO2酶的活性显著高于野生型，光照强度高于P时，突变型的CO2吸收速率大于野生型，则暗反应强度高于野生型，B正确；光照强度低于P时，由于突变型水稻叶片叶绿素含量低，则限制其光合速率的因素主要是光照强度，C正确；光照强度高于P时，突变型水稻的光合速率随着光照强度增大而增大，故此时限制突变型水稻光合速率的主要环境因素是光照强度，D错误。
2．[2017·北京高考]某植物光合作用、呼吸作用与温度的关系如下图。据此，对该植物生理特性理解错误的是(　　)
A．呼吸作用的最适温度比光合作用的高
B．净光合作用的最适温度约为25 ℃
C．在0～25 ℃范围内，温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大
D．适合该植物生长的温度范围是10～50 ℃
答案　D
解析　据图可知，总光合作用的最适温度约为30 ℃，呼吸作用的最适温度要高于50 ℃，净光合作用的最适温度约为25 ℃，A、B正确；在0～25 ℃范围内，随着温度升高，光合速率曲线的升高幅度要远大于呼吸速率，这说明温度变化对光合速率的影响比对呼吸速率的大，C正确；净光合作用是指一定时间内光合作用合成量与呼吸作用消耗量的差值，也称为净积累量，只有净积累量为正值时，植物才能生长，在45～50 ℃范围内，呼吸速率比光合速率大，净积累量为负值，植物不能生长，D错误。
3．[2016·四川高考]三倍体西瓜由于含糖量高且无籽，备受人们青睐。如图是三倍体西瓜叶片净光合速率(Pn，以CO2吸收速率表示)与胞间CO2浓度(Ci)的日变化曲线，以下分析正确的是(　　)
A．与11：00时相比，13：00时叶绿体中合成C3的速率相对较高
B．14：00后叶片的Pn下降，导致植株积累有机物的量开始减少
C．17：00后叶片的Ci快速上升，导致叶片暗反应速率远高于光反应速率
D．叶片的Pn先后两次下降，主要限制因素分别是CO2浓度和光照强度
答案　D
解析　与11：00时相比，13：00时叶片净光合速率下降，此现象是因13：00时气孔关闭导致吸收CO2减少引起的“光合午休”，此时叶绿体中合成C3的速率相对较低，A错误；14：00后叶片的Pn下降，但仍大于零，植株积累有机物的量仍在增多，B错误；17：00后因光照强度的降低，光反应减弱，产生的[H]和ATP均减少，暗反应速率也降低，C错误；Pn第一次下降，是因气孔关闭，胞间CO2浓度限制了光合速率，Pn第二次下降是光照强度降低引起的，D正确。
4．[2015·四川高考]在适宜温度和大气CO2浓度条件下，测得某森林中林冠层四种主要乔木的幼苗叶片的生理指标(见下表)。下列分析正确的是(　　)
物种
指标　　　　
马尾松
苦槠
石栎
青冈
光补偿点(μmol·m－2·s－1)
140
66
37
22
光饱和点(μmol·m－2·s－1)
1425
1255
976
924
注：光补偿点：光合速率等于呼吸速率时的光强；光饱和点：达到最大光合速率所需的最小光强。
A．光强大于140 μmol·m－2·s－1，马尾松幼苗叶肉细胞中产生的O2全部进入线粒体
B．光强小于1255 μmol·m－2·s－1，影响苦槠幼苗光合速率的环境因素是CO2浓度
C．森林中生产者积累有机物的能量总和，即为输入该生态系统的总能量
D．在群落演替过程中，随着林冠密集程度增大青冈的种群密度将会增加
答案　D
解析　光强大于光补偿点，马尾松幼苗叶肉细胞光合作用强度大于呼吸作用强度，则光合作用产生的O2一部分进入线粒体，一部分释放到细胞外，A错误；在适宜CO2浓度和温度下，光强小于光饱和点时，光照强度是影响苦槠幼苗光合速率的环境因素，B错误；输入该生态系统的总能量是该生态系统中生产者合成有机物的总量，不是生产者积累有机物的量，C错误；分析表格可知，青冈的光补偿点和光饱和点都较低，在该生态系统中属于较耐阴的树种，所以群落演替过程中，随着林冠密集程度增大青冈的种群密度将会增加，D正确。
5．[2015·海南高考]将一株生长正常的某种植物置于密闭的玻璃容器内，在适宜条件下光照培养。从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0。之后保持不变。在上述整时间段内，玻璃容器内CO2浓度表现出的变化趋势是(　　)
A．降低至一定水平时再升高
B．持续保持相对稳定状态
C．降低至一定水平时保持不变
D．升高至一定水平时保持相对稳定
答案　C
解析　密闭容器内的植物在光照条件下既能进行光合作用也能进行有氧呼吸，植物净光合速率＝实际光合速率－呼吸速率，净光合速率只要大于0，则光合作用消耗的CO2量就大于有氧呼吸释放的CO2量。根据题意，从照光开始，净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0，之后保持不变，说明密闭容器内的CO2浓度从光照开始就下降，当净光合速率随着时间延长逐渐下降直至为0时，密闭容器内的CO2浓度停止下降，然后净光合速率为0保持不变，密闭容器内的CO2浓度保持不变，所以C正确。
6．[2016·全国卷Ⅱ]BTB是一种酸碱指示剂。BTB的弱碱性溶液颜色可随其中CO2浓度的增高而由蓝变绿再变黄。某同学为研究某种水草的光合作用和呼吸作用，进行了如下实验：用少量的NaHCO3和BTB加水配制成蓝色溶液，并向溶液中通入一定量的CO2使溶液变成浅绿色，之后将等量的浅绿色溶液分别加入到7支试管中。其中6支加入生长状况一致的等量水草，另一支不加水草，密闭所有试管。各试管的实验处理和结果见表。
试管编号
1
2
3
4
5
6
7
水草
无
有
有
有
有
有
有
距日光灯的距离(cm)
20
遮光*
100
80
60
40
20
50 min后试管中溶液的颜色
浅绿色
X
浅黄色
黄绿色
浅绿色
浅蓝色
蓝色
注：遮光是指用黑纸将试管包裹起来，并放在距日光灯100 cm 的地方。
若不考虑其他生物因素对实验结果的影响，回答下列问题：
(1)本实验中，50 min后1号试管的溶液是浅绿色，则说明2至7号试管的实验结果是由____________________引起的；若1号试管的溶液是蓝色，则说明2至7号试管的实验结果是________(填“可靠的”或“不可靠的”)。
(2)表中X代表的颜色应为________(填“浅绿色”“黄色”或“蓝色”)，判断依据是_______________________________。
(3)5号试管中的溶液颜色在照光前后没有变化，说明在此条件下水草__________________________________________________。
答案　(1)不同光强下水草的光合作用和呼吸作用　不可靠的　(2)黄色　水草不进行光合作用，只进行呼吸
作用，溶液中CO2浓度高于3号试管　(3)光合作用强度等于呼吸作用强度，吸收与释放的CO2量相等
解析　(1)1号试管中没有放水草，是对照组，2～7号试管中有水草，若50 min后1号试管中溶液是浅绿色，2～7号试管发生了明显的颜色变化，这些变化是由不同光照强度下水草的呼吸作用和光合作用引起的；若1号试管的溶液是蓝色，说明环境能导致溶液中CO2浓度下降，则2至7号试管的实验结果是不可靠的。
(2)2号试管因遮光，其内的水草不能进行光合作用消耗CO2，但能通过呼吸作用释放CO2，所以试管内CO2浓度最高，X代表的颜色应为黄色。
(3)5号试管中的溶液颜色与对照组1号试管的相同，均为浅绿色，说明在此条件下水草的光合作用强度等于呼吸作用强度。
限时规范特训
一、选择题
1．下图表示在某温度下光照强度对植物光合作用的影响。下列有关叙述正确的是(　　)
A．m点之前植物细胞没有光合作用但一直进行呼吸作用
B．其他条件不变，提高温度后m点可能左移也可能右移
C．n点之后植物吸收CO2量不再增加只与叶绿体中酶数量有关
D．光照强度为n时，该植物从环境中吸收的CO2总量可用“a＋b”表示
答案　B
解析　据图分析，m点为光补偿点，表示绿色植物光合作用速率和呼吸作用速率相等，在此之前光合速率小于呼吸速率，A错误；根据题干信息可知，该图是在某温度下进行的，提高温度后酶的活性可能升高或者降低，所以m点可能左移也可能右移，B正确；n点之后植物吸收CO2的量不再增加，其内部因素为叶绿体中酶的数量和活性，以及色素的含量，外部因素可能有温度、二氧化碳浓度等，C错误；光照强度为n时，该植物从环境中吸收的CO2总量可用b表示，D错误。
2．如图所示为甘蔗一个叶肉细胞内的系列反应过程，下列有关说法正确的是(　　)
A．过程①中类胡萝卜素主要吸收的是红光和蓝紫光
B．过程②只发生在叶绿体基质，过程③只发生在线粒体
C．过程③释放的能量大部分储存于ATP中
D．过程④一般与吸能反应相联系
答案　D
解析　过程①中类胡萝卜素主要吸收的是蓝紫光，A错误；过程②属于光合作用暗反应，只发生在叶绿体基质中，过程③为呼吸作用，发生在细胞质基质和线粒体中，B错误；过程③释放的能量小部分储存于ATP中，C错误；过程④是ATP分解释放能量，一般与吸能反应相联系，D正确。
3．[2017·北师大附中期中]下列关于叶肉细胞能量代谢的叙述中，正确的是(　　)
A．适宜光照下，叶绿体和线粒体合成ATP都需要O2
B．只要提供O2，线粒体就能为叶绿体提供CO2和ATP
C．无光条件下，线粒体和叶绿体都产生ATP
D．叶绿体和线粒体都有ATP合成酶，都能发生氧化还原反应
答案　D
解析　叶绿体合成ATP需要色素、酶和光照，不需要氧气，线粒体进行有氧呼吸第二阶段合成ATP不需要O2，A错误；线粒体合成的ATP不提供给叶绿体，B错误；无光条件下，叶绿体不产生ATP，C错误；叶绿体和线粒体中都能合成ATP，都有ATP合成酶，都能发生氧化还原反应，D正确。
4．用同位素标记法研究光合作用和有氧呼吸过程中氧原子的来龙去脉，下列结论错误的是(　　)
A．光合作用的产物O2中的O全部来自原料中的H2O
B．光合作用的产物C6H12O6中的O全部来自原料中的CO2
C．有氧呼吸的产物H2O中的O全部来自原料中的O2
D．有氧呼吸的产物CO2中的O全部来自原料中的C6H12O6
答案　D
解析　光合作用过程中氧气的产生来自光反应过程中水的光解，因此产物O2中的O全部来自原料中的H2O，A正确；光合作用过程中葡萄糖产生于暗反应阶段，其中的O全部来自原料中的CO2，B正确；有氧呼吸的产物H2O是由有氧呼吸的第三阶段[H]与氧气结合形成的，因此有氧呼吸的产物H2O中的O全部来自原料中的O2，C正确；有氧呼吸过程中二氧化碳是丙酮酸与水反应产生的，丙酮酸是葡萄糖酵解产生的，因此有氧呼吸的产物CO2中的O来自原料中的C6H12O6和水，D错误。
5．下列关于光合作用和有氧呼吸过程的叙述，错误的是(　　)
A．光合作用光反应阶段的产物可为有氧呼吸第三阶段提供原料
B．有氧呼吸第三阶段的产物可为光合作用光反应阶段提供原料
C．两者产生气体的阶段都有水参与
D．两者产生气体的阶段都与生物膜有关
答案　D
解析　光合作用光反应阶段的产物O2可为有氧呼吸第三阶段提供原料，A正确；有氧呼吸第三阶段的产物H2O可为光合作用光反应阶段提供原料，B正确；光合作用光反应可将H2O分解产生氧气，有氧呼吸第二阶段H2O与丙酮酸反应生成二氧化碳，C正确；光合作用光反应可将H2O分解，产生氧气的场所是类囊体薄膜，有氧呼吸第二阶段H2O与丙酮酸反应生成二氧化碳的场所是线粒体基质，D错误。
6．图甲表示在一定条件下某绿色植物细胞内部分物质转化过程，图乙表示在适宜温度条件下该植物净光合速率与环境因素之间的关系。下列叙述正确的是(　　)
A．图甲中物质X和Y的生成场所分别在叶绿体基质和线粒体基质
B．图甲中①②③④四个过程不能在同一个细胞中进行
C．图乙中光照强度为B时，细胞内物质X的产生速率比物质Y产生速率要快
D．图乙中光照强度小于A时，两曲线重合的原因主要是受二氧化碳浓度的限制
答案　C
解析　图甲中物质X的产生是在光合作用的暗反应阶段，暗反应发生在叶绿体基质中，物质Y的产生是在有氧呼吸的第一阶段，其发生在细胞质基质中，A错误；图甲中①③是光合作用，②④是细胞呼吸，可以在同一个细胞中进行，B错误；分析图乙，光照强度为B时，光合作用强度大于呼吸作用强度，细胞内物质X的产生速率比物质Y产生速率要快，C正确；分析图乙，光照强度小于A时，二氧化碳的浓度不同，但两曲线重叠，说明二氧化碳浓度不是限制光合作用的因素，光照强度才是限制因素，D错误。
7．如图为光照强度与光合作用固定CO2的量(光合量)之间的关系，对这一曲线的叙述，错误的是(　　)
A．在A点时，光合量与呼吸量相等
B．在过B点后，再提高光照强度，光合量不再提高
C．在B点时，总的光合量为7 mg/m2
D．在A点时，总的光合量为0
答案　D
解析　在A点时，光合作用速率等于呼吸作用速率，所以光合量与呼吸量相等，A正确；在过B点后，已达光饱和点，所以再提高光照强度，光合量不再提高，B正确；由于呼吸量为1，所以在B点时，总的光合量为6＋1＝7(mg/m2)，C正确；在A点时，净光合量为0，总的光合量为1 mg/m2，D错误。
8．如图曲线表示在适宜温度、水分和一定的光照强度下，甲、乙两种植物叶片的CO2净吸收速率与CO2浓度的关系。下列分析正确的是(　　)
A．CO2浓度大于a时，甲才能进行光合作用
B．适当增加光照强度，a点将左移
C．CO2浓度为b时，甲、乙总光合作用强度相等
D．甲、乙光合作用强度随CO2浓度的增大而不断增强
答案　B
解析　图中a点时甲叶片的CO2净吸收速率为0，此时光合速率等于呼吸速率，说明a点之前就已经进行了光合作用，A错误；适当增加光照强度，光合速率会加快，a点将向左移动，B正确；CO2浓度为b时，甲、乙净光合速率相等但呼吸速率不一定相等，所以总光合速率不一定相等，C错误；CO2浓度达到饱和点后，光合作用强度不再增加，D错误。
9．甲图中，A、B分别为培植于无色透明气球内、质量相等的某植物幼苗，气球可膨胀、收缩；其中B已死亡。气球内的培养液中均含CO2缓冲液(维持气球内CO2浓度不变)；初始时指针指向正中零的位置。乙图为相同时间内测得的灯泡到水面的距离与指针偏转格数的关系曲线，每次实验后指针复零。下列相关描述，不正确的是(　　)
A．在适宜光照条件下，指针将向右偏转
B．该实验的自变量为光照强度，c点的含义为O2释放量最大
C．ce段说明随灯光距离的增大，O2释放量减少
D．f点与a、b、c、d点的指针的偏转方向相同，但数值较小
答案　D
解析　在适宜光照条件下，A幼苗进行光合作用并释放氧气，使气球受到的浮力增大，气球上升，指针向右偏转，A正确；灯泡到水面的距离不同会使A幼苗接受的光照强度不同，因此该实验的自变量为光照强度，起初灯泡到水面的距离较近，光照强度大，此时光合速率大于呼吸速率，A幼苗释放氧气，指针向右偏转，氧气释放越多，指针向右偏转的格数越多，因此c点表示氧气释放量最大，B正确；从c点到e点指针向右偏转的格数逐渐减少，说明氧气的释放量逐渐减少，C正确；e点以后都表示光合速率小于呼吸速率或只进行呼吸作用，气球内氧气减少，导致A幼苗处气球所受浮力减小(小于B幼苗处气球)，指针向左偏转，D错误。
10.如图曲线Ⅰ表示黄豆光合作用速率与光照强度的关系(适宜温度、CO2浓度为0.03%)。在y点时改变某条件，曲线变为Ⅱ。下列分析合理的是(　　)
A．与y点相比，x点叶绿体中的C3含量较低
B．在y点时，升高温度导致曲线由Ⅰ变为Ⅱ
C．制约x点光合作用的因素主要是叶绿体中色素的含量
D．制约z点光合作用的因素可能是CO2浓度
答案　D
解析　与y点相比较，x点光照强度较弱，光反应产生的[H]和ATP较少，C3消耗减少，又因为CO2继续与C5固定形成C3，C3产生不变，所以C3含量升高，A错误；曲线Ⅰ已经表示黄豆在适宜温度下的光合作用速率与光照强度的关系，再升高温度，酶活性减弱，光合速率会下降，B错误；x点随着光照强度的增强，光合速率也在增加，所以制约x点光合作用的因素主要是光照强度，C错误；z点的光合速率不再随着光照强度的增加而增加，而且此时温度处于最适状态，所以限制因素最可能是二氧化碳浓度，D正确。
二、非选择题
11．[2017·安徽安庆二模]科研人员以水稻幼苗为实验材料，在适合生长的氮浓度范围内，探究光照强度等环境因素适宜的条件下不同氮素水平对水稻叶片光合作用的影响，实验结果如表所示。
氮素水平(mmol·L－1)
5(低氮)
10(中氮)
15(偏高氮)
20(高氮)
叶绿素含量(μg·cm－2)
86
99
103
103
净光合速率(μmol·m－2·s－1)
19.4
20.7
21.4
22.0
回答下列问题：
(1)光合色素分布在叶绿体的________上，其作用是__________。
(2)由表可知，随着氮素水平的增高，叶片净光合速率逐渐________。高氮组与偏高氮组相比，其叶绿素含量相同，但高氮组叶片净光合速率高，原因最可能是__________________________。
(3)给该植物浇灌HO，实验结果发现叶肉细胞中出现了(CHO)。分析其最可能的转化途径：________________________。
答案　(1)类囊体薄膜　吸收、传递、转化光能
(2)提高　参与光合作用的酶数量增多(或ADP、NADP＋、mRNA等物质数量增多)
(3)HO→C18O2→(CHO)(其他表述方式也可)
解析　(1)光合作用所需的色素分布在叶绿体的类囊体薄膜上，色素分子能吸收、传递光能，并能将光能转化为电能。
(2)分析表中数据，随着氮素水平的增高，叶片净光合速率逐渐提高，但叶绿素含量先增加，当氮素水平达到一定水平后，叶绿素含量不再改变，即偏高氮组与高氮组相等，影响光合作用的内在因素主要是酶和色素，N也是组成酶的重要元素，色素含量相等，因此主要从酶的数量的角度来分析。
(3)给该植物浇灌HO，HO参与细胞呼吸产生C18O2，C18O2参与光合作用产生(CHO)。
12．[2017·宁夏育才中学月考]为了提高绿色植物的生态效益，研究者做了相关实验，并绘出如下三幅图。请回答下列问题：
(1)光照条件下，图1中的②上进行的生理过程产生的物质有________，空气中CO2浓度变化时首先会影响图1的[　]________中化学反应的速率。([　]中填数字序号)
(2)图2中的曲线表示在CO2充足的条件下测得的某植物光合速率与光照强度、温度之间的关系。据图分析可知，在光照强度为4 klx之前，影响光合速率的主要环境因素为________，由此实验结果可推测出该植物进行光合作用的最适温度范围是________℃之间。
(3)图3表示该植物夜间在O2浓度分别为a、b、c、d时，CO2释放量和O2吸收量的关系。假定细胞呼吸的底物都是葡萄糖，在O2浓度为d时细胞的呼吸方式是________；当O2浓度为a时，无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸消耗的葡萄糖量的________倍 。
答案　(1)ATP、[H]和O2　④　叶绿体基质　(2)光照强度　10～30　(3)有氧呼吸　5
解析　(1)图1表示的结构是叶绿体，②是叶绿体的基粒，光照条件下，叶绿体基粒的类囊体薄膜上可以发生光反应，其产物有ATP、[H]和O2。CO2主要参与光合作用的暗反应，故空气中CO2浓度变化时首先会影响图1的④叶绿体基质中的暗反应速率。
(2)据图2分析可知，在光照强度为4 klx之前，影响光合速率的主要环境因素为光照强度；温度为20 ℃时的光合速率大于10 ℃和30 ℃时的，由此可推测出该植物进行光合作用的最适温度范围是10～30 ℃之间。
(3)据图3分析可知，d点时CO2释放量和O2吸收量相等，此时细胞的呼吸方式是有氧呼吸。当O2浓度为a时，有氧呼吸释放的CO2的量为3，无氧呼吸释放的CO2量为8－3＝5，根据有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可知，有氧呼吸消耗的葡萄糖量为3÷6 ＝0.5，无氧呼吸消耗的葡萄糖量为5÷2＝2.5，所以无氧呼吸消耗的葡萄糖量是有氧呼吸消耗的葡萄糖量的5倍。
13．[2018·广东省实验中学月考]生物兴趣小组在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了24 h的检测，结果如图1。图2是表示叶肉细胞内两种细胞器间的气体关系的图解。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？________(填“是”或“否”)。
(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________、________。
(3)对应图1中的B点时，图2中应该进行的气体转移途径有________，而对应图1中的DB段，图2中应该进行的气体转移途径有________。(以上均用图中字母表示)
(4)如图2所示，在氧气不足条件下，线粒体内丙酮酸氧化分解的速率将会________。适宜光照条件下，光反应产生的并能够为暗反应所利用的能源物质是________，该植物细胞把暗反应产物转变成丙酮酸的场所是________。
(5)大棚蔬菜一天中有机物积累量最大是在图1中的________(用图中字母表示)点，若要进一步提高大棚蔬菜的产量，可采取的措施是夜间________。
答案　(1)氧气　是　(2)减少　增加　(3)c、d　a、c、d、e　(4)减慢　ATP　细胞质基质　(5)B　适当降低温度
解析　(1)据图分析可知，5～7 h，刚开始可能没有光照，后来光照较弱，蔬菜开始可能只进行有氧呼吸，后来有氧呼吸强度大于光合作用强度，该时间段图中气体相对浓度减小，说明该气体为氧气。图1显示，F点的氧气浓度大于A点的氧气浓度，说明经过一昼夜后大棚内氧气浓度增加，因此植物体内有有机物的积累。
(2)据图分析可知，在E点之前就开始进行光合作用，E点之前大棚内氧气浓度低、二氧化碳浓度高，二氧化碳与C5反应生成C3，故C3的含量较高，从E点到C点，氧气浓度逐渐上升，则二氧化碳浓度逐渐下降，故C3的含量下降；CD段由于气温高，气孔关闭，叶肉细胞中二氧化碳浓度低，则此时C3的含量也较低，从D点到B点气孔逐渐开放，叶肉细胞中二氧化碳浓度升高，则C3的含量也增加。
(3)图1中B点表示光合作用强度等于呼吸作用强度，图2中对应该点应该进行的气体交换途径有c和d；图1中DB段表示光合作用强度大于呼吸作用强度，图2中进行的气体交换途径有a、c、d、e。
(4)在氧气不足时，[H]与氧气反应生成水的速度减慢，则[H]会积累，从而造成线粒体内丙酮酸分解形成[H]的速度减慢。光反应中产生的ATP和[H]在暗反应中被利用，ATP为暗反应提供能量。暗反应的产物为葡萄糖，葡萄糖转变成丙酮酸的场所是细胞质基质。
(5)图1中从E点到B点光合作用强度都大于呼吸作用强度，这段时间内植物体内的有机物一直在积累，B点之后光合作用强度小于呼吸作用强度，因此，一天之内在B点时植物体内积累的有机物量最多。在夜间适当降低温度，能够减少呼吸作用消耗有机物的量，有利于提高大棚蔬菜的产量。
第12讲　细胞的有丝分裂
[考纲明细]　1.细胞的生长和增殖的周期性(Ⅱ)　2.细胞的无丝分裂(Ⅰ)　3.细胞的有丝分裂(Ⅱ)　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
板块一　知识·自主梳理
一、细胞不能无限增殖
1．模拟探究实验
(1)细胞模型：不同大小的琼脂块。
(2)运输效率表示法：。
(3)检测方法：酚酞遇NaOH呈紫红色。
2．细胞不能无限长大的原因
(1)细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞的物质运输效率就越低，因而限制了细胞的长大。
(2)细胞核是细胞的控制中心，细胞核中的DNA不会随着细胞体积的扩大而增加。如果细胞太大，会造成细胞核负担过重。
二、细胞的增殖
1．细胞增殖(真核细胞)的概述
(1)方式：无丝分裂、有丝分裂和减数分裂。
(2)过程：包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。
(3)意义：是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。
2．细胞周期
(1)细胞类型：连续分裂的细胞。
(2)持续时间：从一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。
(3)阶段划分：分裂间期和分裂期。
(4)特点：不同种类的细胞，细胞周期不同，分裂间期与分裂期所占比例也不同。
(5)细胞周期的表示方法
方法名称
表示方法
用字母表示细胞周期
扇形图
A→B→C→A为一个细胞周期
直线图
a＋b或c＋d为一个细胞周期
坐标图
a＋b＋c＋d＋e为一个细胞周期
柱形图
B组细胞处于分裂间期，正在进行DNA复制，C组细胞多数处于分裂期，A组细胞为细胞分裂末期和未进行DNA复制的细胞
3．有丝分裂过程
续表
4．与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用
名称
生物类型
作用时期
生理作用
核糖体
动物、植物
主要是间期
合成相关蛋白质
线粒体
动物、植物
整个细胞周期
提供能量
高尔
基体
植物
末期
与细胞壁(板)
的形成有关
中心体
动物、低
等植物
前期
与纺锤体的
形成有关
5．有丝分裂的意义
亲代细胞的染色体经过复制后，精确地平均分配到两个子细胞中，保持了细胞的亲子代之间遗传性状的稳定性。
6．无丝分裂
(1)过程：细胞核延长，核中部向内凹进，缢裂成为两个细胞核，整个细胞从中部缢裂为两个子细胞。
(2)特点：没有出现染色体和纺锤丝的变化。
(3)实例：蛙红细胞的无丝分裂。
三、观察植物细胞有丝分裂
1．实验原理
(1)用高倍显微镜观察高等植物体分生区细胞的有丝分裂，并根据各个时期内染色体的变化情况，识别细胞处于有丝分裂的哪个时期。
(2)细胞核内的染色体容易被碱性染料染色，便于观察。
2．实验步骤
(1)洋葱根尖的培养：实验前3～4 d，待根长约5 cm。
(2)装片的制作
(3)观察
①低倍镜观察：根据根尖特点找到分生区细胞。
②高倍镜观察：先找中期，再找前、后、末期细胞，最后找间期细胞。
(4)绘图：绘制植物细胞有丝分裂中期简图。
◆　深入思考
1．着丝点分裂是由于纺锤丝牵拉的结果吗？
提示　不是。例如教材中秋水仙素会抑制纺锤体形成，但在后期着丝点一样会分裂，染色体数加倍。
2．实验操作中漂洗和染色的顺序能不能互换？并说明原因。
提示　不能。漂洗的目的是洗去根尖组织细胞中的盐酸，有利于碱性染料的着色，若二者顺序颠倒，解离液中的盐酸会影响染色的效果。
3．在制片时两次用到载玻片，作用分别是什么？
提示　第一次放置根尖；第二次是在盖玻片上加载玻片。用拇指轻轻按压，目的是使细胞均匀分散，避免压碎盖玻片。
◆　自查诊断
1．细胞体积增大，与外界物质交换效率提高。(　　)
答案　×
2．赤道板是细胞有丝分裂过程中出现的一种结构。(　　)
答案　×
3．无丝分裂发生在原核细胞中，且无DNA复制。(　　)
答案　×
4．在一个细胞周期中，DNA的复制和中心粒的倍增可能发生在同一时期。(　　)
答案　√
5．动植物细胞有丝分裂过程中染色体的形态变化不同。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
细胞的生长和细胞周期
[2015·浙江高考]下列有关细胞周期和细胞分裂的叙述，正确的是(　　)
A．不同生物的细胞大小和数目不同，但细胞周期长短相同
B．同一生物各种组织的细胞周期长短相同，但G1、S、G2和M期长短不同
C．若在G2期加入DNA合成抑制剂，则有丝分裂前期每个染色体仍含有2条染色单体，子细胞染色体数目与母细胞的相同
D．减数分裂前期Ⅰ同源染色体配对，每个染色体含有4条染色单体，子细胞染色体数目为母细胞的一半
[解析]　不同生物的细胞大小和数目不同，细胞周期长短也不同，A错误；同一生物各组织的细胞周期长短不同，G1、S、G2和M期长短不同，B错误；DNA的复制发生在S期，在G2期加入DNA合成抑制剂对细胞分裂无影响，C正确；减数分裂前期Ⅰ同源染色体配对，每个染色体有2条染色单体，D错误。
[答案]　C
题型一　细胞不能无限长大的原因
1．[2017·南昌模拟]以下有关细胞大小和分裂的叙述，正确的是(　　)
A．细胞体积越小，表面积也越小，物质运输效率越低
B．原核细胞只能通过无丝分裂增加数目
C．人的成熟红细胞可以进行有丝分裂，蛙的红细胞能进行无丝分裂
D．细胞不能无限长大的原因之一是细胞核中的DNA不会随着细胞体积的扩大而增加
答案　D
解析　细胞体积越小，表面积也越小，但相对表面积越大，物质运输效率越高，A错误；原核细胞可通过二分裂增加数目，无丝分裂是真核细胞的分裂方式，B错误；人的成熟红细胞为高度分化的细胞且没有细胞核，不能再进行分裂，C错误；细胞核是细胞的控制中心，细胞核中的DNA不会随着细胞体积的扩大而增加，这是细胞不能无限长大的原因之一，D正确。
技法提升
　模拟探究细胞表面积与体积关系的相关说明
(1)琼脂块大小模拟细胞大小，NaOH溶液模拟被细胞吸收的物质。
(2)物质扩散体积与总体积之比表示物质运输效率。
(3(在相同时间内，NaOH在每一琼脂块内扩散的深度基本相同，说明NaOH在每一琼脂块内“扩散的速率”是相同的。
(4(NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积之比随琼脂块的增大而减小。
(5(实验结论,细胞体积越大，其相对表面积越小，细胞与周围环境之间物质交流的面积相对越小，所以物质运输的效率越低。
题型二　细胞周期的判断
2．[2018·成都七中零诊]如图是某高等动物细胞有丝分裂周期图，下列说法不正确的是(　　)
A．A→A可表示一个细胞周期
B．A→C过程中细胞内核糖体、线粒体活动活跃
C．A处形成的子细胞多数进入下一次有丝分裂
D．植物根尖分生区细胞不具有细胞周期
答案　D
解析　细胞周期是连续分裂的细胞从一次分裂完成开始到下一次分裂完成为止，分析题图可知，由A→A表示一个细胞周期，A正确；A→C过程表示分裂间期，主要完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，所以细胞内核糖体、线粒体活动活跃，B正确；有丝分裂形成的子细胞大多数会立即进入下一个细胞周期，C正确；植物根尖分生区细胞有较强的分裂能力，可以连续进行有丝分裂，故具有细胞周期，D错误。
3．[2017·黄山模拟]下列据图描述细胞周期的相关说法，正确的是(　　)
A．诱导细胞基因突变可使用物理或化学方法，作用于甲S期或丙a→b段
B．一个完整的细胞周期是指乙的a＋b段或b＋c段
C．秋水仙素可作用于丙细胞的a→b段
D．细胞中含有染色单体的时间段是M或b、d或a→b段
答案　C
解析　诱导细胞的基因突变可使用物理或化学方法，作用于甲的S期或丙的b→a段，A错误；一个完整的细胞周期是指乙的a＋b段或c＋d段，B错误；秋水仙素能抑制细胞分裂前期纺锤体的形成，即a→b段，C正确；图中M或b、d或a→b段均表示分裂期，分裂期中，只有前期和中期存在染色单体，D错误。
技法提升
1.判断一个完整的细胞周期的方法
(1)“先长后短”：一个细胞周期一定要先经过一个长的间期，再经过一个短的分裂期。
(2)“终点到终点”：从完成时开始，到完成时结束，为一个细胞周期。
(3)“先复制后分裂”：一个细胞周期一定要先完成DNA的复制，才能完成细胞的分裂。
2．解答有关细胞周期的三个技巧
(1)只有连续分裂的细胞才具有细胞周期，高度分化的体细胞(如神经、肌肉细胞)和减数分裂产生的生殖细胞不具有细胞周期。
(2)细胞周期的长短由遗传物质决定，同时受环境因素影响。
(3)在观察有丝分裂时，应选择分裂期相对较长的材料，有利于观察到处于不同分裂时期的图像。
3．细胞周期中的三种变化分析策略
(1)基因突变：在细胞分裂间期，DNA复制时容易受到内外因素的干扰而发生差错，即发生基因突变。
(2)染色体变异：在细胞分裂前期，秋水仙素或低温都可抑制纺锤体的形成，出现多倍体细胞。
(3)细胞癌变：用药物作用于癌细胞，在分裂间期，DNA分子不能复制，可抑制癌细胞的无限增殖。
题型三　细胞周期同位素标记问题
4．科学家在研究蚕豆根尖分生区细胞的有丝分裂周期时，分别用放射性同位素15N标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸(15N-TdR)、32P标记尿嘧啶核糖核苷酸(32P-UdR)，把两种核苷酸被细胞利用的速率绘成如图1所示的曲线。已知蚕豆根尖细胞有丝分裂周期为20 h。培养20 h后，根据细胞核中的DNA相对含量不同，将细胞分为三组，每组的细胞数如图2所示。下列对结果的分析，不正确的是(　　)
A．图1中处于ac段的细胞属于图2中的甲组细胞，此时RNA聚合酶活性高
B．图2中乙组细胞处于图1中ce段，此阶段细胞最容易发生基因突变
C．图2丙组细胞中只有部分细胞的细胞膜从中部向内凹陷
D．蚕豆根尖细胞有丝分裂周期中，分裂期时间不超过6 h
答案　C
解析　图1中ac段细胞利用32P-UdR的速率较快，说明细胞在进行RNA的合成，细胞中RNA聚合酶活性高，此时细胞处于G1期，细胞中DNA含量为2C，属于图2中的甲组细胞，A正确；图1中ce段细胞利用15N-TdR的速率较快，说明细胞正在进行DNA复制，此阶段细胞最容易发生基因突变，此时细胞处于S期，细胞中DNA含量为2C～4C，属于图2中的乙组细胞，B正确；图2丙组细胞中DNA含量为4C，即DNA含量已加倍，说明细胞可能处于G2期、前期、中期及后期，由于蚕豆根尖细胞是植物细胞，故不存在细胞膜从中部向内凹陷的现象，C错误；由图1可知分裂间期时间大于14 h，而整个细胞周期为20 h，所以分裂期时间不超过6 h，D正确。
考点2
有丝分裂过程及相关结构和数量的变化
[江苏高考]如图为动物细胞分裂中某时期示意图，下列相关叙述正确的是(　　)
A．甲在分裂前期倍增并移向细胞两极
B．乙和丙在组成成分上差异很大
C．该时期细胞中染色体数是体细胞染色体数的两倍
D．该时期通过核孔进入细胞核的物质减少
[解析]　甲(中心体)的倍增发生在间期，A错误；乙(染色体，主要由DNA和蛋白质组成)与丙(纺锤丝，由蛋白质组成)在组成成分上差异很大，B正确；该细胞处于有丝分裂中期，其染色体数与体细胞染色体数相同，C错误；该细胞所处时期没有核膜和核孔，D错误。
[答案]　B
题型一　有丝分裂过程及各时期特征分析
1．在细胞增殖过程中，染色体和DNA都有复制和加倍的过程，下列相关叙述不正确的是(　　)
A．染色体复制后其数量是之前的二倍
B．细胞中b、d过程发生在细胞分裂间期
C．细胞中a过程发生在细胞分裂间期，c过程发生在细胞分裂后期
D．染色体复制的实质是DNA数量的加倍
答案　A
解析　染色体复制前含一个DNA分子，复制后含两个DNA分子，着丝点数目并不增加，复制前后都是一条染色体，因此，通过复制染色体的数量并不增加，而DNA分子的数量加倍，A错误，D正确；DNA的复制与加倍是同一过程，发生在细胞分裂间期，B正确；染色体复制发生在间期，后期着丝点一分为二，染色体数目加倍，C正确。
2．关于细胞有丝分裂的叙述，正确的是(　　)
A．赤道板是细胞有丝分裂过程中出现的一种结构
B．有丝分裂间期DNA复制的过程需要解旋酶的参与
C．有丝分裂中期，发生联会的同源染色体排列在赤道板上
D．在细胞周期中，分裂间期的持续时间通常比分裂期的短
答案　B
解析　有丝分裂过程中提到的赤道板只是个位置，没有真正的结构存在，A错误；细胞在有丝分裂间期进行的DNA分子复制需要解旋酶的参与，B正确；有丝分裂过程中没有同源染色体的联会，C错误；在细胞分裂周期中间期占的比例较大，D错误。
易错警示
　有丝分裂过程中相关物质的变化规律
细胞结构
变化规律
纺锤体
形成(前期)→消失(末期)
核膜、核仁
消失(前期)→重建(末期)
中心体
染色体
出现(前期)→消失(末期)
染色单体
形成(间期)→出现(前期)→消失(后期)
题型二　细胞图像分析
3．如图所示，有关细胞有丝分裂的描述正确的是(　　)
A．具有姐妹染色单体的只有e
B．在b时期实现了细胞中的DNA和染色体数目的加倍
C．细胞有丝分裂的顺序是c→e→a→b→d
D．观察和计数染色体数目的最佳时期是e
答案　D
解析　图中a、e时期均含姐妹染色单体，A错误；b时期染色体数目加倍，c时期DNA数目加倍，B错误；细胞有丝分裂顺序应为c→a→e→b→d，C错误；观察和计数染色体数目的最佳时期是有丝分裂中期，即e，D正确。
4．下图是某动物细胞有丝分裂模式图，有关叙述不正确的是(　　)
A．上述细胞有丝分裂的顺序是甲、丁、乙、丙
B．显微镜下观察到最多的细胞处于甲时期
C．开始出现染色体的时期是丁；染色体开始转变成染色质形态的时期是丙
D．若某药物可抑制纺锤体形成，则它极可能是作用于丙图
答案　D
解析　题图中甲为间期，乙为后期，丙为末期，丁为前期，所以图中细胞有丝分裂的顺序是甲、丁、乙、丙，A正确；间期持续的时间长，所以显微镜下观察到最多的细胞处于间期(甲时期)，B正确；开始出现染色体的时期是前期(丁时期)，染色体开始解螺旋转变成染色质形态的时期是末期(丙时期)，C正确；纺锤体形成于前期，若某药物可抑制纺锤体形成，作用的应是前期(丁时期)，D错误。
技法提升
　“三看法”界定动植物细胞有丝分裂图像
题型三　有丝分裂过程中DNA、染色体含量变化的曲线图
5．[2017·浙江名校联考]如图为某二倍体植物细胞有丝分裂过程中有关数量的变化情况，据图分析以下叙述正确的是(　　)
A．DE时间段染色单体数是AB时间段的两倍
B．AB、BC、CD三个时间段细胞都有水生成，并且来源完全相同
C．FG段染色体组数是该生物正常染色体组数的两倍
D．若用秋水仙素处理该植物，会抑制分裂后期着丝点的分裂
答案　C
解析　DE时间段每条染色体上有两条姐妹染色单体，AB时间段DNA还没有复制，不存在姐妹染色单体，所以不存在倍数关系，A错误；三个阶段都有有氧呼吸产生的水，AB段是DNA复制之前，此阶段进行RNA和有关蛋白质的合成，此阶段生成的水主要是氨基酸的脱水缩合和核糖核苷酸形成单链产生的水，BC段是DNA复制，此阶段生成的水主要是脱氧核糖核苷酸形成链产生的水，CD段是有丝分裂前期，主要是有氧呼吸产生水，故AB、BC、CD三个时间段都有水生成，并且来源不完全相同，B错误；FG段属于有丝分裂后期，染色体组数是正常体细胞的两倍，C正确；秋水仙素抑制细胞有丝分裂前期纺锤体的形成，从而导致染色体数目加倍，D错误。
6．[2017·湖北重点中学联考]右图为与有丝分裂相关的坐标曲线。相关说法错误的是(　　)
A．若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则c→d过程细胞中核DNA含量不变
B．若纵坐标表示一个细胞中核DNA的含量，则e点时一条染色体中DNA的含量与a点相同
C．若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则a→c过程染色体数目不变
D．若纵坐标表示一个细胞中核DNA的含量，则a→c过程染色体数目不变
答案　D
解析　若纵坐标表示一条染色体中DNA的含量，则a→b表示DNA复制，c→d表示着丝点分裂，着丝点分裂后染色体数目加倍，但细胞中核DNA含量不变，a→c段染色体数目不变，A、C正确；若纵坐标表示一个细胞中核DNA的含量，则a→b表示DNA复制，c→d表示细胞分裂成两个子细胞的过程，着丝点分裂发生在b→c段，因此a→c过程含有丝分裂后期染色体数目加倍的时期，D错误；若纵坐标表示一个细胞中核DNA的含量，e点与a点，每条染色体都含有1个DNA，B正确。
技法提升
1.模型法表示有丝分裂过程中染色体、DNA和染色单体的数量变化
2．有丝分裂中DNA含量变化的两种曲线变式
(1)图2表示有丝分裂过程中每条染色体上DNA含量变化曲线，图中ef段处于间期，fg段表示含有姐妹染色单体的时期，即有丝分裂的G2期、前期和中期，hi段表示有丝分裂的后期和末期。
(2)图3是图2的变式，在有染色单体时，染色体与核DNA数目之比为1∶2，不存在染色单体的时期，染色体数与核DNA数之比为1∶1。图中BC段处于间期，CD段表示有丝分裂G2期、前期和中期，EF段为有丝分裂的后期和末期。
(3)图2和图3还可表示减数分裂过程中每条染色体上DNA含量变化，减数第一次分裂和减数第二次分裂的前期和中期处于fg(CD)段。
题型四　利用柱形图辨识有丝分裂过程
7．如图是动物细胞有丝分裂不同时期染色体(a)数目、核DNA分子(b)数目的柱形统计图，下列叙述正确的是(　　)
A．①时期染色体还未复制，核DNA已完成了复制
B．③时期核膜、核仁重建，细胞中部出现细胞板
C．①→②表示着丝点分裂，染色体数目加倍，但核DNA分子数目不变
D．②→③表示同源染色体相互分离，染色体和核DNA分子数目也随之减半
答案　C
解析　图①可表示有丝分裂间期的G2期、前期和中期，图②表示有丝分裂后期，图③可表示G1期和末期。G2期、前期和中期，DNA已复制，染色体也完成了复制，但并不加倍，A错误；动物细胞分裂过程中不形成细胞板，B错误；有丝分裂过程中不会发生同源染色体分离现象，D错误；①→②表示由中期到后期，着丝点分裂，染色体数目加倍，但核DNA分子数目不变，C正确。
8．如图为某生物细胞有丝分裂过程中染色体数(a)、染色单体数(b)和核DNA分子数(c)的统计图。下列解释一定不正确的是(　　)
A．图①可以用于表示细胞分裂的前期
B．染色体螺旋化程度最高时，可用图①表示三者的数量关系
C．间期用图②表示最恰当
D．图③可表示细胞分裂完成
答案　C
解析　①图中染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2，可表示有丝分裂的前、中两个时期，A正确；有丝分裂中期染色体螺旋化程度最高，处于①时，①可以用来表示有丝分裂中期，B正确；间期过程中进行染色体复制，染色体数目不变，DNA含量加倍，②中染色体∶染色单体∶DNA＝2∶0∶2，说明着丝点分裂，染色体数目加倍，染色单体消失，表示有丝分裂的后期，C错误；③中染色体∶染色单体∶DNA＝1∶0∶1，可表示细胞分裂完成，D正确。
技法提升
　柱状图中有丝分裂各时期的判断方法
(1)区别染色体、DNA、染色单体
①染色单体会因着丝点的分裂而消失，所以直方图中表示的某结构如出现0，则其一定表示染色单体，b为染色单体。
②根据有染色单体时，DNA和染色单体数量相同，如果没染色单体时，DNA和染色体数量相同，则a为染色体，c为DNA。
(2)根据染色单体变化判断各时期
染色单体
实验八
观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
[2017·北京高考]洋葱根尖和小鼠骨髓细胞都能用于观察细胞有丝分裂，比较实验操作和结果，叙述正确的是(　　)
A．都需要用盐酸溶液使细胞相互分离
B．都需要用低倍镜找到分裂细胞再换高倍镜观察
C．在有丝分裂中期都能观察到染色体数目加倍
D．在有丝分裂末期都能观察到细胞板
[解析]　在观察动、植物细胞有丝分裂实验中，盐酸和酒精的混合液只能使植物细胞相互分离，A错误；有丝分裂中期每条染色体的着丝点整齐地排列在赤道板上，着丝点没有断裂，染色体数目不加倍，C错误；只有植物细胞在有丝分裂末期出现细胞板，D错误；观察细胞有丝分裂时，都需要用低倍镜找到分裂细胞再换用高倍镜观察，B正确。
[答案]　B
1．[2017·漳州八校联考]在“观察植物细胞有丝分裂”实验中，三位实验人员制作洋葱根尖装片的操作步骤(“＋”表示操作，“－”表示未操作)如下表所示：
实验人员
操作
取材
解离
漂洗
染色
压片
甲
根尖1～3 mm处
－
＋
＋
＋
乙
根尖1～3 mm处
＋
－
＋
＋
丙
根尖5～7 mm处
＋
＋
＋
＋
则甲、乙、丙观察到的实验现象分别是(　　)
A．细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚
B．细胞分散但看不到染色体、染色体着色清楚、细胞分散染色体清楚
C．细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞着色清楚但看不到染色体
D．染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚、细胞分散染色体清楚
答案　C
解析　解离的目的是使细胞分散开，甲未解离，细胞相互重叠；漂洗的目的是洗去解离液，便于染色，乙未漂洗，影响染色效果，染色体着色很浅不清楚；根尖5～7 mm处为伸长区，伸长区细胞已失去分裂能力，染色体呈染色质状态，观察不到染色体，C正确。
2．[2017·宁夏育才中学月考]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．碱性染料吡罗红可用于染色体染色
C．染色体的存在状态可作为判断有丝分裂各时期的依据
D．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
答案　C
解析　15%的盐酸和95%的酒精组成的解离液，用于解离洋葱根尖，分散细胞的作用，A错误；碱性染料龙胆紫或醋酸洋红可用于染色体染色，B错误；有丝分裂不同时期，细胞中染色体的形态存在一定差异，因此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，C正确；观察的细胞在解离时已被杀死，不可能观察到细胞板向四周扩展的过程，D错误。
3．下面是关于观察洋葱根尖细胞有丝分裂实验的部分操作示意图，有关评价合理的是(　　)
A．剪取洋葱根尖2～3 mm，因为该区域属于根毛区，细胞有丝分裂旺盛
B．该实验步骤中唯一错误的是在②和③之间缺少用清水漂洗这一环节
C．在观察的图像中，b区域属于分生区的细胞，细胞已死亡
D．若用图中b区域的细胞观察质壁分离和复原，实验现象明显
答案　C
解析　洋葱根尖2～3 mm的区域属于分生区，A不合理；实验过程中在②和③之间应增加清水漂洗这一环节，而③和⑤之间的清水漂洗环节应删除，B不合理；分生区的细胞呈正方形，细胞经解离已死亡，C合理；b区域的细胞属于分生区细胞，其液泡较小，渗透作用不明显，用来观察质壁分离和复原时，实验现象不明显，D不合理。
技法提升
1.实验材料的选择要求
(1)类型：选取分裂期占细胞周期比例相对较大的材料。
(2)部位：应选分裂旺盛的部位(如根尖的分生区)。
(3)时间：必须在分裂旺盛的时间。本实验一般选择生长旺盛、带有分生区的洋葱根尖，且一般在上午10时至下午2时进行实验，此时洋葱根尖分生区细胞处于分裂期的较多。
2．实验成功的关键及注意事项
(1)步骤
①先漂洗再染色，两步骤不能颠倒。
②解离时间太短，压片时细胞不易分散开；时间过长，细胞解离过度，过于酥软。
③染色时，染色液的浓度和染色时间必须掌握好，染色时间太短，染色体不能完全着色；染色时间过长，会使细胞核等其他部分充满染色剂，无法分辨染色体。
④压片时用力必须恰当，过重会将组织压碎，过轻则细胞未分散，二者都将影响观察。
(2)观察
①先在低倍镜下找到分生区细胞，其特点是细胞呈正方形，排列紧密；再换用高倍镜。若找到长方形细胞，则观察到的是不再分裂的伸长区细胞(见右图)。
②观察到的不同时期细胞数目的多少反映出各时期经历时间的长短。例如，间期最长，故观察到的细胞最多。
③细胞解离后已被杀死，从而观察不到动态分裂过程，因此要通过移动装片寻找不同时期的细胞分裂图像。
④同一视野可以看到不同分裂时期的细胞图像，说明同一个体各个细胞分裂不同步。
板块三　方向·真题体验
1．[2016·海南高考]下列与细胞周期有关的叙述，正确的是(　　)
A．等位基因的分离发生在细胞周期的分裂间期
B．在植物细胞的细胞周期中纺锤丝出现在分裂间期
C．细胞周期中染色质DNA比染色体DNA更容易复制
D．肝细胞的细胞周期中染色体存在的时间比染色质的长
答案　C
解析　等位基因的分离发生在减数第一次分裂后期，减数分裂没有细胞周期，A错误；纺锤丝出现在有丝分裂前期，B错误；DNA复制需要解螺旋，染色体高度螺旋化，难以解旋，C正确；染色体存在于分裂期，分裂期的时间远小于分裂间期，D错误。
2．[2016·浙江高考]下列关于高等动物细胞增殖的叙述，错误的是(　　)
A．有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期，都进行1次染色质DNA的复制
B．细胞周期的G2期已经形成了1对中心体，在有丝分裂前期形成纺锤体
C．染色体数为2n＝24的性原细胞进行减数分裂，中期Ⅱ染色体数和染色体DNA分子数分别为12和24
D．若在G2期某染色质的1个DNA分子发生片段缺失，则该细胞有丝分裂产生的2个子细胞均含有该异常DNA
答案　D
解析　有丝分裂前的间期和减数分裂前的间期，DNA都只复制一次，A正确；动物细胞在G2期已经能观察到两组中心体，前期分别移向两极，由两组中心粒发出星射线构成纺锤体，B正确；体细胞染色体数为24，则减数第二次分裂的中期染色体数为12条，DNA有24个，C正确；G2期DNA已经复制好，一条染色质上有2个DNA分子，如果其上1个DNA分子发生片段缺失，则有丝分裂形成的2个子细胞只有一个细胞含有异常DNA，D错误。
3．[2017·全国卷Ⅲ]利用一定方法使细胞群体处于细胞周期的同一阶段，称为细胞周期同步化。以下是能够实现动物细胞周期同步化的三种方法。回答下列问题：
(1)DNA合成阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的DNA合成可逆抑制剂，处于________期的细胞不受影响而继续细胞周期的运转，最终细胞会停滞在细胞周期的________期，以达到细胞周期同步化的目的。
(2)秋水仙素阻断法：在细胞处于对数生长期的培养液中添加适量的秋水仙素，秋水仙素能够抑制________，使细胞周期被阻断，即可实现细胞周期同步化。经秋水仙素处理的细胞________(填“会”或“不会”)被阻断在间期。
(3)血清饥饿法：培养液中缺少血清可以使细胞周期停滞在间期，以实现细胞周期同步化。分裂间期的特点是________(答出一点即可)。
答案　(1)分裂　间(或答：S)　(2)纺锤体形成　不会
(3)完成DNA复制和有关蛋白质的合成
解析　(1)DNA合成可逆抑制剂能抑制DNA的复制，DNA复制发生在细胞分裂的间期，因此，加入DNA合成可逆抑制剂会使细胞停滞在细胞周期的间期(或S期)，而处于分裂期的细胞不受影响。
(2)秋水仙素能抑制细胞分裂前期纺锤体的形成，使染色体数目加倍，不会将细胞分裂阻断在间期。
(3)细胞在分裂间期进行活跃的物质准备，完成DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，同时细胞有适度的生长。
限时规范特训
一、选择题
1．[2017·西安模拟]在“探究细胞大小与物质运输的关系(琼脂块模拟细胞)”的实验过程中，测量结果及计算结果如下面表格所示。根据表格分析，下列说法正确的是(　　)
琼脂块的边长(cm)
比值(表面积/体积)
NaOH扩散的深度(cm)
比值(NaOH扩散的体积/整个琼脂块的体积)
1
6
X
a
2
3
Y
b
3
2
Z
c
A．X＝Y＝Z B．X＞Y＞Z
C．a＝b＝c D．a＜b＜c
答案　A
解析　在相同时间内，NaOH扩散的深度相等，X＝Y＝Z，而比值(NaOH扩散的体积/整个琼脂块的体积)随着细胞体积的增大而减小，即a>b>c，则A正确。
2．[2017·漳州模拟]图A表示细胞进行有丝分裂的一个细胞周期所用的时间，图B表示连续分裂的细胞相邻的两个细胞周期图。下列叙述中正确的是(　　)
①一个细胞周期是指乙→乙的全过程　②在高等植物细胞内，两组中心粒之间发出星射线形成纺锤体发生在甲→乙过程　③c、d两段都要消耗ATP　④b段的主要变化是DNA散乱分布于纺锤体中央及有关蛋白质的合成
A．①④ B．②③
C．①③ D．③④
答案　C
解析　高等植物细胞内不存在中心体，②错误；c、d两段分别表示分裂间期和分裂期，c段要消耗ATP用于DNA复制和有关蛋白质的合成，d段消耗ATP用于染色体的移动等，③正确；b段是分裂期，在分裂的前期，散乱排列的是染色体，不存在DNA散乱分布于纺锤体中央，④错误。
3．[2018·四川成都测试]在细胞增殖过程中，染色体和DNA都有复制和加倍的过程，下列相关叙述错误的是(　　)
A．DNA复制完成后染色体数量就是之前的两倍
B．DNA的复制和加倍都发生在细胞分裂的间期
C．染色体的复制和加倍发生在细胞分裂的不同时期
D．染色体复制和DNA数量的加倍发生在同一时期
答案　A
解析　DNA复制完成后染色体数量不变，DNA含量加倍，A错误；DNA的复制和加倍都发生在细胞分裂的间期，B正确；染色体的复制发生在间期，加倍发生在后期，C正确；染色体复制和DNA数量的加倍都发生在间期，D正确。
4．下面相关染色体行为变化与下图中有丝分裂的时期相对应的是(　　)
①染色体呈细丝状，数目加倍　②染色体散乱排布　③所有染色体的着丝点排列在细胞板上　④着丝点分裂，染色单体移向两极　⑤染色体变为染色质
A．②⑤ B．①②③⑤
C．②③④ D．①③④⑤
答案　A
解析　染色体数目加倍发生在有丝分裂后期，①错误；细胞板出现在植物有丝分裂的末期，中期染色体的着丝点排列在赤道板上，③错误；着丝点分裂，染色体移向两极，④错误。
5．有丝分裂的过程中，当细胞的染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶2∶2时，该细胞还可能会发生(　　)
A．细胞质进行不均等分裂
B．着丝点分裂，姐妹染色单体分离
C．着丝点排列在赤道板上
D．DNA聚合酶较为活跃
答案　C
解析　细胞中染色体数∶染色单体数∶核DNA分子数＝1∶2∶2时，所处时期为分裂间期染色体复制完成后、前期、中期，因此，该细胞还可能发生着丝点排列在赤道板上(发生在中期)，但不能发生着丝点分裂，C正确，B错误；DNA聚合酶在分裂间期染色体复制时发挥作用，因此，该细胞中不会出现DNA聚合酶较为活跃的现象，D错误；有丝分裂中不会发生细胞质不均等分裂，A错误。
6．在玉米根尖细胞进行有丝分裂的过程中，相关细胞器发挥着重要的作用。下列有关叙述正确的是(　　)
A．在分裂间期，核糖体上合成多种蛋白质
B．在分裂前期，由中心体发出星射线形成纺锤体
C．在分裂中期，线粒体为着丝点的分裂提供能量
D．在分裂末期，高尔基体参与赤道板的形成
答案　A
解析　玉米细胞中无中心体，B错误；在分裂中期不发生着丝点的分裂，C错误；细胞中不存在赤道板这个结构，它只是细胞分裂过程中的一个位置，D错误。
7．[2017·湖北重点中学联考]如图是某生物体细胞有丝分裂的不同分裂时期的图像，对图像的描述正确的是(　　)
A．该生物可能是低等植物
B．甲、乙、丙三细胞内染色体、染色单体与DNA分子数比例都为1∶2∶2
C．甲细胞进行中心体复制，发出星射线，形成了纺锤体
D．甲、乙、丙三细胞分别处于有丝分裂的前期、后期和中期
答案　D
解析　该生物体细胞无细胞壁，不可能是低等植物，A错误；乙细胞中染色体、染色单体与DNA分子数比例为1∶0∶1，B错误；中心体在间期复制，甲图细胞处于前期，C错误。
8．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表示有丝分裂中不同时期核DNA分子数的变化，图4表示有丝分裂中不同时期染色体和核DNA的数量关系。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．图1所示细胞中共有4条染色体，8个DNA分子；图2所示细胞中共有0条姐妹染色单体
B．处于图3中bc段的是图1所示细胞，完成图3中cd段变化的细胞分裂时期是后期
C．有丝分裂过程中不会出现如图4中d所示的情况
D．图4中a可表示有丝分裂后期，b可对应有丝分裂前期或中期
答案　B
解析　图3中的bc段表示有丝分裂间期的G2期、前期、中期、后期和部分末期，因此包含图1和图2，完成图3中cd段变化的细胞分裂时期是末期，B错误。
9.右图是在一个细胞周期中染色单体的数量变化，相关说法错误的是(　　)
A．I→M段变化的原因是DNA分子复制
B．N→P段变化的原因是着丝点分裂，姐妹染色单体分开
C．在减数分裂中N→P发生在减数第一次分裂后期
D．在细胞周期中染色单体数的变化趋势为0→4N→0
答案　C
解析　I→M段染色单体从无到有，变化的原因是DNA分子复制，每条染色体形成两条姐妹染色单体，但共用一个着丝点，A正确；N→P段染色单体从有到无，变化的原因是着丝点分裂，姐妹染色单体分开形成两条染色体，B正确；在减数分裂中N→P发生在减数第二次分裂后期，C错误；在细胞周期中染色单体数的起点为0，终点也为0，D正确。
10．[2018·四川成都高三测试]将某种动物细胞分别进行正常培养和药物处理培养，一段时间后统计不同DNA含量的细胞数，结果如图所示。据图推测该药物的作用可能是(　　)
A．通过抑制DNA的复制抑制细胞分裂
B．通过抑制纺锤体的形成抑制细胞分裂
C．通过促进DNA的复制促进细胞分裂
D．通过促进着丝点分裂促进细胞分裂
答案　B
解析　由柱形图可知，正常培养时DNA含量为2n的细胞数多，即处于分裂间期复制前的细胞多；药物处理后，DNA含量为4n的细胞数多，即DNA完成了复制而加倍，且细胞不分裂而保持在4n，该药物类似于秋水仙素，抑制纺锤体的形成，抑制细胞分裂，B正确。
11．下图表示洋葱根尖细胞有丝分裂装片的制作与观察，下列说法正确的是(　　)
A．甲过程为水解，所用试剂为盐酸与酒精的混合液
B．丙过程可用醋酸洋红液使染色体染成紫色
C．丁过程中盖上盖玻片后用拇指轻按盖玻片使细胞分散
D．显微镜下观察发现只有少数呈正方形的细胞能看到染色体
答案　D
解析　甲过程为解离，用15%盐酸和95%酒精按1∶1比例混合，A错误；醋酸洋红液使染色体染成红色，B错误；盖上盖玻片还要再加一块载玻片，用拇指按压，C错误；分裂间期占细胞分裂周期的大部分时间，分裂期占细胞分裂周期的少部分时间，所以在显微镜下观察到只有少数呈正方形的细胞能看到染色体，D正确。
12．[2018·成都七中零诊模拟]下列有关无丝分裂的叙述，正确的是(　　)
A．分裂过程中核膜不会消失
B．不会出现纺锤丝，但会出现星射线
C．细胞核缢裂为两个核时，细胞也一分为二
D．只有蛙的红细胞能进行无丝分裂
答案　A
解析　细胞无丝分裂的过程比较简单，一般是细胞核先延长，核的中部向内凹陷，缢裂成为两个细胞核，接着，整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞，分裂过程中核膜、核仁不会消失，A正确，C错误；无丝分裂的过程不会出现纺锤丝，也不会出现星射线，B错误；不是只有蛙的红细胞能进行无丝分裂，例如某些原生生物，如纤毛虫等，还有鸡胚的血细胞、蚕睾丸上皮、某些植物胚乳中的胚乳细胞，人体内主要见于高度分化的细胞，如肝细胞、肾小管上皮细胞、肾上腺皮质细胞等，D错误。
二、非选择题
13．[2017·东北三校联考]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：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，染色体散乱地分布在纺锤体的中央　6　12　2　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，有中心体　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，故可判断为有丝分裂前期。
(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。
14．如图甲表示细胞有丝分裂过程中一个细胞内某种物质含量的动态变化；图乙表示细胞有丝分裂过程中，不同DNA含量细胞的数目；图丙表示该细胞有丝分裂示意图。分析回答：
(1)图甲中可表示一个完整细胞周期的是________(填字母)。
(2)图乙中DNA含量为2～4的细胞对应图甲中的时期是________(填字母)。
(3)图丙对应图甲中的时期是________(填字母)，其DNA含量对应图乙中的________。
(4)若用化学试剂秋水仙素抑制纺锤体的形成，则图乙中DNA含量为2的细胞数目会________。
(5)由图乙可知，分裂间期比分裂期时间长，理由是________________。
答案　(1)F～M　(2)A～B或H～I　(3)D～E或K～L　4　(4)减少　(5)间期细胞数目多
解析　(1)分析图甲，根据斜线的有无，若无斜线代表染色体变化，有斜线代表DNA变化，所以图甲表示细胞中DNA含量的动态变化，图中F～I为分裂间期，I～J为分裂前期，J～K为分裂中期，K～L为分裂后期，L～M为分裂末期，F～M可表示一个完整的细胞周期。
(2)DNA含量为2～4的细胞应为分裂间期中的S期，即A～B或H～I。
(3)图丙为着丝点分裂，染色体数目加倍，应为有丝分裂后期，对应图甲中的D～E或K～L，其中DNA含量对应图乙中的4。
(4)秋水仙素能抑制纺锤体的形成，使大量细胞不再分裂，导致DNA含量为2的细胞数目减少。
(5)细胞在分裂间期的DNA含量为2或2～4，图乙中处于此时期的细胞数目较多。
15．下图甲表示洋葱根尖有丝分裂，图乙表示一个细胞有丝分裂过程中某物质数量变化曲线。其中A、B、C、D、E为细胞代号。请据图回答：
(1)制作洋葱根尖有丝分裂装片时，取材的根尖长度2 mm左右，不能过长，也不能过短，以获取根尖________区细胞。
(2)根据细胞周期写出图甲所示细胞在有丝分裂中的顺序是________。
(3)图甲中，B细胞处于有丝分裂________期，其主要特点是________排列在细胞中央的赤道板上，纺锤体清晰可见。
(4)图乙中，a～d段细胞内发生的主要变化是____________________________。
(5)图乙表示的细胞中的成分是________，它的生物学作用是________，在真核细胞中，它主要分布在________内。
答案　(1)分生
(2)DABCE
(3)中　染色体的着丝点
(4)DNA分子的复制和有关蛋白质的合成
(5)DNA　遗传信息的携带者(遗传物质)　细胞核
解析　根据有丝分裂各时期染色体的行为特征可以看出图甲中的A细胞处于前期、B细胞处于中期、C细胞处于后期、D细胞处于间期、E细胞处于末期，依次对应图乙中的d～e、e～f、f～g、a～d、g～h段。观察有丝分裂应选择根尖分生区，有丝分裂中期染色体的着丝点整齐地排列在赤道板上。
第13讲　减数分裂和受精作用
[考纲明细]　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
板块一　知识·自主梳理
一、减数分裂及配子形成过程
1．减数分裂相关概念
(1)减数分裂概念
①适用范围：进行有性生殖的生物。
②时间：原始生殖细胞形成成熟生殖细胞。
③特点：染色体复制一次，细胞连续分裂两次。
④结果：成熟生殖细胞中染色体减半。
(2)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。
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。
(3)姐妹染色单体和非姐妹染色单体
①姐妹染色单体：同一着丝点连着的两条染色单体。
②非姐妹染色单体：不同着丝点连接着的两条染色单体。
(4)联会和四分体
①联会：减数第一次分裂过程中(前期)同源染色体两两配对的现象。
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。四分体的个数等于减数分裂中配对的同源染色体对数。
③一个四分体＝1对同源染色体＝2条染色体＝4条染色单体＝4个DNA分子＝8条脱氧核苷酸链。
(5)交叉互换
①时期：减Ⅰ前期。
②范围：同源染色体的非姐妹染色单体之间。
③交换对象：等位基因交换。
④结果：姐妹染色单体出现不同，即姐妹染色单体上出现等位基因。
2．精子的形成过程
(1)精细胞形成过程
时期
图像
主要特征
细胞
分裂间期
DNA复制，有关蛋白质合成，结果每条染色体上含有2条染色单体，细胞体积略增大
精原细胞
(2)精细胞变形成精子
3．卵细胞的形成过程
4．精卵形成异同
二、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，其中一半来自精子(父方)，另一半来自卵细胞(母方)。
4．减数分裂和受精作用的意义
(1)增加了子代的多样性，有利于生物在自然选择中进化，体现了有性生殖的优越性。
(2)对于维持每种生物前后代体细胞中染色体数目的恒定，对于生物的遗传和变异，都是十分重要的。
◆　深入思考
1．精卵的识别体现了细胞膜的哪类功能，其融合的结构基础是什么？
提示　识别体现细胞膜的信息交流功能，融合的结构基础是生物膜具有一定的流动性。
2．有性生殖后代多样性的原因？
提示　①非同源染色体的自由组合。②同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换。③精子和卵细胞结合的随机性。④基因突变和染色体变异。
◆　自查诊断
1．受精卵中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方。(　　)
答案　×
2．二倍体生物细胞正在进行着丝点分裂时，细胞中一定不存在同源染色体。(　　)
答案　×
3．同源染色体配对通常发生在有丝分裂前期。(　　)
答案　×
4．姐妹染色单体分离分别进入两个子细胞只发生在减数分裂过程中。(　　)
答案　×
5．与无性生殖相比，有性生殖的优越性表现在通过有性生殖可增加遗传物质重组的机会。(　　)
答案　√
6．人的初级精母细胞和次级精母细胞中都含Y染色体。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
减数分裂过程及受精作用
[2017·全国卷Ⅱ]已知某种细胞有4条染色体，且两对等位基因分别位于两对同源染色体上。某同学用示意图表示这种细胞在正常减数分裂过程中可能产生的细胞。其中表示错误的是(　　)
[解析]　由选项所示的细胞类型可知，这种细胞是精原细胞，在不考虑基因突变和交叉互换的情况下进行分析：减数第一次分裂后期，同源染色体分离，其上的等位基因随之分离(如等位基因G与g、H与h分离)，非等位基因随着非同源染色体的自由组合而自由组合(如非等位基因G与H、g与h组合或G与h、g与H组合)，减数第一次分裂产生互补的2个次级精母细胞，A、B正确；减数第二次分裂产生的4个精细胞应该两两相同，每个精细胞中不含同源染色体(不含等位基因)，C正确，D错误。
[答案]　D
题型一　减数分裂有关概念及各时期特点
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．[2017·河南项城期末]下列关于减数分裂的叙述，不正确的是(　　)
A．只有进行有性生殖的生物才进行减数分裂
B．高等动物的减数分裂发生在睾丸(精巢)或卵巢中
C．减数分裂过程中染色体只复制一次，且发生在减数第一次分裂前的间期
D．玉米体细胞中有10对染色体，经减数分裂后，卵细胞中染色体数为5对
答案　D
解析　进行有性生殖的真核生物在形成生殖细胞的过程中发生减数分裂，A正确；高等动物的减数分裂发生在睾丸(精巢)或卵巢中，B正确；减数第一次分裂前的间期进行DNA复制和有关蛋白质的合成，此过程也可称为染色体复制，但复制后数目不变，形成的染色体以染色单体形式存在，C正确；玉米体细胞中有10对染色体，经减数分裂后，卵细胞中染色体数虽为10条，但因无同源染色体，故不能称之为5对，D错误。
2．下列关于同源染色体和四分体的叙述，不正确的是(　　)
A．同源染色体是一条染色体经复制后形成的两条染色体
B．四分体出现在减数第一次分裂的前期和中期
C．同源染色体是在减数分裂过程中能联会的两条染色体
D．每个四分体包含一对同源染色体的4条染色单体
答案　A
解析　一条染色体复制后形成的是两条姐妹染色单体，两条姐妹染色单体的着丝点一分为二后，形成的是相同的染色体，并非同源染色体，A错误；四分体是减数第一次分裂过程中所特有的结构，出现在同源染色体联会后，即前期和中期，在后期同源染色体分开，四分体消失，B正确；同源染色体是在减数分裂过程中能联会的两条染色体，形成四分体，含有4条染色单体，C、D正确。
技法提升
　“四看法”判断同源染色体(二倍体)
(1)看有无染色体配对、形成四分体的现象：配对形成四分体的染色体为同源染色体。
(2)看有无交叉互换的发生：发生交叉互换的染色体为同源染色体。
(3)看细胞所处的时期
①减数第二次分裂过程中不存在同源染色体。
②减数第二次分裂后期，上下对应的大小形状完全相同的染色体不是同源染色体，而是姐妹染色单体分离后形成的相同染色体。
(4)看染色体的大小、形状：如果不是减数第二次分裂，则：
①有丝分裂后期，每一极中大小、形状相同的为同源染色体(上下对应的染色体不是)。
②其他时期，大小、形状相同的染色体一般为同源染色体。
题型二　区分减数分裂的图像
3．[2017·广西桂林模拟]假定某动物体细胞染色体数目2N＝4，图中对②③④⑤⑥细胞所处时期的叙述，正确的是(　　)
A．图中不含同源染色体的细胞为③⑤⑥
B．②③④为减数分裂，分别为减数第一次分裂的前、中、后期
C．④⑥分别为减数第一次分裂后期、减数第二次分裂后期
D．②为减数第一次分裂四分体时期，④⑤染色体数目暂时加倍
答案　C
解析　图②中同源染色体联会形成四分体，处于减数第一次分裂前期；图③中着丝点排列在赤道板上，有同源染色体，处于有丝分裂中期；图④同源染色体分离，分别移向两极，处于减数第一次分裂后期；图⑤中着丝点分裂，姐妹染色单体分开并移向两极，染色体数目暂时加倍，每极中含同源染色体，处于有丝分裂后期；图⑥中着丝点分裂、姐妹染色单体分开并移向两极，染色体数目暂时加倍，每极中不含同源染色体，处于减数第二次分裂后期。
4．下图为高等动物的细胞分裂示意图。下列叙述正确的是(　　)
A．图甲一定为次级精母细胞
B．图乙一定为初级精母细胞
C．图丙为极体
D．图丙中的M、m为一对同源染色体
答案　B
解析　图甲是减数第二次分裂后期，其细胞质是均等分裂的，可能为次级精母细胞或第一极体，A错误；图丙为减数第二次分裂后期，其细胞质是不均等分裂，应是次级卵母细胞，不可能为极体，C错误；图丙中的M、m不是同源染色体，应是姐妹染色单体分开后形成的两条子染色体，D错误；图乙是减数第一次分裂后期，其细胞质是均等分裂的，所以应是初级精母细胞，B正确。
技法提升
　卵细胞和精子形成过程中图像的判断方法
题型三　配子种类和来源
5．[2017·沈阳模拟]下图A表示某动物精原细胞中的一对同源染色体，在减数分裂过程中该对同源染色体发生了交叉互换，结果形成了①～④所示的四个精细胞：这四个精细胞中，来自同一个次级精母细胞的是(　　)
A．①与② B．①与③
C．②与③ D．②与④
答案　C
解析　同源染色体交叉互换是指一对同源染色体在四分体时期非姐妹染色单体之间互换一部分片段，即一条染色体上有一条姐妹染色单体发生互换，另一条没有发生互换。因此，在减数第二次分裂时，移向两极的染色体中的一条发生了互换，另一条没有发生互换，则由形成的四个精细胞可知，②和③来自同一个次级精母细胞，①和④来自另一个次级精母细胞。
6．某种生物三对等位基因分布在三对同源染色体上，如图表示该生物的精细胞，试根据细胞内基因的类型，判断这些精细胞至少来自几个精原细胞(不考虑交叉互换)(　　)
A．2个 B．3个
C．4个 D．5个
答案　C
解析　来自一个精原细胞的精细胞基因组成相同或互补，根据这一点可以判断①④可来自一个精原细胞，②⑥可来自一个精原细胞，③来自一个精原细胞，⑤来自一个精原细胞，这些精细胞至少来自4个精原细胞，C正确。
技法提升
1.减数分裂产生配子的类型判断
(1)若是一个个体，则可产生2n种配子，n代表同源染色体的对数或等位基因的对数。
(2)若是一个性原细胞，则一个卵原细胞仅产生1个卵细胞，而一个精原细胞可产生4个(2种)精细胞。例如YyRr基因型的个体产生配子情况如下：
项目
可能产生配子的种类
实际能产生配子的种类(不考虑交叉互换)
一个精原细胞
4种
2种(YR、yr或Yr、yR)
一个雄性个体
4种
4种(YR、yr、Yr、yR)
一个卵原细胞
4种
1种(YR或yr或Yr或yR)
一个雌性个体
4种
4种(YR、yr、Yr、yR)
特别注意：是“一个个体”还是“一个性原细胞”。
2．配子来源的确定方法
(1)若两个精细胞中染色体组成完全相同，则它们可能来自同一个次级精母细胞。
(2)若两个精细胞中染色体组成恰好“互补”，则它们可能来自同一个初级精母细胞分裂产生的两个次级精母细胞。
(3)若两个精细胞中的染色体有的相同，有的互补，只能判定可能来自同一生物不同的精原细胞。
题型四　减数分裂中DNA和染色体变化曲线图、柱形图
7．如图表示雄果蝇细胞分裂过程中DNA含量的变化。下列叙述中正确的是(　　)
A．若图1表示减数分裂，则图1的CD段表示同源染色体分开
B．若图1表示减数分裂，则图1的BC段一个细胞中可能含有1条或0条Y染色体
C．若两图均表示有丝分裂，则两图的DE段一个细胞内只含2个染色体组
D．若图1表示减数分裂、图2表示有丝分裂，则两图的CD段都发生着丝点分裂
答案　B
解析　图1的纵坐标的含义是每条染色体上DNA含量，故CD的原因是着丝点分裂，A错误；若图1表示减数分裂，则BC表示整个减数第一次分裂和减数第二次分裂的前、中期，所以处于BC段的细胞中可能含有1条或0条Y染色体，B正确；图1中DE是后期和末期，后期细胞中含有4个染色体组，图2中DE表示细胞分裂完成产生的子细胞，故细胞中有2个染色体组，C错误；图2中CD表示细胞分裂完成一个细胞变成两个子细胞，D错误。
8．下图表示雄果蝇进行某种细胞分裂时，处于四个不同阶段的细胞(Ⅰ～Ⅳ)中遗传物质或其载体(①～③)的数量。下列表述与图中信息相符的是(　　)
A．Ⅱ所处阶段发生基因自由组合
B．Ⅲ代表初级精母细胞
C．②代表染色体
D．Ⅰ～Ⅳ中③的数量比是2∶4∶4∶1
答案　A
解析　②物质只在Ⅱ、Ⅲ阶段出现，则②为染色单体；②存在时，③与②的数量相同，则③为DNA；①～③为遗传物质或其载体，已知②③，则①为染色体，Ⅳ中DNA含量为Ⅰ中一半，Ⅱ中1/4，故推测该细胞正在进行减数分裂。该细胞进行减数分裂，基因的自由组合发生在减数第一次分裂的后期，此时染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2，染色体数目与体细胞相同，对应于图中Ⅱ，A正确；由图可知，该细胞进行减数分裂，Ⅲ中染色体数目减半，应表示次级精母细胞，B错误；由上述可知，②为染色单体，C错误；Ⅰ～Ⅳ中③的数量比是2∶4∶2∶1，D错误。
技法提升
　减数分裂过程中的相关曲线图与柱形图
(1)核DNA分子数量变化分析
(2)染色体数目变化分析
题型五　减数分裂及受精作用的相关分析
9．下列有关减数分裂与受精作用的叙述，正确的是(　　)
A．受精卵中的遗传物质一半来自父方一半来自母方
B．减数分裂与受精作用使亲子代的体细胞中染色体数目维持恒定
C．人类的次级精母细胞中只含有0或1条Y染色体
D．受精作用实现了基因重组，从而导致有性生殖后代的多样性
答案　B
解析　受精卵的细胞核中的遗传物质一半来自父方，一半来自母方，A错误；减数分裂导致染色体数目减半，受精作用使染色体数目恢复，二者保证了亲子代染色体数目的恒定，B正确；处于减数第二次分裂后期的次级精母细胞中也可能含有2条Y染色体，C错误；基因重组发生在减数分裂过程中，D错误。
10．[2017·山东泰安期中]下面是对高等动物通过减数分裂形成的雌、雄配子以及受精作用的描述，其中正确的是(　　)
A．每个卵细胞继承了初级卵母细胞1/4的细胞质
B．进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质
C．等位基因进入卵细胞的机会并不相等，因为一次减数分裂只形成一个卵细胞
D．雌、雄配子彼此结合的机会相等，因为它们的数量相等
答案　B
解析　1个卵原细胞经过减Ⅰ分裂、减Ⅱ分裂产生1个卵细胞和3个极体过程中，初级卵母细胞的分裂、次级卵母细胞的分裂过程中细胞质分裂是不均等的，A错误；精细胞产生后变形为精子，受精时精子只有头部进入卵细胞，尾部留在外面，进入卵细胞并与之融合的精子几乎不携带细胞质，B正确；等位基因进入卵细胞的机会相等，C错误；雄配子的数量远远多于雌配子的数量，D错误。
考点2
减数分裂和有丝分裂的比较
[2017·江苏高考]假如图中是某生物体(2n＝4)正常的细胞分裂示意图，下列有关叙述错误的是(　　)
A．该细胞处于减数第二次分裂后期
B．若染色体①有基因A，则④有基因A或a
C．若图中的②表示X染色体，则③表示Y染色体
D．该细胞产生的子细胞中有2对同源染色体
[解析]　根据题干信息可知，某种生物体细胞含有4条染色体。该细胞含有8条染色体，为有丝分裂后期，A错误；染色体①与由同一着丝点分裂形成的另一条染色体所含基因相同，另一条染色体与④为一对同源染色体，①有A基因，则④可存在A或a基因，B正确；染色体②、③为一对同源染色体，根据染色体形态判断，②是X染色体，则③是Y染色体，C正确；该细胞产生的子细胞与母细胞染色体组成相同，含有2对同源染色体，D正确。
[答案]　A
题型一　减数分裂与有丝分裂过程比较
1．[2017·浙江金华模拟]下列有关有丝分裂与减数分裂的叙述正确的是(　　)
A．分裂过程中能够精确复制和均分全部遗传物质
B．减数第二次分裂移向细胞一极的染色体即为一个染色体组
C．分裂过程中染色体与其上的基因具有行为一致性现象
D．两者形成的子细胞均可继续分裂
答案　C
解析　在形成卵细胞的减数分裂过程中，初级卵母细胞和次级卵母细胞细胞质不均等分裂，细胞质遗传物质没有均分，A错误；多倍体生物减数第二次分裂后期，移向同一极的染色体可能包含多个染色体组，B错误；基因主要存在染色体上，染色体与其上的基因具有行为一致性，C正确；减数分裂的子细胞一般不分裂，有丝分裂的子细胞也一般仅有部分细胞保持分裂能力，部分可能因为细胞分化而失去分裂能力，D错误。
2．[2017·广东茂名模拟]关于同一个体中细胞有丝分裂和减数第二次分裂的叙述，正确的是(　　)
A．两者中期染色体行为不同，染色体数目也不同
B．两者后期染色体行为相同，且细胞中染色体数∶DNA分子数<1
C．前者前期有染色体、纺锤体出现，后者前期只有染色体出现
D．两者间期相关复制的原料均为脱氧核苷酸、氨基酸
答案　B
解析　有丝分裂中期和减数第二次分裂中期，染色体着丝点排列在赤道板上，但有丝分裂的染色体数目是减数第二次分裂中期的2倍，A错误；后期染色体着丝点都分裂，染色体数∶核DNA分子数是1∶1，但因为细胞质中也有DNA，所以细胞中染色体数∶DNA分子数<1，B正确；在减数第二次分裂前期也有纺锤体出现，C错误；减数第二次分裂不进行DNA复制，D错误。
题型二　减数分裂与有丝分裂图像判断
3．下列各图所示细胞均来自同一生物体，有关叙述正确的是(　　)
A．属于有丝分裂过程的图是③④⑤
B．细胞①的形成过程：④→③→②→⑥→①
C．图①和图②可能来自同一个初级精母细胞
D．图③④⑤⑥中都具有同源染色体
答案　C
解析　题图中属于有丝分裂过程的是④⑤，A错误；细胞①是减数分裂形成的，结合细胞中染色体的形态、行为、颜色可知，①的形成过程是④→③→②→①，B错误；根据①②中的染色体颜色可知，图①和图②可能来自同一初级精母细胞，C正确；图③④⑤中都具有同源染色体，①②⑥中不含同源染色体，D错误。
4．[2018·安徽师大附中期末]下图为某二倍体动物体内的一组细胞分裂示意图。据图分析不正确的是(　　)
A．该二倍体生物的正常体细胞中含有4条染色体
B．分裂后的子细胞遗传信息相同的是②④⑤
C．图中属于减数分裂过程的有①②④
D．图②产生的子细胞一定为精细胞
答案　B
解析　①细胞含有同源染色体，且同源染色体正在联会，处于减数第一次分裂前期；②细胞不含同源染色体，处于减数第二次分裂后期；③细胞含有同源染色体，且着丝点都排列在赤道板上，处于有丝分裂中期；④细胞含有同源染色体，且同源染色体正在分离，处于减数第一次分裂后期；⑤细胞含有同源染色体，且着丝点分裂，处于有丝分裂后期。图①细胞所含染色体组数目与体细胞相同，因此该生物体细胞含有4条染色体，A正确；④细胞处于减数第一次分裂后期，此时非同源染色体上的非等位基因自由组合，因此其形成的子细胞不一定相同，B错误；由以上分析可知，图中属于减数分裂过程的有①②④，C正确；根据④细胞的均等分裂可知，该生物为雄性动物，②细胞处于减数第二次分裂后期，称为次级精母细胞，其分裂产生的子细胞一定为精细胞，D正确。
技法提升
　减数分裂与有丝分裂图像的辨析
1．图像
2.有丝分裂与减数分裂图像判定方法
(1)先找出减Ⅰ图
若同源染色体联会形成四分体，则为减Ⅰ前期图，如图1；若染色体在细胞中央排列为两条线，则为减Ⅰ中期图，如图4；若移向细胞两极的染色体带有姐妹染色单体，则为减Ⅰ后期图，如图7。
(2)区分有丝分裂图和减Ⅱ图
①染色体散乱分布在纺锤体中央，则为前期图，若无同源染色体为减Ⅱ前期图，如图2，若有同源染色体则为有丝分裂前期图，如图3。
②染色体着丝点排列在赤道板上，则为中期图，若无同源染色体或染色体数目是奇数，则为减Ⅱ中期图，如图5，若有同源染色体则为有丝分裂中期图，如图6。
③染色体移向两极，为后期图，若一极中的染色体数目是奇数或无同源染色体，则为减Ⅱ后期图，如图8，若一极有同源染色体，则为有丝分裂中期图，如图9。
题型三　减数分裂与有丝分裂相关曲线图的辨析
5．[2017·甘肃静宁一中模拟]下图是人体内的细胞在分裂过程中每条染色体的DNA含量变化曲线。下列有关叙述中正确的是(　　)
A．该图若为减数分裂，则cd期的细胞都含有23对同源染色体
B．该图若为减数分裂，则基因的分离和自由组合都发生在cd段某一时期
C．该图若为有丝分裂，则细胞板和纺锤体都出现在bc时期
D．该图若为有丝分裂，则ef期的细胞都含两个染色体组
答案　B
解析　该图若为减数分裂，则cd期表示减数第一次分裂过程、减数第二次分裂前期、中期，在减数第一次分裂后期同源染色体分离，因此减数第一次分裂后期之后没有同源染色体，A错误；该图若为减数分裂，则基因的分离和自由组合都发生在cd段的某一时期，即减数第一次分裂过程中，B正确；该图若为有丝分裂，动物细胞有丝分裂末期不形成细胞板，纺锤体出现在cd时期，C错误；该图若为有丝分裂，则ef期表示后期和末期，则ef期细胞含四个或两个染色体组，D错误。
6．[2017·黑龙江大庆中学期中]下图表示一个二倍体动物细胞进行细胞分裂过程中，细胞核内染色体数目及DNA数目的变化，则下列叙述错误的是(　　)
A．在图中两曲线重叠的各段，每条染色体都不含染色单体
B．在BC段和HI段都能发生染色体的复制
C．在AG段细胞中含有同源染色体，HQ段细胞中不含有同源染色体
D．在ED段和LM段，发生的原因都是着丝点分裂，姐妹染色单体分离
答案　C
解析　当染色体数目等于DNA数目时，每条染色体都不含染色单体，A正确；在有丝分裂的间期BC段和减Ⅰ前的间期HI段都发生染色体的复制，B正确；图中HJ段表示减Ⅰ时期，在减Ⅰ时期细胞含有同源染色体，C错误；在ED段和LM段，发生的原因都是着丝点分裂，姐妹染色单体分离，D正确。
技法提升
　减数分裂和有丝分裂曲线的辨析(以2n＝4为例)
(1)减数分裂、有丝分裂与受精作用中DNA和染色体变化曲线
根据有无斜线判断
(2)每条染色体上DNA含量变化分析
题型四　减数分裂和有丝分裂相关柱形图的比较
7．某生物体细胞中染色体数为2N。下图中属于有丝分裂中期和减数第二次分裂后期的依次是(　　)
A．①② B．②③
C．③④ D．④②
答案　D
解析　有丝分裂中期，每条染色体含有两条染色单体，因此染色体∶染色单体∶DNA＝1∶2∶2，即图④；减数第一次分裂后期同源染色体分离，导致染色体数目减半，但减数第二次分裂后期，由于着丝点分裂，染色单体消失，染色体数目短暂加倍，因此此时染色体数目与体细胞相同，且染色体∶DNA＝1∶1，即图②，D正确。
微专题三
细胞分裂与可遗传变异的关系
一　　细胞分裂与遗传、变异的关系
1．减数分裂与遗传规律
2．细胞分裂与可遗传变异
注：①原核生物的变异类型只有基因突变。②姐妹染色单体上同一位置的基因不同的原因有两个：一是DNA复制时发生了基因突变；二是减Ⅰ前期，同源染色体非姐妹染色单体间发生了交叉互换。
1．细胞的有丝分裂与减数分裂都可能产生可遗传的变异，其中仅发生在减数分裂过程中的变异是(　　)
A．染色体不分离或不能移向两极，导致染色体数目变异
B．非同源染色体自由组合，导致基因重组
C．染色体复制时受诱变因素影响，导致基因突变
D．非同源染色体某片段移接，导致染色体结构变异
答案　B
解析　可遗传的变异有三个来源：基因重组、基因突变和染色体变异，其中基因重组只能发生在减数分裂过程中而不能发生在有丝分裂过程中，而基因突变和染色体变异在有丝分裂和减数分裂中均可发生。
二　　细胞图像中基因突变与基因重组的辨析
1．减数分裂与基因突变
在减数第一次分裂前的间期，DNA分子复制过程中，如果复制出现差错，则会引起基因突变，此时可导致姐妹染色单体上含有等位基因，这种突变能通过配子传递给下一代，如图所示。
注：基因突变一般发生在同源染色体中的某一条染色体上，可能为隐性突变，也可能为显性突变，通过突变产生等位基因。
2．减数分裂与基因重组
(1)非同源染色体上非等位基因自由组合导致基因重组(自由组合定律)。在减数第一次分裂后期，可因同源染色体分离，非同源染色体自由组合而出现基因重组如A与B或A与b组合。
(2)同源染色体非姐妹染色单体交叉互换导致基因重组。在减数第一次分裂四分体时期，可因同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换而导致基因重组，例如原本A与B组合，a与b组合，经重组可导致A与b组合，a与B组合。
2．[2017·合肥二模]某哺乳动物的基因型为AABbEe，右图是其一个精原细胞在产生精细胞过程中某个环节的示意图，据此可以判断(　　)
A．图示细胞为次级精母细胞，细胞中含一个染色体组
B．该精原细胞产生的精细胞的基因型有ABe、aBe、AbE
C．图示细胞中，a基因来自基因突变或基因重组
D．三对基因的遗传遵循自由组合定律
答案　B
解析　图示细胞中无同源染色体，且为精原细胞减数分裂过程，故该细胞是次级精母细胞，细胞中含两个染色体组，A错误；因为亲代细胞中无a基因，故其来自基因突变，C错误；正常情况下，一个精原细胞减数分裂产生的精细胞有两种基因型，图示细胞发生了基因突变，产生的精细胞有三种基因型，分别为ABe、aBe和AbE，B正确；A、a与B、b位于同一对同源染色体上，其遗传不遵循基因的自由组合定律，D错误。
3．[2017·临沂联考]下面是某个二倍体动物的几个细胞分裂示意图(数字代表染色体，字母代表染色体上带有的基因)。据图判断不正确的是 (　　)
A．该动物的性别是雄性
B．乙细胞表明该动物发生了基因突变或基因重组
C．1与2或1与4的片段交换，前者属基因重组，后者属染色体结构变异
D．丙细胞不能发生基因重组
答案　B
解析　甲图细胞质均等分裂，所以为雄性动物，A正确；乙图为有丝分裂后期，不能发生基因重组，出现a应为基因突变，B错误；1和2为同源染色体，片段交换为基因重组，1和4为非同源染色体，片段交换为染色体结构变异，C正确；丙细胞为减Ⅱ后期，不发生基因重组，D正确。
三　细胞分裂与染色体变异的分析
1．染色体变异导致异常配子种类变化的规律
如果减数第一次分裂异常，则所形成的配子全部不正常；如果减数第二次分裂一个次级精母细胞分裂异常，则所形成的配子有的正常，有的不正常。如图所示：
2．XXY与XYY异常个体的成因分析
(1)XXY成因
(2)XYY成因：父方减Ⅱ异常，即减Ⅱ后期Y染色体着丝点分裂后两条Y染色体共同进入同一精细胞。
3．细胞分裂异常产生的子细胞的分析方法
(1)有丝分裂异常(以A所在的一条染色体为例)
(2)减Ⅰ分裂A、A或A、a所在同源染色体未分开或X、Y未分开
(3)减Ⅱ分裂A或a所在姐妹染色单体未分开或X染色单体未分开
4．[2017·江苏盐城期中]下列关于配子基因型异常发生时期的判断，正确的是(　　)
选项
个体基因型
配子基因型
异常发生时期
A
DD
D、d
有丝分裂前期
B
AaBb
AaB、AaB、b、b
减数第二次分裂
C
XaY
XaY、XaY
减数第一次分裂
D
AaXBXb
AAXBXb、XBXb、a、a
减数第二次分裂
答案　C
解析　基因型为DD的个体产生基因型为D、d的配子，原因是基因突变，其发生时期为细胞分裂的间期，A错误；基因型为AaBb的个体产生基因型为AaB、AaB、b、b的配子，等位基因A、a没分离，原因是减Ⅰ后期同源染色体没分离，B错误；基因型为XaY的个体产生基因型为XaY、XaY的配子，等位基因没分离，原因是减Ⅰ后期同源染色体没分离，C正确；基因型为AaXBXb的个体产生基因型为AAXBXb、XBXb、a、a的配子，等位基因B、b没分离且AA移向了一极，原因是减Ⅰ后期同源染色体没分离，且减Ⅱ后期姐妹染色单体分离时出错，D错误。
5．[2017·潍坊模拟]一个基因型为AaXBY的精原细胞进行减数分裂，下列叙述不正确的是(　　)
A．若某细胞无染色单体，基因组成为AAYY，则该细胞可能处于减数第二次分裂后期
B．若产生的精子为AXB∶aXB∶AY∶aY＝1∶1∶1∶1，则可能发生了交叉互换
C．若产生的精子为AXB∶aXB∶aY＝1∶1∶2，则可能的原因是同源染色体未分离
D．在减数第一次分裂中期、减数第二次分裂后期，一个细胞中的染色体组数相同
答案　C
解析　等位基因A和a位于一对同源染色体上，性染色体X和Y也属于一对同源染色体。一个基因型为AaXBY的精原细胞进行减数分裂，若某细胞无染色单体，基因组成为AAYY，说明该细胞中没有同源染色体，且发生了着丝点分裂，则该细胞可能处于减数第二次分裂后期，A正确；一个精原细胞经减数分裂产生的4个精子两两相同：AXB、aY或aXB、AY，若产生的精子为AXB∶aXB∶AY∶aY＝1∶1∶1∶1，则可能发生了交叉互换，B正确；若产生的精子为AXB∶aXB∶aY＝1∶1∶2，则可能的原因是发生了基因突变(A突变为a)，不可能是同源染色体未分离导致的，C错误；由于减数第一次分裂过程中同源染色体分离、减数第二次分裂过程中着丝点分裂，故一个处于减数第二次分裂后期的细胞中的染色体组数与其处于减数第一次分裂中期时相同，D正确。
板块三　方向·真题体验
1．[2015·天津高考]低温诱导可使二倍体草鱼卵原细胞在减数第一次分裂时不形成纺锤体，从而产生染色体数目加倍的卵细胞，此卵细胞与精子结合发育成三倍体草鱼胚胎。上述过程中产生下列四种细胞，下图所示四种细胞的染色体行为(以二倍体草鱼体细胞含两对同源染色体为例)可出现的是(　　)
答案　B
解析　根据题干信息可知，卵原细胞在减数第一次分裂时不形成纺锤体，因此同源染色体不能移向两极，A错误；由于减数第一次分裂时不形成纺锤体，所以形成的次级卵母细胞中的染色体数目与体细胞相同，即次级卵母细胞在减数第二次分裂后期时含有8条染色体，B正确；减数第二次分裂形成的卵细胞中染色体数目为4条，C错误；染色体数目加倍的卵细胞与精子结合发育成三倍体草鱼胚胎，因此胚胎细胞有丝分裂中期应含有6条染色体，三个染色体组，D错误。
2．[2017·江苏高考]某研究小组以同一品种芹菜根尖和花粉母细胞为材料，开展芹菜染色体核型分析实验。图1、图2是从两种材料的30个显微图像中选出的两个典型图像。请回答下列问题：
(1)将剪取的芹菜幼根置于2 mmol/L的8-羟基喹啉溶液中处理，以提高根尖细胞中有丝分裂的________期细胞的比例，便于染色体观察、计数。
(2)实验中用纤维素酶和果胶酶混合液分别处理根尖、花粉母细胞，目的是________。再用低浓度的KCl处理一段时间，使细胞适度膨胀，便于细胞内的________更好地分散，但处理时间不能过长，以防细胞________。
(3)图1是________细胞的染色体，判断的主要依据是________。
(4)分析根尖细胞染色体核型时，需将图像中的________进行人工配对；根据图1、图2能确定该品种细胞中未发生的变异类型有________(填下列序号)。
①基因突变　②单体　③基因重组　④三体
答案　(1)中　(2)去除细胞壁(使细胞分离)　染色体　吸水涨破　(3)花粉母　同源染色体联会　(4)同源染色体　②④
解析　(1)观察细胞中染色体的最佳时期是有丝分裂中期。用8-羟基喹啉溶液处理芹菜幼根可以提高根尖细胞中有丝分裂中期细胞的比例。(2)植物细胞细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，用纤维素酶和果胶酶混合液分别处理根尖、花粉母细胞，可去除细胞壁，使细胞相互分离。再用低浓度的KCl处理去壁后的根尖、花粉母细胞一段时间，可以使细胞吸水后适度膨胀，便于细胞内染色体更好地分散，但处理时间不能过长，否则，没有细胞壁保护的细胞会吸水涨破。(3)观察题图，可见图中有同源染色体联会现象，可判断图1是花粉母细胞的染色体。(4)分析根尖细胞染色体核型时，需将图像中的同源染色体进行人工配对，以判断细胞中同源染色体的对数及每对同源染色体的数量。由于光学显微镜下无法直接观察到基因，根据染色体数目与形态不能判断是否发生基因突变和基因重组，但可以确定该品种细胞中未发生染色体数目变异。
3．[2016·江苏高考]研究人员对珍珠贝(2n)有丝分裂和减数分裂细胞中染色体形态、数目和分布进行了观察分析，图1为其细胞分裂一个时期的示意图(仅示部分染色体)，图2中细胞类型是依据不同时期细胞中染色体数和核DNA分子数的数量关系而划分的。请回答下列问题：
(1)图1中细胞分裂的方式和时期是________，它属于图2中类型________的细胞。
(2)若某细胞属于类型c，取自精巢，没有同源染色体，那么该细胞的名称是____________________。
(3)若类型b、d、e的细胞属于同一次减数分裂，那么三者出现的先后顺序是________。
(4)在图2的5种细胞类型中，一定具有同源染色体的细胞类型有________。
(5)着丝点分裂导致图2中一种细胞类型转变为另一种细胞类型，其转变的具体情况有________(用图中字母表述)。
(6)珍珠贝卵母细胞分裂一般停留在减数第一次分裂中期，待精子入卵后完成后续过程。细胞松弛素B能阻滞细胞分裂而导致染色体数加倍，可用于诱导三倍体。现有3组实验：用细胞松弛素B分别阻滞卵母细胞的减数第一次分裂、减数第二次分裂和受精卵的第一次卵裂。请预测三倍体出现率最低的是______________，理由是_______________________________________________。
答案　(1)有丝分裂后期　a　(2)次级精母细胞　(3)b、d、e　(4)a、b　(5)b→a；d→c　(6)阻滞第一次卵裂　受精卵含二个染色体组，染色体数加倍后形成的个体是四倍体而不是三倍体
解析　(1)图1细胞中含有同源染色体，且染色单体分开后形成的子染色体移向细胞两极，据此可判断该细胞处于有丝分裂后期，其染色体数和核DNA分子数均为4n，属于图2中类型a的细胞。(2)若取自精巢的某细胞中染色体数与核DNA数均为2n，且没有同源染色体，那么该细胞应处于减数第二次分裂后期，为次级精母细胞。(3)若为减数分裂过程中的细胞，类型b、d、e的细胞所处时期分别为减数第一次分裂时期、减数第二次分裂前期和中期、减数分裂完成形成的子细胞，故三者出现的先后顺序是b、d、e。(4)在图2的5种细胞类型中，类型a只能表示有丝分裂后期，类型b可表示有丝分裂G2期、前期、中期和减数第一次分裂时期，这两类细胞中一定具有同源染色体；类型c可以表示有丝分裂的G1期、减数第二次分裂后期，d表示减数第二次分裂的前期、中期，e表示减数分裂形成的子细胞，类型c中可能不含有同源染色体，类型d、e中一定不含同源染色体。(5)图2类型a和类型c是着丝点分裂后形成的细胞类型，据此可判断着丝点分裂导致细胞类型转换的情况有两种：类型b转换为类型a，类型d转换为类型c。(6)根据题意知，若阻断减数第一次分裂或减数第二次分裂均可产生染色体数目加倍的卵细胞，染色体数目为2n的卵细胞与染色体数目为n的精子结合形成的受精卵可发育成三倍体(3n)；若阻断受精卵(2n)的第一次卵裂，由于受精卵不能完成分裂，所以形成的细胞中染色体数目应为4n，难以发育成三倍体。
4．[2015·海南高考]回答下列关于遗传和变异的问题：
(1)高等动物在产生精子或卵细胞的过程中，位于非同源染色体上的基因之间会发生________，同源染色体的非姐妹染色单体之间可能会发生________，这两种情况都有可能导致基因重组，从而产生基因组成不同的配子。
(2)假设某物种的染色体数目为2n，在其减数分裂过程中，会出现不同的细胞，甲、乙2个模式图仅表示出了Aa、Bb基因所在的常染色体，那么，图甲表示的是________(填“初级精母细胞”“次级精母细胞”或“精细胞”)，图乙表示的是________(填“初级精母细胞”“次级精母细胞”或“精细胞”)。
(3)某植物的染色体数目为2n，其产生的花粉经培养可得到单倍体植株。单倍体是指_______________________________。
答案　(1)自由组合　交叉互换　(2)初级精母细胞　精细胞　(3)体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
解析　(1)非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上非等位基因之间的重组；同源染色体上非姐妹染色单体之间交叉互换，导致同源染色体上非等位基因之间的重组，二者均导致基因重组。
(2)由模式图可知：图甲细胞具有联会的同源染色体，处于减数第一次分裂前期，为初级精母细胞；图乙细胞没有同源染色体，染色体数目减半，且无染色单体，为精细胞。
(3)单倍体是指体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。
限时规范特训
一、选择题
1．[2017·河北石家庄月考]在减数第一次分裂后期，父方和母方的染色体各向两极如何移动(　　)
A．父方和母方染色体在两极随机地结合
B．通常母方染色体移向一极而父方染色体移向另一极
C．父方和母方染色体各有一半移向一极，另一半移向另一极
D．未发生交叉互换的染色体移向一极，而发生交叉互换的染色体移向另一极
答案　A
解析　在减数第一次分裂后期，同源染色体分离，而非同源染色体自由组合，所以父方和母方染色体在两极随机地结合，A正确，B、C错误；减数第一次分裂后期，配对的染色体彼此分离，发生互换的染色体不会移向同一极，D错误。
2．[2017·安徽合肥期中]下列关于减数分裂的叙述，正确的是(　　)
①减数分裂包括两次连续的细胞分裂　②在次级卵母细胞中存在同源染色体　③着丝点在减数第一次分裂后期一分为二　④减数分裂的结果，染色体数减半，DNA数不变　⑤同源染色体的分离，导致染色体数目减半　⑥联会后染色体复制，形成四分体　⑦染色体数目减半发生在减数第二次分裂的末期
A．①②③ B．④⑤⑥
C．①⑤ D．⑥⑦
答案　C
解析　次级卵母细胞中不存在同源染色体，因为减数第一次分裂的后期，同源染色体分开，②错误；着丝点是在减数第二次分裂后期一分为二的，不是在减数第一次分裂后期，③错误；减数分裂过程中，生殖细胞中的染色体数和DNA分子数都减半，④错误；染色体的复制是在联会之前完成的，⑥错误；染色体数目的减半发生在减数第一次分裂的末期，⑦错误。
3．与精子的形成过程相比，卵细胞的形成过程中不会出现的是(　　)
A．卵原细胞先进行减数分裂，再通过变形形成成熟卵细胞
B．染色体复制一次，细胞连续分裂两次
C．初级卵母细胞和次级卵母细胞都进行细胞质不均等分裂
D．减数分裂结束后，卵细胞的染色体数目只有体细胞染色体数目的一半
答案　A
解析　卵细胞的形成过程中，染色体复制一次，细胞连续分裂两次，所以卵细胞中染色体数目只有体细胞的一半，B、D正确；在减数第一次分裂和减数第二次分裂过程中，初级卵母细胞和次级卵母细胞都进行细胞质不均等分裂，C正确；卵细胞的形成不需经过变形，A错误。
4．[2017·河南实验中学月考]如图是某哺乳动物的一个细胞，它可能属于下列何种细胞(　　)
A．肝细胞
B．第一极体
C．初级卵母细胞
D．卵细胞
答案　B
解析　题图细胞中无同源染色体且染色体散乱分布，所以图示细胞处于减数第二次分裂前期，所以该细胞可能为第一极体、次级卵母细胞、次级精母细胞，B正确。
5．[2017·乌鲁木齐诊断]下列细胞分裂图像中，一定表示减数分裂的是(　　)
答案　D
解析　A细胞可能是单倍体生物的有丝分裂后期；B细胞可能是单倍体生物的有丝分裂中期；C细胞可能是二倍体生物有丝分裂中期；D细胞同源染色体分离，肯定是二倍体生物细胞减数第一次分裂后期。
6．关于同一个体中细胞有丝分裂和减数第一次分裂的叙述，正确的是(　　)
A．两者前期染色体数目相同，染色体行为和DNA分子数目不同
B．两者中期染色体数目不同，染色体行为和DNA分子数目相同
C．两者后期染色体数目和染色体行为不同，DNA分子数目相同
D．两者末期染色体数目和染色体行为相同，DNA分子数目不同
答案　C
解析　两者的前期，染色体数目均与体细胞染色体数目相同，核DNA分子数目均为体细胞的两倍，但减数第一次分裂前期发生了同源染色体的联会，而有丝分裂前期没有此行为，A错误；两者的中期，染色体数目均与体细胞相同，核DNA分子数目均为体细胞的两倍，有丝分裂中期，每条染色体的着丝点排列在赤道板上，减数第一次分裂中期，每对同源染色体排列在赤道板上，B错误；有丝分裂后期染色体数目、核DNA分子数目均为体细胞的两倍，姐妹染色单体分开，减数第一次分裂后期染色体数目与体细胞染色体数目相同，核DNA分子数目为体细胞的两倍，同源染色体分开，C正确；两者的末期，核DNA分子的数目相同，有丝分裂末期，核染色体数目与体细胞的相同，减数第一次分裂末期，核染色体数目为体细胞的一半，D错误。
7．[2017·河南五校联考]图1为某二倍体动物精原细胞分裂过程中细胞内的同源染色体对数的变化曲线，图2表示该动物的一个细胞分裂示意图，下列叙述错误的是(　　)
A．CD段含有4个染色体组，12个DNA分子
B．FG段可发生基因重组
C．若染色体②上有基因B，⑤的相同位点上有基因b，则其原因是在AB段发生了基因突变
D．图2细胞是次级精母细胞，处于曲线图的HI段
答案　C
解析　曲线图表示的是二倍体动物精原细胞分裂过程中细胞内同源染色体对数的变化，CD段包含有丝分裂后期，此时着丝点分裂，姐妹染色单体分开，染色体数量加倍，染色体组有4个，图2无同源染色体，为减数第二次分裂后期细胞，该细胞中含有6条染色体，故正常体细胞染色体数为6，有丝分裂后期染色体数加倍为12条，有12个DNA分子，A正确；FG段表示减数第一次分裂，此过程中可以发生基因重组，B正确；若染色体②上有基因B，⑤的相同位点上有基因b，则其原因可能是发生了基因突变，也可能是发生了交叉互换，C错误；图2细胞处于减数第二次分裂后期，此时的细胞是次级精母细胞，处于曲线图的HI段，D正确。
8．下面是有关细胞分裂的图像，据图分析正确的是(　　)
A．若图甲为二倍体生物的细胞，则上一时期为四分体时期
B．若图乙属于有丝分裂，则图示阶段会形成细胞板
C．若图乙属于二倍体生物减数分裂，则图示阶段细胞中含有同源染色体
D．若图丙为果蝇精巢内的细胞，则a组细胞一定发生了着丝点分裂
答案　C
解析　分析图像可知，若图甲为二倍体生物的细胞，则处于有丝分裂的后期，其上一时期为有丝分裂中期，A错误；若图乙属于有丝分裂，由于染色体数∶DNA数∶染色单体数＝1∶2∶2，则处于有丝分裂的G2期、前期或中期，形成细胞板是在末期，B错误；若图乙属于二倍体生物减数分裂，由于染色体数∶DNA数∶染色单体数＝1∶2∶2，染色体数为2n，则该图示细胞应处于减数第一次分裂过程中，细胞中含有同源染色体，C正确；若图丙为果蝇精巢内的细胞，由于a组细胞内的染色体数为n，则a组细胞一定没发生着丝点分裂，D错误。
9．[2017·山东济南第一次模拟]果蝇的翻翅和正常翅是一对相对性状，由位于Ⅱ号染色体(常染色体)上的A基因和a基因控制，现有一只翻翅(杂合)雄果蝇仅因为减数分裂过程中部分染色体异常分离，而产生一个含有两个A基因但不含性染色体的配子。下列分析正确的是(　　)
A．Ⅱ号染色体可能在减数第一次分裂时未分离，其他过程正常
B．性染色体一定在减数第一次分裂时未分离，其他过程正常
C．同时产生的其他三个配子中，两个都含有一条性染色体，一个含有两条性染色体
D．该果蝇形成配子的过程，遵循自由组合定律
答案　D
解析　分析题意可知，该雄性果蝇的Ⅱ号染色体可能在减数第二次分裂时未分离，A错误；雄性果蝇的性染色体可能在减数第一次分裂或减数第二次分裂时未分离，B错误；同时产生的其他三个配子中，可能是两个都含有一条性染色体，一个含有两条性染色体或两个都含有两条性染色体，一个不含性染色体，C错误；该果蝇形成配子的过程，位于非同源染色体上的非等位基因仍遵循自由组合定律，D正确。
10．下图表示细胞分裂和受精作用过程中核DNA含量和染色体数目的变化，据图分析可得出(　　)
①a阶段为有丝分裂、b阶段为减数分裂　②L点→M点所示过程与细胞膜的流动性有关　③GH段和OP段，细胞中含有的染色体数是相等的　④MN段发生了核DNA含量的加倍
A．①②④ B．①②③
C．①③ D．②④
答案　A
解析　图中a段是有丝分裂过程，b段是减数分裂过程，LM段是受精作用过程，c段是有丝分裂过程，①正确；在受精过程中，精子与卵细胞的结合和细胞膜的流动性有关，②正确；MN段是有丝分裂的间期、前期、中期，核DNA含量加倍，④正确；OP段是有丝分裂的后期，由于着丝点分裂，染色体数目加倍，是GH段染色体数目的2倍，③错误。
二、非选择题
11．[2017·山东枣庄模拟]如图表示的是雄果蝇体内某细胞在分裂过程中，细胞内每条染色体上DNA相对含量的变化(甲曲线)和细胞中染色体数目的变化(乙曲线)。请据图回答下列问题。
(1)该细胞中DNA解旋主要发生在________段。
(2)细胞中含有同源染色体的时期在________段。
(3)EF段形成的原因是_________________________________。
(4)该细胞主要在________段可能发生等位基因分离；导致同一条染色体的两条姐妹染色单体相同位点出现不同基因的变化可发生在________段。
(5)从曲线的________点开始，单个细胞中可能不含Y染色体；单个细胞中可能含两条Y染色体的时期是________段。
答案　(1)BC(答AC也对)　(2)AD　(3)着丝点分裂，姐妹染色单体分离　(4)CD　BC和CD(答BD也对)　(5)D　FG
解析　AB段处在间期，此时DNA还没有开始复制，BC段DNA进行复制，CD段表示减数第一次分裂，DE段表示减数第二次分裂的前期和中期，FG段表示减数第二次分裂后期，姐妹染色单体分离。
(1)DNA解旋发生在BC(或AC)段。
(2)同源染色体存在于间期、减数第一次分裂过程中，即AD段。
(3)EF段形成的原因是着丝点分裂，姐妹染色单体分离，导致细胞中每条染色体上DNA相对含量下降。
(4)等位基因的分离发生在减数第一次分裂后期，即CD段；导致同一条染色体的两条姐妹染色单体相同位点出现不同基因的原因有基因突变和交叉互换，基因突变发生于间期，而交叉互换发生于减数第一次分裂前期。
(5)减数第一次分裂完成后，单个细胞中可能就不含Y染色体；单个细胞中可能含两条Y染色体的时期为减数第二次分裂后期，即FG段。
12．[2017·陕西咸阳二模]图1表示某种生物(基因型为EeFf)细胞分裂的不同时期每条染色体上DNA含量的变化；图2表示该生物细胞分裂不同时期的细胞图像(字母E、e代表染色体上的基因)。请据图回答问题：
(1)图1中AB段形成的原因是________，CD段变化发生在________________期。
(2)图2中，甲细胞含有________个染色体组，甲细胞分裂的前一阶段，细胞中染色体排列的特点是_____________________________。
(3)图2中，丙细胞的名称是________。请仔细观察丙细胞内染色体上的基因，分析产生这种情况的原因是__________________。
答案　(1)DNA复制　减数第二次分裂后期或有丝分裂后　(2)4　全部染色体的着丝点排列在细胞中央的赤道板上　(3)次级卵母细胞或极体　发生了基因突变或交叉互换
解析　(1)图1可表示有丝分裂或减数分裂，AB段代表分裂间期DNA的复制，CD段代表着丝点分裂，发生在有丝分裂后期或减数第二次分裂后期。
(2)图2中，甲细胞处于有丝分裂后期，含有4个染色体组。甲细胞分裂的前一阶段为有丝分裂中期，细胞中染色体排列的特点是全部染色体的着丝点排列在细胞中央的赤道板上。
(3)图2中乙细胞的细胞质分裂不均等，可知此生物为雌性，丙细胞处于减数第二次分裂中期，所以丙细胞的名称是次级卵母细胞或极体。图中染色体上的两条姐妹染色单体是经复制产生的，染色单体上所含有的基因应是相同的，如果出现不同的情况，则可能是发生了基因突变或同源染色体上的非姐妹染色单体在四分体时期发生了交叉互换。
13．如图甲表示基因型为AaBb的某高等雌性动物处于细胞分裂不同时期的细胞图像，乙表示该动物细胞分裂的不同时期染色体数目变化曲线，丙表示该动物形成生殖细胞的过程图解，丁表示丙过程中某细胞染色体与基因的位置关系。请据图分析回答：
(1)与动物细胞分裂密切相关的细胞器有线粒体、核糖体、________。
(2)图甲中B、E细胞各含有________、________条染色体；其中E细胞所处的分裂时期属于乙图中的________(填标号)阶段。
(3)在细胞分裂过程中，细胞中染色体数暂时加倍处在乙图中的________阶段(填标号)。
(4)图丁对应于图丙中的细胞________(选填“①”“②”或“③”)；细胞Ⅳ的基因组成是________。
(5)在不考虑变异的情况下，图甲中含有等位基因的细胞除A外，还有________、________(填字母)。
答案　(1)中心体　(2)8　2　②　(3)③⑥　(4)②　aB　(5)B　D(B、D顺序可调换)
解析　(1)与动物细胞分裂密切相关的细胞器有线粒体(提供能量)、核糖体(合成蛋白质)、中心体(发出星射线形成纺锤体)。
(2)图甲中B、E细胞各含有8、2条染色体；其中E细胞处于减数第二次分裂前期，属于乙图中的②阶段。
(3)在细胞分裂过程中，着丝点分裂会使染色体数目暂时加倍，包括有丝分裂后期和减二后期，分别处于乙图中的⑥③阶段。
(4)图丁细胞处于减数第二次分裂后期，且细胞质均等分裂，对应于图丙中②的细胞；卵原细胞的基因组成为AaBb，第一极体的基因组成为AAbb，则次级卵母细胞的基因组成为aaBB，因此细胞Ⅳ的基因组成是aB。
(5)等位基因位于同源染色体上，图甲中含有同源染色体的细胞有A、B和D，因此含有等位基因的细胞除A外，还有B、D。
第14讲　细胞的分化、衰老、凋亡及癌变
[考纲明细]　1.细胞的分化(Ⅱ)　2.细胞的全能性(Ⅱ)　3.细胞的衰老和凋亡以及与人体健康的关系(Ⅱ)　4.癌细胞的主要特征及防治(Ⅱ)
板块一　知识·自主梳理
一、细胞的分化与全能性
1．细胞的分化
(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)时间：个体发育的整个生命进程均可发生，但在胚胎时期达到最大限度。
(3)结果：形成不同的细胞和组织。
(4)特点：持久性、普遍性、稳定性和不可逆性。
(5)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。
(6)意义
①是生物个体发育的基础。
②使细胞趋向专门化，有利于提高各种生理功能的效率。
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)原因：细胞内含有形成完整个体所需的全套基因。
(3)表达
条件：离体、适宜营养、激素等。
3．干细胞
(1)概念：动物和人体内仍保留着少数具有分裂和分化能力的细胞，这些细胞叫做干细胞。
(2)类型：对哺乳动物来说，干细胞分为两大类：胚胎干细胞与成体干细胞。
(3)来源
①胚胎干细胞：来自早期胚胎或原始性腺组织。如可以来自囊胚的内细胞团细胞。
②成体干细胞：来自各式各样的组织。例如：骨髓干细胞、造血干细胞、神经干细胞。
(4)功能
①胚胎干细胞：可以分化成各种组织和器官。
②成体干细胞：可以分化成具有特定功能的细胞。
二、细胞的衰老和凋亡
1．细胞衰老的特征
(1)细胞内水分减少，体积变小，新陈代谢速度减慢。
(2)细胞内多种酶的活性降低。
(3)细胞内的色素积累。
(4)细胞内呼吸速率减慢，细胞核体积增大，线粒体数量减少。
(5)细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低。
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。又称细胞编程性死亡。
(2)类型
①个体发育中细胞的编程性死亡。
②成熟个体中细胞的自然更新。
③被病原体感染的细胞的清除。
(3)意义
①保证多细胞生物体完成正常发育。
②维持内部环境的稳定。
③抵御外界各种因素的干扰。
3．细胞坏死：细胞在种种不利因素影响下，由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。
三、细胞的癌变
1．癌细胞的概念：正常机体细胞在致癌因子的作用下，细胞中遗传物质发生变化，就变成不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。
2．癌细胞的特征
(1)在适宜的条件下，癌细胞能够无限增殖。
(2)癌细胞的形态结构发生显著变化。
(3)癌细胞的表面发生了变化，细胞膜上糖蛋白等物质减少，使癌细胞彼此之间的黏着性降低，导致癌细胞容易在体内分散和转移。
3．致癌因子举例
物理：X射线、紫外线。
化学：亚硝胺、黄曲霉素等。
生物：Rous肉瘤病毒等。
4．癌变的机理
(1)内因

(2)外因：环境中致癌因子使原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。
◆　深入思考
1．细胞癌变属于可遗传的变异吗？癌症属于人类遗传病吗？
提示　细胞癌变是原癌基因和抑癌基因发生基因突变的结果，基因突变是可遗传变异。人类体细胞的基因突变不会遗传给下一代，所以不属于遗传病。
2．原癌基因与抑癌基因只存在于癌细胞吗？
提示　原癌基因和抑癌基因存在于所有体细胞中。
◆　自查诊断
1．细胞分化导致基因选择性表达，细胞种类增多。(　　)
答案　×
2．被病原体感染的细胞的清除属于细胞坏死。(　　)
答案　×
3．不同分化细胞的遗传信息相同。(　　)
答案　√
4．原癌基因和抑癌基因发生多次变异累积可导致癌症，因此癌症可遗传。(　　)
答案　×
5．细胞的衰老和凋亡是生物体异常的生命活动。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
细胞的分化与细胞的全能性
[2016·全国卷Ⅱ]在细胞的生命历程中，会出现分裂、分化等现象。下列叙述错误的是(　　)
A．细胞的有丝分裂对生物性状的遗传有贡献
B．哺乳动物的造血干细胞是未经分化的细胞
C．细胞分化是细胞内基因选择性表达的结果
D．通过组织培养可将植物叶肉细胞培育成新的植株
[解析]　有丝分裂是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，因而在亲代和子代之间保持了遗传的稳定性，A正确；造血干细胞是由受精卵经分裂，并发生一定程度分化而形成的，属于多能干细胞，B错误；细胞分化是基因选择性表达的结果，C正确；植物叶肉细胞具有全能性，可通过组织培养形成新植株，D正确。
[答案]　B
题型一　细胞分化的实质和过程
1．下列关于细胞分化叙述不正确的是(　　)
A．细胞分化的主要标志首先是细胞内开始合成新的特异性的蛋白质
B．细胞分化进程是细胞原有的高度可塑性潜能逐渐增加的过程
C．细胞分化的分子基础是细胞固有基因的正常的严格有序的表达过程
D．细胞分化是细胞由非专一性的状态向形态和功能的专一性状态转变的过程
答案　B
解析　细胞分化的实质是基因的选择性表达，未分化的细胞可塑性潜能高，分化后的细胞可塑性潜能逐渐减小。
2．[2017·湖南雅礼月考]如图为人体中不同细胞产生过程的模式图，据图推断肌肉细胞、未成熟红细胞和神经细胞(　　)
A．含有的遗传信息相同
B．含有的mRNA完全相同
C．含有的蛋白质种类完全不相同
D．形成的原因是基因的选择性丢失
答案　A
解析　肌肉细胞、未成熟红细胞和神经细胞都是由同一个受精卵分裂而来的，所含的遗传物质相同，A正确；肌肉细胞、未成熟红细胞和神经细胞是细胞分化形成的，而细胞分化的实质是基因的选择性表达，所以这三类细胞遗传物质转录形成的mRNA不完全相同，B错误；这三类细胞所含的蛋白质也有相同的，如呼吸酶，C错误；这三类细胞形成的根本原因是基因的选择性表达，D错误。
知识拓展
1.细胞分化的拓展
(1)管家基因：指所有细胞均要表达的一类基因，其产物是维持细胞基本生命活动所必需的，如呼吸酶基因、ATP酶基因。
(2)奢侈基因：指不同类型细胞特异性表达的基因，其产物赋予不同细胞特异的生理功能，如血红蛋白基因、胰岛素基因等。
2．细胞分化的标志
在所有细胞中都表达的基因，如呼吸酶基因、ATP水解酶基因等的表达不能证明细胞发生分化；只有在特定细胞中选择性表达的基因，如胰岛素基因、血红蛋白基因的表达可以证明细胞发生了分化。
3．同一个体不同体细胞的遗传分析
同一生物不同体细胞内基因的组成都是相同的，因为都是由同一个受精卵经有丝分裂而形成的。不同体细胞在形态、结构和功能上不同的根本原因是基因的选择性表达，直接原因是细胞中的蛋白质不同。
题型二　细胞全能性判断
3．[2017·河北冀州中学检测]下列实例可以体现细胞全能性的是(　　)
A．皮肤被划破后，伤口重新愈合
B．蜥蜴受攻击断尾后重新长出尾部
C．造血干细胞增殖分化产生各种血细胞
D．胡萝卜组织块经离体培养产生完整植株
答案　D
解析　皮肤被划破后，伤口重新愈合属于细胞的分裂和分化，A错误；蜥蜴受攻击断尾后重新长出尾部属于细胞的增殖和分化，B错误；造血干细胞增殖分化产生各种血细胞，并没有形成完整的个体，不体现细胞的全能性，C错误；胡萝卜组织块经过植物组织培养产生完整植株，体现了植物细胞的全能性，D正确。
4．[2017·宝鸡一模]对植物细胞全能性的叙述，正确的是(　　)
A．植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全部基因
B．高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性
C．动物细胞的全能性是进行造血干细胞组织培养的理论基础
D．植物体内细胞没有表现全能性，这是各部位细胞所含基因不同的结果
答案　B
解析　植物体的体细胞和生殖细胞都具有发育成完整个体所必需的全部基因，A错误；植物细胞表现出全能性的前提条件是离体，B正确；造血干细胞组织培养不体现动物细胞全能性，C错误；同一植物体所有的体细胞都是由同一个受精卵经过有丝分裂形成的，都具有相同的基因，D错误。
易错警示
　判断细胞全能性标准
由一个细胞发育成一个完整个体才能称为全能性。判断的标准是：“细胞→个体”。如一个体细胞经植物组织培养形成幼苗称为全能性，而将一个细胞培养成叶片不是全能性，因为叶片不是个体。将一个干细胞培养成一个幼小动物可以称为全能性，而培养成一个跳动的心脏不是全能性。
题型三　干细胞的特征与应用
5．[2017·吉林实验中学模拟]科学家利用人类干细胞在实验室中培育出了“微型人脑”，该组织已经达到9周胎儿大脑的发育水平，但不能独立思考。下列相关描述正确的是(　　)
A．将人体干细胞培育成微型人脑，体现了动物细胞的全能性
B．在培育微型人脑的过程中发生了细胞分裂、分化、衰老等过程
C．若培育过程中出现了细胞凋亡，其根本原因是遗传物质发生了改变
D．若培育过程发生了细胞坏死，则属于基因控制下的编程性死亡
答案　B
解析　将人体干细胞培育成微型人脑，没有形成完整个体，因此不能体现动物细胞的全能性，A错误；由胚胎干细胞培育出微型人脑的过程中，发生了细胞分裂、分化、衰老等过程，B正确；若培育过程中出现了细胞凋亡，其根本原因是凋亡相关基因选择性表达的结果，遗传物质没有发生改变，C错误；若培育过程中出现了细胞坏死，则是在不利因素影响下，细胞正常代谢活动受损或中断引起，不受基因控制，D错误。
6．[2017·济宁一模]某实验室做了下图所示的实验研究，下列相关叙述正确的是(　　)
A．肝细胞、神经细胞、上皮细胞等细胞中都有与细胞癌变有关的基因
B．与纤维母细胞相比，经过程a形成的诱导干细胞的全能性较低
C．过程b是诱导干细胞的形态、结构和遗传物质发生稳定性差异的过程
D．上述细胞中具有细胞周期的是诱导干细胞和神经细胞
答案　A
解析　正常细胞中都有原癌基因和抑癌基因，A正确；诱导干细胞的全能性比纤维母细胞高，B错误；过程b是诱导干细胞的分化过程，细胞的形态、结构发生稳定性差异，遗传物质并未改变，C错误；具有细胞周期的是能进行连续分裂的细胞，神经细胞是高度分化的细胞，已失去了分裂能力，D错误。
考点2
细胞的衰老、凋亡和癌变
[2016·江苏高考]下列关于细胞的分化、衰老、凋亡和癌变的叙述，正确的是(　　)
A．线虫发育过程中细胞数量减少，是细胞衰老死亡的结果
B．恶性肿瘤细胞有无限增殖的特性，所以不易被化疗药物杀死
C．人的造血干细胞是全能干细胞，可以分化为多种细胞
D．体外培养时，儿童的成纤维细胞传代次数多于成人的成纤维细胞
[解析]　线虫发育过程中细胞数量减少，是细胞凋亡的结果，A错误；恶性肿瘤细胞虽有无限增殖的特性，但也容易被化疗药物杀死，B错误；人的造血干细胞是多能干细胞，可以分化为多种血细胞，C错误；体外培养时，儿童的成纤维细胞传代次数多于成人的成纤维细胞，D正确。
[答案]　D
题型一　细胞衰老与凋亡
1．[2017·河北武邑中学月考]下列关于衰老细胞特征的描述，不正确的是(　　)
A．细胞内的水分减少，结果使细胞萎缩。中年人鱼尾纹的出现就缘于此，所以中年妇女设法保水以葆青春
B．细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累，体现在老年人身上的是皱纹的出现
C．细胞膜通透性改变，物质运输功能降低，体现在老年人身上的是吸收能力下降
D．细胞内多种酶的活性降低，体现在老年人身上的是头发变白
答案　B
解析　衰老细胞内水分减少，细胞萎缩，所以中年人会产生鱼尾纹，应该设法保水以葆青春，A正确；老年斑形成体现了细胞内的色素随着细胞衰老而逐渐积累，皱纹的出现体现了随细胞衰老，细胞内含水量降低和细胞体积变小，B错误；衰老细胞中，细胞膜通透性改变，物质运输功能降低，所以老年人吸收能力下降，C正确；衰老细胞中大多数酶的活性降低，如酪氨酸酶的活性降低，导致老年人头发变白，D正确。
2．[2017·杭州五校联考]下面为动物机体的细胞凋亡及清除示意图，据图分析正确的是(　　)
―→
A．①过程表明细胞识别的特异性，生物膜之间可以通过直接接触方式进行信息传递
B．细胞凋亡过程中细胞内RNA的种类和数目会发生改变
C．②过程中凋亡细胞被吞噬，表明细胞凋亡是细胞的被动死亡过程
D．凋亡细胞内的基因表达下降、酶活性减弱
答案　B
解析　①过程中凋亡诱导因子与膜受体特异性结合，表明细胞凋亡是特异性的，体现了生物膜的信息传递功能，但不是直接接触，A错误；细胞凋亡过程中有新mRNA和新蛋白质合成，B正确；细胞凋亡是细胞自动死亡过程，②过程中凋亡细胞被吞噬，不能表明细胞凋亡是细胞自动死亡过程，C错误；细胞凋亡是基因选择性表达的结果，有些基因表达下降，有些基因表达上升，D错误。
技法提升
　结合图解理解凋亡机理
题型二　癌细胞的特征与癌变机理
3．[2017·四川绵阳考试]《PNAS》杂志最近在线发表了中国科学院生物物理研究所研究人员在肿瘤药物靶向输送领域的最新成果(如图所示)。下列叙述正确的是(　　)
A．恶性肿瘤内有大量癌细胞，和正常细胞相比，癌细胞水分含量少，细胞呼吸速率加快
B．细胞癌变后，位于细胞膜上的糖蛋白等物质会减少，使癌细胞容易在体内分散和转移
C．细胞癌变与细胞凋亡都是基因选择性表达的结果，前者是异常表达，后者是正常表达
D．要控制肿瘤细胞的过度增殖，肿瘤药物作用的时间最好是细胞分裂前期纺锤体形成时
答案　B
解析　恶性肿瘤内有大量癌细胞，和正常细胞相比，癌细胞水分含量多，细胞呼吸速率加快，A错误；细胞癌变后，位于细胞膜上的糖蛋白等物质会减少，使癌细胞容易在体内分散和转移，B正确；细胞癌变是基因突变的结果，细胞凋亡是基因选择性表达的结果，C错误；要控制肿瘤细胞的过度增殖，肿瘤药物作用的时间最好是细胞分裂间期DNA复制时，D错误。
4．[2017·广西南宁模拟]下列关于抑癌基因、原癌基因和癌细胞的叙述，正确的是(　　)
A．原癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖
B．细胞癌变是遗传物质改变引起的
C．正常人的染色体上不存在抑癌基因和原癌基因
D．癌细胞中的线粒体活动减弱
答案　B
解析　抑癌基因主要是阻止细胞不正常增殖，A错误；细胞癌变的机理是原癌基因和抑癌基因发生突变，所以细胞癌变是遗传物质发生改变引起的，B正确；抑癌基因和原癌基因是正常基因，正常人的染色体上也存在，C错误；癌细胞中的线粒体的活动增强，D错误。
题型三　细胞分裂、分化、衰老、凋亡、癌变的综合
5．[2017·四川雅安高三诊断]下列有关细胞生命历程的叙述，错误的是(　　)
A．细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础
B．衰老的细胞体积变大，细胞核体积增大
C．已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能
D．癌变细胞细胞膜上糖蛋白等物质减少，容易在体内分散转移
答案　B
解析　细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础，A正确；衰老的细胞体积变小，细胞核体积增大，B错误；高度分化的细胞具有全部遗传物质，仍然具有发育成完整个体的潜能，C正确；癌细胞表面的糖蛋白减少，所以容易扩散和转移，D正确。
6．[2017·河南百校联盟高三联考]下列有关细胞生命活动的叙述，正确的是(　　)
A．正常细胞的原癌基因和抑癌基因均不表达
B．基因表达可以发生在动物细胞的细胞器中
C．体积越大的细胞越有利于进行各项生命活动
D．发生质壁分离后，正在复原的植物细胞只吸水不失水
答案　B
解析　原癌基因主要负责调节细胞周期，控制细胞生长和分裂的进程，抑癌基因主要是阻止细胞不正常的增殖，所以原癌基因和抑癌基因在正常细胞中也表达，A错误；基因通过指导蛋白质的合成来控制性状的过程称为基因的表达，动物细胞线粒体中含有遗传物质，也存在基因的表达过程，B正确；体积越大的细胞，其相对表面积越小，与外界进行物质交换的效率越低，不利于细胞进行各项生命活动，C错误；发生质壁分离后，正在复原的植物细胞也失水，只不过单位时间内吸水量多于失水量，总体表现细胞吸水，D错误。
知识拓展
　细胞分裂、分化、癌变、凋亡、衰老的区别
项目
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
可形成不同组织器官
遗传物质不发生改变
细胞癌变
形成能无限增殖的癌细胞
遗传物质发生改变
细胞凋亡
细胞正常死亡
遗传物质不发生改变
细胞衰老
细胞正常死亡
遗传物质不发生改变
板块三　方向·真题体验
1．[2017·江苏高考]下列关于人体细胞分化、衰老、凋亡与癌变的叙述，错误的是(　　)
A．细胞分裂能力随细胞分化程度的提高而减弱
B．衰老细胞中各种酶的活性显著降低
C．细胞凋亡有助于机体维持自身的稳定
D．癌细胞无接触抑制特征
答案　B
解析　细胞分裂能力会随细胞分化程度的提高而减弱，A正确；衰老细胞内许多酶的活性降低，但并不是所有酶的活性都降低，如溶酶体中酶的活性会升高，B错误；细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常生长发育，维持内部环境的稳定，以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用，C正确；癌细胞无接触抑制特征，能无限增殖，D正确。
2．[2016·四川高考]研究发现，直肠癌患者体内存在癌细胞和肿瘤干细胞。用姜黄素治疗，会引起癌细胞内BAX等凋亡蛋白高表达，诱发癌细胞凋亡；而肿瘤干细胞因膜上具有高水平的ABCG2蛋白，能有效排出姜黄素，从而逃避凋亡，并增殖分化形成癌细胞。下列说法不正确的是(　　)
A．肿瘤干细胞与癌细胞中基因的执行情况不同
B．肿瘤干细胞的增殖及姜黄素的排出都需要消耗ATP
C．编码BAX蛋白和ABCG2蛋白的基因都属于原癌基因
D．用ABCG2抑制剂与姜黄素联合治疗，可促进肿瘤干细胞凋亡
答案　C
解析　肿瘤干细胞与癌细胞是两种通过细胞分化产生的不同的细胞，细胞分化的实质是不同细胞内基因的执行情况不同，A正确；细胞增殖间期会进行蛋白质的合成，需要消耗能量，姜黄素的排出需要载体蛋白，也需要消耗能量，B正确；BAX蛋白属于凋亡蛋白，编码其基因属于控制细胞凋亡的基因，不属于原癌基因，C错误；ABCG2蛋白能有效排出姜黄素，逃避凋亡，故利用ABCG2抑制剂与姜黄素联合治疗，可促进肿瘤干细胞凋亡，D正确。
3．[2016·天津高考]在培养人食管癌细胞的实验中，加入青蒿琥酯(Art)，随着其浓度升高，凋亡蛋白Q表达量增多，癌细胞凋亡率升高。下列叙述错误的是(　　)
A．为初步了解Art对癌细胞的影响，可用显微镜观察癌细胞的形态变化
B．在癌细胞培养液中加入用放射性同位素标记的Art，可确定Art能否进入细胞
C．为检测Art对凋亡蛋白Q表达的影响，须设置不含Art的对照实验
D．用凋亡蛋白Q饲喂患癌鼠，可确定该蛋白能否在动物体内诱导癌细胞凋亡
答案　D
解析　细胞癌变后形态结构会发生显著变化(如变成球形)，此类变化可使用显微镜观察判断，A正确；利用同位素标记法可追踪物质的转移途径，B正确；依据生物实验设计的对照原则，为检测Art对凋亡蛋白Q表达的影响，还必须设置不含Art的对照组，C正确；因为凋亡蛋白Q饲喂后会在消化道内分解而失去作用，所以研究凋亡蛋白Q的作用时，应该使用注射法，D错误。
4．[2016·天津高考]将携带抗M基因、不带抗N基因的鼠细胞去除细胞核后，与携带抗N基因、不带抗M基因的鼠细胞融合，获得的胞质杂种细胞具有M、N两种抗性。该实验证明了(　　)
A．该胞质杂种细胞具有全能性
B．该胞质杂种细胞具有无限增殖能力
C．抗M基因位于细胞质中
D．抗N基因位于细胞核中
答案　C
解析　将携带抗M基因、不带抗N基因的去核的鼠细胞与携带抗N基因、不带抗M基因的完整鼠细胞融合，获得的胞质杂种细胞具有M、N两种抗性，说明抗M基因位于去核鼠细胞的细胞质中，但无法确定抗N基因在细胞中的位置；因无该胞质杂种细胞发育成完整个体的信息和培养后的增殖信息，故该实验无法证明胞质杂种细胞是否具有全能性、是否具有无限增殖能力。
限时规范特训
一、选择题
1．[2018·成都七中零诊]下列关于细胞分化、衰老、凋亡和癌变的叙述，正确的是(　　)
A．细胞分化使细胞数目增加
B．多细胞生物的细胞的衰老就是个体的衰老
C．细胞凋亡就是细胞坏死，是一种非正常死亡
D．癌变的细胞中遗传物质发生了改变
答案　D
解析　细胞分裂使细胞数目增加，细胞分化使细胞种类增加，A错误；对于单细胞生物而言，细胞衰老就是个体衰老，对于多细胞生物而言，细胞衰老和个体衰老不是一回事，个体衰老是细胞普遍衰老的结果，B错误；细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，而细胞坏死是由外界不利因素引起的，因此细胞凋亡不是细胞坏死，C错误；细胞癌变的根本原因是原癌基因和抑癌基因发生基因突变，因此癌变的细胞中遗传物质发生了改变，D正确。
2．[2017·北师大附中期中]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　细胞普遍衰老会导致个体衰老，A正确；效应T细胞可与靶细胞结合，并诱导靶细胞发生凋亡，B正确；细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，各种不利因素引起的细胞死亡属于细胞坏死，C错误；DNA在复制和转录时需解旋，故衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录，D正确。
3．[2017·海南海口模拟]下列关于细胞分化的叙述错误的是(　　)
A．同一个体的不同细胞内酶的种类不完全相同
B．细胞分化不会导致种群基因频率的改变
C．花药离体培养形成单倍体植株体现了细胞的全能性
D．细胞分化既能使细胞种类增加，也能使细胞数目增加
答案　D
解析　由于基因的选择性表达，同一个体的不同细胞内酶的种类不完全相同，A正确；细胞分化的实质是基因的选择性表达，细胞中遗传物质没有发生改变，因此细胞分化不会导致种群基因频率的改变，B正确；花药离体培养形成单倍体植株体现了细胞的全能性，C正确；细胞分化能使细胞种类增加，但不能使细胞数目增加，D错误。
4．近日，浙江大学胡汛教授的研究团队提出了“用小苏打饿死癌细胞”的新疗法，当然这种疗法的疗效还有待检验。下列有关癌细胞的叙述错误的是(　　)
A．原癌基因只存在于癌细胞中
B．在适宜条件下，癌细胞能够无限增殖
C．相对于正常体细胞，癌细胞的形态结构发生了显著变化
D．癌细胞表面的糖蛋白减少，容易在体内分散和转移
答案　A
解析　原癌基因调节细胞周期，存在于正常细胞中，A 错误；在营养充足、环境适宜的条件下，癌细胞能够无限增殖，B正确；相对于正常体细胞，癌细胞的形态结构发生了显著变化，一般表现为球形，C正确；癌细胞表面的糖蛋白减少，导致细胞间黏着性降低，容易在体内分散和转移，D正确。
5．[2017·河北邯郸大名一中月考]细胞的衰老是普遍存在的现象。下列有关叙述错误的是(　　)
A．皮肤色素沉积出现的“老年斑”是由于酪氨酸酶活性降低导致
B．衰老细胞的细胞膜的通透性改变，使物质运输效率下降
C．细胞衰老可能是由于大量自由基干扰了细胞的正常的代谢
D．在新生的生物体中，同样存在着细胞衰老现象
答案　A
解析　皮肤色素沉积出现的“老年斑”是由于细胞衰老使色素增多所致，A错误；衰老细胞的细胞膜的通透性改变，使物质运输效率下降，B正确；自由基学说认为，细胞衰老可能是由于大量自由基干扰了细胞的正常的代谢，C正确；在新生的生物体中，同样存在着细胞衰老现象，D正确。
6．[2017·安徽六安舒城中学模拟]下列关于细胞的分化、衰老、凋亡和癌变叙述，正确的有(　　)
A．人胚胎发育过程中尾的消失是细胞坏死的结果
B．细胞分化使细胞的功能趋向专门化，提高细胞代谢的效率
C．细胞衰老表现为细胞核体积变小、色素含量增加、细胞膜的通透性降低
D．癌细胞容易在体内转移，与其细胞膜上糖蛋白等物质的增加有关
答案　B
解析　人胚胎发育过程中尾的消失是细胞凋亡的结果，A错误；细胞分化使细胞趋向专门化，提高了机体生理功能的效率，B正确；细胞衰老最终表现为细胞的形态、结构、功能均发生变化，但细胞核体积变大，C错误；癌细胞容易在体内转移，与其细胞膜上糖蛋白等物质减少，黏着性降低有关，D错误。
7．关于人体内的细胞生命历程的说法，正确的是(　　)
A．衰老的细胞中没有基因的表达
B．细胞分裂都有遗传物质的复制、都出现纺锤体、都有联会现象
C．原癌基因和抑癌基因存在于机体正常细胞中
D．细胞的分裂、分化、坏死对生物体均有积极的意义
答案　C
解析　所有细胞都有基因表达过程，衰老的细胞中也有基因的表达，A错误；无丝分裂过程中没有纺锤体的出现，有丝分裂和无丝分裂都没有联会现象，B错误；机体所有细胞中都含有原癌基因和抑癌基因，C正确；细胞分裂和分化对生物体均有积极意义，但细胞坏死是由外界不利因素引起的，对生物体不利，D错误。
8．[2018·成都七中模拟]关于细胞的全能性的叙述，错误的是(　　)
A．离体的植物细胞在一定条件下培养能表现出全能性
B．在生物体所有的细胞中，受精卵的全能性最高
C．克隆羊的诞生证明了高度分化的动物细胞具有全能性
D．卵细胞直接发育成雄蜂体现了动物细胞具有全能性
答案　C
解析　处于离体状态的植物细胞，在一定的营养物质、激素和其他外界条件作用下，就能培育形成完整植株，体现植物细胞的全能性，A正确；受精卵的分化程度最低，全能性最高，B正确；高度分化的动物细胞，其细胞的全能性受到限制，不容易表达，克隆羊的诞生证明了高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，C错误；由卵细胞直接发育成雄蜂的过程中发生了细胞分化，体现了卵细胞(生殖细胞)的全能性，D正确。
9．[2017·太原高三模拟]有研究表明并非所有肿瘤细胞都能无限制生长。肿瘤细胞生长、转移和复发的特点与干细胞的基本特性十分相似。下列相关说法正确的是(　　)
A．干细胞分化形成各种组织器官体现细胞具有全能性
B．肿瘤细胞发生转移的直接原因是细胞内的糖蛋白减少
C．采用放疗化疗等常规手段必然导致癌细胞凋亡
D．定向去除与肿瘤直接相关的致癌遗传物质是治疗的关键
答案　D
解析　干细胞分化形成各种组织器官是基因选择性表达的结果，未体现细胞具有全能性，A错误；肿瘤细胞发生转移的直接原因是细胞表面的糖蛋白减少，B错误；细胞凋亡是基因控制的细胞编程性死亡，采用放疗化疗等常规手段导致癌细胞的死亡属于细胞坏死，C错误；癌细胞是基因突变的结果，故定向去除与肿瘤直接相关的致癌遗传物质是治疗的关键，D正确。
10．[2017·辽宁沈阳高三第一次模拟]下列有关细胞衰老、细胞凋亡和细胞癌变的叙述中，正确的是(　　)
A．变形虫的细胞衰老并不意味着个体的衰老
B．大量的细胞凋亡会抑制正在发育的生物体
C．与正常细胞相比，癌细胞的周期、形态、结构等都发生了变化
D．细胞的凋亡和癌变，从根本上来看，都是基因选择性表达的结果
答案　C
解析　变形虫为单细胞生物，其细胞衰老就是个体的衰老，A错误；正在发育的生物体也会发生大量的细胞凋亡，B错误；癌细胞具有无限增殖能力，细胞的形态和结构发生了相应的变化，C正确；细胞的凋亡是基因选择性表达的结果，细胞的癌变则是细胞原癌基因和抑癌基因发生改变的结果，D错误。
11．[2017·广东十校联考]细胞凋亡也称为细胞编程性死亡，其大致过程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程
B．在细胞皱缩的过程中，细胞与外界的物质交换效率上升
C．图示过程只发生在机体衰老的时候
D．吞噬细胞吞噬凋亡小体的过程属于特异性免疫反应
答案　A
解析　细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，细胞凋亡也叫细胞的程序性死亡，A正确；细胞皱缩过程中，细胞膜的通透性发生改变，细胞与外界物质的交换效率是降低的，B错误；在正常的机体中存在着细胞的凋亡，如胚胎时期尾的消失，而不是只发生在机体衰老的时候，C错误；吞噬细胞直接吞噬凋亡小体的过程是人体第二道防线发挥作用，属于非特异性免疫，D错误。
12．[2017·山东济南第一次模拟]下列有关细胞生命历程的叙述，正确的是(　　)
A．细胞生长，其表面积增大，导致细胞的物质交换效率升高
B．在一个细胞周期中，末期和间期是连续的
C．细菌在无丝分裂过程中需进行DNA复制
D．细胞凋亡受基因控制，有利于多细胞生物个体的生长发育
答案　D
解析　细胞生长，其表面积增大，但相对表面积减少，导致细胞的物质交换效率降低，A错误；在一个细胞周期中，末期结束形成子细胞，然后进入下一个周期的间期，B错误；无丝分裂是真核细胞特有的增殖方式，细菌通常以二分裂的方式增殖，C错误；细胞凋亡受基因控制，有利于多细胞生物个体的生长发育，D正确。
二、非选择题
13．如图为人体细胞的分裂、分化、衰老和凋亡过程的示意图，图中①～⑥为各个时期的细胞，a～c表示细胞所进行的生理过程，回答下列问题：
(1)细胞②不能无限长大的原因是______________________________________。
(2)参与c过程的无膜细胞器有____________________________，
⑤与⑥的基因型相同，但蛋白质种类和数量不同的原因是__________________
__________________________________________________________。
(3)衰老细胞体积变________，细胞核体积________；人体衰老和细胞衰老的关系是_____________________________________________________________。
(4)细胞凋亡是由________决定的细胞自动结束生命的过程，吞噬细胞吞噬凋亡细胞的过程体现了细胞膜具有________________的特点。请举出细胞凋亡的实例：________________________________________________________(列举两例)。
答案　(1)受细胞表面积与体积关系(或表面积和体积之比)的限制以及受细胞核控制能力的限制
(2)核糖体　基因的选择性表达
(3)小　增大　细胞衰老并不代表个体衰老，但个体衰老的过程也是组成人体的细胞普遍衰老的过程
(4)基因　一定的流动性　蝌蚪发育成青蛙过程中尾部细胞的死亡、人在胚胎时期指间细胞的死亡
解析　(1)细胞②不能无限长大的原因是：受细胞表面积与体积关系(或表面积和体积之比)的限制以及受细胞核控制能力的限制。
(2)细胞中无膜细胞器有核糖体和中心体，核糖体是蛋白质的合成场所，中心体与有丝分裂有关。c过程为细胞分化，在遗传物质的控制下合成了特异性的蛋白质，所以参与c过程的无膜细胞器是核糖体。细胞分化的实质是基因的选择性表达，导致细胞⑤与⑥中的蛋白质种类和数量不同。
(3)衰老细胞体积变小，细胞核体积增大；对人来说，细胞衰老并不代表个体衰老，但个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。
(4)吞噬细胞通过胞吞的方式吞噬凋亡细胞，体现了细胞膜具有一定的流动性的特点。蝌蚪发育成青蛙过程中尾部细胞的死亡，人在胚胎时期尾部细胞的死亡、指间细胞的死亡等均属于细胞凋亡。
14．[2017·重庆九校高三第二次联考]研究发现，癌细胞膜上转铁蛋白受体数量和胞内Fe2＋浓度远高于正常细胞。为确定青蒿素发挥抗肿瘤作用和胞内Fe2＋浓度的关系，研究人员对乳腺癌细胞进行如下表中所示的不同处理，16小时后统计乳腺癌细胞的数目，计算得出下表的相对百分比。请回答下列问题：
组别
处理方式
乳腺癌细胞相对百分比
1
普通培养液
101.9%
2
普通培养液中加入全转铁蛋白
109.6%
3
普通培养液中加入青蒿素
10.4%
4
普通培养液中先加入全转铁蛋白，再加入青蒿素
0.2%
注：全转铁蛋白是Fe2＋与转铁蛋白复合物，与膜上受体结合后引起胞内Fe2＋浓度升高。
(1)根据表中数据，比较第1、2组结果可知，胞内高浓度Fe2＋有利于________________________；比较第3、4组结果可知，胞内的高浓度Fe2＋有利于________________________。
(2)与传统化疗治疗肿瘤相比，利用青蒿素治疗肿瘤，具有毒副作用小的特点，试比较说明原因。_______________________________
________________________________________________________。
(3)研究人员结合青蒿素治疗疟疾的机理分析，青蒿素与肿瘤细胞内的Fe2＋结合后释放出自由基破坏细胞膜，使细胞膜的通透性随之改变。细胞外大量Ca2＋进入细胞，一方面诱导细胞中相关凋亡基因表达，使细胞发生________死亡；另一方面导致细胞内渗透压升高，致使细胞________________________________________。
答案　(1)促进乳腺癌细胞增殖　青蒿素发挥抗肿瘤作用　(2)化疗在杀死癌细胞的同时，也会损伤细胞，青蒿素对胞内Fe2＋浓度高的细胞(癌细胞)的抑制作用更显著　(3)编程性(程序化)　大量吸收水分发生膨胀直至裂解死亡
解析　(1)比较第1、2组结果可知，胞内Fe2＋浓度高时，乳腺癌细胞的数量相对百分比更多，表明胞内高浓度Fe2＋有利于促进乳腺癌细胞增殖。比较第3、4组实验结果可知，胞内高浓度Fe2＋有利于青蒿素发挥抗肿瘤作用。
(2)传统化疗在杀死癌细胞的同时，也会损伤细胞，而青蒿素对胞内Fe2＋浓度高的细胞(癌细胞)的抑制作用更显著，具有毒副作用小的特点。
(3)细胞凋亡是细胞内基因程序性表达的结果，而Ca2＋大量进入细胞后又会导致细胞内渗透压升高，致使细胞大量吸收水分发生膨胀直至裂解死亡。
15．[2017·湖南益阳箴言中学模拟]海拉细胞系源自一位美国黑人妇女海瑞塔·拉克斯的宫颈癌细胞。这名美国妇女在1951年死于该癌症，一位外科医生从她的肿瘤上取下组织样本，并在实验室中进行培养，形成的细胞系被称之为Hela Cells(海拉细胞系)。至今海拉细胞被广泛应用于肿瘤研究、生物实验或者细胞培养，已经成为医学研究中非常重要的工具。根据上述材料，结合所学生物学知识回答下列问题：
(1)从1951年至今海拉细胞系仍可在实验室中进行培养，说明癌细胞能够________。
(2)不同的海拉细胞中的DNA分子数、染色体数不一定相同，原因是不同的海拉细胞处于___________________；若利用海拉细胞系研究细胞周期时，向细胞培养液中加入秋水仙素，则所有癌细胞都将停留在有丝分裂的__________期。
(3)利用海拉细胞系可研究病毒致癌因子的致癌机理，现有的研究表明病毒之所以能够引起细胞发生癌变是因为它们含有_______基因以及________的核酸序列。
(4)环境中的致癌因子会损伤细胞中的DNA分子，使原癌基因和________发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。调查显示人群癌症年死亡率随着年龄增长而攀升，40岁后癌死亡率陡升，60岁后上升更快，这表明癌变是若干独立的基因突变________效应的结果。细胞分化、细胞衰老、细胞凋亡和细胞癌变的共同点是________________________________________________。
答案　(1)无限增殖　(2)有丝分裂不同时期　后
(3)病毒癌　与致癌相关　(4)抑癌基因　累积　细胞的形态、结构和生理功能都会发生变化
解析　(1)从1951年至今海拉细胞系仍可在实验室中进行培养，说明癌细胞能够无限增殖。
(2)不同的海拉细胞处于有丝分裂不同时期，因此不同的海拉细胞中的DNA分子数、染色体数不一定相同。秋水仙素能够抑制纺锤体的形成，导致着丝点分裂后形成的子染色体不能移向细胞两极，因此向细胞培养液中加入秋水仙素，则所有癌细胞都将停留在有丝分裂的后期。
(3)致癌病毒含有病毒癌基因以及与致癌相关的核酸序列，它们通过感染人的细胞后，将其基因整合到人的基因组中，从而诱发人的细胞癌变。
(4)癌细胞形成的根本原因是：在环境中的致癌因子影响下，细胞内的原癌基因和抑癌基因发生突变，导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。癌变的发生并不是单一基因突变的结果，而是一系列的原癌基因与抑癌基因的变异逐渐积累的结果。细胞分化、细胞衰老、细胞凋亡和细胞癌变的共同点是：细胞的形态、结构和生理功能都会发生变化。
第15讲　基因的分离定律
[考纲明细]　1.孟德尔遗传实验的科学方法(Ⅱ)　2.基因的分离定律(Ⅱ)
板块一　知识·自主梳理
一、遗传的基本概念
1．性状类
(1)相对性状：同种生物的同一种性状的不同表现类型。
(2)显性性状：具有一对相对性状的两纯合亲本杂交，F1表现出来的性状叫做显性性状。
(3)隐性性状：具有一对相对性状的两纯合亲本杂交，F1未表现出来的性状叫做隐性性状。
(4)性状分离：杂种后代中同时出现显性性状和隐性性状的现象。
2．基因类
(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就为相同基因。
(2)等位基因：同源染色体的相同位置上，控制着相对性状的基因。如图中B和b、C和c、D和d就是等位基因。
(3)非等位基因：非等位基因有三种，一种是位于非同源染色体上的基因，符合自由组合定律，如图中A和D等；一种是位于一对同源染色体上的非等位基因，如图中C和d等；还有一种是位于一条染色体上的非等位基因，如图中c和d等。
3．个体类
(1)纯合子：遗传因子组成相同的个体。纯合子能够稳定遗传，自交后代不会发生性状分离。
(2)杂合子：遗传因子组成不同的个体。杂合子不能稳定遗传，自交后代会发生性状分离。
(3)基因型：与表现型有关的基因组成。基因型是决定性状表现的内在因素。
(4)表现型：生物个体表现出来的性状。表现型是基因型的表现形式，是基因型和环境共同作用的结果。
二、孟德尔的科学研究方法
1．豌豆作为实验材料的优点
(1)豌豆是自花传粉、闭花受粉植物，在自然状态下一般是纯种。
(2)豌豆具有许多易于区分的相对性状。
(3)豌豆花大，便于进行异花传粉操作。
2．豌豆杂交实验的过程：去雄→套袋→人工传粉→再套袋。
3．假说—演绎法：提出问题→提出假说→演绎推理→得出结论。
三、一对相对性状的杂交实验——发现问题
1．实验过程及现象
2．提出问题
由F1、F2的现象分析，提出了是什么原因导致遗传性状在杂种后代中按一定的比例分离等问题。
四、对分离现象的解释——提出假说
五、对分离现象解释的验证——演绎推理
1．演绎推理过程
(1)方法：测交实验，即让F1与隐性纯合子杂交。
(2)画出测交实验的遗传图解：
预期：测交后代高茎和矮茎的比例为1∶1。
2．测交实验结果：测交后代的高茎和矮茎比接近1∶1。
3．结论：实验数据与理论分析相符，证明对分离现象的理论解释是正确的。
六、分离定律——得出结论
1．内容
(1)研究对象：控制同一性状的遗传因子。
(2)时间：形成配子时。
(3)行为：成对的遗传因子发生分离。
(4)结果：分离后的遗传因子分别进入不同配子中，随配子遗传给后代。
2．实质：等位基因随同源染色体的分开而分离。
3．适用范围
(1)一对相对性状的遗传。
(2)细胞核内染色体上的基因。
(3)进行有性生殖的真核生物。
七、性状分离比的模拟实验
1．实验原理：甲、乙两个小桶分别代表雌雄生殖器官，甲、乙内的彩球分别代表雌雄配子，用不同彩球随机组合模拟生物在生殖过程中雌雄配子的随机结合。
2．实验注意问题
(1)要随机抓取，且抓完一次将小球放回原小桶并搅匀。
(2)重复的次数足够多。
3．结果与结论：彩球组合类型数量比DD∶Dd∶dd≈1∶2∶1，彩球代表的显隐性状的数值比接近3∶1。
◆　深入思考
1．孟德尔杂交实验中F2呈现3∶1性状分离比必须依赖哪些条件？
提示　①F1个体形成的两种配子数目相等且生活力相同。②雌雄配子结合的机会相等。③F2不同基因型的个体存活率相同。④遗传因子间的显隐性关系为完全显性。⑤观察子代样本数目足够多。
2．番茄中红果(R)对黄果(r)为显性，甲番茄结红果，乙番茄结黄果。将甲(RR)的花粉授于乙(rr)雌蕊柱头上，母本植株结出什么颜色的果实？这与孟德尔遗传规律是否矛盾？
提示　结黄色的果实，因为果皮的颜色由母本基因决定。这与孟德尔遗传定律不矛盾，在子代会出现性状分离比。
◆　自查诊断
1．孟德尔研究豌豆花的构造，但无需考虑雌蕊、雄蕊的发育程度。(　　)
答案　×
2．F1产生雌、雄配子的比例为1∶1，此比例为雌、雄配子的数量之比。(　　)
答案　×
3．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　√
4．杂种后代不表现的性状叫隐性性状。(　　)
答案　×
5．孟德尔巧妙设计的测交方法只能用于检测F1的基因型。(　　)
答案　×
6．杂合子与纯合子基因组成不同，性状表现也不同。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
一对相对性状遗传实验分析和相关概念
[2017·全国卷Ⅲ]下列有关基因型、性状和环境的叙述，错误的是(　　)
A．两个个体的身高不相同，二者的基因型可能相同，也可能不相同
B．某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的
C．O型血夫妇的子代都是O型血，说明该性状是由遗传因素决定的
D．高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎，说明该相对性状是由环境决定的
[解析]　身高是由基因和环境条件(例如营养条件)共同决定的，故身高不同的两个个体基因型可能不同，也可能相同，A正确；植物呈现绿色是由于在光照条件下合成了叶绿素，无光时不能合成叶绿素，某植物的绿色幼苗在黑暗中变成黄色，这种变化是由环境造成的，B正确；O型血个体相应基因型为隐性纯合子，故O型血夫妇的子代都是O型血，体现了基因决定性状，C正确；高茎豌豆的子代出现高茎和矮茎是性状分离的结果，从根本上来说是杂合子在产生配子时等位基因分离的结果，与环境无关，D错误。
[答案]　D
题型一　遗传学中相关概念
1．下列有关叙述中，正确的是(　　)
A．兔的白毛与黑毛、狗的长毛与卷毛都是相对性状
B．隐性性状是指生物体不能表现出来的性状
C．性状分离是子代同时出现显性性状和隐性状性的现象
D．表现型相同的生物，基因型不一定相同
答案　D
解析　狗的长毛为毛长度性状，卷毛则为毛造型性状，二者不属相对性状，A错误；隐性性状是指相对性状的纯合亲本杂交，在F1中不能表现出的性状，B错误；性状分离是指杂合子自交，子代显现不同类型的现象，C错误。
2．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　表现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。
题型二　孟德尔实验选材及方法、过程分析
3．[2016·陕西西安检测]假说—演绎法是现代科学研究中常用方法，包括“提出问题、作出假设、演绎推理、得出结论”四个基本环节，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分析正确的是(　　)
A．“一对相对性状的遗传实验和结果”属于假说的内容
B．孟德尔所作假设的核心内容是“性状是由位于染色体上的基因控制的”
C．孟德尔依据减数分裂的相关原理进行“演绎推理”的过程
D．为了验证作出的假设是否正确，孟德尔设计并完成了测交实验
答案　D
解析　“一对相对性状的遗传实验和结果”属于提出问题阶段，A错误；孟德尔所作假设的核心内容是“性状是由遗传因子控制的”，孟德尔所生的年代还没有出现“基因”一词，B错误；孟德尔依据杂交实验的结果进行“演绎推理”的过程，C错误；为了验证作出的假设是否正确，孟德尔设计并完成了测交实验，D正确。
4．[2017·赣州模拟]孟德尔一对相对性状的杂交实验中，实现3∶1的分离比必须同时满足的条件是(　　)
①观察的子代样本数目足够多　②F1形成的两种配子数目相等且生活力相同　③雌、雄配子结合的机会相等
④F2不同基因型的个体存活率相等　⑤等位基因间的显隐性关系是完全的　⑥F1体细胞中各基因表达的机会相等
A．①②⑤⑥ B．①③④⑥
C．①②③④⑤ D．①②③④⑤⑥
答案　C
解析　观察的子代样本数目要足够多，这样可以避免偶然性，①正确；F1形成的两种配子数目相等且生活力相同，这是实现3∶1的分离比要满足的条件，②正确；雌、雄配子结合的机会相等，这是实现3∶1的分离比要满足的条件，③正确；F2不同基因型的个体存活率要相等，否则会影响子代表现型之比，④正确；等位基因间的显隐性关系是完全的，否则会影响子代表现型之比，⑤正确；基因是选择性表达的，因此F1体细胞中各基因表达的机会不相等，⑥错误。
5．有些植物的花为两性花(即一朵花中既有雄蕊，也有雌蕊)，有些植物的花为单性花(即一朵花中只有雄蕊或雌蕊)。下列有关植物杂交育种的说法中，正确的是(　　)
A．对两性花的植物进行杂交需要对父本进行去雄
B．对单性花的植物进行杂交的基本操作程序是去雄→套袋→授粉→套袋
C．无论是两性花植物还是单性花植物，在杂交过程中都需要套袋
D．提供花粉的植株称为母本
答案　C
解析　对两性花的植物进行杂交需要对母本进行去雄，防止其自交而影响实验结果，A错误；对单性花的植物进行杂交时，不需要进行去雄操作，B错误；无论是两性花植物还是单性花植物在杂交过程中都需要套袋，以防止外来花粉干扰，C正确；提供花粉的植株称为父本，D错误。
知识拓展
　“假说演绎”法推理过程(“四步”法)
题型三　基因分离定律的实质及验证
6．孟德尔在对一对相对性状进行研究的过程中，发现了基因的分离定律。下列有关基因分离定律的几组比例，能直接说明基因分离定律实质的是(　　)
A．F2的表现型比例为3∶1
B．F1产生配子的种类比例为1∶1
C．F2基因型的比例为1∶2∶1
D．测交后代的比例为1∶1
答案　B
解析　基因分离定律的实质是在减数第一次分裂的后期，位于一对同源染色体上的等位基因随着同源染色体的分开而分离，分别进入不同的配子中，则F1(Dd)能产生D、d两种配子，且比例为1∶1。
7．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两个配子中去。
8．若用玉米为实验材料验证孟德尔分离定律，下列因素对得出正确实验结论影响最小的是(　　)
A．所选实验材料是否为纯合子
B．所选相对性状的显隐性是否易于区分
C．所选相对性状是否受一对等位基因控制
D．是否严格遵守实验操作流程和统计分析方法
答案　A
解析　若如题中选项A用纯合子验证的话，可用杂交再测交得出子二代1∶1的性状分离比，这样也能验证孟德尔的分离定律，即所选实验材料是否为纯合子都不影响验证结果，故A项符合题意，影响较小；对分离定律进行验证的实验要求所选相对性状有明显的显隐性区分，否则会严重影响实验结果，B错误；验证实验中所选的相对性状一定受一对等位基因控制，这样才符合分离定律的适用范围，C错误；实验中要严格遵守实验操作流程和统计分析方法，否则会导致实验误差，D错误。
技法提升
　基因分离定律的鉴定方法
(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)自交法：让杂合子自交(若为雌雄异株个体，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2
分离定律的解题方法及技巧
[2015·北京高考节选]野生型果蝇的腹部和胸部都有短刚毛，而一只突变果蝇S的腹部却生出长刚毛。研究者对果蝇S的突变进行了系列研究，用这两种果蝇进行杂交实验的结果见图。
(1)根据实验结果分析，果蝇腹部的短刚毛和长刚毛是一对________性状，其中长刚毛是________性性状。图中①、②基因型(相关基因用A和a表示)依次为________。
(2)实验2结果显示：与野生型不同的表现型有________种。③基因型为________，在实验2后代中该基因型的比例是________。
(3)根据果蝇③和果蝇S基因型的差异，解释导致前者胸部无刚毛，后者胸部有刚毛的原因：______________________________。
(4)实验2中出现的胸部无刚毛的性状不是由F1新发生突变的基因控制的，作出这一判断的理由是：虽然胸部无刚毛是一个新出现的性状，但________________
_______________，说明控制这个性状的基因不是一个新突变的基因。
[解析]　(1)根据实验2可判断，长刚毛是显性性状。实验1的杂交后代中显、隐性比例为1∶1，且与性别无关，结合实验1亲本表现型得出实验1亲本杂交方式为测交，相应基因型为Aa×aa。
(2)实验2中，与野生型不同的表现型有2种，一种是腹部长刚毛、胸部短刚毛，基因型为Aa。另一种是腹部长刚毛、胸部无刚毛，基因型为AA，占全部后代的1/4。
(3)果蝇③腹部长刚毛，胸部无刚毛的原因可能是A基因的纯合抑制胸部长出刚毛，只有一个A基因时无此效应。
(4)果蝇③胸部无刚毛是一个新性状，但由于数量较多，占全部后代的1/4，说明该性状的出现不是基因突变的结果，而是A基因的纯合导致的。
[答案]　(1)相对　显　Aa、aa　(2)两　AA　1/4
(3)两个A基因抑制胸部长出刚毛，只有一个A基因时无此效应
(4)新的突变基因经过个体繁殖后传递到下一代中不可能出现比例高达25%的该基因纯合子
题型一　性状显隐性的判断
1．纯种甜玉米和纯种非甜玉米间行种植，收获时发现甜玉米果穗上有非甜玉米子粒，而非甜玉米果穗上却无甜玉米子粒，原因是(　　)
A．甜是显性 B．非甜是显性
C．相互混杂 D．相互选择
答案　B
解析　纯种甜玉米和纯种非甜玉米间行种植就能进行相互传粉。非甜玉米上结的子粒都是非甜的，非甜玉米的胚珠可能有两种受精方式，一种是自花传粉，得到纯合非甜玉米子粒；另一种是异花传粉，得到杂合的非甜玉米子粒。由此可确定非甜对甜是显性。甜玉米果穗上结的子粒有甜的，也有非甜的。甜玉米的胚珠受精方式也有两种可能，一种是自花传粉，得到的是纯合的甜玉米；另一种是异花传粉，即非甜玉米的花粉传给甜玉米，得到的是杂合的子粒，表现型为非甜。由此也可以确定非甜对甜是显性。
2．某二倍体植物中，抗病和感病这对相对性状由一对等位基因控制，要确定这对性状的显隐性关系，应该选用的杂交组合是(　　)
A．抗病纯合体×感病纯合体
B．抗病株×抗病株，或感病株×感病株
C．抗病株×感病株
D．抗病纯合体×抗病纯合体，或感病纯合体×感病纯合体
答案　A
解析　抗病纯合体×感病纯合体，后代表现出来的性状即为显性性状，据此可以判断显隐性关系，A正确；抗病株×抗病株(或感病株×感病株)，只有后代出现性状分离时才能判断显隐性，B错误；抗病株与感病株杂交，若子代有两种性状，则不能判断显隐性关系，C错误；抗病纯合体×抗病纯合体(或感病纯合体×感病纯合体)，后代肯定为抗病(或感病)，据此不能判断显隐性关系，D错误。
技法提升
1.根据子代性状判断
(1)不同性状亲本杂交?子代只出现一种性状?子代所出现性状为显性性状。
(2)相同性状亲本杂交?子代出现不同性状?子代所出现的新性状为隐性性状。
2．根据子代性状分离比判断
具一对相对性状的亲本杂交?F2性状分离比为3∶1?分离比为3的性状为显性性状。
3．假设法判断
在运用假设法判断显隐性性状时，若出现假设与事实相符的情况，要注意另一种假设，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。
题型二　纯合子、杂合子的鉴定
3．水稻的高秆对矮秆是显性，现有一株高秆水稻，欲知其是否是纯合体，下列采用的方法最为简单的是(　　)
A．用花粉离体培养，观察后代的表现型
B．与一株矮秆水稻杂交，观察后代的表现型
C．与一株高秆水稻杂交，观察后代的表现型
D．自花受粉，观察后代的表现型
答案　D
解析　现有一株高秆水稻欲知其是否是纯合体，通过自花受粉，观察后代的表现型是最简单的方法，D正确。
4．某养猪场有黑色猪和白色猪，假如黑色(B)对白色(b)为显性，要想鉴定一头黑色公猪是杂种(Bb)还是纯种(BB)，最合理的方法是(　　)
A．让该公猪充分生长，以观察其肤色是否会发生改变
B．让该黑色公猪与多只黑色母猪(BB和Bb)交配
C．让该黑色公猪与多只白色母猪(bb)交配
D．从该黑色公猪的表现型即可分辨
答案　C
解析　某养猪场有黑色猪和白色猪，要想鉴定一头黑色公猪是杂种(Bb)还是纯种(BB)，最合理的方法是测交，即让该黑色公猪与白色母猪(bb)交配。若子代全为黑猪，则表明该黑色公猪是纯种(BB)；若子代出现白猪，则表明该黑色公猪为杂种(Bb)。所以C项是正确的。
技法提升
　纯合子及杂合子的鉴定方法
(1)自交法
　(2)测交法
(3)花粉鉴定法
此法只适用于一些特殊的植物。如非糯性与糯性水稻的花粉遇碘液呈现不同颜色。如果鉴定结果有两种颜色，且比例为1∶1，则被鉴定的亲本为杂合子；如果鉴定结果只有一种颜色，则被鉴定的亲本为纯合子。
(4)单倍体育种法
待测个体→花粉→单倍体幼苗→秋水仙素处理获得植株
结果分析
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，上述四种方法均可以，但自交法较简单。
题型三　亲子代基因型及表现型的互推
5．番茄果实的颜色由一对等位基因A、a控制，下表是关于番茄果实颜色的3个杂交实验及其结果。下列分析正确的是(　　)
实验组
亲本表现型
F1的表现型和植株数目
红果
黄果
1
红果×黄果
492
504
2
红果×黄果
997
0
3
红果×红果
1511
508
A．番茄的果实颜色中，黄色为显性性状
B．实验组1的亲本基因型：红果为AA，黄果为aa
C．实验组2的F1红果番茄均为杂合子
D．实验组3的F1中黄果番茄的基因型可能是AA或Aa
答案　C
解析　由实验组2或实验组3可知红果为显性性状，A错误；实验组1的亲本基因型：红果为Aa、黄果为aa，B错误；实验组2的亲本基因型：红果为AA、黄果为aa，F1红果番茄均为杂合子Aa，C正确；实验组3的F1中黄果番茄的基因型是aa，D错误。
6. [2017·山东枣庄十八中高三段测]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的表现型如图所示，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　由①可知黄果如为显性则为杂合，再结合②可知黄果为隐性，A正确；由③出现性状分离可知白果是显性性状，B正确；P中白果基因型为Aa，F1中黄果(aa)占1/2，白果(Aa)也占1/2，F1中黄果自交得到的F2全部是黄果占，F1中的白果自交得到F2中，黄果∶白果＝1∶3，所以F2中黄果与白果理论比例是＋×∶＝5∶3，C正确；由于白色是显性性状，所以P中白果的基因型是Aa，D错误。
技法提升
　1.由亲代推断子代的遗传因子组成、表现类型(正推法)
亲本组合
子代遗传因子组成及比例
子代表现类型及比例
AA×AA
AA
全是显性
AA×Aa
AA∶Aa＝1∶1
全是显性
AA×aa
Aa
全是显性
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
全是隐性
(1)若亲代中有显性纯合子(AA)，则子代一定表现为显性性状(A_)。
(2)若亲代中有隐性纯合子(aa)，则子代中一定含有隐性遗传因子(_a)。
2．由子代推断亲代遗传因子组成(逆推法)
(1)填充法：先根据亲代性状表现写出能确定的遗传因子，显性性状遗传因子组成可用A_来表示，隐性性状遗传因子组成只有一种aa。根据子代中一对遗传因子分别来自两个亲本，推出未知部分即可。
(2)隐性突破法：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，遗传因子只能来自父母双方，因此亲代遗传因子组成中必然都有一个a。
(3)分离比法：运用性状分离比直接逆推，如：
后代显隐性关系
双亲结合方式
显性∶隐性＝3∶1
Aa×Aa
显性∶隐性＝1∶1
Aa×aa
只有显性性状
AA×AA或AA×Aa或AA×aa
只有隐性性状
aa×aa
题型四　分离定律应用中相关的概率计算
7．[2017·甘肃金昌期末]某种植物的花色性状受一对等位基因控制，且红花基因对白花基因显性。现将该植物群体中的白花植株与红花植株杂交，子一代中红花植株和白花植株的比值为5∶1，如果将亲本红花植株自交，F1中红花植株和白花植株的比值为(　　)
A．3∶1 B．5∶1
C．5∶3 D．11∶1
答案　D
解析　植物的花色性状受一对等位基因控制，将该植物群体中的白花植株(aa)与红花植株(A_)杂交，子一代中红花植株和白花植株的比值为5∶1，说明该植物群体中的红花植株为AA和Aa，比例为2∶1。因此，将亲本红花植株自交，F1中白花植株的概率为1/3×1/4＝1/12，红花植株和白花植株的比值为11∶1，D正确。
8．[2017·广东清远模拟]假设控制番茄叶颜色的基因用D、d表示，红色和紫色为一对相对性状，且红色为显性。杂合的红叶番茄自交获得F1，将F1中表现型为红叶的番茄自交得F2，下列叙述正确的是(　　)
A．F2中无性状分离
B．F2中性状分离比为3∶1
C．F2红叶个体中杂合子占
D．在F2中首次出现能稳定遗传的紫叶个体
答案　C
解析　F1中红叶番茄的基因型为DD、Dd，F1红叶番茄自交得F2中红叶∶紫叶＝＋×∶×＝5∶1，A、B错误；F2红叶个体占＋×＝，杂合子占×＝，因此F2红叶个体中杂合子占÷＝，C正确；在F1首先出现能稳定遗传的紫叶(dd)，D错误。
技法提升
1.用经典公式或分离比计算
(1)概率＝×100%
(2)根据分离比计算：
AA、aa出现的概率各是1/4，Aa出现的概率是1/2，显性性状出现的概率是3/4，隐性性状出现的概率是1/4，显性性状中杂合子的概率是2/3。
2.根据配子概率计算
(1)先计算亲本产生每种配子的概率。
(2)根据题目要求用相关的两种(♀、♂)配子的概率相乘，即可得出某一基因型的个体的概率。
(3)计算表现型概率时，将相同表现型的个体的概率相加即可。
题型五　自交和自由交配问题
9．已知果蝇的黑身(b)和灰身(B)是一对相对性状，将纯种的灰身果蝇和黑身果蝇杂交，F1全部为灰身，让F1自由交配得到F2，将F2的灰身果蝇全部取出，让其自由交配，后代中灰身果蝇所占的比例是(　　)
A. B. C. D.
答案　A
解析　由题干知：
P　　　BB　×　bb
↓
F1 Bb × Bb
↓
F2　　 BB　Bb　bb
将F2的灰身果蝇取出：BB　Bb
解法一：F2中配子B＝＋×＝，b＝，画出棋盘可知，BB＝，Bb＝，bb＝，即后代灰身果蝇为。
解法二：F2中只有Bb×Bb的后代才出现bb，故黑身果蝇bb＝(Bb)×(Bb)×＝，则灰身果蝇所占比例为1－＝。
10．将基因型为Aa的豌豆连续自交，将后代中的纯合子和杂合子所占的比例绘制成如下图所示的曲线，据图分析，错误的说法是(　　)
A．a曲线可代表自交n代后纯合子所占的比例
B．b曲线可代表自交n代后显性纯合子所占的比例
C．隐性纯合子的比例比b曲线所对应的比例要小
D．c曲线可代表后代中杂合子所占比例随自交代数的变化
答案　C
解析　杂合子连续自交n代后，杂合子所占比例为(1/2)n，纯合子所占比例为1－(1/2)n，显性纯合子比例＝隐性纯合子比例＝，可知图中a曲线表示纯合子所占比例，b曲线表示显性纯合子或隐性纯合子所占比例，c曲线表示杂合子所占比例。
技法提升
　自交和自由交配的相关计算方法
(1)自交强调的是相同基因型个体之间的交配。对于植物，自花传粉是一种最为常见的自交方式；对于动物(雌雄异体)自交更强调参与交配的雌雄个体基因型相同。杂合子Aa连续自交n次，杂合子比例为n，纯合子比例为1－n，显性纯合子比例＝隐性纯合子比例＝×。
(2)自由交配强调的是群体中所有个体进行随机交配，以基因型为1/3AA,2/3Aa的动物群体为例。
解法1：配子法
分析：基因型为1/3AA、2/3Aa的雌、雄个体产生的雌、雄配子的基因型及概率均为2/3A、1/3a，自由交配的后代情况列表如下：
解法2：列举法
既然自由交配又叫随机交配，是指在一个进行有性生殖的种群中，一个雌性或雄性个体与任何一个异性个体交配的机会均等，故可采用列举法分析(如表所示)。
解法3：运用遗传平衡定律法
先根据“一个等位基因的频率＝它的纯合子基因型频率＋(1/2)杂合子基因型频率”推知，A的基因频率＝1/3＋(1/2)×(2/3)＝2/3，a的基因频率＝1－(2/3)＝1/3。然后根据遗传平衡定律可知，aa的基因型频率＝a基因频率的平方＝(1/3)2＝1/9。
微专题四
分离定律的特例
一　　分离定律中的致死问题
(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，如人的神经胶质症(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。
(4)合子致死：指致死基因在胚胎时期或幼体阶段发生作用，从而不能形成活的幼体或个体的现象。
1．某玉米品种含一对等位基因A和a，其中a基因纯合的植株花粉败育，即不能产生花粉，含A基因的植株完全正常。现有基因型为Aa的玉米若干，每代均为自由交配直至F2，F2植株中正常植株与花粉败育植株的比例为(　　)
A．1∶1 B．3∶1
C．5∶1 D．7∶1
答案　C
解析　亲本Aa自交产生的F1有三种类型1AA、2Aa、1aa，F1自由交配，产生的雌配子有2种，1/2A、1/2a，由于aa的花粉败育，因而产生两种雄配子2/3A、1/3a，雌雄配子随机结合，产生的后代中花粉败育的aa占1/6，则正常的占5/6，故选C。
2．白斑银狐是银狐的一个突变种，用白斑银狐的皮毛制成的大衣可谓“千金裘”。白斑银狐与银狐的杂交后代中，总是白斑银狐和银狐各占一半，正反交结果相同。为培育白斑银狐的纯系，将白斑银狐互交，其F1总有两种表现型，且白斑银狐与银狐的比例总为2∶1，而两种表现型中雌雄的比例均为1∶1。下列相关叙述中，不正确的是(　　)
A．控制该性状的等位基因可能位于性染色体上
B．在该皮毛性状的遗传中，白斑银狐对银狐为显性
C．所有的白斑银狐均为杂合体，所有的银狐均为纯合体
D．利用正常的杂交育种方法，不可能获得白斑银狐的纯系
答案　A
解析　由于白斑银狐与银狐的杂交后代中，正反交结果相同，且F1的两种表现型中雌、雄比例相同，所以控制该性状的等位基因位于常染色体上，A错误；由于白斑银狐互交，后代出现银狐，所以在该皮毛性状的遗传中，白斑银狐对银狐为显性，B正确；由于F1白斑银狐∶银狐＝2∶1，说明纯合白斑银狐致死，所以所有的白斑银狐均为杂合体，所有的银狐均为隐性纯合体，C正确；纯合白斑银狐致死，因此无法利用正常的杂交育种方法获得纯种白斑银狐，D正确。
二　　不完全显性
不完全显性：如等位基因A和a分别控制红花和白花，在完全显性时，Aa自交后代中红∶白＝3∶1，在不完全显性时，Aa自交后代中红(AA)∶粉红(Aa)∶白(aa)＝1∶2∶1。
3．一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%
答案　B
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%。
三　　复等位基因
复等位基因：复等位基因是指一对同源染色体的同一位置上的基因有多个。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，涉及三个基因——IA、IB、i，组成六种基因型：IAIA、IAi、IBIB、IBi、IAIB、ii。
4．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
答案　C
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，子代的羽毛颜色和比例为1深紫色∶1中紫色；深紫色个体的基因型为PdPl时，子代的羽毛颜色和比例为1深紫色∶1浅紫色；深紫色个体的基因型为PdPvl时，子代的羽毛颜色和比例为2深紫色∶1浅紫色∶1很浅紫色。
四　　从性遗传
从性遗传：从性遗传是指常染色体上的基因，由于性别的差异而表现出男女性别分布比例上或表现程度上的差别。如男性秃顶的基因型为Bb、bb，女性秃顶的基因型只有bb。此类问题仍然遵循基因的基本遗传规律，解答的关键是准确区分基因型和表现型的关系。
5．[2017·陕西西安摸底]人类单眼皮与双眼皮的遗传规律受一对常染色体上等位基因控制，但其性状表现与性别有关，如表所示(A、a表示相关的遗传因子)。假若一对单眼皮的夫妇生了一个双眼皮的孩子甲，则(　　)
A．甲是男性，基因型是Aa B．甲是女性，基因型是Aa
C．甲是男性，基因型是aa D．甲是女性，基因型是aa
答案　B
解析　由表可知，母亲的遗传因子组成一定为aa，如果父亲的遗传因子组成是aa，则孩子甲的遗传因子组成一定为aa，表现型为单眼皮；如果父亲的遗传因子组成是Aa，则孩子甲的遗传因子组成为aa时，表现型为单眼皮，孩子甲的遗传因子组成为Aa时，女性表现为双眼皮，男性表现为单眼皮。
五　　表型模拟
表型模拟问题：生物的表现型＝基因型＋环境，由于受环境影响，导致表现型与基因型不符合的现象。例如果蝇长翅(V)和残翅(v)的遗传受温度的影响，其表现型、基因型与环境的关系如下表：
6．某种两性花的植物，可以通过自花传粉或异花传粉繁殖后代。在25 ℃的条件下，基因型为AA和Aa的植株都开红花，基因型为aa的植株开白花，但在30 ℃的条件下，各种基因型的植株均开白花。下列说法错误的是(　　)
A．不同温度条件下同一植株花色不同说明环境能影响生物的性状
B．若要探究一开白花植株的基因型，最简单可行的方法是在25 ℃条件下进行杂交实验
C．在25 ℃的条件下生长的白花植株自交，后代中不会出现红花植株
D．在30 ℃的条件下生长的白花植株自交，产生的后代在25 ℃条件下生长可能会出现红花植株
答案　B
解析　在25 ℃条件下，基因型所决定的表现型能够真实地得到反映，因此，要探究一开白花植株的基因型需要在25 ℃条件下进行实验，但杂交实验操作复杂、工作量大，最简单的方法是进行自交。
板块三　方向·真题体验
1．[2017·海南高考]遗传学上的平衡种群是指在理想状态下，基因频率和基因型频率都不再改变的大种群。某哺乳动物的平衡种群中，栗色毛和黑色毛由常染色体上的一对等位基因控制。下列叙述正确的是(　　)
A．多对黑色个体交配，每对的子代均为黑色，则说明黑色为显性
B．观察该种群，若新生的栗色个体多于黑色个体，则说明栗色为显性
C．若该种群栗色与黑色个体的数目相等，则说明显隐性基因频率不等
D．选择一对栗色个体交配，若子代全部表现为栗色，则说明栗色为隐性
答案　C
解析　多对黑色个体交配，每对的子代均为黑色，可能黑色为显性或隐性，A错误；新生的栗色个体多于黑色个体，不能说明显隐性，B错误；显隐性基因频率相等，则显性个体数量大于隐性个体数量，故若该种群栗色与黑色个体的数目相等，则说明隐性基因频率大于显性基因频率，C正确；一对栗色个体交配，若子代全部表现为栗色，栗色可能为显性也可能为隐性，D错误。
2．[2016·上海高考]下表显示某家庭各成员间的凝血现象(－表示无凝集，＋表示凝集)，其中妻子是A型血，则女儿的血型和基因型分别为(　　)
A．A型；IAi B．B型；IBi
C．AB型；IAIB D．O型；ii
答案　B
解析　人红细胞表面有相应的抗原，血清中有不同的抗体，抗原与相应抗体进行特异性结合后发生凝血现象。妻子是A型血，故其红细胞表面含有A抗原，血清中含有B抗体，结合表分析可知儿子的血型为O型(ii)，故妻子的血型为A型(IAi)，丈夫和女儿的血型均为B型(IBi)。
3．[2015·山东高考]玉米的高秆(H)对矮秆(h)为显性。现有若干H基因频率不同的玉米群体，在群体足够大且没有其他因素干扰时，每个群体内随机交配一代后获得F1。各F1中基因型频率与H基因频率(p)的关系如图。下列分析错误的是(　　)
A．0B．只有p＝b时，亲代群体才可能只含有杂合体
C．p＝a时，显性纯合体在F1中所占的比例为
D．p＝c时，F1自交一代，子代中纯合体比例为
答案　D
解析　若亲代群体只含有纯合体HH和hh，由于基因型频率不确定，则基因频率也不确定(04．[2016·天津高考]鲤鱼和鲫鱼体内的葡萄糖磷酸异构酶(GPI)是同工酶(结构不同、功能相同的酶)，由两条肽链构成。编码肽链的等位基因在鲤鱼中是a1和a2，在鲫鱼中是a3和a4，这四个基因编码的肽链P1、P2、P3、P4可两两组合成GPI。以杂合体鲤鱼(a1a2)为例，其GPI基因、多肽链、GPI的电泳(蛋白分离方法)图谱如下。
请回答相关问题：
(1)若一尾鲫鱼为纯合二倍体，则其体内GPI类型是________。
(2)若鲤鱼与鲫鱼均为杂合二倍体，则鲤鲫杂交的子一代中，基因型为a2a4个体的比例为________。在其杂交子一代中取一尾鱼的组织进行GPI电泳分析，图谱中会出现________条带。
(3)鲤鲫杂交育种过程中获得了四倍体鱼。四倍体鱼与二倍体鲤鱼杂交，对产生的三倍体子代的组织进行GPI电泳分析，每尾鱼的图谱均一致，如下所示。
据图分析，三倍体的基因型为________，二倍体鲤鱼亲本为纯合体的概率是________。
答案　(1)P3P3或P4P4
(2)25%　3
(3)a1a2a3　100%
解析　(1)鲫鱼中编码GPI肽链的等位基因是a3和a4，编码的肽链分别为P3和P4，其纯合体(a3a3或a4a4)内GPI类型是P3P3或P4P4。
(2)若鲤鱼与鲫鱼均为杂合二倍体，则其基因型分别为a1a2、a3a4，鲤鲫杂交子一代中a2a4个体所占比例为1/2×1/2＝1/4，即25%；因鲤鲫杂交子一代均为杂合子，任一尾鱼的组织均含有2种不同的肽链，其两两组合共有3种GPI类型，对其进行电泳分析，图谱中会出现3条带。
(3)据图示分析，子代中出现了P1、P2和P3肽链，所以产生的三倍体子代的基因型为a1a2a3，因三倍体子代均为a1a2a3，未发生性状分离，推出亲本均为纯合子，所以二倍体鲤鱼亲本必为纯合子。
限时规范特训
一、选择题
1．[2017·福建漳州一模]对于孟德尔所做的一对相对性状的遗传实验来说，无需具备的条件是(　　)
A．选用的一对相对性状要有明显的差异
B．实验选用的两个亲本一定是纯种
C．要让显性亲本做父本，隐性亲本做母本
D．要让两个亲本之间进行杂交
答案　C
解析　在孟德尔的一对相对性状的杂交实验中需进行正交和反交实验，因此不一定要让显性亲本做父本，隐性亲本做母本，C错误。
2．[2017·陕西师大附中二模]科学研究过程一般包括发现问题、提出假设、实验验证、数据分析、得出结论等。在孟德尔探究遗传规律的过程中，导致孟德尔发现问题的现象是(　　)
A．等位基因随同源染色体分开而分离
B．具一对相对性状的纯合亲本杂交得F1，F1自交得F2，在F2中表现型之比接近3∶1
C．具一对相对性状的纯合亲本杂交得F1，F1测交，后代表现型之比接近1∶1
D．雌雄配子结合的机会均等
答案　B
解析　在孟德尔探究遗传规律的过程中，导致孟德尔发现问题的是具一对相对性状的纯合亲本杂交得F1，F1自交得F2，F2中表现型之比接近3∶1，B正确。
3．下图表示孟德尔杂交实验过程操作及理论解释，下列选项描述错误的是(　　)
A．图1中①和②的操作不能同时进行，②操作后要对雌蕊套袋处理
B．图2揭示了基因分离定律的实质，是孟德尔假说—演绎的核心内容
C．图2揭示了减数分裂过程中，伴随同源染色体1、2的分离，等位基因D、d也随之分离，进入不同的配子
D．图3为测交实验遗传图谱
答案　B
解析　图1中，①为去雄，去雄后套袋处理，待雌蕊成熟后再进行②过程；图2中D、d是位于同源染色体上的等位基因，孟德尔时代尚未有此观点，B错误。
4．某同学在做“模拟孟德尔杂交实验”的活动时，分别从“雌信封”和“雄信封”中取一张卡片并组合成F2，在重复操作10次后，统计F2表现型比例是显∶隐＝1∶1，对此结果的解释及解决方法不正确的是(　　)
A．实验次数太少，增加实验次数
B．每次实验后未把抽出的卡片放回原信封内，将抽出的卡片放回原信封内
C．信封中卡片数太少，增加信封中卡片数量
D．信封中代表显、隐性基因的卡片数不相等，检查并调整信封中代表显、隐性基因的卡片数相等
答案　C
解析　实验时，要确保信封中代表显、隐性基因的卡片数相等，抽出的卡片记录后放回原信封内，以使代表显、隐性基因的卡片再次被抽到的机会相等，B正确；另外，为保证数据的可靠性，要重复实验多次，A正确；实验中，信封中的卡片数量并不一定要求很多，只要代表显、隐性基因的卡片数目相等即可，D正确，C错误。
5．[2017·山东威海质检]大豆子叶的颜色受一对等位基因控制，基因型为AA的个体呈深绿色、基因型为Aa的个体呈浅绿色、基因型为aa的个体呈黄色，黄色个体在幼苗阶段死亡。下列说法错误的是(　　)
A．浅绿色植株自花传粉，其成熟后代的基因型为AA和Aa，且比例为1∶2
B．浅绿色植株与深绿色植株杂交，成熟后代的表现型为深绿色和浅绿色，比例为1∶1
C．浅绿色植株连续自交n次，成熟后代中杂合子的概率为1/2n
D．一段时间后，aa个体明显减少
答案　C
解析　浅绿色植株自交，其后代基因型中AA∶Aa∶aa＝1∶2∶1，由于aa的个体在幼苗阶段死亡，则成熟后代中只有AA和Aa，且比例为1∶2，A正确；浅绿色植株与深绿色植株杂交，即AA×Aa，则成熟后代的表现型为深绿色和浅绿色，比例为1∶1，B正确；浅绿色植株连续自交n次，成熟后代中杂合子的概率为2/(2n＋1)，C错误；由于aa个体在自然选择中被淘汰，所以一段时间后，A基因频率越来越大，aa个体明显减少，D正确。
6．[2017·湖南衡阳模拟]水稻有香味是受基因控制的，其植株和种子均有香味。研究人员为确定香味基因的显隐性，以有香味的“粤丰B”和无香味的“320B”水稻为材料，互为父母本进行如下杂交实验。
以下叙述错误的是(　　)
A．有香味基因为隐性基因
B．F2中无香味植株全部自交，后代表现型比例为5∶1
C．F2无香味的190株植株中杂合子有128株
D．通过测交可以确定F2中无香味个体的基因型及产生配子的数量
答案　D
解析　由实验结果可知F1全部无香味，自交后出现了有香味与无香味植株，且比例约为1∶3，则有香味应是隐性基因控制的性状，A正确；F2中无香味的190株中自交后有128株所结种子中既有有香味的也有无香味的，说明是杂合子，所占比例约为2/3，F2中无香味植株全部自交，后代有香味植株所占比例为2/3×1/4＝1/6，无香味植株所占比例为1/3＋2/3×3/4＝5/6，有香味与无香味植株比例为1∶5，B、C正确；通过测交可以确定F2中无香味个体的基因型及产生配子的种类，D错误。
7．家兔的毛色黑(A)对褐(a)为显性。下列关于判断一只黑毛雄兔基因型的方法及结论中，正确的是(　　)
A．用一只纯合黑毛兔与之交配，若子代全为黑毛兔，则其基因型为Aa
B．用一只杂合黑毛兔与之交配，若子代全为黑毛兔，则其基因型为AA
C．用多只褐毛雌兔与之交配，若子代全为黑毛兔，则其基因型为AA
D．用光学显微镜观察，若细胞中只有A基因，则其基因型为AA
答案　C
解析　褐毛兔基因型为aa，若后代个体全为黑毛兔，可判定其基因型为AA，C正确。
8．一白化病女子与一正常的男子结婚后，生了一个患白化病的孩子。若他们再生两个孩子，则两个孩子中出现白化病患者的概率是(　　)
A．1/2 B．1/4
C．1/8 D．3/4
答案　D
解析　白化病为常染色体隐性遗传病，设控制肤色的相关基因为A、a，据题意可知，正常男子的基因型为Aa，其和患病女性(aa)婚配后代中，正常的概率为1/2，白化病的概率为1/2。若再生两个孩子，则他们均正常的概率为(1/2)×(1/2)＝ 1/4，出现白化病患者的概率为1－正常的概率＝1－1/4＝3/4。
9．[2017·江苏扬州期末]在某种牛中，基因型为AA的个体的体色是红褐色的，aa是红色的。基因型为Aa的个体中雄牛是红褐色的，而雌牛是红色的。一头红褐色雌牛生了一头红色小牛，这头小牛的性别及基因型为(　　)
A．雄性或雌性，aa B．雄性，Aa
C．雌性，Aa D．雌性，aa或Aa
答案　C
解析　由于Aa的雌牛是红色的，所以一头红褐色雌牛的基因型为AA。它与一雄牛杂交后，后代的基因型为A_。由于aa的雄牛、Aa和aa的雌牛才是红色的，所以生出的红色小牛的基因型必定是Aa，其性别为雌性。
10．茉莉的花有红色的、紫色的、白色的，由一对等位基因B、b控制。现选用紫花植株与紫花植株杂交，F1中红花、白花、紫花植株的数量比例分别如图所示，下列相关叙述错误的是(　　)
A．红花植株为纯合子
B．白花植株基因型为BB或bb
C．白花植株杂交，后代可能出现紫花植株
D．可用紫花植株与白花植株杂交验证基因的分离定律
答案　C
解析　根据题干中的杂交结果可推知，红花植株和白花植株为纯合子BB或bb，紫花植株为杂合子Bb，用紫花植株(Bb)与白花植株(BB或bb)杂交，可验证基因的分离定律，A、B、D正确；白花植株杂交，后代只有白花植株，C错误。
11．我国学者陈桢研究金鱼的遗传时发现，普通金鱼(TT)能合成酪氨酸氧化酶，使酪氨酸在细胞里合成各种色素，使金鱼呈现出绚丽的色彩。有一种突变型(tt)是酪氨酸氧化酶缺陷型，不能合成色素颗粒，所以身体透明。普通金鱼和身体透明的金鱼杂交得到的全是半透明鱼。若让半透明鱼作亲本鱼自由交配，并逐代淘汰普通金鱼，则F3代淘汰完普通金鱼后透明金鱼占(　　)
A．9/16 B．9/15
C．7/9 D．7/16
答案　B
解析　Tt个体自由交配得到的F1代中，TT∶Tt∶tt＝1∶2∶1，淘汰完TT个体后，Tt占2/3，tt占1/3，其中T基因频率为1/3，t基因频率为2/3，自由交配后，得到的F2代中，TT占1/9，Tt占4/9，tt占4/9。淘汰完TT个体后，tt占1/2，Tt占1/2，其中T基因频率为1/4，t基因频率占3/4，自由交配后，得到F3代中，TT占1/16，Tt占6/16，tt占9/16，淘汰完TT后，Tt占6/15，tt占9/15。
12．某植物的紫花与红花是一对相对性状，且是由单基因(D、d)控制的完全显性遗传，现有一株紫花植株和一株红花植株作实验材料，设计如表所示实验方案以鉴别两植株的基因型。下列有关叙述错误的是(　　)
A．两组实验中，都有能判定紫花和红花的显隐性的依据
B．①全为紫花，④的基因型为DD×Dd
C．②紫花和红花的数量之比为1∶1，⑤为Dd×dd
D．③的基因型为Dd×Dd，判定依据是子代出现性状分离，说明双亲有隐性基因
答案　B
解析　紫花自交，子代出现性状分离，可以判定出现的新性状为隐性性状，亲本性状(紫花)为显性性状，由紫花×红花的后代全为紫花，可以判定紫花为显性性状，A正确；①全为紫花，且亲本紫花自交，故④的基因型为DD×DD或dd×dd，B错误；紫花×红花的后代中紫花和红花的数量之比为1∶1时，⑤为Dd×dd，C正确；子代出现性状分离，说明显性性状的双亲中都带有隐性基因，故亲代的基因型为Dd×Dd，D正确。
二、非选择题
13．已知豌豆种子子叶的黄色与绿色是由一对等位基因Y、y控制的，用豌豆进行下列遗传实验，具体情况如下：
请分析回答：
(1)用豌豆做遗传实验容易取得成功的原因之一是________________________
____________________________________________________________。
(2)从实验________可判断这对相对性状中________是显性性状。
(3)实验二黄色子叶戊中能稳定遗传的占________。
(4)实验一子代中出现黄色子叶与绿色子叶的比例为1∶1，其中主要原因是黄色子叶甲产生的配子种类及其比例为________。
(5)实验一中黄色子叶丙与实验二中黄色子叶戊杂交，所获得的子代黄色子叶个体中不能稳定遗传的占________。
答案　(1)自花传粉，而且是闭花受粉；具有易于区分的性状(答出一点即可)　(2)二　黄色子叶　(3)1/3
(4)Y∶y＝1∶1　(5)3/5
解析　(1)豌豆是自花传粉、闭花受粉的植物，在自然条件下，豌豆只能自花传粉，这样可以避免外来花粉的干扰，使实验结果变得可靠；豌豆也有容易区分的性状，这样使实验结果容易统计和分析。以上都是以豌豆作实验材料容易获得成功的原因。
(2)实验二黄色子叶亲本自交，后代出现了性状分离，后代中出现的与亲本性状不同的绿色子叶为隐性性状，亲本性状黄色为显性性状。
(3)实验二中亲本丁的基因型为Yy，F1中黄色子叶戊的基因型有YY和Yy，其中能稳定遗传的纯合子YY在戊中占1/3。
(4)实验一中亲本甲的基因型为Yy，它产生Y和y两种配子，且比例为1∶1，这是甲与乙(yy)杂交产生的后代出现黄色子叶∶绿色子叶＝1∶1的主要原因。
(5)丙的基因型为Yy，戊的基因型为YY(1/3)Yy(2/3)，其中Yy与YY(1/3)杂交，后代中YY占(1/2)×(1/3)＝1/6，Yy占(1/2)×(1/3)＝1/6；Yy与Yy(2/3)杂交，后代中YY占(1/4)×(2/3)＝1/6，Yy占(2/4)×(2/3)＝2/6，yy占(1/4)×(2/3)＝1/6，则后代中黄色子叶个体中不能稳定遗传的Yy占3/5。
14．在某种安哥拉兔中，长毛(由基因HL控制)与短毛(由基因HS控制)是由一对等位基因控制的相对性状。某生物育种基地利用纯种安哥拉兔进行如下杂交实验，产生了大量的F1与F2个体，统计结果如表所示，请分析回答问题。
实验一
(♂)长毛×短毛(♀)
F1
雄兔
全为长毛
雌兔
全为短毛
实验二
F1雌雄个体交配
F2
雄兔
长毛∶短毛＝3∶1
雌兔
长毛∶短毛＝1∶3
(1)实验结果表明：
①控制安哥拉兔长毛、短毛的等位基因(HL、HS)位于________染色体上；
②F1雌雄个体的基因型分别为________________。
(2)F2中短毛雌兔的基因型及其比例为________________。
(3)若短毛为隐性性状，需要进行测交实验以验证上述有关推测，既可让F1长毛雄兔与多只纯种短毛雌兔杂交，也可让________________，请预期后者测交子代雌兔、雄兔的表现型及其比例为____________________。
答案　(1)①常　②HLHS和HLHS(或HSHL和HSHL)　(2)HLHS∶HSHS＝2∶1　(3)多只F1短毛雌兔与短毛雄兔杂交　雄兔既有长毛又有短毛，且比例为1∶1，雌兔全为短毛
解析　依题意，实验一是利用纯种的安哥拉兔进行的杂交实验，若控制该性状的基因位于X染色体上，则F1中雄兔应为短毛，这与实验结果不符，故为常染色体遗传，且与性别有关，属于从性遗传。结合实验二可推知，在雄兔中，长毛个体的基因型为HLHL、HLHS，短毛个体的基因型为HSHS；在雌兔中，长毛个体的基因型为HLHL，短毛个体的基因型为HLHS、HSHS。又由实验二的结果可知，F1的雌雄个体的基因型为HLHS、HLHS。
15．在一个经长期随机交配形成的自然鼠群中，存在的毛色表现型与基因型的关系如下表(注：AA纯合胚胎致死)。请分析回答相关问题：
表现型
黄色
灰色
黑色
基因型
Aa1
Aa2
a1a1
a1a2
a2a2
(1)若亲本基因型为Aa1×Aa2，则其子代的表现型可能为________________。
(2)两只鼠杂交，后代出现三种表现型。则该对亲本的基因型是________，它们再生一只黑色雄鼠的概率是________。
(3)假设进行很多Aa2×a1a2的杂交，平均每窝生8只小鼠。在同样条件下进行许多Aa2×Aa2的杂交，预期每窝平均生________只小鼠。
(4)现有一只黄色雄鼠和多只其他各色的雌鼠，如何利用杂交方法检测出该雄鼠的基因型？
实验思路：
①选用该黄色雄鼠与多只________色雌鼠杂交。
②___________________________________________________。
结果预测：
①如果后代出现黄色和灰色，则该黄色雄鼠的基因型为________。
②如果后代出现________，则该黄色雄鼠的基因型为Aa2。
答案　(1)黄色、灰色　(2)Aa2、a1a2　1/8　(3)6　(4)实验思路：①黑　②观察后代的毛色
结果预测：①Aa1　②黄色和黑色
解析　(1)若亲本基因型为Aa1和Aa2，则其子代的基因型和表现型为AA(死亡)、Aa1(黄色)、Aa2(黄色)、a1a2(灰色)。
(2)由后代有黑色a2a2，可推知其父母均有a2，又因后代有3种表现型，所以亲本的基因型为Aa2和a1a2，它们再生一只黑色鼠的概率为1/4，雄性概率为1/2，所以再生一只黑色雄鼠的概率为1/8。
(3)Aa2和a1a2所生的后代全部存活，而Aa2和Aa2的后代只有3/4存活，所以有8×3/4＝6(只)。
(4)应选用多只黑色雌鼠与之杂交，并观察后代毛色。
第16讲　基因的自由组合定律
[考纲明细]　1.孟德尔遗传实验的科学方法(Ⅱ)　2.基因的自由组合定律(Ⅱ)
板块一　知识·自主梳理
一、孟德尔两对相对性状的杂交实验
1．两对相对性状的杂交实验——提出问题
(1)杂交实验
(2)实验结果及分析
结果
结论
F1全为黄色圆粒
说明黄色圆粒为显性性状
F2中圆粒∶皱粒＝3∶1
说明种子粒形的遗传遵循分离定律
F2中黄色∶绿色＝3∶1
说明种子粒色的遗传遵循分离定律
F2中出现两种亲本类型(黄色圆粒、绿色皱粒)，新出现两种性状(绿色圆粒、黄色皱粒)
说明不同性状之间进行了自由组合
2．对自由组合现象的解释——提出假说
(1)理论解释
①两对相对性状分别由两对遗传因子控制。
②F1产生配子时，成对遗传因子彼此分离，不成对遗传因子可以自由组合。
③F1产生配子种类及比例：YR∶Yr∶yR∶yr＝1∶1∶1∶1。
④受精时，雌雄配子的结合是随机的，配子结合方式为16种。
(2)遗传图解
(3)结果分析：F2共有9种基因型，4种表现型。
注：9种基因型中，每种基因型前的系数可用2n表示(n表示等位基因的对数)，如基因型YYRR的系数为20＝1，基因型YYRr的系数为21＝2，基因型YyRr的系数为22＝4。
3．对自由组合现象的验证——演绎推理、验证假说
(1)方法：让F1(YyRr)与隐性纯合子(yyrr)测交。
(2)测交结果与结论
①测交结果图解
②结论：实验结果与演绎结果相符，假说成立。
二、自由组合定律的内容与应用
1．自由组合定律的内容
(1)研究对象：位于非同源染色体上的非等位基因。
(2)发生时间：减数第一次分裂后期。
(3)实质：非同源染色体上的非等位基因自由组合。
2．孟德尔遗传定律的适用范围
(1)适用生物：进行有性生殖的真核生物遵循，原核生物与病毒的遗传均不遵循。
(2)适用遗传方式：适用于细胞核遗传，不适用于细胞质遗传。
三、孟德尔获得成功的原因
1．材料：正确选择豌豆作实验材料。
2．对象：由一对相对性状到多对相对性状。
3．方法：对实验结果进行统计学分析。
4．程序：运用假说—演绎法。
◆　深入思考
1．请从数学角度建立9∶3∶3∶1与3∶1间的数学联系，此联系对理解两对相对性状的遗传结果有何启示？
提示　从数学角度看，(3∶1)2的展开式为9∶3∶3∶1，即9∶3∶3∶1的比例可以表示为两个3∶1的乘积，由此可获得如下启示：每对性状的遗传都遵循了分离定律。
2．孟德尔对分离现象的解释在逻辑上环环相扣，十分严谨。他为什么还要设计测交实验进行验证呢？
提示　作为一种正确的假说，不仅能解释已有的实验结果，还应该能够预测另一些实验结果，故有必要设计测交实验予以验证。
◆　自查诊断
1．基因型相同的生物，表现型一定相同；基因型不同的生物，表现型也不会相同。(　　)
答案　×
2．基因自由组合定律是指F1产生的4种类型的精子和卵细胞可以自由组合。(　　)
答案　×
3．自由组合定律发生于减数第一次分裂中期。(　　)
答案　×
4．在自由组合遗传实验中，先进行等位基因的分离，再实现非等位基因的自由组合。(　　)
答案　×
5．按基因的自由组合定律，两对相对性状的纯合体杂交得F1，F1自交得F2，则F2中表现型与亲本表现型不同的个体所占的理论比为3/8。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
两对相对性状遗传实验分析
[天津高考]大鼠的毛色由独立遗传的两对等位基因控制。用黄色大鼠与黑色大鼠进行杂交实验，结果如图。据图判断，下列叙述正确的是(　　)
A．黄色为显性性状，黑色为隐性性状
B．F1与黄色亲本杂交，后代有两种表现型
C．F1和F2中灰色大鼠均为杂合体
D．F2黑色大鼠与米色大鼠杂交，其后代中出现米色大鼠的概率为1/4
[解析]　根据遗传图谱分析可知，该性状的遗传受两对等位基因控制，若假设分别由A、a与B、b控制，则基因型与表现型之间的对应关系为：A_B_(灰色)、A_bb(黄色或黑色)、aaB_(黑色或黄色)、aabb(米色)；F1的基因型为AaBb，与黄色亲本AAbb(或aaBB)杂交，后代有A_Bb(或AaB_)(灰色)、A_bb(aaB_)(黄色)两种表现型；F1中灰色大鼠肯定为杂合子，而F2中灰色大鼠可能为纯合子，也可能为杂合子；F2中黑色大鼠(aaB_或A_bb)与米色大鼠aabb杂交有：2/3 aaBb(或Aabb)×aabb和1/3aaBB(或AAbb)×aabb，后代中出现米色大鼠的概率为2/3×1/2＝1/3。
[答案]　B
题型一　两对相对性状的杂交实验
1．豌豆子叶的黄色(Y)对绿色(y)为显性，种子的圆粒(R)对皱粒(r)为显性，两亲本杂交得到F1，其表现型如图。下列叙述错误的是(　　)
A．亲本的基因组成是YyRr、yyRr
B．在F1中，表现型不同于亲本的是黄色皱粒、绿色皱粒
C．F1中黄色圆粒豌豆的基因组成是YyRR或YyRr
D．F1中纯合子占的比例是
答案　D
解析　由F1表现型中黄色∶绿色＝1∶1，圆粒∶皱粒＝3∶1，可推知亲本中与粒色有关的组合为Yy×yy，与粒形有关的组合为Rr×Rr，故亲本类型为YyRr×yyRr，F1中表现型不同于亲本的类型为黄色皱粒和绿色皱粒，F1中黄色圆粒豌豆的基因组成是YyRR或YyRr，F1纯合子＝×＝。
2．[2017·临沂模拟]在某植物体中，两对等位基因(A、a和B、b)分别位于两对同源染色体上，且各控制一对相对性状。现将基因型为AABB和aabb的个体杂交得到F1，F1自交得到F2。下列叙述错误的是(　　)
A．F2中纯合子占1/4
B．F2中与亲本基因型相同的个体占1/8
C．若F2中Aabb的个体有120株，则aabb的个体约为60株
D．在F2的双显性个体中有9种基因型
答案　D
解析　在F2的双显性个体中(A_B_)有4种基因型。
3．孟德尔利用假说—演绎法发现了遗传的两大定律。其中，在研究自由组合定律时，针对发现的问题提出的假设是(　　)
A．F1表现显性性状，F1自交产生四种表现型不同的后代，比例为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
C．F1产生数目、种类相等的雌雄配子，且结合机会相等
D．F1测交将产生四种表现型不同的后代，比例为1∶1∶1∶1
答案　B
解析　A项内容是孟德尔发现的问题，针对这些问题，孟德尔提出了B项所述假设。
易错警示
　对“重组性状”理解的两个常见误区
不明确重组类型的含义
指正
重组类型是指F2中与亲本表现型不同的个体，而不是基因型与亲本不同的个体
误认为含两对相对性状的纯合亲本杂交，F2中重组性状所占比例都是(3＋3)/16
指正
①当亲本基因型为YYRR和yyrr时，F2中重组性状所占比例是(3＋3)/16
②当亲本基因型为YYrr和yyRR时，F2中重组性状所占比例是1/16＋9/16＝10/16
题型二　自由组合定律的实质与细胞学基础的考查
4．基因的自由组合定律的实质是在减数分裂过程中，位于非同源染色体上的非等位基因自由组合。下图发生基因的自由组合定律的过程是(　　)
A．① B．①和②
C．② D．②和③
答案　A
解析　基因的自由组合定律发生于减数第一次分裂的后期。
5. [2018·河南郑州检测]某种昆虫长翅(A)对残翅(a)、直翅(B)对弯翅(b)、有刺刚毛(D)对无刺刚毛(d)为显性，控制这三对性状的基因位于常染色体上。如图表示某一昆虫个体的基因组成，以下判断正确的是(不考虑交叉互换)(　　)
A．控制长翅和残翅、直翅和弯翅的基因遗传时遵循自由组合定律
B．有刺刚毛基因含胸腺嘧啶，无刺刚毛基因含尿嘧啶
C．该个体的细胞有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因为AbD或abd
D．该个体与另一个体测交，后代基因型比例为1∶1∶1∶1
答案　D
解析　控制长翅和残翅、直翅和弯翅的基因位于同一对同源染色体上，其遗传不遵循自由组合定律，A错误；基因是有遗传效应的DNA片段，DNA分子中不含有尿嘧啶，B错误；有丝分裂后期，移向细胞同一极的基因是AabbDd，C错误；该个体可产生4种比例相等的配子，所以测交后代基因型比例为1∶1∶1∶1，D正确。
题型三　自由组合定律的验证
6．某单子叶植物的非糯性(A)对糯性(a)为显性，抗病(T)对染病(t)为显性，花粉粒长形(D)对圆形(d)为显性，三对等位基因分别位于三对同源染色体上，非糯性花粉遇碘液变蓝，糯性花粉遇碘液变棕色。现有四种纯合子基因型分别为：①AATTdd、②AAttDD、③AAttdd、④aattdd。则下列说法正确的是(　　)
A．若采用花粉鉴定法验证基因的分离定律，应该用①和③杂交所得F1的花粉
B．若采用花粉鉴定法验证基因的自由组合定律，可以观察①和②杂交所得F1的花粉
C．若培育糯性抗病优良品种，应选用①和④亲本杂交
D．将②和④杂交后所得的F1的花粉涂在载玻片上，加碘液染色后，均为蓝色
答案　C
解析　采用花粉鉴定法验证遗传的基本规律，必须是可以在显微镜下表现出来的性状，即非糯性(A)和糯性(a)，花粉粒长形(D)和圆形(d)。①和③杂交所得F1的花粉只有抗病(T)和染病(t)不同，显微镜下观察不到，A错误；若采用花粉鉴定法验证基因的自由组合定律，则应该选择②④组合，观察F1的花粉，B错误；将②和④杂交后所得的F1(Aa)的花粉涂在载玻片上，加碘液染色后，一半花粉为蓝色，一半花粉为棕色，D错误。
7．在豚鼠中，黑色(C)对白色(c)、毛皮粗糙(R)对毛皮光滑(r)是显性。能验证基因的自由组合定律的最佳杂交组合是(　　)
A．黑光×白光→18黑光∶16白光
B．黑光×白粗→25黑粗
C．黑粗×白粗→15黑粗∶7黑光∶16白粗∶3白光
D．黑粗×白光→10黑粗∶9黑光∶10白粗∶11白光
答案　D
解析　验证基因自由组合定律的方法有测交和自交两种，测交子代表现型比例应出现1∶1∶1∶1，自交子代表现型比例应出现9∶3∶3∶1，D正确。
8．[2017·昆明六校一模]现有①～④四个纯种果蝇品系，其中品系①的性状均为显性，品系②③④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
－
残翅
黑身
紫红眼
相应染色体
Ⅱ、Ⅲ
Ⅱ
Ⅱ
Ⅲ
若需验证自由组合定律，可选择交配的品系组合为(　　)
A．①×④ B．①×②
C．②×③ D．②×④
答案　D
解析　自由组合定律研究的是位于非同源染色体上的非等位基因的遗传规律，若要验证该定律，所取两个亲本需具有两对相对性状，且控制这两对相对性状的基因应分别位于两对同源染色体上，且均需含有隐性性状的个体，所以②×④或③×④交配符合题意。
技法提升
　基因自由组合定律的验证方法
(1)自交法：F1自交后代的分离比为9∶3∶3∶1，则符合基因的自由组合定律，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制。
(2)测交法：F1测交后代的性状比例为1∶1∶1∶1，由位于两对同源染色体上的两对等位基因控制。
(3)花粉鉴定法：F1若有四种花粉，比例为1∶1∶1∶1，则符合自由组合定律。
(4)单倍体育种法：取花药离体培养，用秋水仙素处理单倍体幼苗，若植株有四种表现型，比例为1∶1∶1∶1，则符合自由组合定律。
考点2
自由组合定律的常规题型
[2017·全国卷Ⅱ]若某哺乳动物毛色由3对位于常染色体上的、独立分配的等位基因决定，其中，A基因编码的酶可使黄色素转化为褐色素；B基因编码的酶可使该褐色素转化为黑色素；D基因的表达产物能完全抑制A基因的表达；相应的隐性等位基因a、b、d的表达产物没有上述功能。若用两个纯合黄色品种的动物作为亲本进行杂交，F1均为黄色，F2中毛色表现型出现了黄∶褐∶黑＝52∶3∶9的数量比，则杂交亲本的组合是(　　)
A．AABBDD×aaBBdd，或AAbbDD×aabbdd
B．aaBBDD×aabbdd，或AAbbDD×aaBBDD
C．aabbDD×aabbdd，或AAbbDD×aabbdd
D．AAbbDD×aaBBdd，或AABBDD×aabbdd
[解析]　F2中毛色表现型出现了黄∶褐∶黑＝52∶3∶9的数量比，总数为64，故F1中应有3对等位基因，且遵循自由组合定律。AABBDD×aaBBdd的F1中只有2对等位基因，AAbbDD×aabbdd的F1中也只有2对等位基因，A错误；aaBBDD×aabbdd的F1中只有2对等位基因，AAbbDD×aaBBDD的F1中也只有2对等位基因，B错误；aabbDD×aabbdd的F1中只有1对等位基因，且F1、F2都是黄色，AAbbDD×aabbdd的F1中只有2对等位基因，C错误；AAbbDD×aaBBdd或AABBDD×aabbdd的F1中含有3对等位基因，F1均为黄色，F2中毛色表现型会出现黄∶褐∶黑＝52∶3∶9的数量比，D正确。
[答案]　D
题型一　利用分离定律解决自由组合问题
1．番茄红果对黄果为显性，二室果对多室果为显性，长蔓对短蔓为显性，三对性状独立遗传。现有红果、二室、短蔓和黄果、多室、长蔓的两个纯合品系，将其杂交种植得F1，F1自交得F2，则在F2中红果、多室、长蔓所占的比例及红果、多室、长蔓中纯合子的比例分别是(　　)
A．9/64、1/9 B．9/64、1/64
C．3/64、1/3 D．3/64、1/64
答案　A
解析　控制三对性状的基因分别用A、a，B、b，C、c表示，亲代为AABBcc与aabbCC，F1为AaBbCc，F2中A_∶aa＝3∶1，B_∶bb＝3∶1，C_∶cc＝3∶1，所以F2中红果、多室、长蔓所占的比例是：3/4×1/4×3/4＝9/64；在F2的每对相对性状中，显性性状中的纯合子占1/3，隐性性状全为纯合子，故红果、多室、长蔓中纯合子的比例是1/3×1×1/3＝1/9。
2．[2017·洛阳一模]金鱼草正常花冠对不整齐花冠为显性，高株对矮株为显性，红花对白花为不完全显性，杂合状态是粉红花。三对性状独立遗传，如果纯合的红花、高株、正常花冠植株与纯合的白花、矮株、不整齐花冠植株杂交，在F2中具有与F1相同表现型的植株的比例是(　　)
A．3/32 B．3/64
C．9/32 D．9/64
答案　C
解析　假设纯合的红花、高株、正常花冠植株基因型是AABBCC，纯合的白花、矮株、不整齐花冠植株基因型是aabbcc，F1是AaBbCc，自交后F2中植株与F1表现型相同的概率是3/4(B_)×3/4(C_)×1/2(Aa)＝9/32。
3．多指基因(T)对正常基因(t)为显性，白化基因(a)对正常基因(A)为隐性，都在常染色体上，而且二者独立遗传。一个家庭中，父亲多指，母亲正常，他们有一个白化病但手指正常的孩子，则下一个孩子只有一种病和同时有两种病的概率分别是(　　)
A.， B.， C.， D.，
答案　B
解析　父亲多指，基因型为A_T_；母亲正常，基因型为A_tt；由于他们有一个白化病和手指正常的孩子，其基因型为aatt，那么父母的基因型为：AaTt×Aatt，他们所生的孩子患白化病的概率为1/4，患多指病的概率为1/2，他们下一个孩子有两种病的概率为1/4×1/2＝1/8，表现正常的概率为(1－1/4)×(1－1/2)＝3/8，那么只患一种病的概率为：1－1/8－3/8＝1/2，B正确。
技法提升
　利用分离定律解决自由组合定律问题的解题方法
基本原理：自由组合定律问题转化为若干个分离定律问题。在独立遗传的情况下，有几对等位基因就可分解为几组分离定律问题。如AaBb×Aabb，可分解为如下两组：Aa×Aa，Bb×bb。
具体方法为：先分析每对相对性状，得到每对相对性状的基因型、表现型及其概率，再将两对及两对以上相对性状的基因型、表现型及其概率根据需要按照乘法、加法原理组合在一起，即可轻松得出所要求解的基因型、表现型及其概率。
题型二　根据子代基因型、表现型及比例推测亲本基因型
4．具有两对相对性状的个体杂交，后代的表现型有四种，且比例为3∶3∶1∶1，则两亲本的基因型可能为(　　)
A．AaBb×AaBB B．AaBb×AaBb
C．Aabb×aabb D．Aabb×AaBb
答案　D
解析　我们可把3∶3∶1∶1变成(3∶1)(1∶1)，所以亲本基因型可能为AaBb×aaBb或Aabb×AaBb。
5．[2017·安徽名校联考]玉米是一种雌雄同株的植物，正常植株的基因型为A_B_，其顶部开雄花，下部开雌花；基因型为aaB_的植株不能长出雌花而成为雄株；基因型为A_bb或aabb植株的顶端长出的是雌花而成为雌株(两对基因位于两对同源染色体上)。育种工作者选用上述材料作亲本，杂交后得到下表中的结果。则所用亲本的基因型组合是(　　)
类型
正常株
雄株
雌株
数目
998
1001
1999
A．aaBb×Aabb或AaBb×aabb
B．AaBb×Aabb或AaBb×aabb
C．aaBb×AaBb或AaBb×Aabb
D．aaBb×aabb或Aabb×aabb
答案　A
解析　据题意可知，A_B_为正常株，aaB_为雄株，A_bb和aabb为雌株，要使某对亲本组合产生的后代满足正常株∶雄株∶雌株＝1∶1∶2的结果，只要符合测交类型即可，即亲本杂交组合为aaBb×Aabb或AaBb×aabb。
技法提升
　根据子代表现型及比例推测亲本基因型的方法
(1)9∶3∶3∶1?(3∶1)(3∶1) ?(Aa×Aa)(Bb×Bb)?AaBb×AaBb。
(2)3∶3∶1∶1?(3∶1)(1∶1)?AaBb×aaBb或AaBb×Aabb。
(3)1∶1∶1∶1?(1∶1)(1∶1)?(Aa×aa)(Bb×bb)?AaBb×aabb或Aabb×aaBb。
(4)3∶1?(3∶1)×1?(Aa×Aa)×(BB×__)或(AA×__)×(Bb×Bb)或(Aabb×Aabb、aaBb×aaBb)。
(5)1∶1?(1∶1)×1?(Aa×aa)(BB×__)或(AA×__)(Bb×bb)(或aaBb×aabb、Aabb×aabb)。
题型三　巧用“性状比之和”快速判断控制遗传性状的基因的对数
6．某植物红花和白花这对相对性状同时受多对等位基因控制(如A、a；B、b；C、c……)。当个体的基因型中每对等位基因都至少含有一个显性基因时(即A_B_C_……)才开红花，否则开白花。现有甲、乙、丙、丁4个纯合白花品系，其中甲和丁、乙和丙之间进行杂交，杂交组合、后代表现型及其比例如下：
根据杂交结果回答：
本实验中，植物的花色受几对等位基因的控制，为什么？
______________________________________________________________________________________________________________________。
答案　4对。本实验的乙×丙和甲×丁两个杂交组合中，F2中红色个体占全部个体的比例为81/(81＋175)＝81/256＝(3/4)4，根据n对等位基因自由组合且完全显性时，F2中显性个体的比例为(3/4)n，可判断这两个杂交组合都涉及4对等位基因。
解析　由题意可知，甲、乙、丙、丁为纯合白花品系，故至少含一对隐性纯合基因。因乙和丙、甲和丁杂交的后代F1全为红花个体，F1自交得F2，F2中红花个体与白花个体的比例均为81∶175，相加为256，即44，故可判断植物的花色受4对等位基因控制，即F1含4对等位基因，且每对基因遗传时仍遵循基因的分离定律，4对等位基因遗传时遵循基因的自由组合定律。
技法提升
如果题目给出的数据是比例的形式，或给出的性状比接近“常见”性状比，则可将性状比中的数值相加。自交情况下，得到的总和是4的几次方，该性状就由几对等位基因控制；测交情况下，得到的总和是2的几次方，该性状就由几对等位基因控制。
例如，当自交后代表现型比例为9∶3∶3∶1(各数值加起来是16，即42)或测交结果是1∶1∶1∶1(各数值加起来是4，即22)时，可立即判断为由两对同源染色体上的两对等位基因控制的性状。同理，如果题目中自交后代性状比中的数值加起来是256(即44)或测交后代表现型比例中的数值加起来是16(即24)，可立即判断为由四对同源染色体上的四对等位基因控制的性状。
题型四　探究两对基因是位于一对同源染色体上还是两对同源染色体上
7．某一植物体内常染色体上具有三对等位基因(A和a，B和b，D和d)，已知A、B、D三个基因分别对a、b、d完全显性，但不知这三对等位基因是否独立遗传。某同学为了探究这三对等位基因在常染色体上的分布情况做了以下实验：用显性纯合个体与隐性纯合个体杂交得F1，F1同隐性纯合个体测交，结果及比例为AaBbDd∶AaBbdd∶aabbDd∶aabbdd＝1∶1∶1∶1，则下列表述正确的是(　　)
A．A、B在同一条染色体上 B．A、b在同一条染色体上
C．A、D在同一条染色体上 D．A、d在同一条染色体上
答案　A
解析　据题意知F1基因型为AaBbDd，隐性纯合个体aabbdd产生的配子是abd，其测交结果及比例为AaBbDd∶AaBbdd∶aabbDd∶aabbdd＝1∶1∶1∶1，则AaBbDd产生的配子及比例为ABD∶ABd∶abD∶abd＝1∶1∶1∶1，由此可推知A、B在同一条染色体上，a、b在另一条染色体上。因此A正确，B、C、D错误。
8．已知玉米子粒黄色(A)对白色(a)为显性，非糯(B)对糯(b)为显性，这两对性状自由组合。请选用适宜的纯合亲本进行一个杂交实验来验证：①子粒的黄色与白色的遗传符合分离定律；②子粒的非糯和糯的遗传符合分离定律；③以上两对性状的遗传符合自由组合定律。要求：写出遗传图解，并加以说明。
答案　
F2子粒中：
①若黄粒(A_)∶白粒(aa)＝3∶1，则验证该性状的遗传符合分离定律；
②若非糯粒(B_)∶糯粒(bb)＝3∶1，则验证该性状的遗传符合分离定律；
③若黄非糯粒∶黄糯粒∶白非糯粒∶白糯粒＝9∶3∶3∶1，即：A_B_∶A_bb∶aaB_∶aabb＝9∶3∶3∶1，则验证这两对性状的遗传符合自由组合定律。
解析　常用的验证孟德尔遗传规律的杂交方案为自交法和测交法。植物常用自交法进行验证，根据一对相对性状遗传实验的结果，若杂合子自交后代表现型比例为3∶1，则该性状的遗传符合分离定律，根据两对相对性状遗传实验结果，若杂合子自交后代表现型比例为9∶3∶3∶1，则两对性状遗传符合自由组合定律；测交法是教材中给出的验证方法，若杂合子测交后代两种表现型比例为1∶1，则该性状遗传符合分离定律，若双杂合子测交后代出现四种表现型，比例为1∶1∶1∶1，则两对性状的遗传符合自由组合定律。本题中两种方法均可选择。
技法提升
(1)若两对基因位于两对同源染色体上，则遵循自由组合定律，F1自交后代性状分离比为9∶3∶3∶1，测交后代性状分离比为1∶1∶1∶1。
(2)若两对等位基因位于一对同源染色体上，不考虑交叉互换，则产生两种类型的配子，在此基础上进行自交或测交会出现两种表现型；考虑交叉互换，则产生四种类型的配子，在此基础上进行自交或测交会出现四种表现型，但自交后代性状分离比不表现为9∶3∶3∶1。
微专题五
自由组合定律的特例
一　　基因自由组合定律中的常规异常分离比问题
利用“合并同类项”巧解特殊分离比
(1)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，但如果发生下面4种特殊情况时，可采用“合并同类项”的方式推断比值。如下表：
(2)利用“合并同类项”巧解特殊分离比的步骤
①看F2的组合表现型比例，若比例中数字之和是16种，不管以什么样的比例呈现，都符合基因自由组合定律。
②异常分离比与正常分离比9∶3∶3∶1进行对比，分析合并性状类型。如后代分离比为9∶7，则为9∶(3∶3∶1)，即7是后三种合并的结果。
1．[2017·聊城模拟]科研人员为探究某种鲤鱼体色的遗传，做了如下实验：用黑色鲤鱼与红色鲤鱼杂交，F1全为黑鲤，F1自交结果如下表所示。根据实验结果，下列推测错误的是(　　)
A．鲤鱼体色中的黑色是显性性状
B．鲤鱼的体色由细胞核中的基因控制
C．鲤鱼体色的遗传遵循自由组合定律
D．F1与隐性亲本杂交，后代中黑鲤与红鲤的比例为1∶1
答案　D
解析　由题干可知，鲤鱼体色黑色与红色是一对相对性状，用黑色鲤鱼与红色鲤鱼杂交，F1全为黑鲤，可知黑色是显性性状，并由核基因所控制，A、B正确；分析表格，两组杂交后代性状分离比约为15∶1(9∶3∶3∶1的变形)，说明该性状由2对等位基因控制，在遗传过程中遵循自由组合定律，C正确；F1与隐性亲本杂交，后代中黑鲤与红鲤的比例为3∶1，D错误。
2．[2017·河南郸城一高检测]蝴蝶兰的花色受不连锁的两对基因A/a、B/b控制，这两对基因与花色的关系如图所示。现将基因型为AABB的个体与基因型为aabb的个体杂交得到F1，则F1的自交后代中花色的表现型及比例是(　　)
A．白∶红∶粉，3∶10∶3
B．白∶红∶粉，3∶12∶1
C．白∶红∶粉，4∶9∶3
D．白∶红∶粉，6∶9∶1
答案　C
解析　基因A控制酶A的合成，酶A能将白色色素转化成粉色色素，基因B能控制酶B的合成，酶B能将粉色色素转化为红色色素。由图可知，红花的基因型为A_B_，粉花的基因型为A_bb，白花的基因型为aaB_和aabb。基因型为AABB的个体与基因型为aabb的个体杂交得到F1，则F1的基因型为AaBb，F1自交后代中花色的表现型及比例为白(aaB_＋aabb)∶红(A_B_)∶粉(A_bb)＝4∶9∶3。
二　基因遗传效应的累加问题
若显性基因累加，累加效果相同，则AaBb与AaBb的子代中含0个显性基因的基因型为1aabb，含1个显性基因的基因型为2Aabb、2aaBb，含2个显性基因的基因型为1AAbb、1aaBB、4AaBb，含3个显性基因的基因型为2AABb、2AaBB，含4个显性基因的基因型为1AABB，因此9∶3∶3∶1变化为1∶4∶6∶4∶1。
(1)表现
(2)原因：A与B的作用效果相同，但显性基因越多，其效果越强。
3．[2016·上海高考]控制棉花纤维长度的三对等位基因A/a、B/b、C/c对长度的作用相等，分别位于三对同源染色体上。已知基因型为aabbcc的棉花纤维长度为6厘米，每个显性基因增加纤维长度2厘米。棉花植株甲(AABbcc)与乙(aaBbCc)杂交，则F1的棉花纤维长度范围是(　　)
A．6～14厘米 B．6～16厘米
C．8～14厘米 D．8～16厘米
答案　C
解析　棉花植株甲(AABBcc)与乙(aaBbCc)杂交，F1中至少含有一个显性基因A，长度最短为6＋2＝8厘米，含有显性基因最多的基因型是AaBBCc，长度为6＋4×2＝14厘米。
4．[2016·云南师范附中月考]某植物花色遗传受A、a和B、b两对等位基因控制。当不存在显性基因时，花色为白色，当存在显性基因时，随显性基因数量的增加，花色红色逐渐加深。现用两株纯合亲本植株杂交得F1，F1自交得F2，F2中有白花植株和4种红花植株，按红色由深至浅再到白的顺序统计出5种类型植株数量比例为1∶4∶6∶4∶1。下列说法正确的是(　　)
A．该植物的花色遗传不遵循基因的自由组合定律
B．亲本的基因型一定为AABB和aabb
C．F2中AAbb和aaBB个体的表现型与F1相同
D．用F1作为材料进行测交实验，测交后代有4种表现型
答案　C
解析　由题意可知，F2有16个(1＋4＋6＋4＋1＝16)组合，说明该植物的花色遗传遵循基因的自由组合定律，A错误；亲本的基因型也可能是aaBB和AAbb，B错误；F1的基因型为AaBb，含有两个显性基因，故F2中AAbb和aaBB个体的表现型与F1相同，C正确；用F1作为材料进行测交实验，测交后代有3种表现型，D错误。
三　致死现象导致性状分离比改变的问题
(1)致死效应的快速确认：若存在“致死”现象，则可导致子代比例偏离“16”的“失真”现象，如A基因中两显性基因纯合致死时可导致子代基因型为AA__的个体致死，此比例占，从而导致子代成活个体组合方式由“16”变成“12”。同理，因其他致死类型的存在，“16”也可能变身为“15”“14”等。
(2)“致死”原因的精准推导
当出现致死效应时，应首先将异常的性状分离比与正常的性状分离比进行比较，以确定致死效应的类型。当出现合子致死时，先不考虑致死效应，直接分析基因型的遗传，最后将致死的合子去掉即可；当出现配子致死时，则在分析基因型时就要去掉致死的配子，然后推出后代的基因型及比例。
①从每对相对性状分离比角度分析，如：
6∶3∶2∶1?(2∶1)(3∶1)?一对显性基因纯合致死。
4∶2∶2∶1?(2∶1)(2∶1)?两对显性基因纯合致死。
②从F2每种性状的基因型种类及比例分析，如BB致死：
5．紫罗兰的单瓣花(A)对重瓣花(a)为显性。如图表示一变异品系，A基因所在的染色体缺失了一个片段，该变异不影响A基因的功能。发生变异的个体所产生的配子中，含缺失染色体片段的雄配子不育，但含缺失染色体片段的雌配子可育。现将该个体自交，子代单瓣花与重瓣花的分离比为(　　)
A．1∶1 B．1∶0
C．2∶1 D．3∶1
答案　A
解析　由题意可知，基因型为Aa的个体能够产生两种类型的雌配子，即A∶a＝1∶1，能够产生一种类型的雄配子，即a。因此，该个体自交后代的表现型及其比例为单瓣花(Aa)∶重瓣花(aa)＝1∶1。
6．[2017·河北石家庄期中]某植物绿叶(A)对紫叶(a)为显性，长叶(B)对圆叶(b)为显性，两对基因独立遗传且基因A或b纯合时致死。现有两株双杂合的绿色长叶植株杂交，子代表现型的比例为(　　)
A．2∶1 B．9∶3∶3∶1
C．4∶2∶2∶1 D．1∶1∶1∶1
答案　A
解析　两株双杂合的绿色长叶植株(AaBb)杂交，正常情况下子代表现型比例为9∶3∶3∶1，根据题意，基因A和b纯合时致死，即基因型为AA__和__bb致死，后代表现型之比为2∶1，故选A。
板块三　方向·真题体验
1．[2016·全国卷Ⅲ]用某种高等植物的纯合红花植株与纯合白花植株进行杂交，F1全部表现为红花。若F1自交，得到的F2植株中，红花为272株，白花为212株；若用纯合白花植株的花粉给F1红花植株授粉，得到的子代植株中，红花为101株，白花为302株。根据上述杂交实验结果推断，下列叙述正确的是(　　)
A．F2中白花植株都是纯合体
B．F2中红花植株的基因型有2种
C．控制红花与白花的基因在一对同源染色体上
D．F2中白花植株的基因类型比红花植株的多
答案　D
解析　用纯合红花植株与纯合白花植株进行杂交，F1全部表现为红花。若F1自交，得到的F2植株中，红花为272株，白花为212株，即红花∶白花≈9∶7，是9∶3∶3∶1的变式，而且用纯合白花植株的花粉给F1红花植株授粉，得到的子代植株中，红花为101株，白花为302株，即红花∶白花≈1∶3，由此可推知该对相对性状由两对等位基因控制(设为A、a和B、b)，并且这两对等位基因的遗传遵循基因的自由组合定律，说明控制红花与白花的基因分别位于两对同源染色体上，C错误；F1的基因型为AaBb，F1自交得到的F2中白花植株的基因型有A_bb、aaB_和aabb，所以F2中白花植株不都是纯合体，A错误；F2中红花植株(A_B_)的基因型有4种，而白花植株的基因型有9－4＝5种，B错误，D正确。
2．[2015·海南高考]下列叙述正确的是(　　)
A．孟德尔定律支持融合遗传的观点
B．孟德尔定律描述的过程发生在有丝分裂中
C．按照孟德尔定律，AaBbCcDd个体自交，子代基因型有16种
D．按照孟德尔定律，对AaBbCc个体进行测交，测交子代基因型有8种
答案　D
解析　孟德尔定律的前提是遗传因子独立存在，不相互融合，A错误；孟德尔定律描述的过程发生在减数分裂中，B错误；按照孟德尔定律，AaBbCcDd个体自交，子代基因型有3×3×3×3＝81种，C错误；按照孟德尔定律，对AaBbCc个体进行测交，测交子代基因型有2×2×2＝8种，D正确。
3．[2017·全国卷Ⅲ]已知某种昆虫的有眼(A)与无眼(a)、正常刚毛(B)与小刚毛(b)、正常翅(E)与斑翅(e)这三对相对性状各受一对等位基因控制。现有三个纯合品系：①aaBBEE、②AAbbEE和③AABBee。假定不发生染色体变异和染色体交换，回答下列问题：
(1)若A/a、B/b、E/e这三对等位基因都位于常染色体上，请以上述品系为材料，设计实验来确定这三对等位基因是否分别位于三对染色体上。(要求：写出实验思路、预期实验结果、得出结论)
(2)假设A/a、B/b这两对等位基因都位于X染色体上，请以上述品系为材料，设计实验对这一假设进行验证。(要求：写出实验思路、预期实验结果、得出结论)
答案　(1)选择①×②、②×③、①×③三个杂交组合，分别得到F1和F2，若各杂交组合的F2中均出现四种表现型，且比例为9∶3∶3∶1，则可确定这三对等位基因分别位于三对染色体上；若出现其他结果，则可确定这三对等位基因不是分别位于三对染色体上。
(2)选择①×②杂交组合进行正反交，观察F1中雄性个体的表现型。若正交得到的F1中雄性个体与反交得到的F1中雄性个体有眼/无眼、正常刚毛/小刚毛这两对相对性状的表现均不同，则证明这两对等位基因都位于X染色体上。
解析　(1)实验思路：将确定三对基因是否分别位于三对染色体上，拆分为判定每两对基因是否位于一对染色体上，如利用①和②进行杂交去判定A/a和B/b是否位于一对染色体上。
实验过程：(以判定A/a和B/b是否位于一对染色体上为例)
预期结果及结论：
若F2的表现型及比例为有眼正常刚毛∶有眼小刚毛∶无眼正常刚毛∶无眼小刚毛＝9∶3∶3∶1，则A/a和B/b位于两对染色体上。若F2的表现型及比例为有眼小刚毛∶有眼正常刚毛∶无眼正常刚毛＝1∶2∶1，则A/a和B/b位于同一对染色体上。同理，用①与③杂交，判断A/a和E/e是否位于一对染色体上；用②与③杂交，判断B/b和E/e是否位于一对染色体上。
(2)验证一对等位基因是否位于X染色体上，可用隐性雌性个体和显性雄性个体杂交，也可用正反交验证。可根据①×②杂交组合正反交的结果直接判断。假如A/a、B/b这两对等位基因都位于X染色体上，则子代雄性为无眼正常刚毛或有眼小刚毛；如有一对等位基因在常染色体上，则正反交后子代雄性必然有一对相对性状表现是相同的。
4．[2016·全国卷Ⅱ]某种植物的果皮有毛和无毛、果肉黄色和白色为两对相对性状，各由一对等位基因控制(前者用D、d表示，后者用F、f表示)，且独立遗传。利用该种植物三种不同基因型的个体(有毛白肉A、无毛黄肉B、无毛黄肉C)进行杂交，实验结果如下：
回答下列问题：
(1)果皮有毛和无毛这对相对性状中的显性性状为________，果肉黄色和白色这对相对性状中的显性性状为________。
(2)有毛白肉A、无毛黄肉B和无毛黄肉C的基因型依次为__________________。
(3)若无毛黄肉B自交，理论上，下一代的表现型及比例为__________________。
(4)若实验3中的子代自交，理论上，下一代的表现型及比例为_______________。
(5)实验2中得到的子代无毛黄肉的基因型有____________________________。
答案　(1)有毛　黄肉　(2)DDff、ddFf、ddFF
(3)无毛黄肉∶无毛白肉＝3∶1　(4)有毛黄肉∶有毛白肉∶无毛黄肉∶无毛白肉＝9∶3∶3∶1
(5)ddFF、ddFf
解析　(1)由实验1：有毛A与无毛B杂交，子一代均为有毛，说明有毛为显性性状；由实验3：白肉A与黄肉C杂交，子一代均为黄肉，据此可判断黄肉为显性性状。
(2)通过实验1有毛A与无毛B杂交后代全为有毛可知：A为DD，B为dd。同理通过实验3可知C为dd；通过实验3白肉A和黄肉C杂交后代全为黄肉可知，A为ff，C为FF；通过实验1白肉A和黄肉B杂交后代黄肉∶白肉＝1∶1，可知B为Ff，所以A的基因型为DDff，B的基因型为ddFf，C的基因型为ddFF。
(3)无毛黄肉B的基因型为ddFf，理论上其自交下一代的基因型及比例为ddFF∶ddFf∶ddff＝1∶2∶1，所以表现型及比例为无毛黄肉∶无毛白肉＝3∶1。
(4)综上分析可推知：实验3中的子代的基因型均为DdFf，理论上其自交下一代的表现型及比例为有毛黄肉(D_F_)∶有毛白肉(D_ff)∶无毛黄肉(ddF_)∶无毛白肉(ddff)＝9∶3∶3∶1。
(5)实验2中的无毛黄肉B(ddFf)和无毛黄肉C(ddFF)杂交，子代的基因型为ddFf和ddFF两种，均表现为无毛黄肉。
5．[2015·福建高考]鳟鱼的眼球颜色和体表颜色分别由两对等位基因A、a和B、b控制。现以红眼黄体鳟鱼和黑眼黑体鳟鱼为亲本，进行杂交实验，正交和反交结果相同。实验结果如图所示。请回答：
(1)在鳟鱼体表颜色性状中，显性性状是________。亲本中的红眼黄体鳟鱼的基因型是________。
(2)已知这两对等位基因的遗传符合自由组合定律，理论上F2还应该出现________性状的个体，但实际并未出现，推测其原因可能是基因型为________的个体本应该表现出该性状，却表现出黑眼黑体的性状。
(3)为验证(2)中的推测，用亲本中的红眼黄体个体分别与F2中黑眼黑体个体杂交，统计每一个杂交组合的后代性状及比例。只要其中有一个杂交组合的后代________________，则该推测成立。
答案　(1)黄体(或黄色)　aaBB　(2)红眼黑体　aabb
(3)全部为红眼黄体
解析　(1)由亲本与F1个体表现型可知：体色遗传中黄体对黑体为显性，眼色遗传中黑眼对红眼为显性。由F2性状分离比可知：F1个体基因型为AaBb，P为单显性纯合子，故亲本中红眼黄体鳟鱼基因型为aaBB。
(2)由基因自由组合定律可知：F2中应有1/16的个体基因型为aabb(红眼黑体)，由F2中黑眼黑体鳟鱼比例知，aabb表现为黑眼黑体。
(3)若aabb表现为黑眼黑体，用亲本中红眼黄体个体与F2中黑眼黑体交配，将有aaBB×aabb组合出现，其后代均为红眼黄体鱼。
限时规范特训
一、选择题
1．孟德尔两对相对性状的杂交实验中，不属于F2产生9∶3∶3∶1性状分离比的必备条件的是(　　)
A．各种精子与各种卵细胞的结合机会均等
B．控制不同性状基因的分离与组合互不干扰
C．环境对各表现型个体的生存和繁殖的影响相同
D．控制不同性状的基因在所有体细胞中均能表达
答案　D
解析　控制不同性状的基因在体内选择性表达，不是在所有体细胞中都表达，D错误。
2．有关F1黄色圆粒豌豆(YyRr)自交的表述，正确的是(　　)
A．黄色圆粒豌豆(YyRr)自交后代有9种表现型
B．F1产生的精子中，YR和yr的比例为1∶1
C．F1产生YR的卵细胞和YR的精子的数量比为1∶1
D．基因的自由组合定律是指F1产生的4种精子和4种卵细胞自由结合
答案　B
解析　黄色圆粒豌豆(YyRr)自交后代有9种基因型和4种表现型，A错误；F1黄色圆粒豌豆(YyRr)能产生YR、Yr、yR、yr四种配子，比例为1∶1∶1∶1，B正确；F1的卵原细胞和精原细胞经过减数分裂，分别产生卵细胞和精子，一般情况下，产生的精子数目多于卵细胞，C错误；自由组合定律是指F1产生配子时，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合，D错误。
3．如图为某植株自交产生后代过程示意图，下列对此过程及结果的描述，不正确的是(　　)
A．A、a与B、b的自由组合发生在①过程
B．②过程发生雌、雄配子的随机结合
C．M、N、P分别代表16、9、3
D．该植株测交后代性状分离比为1∶1∶1∶1
答案　D
解析　A、a与B、b的自由组合发生在减数第一次分裂后期，A正确；②过程发生雌、雄配子的随机结合，即受精作用，B正确；①过程形成4种配子，则雌、雄配子的随机结合的方式有4×4＝16(种)，子代基因型有3×3＝9(种)，表现型有3种且比例为12∶3∶1，说明A_B_与A_bb(或aaB_)的表现型相同，C正确；该植株测交后代基因型以及比例为1(A_B_)∶1(A_bb)∶1(aaB_)∶1(aabb)，则表现型的比例为2∶1∶1，D错误。
4．[2017·南京模拟]牵牛花的叶子有普通叶和枫形叶两种，种子有黑色和白色两种。现用纯种的普通叶白色种子和纯种的枫形叶黑色种子作为亲本进行杂交，得到的F1为普通叶黑色种子，F1自交得F2，结果符合基因的自由组合定律。下列对F2的描述中错误的是 (　　)
A．F2中有9种基因型、4种表现型
B．F2中普通叶与枫形叶之比为3∶1
C．F2中与亲本表现型相同的个体大约占3/8
D．F2中普通叶白色种子个体的基因型有4种
答案　D
解析　根据基因自由组合定律，双杂合体的F1自交得F2，F2中有9种基因型，4种表现型，A正确；F2中两对性状分开分析，每一对都符合基因的分离定律，所以普通叶与枫形叶之比为3∶1，黑色种子与白色种子之比为3∶1，B正确；F2中与亲本表现型相同的个体大约占3/16＋3/16＝3/8，C正确；F2中普通叶白色种子个体(A_bb)的基因型有AAbb、Aabb两种，D错误。
5．如图表示孟德尔揭示两个遗传规律时所选用的豌豆实验材料、豌豆体内相关基因控制的性状及基因在染色体上的分布(不考虑交叉互换)。下列相关叙述正确的是(　　)
A．丁个体自交子代会出现四种表现型，且比例为9∶3∶3∶1
B．丙个体减数分裂时不可以揭示自由组合定律的实质
C．孟德尔用丙个体自交，其子代表现型比例为9∶3∶3∶1，此属于假说—演绎法的提出假说阶段
D．孟德尔用假说—演绎法揭示基因的分离定律时，可以选甲、乙、丙、丁个体为材料
答案　D
解析　由于y与d连锁，Y与D连锁，丁个体(DdYyrr)自交子代基因型及其比例为DDYYrr∶DdYyrr∶ddyyrr＝1∶2∶1，因此丁个体自交子代会出现两种表现型，且比例为3∶1，A错误；丙个体中两对基因杂合位于两对同源染色体上，可以揭示自由组合定律的实质，B错误；孟德尔用丙个体(YyRrdd)自交，其子代表现型比例为9∶3∶3∶1，此属于假说—演绎法的发现问题阶段，C错误；由图示甲、乙、丙、丁个体的基因型可知，孟德尔用假说—演绎法揭示基因的分离定律时，可以选甲、乙、丙、丁个体为材料，D正确。
6．[2017·贵州遵义模拟]二倍体结球甘蓝的叶色由独立遗传的两对等位基因(B、b和D、d)控制，如表是纯合甘蓝杂交实验的统计数据：
据表判断，下列叙述错误的是(　　)
A．组合②的亲本中，紫色叶植株的基因型是BBdd(或bbDD)
B．组合①的F2植株中，紫色叶基因型有4种
C．组合①的F2紫色叶植株中，纯合子所占的比例为
D．组合②的F1与绿色叶甘蓝杂交后代的表现型有2种
答案　B
解析　根据亲本组合①中，F1植株自交产生的F2植株中紫色叶∶绿色叶＝451∶30≈15∶1，说明只有bbdd是绿色，所以紫色叶基因型有3×3－1＝8种，B错误；亲本组合②中，F1植株自交产生的F2植株中紫色叶∶绿色叶(bbdd)＝242∶81≈3∶1，则F1植株为bbDd或Bbdd，而绿色叶的基因型为bbdd，所以亲本组合②中的紫色叶基因型为bbDD或BBdd，A正确；组合①的F1紫色叶植株为BbDd，自交产生的F2为紫色叶(9B_D_、3bbD_、3B_dd)∶绿色叶(1bbdd)＝15∶1，紫色叶植株中纯合子为BBDD、bbDD、BBdd，所占的比例为＝，C正确；若组合②的F1与绿色叶甘蓝杂交，即bbDd或Bbdd与bbdd杂交，后代有两种表现型，D正确。
7．玉米的宽叶(A)对窄叶(a)为显性，宽叶杂交种(Aa)玉米表现为高产，比纯合显性和隐性品种的产量分别高12%和20%；玉米有茸毛(D)对无茸毛(d)为显性，有茸毛玉米植株表面密生茸毛，具有显著的抗病能力，该显性基因纯合时植株在幼苗期就不能存活。两对基因独立遗传。高产有茸毛玉米自交产生子代，则子代的成熟植株中(　　)
A．有茸毛与无茸毛比为3∶1
B．有9种基因型
C．高产抗病类型占1/4
D．宽叶有茸毛类型占1/2
答案　D
解析　依题意，高产有茸毛玉米的基因型为AaDd，DD致死，所以自交子代成熟植株中有茸毛与无茸毛比为2∶1，A错误；F2成熟植株中有6种基因型，B错误；高产抗病植株AaDd所占比例为1/2×2/3＝1/3，C错误；宽叶有茸毛(AADd和AaDd)的比例为3/4×2/3＝1/2，D正确。
8．[2017·黑龙江哈尔滨模拟]在家蚕遗传中，黑色(A)与淡赤色(a)是有关蚁蚕(刚孵化的蚕)体色的相对性状，黄茧(B)与白茧(b)是有关茧色的相对性状，假设这两对相对性状自由组合，有三对亲本组合，杂交后得到的数量比如表所示，下列说法不正确的是(　　)
组别
黑蚁黄茧
黑蚁白茧
淡赤蚁黄茧
淡赤蚁白茧
组合一
9
3
3
1
组合二
0
1
0
1
组合三
3
0
1
0
A．组合一亲本一定是AaBb×AaBb
B．组合三亲本可能是AaBB×AaBB
C．若组合一和组合三亲本杂交，子代表现型及比例与组合三的相同
D．组合二亲本一定是Aabb×aabb
答案　C
解析　组合一的杂交后代比例为9∶3∶3∶1，所以亲本一定为AaBb×AaBb，A正确；组合二杂交后代只有白茧，且黑蚁与淡赤蚁比例为1∶1，所以亲本一定为Aabb×aabb，D正确；组合三杂交后代只有黄茧，且黑蚁与淡赤蚁比例为3∶1，所以亲本为AaBB×AaBB或AaBb×AaBB或AaBB×Aabb，B正确；只有组合一和组合三中AaBB杂交，子代表现型及比例才与组合三的相同，C错误。
9．[2017·上海七校联考]控制南瓜重量的基因有Aa、Bb、Ee三对基因，分别位于三对染色体上，且每种显性基因控制的重量程度相同。基因型为aabbee的南瓜重100 g，基因型为AaBbee的南瓜重130 g。今有基因型AaBbEe和AaBBEe的亲代杂交，则有关其子代的叙述正确的是(　　)
①基因型有16种　②表现型有6种　③果实最轻者约115 g　④最重者出现的概率是
A．①② B．②③ C．①④ D．②③④
答案　B
解析　由题意分析可知，基因型为aabbee的南瓜重100 g，基因型为AaBbee的南瓜重130 g，说明每个显性基因使南瓜增重15 g。基因型AaBbEe和AaBBEe的亲代杂交，后代的基因型有3×2×3＝18(种)，①错误；基因型AaBbEe和AaBBEe的亲代杂交，后代显性基因的数量最多是6个，最少是1个，所以显性基因的数量可以是1个、2个、3个、4个、5个、6个，即南瓜的表现型是6种，②正确；由以上分析可知，基因型AaBbEe和AaBBEe的亲代杂交，后代显性基因的数量最少是1个，即果实最轻者约100＋15＝115(g)，③正确；基因型AaBbEe和AaBBEe的亲代杂交，后代最重者是显性基因的数量最多者(AABBEE)出现的概率为（1/4）×（1/2）×（1/4）＝，④错误。
10．某种植物的果皮颜色有白色、绿色和黄色三种，分别由位于两对同源染色体上的等位基因控制。如图是控制果皮不同色素合成的生理过程，则下列说法不正确的是(　　)
A．①过程称为基因的表达
B．黄果皮植株的基因型可能有两种
C．BbTt的个体自交，后代中白果皮∶黄果皮∶绿果皮＝9∶6∶1
D．图中显示了基因通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状
答案　C
解析　基因通过转录和翻译控制酶的合成过程称为基因的表达，A正确；由于B基因控制合成的蛋白B抑制白色色素转化为绿色色素，T基因控制酶T的合成，酶T促进绿色色素转化为黄色色素，所以黄果皮植株的基因型可能是bbTT或bbTt，B正确；基因型为BbTt的个体自交，从理论上讲，后代的性状分离比为白色B___3/4，黄色bbT_1/4×3/4＝3/16，绿色bbtt1/4×1/4＝1/16，所以后代中白果皮∶黄果皮∶绿果皮＝12∶3∶1，C错误；从图中可以判断基因可以通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状，D正确。
11．已知桃树中，树体乔化与矮化为一对相对性状(由一对等位基因控制)，蟠桃果形与圆桃果形为一对相对性状(由另一对等位基因控制)，蟠桃对圆桃为显性。如表是桃树两个杂交组合的实验统计数据，相关叙述错误的是(　　)
A．桃树树体矮化对乔化是隐性
B．甲组亲本基因型不全为纯合子
C．乙组亲代乔化圆桃自交后代全为圆桃
D．上述两对相对性状遵循基因自由组合定律
答案　D
解析　由乙组乔化×乔化→乔化＋矮化，推断乔化为显性，A正确；用A、a与B、b分别表示乔化、矮化与蟠桃、圆桃的基因。甲组：由乔化×矮化→乔化＋矮化，可推出亲本相应基因型为Aa×aa；蟠桃×圆桃→蟠桃＋圆桃，推出亲本相应基因型为Bb×bb。即乔化蟠桃(AaBb)×矮化圆桃(aabb)，乔化蟠桃亲本为杂合子，B正确；乙组：由乔化×乔化→乔化＋矮化，可推出亲本相应基因型为Aa×Aa；蟠桃×圆桃→蟠桃＋圆桃，推出亲本相应基因型为Bb×bb。即乔化蟠桃(AaBb)×乔化圆桃(Aabb)，亲本乔化圆桃Aabb自交，后代都为圆桃，C正确；由分析可知，甲组亲本基因型为AaBb和aabb，如果两对等位基因遵循自由组合定律，则AaBb产生的配子为AB∶Ab∶aB∶ab＝1∶1∶1∶1，与基因型为aabb个体杂交，子代表现型应为四种，而实际实验中是两种，所以两对等位基因位于一对同源染色体上，D错误。
12．现用山核桃的甲(AABB)、乙(aabb)两品种做亲本杂交得F1，F1测交结果如表，下列有关选项不正确的是(　　)
A．F1产生的AB花粉50%不能萌发，不能实现受精
B．F1自交得F2，F2的基因型有9种
C．F1花粉离体培养，将得到四种表现型不同的植株
D．正反交结果不同，说明这两对基因的遗传不遵循自由组合定律
答案　D
解析　AABB与aabb杂交得到的F1的基因型为AaBb。根据F1与乙的测交结果可知，F1产生的AB花粉50%不能萌发，不能实现受精；表中F1作为母本与乙测交，后代性状分离比为1∶1∶1∶1，可见这两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律。
二、非选择题
13．[2017·榆林一模]某果实的形状有圆形、盘状和三角形三种，经研究分析该性状由2对等位基因A、a和B、b决定，其基因型和表现型的关系为：A_B_为圆形、A_bb为盘状，其余为三角形。请回答下列问题：
(1)为了验证这两对基因A、a和B、b的遗传是否符合自由组合定律，选择了两个表现型不同的亲本杂交，子一代自交，通过子二代表现型及比例来确定，则亲本的基因型为____________________。
(2)若A、a和B、b基因分别在两对同源染色体上，则取某三角形植株自交，F1中三角形植株的基因型最多有________种，F1中圆形个体大约占________。
(3)纯合三角形植株和纯合盘状植株作亲本杂交，子一代全部是圆形植株，则亲本三角形植株的基因型是________。
答案　(1)aaBB×AAbb或AABB×aabb　(2)3　0　(3)aaBB
解析　(1)为了验证这两对基因A、a和B、b的遗传是否符合自由组合定律，选择了两个表现型不同的亲本杂交，子一代自交，通过子二代表现型及比例来确定，则亲本的基因型为aaBB×AAbb或AABB×aabb，子一代为AaBb，子二代圆形∶盘状∶三角形＝9∶3∶4。
(2)若A、a和B、b基因分别在两对同源染色体上，则取某三角形植株(aaBb)自交，F1中三角形植株的基因型最多有3种(aaBB、aaBb、aabb)，F1中不含圆形个体。
(3)纯合三角形植株(aaBB或aabb)和纯合盘状植株(AAbb)作亲本杂交，子一代全部是圆形植株A_B_，则亲本三角形植株的基因型是aaBB。
14．豌豆素是野生型豌豆产生的一种抵抗真菌侵染的化学物质。决定产生豌豆素的基因A对a为显性，基因B对豌豆素的产生有抑制作用，而基因b没有。下面是利用两个不能产生豌豆素的纯种品系(甲、乙)及纯种野生型豌豆进行杂交实验的结果，根据结果回答下列问题：
实验一：野生型×品系甲→F1无豌豆素→F1自交→F2中无豌豆素∶有豌豆素＝3∶1，
实验二：品系甲×品系乙→F1无豌豆素→F1自交→F2中无豌豆素∶有豌豆素＝13∶3。
(1)根据实验________，可判断与豌豆素产生有关的两对基因(A、a和B、b)位于________对同源染色体上。品系甲和品系乙两种豌豆的基因型分别是__________、________。
(2)实验一F2中不能产生豌豆素的植株，其基因型可能为________________。若欲进一步判定其基因型，最简便的方法是__________________________________。
(3)实验二F2中不能产生豌豆素的植株基因型共有________种，其中杂种植株占比为________。
答案　(1)二　两　AABB　aabb　(2)AABB、AABb　让该植株进行自交，观察自交后代的表现型及比例
(3)7　
解析　(1)由实验二子二代表现型比例为13∶3，是9∶3∶3∶1的变形，可以判断两对等位基因分别位于两对同源染色体上；品系甲的基因型是AABB，品系乙的基因型是aabb。
(2)实验一中子一代的基因型是AABb，子二代不能产生豌豆素的基因型是AABB和AABb，如果进一步判断其基因型，最简便的方法是让该植株进行自交，观察自交后代的表现型及比例，如果后代都不产生豌豆素，则基因型是AABB，如果自交后代无豌豆素∶有豌豆素＝3∶1，说明基因型是AABb。
(3)实验二中，子一代基因型是AaBb，F2中不能产生豌豆素的植株基因型是A_B_、aaB_、aabb，共有7种，其中纯合植株是AABB＋aaBB＋aabb＝，杂合植株占。
15．某闭花受粉植物，茎的高度和花的颜色受三对等位基因控制且符合自由组合定律，现以矮茎紫花的纯合品种作母本，以高茎白花的纯合品种作父本进行杂交实验，在相同环境条件下，结果发现F1中只有一株表现为矮茎紫花(记作植株A)，其余表现为高茎紫花。让F1中高茎紫花自交产生F2有高茎紫花∶高茎白花∶矮茎紫花∶矮茎白花＝27∶21∶9∶7。请回答：
(1)由杂交实验结果可推测株高受一对等位基因控制，依据是_______________
____________________________。
(2)在F2中高茎白花植株的基因型有________种，其中纯合子比例占________。
(3)据分析，导致出现植株A的原因有两个：一是母本发生了自交，二是父本的某个花粉中有一个基因发生突变。为了确定是哪一种原因，让植株A自交，统计子代的表现型及比例。若子代的性状为________，则是原因一；若子代的性状为________________________________，则是原因二。
答案　(1)F2中高茎∶矮茎＝3∶1　(2)10　1/7
(3)全为矮茎紫花　矮茎紫花∶矮茎白花＝9∶7
解析　(1)根据F2中，高茎∶矮茎＝3∶1，可知株高是受一对等位基因控制。
(2)因为紫花∶白花＝9∶7，假设紫花和白花受A、a和B、b两对基因控制，高茎和矮茎由基因D、d控制，根据题干可知，紫花基因型为A_B_；白花的基因型为A_bb、aaB_、aabb。所以高茎白花植株的基因型D_A_bb、D_aaB_、D_aabb，基因型有10种。子二代中高茎白花的比例是×＝，其中高茎白花纯合子的比例是DDaaBB＋DDAAbb＋DDaabb＝，占高茎白花植株的。
(3)F1为DdAaBb，如果是母本自交，则植株A的基因型为ddAABB，其自交后代全为矮茎紫花；如果是父本有一个基因发生突变，则植株A的基因型为ddAaBb，其自交后代矮茎紫花∶矮茎白花＝9∶7。
第17讲　基因在染色体上和伴性遗传
[考纲明细]　伴性遗传(Ⅱ)
板块一　知识·自主梳理
一、基因在染色体上
1．萨顿的假说
(1)方法：类比推理法。
(2)内容：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因在染色体上。
(3)依据：基因和染色体行为存在着明显的平行关系。
2．实验证据——摩尔根的果蝇眼色实验
(1)实验方法——假说—演绎法。
(2)研究过程
①观察实验
③提出假说，进行解释
假说：控制眼色的基因位于X非同源区段，而Y染色体上没有。
图解：
④演绎推理，验证假说
白眼雌果蝇与亲本红眼雄果蝇交配，最后实验的真实结果和预期完全符合，假设得到了证实。
图解：
⑤得出结论：控制白眼的基因位于X染色体上。
⑥基因与染色体的关系：一条染色体上有多个基因，基因在染色体上呈线性排列。
二、伴性遗传
1．概念：控制性状的基因位于性染色体上，遗传总是和性别相关联的现象。
2．据人类红绿色盲遗传图解回答问题
(1)子代XBXb的个体中XB来自母亲，Xb来自父亲；子代XBY个体中XB来自母亲。由此可知这种遗传病的遗传特点是交叉遗传。
(2)如果一个女性携带者的父亲和儿子均患病，说明这种遗传病的遗传特点是隔代遗传。
(3)这种遗传病的遗传还有一个特点是男性患者多于女性。
3．分类与特点
三、伴性遗传在实践中的应用
1．推测后代发病率，指导优生优育
2．根据性状推断后代性别，指导生产实践
(1)鸡的性别决定
(2)控制鸡的羽毛有横斑条纹的基因只位于Z染色体上。
(3)杂交设计：选择非芦花雄鸡和芦花雌鸡杂交
(4)选择：从F1中选择表现型为非芦花的个体保留。
◆　深入思考
1．“基因在染色体上”是否适合所有生物？
提示　只适合于真核生物，真核生物中基因主要在染色体上，细胞质中也有DNA。原核生物、病毒无染色体，故不适合所有生物。
2．某兴趣小组试图研究玉米的叶形遗传是否为伴性遗传，你认为他们的研究是否有意义？为什么？
提示　没有意义。伴性遗传只出现在雌雄异体的生物中，雌雄同体生物无性别分化，自然就无伴性遗传。
◆　自查诊断
1．性染色体上的基因都伴随性染色体遗传。(　　)
答案　√
2．基因在染色体上的提出者是萨顿，证明者是摩尔根。(　　)
答案　√
3．在形成配子时，并非所有非等位基因都发生自由组合。(　　)
答案　√
4．含X染色体的配子是雌配子，含Y染色体的配子是雄配子。(　　)
答案　×
5．性染色体上的基因都与性别决定有关。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
基因在染色体上的假说和证据
[2017·全国卷Ⅰ]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雄蝇中有1/8为白眼残翅。下列叙述错误的是(　　)
A．亲本雌蝇的基因型是BbXRXr
B．F1中出现长翅雄蝇的概率为3/16
C．雌、雄亲本产生含Xr配子的比例相同
D．白眼残翅雌蝇可形成基因型为bXr的极体
[解析]　根据亲本为一只红眼长翅果蝇与一只白眼长翅果蝇，后代雄蝇中有1/8为白眼残翅，首先推知亲本关于翅型的基因型为Bb、Bb，进而可知子代残翅出现概率为1/4，则子代雄蝇中白眼出现概率为1/2，进而推知亲本关于眼色的基因型分别为XRXr、XrY。亲本雌蝇的基因型是BbXRXr，雄蝇的基因型是BbXrY，A正确；F1中出现长翅雄蝇(B_X－Y)的概率为3/4长翅×1/2雄性＝3/8，B错误；雌、雄亲本产生含Xr配子的比例相同，均为1/2，C正确；白眼残翅雌蝇(bbXrXr)可形成基因型为bXr的极体，D正确。
[答案]　B
题型一　萨顿假说的判断
1．萨顿依据“基因和染色体行为存在明显的平行关系”，而提出“基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代”的假说，下列不属于他所依据的“平行”关系的是(　　)
A．基因和染色体在体细胞中都是成对存在的，在配子中都只含有成对中的一个
B．非等位基因在形成配子时自由组合；非同源染色体在减数分裂过程中也自由组合
C．作为遗传物质的DNA是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链盘绕形成的
D．基因在杂交过程中保持完整性和独立性；染色体在配子形成和受精过程中，也有相对稳定的形态结构
答案　C
解析　基因与染色体行为的平行关系表现在：基因、染色体在杂交过程中保持完整性、独立性；基因、染色体在体细胞中成对存在，在配子中成单存在；成对的基因和同源染色体都是一个来自母方，一个来自父方；非等位基因在形成配子时自由组合，非同源染色体在减数第一次分裂后期也是自由组合的。
2．下列叙述中，不能说明“核基因和染色体行为存在平行关系”的是(　　)
A．基因发生突变而染色体没有发生变化
B．非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合
C．二倍体生物形成配子时基因和染色体数目均减半
D．Aa杂合体发生染色体缺失后，可表现出a基因的性状
答案　A
解析　所谓平行关系即两者的行为要表现一致，基因突变是DNA上的某一位置发生变化(微观变化)，而染色体(宏观)没有变化，A错误；非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合，B正确；二倍体生物形成配子时基因和染色体数目均减半，二者行为一致，C正确；Aa杂合体发生染色体缺失后，可表现出a基因的性状，表现出了染色体与基因的平行关系，D正确。
题型二　摩尔根相关实验拓展分析
3．摩尔根在果蝇杂交实验中发现了伴性遗传，在果蝇野生型个体与白眼突变体杂交实验中，最早能够判断白眼基因位于X染色体上的最关键实验结果是(　　)
A．白眼突变体与野生型个体杂交，F1全部表现为野生型，雌、雄比例为1∶1
B．F1自由交配，后代出现性状分离，白眼全部是雄性
C．F1雌性与白眼雄性杂交，后代出现白眼，且雌雄比例均为1∶1
D．白眼雌性与野生型雄性杂交，后代白眼全部为雄性，野生型全部为雌性
答案　B
解析　白眼基因无论是位于常染色体上，还是位于X染色体上，当白眼突变体与野生型个体杂交时，F1全部表现为野生型，雌雄比例均为1∶1，A错误；白眼基因无论是位于常染色体上，还是位于X染色体上，F1雌性与白眼雄性杂交，后代均出现白眼，且雌雄比例均为1∶1，C错误；白眼基因若位于X染色体上，则白眼性状应与性别有关，其中B项是最早提出的实验证据，B正确，D错误。
4．[2017·西北工大附中模拟]下列关于基因和染色体关系的叙述，错误的是(　　)
A．萨顿利用类比推理的方法提出基因在染色体上的假说
B．摩尔根等人首次通过实验证明基因在染色体上
C．抗维生素D佝偻病的基因位于常染色体上
D．基因在染色体上呈线性排列，每条染色体上有许多个基因
答案　C
解析　萨顿利用类比推理法得出基因在染色体上的假说，摩尔根等通过假说—演绎的研究方法给这一假说提供实验证据，A、B正确；抗维生素D佝偻病是伴X显性遗传病，C错误；一个染色体上有一个或两个DNA，一个DNA上有很多个基因，且基因在染色体上呈线性排列，D正确。
考点2
伴性遗传
[2015·全国卷Ⅱ]等位基因A和a可能位于X染色体上，也可能位于常染色体上。假定某女孩的基因型是XAXA或AA，其祖父的基因型是XAY或Aa，祖母的基因型是XAXa或Aa，外祖父的基因型是XAY或Aa，外祖母的基因型是XAXa或Aa。不考虑基因突变和染色体变异，请回答下列问题：
(1)如果这对等位基因位于常染色体上，能否确定该女孩的2个显性基因A来自于祖辈4人中的具体哪两个人？为什么？
_____________________________________________________。
(2)如果这对等位基因位于X染色体上，那么可判断该女孩两个XA中的一个必然来自于________(填“祖父”或“祖母”)，判断依据是__________________；此外，________(填“能”或“不能”)确定另一个XA来自于外祖父还是外祖母。
[解析]　(1)如果该等位基因位于常染色体上，根据常染色体上基因的传递规律，该女孩所含的2个显性基因A分别来自其父母，但因其外祖父母、祖父母基因型均为Aa，故其父母中的显性基因A均无法确定来源。
(2)如果该等位基因位于X染色体上，根据性染色体上基因的传递规律，该女孩所含的XAXA基因分别来自其父母，其父亲的XA一定来自祖母，而Y一定来自祖父，故该女孩两个XA中的一个可以确定来源；其母亲的XA无法确定来源。
[答案]　(1)不能。女孩AA中的一个A必然来自于父亲，但因为祖父和祖母都含有A，故无法确定父亲传给女儿的A是来自于祖父还是祖母；另一个A必然来自于母亲，也无法确定母亲传给女儿的A是来自于外祖父还是外祖母(其他合理答案也可)
(2)祖母　该女孩的一个XA来自父亲，而父亲的XA一定来自于祖母　不能
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
题型一　性染色体与性别决定
1．[2017·南昌模拟]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，只有那些能影响到生殖器官的发育和性激素合成的基因才与性别决定有关，性染色体上的基因并不都与性别决定有关，如与人类红绿色盲有关的基因在X染色体上，A错误；基因在染色体上，性染色体上的基因都伴随性染色体遗传，B正确；不同的细胞里面的基因选择性表达，生殖细胞也是活细胞，具备正常的生理活动，与此相关的基因也需表达，并不是只表达性染色体上的基因，C错误；X和Y为同源染色体，在初级精母细胞中一定含有Y染色体，但在减数第一次分裂过程中，由于发生了同源染色体的分离，次级精母细胞中只含X或Y这对同源染色体中的一条，也就是说次级精母细胞有的含X染色体，有的含Y染色体，D错误。
2．蜜蜂种群由蜂王、工蜂和雄蜂组成，下图显示了蜜蜂的性别决定过程，据图判断，蜜蜂的性别取决于(　　)
A．XY性染色体 B．ZW性染色体
C．性染色体数目 D．染色体数目
答案　D
解析　由图示可见，蜜蜂的性别与性染色体的类型和数目无关，而是与发育的起点有关，发育的起点不同导致体细胞中的染色体数目不同。蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的，体细胞中含有32条染色体；雄蜂由未受精的卵细胞直接发育而来，属于单倍体，体细胞中只含16条染色体。
技法提升
　XY型与ZW型性别决定的比较
注：(1)无性别分化的生物，无性染色体之说。
(2)性别并非均取决于性染色体，有些生物如蜜蜂、蚂蚁等，其性别取决于是否受精及食物营养等，而有些生物(如龟、鳄等)其性别与“环境温度”有关。
题型二　伴性遗传的类型及遗传特点分析
3．下列有关伴性遗传特点的叙述，错误的是(　　)
A．伴X染色体隐性遗传病中，女患者的父亲和儿子都是患者
B．伴X染色体隐性遗传病中，男患者的父亲和母亲可以都正常
C．伴X染色体显性遗传病中，男患者的母亲和女儿都是患者
D．伴X染色体显性遗传病中，女患者的父亲和母亲可以都正常
答案　D
解析　伴X染色体显性遗传病的女性患者的致病基因来自其父亲或来自其母亲，即父亲和母亲中至少有一个是患者。
4．[2017·新乡第一次摸底]鸡的性染色体为Z和W，其中母鸡的性染色体组成为ZW。芦花鸡羽毛有黑白相间的横斑条纹，由Z染色体上的显性基因B决定；它的等位基因b纯合时，鸡表现为非芦花，羽毛上没有横斑条纹。以下说法正确的是(　　)
A．一般地，母鸡产生的一个卵细胞中含有的性染色体一定是Z
B．正常情况下，公鸡体细胞有丝分裂后期，含有4条Z染色体
C．非芦花公鸡和芦花母鸡杂交，后代公鸡全为非芦花，母鸡全为芦花
D．芦花公鸡和芦花母鸡杂交，后代出现非芦花鸡一定是公鸡
答案　B
解析　一般地，母鸡(ZW)产生的一个卵细胞中含有的性染色体是Z或者W，A错误；正常情况下，公鸡体细胞(ZZ)有丝分裂后期，着丝点分裂，含有4条Z染色体，B正确；非芦花公鸡(ZbZb)和芦花母鸡(ZBW)杂交，后代公鸡全为芦花鸡(ZBZb)，母鸡全为非芦花鸡(ZbW)，C错误；芦花公鸡(ZBZb或ZBZB)和芦花母鸡(ZBW)杂交，后代出现的非芦花鸡一定是ZbW，一定是母鸡，D错误。
5．[2016·乌鲁木齐诊断]下表中亲本在产生后代时表现出交叉遗传现象的是(　　)
答案　C
解析　男性患者X染色体上致病基因必然来自母亲，以后又必定传给女儿，这种遗传方式称交叉遗传。先天性聋哑是常染色体遗传病，子代中的患病基因可以来自父母双方，A错误；B组的女儿色盲基因，也来自父方也来自母方，B错误；C组女儿的患病基因来自父亲，表现为交叉遗传现象，C正确；D组儿子的患病基因来自父亲，D错误。
题型三　X、Y染色体同源区段与非同源区段基因的传递特点
6.
人的X染色体和Y染色体大小、形态不完全相同，但存在着同源区段(Ⅱ)和非同源区段(Ⅰ、Ⅲ)，如图所示。下列有关叙述错误的是(　　)
A．若某病是由位于非同源区段Ⅲ上的致病基因控制的，则患者均为男性
B．若X、Y染色体上存在一对等位基因，则该对等位基因位于同源区段Ⅱ上
C．若某病是由位于非同源区段Ⅰ上的显性基因控制的，则男性患者的儿子一定患病
D．若某病是由位于非同源区段Ⅰ上的隐性基因控制的，则患病女性的儿子一定是患者
答案　C
解析　Ⅲ片段上基因控制的遗传病为伴Y遗传病，患者全为男性，A正确；若X、Y染色体上存在一对等位基因，这对等位基因应存在于同源区段Ⅱ上，B正确；Ⅰ片段上显性基因控制的遗传病为伴X显性遗传病，男性患者(XBY)的女儿一定患病，C错误；Ⅰ片段上隐性基因控制的遗传病为伴X隐性遗传病，患病女性(XbXb)的儿子一定是患者，D正确。
7.
[2017·漳州八校联考]果蝇的X、Y染色体(如图)有同源区段(Ⅰ片段)和非同源区段(Ⅱ－1、Ⅱ－2片段)。有关杂交实验的结果如下表。下列对结果的分析错误的是(　　)
A．通过杂交组合一，可直接判断刚毛为显性性状
B．通过杂交组合二，可以判断控制该性状的基因位于Ⅱ－1片段上
C．Ⅰ片段上的基因控制的性状在子代中也可能出现性别差异
D．减数分裂过程中，X、Y染色体能通过交叉互换发生基因重组的是Ⅰ片段
答案　B
解析　根据杂交组合一，亲本是刚毛和截毛，子代全为刚毛，可判断刚毛为显性性状，A正确；设控制刚毛的基因为B，控制截毛的基因为b，若基因位于非同源区段(Ⅱ－1)上，P：截毛(XbXb)×刚毛(XBY)→F1刚毛(XBXb)∶截毛(XbY)＝1∶1，若基因位于同源区段(Ⅰ片段)上，P：截毛(XbXb)×刚毛(XBYb)→F1刚毛(XBXb)∶截毛(XbYb)＝1∶1，综上所述根据杂交组合二，不能判断控制该性状的基因位于Ⅱ－1片段，B错误；若基因位于同源区段(Ⅰ片段)上，P：截毛(XbXb)×刚毛(XBYb)→F1刚毛(XBXb)∶截毛(XbYb)＝1∶1，性状在子代中有差别，C正确；Ⅰ片段为X、Y染色体的同源区段，在减数分裂过程中能发生交叉互换，D正确。
技法提升
　X、Y染色体上的基因传递规律
(1)X、Y染色体同源区段的基因的遗传
假设控制某个相对性状的基因A(a)位于X和Y染色体的Ⅰ片段，那么这对性状在后代男女个体中表现型也有差别，如：
　(2)X、Y染色体非同源区段的基因的遗传
题型四　伴性遗传中的致死类试题
8．雌雄异体的高等植物剪秋罗有宽叶和狭叶两种类型。宽叶(B)对狭叶(b)是显性，等位基因位于X染色体上，其狭叶基因(b)会使花粉致死。如果杂合宽叶雌株同狭叶雄株杂交，其子代的性别及表现型是(　　)
A．全是雄株，其中1/2宽叶，1/2狭叶
B．全是雌株，其中1/2宽叶，1/2狭叶
C．雌雄各半，全为宽叶
D．宽叶雌株∶宽叶雄株∶狭叶雌株∶狭叶雄株＝1∶1∶1∶1
答案　A
解析　由题意知，杂合宽叶雌株(XBXb)可产生等量的XB和Xb两种配子，而狭叶雄株(XbY)只能产生Y一种配子，因此，子代的性别全为雄株，表现为宽叶和狭叶各占一半。
9．[2017·清远模拟]某雌雄异株的草本植物，控制植株绿色和金黄色的基因(A、a)只位于X染色体上。以下是某中学生物研究小组完成的几组杂交实验结果：
下列相关叙述，错误的是(　　)
A．植株绿色对金黄色为显性
B．A和a的遗传符合基因的分离定律
C．第1、2组无雌株最可能的原因是金黄色雄株的Xa型精子不能成活
D．第3组F1中的绿色雌株与绿色雄株杂交，子代中无金黄色植株产生
答案　D
解析　由第1组绿色雌株和金黄色雄株杂交，后代全为绿色雄株，可确定绿色是显性性状，金黄色是隐性性状，A正确；A和a的遗传遵循基因的分离定律，B正确；第1组：绿色雌株(XAX－)×金黄色雄株(XaY)杂交，后代全部是绿色雄株，没有雌株，说明亲本绿色雌株是XAXA，且Xa雄配子致死，雌配子XA能成活，第2组：绿色雌株(XAX－)×金黄色雄株(XaY)杂交，后代是绿色雄株∶金黄色雄株(XaY)＝1∶1，没有雌株，说明亲本绿色雌株是XAXa，且Xa雄配子致死，雌配子XA、Xa能成活，C正确；第3组：F1中绿色雌株(XAX－)×绿色雄株(XAY)杂交，它们杂交后代中会有金黄色雄株产生，D错误。
技法提升
(1)X染色体上隐性基因使雄配子(花粉)致死
微专题六
常染色体遗传与伴性遗传的有关实验设计与分析
一　　基因位于X染色体上还是位于常染色体上
(1)若相对性状的显隐性是未知的，且亲本均为纯合子，则用正交和反交的方法。即：
?
(2)若相对性状的显隐性已知，只需一个杂交组合判断基因的位置，则用隐性雌性个体与显性雄性纯合个体杂交方法。即：
1．一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变，使野生型性状变为突变型性状。该雌鼠与野生型雄鼠杂交，F1的雌、雄鼠中均既有野生型，又有突变型。若要通过一次杂交实验鉴别突变基因是在X染色体上还是在常染色体上，选择杂交的F1个体最好是(　　)
A．野生型(雌)×突变型(雄)
B．野生型(雄)×突变型(雌)
C．野生型(雌)×野生型(雄)
D．突变型(雌)×突变型(雄)
答案　A
解析　由题中“一只雌鼠的一条染色体上某基因发生了突变，使野生型性状变为突变型性状”可知：该突变为显性突变，即突变型性状为显性性状、野生型性状为隐性性状。对于显性基因位置的判断，应选择雄性的显性个体与雌性的隐性个体交配，若基因在X染色体上，则所有的后代中，雌性均表现为突变型性状、雄性均表现为野生型性状，否则，基因在常染色体上。
2．研究人员发现某植物花瓣的单瓣和重瓣是一对相对性状。现有单瓣、重瓣植株若干，欲探究控制该相对性状的基因位于常染色体上还是X染色体特有区段上。请设计实验方案予以确定。
实验设计思路：___________________________________。
结果及结论：_____________________________________。
答案　将单瓣植株、重瓣植株进行正交、反交实验，观察正、反交子代的表现型是否一致　若结果一致，则基因位于常染色体上；若结果不一致，则基因位于X染色体特有区段上
解析　可通过正、反交实验验证控制花瓣的单瓣和重瓣的基因的位置，若结果一致，则基因在常染色体上，若结果不一致，则基因位于X染色体的特有区段上。
二　　判断基因位于X、Y染色体的同源区段还是仅位
于X染色体上实验设计思路及分析
适用条件：已知性状的显隐性和控制性状的基因在性染色体上。
基本思路一：用“纯合隐性雌×纯合显性雄”进行杂交，观察分析F1的性状。即：
3．科学家研究黑腹果蝇时发现，刚毛基因(B)对截刚毛基因(b)为完全显性。若这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段，则刚毛雄果蝇表示为XBYB、XBYb、XbYB，若仅位于X染色体上，则只能表示为XBY。现有各种纯种果蝇若干，请利用一次杂交实验来推断这对等位基因是位于X、Y染色体上的同源区段还是仅位于X染色体上，写出遗传图解，并简要说明推断过程。
答案　
用纯种截刚毛雌果蝇与纯种刚毛雄果蝇杂交，若子一代雌雄果蝇均为刚毛，则这对等位基因存在于X、Y染色体上的同源区段，若子一代雄果蝇为截刚毛，雌果蝇为刚毛，则这对等位基因仅位于X染色体上。
解析　本题涉及一次杂交实验且性状的显隐性已知，直接套用雌(隐性性状)与雄(显性性状)杂交模式进行即可。
三　　判断基因位于X、Y染色体的同源区段还是位于
常染色体上
1.设计思路
隐性的纯合雌性个体与显性的纯合雄性个体杂交，获得的F1全表现为显性性状，再选子代中的雌雄个体杂交获得F2，观察F2表现型情况。即：
2．结果推断
4．果蝇的性染色体X和Y有非同源区和同源区。非同源区上的X和Y片段上无等位基因或相同基因；同源区上的X和Y片段上有等位基因或相同基因。控制果蝇眼形的基因不在非同源区，棒眼(E)对圆眼(e)为显性，现有足够的纯合雌、雄棒眼果蝇和纯合雌、雄圆眼果蝇个体，请用杂交实验的方法推断这对基因是位于X、Y染色体的同源区还是位于常染色体上，写出实验方法、推断过程和相应遗传图解。
答案　将纯合的圆眼雌蝇与纯合的棒眼雄蝇杂交，得到足够多的F1个体，再选择F1中的雄性棒眼个体与雌性棒眼个体相互交配得F2。
①若F2中雄性全为棒眼，雌性既有棒眼又有圆眼，则E、e位于X、Y染色体的同源区。其遗传图解如下：
②若F2中雌、雄个体均有棒眼和圆眼，则E、e位于常染色体上。其遗传图解如下：
板块三　方向·真题体验
1．[2016·全国卷Ⅱ]果蝇的某对相对性状由等位基因G、g控制，且对于这对性状的表现型而言，G对g完全显性。受精卵中不存在G、g中的某个特定基因时会致死。用一对表现型不同的果蝇进行交配，得到的子一代果蝇中雌∶雄＝2∶1，且雌蝇有两种表现型。据此可推测：雌蝇中(　　)
A．这对等位基因位于常染色体上，G基因纯合时致死
B．这对等位基因位于常染色体上，g基因纯合时致死
C．这对等位基因位于X染色体上，g基因纯合时致死
D．这对等位基因位于X染色体上，G基因纯合时致死
答案　D
解析　由题意“子一代果蝇中雌∶雄＝2∶1”可知，该对相对性状的遗传与性别相关联，为伴性遗传，G、g这对等位基因位于X染色体上；由题意“子一代雌蝇有两种表现型且双亲的表现型不同”可推知：双亲的基因型分别为XGXg和XgY；再结合题意“受精卵中不存在G、g中的某个特定基因时会致死”，可进一步推测：雌蝇中G基因纯合时致死。综上分析，A、B、C三项均错误，D项正确。
2.
[2016·上海高考]如图显示某种鸟类羽毛的毛色(B、b)遗传图解，下列相关表述错误的是(　　)
A．该种鸟类的毛色遗传属于性染色体连锁遗传
B．芦花性状为显性性状，基因B对b完全显性
C．非芦花雄鸟和芦花雌鸟的子代雌鸟均为非芦花
D．芦花雄鸟与非芦花雌鸟的子代雄鸟均为非芦花
答案　D
解析　该种鸟类的毛色遗传与性别有明显的关联，故属于伴性遗传，A正确；亲代都是芦花，子代表现为芦花和非芦花，故芦花为显性性状，且基因B对b完全显性，B正确；非芦花雄鸟(ZbZb)和芦花雌鸟(ZBW)的子代雌鸟均为非芦花(ZbW)，C正确；芦花雄鸟(ZBZB或ZBZb)和非芦花雌鸟(ZbW)的子代雄鸟会出现芦花(ZBZb)，D错误。
3．[2017·全国卷Ⅰ]某种羊的性别决定为XY型。已知其有角和无角由位于常染色体上的等位基因(N/n)控制；黑毛和白毛由等位基因(M/m)控制，且黑毛对白毛为显性。回答下列问题：
(1)公羊中基因型为NN或Nn的表现为有角，nn无角；母羊中基因型为NN的表现为有角，nn或Nn无角。若多对杂合体公羊与杂合体母羊杂交，则理论上，子一代群体中母羊的表现型及其比例为________________；公羊的表现型及其比例为________________。
(2)某同学为了确定M/m是位于X染色体上，还是位于常染色体上，让多对纯合黑毛母羊与纯合白毛公羊交配，子二代中黑毛∶白毛＝3∶1，我们认为根据这一实验数据，不能确定M/m是位于X染色体上，还是位于常染色体上，还需要补充数据，如统计子二代中白毛个体的性别比例，若____________，则说明M/m是位于X染色体上；若________， 则说明M/m是位于常染色体上。
(3)一般来说，对于性别决定为XY型的动物群体而言，当一对等位基因(如A/a)位于常染色体上时，基因型有________种；当其仅位于X染色体上时，基因型有________种；当其位于X和Y染色体的同源区段时(如图所示)，基因型有________种。
答案　(1)有角∶无角＝1∶3　有角∶无角＝3∶1　(2)白毛个体全为雄性　白毛个体中雄性∶雌性＝1∶1
(3)3　5　7
解析　(1)若多对杂合体公羊与杂合体母羊杂交，则理论上，子一代群体中基因型之比为NN∶Nn∶nn＝1∶2∶1。而由题干信息“母羊中基因型为NN的表现为有角，nn或Nn无角”可知，子代中母羊的表现型及其比例为有角∶无角＝1∶3；由“公羊中基因型为NN或Nn的表现为有角，nn无角”可知，子代中公羊的表现型及其比例为有角∶无角＝3∶1。
(2)让多对纯合黑毛母羊与纯合白毛公羊交配，子二代中黑毛∶白毛＝3∶1，根据这一实验数据，无论M/m是位于X染色体上，还是位于常染色体上，都能进行解释，因而不能确定其位置。若M/m位于X染色体上，则白毛个体全为雄性，而若M/m 位于常染色体上，则白毛个体中雌雄比例相当。
(3)当一对等位基因(如A/a)位于常染色体上时，基因型有AA、Aa、aa 3种；当其仅位于X染色体上时，基因型有XAXA、XAXa、XaXa、XAY、XaY 5种；当其位于X和Y染色体的同源区段时，基因型有XAXA、XAXa、XaXa、XAYA、XAYa、XaYA、XaYa 7种。
4．[2016·全国卷Ⅰ]已知果蝇的灰体和黄体受一对等位基因控制，但这对相对性状的显隐性关系和该等位基因所在的染色体是未知的。同学甲用一只灰体雌蝇与一只黄体雄蝇杂交，子代中♀灰体∶♀黄体∶♂灰体∶♂黄体为1∶1∶1∶1。同学乙用两种不同的杂交实验都证实了控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性。请根据上述结果，回答下列问题：
(1)仅根据同学甲的实验，能不能证明控制黄体的基因位于X染色体上，并表现为隐性？
(2)请用同学甲得到的子代果蝇为材料设计两个不同的实验，这两个实验都能独立证明同学乙的结论。(要求：每个实验只用一个杂交组合，并指出支持同学乙结论的预期实验结果。)
答案　(1)不能。
(2)实验1：
杂交组合：♀黄体×♂灰体
预期结果：子一代中所有的雌性都表现为灰体，雄性都表现为黄体
实验2：
杂交组合：♀灰体×♂灰体
预期结果：子一代中所有的雌性都表现为灰体，雄性中一半表现为灰体，另一半表现为黄体
解析　(1)假设与体色相关的基因用A、a表示。灰体雌蝇与黄体雄蝇杂交，子代中出现了灰体和黄体，由此不能判断该相对性状的显隐性；而子代雌雄个体中灰体和黄体的比例均为1∶1，基因在常染色体(如亲本基因型为Aa×aa)或X染色体上(如亲本基因型为XAXa×XaY)均可出现此比例，所以不能确定基因的位置。
(2)若基因位于X染色体上，且黄体(用基因a表示)为隐性性状，则亲本基因型为XAXa×XaY，子代基因型为XAXa(灰体♀)、XaXa(黄体♀)、XAY(灰体♂)、XaY(黄体♂)。伴性遗传后代的表现型往往与性别相关联，所以若要证明该基因位于X染色体上，则所选个体杂交子代表现型能表现出性别差异。分析同学甲得到的子代果蝇可得出两组杂交组合能独立证明同学乙的结论：①♀黄体(XaXa)×♂灰体(XAY)→XAXa(灰体♀)、XaY(黄体♂)，子代中所有雌性都表现为灰体，雄性都表现为黄体；②♀灰体(XAXa)×♂灰体(XAY)→XAXA(灰体♀)、XAXa(灰体♀)、XAY(灰体♂)、XaY(黄体♂)，子代中所有的雌性都表现为灰体，雄性中灰体与黄体各半。
限时规范特训
一、选择题
1．下列有关性染色体及伴性遗传的叙述，正确的是(　　)
A．XY型性别决定的生物，Y染色体都比X染色体短小
B．在不发生基因突变的情况下，双亲表现正常，不可能生出患红绿色盲的女儿
C．含X染色体的配子是雌配子，含Y染色体的配子是雄配子
D．各种生物细胞中的染色体都可分为性染色体和常染色体
答案　B
解析　人体细胞内的Y染色体比X染色体短小，而果蝇细胞内的X染色体比Y染色体短小，A错误；在不发生基因突变的情况下，双亲表现正常，父亲肯定传给女儿含正常显性基因的X染色体，所以不可能生出患红绿色盲的女儿，但是有可能生出患病的儿子，B正确；在XY型性别决定的生物中，雌配子只含X染色体，雄配子可能含X染色体或Y染色体，C错误；无性别之分的生物没有性染色体，如大部分植物是没有常染色体和性染色体之分的，D错误。
2．在探索遗传本质的过程中，下列科学发现与研究方法相一致的是(　　)
①孟德尔进行豌豆杂交实验，提出遗传规律　②萨顿研究蝗虫的减数分裂，提出假说“基因在染色体上”　③摩尔根进行果蝇杂交实验，证明基因位于染色体上
A．①假说—演绎法　②假说—演绎法　③类比推理法
B．①假说—演绎法　②类比推理法　③类比推理法
C．①假说—演绎法　②类比推理法　③假说—演绎法
D．①类比推理法　②假说—演绎法　③类比推理法
答案　C
解析　孟德尔通过豌豆杂交实验提出遗传规律和摩尔根通过实验证明基因位于染色体上都运用了假说—演绎法，萨顿利用类比推理法提出“基因在染色体上”的假说。
3．[2017·湖北枣阳一中调研]下列说法错误的是(　　)
A．属于ZW型性别决定类型的生物，ZW个体为雌性，ZZ个体为雄性
B．一个男子把X染色体上的某一突变基因传给他外孙女的概率为0
C．女孩是红绿色盲基因携带者，则该红绿色盲基因可能来自她的父亲或母亲
D．人类红绿色盲基因b在X染色体上，Y染色体上无它的等位基因
答案　B
解析　ZW型性别决定的生物，ZW个体为雌性，ZZ个体为雄性，A正确；男子的X染色体一定会传给女儿，女儿有两条X染色体，所以男子将X染色体传给他外孙女的概率是50%，B错误；女孩是红绿色盲基因携带者，她的两条X染色体一条来自父亲，一条来自母亲，故其色盲基因可能来自她的父亲或母亲，C正确；人类红绿色盲是伴X隐性遗传，致病基因b在X染色体上，Y染色体上无它的等位基因，D正确。
4．家猫体色由X染色体上一对等位基因B、b控制，只含基因B的个体为黑猫，只含基因b的个体为黄猫，其他个体为玳瑁猫。下列说法正确的是(　　)
A．玳瑁猫互交的后代中有25%的雄性黄猫
B．玳瑁猫与黄猫杂交后代中玳瑁猫占50%
C．为持续高效地繁育玳瑁猫，应逐代淘汰其他体色的猫
D．只有用黑猫和黄猫杂交，才能获得最大比例的玳瑁猫
答案　D
解析　家猫的体色由X染色体上的一对等位基因控制，只含B基因的个体(XBXB、XBY)为黑猫，只含b基因的个体(XbXb、XbY)为黄猫，其他个体(XBXb)为玳瑁猫。由题意可知，玳瑁猫全部为雌性，不能互相交配产生后代，A错误；玳瑁猫(XBXb)与黄猫(XbY)杂交，后代有1/4的黑猫(XBY)、1/2的黄猫(XbXb、XbY)、1/4的玳瑁猫(XBXb)，B错误；用黑色雌猫(XBXB)与黄色雄猫(XbY)或用黑色雄猫(XBY)与黄色雌猫(XbXb)杂交，获得的玳瑁猫的比例为50%，D正确；玳瑁猫全部为雌性杂合子，如淘汰其他体色猫，就无雄性猫，无法繁殖后代，C错误。
5．某种果蝇的眼色有暗红眼、朱红眼和白眼。现用纯种朱红眼果蝇和纯种白眼果蝇进行如下杂交实验。下列说法不正确的是(　　)
A．控制眼色的基因位于两对同源染色体上，遵循基因的自由组合定律
B．F1暗红眼雌蝇为双杂合子
C．F2中暗红眼果蝇有6种基因型
D．F2中朱红眼与白眼果蝇杂交，后代不可能出现暗红眼
答案　D
解析　根据子二代暗红眼∶朱红眼∶白眼＝9∶3∶4，可知眼色受两对等位基因控制，遵循基因的自由组合定律，暗红眼为双显性性状，F2中朱红眼全部为雄性，说明与性别相关联，有一对基因在X染色体上，如果两对等位基因用Aa、Bb表示，则暗红眼为A_XB_、白眼为aa__、朱红眼为A_XbY。根据图形分析已知，控制眼色的基因位于两对同源染色体上，遵循基因自由组合定律，A正确；F1暗红眼雌蝇为双杂合子AaXBXb，B正确；F2中暗红眼果蝇为A_XB_，有2×3＝6(种)基因型，C正确；F2中朱红眼(A_XbY)与白眼果蝇(aaXBXB、aaXBXb)杂交，后代可能出现暗红眼AaXB_，D错误。
6．[2017·山东菏泽月考]菠菜是雌雄异株植物，性别决定方式为XY型。已知菠菜的抗霜与不抗霜、抗病与不抗病为两对相对性状。用抗霜抗病植株作为父本，不抗霜抗病植株作为母本进行杂交，子代表现型及比例如下表。下列对杂交结果的分析，正确的是(　　)
不抗霜抗病
不抗霜不抗病
抗霜抗病
抗霜不抗病
雄株
0
0
雌株
0
0
A．抗霜基因和抗病基因都位于X染色体上
B．抗霜性状和抗病性状都属于显性性状
C．抗霜基因位于常染色体上，抗病基因位于X染色体上
D．上述杂交结果无法判断抗霜性状和抗病性状的显隐性
答案　B
解析　由表格信息可知，子代中抗病和不抗病在雌、雄个体中的比例都为3∶1，无性别差异，可判断出抗病基因位于常染色体上；再根据无中生有(亲本都为抗病个体，后代出现不抗病个体)，可推出不抗病为隐性性状。子代中，雄株全表现为不抗霜性状，雌株全表现为抗霜性状，子代性状与性别相关，可判断出抗霜基因位于X染色体上；父本为子代雌性个体提供抗霜基因，母本为子代雌性个体提供不抗霜基因，而子代雌性个体全表现为抗霜性状，可推出不抗霜为隐性性状。
7．[2017·河北沧州一中月考]火鸡的性别决定方式是ZW型(♀ZW，♂ZZ)。曾有人发现少数雌火鸡(ZW)的卵细胞未与精子结合，也可以发育成二倍体后代。遗传学家推测，该现象产生的原因可能是：卵细胞与其同时产生的三个极体之一结合，形成二倍体后代(WW的胚胎不能存活)。若该推测成立，理论上这种方式产生后代的雌雄比例是(　　)
A．雌∶雄＝1∶1 B．雌∶雄＝1∶2
C．雌∶雄＝3∶1 D．雌∶雄＝4∶1
答案　D
解析　由题中提供的信息可知，雌火鸡(ZW)产生的卵细胞有两种，即含Z的卵细胞和含W的卵细胞。根据卵细胞形成的特点，若产生的卵细胞中含Z，则与其同时产生的三个极体含有的性染色体分别是：Z、W、W，卵细胞与这三个极体结合形成ZZ、ZW、ZW的后代；若产生的卵细胞中含W性染色体，则与其同时产生的三个极体含有的性染色体分别是W、Z、Z，卵细胞与其同时产生的极体结合形成WW、ZW、ZW的后代，又知WW的胚胎不能存活，由此可推测理论上这种方式产生后代的雌雄比例为4∶1。
8．女娄菜的性别决定方式为XY型，其植株高茎和矮茎受基因A、a控制，宽叶和窄叶受基因B、b控制。现将两株女娄菜杂交，所得子代雌株中高茎宽叶∶矮茎宽叶＝3∶1，雄株中高茎宽叶∶高茎窄叶∶矮茎宽叶∶矮茎窄叶＝3∶3∶1∶1。相关判断错误的是(　　)
A．两对基因的遗传遵循自由组合定律
B．亲本的基因型为AaXBXb、AaXBY
C．子代雌株中高茎宽叶基因型有4种
D．子代雄株高茎宽叶中纯合子占1/4
答案　D
解析　根据分析可以知道，控制植株高茎和矮茎的基因与控制宽叶和窄叶的基因分别位于两对同源染色体上，所以两对基因的遗传遵循自由组合定律，A正确；子代中高茎∶矮茎＝3∶1，说明亲本都是Aa；子代雌株中都是宽叶、雄株中宽叶∶窄叶＝1∶1，所以亲本的基因型为AaXBXb、AaXBY，B正确；子代雌株中高茎宽叶基因型有AAXBXB、AAXBXb、AaXBXB、AaXBXb共4种，C正确；子代雄株高茎宽叶基因型有AAXBY、AaXBY，比例为1∶2，其中纯合子占，D错误。
9．果蝇的正常翅(A)对短翅(a)为显性，基因位于常染色体上；红眼(B)对白眼(b)为显性，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杂交得到F1，F1中雌雄果蝇交配得F2，则下列关于杂交结果的叙述正确的是(　　)
A．F1代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　由题意可知：双亲的基因型为aaXBXB和AAXbY，F1代为AaXBXb和AaXBY，无论雌雄都是红眼正常翅，A错误；F2雄果蝇为X－Y，Y染色体来自父方，X染色体来自母方，B正确；F2雌果蝇中纯合子占的比例为1/4×1/2＋1/4×1/2＝1/4，杂合子比例为3/4，C错误；F2雌果蝇中正常翅个体与短翅个体的比例为3∶1，D错误。
10．纯种果蝇中，朱红眼♂×暗红眼♀，F1中只有暗红眼；而暗红眼♂×朱红眼♀，F1中雌性为暗红眼，雄性为朱红眼。其中相关的基因为A和a，则下列说法不正确的是(　　)
A．正、反交实验常被用于判断有关基因所在的染色体类型
B．反交的实验结果说明这对控制眼色的基因不在常染色体上
C．正、反交的子代中，雌性果蝇的基因型都是XAXa
D．若正、反交的F1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、反交实验既可用来区分细胞核基因遗传与细胞质基因遗传，也可用来区分常染色体遗传与伴性遗传，A正确；正反交结果不同，且子代的表现型与性别有关，说明控制性状的基因位于细胞核中的性染色体上，正反交结果一致，说明控制性状的基因位于细胞核中的常染色体上；题干中的正反交实验属于第二种情况，B正确；正、反交实验的F1中，雌果蝇的基因型都是XAXa，C正确；纯种暗红眼♀(XAXA)×纯种朱红眼♂(XaY)，F1中只有暗红眼(XAXa、XAY)，F1中雌、雄果蝇自由交配，其后代表现型及比例是暗红眼雄果蝇∶暗红眼雌果蝇∶朱红眼雄果蝇＝1∶2∶1；纯种朱红眼♀(XaXa)×纯种暗红眼♂(XAY)，F1雌性为暗红眼(XAXa)，雄性为朱红眼(XaY)，F1中雌雄果蝇自由交配，后代表现型及比例是暗红眼雌果蝇∶朱红眼雌果蝇∶暗红眼雄果蝇∶朱红眼雄果蝇＝1∶1∶1∶1，D错误。
11.
[2017·河北沧州一中月考]如图是人体性染色体的模式图，下列有关叙述不正确的是(　　)
A．位于Ⅰ区段内基因的遗传只与男性相关
B．位于Ⅱ区段内的基因在遗传时，后代男女性状的表现一致
C．位于Ⅲ区段内的致病基因，在体细胞内也可能有等位基因
D．性染色体既存在于生殖细胞中，也存在于体细胞中
答案　B
解析　Ⅰ区段为Y染色体所特有的片段，其上的基因控制的性状只传递给男性后代，A正确；Ⅱ区段为X、Y染色体同源区段，同源区段的基因在遗传时，后代男女性状的表现不一定一致，如XDXd×XdYD的后代，男性全部是显性性状，女性一半是显性性状，一半是隐性性状，B错误；Ⅲ区段为X染色体所特有的片段，女性个体有两条X染色体，位于Ⅲ区段内的致病基因在女性体细胞内可能有它的等位基因，C正确；性染色体既存在于生殖细胞中也存在于体细胞中，D正确。
12．鸟类的性别决定为ZW型。某种鸟类的眼色受两对独立遗传的基因(A、a和B、b)控制。甲、乙是两个纯合品种，均为红色眼。根据下列杂交结果，推测杂交1的亲本基因型是(　　)
A．甲为AAbb，乙为aaBB
B．甲为aaZBZB，乙为AAZbW
C．甲为AAZbZb，乙为aaZBW
D．甲为AAZbW，乙为aaZBZB
答案　B
解析　根据其表现型特点可知，当存在一种显性基因时为红色眼，当存在两种显性基因时为褐色眼，由杂交2中后代的表现型可知，甲的基因型为aaZBW，乙的基因型为AAZbZb，因此后代的基因型为AaZBZb和AaZbW，因为杂交1和杂交2是正反交，因此杂交1的亲本基因型为aaZBZB和AAZbW，因此B正确。
二、非选择题
13．[2017·福建质检]摩尔根利用果蝇进行遗传实验研究，证明了基因在染色体上。请回答下列相关问题：
(1)摩尔根在一群红眼果蝇中，发现了一只白眼雄果蝇，并让它与正常的红眼雌果蝇交配，结果F1全是红眼果蝇，这表明________是显性性状。
(2)摩尔根让F1中的红眼雌、雄果蝇相互交配，结果F2中，红眼果蝇与白眼果蝇的数量比为3∶1，这说明果蝇眼色的遗传符合________定律。
(3)F2红眼果蝇中有雌雄个体，而白眼果蝇全是雄性，可推测控制眼色的基因位于性染色体上。现有纯种的红眼雌、雄果蝇和白眼的雌、雄果蝇，请从中选择亲本，只做一次杂交实验，以确定果蝇的眼色基因与X、Y染色体的关系。
杂交实验：__________________________________________。
结果预期：
若子代中________，说明在X、Y染色体上都存在控制果蝇眼色的基因。
若子代中________________，说明控制果蝇眼色的基因只在X染色体上。
答案　(1)红眼　(2)(基因)分离　(3)选择(纯种的)红眼雄果蝇与白眼雌果蝇交配　(雌、雄果蝇)全为红眼　雌果蝇全为红眼，雄果蝇全为白眼
解析　(1)白眼雄果蝇与正常的红眼雌果蝇交配，F1全是红眼果蝇，说明红眼为显性。
(2)F1的红眼雌、雄果蝇相互交配，F2中红眼果蝇与白眼果蝇的数量比为3∶1，说明果蝇眼色的遗传符合分离定律。
(3)选择纯种的白眼雌果蝇与红眼雄果蝇交配。若为XaXa×XAYA，则子代为XAXa和XaYA，后代全为红眼果蝇；若为XaXa×XAY，则子代为XAXa和XaY，后代雌果蝇都为红眼，雄果蝇都为白眼。
14．[2017·潍坊检测]某种鱼为二倍体(2N＝52)，属于XY型性别决定。其雄性个体生长快，肉质好，比雌鱼经济价值高。科学家发现这种鱼X染色体上存在一对等位基因D、d，含有D的精子失去受精能力。请回答下列问题：
(1)可以通过控制________(填“精子”或“卵细胞”)的类型来控制鱼苗的性别。要使杂交子代全是雄鱼，杂交组合的亲本雄鱼基因型为________。
(2)若控制鱼背部颜色的基因由B、b控制，已知某正常黑褐色雄鱼体细胞中含有B、b两种基因，隐性个体为灰黄色，设计实验探究B、b在性染色体上的位置情况。
①实验步骤：让____________________________杂交，分析后代的表现型情况。
②预测结果
a．如果后代中______________________________________，说明B和b分别位于X和Y上。
b．如果后代中_______________________________________，说明B和b分别位于Y和X上。
答案　(1)精子　XDY　(2)①该黑褐色雄鱼与灰黄色雌鱼　②a.雌性个体全为黑褐色，雄性个体全为灰黄色
b．雌性个体全为灰黄色，雄性个体全为黑褐色
解析　(1)鱼的性别决定于与卵细胞结合的精子的种类，要控制鱼苗的性别，就要控制精子的种类。由于含D基因的精子失去受精能力，因此要使杂交子代全是雄鱼，应选择XDY的雄鱼与雌鱼交配。
(2)若黑褐色雄鱼为XBYb，则XBYb×XbXb→XBXb、XbYb。若黑褐色雄鱼为XbYB，则XbYB×XbXb→XbXb、XbYB。
15．[2017·石家庄检测]自然界的大麻为雌雄异株植物，其性别决定方式为XY型。大麻的高秆和矮秆(由基因A、a控制)、抗病和不抗病(由基因B、b控制)各为一对相对性状。将多株相同基因型的雌株与多株雄株(基因型相同)间行种植，杂交所得后代的表现型及其比例如图表所示，请分析回答：
雌株
雄株
高秆
360
360
矮秆
120
120
(1)在大麻的高秆和矮秆中，显性性状为________，控制这对相对性状的基因位于________染色体上。在大麻的抗病与不抗病中，显性性状为________，控制这对相对性状的基因位于_______染色体上。这两对性状的遗传遵循基因的_______定律。
(2)父本的基因型是________，母本通过减数分裂产生卵细胞的基因型为________________________。
(3)杂交所得的雌性后代中，纯合的矮秆抗病植株所占的比例为________。
答案　(1)高秆　常　抗病　X　自由组合
(2)AaXBY　AXB、AXb、aXB、aXb　(3)1/8
解析　(1)子代雌雄都是高秆∶矮秆＝3∶1，表明高秆和矮秆基因在常染色体上；而子代雄株抗病∶不抗病＝1∶1，雌株都是抗病，表明抗病和不抗病基因在X染色体上，这两对等位基因分别在两对同源染色体上，遵循基因自由组合定律。
(2)关于高矮亲本为Aa×Aa，关于抗病亲本为XBY×XBXb，故亲本为AaXBY×AaXBXb，AaXBXb产生的卵细胞为1AXB∶1aXB∶1aXb∶1AXb。
(3)纯合的矮秆抗病植株aaXBXB所占的比例为1/4×1/2＝1/8。
第18讲　人类遗传病
[考纲明细]　1.人类遗传病的类型(Ⅰ)　2.人类遗传病的监测和预防(Ⅰ)　3.人类基因组计划及意义(Ⅰ)　4.实验：调查常见的人类遗传病
板块一　知识·自主梳理
一、人类遗传病
1．人类遗传病是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病，包括单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病三大类。
2．不同类型人类遗传病的特点及实例
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，对是否患有某种遗传病作出诊断→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：在一定程度上能够有效地预防遗传病的产生和发展。
三、调查人类遗传病
1．原理
(1)人类遗传病是由遗传物质改变而引起的疾病。
(2)遗传病可以通过社会调查和家系调查的方式了解发病情况。
2．数据处理
(1)某种遗传病的发病率＝×100%。
(2)调查某种遗传病的发病率时，要在群体中随机抽样调查，并保证调查的群体足够大。
四、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：认识到人类基因的组成、结构和功能及其相互关系，有利于诊治和预防人类疾病。
◆　深入思考
1．能否在普通学校调查21三体综合征患者的概率？
提示　不能，因为学校是一个特殊的群体，没有做到在人群中随机调查。
2．不携带致病基因的个体，一定不患遗传病吗？
提示　不一定。染色体结构或数目异常也导致遗传病发生。如人的5号染色体部分缺失引起猫叫综合征。
◆　自查诊断
1．哮喘病、青少年型糖尿病都属于多基因遗传病。(　　)
答案　√
2．先天性疾病就是遗传病。(　　)
答案　×
3．单基因遗传病是受一个基因控制的疾病。(　　)
答案　×
4．调查人群中红绿色盲的发病率应在患者家系中多调查几代，以减少实验误差。(　　)
答案　×
5．调查人类常见的遗传病时，不宜选多基因遗传病。(　　)
答案　√
板块二　考点·题型突破
考点
人类遗传病的类型、监测和预防
[2016·全国卷Ⅰ]理论上，下列关于人类单基因遗传病的叙述，正确的是(　　)
A．常染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
B．常染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
C．X染色体显性遗传病在女性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
D．X染色体隐性遗传病在男性中的发病率等于该病致病基因的基因频率
[解析]　根据哈代—温伯格定律，满足一定条件的种群中，等位基因只有一对(A、a)时，设基因A的频率为p，基因a的频率为q，则基因频率p＋q＝1，AA、Aa、aa的基因型频率分别为p2、2pq、q2。基因频率和基因型频率关系满足(p＋q)2＝p2＋2pq＋q2。若隐性致病基因位于常染色体上，发病率与性别无关，发病率应为基因频率的平方(即q2)，A错误；常染色体上显性遗传病的发病率应为AA和Aa的基因型频率之和，即p2＋2pq，B错误；若致病基因位于X染色体上，发病率与性别有关，女性的发病率计算方法与致病基因位于常染色体上的情况相同，女性的发病率为p2＋2pq，C错误；因男性只有一条X染色体，故男性的发病率即为致病基因的基因频率，D正确。
[答案]　D
题型一　人类遗传病的类型及特点
1．[2017·云南师大附中月考]下列关于人类遗传病的说法，正确的是 (　　)
A．镰刀型细胞贫血症是由于染色体片段缺失造成的
B．苯丙酮尿症是由显性致病基因引起的
C．多基因遗传病在群体中发病率较低
D．胎儿出生前，可通过普通显微镜观察确定其是否患有21三体综合征
答案　D
解析　镰刀型细胞贫血症是由基因突变造成的，A错误；苯丙酮尿症是常染色体隐性遗传病，B错误；多基因遗传病在群体中发病率较高，C错误；21三体综合征为染色体异常遗传病，可通过普通显微镜检查染色体的数目进行诊断，D正确。
2．[2017·哈尔滨模拟]下列有关人类遗传病的说法正确的有几项(　　)
①单基因遗传病是由单个基因控制的遗传病　②21三体综合征患者是由染色体异常引起的三倍体个体　③可通过羊水检测、B超检查、DNA测序分析等基因诊断手段来确定胎儿是否患有镰刀型细胞贫血症　④禁止近亲结婚可降低隐性遗传病在群体中的发病率　⑤成功改造过造血干细胞、凝血功能全部恢复正常的某女性血友病患者与正常男性结婚后所生子女的表现型为儿子全部患病，女儿全部正常
A．二项 B．三项 C．四项 D．五项
答案　A
解析　①单基因遗传病是指由一对等位基因控制的遗传病，错误；②21三体综合征患者是由染色体异常引起的人的第21号染色体多了一条的个体，错误；③镰刀型细胞贫血症是单基因突变的结果，可以对胎儿的DNA测序分析，是基因诊断，也利用B超检查脏腑及组织病变，或通过检测脱落的胎儿细胞及DNA情况，但二者不是基因诊断，错误；④禁止近亲结婚可降低隐性基因控制的隐性遗传病在群体中的发病率，正确；⑤成功改造过造血干细胞，但生殖细胞没有改造，其内的遗传物质没有改变，所以其后代仍会遗传来自女性的位于X染色体上的隐性致病基因，故儿子全部患病，女儿全部正常，正确。
知识拓展
(1)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。
(2)基因遗传病是由基因突变引起的，其中单基因遗传病的遗传遵循孟德尔遗传规律，可通过基因检测、遗传咨询等方式进行诊断。
(3)染色体数目异常遗传病是由于减数分裂过程中染色体分离异常导致的，可通过产前诊断等方式进行检测。
(4)先天性疾病不一定是遗传病，如母亲妊娠前三个月内感染风疹病毒而使胎儿患先天性白内障。
(5)家族性疾病不一定是遗传病，如由于食物中缺少维生素A，家族中多个成员患夜盲症。
(6)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。
题型二　由减数分裂异常导致的遗传病分析
3．[2017·湖北荆州中学摸底]双亲正常生出了一个染色体组成为44＋XXY的孩子，关于此现象的分析，正确的是(　　)
A．若孩子患色盲，出现的异常配子一定为母亲产生的卵细胞
B．若孩子不患色盲，出现的异常配子一定为父亲产生的精子
C．若该孩子长大后能产生配子，则产生含X染色体配子的概率是2/3
D．正常双亲的骨髓造血干细胞中含有23个四分体
答案　A
解析　染色体组成为44＋XXY的个体可能由正常精子(22＋Y)和异常卵子(22＋XX)结合形成，也有可能由异常精子(22＋XY)和正常卵子(22＋X)结合形成。双亲正常，孩子色盲，则孩子基因型为XbXbY，则色盲基因只能来自母亲，则异常配子一定为母亲产生的卵细胞，A正确；双亲正常，孩子不患色盲，异常配子可能为精子也可能为卵细胞，B错误；若该孩子长大后能产生配子，则会产生四种配子X∶XY∶XX∶Y＝2∶2∶1∶1，其中含X染色体的配子占5/6，C错误；四分体出现在减数第一次分裂前期，而正常双亲的骨髓造血干细胞只能进行有丝分裂，故不会出现四分体，D错误。
4．血友病是伴X染色体隐性遗传病。一个家庭中母亲患血友病，父亲正常，生了一个凝血正常的男孩，关于其形成的原因，下列说法正确的是(　　)
A．精子形成时减数第一次分裂异常而减数第二次分裂正常
B．卵细胞形成时减数第一次分裂异常或减数第二次分裂异常
C．精子、卵细胞、受精卵形成均正常
D．精子形成时减数第一次分裂正常而减数第二次分裂异常
答案　A
解析　据该男孩父母的性状，可推测其不患病的原因是其父亲产生了同时具有X和Y染色体的异常配子。该配子形成的原因是其形成过程中减数第一次分裂异常而减数第二次分裂正常。
知识拓展
1.常染色体在减数分裂过程中异常问题
假设某生物体细胞中含有2n条染色体。
2.性染色体在减数分裂过程中的异常分离问题
题型三　遗传病的预防及人类基因组计划
5．人类的染色体组和人类的基因组的研究对象各包括(　　)
①46条染色体　②22条常染色体＋X染色体或22条常染色体＋Y染色体　③22条常染色体＋X、Y染色体　④44条常染色体＋X、Y染色体
A．①② B．②③ C．①③ D．③④
答案　B
解析　人体的配子中只含有一个染色体组(题中②)；人类基因组计划是测定生物基因组的全部DNA序列，解读其中包含的遗传信息，因X、Y染色体分别具有不同的碱基序列，所以人类基因组的研究应测定22条常染色体＋X、Y染色体(题中③)。
6．下列关于染色体组和基因组的叙述中，错误的是(　　)
A．测定水稻的基因组，可以直接测定一个染色体组中所有的DNA序列
B．测定人类的基因组，需要测定22条常染色体、X染色体和Y染色体上所有的DNA序列
C．人类基因组计划对于诊治人类遗传病具有重要的意义
D．对于某多倍体植物来说，体细胞中有几个染色体组就有几个基因组
答案　D
解析　水稻属于雌雄同株植物，无性染色体，所以测定一个染色体组中的DNA序列就能完成基因组的测序工作，A正确；测定人类的基因组需要测定24条染色体上的DNA序列，其中有22条常染色体，两条性染色体(X和Y)，B正确；对于某多倍体植物来说，基因组只有一个，而染色体组可以有多个，D错误。
技法提升
　基因组与染色体组的区别
以二倍体生物为例：
(1)在XY(或ZW)型性别决定的生物中，基因组是常染色体的一半加上一对性染色体。即基因组＝1/2常染色体＋X＋Y，一个染色体组＝1/2常染色体＋1条性染色体(X或Y)。
(2)对于无性染色体的生物，其基因组是本物种染色体的一半。如水稻有24条染色体，它的一个染色体组有12条染色体，其单倍体基因组也有12条染色体。
实验九
调查人群中的遗传病
红绿色盲是一种人类遗传病，为研究其发病率与遗传方式，正确的方法是(　　)
①从人群中随机抽样调查并计算发病率　②从人群中随机抽样调查研究遗传方式　③在患者家族中调查并计算发病率　④在患者家族中调查研究遗传方式
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
[解析]　遗传病调查应从以下两方面着手：(1)在人群中调查发病率；(2)在患者家系中研究遗传方式。发病率是指所有患者占所有被调查者的百分比，所以不能在患者家系中调查；研究遗传方式需要通过性状表现分析致病基因的遗传路线，所以只能在患者家系中展开调查与分析。
[答案]　D
1．[2017·邯郸摸底]某研究性学习小组在调查人群中的遗传病时，以“研究××病的遗传方式”为子课题，下列调查的遗传病与选择的方法最合理的是(　　)
A．研究猫叫综合征的遗传方式，在学校内随机抽样调查
B．研究青少年型糖尿病，在患者家系中调查
C．研究白化病的遗传方式，在全市中抽样调查
D．研究红绿色盲的遗传方式，在患者家系中调查
答案　D
解析　研究遗传病的遗传方式，不能在人群中随机抽样调查，而应在该遗传病的家系中调查。青少年型糖尿病为多基因遗传病，影响因素多，调查难度大，应选单基因遗传病。
2．人类遗传病发病率逐年增高，相关遗传学研究备受关注。某校高一研究性学习小组的同学对本校全体高中学生进行了某些遗传病的调查。请回答相关问题：
(1)调查最好选择________________(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________________________作为调查对象。
(3)请你为调查红绿色盲发病率小组的同学设计一个表格，记录调查结果。
答案　(1)单基因遗传病
(2)患有该遗传病的多个家族(系)　随机选择一个较大群体
(3)表格如下：
解析　(1)进行人类遗传病调查时，最好选取群体中发病率较高的单基因遗传病，如红绿色盲、白化病等。
(2)调查遗传病的发病率应该在人群中随机抽样调查并统计，根据调查数据，计算发病率。在患者家系中调查，以确定遗传病的遗传方式。
(3)本小题研究调查红绿色盲的发病率，因为红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病，在男女中的发病率不同，对结果统计时，既要分正常和色盲患者，也要有携带者。
易错警示
　关于遗传病调查的注意事项
1．遗传病发病率与遗传方式的调查范围不同
2．并非所有遗传病都可进行发病率和遗传方式的调查
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。多基因遗传病容易受环境因素影响，不宜作为调查对象。
3．发病率的调查结果可以用于遗传方式的分析。若男性发病率远高于女性，则可能为伴X染色体隐性遗传；若女性发病率远高于男性，则可能为伴X染色体显性遗传；若男女发病率相近，则可能为常染色体遗传。
微专题七
遗传系谱图中性状遗传问题
一　　系谱图的判断及概率计算
1．“程序法”分析遗传系谱图
2．“十字相乘法”解决两病的患病概率问题
当两种遗传病(如甲病和乙病)之间具有自由组合关系时，可先计算出患甲病和乙病的概率及分析不患病概率(如图)，再根据乘法原理解决各种概率
(1)两病兼患概率＝患甲病概率×患乙病概率＝mn。
(2)只患甲病概率＝患甲病概率×不患乙病概率＝m(1－n)。
(3)只患乙病概率＝患乙病概率×不患甲病概率＝n(1－m)。
(4)甲、乙两病均不患的概率＝(1－m)(1－n)。
3．“男孩患病”与“患病男孩”的概率计算方法
(1)由常染色体上的基因控制的遗传病
①男孩患病概率＝女孩患病概率＝患病孩子概率。
②患病男孩概率＝患病女孩概率＝患病孩子概率×1/2。
(2)由性染色体上的基因控制的遗传病
①若病名在前、性别在后，则从全部后代中找出患病男(女)，即可求得患病男(女)的概率。
②若性别在前、病名在后，求概率时只考虑相应性别中的发病情况，如男孩患病概率则是指所有男孩中患病的男孩占的比例。
1．下面是某家庭遗传系谱图。如果个体4与患有该遗传病的女性结婚，则生育正常男孩的概率是(　　)
A．1/3 B．5/6 C．1/8 D．1/6
答案　A
解析　由图示可推出该病为常染色体隐性遗传病，设相关基因为A和a，则1号、2号个体的基因型均为Aa,4号个体的基因组成为1/3AA、2/3Aa；4号与患该遗传病的女性(基因组成为aa)结婚，生育正常男孩的概率是(1/3×1＋2/3×1/2)×1/2＝1/3。
2．[2015·浙江高考]甲病和乙病均为单基因遗传病，某家族遗传家系图如下，其中Ⅱ4不携带甲病的致病基因。下列叙述正确的是(　　)
A．甲病为常染色体隐性遗传病，乙病为伴X染色体隐性遗传病
B．Ⅱ1与Ⅲ5的基因型相同的概率为1/4
C．Ⅱ3与Ⅱ4的后代中理论上共有9种基因型和4种表现型
D．若Ⅲ7的性染色体组成为XXY，则产生异常生殖细胞的最可能是其母亲
答案　D
解析　假设甲、乙两种遗传病分别由基因A、a和B、b控制。对于甲病来说，由Ⅱ4不携带甲病的致病基因，却生了患甲病的Ⅲ7，可知该病为伴X染色体隐性遗传病，Ⅱ3和Ⅱ4的基因型分别是XAXa和XAY。对于乙病来说，由不患乙病的Ⅱ1和Ⅱ2生了患乙病的Ⅲ1可知，该病为常染色体隐性遗传病，Ⅱ1和Ⅱ2的基因型均为Bb。由Ⅲ3可推知Ⅱ1有关甲病的基因型为XAXa，由Ⅱ3和Ⅱ4的基因型为XAXa和XAY可推知，Ⅲ5有关甲病的基因型为1/2XAXA或1/2XAXa，由患乙病的Ⅲ4可推知，Ⅱ3和Ⅱ4有关乙病的基因型为Bb和bb，由此可知Ⅲ5有关乙病的基因型为Bb，所以Ⅱ1的基因型是BbXAXa，Ⅲ5的基因型是1/2BbXAXA或1/2BbXAXa，故Ⅱ1和Ⅲ5基因型相同的概率为1/2，A、B错误；前面已经推出Ⅱ3和Ⅱ4的基因型分别为BbXAXa和bbXAY，理论上Ⅱ3和Ⅱ4的后代有2×4＝8种基因型、2×3＝6种表现型(Bb和bb杂交，2种基因型、2种表现型；XAXa和XAY杂交，4种基因型、3种表现型)，C错误；若Ⅲ7的性染色体组成为XXY，由于其患甲病，故其有关甲病的基因型为XaXaY，据题干可知其父亲(Ⅱ4)不携带甲病的致病基因，所以两条X染色体必然来自其母亲，D正确。
二　　系谱图中两对等位基因控制一种遗传病问题
最近几年，遗传系谱图中两对等位基因共同控制一种遗传病的问题是高考的热点。对于此类问题，利用常规的方法无法准确判断遗传方式。只能结合自由组合定律中两对等位基因控制一对相对性状(正常与患病)的实例进行分析。
3．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3/16
答案　B
解析　根据题干信息，可推出当个体基因型中同时含有A和B基因时个体表现正常，当个体基因型中只含有A或B基因时或不含有显性基因时个体表现为患病。Ⅱ2和Ⅱ3婚配的子代不会患病，说明其子代基因型同时含有A和B基因，结合Ⅱ2、Ⅱ3的表现型及Ⅰ1的基因型，可判定Ⅱ2和Ⅱ3的基因型分别为aaBB和AAbb，Ⅲ1和Ⅲ2的基因型为AaBb，C错误，B正确；Ⅰ3的基因型为AABb或AaBb，A错误；Ⅲ2与基因型为AaBb的个体婚配，则子代患病的概率为3/16(A_bb) ＋3/16(aaB_)＋1/16(aabb)＝7/16，D错误。
三　　遗传系谱图与电泳图相结合问题
电泳是利用带电分子或离子所带电荷或相对分子质量不同，在电场中移动距离(或速度)不同的原理分离分子或离子的方法，如等位基因A与a，经限制酶切开后，由于相关片段相对分子质量等差异，在电场中移动距离不同，从而使两种基因得以分离。
4．图甲为某种人类遗传病的系谱图，已知某种方法能够使正常基因显示一个条带，致病基因则显示为位置不同的另一个条带。用该方法对该家系中的每个个体进行分析，条带的有无及其位置表示为图乙。根据实验结果，下列有关该遗传病的叙述错误的是(　　)
A．该病为常染色体隐性遗传病，且1号为致病基因的携带者
B．若13号与一致病基因的携带者婚配，则生育患病孩子的概率为1/6
C．10号个体可能发生了基因突变
D．若不考虑突变因素，则9号与该病患者结婚，出现该病子女的概率为0
答案　B
解析　分析题图：1号和2号个体均正常，而他们有一个患病的女儿(5号)，即“无中生有为隐性，隐性看女病，女病男正非伴性”，说明该病是常染色体隐性遗传病，则5号个体的基因型为aa，而5号个体只有条带2，说明条带2对应的是基因a，则条带1对应的是基因A。因此1号为致病基因的携带者，A正确；由于13号的基因型为AA，因此若13号与一致病基因的携带者婚配，后代不会患病，B错误；由于8号和9号均为AA，而10号为Aa，因此可能发生了基因突变，C正确；若不考虑突变因素，则9号(基因型为AA)与该病患者结婚，出现该病子女的概率为0，D正确。
5．[2017·河北冀州中学检测]图甲是人类某遗传病的家族系谱图，致病基因用A或a表示。分别提取家系中Ⅰ1、Ⅰ2和Ⅱ1的DNA，经过酶切、电泳等步骤，结果如图乙所示。以下说法正确的是 (　　)
A．该病属于常染色体隐性遗传病
B．Ⅱ2的基因型是XAXa或XAXA
C．酶切时需用到限制酶和DNA连接酶
D．如果Ⅱ2与一个正常男性随机婚配，生一个患病男孩的概率为1/4
答案　B
解析　由Ⅰ1、Ⅰ2均正常而Ⅱ1患病，推知该病为隐性遗传病，对比电泳结果可知Ⅰ1不含致病基因，由此可推测该病为伴X染色体隐性遗传病，A错误；Ⅰ1、Ⅰ2的基因型分别为XAY、XAXa，Ⅱ2的基因型为XAXa或XAXA(各占1/2)，B正确；进行酶切时，只需要限制酶，不需要DNA连接酶，C错误；Ⅱ2与一个正常男性随机婚配，生一患病男孩的概率为(1/2)×(1/4)＝1/8，D错误。
板块三　方向·真题体验
1．[2015·全国卷Ⅰ]抗维生素D佝偻病为X染色体显性遗传病，短指为常染色体显性遗传病，红绿色盲为X染色体隐性遗传病，白化病为常染色体隐性遗传病。下列关于这四种遗传病遗传特征的叙述，正确的是(　　)
A．短指的发病率男性高于女性
B．红绿色盲女性患者的父亲是该病的患者
C．抗维生素D佝偻病的发病率男性高于女性
D．白化病通常会在一个家系的几代人中连续出现
答案　B
解析　短指为常染色体显性遗传病，常染色体遗传病的发病率男女均等，A错误；红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病，设相关基因为B、b，则女性患者基因型为XbXb，其中一个Xb来自父亲，故父亲的基因型为XbY，为色盲患者，B正确；抗维生素D佝偻病为伴X染色体显性遗传病，其发病率女性高于男性，C错误；“在一个家系的几代人中连续出现”是显性遗传病的特点，而白化病为常染色体隐性遗传病，不具备上述特点，D错误。
2．[2015·全国卷Ⅱ]下列关于人类猫叫综合征的叙述，正确的是(　　)
A．该病是由于特定的染色体片段缺失造成的
B．该病是由于特定染色体的数目增加造成的
C．该病是由于染色体组数目成倍增加造成的
D．该病是由于染色体中增加某一片段引起的
答案　A
解析　人类猫叫综合征是人类的第5号染色体片段缺失导致的，A正确。
3．[2017·海南高考]甲、乙、丙、丁4个系谱图依次反映了a、b、c、d四种遗传病的发病情况，若不考虑基因突变和染色体变异，那么，根据系谱图判断，可排除由X染色体上隐性基因决定的遗传病是(　　)
A．a B．b C．c D．d
答案　D
解析　X染色体上隐性基因决定的遗传病，如果女儿患病，父亲一定患病，故D可以排除。
4．[2017·江苏高考]下列关于人类遗传病的叙述，正确的是(　　)
A．遗传病是指基因结构改变而引发的疾病
B．具有先天性和家族性特点的疾病都是遗传病
C．杂合子筛查对预防各类遗传病具有重要意义
D．遗传病再发风险率估算需要确定遗传病类型
答案　D
解析　遗传病是由遗传物质发生改变引起的疾病，并不单是由基因结构改变引起的，A错误；先天性和家族性疾病不一定是遗传病，B错误；杂合子筛查对预防隐性遗传病有重要意义，C错误；遗传病再发风险率估算需要确定遗传病类型，D正确。
5．[2017·全国卷Ⅱ]人血友病是伴X隐性遗传病。现有一对非血友病的夫妇生出了两个非双胞胎女儿。大女儿与一个非血友病的男子结婚并生出了一个患血友病的男孩。小女儿与一个非血友病的男子结婚，并已怀孕。回答下列问题：
(1)用“◇”表示尚未出生的孩子，请画出该家系的系谱图，以表示该家系成员血友病的患病情况。
(2)小女儿生出患血友病男孩的概率为________；假如这两个女儿基因型相同，小女儿生出血友病基因携带者女孩的概率为________。
(3)已知一个群体中，血友病的基因频率和基因型频率保持不变，且男性群体和女性群体的该致病基因频率相等。假设男性群体中血友病患者的比例为1%，则该男性群体中血友病致病基因频率为________；在女性群体中携带者的比例为________。
答案　(1)
(2)1/8　1/4　(3)0.01　1.98%
解析　(1)人血友病是伴X隐性遗传病，因此父亲正常，两个女儿一定正常，但可能是血友病基因携带者。大女儿生了一个患血友病的男孩，该男孩的X染色体肯定来自其母亲(大女儿)，说明大女儿为血友病致病基因携带者。绘制系谱图时要注意标出世代等，具体见答案。
(2)小女儿是血友病基因携带者的概率为1/2，则她与正常男子婚配，生出患血友病男孩的概率为1/2×1/4＝1/8；设相关基因为H、h，假如这两个女儿基因型相同，即都为血友病基因携带者(XHXh)，则小女儿所生后代基因型可能为XHXH、XHXh、XHY、XhY，血友病基因携带者女孩的概率为1/4。
(3)男性群体中血友病患者的比例为1%，则该男性群体中血友病致病基因频率Xh＝1%。又由“男性群体和女性群体的该致病基因频率相等”，可知女性群体中基因H、h的频率是：Xh＝1%、XH＝99%，则在女性群体中血友病基因携带者的比例为2×99%×1%＝1.98%。
限时规范特训
一、选择题
1．[2017·贵州月考]下列关于人类遗传病的叙述，不正确的是(　　)
A．人类遗传病患者不一定携带致病基因，且可能遗传给子代
B．血友病是伴X染色体隐性遗传病，常表现为男性患者多于女性患者
C．原发性高血压是多基因遗传病，适合中学生进行遗传病调查
D．先天性愚型属于染色体数目异常遗传病，可在显微镜下观察到染色体数目的变化
答案　C
解析　染色体异常遗传病患者不携带致病基因，但该病能遗传给子代，A正确；血友病、红绿色盲等都是伴X染色体隐性遗传病，常表现为男性患者多于女性患者，B正确；遗传病调查宜选择单基因遗传病，C错误；先天性愚型(21三体综合征)属于染色体数目异常遗传病，可在显微镜下观察到染色体数目的变化，D正确。
2．[2017·遵义模拟]下列关于优生措施的相关说法错误的是(　　)
A．遗传咨询和产前诊断等对预防遗传病有重要意义
B．羊水检测可检查出染色体异常遗传病和多基因遗传病
C．基因诊断出不含致病基因的胎儿也可能患先天性疾病
D．经B超检查无缺陷的胎儿也可能患遗传病
答案　B
解析　遗传咨询和产前诊断等措施，能够有效降低遗传病的发病率，对预防遗传病有重要意义，A正确；羊水检测可检查出染色体异常遗传病，一般查不出多基因遗传病，B错误；人类遗传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三大类，基因诊断出不含致病基因的胎儿也有可能患先天性疾病，如染色体异常遗传病，C正确；B超检查能检查出胎儿是否患有先天性畸形，不能检查出是否患有遗传病，所以经B超检查无缺陷的胎儿也可能患遗传病，D正确。
3．小芳(女)患有某种单基因遗传病，下表是与小芳有关的部分家属患病情况的调查结果。下面分析正确的是(　　)
A．该病的遗传方式一定是常染色体显性遗传
B．小芳母亲是杂合子的概率为1/2
C．小芳的舅舅和舅母再生一个孩子患病的概率为3/4
D．小芳的弟弟和表弟(舅舅的孩子)基因型相同的概率为1
答案　D
解析　由小芳患病，其父母患病，弟弟正常可知该病为显性遗传病，但不能断定是常染色体显性遗传病还是伴X染色体显性遗传病。不论哪种情况，小芳的母亲均为杂合子。小芳的舅舅和舅母均正常，生下孩子正常的概率为1。小芳的弟弟与表弟均正常，故基因型相同。
4．[2017·河南三门峡一模]一个家庭中，一对夫妇都表现正常，但是生了一个白化病兼红绿色盲的孩子。下列叙述正确的是 (　　)
A．该孩子是男孩，其色盲基因可能来自祖母
B．这对夫妇再生一个男孩，是白化病的概率是1/8
C．这对夫妇再生一个色盲女儿的概率是0
D．父亲的精子不携带致病基因的概率是1/4
答案　C
解析　设相关基因分别用A、a，B、b表示。白化病兼红绿色盲孩子的基因型为aaXbY，其中Xb肯定来自母亲，色盲基因不可能来自祖母，A错误；该夫妇的基因型为AaXBY、AaXBXb，他们再生一个男孩是白化病的概率是1/4，B错误；该夫妇的基因型为AaXBY×AaXBXb，他们再生一个色盲女儿的概率是0，C正确；父亲的基因型为AaXBY，其精子不携带致病基因的概率是1/2，D错误。
5．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的疾病可能是遗传病，①错误；一个家族几代人中都出现过的疾病不一定是遗传病，如地方性甲状腺肿等，②错误；若为隐性遗传病，携带遗传病基因的个体(Aa或XAXa)不会患遗传病，③错误；染色体异常遗传病是由染色体异常引起的遗传病，此遗传病患病个体不携带遗传病基因，④错误。故选择D。
6.
[2017·沙市模拟]研究性学习小组在调查遗传病时，发现小琳患有某种单基因遗传病，并及时对小琳的家系进行了调查，构建的遗传系谱图如上图，下列相关分析错误的是(　　)
A．该病的遗传方式是显性遗传
B．小琳与母亲基因型相同的概率是2/3
C．小琳的舅舅和舅母再生一个孩子患病的概率为1/2
D．图中男性患者的基因型总是相同的
答案　B
解析　该病的遗传方式可能是常染色体显性遗传病，也可能是伴X染色体显性遗传病，A正确；若该病是常染色体显性遗传病，则小琳与母亲基因型相同的概率是2/3，若该病是伴X染色体显性遗传病，则小琳与母亲基因型相同的概率是1/2，B错误；无论该病是常染色体显性遗传病，还是伴X染色体显性遗传病，小琳的舅舅和舅母再生一个孩子患病的概率均为1/2，C正确；无论该病是常染色体显性遗传病，还是伴X染色体显性遗传病，图中男性患者的基因型总是相同的，D正确。
7．下列关于人类红绿色盲遗传的分析，正确的是(　　)
A．在随机被调查人群中男性和女性发病率相差不大
B．患病家系的系谱图中一定能观察到隔代遗传现象
C．该病不符合孟德尔遗传且发病率存在种族差异
D．患病家系中女性患者的父亲和儿子一定是患者
答案　D
解析　红绿色盲为伴X染色体隐性遗传病，在随机被调查的人群中，男性红绿色盲的发病率高于女性的发病率，A错误；伴X染色体隐性遗传病具有隔代遗传的特点，但患病家系的系谱图中不一定能观察到隔代遗传的现象，B错误；控制该病的基因位于X染色体上，因而符合孟德尔遗传定律，其发病率不存在种族差异，C错误；由于女性患者的两条X染色体中必定有一条来自父亲，而且儿子的X染色体必定来自母亲，所以患病家系中女性患者的父亲和儿子一定是患者，D正确。
8.
人的X染色体和Y染色体大小、形态不完全相同，但存在着同源区(Ⅱ)和非同源区(Ⅰ、Ⅲ)(如图所示)。由此可以推测(　　)
A．Ⅱ片段上有控制男性性别决定的基因
B．Ⅱ片段上某基因控制的遗传病，患病率与性别有关
C．Ⅲ片段上某基因控制的遗传病，患者全为女性
D．Ⅰ片段上某隐性基因控制的遗传病，女性患病率高于男性
答案　B
解析　分析图示可知，Ⅲ片段上有控制男性性别决定的基因，并且Ⅲ片段上某基因控制的遗传病，患者全为男性，A、C错误；Ⅰ片段上某隐性基因控制的遗传病，男性患病率应高于女性，D错误；尽管Ⅱ片段为X、Y染色体的同源区，但Ⅱ片段上某基因控制的遗传病与常染色体遗传并不完全相同，有时患病情况存在性别差异，如①XaXa×XAYa后代中所有显性个体均为女性，所有隐性个体均为男性，②XaXa×XaYA后代中所有显性个体均为男性，所有隐性个体均为女性，B正确。
9．[2017·武汉调研]下表是四种人类遗传病的亲本组合及优生指导，错误的是 (　　)
答案　C
解析　地中海贫血病是常染色隐性遗传，Aa×Aa后代正常的基因型为Aa或AA，aa是患者，因此可以通过产前诊断指导优生；血友病是伴X染色体隐性遗传病，XhXh×XHY后代女性都不患病，男性都是患者，因此可以选择生女孩；白化病是常染色隐性遗传病，不能通过选择生男孩或女孩降低后代的发病率；抗维生素D佝偻病是伴X染色体显性遗传病，XdXd×XDY后代的女性都患病，男性都正常，因此可以选择生男孩避免该遗传病的发生。
10．[2017·山西四校联考]图示是一种遗传性代谢缺陷病，由编码α－半乳糖苷酶A的基因突变所致。通过基因测序已知该家系中表现正常的男性不携带致病基因。下列分析错误的是(　　)
A．该病可通过测定α－半乳糖苷酶A的活性进行初步诊断
B．该病属于伴X染色体隐性遗传病
C．Ⅲ2一定不携带该病的致病基因
D．可利用基因测序技术进行产前诊断来确定胎儿是否患有此病
答案　C
解析　由题意知，编码α－半乳糖苷酶A的基因突变导致该病，故该病可通过测定α－半乳糖苷酶A的活性进行初步诊断；已知该家系中表现正常的男性不携带致病基因，而Ⅰ1、Ⅰ2正常，Ⅱ2患病，说明该病属于伴X染色体隐性遗传病；正常基因用A表示，致病基因用a表示，则Ⅰ1基因型为XAY，Ⅰ2的基因型为XAXa，Ⅱ3的基因型为XAXA或XAXa，Ⅱ4的基因型为XAY，Ⅲ2有可能含有致病基因；该病由基因突变引起，可通过基因检测来确定胎儿是否患有该病。
11．下列有关人类遗传病的叙述，正确的是(　　)
A．人类遗传病是指由于遗传物质结构和功能发生改变且生下来就有的疾病
B．多基因遗传病如青少年型糖尿病、21三体综合征不遵循孟德尔遗传定律
C．人们常常采取遗传咨询、产前诊断和禁止近亲结婚等措施达到优生目的
D．人类基因组计划是要测定人类基因组的全部46条DNA中碱基对的序列
答案　C
解析　人类遗传病是指遗传物质发生改变而引起的疾病，有的遗传病生来就有，有的遗传病要到身体发育到一定阶段才发病；21三体综合征是染色体异常遗传病，不是多基因遗传病；人类基因组计划是要测定22条常染色体＋X、Y染色体＝24条染色体的DNA碱基序列。
12．调查人群中常见的遗传病时，要求计算某种遗传病的发病率(N)。若以公式N＝a/b×100%进行计算，则公式中a和b依次表示(　　)
A．某种单基因遗传病的患病人数，各类单基因遗传病的被调查人数
B．有某种遗传病病人的家庭数，各类单基因遗传病的被调查家庭数
C．某种遗传病的患病人数，该种遗传病的被调查人数
D．有某种遗传病病人的家庭数，该种遗传病的被调查家庭数
答案　C
解析　根据题意，调查人群中常见的遗传病时，先在人群中随机抽样调查，统计出某种遗传病的患病人数和该种遗传病的被调查总人数；然后以公式N＝某种遗传病的患病人数/该种遗传病的被调查总人数×100%来求出某种遗传病的发病率，所以公式中的a和b依次表示某种遗传病的患病人数、该种遗传病的被调查人数。
二、非选择题
13．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(相关基因用B和b表示；○正常女性，□正常男性，●女患者，■男患者)。
(2)导致该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现象。
(3)假设该夫妇的染色体不分离只是发生在体细胞中，则正常情况下：
①他们的孩子中________(填“会”或“不会”)出现克氏综合征患者。
②他们的孩子中患色盲的概率是________。
(4)基因组信息对于人类疾病的诊治有重要意义。人类基因组计划至少应测________条染色体的碱基序列。
答案　(1)如图
(2)母亲　减数第二次　(3)①不会　②1/4　(4)24
解析　(1)因该夫妇表现型均正常，但儿子患色盲，所以妻子的基因型为XBXb，丈夫的基因型为XBY，儿子患克氏综合征并伴有色盲，其基因型应为XbXbY。
(2)因为父亲不含色盲基因，所以儿子的色盲基因只能来自母亲。染色体变异发生在减数第二次分裂后期，着丝点分裂后两条携带Xb的染色体没有分别移向细胞两极而是进入同一子细胞(卵细胞)中，这个含有两条Xb染色体的卵细胞与正常的精子结合，形成基因型为XbXbY的合子。
(3)①体细胞中发生的变异一般不会遗传给后代；②基因型为XBY、XBXb的夫妇，其孩子患色盲的概率为1/2Xb×1/2Y＝1/4XbY。
(4)人类基因组计划至少应测定24条染色体(22条常染色体和2条性染色体)的碱基序列。
14．人类遗传病通常是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病。遗传病严重威胁人类健康，请回答下列有关遗传病调查的问题。
(1)人类遗传病包括单基因遗传病、________、________。
(2)为了解某种遗传病的遗传方式及发病率，某班同学在全校学生及其家庭中展开调查，应选择的遗传病是________(填“原发性高血压”或“苯丙酮尿症”)。将全班同学分为若干个小组进行调查。调查结束后如何处理调查结果？_______________________________。
(3)马尔芬氏综合征是一种单基因遗传病，某小组同学对某女性及其家庭成员调查后所得结果如下表，根据表中信息在方框中绘制该家庭的遗传系谱图。
通过遗传系谱图分析可知，马尔芬氏综合征的遗传方式是________。
答案　(1)多基因遗传病　染色体异常遗传病
(2)苯丙酮尿症　汇总各小组的调查数据求出发病率，对该遗传病的家系图进行分析(或对患病家族进行分析)得出遗传方式
(3)如图：
常染色体显性遗传
解析　(1)人类遗传病有三大类，即单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病。
(2)原发性高血压为多基因遗传病，苯丙酮尿症为单基因遗传病，调查遗传病的遗传方式及发病率时应选择单基因遗传病。遗传病的发病率应在人群中调查，最后汇总各小组的调查数据；而遗传病的遗传方式则应在家系中调查，根据患者家庭的患病情况绘制出遗传系谱图并进行推理分析。
(3)祖父母、外祖父母为第Ⅰ代，父母为第Ⅱ代，姐姐、弟弟及某女性为第Ⅲ代，根据表中的性状绘制遗传系谱图。根据父母患病，而姐姐正常，推测该病为常染色体显性遗传病。
15．下图为某家族白化病(皮肤中无黑色素)的遗传系谱，请据图回答：(相关的遗传基因用A、a表示)
(1)该病是由________性基因控制的。
(2)Ⅰ3和Ⅰ4都正常，但他们有一儿子为白化病患者，这种现象在遗传学上称为________。
(3)Ⅱ3是杂合体的概率是________。
(4)Ⅲ是白化病的概率是________。
答案　(1)隐　(2)性状分离　(3)2/3　(4)1/9
解析　(1)分析遗传系谱图，由Ⅰ1和Ⅰ2正常，所生儿子Ⅱ1为患者，可知白化病属于隐性遗传病。
(2)Ⅰ3和Ⅰ4都正常，但他们有一儿子为白化病患者，这种现象在遗传学上称为性状分离。
(3)由于Ⅰ3和Ⅰ4都正常，他们有一儿子为白化病患者，因此推知Ⅰ3和Ⅰ4的基因型都为Aa，由于Aa×Aa→1AA∶2Aa∶1aa，所以Ⅱ3的基因型可能是1/3AA或2/3Aa，他是杂合体的概率是2/3。
(4)Ⅱ2和Ⅱ3基因型为1/3AA或2/3Aa，所以Ⅲ是白化病的概率是2/3×2/3×1/4＝1/9。
第19讲　DNA是主要的遗传物质
[考纲明细]　人类对遗传物质的探索过程(Ⅱ)
板块一　知识·自主梳理
一、肺炎双球菌转化实验
1．体内转化实验——格里菲思
(1)实验材料：S型和R型肺炎双球菌、小鼠。
S型细菌：菌落光滑，有多糖类荚膜，有毒性。
R型细菌：菌落粗糙，无多糖类荚膜，无毒性。
(2)实验过程及结果
(3)结论：加热杀死的S型细菌中含有“转化因子”，将无毒性的R型活细菌转化为有毒性的S型活细菌。
2．体外转化实验——艾弗里
(1)实验思路：将组成S型活细菌的各种物质分离提纯，并使其分别与R型活细菌混合培养，单独观察各种物质的作用。
(2)实验过程及结果
(3)实验结论：S型细菌的DNA分子是使R型细菌发生转化并产生稳定遗传的物质。
二、噬菌体侵染细菌实验
1．实验方法
同位素标记法，用35S、32P分别标记噬菌体的蛋白质和DNA。
2．实验材料：T2噬菌体和大肠杆菌
(1)噬菌体的结构
(2)噬菌体的生活方式：活细胞寄生。
(3)噬菌体的复制式增殖
3．实验思路
设法将DNA和蛋白质分开，单独研究它们各自的功能。
4．实验步骤及结果和结论
(1)标记大肠杆菌
①大肠杆菌＋含35S的培养基→含35S的大肠杆菌。
②大肠杆菌＋含32P的培养基→含32P的大肠杆菌。
(2)标记噬菌体
①噬菌体＋含35S的大肠杆菌→含35S标记蛋白质的噬菌体。
②噬菌体＋含32P的大肠杆菌→含32P标记DNA的噬菌体。
(3)让噬菌体侵染细菌
①方法：分别用含32P的DNA和含35S的蛋白质的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌。
②搅拌器搅拌：使吸附于细菌上的噬菌体外壳与细菌分离。
③离心：让上清液中析出重量较轻的噬菌体外壳，而沉淀物中留下被感染的大肠杆菌。
(4)结果检测
①用35S标记的噬菌体侵染时
a．上清液放射性很高；b.沉淀物放射性很低；c.新形成的噬菌体未检测到放射性。
②用32P标记的噬菌体侵染时
a．上清液放射性很低；b.沉淀物放射性很高；c.新形成的噬菌体检测到放射性。
(5)结论
①噬菌体侵染细菌时DNA进入细菌细胞，而蛋白质外壳留在外面。
②子代噬菌体的各种性状是通过亲代DNA遗传的——DNA才是真正的遗传物质。
三、RNA是遗传物质的实验
1．过程及结果
(1)烟草花叶病毒烟草叶出现病斑
(2)烟草叶出现病斑烟草叶未出现病斑
2．结论：RNA是遗传物质。
四、DNA是主要的遗传物质
◆　深入思考
1．艾弗里实验中设置“DNA＋DNA酶”这一组实验的目的是什么？
提示　与只加DNA一组形成对照，说明DNA水解产物不能实现转化。
2．遗传信息只存在于DNA中吗？
提示　不是，RNA病毒的遗传信息存在于RNA中。
◆　自查诊断
1．格里菲思的肺炎双球菌转化实验证明了DNA是遗传物质。(　　)
答案　×
2．在艾弗里的实验中，DNA酶将S型细菌的DNA分解为脱氧核苷酸，因此不能使R型细菌发生转化。(　　)
答案　√
3．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。(　　)
答案　×
4．用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　×
5．用35S标记的噬菌体的侵染实验中，沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致。(　　)
答案　√
6．豌豆的遗传物质主要是DNA。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
肺炎双球菌转化实验
[广东高考]艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验，结果如下表。从表可知(　　)
实验组号
接种菌型
加入S型菌物质
培养皿长菌情况
①
R
蛋白质
R型
②
R
荚膜多糖
R型
③
R
DNA
R型、S型
④
R
DNA(经DNA酶处理)
R型
A．①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子
B．②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性
C．③和④说明S型菌的DNA是转化因子
D．①～④说明DNA是主要的遗传物质
[解析]　①中R型菌中加入S型菌的蛋白质，没有S型菌生长，能证明蛋白质不是转化因子，A错误；②中加入S型菌的荚膜多糖，没有S型菌生长，证明荚膜多糖不是转化因子，不能说明S型菌的荚膜多糖有酶活性，B错误；③中加入S型菌的DNA，培养皿中长出了S型菌，④中加入经DNA酶处理的DNA，DNA酶分解DNA，培养皿中无S型菌，因此，③④证明DNA是转化因子，C正确；①～④说明DNA是遗传物质，不能说明DNA是主要的遗传物质，D错误。
[答案]　C
题型一　肺炎双球菌转化实验
1．1928年，英国细菌学家格里菲思以小鼠为实验材料做了如下实验。
下列关于此实验的分析不正确的是(　　)
A．实验的关键现象是第4组小鼠死亡并分离出S型活细菌
B．分析第4组实验时必须是以第1～3组的实验为参照
C．本实验说明R型肺炎双球菌发生了某种类型的转化
D．本实验结论为“DNA是使R型菌转化为S型菌的转化因子”
答案　D
解析　实验中没有从S型菌体内提取DNA，单独直接地观察DNA的作用，故不能证明DNA是使R型菌转化为S型菌的转化因子。
2．将R型细菌与加热杀死的S型细菌混合后，注射到小鼠体内，小鼠死亡。该小鼠体内S型、R型细菌含量变化情况是如图1所示还是如图2所示以及对此相关的叙述，正确的是(　　)
A．最可能是图1，小鼠的免疫调节致使R型细菌数量逐渐下降
B．最可能是图2，小鼠体内的S型细菌最初来自R型细菌的转化
C．最可能是图1，死亡小鼠体内只能分离出活的S型细菌
D．最可能是图2，小鼠体内S型细菌与R型细菌为共生关系
答案　B
解析　随着R型细菌转化成S型细菌，S型细菌的数量变化呈“S”型曲线，而R型细菌在小鼠体内开始时大部分会被免疫系统消灭，随着R型菌转化成S型菌，S型细菌增多，小鼠免疫系统的破坏，R型细菌数量又开始增加。
3．[2017·苏北二调]利用两种类型的肺炎双球菌进行相关转化实验。各组肺炎双球菌先进行图示处理，再培养一段时间后注射到不同小鼠体内。下列说法不正确的是(　　)
A．通过E、F对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质
B．F组可以分离出S和R两种肺炎双球菌
C．F组产生的S肺炎双球菌可能是基因重组的结果
D．能导致小鼠死亡的是A、B、C、D四组
答案　D
解析　从图示实验过程看出，通过E、F对照，能说明转化因子是DNA而不是蛋白质，A正确；F组加入了S菌的DNA，可以分离出S和R两种肺炎双球菌，而S肺炎双球菌可能是基因重组的结果，B、C正确；A组经煮沸、D组为R菌，均不能导致小鼠死亡，D错误。
易错警示
(1(格里菲思实验仅能证明S型细菌中含有某种“转化因子”，但并未证明转化因子是何种物质。
(2(艾弗里实验证明转化因子为DNA。
题型二　肺炎双球菌发生转化的实质
4．[2017·江淮十校联考]如图是肺炎双球菌的转化实验，下列说法中正确的是(　　)
A．实验遵循了对照原则和单一变量原则
B．a、d组小鼠死亡是小鼠免疫功能丧失的结果
C．从d组死亡小鼠身上分离到的S型细菌是由S型细菌转化的
D．从变异的角度看，细菌的转化属于基因突变
答案　A
解析　图中a与b、a与c、c与d之间相互对照，各对照组间只有一个变量，A正确；a、b小鼠死亡是由S型细菌有毒性导致的，B错误；从d组死亡小鼠身上分离到的S型细菌是由R型活细菌转化而来的，C错误；细菌的转化属于基因重组，D错误。
易错警示
　关于“转化”的两点提醒
考点2
噬菌体侵染细菌的实验
[2017·全国卷Ⅱ]在证明DNA是遗传物质的过程中，T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验发挥了重要作用。下列与该噬菌体相关的叙述，正确的是(　　)
A．T2噬菌体也可以在肺炎双球菌中复制和增殖
B．T2噬菌体病毒颗粒内可以合成mRNA和蛋白质
C．培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中
D．人类免疫缺陷病毒与T2噬菌体的核酸类型和增殖过程相同
[解析]　T2噬菌体只能寄生在大肠杆菌中，并在其细胞中复制和增殖，A错误；T2噬菌体只有在宿主细胞内才能合成mRNA和蛋白质，B错误；培养基中的32P经宿主摄取后进入宿主细胞内部，在宿主细胞内，T2噬菌体以自身DNA为模板，以宿主细胞内的物质(含32P的脱氧核苷酸等)为原料合成子代噬菌体，因此培养基中的32P经宿主摄取后可出现在T2噬菌体的核酸中，C正确；人类免疫缺陷病毒所含的核酸是RNA，T2噬菌体所含的核酸是DNA，故两者的核酸类型不同，增殖过程不完全相同，D错误。
[答案]　C
题型一　噬菌体侵染细菌的实验分析
1．[2017·湖北重点中学联考]下面是噬菌体侵染细菌实验的部分实验步骤示意图，对此实验的有关叙述正确的是(　　)
A．本实验所使用的被标记的噬菌体是直接接种在含有35S的培养基中获得的
B．选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA
C．采用搅拌和离心等手段是为了把DNA和蛋白质分开再分别检测其放射性
D．实际操作中只能在上清液中检测到放射性，下层沉淀物中不可能检测到
答案　B
解析　噬菌体是病毒，无细胞结构，不能在培养基上生存，应该先用含有35S的培养基培养细菌，再用被35S标记的细菌去培养噬菌体，A错误；选用噬菌体作实验材料的原因之一是其结构组成只有蛋白质和DNA，便于分离，B正确；实验中采用搅拌和离心等手段是为了把蛋白质外壳和细菌分开，再分别检测其放射性，C错误；本实验的结果是放射性主要集中在上清液中，沉淀物中有少量放射性，D错误。
2．[2016·广州模拟]用32P或35S标记T2噬菌体并分别与无标记的细菌混合培养，保温一定时间后经搅拌、离心得到上清液和沉淀物，并测量放射性。对此实验的叙述，不正确的是(　　)
A．实验目的是研究遗传物质是DNA还是蛋白质
B．保温时间过长会使32P标记组上清液的放射性偏低
C．搅拌不充分会使35S标记组沉淀物的放射性偏高
D．实验所获得的子代噬菌体不含35S而部分可含有32P
答案　B
解析　蔡斯、赫尔希用32P或35S标记的噬菌体侵染无标记的大肠杆菌，从而可将DNA和蛋白质分开，单独研究是哪种物质在起遗传效应，A正确；32P标记组的离心结果是试管底部出现大量的放射性，说明DNA是进入到大肠杆菌细胞内的物质，如果保温时间过长，子代噬菌体会因为大肠杆菌裂解而被释放，从而使上清液放射性偏高，B错误；如果搅拌不充分，吸附在大肠杆菌表面的被35S标记的噬菌体随着大肠杆菌一起离心到试管底部，从而使沉淀物的放射性偏高，C正确；实验结果表明DNA才是真正进入大肠杆菌的物质，是噬菌体的遗传物质，被32P标记的噬菌体DNA会因为半保留复制使得部分子代噬菌体带有32P标记，但被标记的蛋白质不进入大肠杆菌，故子代噬菌体不会含有35S，D正确。
知识拓展
　噬菌体侵染细菌实验中上清液和沉淀物放射性分析
(1)32P噬菌体侵染大肠杆菌
　(2)35S噬菌体侵染大肠杆菌
题型二　同位素示踪法及标记问题
3．若1个35S标记的大肠杆菌被1个32P标记的噬菌体侵染，裂解后释放的所有噬菌体(　　)
A．一定有35S，其中有1个含有32P
B．一定有35S，其中有2个含有32P
C．一定有32P，其中有1个含有35S
D．一定有32P，其中有2个含有35S
答案　B
解析　噬菌体侵染大肠杆菌时，进入大肠杆菌内部的是(1个32P标记)DNA，蛋白质外壳留在大肠杆菌外面，侵入内部后，以大肠杆菌为场所，利用大肠杆菌的结构、酶系统和原料(无标记的脱氧核苷酸、35S标记的氨基酸)，合成噬菌体的DNA和蛋白质。另外，DNA复制为半保留复制，因此，子代噬菌体的DNA中有2个含有32P，子代噬菌体的蛋白质一定有35S。
4．[2017·山西忻州一中月考]如果用32P、35S、15N标记噬菌体后，让其侵染细菌，在产生的子代噬菌体组成结构中，能够找到的放射性元素为(　　)
A．可在外壳中找到35S、15N
B．可在DNA中找到32P、15N
C．可在外壳中找到32P、15N
D．可在DNA中找到32P、35S、15N
答案　B
解析　用32P、35S、15N标记后，亲代噬菌体的DNA中含有32P、15N，蛋白质外壳中含有35S、15N。噬菌体侵染细菌过程中，噬菌体外壳留在外面，DNA进入细菌。子代噬菌体的蛋白质外壳完全以细菌体内的氨基酸为原料合成，无放射性，A、C错误；子代噬菌体DNA只有一部分含有亲代链(含32P、15N)，B正确；DNA中不含有S元素，D错误。
技法提升
　“两看法”解答噬菌体侵染细菌标记问题
考点3
生物体内遗传物质的分析
[全国卷Ⅱ]在生命科学发展过程中，证明DNA是遗传物质的实验是 (　　)
①孟德尔的豌豆杂交实验　②摩尔根的果蝇杂交实验
③肺炎双球菌转化实验　④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验　⑤DNA的X光衍射实验
A．①② B．②③ C．③④ D．④⑤
[解析]　①孟德尔通过豌豆杂交实验，发现了“基因的分离定律和自由组合定律”；②摩尔根通过果蝇杂交实验，证明了“基因在染色体上”；③肺炎双球菌的体外转化实验，证明了DNA是遗传物质；④T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验，运用了同位素标记法，证明了DNA是遗传物质；⑤DNA的X光衍射实验为DNA双螺旋结构的确定提供了有力的佐证。故正确答案为C。
[答案]　C
题型一　RNA是遗传物质的有关实验
1．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。
2．如图表示科研人员探究“烟草花叶病毒(TMV)遗传物质”的实验过程，由此可以判断(　　)
A．水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA
B．TMV的蛋白质能感染烟草细胞
C．侵入烟草细胞的RNA进行了逆转录过程
D．RNA是TMV的主要遗传物质
答案　A
解析　由于TMV放在水和苯酚中振荡后，其组成成分RNA和蛋白质能分开，所以可判断水和苯酚的作用是分离病毒的蛋白质和RNA；TMV的蛋白质不能使正常烟草感染病毒；图中接种RNA的正常烟草感染病毒，说明侵入烟草细胞的RNA指导合成了自身的蛋白质，不能证明其进行了逆转录过程；RNA是TMV的遗传物质，没有体现它是TMV的主要遗传物质。
题型二　生物体内遗传物质的判断
3．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　真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA，①正确，②错误；细胞核和细胞质中的遗传物质都是DNA，③正确，④错误；甲型H1N1流感病毒属于RNA病毒，遗传物质是RNA，⑤错误。
4．如图表示T2噬菌体、乳酸菌、酵母菌和家兔体内遗传物质组成中五碳糖、碱基和核苷酸的种类，其中与实际情况相符的是(　　)
A．T2噬菌体 B．乳酸菌
C．酵母菌 D．家兔
答案　A
解析　乳酸菌、酵母菌和家兔是细胞生物，遗传物质为DNA，组成遗传物质的五碳糖有1种，碱基有4种，核苷酸有4种；T2噬菌体是DNA病毒，遗传物质为DNA，五碳糖有1种，碱基有4种，核苷酸有4种。
题型三　探究遗传物质的思路和方法
5．下面是兴趣小组为探究某种流感病毒的遗传物质是DNA还是RNA设计的实验步骤，请将其补充完整。
(1)实验目的：略。
(2)材料用具：显微注射器，该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：把该流感病毒核酸提取液分成相同的A、B、C三组，________________________________________________________。
第二步：取等量的猪胚胎干细胞分成三组，用显微注射技术分别把A、B、C三组处理过的核酸提取物注射到三组猪胚胎干细胞中。
第三步：将三组猪胚胎干细胞放在相同且适宜的环境中培养一段时间，然后从培养好的猪胚胎干细胞中抽取样品，检测是否有该流感病毒产生。
(4)请预测结果及结论：
①_______________________________________________；
②_______________________________________________；
③若A、B、C三组均出现该流感病毒，则该流感病毒的遗传物质既不是DNA也不是RNA。
答案　(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，用等量生理盐水处理C组核酸提取液
(4)①若A、C两组出现该流感病毒，B组没有出现，则该流感病毒的遗传物质是RNA　②若B、C两组出现该流感病毒，A组没有出现，则该流感病毒的遗传物质是DNA
解析　病毒是由蛋白质外壳和核酸组成的，核酸是遗传物质，核酸为DNA或RNA其中一种，根据题目要求探究的问题及给予的材料、试剂分析可知，实验中分别利用DNA水解酶、RNA水解酶处理该病毒核酸提取液，然后再注射到猪胚胎干细胞中培养，由于酶具有专一性，可根据培养后是否检测到该流感病毒来判断其核酸类型。
技法提升
　“遗传物质”探索的4种方法
板块三　方向·真题体验
1．[2017·江苏高考]下列关于探索DNA是遗传物质的实验，叙述正确的是(　　)
A．格里菲思实验证明DNA可以改变生物体的遗传性状
B．艾弗里实验证明从S型肺炎双球菌中提取的DNA可以使小鼠死亡
C．赫尔希和蔡斯实验中离心后细菌主要存在于沉淀中
D．赫尔希和蔡斯实验中细菌裂解后得到的噬菌体都带有32P标记
答案　C
解析　格里菲思实验证明加热杀死的S型细菌中，含有某种可使无毒性的R型活细菌转化为有毒性S型活细菌的“转化因子”，A错误；艾弗里实验证明S型细菌体内的DNA能使R型细菌转化为S型菌，然后使小鼠死亡，B错误；赫尔希和蔡斯实验中，细菌比重较大，离心后存在于沉淀中，C正确；赫尔希和蔡斯实验中，噬菌体进入细菌后，以自身DNA为模板，以细菌细胞内的物质为原料，遵循半保留复制原则，合成子代噬菌体的DNA，进而实现个体增殖，因此细菌裂解后得到的噬菌体中只有2个含有32P标记，D错误。
2．[2016·江苏高考]下列关于探索DNA是遗传物质实验的相关叙述，正确的是(　　)
A．格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因突变的结果
B．格里菲思实验证明了DNA是肺炎双球菌的遗传物质
C．赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是用32P直接标记的
D．赫尔希和蔡斯实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质
答案　D
解析　格里菲思实验中肺炎双球菌R型转化为S型是基因重组的结果，A错误；格里菲思实验证明了S型肺炎双球菌中含有转化因子，艾弗里实验证明了DNA是遗传物质，B错误；赫尔希和蔡斯实验中T2噬菌体的DNA是利用大肠杆菌中含32P的脱氧核苷酸标记的，该实验证明了DNA是T2噬菌体的遗传物质，C错误，D正确。
3．[2017·全国卷Ⅰ]根据遗传物质的化学组成，可将病毒分为RNA病毒和DNA病毒两种类型。有些病毒对人类健康会造成很大危害。通常，一种新病毒出现后需要确定该病毒的类型。
假设在宿主细胞内不发生碱基之间的相互转换。请利用放射性同位素标记的方法，以体外培养的宿主细胞等为材料，设计实验以确定一种新病毒的类型。简要写出(1)实验思路，(2)预期实验结果及结论即可。(要求：实验包含可相互印证的甲、乙两个组)
答案　(1)思路
甲组：将宿主细胞培养在含有放射性标记尿嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
乙组：将宿主细胞培养在含有放射性标记胸腺嘧啶的培养基中，之后接种新病毒。培养一段时间后收集病毒并检测其放射性。
(2)结果及结论
若甲组收集的病毒有放射性，乙组无，即为RNA病毒；反之为DNA病毒。
解析　该实验的目的是鉴定一种病毒的遗传物质是DNA还是RNA，要求使用的实验方法是同位素标记法。DNA和RNA的元素组成相同，都含有C、H、O、N、P，因此只标记化学元素是不可行的，而DNA和RNA的不同之处在于含氮碱基不同，因此可在培养基中分别加入含有放射性标记的胸腺嘧啶和含有放射性标记的尿嘧啶，看病毒的增殖是利用了含有放射性标记的胸腺嘧啶来合成DNA，还是利用含有放射性标记的尿嘧啶来合成RNA。
限时规范特训
一、选择题
1．[2017·江西高安中学模拟]一百多年前，人们就开始了对遗传物质的探索历程。对此有关叙述不正确的是(　　)
A．最初认为遗传物质是蛋白质，推测氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息
B．在肺炎双球菌转化实验中，细菌转化的实质是发生了基因重组
C．噬菌体侵染细菌实验之所以更有说服力，是因为其蛋白质与DNA完全分开
D．在32P标记噬菌体侵染细菌实验中，离心后只有在沉淀物中才能测到放射性同位素32P
答案　D
解析　由于蛋白质中氨基酸的排列顺序多种多样，导致蛋白质种类多种多样，可能蕴含着遗传信息，所以最初认为蛋白质是遗传物质，A正确；肺炎双球菌转化实验证明，死亡的S型细菌的DNA进入R型活细菌中，使R型细菌转化为有毒性的S型活细菌，细菌转化的实质是发生了基因重组，B正确；噬菌体侵染细菌时，DNA进入到细菌的细胞中，而蛋白质外壳仍留在外面，因此，子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的，所以噬菌体侵染细菌实验更有说服力，C正确；噬菌体侵染细菌实验中，用放射性同位素32P标记噬菌体的DNA，在离心后的沉淀物中放射性很高，上清液中也有少量的放射性，原因可能是由于部分噬菌体没来得及侵染细菌，或者是因为侵染时间过长，部分细菌裂解释放出噬菌体，D错误。
2．[2017·厦门质检]关于格里菲思的肺炎双球菌转化实验，下列叙述正确的是(　　)
A．加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合后，R型细菌全部转化为S型
B．R型细菌能够使加热杀死的S型细菌的蛋白质恢复活性，从而产生毒性
C．该实验证明DNA是细菌的遗传物质，而蛋白质不是
D．实验说明S型细菌中必定存在某种因子，使R型细菌发生可遗传的转化
答案　D
解析　加热杀死的S型细菌和R型活细菌混合后，会使部分R型细菌转化为S型细菌，A错误；加热杀死的S型细菌和R型活细菌的遗传物质重组，合成S型细菌的蛋白质，从而产生毒性，B错误；格里菲思的肺炎双球菌转化实验只证明S型细菌中必定存在某种因子，使R型细菌发生可遗传的转化，C错误，D正确。
3．[2017·江苏南京、盐城模拟]艾弗里及其同事为了探究S型肺炎双球菌中何种物质是“转化因子”，进行了肺炎双球菌体外转化实验。下列有关叙述错误的是(　　)
A．添加S型细菌DNA的培养基中只长S型菌落
B．实验过程中应使用固体培养基培养R型细菌
C．实验结论是S型细菌的DNA使R型细菌发生了转化
D．实验设计思路是单独观察S型细菌各种组分的作用
答案　A
解析　肺炎双球菌体外转化实验中，添加S型细菌DNA的培养基中的菌落有S型和R型两种，A错误。
4．[2017·武汉调研]某同学模拟赫尔希和蔡斯做了噬菌体侵染大肠杆菌的部分实验，有关分析错误的是(　　)
A．35S标记的是噬菌体的DNA
B．沉淀物b中含放射性的高低，与②过程中搅拌是否充分有关
C．上清液a中放射性较强
D．上述实验过程并不能证明DNA是遗传物质
答案　A
解析　35S标记的应该是噬菌体的外壳，外壳中含有S元素，而DNA中不含S元素，A错误；在②过程中，如果不充分搅拌，会使较多的蛋白质外壳吸附在大肠杆菌上，这样沉淀物中含有的放射性较高，如果搅拌充分，沉淀物的放射性较低，在上清液中含有较多的噬菌体外壳，所以放射性相对较高，B、C均正确；由于上述实验没有观察DNA的作用，因此不能证明DNA是遗传物质，D正确。
5．[2017·河南南阳月考]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．用含35S标记的噬菌体侵染细菌，子代噬菌体中也有35S标记
B．给两组小鼠分别注射R型活细菌、加热杀死的S型细菌，小鼠均不死亡
C．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
D．艾弗里等肺炎双球菌转化实验、赫尔希与蔡斯噬菌体侵染细菌实验的技术相同
答案　B
解析　35S标记的是噬菌体的蛋白质外壳，噬菌体侵染细菌时只有DNA进入细菌，蛋白质外壳留在细菌外，且合成子代噬菌体所需的原料均来自细菌，因此用含35S标记的噬菌体侵染细菌时，子代噬菌体中不含35S，A错误；R型细菌无毒性，加热杀死的S型菌已经失去侵染能力，因此分别给两组小鼠注射R型活细菌、加热杀死的S型细菌，小鼠均不死亡，B正确；32P标记的是噬菌体的DNA，噬菌体侵染细菌时，DNA进入细菌内部，并随着细菌离心到沉淀物中，因此沉淀物中含有较强的放射性，C错误；艾弗里等肺炎双球菌转化实验是将S型菌的物质一一提纯，单独观察它们的作用，而赫尔希与蔡斯噬菌体侵染细菌实验采用了放射性同位素标记法和离心法，D错误。
6．赫尔希和蔡斯做噬菌体侵染细菌实验时，分别用放射性同位素标记的噬菌体去侵染未标记的细菌，若噬菌体在细菌体内复制了三代，则下列说法正确的是(　　)
A．标记噬菌体的方法是分别用含32P和35S的培养基培养噬菌体
B．含有32P的子代噬菌体和含有35S的子代噬菌体分别占子代噬菌体总数的25%和0
C．上述过程中噬菌体的遗传信息流动方向是：RNA→DNA→RNA→蛋白质
D．噬菌体侵染细菌的实验可以证明DNA是主要的遗传物质
答案　B
解析　噬菌体是病毒，不能在培养基中独立生存，A错误；噬菌体侵染细菌时，只有DNA注入细菌并作为模板控制子代噬菌体的合成，而合成子代噬菌体所需的原料均由细菌提供，因此子代噬菌体中都不含35S，但DNA复制方式为半保留复制，因此复制三代后，子代噬菌体中含32P的比例为2/23＝1/4，B正确；噬菌体是DNA病毒，其遗传信息的流动方向是DNA→RNA→蛋白质，C错误；噬菌体侵染细菌的实验可以证明DNA是遗传物质，D错误。
7．[2017·河北冀州中学月考]用噬菌体(31P、32S)去感染体内含有放射性标记32P和35S的大肠杆菌，得到的子代噬菌体所含的元素是(　　)
A．31P、32P、32S B．31P、32P、35S
C．31P、32S、35S D．32P、32S、35S
答案　B
解析　噬菌体侵染细菌时，只有DNA进入细菌作为模板控制子代噬菌体的合成，而且合成子代噬菌体的原料均来自细菌。根据DNA半保留复制特点，子代噬菌体的DNA含有大量的32P和少量的31P，而子代噬菌体蛋白质外壳均只含有35S。
8．[2016·山东济南模拟]用甲种病毒的RNA与乙种病毒的蛋白质外壳组装成一种病毒丙，以病毒丙侵染宿主细胞，在宿主细胞中产生大量子代病毒，子代病毒具有的特征是(　　)
A．甲种病毒的特征 B．乙种病毒的特征
C．丙种病毒的特征 D．都不是
答案　A
解析　重组所得的病毒丙含有甲种病毒的RNA，因此它所产生的病毒具有甲种病毒的特征。
9．[2017·西安调研]赫尔希和蔡斯用32P标记的T2噬菌体与无32P标记的大肠杆菌混合培养，一段时间后经搅拌、离心得到了上清液和沉淀物。下列叙述正确的是(　　)
A．用含32P的培养基培养T2噬菌体可获得被32P标记的T2噬菌体
B．搅拌的目的是使噬菌体的蛋白质外壳与噬菌体的DNA分开
C．如果离心前保温时间过长，会导致上清液中的放射性升高
D．该实验结果说明DNA是主要的遗传物质而蛋白质不是遗传物质
答案　C
解析　T2噬菌体是一种细菌性病毒，不能用培养基直接培养，A错误；搅拌的目的是使噬菌体的蛋白质外壳与大肠杆菌分开，B错误；离心前保温时间过长，部分细菌裂解释放出子代噬菌体，导致上清液中的放射性升高，C正确；该实验结果只能说明DNA是遗传物质，并不能证明DNA是主要的遗传物质，也不能证明蛋白质不是遗传物质，D错误。
10．如图是某种高等植物病原体的遗传实验过程。实验表明这种病原体(　　)
A．寄生于细胞内，通过RNA遗传
B．寄生于细胞间，通过蛋白质遗传
C．寄生于细胞内，通过蛋白质遗传
D．寄生于细胞间，通过RNA遗传
答案　A
解析　从图示可看出，将RNA接种在叶片上，叶片出现了病斑，而将蛋白质外壳接种到叶片上，叶片上没有出现病斑，所以该病原体是通过RNA遗传的。病毒都是寄生在细胞内的。
二、非选择题
11．1952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)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)使噬菌体外壳和细菌分离　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。
12．[2017·东北名校联考]1952年，赫尔希和蔡斯利用同位素标记法，完成了著名的噬菌体侵染细菌的实验，实验包括4个步骤：①培养噬菌体，②35S和32P分别标记噬菌体，③放射性检测，④离心分离。
(1)该实验步骤的正确顺序是________。
A．①②④③ B．④②①③
C．②①④③ D．②①③④
(2)下图中锥形瓶内的培养液是用来培养________的，其内的营养成分中能否含有32P？________。
注：A、C中的方框代表大肠杆菌。
(3)如果让放射性同位素主要分布在图中离心管的上清液中，则获得该实验中的噬菌体的培养方法是________。
A．用含35S的培养基直接培养噬菌体
B．用含32P培养基直接培养噬菌体
C．用含35S的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体
D．用含32P的培养基培养细菌，再用此细菌培养噬菌体
(4)用被32P标记的噬菌体去侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现上清液中有放射性物质存在，这些放射性物质的来源可能是____________________________。
(5)连续培养噬菌体n代，则含亲代噬菌体DNA的个体应占总数的________。
答案　(1)C　(2)大肠杆菌　不能　(3)C　(4)有少量32P标记的噬菌体DNA没有进入大肠杆菌；离心时间过长，子代噬菌体得以释放，经离心后到达上清液中
(5)
解析　(1)噬菌体是病毒，是在活细胞中营寄生生活的生物，不能直接在培养基上培养。所以要先培养细菌，使细菌被标记，用噬菌体侵染被标记的细菌，再用被标记的噬菌体侵染未标记的细菌，保温、离心处理，检测放射性，因此顺序为②①④③，故选C。
(2)如果标记噬菌体，则先标记细菌，图中锥形瓶内的培养液是用来培养大肠杆菌的；图中①是用带有放射性的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，所以培养液中成分不能含有32P。
(3)标记噬菌体的方法是：分别用含35S和含32P的培养基培养细菌，再用此细菌培养出带相应标记的噬菌体。根据图示：上清液测得放射性，说明标记的是S元素。噬菌体只能寄生在活细胞内，不能单独用普通培养基培养，A、B错误；根据分析可知：标记的是S元素，所以C正确，D错误。
(4)用被32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌，离心后，发现上清液中有放射性物质存在，这些放射性物质的来源可能是有少量32P标记的噬菌体DNA没有进入大肠杆菌或者离心时间过长，子代噬菌体得以释放，经离心后到达上清液中。
(5)DNA复制是半保留复制，合成子代噬菌体需利用细菌提供的原料，所以子代的噬菌体中只有两个噬菌体DNA分子含有亲代DNA分子的各一条链，n代后DNA分子总数为2n，含亲代噬菌体DNA的个体应占总数的2÷2n＝1/2n－1。
13．如图为肺炎双球菌转化实验的部分图解，请据图回答问题：
(1)该实验是________________所做的肺炎双球菌转化实验的部分图解。
(2)该实验是在________________实验的基础上进行的，其目的是证明“________”的化学成分。
(3)在对R型细菌进行培养之前，必须首先进行的工作是___________________。
(4)依据上图所示实验，可以作出________________的假设。
(5)为验证上面的假设，他们又设计了下面的实验：
实验中加入DNA酶的目的是_____________________________，
他们观察到的实验现象是_______________________________。
(6)通过上面两步实验，仍然不能说明________，为此他们设计了下面的实验：
他们观察到的实验现象是______________________________，
该实验能够说明______________________________。
答案　(1)艾弗里及其同事　(2)格里菲思肺炎双球菌转化　转化因子　(3)分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、多糖等物质　(4)DNA是遗传物质　(5)分解从S型细菌中提取的DNA　培养基中只长R型细菌
(6)蛋白质、荚膜多糖等不是遗传物质　培养基中只长R型细菌　蛋白质、荚膜多糖不是遗传物质
解析　(1)由实验图解可看出，这是在R型细菌的培养基中加入R型细菌和S型细菌的DNA，是艾弗里及其同事所做的肺炎双球菌的转化实验的部分图解。
(2)该实验是在格里菲思实验的基础上为进一步证明“转化因子”的化学成分而设计的。
(3)该实验是将S型细菌打碎，分离并提纯其DNA、蛋白质、多糖等物质后分别加入到R型细菌培养基中。
(4)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验，可以证明DNA是遗传物质。
(5)为了验证所作假设，将能够水解DNA的DNA酶与S型细菌的DNA混合后加入到培养基中，结果培养基中只长R型细菌。
(6)要进一步证明DNA是遗传物质，而蛋白质、荚膜多糖等不是遗传物质，还需将这些物质分别加入培养基中，看结果是不是只有R型细菌的生长。
第1讲　走近细胞
[考纲明细]　1.原核细胞和真核细胞的异同(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
板块一　知识·自主梳理
一、生命活动离不开细胞
1．细胞是生物体结构和功能的基本单位。
2．病毒无细胞结构，但必须依赖活细胞才能进行正常的生命活动。
3．单细胞生物依赖单个细胞完成各项生命活动。
4．多细胞生物依赖各种分化的细胞密切合作，共同完成复杂的生命活动。
二、生命系统的结构层次
1．最基本的生命系统：[①]细胞。最大的生命系统：
[②]生物圈。
2．地球上最早出现的生命形式：单细胞生物。
3．生命系统各层次之间层层相依，又各自有特定的组成、结构和功能。
4．生命系统包括生态系统，所以应包括其中的无机环境。
5．并非所有生物都具有生命系统的各个层次，如单细胞生物只有细胞、个体层次，植物无系统层次，病毒不属于生命系统。
三、构建病毒的知识
1．用放射性同位素标记病毒时，应先用放射性的普通培养基培养寄主细胞，再用寄主细胞培养病毒。
2．用放射性T和放射性U分别培养宿主细胞，再用病毒分别侵染培养出来的宿主细胞，检测病毒放射性，从而判断是DNA病毒还是RNA病毒。
四、原核细胞与真核细胞的比较
特别提醒
(1(原核生物无线粒体，但很多细菌能进行有氧呼吸，其有氧呼吸主要在细胞质基质和细胞膜内侧进行。
(2(蓝藻属于原核生物，无叶绿体，但有藻蓝素和叶绿素，能进行光合作用。
(3(一般情况下，凡“菌”字前面有“杆”(如乳酸杆菌(、“球”(如链球菌(、“螺旋”及“弧”(如霍乱弧菌(字的都是细菌。
(4(蓝藻是一类生物，颤藻、念珠藻、蓝球藻、发菜均属于蓝藻，其他的藻类一般认为是真核生物。
五、细胞的多样性与统一性
1．细胞的多样性
(1)表现：细胞的形态、大小、种类等各不相同。
(2)直接原因：构成细胞的蛋白质分子不同。
(3)根本原因：DNA的多样性及基因的选择性表达。
2．细胞统一性的表现
(1)成分：组成细胞的元素和化合物种类基本相同。
(2)结构：都有细胞膜、细胞质、核糖体。
(3)遗传：都以DNA作为遗传物质，共用一套遗传密码。
(4)能量：一般都以ATP作为直接能源物质。
(5)增殖方式：都以细胞分裂的方式增殖。
六、细胞学说
1．细胞学说的建立过程(连线)
答案　①—b—Ⅱ　②—c—Ⅰ　③—a—Ⅲ
2．基本内容
(1)细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成。
(2)细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用。
(3)新细胞可以从老细胞中产生。
3．意义：揭示了细胞统一性和生物体结构统一性。
七、与显微镜有关知识
1．显微镜成放大倒立的虚像，例如实物为字母“b”，则视野中观察到的为“q”。若物像在偏左上方，则装片应向左上方移动，才能使其位于视野中央。
2．图中属于目镜的是①②，属于物镜的是③④，判断的依据是有无螺纹。
3．显微镜的放大倍数是指物像长度或宽度的放大倍数，而不是面积或体积，总的放大倍数是目镜放大倍数与物镜放大倍数的乘积。
4．镜头长短与放大倍数之间的关系
物镜越长，放大倍数越大，物镜越短，放大倍数越小。
目镜越长，放大倍数越小；目镜越短，放大倍数越大。
若使物像放大倍数最大，图中与玻片标本最接近的是④。
5．高倍镜与低倍镜观察情况比较(填表)
6．高倍镜使用的“四字诀”
(1)“找”：在低倍镜下找到目标。
(2)“移”：移动装片，使目标位于视野中央。
(3)“转”：转动转换器，换用高倍镜。
(4)“调”：调节光圈，使视野亮度适宜；调节细准焦螺旋，使物像清晰。
◆　深入思考
1．系统和生命系统哪个范畴大？分子和原子是不是生命系统，请说明理由。
提示　系统的范畴更大。分子和原子不是生命系统，因为生命系统能完成一定生命活动，单靠一个分子或原子是不可能完成的。
2．病毒属于生物吗？其存在生命系统吗？
提示　病毒无细胞结构，营寄生生活，不能独立进行新陈代谢，但能繁殖，产生后代，属于生物。但单独存在时无生命系统，也不存在结构层次。
◆　自查诊断
1．细胞学说揭示了生物的统一性和差异性。(　　)
答案　×
2．噬菌体与酵母菌在结构上的主要区别是噬菌体无以核膜为界限的细胞核。(　　)
答案　×
3．雄安新区的白洋淀中全部鱼属于种群这一结构层次。(　　)
答案　×
4．没有细胞核的细胞一定都是原核细胞。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
细胞是最基本的生命系统
[上海高考]下列关于乙型肝炎病毒的说法，正确的是(　　)
A．能在人体血浆中增殖
B．不能寄生在呼吸道黏膜细胞中
C．核酸中含5种含氮碱基
D．蛋白质由自身的核糖体合成
[解析]　乙型肝炎病毒只能寄生在肝细胞内，不能寄生在呼吸道黏膜细胞中，也不能在人体血浆中增殖，B正确，A错误；乙型肝炎病毒是DNA病毒，其内只有DNA，只有4种含氮碱基，C错误；病毒不具有细胞结构，没有细胞器，不具有核糖体，病毒合成蛋白质需借助宿主细胞的核糖体，D错误。
[答案]　B
题型一　考查病毒的结构和生活方式
1．埃博拉病毒是迄今发现的致死率最高的病毒之一，尚无有效治疗方法。埃博拉病毒的潜伏期从2天到21天不等，目前感染埃博拉病毒的已知主要渠道是直接接触感染者的血液、分泌物及其他体液，或接触感染者的尸体。下列有关病毒的叙述正确的是(　　)
①病毒无细胞结构，一般由蛋白质和核酸构成　②所有动植物的致病因子一定是病毒　③埃博拉病毒可在实验室中用液体培养基培养　④病毒在生物圈中的分布十分广泛　⑤病毒是生命系统的最基本结构层次　⑥病毒的遗传物质是DNA或RNA
A．①③⑥ B．②③⑤ C．①④⑥ D．③④⑤
答案　C
解析　病毒无细胞结构，一般由蛋白质和核酸构成，①正确；所有动植物的致病因子不一定都是病毒，也有可能是细菌、寄生虫等，②错误；病毒只营寄生生活，故埃博拉病毒不能在实验室中用液体培养基培养，只能用病毒的寄主细胞做培养基来培养，③错误；病毒在生物圈中的分布十分广泛，④正确；生命系统的最基本结构层次是细胞，病毒不属于生命系统的结构层次，⑤错误；病毒只有DNA或RNA一种核酸，所以病毒的遗传物质是DNA或RNA，⑥正确。
题型二　生命系统的结构层次及相互关系
2．下列有关对生命系统的叙述中，正确的是(　　)
A．能完整表现生命活动的最基本“生命系统”是“细胞”
B．衣藻和蓝藻在结构上有其统一性，具体体现在它们都有细胞壁、细胞膜、核糖体及拟核
C．“生态系统”是生命系统的一个层次，它代表一定自然区域内相互间有直接或间接联系的所有生物
D．一个动物体的不同细胞的形态和功能有其多样性，本质上是由于不同细胞的遗传物质是不同的
答案　A
解析　能完整表现生命活动的最基本“生命系统”是“细胞”，A正确；衣藻为真核生物，具有成形的细胞核，蓝藻为原核生物，具有拟核，B错误；“生态系统”代表一定自然区域内相互间有直接或间接联系的所有生物及其生存的无机环境，C错误；一个动物体的不同细胞的形态和功能有其多样性，本质上是由于基因的选择性表达导致细胞分化的结果，D错误。
3．下列有关生命系统的叙述正确的是(　　)
A．生命系统中各生物体均具有多种组织、器官和系统
B．生物圈是地球上最基本的生命系统和最大的生态系统
C．H1N1流感病毒不属于生命系统，但其增殖离不开活细胞
D．肌肉细胞里的蛋白质和核酸属于生命系统的分子层次
答案　C
解析　生命系统中的单细胞生物没有组织、器官和系统三个层次，植物没有系统这一层次，A错误；地球上最基本的生命系统是细胞，最大的生命系统是生物圈，B错误；H1N1流感病毒，没有细胞结构，不属于生命系统，但其增殖必需在寄主的活细胞内完成，是离不开活细胞的，C正确；蛋白质和核酸属于高分子化合物，不属于生命系统的结构层次，D错误。
考点2
细胞的多样性和统一性
[北京高考]蓝细菌(蓝藻)与酵母菌的相同之处是(　　)
A．都有拟核 B．均能进行需(有)氧呼吸
C．都有线粒体 D．均能进行光合作用
[解析]　蓝细菌为原核生物，有拟核，无线粒体，可进行需氧呼吸和光合作用；酵母菌为真核生物，有细胞核，无拟核，有线粒体，可进行需氧呼吸，但不能进行光合作用，B正确，A、C、D错误。
[答案]　B
题型一　原核细胞与真核细胞的比较
1．下列各生物与相应的结构描述正确的是(　　)
①噬菌体　②蓝藻　③大肠杆菌　④草履虫　⑤番茄
⑥衣藻
A．除①②③外，其余生物都具有细胞结构
B．以上生物中，只有⑤⑥两种生物具有叶绿素，能进行光合作用
C．②③有拟核，其余的都没有
D．除⑤⑥两种生物外，其余生物都需进行寄生生活
答案　C
解析　①噬菌体是病毒，无细胞结构，但②蓝藻和③大肠杆菌是原核生物，具有细胞结构，A错误；以上生物中，⑤⑥含有叶绿体，能进行光合作用，②有藻蓝素和叶绿素，也可以进行光合作用，B错误；②蓝藻和③大肠杆菌是原核生物，具有拟核，①噬菌体是病毒，没有细胞结构，④草履虫、⑤番茄、⑥衣藻都是真核生物，有成形的细胞核，C正确；②蓝藻属于自养型生物，不需进行寄生生活，④草履虫也不需进行寄生生活，D错误。
2．关于下列a、b、c、d四种生物的叙述，不正确的是(　　)
A．a和d不具有核膜包被的细胞核
B．a和b都能进行光合作用
C．a、b、c、d都能独立繁殖和代谢
D．a、b、c、d都可以发生基因突变
答案　C
解析　蓝藻属于原核生物，噬菌体属于病毒，原核生物不具有由核膜包被的细胞核，病毒没有细胞结构，A正确；蓝藻含有与光合作用有关的色素，水绵含有带状叶绿体，两者都可以进行光合作用，B正确；图示四种生物都可以生长繁殖，但是病毒不能独立繁殖和代谢，只可以寄生在活细胞内，C错误；四种生物的遗传物质都是DNA，在繁殖过程中都可发生基因突变，D正确。
技法提升
　易混淆的原核生物和真核生物
题型二　细胞结构与功能的统一性
3．下列为两种细胞亚显微结构示意图，说法正确的是(　　)
A．蓝藻细胞内没有线粒体，不能进行有氧呼吸
B．在蛋白质合成旺盛的细胞中，核糖体数目较多，核仁较小
C．以上两种细胞共有的细胞器是核糖体和质粒
D．以上两种细胞都有细胞壁、细胞膜、细胞质和核糖体等结构，体现了细胞的统一性
答案　D
解析　蓝藻细胞内没有线粒体，但含有与有氧呼吸有关的酶，可以进行有氧呼吸，A错误；蛋白质合成旺盛的细胞中，核糖体数目较多，核仁较大，B错误；这两种细胞共有的细胞器只有核糖体，C错误。
4．下列有关细胞结构和功能的描述，正确的是(　　)
A．发菜细胞虽具有叶绿素，但是没有叶绿体，故不能进行光合作用
B．蛔虫细胞内无线粒体，所以只能进行无氧呼吸
C．血红蛋白的形成过程需要核糖体、内质网、高尔基体和线粒体的参与
D．将洋葱根尖分生区细胞放到质量浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞会发生明显的质壁分离
答案　B
解析　发菜是原核生物，没有叶绿体，但含有藻蓝素和叶绿素，可以进行光合作用，A错误；蛔虫细胞是真核细胞，没有线粒体，不能进行有氧呼吸，B正确；血红蛋白不是分泌蛋白，不需要内质网和高尔基体的加工，C错误；洋葱根尖分生区细胞没有大液泡，不能发生明显的质壁分离，D错误。
知识拓展
　细胞结构多样性与功能多样性相统一的“七个”实例
实验一
使用高倍显微镜观察几种细胞

[2017·洛阳模拟]如图所示，图甲中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物像。下列描述正确的是(　　)
A．①比②的放大倍数大，③比④的放大倍数小
B．把视野中的标本从图乙转为图丙时，应选用③，同时提升镜筒
C．从图乙转为图丙，正确的调节顺序是：转动转换器→调节光圈→移动标本→转动细准焦螺旋
D．若使物像放大倍数最大，图甲中的组合一般是②③⑤
[解析]　①②表示目镜，目镜的镜头越长，其放大倍数越小，所以①比②的放大倍数小，③④表示物镜，物镜的镜头越长，其放大倍数越大，所以③比④的放大倍数大，A错误；把视野中的标本从图乙转为图丙，即从低倍镜换到高倍镜时，应选用③，但不能提升镜筒，B错误；从图乙到图丙是低倍镜到高倍镜的转换，其正确的调节顺序是：移动标本→转动转换器→调节光圈→转动细准焦螺旋，C错误；使物像放大倍数最大，应选择高倍的物镜和目镜，且放大倍数越高的物镜与载玻片的距离越近，所以图甲中的组合一般是②③⑤，D正确。
[答案]　D
1．用一般光学显微镜观察生物的细胞与组织，下列叙述不正确的是(　　)
A．用10倍物镜观察水绵玻片时，玻片与物镜的距离为0.5 cm，若改用40倍物镜观察，则玻片与物镜的距离应调整在1.5 cm左右
B．若载玻片上有d字母，则视野中呈现p字母
C．观察向日葵叶片的保卫细胞时，若将玻片标本向右方移动，则视野中保卫细胞向左方移动
D．视野中观察到眼虫游向右上方，则应将玻片向右上方移动以便追踪
答案　A
解析　放大倍数越大，玻片与物镜的距离越小。在显微镜的视野里看到的是倒立的虚像，上下颠倒、左右相反。
2．观察细胞结构时，下列说法正确的是(　　)
A．低倍镜下物像清晰，换高倍镜后视野变暗，应首先调节细准焦螺旋
B．用光学显微镜观察神经细胞，可以观察到核糖体，以及突触小体等结构
C．视野中有异物，转动物镜发现异物不动，移动装片也不动，则异物在目镜上
D．制作口腔上皮细胞装片时为防止产生气泡，首先在载玻片上滴加1～2滴清水，然后再盖上盖玻片
答案　C
解析　换高倍镜后视野变暗，可调节光圈，A错误；核糖体属于亚显微结构，在光学显微镜下观察不到，B错误；异物只可能在物镜、目镜或装片上，移动装片和转动物镜，异物不动，则异物在目镜上，C正确；制作口腔上皮细胞装片时，首先在载玻片上滴1～2滴生理盐水，滴加清水，会使口腔上皮细胞吸水涨破，D错误。
3．在10×10的放大倍数下看到的64个细胞，而且在视野的直径上排成一行，则转换为10×40的放大倍数后，看到的一行细胞数为多少？(　　)
A．8个 B．4个 C．16个 D．32个
答案　C
解析　视野直径上一行细胞的数量变化与放大倍数成反比，则看到视野内的细胞数为16个。
4．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，设视野半径为d，则面积S＝πd2，此时视野中有64个细胞；当放大到400倍时，其视野半径相当于原来的1/4，则圆面积S＝π(d/4)2，即为原来的1/16，故看到的细胞数目为64/16＝4(个)。
技法提升
1.放大倍数的变化与视野范围内细胞数量变化的推算
若视野中细胞为单行，计算时只考虑长度和宽度；若视野中充满细胞，计算时考虑面积的变化，细胞数量与放大倍数的变化规律如下：
项目
低倍镜下放
大倍数为a
高倍镜下放
大倍数为na
视野中一行
细胞数量
c
c×(1/n)
圆形视野内
细胞数量
d
d×(1/n2)
2．污物位置的判断
板块三　方向·真题体验
1．[2017·海南高考]下列关于原核生物的叙述，错误的是(　　)
A．大肠杆菌的细胞内有核糖体
B．细胞对物质的吸收具有选择性
C．拟核区中含有环状的DNA分子
D．蓝藻细胞的叶绿体中含有叶绿素
答案　D
解析　大肠杆菌是原核生物，核糖体是原核细胞中唯一的细胞器，A正确；细胞膜的存在，使细胞有选择地从其所处环境中吸收物质，B正确；细菌的拟核区有一个大型环状DNA分子，C正确；蓝藻无叶绿体，D错误。
2．[2016·上海高考]在电子显微镜下，放线菌和霉菌中都能观察到的结构是(　　)
A．核糖体和质膜 B．线粒体和内质网
C．核糖体和拟核 D．线粒体和高尔基体
答案　A
解析　放线菌是原核生物，细胞中只有一种细胞器即核糖体；霉菌属于真核生物，其细胞中除核糖体外，还有内质网、高尔基体等细胞器，有真正的细胞核。因此，电镜下放线菌和霉菌中都能观察到的结构是核糖体和质膜(细胞膜)。
3．[2016·上海高考]下列病毒的构成组合中错误的是(　　)
①DNA　②RNA　③蛋白质　④磷脂
A．②③④ B．①②③
C．①③ D．②③
答案　B
解析　病毒只含有一种核酸，为DNA或RNA，部分病毒的囊膜含有磷脂。
4．[2015·海南高考]细胞是生命活动的基本单位。关于细胞结构的叙述，错误的是(　　)
A．细菌有核糖体，无叶绿体
B．蓝藻无细胞核，也无核糖体
C．水绵有细胞核，也有叶绿体
D．酵母菌有细胞核，无叶绿体
答案　B
解析　细菌为原核生物，有核糖体，无叶绿体，A正确；蓝藻为原核生物，没有以核膜为界限的细胞核，但有核糖体，B错误；水绵为藻类植物，是真核生物，有细胞核，也有叶绿体，C正确；酵母菌为真菌，是真核生物，有细胞核，但无叶绿体，D正确。
限时规范特训
一、选择题
1．下列关于细胞与生命活动关系的叙述，错误的是(　　)
A．生命活动都离不开细胞
B．病毒不具有细胞结构，所以它的生命活动与细胞无关
C．细胞是动植物体结构和功能的基本单位
D．多细胞生物依赖高度分化的细胞密切协作，才能完成各项生命活动
答案　B
解析　生命活动都离不开细胞，A正确；病毒没有细胞结构，但必须依赖活细胞才能生存，B错误；细胞是动植物体结构和功能的基本单位，C正确；多细胞生物依赖高度分化的细胞密切协作，才能完成各项生命活动，D正确。
2．[2017·郑州质检]从某种病毒中提取出核酸，经测定，其碱基的组成中A与T含量相等，C与G含量相等。下列叙述中错误的是(　　)
A．该病毒不具有独立代谢的能力，其生命活动离不开细胞
B．该病毒的核酸最可能为双链DNA
C．该病毒不具有细胞核，但有拟核结构
D．将其核酸彻底水解，可以得到6种小分子物质
答案　C
解析　病毒寄生在活细胞中，不能独立进行生命活动，A正确；由于该病毒核酸的碱基组成中A与T含量相等，C与G含量相等，符合碱基互补配对原则，且含DNA的特有碱基T，这是双链DNA的特点，B正确；病毒由蛋白质外壳和内部的核酸构成，无细胞的各种结构，C错误；病毒的核酸只有一种，故其彻底水解产物为1种磷酸、1种五碳糖、4种含氮碱基，D正确。
3．[2017·石家庄一模]下图是某类生物的结构模式图。据图分析，下列叙述正确的是(　　)
A．①是该类生物唯一具有的细胞器
B．②是由一条环状DNA和蛋白质组成的结构
C．该类生物的细胞增殖方式为无丝分裂
D．该类生物不能作为生态系统的生产者和消费者
答案　A
解析　图中细胞没有成形的细胞核，是原核生物细菌，细菌细胞只有核糖体一种细胞器(图中①)，A正确；细菌细胞的拟核DNA(图中②)不与蛋白质结合，B错误；细菌细胞的分裂方式是二分裂， C错误；细菌在生态系统中的成分因其功能地位不同而不同，如硝化细菌是生产者、寄生细菌是消费者、腐生型的细菌是分解者，D错误。
4．下列关于生命系统的叙述，错误的是(　　)
A．生命系统的各个层次可以相互联系，如细胞、种群
B．SARS病毒不属于生命系统
C．一个变形虫既是细胞层次，又是个体层次
D．生物的生活环境不属于生命系统的一部分
答案　D
解析　生命系统分为不同的层次，各层次之间是密切联系的，它们形成一个统一的整体，A正确；病毒没有细胞结构，所以不属于生命系统，B正确；变形虫是单细胞生物，既是细胞层次，又是个体层次，C正确；如果要研究生命系统的生物圈或生态系统，不但要研究各种生物，还要研究各种生物需要的环境条件，因此环境也是生命系统的一部分，D错误。
5．[2017·济南四校联考]下列有关自然界中生物说法不正确的是(　　)
A．菌类绝大多数是异养型
B．细胞生物一定都含有核糖体
C．单细胞生物都是原核生物
D．酵母菌有线粒体，但也可进行无氧呼吸
答案　C
解析　菌类中只有少数是能进行化能合成作用或光合作用的细菌，属于自养型细菌，其他均为异养型，A正确；原核生物和真核生物都含有核糖体，B正确；红藻和草履虫都是单细胞生物，它们为真核生物，C错误；酵母菌为真核生物，含有线粒体，呼吸方式为兼性厌氧型，D正确。
6．下图是细菌的结构模式图，甲～戊是细胞的结构，下列叙述正确的是(　　)
A．戊是细胞壁，用纤维素酶和果胶酶可以将其破坏
B．丙是质粒，可以作为运载目的基因的载体蛋白
C．甲是核糖体，是蛋白质和其他有机物合成的部位
D．乙是细菌基因的主要存在部位
答案　D
解析　分析题图可知，戊是细胞壁，由于细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖而非纤维素和果胶，所以纤维素酶和果胶酶不能将其破坏，A错误；丙是质粒，可以作为基因工程中目的基因的载体，但质粒是DNA，不是蛋白质，B错误；甲是核糖体，它只是蛋白质的合成部位，C错误；乙是拟核，细菌的基因主要存在于拟核中，D正确。
7．[2017·盐城期末]如图所示的四个方框代表乳酸菌、衣藻、蘑菇和蓝藻，其中阴影部分表示它们都具有的某种物质或结构。下列物质或结构可出现在阴影部分的是(　　)
A．RNA B．染色体
C．核膜 D．内质网
答案　A
解析　乳酸菌、蓝藻是原核生物，没有核膜、染色体，也没有内质网等复杂的细胞器；而衣藻、蘑菇是真核生物，具核膜、染色体，有内质网等复杂的细胞器；真核生物、原核生物都有RNA，故图中阴影部分可表示RNA，答案选A。
8．下列细胞亚显微结构示意图，正确的是(　　)
答案　D
解析　细菌细胞和蓝藻细胞都是原核细胞，有核糖体和拟核，但不应该有线粒体和叶绿体，A、B错误；水稻叶肉细胞和小鼠肝脏细胞是真核细胞，都有核糖体和线粒体，但水稻是高等植物，其细胞内不应该有中心体，而动物细胞一般都有中心体，故C错误，D正确。
9．[2017·洛阳统考]下列关于原核生物和真核生物的叙述，正确的是(　　)
A．真核生物都是多细胞生物，原核生物都是单细胞生物
B．真核细胞增殖方式是有丝分裂，原核细胞增殖方式是无丝分裂
C．真核细胞都进行有氧呼吸，原核细胞都进行无氧呼吸
D．真核细胞的核DNA为链状，原核细胞的拟核DNA为环状
答案　D
解析　有的真核生物为单细胞生物(如原生生物)，A错误；原核细胞的增殖方式为二分裂，无丝分裂及有丝分裂均为真核细胞特有的分裂方式，B错误；真核细胞也能进行无氧呼吸，原核细胞也可进行有氧呼吸，C错误。
10．某同学用四个不同的物镜观察人口腔上皮细胞临时装片，成像清晰时物镜与玻片之间的距离如甲图所示；在装片不动的情况下，四个物镜中只有一个物镜观察到细胞(如乙图所示)。下列说法正确的是(　　)
A．b条件下比c条件下看到的细胞数多
B．a条件下视野的亮度比d条件下大
C．装片不动的情况下，能观察到细胞的物镜是d
D．装片不动的情况下，欲使其他物镜观察到乙图中细胞，应将装片向左下方移动
答案　C
解析　物镜的镜头越长，其放大倍数越大，物镜与载玻片的距离越近，且显微镜的放大倍数越大，视野中观察到的细胞数目越少，因此b条件下比c条件下看到的细胞数少，A错误；物镜的镜头越长，其放大倍数越大，物镜与载玻片的距离越近，且显微镜的放大倍数越大，视野越暗，因此a条件下视野的亮度比d条件下小，B错误；在装片不动的情况下，只有一个物镜看到了细胞，说明这个物镜的放大倍数最小，看到的实际面积最大，故可判断为d，C正确；若使其他物镜也观察到细胞，应先将细胞移到视野的中央，由于显微镜下观察到的是上下、左右都颠倒的像，乙图细胞位于视野的右上方，因此要想将其移到视野的中央，还应向右上方移动，D错误。
11．下列有关生物特征的叙述，正确的是(　　)
A．硝化细菌和蓝藻都是原核生物，且都有细胞壁，细胞内含有DNA和RNA
B．蓝藻和硝化细菌都不含叶绿体，但细胞中均含叶绿素，在生态系统中的成分为生产者
C．酵母菌和乳酸菌都能进行有丝分裂
D．在电镜下观察蓝藻和硝化细菌，均可看到有核糖体附着在内质网上
答案　A
解析　硝化细菌和蓝藻都是原核生物，且都有细胞壁，细胞内含有DNA和RNA，A正确；蓝藻不含叶绿体，但细胞中含叶绿素，可以进行光合作用，硝化细菌没有叶绿体也没有叶绿素，可以进行化能合成作用，两者在生态系统中的成分都为生产者，B错误；乳酸菌是原核生物，进行二分裂，有丝分裂是真核细胞进行分裂的方式之一，C错误；蓝藻和硝化细菌都是原核生物，没有内质网，D错误。
12．[2017·武汉质检]关于图中a、b、c三类生物及其共同特征的叙述，正确的是(　　)
A．a中生物都含有核酸，由5种碱基和8种核苷酸组成
B．b中生物除蓝藻外都不含叶绿素，但都含核糖体，是构成生命系统的结构层次
C．c中生物都具有细胞结构，且都有细胞壁，细胞壁的成分不尽相同
D．不遵循孟德尔遗传规律的基因只存在于b中生物，a中生物有的遗传物质不是DNA
答案　C
解析　衣藻和金鱼藻属于真核生物；细菌和蓝藻属于原核生物；烟草花叶病毒是病毒，没有细胞结构。有细胞结构的生物有DNA和RNA，由5种碱基和8种核苷酸组成，但病毒只有DNA或RNA，由4种碱基和4种核苷酸组成，A错误；b中生物除蓝藻外都不含叶绿素，病毒没有细胞结构，没有细胞器，也不构成生命系统的结构层次，B错误；c中生物都具有细胞结构，且都有细胞壁，金鱼藻属于植物，其细胞壁的主要成分是纤维素和果胶，原核生物细胞壁的主要成分为肽聚糖，C正确；除b中生物外，衣藻、金鱼藻的细胞核外的基因也不遵循孟德尔遗传规律，烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，D错误。
二、非选择题
13．下列各图分别表示几种生物的基本结构单位。请根据图回答下面的问题。
(1)最有可能属于病毒的是________，它在结构上不同于其他三种图示的显著特点是__________；病毒的生活及繁殖必须在________内才能进行。
(2)图中属于真核细胞的是________，与原核细胞的统一性都表现在具有__________________________，原核生物细胞质中只有________这一种细胞器。
(3)图中过量繁殖会引起“水华”的是________，该细胞中含有______________，因此可以利用光能合成有机物。
答案　(1)C　无细胞结构　活细胞　(2)D　细胞膜、细胞质、遗传物质　核糖体　(3)B(蓝藻)　叶绿素和藻蓝素
解析　(1)图中C没有细胞结构，最有可能属于病毒；病毒不能独立生存，只有寄生在活细胞中才能生活和繁殖。
(2)图中D属于真核细胞；原核细胞和真核细胞最主要的区别是真核细胞有以核膜为界限的细胞核。真核细胞和原核细胞都含有细胞膜、细胞质等结构和遗传物质，这体现了细胞的统一性，原核生物只有核糖体这一种细胞器。
(3)图中B为蓝藻细胞，含有叶绿素和藻蓝素，能进行光合作用制造有机物，属于自养型生物。
14．细胞是生物体结构和功能的基本单位，也是新陈代谢的主要场所。下图中的A、B、C、D是4种不同类型的细胞，其中D细胞含有光合色素。请分析回答：
(1)上图中，图________是幽门螺杆菌结构模式图，其区别于酵母菌的最主要的结构特点是______________________。幽门螺杆菌可产生尿素酶、蛋白酶、磷脂酶，其中的________________可直接破坏胃黏膜的完整性，进而破坏人体的第一道防线。
(2)上图所示细胞中一定能进行光合作用的是________(填代号)。
(3)B细胞的某种分泌蛋白在核糖体中合成之后，按照____________________(用箭头和结构名称表示)的方向运到细胞外。
(4)与B细胞相比，A细胞中特有的能产生ATP的结构是________。
(5)A、B、C细胞所代表的生物，在遗传时哪些基因不遵循孟德尔遗传规律？_______________________________________________ _________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)C　没有以核膜为界限的细胞核　蛋白酶和磷脂酶
(2)A、D
(3)内质网→高尔基体→细胞膜
(4)叶绿体
(5)A、B细胞所代表的生物的质基因和C细胞所代表的生物中的全部基因
解析　(1)幽门螺杆菌属于细菌，即C图表示的结构，其与酵母菌相比最主要的结构特点是没有以核膜为界限的细胞核。蛋白质和磷脂是构成胃黏膜细胞膜的主要成分，蛋白酶和磷脂酶会通过水解蛋白质和磷脂，来破坏胃黏膜的完整性。
(2)题图中一定能进行光合作用的细胞有蓝藻和有叶绿体的植物细胞。
(3)分泌蛋白合成后按照内质网→高尔基体→细胞膜的方向运到细胞外。
(4)能产生ATP的细胞结构有细胞质基质、线粒体和叶绿体，与B细胞相比A细胞特有的能产生ATP的结构是叶绿体。
(5)只有真核生物核基因的遗传才遵循孟德尔遗传规律，A、B细胞所代表的生物的质基因和C细胞所代表的生物中的全部基因不遵循孟德尔遗传规律。
15．Ⅰ.某同学在观察蚕豆表皮细胞时，进行了如下操作：先用一块洁净纱布擦试镜头，再在一干净的载玻片中央滴一滴清水，放入一小块植物组织切片，小心平展后，放在显微镜载物台正中央，并用压片夹压住，然后在双眼侧视下，将物镜降至距玻片标本约2～2.5 cm处停止。用左眼朝目镜里观察，同时转动粗准焦螺旋，缓慢上升镜筒。
请指出该同学操作中不正确的地方。
(1)________________________________________________________________；
(2)________________________________________________________________；
(3)________________________________________________________________。
Ⅱ.下图甲是显微镜下看到的变形虫，乙是显微镜下看到的叶表皮的一部分细胞。据图回答下列问题。
(1)写出图甲中数字代表的名称：①________；②________；③________。
(2)图乙中④代表的细胞名称是________，与甲相比此细胞特有的结构有________________，其余与变形虫细胞结构基本相同，由此反映了细胞的________性和________性。
答案　Ⅰ.(1)镜头应该用擦镜纸擦拭，不能用纱布
(2)临时装片要加盖玻片
(3)物镜应降至距玻片标本0.5～1 cm处
Ⅱ.(1)①细胞膜　②细胞核　③细胞质
(2)保卫细胞　细胞壁、液泡和叶绿体　多样　统一
解析　Ⅰ.擦拭显微镜的镜头要用专门的擦镜纸进行擦拭；制作临时装片时，放植物组织切片并展平后，应加盖玻片；物镜应降低至距离玻片0.5～1 cm处。
Ⅱ.变形虫是单细胞原生动物，由外到内细胞结构为细胞膜、细胞质和细胞核；植物构成气孔的细胞是保卫细胞，该细胞与动物细胞相比，含有细胞壁、液泡和叶绿体，而其他结构与变形虫的基本相似，这体现了细胞的多样性和统一性。
第20讲　DNA分子的结构和复制、基因的本质
[考纲明细]　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)
板块一　知识·自主梳理
一、DNA分子的结构及特点
1．DNA分子的结构

2．DNA分子的特点：多样性、特异性、稳定性。
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．时期：有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。
3．场所：主要是细胞核，线粒体和叶绿体中也存在。
4．流程
(1)解旋
①需要细胞提供能量；
②需要解旋酶的作用；
③结果：把氢键断开。
(2)合成子链
①模板：解开的每一段母链；
②原料：游离的4种脱氧核苷酸；
③酶：DNA聚合酶等；
④原则：碱基互补配对原则。
(3)形成子代DNA：每条新链与其对应的模板链盘绕成新DNA。
5．结果：1个DNA复制形成2个完全相同的DNA。
6．特点：边解旋边复制，半保留复制。
7．精确复制的原因
(1)独特的双螺旋结构提供模板。
(2)碱基互补配对原则。
8．意义：将遗传信息从亲代传给子代，从而保持了遗传信息的连续性。
三、基因是有遗传效应的DNA片段
1．基因的本质：基因是有遗传效应的DNA片段。
2．基因与DNA的关系：一个DNA分子上有许多基因。构成基因的碱基数小于DNA分子的碱基总数。
3．基因与遗传信息：基因中脱氧核苷酸的排列顺序称为遗传信息；DNA分子能够储存足够量的遗传信息。
4．基因与染色体的关系：基因在染色体上呈线性排列。
5．生物体多样性和特异性的物质基础：DNA分子的多样性和特异性。
◆　深入思考
1．无丝分裂过程中有DNA分子复制吗？
提示　有。三种增殖方式都存在DNA分子的复制。
2．DNA片段都是基因吗？都携带遗传信息吗？
提示　DNA分子上的片段不都是基因，基因是有遗传效应的DNA片段，DNA片段不都携带遗传信息。
◆　自查诊断
1．DNA单链上相邻碱基以氢键相连。(　　)
答案　×
2．磷酸与脱氧核糖交替连接构成DNA链的基本骨架。(　　)
答案　√
3．DNA分子复制是边解旋边双向复制的。(　　)
答案　√
4．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　√
5．影响细胞呼吸(ATP供给)的所有因素都可能影响DNA复制。(　　)
答案　√
板块二　考点·题型突破
考点1
DNA分子的结构及相关计算
[2017·海南高考]DNA分子的稳定性与碱基对之间的氢键数目有关。下列关于生物体内DNA分子中(A＋T)/(G＋C)与(A＋C)/(G＋T)两个比值的叙述，正确的是(　　)
A．碱基序列不同的双链DNA分子，后一比值不同
B．前一个比值越大，双链DNA分子的稳定性越高
C．当两个比值相同时，可判断这个DNA分子是双链
D．经半保留复制得到的DNA分子，后一比值等于1
[解析]　由于双链DNA碱基A数目等于T数目，G数目等于C数目，故(A＋C)/(G＋T)为恒值1，A错误；A和T碱基对含2个氢键，C和G含3个氢键，氢键数越多，双链DNA分子的稳定性越高，故(A＋T)/(G＋C)比值越大，氢键越少，稳定性越弱，B错误；(A＋T)/(G＋C)与(A＋C)/(G＋T)两个比值相等，这个DNA分子可能是双链，也可能是单链，C错误；双链DNA中(A＋C)/(G＋T)的值恒为1，D正确。
[答案]　D
题型一　DNA分子结构及特点
1．下列关于DNA结构的叙述中，错误的是(　　)
A．大多数DNA分子由两条核糖核苷酸长链盘旋而成为螺旋结构
B．外侧是由磷酸和脱氧核糖交替连接构成的基本骨架，内侧是碱基
C．DNA两条链上的碱基间以氢键相连，且A与T配对，C与G配对
D．DNA的两条链反向平行
答案　A
解析　大多数DNA分子由两条脱氧核糖核苷酸长链盘旋而成为螺旋结构，A错误；DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧，构成基本骨架，碱基排列在内侧，B正确；DNA两条链上的碱基间以氢键相连，并且碱基配对有一定的规律：即A与T配对，C与G配对，C正确；DNA分子的两条链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构，D正确。
2.
图为DNA分子结构示意图，对该图的叙述正确的是(　　)
a．②和③相间排列，构成了DNA分子的基本骨架
b．④的名称是胞嘧啶脱氧核苷酸
c．⑨是氢键，其形成遵循碱基互补配对原则
d．DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息
A．b、c、d B．c、d C．a、b、c D．b、c
答案　B
解析　DNA分子是双螺旋结构，①磷酸与②脱氧核糖交替连接排列在外侧，构成了DNA分子的基本骨架；④中的③②与②下方的磷酸基团组成胞嘧啶脱氧核苷酸；碱基互补配对，形成碱基对时通过氢键相连；DNA分子中特定的脱氧核苷酸序列代表了遗传信息。
易错警示
　DNA分子中的数量关系
(1)DNA分子中，脱氧核苷酸数∶脱氧核糖数∶磷酸数∶含氮碱基数＝1∶1∶1∶1。
(2)配对的碱基，A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键，C－G所占比例越大，DNA结构越稳定。
(3)每条脱氧核苷酸链上都只有一个游离的磷酸基团，因此DNA分子中含有2个游离的磷酸基团。
(4)对于真核细胞来说，染色体是基因的主要载体；线粒体和叶绿体也是基因的载体。
(5)对于原核细胞来说，拟核中的DNA分子或者质粒DNA均是裸露的，并不与蛋白质一起构成染色体。
题型二　DNA分子结构相关计算
3．[2014·山东高考]某研究小组测定了多个不同双链DNA分子的碱基组成，根据测定结果绘制了DNA分子的一条单链与其互补链、一条单链与其所在DNA分子中碱基数目比值的关系图，下列正确的是(　　)
答案　C
解析　根据DNA分子的结构特点可知，若DNA分子双链中(A＋T)/(C＋G)的比值为m，则每条链中(A＋T)/(C＋G)比值均为m，由此可判断C正确，D错误；DNA分子中(A＋C)/(T＋G)＝1，而每条链中的(A＋C)/(T＋G)不能确定，但两条链中的比值互为倒数，故A、B错误。
4．[2017·天津模拟]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(α链)子链中T与C分别占该链碱基总数的32.9%和17.1%，则在α链的互补链(β链)中，T和C分别占(β链)碱基总数的(　　)
A．32.9%和17.1% B．31.3%和18.7%
C．18.7%和31.3% D．17.1%和32.9%
答案　B
解析　由于整个DNA分子中G＋C＝35.8%，则每条链中G＋C＝35.8%，A＋T＝64.2%；由于α链中T与C分别占α链碱基总数的32.9%和17.1%，由此可以求出α链中G＝18.7%、A＝31.3%，则其互补链β链中T和C分别占β链碱基总数的31.3%和18.7%。
技法提升
　碱基互补配对原则及相关计算规律
(1)碱基互补配对原则：A一定与T配对，G一定与C配对。
(2)四个计算规律
①规律一：一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G，则A＋G＝C＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
②规律二：在双链DNA分子中，互补的两碱基之和(如A＋T或C＋G)占全部碱基的比值等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值，且等于其转录形成的mRNA(T换为U)中该种碱基比例的比值。
③规律三：在DNA双链中，一条单链的的值与其互补单链的的值互为倒数关系。(不配对的碱基之和比例在两条单链中互为倒数)
提醒：在整个DNA分子中该比值等于1。
④规律四：在DNA双链中，一条单链的的值，与该互补链的的值是相等的，也与整个DNA分子中的的值是相等的。
提醒：综合规律三、四可简记为“补则等，不补则倒”。
题型三　核酸类型分析
5．已知病毒的核酸有双链DNA、单链DNA、双链RNA、单链RNA四种类型。现发现一种新病毒，要确定其核酸属于哪一种类型，应该(　　)
A．分析碱基类型，确定碱基比例
B．分析蛋白质的氨基酸组成，确定五碳糖类型
C．分析碱基类型，确定五碳糖类型
D．分析蛋白质的氨基酸组成，确定碱基类型
答案　A
解析　DNA的碱基为A、T、C、G，RNA的碱基是A、U、C、G，T是DNA特有的碱基，U为RNA特有的碱基，所以可以根据这一区别来分辨DNA和RNA。双链DNA中A＝T且C＝G，单链DNA和RNA则不具备这一规律。分析碱基类型判断核酸是DNA还是RNA，然后确定碱基比例，确定是单链结构还是双链结构，A正确。
技法提升
　判断核酸种类的方法
(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
?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合成。
考点2
DNA复制及基因的概念
[2016·全国卷Ⅱ]某种物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能解开。若在细胞正常生长的培养液中加入适量的该物质，下列相关叙述错误的是(　　)
A．随后细胞中的DNA复制发生障碍
B．随后细胞中的RNA转录发生障碍
C．该物质可将细胞周期阻断在分裂中期
D．可推测该物质对癌细胞的增殖有抑制作用
[解析]　某物质可插入DNA分子两条链的碱基对之间，使DNA双链不能打开，说明该物质会阻碍DNA分子的解旋，因此会阻碍DNA分子的复制、转录和抑制细胞增殖，A、B、D三项均正确；因DNA分子的复制发生在间期，所以该物质可将细胞周期阻断在分裂间期，C项错误。
[答案]　C
题型一　DNA分子复制过程及特点
1．[2016·湖南十三校联考]下图为真核细胞DNA复制过程的模式图，据图分析，下列相关叙述错误的是(　　)
A．解旋酶能使双链DNA解开，但需要消耗ATP
B．DNA分子复制时两条子链的延伸方向相反
C．DNA分子复制中的引物是核酸片段
D．新合成的两条子链的碱基序列是一致的
答案　D
解析　两条模板链碱基互补配对，则新合成的两条子链的碱基序列是互补的，D错误。
2．如图为某真核细胞中DNA复制过程模式图，下列分析错误的是(　　)
A．酶①和酶②均作用于氢键
B．该过程可发生在细胞有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期
C．该过程的模板链是a、b链
D．DNA复制的特点是半保留复制
答案　A
解析　酶①是解旋酶，酶②是DNA聚合酶，前者作用于氢键，后者作用于磷酸二酯键，A错误；该过程需要a、b链分别作模板，c、d链分别是以a、b链为模板合成的子链，C正确；细胞有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期会发生DNA复制，B正确；DNA分子复制具有半保留复制的特点，D正确。
题型二　DNA复制的相关计算
3．[2017·临川一中质检]用15N标记含有100个碱基对的DNA分子，其中有胞嘧啶脱氧核苷酸60个，该DNA分子在含有14N的培养基中连续复制4次。其结果不可能是(　　)
A．含有15N的单链占全部单链的1/16
B．含有14N的DNA分子占7/8
C．复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸600个
D．复制结果共产生16个DNA分子
答案　B
解析　由题可知，该DNA分子中有腺嘌呤(A)40个，则复制过程中需腺嘌呤脱氧核苷酸为40×(24－1)＝600(个)。该DNA分子在含14N的培养基中连续复制4次，可形成16个DNA分子，其中含有15N的单链占全部单链的1/16，含有14N的DNA分子占100%。
4．[2016·泰安期中]下列关于DNA的相关计算中，正确的是(　　)
A．具有1000个碱基对的DNA，腺嘌呤有600个，则每一条链上都具有胞嘧啶200个
B．具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，复制n次后共需要2n·m个胸腺嘧啶
C．具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，第n次复制需要2n－1·m个胸腺嘧啶
D．无论是双链DNA还是单链DNA，A＋G所占的比例均是1/2
答案　C
解析　根据碱基互补配对原则，具有1000个碱基对的DNA，A＋T＋C＋G＝2000个，A＝T＝600个，C＝G＝400个，但在该DNA分子的每一条链上，所具有的胞嘧啶不一定是200个，A错误；具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，复制n次后共需要(2n－1)·m个胸腺嘧啶，B错误；具有m个胸腺嘧啶的DNA片段，第n次复制共需要(2n－1)·m－(2n－1－1)·m＝2n－1·m个胸腺嘧啶，C正确；在双链DNA分子中，A＋G所占的比例是1/2，在单链DNA分子中，A＋G所占的比例不一定是1/2，D错误。
技法提升
　DNA分子复制的有关计算
DNA复制为半保留复制，若将亲代DNA分子复制n代，其结果分析如下：
(1)子代DNA分子数为2n个。
①含有亲代链的DNA分子数为2个。
②不含亲代链的DNA分子数为(2n－2)个。
③含子代链的DNA有2n个。
(2)子代脱氧核苷酸链数为2n＋1条。
①亲代脱氧核苷酸链数为2条。
②新合成的脱氧核苷酸链数为(2n＋1－2)条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数
设亲代DNA分子中含有某种脱氧核苷酸m个，则：
①经过n次复制，共需消耗游离的该种脱氧核苷酸m·(2n－1)个。
②在第n次复制时，共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·2n－1个。
题型三　DNA半保留复制的实验分析
5．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．将亲代含15N的大肠杆菌转移到氮源为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，不同相对分子质量的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，子代Ⅰ能分辨出两条DNA带：一条________带和一条________带，则可以排除_________________。
(2)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，则可以排除________，但不能肯定是________________________。
(3)如果子代Ⅰ只有一条中密度带，再继续做子代ⅡDNA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；如果子代Ⅱ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　半保留复制还是分散复制
(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　由图示可知，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链片段间隔连接而成的。
6．[2016·西安二模]将大肠杆菌放在含有15N的培养基中培育若干代后，细菌DNA所有氮均为15N，它比14N分子密度大。然后将DNA被15N标记的大肠杆菌再转移到14N培养基中培养，每隔4 h(相当于分裂繁殖一代的时间)取样一次，测定其不同世代细菌DNA分子的密度。DNA分子的密度梯度离心实验结果如图所示。
(1)中带含有的氮元素是________。
(2)如果测定第4代DNA分子密度，含15N的DNA分子所占比例为________。
(3)如果将第1代(全中)DNA链的氢键断裂后再测定密度，它的四条DNA单链在试管中的分布位置应为________。
(4)上述实验表明，DNA分子复制的方式是________。
答案　(1)14N、15N　(2)1/8　(3)1/2重带、1/2轻带
(4)半保留复制
解析　两条DNA单链均被15N标记的DNA分子为全重DNA分子，在离心管的最下边；含全重DNA分子的大肠杆菌转入含14N的培养基中培养后，第1代全部为一条链含15N、另一条链含14N的DNA分子，在离心管的中间；第2代为1/2中带DNA分子，1/2轻带DNA分子；第4代为2/24中带DNA分子，(24－2)/24轻带DNA分子。这一实验结果可以证明：DNA分子复制的方式是半保留复制。
题型四　DNA复制与细胞分裂问题
7．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　A
解析　依据题目信息，第一次DNA复制的结果是一条脱氧核苷酸链被标记，一条链未被标记，第二次分裂的中期，每条染色体中有两条染色单体，即两个DNA分子，4条脱氧核苷酸单链，其中有3条未标记，1条被标记，故中期的染色体全被标记，为20条；后期着丝点分裂，染色单体分离，染色体数目加倍，故含40条染色体，20条被标记，20条未标记，选A。
8．小鼠的睾丸中一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程，其染色体的放射性标记分布情况是(　　)
A．初级精母细胞中每条染色体的两条单体都被标记
B．次级精母细胞中每条染色体都被标记
C．只有半数精细胞中有被标记的染色体
D．产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等
答案　D
解析　一个精原细胞在含3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸培养基中完成一个细胞周期后，每条染色体的DNA分子有一条链被标记，然后在不含放射性标记的培养基中继续完成减数分裂过程，初级精母细胞中每条染色体只有一条染色单体被标记，A错误；着丝点分裂后的次级精母细胞有一半的染色体被标记，B错误；由于染色体的随机结合，含有被标记染色体的精细胞的比例不能确定，C错误；整体来看，产生的四个精细胞中的全部染色体，被标记数与未被标记数相等，D正确。
技法提升
　DNA复制与细胞分裂题的解答方法
在解决这类问题时，从大到小再到大画出结构模型，先画出细胞分裂中染色体行为变化，再画DNA，再补全染色体，染色体中只要有一条脱氧核苷酸单链被标记，则认为该染色体含有放射性标记。
规律总结：①有丝分裂：若只复制一次，产生的子染色体都带有标记；若复制两次，产生的子染色体只有一半带有标记。
②减数分裂：由于减数分裂没有细胞周期，DNA只复制一次，因此产生的子染色体都带有标记。
板块三　方向·真题体验
1．[2013·全国卷Ⅱ]关于DNA和RNA的叙述，正确的是(　　)
A．DNA有氢键，RNA没有氢键
B．一种病毒同时含有DNA和RNA
C．原核细胞中既有DNA，也有RNA
D．叶绿体、线粒体和核糖体都含有DNA
答案　C
解析　DNA一般为双链结构，其碱基对间为氢键，RNA虽然一般为单链，但tRNA形成的“三叶草”结构中，也存在碱基配对现象，也存在氢键，A错误；DNA病毒只含DNA，RNA病毒只含RNA，一种病毒不可能同时含有DNA和RNA，B错误；原核细胞与真核细胞一样，既有DNA，也有RNA，C正确；叶绿体和线粒体均含有DNA和RNA，而核糖体只含有RNA，D错误。
2．[2015·上海高考]在双螺旋DNA模型搭建实验中，使用代表氢键的订书钉将代表四种碱基的塑料片连为一体，为了逼真起见，A与T之间以及C与G之间最好分别钉(　　)
A．2和2个钉 B．2和3个钉
C．3和2个钉 D．3和3个钉
答案　B
解析　A与T之间形成2个氢键，G与C之间形成3个氢键。由此可推知A与T之间最好钉两个钉。C与G之间最好钉3个钉，B正确。
3．[2016·全国卷Ⅰ节选]在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。回答问题：
将一个某种噬菌体DNA分子的两条链用32P进行标记，并使其感染大肠杆菌，在不含有32P的培养基中培养一段时间。若得到的所有噬菌体双链DNA分子都装配成噬菌体(n个)并释放，则其中含有32P的噬菌体所占比例为2/n，原因是______________________________。
答案　一个含有32P标记的噬菌体双链DNA分子经半保留复制后，标记的两条单链只能分配到两个噬菌体的双链DNA分子中，因此在得到的n个噬菌体中只有2个带有标记
解析　1个噬菌体含有1个双链DNA分子，用DNA分子被32P标记的噬菌体感染大肠杆菌，由于DNA分子复制为半保留复制，即亲代DNA分子的两条链在复制中保留下来，且分别进入不同的DNA分子中，所以理论上不管增殖多少代，子代噬菌体中只有2个噬菌体含有32P。
限时规范特训
一、选择题
1．决定DNA分子有特异性的因素是(　　)
A．两条长链上的脱氧核糖与磷酸的交替排列顺序是稳定不变的
B．构成DNA分子的脱氧核苷酸只有四种
C．严格的碱基互补配对原则
D．每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序
答案　D
解析　两条长链上的脱氧核糖与磷酸的交替排列顺序是稳定不变的，构成了DNA分子的基本骨架，说明DNA分子具有稳定性，A错误；每种DNA分子的脱氧核苷酸都有四种，说明生物界具有统一性，B错误；DNA分子的两条链遵循严格的碱基互补配对原则，可以保证DNA的精确复制，C错误；每个DNA分子都有特定的碱基排列顺序，说明DNA分子具有特异性，D正确。
2．[2017·湖北武汉三校联考]下列关于DNA分子结构的叙述，正确的是(　　)
A. DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的单链结构
B．DNA分子中的每个磷酸均连接着一个脱氧核糖和一个碱基
C．DNA分子两条链之间总是嘌呤与嘧啶形成碱基对
D．DNA分子一条链上的相邻碱基通过磷酸—脱氧核糖—磷酸相连
答案　C
解析　DNA分子是以4种脱氧核苷酸为单位连接而成的双链结构，A错误；DNA分子中的绝大多数磷酸连接着两个脱氧核糖，且磷酸不与碱基直接相连，B错误；DNA分子一条链上的相邻碱基通过脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖相连，D错误。
3.
[2017·上海静安期末]如图为DNA分子的片段，下列相关叙述正确的是(　　)
A．构成DNA分子的基本单位是⑦
B．解旋酶可以切断⑤
C．复制时DNA聚合酶催化形成①②之间的化学键
D．⑥构成DNA分子中基本骨架
答案　B
解析　图中⑦是脱氧核苷酸单链，构成DNA的基本单位是脱氧核苷酸，应是④，A错误；解旋酶能将DNA解旋，可以切断⑤氢键，B正确；复制时DNA聚合酶催化形成的是两个核苷酸之间的磷酸二酯键，而①②之间的键是同一个核苷酸内的化学键，C错误；⑥是碱基对，脱氧核糖和磷酸交替连接构成DNA的基本骨架，D错误。
4.
[2017·益阳模拟]某基因(14N)含有3000个碱基，腺嘌呤占35%。若该DNA分子以15N同位素标记过的四种游离脱氧核苷酸为原料复制3次，将全部复制产物进行密度梯度离心，得到如图甲结果；如果将全部复制产物加入解旋酶处理后再离心，则得到如图乙结果。下列有关分析正确的是(　　)
A．X层全部是仅含14N的基因
B．W层中含15N标记的胞嘧啶6300个
C．X层中含有氢键数是Y层的1/3
D．W层与Z层的核苷酸数之比是1∶4
答案　C
解析　由于DNA分子复制为半保留复制，所以X层全部是含14N和15N的基因，A错误；由于DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子，含16条脱氧核苷酸链，其中含15N标记的有14条链。又在含有3000个碱基的DNA分子中，腺嘌呤占35%，因此胞嘧啶占15%，共450个。所以W层中含15N标记胞嘧啶为450×14÷2＝3150个，B错误；在DNA分子中，碱基对之间通过氢键相连，DNA分子复制了3次，产生的8个DNA分子中，2个DNA分子含14N和15N,6个DNA分子只含15N，所以X层中含有的氢键数是Y层的，C正确；由于DNA分子复制了3次，产生了8个DNA分子，含16条脱氧核苷酸链，其中含15N标记的有14条链，所以W层与Z层的核苷酸之比为14∶2＝7∶1，D错误。
5．[2017·河北张家口月考]一个32P标记的噬菌体侵染在31P环境中培养的大肠杆菌，已知噬菌体DNA上有m个碱基对，其中胞嘧啶有n个，以下叙述不正确的是(　　)
A．大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料和酶等
B．噬菌体DNA含有2m＋n个氢键
C．该噬菌体繁殖四次，子代中只有14个含有31P
D．噬菌体DNA第四次复制需要8(m－n)个腺嘌呤脱氧核苷酸
答案　C
解析　噬菌体营寄生生活，大肠杆菌为噬菌体增殖提供原料、能量、酶和场所等，A正确；噬菌体中含有双链DNA，胞嘧啶有n个，鸟嘌呤有n个，腺嘌呤数目＝胸腺嘧啶数目＝＝m－n(个)，A与T之间有两个氢键，G与C之间有三个氢键，所以噬菌体DNA含有的氢键数目＝(m－n)×2＋n×3＝2m＋n(个)，B正确；DNA复制是半保留复制，该噬菌体繁殖四次，一共可形成16个噬菌体，其中子代中含有32P的噬菌体有2个，含有31P的噬菌体有16个，只含有31P的噬菌体有14个，C错误；噬菌体DNA第四次复制需要的腺嘌呤脱氧核苷酸数目＝(m－n)×24－1＝8(m－n)(个)，D正确。
6．[2017·四川绵阳中学模拟]下图中DNA分子片段中一条链由15N构成，另一条链由14N构成。下列有关说法错误的是(　　)
A．DNA连接酶和DNA聚合酶都可作用于形成①处的化学键，解旋酶作用于③处
B．②是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸
C．若该DNA分子中一条链上G＋C＝56%，则无法确定整个DNA分子中T的含量
D．把此DNA放在含15N的培养液中复制两代，子代中含15N的DNA占100%
答案　C
解析　DNA连接酶和DNA聚合酶均作用于两个核苷酸之间的化学键，解旋酶作用于碱基对之间的氢键，A正确；②是胸腺嘧啶脱氧核糖核苷酸，B正确；若该DNA分子中一条链上G＋C＝56%，则整个DNA分子中G＋C的含量也是56%，则整个DNA分子中T的含量为(1－56%)/2＝22%，C错误；DNA进行半保留复制，把此DNA放在含15N的培养液中复制两代，由于所用原料均含有15N，子代中含15N的DNA占100%，D正确。
7．[2017·连云港三校模拟]某双链DNA分子含有200个碱基对，其中一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，则有关该DNA分子的叙述，正确的是(　　)
A．含有4个游离的磷酸基
B．含有腺嘌呤脱氧核苷酸30个
C．4种含氮碱基A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7
D．碱基排列方式共有4100种
答案　C
解析　每条单链各有一个游离的磷酸基，所以DNA分子应该有2个游离的磷酸基，A错误；计算碱基数目时，需要注意所给碱基总数为个数还是对数。该DNA分子中含有200个碱基对，一条链上A∶T∶G∶C＝1∶2∶3∶4，根据双链中A＋T所占比例＝单链中A＋T所占比例，则双链中A＋T占3/10，根据A＝T，推知A和T各占3/20，故腺嘌呤脱氧核苷酸的数量为200×2×(3/20)＝60，B错误；双链中A和T分别占3/20，则C和G分别占7/20，故A∶T∶G∶C＝3∶3∶7∶7，C正确；在碱基比例不确定的情况下，碱基排列方式共有4n种，n为碱基对数，即共有4200种，而该DNA分子碱基比例已确定，故排列方式小于4200种，D错误。
8．[2017·石家庄模拟]如图为真核生物染色体上DNA分子复制过程示意图，下列有关叙述错误的是(　　)
A．图中DNA分子复制是从多个起点同时开始的
B．图中DNA分子复制是边解旋边双向复制的
C．真核生物DNA分子复制过程需要解旋酶
D．真核生物的这种复制方式提高了复制效率
答案　A
解析　由图可看出，此段DNA分子有三个复制起点，但多个复制起点并不是同时开始的，A错误；由图中的箭头方向可知，DNA分子是双向复制的，B正确；半保留复制的模式可以保持前后代的遗传稳定性，多起点复制可以大大提高复制效率，D正确；DNA分子复制过程需要解旋酶、DNA聚合酶等催化，C正确。
9.
将一个用15N标记的DNA放到14N的培养基上培养，让其连续复制三次，再将全部复制产物置于试管内进行离心，如图中分别代表复制1次、2次、3次后分层结果的是(　　)
A．c、e、f
B．a、e、b
C．a、b、d
D．c、d、f
答案　A
解析　由于DNA分子的复制是半保留复制，一个用15N标记的DNA在含14N的培养基上培养，复制第一次后产生2个DNA分子，每个DNA分子的一条链含15N，一条链含14N，密度中，对应图中的c；复制第二次后，共产生4个DNA分子，其中含15N和14N的DNA分子为2个，密度中，只含14N的DNA分子为2个，密度小，对应图中的e；复制第三次后，共产生8个DNA分子，其中含15N和14N的DNA分子为2个，密度中，只含14N的DNA分子为6个，密度小，对应图中的f。
10．[2017·豫北三市联考]某DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的54%，其中一条链上的C占该链碱基总数的26%，那么，对应的另一条互补链上的C占该链碱基总数的比例是(　　)
A．33% B．5% C．20% D．35%
答案　C
解析　已知该DNA分子中A＋T占整个DNA分子碱基总数的54%，G＋C＝1－54%＝46%，G1＋C1＝46%，又因为C1＝26%，所以G1＝46%－26%＝20%，即C2＝20%。
11．在DNA复制开始时，将大肠杆菌放在含低剂量放射性标记的脱氧胸苷(3H－dT)的培养基中，3H－dT可掺入正在复制的DNA分子中，使其带有放射性标记。几分钟后，将大肠杆菌转移到含高剂量3H－dT的培养基中培养一段时间。收集、裂解细胞，抽取其中的DNA进行放射性自显影检测，结果如图所示。据图可以作出的推测是(　　)
A．复制起始区在高放射性区域
B．DNA复制为半保留复制
C．DNA复制从起始点向两个方向延伸
D．DNA复制方向为a→c
答案　C
解析　由题干信息可知，DNA复制的前一段时间，培养基中含低剂量放射性标记，后一段时间含高剂量放射性标记，最终检测的放射性结果显示低剂量在中段，高剂量在两端，所以可推测DNA复制从起始点向a和c两个方向延伸。
12．[2017·河北张家口月考]将某二倍体生物的一个细胞的一对同源染色体用32P标记，放到含31P的环境中培养，若该细胞进行两次有丝分裂或一次减数分裂，下列相关叙述，正确的是(　　)
A．有丝分裂和减数分裂结束后，带标记的DNA分子数相同
B．有丝分裂后，带标记的细胞数是2
C．减数分裂后，带标记的细胞数是2
D．减数第二次分裂过程中细胞中染色体与DNA分子数始终不变
答案　A
解析　一个被32P标记一对同源染色体的细胞(即2个DNA分子四条链被标记)，放在31P的培养液中，根据DNA分子半保留复制特点，无论复制几次，都只有四条链被32P标记，带标记的DNA分子数为4个，A正确；一个被32P标记一对同源染色体的细胞，放在31P的培养液中经两次有丝分裂后，DNA分子复制了两次，根据DNA分子半保留复制特点，所形成的4个细胞中，带标记的细胞数可能是2或3或4个，B错误；若该细胞是精原细胞，则其进行减数分裂过程中，DNA分子也进行半保留复制，所以产生的子细胞100%具有放射性，C错误；减数第二次分裂过程中细胞中DNA分子数始终不变，但染色体在减数第二次分裂后期由于着丝点分裂数目增倍，D错误。
二、非选择题
13．[2017·湖北八校联考]如图是某DNA分子的局部结构示意图。请据图分析回答：
(1)写出下列图中序号代表的结构的中文名称：
①________，⑥__________，⑧__________________。
(2)图中DNA片段中碱基对有________对，该DNA分子应有________个游离的磷酸基团。
(3)从主链上看，两条单链方向________，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)中可检测到15N。若细胞在该培养液中分裂4次，该DNA分子也复制4次，则得到的子代DNA分子中含14N和含15N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________个。
答案　(1)胞嘧啶　脱氧核糖　一条脱氧核苷酸链的片段　(2)4　2　(3)反向平行　互补
(4)①②③⑤⑦⑧　1∶8　(5)15(a/2－m)
解析　(1)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是磷酸基团，⑤是胸腺嘧啶，⑥是脱氧核糖，⑦是胸腺嘧啶脱氧核苷酸，⑧是一条脱氧核苷酸链的片段。
(2)由图可知，图中DNA片段中碱基对有4对，每一条链中都有一个游离的磷酸基团，则该DNA分子应有2个游离的磷酸基团。
(3)从主链上看，两条单链方向反向平行，从碱基关系看，两条单链互补。
(4)碱基中含有N，所以图中①②③⑤⑦⑧中可检测到15N。DNA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分子共有2个，所有的DNA都含有15N，所以子代DNA分子中含14N和含15N的比例为1∶8。
(5)A＝T＝m，则G＝C＝a/2－m，复制4次，需要游离的胞嘧啶脱氧核苷酸为(24－1)×(a/2－m)＝15(a/2－m)个。
14．[2017·洛阳模拟]甲图中DNA分子有a和d两条链，将甲图中某一片段放大后如乙图所示，结合所学知识回答下列问题：
(1)从甲图可看出DNA复制的方式是____________。
(2)甲图中，A和B均是DNA分子复制过程中所需要的酶，其中B能将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链，从而形成子链；则A是________酶，B是________酶。
(3)图甲过程在绿色植物叶肉细胞中进行的场所有________________________。
(4)DNA分子的基本骨架由________________交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过________连接成碱基对。
答案　(1)半保留复制　(2)解旋　DNA聚合
(3)细胞核、线粒体、叶绿体
(4)脱氧核糖和磷酸　氢键
解析　(1)从甲图可看出DNA复制的方式是半保留复制。
(2)A是把DNA双链打开的解旋酶，B是将单个的脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链的DNA聚合酶。
(3)绿色植物叶肉细胞中DNA分子复制的场所有细胞核、线粒体、叶绿体。
(4)DNA分子的基本骨架由脱氧核糖和磷酸交替连接而成；DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对，并且遵循碱基互补配对原则。
15．根据下图回答相关问题。
(1)若图中A为糖类，则A是____________，C是________，G是________。
(2)F的基本组成单位是图中的________。
(3)F和H的关系是____________________________。
(4)在细胞核中，H与F在数量上有两种比例关系：________和________。
(5)生物的性状遗传主要通过H上的________传递给后代，实际上是通过________的排列顺序来传递遗传信息。(填图中字母)
答案　(1)脱氧核糖　磷酸　蛋白质
(2)D(脱氧核苷酸)
(3)H(染色体)是F(DNA)的主要载体
(4)1∶1　1∶2　(5)F　D
解析　(1)图中D表示脱氧核苷酸，它由A(脱氧核糖)、B(碱基)和C(磷酸)组成。H表示染色体，它由F(DNA)和G(蛋白质)组成。
(2)DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，即图中的D。
(3)H(染色体)是F(DNA)的主要载体，线粒体和叶绿体中也有少量DNA。
(4)DNA复制后1条染色体上有2个DNA分子，着丝点分裂后1条染色体上只有1个DNA分子，染色体和DNA在数量上有两种比例关系，即1∶2和1∶1。
(5)生物性状由DNA决定，实际上通过脱氧核苷酸排列顺序可传递遗传信息。
第21讲　基因的表达
[考纲明细]　1.遗传信息的转录和翻译(Ⅱ)　2.基因与性状的关系(Ⅱ)
板块一　知识·自主梳理
一、RNA的结构和种类
1．元素组成：C、H、O、N、P。
2．基本单位：核糖核苷酸。
3．组成成分
4．结构：一般是单链，长度比DNA短；能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。
5．种类
二、遗传信息的转录
1．概念：主要在细胞核，线粒体、叶绿体也有，以DNA的一条链为模板，合成mRNA的过程。
2．过程
三、遗传信息的翻译
1．概念
2．密码子
(1)概念：信使RNA上3个相邻碱基决定1个氨基酸，此3个相邻碱基称为密码子。
(2)种类：64种，其中决定氨基酸的密码子有61种，终止密码子有3种。
(3)密码子与氨基酸的对应关系
一种密码子只能决定一种氨基酸(终止密码子无对应的氨基酸)，一种氨基酸可能对应一种或几种密码子。
3．tRNA
(1)结构：呈三叶草的叶形
(2)种类：61种。
(3)tRNA与氨基酸的对应关系
一种tRNA只能转运一种氨基酸，一种氨基酸可由一种或几种tRNA转运。
4．过程
5．mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系图
(1)数量关系：一个mRNA可同时结合多个核糖体。
(2)目的意义：少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。
(3)方向：从左向右(见上图)，判断依据是多肽链的长短，长的翻译在前。
(4)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。
四、转录、翻译和DNA复制的比较(真核生物)
五、中心法则的提出与其发展
1．提出人：克里克。
2．中心法则：其内容用简式表示为：
①DNA的复制　②转录　③翻译　④RNA的复制
⑤逆转录
3．中心法则与生物种类的关系
(1)细胞生物及噬菌体等DNA病毒的中心法则：
(2)烟草花叶病毒等大部分RNA病毒的中心法则：
(3)HIV等逆转录病毒的中心法则：
(4)不能分裂的细胞：
DNARNA蛋白质。
六、基因控制性状的方式
1．直接方式
(1)机理：基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
(2)实例：镰刀型细胞贫血症、囊性纤维病的病因。
2．间接方式
(1)机理：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。
(2)实例：白化病、豌豆粒形的形成原因。
七、基因与性状的关系
1．一般而言，一个基因决定一种性状。
2．生物体的一种性状有时受多个基因的影响，如身高，同时身高也不完全由基因决定，后天营养和体育锻炼等也有重要作用。
◆　深入思考
请写出洋葱表皮细胞和根尖分生区细胞的遗传信息传递式。
提示　(1)洋葱表皮细胞内遗传信息传递式
(2)洋葱根尖分生区细胞内的遗传信息传递式
◆　自查诊断
1．细胞核中的转录过程有RNA聚合酶的参与。(　　)
答案　√
2．tRNA分子中含有一定数量的氢键。(　　)
答案　√
3．反密码子是位于mRNA上的相邻的三个碱基。(　　)
答案　×
4．一条mRNA只能翻译出一条肽链。(　　)
答案　×
5．细胞中有多种tRNA，一种tRNA只能转运一种氨基酸。(　　)
答案　√
6．tRNA的反密码子携带了氨基酸序列的遗传信息。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
遗传信息的转录和翻译
[2017·全国卷Ⅲ]下列关于真核细胞中转录的叙述，错误的是(　　)
A．tRNA、rRNA和mRNA都从DNA转录而来
B．同一细胞中两种RNA的合成有可能同时发生
C．细胞中的RNA合成过程不会在细胞核外发生
D．转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补
[解析]　tRNA、rRNA和mRNA均由DNA转录而来，A正确；RNA的合成以DNA的一条链为模板，边解旋边转录，同一细胞中可能有多个DNA分子同时发生转录，故两种RNA可同时合成，B正确；RNA的合成主要发生在细胞核中，另外在线粒体、叶绿体中也可发生，C错误；转录时遵循碱基互补配对原则，故转录出的RNA链与模板链的相应区域碱基互补，D正确。
[答案]　C
题型一　DNA和RNA比较
1．下列关于DNA和RNA特点的比较，正确的是(　　)
A．在细胞内存在的主要部位相同
B．构成的五碳糖不同
C．核苷酸之间的连接方式不同
D．构成的碱基相同
答案　B
解析　DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中，A错误；二者的核苷酸的连接方式相同，都是靠磷酸二酯键连接，C错误；构成DNA和RNA的碱基不完全相同，D错误。
2.
[2017·安徽四校联考]如图所示，由1分子磷酸、1分子碱基和1分子化合物a构成了化合物b，下列有关叙述正确的有几项(　　)
①若m为腺嘌呤，则b肯定为腺嘌呤脱氧核苷酸　②若a为核糖，则b为DNA的基本组成单位　③若m为尿嘧啶，则DNA中肯定不含这种化合物　④在烟草花叶病毒体内，b有8种　⑤由b构成的单链RNA中，一定不含氢键　⑥a属于不能水解的糖，是生物体内的能源物质　⑦若a为核糖，则由b组成的核酸主要分布在细胞质中　⑧硝化细菌体内含的化合物m共4种
A．一项 B．两项 C．三项 D．四项
答案　B
解析　若m为腺嘌呤，则b可能为腺嘌呤脱氧核苷酸，也可能是腺嘌呤核糖核苷酸，①错误；若a为核糖，则b为RNA的基本组成单位，②错误；若m为尿嘧啶，则b是RNA的基本组成单位，DNA中不含b这种化合物，③正确；烟草花叶病毒是以RNA为遗传物质的病毒，只含有四种核糖核苷酸，即b只有4种，④错误；tRNA中含有少量氢键，⑤错误；a是五碳糖，属于不能水解的糖，但是不能提供能量，⑥错误；若a为核糖，则由b组成的核酸是RNA，主要分布在细胞质中，⑦正确；硝化细菌体内含有RNA和DNA两种核酸，因此所含的化合物m共5种，⑧错误。综上所述，正确的有③⑦，故选B。
知识拓展
　比较RNA与DNA
题型二　遗传信息、密码子、反密码子的区别
3．下列关于基因指导蛋白质合成的叙述，正确的是(　　)
A．遗传信息从碱基序列到氨基酸序列不会损失
B．密码子中碱基的改变一定会导致氨基酸改变
C．DNA通过碱基互补配对决定mRNA的序列
D．每种tRNA可以识别并转运多种氨基酸
答案　C
解析　由于基因中的启动子、终止子和内含子都不编码氨基酸，因此遗传信息在从碱基序列到氨基酸序列的传递过程中有所损失，A错误；由于密码子的简并性，因此密码子中碱基的改变不一定会导致氨基酸改变，B错误；转录过程中DNA通过碱基互补配对决定mRNA的序列，C正确；一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸，D错误。
4．下列有关密码子的叙述正确的是(　　)
A．基因突变可能改变基因中密码子的种类或顺序
B．每种氨基酸都对应多种密码子
C．密码子的简并性可以减少有害突变
D．密码子和反密码子中碱基可互补配对，所以两者种类数相同
答案　C
解析　密码子位于mRNA上，基因突变可改变基因中的碱基排列顺序，A错误；有的氨基酸对应多种密码子，有的氨基酸只对应一种密码子，B错误；由于密码子的简并性，基因发生突变后遗传时生物的性状可能不变，从而可以减少有害突变的发生，C正确；由于终止密码子不能决定氨基酸，故密码子和反密码子的种类数存在差异，D错误。
5．[2017·青岛一模]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．在进行正常生命活动的真核生物细胞内，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　RNA病毒的遗传信息存在于RNA分子中，A错误；真核生物和原核生物的遗传物质都是DNA，B错误；正常情况下真核生物细胞内的RNA不能发生逆转录，D错误。
知识拓展
　遗传信息、密码子与反密码子
题型三　转录和翻译过程
6．如图表示生物基因的表达过程，下列叙述与该图相符的是(　　)
A．图1可发生在绿藻细胞中，图2可发生在蓝藻细胞中
B．DNA－RNA杂交区域中A应与T配对
C．图1翻译的结果是得到了多条氨基酸序列相同的多肽链
D．图2中①②③的合成均与核仁有关
答案　C
解析　图1的转录和翻译过程是同时进行的，只能发生在原核生物中，图2是先转录再翻译，应发生在真核生物中，绿藻为真核生物，而蓝藻为原核生物，A错误；DNA－RNA杂交区域中A应该与U配对，B错误；核仁只与rRNA的合成有关，与mRNA、tRNA的合成无关，D错误。
7．[2017·沈阳模拟]下列有关真核生物基因表达的叙述中，正确的是(　　)
A．基因表达过程所需的原料有游离的核糖核苷酸和氨基酸
B．参与翻译过程的RNA均为单链结构，其内部不存在碱基互补配对
C．转录和翻译的场所都是细胞质
D．有丝分裂的分裂间期和分裂期都有基因的转录和翻译
答案　A
解析　基因表达包括基因的转录和翻译，转录所需原料是核糖核苷酸，翻译所需原料是氨基酸，A正确；参与翻译的tRNA内部存在氢键，有碱基互补配对现象，B错误；转录主要发生在细胞核，翻译发生在细胞质，C错误；有丝分裂的分裂期染色体高度螺旋化，通常不会发生基因的转录，D错误。
8．[2017·山西四校联考]甲、乙两图为真核细胞中发生的代谢过程的示意图，下列有关说法正确的是(　　)
A．甲图所示的过程叫作翻译，多个核糖体共同完成一条多肽链的合成
B．乙图所示的过程叫作转录，转录产物的作用一定是作为甲图中的模板
C．甲图所示翻译过程的方向是从右到左
D．甲图和乙图中都发生了碱基互补配对且碱基互补配对方式相同
答案　C
解析　由甲图可知，翻译过程中一个mRNA分子上结合多个核糖体，同时合成多条肽链，A错误；转录产物有信使RNA、转运RNA和核糖体RNA三种，而翻译的模板只是信使RNA，B错误；甲图中多肽链②最长，说明合成该多肽链的核糖体是最早与mRNA结合的，因此核糖体在mRNA上的移动方向是从右到左，C正确；转录和翻译过程中都发生了碱基互补配对，但碱基互补配对方式不完全相同，转录是A－U、G－C、C－G、T－A的配对，翻译为A－U、G－C、C－G、U－A的配对，D错误。
易错警示
　转录、翻译过程中的五个关注点
(1)转录的产物不只是mRNA，还有tRNA、rRNA，但只有mRNA携带遗传信息，3种RNA都参与翻译过程，只是作用不同。
(2)翻译过程中mRNA并不移动，而是核糖体沿着mRNA移动，进而读取下一个密码子。
(3)转录和翻译过程中的碱基配对不完全相同，转录是A－U、T－A、G－C、C－G，翻译是A－U、U－A、G－C、C－G。
(4)明确mRNA链和多肽链的关系。DNA模板链在RNA聚合酶的作用下产生的是mRNA，而在同一条mRNA链上结合的多个核糖体，同时合成的是若干条多肽链，且肽链长的，翻译在前。
(5)真核细胞的转录和翻译不同时进行，而原核细胞能边转录、边翻译。
题型四　转录和翻译的相关计算
9．现代生物工程能够实现通过已知蛋白质的氨基酸序列来人工合成基因。现已知人体生长激素共含190个肽键(单链)，假设与其对应的mRNA序列中有A和U共313个，则合成的生长激素基因中G至少有(　　)
A．130个 B．260个
C．313个 D．无法确定
答案　B
解析　此蛋白质由191个氨基酸缩合而成，控制其合成的mRNA中最少有573个碱基，又知mRNA中A＋U为313个，所以mRNA中G＋C为573－313＝260(个)，故DNA的两条链中G＋C共有520个，即该基因中G至少有260个。
10．一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽，则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽需要的tRNA个数以及转录此mRNA的基因中至少含碱基数依次为(　　)
A．32,11,66 B．36,12,72
C．12,36,24 D．11,36,72
答案　B
解析　此多肽含有11个肽键，所以含有氨基酸12个，所以mRNA上的密码子至少12个，mRNA上的碱基数至少12×3＝36个。决定氨基酸的密码子是12个，所以需要的tRNA也是12个。因为mRNA中碱基至少有36个，所以转录它的基因中碱基数至少为36×2＝72个。
技法提升
　基因表达过程中的相关计算方法
(1)在不考虑非编码区和内含子的条件下
转录、翻译过程中DNA(基因)碱基数∶mRNA碱基数∶多肽链氨基酸数＝6∶3∶1，即：
基因表达过程中，蛋白质中氨基酸的数目＝参加转运的tRNA数目＝1/3 mRNA的碱基数目＝1/6基因中的碱基数。
(2)基因中碱基与蛋白质相对分子质量之间的计算
若基因中有n个碱基，氨基酸的平均相对分子质量为a，合成含m条多肽的蛋白质的相对分子质量＝·a－18×－m；若改为n个碱基对，则公式为·a－18×－m。
注：解答蛋白质合成的相关计算问题时，应看清是DNA上的碱基对数还是个数，是mRNA上密码子的个数还是碱基个数，是合成蛋白质所需氨基酸的个数还是种类数。
考点2
中心法则及基因与性状的关系
[2015·重庆高考]结合题图分析，下列叙述错误的是(　　)
A．生物的遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中
B．核苷酸序列不同的基因可表达出相同的蛋白质
C．遗传信息传递到蛋白质是表现型实现的基础
D．编码蛋白质的基因含遗传信息相同的两条单链
[解析]　生物的遗传物质是DNA或RNA，遗传信息储存在DNA或RNA的核苷酸序列中，A正确；由于密码子的简并性，核苷酸序列不同的基因可通过转录和翻译，表达出相同的蛋白质，B正确；DNA或RNA上的遗传信息只有传递到蛋白质，性状才得以表现，C正确；基因的两条单链间的碱基互补配对，两条单链所含遗传信息不同，D错误。
[答案]　D
题型一　中心法则过程分析
1．[2017·襄阳一模]下图所示的中心法则揭示了生物遗传信息由DNA向蛋白质传递与表达的过程，下列相关叙述正确的是(　　)
A．人体细胞中，无论在何种情况下都不会发生e、d过程
B．逆转录病毒侵染细胞时，病毒中的蛋白质不会进入宿主细胞
C．能特异性识别信使RNA上密码子的分子是tRNA，后者所携带的分子是氨基酸
D．真核细胞中，a过程只发生在细胞核，b过程只发生在细胞质
答案　C
解析　流感病毒等部分RNA病毒侵入人体细胞时，会发生RNA复制(e)，逆转录病毒侵入人体细胞时，逆转录(d)过程也会发生，A错误；宿主细胞无逆转录酶，因此侵染过程中遗传物质RNA和逆转录酶一同进入宿主细胞，B错误；真核细胞中，DNA复制(a)、转录(b)主要发生在细胞核，在线粒体和叶绿体中也能发生，D错误。
2．下图是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．乙可表示逆转录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　胰岛细胞属于高度分化的细胞，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。
技法提升
　细胞种类与遗传信息传递途径的关系归纳
高等动植物共有的途径是DNA复制、转录和翻译，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；但成熟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遗传信息传递。
题型二　遗传信息传递过程及实验分析
3．[2016·沈阳二中期中]如图所示，下列有关叙述不正确的是(　　)
A．甲是DNA，乙为RNA，此过程要以甲为模板，酶为RNA聚合酶
B．甲是DNA，乙为DNA，此过程要以甲为模板，酶为DNA聚合酶和解旋酶
C．甲是RNA，乙为DNA，此过程为转录，原料为脱氧核苷酸
D．甲是RNA，乙为蛋白质，此过程为翻译，原料为氨基酸
答案　C
解析　根据图示，若甲是DNA，乙为RNA，则此过程表示转录，需要以甲为模板，酶为RNA聚合酶，A正确；若甲是DNA，乙为DNA，此过程表示DNA复制，需要以甲为模板，酶为DNA聚合酶和解旋酶，B正确；若甲是RNA，乙为DNA，此过程为逆转录，原料为脱氧核苷酸，C错误；若甲是RNA，乙为蛋白质，此过程为翻译，原料为氨基酸，D正确。
4．右图为有关遗传信息传递和表达的模拟实验，下列相关叙述合理的是(　　)
A．若X是mRNA，Y是多肽，则试管内必须加入氨基酸
B．若X是DNA，Y含有U，则试管内必须加入逆转录酶
C．若X是tRNA，Y是多肽，则试管内必须加入脱氧核苷酸
D．若X是HIV的RNA，Y是DNA，则试管内必须加入DNA酶
答案　A
解析　若X是mRNA，Y是多肽，则试管内发生的是翻译过程，因此试管内必须加入氨基酸，A正确；若X是DNA，Y含有U，即Y为RNA，则试管内发生的是转录过程，不需要加入逆转录酶，需要加入RNA聚合酶等，B错误；若X是tRNA，Y是多肽，则试管内发生的是翻译过程，不需要加入脱氧核苷酸，C错误；若X是HIV的RNA，Y是DNA，则试管内发生的是逆转录过程，需要加入逆转录酶，而不是DNA酶，D错误。
技法提升
　“三步法”判断中心法则各过程
题型三　基因与生物性状关系的判断
5．如图为人体内基因对性状的控制过程，分析可知(　　)
A．基因1和基因2一般不会出现在人体内的同一个细胞中
B．图中①过程需RNA聚合酶的参与，②过程需tRNA的协助
C．④⑤过程的结果存在差异的根本原因是血红蛋白结构的不同
D．过程①②③表明基因通过控制酶的合成来控制生物体的所有性状
答案　B
解析　同一个个体的细胞是受精卵经过有丝分裂产生的，细胞核基因相同，因此基因1和基因2一般会出现在人体内的同一个细胞中，A错误；图中①是转录过程，需要RNA聚合酶，②过程是翻译过程，需要tRNA作为运载工具运输氨基酸到核糖体上，B正确；④⑤过程结果存在差异的根本原因是基因突变，直接原因是血红蛋白的结构不同，C错误；图中①②③是基因通过控制酶的合成来控制生物体的性状，基因还可以通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状，D错误。
6．[2017·四川成都外国语中学月考]如图所示基因的作用与性状的表现之间的关系。下列相关的叙述，正确的是(　　)
A．①过程与DNA复制的共同点是：以DNA单链为模板，在DNA聚合酶的作用下进行
B．③过程直接需要的物质或结构有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖体、酶、ATP
C．人的镰刀型细胞贫血症是通过蛋白质间接表现，苯丙酮尿症是通过蛋白质直接表现
D．HIV和侵染大肠杆菌的T2噬菌体都可以在人体细胞内进行①③这两个基本过程
答案　B
解析　根据题意和图示分析可知：①表示转录，②表示转运RNA，③表示翻译。①过程与DNA复制的不同点是：以DNA单链为模板，在RNA聚合酶的作用下进行，A错误；③过程是翻译，直接需要的物质或结构有mRNA、氨基酸、tRNA、核糖体、酶、ATP，B正确；苯丙酮尿症是通过蛋白质(酶)间接表现，人的镰刀型细胞贫血症是通过蛋白质直接表现，C错误；HIV是RNA病毒，侵入人体T细胞后，逆转录形成DNA，再进行①③过程；但侵染大肠杆菌的T2噬菌体不侵染人体细胞，D错误。
板块三　方向·真题体验
1．[2017·海南高考]下列关于生物体内基因表达的叙述，正确的是(　　)
A．每种氨基酸都至少有两种相应的密码子
B．HIV的遗传物质可以作为合成DNA的模板
C．真核生物基因表达的过程即是蛋白质合成的过程
D．一个基因的两条DNA链可转录出两条相同的RNA
答案　B
解析　一种氨基酸对应一种至多种密码子，A错误；HIV的遗传物质为单链RNA，可以逆转录生成DNA，B正确；真核生物基因表达的过程包括转录生成RNA和翻译合成蛋白质，C错误；一个基因的两条DNA链可转录出两条互补的RNA，但转录是以基因一条链为模板的，D错误。
2．[2016·海南高考]某种RNA病毒在增殖过程中，其遗传物质需要经过某种转变后整合到真核宿主的基因组中。物质Y与脱氧核苷酸结构相似，可抑制该病毒的增殖，但不抑制宿主细胞的增殖，那么Y抑制该病毒增殖的机制是(　　)
A．抑制该病毒RNA的转录过程
B．抑制该病毒蛋白质的翻译过程
C．抑制该RNA病毒的反转录过程
D．抑制该病毒RNA的自我复制过程
答案　C
解析　能整合到真核宿主的基因组中的物质应为DNA，说明RNA经逆转录形成DNA，进行增殖，Y物质与脱氧核苷酸结构相似，可能会在逆转录过程中代替脱氧核苷酸的作用，从而抑制该病毒的逆转录过程。
3.
[2015·江苏高考]右图是起始甲硫氨酸和相邻氨基酸形成肽键的示意图，下列叙述正确的是(　　)
A．图中结构含有核糖体RNA
B．甲硫氨酸处于图中?的位置
C．密码子位于tRNA的环状结构上
D．mRNA上碱基改变即可改变肽链中氨基酸的种类
答案　A
解析　图示为翻译过程，图中结构含有mRNA、tRNA和rRNA，A正确；甲硫氨酸的密码子是起始密码子，甲硫氨酸位于第一位，故甲硫氨酸在图中?的左边，B错误；密码子位于mRNA上，是mRNA上三个相邻的碱基，C错误；由于密码子的简并性，mRNA上碱基改变不一定改变肽链中的氨基酸的种类，D错误。
4．[2015·全国卷Ⅱ]端粒酶由RNA和蛋白质组成，该酶能结合到端粒上，以自身的RNA为模板合成端粒DNA的一条链。下列叙述正确的是(　　)
A．大肠杆菌拟核的DNA中含有端粒
B．端粒酶中的蛋白质为RNA聚合酶
C．正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNA
D．正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变长
答案　C
解析　每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA，称为端粒。大肠杆菌是原核生物，原核生物中没有染色体，不含端粒，A错误；从试题信息可知，端粒酶中的蛋白质是逆转录酶，而非RNA聚合酶，B错误；正常人细胞的每条染色体两端都含有端粒DNA，C正确；端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截，所以正常体细胞的端粒DNA随细胞分裂次数增加而变短，D错误。
5．[2015·全国卷Ⅰ]人或动物PrP基因编码一种蛋白(PrPc)，该蛋白无致病性。PrPc的空间结构改变后成为PrPsc(朊粒)，就具有了致病性。PrPsc可以诱导更多的PrPc转变为PrPsc，实现朊粒的增殖，可以引起疯牛病。据此判断，下列叙述正确的是(　　)
A．朊粒侵入机体后可整合到宿主的基因组中
B．朊粒的增殖方式与肺炎双球菌的增殖方式相同
C．蛋白质空间结构的改变可以使其功能发生变化
D．PrPc转变为PrPsc的过程属于遗传信息的翻译过程
答案　C
解析　根据题干信息知，朊粒为蛋白质，不可能整合到宿主的基因组中，A错误；由题干可知，朊粒的增殖是通过诱导更多的PrPc的空间结构改变实现的，而肺炎双球菌的增殖方式为二分裂，B错误；蛋白质功能发生变化的一个重要原因是空间结构发生改变，C正确；遗传信息的翻译过程是指在核糖体上以mRNA为模板合成蛋白质的过程，而PrPc转变为PrPsc的过程是空间结构的改变，不符合上述特点，D错误。
6．[2015·海南高考]下列过程中，由逆转录酶催化的是(　　)
A．DNA→RNA B．RNA→DNA
C．蛋白质→蛋白质 D．RNA→蛋白质
答案　B
解析　逆转录是在逆转录酶的催化下以RNA为模板合成DNA的过程，B正确，A、C、D错误。
限时规范特训
一、选择题
1．下列关于如图①②所示分子的说法，正确的是(　　)
A．①②的组成元素、基本单位都相同
B．②是蛋白质合成的直接模板
C．①上每三个相邻的碱基称为一个反密码子
D．tRNA含有氢键
答案　D
解析　分析图示结构判断：①为tRNA，其一端的三个相邻碱基称为一个反密码子，一个tRNA上有一个反密码子，C错误；②为双链DNA，先转录出mRNA，再以mRNA为模板指导蛋白质的合成，B错误；①和②的组成元素都是C、H、O、N、P，但基本单位不同，A错误；tRNA局部有双链结构，因此含有氢键，D正确。
2．[2017·河北衡水冀州中学月考]下列关于基因的表达的叙述，不正确的是(　　)
A．一种氨基酸由一至多种密码子决定，由一至多种tRNA转运
B．CTA肯定不是遗传密码
C．DNA复制时一个碱基对改变，由此控制的生物性状一定发生改变
D．信使RNA上的GCA在人细胞中和猪细胞中决定的是同一种氨基酸
答案　C
解析　密码子具有简并性，一种氨基酸由一至多种遗传密码决定，由一至多种tRNA转运，A正确；密码子在mRNA上，mRNA不含碱基T，B正确；由于密码子的简并性等原因，DNA复制时一个碱基对改变，由此控制的生物性状不一定发生改变，C错误；信使RNA上的GCA在人细胞中和猪细胞中决定的是同一种氨基酸，D正确。
3．如图表示蓝藻DNA上遗传信息、密码子、反密码子间的对应关系。请判断下列说法中正确的是(　　)
A．分析题图可知①是β链，完成此过程的场所是细胞核
B．除图中所示的两种RNA之外，RNA还包括tRNA
C．图中②到③的过程需要在核糖体上进行
D．能够决定氨基酸的是③，其种类有61种
答案　C
解析　根据碱基互补配对原则，从图中②的碱基组成可以确定β链是转录模板，蓝藻是原核生物，没有细胞核，A错误；RNA包括mRNA(图中②)、tRNA(图中③)和rRNA(核糖体RNA，图中未画出)，B错误；图中②到③的过程是翻译过程，在核糖体上进行，C正确；能够决定氨基酸的是mRNA上的61种密码子(终止密码子除外)，③是tRNA，D错误。
4．[2017·安徽淮南二模]如图为基因表达过程中相关物质间的关系图，下列叙述错误的是(　　)
A．过程①②中均发生碱基互补配对
B．在原核细胞中，过程①②同时进行
C．c上的密码子决定其转运的氨基酸种类
D．d可能具有生物催化作用
答案　C
解析　过程①②分别为转录和翻译，均发生碱基互补配对，A正确；在原核细胞中，转录和翻译同时进行，B正确；密码子在mRNA上，tRNA上有反密码子，C错误；d可能是具有生物催化作用的酶，D正确。
5.
某生物基因表达过程如图所示。下列叙述与该图相符的是 (　　)
A．在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开
B．DNA－RNA杂交区域中A应与T配对
C．mRNA翻译只能得到一条肽链
D．该过程发生在真核细胞中
答案　A
解析　分析图示可知：转录和翻译是同时进行的，所以该过程一般发生在原核细胞内，一条mRNA上连接了两个核糖体，使一条mRNA翻译成两条肽链，C、D错误；DNA－RNA杂交区域中T应与A配对，A应与U配对，B错误；转录只需RNA聚合酶的催化，当RNA聚合酶与DNA启动部位相结合时，DNA片段的双螺旋解开，A正确。
6．[2017·河北唐山模拟]关于转录和翻译的叙述中，正确的是(　　)
A．RNA聚合酶能与信使RNA的特定位点结合，催化转录
B．不同密码子编码同种氨基酸可保证翻译的速度
C．真核细胞的转录主要在细胞核内进行，翻译主要在细胞质基质中进行
D．转录时的碱基互补配对类型有4种，翻译时有3种
答案　B
解析　RNA聚合酶能与DNA的特定位点结合，催化转录，A错误；从密码子使用频率来考虑，当某种氨基酸使用频率高时，几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速度，B正确；翻译的场所是核糖体，C错误；转录时的碱基互补配对类型有A－U、T－A、C－G，G－C4种，翻译时有A－U、U－A、G－C、C－G 4种，D错误。
7．[2017·黑龙江牡丹江模拟]如图所示为真核细胞中遗传信息的传递和表达过程。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由左向右
答案　D
解析　分析图形可知，①是DNA复制，②是转录，两者碱基配对情况不完全相同，A错误；③是翻译，场所是核糖体，②过程发生的场所是细胞核或线粒体或叶绿体，B错误；①②过程所需要的酶不同，DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶，转录需要RNA聚合酶，C错误；由肽链的长短可判断出③过程中核糖体的移动方向是由左向右，D正确。
8.
[2017·山东济南一模]右图表示生物体内遗传信息的传递和表达过程。相关叙述不正确的是(　　)
A．①②③④⑤⑥过程均遵循碱基互补配对原则
B．艾滋病病毒侵染宿主细胞后会进行④①②③过程
C．在硝化细菌体内②和③过程可同时进行
D．在菠菜叶肉细胞的细胞核、线粒体、叶绿体中均可进行①②③过程
答案　D
解析　图中①②③④⑤⑥过程分别表示DNA复制、转录、翻译、逆转录、RNA复制、翻译，均遵循碱基互补配对原则，A正确；艾滋病病毒为RNA病毒，可在宿主细胞内进行逆转录合成DNA，再通过转录和翻译控制蛋白质的合成，即图中的④①②③过程，B正确；硝化细菌等原核细胞无成形的细胞核，其转录和翻译过程可同时进行，C正确；菠菜叶肉细胞已经高度分化，不再进行DNA的复制，D错误。
9．[2017·江西八校联考]图甲所示为原核细胞基因表达过程，图乙为生物的中心法则，①～⑤表示生理过程。下列叙述不正确的是(　　)
A．图甲中存在DNA、RNA、蛋白质等生物大分子
B．图甲中合成的多肽还需经内质网和高尔基体加工才具有生物活性
C．图乙中过程③在核糖体中完成
D．在人体内浆细胞和效应T细胞能发生图乙中的生理过程②③而不能发生过程①
答案　B
解析　图甲为基因表达过程的转录和翻译，转录以DNA为模板合成RNA，核糖体由rRNA和蛋白质构成，故该细胞中存在DNA、RNA和蛋白质等，A正确；原核细胞中不存在内质网和高尔基体，B错误；图乙中③表示翻译过程，场所是核糖体，C正确；①②③分别表示DNA分子复制、转录、翻译，浆细胞和效应T细胞已经高度分化，一般不再发生DNA分子复制但可发生转录和翻译过程，D正确。
10．[2017·四川泸州三诊]下列有关遗传信息的传递和表达的叙述，正确的是(　　)
A．多个核糖体同时与一条mRNA结合可以加快合成多种肽链
B．胞内寄生细菌不能独立完成遗传信息的传递和表达
C．HIV逆转录时所需部分酶和ATP由病毒提供
D．以mRNA为模板翻译出蛋白质的过程中，需要tRNA、氨基酸、核糖体以及ATP的参与
答案　D
解析　多个核糖体同时与一条mRNA结合，由于模板相同，因此合成的多条肽链相同，A错误；胞内寄生细菌能独立完成遗传信息的传递和表达，B错误；HIV逆转录时需要的逆转录酶由病毒提供，ATP由宿主细胞提供，C错误；翻译需要tRNA转运氨基酸，氨基酸提供原料，核糖体提供场所，ATP提供能量，D正确。
11．白化病和黑尿病都是因为酶缺陷引起的分子遗传病，前者不能由酪氨酸合成黑色素，后者不能将尿黑酸转变为乙酰乙酸，排出的尿液中因含有尿黑酸，遇空气后氧化变黑。如图表示人体内与之相关的一系列生化过程，据图分析下列叙述不正确的是(　　)
A．若一个皮肤角质层细胞控制酶B合成的基因发生突变，不会导致白化病
B．若一个胚胎干细胞控制酶D合成的基因发生突变，可能会导致黑尿病
C．白化病和黑尿病说明基因是通过控制蛋白质结构直接控制生物性状的
D．图中过程可说明一个基因可影响多个性状，一个性状也可受多个基因控制
答案　C
解析　图示过程说明基因是通过控制酶的合成间接控制生物性状的。
12．在其他条件具备的情况下，在试管中加入物质X和物质Z，可得到相应产物Y。下列叙述正确的是(　　)
A．若X是DNA，Y是RNA，则Z是逆转录酶
B．若X是DNA，Y是mRNA，则Z是脱氧核苷酸
C．若X是RNA，Y是DNA，则Z是限制酶
D．若X是mRNA，Y是在核糖体上合成的大分子，则Z是氨基酸
答案　D
解析　若X是DNA，Y是RNA，则Z是RNA聚合酶，A错误；若X是DNA，Y是mRNA，则Z是核糖核苷酸，B错误；若X是RNA，Y是DNA，则Z是逆转录酶，C错误；若X是mRNA，Y是核糖体上合成的大分子，则Z是氨基酸，D正确。
二、非选择题
13．[2017·湖南师大附中月考]如图为人体胰岛素基因控制合成胰岛素的过程示意图。据图回答：
(1)该图表示的过程发生在人体的________细胞中，饭后半小时后，上图所示过程会________(填“增强”或“减弱”)。
(2)图中①表示的过程称为________，催化该过程的酶是________。②表示的物质是________。
(3)图中天冬氨酸的密码子是________，胰岛素基因中决定“”的模板链的碱基序列为______________________。
(4)已知胰岛素由两条多肽链共51个氨基酸组成，指导其合成的②的碱基数远大于153，主要原因是____________________________。一个②上结合多个核糖体的意义是________________________________________。
答案　(1)胰岛B　增强　(2)转录　RNA聚合酶　mRNA　(3)GAC　—CCACTGACC—　(4)mRNA上存在终止密码子等不翻译的序列　在短时间内生成大量的同种蛋白质
解析　(1)胰岛素是由人的胰岛B细胞合成分泌的。饭后半小时血液中经消化吸收的葡萄糖增多，此时胰岛素分泌增加。
(2)图中①表示转录过程，需要RNA聚合酶的催化，转录形成的产物②是mRNA。
(3)密码子在mRNA上，天冬氨酸的密码子是GAC，由mRNA上碱基序列可知决定“”的模板链的碱基序列是—CCACTGACC—。
(4)51个氨基酸组成的胰岛素分子，指导其合成的mRNA中碱基数至少为153，实际却远大于153，因为mRNA上含有终止密码子等不翻译的序列。一个mRNA上结合多个核糖体能在短时间内合成大量的同种多肽链，具有高效性。
14．[2017·山东师大附中二模]图①～③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。请回答下列问题：
(1)过程①发生的主要时期是____________________和___________________。
(2)过程②发生的场所是________________，消耗的有机物是________________，α链形成后通过________进入细胞质中与核糖体结合。
(3)已知过程②的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%，α链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占30%、20%，则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为________。
(4)图中y是某种tRNA，它由________(填“三个”或“多个”)核糖核苷酸组成，其中CAA称为________，一种y可以转运________种氨基酸。若合成该蛋白质的基因含有600个碱基对，则该蛋白质最多由________种氨基酸组成。
答案　(1)有丝分裂的间期　减数第一次分裂前的间期　(2)细胞核、线粒体　ATP、核糖核苷酸　核孔　(3)25%　(4)多个　反密码子　一　20
解析　(1)过程①是DNA的复制，发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
(2)过程②是转录过程，在人体细胞中，该过程主要发生在细胞核中，此外在线粒体中也能发生；该过程是在RNA聚合酶的作用下，以核糖核苷酸为原料合成α链，同时需要ATP提供能量，α链形成后通过核孔进入细胞质中与核糖体结合。
(3)α链是mRNA，其中G占30%，则U占54%－30%＝24%，则其模板链中C占30%、A占24%，模板链中G占20%，则T占26%，则α链对应的DNA双链区段中，A＋T＝24%＋26%＝50%，A占(24%＋26%)÷2＝25%。
(4)tRNA由多个核糖核苷酸组成，其中CAA与mRNA上的密码子GUU互补配对，称为反密码子；一种tRNA只有一个反密码子，只可以转运一种氨基酸；构成生物体蛋白质的氨基酸约有20种。
15．已知图甲中g与图乙中的“物质X”为同一物质，据图回答下列问题：
(1)若f代表染色体，则e能被________染成绿色，将其彻底水解可得[a]磷酸、[b]碱基和[c]________三种小分子物质，e的空间结构一般表现为______________。
(2)若f代表一种细胞器，且是合成物质X的场所，则f是________。在图乙的④过程中，所需的转运工具是____________，其具体功能是_________________。
(3)在真核细胞中，⑤和①两个过程发生的主要场所是________。原核生物中遗传信息传递的途径包括________(用图乙中的标号表示)。
(4)图乙中需要4种脱氧核苷酸作为原料，并且碱基互补配对原则为A－T、U－A、G－C、C－G的过程是________(用图乙中的标号表示)。
答案　(1)甲基绿　脱氧核糖　规则的双螺旋结构　(2)核糖体　转运RNA(tRNA)　识别并转运氨基酸　(3)细胞核　⑤①④　(4)②
解析　(1)若f代表染色体，则e为DNA，其能被甲基绿染成绿色；DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成，因此彻底水解DNA可得[a]磷酸、[b]碱基和[c]脱氧核糖三种小分子物质；DNA是规则的双螺旋结构。
(2)物质X是蛋白质，其合成场所是核糖体，由蛋白质和RNA组成，因此f是核糖体，在图乙④翻译过程中，需要tRNA识别并转运相应的氨基酸。
(3)⑤是DNA的复制过程，①是转录过程，在真核细胞中，这两个过程发生的主要场所是细胞核。原核生物中遗传信息传递的途径包括⑤①④，而②③只发生在被某些病毒侵染的细胞中。
(4)图乙中需要4种脱氧核苷酸作为原料的过程有②逆转录过程、⑤DNA分子复制过程，而前者的碱基互补配对原则为A－T、U－A、G－C、C－G，后者的碱基互补配对原则为A－T、T－A、G－C、C－G。
第22讲　基因突变和基因重组
[考纲明细]　1.基因突变的特征和原因(Ⅱ)　2.基因重组及其意义(Ⅱ)
板块一　知识·自主梳理
一、可遗传变异和不可遗传变异
基因突变和染色体变异均属于突变。其中在光学显微镜下可见的可遗传变异为染色体变异，分子水平发生的变异为基因突变、基因重组，只在减数分裂过程发生的变异为基因重组，真、原核生物和病毒共有的变异类型为基因突变。
二、基因突变
1．实例：镰刀型细胞贫血症
(1)病因图解如下
(2)实例要点归纳
①图示中b、c过程分别代表转录和翻译。突变发生在a(填字母)过程中。
②患者贫血的直接原因是血红蛋白异常，根本原因是发生了基因突变，碱基对由突变成。
2．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。
3．时间：主要发生于有丝分裂间期或减Ⅰ分裂前的间期。
4．结果：产生等位基因。
5．基因突变的原因、特点和意义
三、基因重组
1．概念：在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组合。
2．类型
3．结果：产生新的基因型，导致重组性状出现。
4．意义
(1)是生物变异的来源之一。
(2)为生物进化提供材料。
(3)是形成生物多样性的重要原因之一。
◆　深入思考
DNA分子复制时为什么易发生基因突变？
提示　DNA分子复制过程中，DNA双链解旋，此时结构不稳定，易导致碱基对的数量或排列顺序的改变，从而使遗传信息改变。
◆　自查诊断
1．由基因B1突变得到的等位基因B2可能是由于碱基对替换或碱基对插入造成的。(　　)
答案　√
2．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。(　　)
答案　×
3．有丝分裂和减数分裂过程中均可发生非同源染色体之间的自由组合，导致基因重组。(　　)
答案　×
4．在诱导离体菊花茎段形成幼苗的过程中，基因突变和基因重组不会同时发生。(　　)
答案　√
5．基因突变的方向是由环境决定的。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
基因突变
[2015·海南高考]关于等位基因B和b发生突变的叙述，错误的是(　　)
A．等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因
B．X射线的照射不会影响基因B和基因b的突变率
C．基因B中的碱基对G－C被碱基对A－T替换可导致基因突变
D．在基因b的ATGCC序列中插入碱基C可导致基因b的突变
[解析]　基因突变具有不定向性，等位基因B和b都可以突变成为不同的等位基因，A正确；X射线的照射会影响基因B和基因b的突变率，B错误；基因B中的碱基对G－C被碱基对A－T替换可导致基因突变，C正确；在基因b的ATGCC序列中插入碱基C可导致基因b的突变，D正确。
[答案]　B
题型一　基因突变特点及结果分析
1．在含有某一种药物的培养基中培养细菌时，往往可以得到对于这一药物具有抗性的极少数细菌。据此不能得出的结论是(　　)
A．基因突变具有普遍性
B．基因突变发生的频率很低
C．基因突变是定向的
D．对于这一药物具有抗性说明细菌发生了对本身有利的基因突变
答案　C
解析　基因突变具有不定向性，C错误。
2．下列关于基因突变的叙述，错误的是(　　)
A．基因突变可以发生在个体发育的任何时期
B．等位基因的产生是基因突变的结果
C．基因突变一定产生等位基因
D．DNA中碱基对替换不一定发生基因突变
答案　C
解析　基因突变指DNA分子中发生碱基对的增添、缺失或替换引起的基因结构的改变。基因突变是随机的，可以发生在个体发育的任何时期，A正确；等位基因的产生是基因突变的结果，B正确；等位基因位于同源染色体上，原核生物没有染色体，即使发生基因突变也不会产生等位基因，C错误；DNA中非基因片段的碱基对替换不会引起基因突变，D正确。
知识拓展
　关于基因突变的“一定”和“不一定”问题
(1)基因突变一定会引起基因结构的改变，即基因中碱基排列顺序的改变。
(2)基因突变不一定会引起生物性状的改变。
(3)基因突变不一定都产生等位基因。病毒和原核细胞的基因结构简单，基因数目少，而且一般是单个存在的，不存在等位基因。因此原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。
(4)基因突变不一定都能遗传给后代。
①基因突变如果发生在有丝分裂过程中，一般不遗传，但有些植物可能通过无性生殖传递给后代。
②如果发生在减数分裂过程中，可以通过配子传递给后代。
题型二　判断基因突变类型
3．[2017·山东烟台市模拟]下图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生一种突变，导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是(　　)
A．①处插入碱基对G－C
B．②处碱基对A－T替换为G－C
C．③处缺失碱基对A－T
D．④处碱基对G－C替换为A－T
答案　B
解析　根据图中1168位的甘氨酸的密码子GGG可知，WNK4基因是以其DNA分子下方的一条脱氧核苷酸链为模板转录形成mRNA的，那么1169位的赖氨酸的密码子是AAG，根据题意，只是1169位的氨基酸发生了改变，所以该基因发生的突变是②处碱基对A－T替换为G－C。
4．编码酶X的基因中某个碱基被替换时，表达产物将变为酶Y。如表显示了与酶X相比，酶Y可能出现的四种状况，对这四种状况出现的原因判断正确的是(　　)
比较指标
①
②
③
④
酶Y活性/酶X活性
100%
50%
10%
150%
酶Y氨基酸数目/
酶X氨基酸数目
1
1
小于1
大于1
A．状况①一定是因为氨基酸序列没有变化
B．状况②一定是因为氨基酸间的肽键数减少了50%
C．状况③可能是因为突变导致了终止密码位置变化
D．状况④可能是因为突变导致tRNA的种类增加
答案　C
解析　基因突变引起氨基酸种类替换后，蛋白质的功能不一定发生变化，A错误；蛋白质功能取决于氨基酸的种类、数量、排列顺序及蛋白质的空间结构，状况②中酶Y与酶X的氨基酸数目相同，所以肽键数不变，B错误；状况③氨基酸数目减少，最可能的原因是突变导致了终止密码位置提前，C正确；基因突变不会导致tRNA种类改变，D错误。
技法提升
　基因突变类型的“二确定”
(1)确定突变的形式：若只是一个氨基酸发生改变，则一般为碱基对的替换；若氨基酸序列发生大的变化，则一般为碱基对的增添或缺失。
(2)确定替换的碱基对：一般根据突变前后转录成mRNA的碱基序列判断，若只有一个碱基不同，则该碱基所对应的基因中的碱基即为替换碱基。
题型三　变异类型的判断
5．[2015·江苏高考]经X射线照射的紫花香豌豆品种，其后代中出现了几株开白花植株，下列叙述错误的是(　　)
A．白花植株的出现是对环境主动适应的结果，有利于香豌豆的生存
B．X射线不仅可引起基因突变，也会引起染色体变异
C．通过杂交实验，可以确定是显性突变还是隐性突变
D．观察白花植株自交后代的性状，可确定是否是可遗传变异
答案　A
解析　白花植株的出现是基因突变的结果，是不定向的，环境起选择作用，不是对环境主动适应的结果，A错误；X射线可能引起基因突变，也可能引起染色体变异，B正确；通过杂交实验可知该突变是显性突变还是隐性突变，若子代表现为突变性状，则为显性突变，若子代表现为正常性状，则为隐性突变，C正确；若白花植株自交后代出现突变性状，则为可遗传变异，若后代无突变性状，则为不可遗传变异，D正确。
6．一只突变型的雌果蝇与一只野生型雄果蝇交配后，产生的F1中野生型与突变型之比为2∶1，且雌雄个体之比也为2∶1，这个结果从遗传学角度可作出合理解释的是(　　)
A．该突变为X染色体显性突变，且含该突变基因的雌雄配子致死
B．该突变为X染色体显性突变，且含该突变基因的雄性个体致死
C．该突变为X染色体隐性突变，且含该突变基因的雄性个体致死
D．X染色体片段发生缺失可导致突变型，且缺失会导致雌配子致死
答案　B
解析　如果该突变基因为X染色体显性突变，且含该突变基因的雌雄配子致死，假设突变基因为D，则杂交组合为XDXd×XdY，由于XD配子致死，子代为1XdXd(野生)∶1XdY(野生)，A错误；如果该突变基因为X染色体显性突变，且含该突变基因的雄性个体致死，假设突变基因为D，则杂交组合为XDXd×XdY，子代为1XDXd(突变)∶1XdXd(野生)∶1XDY(突变)∶1XdY(野生)，由于XDY致死，因此F1中野生型与突变型之比为2∶1，且雌雄个体之比也为2∶1，B正确；如果该突变基因为X染色体隐性突变，且含该突变基因的雄性个体致死，假设突变基因为d，则杂交组合为XdXd×XDY，由于含该突变基因的雄性个体致死，则子代全为XDXd(野生)，C错误；如果X染色体片段发生缺失可导致突变型，且缺失会导致雌配子致死，假设发生缺失X染色体为X－，则杂交组合为XX－×XY，雌配子X－致死，故子代为1XX(野生)∶1XY(野生)，D错误。
技法提升
1.可遗传变异与不可遗传变异的判断
判定方法
2．显性突变和隐性突变的判定
(1)类型
(2)判定方法
①选取突变体与其他已知未突变体杂交，据子代性状表现判断。
②让突变体自交，观察子代有无性状分离而判断。
题型四　基因突变与生物性状关系
7．枯草杆菌野生型与某一突变型的差异见下表。下列叙述正确的是(　　)
注：P：脯氨酸；K：赖氨酸；R：精氨酸。
A．S12蛋白结构改变使突变型具有链霉素抗性
B．链霉素通过与核糖体结合抑制其转录功能
C．突变型的产生是由于碱基对的缺失所致
D．链霉素可以诱发枯草杆菌产生相应的抗性突变
答案　A
解析　根据表格信息可知，枯草杆菌野生型与某一突变型的差异是S12蛋白结构改变导致的，突变型能在含链霉素的培养基中存活，说明突变型具有链霉素抗性，A正确；翻译是在核糖体上进行的，所以链霉素通过与核糖体结合抑制其翻译功能，B错误；野生型和突变型的S12蛋白中只有一个氨基酸(56位氨基酸)有差异，而碱基对的缺失会导致缺失位置后的氨基酸序列均改变，所以突变型的产生是由于碱基对的替换所致，C错误；枯草杆菌对链霉素的抗性突变不是链霉素诱发的，链霉素只能作为环境因素起选择作用，D错误。
8．拟南芥细胞中某个基因编码蛋白质的区段插入了一个碱基对，下列分析正确的是(　　)
A．根尖成熟区细胞一般均可发生此过程
B．该细胞的子代细胞中遗传信息不会发生改变
C．若该变异发生在基因中部，可能导致翻译过程提前终止
D．若在插入位点再缺失3个碱基对，对其编码的蛋白质结构影响最小
答案　C
解析　根尖成熟区细胞属于高度分化的细胞，已经失去分裂能力，细胞中不会发生DNA复制，一般不会发生题述过程，A错误；拟南芥细胞中某个基因编码蛋白质的区段插入了一个碱基对，说明发生了基因突变，导致遗传信息发生改变，如果该细胞进行增殖，突变的基因可能会随DNA分子进入子细胞，B错误；若该变异发生在基因中部，有可能使该基因转录的mRNA分子中提前出现终止密码子，导致翻译过程提前终止，C正确；若在插入位点再缺失3个碱基对，会使该基因转录的密码子从插入位点后全部改变，导致其编码的蛋白质结构与原来差异很大，D错误。
技法提升
　基因突变与生物性状的关系
(1)基因突变对生物性状改变的影响
碱基对
影响范围
对氨基酸序列的影响
替换
小
只改变1个氨基酸或不改变氨基酸序列
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
(2)基因突变可改变生物性状的4大成因
①基因突变可能引发肽链不能合成；
②肽链延长(终止密码子推后出现)；
③肽链缩短(终止密码子提前出现)；
④肽链中氨基酸种类改变；
以上改变会引发蛋白质的结构和功能改变，进而引发生物性状的改变。
(3)基因突变未引起生物性状改变的4大原因
①突变部位：基因突变发生在基因的非编码区。
②密码子简并性：若基因突变发生后，引起了mRNA上的密码子改变，但由于一种氨基酸可对应多个密码子，若新产生的密码子与原密码子对应的是同一种氨基酸，此时突变基因控制的性状不改变。
③隐性突变：若基因突变为隐性突变，如AA中其中一个A→a，此时性状也不改变。
④有些突变改变了蛋白质中个别氨基酸的位置，但该蛋白质的功能不变。
题型五　突变基因位置判断
9．某生物兴趣小组偶然发现一突变植株，其突变性状是由其一条染色体上的某个基因突变产生的[假设突变性状和野生性状由一对等位基因(A、a)控制]，为了进一步了解突变基因的显隐性和在染色体中的位置，设计了如下杂交实验方案：该株突变雄株与多株野生纯合雌株杂交；观察记录子代中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＝M2/(M1＋M2)
雌株
N1
N2
P＝N2/(N1＋N2)
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染色体上且为显性，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，则该株突变个体的基因型为XAYa、XaYA或XAYA
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、
答案　C
解析　若突变基因位于Y染色体上，由于雌株不含Y染色体，所有的雄株均含有Y染色体，故Q和P值分别为1、0，A正确；若突变基因位于X染色体上且为显性，子代雄株的X染色体来自野生纯合雌株，表现为非突变性状，而子代的雌株均为突变株，故Q和P值分别为0、1，B正确；若突变基因位于X、Y染色体的同源区段，且为显性，则该突变雄株的基因型为XaYA或XAYa，C错误；如果突变基因位于常染色体上，则后代的表现无性别之分，若突变基因为显性，则Q和P值相等，均为，D正确。
10．小白鼠体细胞内的6号染色体上有P基因和Q基因，它们编码各自蛋白质的前3个氨基酸的DNA序列如下图，起始密码子均为AUG。下列叙述正确的是(　　)
A．若箭头处的碱基突变为T，则对应反密码子变为UAG
B．基因P和基因Q转录时都以b链为模板合成mRNA
C．若基因P缺失，则该小白鼠发生了基因突变
D．基因P在该动物神经细胞中数目最多时可有4个
答案　A
解析　起始密码子均为AUG，对应DNA模板链碱基为TAC，故基因P以b链为模板链，基因Q以a链为模板链，B错误；基因Q对应密码子为AUG、GUC、UCC，箭头处的碱基突变为T，对应密码子突变为AUC，则反密码子变为UAG，A正确；若基因P缺失，则该小白鼠发生了染色体结构变异(缺失)，C错误；动物神经细胞不能再分裂，基因不再复制，故最多有2个基因P位于1对同源染色体上，D错误。
考点2
基因重组
[江苏高考]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(见右图)。如以该植株为父本，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
[解析]　从题中信息可知，获得缺失染色体的花粉不育，则正常情况下，突变植株为父本，通过减数分裂只产生含b的可育花粉，测交后代表现型应都为白色性状，而题中已知测交后代中部分为红色性状，推知父本减数分裂过程中产生了含B基因的正常染色体的可育花粉，而产生这种花粉最可能的原因是减数第一次分裂同源染色体联会时非姐妹染色单体之间发生交叉互换，D符合题意。基因突变频率很低，与题中出现部分红色性状不符，减数第二次分裂时姐妹染色单体分开与此题出现的现象无关，减Ⅱ时没有非姐妹染色单体的自由组合，故A、B、C三项均不符合题意。
[答案]　D
题型一　基因重组范围、类型及意义
1．下列关于基因重组的叙述错误的是(　　)
A．基因重组通常发生在有性生殖过程中
B．基因重组产生的变异能为生物进化提供原材料
C．同源染色体上的非等位基因可以发生重组
D．非同源染色体上的非等位基因不可以发生重组
答案　D
解析　同源染色体上的非等位基因可以通过交叉互换发生重组，非同源染色体上的非等位基因可以通过非同源染色体自由组合发生重组。
2．下列关于基因重组的说法，不正确的是(　　)
A．生物体进行有性生殖的过程中控制不同性状的基因的重新组合属于基因重组
B．减数分裂过程中，同源染色体的姐妹染色单体之间的局部交换，可导致基因重组
C．减数分裂过程中，非同源染色体上的非等位基因自由组合可导致基因重组
D．一般情况下，水稻雄蕊内可发生基因重组，而根尖中则不能
答案　B
解析　减数分裂四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间局部交换可导致基因重组，姐妹染色单体上含有相同基因不会导致基因重组。一般情况下，减数分裂过程中存在基因重组，而根尖细胞只能进行有丝分裂，所以不会发生基因重组。
技法提升
基因重组只是“原有基因间的重新组合”，它既未改变基因的“质”(未产生“新基因”(也未改变基因的“量”，只是产生了“新基因型”，其所产生的性状应称作“重组性状”而不是“新性状”。
题型二　细胞分裂图中基因突变和基因重组的判断
3．[2017·福建福州八县联考]下图是基因型为Aa的个体不同分裂时期的图像，根据图像判定每个细胞发生的变异类型，正确的是(　　)
A．①基因突变　②基因突变　③基因突变
B．①基因突变或基因重组　②基因突变　③基因重组
C．①基因突变　②基因突变　③基因突变或基因重组
D．①基因突变或基因重组　②基因突变或基因重组　③基因重组
答案　C
解析　图中①②分别处于有丝分裂的中期和后期，A与a所在的DNA分子是由一个DNA分子经过复制而得到的，图中①②的变异只能来自基因突变；③处于减数第二次分裂的后期，A与a的不同可能来自于基因突变或减I前期的交叉互换(基因重组)，C正确。
4．图为基因型为AaBb的某雄性动物细胞进行分裂的某一时期图。下列有关叙述正确的是(　　)
A．该时期发生在体细胞增殖过程中
B．该分裂过程中一定发生过基因突变
C．该分裂过程中一个精原细胞可能产生三种或四种精子
D．该分裂过程中没有基因重组
答案　C
解析　由图可知，该图为减数第二次分裂前期图。该时期发生在生殖细胞形成过程中，A错误；该分裂过程中有可能发生过基因突变，也可能在四分体时期发生了交叉互换，B错误；该分裂过程中一个精原细胞经减数分裂可能产生三种或四种精子，C正确；该分裂过程中有基因重组，D错误。
技法提升
　判断基因重组和基因突变的方法
(1)根据细胞分裂方式判断
①如果是有丝分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，则为基因突变。
②如果是减数分裂过程中姐妹染色单体上基因不同，可能是基因突变或交叉互换。
(2)根据染色体图示判断
板块三　方向·真题体验
1．[2016·海南高考]依据中心法则，若原核生物中的DNA编码序列发生变化后，相应蛋白质的氨基酸序列不变，则该DNA序列的变化是(　　)
A．DNA分子发生断裂
B．DNA分子发生多个碱基增添
C．DNA分子发生碱基替换
D．DNA分子发生多个碱基缺失
答案　C
解析　DNA编码序列发生变化后，相应蛋白质的氨基酸序列不变，可能是由于DNA编码序列中发生了碱基对的替换，替换后的DNA编码序列转录成的mRNA上的密码子与原密码子编码的是同种氨基酸，C正确。
2．[2015·四川高考]M基因编码含63个氨基酸的肽链。该基因发生插入突变，使mRNA增加了一个三碱基序列AAG，表达的肽链含64个氨基酸。以下说法正确的是(　　)
A．M基因突变后，参与基因复制的嘌呤核苷酸比例增加
B．在M基因转录时，核糖核苷酸之间通过碱基配对连接
C．突变前后编码的两条肽链，最多有2个氨基酸不同
D．在突变基因的表达过程中，最多需要64种tRNA参与
答案　C
解析　由DNA分子的结构特点可知，DNA分子中嘌呤核苷酸的数目与嘧啶核苷酸的数目始终相等，故嘌呤核苷酸比例始终不变，A错误；M基因转录时，核糖核苷酸之间通过磷酸二酯键连接，B错误；增加的三碱基序列AAG，如果插入点在某两个密码子之间则一个氨基酸不同，如果插入点在某个密码子内部，则最多有两个氨基酸不同，C正确；在基因表达过程中，最多需要61种tRNA参与，D错误。
3．[2016·全国卷Ⅲ]基因突变和染色体变异是真核生物可遗传变异的两种来源。回答下列问题：
(1)基因突变和染色体变异所涉及的碱基对的数目不同，前者所涉及的数目比后者________。
(2)在染色体数目变异中，既可发生以染色体组为单位的变异，也可发生以________为单位的变异。
(3)基因突变既可由显性基因突变为隐性基因(隐性突变)，也可由隐性基因突变为显性基因(显性突变)。若某种自花受粉植物的AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体，则最早在子________代中能观察到该显性突变的性状；最早在子________代中能观察到该隐性突变的性状；最早在子________代中能分离得到显性突变纯合体；最早在子________代中能分离得到隐性突变纯合体。
答案　(1)少　(2)染色体　(3)一　二　三　二
解析　(1)基因突变涉及某一基因中碱基对的增添、缺失和替换，而染色体变异往往涉及许多基因中碱基对的缺失、重复或排列顺序的改变，故基因突变所涉及的碱基对的数目比染色体变异少。
(2)染色体数目变异可以分为两类：一类是细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少，另一类是细胞内个别染色体的增加或减少。
(3)根据题干信息“AA和aa植株分别发生隐性突变和显性突变，且在子一代中都得到了基因型为Aa的个体”知，AA和aa植株突变后的基因型都为Aa。若AA植株发生隐性突变，F1(Aa)自交，子二代的基因型为AA、Aa、aa，则最早在子二代中能观察到该隐性突变的性状，且最早在子二代中能分离得到隐性突变的纯合体。若aa植株发生显性突变，则最早在子一代中可观察到该显性突变的性状，F1(Aa)自交，子二代(F2)的基因型为AA、Aa、aa，由于基因型为AA和Aa的个体都表现为显性性状，故欲分离出显性突变纯合体，需让F2自交，基因型为AA的个体的后代(F3)不发生性状分离，则最早在子三代中能分离得到显性突变的纯合体。
限时规范特训
一、选择题
1．[2017·大庆模拟]经检测某生物发生了基因突变，但其性状并没有发生变化，其原因是(　　)
A．遗传信息没有改变
B．遗传基因没有改变
C．遗传密码没有改变
D．控制合成的蛋白质中的氨基酸序列没有改变
答案　D
解析　基因突变会导致遗传信息改变，A不符合题意；基因突变后遗传基因发生改变，相应的遗传密码也会发生改变，B、C不符合题意；由于密码子的简并性，基因突变后，其控制合成的蛋白质的氨基酸序列没有改变，因此其性状不会发生改变，D符合题意。
2．[2017·河北武邑中学检测]下列关于基因突变的叙述，不正确的是(　　)
A．基因中个别碱基对的替换可能不影响蛋白质的结构和功能
B．基因突变是普遍存在的，随机发生的，也是不定向的
C．基因突变是新基因产生的途径，但自然条件下基因突变的频率很低
D．有性生殖产生的后代之间的差异主要是由基因突变引起的
答案　D
解析　由于一个氨基酸可以由多个密码子决定，基因中发生个别碱基对的替换后，可能翻译形成相同的氨基酸，则可能不影响蛋白质的结构和功能，A正确；基因突变是普遍存在的，随机发生的，也是不定向的，B正确；基因突变是新基因产生的途径，但自然条件下基因突变的频率很低，C正确；有性生殖产生的后代之间的差异主要是由基因重组引起的，D错误。
3．[2017·重庆一中月考]下列关于基因重组的叙述，正确的是(　　)
A．杂交后代出现3∶1的分离比，不可能是基因重组导致的
B．联会时的交叉互换实现了同源染色体上等位基因的重新组合
C．“肺炎双球菌转化实验”中R型菌转变为S型菌的原理是基因重组
D．基因重组导致生物性状多样性，为生物进化提供了最基本的原材料
答案　C
解析　如果一对相对性状是由非同源染色体上的两对基因共同控制，则杂交后代出现3∶1的分离比，可能是基因重组导致的，A错误；联会时的交叉互换实现了同源染色体上非等位基因的重新组合，B错误；基因重组导致生物性状多样性，是生物变异的重要来源，生物变异的根本来源是基因突变，基因突变为生物变异提供了最原始的材料，D错误。
4．[2017·河北石家庄二中期末]基因突变是指DNA分子中发生的碱基对的替换、增添或缺失而引起的基因结构的改变，关于这种改变的说法正确的是(　　)
①若发生在配子形成过程中，可以通过有性生殖遗传给后代　②若发生在体细胞中，一定不能遗传　③若发生在人的体细胞中有可能发展为癌细胞　④都是外来因素影响引起的
A．①②③④ B．①③④
C．①③ D．①②③
答案　C
解析　基因突变若发生在配子形成过程中，可以通过有性生殖遗传给后代，①正确；基因突变若发生在体细胞中，一般不能遗传给后代，但植物可通过无性繁殖将突变基因传递给后代，②错误；正常细胞中原癌基因和抑癌基因发生基因突变，可能导致正常细胞发生癌变，③正确；引起基因突变的因素既有外界因素，也有生物个体的内部因素，④错误。
5．下图为某植物细胞一个DNA分子中a、b、c三个基因的分布状况，图中Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的序列。有关叙述正确的是(　　)
A．基因a、b、c均可能发生基因突变，体现了基因突变具有普遍性
B．Ⅰ、Ⅱ也可能发生碱基对的增添、缺失和替换，但不属于基因突变
C．一个细胞周期中，间期基因突变频率较高，主要是由于间期时间相对较长
D．在减数分裂的四分体时期，b、c之间可发生交叉互换
答案　B
解析　基因a、b、c均可能发生基因突变，体现了基因突变的随机性，而不是普遍性，A错误；Ⅰ、Ⅱ也可能发生碱基对的增添、缺失和替换，但是Ⅰ、Ⅱ为无遗传效应的DNA片段，故不属于基因突变，B正确；一个细胞周期中，间期基因突变频率较高，主要原因是基因突变主要发生在DNA复制过程中，C错误；在减数分裂的四分体时期，同源染色体上的非姐妹染色单体间会发生交叉互换，b、c是同一条染色体上的基因，不能发生交叉互换，D错误。
6．[2017·江西丰城中学检测]由于基因突变，细胞中有一种蛋白质在赖氨酸残基(位置)上发生了变化。已知赖氨酸的密码子为AAA或AAG；天冬氨酸的密码子为GAU或GAC；甲硫氨酸的密码子为AUG。根据已知条件，你认为基因模板链上突变后的脱氧核苷酸和替代赖氨酸的氨基酸分别是(　　)
答案　D
解析　基因突变是指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，根据题意，只有赖氨酸(密码子为AAG)变成甲硫氨酸(密码子为AUG)能符合此规律。即在模板链上，赖氨酸对应的TTC中的T突变为A，成为TAC，指导生成甲硫氨酸(密码子为AUG)。
7．图甲表示果蝇卵原细胞中的一对同源染色体，图乙表示该卵原细胞形成的一个卵细胞中的一条染色体，两图中的字母均表示对应位置上的基因。下列相关叙述中正确的是(　　)
A．图甲中的同源染色体上最多只有三对等位基因
B．图乙中的卵细胞在形成过程中肯定发生了基因突变
C．图中的非等位基因在减数分裂过程中发生了自由组合
D．基因D、d的本质区别是碱基对的排列顺序不同
答案　D
解析　图甲中的同源染色体上标出了三对等位基因，但也有可能存在其他的等位基因，A错误；图乙中的卵细胞在形成过程中发生了交叉互换，所以B、C错误；D、d属于等位基因，其本质区别是碱基对的排列顺序不同，D正确。
8．[2016·山西大学附中测试]下列过程中发生基因重组的是(　　)
A．杂合高茎豌豆自交后代出现矮茎
B．雌雄配子随机结合产生与亲本基因型相同的子代个体
C．杂合黄色圆粒豌豆自交后代出现绿色皱粒
D．红眼雌果蝇与白眼雄果蝇杂交，子一代雌雄均为红眼
答案　C
解析　杂合高茎豌豆自交后代出现矮茎属于一对基因分离导致的性状分离，A错误；基因重组通常发生在减数分裂过程中，即形成配子的过程中，雌雄配子结合过程中不会发生基因重组，B错误；杂合黄色圆粒豌豆自交出现绿色皱粒，是基因重组引起的性状重组，C正确；果蝇的红眼与白眼由一对基因控制，不发生基因重组，D错误。
9．[2016·合肥二检]如图是某DNA片段的碱基序列，该片段所编码蛋白质的氨基酸序列为“…甲硫氨酸—亮氨酸—谷氨酸—丙氨酸—天冬氨酸—酪氨酸…”(甲硫氨酸的密码子是AUG，亮氨酸的密码子是UUA、UUG、CUU、CUC、CUA、CUG，终止密码子是UAA、UAG、UGA)。下列有关说法正确的是(　　)
A．该片段编码蛋白质时以a链为模板合成信使RNA
B．若1处的碱基对C∥G替换成T∥A，编码的氨基酸序列不变
C．若2处的碱基对C∥G替换成A∥T，编码的氨基酸数目不变
D．发生一个碱基对的缺失对氨基酸序列的影响总是大于发生三个碱基对的缺失
答案　B
解析　根据起始密码子为AUG，b链左侧的TAC能与AUG配对，这说明转录的模板链是b链，A错误；若1处的碱基对C∥G替换成T∥A，则相应的密码子由原来的CUA变化为UUA，CUA和UUA都决定亮氨酸，故编码的氨基酸序列不变，B正确；若2处的碱基对C∥G替换成A∥T，则相应的密码子由原来的UAC变化为UAA，UAA是终止密码子，则编码的氨基酸数目减少，C错误；如果一个碱基对的缺失发生在基因的末端，则对氨基酸序列的影响可能小于发生三个碱基对的缺失，D错误。
10．[2017·河北衡水中学模拟]某动物的初级卵母细胞中，由一个着丝点相连的两条染色单体所携带的基因不完全相同，其原因一定不是(　　)
A．发生基因突变 B．发生过交叉互换
C．染色体结构变异 D．发生了自由组合
答案　D
解析　两条姐妹染色单体所携带的基因不完全相同的原因有三种可能：间期发生了基因突变、四分体时期发生过交叉互换或发生过染色体结构变异，A、B、C不符合题意；自由组合只发生在非同源染色体间，D符合题意。
11．下表是苋菜抗“莠去净”(一种除草剂)突变品系和敏感品系的部分DNA碱基和氨基酸所在的位置。下列有关叙述正确的是(　　)
A．基因中碱基的改变，一定能引起蛋白质中氨基酸的改变
B．其抗性的产生是由于基因上的密码子发生了改变
C．其抗性产生的根本原因是DNA模板链上决定第228位氨基酸的有关碱基中的A被G代替
D．抗性品系不能再突变为敏感品系
答案　C
解析　基因中碱基的改变，不一定能引起蛋白质中氨基酸的改变，因一种氨基酸可能有多种密码子，A错误；苋菜的抗性是由基因上的碱基对改变最终引起蛋白质结构的改变而产生的，密码子位于mRNA上，B错误；基因突变是不定向的，抗性品系也可能突变为敏感品系，D错误。
12．[2017·合肥模拟]如图是某个二倍体(AABb)动物的几个细胞分裂示意图，据图判断不正确的是(　　)
A．甲细胞表明该动物发生了基因突变
B．乙细胞表明该动物在减数第一次分裂前的间期发生基因突变
C．丙细胞表明该动物在减数第一次分裂时发生交叉互换
D．甲、乙、丙所产生的变异均可遗传给后代
答案　D
解析　据题干中甲、乙、丙是同一个二倍体动物的几个细胞分裂图分析可知，该动物没有a基因。甲图表示有丝分裂后期，染色体上基因A与a不同，是基因突变的结果，A正确；乙图表示减数第二次分裂后期，其染色体上基因A与a不同，是基因突变的结果，B正确；丙图也表示减数第二次分裂后期，基因B与b所在的染色体颜色不一致，则染色体上基因B与b不同是交叉互换造成的，C正确；甲细胞分裂产生体细胞，产生的变异一般不遗传给后代，D错误。
二、非选择题
13．[2017·江苏镇江模拟]图甲为动物免疫细胞亚显微结构模式图，图乙表示其细胞中某正常基因片段控制合成多肽的过程。请据图回答：[可能用到的密码子：天冬氨酸(GAU、GAC)，甘氨酸(GGU、GGG)，甲硫氨酸(AUG)，酪氨酸(UAU、UAC)]。
(1)若图乙表示抗体形成过程，则Ⅰ、Ⅱ分别发生在图甲的________(用图中标号表示)，肽链形成后需经________(用图中标号表示)加工分泌到细胞外。
(2)图乙中第三对碱基由T/A变为C/G，该突变对性状________(填“有”或“无”)影响，其意义是________________。
(3)若图乙合成的肽链中氨基酸序列变为：天冬氨酸—酪氨酸—甘氨酸，则该基因片段发生的突变是_________________________。
答案　(1)③⑥　④⑤　(2)无　有利于维持生物遗传性状的相对稳定　(3)第三对碱基T/A或第四对碱基C/G丢失
解析　(1)抗体是分泌蛋白，其合成过程包含转录和翻译两个过程，Ⅰ转录在③细胞核，Ⅱ翻译在⑥核糖体。肽链合成后，需要经过④内质网和⑤高尔基体加工才能分泌到细胞外。
(2)图乙中第三对碱基由T/A变为C/G，对应的密码子由GAU变为GAC，对应的氨基酸都是天冬氨酸，所以对性状没有影响，其意义是有利于维持生物遗传性状的相对稳定。
(3)第三对碱基T/A或第四对碱基C/G丢失都会造成氨基酸序列变为：天冬氨酸—酪氨酸—甘氨酸。
14．将果蝇进行诱变处理后，其染色体上可发生隐性突变、隐性致死突变或不发生突变等情况，遗传学家想设计一个实验检测上述三种情况。
检测X染色体上的突变情况：实验时，将经诱变处理的红眼雄果蝇与野生型纯合红眼雌果蝇筛选交配(B表示红眼基因)得F1，使F1单对筛选交配，分别饲养，观察F2的分离情况。
预期结果和结论：
(1)若F2中表现型为3∶1，且雄性中有隐性突变体，则说明__________________。
(2)若F2中表现型均为红眼，且雄性中无隐性突变体，则说明________________。
(3)若F2中♀∶♂＝2∶1，则说明________________________。
答案　(1)发生了隐性突变　(2)没有发生突变
(3)发生了隐性致死突变
解析　图解中给出了F2的四种基因型，若X染色体上发生隐性突变，则F2中表现型为3∶1，且雄性中有隐性突变体；若X染色体上没发生突变，则F2中表现型均为红眼，且雄性中无隐性突变体；若X染色体上发生隐性致死突变，则F2中♀∶♂＝2∶1。
15．[2016·山东德州期中]研究发现某野生型二倍体植株3号染色体上有一个基因发生突变，且突变性状一旦在子代中出现即可稳定遗传。
(1)据此判断该突变为________(填“显性”或“隐性”)突变。
(2)若正常基因与突变基因编码的蛋白质分别表示为Ⅰ、Ⅱ，其氨基酸序列如下图所示：
据图推测，产生Ⅱ的原因是基因中发生了________，进一步研究发现，Ⅱ的相对分子质量明显大于Ⅰ，出现此现象的原因可能是____________________________。
答案　(1)隐性　(2)碱基对的增添或缺失　终止密码子位置后移，导致翻译(或蛋白质合成)终止延后
解析　(1)题干中指出突变性状一旦在子代中出现即可稳定遗传，由此判断该突变为隐性突变，突变个体为隐性纯合子。
(2)分析突变基因编码的蛋白质Ⅱ可知，从突变位点之后氨基酸的种类全部改变，这说明基因中发生了碱基对的增添或缺失，若mRNA上终止密码子位置后移，则会导致翻译终止延后，使合成的蛋白质相对分子质量增大。
第23讲　染色体变异与育种
[考纲明细]　1.染色体结构变异和数目变异(Ⅱ)　2.生物变异在育种上的应用(Ⅱ)　3.转基因食品的安全(Ⅰ)　4.实验：低温诱导染色体加倍
板块一　知识·自主梳理
一、染色体结构变异
1．类型
2．结果：使排列在染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变，从而导致性状的变异。
二、染色体数目的变异
1．类型
(1)细胞内个别染色体的增加或减少，如21三体综合征。
(2)细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍地增加或减少，如多倍体、单倍体。
2．染色体组
(1)概念：细胞中的一组非同源染色体，在形态和功能上各不相同，但又互相协调，共同控制生物的生长、发育、遗传和变异，这样的一组染色体，叫做一个染色体组。
(2)组成：如图为一雄果蝇的染色体组成，其染色体组可表示为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、X或Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Y。
3．二倍体、多倍体和单倍体的比较
三、低温诱导植物染色体数目的变化
1．实验原理：用低温处理植物分生组织细胞，如根尖分生组织细胞，能够抑制纺锤体的形成，以致影响染色体被拉向两极，细胞也不能分裂成两个子细胞，使植物细胞染色体数目加倍。
2．方法步骤：洋葱根尖培养→取材及细胞固定(卡诺氏液)→制作装片(解离→漂洗→染色→制片)→观察。
3．实验结论：适当低温可以诱导染色体数目加倍。
四、育种
1．单倍体育种
(1)原理：染色体变异。
(2)方法
(3)优点：明显缩短育种年限，所得个体均为纯合子。
(4)缺点：技术复杂。
2．多倍体育种
(1)方法：用秋水仙素或低温处理。
(2)处理材料：萌发的种子或幼苗。
(3)原理
(4)优点：多倍体植株茎秆粗壮，叶、果实和种子比较大，营养物质含量丰富(简记：粗、大、丰富)。
(5)缺点：多倍体植株发育延迟，结实率低，多倍体育种一般只适用于植物。
(6)实例：三倍体无子西瓜
①
②三倍体西瓜无子的原因：三倍体西瓜在减数分裂过程中，由于染色体联会紊乱，不能产生正常配子。
③用秋水仙素处理幼苗后，分生组织分裂产生的茎、叶、花染色体数目加倍，而未经处理部分(如根部细胞)的染色体数不变。
3．杂交育种
(1)原理：基因重组。
(2)过程
①培育杂合子品种
选取符合要求的纯种双亲杂交(♀×♂ )→F1(即为所需品种)。
②培育隐性纯合子品种
选取符合要求的双亲杂交(♀×♂)→F1F2→选出表现型符合要求的个体种植并推广。
③培育显性纯合子品种
a．植物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1自交→获得F2→ 鉴别、选择需要的类型，自交至不发生性状分离为止。
b．动物：选择具有不同优良性状的亲本杂交，获得F1→F1雌雄个体交配→获得F2→鉴别、选择需要的类型与隐性类型测交，选择后代不发生性状分离的F2个体。
(3)优点：操作简便，可以把多个品种的优良性状集中在一起。
(4)缺点：获得新品种的周期长。
4．诱变育种
(1)原理：基因突变。
(2)过程
(3)优点
①可以提高突变频率，在较短时间内获得更多的优良变异类型。
②大幅度地改良某些性状。
(4)缺点：有利变异个体往往不多，需处理大量材料。
5．针对不同育种目标的育种方案
三种可遗传变异的辨析
◆　深入思考
1．基因突变中碱基对的增添、缺失与染色体结构变异中的重复、缺失有何区别？
提示　①基因突变中碱基对的增添、缺失是基因内部结构的变化，该基因还存在，只是变为原来的等位基因；而染色体结构变异中的重复、缺失是某个基因或染色体片段重复出现或减少。②基因突变中碱基对的增添、缺失属于分子水平的变化，在光学显微镜下观察不到；染色体结构变异中的重复、缺失属于细胞水平的变化，在光学显微镜下能观察到。
2．大幅度改良某一品种，使之出现前所未有的性状，如何
设计育种方案？
提示　采用诱变育种。
3．动物中优良品种的选育与植物的杂交育种有什么不同？
提示　植物的杂交育种一般需要连续自交，既保留了优良品种又能不断提高纯合比例；动物如果需要获得双隐性个体，一旦出现即是所需，如果需要获得显性个体，可以通过一次测交实验来鉴定其是否为纯合优良品种，与植物有较大区别。
◆　自查诊断
1．染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响。(　　)
答案　×
2．单倍体体细胞中不一定只含有一个染色体组。(　　)
答案　√
3．缺失、重复、倒位、易位都会导致排列在染色体上的基因数目改变。(　　)
答案　×
4．某染色体上缺失一个碱基对属于基因突变，缺失一个基因属于染色体数目的变异。(　　)
答案　×
5．非同源染色体某片段移接仅发生在减数分裂过程中。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
染色体的结构和数目变异
[2016·江苏高考]下图中甲、乙两个体的一对同源染色体中各有一条发生变异(字母表示基因)。下列叙述正确的是(　　)
A．个体甲的变异对表型无影响
B．个体乙细胞减数分裂形成的四分体异常
C．个体甲自交的后代，性状分离比为3∶1
D．个体乙染色体没有基因缺失，表型无异常
[解析]　个体甲的变异属于缺失，影响表型，A错误；个体乙发生的变异是倒位，减数分裂形成的四分体异常，B正确；含缺失染色体的配子一般是败育的，故其后代一般不会发生性状分离，C错误；个体乙染色体没有基因缺失，但发生倒位，表型异常，D错误。
[答案]　B
题型一　染色体变异类型
1．[2017·山西大学附中检测]若图甲中①和②为一对同源染色体，③和④为另一对同源染色体，图中字母表示基因，“°”表示着丝点，则图乙～图戊中染色体结构变异的类型依次是(　　)
A．缺失、重复、倒位、易位 B．缺失、重复、易位、倒位
C．重复、缺失、倒位、易位 D．重复、缺失、易位、倒位
答案　A
解析　分析题图可知，乙表示染色体缺失D片段；丙是同一条染色体上C片段发生重复；丁表示染色体B、C片段的倒位；戊图中一条染色体的片段移接到另一条非同源染色体上，属于易位。
2．下列关于染色体变异的叙述，正确的是(　　)
A．染色体增加某一片段可提高基因表达水平，是有利变异
B．染色体缺失有利于隐性基因表达，可提高个体的生存能力
C．染色体易位不改变基因数量，对个体性状不会产生影响
D．通过诱导多倍体的方法可克服远缘杂交不育，培育出作物新类型
答案　D
解析　染色体易位不会改变总的基因数量，但易位导致染色体上基因的顺序发生改变，会使个体性状发生改变，C错误；大多数染色体结构变异对生物体是不利的，有的甚至会导致生物体死亡，A、B错误；远缘杂交得到的F1是不育的，通过诱导使其染色体数目加倍进而可育，由此可以培育作物新类型，D正确。
题型二　染色体结构变异与基因突变的判断
3．[2017·银川模拟]家蚕属于ZW型性别决定的二倍体生物，含有异型性染色体ZW的为雌性。下图所示为家蚕正常卵原细胞及几种突变细胞的第2对常染色体和性染色体。以下分析正确的是 (　　)
A．正常卵原细胞产生的雌配子类型有四种，该过程受基因控制
B．突变细胞Ⅰ发生了基因突变或基因重组
C．突变细胞Ⅰ和突变细胞Ⅱ所发生的变异都能够通过显微镜观察到
D．突变细胞Ⅲ中A和a的分离符合基因的分离定律
答案　A
解析　正常卵原细胞中常染色体和性染色体在减数分裂时自由组合，可产生四种雌配子，生命活动从根本上来说均是受基因控制的，A正确；与正常卵原细胞相比，可看出突变细胞Ⅰ应是发生了基因突变，不能在显微镜下看到，突变细胞Ⅱ发生了染色体缺失，可在显微镜下看到，B、C错误；突变细胞Ⅲ中A和a位于非同源染色体上，在减数分裂时遵循基因的自由组合定律，D错误。
4．[2017·江苏南通全真模拟]下列关于基因突变和染色体变异的叙述，正确的是(　　)
A．有丝分裂和减数分裂过程中都可能发生基因突变和染色体变异
B．染色体结构的变异都会改变染色体上基因的数目和排列顺序
C．用秋水仙素处理单倍体幼苗，得到的个体是二倍体正常植株
D．DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失一定导致基因突变
答案　A
解析　有丝分裂和减数分裂过程中都可能发生基因突变和染色体变异，基因重组发生在减数分裂过程中，A正确；染色体结构变异会改变染色体上基因的排列顺序，不一定改变基因的数目，如某个片段的颠倒，B错误；秋水仙素处理单倍体幼苗可获得正常植株，但不一定是二倍体，也可能是多倍体植株，C错误；DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失不一定导致基因突变，可能发生在基因间的序列上等，D错误。
知识拓展
　染色体结构变异与基因突变的区别
(1)变异范围不同
①基因突变：是分子水平上的变异，只涉及基因中一个或几个碱基的改变，这种变化在光学显微镜下观察不到。
②染色体结构的变异：是在染色体水平上的变异，涉及染色体某一片段的改变，这一片段可能含有若干个基因，这种变化在光学显微镜下可观察到。
(2)变异的方式不同
基因突变包括基因中碱基对的增添、缺失和替换三种类型；染色体结构的变异包括染色体片段的缺失、重复、倒位和易位。它们的区别可用下图表示。
(3)变异的结果不同
①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，但未形成新的基因。
②基因突变是基因结构的改变，包括DNA碱基对的替换、增添和缺失，基因突变导致新基因的产生，但基因数目不变，生物的性状不一定改变。
题型三　染色体结构变异与基因重组的判断
5．[2017·合肥联考]下图为雌性果蝇体内部分染色体的行为及细胞分裂图像，其中能够体现基因重组的是(　　)
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
答案　B
解析　图①表示四分体时期，同源染色体的非姐妹染色单体之间发生交叉互换，能够实现基因重组；图②表示染色体结构变异中的染色体易位；图③表示有丝分裂后期，着丝点分裂导致两套相同的染色体分别移向细胞两极，在这个过程中不发生基因重组；图④表示减数第一次分裂后期，非同源染色体自由组合，导致非同源染色体上的非等位基因自由组合，即基因重组。
6．[2016·云南第一次统一检测]如图表示发生在常染色体上的变化，下列叙述不正确的是(　　)
A．该变异能通过显微镜观察到
B．该变异发生在两条非同源染色体之间
C．该过程导致的变异属于基因重组
D．该变异导致染色体上基因的排列顺序发生改变
答案　C
解析　图为两条非同源染色体之间发生染色体片段的移接，导致原来染色体上基因的排列顺序发生改变，属于染色体结构变异中的易位，不属于基因重组，C错误。
知识拓展
　易位与交叉互换的区别
题型四　染色体组及生物倍性的判断
7．观察图中a～h所示的细胞图，关于它们所含的染色体组数的叙述，正确的是(　　)
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　图中所示细胞中有一个染色体组的是d、g，有两个染色体组的是c、h，有三个染色体组的是a、b，有四个染色体组的是e、f，C正确，A、B、D错误。
8．[2017·辽宁葫芦岛期末]如图所示细胞中所含的染色体，下列叙述正确的是(　　)
A．图a含有两个染色体组，图b含有三个染色体组
B．如果图b表示体细胞，则图b代表的生物一定是三倍体
C．如果图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞，则该生物一定是二倍体
D．图d代表生物一定是由卵细胞发育而成的，是单倍体
答案　C
解析　由题图可知，图a含有四个染色体组，A错误；图b含有三个染色体组，如果b表示体细胞，则该生物可能是三倍体，也可能是单倍体，B错误；图c含有两个染色体组，如果图c代表由受精卵发育成的生物的体细胞，则该生物一定是二倍体，C正确；图d含有一个染色体组，只能是单倍体，可能由卵细胞发育而成，D错误。
9．[2017·吉林普通中学调研]下列说法正确的是(　　)
A．体细胞中只有一个染色体组的个体才是单倍体
B．八倍体小麦的单倍体有四个染色体组
C．六倍体小麦花药离体培养所得个体是三倍体
D．体细胞中含有两个染色体组的个体一定是二倍体
答案　B
解析　单倍体的染色体组数量与该生物配子的染色体组数量相同，不一定只含有一个染色体组，如八倍体小麦的单倍体有四个染色体组，A错误，B正确；由配子发育成的个体细胞中不管有几个染色体组，都属于单倍体，C、D错误。
技法提升
　1.三种方法确定染色体组数量
(1)染色体形态法
同一形态的染色体→有几条就有几组。如图中有4个染色体组。
(2)等位基因个数法
控制同一性状的等位基因→有几个就有几组。如AAabbb个体中有3个染色体组。
(3)公式法
染色体组数＝，如图染色体组数为4。
2.“两看法”判断单倍体、二倍体和多倍体
题型五　单倍体、二倍体和多倍体的成因及特点
10．下列关于染色体组、单倍体、二倍体和多倍体的叙述，错误的是(　　)
A．组成一个染色体组的染色体中不含减数分裂中能联会的染色体
B．由受精卵发育而成，体细胞含有两个染色体组的个体叫二倍体
C．含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体未必只含一个染色体组
D．人工诱导多倍体唯一的方法是用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗
答案　D
解析　一个染色体组中的染色体是非同源染色体，减数分裂中能联会的染色体是同源染色体，A正确；二倍体指的是由受精卵发育而成，体细胞含有两个染色体组的个体，B正确；含一个染色体组的个体是单倍体，但单倍体未必只含一个染色体组，例如六倍体小麦的单倍体含有三个染色体组，C正确；人工诱导多倍体的方法是用秋水仙素或低温处理萌发的种子或幼苗，D错误。
11．[2017·河北衡水中学期中]下图中字母代表正常细胞中所含有的基因，下列说法正确的是(　　)
A．③为多倍体，通常茎秆粗壮、籽粒较大
B．④为单倍体，通常茎秆弱小、籽粒较小
C．若①和②杂交，后代基因型分离比为1∶5∶5∶1
D．①②③④细胞所代表的个体分别是四倍体、二倍体、三倍体和单倍体
答案　C
解析　③有可能是由配子发育形成的单倍体，A、D错误；④为单倍体，通常茎秆弱小、高度不育，没有籽粒，B错误；AAaa产生的配子种类及比例为AA∶Aa∶aa＝1∶4∶1，Aa产生配子的种类及比例为A∶a＝1∶1，所以二者杂交，后代基因型及比例为AAA∶AAa∶Aaa∶aaa＝1∶5∶5∶1，C正确。
易错警示
　关于单倍体与多倍体的两个易误点
(1)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，但是多倍体的配子发育成的个体体细胞中含有不止一个染色体组。
(2)单倍体并非都不育
二倍体的配子发育成的单倍体，表现为高度不育；多倍体的配子如含有偶数个染色体组，则发育成的单倍体含有同源染色体及等位基因，可育并能产生后代。
题型六　变异类型的实验探究
12．[2016·烟台期末]番茄是二倍体植物。有一种三体，其6号染色体的同源染色体有3条，在减数分裂联会时，3条同源染色体中的任意2条随意配对联会形成一个二价体，另1条同源染色体不能配对而形成一个单价体。减数第一次分裂的后期，组成二价体的同源染色体正常分离，组成单价体的1条染色体随机地移向细胞的任何一极，而其他染色体正常配对、分离。
(1)从变异类型的角度分析，三体的形成属于________________。
(2)若三体番茄的基因型为AABBb，则其产生的花粉的基因型及其比例为____________________，其根尖分生区一细胞连续分裂两次所得到的子细胞的基因型为________。
(3)现以马铃薯叶型(dd)的二倍体番茄为父本，以正常叶型(DD或DDD)的三体纯合子番茄为母本，设计杂交实验，判断D(或d)基因是否在第6号染色体上，最简单可行的实验方案是________________。
实验结果：
①若杂交子代______________，则________________。
②若杂交子代______________，则________________。
答案　(1)染色体数目变异　(2)ABB∶ABb∶AB∶Ab＝1∶2∶2∶1　AABBb　(3)F1的三体植株正常叶型与二倍体马铃薯叶型杂交
①正常叶∶马铃薯叶＝1∶1　D(或d)基因不在第6号染色体上　②正常叶∶马铃薯叶＝5∶1　D(或d)基因在第6号染色体上
解析　(1)由题意知，正常番茄中体细胞的6号染色体是2条，三体的6号染色体是3条，属于染色体数目变异。
(2)三体番茄的基因型为AABBb，依题意分析其产生的配子的基因型及比例是ABB∶ABb∶AB∶Ab＝1∶2∶2∶1；根尖细胞进行有丝分裂，分裂后形成的子细胞的基因型与亲代细胞相同，都是AABBb。
(3)①如果D(d)基因不在6号染色体上，则马铃薯叶型的基因型是dd，正常叶型的基因型是DD，杂交子代的基因型是Dd，与dd进行测交，测交后代的基因型及比例是Dd∶dd＝1∶1，前者是正常叶，后者是马铃薯叶；②如果D(d)基因位于6号染色体上，则马铃薯叶型的基因型dd，正常叶型的基因型是DDD，杂交子代的基因型是Dd、DDd，其中DDd是三体植株，DDd与dd进行测交，DDd产生的配子的基因型及比例是DD∶D∶Dd∶d＝1∶2∶2∶1，测交后代的基因型是DDd∶Dd∶Ddd∶dd＝1∶2∶2∶1，其中Dd、DDd、Ddd表现为正常叶，dd表现为马铃薯叶。
13．[2017·庐江联考]芦笋的幼苗是一种名贵蔬菜，又名石刀板，为XY型性别决定。在某野生型窄叶种群中偶见几株阔叶芦笋幼苗，雌雄株都有。
(1)仅从染色体分析，雄性芦笋幼苗产生的精子类型将有________种，比例为________。
(2)有人对阔叶芦笋幼苗的出现进行分析，认为可能有两种原因：一是基因突变，二是染色体加倍成为多倍体。请设计一个简单的实验鉴定阔叶石刀板出现的原因。______________________。
(3)现已证实阔叶为基因突变的结果，为确定是显性突变还是隐性突变，选用多株阔叶雌、雄株进行杂交，并统计后代表现型。
若______________，则为__________________________；
若______________，则为__________________________。
(4)已经知道阔叶是显性突变所致，由于雄株芦笋幼苗产量高于雌株，养殖户希望在幼苗期就能区分雌雄，为了探求可行性，求助于科研工作者。技术人员先用多株野生型雌株与阔叶雄株杂交，你能否推断该技术人员做此实验的意图。____________________________________________________。若杂交实验结果出现________________，养殖户的心愿可以实现。
答案　(1)2　1∶1　(2)取野生型植株和阔叶植株的根尖分生区制成装片，用显微镜观察有丝分裂中期细胞内的染色体数目，若观察到阔叶植株的染色体数目加倍，则说明是染色体组加倍的结果，否则为基因突变
(3)后代出现窄叶　显性突变　后代都为阔叶　隐性突变　(4)通过该杂交实验判断控制阔叶的基因是否在X染色体上　后代雌株都为阔叶，雄株为窄叶
解析　(1)由于芦笋为XY型性别决定，雄性植株的染色体组成为XY，减数分裂产生的精子类型为2种，即X∶Y＝1∶1。
(2)染色体变异在显微镜下可观察到，基因突变在显微镜下观察不到。因此，区分染色体变异与基因突变的最简单的方法是取野生型植株和阔叶植株的根尖分生区制成装片，用显微镜观察有丝分裂中期细胞内染色体数目，若观察到阔叶植株的染色体数目加倍，则说明是染色体组加倍的结果，否则为基因突变。
(3)选用多株阔叶雌、雄株杂交，若杂交后代出现了野生型，则阔叶植株的出现为显性突变所致；若杂交后代仅出现突变型，则阔叶植株的出现为隐性突变所致。
(4)选用多株野生型雌株与突变型雄株作为亲本杂交。若杂交后代野生型全为雄株，突变型全为雌株，则这对基因位于X染色体上；若杂交后代，野生型和突变型雌、雄均有，则这对基因位于常染色体上。故该技术人员做此实验的意图是通过该杂交实验判断控制阔叶的基因是否在X染色体上。
考点2
生物变异在育种上的应用
[全国卷Ⅰ]现有两个纯合的某作物品种：抗病高秆(易倒伏)和感病矮秆(抗倒伏)品种。已知抗病对感病为显性，高秆对矮秆为显性，但对于控制这两对相对性状的基因所知甚少。回答下列问题：
(1)在育种实践中，若利用这两个品种进行杂交育种，一般来说，育种目的是获得具有____________________优良性状的新品种。
(2)杂交育种前，为了确定F2代的种植规模，需要正确预测杂交结果。若按照孟德尔遗传定律来预测杂交结果，需要满足3个条件：条件之一是抗病与感病这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；其余两个条件是_____________
____________________________。
(3)为了确定控制上述这两对性状的基因是否满足上述3个条件，可用测交实验来进行检验。请简要写出该测交实验的过程:_______________________________
___________________________________________。
[解析]　(1)通过杂交育种，可将两个或多个品种的优良性状集中在一起。
(2)抗病与感病、高秆与矮秆各自受一对等位基因控制，两对基因位于两对同源染色体上均符合分离定律时，才可依据自由组合定律对杂交结果进行正确预测。
(3)纯合抗病高秆和感病矮秆杂交获得F1，让F1与感病矮秆测交，若测交后代有抗病高秆、抗病矮秆、感病高秆和感病矮秆四种表现型，且比例为1∶1∶1∶1，则这两对等位基因满足上述3个条件。
[答案]　(1)抗病矮秆
(2)高秆与矮秆这对相对性状受一对等位基因控制，且符合分离定律；控制这两对相对性状的基因位于非同源染色体上
(3)将纯合的抗病高秆植株与感病矮秆植株杂交，产生F1，让F1与感病矮秆植株杂交
题型一　单倍体与多倍体育种过程及应用
1．小麦品种中高秆(A)对矮秆(a)为显性、抗病(B)对易感病(b)为显性，两对相对性状独立遗传。某生物兴趣小组利用基因型为AaBb的小麦来培育能够稳定遗传的矮秆抗病小麦新品种，培育方法如图所示，下列相关叙述中正确的是(　　)
A．该生物兴趣小组培育小麦新品种的原理为单倍体育种
B．图中②过程常采用花药离体培养的方法
C．配子未分化，图中②过程不需要经过脱分化过程
D．④过程得到的是四倍体植株为纯合子
答案　B
解析　题中生物兴趣小组依据的育种原理为染色体变异，A错误；②表示将花药进行离体培养，得到单倍体植株，B正确；配子高度分化，经脱分化、再分化形成单倍体，C错误；④过程得到的四倍体植株中仍含有等位基因，应为杂合子，D错误。
2．[2017·长沙模拟]目前市场上食用的香蕉均来自三倍体香蕉植株，如图所示为某三倍体香蕉的培育过程。下列叙述组合正确的一组是(　　)
①“无子香蕉”培育过程的原理主要是基因重组　②图中染色体加倍的原因是有丝分裂前期纺锤体的形成受阻　③野生芭蕉和四倍体有子香蕉虽能杂交，但它们仍然存在生殖隔离　④若图中无子香蕉3n的基因型为Aaa，则有子香蕉4n的基因型可能为AAaa　⑤该过程所发生的变异是生物进化的原材料之一　⑥该育种方法的优点是明显缩短育种年限
A．①②③④⑤⑥ B．②③④⑤
C．①④⑤ D．④⑥
答案　B
解析　该“无子香蕉”培育的方法为多倍体育种，其原理是染色体变异，①错误；染色体加倍的原因是有丝分裂前期纺锤体的形成受阻，但不影响着丝点分裂，②正确；野生芭蕉和四倍体有子香蕉虽能杂交，但它们的后代为三倍体，减数分裂时染色体联会紊乱导致不育，所以两者间存在生殖隔离，③正确；若图中无子香蕉3n的基因型为Aaa，则有子香蕉4n的基因型可能为AAaa，野生芭蕉的基因型为Aa，④正确；染色体变异是生物进化的原材料之一，⑤正确；明显缩短育种年限是单倍体育种优点，⑥错误，选B。
易错警示
(1(单倍体育种一般应用于二倍体植物，因为若为四倍体植物，通过单倍体育种形成的个体不一定是纯合子。
(2(用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍，若操作对象是单倍体植株，属于单倍体育种；若操作对象为正常植株，叫多倍体育种，不能看到“染色体数目加倍”就认为是多倍体育种。
(3(单倍体育种和多倍体育种都需用秋水仙素处理，使染色体数目加倍。单倍体育种在幼苗期处理，多倍体育种在种子萌发期或幼苗期处理。
(4(单倍体育种和植物细胞工程育种都运用了植物组织培养技术。
题型二　诱变育种与杂交育种
3．家蚕(2n＝28)雌性体细胞内有两个异型的性染色体ZW，雄性体细胞内有两个同型性染色体ZZ。人们用辐射的方法使常染色体上带有卵色基因的片段易位到W染色体，使ZW卵和不带卵色基因的ZZ卵有所区别，从而在家蚕卵还未孵化时就能区分雌雄。下列有关说法错误的是(　　)
A．这种育种方式属于诱变育种
B．辐射的目的是为了提高基因的突变率，更容易筛选到卵色基因
C．上述带有卵色的受精卵将来会发育为雌性家蚕
D．上述带有卵色基因的家蚕染色体组型图与正常家蚕不同
答案　B
解析　人们用辐射的方法使常染色体上带有卵色基因的片段易位到W染色体上，说明该方法是诱变育种，A正确；辐射的目的是为了提高染色体易位的频率，更容易筛选到含有卵色基因的个体，B错误；根据题意可知，卵色基因的片段易位到W染色体上，则带有卵色的受精卵为ZW，为雌性家蚕，C正确；上述带有卵色基因的家蚕W染色体多了一段染色体，所以其染色体组型图与正常家蚕不同，D正确。
4．有两个纯种的小麦，一为高秆(D)抗锈病(T)，另一为矮秆(d)不抗锈病(t)。这两对性状独立遗传，现要培育矮秆抗锈病的新品种，过程如下：
高秆、抗锈病×矮秆、不抗锈病F1F2稳定遗传的矮秆抗锈病类型。
(1)这种过程叫________育种。过程a叫________，过程b叫________。
(2)过程c的处理方法是__________________________________。
(3)F1的基因型是________，表现型是__________________，矮秆抗锈病新品种的基因型应是________。
答案　(1)杂交　杂交　自交　(2)连续种植和观察，直至选出能稳定遗传的矮秆抗锈病新品种　(3)DdTt　高秆抗锈病　ddTT
解析　将小麦两个品种的优良性状通过杂交集中在一起，培育矮秆抗锈病新品种的方法叫杂交育种。其中过程a叫杂交，产生的F1的基因型为DdTt，表现型为高秆抗锈病。过程b叫自交，目的是获得表现型为矮秆抗锈病的小麦品种(ddT_)，因为此过程所得后代会发生性状分离，所以要想得到稳定遗传的矮秆抗锈病植株必须要经过c过程，即连续自交，直到后代无性状分离为止。
题型三　生物育种的综合判断
5．[2017·大连一模]如图所示，以二倍体西瓜①和②为原始的育种材料，进行相应的处理，得到了相应植株④～⑨。下列相关分析错误的是(　　)
A．由⑤得到⑥的育种原理是基因重组
B．植株⑧所产生的种子发育形成的植株能结出无子西瓜
C．若③的基因型是AaBbDd(三对基因独立遗传)，幼苗⑨的基因型有8种
D．③→④过程的处理方法，提高了基因突变的频率
答案　B
解析　图中植株①和②杂交得到③，③自然生长到⑤再进行自交获得植株⑥的方法为杂交育种，育种原理为基因重组，A正确；由于⑦植株是四倍体，所以由⑤和⑦杂交得到的⑧是三倍体，不能产生种子，B错误；若③的基因型是AaBbDd(三对基因独立遗传)，花药离体培养获得幼苗⑨的基因型为2×2×2＝8种，C正确；③→④过程利用了基因突变的原理，提高了基因突变的频率，D正确。
6．[2016·临沂一模]现有①高产、感病；②低产、抗病；③高产、晚熟三个小麦品种，为满足栽培需求，欲培育三类品种：a.高产、抗病；b.高产、早熟；c.高产、抗旱。下列育种方法可行的是(　　)
A．利用①、③品种间杂交筛选获得a
B．对品种③进行染色体加倍处理筛选获得b
C．b的培育可采用杂交育种或诱变育种方法
D．用转基因技术将外源抗旱基因导入③中获得c
答案　D
解析　利用①、②品种间杂交，并让产生的后代自交，从子二代中筛选获得a，A错误；对品种③进行染色体加倍处理可获得多倍体，仍然是高产晚熟，不可能筛选获得b，B错误；由于在亲本①②③中没有早熟性状的个体，故b的培育不能用杂交育种，而新基因只能通过基因突变产生，因此b的培育可采用诱变育种的方法，C错误；可通过基因工程技术，将外源抗旱基因导入高产品种细胞内，经组织培养可获得c高产、抗旱品种，D正确。
7．[2017·江苏江浦中学二模]下列关于常见作物育种方法的叙述，不正确的是(　　)
A．利用杂交育种可培育出新物种，促进生物的进化
B．利用单倍体育种可获得纯合子，明显缩短育种年限
C．利用多倍体育种可增加染色体的数目，获得茎秆粗壮的植株
D．利用诱变育种可增大突变频率，利于获得新基因
答案　A
解析　利用杂交育种可以培育出新的作物品种，但不能培育出新物种，A错误；利用单倍体育种可获得纯合子，且可明显缩短育种年限，B正确；利用多倍体育种可获得染色体数目加倍的多倍体植株，该植株具有茎秆粗壮的特点，C正确；利用诱变育种可增大突变频率，利于获得新基因，D正确。
技法提升
　1.育种方法的识别
(1)首先要识别图解中各字母表示的处理方法：A——杂交，D——自交，B——花药离体培养，C——秋水仙素处理，E——诱变处理，F——秋水仙素处理，G——转基因技术，H——脱分化，I——再分化，J——包裹人工种皮。这是识别各种育种方法的主要依据。
(2)根据以上分析可以判断：“亲本新品种”为杂交育种，“亲本新品种”为单倍体育种，“种子或幼苗新品种”为诱变育种，“种子或幼苗新品种”为多倍体育种，“植物细胞新品种”为基因工程育种。
2．根据基因型的改变确定育种方法
对于某些图解，可根据基因型的改变进行育种方法的判别。如图所示：
根据基因型的变化可以判断：“aabb×AABBAaBbAAbb”为杂交育种，“aabb×AABBAaBbAbAAbb”为单倍体育种，“AABBAaBB”为诱变育种，“aabb×AABBAaBbAAaaBBbb”为多倍体育种。
实验十
低温诱导植物染色体数目的变化
[2017·榆林模拟]下列有关“低温诱导植物染色体数目的变化”实验的叙述，正确的是(　　)
A．低温诱导染色体加倍的原理和秋水仙素诱导染色体加倍的原理一致
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
[解析]　低温和秋水仙素诱导染色体加倍的原理，都是抑制细胞分裂时纺锤体的形成，导致染色体数目加倍，A正确；改良苯酚品红染液的作用是对染色体进行染色，B错误；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，目的是洗去多余的药液，防止解离过度，C错误；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，D错误。
[答案]　A
1．关于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验不正确的描述是(　　)
A．处于分裂间期的细胞数目最多
B．在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞
C．若细胞中出现四个染色体组，说明该细胞染色体数目已加倍
D．低温处理洋葱根尖后不会引起成熟区细胞染色体数目的变化
答案　C
解析　分裂间期持续时间较长，所以处于该时期的细胞数目最多，A正确；低温处理只能使部分细胞染色体数目加倍，所以在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞，B正确；细胞中出现四个染色体组，也可能是二倍体细胞处于有丝分裂后期，C错误；洋葱根尖成熟区细胞不能进行有丝分裂，因此不会发生染色体加倍的现象，D正确。
2．有关“低温诱导洋葱(2n＝16)染色体数目的变化”实验的分析，正确的是(　　)
A．体积分数为95%的酒精用于根尖的固定和解离，但作用不同
B．低温与秋水仙素均能抑制着丝点分裂而导致染色体数目加倍
C．应设置常温培养的对照组，以确认低温诱导染色体数目加倍
D．如果显微观察到染色体数为32的细胞，可判断低温诱导成功
答案　C
解析　低温诱导洋葱染色体数目的变化的实验中，将根尖放入卡诺氏液中浸泡，目的是固定细胞形态，盐酸和体积分数为95%的酒精混合液可以使洋葱根尖解离，A错误；低温与秋水仙素均能抑制有丝分裂过程中纺锤体的形成，使细胞分裂后期染色体不能向两极移动而导致染色体数目加倍，B错误；应设置常温培养的对照组，以确认低温诱导染色体数目加倍，C正确；有丝分裂后期，着丝点分裂，染色体数目暂时加倍，所以显微观察到染色体数为32的细胞，还不能判断低温诱导成功，D错误。
易错警示
(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加倍的情况。
(3(着丝点是在相关酶的作用下分开的，无纺锤丝牵引，着丝点也分裂。
板块三　方向·真题体验
1．[2017·江苏高考]一株同源四倍体玉米的基因型为Aaaa，其异常联会形成的部分配子也可受精形成子代。下列相关叙述正确的是(　　)
A．如图表示的过程发生在减数第一次分裂后期
B．自交后代会出现染色体数目变异的个体
C．该玉米单穗上的籽粒基因型相同
D．该植株花药培养加倍后的个体均为纯合子
答案　B
解析　联会发生在减数第一次分裂四分体时期，A错误；由题干知，异常联会形成的部分配子也可完成受精，异常联会时，减数第一次分裂后期移向细胞两极的染色体数目不再均等分配，形成的配子中染色体的数目与正常配子相比发生变化，因此自交后代会出现染色体数目变异的个体，B正确；该玉米产生的雌、雄配子基因型有Aa、aa，自交后，单穗上籽粒的基因型有AAaa、aaaa、Aaaa，C错误；基因型为Aa的花药经培养加倍后的个体基因型为AAaa，为杂合子，D错误。
2．[2016·上海高考]导致遗传物质变化的原因有很多，图中字母代表不同基因，其中变异类型①和②依次是(　　)
A．突变和倒位 B．重组和倒位
C．重组和易位 D．易位和倒位
答案　D
解析　①中少了基因ab，多了基因J，是非同源染色体间发生了片段交换，属于染色体结构变异中的易位；②cde基因位置发生了颠倒，属于倒位，D正确。
3．[2015·海南高考]关于基因突变和染色体结构变异的叙述，正确的是(　　)
A．基因突变都会导致染色体结构变异
B．基因突变与染色体结构变异都导致个体表现型改变
C．基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变
D．基因突变与染色体结构变异通常都用光学显微镜观察
答案　C
解析　基因突变不会导致染色体结构变异，A错误；基因突变个体表现型可能不改变，B错误；基因突变与染色体结构变异都导致碱基序列的改变，C正确；基因突变在光学显微镜下是不可见的，染色体结构变异可用光学显微镜观察到，D错误。
4．[2015·江苏高考]甲、乙为两种果蝇(2n)，下图为这两种果蝇的各一个染色体组，下列叙述正确的是(　　)
A．甲、乙杂交产生的F1减数分裂都正常
B．甲发生染色体交叉互换形成了乙
C．甲、乙1号染色体上的基因排列顺序相同
D．图示染色体结构变异可为生物进化提供原材料
答案　D
解析　与图甲相比，图乙染色体1发生了倒位，所以甲、乙杂交产生的F1减数分裂过程中染色体1间不能正常联会， 不能产生正常配子，A错误；甲染色体1发生倒位形成乙，B错误；甲、乙1号染色体上的基因排列序列不完全相同，C错误；染色体结构变异属于可遗传变异，可为生物进化提供原材料，D正确。
5．[2017·江苏高考]研究人员在柑橘中发现一棵具有明显早熟特性的变异株，决定以此为基础培育早熟柑橘新品种。请回答下列问题：
(1)要判断该变异株的育种价值，首先要确定它的________物质是否发生了变化。
(2)在选择育种方法时，需要判断该变异株的变异类型。如果变异株是个别基因的突变体，则可采用育种方法①，使早熟基因逐渐________，培育成新品种1。为了加快这一进程，还可以采集变异株的________进行处理，获得高度纯合的后代，选育成新品种2，这种方法称为________育种。
(3)如果该早熟植株属于染色体组变异株，可以推测该变异株减数分裂中染色体有多种联会方式，由此造成不规则的________，产生染色体数目不等、生活力很低的________，因而得不到足量的种子。即使得到少量后代，早熟性状也很难稳定遗传。这种情况下，可考虑选择育种方法③，其不足之处是需要不断制备________，成本较高。
(4)新品种1与新品种3均具有早熟性状，但其他性状有差异，这是因为新品种1选育过程中基因发生了多次________，产生的多种基因型中只有一部分在选育过程中保留下来。
答案　(1)遗传　(2)纯合　花药　单倍体　(3)染色体分离　配子　组培苗　(4)重组
解析　(1)育种的目的是获得人类所需的有价值的性状，只有由遗传物质改变引起的性状改变才能遗传下去，才具有育种价值。
(2)方法①是自交，连续自交过程中早熟基因逐渐纯合，培育成新品种1。单倍体育种能明显缩短育种年限，可先通过花药离体培养，再用秋水仙素处理单倍体幼苗。
(3)若是由染色体组数目改变引起的变异，则该变异株减数分裂中联会紊乱，从而造成不规则的染色体分离，产生染色体数目不等、生活力很低的异常配子，只有极少数配子正常，故只能得到少量的种子。方法③需要先进行植物组织培养获得柑橘苗，此过程操作复杂、成本较高。
(4)在新品种1的选育过程中，连续自交使早熟性状相关基因与其他性状相关基因发生了多次重组。而在植物组织培养过程中不发生基因重组。
限时规范特训
一、选择题
1．[2017·四平模拟]下列有关育种的叙述，正确的是(　　)
A．杂交育种所选双亲必须是纯合子
B．诱变所得植株若不出现预期性状就应丢弃
C．多倍体育种时可用秋水仙素处理幼苗
D．单倍体育种依据的遗传学原理是基因突变
答案　C
解析　杂交育种是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，并不要求双亲必须是纯合子，A错误；由于基因突变具有不定向性，所以不能保证诱变所得植株当代都能出现预期的性状，所以不应该丢弃，B错误；秋水仙素能够抑制有丝分裂前期纺锤体的形成，导致分裂后期染色体不能移向细胞的两极，从而引起细胞内染色体的加倍，所以用秋水仙素处理幼苗可得到多倍体植株，C正确；单倍体育种过程中不是引发了基因突变，而是引起了染色体数目的变异，所以单倍体育种的遗传学原理是染色体数目变异，D错误。
2．[2016·江西赣州期末]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四倍体西瓜体细胞的基因组成
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　秋水仙素可诱导细胞中染色体数目加倍，其上的基因应也“加倍”，不会出现一个“a”的情况，A错误。
3．[2017·江苏常州一中期末]下列关于生物育种技术操作合理的是(　　)
A．用红外线照射青霉菌能使青霉菌的繁殖能力增强
B．年年栽种年年制种推广的杂交水稻一定是能稳定遗传的纯合子
C．单倍体育种时需用秋水仙素处理其萌发的种子或幼苗
D．马铃薯、红薯等用营养器官繁殖的作物只要杂交后代出现所需性状即可留种
答案　D
解析　由于基因突变具有不定向性，因此用红外线照射青霉菌，其繁殖能力不一定增强，A错误；年年栽种年年制种推广的杂交水稻是杂合子，B错误；由于单倍体高度不育，不能产生种子，因此单倍体育种只能用秋水仙素处理幼苗，C错误；无性繁殖可保留亲本的优良性状，D正确。
4．[2017·河南濮阳高三期末]如图a、b、c是家兔某染色体上的三个基因，下列有关叙述正确的是(　　)
A．a基因丢失属于基因突变中的缺失
B．b基因和c基因位置发生交换属于易位
C．a、b、c三个基因在不同的细胞中表达结果可能不同
D．一个基因只能控制生物体的一种性状
答案　C
解析　a基因丢失属于染色体变异，A错误；b基因和c基因位置发生交换属于倒位，B错误；a、b、c三个基因在不同的细胞中表达结果可能不同，C正确；有些性状是由一个基因控制的，也有些性状是由多个基因同时控制的，D错误。
5．[2017·湖南邵阳洞口一中月考]如图为果蝇体内某个细胞的示意图，下列相关叙述正确的是(　　)
A．图中的染色体1、5、7、8可组成一个染色体组
B．在细胞分裂过程中等位基因D、d不一定发生分离
C．图中7和8表示性染色体，其上同源部分的基因的遗传与性别无关
D．含有基因B、b的染色体片段发生交换属于染色体结构变异
答案　B
解析　图中7、8是一对性染色体，不可能出现在同一个染色体组内，A错误；基因D、d为等位基因，因此含有基因D、d的染色体为同源染色体，在细胞减数分裂过程中等位基因D、d发生分离，在有丝分裂过程中，不发生分离，所以在细胞分裂过程中等位基因D、d不一定发生分离，B正确；图中7和8表示性染色体，其上同源部分的基因的遗传与性别也有关，C错误；在减数分裂过程中，含有基因B、b的染色体片段发生交换属于基因重组，D错误。
6．[2017·北京市顺义区二模]如图表示利用农作物①和②培育出⑥的过程，相关叙述中不正确的是(　　)
A．在①②⑥之间存在着生殖隔离
B．Ⅰ→Ⅴ过程依据的原理是基因重组
C．过程Ⅱ在有丝分裂和减数分裂中均可发生
D．Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ的过程中要应用植物组织培养技术
答案　A
解析　①②⑥属于同一个物种，它们之间不存在生殖隔离，A错误；Ⅰ→Ⅴ表示杂交育种，其原理是基因重组，B正确；Ⅱ表示诱导基因突变，在有丝分裂和减数分裂中均可发生，C正确；Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ表示单倍体育种，该育种方法首先要采用花药离体培养法形成单倍体，因此要应用植物组织培养技术，D正确。
7．[2017·郑州模拟]下图所示为利用玉米(2N＝20)的幼苗芽尖细胞(基因型为BbTt)进行实验的流程示意图。下列分析不正确的是(　　)
A．①过程中可能会发生基因突变
B．植株B为纯合子的概率为25%
C．植株C为单倍体，由配子发育而来
D．整个流程体现了体细胞与生殖细胞均具有全能性
答案　B
解析　①表示将芽尖细胞进行组织培养，细胞分裂过程为有丝分裂，分裂间期可能发生基因突变，A正确；利用幼苗2进行育种的最大优点是明显缩短育种年限，植株B纯合的概率为100%，B错误；植株C发育的起点为配子，属于单倍体，C正确；植物组织培养和花药离体培养过程，体现了体细胞与生殖细胞均具有全能性，D正确。
8．[2017·北京东城模拟]下列关于真核细胞中染色体变异的叙述，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．染色体结构变异是个别碱基对增添或缺失造成的
C．染色体片段位置颠倒会影响基因在染色体上的排列顺序
D．同源染色体的非姐妹染色单体交叉互换属于染色体结构变异
答案　C
解析　染色体组整倍性变化可导致基因数目减少或增加，但不一定改变基因种类，A错误；染色体结构变异是染色体结构发生重复、缺失、易位、倒位，B错误；染色体片段位置颠倒会影响基因在染色体上的排列顺序，C正确；同源染色体非姐妹染色单体之间的交叉互换属于基因重组，D错误。
9．[2017·黑龙江大庆三模]现用高秆抗病(AABB)品系和矮秆不抗病(aabb)品系培育矮秆抗病(aaBB)品系，对其过程分析错误的是(　　)
A．F1中虽未表现出矮秆抗病的性状，但已经集中了相关基因
B．F2中出现重组性状的原因是F1产生配子时发生了基因重组
C．选种一般从F2开始，因为F2出现了性状分离
D．通常利用F2的花粉进行单倍体育种，可以明显缩短育种年限
答案　D
解析　高秆抗病(AABB)品系和矮秆不抗病(aabb)品系杂交，F1为AaBb(高秆抗病)，F1虽未表现出矮秆抗病性状，但已经集中了a和B基因，A正确；F1产生配子时，非同源染色体的非等位基因自由组合可导致F2出现重组性状，B正确；F2开始出现性状分离，选种一般从F2开始，C正确；通常利用F1的花粉进行单倍体育种，可以明显缩短育种年限，D错误。
10．[2017·吉林长春三模]下图表示培育高品质小麦的几种方法，下列叙述错误的是(　　)
A．a过程可用秋水仙素处理幼苗快速获得纯合子
B．b过程需要进行不断自交来提高纯合子的比例
C．YYyyRRrr通过花药离体培养获得的植株为二倍体
D．图中的育种方法有单倍体育种、杂交育种和多倍体育种
答案　C
解析　过程a可用秋水仙素处理单倍体幼苗，以快速获得纯合子，A正确；过程b需要通过不断自交来提高纯合子的比例，B正确；YYyyRRrr通过花药离体培养获得的植株为单倍体，C错误；题图中的育种方法有单倍体育种、杂交育种和多倍体育种，D正确。
11．[2017·湖南岳阳一模]在细胞分裂过程中出现了甲、乙、丙、丁4种变异类型，图甲中英文字母表示染色体片段。下列有关叙述正确的是(　　)
A．图示中的生物变异都是染色体变异
B．图中所示的变异类型在减数分裂过程中均可能发生
C．如果图乙为一个精原细胞，则它一定不能产生正常的配子
D．图示中的变异类型都能用光学显微镜观察检验
答案　B
解析　甲、乙和丁属于染色体变异，丙属于基因重组，A错误；图中所示的变异类型在减数分裂中均可能发生，B正确；若图乙为一精原细胞，其减数分裂过程中，可能产生正常的配子和异常的配子，C错误；图示中的变异类型只有属于染色体变异的甲、乙和丁能用光学显微镜观察检验，基因重组不能用光学显微镜观察到，D错误。
12．[2017·辽宁葫芦岛期中]洋葱是二倍体植物，某同学用低温诱导洋葱根尖细胞染色体加倍并获得成功。下列相关叙述中错误的是(　　)
A．低温诱导过程会使细胞出现不完整的细胞周期
B．低温诱导只能使具有分裂能力的细胞染色体加倍
C．低温和秋水仙素的作用原理相同
D．低温诱导的根尖细胞，可能发生染色体数目变异，也可能发生基因重组
答案　D
解析　和秋水仙素的作用原理相同，低温也会导致正处于有丝分裂前期的细胞无法形成纺锤体，使细胞无法继续分裂，导致细胞出现不完整的细胞周期，A、B、C正确；通常情况下，基因重组发生在减数分裂过程中，根尖细胞只能发生有丝分裂，所以低温诱导根尖细胞不会发生基因重组，D错误。
二、非选择题
13．[2016·广东肇庆模拟]下图为水稻的几种不同育种方法的示意图，据图回答：
(1)B过程常用的方法是________；可能用到秋水仙素的过程有________(用图中字母表示)。
(2)可以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)假设要培育一个能稳定遗传的水稻品种，它的性状都是由隐性基因控制的，则最简单的育种方法是________(用图中的字母表示)；如果它的性状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。这三对等位基因分别位于三对同源染色体上。请通过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)A、D　A、B、C　(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，杂交二代自交可以得到基因型为aabbdd的植株(合理即可)
解析　(1)A、B、C过程表示单倍体育种过程，其中B过程常用的方法是花药离体培养，C过程常需要用适宜浓度的秋水仙素处理单倍体幼苗，F表示多倍体育种，也常需要用适宜浓度的秋水仙素处理。
(2)图中E表示基因工程育种，此方法可以打破物种的界限，该方法运用的原理是基因重组。
(3)育种时若要选育表现为隐性性状的个体，最简单的育种方法是杂交育种；运用单倍体育种能明显缩短育种年限。
(4)三个水稻品种的基因型均为“双显加一隐”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。
14．[2017·东北三校三联]一般认为烟草是由两个二倍体野生种合并起来的异源四倍体，其中一种甲含24条染色体，染色体组成用SS表示；另一种乙含24条染色体，染色体组成用TT表示。故烟草的染色体组成可表示为SSTT。某烟草单体含47条染色体，染色体组成用SSTT－1表示，与甲杂交的F1群体内，一些植株有36条染色体，另一些植株有35条染色体。细胞学检查表明，35条染色体的F1植株在减数分裂时，有22条染色体联会成11对，还有13条染色体不联会，请回答下列问题：
(1)F1植株的染色体组成可表示为________。
(2)该烟草单体所缺的那条染色体属于________(填“S”或“T”)染色体组。如果所缺的那条染色体属于另一个染色体组，则上述的35条染色体的F1植株在减数分裂时应该有________条染色体联会成对，同时形成________条不联会的染色体。
(3)判断甲、乙烟草属于不同物种的依据是_______________________________
___________________________________________。
答案　(1)TSS(或SST)、TSS－1(或SST－1)
(2)S　24　11　(3)杂交所得子一代由于染色体联会紊乱而高度不育
解析　(1)甲的染色体组成用SS表示，烟草单体染色体组成用SSTT－1表示，该烟草单体与甲杂交所得的F1中，一些植株有36条染色体，这些植株的染色体组成应该是SST；另一些植株有35条染色体，而且，这35条染色体的植株在减数分裂时，有22条染色体联会成11对，还有13条染色体不联会，说明，缺失的染色体应该为S染色体组中的一条染色体，所以，这些植株的染色体组成为TSS－1或SST－1。
(2)由(1)可知该单体所缺的那条染色体属于S染色体组；如果所缺的那条染色体属于另一个染色体组T，上述的35条染色体的植株F1在减数分裂时应该有两个完整的S染色体组，即有24条染色体可以联会配对，不能联会的就是缺一条染色体的T染色体组(含11条染色体)。
(3)若甲、乙烟草不能交配或交配后不能产生可育后代，则存在生殖隔离，即甲、乙烟草属于不同物种。
15．[2017·河北石家庄二中模拟]研究人员在研究两个二倍体近种甲、乙间杂交时发现，获得的F1植株X不可育，已知甲乙的花色各由一对等位基因决定，A1、A2分别控制出现红色和蓝色，二者同时存在时表现为紫色。请根据图示回答：
(1)植株X产生配子的过程中四分体数量为________，图中①处处理方法是用________处理________(部位)进而获得可育植株Y。
(2)植株X不可育的原因是__________________；若想得到植株X上结的无子果实可采用的方法是______________。此时果皮细胞的染色体组数为________。
(3)植株Y有________种基因型，其中紫色个体占________。
答案　(1)0　秋水仙素　幼苗的芽尖
(2)没有同源染色体，不能进行正常的减数分裂产生配子　用一定浓度生长素涂抹在X的雌蕊柱头上　2
(3)4　1/4
解析　(1)植株X是甲乙进行有性杂交得到的，但由于甲乙为不同物种存在生殖隔离，植株X中不存在同源染色体，所以X产生配子过程中四分体数量为0；要想植株X由不育变为可育，则X的染色体就得加倍，所以可用秋水仙素处理幼苗的芽尖，抑制其分裂过程中纺锤体形成从而达到目的。
(2)植株X是甲乙进行有性杂交得到的，但由于甲乙为不同物种存在生殖隔离，二者产生的配子结合成的受精卵中不存在同源染色体，植株X不能进行正常的减数分裂产生配子，因此植株X不可育；正常果实发育需要种子合成大量生长素，由于X无种子，若想得到X上结的无子果实需要人工将一定浓度生长素涂抹在X的雌蕊柱头上；从上述培育方法可以看出，这种无子果实的遗传物质并没改变，所以此时果皮(子房壁发育来)细胞的染色体组数仍旧与体细胞相同，为2。
(3)红色植株A1a1可产生A1、a1两种配子，蓝色植株A2a2可产生A2、a2两种配子，它们杂交得到的植株X共有A1A2、A2a1、A1a2、a1a2四种基因型，且各占1/4。植株X经秋水仙素加倍后得到植株Y有4种基因型分别是A1A1A2A2(紫色)、A2A2a1a1(蓝色)、A1A1a2a2(红色)、a1a1a2a2(白色)，其中紫色个体占1/4。
第24讲　现代生物进化理论
[考纲明细]　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)
板块一　知识·自主梳理
一、拉马克进化学说
1．内容
(1)生物不是神造的，是由更古老生物进化而来的。
(2)生物是由低等到高等逐渐进化的。
(3)生物各种适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传。
2．意义
否定了神创论和物种不变论，奠定了科学生物进化论的基础。
二、达尔文自然选择学说
1．内容
2．意义：科学地解释了生物进化的原因，以及生物的多样性和适应性，有助于人们正确地认识生物界。
3．局限性
三、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。
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
变异是不定向的不利变异被淘汰，有利变异逐渐积累―→种群的基因频率发生定向改变生物朝一定方向缓慢进化。
4．隔离与物种的形成
(1)物种：能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物称为一个物种，简称种。
(2)隔离：不同种群间的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象叫做隔离，包括两种类型：地理隔离和生殖隔离。
(3)作用：隔离是物种形成的必要条件，生殖隔离的形成标志着新物种的形成。
(4)物种形成
四、共同进化
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．共同进化的实例
五、生物多样性的形成
1．内容：生物多样性主要包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。
2．形成原因：生物的共同进化。
3．研究生物进化历程的主要依据：化石。
◆　深入思考
1．如何判断两种群是否属于同一物种？
提示　判断两个种群是否属于同一物种的标准，就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．地球上最早出现的生物是病毒，还是细胞生物？其生活环境是陆地，还是海洋？
提示　最早出现的生物是厌氧的单细胞生物，它们生活在海洋中(病毒是专性寄生的，没有寄主细胞，就没有病毒)。
◆　自查诊断
1．生物进化的方向与基因突变的方向一致。(　　)
答案　×
2．环境发生变化时，种群的基因频率可能改变，也可能不变。(　　)
答案　√
3．自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率。(　　)
答案　√
4．一般来说，频率高的基因所控制的性状更适应环境。(　　)
答案　√
5．共同进化都是通过物种之间的生存斗争实现的。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点
现代生物进化理论
[2017·江苏高考]下列关于生物进化的叙述，错误的是(　　)
A．某物种仅存一个种群，该种群中每个个体均含有这个物种的全部基因
B．虽然亚洲与澳洲之间存在地理隔离，但两洲人之间并没有生殖隔离
C．无论是自然选择还是人工选择作用，都能使种群基因频率发生定向改变
D．古老地层中都是简单生物的化石，而新近地层中含有复杂生物的化石
[解析]　物种的基因是种群内所有个体所含基因的种类之和，并非每个个体都含有这些基因，A错误；两洲人属于同一物种，虽存在地理隔离，但未形成生殖隔离，B正确；选择作用分为自然选择和人工选择，都能使种群基因频率发生定向改变，C正确；生物的进化过程由简单到复杂，在没有受到破坏的情况下，在古老地层中，形成化石的生物较简单，在新近地层中，形成化石的生物较复杂，D正确。
[答案]　A
题型一　自然选择学说与现代生物进化理论的考查
1．[2017·浙江嘉兴高三测试]自然选择是进化的因素之一，下列叙述错误的是(　　)
A．各类变异都是自然选择和生物进化的前提
B．自然选择是生物进化的重要动力和机制
C．自然选择对影响个体存活和繁殖的差异进行选择
D．长期自然选择使种群中的微小有利变异积成显著变异
答案　A
解析　可遗传变异是自然选择和生物进化的前提，A错误；自然选择是生物进化的重要动力、手段，B正确；自然选择对影响个体存活和繁殖的差异进行选择，适者生存，C正确；长期自然选择使种群中的微小有利变异积成显著变异，D正确。
2．现代生物进化理论是在达尔文自然选择学说的基础上发展起来的，现代生物进化理论对自然选择学说的完善和发展表现在(　　)
①突变和基因重组产生进化的原材料　②种群是生物进化的基本单位　③自然选择是通过生存斗争实现的
④自然选择决定生物进化的方向　⑤生物进化的实质是种群基因频率的改变　⑥隔离导致新物种形成
⑦适者生存，不适者被淘汰
A．②④⑤⑥⑦ B．②③④⑥
C．①②⑤⑥ D．①②③⑤⑦
答案　C
解析　达尔文自然选择学说没有从根本上解释生物进化的原因，现代生物进化理论从基因的角度解释了生物进化的原因，①⑤⑥正确；达尔文自然选择学说认为个体是生物进化的单位，而现代生物进化理论认为种群是生物进化及繁殖的基本单位，所以②正确。
知识拓展
　对现代生物进化理论的理解
(1)“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)变异先于选择，例如害虫抗药性的产生，是在农药使用之前，农药仅起到选择作用。
(3)自然选择是定向的，但也不是说只有一个方向。如常刮大风的海岛上昆虫就向无翅和翅异常发达两个方向进化。
(4)自然选择的直接对象是生物的性状(表现型)。
题型二　生物进化与物种形成的关系
3．[2017·南昌模拟]大约一万年前，某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了明显的分化，过程如图所示。下列有关说法正确的是(　　)
A．地球上新物种的形成都必须先经历a过程
B．b过程的实质就是定向改变种群的基因频率
C．①～⑥只能表示物种形成过程中基因突变是不定向的
D．品系1和品系2两种群的基因库出现了较大差异，立刻形成物种1和物种2
答案　B
解析　图中a过程是地理隔离，多数新物种形成先经历a过程，但有例外，如用秋水仙素诱导二倍体植物染色体加倍形成的个体是四倍体，此四倍体的形成没有经过地理隔离，A错误；b过程是自然选择，自然选择可定向改变种群的基因频率，B正确；①～⑥表示物种形成过程中变异是不定向的，与基因突变、基因重组和染色体变异都有关，C错误；只有当品系1和品系2出现生殖隔离时，才会形成两个物种，D错误。
4．在南美洲加拉帕戈斯群岛的不同岛屿上分别生活着15个陆生龟种群，它们的形态各异，食性和栖息场所也各不相同。研究发现，它们是由南美洲西海岸大陆龟进化而来的，都保留着南美洲西海岸大陆龟类的痕迹，但它们部分种群间杂交无法得到后代或杂交后代不育。根据以上信息，下列叙述正确的是(　　)
A．陆生龟进化的实质是种群基因频率的改变，进化的结果是不一定形成新物种
B．陆生龟新物种的形成经历了基因突变、自然选择、隔离三个基本环节
C．陆生龟发生的变异决定了其进化的方向
D．刚开始进化时，不同岛屿的龟种群由于生殖隔离而不能进行基因交流
答案　A
解析　生物进化的实质是种群基因频率的改变，生物进化不一定会形成新物种，新物种形成的标志为生殖隔离的产生，A正确；新物种形成的三个基本环节：突变和基因重组(基因突变、基因重组和染色体变异)、自然选择和隔离，B错误；变异是不定向的，自然选择决定生物进化的方向，C错误；刚开始进化时，不同岛屿上的龟种群由于地理隔离而不能进行基因交流，D错误。
技法提升
1.判断生物进化与物种形成的方法
(1)从形成标志方面分析
①如果生物之间出现了生殖隔离，则说明形成了新物种。
②如果只是种群基因频率改变，则只能说明生物一定发生了进化。
(2)从二者联系方面分析
①只有不同种群的基因库产生了明显差异，出现生殖隔离后才能形成新物种。
②生物进化不一定产生新物种，新物种产生一定发生了生物进化。
2．物种形成的三种典型模式
(1)渐变式——长期地理隔离导致生殖隔离的形成
(2)骤变式——无地理隔离而产生生殖隔离(多见于植物)
骤变式物种的形成主要是通过异源多倍体的染色体变异的方式形成新物种，一旦出现可以很快形成生殖隔离(基因频率改变)。
(3)人工创造新物种——通过植物体细胞杂交(如番茄－马铃薯)、多倍体远缘杂交(如甘蔗－萝卜)、多倍体育种(如八倍体小黑麦)等方式也可以创造新物种。
题型三　共同进化与生物多样性的形成
5．[2017·潍坊模拟]下列关于生物进化与生物多样性的说法，正确的是(　　)
A．共同进化就是生物与生物之间相互影响而进化
B．环境条件的改变导致了适应性变异的发生
C．进化过程中隔离是物种形成的必要条件
D．生物多样性包括基因多样性、种群多样性和生态系统多样性三个层次
答案　C
解析　共同进化就是生物与生物之间、生物与环境之间在相互影响中不断进化和发展，A错误；环境条件的改变对生物的变异进行了定向选择产生了适应性，B错误；进化过程中生殖隔离是新物种形成的标志，隔离是物种形成的必要条件，C正确；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，D错误。
6．关于共同进化与生物多样性的形成，以下叙述不正确的是(　　)
A．生物多样性的形成是共同进化的结果
B．捕食关系对捕食者与被捕食者都是有益的，捕食者的存在有利于增加物种多样性
C．生物多样性的形成也就是新物种不断形成的过程
D．一个物种的形成或灭绝，会影响到若干其他物种的进化
答案　C
解析　生物多样性的形成是共同进化的结果，A正确；两种动物之间的关系可以促进两者之间的共同进化，捕食者的存在有利于增加物种多样性，B正确；生物多样性的内容包括：基因的多样性、物种的多样性和生态系统的多样性，故生物多样性的形成不一定有新物种的产生，C错误；生物与生物之间存在相互影响，共同进化，一个物种的形成或灭绝，会影响到若干其他物种的进化，D正确。
微专题八
基因频率和基因型频率的相关计算
基因频率定义与计算公式
(1)定义：在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比率。
(2)计算公式：某基因频率＝某基因的数目/该基因的等位基因总数×100%。
一　　常染色体上基因频率的计算
1．已知基因型个体数(定义法)
某基因
频率＝×100%，即：
A＝×100%
a＝×100%
(A、a为基因，AA、Aa、aa为三种基因型个体数)
2．已知基因型频率(最常用)
某基因频率＝某种基因的纯合子基因型频率＋1/2杂合子基因型频率。
1．已知人的褐眼(A)对蓝眼(a)是显性。在一个有30000人的群体中，蓝眼的有3600人，褐眼的有26400人(其中纯合子12000人)。那么，在这个人群中A、a的基因频率各是(　　)
A．64%和36% B．36%和64%
C．50%和50% D．82%和18%
答案　A
解析　因等位基因成对存在，30000人中共有基因30000×2＝60000(个)，蓝眼3600人中含a基因7200个，褐眼26400人，纯合子12000人含A基因24000个，杂合子14400人含28800个基因，其中A基因14400个，a基因14400个。则A的基因频率＝(24000＋14400)/60000×100%＝64%，a的基因频率＝(7200＋14400)/60000×100%＝36%。
2．[2016·云南曲靖质检]将某生物种群分成两组，分别迁移到相差悬殊的两个区域A和B中，若干年后进行抽样调查。调查结果显示：A区域中基因型频率分别为SS＝80%，Ss＝18%，ss＝2%；B区域中基因型频率分别为SS＝2%，Ss＝8%，ss＝90%；下列基因频率结果错误的是(　　)
A．A地S基因的频率为89%
B．A地s基因的频率为11%
C．B地S基因的频率为6%
D．B地s基因的频率为89%
答案　D
解析　已知A区域中基因型频率分别为SS＝80%，Ss＝18%，ss＝2%，则S＝80%＋1/2×18%＝89%，s＝1－89%＝11%，A、B正确；B区域中基因型频率分别为SS＝2%，Ss＝8%，ss＝90%，则S＝2%＋1/2×8%＝6%，s＝1－6%＝94%，C正确，D错误。
二　　X染色体上基因频率的计算
1．已知基因型个体数(定义法)
某基因频率＝×100%。
2．已知基因型频率计算
最简便、最准确的方法是：将基因型频率百分号去掉转化成基因型数量进行计算。
3．在一次红绿色盲的调查中共调查男女各200名，调查发现，女性红绿色盲基因的携带者为15人，患者5人，男性患者11人。那么这个群体中红绿色盲基因的频率是(　　)
A．4.5% B．6% C．9% D．7.8%
答案　B
解析　因为女性的性染色体组成为XX，男性的为XY，红绿色盲基因(用b表示)及其等位基因只位于X染色体上，所以基因b共有36(即15×1＋5×2＋11×1)个，因此，色盲基因的频率＝×100%＝6%，B正确。
4．调查某校学生中关于某种性状的各种基因型及比例为：
则该校学生中XB和Xb的基因频率分别是(　　)
A．6%、8% B．92%、8%
C．78%、92% D．8%、92%
答案　B
解析　伴性遗传的基因频率计算，只计数等位基因所存在的染色体，即男性只统计一个基因，女性中统计两个基因，所以该校学生中Xb的基因频率为
×100%＝8%，则XB的基因频率为92%。
三　　遗传平衡定律
1．适用条件
(1)种群大；
(2)种群中个体间的交配是随机的；
(3)没有迁入、迁出的发生；
(4)种群之间不存在个体的迁移或基因交流；
(5)没有自然选择。
2．内容：在一个有性生殖的自然种群中，当等位基因为一对(A、a)时，设p代表A基因的频率，q代表a基因的频率，则p2代表AA(纯合子)的基因型频率，2pq代表Aa(杂合子)的基因型频率，q2代表aa(纯合子)的基因型频率。
3．遗传平衡特点：各基因频率和基因型频率在代代遗传中保持不变。
(1)等位基因的基因频率之和等于1，即p＋q＝1。
(2)基因型频率之和等于1，即p2＋2pq＋q2＝1。
(3)已知基因型AA或aa的频率，求A或a的频率用开平方的方法。
5．白化病在人群中的发病率一般为1/10000～1/20000，但在一个长期与世隔绝的小岛上，白化病的发病率却为1/1600，若控制肤色的基因用A、a表示，则该小岛上基因A和a的频率分别是(　　)
A．1/2、1/2 B．99/100、1/100
C．39/40、1/40 D．无法计算
答案　C
解析　白化病为常染色体隐性遗传病，由题意可知aa的基因型频率＝1/1600，所以a的基因频率＝＝1/40，则A的基因频率＝1－1/40＝39/40。
6．[2017·大连测试]如表是某物种迁入新环境后，某对等位基因的基因频率变化情况，由这些数据不能得出的结论是(　　)
A．由于种群基因频率改变，该生物发生了进化
B．a基因控制的性状可能更适应新环境
C．1970年，该种群中Aa的基因型频率为18%
D．基因频率的改变是通过环境对生物个体的选择实现的
答案　C
解析　由表格中的数据可知，A的基因频率不断减少，a的基因频率不断增加，由于种群基因频率发生改变，可判断该生物发生了进化，A正确；由于a基因频率不断增加，则a基因控制的隐性性状可能更适应新环境，B正确；1970年A的基因频率为0.10，a的基因频率为0.90，若按平衡定律计算，得出Aa的基因型频率为2×0.10×0.90＝0.18，如果不遵循平衡定律就不是0.18，C错误；基因频率的改变是通过环境对生物个体性状的选择实现的，D正确。
四　　随机交配与自交条件下的基因频率计算
1．自交：种群个体自交时，纯合子增多，杂合子减少，基因型频率发生改变。自交过程不改变基因频率。
2．自由交配：在无基因突变、各种基因型的个体生活力相同时，处于遗传平衡的种群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。如果一个种群没有处于遗传平衡状态，自由交配不改变基因频率，但改变基因型频率。
7．[2014·海南高考]某动物种群中，AA、Aa和aa基因型的个体依次占25%、50%和25%。若该种群中的aa个体没有繁殖能力，其他个体间可以随机交配，理论上，下一代中AA∶Aa∶aa基因型个体的数量比为(　　)
A．3∶3∶1 B．4∶4∶1
C．1∶2∶0 D．1∶2∶1
答案　B
解析　该种群中具有繁殖能力的AA和Aa分别占1/3、2/3，故A、a基因频率分别为2/3、1/3，随机交配产生的子代中AA、Aa和aa分别占2/3×2/3＝4/9、2/3×1/3×2＝4/9、1/3×1/3＝1/9，B正确。
8．某植物种群中，AA个体占16%，aa个体占36%，该种群随机交配产生的后代中AA个体百分比、A基因频率和自交产生的后代中AA个体百分比、A基因频率的变化依次为(　　)
A．增大，不变；不变，不变 B．不变，增大；增大，不变
C．不变，不变；增大，不变 D．不变，不变；不变，增大
答案　C
解析　种群中，A基因频率＝16%＋1/2×(1－16%－36%)＝40%，a基因频率为60%。根据遗传平衡定律可知，随机交配后，基因频率不变。16%AA16%AA；48%Aa48%(1/4AA∶1/2Aa∶1/4aa)，即12%AA∶24%Aa∶12%aa；因此自交产生的后代中AA频率＝16%＋12%＝28%，A基因频率＝28%＋1/2×24%＝40%。
易错警示
　由基因频率推测基因型频率易出现的误区
并不是所有的群体都可以利用基因频率来推测出基因型频率。自交的种群，如豌豆等不能利用基因频率求出基因型频率。
板块三　方向·真题体验
1．[2016·北京高考]豹的某个栖息地由于人类活动被分隔为F区和T区。20世纪90年代初，F区豹种群仅剩25只，且出现诸多疾病。为避免该豹种群消亡，由T区引入8只成年雌豹。经过十年，F区豹种群增至百余只，在此期间F区的(　　)
A．豹种群遗传(基因)多样性增加
B．豹后代的性别比例明显改变
C．物种丰(富)度出现大幅度下降
D．豹种群的致病基因频率不变
答案　A
解析　因地理隔离形成的F区和T区两个种群，在自然选择的作用下，它们种群的基因库有一定的差别，因此，将T区的豹引入F区后，会导致豹种群基因多样性增加，A正确；从题干中无法确定豹后代的性别比例是否会发生改变，B错误；由于T区和F区的豹只存在地理隔离，未产生生殖隔离，仍为同一物种，所以T区的豹迁到F区后，物种丰(富)度不发生改变，C错误；F区在引入健康豹繁殖子代后，豹种群的致病基因频率将降低，D错误。
2．[2016·江苏高考]下图是某昆虫基因pen突变产生抗药性示意图。下列相关叙述正确的是(　　)
A．杀虫剂与靶位点结合形成抗药靶位点
B．基因pen的自然突变是定向的
C．基因pen的突变为昆虫进化提供了原材料
D．野生型昆虫和pen基因突变型昆虫之间存在生殖隔离
答案　C
解析　基因突变为生物进化提供了丰富的原材料，C正确；基因突变是不定向的，突变的结果是产生新基因，但突变生物与原生物并没有产生生殖隔离，B、D错误；据图中信息知：野生型昆虫细胞的靶位点与杀虫剂结合后，杀虫剂进入细胞内，说明杀虫剂与靶位点结合并不会形成抗药靶位点，pen基因突变型昆虫细胞的抗药靶位点不能与杀虫剂结合，说明抗药靶位点的形成可能与靶位点结构发生变化有关，A错误。
3．[2015·安徽高考]现有两个非常大的某昆虫种群，个体间随机交配，没有迁入和迁出，无突变，自然选择对A和a基因控制的性状没有作用。种群1的A基因频率为80%，a基因频率为20%；种群2的A基因频率为60%，a基因频率为40%。假设这两个种群大小相等，地理隔离不再存在，两个种群完全合并为一个可随机交配的种群，则下一代中Aa的基因型频率是(　　)
A．75% B．50% C．42% D．21%
答案　C
解析　根据遗传平衡定律，种群1中AA＝64%，Aa＝32%，aa＝4%；种群2中AA＝36%，Aa＝48%，aa＝16%；则二者合并后，AA＝50%，Aa＝40%，aa＝10%；所以A＝70%，a＝30%；随机交配后，子代中Aa＝2×70%×30%＝42%，C正确。
4．[2014·广东高考]如图某种兰花有细长的花矩，花矩顶端贮存着花蜜，这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是(　　)
A．蛾口器的特征决定兰花花矩变异的方向
B．花矩变长是兰花新种形成的必要条件
C．口器与花矩的相互适应是共同进化的结果
D．蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长
答案　C
解析　变异是不定向的，A错误；新物种产生的必要条件是隔离，B错误；根据题干可知，口器与花矩的相互适应是相互选择、共同进化的结果，C正确；由于遗传变异的存在蛾的口器会有不同的长度，兰花细长的花矩起选择作用，使长口器蛾能够生存下来，D错误。
5．[2015·全国卷Ⅰ]假设某果蝇种群中雌雄个体数目相等，且对于A和a这对等位基因来说只有Aa一种基因型。回答下列问题：
(1)若不考虑基因突变和染色体变异，则该果蝇种群中A基因频率∶a基因频率为__________。理论上，该果蝇种群随机交配产生的第一代中AA、Aa和aa的数量比为________，A基因频率为________。
(2)若该果蝇种群随机交配的实验结果是第一代中只有Aa和aa两种基因型，且比例为2∶1，则对该结果最合理的解释是________________。根据这一解释，第一代再随机交配，第二代中Aa和aa基因型个体数量的比例应为________。
答案　(1)1∶1　1∶2∶1　0.5
(2)A基因纯合致死　1∶1
解析　(1)在不考虑基因突变和染色体变异的情况下，对于只有一种基因型Aa且雌雄个体数目相等的果蝇群体而言，A基因频率∶a基因频率＝1∶1。从理论上分析，Aa随机交配相当于Aa自交，故产生的第一代中AA、Aa、aa的数量比应为1∶2∶1，A基因频率为0.5。
(2)依据上述分析，若产生第一代中不是1AA∶2Aa∶1aa，而是2Aa∶1aa，则可推知，该群体存在显性纯合子(AA)致死现象。由第一代的基因型及比例可计算A、a所占比例为：A＝ 1/3，a＝2/3，故第二代中Aa和aa基因型个体数量的比例为：(2×1/3×2/3)∶(2/3×2/3)＝1∶1。
限时规范特训
一、选择题
1．[2017·海南海口调研]下列不属于自然选择对生物进化作用的是(　　)
A．自然选择是物种形成的基本环节之一
B．自然选择可诱导生物发生定向变异
C．自然选择使生物种群的基因频率发生定向改变
D．自然选择使有利的变异得到保存，不利的变异被淘汰
答案　B
解析　突变和基因重组、自然选择、隔离是物种形成的三个基本环节，A正确；生物的变异是不定向的，B错误；自然选择决定生物进化的方向，使生物种群的基因频率发生定向改变，C正确；自然选择作用于生物的变异性状，使有利的变异得到保存，不利的变异被淘汰，D正确。
2．[2017·山东泰安检测]下图表示生物新物种形成的基本环节，对图示分析正确的是(　　)
A．a表示基因突变和基因重组，是生物进化的原材料
B．b表示生殖隔离，生殖隔离是生物进化的标志
C．c表示新物种形成，新物种与生活环境共同进化
D．d表示地理隔离，新物种形成一定需要地理隔离
答案　C
解析　a表示突变和基因重组，突变包括基因突变和染色体变异，A错误；b表示生殖隔离，标志新物种的形成，B错误；c表示新物种的形成，其与生活环境共同进化，C正确；d表示地理隔离，但形成新物种不一定都需要经过地理隔离，D错误。
3．[2017·黑龙江牡丹江一中期末]下列关于基因频率、基因型频率与生物进化的叙述，正确的是(　　)
A．一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率之和为1
B．Aa自交后代所形成的群体中A基因的频率大于a基因的频率
C．色盲患者中男性多于女性，所以男性群体中色盲的基因频率大于女性群体
D．一个种群中，控制一对相对性状的基因型频率的改变说明生物在不断进化
答案　A
解析　一个种群中，控制一对相对性状的各种基因型频率之和为1，A正确；Aa自交后代所形成的群体中A基因的频率等于a基因的频率，各占50%，B错误；男性群体中色盲的基因频率等于女性群体的，C错误；生物进化的实质是种群基因频率的改变，而不是基因型频率的改变，D错误。
4．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，但不一定导致新物种的形成
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．经过突变和基因重组、自然选择及隔离三个基本环节，能导致新物种形成
D．经过长期的地理隔离，最后出现生殖隔离，导致新物种的形成
答案　B
解析　种群产生的变异是不定向的，B错误。
5．[2017·广东梅州质检]下列有关变异与进化的说法，正确的是(　　)
A．突变、基因重组和隔离是新物种形成的三个基本环节
B．二倍体水稻和四倍体水稻杂交，可得到含三个染色体组的单倍体水稻
C．隔离与新物种形成是达尔文自然选择学说的主要内容之一
D．生物进化过程的实质在于种群基因频率发生定向改变
答案　D
解析　突变和基因重组、自然选择、隔离是新物种形成的三个基本环节，A错误；二倍体水稻和四倍体水稻杂交，可得到含三个染色体组的三倍体水稻，B错误；隔离与新物种形成是现代生物进化理论的主要内容之一，C错误；生物进化的实质是种群基因频率发生定向改变，D正确。
6．[2017·辽宁大连月考]如图a、b、c表示自然条件有差异、存在地理隔离的3个地区。a地区物种甲的某些个体迁移到b、c地区，经长期进化逐渐形成两个新物种乙、丙。下列叙述正确的是(　　)
A．上述过程说明地理隔离是新物种形成的标志
B．留居a地区甲种群的基因频率不再发生改变
C．乙、丙两个种群间不能进行基因交流，它们的基因库存在较大差异
D．甲、乙两个种群间存在生殖隔离，它们的基因库组成完全不同
答案　C
解析　新物种形成的标志是生殖隔离的出现，A错误；a地区的环境在变化，留居a地区的甲种群的基因频率可能会发生变化，B错误；乙、丙是两个物种，存在生殖隔离，这两个种群间不能进行基因交流，它们的基因库也有较大的差异，C正确；甲、乙是两个物种，存在生殖隔离，但是乙物种是从甲物种进化来的，二者的基因库组成可能部分相同，D错误。
7．[2017·陕西西安一模]以下说法正确的是(　　)
A．抗生素被列为处方药的原因是因为滥用抗生素会诱导细菌突变为耐药的超级细菌
B．马和驴杂交能生出骡子，说明马和驴之间没有生殖隔离
C．在自然选择的作用下，生物的基因会发生定向突变，导致生物朝着一定方向不断进化
D．经秋水仙素处理之后形成的四倍体西瓜，与原来的二倍体西瓜属于不同的两个物种
答案　D
解析　因为抗生素的滥用对发生基因突变的细菌进行了选择，没有耐药基因的细菌死掉，而具有耐药基因的细菌可以存活下来并不断繁殖，经过一段时间，剩下的几乎全是具有耐药基因的细菌，即抗药性增强，A错误；马和驴产生的后代骡子是不育的，所以马和驴之间仍然有生殖隔离，B错误；在自然选择的作用下，种群的基因频率会发生定向改变，导致生物朝着一定的方向不断进化，但是突变是不定向的，C错误；四倍体西瓜与二倍体西瓜杂交所产生的三倍体西瓜是无子的，该无子西瓜不可育，这说明四倍体西瓜与二倍体西瓜之间产生了生殖隔离，因此属于两个物种，D正确。
8．[2017·山东德州期中]某小鼠群体中，A＋、A、a互为等位基因，该种群基因型及个体数如下表：
基因型
A＋A＋
A＋A
A＋a
AA
Aa
aa
个体数
100
200
300
100
200
100
下列说法错误的是(　　)
A．A＋的基因频率是35%
B．A＋、A、a是基因突变的结果
C．A＋和A的根本区别是碱基序列不同
D．该小鼠群体所有的A＋、A、a基因，构成小鼠的基因库
答案　D
解析　由题表信息可知该小鼠种群共有1000个个体，则该等位基因共有2000个，其中A＋基因共有100×2＋200＋300＝700(个)，所以A＋的基因频率为700÷2000×100%＝35%，A正确；等位基因的产生是基因突变的结果，B正确；等位基因的根本区别是碱基的排列顺序不同，C正确；小鼠种群全部个体的所有基因才能构成小鼠的基因库，D错误。
9．[2017·丰台二模]榕树依赖专一的榕小蜂传粉，榕小蜂借助榕树部分雌花的子房产卵，被产卵的子房会终止发育，并且二者在形态结构上出现了许多适应性特化。榕树雌花内共存着一种只产卵不传粉的欺骗性榕小蜂。榕树雌花期，传粉者和欺骗者同时被吸引，即使有充足雌花资源，两种榕小蜂均不会产完所有卵。下列叙述不正确的是(　　)
A．欺骗性榕小蜂的存在，会抑制传粉榕小蜂的产卵和传粉量
B．若没有传粉榕小蜂的存在，榕树将无法通过种子进行繁殖
C．传粉榕小蜂大量利用雌花资源产卵，能使榕树更有效地繁殖
D．榕树与传粉榕小蜂，组成了动植物界经典的协同进化关系
答案　C
解析　欺骗性榕小蜂与榕小蜂是竞争关系，它的存在会抑制传粉榕小蜂的产卵和传粉量，A正确；生物与生物之间存在共同进化，若没有传粉榕小蜂的存在，榕树将无法通过种子进行繁殖，B正确；传粉榕小蜂大量利用雌花资源产卵，被产卵的子房会终止发育从而抑制榕树的繁殖，C错误；榕树与传粉榕小蜂，组成了动植物界经典的协同进化关系，D正确。
10．[2017·山东齐鲁名校调研]如图是某物种迁入新环境后一对等位基因的基因频率变化情况，分析这些数据能得出的结论是(　　)
A．1950～1980年间该种群始终没有发生进化
B．1990年该生物已经进化成了两个物种
C．1960年该种群Aa基因型的频率为48%
D．变异的有利还是有害取决于生物生存的环境
答案　D
解析　进化的实质是基因频率的改变，1950～1980年间该种群的基因频率发生改变，说明发生了进化，A错误；形成新物种的标志是产生生殖隔离，由图示不能确定1990年该生物已进化成两个物种，B错误；由于不能确定该物种是否遵循平衡定律，因此根据1960年A、a的基因频率不能计算出该种群Aa的基因型频率，C错误；生物生存的环境对变异进行选择，D正确。
11．[2017·北京海淀模拟]草本植物马利筋含有强心苷，家畜等动物取食后会引起呕吐甚至死亡，但斑蝶幼虫可以取食马利筋。取食马利筋的斑蝶幼虫形成的成虫，被鸟类捕食后会引起鸟类呕吐，进而使鸟类不再捕食斑蝶。据此推测不正确的是(　　)
A．马利筋含有强心苷是植物在进化过程中形成的一种防御性机制
B．斑蝶具有某种机制使其能积累强心苷并免于受到该物质的影响
C．生活在同一地区的与斑蝶体色、体型相似的其他蝶类会因此受害
D．用普通植物饲喂斑蝶的幼虫后再被鸟类取食不会引起鸟类呕吐
答案　C
解析　根据题意，“马利筋含有强心苷，家畜等动物取食后会引起呕吐甚至死亡”，可知马利筋含有强心苷是植物在进化过程中形成的一种防御性机制，A正确；“斑蝶幼虫可以取食马利筋。取食马利筋的斑蝶幼虫形成的成虫，被鸟类捕食后会引起鸟类呕吐，进而使鸟类不再捕食斑蝶”，可知斑蝶具有某种机制使其能积累强心苷并免于受到该物质的影响，用普通植物饲喂斑蝶的幼虫后再被鸟类取食不会引起鸟类呕吐，B、D正确；生活在同一地区的其他蝶类由于与斑蝶体色、体型相似，使其也能减少被鸟类捕食的可能，C错误。
12．[2017·湖北部分重点中学联考]下列关于生物进化的叙述正确的是(　　)
A．新物种产生不一定发生了生物进化，生物进化一定产生新物种
B．达尔文自然选择学说没有阐明遗传变异的本质，但解释了进化的实质
C．野生型红眼果蝇群体出现了白眼突变个体，该种群基因频率发生改变
D．长期使用抗生素容易使细菌产生抗药性的变异，进而使细菌产生较强的耐药性
答案　C
解析　新物种产生一定发生了生物进化，生物进化不一定产生新物种，A错误；生物进化的实质是种群基因频率的改变，这是现代生物进化理论的内容，B错误；突变会使种群的基因频率发生改变，C正确；抗生素只是对变异进行了选择，不能定向诱导细菌产生抗药性变异，D错误。
二、非选择题
13．[2016·辽宁实验中学期中]如图是加拉帕戈斯群岛上物种演化的模型：图中上为甲岛，下为乙岛，A、B、C、D为四个物种及其演化关系，请据图回答问题：
(1)由A物种进化为B、C两个物种的内因是________，外因是_______________________________________________________，
进化的实质是_______________________________________。
(2)甲岛上的B物种迁到乙岛后，不与C物种发生基因交流，其原因是___________________________________________________。
(3)迁到乙岛的B物种可能会________。
(4)假设种群中有一对等位基因A、a，A的基因频率为10%，a的基因频率为90%，那么AA、Aa、aa三种基因型的频率分别为________；若环境的选择作用使a的基因频率逐渐下降，A的基因频率逐渐上升，则后代中基因型为aa的个体的数量变化趋势是________。
答案　(1)遗传变异　甲、乙两岛环境不同且有地理隔离　种群基因频率的改变　(2)已形成生殖隔离
(3)形成新的物种(答案合理即可)　(4)1%、18%、81%　逐渐减少
解析　(1)生物进化的内因是遗传变异；外因是环境不同以及地理隔离；生物进化的实质是种群基因频率的改变。
(2)当两个种群不能发生基因交流时，说明二者之间已经形成生殖隔离。
(3)因甲、乙两岛的环境条件不同，再加上地理隔离导致生殖隔离，使B物种不能与C物种自由交配，故B会形成新物种。
(4)根据题意可知，AA的基因型频率是10%×10%＝1%，Aa的基因型频率是2×90%×10%＝18%，aa的基因型频率是90%×90%＝81%；若环境的选择作用使a的基因频率逐渐下降，A的基因频率逐渐上升，则后代中基因型为aa的个体数量将逐渐减少。
14．回答下列有关生物进化和多样性的问题。
材料一　某种蛾易被蝙蝠捕食，千百万年之后，此种蛾中的一部分当感受到蝙蝠的超声波时，便会运用复杂的飞行模式，逃脱危险，其身体也发生了一些其他改变。当人工使变化后的蛾与祖先蛾交配后，产出的受精卵不具有生命力。
材料二　蛙是幼体生活于水中，成体可生活于水中或陆地的动物。由于剧烈的地质变化，使某种蛙生活的水体分开，蛙被隔离为两个种群。千百万年之后，这两个种群不能自然交配。
依据以上材料，回答下列问题。
(1)现代综合进化理论认为生物进化的基本单位是________。
(2)这两则材料中发生的相似事件是(　　)
A．适应辐射 B．地理隔离
C．生存竞争 D．生殖隔离
(3)在材料一中，蛾复杂飞行模式的形成是________的结果。
(4)下表为V基因在种群A和B中的基因型个体数
基因型
A种群(个)
B种群(个)
VaVb
200
0
VaVa
50
120
VbVc
100
200
VcVc
150
50
VaVc
100
80
计算Va在A种群中的频率为____________(保留一位小数)。
(5)就V基因而言，比较A种群和B种群的遗传多样性，并利用表中数据陈述判断依据：_____________________________________
________________________________________________________。
答案　(1)种群　(2)D　(3)自然选择　(4)33.3%
(5)A种群的遗传多样性高于B种群；因为A种群的基因型为5种，B种群为4种(或A种群基因型多于B种群)
解析　(1)现代生物进化理论认为生物进化的基本单位是种群。
(2)材料一中“变化后的蛾与祖先蛾交配后，产出的受精卵不具有生命力”，说明产生了生殖隔离；材料二中“这两个种群不能自然交配”也说明这两个种群之间产生了生殖隔离。
(3)蛾中一部分感受到蝙蝠的超声波时，便会运用复杂的飞行模式，逃脱危险，其身体也发生了一些其他改变，这说明蛾复杂飞行模式的形成是自然选择的结果。
(4)Va的频率＝×100%≈33.3%。
(5)就V基因而言，A种群的遗传多样性高于B种群；因为A种群的基因型为5种，B种群为4种。
第25讲　人体的内环境与稳态
[考纲明细]　稳态的生理意义(Ⅱ)
板块一　知识·自主梳理
一、体内细胞生活在细胞外液中
1．体液的组成及相互关系
2．内环境：指细胞外液，主要包括血浆、组织液、淋巴等。内环境是细胞生活的直接环境。
3．不同细胞所处的内环境
细胞名称
所处内环境
组织细胞
组织液
毛细血管壁细胞
血浆、组织液
毛细淋巴管壁细胞
淋巴、组织液
血细胞
血浆
淋巴细胞和吞噬细胞
淋巴、血浆
二、细胞外液的成分及理化性质
1．内环境的成分
(1)血浆的成分
水、蛋白质、无机盐、血液运送的物质(营养物质、代谢废物、气体、激素等)。
(2)组织液、淋巴的成分
组织液、淋巴的成分和含量与血浆相近，但又不完全相同，最主要区别在于血浆中含有较多的蛋白质。
2．内环境的理化性质
(1)渗透压
①概念：指溶液中溶质微粒对水的吸引力。
②大小决定因素：单位体积溶液中溶质微粒的数目。
③主要决定因素：无机盐和蛋白质的含量。在无机盐中含量占明显优势的离子是Na＋和Cl－，细胞外液渗透压90%以上来源于Na＋和Cl－。
(2)酸碱度
①大小：正常人的血浆近中性，pH为7.35～7.45。
②稳定因素：与HCO、HPO等离子有关。
(3)温度：一般维持在37_℃左右。
3．内环境的作用：内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
4．内环境与外界环境进行物质交换参与的系统：消化系统、循环系统、呼吸系统和泌尿系统。
三、内环境的稳态
1．稳态：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。
2．实质：内环境的各种化学成分和理化性质都处于动态平衡中，是通过机体的调节作用实现的。
3．调节机制：神经—体液—免疫调节网络。
4．调节能力：人体维持稳态的调节能力是有一定限度的，当外界环境的变化过于剧烈，或人体自身的调节功能出现障碍时，内环境的稳态就会遭到破坏。
5．生理意义：内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
◆　深入思考
人长时间在高温环境中或在夏季炎热的日光下，会造成“中暑”。试从稳态失衡的角度分析“中暑”的原因。
提示　高温环境下，人体内产生的热量不能及时散失，引起体热过度蓄积和体温失调，进而导致稳态失调，出现“中暑”。
◆　自查诊断
1．膀胱上皮细胞、毛细血管壁细胞、血细胞和毛细淋巴管壁细胞生活的直接内环境分别是尿液和组织液、血液和组织液、细胞液和血浆、组织液和淋巴。(　　)
答案　×
2．与组织液和淋巴相比较，血浆中含有更多的蛋白质，其渗透压的大小主要取决于血浆中无机盐和蛋白质的含量。(　　)
答案　√
3．人体剧烈运动后，无氧呼吸产生乳酸发生在内环境中，所产生的乳酸使血浆pH明显降低。(　　)
答案　×
4．内环境是机体进行正常生命活动和细胞代谢的场所，外界环境变化不大时，机体一定能维持内环境的稳态。(　　)
答案　×
5．细胞通过内环境，就可与外界进行物质交换。(　　)
答案　×
6．稳态是机体通过消化、呼吸、循环和排泄这四个系统的协调活动来维持的。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
内环境组成及理化性质
[2015·全国卷Ⅰ]某同学给健康实验兔静脉滴注0.9%的NaCl溶液(生理盐水)20 mL后，会出现的现象是(　　)
A．输入的溶液会从血浆进入组织液
B．细胞内液和细胞外液分别增加10 mL
C．细胞内液Na＋的增加远大于细胞外液Na＋的增加
D．输入的Na＋中50%进入细胞内液，50%分布在细胞外液
[解析]　输入动物静脉中的NaCl溶液会从血浆进入组织液，进而进入细胞，A正确；由于处于稳态的动物体内Na＋的分布是细胞内液中含量少，细胞外液(组织液)中含量多，故Na＋只有少部分进入细胞内液，大部分存在于细胞外液中，C、D错误；细胞外液的增加量大于细胞内液的增加量，B错误。
[答案]　A
题型一　内环境成分及理化性质的判断
1．[2017·山东实验中学一诊]下列有关人体内环境的叙述，正确的是(　　)
A．血液、组织液、淋巴是体内细胞直接生存的主要液体环境，构成了人体内环境的主体
B．内环境是细胞代谢的主要场所，因此理化性质需要保持相对稳定
C．内环境成分中含有CO2、尿素、糖原、神经递质等
D．抗原与抗体的特异性结合主要发生在内环境中
答案　D
解析　血液包括血浆和血细胞两部分，其中的血浆属于人体内环境，A错误；细胞代谢的主要场所是细胞内，而不是内环境，B错误；糖原主要存在于肝细胞和肌细胞内，内环境中没有糖原，C错误；抗原与抗体的特异性结合主要发生在内环境中，D正确。
2．[2017·河南信阳六中月考]下列关于细胞外液理化特性的叙述，不正确的是 (　　)
A．细胞外液的理化特性包括渗透压、酸碱度和温度三个主要方面
B．细胞外液渗透压的大小取决于溶液中溶质微粒的数目
C．血浆渗透压的大小与无机盐、蛋白质含量有关
D．细胞外液渗透压的改变不会影响组织细胞的渗透压
答案　D
解析　渗透压、酸碱度和温度是内环境理化性质的三个主要方面，A正确；细胞外液渗透压的大小取决于溶液中溶质微粒的数目，B正确；血浆渗透压的大小与无机盐、蛋白质含量有关，C正确；组织细胞生活在细胞外液中，当细胞外液渗透压改变，会引起组织细胞吸水或失水，改变组织细胞渗透压，D错误。
知识拓展
1.记住内环境成分的“属于”和“不属于”
(1)属于内环境的成分
①血浆运送的气体及各种营养物质：如O2、水、蛋白质、脂质、氨基酸、维生素、葡萄糖、核苷酸、无机盐等。
②血浆运送的各种代谢废物：如CO2、尿素、尿酸、氨等。
③血浆和组织液中的各种功能性物质：如血浆蛋白、激素、抗体、神经递质等。
(2)不属于内环境的成分
①细胞内及细胞膜上的成分(不分泌出细胞)：如血红蛋白、载体蛋白、呼吸酶、H2O2酶以及和DNA复制、转录、翻译有关的酶等。
②不被细胞吸收的成分：麦芽糖、纤维素。
③与外界相通的管腔、囊腔(如呼吸道、消化道、膀胱、子宫等)及与外界相通的液体(如尿液、泪液、汗液、消化液等)，不属于内环境。
2．发生和不发生在内环境中的生理过程
(1)发生的生理过程(举例)
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结合。
④激素调节过程中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。
题型二　内环境各组分间内在关系分析
3．[2017·郑州模拟]如图是细胞与内环境之间进行物质交换的示意图，a、b处的箭头表示血液流动的方向。下列说法正确的是(　　)
A．③是人体内细胞代谢的主要场所
B．若②为肝脏细胞，则a处的氧气浓度高于b处
C．①③中的蛋白质可以通过毛细淋巴管壁相互交换
D．毛细血管壁细胞生活的具体内环境是②③④
答案　B
解析　由图可知，①②③④分别表示淋巴、细胞内液、组织液、血浆。人体内细胞代谢的主要场所是②，A错误；若②为肝脏细胞，由于扩散作用，则a处的氧气浓度高于b处，B正确；在血浆、组织液、淋巴循环中，组织液中的物质通过毛细淋巴管能够进入淋巴液中，但淋巴液中的物质只能通过淋巴循环进入血浆，C错误；毛细血管壁细胞生活的具体内环境是③④，D错误。
4．[2017·吉林模拟]如图为人体体液进行物质交换的示意图，其中叙述不正确的是(　　)
A．A、B、C、D依次为淋巴、血浆、组织液、细胞内液
B．神经递质可以存在于C中
C．A中的蛋白质含量比D中的低
D．DNA解旋酶可以存在于B内
答案　A
解析　从图中分析可知：C单箭头指向A，A单箭头指向D，A为淋巴，C为组织液，D为血浆，A、B、C、D依次为淋巴、细胞内液、组织液、血浆，A错误；神经递质从突触前膜释放出来后，可以存在于突触间隙，突触间隙的液体属于组织液(C)，B正确；淋巴、组织液中的蛋白质含量比血浆中的低，C正确；DNA解旋酶是胞内酶，存在于B细胞内液中，D正确。
技法提升
巧判四种体液的名称
(1)模式图中，根据结构特点区分
c．A端若为动脉端，则A处氧气浓度高于B处，A处营养物质含量高于B处，B处CO2和代谢废物含量均高于A处。
(2)概念图中，根据箭头方向区分
①双向箭头的是：血浆和组织液、组织液和细胞内液。
②只有单方向箭头的是淋巴，据此判断：
a．形成淋巴(指向淋巴)的是组织液。
b．淋巴流向(淋巴指向)的是血浆。
题型三　物质跨膜层数
5．血浆中的1个葡萄糖分子进入组织细胞被彻底氧化分解，需要穿过几层膜(　　)
A．5层 B．3层 C．6层 D．4层
答案　A
解析　血浆中的葡萄糖分子进入组织细胞必须通过内环境(如图所示)。
葡萄糖首先要穿过毛细血管壁进入组织液，至少要跨毛细血管壁的一层上皮细胞，即穿过2层膜，再进入组织细胞共穿过3层膜。进入组织细胞的葡萄糖在被彻底氧化分解时，首先要在细胞质基质中经过细胞呼吸的第一阶段，被分解成两分子丙酮酸，再进一步进入线粒体(2层膜)被彻底氧化分解。葡萄糖分子不直接进入线粒体，所以血浆中的葡萄糖进入组织细胞被彻底氧化分解经过的膜有5层。
技法提升
　葡萄糖和氧气进入组织细胞的途径分析
(1)葡萄糖经过的膜层数至少为：进、出上皮细胞(两层膜)＋进、出毛细血管壁细胞(两次)(四层膜)＋进组织细胞(一层膜)＝7层。
(2(O2经过的膜层数至少为：出肺泡壁细胞(两层膜(＋进、出毛细血管壁细胞(两次((四层膜(＋进、出红细胞(两层膜(＋进组织细胞(一层膜(＋进线粒体(两层膜(＝11层。
考点2
内环境稳态的重要性
[全国卷Ⅰ]内环境稳态是维持机体正常生命活动的必要条件，下列叙述错误的是(　　)
A．内环境保持相对稳定有利于机体适应外界环境的变化
B．内环境稳态有利于新陈代谢过程中酶促反应的正常进行
C．维持内环境中Na＋、K＋浓度的相对稳定有利于维持神经细胞的正常兴奋性
D．内环境中发生的丙酮酸氧化分解给细胞提供能量，有利于生命活动的进行
[解析]　内环境保持相对稳定有利于机体适应外界环境的变化，为细胞提供一个相对稳定的生活环境，A正确；内环境稳态可使细胞生活在温度和pH等相对稳定的环境中，有利于新陈代谢过程中酶促反应的正常进行，B正确；静息电位的维持主要依赖于K＋外流，动作电位的产生主要依赖于Na＋内流，维持内环境中Na＋、K＋浓度的相对稳定有利于维持神经细胞的正常兴奋性，C正确；内环境包括组织液、血浆和淋巴，丙酮酸氧化分解发生在细胞内，不在内环境中，D错误。
[答案]　D
题型一　内环境稳态及其调节机制分析
1．下列关于人体内环境稳态的叙述，正确的是(　　)
A．内环境的稳态是指内环境的化学成分和理化性质保持相对稳定的状态
B．血浆中蛋白质含量比组织液多，所以血浆渗透压高于组织液渗透压
C．人在冬泳过程中，体内的产热速率始终大于散热速率
D．高原地区缺氧，人体内产生的CO2增多，所以内环境pH会下降
答案　A
解析　血浆和组织液的渗透压基本相等，B错误；人在冬泳过程中，体温维持稳定时，产热量与散热量基本相等，C错误；高原地区缺氧，人体无氧呼吸产生的乳酸增多，不是二氧化碳增多，D错误。
2．[2017·河北定州中学模拟]内环境稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。下图是人体内环境稳态调节的概念图，相关说法不正确的是(　　)
A．甲、乙表示体液调节和免疫调节，丙、丁表示体温和酸碱度
B．维持内环境稳态的基础是人体各器官、系统协调一致地正常运行
C．内环境稳态是指内环境的化学成分和理化性质保持不变
D．血浆pH的相对稳定与内环境中的HCO、HPO等离子有关
答案　C
解析　神经调节、体液调节、免疫调节是内环境稳态的主要调节机制，内环境的主要理化性质包括渗透压、温度和酸碱度，A正确；人体各器官、系统协调一致地正常运行是维持内环境稳态的基础，B正确；内环境稳态指内环境的化学成分和理化性质保持相对稳定的状态，C错误；血浆pH的稳定与HCO、HPO等离子有关，D正确。
题型二　内环境稳态失调的原因分析
3．[2017·山东济南一模]乳酸中毒是糖尿病的并发症之一，医生根据患者的病情为病人补充碱制剂或者胰岛素，以降低血液中乳酸的含量及提高血液的pH，以下叙述错误的是(　　)
A．碱制剂可选用NaHCO3、Na2HPO4
B．丙酮酸在细胞质基质中分解为乳酸和二氧化碳
C．患者补充胰岛素的主要目的是加速血糖的氧化分解
D．人体中出现乳酸中毒症状，表明人体维持稳态的调节能力是有限的
答案　B
解析　NaHCO3、Na2HPO4可以与乳酸反应，A正确；无氧条件下丙酮酸在人体细胞质基质中转变为乳酸，不产生CO2，B错误；糖尿病患者血糖浓度高，补充胰岛素促进组织细胞摄取利用葡萄糖，达到降血糖的目的，C正确；人体维持稳态的调节能力是有限的，当外界环境的变化过于剧烈，或人体自身的调节功能出现障碍时，稳态失衡，D正确。
4．下列关于人体内环境稳态失调的叙述，错误的是(　　)
A．淋巴管阻塞可引起下肢水肿
B．血浆中钙盐过多引起肌无力
C．腹泻引起体液中水和蛋白质大量丢失
D．当内环境遭到破坏，必将引起细胞代谢紊乱，甚至出现组织水肿
答案　C
解析　淋巴循环是对血液循环的补充，淋巴管阻塞使水分过多地存在于组织液中而出现组织水肿，A正确；血液中钙盐过多引起肌无力，B正确；腹泻引起的水和无机盐的大量丢失，C错误。
技法提升
组织水肿产生的原因分析
组织间隙中积聚的组织液过多将导致组织水肿，如图所示：
板块三　方向·真题体验
1．[2017·全国卷Ⅲ]若给人静脉注射一定量的0.9% NaCl溶液，则一段时间内会发生的生理现象是(　　)
A．机体血浆渗透压降低，排出相应量的水后恢复到注射前水平
B．机体血浆量增加，排出相应量的水后渗透压恢复到注射前水平
C．机体血浆量增加，排出相应量的NaCl和水后恢复到注射前水平
D．机体血浆渗透压上升，排出相应量的NaCl后恢复到注射前水平
答案　C
解析　质量分数为0.9%的NaCl溶液(生理盐水)与人体血浆渗透压相等，静脉注射后，血浆渗透压不会变化，A、D错误；注射质量分数为0.9%NaCl溶液后，机体的血浆量增加，排出相应的NaCl和水后恢复到注射前水平，B错误，C正确。
2．[2016·海南高考]下列与动物体内K＋、Na＋等有关的叙述，错误的是(　　)
A．NaCl中Na＋参与血浆渗透压形成而Cl－不参与
B．产生和维持神经细胞静息电位主要与K＋有关
C．兴奋沿神经纤维传导时细胞膜外Na＋大量内流
D．Na＋从红细胞外运入红细胞内的过程属于被动运输
答案　A
解析　血浆渗透压与血浆蛋白和无机盐离子浓度有关，故与Na＋和Cl－均有关，A错误；产生和维持神经细胞静息电位主要与K＋有关，兴奋沿神经纤维传导时细胞膜外Na＋大量内流，产生动作电位，Na＋从红细胞外顺浓度运入红细胞内的过程属于被动运输，B、C、D正确。
3．[2015·海南高考]人体中血浆、组织液和淋巴等构成了细胞赖以生存的内环境，下列叙述错误的是(　　)
A．血浆和组织液都有运输激素的作用
B．血浆和淋巴都是免疫细胞的生存环境
C．血红蛋白主要存在于血浆和组织液中
D．组织液中的蛋白质浓度低于血浆中的蛋白质浓度
答案　C
解析　血浆和组织液都属于体液，有运输激素的作用，A正确；淋巴通过淋巴循环进入血浆，血浆和淋巴都是免疫细胞的生存环境，B正确；血红蛋白存在于红细胞内，C错误；组织液中的蛋白质浓度低于血浆中的蛋白质浓度，D正确。
4．[2017·全国卷Ⅰ]血浆渗透压可分为胶体渗透压和晶体渗透压，其中，由蛋白质等大分子物质形成的渗透压称为胶体渗透压，由无机盐等小分子物质形成的渗透压称为晶体渗透压。回答下列问题：
(1)某种疾病导致人体血浆蛋白含量显著降低时，血浆胶体渗透压降低，水分由________进入组织液，可引起组织水肿等。
(2)正常人大量饮用清水后，胃肠腔内的渗透压下降，经胃肠吸收进入血浆的水量会________，从而使血浆晶体渗透压________。
(3)在人体中，内环境的作用主要为：①细胞生存的直接环境，②______________________________________________________。
答案　(1)血浆　(2)增加　降低　(3)细胞与外界环境进行物质交换的媒介
解析　(1)某种疾病致人体血浆蛋白含量显著降低，会导致血浆胶体渗透压降低，而组织液渗透压基本不变，进而使水分由血浆进入组织液，可引起组织水肿等。
(2)正常人大量饮用清水后，胃肠腔内的渗透压下降，经胃肠吸收进入血浆的水量增加，从而使血浆晶体渗透压降低。
(3)在人体中，内环境的作用主要为：①细胞生存的直接环境，②细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
5．[2015·海南高考]Na＋在人体的内环境稳态维持和细胞兴奋过程中具有重要作用。回答下列问题：
(1)Na＋和Cl－对维持血浆渗透压起重要作用，将红细胞放入0.9%的NaCl溶液中，细胞形态________(填“会”或“不会”)改变。
(2)Na＋可与________、________等无机负离子共同存在于血浆中，一起参与缓冲物质的构成。人血浆pH的正常范围是________________。
(3)神经细胞受到刺激产生兴奋主要是由于Na＋________引起膜电位改变而产生的。当兴奋沿细胞膜传导时，整个细胞膜都会经历与受刺激点相同的________。
答案　(1)不会
(2)HCO 　HPO　7.35～7.45
(3)内流　电位变化
解析　(1)0.9%的NaCl溶液为人体细胞的等渗溶液，放入其中的红细胞形态不发生变化。
(2)正常人血浆pH维持在7.35～7.45，与其含有HCO和HPO等离子有关。
(3)细胞膜外Na＋浓度高于细胞膜内。当神经细胞膜受刺激时，细胞膜对Na＋通透性增加，Na＋内流，而使兴奋部位的膜电位由外正内负转变为外负内正，与相邻部位产生电位差，当兴奋沿神经细胞膜传导时，兴奋部位都将出现与受刺激点相同的膜电位变化。
限时规范特训
一、选择题
1．[2014·全国卷Ⅱ]关于在正常情况下组织液生成与回流的叙述，错误的是(　　)
A．生成与回流的组织液中氧气的含量相等
B．组织液不断生成与回流，并保持动态平衡
C．血浆中的有些物质经毛细血管动脉端进入组织液
D．组织液中的有些物质经毛细血管静脉端进入血浆
答案　A
解析　血浆中的某些成分可通过毛细血管动脉端渗出形成组织液，组织液的某些成分也可透过毛细血管壁静脉端回流形成血浆，C、D正确；一般情况下，生成的组织液中氧气含量高，回流中氧气含量低，A错误；组织液的生成和回流通常维持动态平衡，从而保证了组织液含量的相对稳定，B正确。
2．[2017·安徽江淮十校联考]如图是人体内环境结构示意图，a、b、c表示的是结构，①②③④表示的是液体，有关叙述错误的是(　　)
A．①处渗透压既与蛋白质含量有关，也与无机离子含量有关
B．人体内所有细胞必须通过①②③④构成的内环境才能与外界环境进行物质交换
C．③与②的Na＋、K＋分布不平衡状态是通过消耗能量来维持的
D．①和②相比，前者化学成分中蛋白质含量通常较高
答案　B
解析　图中a是毛细血管，b是组织细胞，c是毛细淋巴管，①是血浆，②是组织液，③是细胞内液，④是淋巴。血浆渗透压既与蛋白质含量有关，也与无机离子含量有关，A正确；内环境主要由血浆①、组织液②和淋巴④组成，而且人体内少数细胞可直接与外界环境进行物质交换，如小肠上皮细胞可直接从肠腔中吸收营养物质，B错误；③与②的Na＋、K＋分布不平衡状态是通过消耗能量来维持的，C正确；血浆的化学成分中蛋白质含量通常比组织液高，D正确。
3．[2017·安徽安庆调研]下列有关生理过程，不在人体内环境中发生的是 (　　)
A．抗体和特定的病原体结合形成沉淀或细胞集团
B．神经递质与突触后膜的受体特异性结合
C．骨骼肌产生的乳酸与酸碱缓冲物质发生中和反应
D．蛋白质在消化液的作用下最终水解成氨基酸
答案　D
解析　抗体是由浆细胞分泌的分泌蛋白，主要存在于血浆和组织液，和特定的病原体结合发生在内环境中，A不符合题意；神经递质与突触后膜的受体结合发生在突触间隙，突触间隙的液体为组织液，属于内环境，B不符合题意；骨骼肌产生的乳酸在血浆中与缓冲物质发生中和反应，C不符合题意；蛋白质在消化液的作用下最终水解成氨基酸，发生在消化道，而消化道不属于内环境，D符合题意。
4．[2017·临沂市二模]关于人体内环境稳态的叙述，错误的是(　　)
A．一次性大量饮水可导致抗利尿激素分泌减少
B．抗原与抗体的结合发生在内环境中
C．组织液渗透压高于血浆渗透压可引起组织水肿
D．内环境是一个主要由H2PO/HPO构成的缓冲体系
答案　D
解析　一次性大量饮水，细胞外液渗透压降低，刺激下丘脑渗透压感受器，下丘脑分泌的抗利尿激素减少，A正确；抗原与抗体的结合发生在内环境中，B正确；组织液渗透压较高时，组织液回流减少，组织间隙液体积聚过多，引起组织水肿，C正确；内环境是一个主要由H2CO3/NaHCO3构成的缓冲体系，D错误。
5．[2017·广东中山联考]如图为人体体液物质交换示意图。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．神经递质可以存在于②中
B．①与②、④相比含有较多的蛋白质
C．①、②、③依次为淋巴、血浆、组织液
D．普通组织细胞中CO2的排出路径是③→②→①
答案　C
解析　图中①是血浆，②是组织液，③是细胞内液，④是淋巴。神经元属于组织细胞，直接生活在组织液中，所以神经细胞将神经递质直接分泌到组织液中，A正确；血浆与组织液、淋巴相比，含有较多的蛋白质，B正确；图中①是血浆，②是组织液，③是细胞内液，C错误；细胞中产生二氧化碳的场所是线粒体，二氧化碳从细胞内液通过组织液进入血浆，运输到肺泡处，D正确。
6．[2017·内蒙古师大附中质检]如图中的a、b、c分别表示人体内三种细胞外液，细胞1、2、3分别表示处于该细胞外液中的多种细胞，箭头表示这三种液体之间的相互关系。下列有关叙述中正确的是(　　)
①a的蛋白质含量最高　②细胞2中有的种类不消耗O2　③c可能含有激素和消化酶　④细胞3的种类最多
A．②③ B．③④ C．①② D．②④
答案　D
解析　根据三种液体之间的关系可判断a是淋巴，b是血浆，c是组织液。三种细胞外液中血浆中的蛋白质含量最多。大部分组织细胞存在于组织液中，所以细胞3的种类最多，血浆中成熟红细胞不消耗O2，消化酶不属于内环境的成分。
7．[2017·山东临沂一模]关于人体内环境的叙述，正确的是(　　)
A．血浆渗透压的大小是由血浆蛋白浓度决定的
B．内环境中含有CO2、尿素、神经递质等物质
C．内环境中的组织液和淋巴之间可以互相转化
D．内环境是机体进行正常生命活动和细胞代谢的场所
答案　B
解析　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，A错误；内环境主要包括血浆、组织液和淋巴，凡是存在于这些液体中的物质都属于内环境，如CO2、尿素、神经递质等，B正确；组织液可以进入淋巴，而淋巴不能进入组织液，C错误；细胞代谢的场所在细胞内，D错误。
8．下表是某中年男子血液化验单中的部分数据。据所学知识判断，下列叙述正确的是(　　)
项目
测定值
单位
参考范围
血清葡萄糖
223
mg/dL
60～110
甘油三酯
247
mg/dL
50～200
总胆固醇
179
mg/dL
150～220
促甲状腺激素(TSH)
5.9
uIU/mL
1.4～4.4
A．该男子可能患有糖尿病和高血脂，可少吃糖并服用胰岛素制剂进行治疗
B．该男子饮酒可能造成血液中pH明显改变
C．该男子可能患有地方性甲状腺肿，细胞代谢速率偏低
D．该男子血浆渗透压90%来源于Na＋和Cl－
答案　C
解析　该男子可能患有糖尿病和高血脂，胰岛素的化学本质是蛋白质，只能注射不能口服，A错误；血液中有缓冲物质，不会因为某种物质的摄入造成pH的明显改变，B错误；因该男子的促甲状腺激素的含量高于正常值，可能是体内甲状腺激素少，而地方性甲状腺肿是因为缺碘合成的甲状腺激素少，甲状腺激素的作用是促进细胞代谢，含量少细胞代谢速率低，C正确；血浆渗透压主要取决于血浆蛋白质和无机盐的含量，D错误。
9．[2017·吉林东北师大附中期中]下列有关维持内环境稳态的叙述，正确的是(　　)
A．维持内环境稳态的调节机制是神经—体液—免疫调节
B．在稳态维持过程中，一般只有正反馈调节
C．呼吸速率快慢一般与O2有关而与CO2无关
D．肌细胞无氧呼吸产生的碳酸释放到血浆中，血浆的pH无明显变化
答案　A
解析　神经—体液—免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制，A正确；在稳态维持过程中，既有正反馈调节，也有负反馈调节，B错误；血液中的CO2会刺激呼吸中枢，促进呼吸运动增强，增加通气量，从而将CO2排出，C错误；肌细胞无氧呼吸的产物是乳酸，D错误。
10．[2017·菏泽市一模]下列关于人体内环境稳态的叙述，正确的是(　　)
A．维生素、纤维素、尿素都是内环境的成分
B．正常情况下，内环境的各项理化性质恒定不变
C．胰岛素分泌量增加，肝糖原合成会加快
D．胰高血糖素通过体液定向运输至肝细胞
答案　C
解析　纤维素是植物多糖，不能被人体吸收，不是内环境的成分，A错误；正常情况下，内环境的各项理化性质不是恒定不变，而是处于动态平衡状态，B错误；胰岛素分泌量增加，可使肝糖原合成加快，从而降低血糖含量，C正确；激素的作用具有选择性，运输没有选择性，D错误。
11．[2017·湖北七市(州)联考]下列有关人体内环境稳态及其调节的叙述中，正确的是(　　)
A．当内环境稳态失调时，不会影响细胞代谢活动
B．缺水时，人体通过减少抗利尿激素的分泌，使机体减少水的散失
C．长期缺少食物蛋白质，会导致血浆蛋白含量下降，进而引起组织水肿
D．在进行剧烈运动时，因部分骨骼肌细胞进行无氧呼吸，导致血浆中pH明显下降
答案　C
解析　内环境稳态失调时，细胞代谢紊乱，A错误；抗利尿激素能促进肾小管和集合管对水分的重吸收，当机体缺水时，抗利尿激素分泌增多，从而导致尿量减少，B错误；长期缺少食物蛋白质，会导致血浆蛋白含量下降，进而使血浆内进入组织液的水分多于回流的水分，引起组织水肿，C正确；人体剧烈运动时无氧呼吸产生的乳酸会与血浆中的缓冲物质NaHCO3反应，使血浆pH维持相对稳定，D错误。
12．[2017·湖南株洲二中质检]关于如图的说法中，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表示体内细胞直接与外界环境进行物质交换
D．图示的内环境通常由血液、组织液与淋巴组成
答案　D
解析　图中①表示消化吸收；②表示吸入氧气，呼出二氧化碳；③表示代谢废物的排出；④表示氧气、营养物质等进入细胞；⑤表示代谢废物等排出细胞。图示①②③过程需要消化、呼吸、泌尿等系统的参与才能完成，A正确；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，B正确；⑥表示有少数细胞可以直接与外界环境进行部分物质的交换，如高等动物的肺泡壁细胞，C正确；图示的内环境通常由血浆、组织液和淋巴组成，D错误。
二、非选择题
13．下面是内环境稳态与各系统的功能联系示意图，请回答相关问题。
(1)a表示________系统，b表示________系统，c表示________系统，参与内环境维持的还有图中的________系统。
(2)CO2不从组织液进入组织细胞的原因是__________________
_________________________________________________________。
(3)病人呼吸受阻，导致肌细胞无氧呼吸产生大量乳酸。乳酸进入血液后，会使血液pH________，但乳酸可以与血液中的________发生反应，使血液的pH维持相对稳定。
(4)内环境相对稳定，除了图中所示的器官、系统的协调活动外，还必须在____________________的调节下进行。
(5)外界中的O2进入红细胞，共穿过________层生物膜。
答案　(1)呼吸　消化　泌尿　循环　(2)组织细胞内CO2浓度高于组织液中　(3)降低　碳酸氢钠　(4)神经—体液—免疫调节网络　(5)5
解析　(1)由图知，通过a，循环系统与外界完成气体交换，a是呼吸系统；通过系统b养料进入循环系统，b是消化系统；通过c排出代谢废物，c是泌尿系统。
(2)二氧化碳进出细胞的方式是自由扩散，二氧化碳是组织细胞产生的，组织细胞内二氧化碳浓度高于组织液，因此组织细胞内的二氧化碳进入组织液，CO2不从组织液进入组织细胞。
(3)人体细胞无氧呼吸的产物是乳酸，乳酸会使血浆中pH降低，血浆中NaHCO3可以与乳酸反应，使血液的pH维持相对稳定。
(4)内环境稳态的调节机制是神经—体液—免疫调节网络。
(5)外界环境中的O2进入红细胞内共穿过5层生物膜(进出肺泡壁细胞需穿过2层膜＋进出毛细血管壁细胞需穿过2层膜＋进入红细胞需穿过1层膜)。
14．[2017·辽宁大连24中期末]如图是人体细胞直接与内环境进行物质交换的示意图，A、B、C、D表示的是结构，①②③④表示的是液体，请回答下列问题：
(1)内环境主要由图中的________组成；D的管壁细胞直接生活的内环境是________。(填序号)
(2)②与①相比，成分中明显减少的物质是________。
(3)④的回收受到阻碍，人体将会出现________现象。
(4)若图中C为肌细胞，则它所利用的O2直接从[　]________中获得。
(5)①②③④中，CO2浓度最高的是________(填序号)。
答案　(1)①②④　②④　(2)蛋白质　(3)组织水肿
(4)②　组织液　(5)③
解析　(1)①②③④代表的液体分别为血浆、组织液、细胞内液和淋巴。内环境是由血浆、组织液和淋巴等共同构成的。D毛细淋巴管的管壁细胞生活的内环境是淋巴和组织液。
(2)组织液与血浆相比，成分中蛋白质的含量少。
(3)毛细淋巴管的堵塞会造成组织水肿。
(4)肌细胞所需要的氧气直接从组织液中获取。
(5)CO2浓度最高的部位为其产生部位——组织细胞内，即细胞内液中CO2含量最高。
15．根据内环境及其稳态的知识，回答下列问题：
(1)某奶牛场为提高产奶量，给奶牛饲喂了大量的某种精饲料后，奶牛瘤胃发酵产酸过多，引起机体血液pH低于正常值，且难以恢复到正常水平，产酸过多使pH难以恢复的原因是：_________________________________________________。
pH低于正常值会引起酸中毒，为了避免这一问题，可以在饲料中添加起________作用的物质，以利于奶牛内环境的pH维持在正常水平。机体的内环境是指______________________，主要包括血浆、________、________。
(2)环境的剧烈变化或惊吓会导致奶牛机体内某些激素水平的变化，从而使产奶量下降，在这个过程中机体的调节方式包括________调节。
答案　(1)酸性物质过多，超出了机体维持pH相对稳定的能力限度　中和　由细胞外液构成的液体环境　组织液　淋巴　(2)神经和体液
解析　(1)pH过低，导致相关酶的空间结构遭到破坏，使酶失活；为了除掉过多的酸性物质，可以在饲料中加入碱性物质，与酸性物质发生中和反应，维持pH的稳定。内环境是由细胞外液构成的液体环境，主要包括血浆、组织液和淋巴。
(2)受到惊吓时，肾上腺素分泌增多，该过程是神经调节；同时，肾上腺素发挥作用，调节生命活动属于激素调节。
第26讲　通过神经系统的调节
[考纲明细]　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、传导和传递(Ⅱ)　3.人脑的高级功能(Ⅰ)
板块一　知识·自主梳理
一、神经调节的结构基础和反射
1．神经调节的基本方式是反射，反射的结构基础是反射弧。
2．反射弧
(1)反射弧结构
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。
(4)感受器是感觉神经末梢，效应器是运动神经末梢和它支配的肌肉或腺体。
二、兴奋在神经纤维上的传导
1．兴奋：是指动物体或人体内的某些组织(如神经组织)或细胞感受外界刺激后，由相对静止状态变为显著活跃状态的过程。
2．传导形式：兴奋在神经纤维上以电信号的形式传导。
3．传导过程
4．传导特点：双向传导。
5．传导方向与局部电流方向的关系
(1)在膜外，局部电流方向与兴奋传导方向相反。
(2)在膜内，局部电流方向与兴奋传导方向相同。
三、兴奋在神经元之间的传递
1．写出甲图中标号代表的结构
①轴突，②线粒体，③突触小泡，④突触前膜，⑤突触间隙，⑥突触后膜。
2．写出乙图中A、B代表的突触类型
A：轴突—细胞体型；B：轴突—树突型。
3．传递过程
4．传递特点及原因
(1)特点：单向传递。
(2)原因：神经递质只能由突触前膜释放，作用于突触后膜。
5．神经递质
(2)释放方式：胞吐，体现了生物膜的流动性。
(3)受体化学本质：糖蛋白。
(4)作用：引起下一神经元的兴奋或抑制。
(5)去向：被酶分解失活或被重吸收到突触小体，为下一次兴奋传递做好准备。
四、神经系统的分级调节
1．中枢神经系统的结构和功能
(1)下丘脑(有体温调节中枢、水平衡的调节中枢，还与生物节律等的控制有关)。
(2)大脑皮层(调节机体活动的最高级中枢)。
(3)脑干(有许多维持生命必要的中枢，如呼吸中枢)。
(4)小脑(有维持身体平衡的中枢)。
(5)脊髓(调节躯体运动的低级中枢)。
2．低级中枢和高级中枢的关系
一般来说，位于脊髓的低级中枢受脑中相应高级中枢的调控。
五、人脑的高级功能
1．语言功能
受损功能区
障碍症特征
功能障碍症
S区
不能讲话
运动性失语症
W区
不能写字
失写症
V区
看不懂
失读症
H区
听不懂
听觉性失语症
2．学习和记忆
学习和记忆涉及脑内神经递质的作用以及某些种类蛋白质的合成。短期记忆主要与神经元的活动及神经元之间的联系有关，尤其是与大脑皮层下一个形状像海马的脑区有关。长期记忆可能与新突触的建立有关。
◆　深入思考
1．如果反射弧中的某个结构被破坏，则反射还能否发生？为什么？
提示　不能发生。因为只有保证反射弧结构的完整性才能发生反射活动。
2．一个完整的反射弧能否由一个神经元构成？
提示　不能。至少需要两个，如膝跳反射；而绝大多数的反射活动需要三个或三个以上的神经元参与；而且反射活动越复杂，参与的神经元越多。
◆　自查诊断
1．刺激传出神经引起效应器收缩的过程属于反射。(　　)
答案　×
2．静息电位的膜电位为零。(　　)
答案　×
3．针刺指尖引起缩手反射可说明神经系统中的高级中枢对低级中枢有控制作用。(　　)
答案　×
4．听觉性言语区(H区)受损伤后听不见。(　　)
答案　×
5．兴奋在神经纤维上的传导方向与膜内的电流方向相同。(　　)
答案　√
6．神经递质与突触后膜上的受体结合，也可能抑制下一个神经元兴奋。(　　)
答案　√
板块二　考点·题型突破
考点1
反射和反射弧
[安徽高考]给狗喂食会引起唾液分泌，但铃声刺激不会。若每次在铃声后即给狗喂食，这样多次结合后，狗一听到铃声就会分泌唾液。下列叙述正确的是(　　)
A．大脑皮层没有参与铃声刺激引起唾液分泌的过程
B．食物引起味觉和铃声引起唾液分泌属于不同的反射
C．铃声和喂食反复结合可促进相关的神经元之间形成新的联系
D．铃声引起唾液分泌的反射弧和食物引起唾液分泌的反射弧相同
[解析]　由题干可知，狗听到铃声分泌唾液属于条件反射，反射中枢在大脑皮层，A错误；食物引起味觉不属于反射，B错误；铃声和喂食反复结合可以促进相关神经元之间形成新的联系，C正确；食物引起唾液分泌属于非条件反射，故与铃声引起唾液分泌的反射不同，D错误。
[答案]　C
题型一　反射及其类型判断
1．反射是神经调节的基本方式，下列关于反射的叙述正确的是(　　)
A．望梅止渴、排尿反射都需要大脑皮层参与才能完成
B．一些反射可以形成也可以消失，比如铃声与食物多次结合形成的条件反射
C．条件反射一定需要神经中枢参与，非条件反射则不一定
D．高级中枢控制的反射一定是条件反射
答案　B
解析　望梅止渴是条件反射，需要大脑皮层的参与才能完成，但排尿反射是非条件反射，无需大脑皮层的参与也能完成，A错误；条件反射可以形成也可以消失，如铃声与食物多次结合形成的条件反射，若反复单独应用铃声而不给食物，则铃声引起的唾液分泌逐渐减少，甚至不再分泌，B正确；无论是条件反射还是非条件反射，都需要在神经中枢的参与下才能完成，C错误；脑中的神经中枢都是高级中枢，但其中一些神经中枢控制的反射如脑干中的呼吸中枢控制的反射是非条件反射，D错误。
2．[2017·云南师大附中月考]下列有关神经调节的叙述，正确的是(　　)
A．手指接触到针尖而产生痛觉属于非条件反射
B．机体内各种反射活动都受到大脑皮层的控制
C．效应器是指传出神经末梢
D．建立后还要不断强化，否则就会消退的反射一定是条件反射
答案　D
解析　仅产生痛觉未涉及效应器，不属于反射，A错误；非条件反射活动不需要大脑皮层的参与，B错误；效应器是指传出神经末梢与其支配的肌肉或腺体，C错误；条件反射是建立在非条件反射的基础上，必须不断刺激才能巩固，否则就会消退，D正确。
技法提升
“三看法”判断反射类型
题型二　反射弧的结构及功能
3．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。下列有关说法不正确的是(　　)
A．刺激a点引起A的收缩，不属于反射活动
B．图中D代表的结构为传入神经
C．若刺激E，A不发生反应，说明E被破坏
D．刺激b点后，甲、乙电位计读数都有变化
答案　C
解析　图中A～E分别代表效应器、传出神经、神经中枢、传入神经和感受器，B正确；刺激a点会引起A的收缩，但没有C、D、E的参与，反射弧不完整，因此不属于反射活动，A正确；刺激E时A不发生反应，说明反射弧被破坏，不一定破坏E，也可能是D、C、B、A中的任意一部分或几部分，C错误；刺激b点后，兴奋会传递到甲、乙，所以会有电位的变化，D正确。
4．某人因外伤使脊髓从胸部折断而失去了与脑的联系，如果用针刺其足部，下列说法正确的是(　　)
A．有感觉，不发生反射活动
B．无感觉，发生反射活动
C．有感觉，发生反射活动
D．无感觉，不发生反射活动
答案　B
解析　脊髓从胸部折断，失去了和脑的联系，因此不能产生感觉，但通过脊髓的反射弧完整，针刺后会发生反射活动，B正确，A、C、D错误。
技法提升
1.传入神经和传出神经的判断
(1)根据神经节(C)判断：有神经节的是传入神经(B)。
(2)根据突触结构(D)判断：图示中与“”相连的是传入神经，与“”相连的是传出神经。
(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(E)，与后角(狭窄部分)相连的为传入神经(B)。
(4)切断实验法：若切断某一神经，刺激外周段(远离中枢的位置)，肌肉不收缩，而刺激向中段(近中枢的位置)，肌肉收缩，则切断的为传入神经，反之则为传出神经。
2．反射和感觉的判断
反射：首先反射弧必须完整，缺少任意一部分，反射都不能完成，其次需要适宜的刺激。
感觉：首先感受器受到适宜的刺激后，兴奋传到神经中枢，其次，感觉的神经中枢位于大脑皮层。
考点2
兴奋的传导和传递
[2016·全国卷Ⅱ]乙酰胆碱可作为兴奋性神经递质，其合成与释放见示意图。据图回答问题：
(1)图中A-C表示乙酰胆碱，在其合成时，能循环利用的物质是________(填“A”“C”或“E”)。除乙酰胆碱外，生物体内的多巴胺和一氧化氮________(填“能”或“不能”)作为神经递质。
(2)当兴奋传到神经末梢时，图中突触小泡内的A-C通过________这一跨膜运输方式释放到__________，再到达突触后膜。
(3)若由于某种原因使D酶失活，则突触后神经元会表现为持续________。
[解析]　(1)图中A-C表示乙酰胆碱，B表示ADP和Pi，E表示ATP。据图可知，A-C在突触间隙中，被D酶催化分解成A和C，其中，C又被突触前膜吸收回突触小体中，重新与A反应生成A-C，由此可知C能循环利用。神经递质种类很多，主要有乙酰胆碱、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素、5-羟色胺、氨基酸类、一氧化氮等。
(2)当兴奋传到神经末梢时，突触小泡内的神经递质通过胞吐方式释放到突触间隙中，再到达突触后膜。
(3)若由于某种原因使D酶失活，则与突触后膜上受体结合的A-C将无法分解，会导致受体持续受A-C刺激，从而会引起突触后神经元持续兴奋。
[答案]　(1)C　能　(2)胞吐　突触间隙　(3)兴奋
题型一　兴奋的传导和传递过程
1．下列有关兴奋的叙述，错误的是(　　)
A．兴奋是以神经冲动的形式沿着神经纤维传导的
B．大多数神经细胞产生和维持静息电位的主要原因是K＋外流
C．神经纤维上兴奋产生的原因是Na＋通过被动运输方式转运入膜内
D．兴奋在神经元上和反射弧中都是双向传导的
答案　D
解析　神经纤维上静息电位的产生和维持主要依靠K＋外流，B正确；兴奋的产生是Na＋以协助扩散的方式内流造成的，C正确；兴奋在神经纤维上以神经冲动(电信号)的形式进行传导，A正确；兴奋在(离体)神经元上的传导是双向的，但在神经元之间的传递是单向的，因此兴奋在反射弧中只能单向传导，D错误。
2．[2017·衡水三模]如图为脊髓神经纤维的局部，被髓鞘细胞包裹的轴突区域(b、d)Na＋、K＋不能进出细胞，裸露的轴突区域(a、c、e)Na＋、K＋进出不受影响。下列叙述不正确的是(　　)
A．c区域处于兴奋状态，膜内的离子有阴离子
B．e区域处于静息状态，膜对Na＋的通透性较大
C．b和d区域不会出现电位变化，不能产生兴奋
D．局部电流在轴突内的传导方向为c→a和c→e
答案　B
解析　神经纤维无论处于静息状态还是兴奋状态，膜内都有阴离子存在，A正确；e区域处于静息状态时，膜对K＋的通透性较大，B错误；被髓鞘细胞包裹的轴突区域(b、d)Na＋、K＋不能进出细胞，所以b、d区域不会出现电位变化，不能产生兴奋，C正确；局部电流的传导方向是由正电位传向负电位，所以局部电流在轴突内的传导方向应为c→a和c→e，D正确。
3．如图为突触结构和功能的模式图，下列有关叙述不恰当的是(　　)
A．瞬间增大轴突末端细胞膜对Ca2＋的通透性会加速神经递质的释放
B．过程①体现了细胞膜具有流动性
C．过程②表示神经递质进入突触后膜所在的神经元
D．过程③可避免突触后膜持续兴奋
答案　C
解析　由图示可以看出，钙离子可以促进过程①神经递质的释放，A正确；神经递质由突触前膜以胞吐的形式释放到突触间隙，体现了细胞膜的流动性，B正确；神经递质与突触后膜上的受体结合发挥作用，并不进入下一个神经元，C错误；过程③表示神经递质发挥作用以后被突触前神经元重新摄取，避免突触后膜持续性兴奋，D正确。
4．止痛药(如杜冷丁)并不损伤神经元的结构，在阻断神经冲动传导过程中，检测到突触间隙中神经递质(乙酰胆碱)的量不变，试推断它的作用机制是(　　)
A．与突触后膜的受体结合
B．与突触前膜释放的递质结合
C．抑制突触前膜递质的释放
D．抑制突触小体中递质的合成
答案　A
解析　由题干中“检测到突触间隙中神经递质(乙酰胆碱)的量不变”可排除B、C、D三项。杜冷丁与突触后膜的受体结合，从而使乙酰胆碱失去与突触后膜受体结合的机会。
易错警示
1.突触影响神经冲动传递情况的判断与分析
(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)突触后膜会持续兴奋或抑制的原因：若某种有毒有害物质将分解神经递质的相应酶变性失活或占据，则突触后膜会持续兴奋或抑制。
(3)药物或有毒有害物质作用于突触从而阻断神经冲动的传递的三大原因：
①药物或有毒有害物质阻断神经递质的合成或释放；
②药物或有毒有害物质使神经递质失活；
③突触后膜上受体位置被某种有毒物质占据，使神经递质不能和后膜上的受体结合。
2．混淆离体和生物体内神经纤维上兴奋的传导
(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，并且反射弧中存在突触，因此在生物体内兴奋在神经纤维上是沿反射弧方向单向传导的。
题型二　膜电位测量方法
5．[2017·武汉调研]右图表示用电表测量膜内外的电位差。当神经纤维受到刺激时，细胞膜上Na＋通道打开，膜外Na＋顺浓度梯度大量流入膜内，此后Na＋通道很快就进入失活状态，同时K＋通道开放，膜内K＋在浓度差和电位差的推动下向膜外扩散。下列相关叙述正确的是(　　)
A．神经纤维在静息状态下，电表不能测出电位差
B．受刺激后膜外Na＋大量流入膜内，兴奋部位膜两侧的电位是外正内负
C．神经纤维受刺激时，兴奋传导方向与膜外局部电流方向相同
D．从神经纤维受刺激到恢复静息状态，电表指针两次通过0电位
答案　D
解析　静息状态下膜电位表现为外正内负，电表能够测出膜内外电位差，A错误；受刺激后膜外Na＋大量流入膜内，兴奋部位膜两侧的电位是外负内正，B错误；神经纤维受到刺激时，兴奋的传导方向与膜内局部电流的方向相同，C错误；神经纤维静息时膜电位为内负外正，受刺激后Na＋大量流入膜内，此过程中电表指针通过0电位，恢复静息状态的过程中电表指针再次通过0电位，D正确。
6．下图1是测量神经纤维膜内外电位的装置，图2是测得的膜电位变化。下列有关叙述错误的是(　　)
A．图1中A能测出静息电位的大小，相当于图2中A点的电位
B．若细胞外Na＋浓度适当升高，在适宜条件刺激下图2中C点上移
C．神经纤维的状态由A转变为B的过程中，膜对钠离子的通透性增大
D．若要画出如图2的动作电位，需要多个图1装置测量神经纤维不同位点的电位变化
答案　D
解析　图1中A表示测量静息电位，B表示测量动作电位，由图1即可画出图2，D错误。
技法提升
　膜电位测量及曲线解读
(1)膜电位的测量
(2)膜电位变化曲线解读
题型三　电流表指针偏转问题
7．如图是一个反射弧的部分结构示意图，甲、乙表示连接在神经纤维上的电流计。当在a点以一定的电流刺激，则甲、乙电流计指针发生的变化是(　　)
A．甲、乙都发生两次方向相反的偏转
B．甲发生两次方向相反的偏转，乙不偏转
C．甲不偏转，乙发生两次方向相反的偏转
D．甲发生一次偏转，乙不偏转
答案　D
解析　当在a点以一定的电流刺激，产生的兴奋只能传到甲电流计的左电极，不能通过突触传到甲电流计的右电极以及乙电流计的两极，因此甲电流计指针发生一次偏转，乙不偏转，A、B、C均错误，D正确。
8. [2013·四川高考]右图表示具有生物活性的蛙坐骨神经—腓肠肌标本，神经末梢与肌细胞的接触部位类似于突触，称“神经—肌接头”。下列叙述错误的是(　　)
A．“神经—肌接头”处可发生电信号与化学信号的转变
B．电刺激①处，肌肉会收缩，灵敏电流计指针也会偏转
C．电刺激②处，神经纤维上的电流计会记录到电位变化
D．神经纤维上兴奋的传导方向与膜内的电流方向相同
答案　C
解析　“神经—肌接头”是神经元的轴突末梢与肌细胞的接触部位，此处可发生电信号与化学信号的转变，A正确；当电刺激①处时，神经纤维上产生兴奋，并能双向传导，从而引起肌肉收缩和灵敏电流计的指针偏转，B正确；当电刺激②处时，肌细胞可产生兴奋，但不能通过“神经—肌接头”引起神经纤维上电位变化，即不能导致电流计指针偏转，C错误；神经纤维上兴奋的传导方向与膜内电流方向相同，与膜外电流方向相反，D正确。
技法提升
　电流表指针偏转原理及次数
(1)指针偏转原理
下面图中a点受刺激产生动作电位“”后面为该动作电位沿神经纤维传导依次通过“a→b→c→c右侧”时灵敏电流计的指针变化细化图：
(2)在神经纤维上
①刺激a点，b点先兴奋，d点后兴奋，电流表指针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，电流表指针不发生偏转。
(3)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，电流表发生两次方向相反的偏转。
②刺激c点，兴奋不能传至a点，a点不兴奋，d点可兴奋，电流表只发生一次偏转。
题型四　兴奋传导和传递特点的实验验证
9．[2017·湖北七校联考]如图为某反射弧的模式图。为了验证某药物只能阻断兴奋在神经元之间的传递，而不能阻断兴奋在神经纤维上的传导。下列实验操作中不需要做的是(　　)
A．不放药物时，刺激B处，观察现象
B．药物放在A处，刺激B处，观察现象
C．药物放在B处，刺激C处，观察现象
D．药物放在C处，刺激B处，观察现象
答案　C
解析　兴奋在神经元之间的传递是单向的，在神经纤维上的传导是双向的，若要验证某药物只能阻断兴奋在神经元之间的传递，而不能阻断兴奋在神经纤维上的传导，操作时将药物放在B处或不放药物，刺激C处，观察2都会有反应，故不需要做。
10．[2013·安徽高考]将蛙脑破坏，保留脊髓，做蛙心静脉灌注，以维持蛙的基本生命活动。暴露蛙左后肢屈反射的传入神经和传出神经，分别连接电位计?和?。将蛙左后肢趾尖浸入0.5%硫酸溶液后，电位计?和?有电位波动，出现屈反射。如图为该反射弧结构示意图。
(1)用简便的实验验证兴奋能在神经纤维上双向传导，而在反射弧中只能单向传递。________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________。
(2)若在灌注液中添加某种药物，将蛙左后肢趾尖浸入0.5%硫酸溶液后，电位计?有波动，电位计?未出现波动，左后肢未出现屈反射，其原因可能有：①________________________________；②________________________________。
答案　(1)方法和现象：刺激电位计?与骨骼肌之间的传出神经。观察到电位计?有电位波动和左后肢屈腿，电位计?未出现电位波动
(2)突触前膜释放的递质不能与突触后膜上的特异性受体结合　突触前膜不能释放递质
解析　(1)验证兴奋能在神经纤维上双向传导的实验需在同一神经元中完成，设计思路：刺激神经纤维的某一点，从该点两侧观察反应。结合图示信息，刺激电位计?与骨骼肌之间的传出神经，观察到图示刺激点左侧电位计?有电位波动，刺激点右侧的左后肢屈腿，可验证兴奋能在神经纤维上双向传导。验证兴奋在反射弧中只能单向传递，需跨突触检测，在上述实验基础上，电位计?未出现电位波动，可验证兴奋只能在反射弧中进行单向传递。
(2)兴奋在神经元间的传递通过神经递质完成，易受药物影响。若在灌注液中添加某种药物，用0.5%硫酸溶液刺激蛙左后肢趾尖，电位计?有波动，电位计?未出现波动，推测其原因是神经递质传递受阻。结合神经递质的作用过程，其传递受阻有两种可能，一是突触前膜不能释放递质，二是突触前膜释放的递质不能与突触后膜上特异性受体结合。
知识拓展
　兴奋传导方向的实验探究
(1(探究兴奋在神经纤维上的传导
①方法设计：电刺激图中甲处，观察A的变化，同时测量乙处的电位有无变化。
②结果分析：若A有反应，且乙处电位改变，说明兴奋在神经纤维上的传导是双向的；若A有反应而乙处无电位变化，则说明兴奋在神经纤维上的传导是单向的。
(2(探究兴奋在神经元之间的传递
①方法设计：先电刺激图甲处，测量丙处电位变化；再电刺激丙处，测量甲处的电位变化。
②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。
考点3
神经系统的分级调节及人脑的高级功能
[2017·海南高考]下列关于人体中枢神经系统的叙述，错误的是(　　)
A．小脑损伤可导致身体平衡失调
B．人的中枢神经系统包括脑和脊髓
C．大脑皮层具有躯体感觉区和运动区
D．下丘脑参与神经调节而不参与体液调节
[解析]　小脑的主要作用是维持身体平衡，损伤可导致身体平衡失调，A正确；脑和脊髓构成了人的中枢神经系统，B正确；躯体感觉区和运动区都在大脑皮层，C正确；下丘脑可以分泌促激素释放激素和抗利尿激素参与体液调节，D错误。
[答案]　D
题型一　神经系统的分级调节
1．[2017·嘉兴模拟]如图是人的排尿反射的反射弧结构简图(表示从树突到胞体到轴突)，方框甲代表大脑皮层的部分区域，乙代表脊髓中控制排尿的神经中枢，下列有关对此生理过程的分析，错误的是(　　)
A．婴儿的a兴奋，就会引起e兴奋；正常成年人的a兴奋，e不一定兴奋
B．如果正常成年人的n兴奋，就会引起神经元d的兴奋
C．若正常成年人的b受损，其排尿反射将不会存在
D．若正常成年人的m和n受到损伤，其排尿反射仍会存在
答案　B
解析　婴儿大脑发育不健全，对低级中枢的控制能力极差，A正确；正常成年人的n兴奋，释放的递质对下一个神经元有兴奋或抑制的作用，B错误；反射需要完整的反射弧，b受损，则反射将不会存在，C正确；m或n受损，排尿反射仍然存在，只是不受大脑控制，D正确。
2．下列有关神经系统的分级调节的叙述，正确的是(　　)
A．若某人脑干受损，则不能准确完成用左手食指交替指点右手中指和鼻尖的动作
B．若某人因外伤导致意识丧失，出现像婴儿一样的尿床情况，则一定是脊髓出了问题
C．若某人小脑受损，则不能对体温、水平衡、生物节律等进行有效地调控
D．若某人大脑皮层受损，则可能不能形成各种感觉，不能有效进行学习、记忆等
答案　D
解析　维持身体平衡的中枢在小脑，不能准确完成用左手食指交替指点右手中指和鼻尖的动作可能是小脑受损，脑干有许多维持生命必要的中枢，A错误；排尿反射的低级中枢在脊髓，高级中枢在大脑皮层，若某人因外伤导致意识丧失，则是大脑皮层出了问题，B错误；下丘脑有体温调节中枢、水平衡的调节中枢，还与生物节律等的控制有关，C错误；大脑皮层是调节机体活动的最高级中枢，能形成感觉，D正确。
技法提升
神经系统分级调节概念图
题型二　人脑高级功能的实例分析
3．[2017·陕西模拟]下列有关人脑功能的说法错误的是(　　)
A．语言功能是人脑特有的高级功能
B．大脑皮层V区受损患者不能写字
C．脑中高级中枢可对脊髓中相应低级中枢进行调控
D．由短期记忆到长期记忆可能与新突触的建立有关
答案　B
解析　语言功能是人脑特有的高级功能，A正确；脑中的高级中枢对脊髓中相应的低级中枢有调控作用，C正确；长期记忆的形成可能与新突触的建立有关，D正确；大脑皮层W区受损患者不能写字，V区受损患者不能看懂文字，B错误。
板块三　方向·真题体验
1．[2017·海南高考]下列与人体神经调节有关的叙述，错误的是(　　)
A．缺氧不影响肽类神经递质的合成与释放
B．肌肉细胞的细胞膜上有神经递质的受体
C．神经纤维上的电信号可引起突触前膜释放神经递质
D．神经递质可将突触前神经元的兴奋传递给突触后神经元
答案　A
解析　肽类神经递质的合成和释放需要能量，缺氧能通过影响有氧呼吸过程而影响到细胞中能量的产生，A错误；传出神经和其支配的肌肉之间通过突触相连接，肌肉细胞的细胞膜上有神经递质的受体，B正确；当兴奋沿轴突传到突触时，突触前膜的电位发生改变，突触小泡就向突触前膜移动，与突触前膜接触融合后就将递质释放到突触间隙里，递质与突触后膜上的特异性受体结合，使后一个神经元兴奋或抑制，这样就使兴奋从一个神经元传到另一个神经元，C、D正确。
2．[2017·全国卷Ⅱ]下列与人体生命活动调节有关的叙述，错误的是(　　)
A．皮下注射胰岛素可起到降低血糖的作用
B．大脑皮层受损的患者，膝跳反射不能完成
C．婴幼儿缺乏甲状腺激素可影响其神经系统的发育和功能
D．胰腺受反射弧传出神经的支配，其分泌胰液也受促胰液素调节
答案　B
解析　胰岛素的化学本质是蛋白质，不能口服，可注射，胰岛素是唯一能降低血糖的激素，皮下注射可起到降低血糖的作用，A正确；膝跳反射的神经中枢在脊髓，故大脑皮层受损的患者仍能完成膝跳反射，B错误；甲状腺激素会影响神经系统的发育和功能，如婴幼儿缺乏甲状腺激素会影响脑的发育，C正确；胰腺分泌胰液是神经调节和体液调节共同作用的结果，促胰液素可通过血液循环到达胰腺，引起胰液的分泌，D正确。
3．[2016·北京高考]足球赛场上，球员奔跑、抢断、相互配合，完成射门。对比赛中球员机体生理功能的表述，不正确的是(　　)
A．长时间奔跑需要消耗大量糖原(元)用于供能
B．大量出汗导致失水过多，抑制抗利尿激素分泌
C．在神经与肌肉的协调下起脚射门
D．在大脑皮层调控下球员相互配合
答案　B
解析　长时间奔跑，血糖含量降低，需要肝糖原不断分解来补充血糖，A正确；大量出汗导致失水过多，导致细胞外液渗透压升高，刺激下丘脑分泌更多的抗利尿激素，促进肾小管和集合管对水的重吸收，有利于维持机体的水平衡，B错误；射门这一反应的发生，需要神经和肌肉相互协调配合完成，C正确；球员之间的相互配合属于条件反射，条件反射的中枢在大脑皮层，D正确。
4．[2015·江苏高考]如图表示当有神经冲动传到神经末梢时，神经递质从突触小泡内释放并作用于突触后膜的机制，下列叙述错误的是(　　)
A．神经递质存在于突触小泡内可避免被细胞内其他酶系破坏
B．神经冲动引起神经递质的释放，实现了由电信号向化学信号的转变
C．神经递质与受体结合引起突触后膜上相应的离子通道开放
D．图中离子通道开放后，Na＋和Cl－同时内流
答案　D
解析　神经递质存在于突触前膜的突触小泡中，可避免被细胞内其他酶系破坏，A正确；神经冲动属于电信号，神经递质属于化学信号，所以神经冲动引起神经递质的释放，实现了由电信号向化学信号的转变，B正确；神经递质与突触后膜受体结合，引起突触后膜兴奋或抑制，相应的离子通道打开，C正确；图中离子通道开放后，若兴奋则Na＋内流，若抑制则Cl－内流，D错误。
5．[2016·江苏高考]为研究神经干的兴奋传导和神经—肌肉突触的兴奋传递，将蛙的脑和脊髓损毁，然后剥制坐骨神经－腓肠肌标本，如下图所示。实验过程中需要经常在标本上滴加任氏液(成分见下表)，以保持标本活性。请回答下列问题：
任氏液成分(g/L)
成分
含量
NaCl
6.5
KCl
0.14
CaCl2
0.12
NaHCO3
0.2
NaH2PO4
0.01
葡萄糖
2.0
(1)任氏液中维持酸碱平衡的成分有______________________，其Na＋/K＋比与体液中________的Na＋/K＋比接近。
(2)任氏液中葡萄糖的主要作用是提供能量，若将其浓度提高到15%，标本活性会显著降低，主要是因为________________。
(3)反射弧五个组成部分中，该标本仍然发挥功能的部分有________________。
(4)刺激坐骨神经，引起腓肠肌收缩，突触前膜发生的变化有________________、_____________________________________。
(5)神经—肌肉突触易受化学因素影响，毒扁豆碱可使乙酰胆碱酯酶失去活性；肉毒杆菌毒素可阻断乙酰胆碱释放；箭毒可与乙酰胆碱受体强力结合，却不能使阳离子通道开放。上述物质中可导致肌肉松弛的有________________。
答案　(1)NaHCO3和NaH2PO4　组织液
(2)细胞失水
(3)传出神经、效应器
(4)产生动作电位　突触小泡释放乙酰胆碱(神经递质)
(5)肉毒杆菌毒素、箭毒
解析　(1)任氏液中NaHCO3和NaH2PO4可以和对应物质构成缓冲对，维持酸碱平衡；任氏液可以保持标本活性，成分应和组织液相似。
(2)任氏液中葡萄糖浓度提高到15%，会使细胞发生渗透失水，从而使代谢强度下降。
(3)该标本脑和脊髓损毁，反射弧中的神经中枢被破坏，则刺激感受器或传入神经不会有反应，刺激传出神经或效应器有反应，能发挥功能。
(4)刺激坐骨神经，引起腓肠肌收缩，突触前膜产生动作电位，同时突触小泡通过胞吐释放乙酰胆碱(神经递质)。
(5)毒扁豆碱可使乙酰胆碱酯酶失去活性，会使突触后膜持续兴奋，肌肉表现为持续收缩；肉毒杆菌毒素阻断乙酰胆碱释放或箭毒与乙酰胆碱受体强力结合，均会使突触后膜不能兴奋，导致肌肉松弛。
限时规范特训
一、选择题
1．[2017·江苏高考]下图为突触结构示意图，下列相关叙述正确的是(　　)
A．结构①为神经递质与受体结合提供能量
B．当兴奋传导到③时，膜电位由内正外负变为内负外正
C．递质经②的转运和③的主动运输释放至突触间隙
D．结构④膜电位的变化与其选择透过性密切相关
答案　D
解析　结构①为线粒体，可为神经递质以胞吐的形式运出细胞提供能量，A错误；静息电位为内负外正，动作电位为内正外负，兴奋传导到③时，膜电位由内负外正变为内正外负，B错误；神经递质经过③时的运输方式是胞吐，不是主动运输，C错误；结构④膜电位的变化与神经递质和突触后膜上的受体结合而引起的细胞膜对不同离子的通透性改变有关，故与④膜的选择透过性密切相关，D正确。
2．[2017·安徽合肥质检]如图是反射弧的组成示意图(虚线内为神经中枢)，有关叙述正确的是(　　)
A．①是感受器，②是传入神经，③是传出神经，④是效应器
B．中间神经元B的兴奋既能传到A又能传到C，实现双向传导
C．兴奋传到Ⅰ处发生的信号变化是电信号→化学信号→电信号
D．Ⅱ上含有相应的神经递质的受体，能与神经递质特异性地结合
答案　D
解析　根据突触的结构可判断④是感受器，③是传入神经，②是传出神经，①是效应器，A错误；中间神经元B的兴奋只能由B传到A，不能由B传到C，B错误；Ⅰ处是突触前膜，兴奋传到突触前膜发生的信号转变是电信号→化学信号，C错误；Ⅱ是下一个神经元的细胞体，其上的突触后膜有相应的神经递质受体，能与神经递质发生特异性结合，引起该神经元兴奋或抑制，D正确。
3．[2017·山西五校联考]下列对健康实验小白鼠进行的处理，对其机体功能产生的相应影响分析不正确的是(　　)
A．损伤脑干，会影响小鼠生物节律的控制、呼吸及运动的平衡
B．仅破坏反射弧的传入神经，刺激感受器，无相应感觉、效应产生
C．切除其胸腺，体液免疫会减弱，细胞免疫将全部丧失
D．切断小白鼠脊髓与脑干的联系小鼠仍可排尿，但排尿不受大脑皮层控制
答案　A
解析　脑干与心跳、消化、呼吸等重要生理功能有关，小脑与运动平衡有关，下丘脑与生物节律的控制有关，A错误；反射的完成需借助完整的反射弧，若仅破坏反射弧的传入神经，刺激感受器，无相应感觉、效应产生，B正确；切除小鼠的胸腺，T细胞缺失，其参与的体液免疫会减弱，细胞免疫将全部丧失，C正确；排尿的低级中枢在脊髓，切断脊髓与脑干的联系，排尿反射弧完整，可发生排尿反射，但失去了大脑皮层对排尿反射的控制，D正确。
4．[2017·河南洛阳五月统考]下列有关神经调节的叙述，正确的是 (　　)
A．兴奋必须在结构完整的反射弧中才能产生
B．反射活动中，兴奋在神经纤维上的传导方向是双向的
C．神经元在静息状态和兴奋状态时均有离子进出
D．突触小体上可以完成化学信号到电信号的转化
答案　C
解析　兴奋可以在神经纤维上产生，反射必须在完整的反射弧中才能产生，A错误；反射活动中，兴奋在神经纤维上是单向传导的，B错误；神经元在静息状态和兴奋状态时均有离子进出，C正确；突触小体上可以完成电信号到化学信号再到电信号的转化，D错误。
5．如图表示三个通过突触相连接的神经元，电表的电极连接在神经纤维膜的外表面。刺激a点，以下分析不正确的是(　　)
A．a点接受刺激后，其膜内电位由负变正再变负
B．该实验证明兴奋在神经纤维上的传导是双向的
C．该实验不能证明兴奋在神经元之间的传递是单向的
D．电表①会发生两次不同方向的偏转，电表②只发生1次偏转
答案　C
解析　a点未受刺激时处于外正内负的静息状态，受刺激后Na＋内流，膜电位变为外负内正，之后又恢复静息状态，A正确；若刺激a后，电表①②都会偏转则证明兴奋在神经纤维上双向传导，B正确；由于突触处兴奋只能单向传递，电表②只发生1次偏转，电表①偏转2次，该实验能证明兴奋在神经元之间的传递是单向的，C错误，D正确。
6．[2017·山西太原月考]人的学习和记忆是脑的高级功能之一，下列有关叙述不合理的是(　　)
A．听课时需要神经元的活动和神经元之间通过突触单向传递信息
B．阅读时通过神经纤维把眼部效应器产生的兴奋传导到神经中枢
C．抄笔记需要大脑皮层感知学习内容和控制手部书写活动
D．参与小组讨论，需要大脑皮层言语区的S区和H区参与
答案　B
解析　听课时需要神经元的活动和神经元之间通过突触单向传递信息，A正确；阅读时通过神经纤维把眼部感受器产生的兴奋传导到神经中枢，B错误；抄笔记需要大脑皮层感知学习内容和控制手部书写活动，C正确；参与小组讨论，需要大脑皮层言语区的S区和H区参与，D正确。
7．[2017·辽宁马鞍山一中模拟]下列有关神经调节的叙述中，错误的是(　　)
A．神经元中的线粒体为突触小泡的运输提供了能量
B．刺激传出神经引起效应器做出反应，此反射活动能准确、快速完成
C．神经冲动引起神经递质的释放，实现了由电信号向化学信号的转变
D．神经递质以胞吐的方式释放至突触间隙，该过程共穿过了0层生物膜，该过程的发生体现了生物膜具有一定的流动性
答案　B
解析　突触小泡在运输时所需的能量由神经元中的线粒体提供，A正确；刺激传出神经引起效应器做出反应，没有经过一个完整的反射弧，不属于反射，B错误；神经冲动引起神经递质的释放，在突触前膜上实现了由电信号向化学信号的转变，C正确；神经递质以胞吐的方式释放至突触间隙，突触小泡和突触前膜融合，该过程共穿过了0层生物膜，该过程的发生体现了生物膜具有一定的流动性，D正确。
8．[2017·重庆巴蜀中学高三三诊]去甲肾上腺素是一种常见的神经递质，也是一种胺类激素。该神经递质能使突触后膜产生兴奋，但是当去甲肾上腺素分泌较多时又可以作用于突触前膜，抑制去甲肾上腺素的释放。据此判断，下列说法中不正确的是(　　)
A．突触前膜和突触后膜都有与去甲肾上腺素结合的受体
B．去甲肾上腺素经过扩散作用由突触间隙到达突触后膜
C．去甲肾上腺素分泌过多作用于突触前膜属于反馈调节
D．去甲肾上腺素经过体液只能运输给相应的靶器官、靶细胞
答案　D
解析　依题意可知：去甲肾上腺素能作用于突触后膜和突触前膜，所以突触前膜和突触后膜都有与去甲肾上腺素结合的受体，A正确；去甲肾上腺素是一种常见的神经递质，神经递质经过扩散作用由突触间隙到达突触后膜，B正确；去甲肾上腺素分泌较多时作用于突触前膜，抑制去甲肾上腺素的释放，属于反馈调节，C正确；去甲肾上腺素也是一种胺类激素，激素经过体液运输到全身，但只能作用于相应的靶器官、靶细胞，D错误。
9．[2014·海南高考]当快速牵拉骨骼肌时，会在d处记录到电位变化过程。据图判断下列相关叙述，错误的是(　　)
A．感受器位于骨骼肌中
B．d处位于传出神经上
C．从a到d构成一个完整的反射弧
D．牵拉骨骼肌时，c处可检测到神经递质
答案　C
解析　由图中突触的结构和神经节所在的位置可知，b为传入神经，感受器位于骨骼肌中，A正确；d处位于传出神经上，B正确；从a到d没有效应器，不能构成一个完整的反射弧，C错误；牵拉骨骼肌时，会在d处记录到电位变化过程，说明有神经兴奋的传递，c处可检测到神经递质，D正确。
10．[2017·青海西宁高三一模]如图显示的是正常神经元和受到一种药物处理后的神经元膜电位变化，则此药物的作用可能是(　　)
A．阻断了部分神经递质酶的作用
B．阻断了部分K＋通道
C．阻断了部分神经递质的释放
D．阻断了部分Na＋通道
答案　D
解析　用药物处理后，可以产生动作电位，但动作电位的峰值较正常的低，说明Na＋内流量较正常少，即药物阻断了部分Na＋通道，D正确。
11．[2017·湖南六校联考]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　神经纤维静息电位为外正内负，动作电位为外负内正。图示中乙区外负内正，则乙区兴奋，甲区与丙区可能刚恢复为静息电位状态，B正确；乙区与丁区间膜内局部电流的方向是从乙到丁，C正确；丁区域外正内负，是K＋外流所致，A错误；兴奋在神经纤维上的传导是双向的，D正确。
12．[2017·山西重点中学协作体一模]神经电位的测量装置如图1所示，其中箭头表示施加适宜刺激，阴影表示兴奋区域。用记录仪记录A、B两电极之间的电位差，结果如图2。若将记录仪的A、B两电极均置于膜外，其他实验条件不变，则测量结果是(　　)
答案　C
解析　若将记录仪的两电极均置于膜外，施加刺激，A为负电位，B为正电位，电位差为负，曲线向负轴延伸；短暂时间后恢复到A、B两处都是正电位的状态，电位差是0；兴奋传导到B时，A为正电位，B为负电位，电位差为正，然后又恢复为0电位，故选C。
二、非选择题
13．[2017·北京海淀检测]研究人员发现，当以弱刺激施加于海兔的喷水管皮肤时，海兔的鳃很快缩入外套腔内，这是海兔的缩鳃反射。若每隔1分钟重复此种弱刺激，海兔的缩鳃反射将逐渐减弱甚至消失，这种现象称为习惯化。图1表示海兔缩鳃反射习惯化的神经环路示意图，图2表示习惯化前后轴突末梢模型。请回答下列问题：
(1)图1中反射弧的效应器为____________________。缩鳃反射发生时，受刺激部位神经元膜内电位变化是____________。
(2)若在图1中b处给予有效刺激，还可在图中________点检测到电位变化，原因是________________________________________________________________。
(3)由图2可知，习惯化产生的原因是：轴突末梢处________内流减少，导致________释放量减少，突触后膜所在的运动神经元兴奋性________。
(4)如果需要去除习惯化，采取的措施是：给予海兔头部一个强刺激，最终使得感觉神经末梢释放的物质________(填“增加”“减少”或“不变”)。
答案　(1)传出(运动)神经末梢及其支配的鳃　负电位→正电位
(2)d　突触间兴奋的传递是单向的(或神经递质只能由突触前膜释放作用于突触后膜)
(3)Ca2＋　神经递质　降低
(4)增加
解析　(1)由图1分析可知，效应器是传出神经末梢及其所支配的鳃。缩鳃反射发生时，受刺激部位Na＋内流，神经元膜内电位变化是负电位→正电位。
(2)若给予b处有效刺激，刺激可从中间神经元传到运动神经元，所以d点可检测到电位变化，原因是神经递质只能由突触前膜释放作用于突触后膜。
(3)习惯化后，海兔的缩鳃反射将逐渐减弱甚至消失，结合图2分析可知，是由于Ca2＋内流减少，使神经递质释放量减少，突触后膜所在的运动神经元兴奋性降低。
(4)如果需要去除习惯化，采取的措施是：给予海兔头部一个强刺激，最终使得感觉神经末梢释放的物质增加。
14．如图为缩手反射弧结构以及痛觉信息的流向部分示意图，A、B为反射弧上位点。请据图回答以下问题：
(1)刺激图中位点A，该处细胞膜内电位变化情况是________，这种变化主要与________离子的跨膜运输有关，所产生的兴奋传递到肌肉，致使肌肉收缩，该过程________(选填“能”或“不能”)称为反射活动。
(2)假如要通过刺激位点A和B及测量两位点电位变化情况，验证兴奋在突触处传递的特点，请简要说明操作流程及测量结果和结论：______________________
___________________________________________________________________。
(3)缩手反射弧的神经中枢位于________，产生痛觉的神经中枢为________________。无意间，某同学被钉扎时有缩手反应，而医生在给他打破伤风针前做皮试时，他并没有把手缩回去，这说明缩手反射受________________的调控。
答案　(1)由负变正　钠　不能　(2)刺激A点，测量B点有电位变化；再刺激B点，测量A点没有电位变化，说明兴奋在突触处的传递具有单向性，即只能由突触前膜传递到突触后膜　(3)脊髓　大脑皮层　大脑皮层或高级中枢
解析　(1)神经纤维受刺激后，细胞膜的电位变化情况是由外正内负变为外负内正，这种变化与钠离子大量内流有关。刺激A点，A点位于传入神经上虽然效应器产生了相应反应，但反射弧不完整，故不能称为反射活动。
(3)从图中信息可知，缩手反射弧的神经中枢位于脊髓。高级中枢对低级中枢有调控作用。
15．图为“静息电位→动作电位→静息电位”的膜电位变化曲线图；表为静息状态下，细胞膜内外部分离子分布及通透性情况。回答下列相关问题：
(1)分析表信息可知，静息电位的形成主要与________(填离子符号)外流有关，该离子外流的跨膜运输应为________________(填“被动运输”或“主动运输”)。
(2)图中⑤对应的膜电位情况为________(填“外正内负”或“外负内正”)，⑤～⑦段内由于钠离子通道关闭，由此推测该段膜电位的变化主要与________有关。
(3)在反射活动中，兴奋的传导和传递的方向性分别为________和________，兴奋传递过程的信号分子是________________，该类信号分子可与突触后膜上的________结合，发挥作用后通常再与相应的________结合而失活。
答案　(1)K＋　被动运输　(2)外负内正　K＋外流　(3)单向性(或单向)　单向性(或单向)　神经递质　特异性受体　水解酶
解析　(1)静息电位表现为外正内负的电位。表中信息显示，静息状态下，K＋浓度膜内高于膜外，膜对K＋的通透性大，此时膜对其他离子的通透性较小，据此可知，静息电位的形成主要与K＋外流有关，该离子外流的跨膜运输应为被动运输。
(2)图中的⑤处表示动作电位，此时对应的膜电位情况为外负内正；⑤～⑦段表示由动作电位恢复为静息电位的过程，此段内钠离子通道关闭，由此推测该段的膜电位的变化主要与K＋外流有关。
(3)兴奋在神经元之间的传递是单向的，只能从一个神经元的轴突传递到另一个神经元的细胞体或树突，在反射活动中，兴奋的传导和传递的方向均为单向性(或单向)。兴奋传递过程的信号分子是神经递质，该类信号分子可与突触后膜上的特异性受体结合，发挥作用后通常再与相应的水解酶结合而失活。
第27讲　通过激素的调节、神经调节与体液调节的关系
[考纲明细]　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(Ⅰ)　3.神经、体液调节在维持稳态中的作用(Ⅱ)　4.体温调节、水盐调节和血糖调节(Ⅱ)　5.实验：模拟尿糖的检测
板块一　知识·自主梳理
一、激素调节
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
提取液静脉―→促进胰腺分泌胰液
(3)结论：胰液的分泌是促胰液素调节的结果。
2．激素调节的概念：由内分泌器官(或细胞)分泌的化学物质进行调节。
3．主要内分泌腺、分泌的激素及其化学本质
4．激素间的相互作用
(1)协同作用：不同激素对同一生理效应发挥相同作用，如生长激素和甲状腺激素在促进生长发育方面具有协同作用。
(2)拮抗作用：不同激素对同一生理效应发挥相反作用，如胰岛素和胰高血糖素在调节血糖方面具有拮抗作用。
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)血糖平衡的调节
(3)调节过程分析
①调节中枢：下丘脑。
②调节机制：神经—体液调节；最主要调节方式：体液调节。
a．神经调节
b．体液调节
血糖高直接刺激胰岛B细胞，血糖低直接刺激胰岛A细胞。
2.甲状腺激素分泌的分级调节
3．特点
(1)微量和高效。
(2)通过体液运输。
(3)作用于靶器官、靶细胞，起作用后立即被灭活。
三、体温调节和水盐调节
1．体温调节
(1)热量来源：主要是细胞中有机物的氧化放能。
(2)热量平衡：机体的产热量等于散热量。
①产热途径：以骨骼肌和肝脏产热为主。
(3)体温调节模型
(4)调节过程分析
①调节中枢：下丘脑。
②冷(热)觉中枢：大脑皮层。
③调节机制：神经—体液调节。
2．水盐平衡的调节
(1)调节过程
(2)调节过程分析
①调节中枢：下丘脑。
②调节机制：神经—体液调节。
四、神经调节和体液调节
1．体液调节概念
激素等化学物质(除激素以外，还有其他调节因子，如CO2等)，通过体液传送的方式对生命活动进行调节，称为体液调节。激素调节是体液调节的主要内容。
2．神经调节和体液调节的区别
3．联系：一方面，不少内分泌腺本身直接或间接地受中枢神经系统的调节，在这种情况下体液调节可以看做神经调节的一个环节。另一方面，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。
◆　深入思考
1．能分泌激素的细胞一定能产生酶，能产生酶的细胞一定能产生激素吗？
提示　能分泌激素的细胞一定能产生酶，但能产生酶的细胞不一定能产生激素。
2．酶一经发挥作用后，还能继续保持活性吗？激素呢？
提示　酶是催化剂，发挥作用后可以保持活性，激素不行，发挥作用后立即被灭活。
◆　自查诊断
1．胰高血糖素可促进肝细胞内糖原的合成。(　　)
答案　×
2．在甲状腺激素分泌的反馈调节中，下丘脑和垂体细胞都是甲状腺激素的靶细胞。(　　)
答案　√
3．在寒冷环境中，由于产热量大于散热量，所以体温不会降低。(　　)
答案　×
4．人在恐惧、紧张时，肾上腺素分泌增多，通过神经纤维运输到心脏，使心率加快。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
激素的种类、功能及实验探究
[2017·海南高考]下列关于哺乳动物胰脏(胰)的叙述，错误的是(　　)
A．能分泌胰岛素和胰高血糖素
B．既有内分泌作用也有外分泌作用
C．胰腺细胞分泌的酶直接进入血液中
D．胰岛细胞分泌的激素可以进入血液循环
[解析]　胰腺里面有胰岛，其中的胰岛A细胞能合成和分泌胰高血糖素，胰岛B细胞能合成和分泌胰岛素，A正确；胰腺的胰岛属于内分泌部分，胰腺里面能合成和分泌消化酶的部位属于外分泌部，B正确；胰腺细胞分泌的消化酶通过导管进入小肠中，C错误；胰岛属于内分泌部，分泌的激素都要进入血液，D正确。
[答案]　C
题型一　激素调节的发现
1．下列有关促胰液素的叙述中，正确的是(　　)
A．促胰液素是由沃泰默发现的
B．促胰液素是由小肠黏膜产生的
C．促胰液素能促进小肠黏膜分泌胰液
D．促胰液素产生后随消化液运输到胰腺发挥作用
答案　B
解析　促胰液素是由斯他林和贝利斯发现的，A错误；促胰液素由小肠黏膜产生，通过血液运输到胰腺，促进胰液分泌，B正确，C、D错误。
2．稀盐酸直接注入狗的血液中，不会引起胰液分泌；切除通向狗小肠的神经，只留下血管，向小肠内注入稀盐酸，会引起胰液分泌。对这一结果的解释正确的是(　　)
A．这个顽固的神经反射仍然存在，是因为小肠上微小的神经难以剔除干净
B．盐酸直接刺激了胰腺分泌胰液
C．盐酸刺激小肠黏膜产生了某种物质，该物质经过血液循环刺激了胰腺分泌胰液
D．盐酸被小肠吸收，经血液循环刺激了胰腺分泌胰液
答案　C
解析　分泌胰液的原因是盐酸刺激小肠黏膜产生了某种物质，该物质经过血液循环刺激了胰腺分泌胰液。
题型二　激素的种类与功能
3．[2017·宝鸡模拟]家鸡受激素等影响偶尔会发生雌鸡雄性化的性反转现象。雌鸡发生性反转会表现出鸡冠增大、羽毛鲜艳、好斗打鸣、追逐母鸡等雄性特征。与此有关的激素及其主要作用的叙述，正确的是(　　)
A．甲状腺激素，促进生长发育，促进雌鸡雄性化
B．雄性激素，促进雄性生殖器官的发育，激发并维持雄性第二性征
C．生长激素，促进生长发育，促进羽毛生长变鲜艳
D．肾上腺素，促进性腺的生长发育，促进鸡冠等雄性特征形成
答案　B
解析　雌鸡出现的羽毛鲜艳、好斗打鸣、追逐母鸡等雄性特征是其体内的雄性激素增多导致的。雄性激素具有促进雄性生殖器官的发育，激发并维持雄性第二性征的作用。
4．[2016·全国卷Ⅱ]下列关于动物激素的叙述，错误的是(　　)
A．机体内、外环境的变化可影响激素的分泌
B．切除动物垂体后，血液中生长激素的浓度下降
C．通过对转录的调节可影响蛋白质类激素的合成量
D．血液中胰岛素增加可促进胰岛B细胞分泌胰高血糖素
答案　D
解析　激素的分泌是以细胞代谢为基础的，因此机体内、外环境的变化可通过影响细胞代谢而影响激素的分泌，A正确；生长激素是由垂体分泌的，切除动物垂体后，血液中生长激素的浓度下降，B正确；蛋白质类激素的合成过程包括转录和翻译，因此通过对转录的调节可影响蛋白质类激素的合成量，C正确；胰岛A细胞分泌胰高血糖素，血液中胰岛素增加可抑制胰岛A细胞分泌胰高血糖素，D错误。
题型三　区分生命活动调节的信息分子与酶
5．下列关于酶及激素的叙述，正确的是(　　)
A．在酶、激素的调节下，植物体才能进行正常代谢
B．生物体中能产生激素的细胞不一定能产生酶
C．酶与激素的作用特点都是微量、高效、促进
D．激素一般作用于其他细胞，酶不全在细胞内发挥作用
答案　D
解析　酶不具有调节作用，A错误；一般的活细胞都能产生酶，B错误；激素可能起促进作用，也可能起抑制作用，C错误；激素一般作用于靶细胞，酶在细胞内外都能发挥作用，D正确。
6．人体内酶、激素、神经递质等三类物质(　　)
A．均是由活细胞产生的蛋白质
B．都是与特定分子结合后起作用
C．都是运输到靶细胞处才能发挥作用
D．均具有信息传递作用
答案　B
解析　人体内绝大多数酶是蛋白质，激素和递质不都是蛋白质，如性激素为脂质，乙酰胆碱为有机碱，A错误；有的酶在细胞内发挥作用，C错误；酶只有催化作用，D错误。
知识拓展
　酶、激素、抗体与神经递质的比较
题型四　激素功能的实验探究
7．[2017·陕西汉中质检]科学家用小鼠作实验材料，完成生长激素和胰岛素相关实验，结果如图所示，相关分析正确的是(　　)
A．切除胰腺和垂体可减小小鼠自身胰岛素和生长激素对实验的影响
B．该实验没有进行实验对照，需要增添空白对照组
C．该实验结果不能说明生长激素和胰岛素具有协同作用
D．增大生长激素和胰岛素的注射量，实验效果更显著
答案　A
解析　本实验研究生长激素和胰岛素的生理作用，实验前切除胰腺和垂体的目的是减小小鼠自身胰岛素和生长激素对实验的影响，A正确；该实验前后形成了自身对照，增加空白对照能使实验更有说服力，B错误；注射生长激素和注射胰岛素都能使实验鼠的体重增加，说明在增加体重方面二者有协同作用，C错误；激素具有微量高效的作用，因此增大激素用量，实验效果不一定显著，D错误。
8．[2016·浙江高考]欲研究甲状腺和甲状腺激素的生理作用，对成年小鼠的分组及处理见下表。在适宜的实验条件下，正常饲养，每隔一定时间测定耗氧量(单位时间内单位体重的氧消耗量)，记录数据并统计分析。
注：本实验中灌胃是指将液体由动物口直接注入到胃中。
请回答：
(1)表中W是对丁组小鼠的处理，该处理是____________。
(2)预测实验结果(设计一个坐标系，将预测的实验结果用示意曲线表示)。
(3)分析与讨论
①合成与分泌促甲状腺激素释放激素的细胞位于________，该激素经________________的血液运至腺垂体发挥作用。
②通过服用放射性131I来检测甲状腺功能的依据是___________________________，___________________________。
答案　(1)生理盐水灌胃
(2)
(3)①下丘脑　垂体门脉　②I是甲状腺合成甲状腺激素的原料之一　131I的放射性强度可被仪器测定
解析　(1)本实验的自变量是有无甲状腺和有无甲状腺激素灌胃，表格中甲、乙两组涉及的自变量是有无甲状腺，所以丙和丁两组涉及的自变量是有无甲状腺激素灌胃，所以丁组小鼠的处理是用生理盐水灌胃。
(2)本实验的因变量是耗氧量，甲状腺激素有促进新陈代谢的作用，缺乏甲状腺会导致耗氧量减少，甲状腺激素含量升高会导致耗氧量上升，所以甲组曲线绘制时注意随时间延长曲线趋势是下降，丙组曲线绘制时注意随时间延长曲线趋势是上升，乙和丁组属于正常情况，曲线绘制时注意随时间延长曲线趋势是基本不变。
(3)①合成与分泌促甲状腺激素释放激素的细胞位于下丘脑的神经分泌细胞，该激素经垂体门脉的血液运至腺垂体发挥作用。②通过服用放射性131I来检测甲状腺功能的依据是I是甲状腺合成甲状腺激素的原料之一，131I的放射性强度可被仪器测定。
知识拓展
　激素功能的研究方法归纳
(1)研究思路：用某种方法处理实验动物→出现相应病理症状→施加某激素后恢复正常→推知相应激素的生理功能。
(2)研究方法
(3)实验设计注意事项
①动物分组的基本要求：选择性别、年龄相同，体重、生理状况相似的动物进行平均分组，且每组不能只有一只。
②在研究动物激素生理功能的实验设计中，要注意设计对照实验，排除无关变量的影响，使实验结论更加科学。
③针对不同的激素或腺体选择不同的实验方法：
a．切除法：只适用于个体较大的动物。
b．饲喂法：只适用于甲状腺激素、性激素等小分子激素，多肽和蛋白质类激素不能用饲喂法。
c．注射法：适用于各种激素。
题型五　脊椎动物激素在生产中的应用
9．下列关于激素在生产、生活中的应用，正确的是(　　)
A．为加快优质鱼类的繁殖速度，一般给鱼类注射性激素类药物促进生殖细胞的成熟
B．糖尿病、侏儒症可通过口服有关激素进行治疗
C．人工合成的孕激素类似物的避孕药可用于计划生育，控制人口增长
D．运动员服用人工合成的雄性激素类似物，以促进肌肉的生长，这对人体无害
答案　C
解析　促性腺激素类药物可作用于性腺，促进生殖细胞的成熟，A错误；糖尿病、侏儒症可分别通过注射胰岛素、生长激素来治疗，而不能采用口服的方式，B错误；运动员服用人工合成的雄性激素类似物，可以提高比赛成绩，但这些激素会导致人体内分泌紊乱，影响健康，D错误。
10．[2017·济南模拟]某动物园中，一只猩猩突然暴躁不安，攻击其他猩猩。为了控制猩猩，饲养员给其注射了一定量的某物质，使之出现短暂性休克现象，若要使之迅速苏醒，可注射另一种物质。饲养员给猩猩先后注射的两种物质分别是(　　)
A．胰岛素和胰高血糖素 B．麻醉剂和甲状腺激素
C．甲状腺激素和肾上腺素 D．胰岛素和葡萄糖
答案　D
解析　饲养员可给猩猩注射一定量的胰岛素，使之血糖降低，供能不足从而使之出现短暂性休克现象；之后又可给猩猩注射葡萄糖，恢复了其机体供能，解决了之前的休克，D正确。
考点2
激素分泌的调节
[2016·全国卷Ⅲ]回答下列问题：
(1)正常人在饥饿且无外源能源物质摄入的情况下，与其在进食后的情况相比，血液中胰高血糖素与胰岛素含量的比值________，其原因是____________________________________________。
(2)在饥饿条件下，一段时间内人体血浆中葡萄糖和酮体浓度变化的趋势如图所示。酮体是脂肪酸分解代谢的中间产物，其酸性较强。人在某些情况下不能进食时，需要注射葡萄糖溶液，据图分析，注射葡萄糖溶液除了可以满足能量需求外，还可以________________________________________________。
[解析]　(1)正常人在饥饿时，由于血糖浓度较低，会导致胰高血糖素分泌增加，胰岛素分泌减少，而刚进食后正好相反，所以正常人在饥饿且无外源能源物质摄入的情况下，与其在进食后的情况相比，血液中胰高血糖素与胰岛素含量的比值会升高。
(2)据图分析可知，随着饥饿时间的延长，葡萄糖浓度有所降低，而血浆中酮体的浓度显著升高，且酮体的酸性较强，所以注射葡萄糖溶液除了可以满足能量需求外，还可以降低血浆中酮体的浓度，有利于维持血浆正常的酸碱度。
[答案]　(1)高　在饥饿时，血糖浓度降低使胰高血糖素分泌量增加，胰岛素分泌量减少；在进食后则相反
(2)避免因酮体浓度升高而引起的内环境pH下降(其他合理答案也可)
题型一　血糖调节
1．如图表示正常人体血糖来源和去向，下列关于血糖调节的叙述中不正确的是 (　　)
A．②和⑤过程的糖原不完全相同
B．血糖来源增加，去路减少，则引起血糖升高
C．胰岛B细胞分泌的激素能促进②③过程
D．胰岛素能促进④⑤⑥过程
答案　C
解析　②表示肝糖原分解，⑤表示合成肝糖原和肌糖原，A正确；血糖来源增加，去路减少，则引起血糖升高，B正确；胰岛B细胞分泌的胰岛素抑制②③过程，C错误；胰岛素促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，能促进④⑤⑥过程，D正确。
2．[2017·兰州模拟]激素作为一种化学信号，能把某种调节的信息由内分泌细胞携带至靶细胞。下图表示影响胰岛A细胞分泌因素及其发挥作用的过程。相关分析正确的是(　　)
A．胰岛A细胞能分泌胰高血糖素，影响其分泌的刺激Y可能是血糖水平降低
B．刺激X→①→②→③→胰岛A细胞，属于非条件反射；②结构位于大脑皮层
C．图示激素主要作用于肝脏细胞，促进肝糖原的分解及非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖水平升高
D．靶细胞“受体”的物质基础是脂质，此过程体现了细胞间的信息传递
答案　C
解析　胰岛A细胞分泌的胰高血糖素能够促进血糖的升高，刺激X能促进胰高血糖素的分泌，则刺激X最可能是血糖含量降低，A错误；反射分为条件反射和非条件反射，血糖调节天生就有，所以是非条件反射，①是传入神经，②是位于下丘脑中的血糖调节中枢，B错误；胰岛A细胞产生胰高血糖素，该激素主要通过促进肝糖原分解及非糖物质转化成葡萄糖来补充血糖的含量，C正确；靶细胞上受体的成分是糖蛋白，D错误。
3．下图是人体血糖浓度变化的曲线，下列叙述正确的是(　　)
A．曲线ab段与曲线ef段血糖浓度上升的原因相同
B．曲线bc段与曲线de段血液中胰岛素变化不同
C．fg段血糖维持相对稳定只要依靠内分泌系统的调节就能完成
D．当血糖偏低时，胰高血糖素可促进肝糖原和肌糖原分解从而使血糖升高
答案　B
解析　曲线ab段血糖浓度升高是由于消化和吸收了食物中的糖类，但ef段血糖浓度升高主要是由于肝糖原的分解和非糖物质的转化，A错误；bc段为血糖浓度较高时的降低过程，该时期胰岛素分泌较多，但de段血糖浓度是在正常值下的降低过程，该阶段胰岛素分泌较少，B正确；血糖平衡是神经—体液调节的结果，C错误；胰高血糖素只促进肝糖原的分解而不促进肌糖原的分解，D错误。
技法提升
血糖、胰高血糖素、胰岛素三者之间的变化关系
(1)胰岛素是唯一降低血糖的激素，胰岛素和胰高血糖素的拮抗作用使血糖含量维持相对稳定。
(2)肾上腺素与胰高血糖素具有协同作用，能促进肝糖原分解。
(3)血糖浓度过高会合成肝糖原和肌糖原，但血糖浓度过低时，只有肝糖原分解补充血糖。
(4)血糖平衡的调节为神经—体液调节，以体液调节为主。
题型二　血糖调节异常及原因
4．[2016·江苏高考]胰岛素依赖型糖尿病是一种自身免疫病，主要特点是胰岛B细胞数量减少、血中胰岛素低、血糖高等。下列相关叙述正确的是(　　)
A．胰岛素和胰高血糖素通过协同作用调节血糖平衡
B．胰腺导管堵塞会导致胰岛素无法排出，血糖升高
C．血糖水平是调节胰岛素和胰高血糖素分泌的最重要因素
D．胰岛素受体是胰岛素依赖型糖尿病患者的自身抗原
答案　C
解析　胰岛素和胰高血糖素作用相反，表现为拮抗作用，A错误；胰岛素产生后直接通过体液运输，与胰腺导管无关，B错误；血糖水平是调节胰岛素和胰高血糖素分泌的最重要因素，C正确；胰岛素依赖型糖尿病是指需注射胰岛素进行治疗，患者胰岛素受体正常，否则胰岛素不能发挥作用，D错误。
5．某健康人饮用一定的葡萄糖溶液后血糖浓度和胰岛素浓度随时间的变化情况如图1所示。图2是Ⅰ型、Ⅱ型两种糖尿病部分发病机理示意图。请据图回答下列问题：
(1)图1中曲线________表示的是胰岛素浓度变化，胰岛素在加工和运输过程中需要____________________________等细胞器参与。
(2)图2中靶细胞上受体的化学本质是________，细胞癌变后该物质的含量会________。
(3)图2中Ⅰ型糖尿病的病因是_______________________，该类型糖尿病的治疗方法是____________________________。
(4)图2中Ⅱ型糖尿病的病因是__________________________。
答案　(1)乙　内质网、高尔基体和线粒体　(2)糖蛋白　减少　(3)胰岛B细胞受损，胰岛素分泌不足　注射胰岛素制剂　(4)靶细胞上的胰岛素受体不足
解析　(1)图1中曲线甲先上升而曲线乙后上升，所以曲线甲表示的是血糖浓度变化，曲线乙表示的是胰岛素浓度变化。胰岛素属于分泌蛋白，其合成场所是核糖体，加工场所是内质网和高尔基体，运输过程需要线粒体提供能量。由于本小题只涉及胰岛素加工和运输，所以不必答出核糖体。
(2)图2中靶细胞上受体的化学本质是糖蛋白，癌细胞的特点之一就是细胞膜上糖蛋白的含量减少。
(3)从图2中可以看出，Ⅰ型糖尿病中胰岛B细胞分泌的胰岛素较少，从而使得血糖浓度较高。由于胰岛素制剂是蛋白质，所以应注射而不能口服。
(4)从图2中可知，Ⅱ型糖尿病的病因是靶细胞上的胰岛素受体不足，从而使得含量正常的胰岛素不能发挥应有的降低血糖浓度的作用。
知识拓展
血糖平衡与人体健康
(1)Ⅰ型糖尿病主要发病原因是胰岛B细胞受损，胰岛素分泌不足造成的；Ⅱ型糖尿病主要发病原因是胰岛素受体被破坏，胰岛素分泌正常。
(2)糖尿病的“三多一少”，即多饮、多食、多尿和体重减少。
(3)尿糖≠糖尿病。出现尿糖不一定就是糖尿病，因为如果正常人一次性吃糖过多，肾小管不能全部吸收原尿中的葡萄糖，也会出现尿糖。但持续性的尿糖一般就是糖尿病。
题型三　血糖调节的实验与分析
6．[2017·全国卷Ⅲ]为研究胰岛素的生理作用，某同学将禁食一段时间的实验小鼠随机分为A、B、C、D四组，A组腹腔注射生理盐水，B、C、D三组均腹腔注射等量胰岛素溶液，一段时间后，B、C、D三组出现反应迟钝、嗜睡等症状，而A组未出现这些症状。回答下列问题：
(1)B、C、D三组出现上述症状的原因是________________________________。
(2)B、C、D三组出现上述症状后进行第二次注射，给B组腹腔注射生理盐水；为尽快缓解上述症状给C组注射某种激素、给D组注射某种营养物质。那么C组注射的激素是____________，D组注射的营养物质是________。
(3)第二次注射后，C、D两组的症状得到缓解，缓解的机理分别是________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)血糖低于正常水平　(2)胰高血糖素　葡萄糖　(3)C组：胰高血糖素能促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖，使血糖水平升高；D组：葡萄糖直接使血糖水平升高
解析　(1)胰岛素能降低血糖水平，当给饥饿的小鼠注射胰岛素后，小鼠血糖低于正常水平，能量供应不足，会出现迟钝、嗜睡等症状。
(2)为尽快缓解反应迟钝、嗜睡等症状，应想办法提高小鼠的血糖水平，由题干叙述可知C组小鼠注射的是胰高血糖素，D组注射的是葡萄糖溶液。
(3)C组注射胰高血糖素，其缓解机理是胰高血糖素能促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖，使血糖水平升高；D组注射葡萄糖，其缓解机理是葡萄糖能直接使血糖水平升高。
技法提升
实验设计要遵循单一变量原则、对照原则等原则，找出自变量，分析自变量的控制方法，确定因变量的检测方法，从而理清实验设计思路。
题型四　分级调节和反馈调节模型分析
7．如图所示为神经系统和内分泌系统之间的联系，①②③④代表相关激素，则下列说法正确的是(　　)
A．图中激素②能促进甲状腺的分泌，抑制下丘脑的分泌
B．寒冷环境中血液中激素①②③④的量均增加
C．机体内激素的分泌既有分级调节也有反馈调节
D．激素②能促进激素③的分泌，激素③能抑制激素②的分泌，所以说②③具有拮抗作用
答案　C
解析　图中①②③④分别代表的是促甲状腺激素释放激素、促甲状腺激素、甲状腺激素和抗利尿激素。促甲状腺激素可以促进甲状腺激素的分泌，甲状腺激素可以通过反馈调节抑制下丘脑和垂体的分泌活动，甲状腺激素与促甲状腺激素之间不存在拮抗作用，A、D错误；寒冷环境中，体内水分的散失主要通过排尿的方式，所以尿量会增多，抗利尿激素分泌量会减少，B错误。
8．[2017·鄂尔多斯模拟]如图①～④表示甲刺激引起的调节过程，乙是参与调节的重要器官，下列有关叙述错误的是(　　)
A．图中乙表示下丘脑，②③过程通过血液循环实现
B．若甲刺激为血糖浓度升高，则“甲刺激→乙胰岛”过程属于神经调节
C．若甲刺激是寒冷，则“乙垂体甲状腺”过程中存在分级调节
D．若甲刺激是食物过咸，在乙处产生渴觉，且垂体释放抗利尿激素增多
答案　D
解析　图中乙表示下丘脑，促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素的作用发挥(②③过程)需要通过血液循环实现，A正确；若甲刺激为血糖浓度升高，则“甲刺激→乙(下丘脑)胰岛”过程属于神经调节，B正确；若甲刺激是寒冷，则“乙(下丘脑)垂体甲状腺”过程中存在分级调节，C正确；若甲刺激是食物过咸，则垂体释放抗利尿激素增多，在大脑皮层处产生渴觉，而不是乙下丘脑处，D错误。
知识拓展
激素分泌的调节
(1)神经调节
刺激下丘脑内分泌腺
(2)分级调节
分级调节——下丘脑能够控制垂体，垂体控制相关腺体。
(3)反馈调节：反馈包括正反馈和负反馈。
①正反馈的实例：排尿反射、血液凝固、分娩过程。
②负反馈的实例：大多数激素的调节，如甲状腺激素等。
考点3
神经调节和体液调节的关系
[重庆高考]马拉松长跑是一项超强体育运动，需要运动员有良好的身体素质。请回答下列有关问题：
(1)运动员出发后心跳加快，是________________调节的结果；运动停止后心跳并不立即恢复到正常水平，原因之一是激素调节具有________________的特点。
(2)出发后体温逐渐升高，一段时间后在较高水平上维持相对稳定，这是________________达到动态平衡的结果；途中运动员会大量出汗，造成血浆的________升高，故应及时补充水分。
(3)长时间跑步会感到疲劳，但运动员仍能坚持跑完全程，控制该行为的中枢部位是________。
[解析]　(1)人体的各项生命活动是神经和体液调节共同作用的结果；相对神经调节而言，体液调节具有缓慢、范围广泛以及作用时间较长的特点。
(2)人体体温的恒定是机体产热和散热达到动态平衡的结果；运动后大量出汗，机体失水导致内环境渗透压升高，需及时补充水分。
(3)人体的最高级神经中枢在大脑皮层。
[答案]　(1)神经和体液　作用时间较长　(2)产热和散热　渗透压　(3)大脑皮层
题型一　体温调节
1．[2017·淄博一中月考]某人饥饿时遇到寒冷刺激，会表现出面色苍白，全身颤抖。则有关叙述错误的是(　　)
A．该个体血糖浓度降低，细胞产热不足以维持正常体温
B．该个体感觉饥寒交迫的中枢在胃黏膜的感受器
C．调节过程中促甲状腺激素、胰高血糖素等多种激素分泌会增加
D．调节过程中几乎所有的细胞都被调动起来抵御寒冷
答案　B
解析　饥饿时遇到寒冷刺激，会表现出面色苍白，全身颤抖，说明该个体血糖浓度降低，细胞产热不足以维持正常体温，体温降低，A正确；人体感觉饥寒交迫的中枢在大脑皮层，B错误；调节过程中促甲状腺激素、胰高血糖素等多种激素分泌会增加，促进机体产热增多，促进血糖升高，C正确；调节过程中几乎所有的细胞都被调动起来抵御寒冷，D正确。
2．[2017·衡水调研]人是恒温动物，在一定范围内能够随外界温度变化来调整自身的产热和散热，从而维持体温的相对稳定。假如正常个体处于0 ℃环境中，产热为a1，散热为b1，处于30 ℃的环境中，产热为a2，散热为b2。下列关于体温调节的叙述错误的是 (　　)
A．体温调节中枢在下丘脑，但冷的感觉是在大脑皮层形成的
B．同30 ℃环境相比，人处于0 ℃环境中要通过增加产热，减少散热以维持体温稳定，因此a1>a2，b1C．从30 ℃的环境进入0 ℃的环境，人体甲状腺激素和肾上腺素的分泌会增强，抗利尿激素分泌减少，尿量增加
D．从30 ℃的环境进入0 ℃的环境，皮肤会起鸡皮疙瘩，这属于非条件反射
答案　B
解析　体温调节中枢在下丘脑，但冷的感觉是在大脑皮层形成的，A正确；同30 ℃环境相比，人处于0 ℃环境中散热增多，人体要通过增加产热以维持体温稳定，因此a1＞a2，b1＞b2，B错误；从30 ℃的环境进入0 ℃的环境，人体甲状腺激素和肾上腺素的分泌会增强，使代谢旺盛，与30 ℃环境相比，在0 ℃环境中汗腺分泌减少，失水量减少，因此抗利尿激素分泌减少，尿量增多，C正确；从30 ℃的环境进入0 ℃的环境，皮肤起鸡皮疙瘩的现象属于非条件反射，D正确。
易错警示
关于体温调节的四个注意点
(1)高温条件下的体温调节方式主要是神经调节，寒冷条件下的体温调节方式既有神经调节，又有体液调节。
(2)在发高烧时，如果病人的体温在继续升高时，人体的产热大于散热，如果温度保持不变，则产热就等于散热。
(3)寒冷环境中比炎热环境中散热更快、更多。寒冷环境中机体代谢旺盛，产热也增加，以维持体温的恒定。
(4)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速率的“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。
题型二　水盐平衡调节
3．[2016·江苏高考]如图表示正常人分别快速饮用1 L清水、1 L生理盐水后排尿量和血浆渗透压的变化情况。下列相关叙述正确的是(　　)
A．曲线c表示饮用1 L生理盐水后排尿量的变化
B．饮用大量生理盐水后循环血量出现暂时性增加
C．曲线d表示饮用1 L生理盐水后血浆渗透压的变化
D．饮用大量清水后垂体合成和分泌的抗利尿激素减少
答案　B
解析　正常人快速饮用1 L清水后排尿量先增加再减少，血浆渗透压先降低再恢复正常，分别对应曲线a和c，正常人快速饮用1 L生理盐水后，血浆渗透压基本不变，排尿量稍微增加，分别对应曲线b和d，A、C错误；由于生理盐水和血浆的渗透压近似相等，饮用大量生理盐水后循环血量出现暂时性增加，B正确；抗利尿激素由下丘脑合成和分泌，垂体后叶释放，并且饮用大量清水，抗利尿激素减少，D错误。
4．下列关于人体内水和无机盐平衡和调节的叙述，正确的是(　　)
A．人体内缺水时，血浆渗透压降低，排尿量减少
B．人体大量失水后，抗利尿激素分泌减少，尿量减少
C．抗利尿激素的靶细胞是肾小管和集合管细胞
D．水和无机盐平衡是体液调节的结果
答案　C
解析　人体内缺水时，血浆渗透压升高，排尿量减少，A错误；人体大量失水后，抗利尿激素分泌升高，尿量减少，B错误；抗利尿激素能促进肾小管、集合管对水分的重吸收，故抗利尿激素的靶细胞是肾小管和集合管细胞，C正确；水和无机盐平衡是神经调节和体液调节共同作用的结果，D错误。
易错警示
关于水盐平衡调节的五个注意点
(1)抗利尿激素的产生、分泌部位是下丘脑的神经分泌细胞，而释放部位是垂体后叶。
(2)在水盐平衡调节中，下丘脑既是感受器，又是效应器(分泌激素)。
(3)人体水盐平衡的调节中枢位于下丘脑，但产生渴觉的部位是大脑皮层。
(4)水和无机盐的平衡是在神经调节和激素调节共同作用下，主要通过肾脏来完成的。
(5)血浆渗透压、抗利尿激素含量和尿量的关系：血浆渗透压升高，抗利尿激素分泌增多，二者呈正相关；抗利尿激素促进肾小管和集合管对水分的重吸收，使尿量减少，二者呈负相关。三者关系如图所示。
题型三　下丘脑的功能
5．[2017·山西大学附中第一学期诊断]下面关于下丘脑功能的叙述中，正确的是(　　)
①大量出汗后，下丘脑分泌的抗利尿激素增加　②寒冷刺激使下丘脑分泌促甲状腺激素，促进甲状腺的活动来调节体温　③下丘脑是体温调节的高级中枢，在下丘脑产生冷觉和热觉　④血糖浓度低时，下丘脑通过有关神经的作用，促进胰岛A细胞的分泌活动　⑤内环境渗透压的增高，使下丘脑某部位产生的兴奋经轴突末梢传至大脑皮层产生渴觉
A．①②③ B．②③④ C．②④⑤ D．①④⑤
答案　D
解析　寒冷刺激使下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素，②错误；冷觉和热觉是在大脑皮层产生的，③错误。故选D。
6．下丘脑在人体内环境的稳定与调节中发挥重要作用。下列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的负反馈调节
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
答案　A
解析　下丘脑分泌的抗利尿激素能促进肾小管和集合管对水的重吸收，使尿量减少，A错误；当甲状腺激素含量过多时，会通过反馈调节抑制下丘脑的功能，B正确；下丘脑是体温调节的中枢，可以通过传出神经直接作用于肾上腺，使之分泌肾上腺素，C正确；下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素作用于垂体，使垂体分泌促甲状腺激素，该激素作用于甲状腺，使之分泌甲状腺激素，D正确。
知识拓展
下丘脑在稳态调节中的作用
(1)功能图示
(2)下丘脑功能总结
①感受：可以感受细胞外液渗透压变化和血糖浓度变化。
②传导：可将渗透压感受器产生的兴奋传导至大脑皮层。
③效应器的分泌功能：分泌促激素释放激素，作用于垂体，使之分泌相应的促激素，如在外界环境温度低时分泌促甲状腺激素释放激素；也能分泌调节水盐的抗利尿激素。
④调节中枢：体温调节中枢、血糖调节中枢、渗透压调节中枢。
题型四　生命活动的调节方式
7．下图表示机体内生命活动调节的途径。下列说法正确的是(　　)
A．若A表示人体处于应激状态，人体通过途径①⑥④的 调节方式属于神经—体液调节
B．若A表示血糖浓度过低，人体可通过途径①②③④进行调节来维持血糖恒定
C．若A表示寒冷环境，人体可通过途径①②③④、①⑥④和①②来维持体温恒定
D．若A表示血浆渗透压升高，人体可通过①②使垂体合成抗利尿激素量增加
答案　A
解析　若A表示人体处于应激状态，人体通过分泌肾上腺素促进细胞代谢，通过①⑥④属于神经—体液调节，A正确；血糖浓度过低，可通过神经调节作用于胰岛A细胞(或肾上腺)分泌胰高血糖素(或肾上腺素)，即①⑥④，或者通过血糖直接作用于胰岛A细胞(图中无此途径)，B错误；寒冷环境下通过甲状腺激素的分级调节促进细胞代谢，增加产热维持体温恒定，①②③④可以表示甲状腺激素的分级调节，①⑥④可表示肾上腺素的调节，不存在①②，C错误；抗利尿激素是由下丘脑合成分泌，由垂体释放的，D错误。
8．[2017·甘肃天水模拟]如图所示为人体的生命活动调节示意图，下列有关叙述中，不能准确地描述其调节过程的是(　　)
A．血糖平衡调节的过程可以通过C→D→E来实现，属于体液调节
B．当人的手被针扎时，其调节过程可通过A→B→E来实现，属于神经调节
C．水盐平衡调节的过程可以通过A→B→C→D→E来实现，属于神经调节
D．若图表示体温调节过程，则体温调节属于神经—体液调节
答案　C
解析　水盐平衡调节过程为神经—体液调节。
知识拓展
1.生命活动调节方式
2．生命活动调节模型及分析
(1)若该图为反射弧的结构模式图，则a、b、c、d、e分别表示感受器、传入神经、神经中枢、传出神经、效应器。
(2)若该图表示甲状腺激素分泌的分级调节，则a、b、c、d、e分别表示下丘脑、促甲状腺激素释放激素、垂体、促甲状腺激素、甲状腺。
(3)若该图表示人体内水平衡的调节，则a表示下丘脑，下丘脑渗透压感受器感受渗透压的变化，分泌b(抗利尿激素)，并由c(垂体后叶)释放，通过d(体液)运输后，作用于靶器官e(肾小管和集合管)。
(4)若该图表示血糖的神经调节途径，则a表示下丘脑，b、c、d、e分别表示有关神经、胰岛、胰岛素(或胰高血糖素)、靶器官或靶细胞。
(5)若该图表示细胞中遗传信息传递的过程，则a、c、e分别代表DNA、RNA、多肽链(蛋白质)，b、d分别代表转录和翻译。
实验十一
模拟尿糖的检测
1．实验原理
2．尿糖检测的方法
(1)斐林试剂检测
项目
1
2
尿液样品2 mL
正常人
糖尿病患者
斐林试剂2 mL
振荡
振荡
50～65 ℃水浴
2分钟
2分钟
现象
蓝色
砖红色沉淀
空腹时检测，也可用班氏糖定性试剂。
(2)尿糖试纸法：反映的是一段时间内血糖的平均水平。先将尿糖试纸放入盛有尿液的容器内，即刻取出，稍待片刻。在30 s 内与试纸包上的不同尿糖颜色比较，以确定尿糖含量。结果以“＋”表示，“＋”越多，血糖含量越高。
(3)血糖测定仪：精确地反映当时的血糖情况。
3．实验流程
1．糖尿病患者可以用尿糖试纸化验自己的尿糖情况。尿糖试纸中含有葡萄糖氧化酶，它可以催化葡萄糖形成葡萄糖酸和过氧化氢，过氧化氢可以将试纸中一种无色化合物氧化成为有色化合物。试纸颜色的变化情况就可以显示尿中葡萄糖含量的高低。以下为上述作用机理的表达式：
葡萄糖b＋c　c＋d―→e
下列有关叙述错误的是(　　)
A．表达式中，a的基本组成单位为氨基酸
B．表达式中，b为葡萄糖酸
C．表达式中，c为题干中所述的无色化合物
D．表达式中，e为有色化合物
答案　C
解析　结合题干进行分析，a为葡萄糖氧化酶，其基本组成单位是氨基酸，A正确；c为过氧化氢、b为葡萄糖酸，B正确，C错误；d为无色化合物、e为有色化合物，D正确。
2．[2017·河北冀州中学月考]尿液检查是诊断泌尿系统疾病的重要依据，对于某些全身性病变以及身体其他脏器影响尿液改变的疾病如糖尿病、血液病、肝胆病等的诊断也有重要的参考价值。尿糖检测的原理如下图所示。
下列有关叙述正确的是(　　)
A．根据试纸与标准比色卡进行颜色比对的情况不可判断尿液中葡萄糖的含量
B．刚采集的尿液与双缩脲试剂反应后若呈紫色，说明尿中含有蛋白质
C．某人经尿糖检测后有有色物质生成，可确定患有糖尿病
D．为确诊患有糖尿病，还应检测血液中胰岛素浓度
答案　D
解析　由图可知，葡萄糖含量的多少与有色物质颜色的深浅有关，可判断尿液葡萄糖的含量，A错误；双缩脲试剂用于鉴定蛋白质，是由于蛋白质含有肽键，可以与双缩脲试剂反应产生紫红色的络合物，尿液中的尿素含有类似肽键的结构，所以也能与双缩脲试剂反应，B错误；尿中含糖并不等于其患糖尿病，C错误。
易错警示
实验注意事项
(1)取液过程中滴管不能混用。
(2)在现实中，医生不能仅凭一份尿液样本就断定某人是否患糖尿病，因为在一次性大量食用糖的时候，也会使尿中含有少量的糖。在判断是否患糖尿病时，要根据尿糖检测结果结合病人的饮食来综合判断。
板块三　方向·真题体验
1．[2017·海南高考]甲状腺激素会对机体的代谢产生影响。若给实验小鼠每日注射适量甲状腺激素，连续注射多日后，不会出现的现象是(　　)
A．机体产热增加
B．体重快速增加
C．进食量明显增加
D．放入密闭室中更易窒息死亡
答案　B
解析　甲状腺激素的作用之一是加快细胞代谢，在这个过程中，呼吸消耗有机物增加，机体产热增加、体重减轻，进食量增加，需氧增多，更容易窒息死亡，A、C、D正确，B错误。
2．[2017·海南高考]当外界温度高于动物体温时，下列不利于动物散热的是(　　)
A．马出汗 B．猴子在水里玩耍
C．犬伸出舌加速喘息 D．牛排尿量减少
答案　D
解析　体内的水分排出过程中会带走一部分热量，牛排尿量减少不利于散热。
3．[2016·海南高考]下列有关动物激素的描述，正确的是(　　)
A．机体中激素的分泌量是不变的
B．激素是具有高效性的生物活性物质
C．性激素的化学本质是由氨基酸组成的蛋白质
D．促甲状腺激素的受体分布在体内各种细胞上
答案　B
解析　受内外因素影响，机体中激素的分泌量是变化的，A错误；激素具有微量、高效的特点，其活性受温度、pH等因素影响，B正确；性激素属于脂质，C错误；促甲状腺激素的受体分布在甲状腺细胞上，D错误。
4．[2017·全国卷Ⅱ]将室温(25 ℃)饲养的某种体温为37 ℃的哺乳动物(动物甲)随机分为两组，一组放入41 ℃环境中1 h(实验组)，另一组仍置于室温环境中(对照组)。期间连续观察并记录这两组动物的相关行为。结果：实验初期，实验组动物的静卧行为明显减少、焦虑不安行为明显增加。回答下列问题：
(1)实验中，实验组动物皮肤的毛细血管会________，汗液分泌会________，从而起到调节体温的作用。
(2)实验组动物出现焦虑不安行为时，其肾上腺髓质分泌的激素会________。
(3)本实验中设置对照组的目的是_______________________。
(4)若将室温饲养的动物甲置于0 ℃的环境中，该动物会冷得发抖，耗氧量会________，分解代谢会________。
答案　(1)舒张　增加　(2)增加　(3)排除41 ℃以外因素对实验结果的影响，以保证本实验的结果是由41 ℃引起的　(4)增加　增强
解析　(1)41 ℃环境对于体温为37 ℃的哺乳动物来说为炎热环境，在炎热环境中，哺乳动物的皮肤毛细血管舒张，血流量增加，汗液分泌增加，以增加散热，起到调节体温的作用。
(2)肾上腺髓质能分泌肾上腺素，肾上腺素的作用之一是增强心脏活动，故其增加时可使实验动物出现焦虑不安等行为。
(3)本实验的自变量是温度(41 ℃和室温)，设置对照组的目的是排除无关变量即41 ℃以外因素对实验结果的影响，以保证本实验的结果是由41 ℃引起的。
(4)若将室温饲养的动物甲置于0 ℃的环境(即寒冷环境)中，则在寒冷环境中哺乳动物机体作出的反应是骨骼肌颤栗，甲状腺激素等分泌增加，耗氧量增加，分解代谢增强等。
5．[2017·天津高考]胰岛素可以改善脑神经元的生理功能，其调节机理如图所示。据图回答：
(1)胰岛素受体(InR)的激活，可以促进神经元轴突末梢释放________________，作用于突触后膜上的受体，改善突触后神经元的形态与功能。该过程体现了细胞膜的__________功能。
(2)胰岛素可以抑制神经元死亡，其原因是胰岛素激活InR后，可以__________________________________________________。
(3)某些糖尿病人胰岛功能正常，但体内胰岛素对InR的激活能力下降，导致InR对GLUT转运葡萄糖的直接促进作用减弱，同时对炎症因子的抑制作用降低，从而________了炎症因子对GLUT的抑制能力。最终，神经元摄取葡萄糖的速率________。与正常人相比，此类病人体内胰岛素含量________。
答案　(1)神经递质　信息交流
(2)抑制神经元凋亡，并抑制炎症因子释放导致的神经细胞变性、坏死　(3)加强　下降　偏高
解析　(1)分析题图可知，胰岛素受体(InR)被激活后，可促进神经元轴突末梢释放神经递质，作用于突触后膜上的受体，使得突触后神经元的形态和功能得以改善。突触后膜是下一神经元的细胞膜，该过程体现了细胞膜的信息交流功能。
(2)由题图可知，胰岛素作用于其受体(InR)后，可抑制神经元凋亡，并抑制炎症因子释放导致的神经细胞变性、坏死，从而抑制神经元死亡。
(3)胰岛功能正常，即能正常分泌胰岛素，但体内胰岛素对其受体(InR)的激活能力下降，分析题图，可见这会导致InR对葡萄糖转运蛋白(GLUT)转运葡萄糖的直接促进作用减弱，且InR对炎症因子的抑制作用降低，从而增强了炎症因子对GLUT的抑制能力，最终使神经元摄取葡萄糖的速率下降，葡萄糖浓度升高，进一步导致血液中胰岛素含量比正常人高。
6．[2016·四川高考]生长抑素(SS)是一种14个氨基酸的环状多肽，由下丘脑合成释放，可直接影响促甲状腺激素(TSH)的分泌。
(1)合成1分子SS可产生________分子H2O；下丘脑分泌的SS经________的运输到达靶器官。
(2)急性高血糖和药物A均可促进SS的分泌，进而影响TSH的分泌。有人对健康志愿者进行不同处理，测定其血浆中TSH水平，结果如图(注：TRH为促甲状腺激素释放激素)。
①给予受试者葡萄糖处理造成急性高血糖后，受试者胰岛细胞分泌的________________将减少。
②用TRH处理后，受试者体内________分泌的TSH含量升高，导致机体________激素分泌增多，细胞代谢速率加快，产热增加。
③由实验结果可知：与对照组相比，处理组TSH的增加量较________，说明SS对TSH的分泌具有________作用。从总体趋势看，与药物A相比，急性高血糖对SS分泌的促进作用更________。
④设置处理组3的目的是探究__________________________。
答案　(1)14　体液　(2)①胰高血糖素　②垂体　甲状腺　③少　抑制　强　④急性高血糖与药物A共同作用对SS分泌的影响
解析　(1)SS是一种环状多肽，合成时产生的水分子数与氨基酸数相等，即14个，SS由下丘脑分泌，通过体液运输到达靶器官。
(2)①胰高血糖素具有升高血糖的作用，急性高血糖后，胰岛A细胞分泌的胰高血糖素减少。
②TSH由垂体合成并分泌，作用于甲状腺，促使其分泌甲状腺激素，增强细胞代谢。
③由图可知，与对照组相比较，处理组TSH的增加量较少，处理组加了药物A和葡萄糖，可以促进SS分泌，但是TSH量反而少了，说明SS对TSH的分泌具有抑制作用，从曲线的总体趋势来看，与药物A相比，急性高血糖对SS分泌的促进作用更强。
④处理组3同时含有急性高血糖与药物A，故目的是为了探究急性高血糖与药物A共同作用对SS分泌的影响。
限时规范特训
[通过激素的调节]
一、选择题
1．[2017·黑龙江绥化肇东一中高三月考]下列有关促胰液素发现史的叙述，不正确的是(　　)
A．促胰液素是人们发现的第一种激素，是由胰腺分泌的
B．沃泰默实验其中一组对照组排除盐酸作用于胰腺分泌胰液
C．斯他林和贝利斯在沃泰默研究的基础上，勇于向权威观点挑战，大胆质疑、探索与创新是成功的关键
D．促胰液素是由小肠黏膜分泌的，作用于胰腺，促进胰腺分泌胰液
答案　A
解析　沃泰默实验其中一组对照组排除盐酸作用于胰腺分泌胰液，B正确；斯他林和贝利斯能成功的一个重要原因是具有大胆质疑、探索和创新的精神，C正确；促胰液素是人们发现的第一种激素，是由小肠黏膜产生的，进入血液，由血液传送到胰腺，使胰腺分泌胰液，A错误，D正确。
2．[2017·长春一模]如表是某患者血液中激素水平检验报告单的部分内容，据表分析错误的是(　　)
检验名称
结果
单位
参考范围
甲状腺激素
98.5
pmol/L
9.01～19.5
促甲状腺激素
0.09
pmol/L
0.35～4.94
A．患者的细胞代谢速率高于正常水平
B．患者神经系统的兴奋性较正常人高
C．患者促甲状腺激素释放激素的含量低于正常水平
D．患者促甲状腺激素含量较低可能是缺碘造成的
答案　D
解析　由表格数据分析，患者甲状腺激素含量高于正常人，故其细胞代谢速率高于正常水平，神经系统的兴奋性较正常人高，A、B正确；促甲状腺激素水平低于正常人的原因是垂体的分泌活动受到甲状腺激素的负反馈调节，促甲状腺激素释放激素也会因负反馈调节而含量降低，C正确，D错误。
3．[2017·浙江诸暨中学模拟]下列关于既有分级调节又有反馈调节的人体内激素调节的叙述，正确的是(　　)
A．雌性激素是由氨基酸组成的，可促进卵巢的发育和卵细胞的成熟
B．胰岛素可促进组织细胞摄取、利用和储存葡萄糖，使血糖降低
C．甲状腺激素的分泌既有分级调节又有反馈调节，而其他激素的分泌只有反馈调节
D．促甲状腺激素弥散在体液中，几乎对全身细胞都起作用
答案　B
解析　性激素为固醇类，A错误；胰岛素可促进葡萄糖加速进入细胞氧化分解、合成糖原储存，转化为非糖物质，从而降低血糖，B正确；甲状腺激素、性激素等既有分级调节又有反馈调节，C错误；垂体分泌的促甲状腺激素虽弥散在体液中，但由于只有甲状腺细胞上有其特异性受体，故其作用于甲状腺，D错误。
4．[2017·南京联考]选择30只生理状况大致相同的健康成年小白鼠，测定小白鼠单位时间耗氧量的平均值，以代表鼠的物质代谢强度，将其随机分为甲、乙两组，做如下处理：
组别
实验处理方法
实验结果
甲
切除小白鼠体内的甲状腺
切除10天后，测得其物质代谢强度大大下降
乙
切除小白鼠体内的甲状腺，5天后，连续给小白鼠注射一定量溶于某种溶剂中的甲状腺激素
切除10天后，测得其物质代谢强度没有下降
由此可以推测：甲状腺激素能增强小白鼠的物质代谢能力。为证明这一推论，增加下列哪项作为对照实验(　　)
A．切除甲状腺，注射生理盐水
B．既不切除甲状腺，又不注射甲状腺激素
C．从切除甲状腺后的第5天开始，注射用于该实验的溶剂
D．从切除甲状腺后的第5天开始，注射溶解于另一种溶剂的甲状腺激素
答案　C
解析　要证明甲状腺激素的生理作用，需要以甲状腺激素为自变量设置对照实验，因为乙组注射物中有激素和溶剂，故需要设置注射同种溶剂组以排除溶剂对实验结果的影响。
5．如图是下丘脑参与性激素的分泌调节示意图，其中GnRH属于多肽类激素，下列说法不正确的是(　　)
下丘脑垂体性腺靶细胞
A．图示过程能反映激素调节中的分级调节机制
B．GnRH与性激素的特异性受体都位于靶细胞的细胞膜表面
C．为提高猪肉品质，传统方法是切除幼龄公猪睾丸(阉割)，猪被阉割时，剧烈的痛觉在大脑皮层形成
D．运动员如果服用过多的雄性激素，会造成自身腺体分泌的性激素减少
答案　B
解析　从图中可以看出，该图为性激素的分级调节过程，A正确；GnRH的受体在细胞表面，性激素为固醇类，特异性受体位于细胞内，B错误；痛觉中枢位于大脑皮层，C正确；服用或注射外源激素，能影响体内激素的含量，通过反馈调节，影响自身内分泌腺的分泌，D正确。
6．如图是某人在餐后及运动过程中两种主要分泌物对血糖平衡调节的示意图。下列相关叙述正确的是(　　)
A．餐后血糖含量升高，主要是胰高血糖素分泌量增加所致
B．分泌物甲是由胰岛B细胞分泌的激素，其作用的结果又可影响分泌物乙的分泌
C．2～2.5 h分泌物乙增多，它能促进肝细胞和肌细胞内糖原的分解和脂肪等转化成葡萄糖
D．据图可知，分泌物甲和乙共同维持血糖平衡，二者是协同的关系
答案　B
解析　餐后血糖含量升高，主要原因是机体对食物中糖类的消化和吸收，A错误；分泌物甲是由胰岛B细胞分泌的胰岛素，分泌物乙是由胰岛A细胞分泌的胰高血糖素，当胰岛素分泌增加时会抑制胰高血糖素的分泌，B正确；胰高血糖素可促进肝糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖，C错误；胰岛素和胰高血糖素在血糖平衡调节过程中是拮抗的关系，D错误。
7．[2017·河南安阳调研]现已查明，并不是所有的糖尿病患者体内都缺乏胰岛素。Ⅰ型糖尿病患者的胰岛B细胞受损，胰岛素分泌不足；Ⅱ型糖尿病患者的机体对胰岛素敏感性下降(可能与细胞膜上胰岛素受体受损有关)，血液中胰岛素浓度并没有下降。下列相关叙述中，错误的是(　　)
A．Ⅰ型糖尿病可通过注射胰岛素来治疗
B．Ⅱ型糖尿病患者的胰岛素受体位于胰岛B细胞上
C．参与血糖调节的激素除胰岛素外，还有胰高血糖素等
D．原尿中葡萄糖可通过主动运输的方式重新吸收回血液
答案　B
解析　Ⅰ型糖尿病患者的胰岛B细胞受损，胰岛素分泌不足，可以通过注射胰岛素来治疗，A正确；胰岛素是由胰岛B细胞分泌的，可以促进葡萄糖氧化分解，合成糖原等，所以其受体存在于肝细胞、骨骼肌细胞等细胞的表面，B错误；参与血糖调节的激素有胰岛素、胰高血糖素和肾上腺素等，C正确；原尿中葡萄糖可通过主动运输的方式重新吸收回血液，D正确。
8．[2017·湖南益阳调研]下图为人体甲状腺激素分泌调节的示意图，①②③表示几种不同的激素，下列叙述中错误的是(　　)
A．甲状腺功能亢进患者体内激素③分泌过多
B．缺碘时，激素①和②的浓度都高于正常水平
C．图中共有3处箭头表示负反馈调节
D．图中体现了甲状腺激素的分级调节和反馈调节机制
答案　C
解析　图中①是促甲状腺激素释放激素，②是促甲状腺激素，③是甲状腺激素。甲状腺功能亢进患者的体内甲状腺激素分泌过多，A正确；碘是合成甲状腺激素的原料，人体缺碘时会导致甲状腺激素的合成与分泌减少，从而引起①促甲状腺激素释放激素和②促甲状腺激素的分泌量增多，B正确；图中③→下丘脑与③→垂体的这2处箭头表示负反馈调节，C错误；图中体现了甲状腺激素分泌的分级调节和反馈调节机制，D正确。
9．[2017·大庆一模]下列有关糖代谢及调节的叙述，正确的是(　　)
A．在肌肉、肝脏细胞中，②过程均可发生
B．胰岛B细胞分泌的激素促进①③过程
C．胰岛A细胞分泌的激素促进④过程
D．胰岛素促进④⑤⑥等过程
答案　D
解析　②过程是肝糖原分解形成葡萄糖，只发生在肝细胞中，肌糖原不能分解转化为血糖，A错误；胰岛素能抑制②和③过程，而食物中糖类的消化吸收与胰岛素无关，B错误；胰岛A细胞分泌胰高血糖素，促进②③过程，血糖含量上升，C错误；胰岛B细胞分泌胰岛素，胰岛素的功能：促进血糖合成糖原(即图中⑤)，促进血糖进入肌肉氧化分解供能(即图中④)，促进血糖转化成脂肪、某些氨基酸(即图中⑥)，D正确。
10．如图是胰岛素调节血糖含量的模型，下列相关叙述错误的是(　　)
A．图中甲表示胰岛B细胞
B．胰岛素作用的结果会反过来影响胰岛素的分泌
C．当胰岛素分泌过多时，可抑制垂体和下丘脑的活动
D．胰岛素能促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖
答案　C
解析　图中甲能分泌胰岛素，则甲为胰岛B细胞，A正确；分析题图，胰岛素分泌增加使血糖浓度下降，血糖浓度下降后胰岛素的分泌减少，B正确；胰岛B细胞的分泌活动不受垂体控制，C错误；胰岛素能够促进组织细胞加速摄取、利用和储存葡萄糖，D正确。
二、非选择题
11．下图表示胰岛素分泌的调节过程及胰岛素的作用机理。请回答有关问题：
(1)影响胰岛B细胞分泌活动的物质有葡萄糖、________、__________；写出通过A途径引起胰岛B细胞分泌胰岛素的反射弧____________________________________。
(2)胰岛素与组织细胞膜上的受体结合后，一方面会增加细胞膜上____________的数量，促进组织细胞摄入葡萄糖；另一方面能促进细胞内________________________的合成加快，从而使血糖浓度降低。
(3)糖尿病病因之一是患者血液中存在异常抗体。与抗体②引起的糖尿病相比，抗体①引起的糖尿病的症状较______________________________________，原因是__________________________________________________。从免疫学的角度分析，这两种异常抗体引起的糖尿病都属于________病。
答案　(1)神经递质　胰高血糖素　葡萄糖感受器→传入神经→下丘脑→传出神经→胰岛B细胞
(2)葡萄糖转运蛋白　蛋白质、糖原、脂肪
(3)轻　机体可以通过神经调节促使胰岛B细胞分泌胰岛素　自身免疫
解析　(1)由图可知，影响胰岛B细胞分泌活动的物质有：葡萄糖、神经递质、胰高血糖素；A途径引起胰岛B细胞分泌胰岛素的反射弧：葡萄糖感受器→传入神经→下丘脑血糖调节中枢→传出神经→胰岛B细胞。
(2)据图分析，胰岛素与组织细胞膜上的受体结合后，一方面增加细胞内葡萄糖转运蛋白的合成，促进葡萄糖进入细胞；另一方面促进细胞内的葡萄糖转化为糖原、蛋白质、脂肪等物质，从而使血糖浓度降低。
(3)抗体①能破坏葡萄糖受体，使胰岛B细胞的敏感性降低，但机体可以通过神经调节促使胰岛B细胞分泌胰岛素；抗体②能破坏胰岛素受体，使胰岛素不能与受体结合起作用。抗体①、抗体②导致的疾病在免疫学上称为自身免疫病。
12．[2017·河北石家庄一模]如图表示甲状腺激素的分泌过程，①②③表示相关激素，请回答下列问题：
(1)由图可知，甲状腺激素的分泌存在________调节和________调节。
(2)其他条件不变，若给小鼠饲喂含②的食物，则③的量将________(填“升高”“不变”或“降低”)。若给小鼠饲喂含③的食物，其对缺氧的敏感性将________________________________。
(3)弥漫性毒性甲状腺肿是由于机体产生某种抗体，导致患者体内③含量比正常人多，其原因主要是该抗体与甲状腺细胞表面受体结合，发挥与________(填激素名称)相同的生理作用。
答案　(1)分级　(负)反馈(顺序可颠倒)
(2)不变　提高　(3)促甲状腺激素
解析　(1)甲状腺分泌甲状腺激素受下丘脑和垂体的制约，体现了分级调节；甲状腺激素含量过高会反过来抑制垂体和下丘脑分泌相关激素，体现了(负)反馈调节。
(2)激素②为促甲状腺激素，成分是蛋白质，口服后被消化酶分解失去活性，③的量将不变；③为甲状腺激素，成分是氨基酸衍生物，口服后能被消化道吸收，可以注射或口服，甲状腺激素可促进新陈代谢，甲状腺激素增多的小鼠对缺氧的敏感性提高。
(3)促进甲状腺分泌甲状腺激素的是促甲状腺激素。
13．家兔的内分泌系统与人体相似。下图为其下丘脑与部分其他内分泌腺或效应器功能关系示意图，A～E代表相关激素，结合所学知识，回答下列问题：
(1)若处于寒冷环境中，激素________的分泌量将会增加，这两种激素在此调节过程中的关系是协同作用。
(2)图中虚线所示箭头表示激素分泌调节的基本方式是____________________，对于维持动物体内激素C的含量具有重要的意义。
(3)若切除甲状腺的三分之一，激素A的分泌将会________；若切断下丘脑与垂体之间的联系，血液中激素B的含量将会________，家兔的尿量将________，激素E的分泌量将________(均填“增加”“降低”或“不变”)。
(4)激素E代表_______________________________________，
图中几种激素中，肾小管管壁细胞上含有__________的受体。
答案　(1)C、D　(2)(负)反馈调节　(3)增加　降低　增加　不变　(4)胰岛素或胰高血糖素　甲状腺激素、抗利尿激素、胰岛素
解析　(1)寒冷环境中，甲状腺激素和肾上腺素分泌量增加，以增加产热，维持体温恒定。
(2)图中虚线箭头反映了甲状腺激素分泌的调节过程为负反馈调节。
(3)若切除部分甲状腺，甲状腺激素对垂体的抑制作用减弱，导致激素A(促甲状腺激素)分泌增加，若切断下丘脑与垂体之间的联系，垂体释放的激素B(抗利尿激素)含量降低，尿量增加，但不影响激素E(胰岛素或胰高血糖素)的分泌。
(4)甲状腺激素和胰岛素几乎可以作用于全身细胞，因此肾小管管壁细胞上含有甲状腺激素、抗利尿激素、胰岛素的受体。
[神经调节和体液调节关系]
一、选择题
1．关于神经调节和体液调节之间的关系，不正确的是(　　)
A．大部分内分泌腺分泌激素不受神经系统的调控
B．内分泌腺分泌的激素也可以影响神经系统的功能
C．生物各项生命活动一般同时受神经和体液的调节，但神经调节在其中扮演了主要角色
D．体液调节可以看成是神经调节的一个环节
答案　A
解析　大多数内分泌腺都受中枢神经系统的控制，A错误；内分泌腺分泌的激素也可以影响神经系统的功能，如甲状腺激素能促进中枢神经系统的发育，B正确；生物各项生命活动一般同时受神经和体液的调节，但神经调节占主导地位，C正确；有些内分泌腺本身直接或者间接受中枢神经系统的调节，体液调节也可以看成是神经调节的一个环节，D正确。
2．[2015·海南高考]关于人体体温调节的叙述，错误的是(　　)
A．呼气是人体的主要散热途径
B．骨骼肌和肝脏是人体的主要产热器官
C．有机物的氧化分解是人体产热的重要途径
D．下丘脑有体温调节中枢，也有感受体温变化的功能
答案　A
解析　皮肤是主要的散热器官，A错误。
3．如图是人体体温调节部分示意图。冬天，一个健康男子在室外静静地等车，下列有关其体温调节的说法不正确的是(　　)
A．该男子体温调节中枢一直处于调节体温稳定的较兴奋状态
B．该男子体内热量主要来自④⑤的产热
C．②③、②⑤均属于神经调节
D．⑦⑧的活动增强，会引起③④⑤⑥的活动相应增强
答案　D
解析　由于该男子一直处于较低温度下，所以其体温调节中枢一直接受来自①的兴奋，故一直处于较兴奋状态，A正确；安静状态下，机体内的热量主要来自内脏和骨骼肌，B正确；下丘脑可通过有关神经控制皮肤血管及骨骼肌，故②③、②⑤均属神经调节，C正确；肾上腺分泌的肾上腺素和甲状腺分泌的甲状腺激素可促进机体细胞代谢，但是并不能支配汗腺的分泌及皮肤血管的收缩(二者受神经支配)，D错误。
4．[2016·辽宁六校联考]如图表示水盐调节的部分过程。下列相关叙述中错误的是(　　)
A．图中的甲是饮水不足、机体失水过多或吃的食物过咸
B．乙、丙、丁分别是下丘脑、大脑皮层、肾小管和集合管
C．图中所示过程既有神经调节也有体液调节
D．渴觉在大脑皮层产生，所以水盐调节中枢在大脑皮层
答案　D
解析　渴觉虽然在大脑皮层中产生，但水盐调节中枢位于下丘脑，D错误。
5．[2016·全国卷Ⅲ]下列有关动物水盐平衡调节的叙述，错误的是(　　)
A．细胞外液渗透压的改变可影响垂体释放抗利尿激素的量
B．肾小管通过主动运输吸收水的过程受抗利尿激素的调节
C．摄盐过多后饮水量的增加有利于维持细胞外液渗透压相对恒定
D．饮水增加导致尿生成增加有利于维持细胞外液渗透压相对稳定
答案　B
解析　抗利尿激素促进肾小管和集合管对水分的重吸收，但水分进出细胞的方式为自由扩散，B错误。
6．[2018·北京东城期末]下丘脑在人体生命活动过程中有重要的调节作用，下列分析错误的是(　　)
A．由a造成，引起下丘脑分泌①促甲状腺激素释放激素，最后使甲状腺激素分泌增多
B．由b造成，引起下丘脑释放②抗利尿激素，最后使细胞外液渗透压降低
C．由c造成，下丘脑通过神经的作用，可以促使两种激素③肾上腺素、胰高血糖素分泌增多，最后使血糖升高
D．由d引起，通过下丘脑的体温调节作用，可以引起④甲状腺激素增多，导致体内产热量增加
答案　B
解析　过度紧张会引起下丘脑分泌①促甲状腺激素释放激素，使甲状腺激素分泌增多，A正确；细胞外液渗透压升高时，下丘脑分泌、垂体后叶释放的抗利尿激素增多，促进肾小管和集合管对水分的重吸收，进而使细胞外液渗透压降低，B错误；血糖含量降低时，下丘脑通过神经的作用，可以促使两种激素③肾上腺素、胰高血糖素分泌增多，最后使血糖升高，C正确；寒冷环境中，通过下丘脑的体温调节作用，可以引起④甲状腺激素和肾上腺素分泌增加，从而促进机体产热增加，这样可以维持体温相对稳定，D正确。
7．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　调节水平衡的激素是抗利尿激素，饮水过少时，抗利尿激素d分泌增多，促进肾小管和集合管对水的重吸收，A正确；血糖平衡调节过程中，血糖浓度变化直接刺激胰岛，使胰岛分泌相关激素参与调节，属于体液调节，B正确；手被扎时，引起肌肉收缩的过程为a→b→e，属于神经调节，C正确；胸腺不参与体温调节，D错误。
8．[2017·四川宜宾模拟]如图表示下丘脑参与人体稳态调节的三种方式。下列相关叙述中错误的是(　　)
A．抗利尿激素可以促进肾小管和集合管对水的重吸收，它是由下丘脑分泌并释放的
B．如果甲状腺激素分泌过多，会抑制激素④和①(或②)两种激素的分泌
C．胰岛中的B和C两种细胞虽然分泌的激素不同，但它们含有相同的核基因
D．图中的A最可能是生长激素
答案　A
解析　抗利尿激素是由下丘脑分泌的，但由垂体释放，A错误；根据激素分泌调节中的反馈调节可知，甲状腺激素分泌过多则会抑制垂体和下丘脑分泌激素④和①(或②)，B正确；图中的B和C分别是胰岛B细胞和胰岛A细胞，虽然它们分泌的激素不同，但由于来自同一个受精卵，所以含有相同的核基因，C正确；垂体可以分泌生长激素，所以图中的A最可能是生长激素，D正确。
9．[2017·兰州模拟]下面是关于抗利尿激素调节的曲线图，下列叙述正确的是(　　)
A．甲图表示食物过咸时，抗利尿激素分泌与细胞外液渗透压变化的关系
B．乙图表示饮水过多时，抗利尿激素分泌与细胞外液渗透压变化的关系
C．丙图表示细胞外液渗透压升高时，抗利尿激素分泌的变化
D．丁图a点时注射的不可能是抗利尿激素
答案　C
解析　食物过咸时，细胞外液渗透压升高，抗利尿激素分泌增多，促进肾小管、集合管对水的重吸收，尿量减少，A错误、C正确；饮水过多时，细胞外液渗透压降低，抗利尿激素分泌减少，尿量增多，B错误；a点注射抗利尿激素，内环境中的抗利尿激素含量升高，促进肾小管、集合管对水的重吸收，尿量减少，尿素浓度升高，D错误。
10．下列关于体温调节、水盐平衡调节说法中，正确的是(　　)
A．病人体温维持在40 ℃的高温时产热大于散热，是神经—体液共同调节的结果
B．冬季产热多，散热少，夏季则相反
C．在体温和水盐平衡调节中枢失调时，均可通过口服相应激素得到一定的缓解
D．无论冬季还是夏季，只有产热与散热维持平衡，方可保持体温恒定
答案　D
解析　“维持”40 ℃时其产热与散热应相等，A错误；冬季产热多、散热多，夏季处于炎热环境中，不能减少产热，只能依靠增加散热维持体温恒定，B错误；抗利尿激素不能口服，C错误。
二、非选择题
11．[2018·宁夏银川一中模拟]血浆渗透压在维持身体内环境的稳态上十分重要，受多种因素共同作用，保持其稳定性。
(1)在身体水分的进出方面，主要的“入口”是由“口渴”这一动机引发的主动饮水，渴觉中枢在________。主要的“出口”是通过肾脏由尿液排出。尿量主要是由________分泌的抗利尿激素调节的。
(2)排尿是一种复杂的反射活动。与成人相比，婴幼儿经常尿床的原因是____________________________。在人体排尿反射中，兴奋在神经纤维上传导的特点是________(填“单向性”或“双向性”)。
(3)研究这一调节系统的科研工作者将体重相同的健康成年人分为两组，令他们进行长跑，直到体重减少1 kg之后，令第Ⅰ组的人摄取1 L纯水，令第Ⅱ组摄取1 L 0.5%食盐水，并在摄取纯水和食盐水后的15 min和3 h两个时间段询问统计口渴情况(统计期间不再摄入水)。
①长跑运动中大量排汗主要是为了保持__________的相对稳定。饮水15 min后，两组人的渴觉变化一致，都________(填“上升”“不变”或“下降”)，为什么？___________________________________________________。
②饮水3小时后，第________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)组的人的渴觉和15 min时变化不大，为什么？_____________________________
________________________________________________________。
答案　(1)大脑皮层　下丘脑
(2)大脑(发育尚未完善)对脊髓的控制作用弱　单向性
(3)①体温(温度)　下降　两组都补充了水，使细胞外液渗透压下降了　②Ⅱ　因为第Ⅱ组不仅补充了水，还补充了无机盐，使细胞外液渗透压维持了平衡
解析　(1)渴觉中枢在大脑皮层，抗利尿激素由下丘脑分泌，经垂体释放，来调节水盐平衡。
(2)婴幼儿的大脑发育尚未完善，对脊髓的控制作用弱，所以会经常尿床。在人体中，兴奋在神经纤维上的传导是单向的，从兴奋部位传导至未兴奋部位，离体条件下神经纤维上兴奋的传导是双向的。
(3)运动时大量出汗主要是为了维持体温的恒定。出汗后大量脱水和脱盐，使得细胞外液渗透压升高。补充了纯水或者一定浓度的食盐水后，细胞外液渗透压会下降，都会缓解口渴。但只补充纯水，只能暂时缓解口渴，因大量饮纯水后又冲淡了血液中盐的浓度，机体为了保持和恢复原有浓度，就要把喝进来的水分再排出去，于是继续出汗，随着汗液的排出，盐又进一步丢失，如此形成了恶性循环。因此人会越喝纯水越渴。而Ⅱ组饮用的是食盐水，不仅补充了水使得细胞外液渗透压下降，还及时补充了流失的盐分，这样才能保持细胞外液渗透压的相对稳定，而真正的解决口渴，恢复正常状态。
12．[2018·南阳模拟]下面为某同学“饥寒交迫”时体内的一些生理变化过程示意图(A～D为器官或细胞，①～④为激素)。结合所学知识，回答下列问题：
(1)机体受到寒冷刺激时，会引起下丘脑、垂体和甲状腺分泌活动的一系列改变，该过程中，引起下丘脑分泌活动改变的信息分子有________________________，寒冷引起甲状腺分泌活动改变的调节方式为________________________，甲状腺激素促进机体产热的原因是________________________。
(2)人体的体温调节中枢位于________，兴奋在传入神经上以________的形式传导，在神经元之间完成信号传递的物质是________________。
(3)产生冷觉的A是________，其通过控制运动来调节体温的基本原理是______________________。
(4)当激素③以B为靶细胞时，体现了激素的________调节，该调节的作用是______________________________________________。
(5)激素④的主要靶器官(细胞)是________，与其在血糖调节方面相互拮抗的激素是________________。
(6)寒冷环境比炎热环境更容易精力集中，兴奋性更高的主要原因是______________________________________。在相同饮水量的情况下，冬天的尿量比夏天多的主要原因是________________。
(7)患者血浆渗透压升高时，下丘脑中的________________中枢兴奋，机体内的________________使肾小管、集合管对水的重吸收速率发生改变。
答案　(1)神经递质和甲状腺激素　神经—体液调节　增强细胞代谢，增加产热量
(2)下丘脑　电信号　神经递质
(3)大脑皮层　运动时肌肉细胞呼吸加快，释放能量增多
(4)反馈　抑制垂体产生促甲状腺激素
(5)肝脏(细胞)　胰岛素
(6)甲状腺激素含量较高，提高神经系统的兴奋性　汗液分泌较少
(7)水盐平衡调节　抗利尿激素
解析　(1)当身体的温度感受器受到寒冷等刺激时，相应的神经冲动传到下丘脑，其相应的信息分子是神经递质，同时甲状腺激素反馈作用于下丘脑。下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素，促使垂体分泌促甲状腺激素。促甲状腺激素随血液运输到甲状腺，促使甲状腺增加甲状腺激素的合成和分泌，增强细胞代谢，增加产热量。寒冷引起甲状腺分泌活动改变的调节方式为神经—体液调节。
(2)人体的体温调节中枢位于下丘脑，兴奋在传入神经上以电信号的形式传导，在神经元之间通过神经递质即化学信号的形式传递。
(3)冷觉产生于大脑皮层，从控制运动角度看，运动时肌肉细胞代谢增强，从而增加产热。
(4)当激素③(甲状腺激素)以B(垂体)为靶细胞时，体现了激素的反馈调节，甲状腺激素对垂体的作用效果是抑制垂体产生促甲状腺激素。
(5)胰高血糖素的主要靶器官(细胞)是肝脏细胞，胰岛素和胰高血糖素相互拮抗，共同调节血糖平衡。
(6)寒冷环境中甲状腺激素含量较高，神经系统的兴奋性增强，比炎热环境中更容易精力集中。在相同饮水量的情况下，冬天汗液分泌较少，所以冬天的尿量比夏天多。
(7)患者血浆渗透压升高时，下丘脑中的渗透压感受器和水盐平衡调节中枢兴奋，下丘脑分泌的抗利尿激素促进肾小管、集合管对水的重吸收。
13．下图表示下丘脑参与人体体温、水盐和血糖平衡的部分调节过程。请回答下列问题：
(1)受到寒冷刺激时，下丘脑可通过垂体促进腺体A的分泌活动，腺体A表示的器官有______________________________________。
(2)人体剧烈运动大量出汗后，下丘脑增加________激素的生成和分泌，并由垂体释放进入血液，促进________________对水分的重吸收。
(3)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，使胰岛B细胞分泌活动增强，血糖浓度下降，此过程属于________________调节。胰岛分泌的胰岛素需要与靶细胞的受体结合才能发挥作用，胰岛素的受体分布在靶细胞的________________(填“细胞膜上”或“细胞质中”或“细胞核中”)。
(4)Ⅰ型糖尿病由胰岛B细胞损伤引起，患病率具有种族差异性，患者血液中含有抗胰岛B细胞的抗体和效应T细胞。据此推测：Ⅰ型糖尿病是由________决定的、针对胰岛B细胞的一种_____________病；胰岛B细胞的损伤是机体通过________________免疫导致的。
答案　(1)甲状腺
(2)抗利尿　肾小管和集合管
(3)神经—体液　细胞膜上
(4)遗传(基因)　自身免疫　体液免疫和细胞(特异性)
解析　(1)机体受到寒冷刺激时，下丘脑调节垂体产生促激素，促激素的靶器官有甲状腺。
(2)人体大量出汗后，细胞外液渗透压升高，刺激下丘脑渗透压感受器，使下丘脑增加抗利尿激素的生成和分泌。抗利尿激素作用于肾小管和集合管，促进二者对水分的重吸收作用。
(3)血糖浓度上升，刺激下丘脑葡萄糖感受器产生兴奋，通过反射弧作用于胰岛B细胞，使其分泌胰岛素，进而降低血糖浓度，上述过程属于神经—体液调节。胰岛素与其靶细胞膜上的受体特异性结合，发挥调节作用。
(4)抗胰岛B细胞抗体(蛋白质)的合成是由基因决定的。Ⅰ型糖尿病是由抗胰岛B细胞抗体和效应T细胞破坏了胰岛B细胞导致的，故属于自身免疫病。由题干信息可知，胰岛B细胞损伤过程中有抗胰岛B细胞抗体和效应T细胞参与，故此过程涉及体液免疫和细胞免疫。
第28讲　免疫调节
[考纲明细]　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(Ⅱ)
板块一　知识·自主梳理
一、免疫系统的组成和功能
1．免疫系统的组成
2．免疫系统的功能
(1)免疫系统的防卫功能
①防卫功能：抵御病原体的攻击。包括第一道防线和第二道防线的非特异性免疫以及第三道防线的特异性免疫(体液免疫和细胞免疫)。
②非特异性免疫与特异性免疫的比较
(2)监控和清除功能：监控并清除体内已经衰老或因其他因素而被破坏的细胞，以及癌变的细胞。
二、体液免疫与细胞免疫
1．抗原与抗体
(1)抗原：能够引起机体产生特异性免疫反应的物质，具有大分子性、异物性和特异性等特点。
(2)抗体：机体接受特定的抗原刺激后，由浆细胞产生的并能与该抗原特异性结合的免疫球蛋白。
2．体液免疫
3．细胞免疫
4．记忆细胞与二次免疫应答
(1)记忆细胞特点：可以在抗原消失后很长时间保持对这种抗原的记忆。
(2)二次免疫反应：当相同抗原再次入侵时，记忆细胞能迅速增殖分化，形成浆细胞，快速产生大量抗体。
(3)二次免疫反应特点：抗体产生的速度快，量多、持续时间长。
(4)抗体浓度变化与患病程度变化曲线
5.体液免疫和细胞免疫的区别和联系
三、免疫失调引起的疾病及免疫学应用
1．免疫失调引起的疾病
(1)免疫功能失调引起的疾病的比较
(2)艾滋病
2．免疫学的应用
(1)预防接种
对人或动物接种疫苗，使机体获得免疫能力。
(2)疾病的检测
运用抗原能与抗体发生特异性结合的特性，用人工标记的抗体对组织内的抗原进行检测。
(3)器官移植
器官移植的最大难题是实行手术后，免疫系统会将移植的器官当作“非己”成分进行攻击。
◆　深入思考
1．人体的免疫系统是怎样清除细胞内的病菌的？
提示　先通过细胞免疫将隐藏病菌的细胞破坏，使抗原(病菌)无藏身之处，然后再通过体液免疫将其清除。
2．为什么预防接种要多次注射疫苗？
提示　通过多次注射疫苗可以增加体内记忆细胞的数量，以提高机体的免疫力。
◆　自查诊断
1．各种免疫器官都能产生免疫细胞。(　　)
答案　×
2．吞噬细胞的溶酶体参与对抗原的加工处理过程。(　　)
答案　√
3．当同一种抗原再次进入机体时，产生的浆细胞均来自记忆细胞。(　　)
答案　×
4．医生为病人注射肉毒杆菌抗毒素进行治疗，目的是刺激机体产生特异性抗体发挥体液免疫作用。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
免疫系统的组成与功能
[全国卷Ⅱ]关于免疫细胞的叙述，错误的是(　　)
A．淋巴细胞包括B细胞、T细胞和吞噬细胞
B．血液和淋巴液中都含有T细胞和B细胞
C．吞噬细胞和B细胞都属于免疫细胞
D．浆细胞通过胞吐作用分泌抗体
[解析]　吞噬细胞不属于淋巴细胞，A错误；在骨髓中发育成熟的B细胞和在胸腺中发育成熟的T细胞，普遍分布于血液和淋巴液中，B正确；免疫细胞包括吞噬细胞、B细胞、T细胞、浆细胞、效应T细胞以及记忆细胞等，C正确；抗体属于分泌蛋白，浆细胞通过胞吐作用分泌抗体，D正确。
[答案]　A
题型一　免疫细胞的来源和作用分析
1．[2014·大纲卷]下列关于人体淋巴细胞的叙述，错误的是(　　)
A．在胸腺中发育成熟的T淋巴细胞可参与细胞免疫
B．效应T淋巴细胞可攻击被病原体感染的宿主细胞
C．T淋巴细胞和B淋巴细胞都是由造血干细胞发育成的
D．T细胞释放的淋巴因子不能使受到抗原刺激的B细胞增殖
答案　D
解析　T淋巴细胞在胸腺中发育成熟，参与细胞免疫，A正确；在细胞免疫中，效应T细胞与被病原体感染的靶细胞结合，使靶细胞裂解死亡，B正确；T淋巴细胞和B淋巴细胞都起源于骨髓中的造血干细胞，C正确；T细胞释放的淋巴因子能够促进受到抗原刺激的B细胞增殖分化为浆细胞和记忆细胞，D错误。
2．如图表示淋巴细胞的起源和分化过程(其中a、b、c、d表示不同种类的细胞，①②表示有关过程)，下列有关叙述正确的是(　　)
A．只有a、b、c三类细胞能识别抗原
B．产生抗体的细胞只能由b直接分化形成
C．①②过程都需要抗原的刺激才能发生
D．c、d的功能各不相同，根本原因是DNA不同
答案　C
解析　图中a为T细胞，b为B细胞，c和d分别为效应T细胞和浆细胞，能识别抗原的有记忆细胞、B细胞、T细胞、吞噬细胞和效应T细胞，A错误；产生抗体的细胞是浆细胞，可由B细胞(b)或记忆细胞增殖分化形成，B错误；在特异性免疫过程中B细胞和T细胞都需要经过抗原刺激后才能发挥作用，C正确；c、d细胞都来源于造血干细胞，其核DNA是相同的，因基因的选择性表达导致了功能的不同，D错误。
3．[2017·贵州高三模拟]下列有关免疫的叙述，错误的是(　　)
A．浆细胞能直接识别抗原，进而合成并分泌相应的抗体
B．吞噬细胞可吞噬病原体，也可处理病原体使抗原暴露
C．淋巴细胞位于淋巴液、血液和淋巴结中
D．免疫活性物质由免疫细胞或其他细胞产生
答案　A
解析　浆细胞可分泌相应的抗体，但不能直接识别抗原，A错误；在非特异性免疫中，吞噬细胞可吞噬病原体，在特异性免疫中，吞噬细胞也可处理病原体使抗原暴露，B正确；淋巴细胞位于淋巴液、血液和淋巴结等处，C正确；免疫活性物质如淋巴因子、溶菌酶等由免疫细胞或其他细胞产生，D正确。
易错警示
关于免疫细胞的几个易误点
(1)吞噬细胞既参与非特异性免疫，又参与特异性免疫。
(2)T细胞既参与体液免疫，又参与细胞免疫。若T细胞缺失，细胞免疫功能全部丧失，体液免疫功能部分保留。
(3)浆细胞(效应T细胞)并非只来自于B细胞(T细胞)。在二次免疫中，浆细胞(效应T细胞)的来源有两个，一是由B细胞(T细胞)增殖分化而来，二是由记忆细胞增殖分化而来。
(4)免疫细胞的三个“唯一”。唯一能产生抗体的细胞是浆细胞；唯一没有识别功能的细胞是浆细胞；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(浆细胞除外)。
题型二　特异性免疫和非特异性免疫
4．下列关于特异性免疫和非特异性免疫的叙述，错误的是(　　)
A．非特异性免疫是通过遗传获得的，而特异性免疫是出生后才产生的
B．非特异性免疫出现快，作用范围广；特异性免疫出现慢，作用范围小，针对性强
C．青霉素能杀菌和唾液中的溶菌酶能杀菌都属于非特异性免疫
D．特异性免疫是在非特异性免疫的基础上形成的
答案　C
解析　非特异性免疫是生来就有的，通过遗传获得，而特异性免疫是出生后通过接触抗原才产生的，A正确；非特异性免疫出现快，作用范围广，特异性免疫出现慢，作用范围小，针对性强，B正确；青霉素能杀菌不属于免疫，唾液中的溶菌酶能杀菌属于非特异性免疫，C错误；特异性免疫是在非特异性免疫的基础上形成的，D正确。
5．人体感染白喉杆菌(白喉杆菌侵入易感者上呼吸道，通常在咽部黏膜生长繁殖)后，将启动一系列的免疫反应，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的繁殖
B．吞噬细胞通过溶菌酶将吞入的白喉杆菌消灭
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　非特异性免疫是指由皮肤、黏膜、体液中的杀菌物质和吞噬细胞参与的免疫，A、B、C三项都属于非特异性免疫，特异性免疫是指由抗体或效应T细胞等参与的免疫，D项中的免疫球蛋白就是指抗体。
技法提升
“三看法”判断特异性免疫和非特异性免疫
考点2
体液免疫与细胞免疫
[2015·全国卷Ⅱ]下列与病原体有关的叙述，正确的是(　　)
A．抗体可以进入细胞消灭寄生在其中的结核杆菌
B．抗体抵抗病毒的机制与溶菌酶杀灭细菌的机制相同
C．Rous肉瘤病毒不是致癌因子，与人的细胞癌变无关
D．人感染HIV后的症状与体内该病毒浓度和T细胞数量有关
[解析]　抗体主要分布在体液中，是体液免疫中发挥作用的主要物质，不能进入细胞，A错误；抗体依靠与病毒结合形成沉淀或细胞集团的形式消灭病毒，溶菌酶是杀菌物质，它的作用主要是把细菌溶解掉，B错误；Rous肉瘤病毒属于病毒致癌因子，能诱发细胞癌变，C错误；人感染HIV后，随着感染时间的延长，HIV浓度增加，T细胞数量减少，使人体逐渐丧失免疫能力，即人感染HIV后的症状和HIV的浓度以及T细胞的数量密切相关，D正确。
[答案]　D
题型一　体液免疫和细胞免疫的过程
1．[2017·河北邯郸质检]如图是人体内的免疫过程示意图，下列说法中错误的是(　　)
A．图中的细胞A在非特异性免疫和特异性免疫中均起作用；细胞B在细胞免疫和体液免疫中均起作用
B．移植器官发生的排斥反应，主要与①②⑥⑦有关
C．HIV通过攻击细胞C，导致机体免疫功能缺失引发艾滋病
D．当相同抗原再次进入机体时，体内会发生⑦或⑧的过程，进而产生G或E，发挥特定的免疫效应
答案　C
解析　细胞A是吞噬细胞，在特异性免疫和非特异性免疫中都发挥作用，细胞B是T细胞，在体液免疫和细胞免疫中都发挥作用，A正确；移植器官发生的排斥反应主要与细胞免疫有关，B正确；HIV通过攻击细胞B，导致机体免疫功能缺失引发艾滋病，C错误；⑦⑧过程是记忆细胞分化过程，在二次免疫过程中发挥作用，使免疫能力更强大，D正确。
2．[2017·威海模拟]甲型流感病毒(H1N1)是一种RNA病毒，如图是该病毒侵入人体后，机体发生免疫反应的某个过程的示意图。下列有关叙述正确的是(　　)
A．经吞噬细胞摄取处理后的抗原被传递给T细胞
B．T细胞在抗原的刺激下增殖、分化形成记忆细胞和浆细胞
C．T细胞与靶细胞密切接触将导致靶细胞裂解释放病原体
D．H1N1侵入人体后被彻底清除的过程属于细胞免疫
答案　A
解析　抗原经吞噬细胞摄取处理后，暴露出这种病原体特有的抗原，并传递给T细胞，A正确；B细胞在抗原的刺激下增殖、分化形成记忆细胞和浆细胞，B错误；效应T细胞与靶细胞密切接触将导致靶细胞裂解，C错误；被H1N1感染后，需体液免疫和细胞免疫共同作用才能彻底清除H1N1病毒，D错误。
技法提升
“三看法”判断体液免疫和细胞免疫
题型二　二次免疫反应
3．[2017·兰州质检]图甲为人体内众多免疫细胞的起源和分化示意图，图乙表示一正常人注射疫苗后体内抗体产生的反应记录。下列分析正确的是(　　)
A．图甲①～⑦中需抗原刺激才能产生的有④⑤⑥⑦
B．淋巴细胞起源于造血干细胞，①②③的细胞核中的遗传物质由于分化产生了差异
C．图乙中曲线在bc段的斜率大于de段的斜率
D．图乙中m>n的主要原因是注射疫苗后机体产生了较多的B细胞
答案　A
解析　记忆细胞、浆细胞和效应T细胞都需要抗原的刺激才能产生，A正确；细胞分化不会导致遗传物质改变，B错误；分析题图可知，de段属于二次免疫，bc段属于初次免疫，bc段的斜率小于de段的斜率，C错误；图乙中m>n 的主要原因是注射疫苗后机体产生了较多的记忆细胞，D错误。
4．[2017·东城区模拟]如图表示将抗原注射到兔体内后抗体产生量的变化。下列有关叙述正确的是(　　)
A．当注入抗原X，抗体产生量的变化是曲线a；若第8天注射抗原Y，图中表示对抗原Y的抗体产生量的是曲线b
B．根据病毒侵入机体后引起血液中抗体浓度变化的规律，为提高人体对病毒的免疫能力，应采取的措施是向人体注射抗体
C．B淋巴细胞和T淋巴细胞依靠细胞膜表面的特异性受体识别抗原
D．浆细胞合成的抗体对抗原的特异性识别，是由于抗体分子结构中的核苷酸序列不同
答案　C
解析　曲线b表示第8天注射抗原X的抗体产生量，A错误；向人体注射抗原(疫苗)可提高机体的免疫能力，B错误；抗体为蛋白质，其分子结构中无核苷酸，D错误。
考点3
免疫功能失调与免疫学应用
[2017·全国卷Ⅰ]某同学将一定量的某种动物的提取液(A)注射到实验小鼠体内，注射后若干天，未见小鼠出现明显的异常表现。将小鼠分成两组，一组注射少量的A，小鼠很快发生了呼吸困难等症状；另一组注射生理盐水，未见小鼠有异常表现。对实验小鼠在第二次注射A后的表现，下列解释合理的是(　　)
A．提取液中含有胰岛素，导致小鼠血糖浓度降低
B．提取液中含有乙酰胆碱，使小鼠骨骼肌活动减弱
C．提取液中含有过敏原，引起小鼠发生了过敏反应
D．提取液中含有呼吸抑制剂，可快速作用于小鼠呼吸系统
[解析]　若提取液中含有胰岛素、乙酰胆碱或呼吸抑制剂，则第一次注射时小鼠就会出现相应症状，A、B、D错误；若提取液中含有过敏原，第一次注射不会引起小鼠发生过敏反应，而在第二次注射时，小鼠再次接触相同的过敏原，机体会发生过敏反应，释放组织胺，出现皮肤红肿、呼吸困难等症状，C正确。
[答案]　C
题型一　免疫功能异常的原因分析
1．[2017·太原高三模拟]下列有关艾滋病与T淋巴细胞关系的说法错误的是(　　)
A．HIV侵入人体后与T淋巴细胞相结合，破坏T淋巴细胞，使免疫调节受到抑制
B．HIV会不断复制，T淋巴细胞会被破坏，免疫系统新制造的T淋巴细胞仍会被HIV感染
C．即使HIV感染者感觉身体良好，没有任何症状，但仍然可能有许多的T淋巴细胞被破坏
D．HIV感染者失去了大量T淋巴细胞后，特异性免疫功能全部丧失
答案　D
解析　HIV侵入人体后与T淋巴细胞相结合，破坏T淋巴细胞，T细胞参与特异性免疫，故机体的免疫调节受到抑制，A正确；HIV会不断复制，T淋巴细胞会被破坏，免疫系统新制造的T淋巴细胞仍会被HIV感染，B正确；即使HIV感染者感觉身体良好，没有任何症状，但仍然可能有许多的T淋巴细胞被破坏，C正确；HIV感染者失去了大量T淋巴细胞后，细胞免疫完全丧失，但仍存在部分体液免疫，D错误。
2．下列关于免疫失调的说法正确的是(　　)
A．过敏是由过敏原刺激机体使浆细胞产生组织胺而引起的一系列反应
B．艾滋病、类风湿性关节炎、风湿性心脏病等都属于免疫缺陷病
C．因为过敏不会破坏组织细胞，也不会引起组织严重损伤，所以不危及生命
D．艾滋病患者最终常常死于复合感染或者肿瘤
答案　D
解析　浆细胞产生的物质是抗体，组织胺不是由浆细胞产生的，A错误；类风湿性关节炎、风湿性心脏病属于自身免疫病，B错误；剧烈的过敏反应也会危及生命，C错误；艾滋病患者免疫能力下降，常常死于复合感染或肿瘤，D正确。
题型二　免疫学应用的实例分析
3．[2017·宁夏银川测试]图中的曲线显示了两种使人体获得免疫力的方法。据此判断下列说法正确的是(　　)
A．当一个人患乙肝时采用方法②进行免疫比较好
B．采用方法①可以使人获得比方法②更持久的免疫力
C．采用方法②使人体获得抗体的过程叫细胞免疫
D．医学上一般采用方法②进行免疫预防
答案　D
解析　当一个人患乙肝时，乙肝病毒已经侵入人体，从图中可知，如果采用方法②(注射抗原)，体内产生的抗体少，不利于清除体内的乙肝病毒，而采用方法①(注射抗体)，能使体内很快获得大量的抗体，A错误；抗体在体内存活的时间短，而注射疫苗后体内会产生记忆细胞，当乙肝病毒再次侵入人体时，记忆细胞会迅速增殖分化形成大量的浆细胞，故方法②即注射疫苗能使人体获得更持久的免疫力，也是医学上常用的免疫预防方法，B错误，D正确；注射抗原使人体获得抗体的过程叫体液免疫，C错误。
4．[2017·郑州模拟]流行性脑脊髓膜炎简称流脑，属于呼吸道传染病。是由脑膜炎双球菌感染引起的化脓性脑膜炎。临床表现为发热、头痛、呕吐、四肢与躯干出现淤点、淤斑和颈项强直等脑膜刺激征。儿童是主要感染对象，部分青少年亦可感染发病，该病可通过接种流脑疫苗来进行预防。以下说法正确的是(　　)
A．接种的流脑疫苗可以直接杀死脑膜炎双球菌
B．对脑膜炎双球菌的免疫过程只包括体液免疫和细胞免疫
C．如果人体内存留的脑膜炎双球菌抗体攻击人体中正常细胞导致患病，这类疾病属于自身免疫病
D．呼吸道黏膜分泌的能杀灭脑膜炎双球菌的溶菌酶属于第二道防线
答案　C
解析　接种的流脑疫苗可以刺激机体产生相应的免疫细胞和免疫物质，不能直接杀死脑膜炎双球菌，A错误；对脑膜炎双球菌的免疫过程除了体液免疫和细胞免疫外，还包括非特异性免疫，B错误；自身免疫病是由于免疫系统异常敏感，反应过度，将自身物质当做外来异物进行攻击而引起的疾病，C正确；呼吸道黏膜分泌溶菌酶属于第一道防线，D错误。
知识拓展
免疫预防与免疫治疗
(1)免疫预防：患病前的预防，即把疫苗接种到人体内，使人产生对传染病的抵抗能力，增强了人的免疫力。通过预防接种，人们能够积极地预防多种传染病，但不能预防所有传染病。
(2)免疫治疗：患病后的治疗，即在人体患病条件下，通过输入抗体、胸腺激素、淋巴因子等调整人的免疫功能，使机体抵抗疾病的能力增强，达到治疗疾病的目的。
板块三　方向·真题体验
1．[2017·天津高考]细颗粒物(PM2.5)可影响免疫系统功能。下表相关推论错误的是(　　)
选项
对长期吸入高浓度
PM2.5的研究结果
推论
A
损害呼吸道黏膜
影响非特异性免疫
B
改变T细胞数目
影响特异性免疫
C
刺激B细胞增殖分化
影响细胞免疫
D
导致抗体水平升高
影响体液免疫
答案　C
解析　呼吸道黏膜是保卫人体的第一道防线，属于非特异性免疫，A正确；T细胞参与人体的特异性免疫，B正确；抗原刺激B细胞增殖分化，产生浆细胞，浆细胞产生抗体，属于体液免疫，C错误，D正确。
2．[2015·天津高考]鸡霍乱病原菌易致鸡死亡。1880年，巴斯德用久置的鸡霍乱病原菌对鸡群进行注射，意外发现全部鸡存活。再次培养新鲜病原菌，并扩大鸡的注射范围，结果仅有部分鸡存活。进一步调查发现，存活鸡均接受过第一次注射。下列分析正确的是(　　)
A．第一次注射时，所用的鸡霍乱病原菌相当于抗体
B．第一次注射后，鸡霍乱病原菌诱导存活鸡产生了抗性变异
C．第二次注射后，存活鸡体内相应记忆细胞参与了免疫反应
D．第二次注射后，死亡鸡体内没有发生特异性免疫反应
答案　C
解析　久置的鸡霍乱病原菌致病力下降，可作为抗原，A错误；第一次注射鸡霍乱病原菌时，使鸡产生特异性的抗体及记忆细胞，而不是产生抗性变异，B错误；第二次注射后，记忆细胞会迅速地增殖与分化，产生更多的抗体，C正确；第二次注射后死亡鸡也产生了特异性免疫反应，只是产生的抗体太少，不足以清除体内的霍乱病原菌，D错误。
3．[2016·江苏高考]人类免疫缺陷病毒(HIV)有高度变异性，感染机体后可损伤多种免疫细胞，并通过多种机制逃避免疫系统识别和攻击。下列相关叙述错误的是(　　)
A．HIV感染人群比健康人群更易患甲型H1N1流感
B．HIV的高度变异性，致使疫苗效果难以持久
C．被HIV潜伏感染的细胞表面没有HIV蛋白，利于病毒逃避免疫系统识别和攻击
D．HIV破坏免疫系统，机体无体液免疫应答，不能通过检测抗体来诊断HIV感染
答案　D
解析　HIV感染使人体中多种免疫细胞损伤，对H1N1流感的抵抗力下降，A正确；接种疫苗产生的抗体和记忆细胞具有特异性，HIV具有高度变异性，导致记忆细胞和抗体不能消灭HIV，B正确；被HIV潜伏感染的细胞表面没有HIV蛋白，有利于病毒逃避免疫系统识别和攻击，C正确；HIV感染初期，机体通过体液免疫产生大量抗体，可通过检测抗体来诊断HIV感染，D错误。
4．[2016·全国卷Ⅰ]病毒甲通过呼吸道感染动物乙后，可引起乙的B淋巴细胞破裂、T淋巴细胞功能丧失，导致其患肿瘤病，患病动物更易被其他病原体感染。给新生的乙个体接种甲疫苗可预防该肿瘤病。回答下列问题：
(1)感染病毒甲后，患病的乙更易被其他病原体感染的原因是_______________。
(2)新生的乙个体接种甲疫苗后，甲疫苗作为________可诱导B淋巴细胞增殖、分化成________和记忆细胞，记忆细胞在机体被病毒甲感染时能够____________________________，从而起到预防该肿瘤病的作用。
(3)免疫细胞行使免疫功能时，会涉及胞吞和胞吐这两种物质跨膜运输方式，这两种方式的共同点有________________________(答出两点即可)。
答案　(1)免疫功能下降
(2)抗原　浆细胞　迅速增殖分化，大量分泌抗体
(3)能运输生物大分子等；运输过程中形成囊泡；需要消耗能量
解析　(1)由题意知，感染病毒甲后，动物乙的B淋巴细胞破裂、T淋巴细胞功能丧失，导致其患肿瘤病，免疫功能下降，因此患病的乙更易被其他病原体感染。
(2)甲疫苗的实质是处理后的抗原，可引起机体产生相应的抗体和记忆细胞，从而起到预防相应疾病的作用。
(3)胞吞和胞吐这两种物质运输方式均能运输生物大分子等，运输过程中均形成囊泡，且均需要消耗能量。
5．[2015·全国卷Ⅰ]HIV属于逆转录病毒，是艾滋病的病原体。回答下列问题：
(1)用基因工程方法制备HIV的某蛋白(目的蛋白)时，可先提取HIV中的_______，以其作为模板，在________________的作用下合成________，获取该目的蛋白的基因，构建重组表达载体，随后导入受体细胞。
(2)从受体细胞中分离纯化出目的蛋白，该蛋白作为抗原注入机体后，刺激机体产生的可与此蛋白结合的相应分泌蛋白是________，该分泌蛋白可用于检测受试者血清中的HIV，检测的原理是______________________________________。
(3)已知某种菌导致的肺炎在健康人群中罕见，但是在艾滋病患者中却多发。引起这种现象的根本原因是HIV主要感染和破坏了患者的部分________细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。
(4)人的免疫系统有________________癌细胞的功能。艾滋病患者由于免疫功能缺陷，易发生恶性肿瘤。
答案　(1)RNA　逆转录酶　cDNA(或DNA)
(2)抗体　抗原抗体特异性结合　(3)T(或T淋巴)　(4)监控和清除
解析　(1)HIV属于逆转录病毒，要获取目的蛋白的基因，可先从HIV中提取其RNA，再以其作为模板，在逆转录酶的作用下合成cDNA，此cDNA即为该目的蛋白的基因。
(2)目的蛋白作为抗原注入机体后，可启动机体的体液免疫，通过浆细胞产生抗体，而此抗体可与目的蛋白抗原结合。利用上述原理可检测受试者血清中是否含有HIV。
(3)HIV致病的机理是HIV主要感染和破坏了患者的部分T细胞，降低了患者免疫系统的防卫功能。
(4)人体的免疫系统有监控和清除癌细胞的功能。
限时规范特训
一、选择题
1．下列关于人体免疫系统的说法正确的是(　　)
A．免疫系统包括免疫器官和免疫细胞两部分
B．T细胞是在胸腺中成熟的，而B细胞是在骨髓中成熟的
C．体液中的杀菌物质如溶菌酶是保卫人体的第一道防线
D．发挥免疫防御功能时，人体的三道防线会同时起作用
答案　B
解析　免疫系统包括免疫器官、免疫细胞和免疫活性物质，A错误；体液中的杀菌物质如溶菌酶为第二道防线，C错误；发挥免疫功能时，三道防线发挥作用的顺序依次是第一道防线、第二道防线和第三道防线，D错误。
2．[2017·湖北八校高三模拟]下列有关人体免疫的叙述正确的是(　　)
A．在抗原的刺激下T细胞产生抗体能发挥免疫作用
B．记忆细胞再次接触同种抗原后可增殖分化为浆细胞
C．抗原的加工处理和传递过程只存在于体液免疫中
D．非特异性免疫只能针对某一特定的病原体起作用
答案　B
解析　体液免疫过程中，抗体由浆细胞产生，A错误；二次免疫时，记忆细胞再次接触同种抗原后可增殖分化为浆细胞，B正确；抗原的加工处理和传递过程存在于体液免疫和细胞免疫过程中，C错误；非特异性免疫不具有特异性，可针对多种病原体起作用，D错误。
3．[2017·东北三校模拟]关于HIV的说法不正确的是(　　)
A．HIV主要侵染T细胞，对其他细胞也有亲和力，引起相关组织的破坏
B．当HIV侵入人体后，会被浆细胞识别，引发人体发生免疫反应
C．HIV病毒的核酸逆转录后可整合到宿主细胞基因组中，具有较长的潜伏期
D．HIV在体外生存能力极差，可用含淋巴细胞的培养液体外培养HIV
答案　B
解析　HIV主要破坏T细胞，对其他组织也有破坏作用，A正确；浆细胞不能识别抗原，B错误；HIV为逆转录病毒，逆转录形成的DNA能整合到宿主细胞基因组中，HIV确实有较长的潜伏期，C正确；HIV在体外的生存能力弱，在含淋巴细胞的培养液中能繁殖，D正确。
4．[2017·河北唐山、保定调研]2015年3月5日，《新英格兰医学杂志》发表一项研究，证实由厦门大学夏宁邵教授研发的戊型肝炎疫苗能够提供至少4～5年的持久保护。这是世界首例获得批准的戊肝疫苗。下列关于该疫苗的叙述正确的是(　　)
A．接种该疫苗，机体发生的免疫反应属于非特异性免疫
B．戊型肝炎疫苗属于免疫活性物质
C．戊型肝炎病毒侵入机体后，能被内环境中的效应T细胞和浆细胞特异性识别
D．注射戊肝疫苗能够得到持久保护的原因是机体产生了记忆细胞和抗体
答案　D
解析　戊肝疫苗对于人体来说属于抗原，此疫苗对其他的病原体不起作用，由此引发的免疫属于特异性免疫，A错误；戊型肝炎疫苗研制是经过处理、减少毒性或失去了毒性的病原体，不是免疫活性物质，B错误；浆细胞不能特异性识别抗原，C错误；注射戊肝疫苗后经过体液免疫和细胞免疫，使机体产生了记忆细胞和抗体，从而使免疫能力能够得到持久，D正确。
5．[2017·黑龙江哈尔滨六中模拟]下列有关免疫学的知识，描述正确的有(　　)
A．SARS病毒刺激B细胞后，B细胞增殖分化成浆细胞，浆细胞产生抗体，抗体与其特异性结合
B．效应T细胞与靶细胞密切接触，靶细胞的溶酶体内的溶菌酶将其裂解
C．免疫系统主要由免疫器官发挥免疫作用
D．过敏反应是因为机体免疫能力太弱，过于敏感所导致
答案　A
解析　根据体液免疫的过程可知，SARS病毒刺激B细胞后，B细胞增殖分化成浆细胞，浆细胞产生抗体，抗体与其特异性结合，A正确；溶酶体内没有溶菌酶，B错误；免疫系统主要由免疫细胞和免疫活性物质发挥免疫作用，C错误；过敏反应是因为机体免疫能力过强导致，D错误。
6．[2017·辽宁本溪模拟]下列有关人体特异性免疫的叙述，正确的是(　　)
A．B细胞受刺激后释放淋巴因子的同时迅速分裂形成浆细胞
B．浆细胞与记忆B细胞相比前者的内质网和高尔基体更发达
C．病毒侵入细胞后B细胞与靶细胞密切接触导致靶细胞裂解
D．同种病毒再次侵入人体后记忆细胞产生大量抗体清除病毒
答案　B
解析　B细胞受刺激后迅速分裂分化成浆细胞和记忆细胞，淋巴因子是由T细胞分泌的，A错误；浆细胞的功能是分泌大量的抗体，记忆B细胞受到刺激后迅速分化成大量的浆细胞，所以浆细胞中的内质网和高尔基体更发达，B正确；病毒侵入细胞后引发的是细胞免疫，主要是T细胞发挥作用，效应T细胞与靶细胞密切接触导致靶细胞裂解，C错误；记忆细胞是不能产生抗体的，抗体是由浆细胞产生的，D错误。
7．[2017·兰州模拟]如图所示为在疫苗注射前后、不同时间采血所测得的抗体水平(向下的箭头指示为疫苗注射时间)。有关叙述不正确的是(　　)
A．a与d时间所注射的为不同种疫苗，甲、乙两种抗体由不同浆细胞产生
B．甲曲线表明每个抗体分子可以多次与同种抗原结合发挥作用
C．甲、乙两曲线表明，不同种类的抗体在体内存留的时间长短可能有较大的差异
D．c时间段甲抗体水平突然上升，可能是受到了与a时间注射的疫苗相类似的抗原的刺激
答案　B
解析　一种浆细胞只能分泌一种抗体，由图示可以看出，甲、乙两种抗体产生的时间、含量达到最大值所需要的时间及存留时间各不相同，应该是由不同种疫苗刺激后形成的不同浆细胞产生的，A、C正确；抗体与抗原结合后，被吞噬细胞吞噬分解，不能再与抗原结合，B错误；图中c时间段甲抗体的产生比b时间段更快、更多，这是二次免疫反应的特征，即受到与a时间注射疫苗相类似抗原的刺激，D正确。
8．[2014·天津高考]神经递质乙酰胆碱与突触后膜的乙酰胆碱受体(AChR)结合，突触后膜兴奋，引起肌肉收缩。重症肌无力患者体内该过程出现异常，其发病机理示意图如下。下列叙述错误的是(　　)
A．物质a作为抗原能激活B细胞增殖分化为浆细胞
B．抗a抗体与物质a的结合物不能被吞噬细胞清除
C．物质a引发的上述免疫过程属于体液免疫
D．患者体内乙酰胆碱与突触后膜的AChR特异性结合减少
答案　B
解析　通过图解可以看出，物质a作为抗原，能激活B细胞增殖分化为浆细胞，浆细胞产生抗a抗体，A正确；抗a抗体能与物质a结合，形成沉淀或细胞集团，进而被吞噬细胞清除，B错误；物质a引发的免疫过程通过体液中的抗体发挥作用，属于体液免疫，C正确；抗a抗体与乙酰胆碱竞争AChR，从而使患者体内乙酰胆碱与突触后膜的AChR特异性结合减少，导致突触后膜不能兴奋，出现重症肌无力症状，D正确。
9．[2017·山东淄博二模]下列与免疫系统有关的叙述，正确的是(　　)
A．所有的免疫活性物质都是由免疫细胞产生的
B．吞噬细胞在摄取和处理病原体的过程中都有溶酶体参与
C．造血干细胞在胸腺中通过相关基因的表达而产生B淋巴细胞
D．记忆B细胞受同种抗原刺激后会增殖分化，机体内产生大量抗体
答案　D
解析　有些免疫活性物质不是由免疫细胞产生的，如溶菌酶，A错误；吞噬细胞摄取病原体的过程没有溶酶体的参与，B错误；造血干细胞分化产生B淋巴细胞发生在骨髓中，C错误；记忆B细胞接受同种抗原刺激后会增殖分化为大量浆细胞，浆细胞产生大量抗体，D正确。
10．[2017·山东济宁二模]研究发现，调节性T细胞(Tr)具有抑制免疫的功能，Mcl-1蛋白可使其数量增加，Bim蛋白可使其数量减少。下列说法不正确的是(　　)
A．Tr数量的增加，有利于提高器官移植成功率
B．Tr的数量与Mcl-1蛋白和Bim蛋白共同作用有关
C．过敏性体质可能与Bim蛋白活性被抑制有关
D．Mcl-1蛋白活性过高，人体易患恶性肿瘤疾病
答案　C
解析　Tr细胞具有抑制免疫的功能，故Tr细胞数量增加，可抑制免疫功能，从而提高器官移植成功率，A正确；Mcl-1蛋白和Bim蛋白都能对Tr细胞起作用，B正确；过敏反应是免疫功能过于强大造成的，Bim蛋白可使Tr细胞数量减少，从而使免疫功能增强，C错误；Mcl-1蛋白活性过高，使Tr细胞数量增多，免疫功能降低，人体易患恶性肿瘤，D正确。
二、非选择题
11．[2017·福建厦门质检]下图表示人体内淋巴细胞的分化及部分免疫过程，m代表场所，其余字母表示细胞或细胞产物。请据图回答。
(1)m代表的场所是________，d代表________细胞，e代表________。
(2)在体液免疫过程中未被消灭的某些病毒可侵入宿主细胞，此时，图中________(物质)不能进入宿主细胞与病毒结合，要消灭宿主细胞中的病毒，要靠________免疫，即图中的________(填字母)细胞与靶细胞特异性结合，使靶细胞裂解，释放出的病毒可被存在于________中的________(物质)结合，凝集成团形成沉淀，然后被________(填字母)吞噬、消化。
(3)当入侵的病毒被消灭之后，人体在很长时间内能够保持对这种抗原的记忆，当再接触这种抗原时，图中________细胞(填字母)能迅速增殖分化，快速产生大量的抗体。
答案　(1)骨髓　吞噬　淋巴因子
(2)抗体　细胞　f　内环境(细胞外液)　抗体　d
(3)g
解析　图中a表示B细胞、b表示浆细胞、c表示T细胞、d表示吞噬细胞、e表示淋巴因子、f表示效应T细胞、g表示记忆B细胞。
(1)m是B细胞成熟的场所，因此是骨髓。d能处理呈递抗原，为吞噬细胞，e是T细胞分泌的淋巴因子。
(2)对侵入宿主细胞的病毒，需细胞免疫将靶细胞裂解后，释放出抗原，体液(内环境)中的抗体才能与之结合，最后被吞噬细胞吞噬、消化。
(3)再接触这种抗原时，人体主要进行二次免疫，此时记忆细胞会迅速增殖分化出浆细胞，产生大量抗体。
12．[2017·湖南名校联考]接种甲型H1N1流感疫苗是目前预防甲流的短期有效措施。请回答以下相关问题。
(1)人体接种H1N1甲流疫苗后，其中主要成分血凝素(病毒囊膜糖蛋白)可作为________刺激机体产生特异性免疫反应。
(2)一旦H1N1甲流病毒侵入已免疫的机体，________会迅速增殖分化为浆细胞，产生大量抗体，这些抗体与游离的H1N1结合阻止其吸附宿主细胞；若少量病毒侥幸侵入机体细胞，机体还可依靠________免疫将被感染细胞清除。
(3)C48/80是一种可激活巨噬细胞(吞噬细胞的一种)的聚合物，研究人员为了研究C48/80对疫苗免疫效应的影响做了如下实验：实验选用128只健康小鼠随机分为8组，采用滴鼻方式给药，28天后以致死剂量H1N1病毒悬液处理小鼠，一段时间后测定小鼠血清中lgG抗体水平，在病毒处理21天后计算各组小鼠成活率，结果如下表：
注：CTB*已被证实为一种安全有效的免疫辅助剂，可增强疫苗的免疫效力。
①使实验结果更有说服力，可再增加一组对照实验，其处理应为________________________________，预测该组小鼠的存活率应为________。
②实验数据显示，G组小鼠的血清抗体水平比其他组低，最可能的原因是__________________________________________________________________________________________________________。
③实验结果表明，随H1N1疫苗剂量的增加，免疫小鼠的__________________________________升高，且添加C48/80的免疫组与同剂量单独H1N1疫苗免疫组比较，同时它们再与H组结果比较，C48/80的作用是___________________________________。
答案　(1)抗原　(2)记忆细胞　细胞　(3)①不滴加疫苗及辅助剂，其他处理与其余组相同　0%　②G组小鼠未注射疫苗是初次免疫，产生的抗体少，其他注射过疫苗的组发生的是二次免疫，产生的抗体更多　③lgG抗体水平和存活率　增强H1N1疫苗的免疫效力
解析　(1)疫苗是灭活或部分灭活的病原微生物，没有致病性但有抗原性，人体接种H1N1甲流疫苗后，病毒囊膜糖蛋白可作为抗原刺激机体产生特异性免疫反应。
(2)已免疫的机体内含有相应记忆细胞。一旦同种抗原再次侵入，体内的相应记忆细胞可快速增殖分化产生大量的浆细胞，产生大量抗体，这些抗体与游离的抗原结合阻止其吸附宿主细胞；体液免疫中产生的抗体无法清除侵入机体细胞的病毒，机体可依靠细胞免疫将被病毒感染的靶细胞清除。
(3)①为使实验结果(疫苗及辅助剂可杀灭H1N1甲流病毒)更有说服力，可再增加一组对照实验，对照组除不滴加疫苗及辅助剂外，其他处理与其余组相同。由于对照组没有加疫苗及辅助剂，用致死剂量的H1N1病毒悬液处理对照组小鼠后，小鼠将不能存活。②分析实验设计可知，与其他组不同，G组小鼠预先未注射过疫苗，是初次免疫，其他组小鼠预先已注射过疫苗，发生的是二次免疫，与二次免疫相比，初次免疫产生的抗体少。③分析表格数据可知，随H1N1疫苗剂量的增加，免疫小鼠的lgG抗体水平和存活率升高；将添加C48/80的免疫组与同剂量单独H1N1疫苗免疫组比较，并与H组(添加了已被证实为安全有效的免疫辅助剂)结果比较，可以得到的结论，C48/80的作用是增强H1N1疫苗的免疫效力。
13．[2017·内蒙古包头模拟]下图表示病菌感染人体后，免疫细胞做出应答的部分过程，请据图回答问题。
(1)上图所示免疫方式是________，不能识别抗原的是图中细胞________。
(2)人体在幼年患过麻疹后，终身不再感染麻疹病毒。当麻疹病毒再次入侵时，人体免疫系统发挥作用的过程是________(用序号表示)。图中既参与细胞免疫，又参与体液免疫的细胞是________。
(3)据图所示，细胞D是由________增殖分化形成的。免疫学研究证明，如果细胞D产生了针对核蛋白的化学物质，会引起系统性红斑狼疮，该疾病在免疫学中属于________。接触性皮炎通常是由有毒的常春藤、橡胶和油漆引起的，这在免疫中属于________反应。
(4)下列选项中能正确表示病毒或病菌侵入机体后，引起血液中抗体浓度变化的是(图中①表示第一次感染病原体，②表示第二次感染相同的病原体)________。
答案　(1)体液免疫　D　(2)④⑦⑧　细胞A、细胞B
(3)细胞C、细胞E　自身免疫病　过敏　(4)C
解析　(1)图中抗原与抗体结合形成沉淀，属于体液免疫。细胞D是浆细胞，它的功能是产生抗体，不具有识别抗原功能。
(2)当抗原二次入侵时，机体的记忆细胞即图中的细胞E参与免疫过程，对应过程是④⑦⑧。既参与体液免疫，又参与细胞免疫的是吞噬细胞、T细胞，即图中的细胞A、细胞B。
(3)浆细胞来自B细胞或记忆细胞，即图中的细胞C、细胞E。系统性红斑狼疮属于自身免疫病。接触性皮炎属于过敏反应。
(4)二次免疫时，产生的抗体数量多，时间短，血液中抗体浓度变化可用图C中曲线表示。
第29讲　植物激素调节
[考纲明细]　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
板块一　知识·自主梳理
一、植物生长素的发现
1．生长素的发现过程
2．植物激素的概念
由植物体内产生，能从产生部位运送到作用部位，对植物的生长发育有显著影响的微量有机物，称作植物激素。
3．生长素的产生、运输、分布
(1)产生
(3)分布：各器官中均有分布，但相对集中地分布于生长旺盛的部分。如胚芽鞘、芽和根顶端的分生组织、形成层、发育中的种子和果实等处。
4．植物产生向光性的原因
总结
二、生长素的生理作用
1．生长素的生理作用方式及特点
(1)作用方式：不直接参与细胞代谢，而是给细胞传达一种调节代谢的信息。
(2)作用：既能促进生长，也能抑制生长；既能促进发芽，也能抑制发芽；既能防止落花落果，也能疏花疏果。
(3)作用特点：两重性(低浓度促进，高浓度抑制)。
2．影响生长素生理作用的因素
(1)浓度：一般情况下，在浓度低时促进生长，浓度过高时抑制生长，甚至会杀死植物。
(2)成熟程度：一般来说，幼嫩细胞敏感，衰老细胞迟钝。
(3)不同器官对生长素的敏感程度不同，其大小依次为根＞芽＞茎。
(4)不同植物对生长素的敏感程度不同，双子叶植物比单子叶植物敏感。
3．生长素作用的原理在生产上的应用
(1)实例——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，侧芽附近生长素浓度高，发育受到抑制。
③解除：去掉顶芽。
④应用：果树整形修剪、茶树摘心、棉花打顶等以增加分枝，提高产量。
(2)生长素类似物及其应用
①概念
②应用
防止果实和叶片脱落；获得无子果实；促进结实；促进扦插枝条生根。
4．探索生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度
(1)实验原理
生长素类似物可促进扦插枝条生根。
(2)实验步骤
(3)实验注意
①扦插枝条的选取：一般选取生长旺盛的一年生枝条。
②处理扦插枝条的方法：浸泡法(浓度较低)、沾蘸法(浓度较高)。
③控制无关变量非常重要。
④预实验：在进行科学研究时，有时需要在正式实验前先做一个预实验。这样可以为进一步的实验摸索条件，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，盲目开展实验而造成人力、物力和财力的浪费。
⑤实验的测量指标：可以是枝条的生根数目，也可以是生根的长度。
三、其他植物激素
1．其他植物激素的种类和作用
(1)其他植物激素的合成部位和主要生理作用
(2)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，就会促进乙烯的合成，而乙烯含量的增高，反过来又抑制了生长素促进细胞伸长的作用。
(3)激素调节只是植物生命活动调节的一部分。植物的生长发育过程，在根本上是基因组在一定时间和空间上程序性表达的结果。
2．植物生长调节剂及其应用
(1)概念：人工合成的对植物的生长发育有调节作用的化学物质称为植物生长调节剂，如生长素类似物2,4－D、乙烯利、矮壮素等。
(2)优点：原料广泛，容易合成，效果稳定等。
(3)应用实例
①用乙烯利催熟凤梨。
②用一定浓度的赤霉素溶液处理芦苇幼苗，可以使其纤维长度增加50%左右。
③用赤霉素处理大麦种子产生α-淀粉酶，可以简化工艺，降低成本。
④青鲜素可保持蔬菜鲜绿，但其可能有致癌作用。
⑤2,4－D是应用广泛的除草剂。
◆　深入思考
研究表明：脱落酸在高温下易降解，据此，请解释“小麦、玉米即将成熟时，若遇干热后再遇大雨的天气，种子将易在穗上发芽”。
提示　这是因为脱落酸能促进种子休眠，抑制发芽。持续一段时间的高温，能使种子中的脱落酸降解。没有了脱落酸，这些种子就不会像其他种子那样休眠了。再遇到大雨天气又给在穗上的种子提供了萌发所需要的水分，于是种子就在穗上萌发。
◆　自查诊断
1．植物的向光性、茎的背地性都体现了生长素作用的两重性。(　　)
答案　×
2．植物幼嫩叶片中的色氨酸可转变成生长素。(　　)
答案　√
3．顶芽合成的生长素通过自由扩散运输到侧芽。(　　)
答案　×
4．横向运输发生在尖端，发生效应的部位也在尖端。(　　)
答案　×
5．生长素和细胞分裂素可以在同一细胞中起作用。(　　)
答案　√
6．脱落酸能够调控细胞的基因表达。(　　)
答案　√
板块二　考点·题型突破
考点1
生长素的发现
[2016·全国卷Ⅲ]为了探究生长素的作用，将去尖端的玉米胚芽鞘切段随机分成两组，实验组胚芽鞘上端一侧放置含有适宜浓度IAA的琼脂块，对照组胚芽鞘上端同侧放置不含IAA的琼脂块，两组胚芽鞘下端的琼脂块均不含IAA。两组胚芽鞘在同样条件下，在黑暗中放置一段时间后，对照组胚芽鞘无弯曲生长，实验组胚芽鞘发生弯曲生长，如图所示。根据实验结果判断，下列叙述正确的是(　　)
A．胚芽鞘b侧的IAA含量与b′侧的相等
B．胚芽鞘b侧与胚芽鞘c侧的IAA含量不同
C．胚芽鞘b′侧细胞能运输IAA而c′侧细胞不能
D．琼脂块d′从a′中获得的IAA量小于a′的输出量
[解析]　根据题意可知，琼脂块a中不含生长素，即左图属于对照组，所以胚芽鞘b侧与胚芽鞘c侧均不含生长素，而右图属于实验组，即琼脂块a′中含有生长素，所以胚芽鞘b′侧含IAA，A、B错误；胚芽鞘细胞均能运输IAA，C错误；琼脂块a′中的IAA经胚芽鞘向下运输到d′，其中一部分会留在胚芽鞘中被其利用，D正确。
[答案]　D
题型一　生长素的发现
1．下列关于生长素发现实验的理解正确的是(　　)
A．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
B．胚芽鞘感光部位和弯曲生长部位在尖端
C．拜尔的实验中，植物的向光性是背光侧生长素比向光侧多所致
D．能从人尿中提取出生长素的原因是人体内无分解生长素的酶
答案　D
解析　生长素从胚芽鞘尖端基部进入琼脂块的方式属于扩散，A错误；胚芽鞘的感光部位是尖端，弯曲生长部位是尖端下面一段，B错误；拜尔的实验证明胚芽鞘的弯曲生长是尖端产生的影响在其下部分布不均匀造成的，C错误；人体内没有分解生长素的酶，故生长素随食物进入人体内后会随着尿液排出，D正确。
2．科学家温特做了如下实验：把切下的燕麦尖端放在琼脂块上，几小时后，移去胚芽鞘尖端，将琼脂块切成小块。再将经处理过的琼脂块放在切去尖端的燕麦胚芽鞘一侧，结果胚芽鞘会朝对侧弯曲生长。但是，如果放上的是没有接触过胚芽鞘尖端的琼脂块，胚芽鞘则既不生长也不弯曲。该实验证明了(　　)
A．生长素只能从形态学上端运输到形态学下端
B．造成胚芽鞘弯曲的刺激是某种化学物质
C．生长素的化学本质是吲哚乙酸
D．胚芽鞘会弯向光源生长
答案　B
解析　通过实验结果的对比可知，胚芽鞘的弯曲生长与放在一侧的琼脂块无关，而是与琼脂块中含有的来自胚芽鞘尖端产生的某种化学成分有关，故A、C、D错误，B正确。
题型二　生长素的运输方式
3．[2017·广东中山调研]为研究吲哚乙酸(IAA)与脱落酸(ABA)的运输特点，用放射性同位素14C标记IAA和ABA开展如下图所示的实验。下列叙述正确的是(　　)
A．若图中AB为茎尖切段，琼脂块①和②中出现较强放射性的是②
B．若图中AB为成熟茎切段，琼脂块①和②中出现放射性的只是②
C．若图中AB为茎尖切段，琼脂块③和④中均出现了较强放射性，说明ABA在茎尖的运输是极性运输
D．若图中AB为成熟茎切段，琼脂块①和②中均出现了较强放射性，说明IAA在成熟茎切段中的运输不是极性运输
答案　D
解析　由于生长素在茎尖切段只能由形态学上端向形态学下端运输，所以①中有生长素，②中由于形态学的上下端弄反了，不会含有生长素，A错误；若图中AB为成熟茎切段，生长素既可以进行极性运输，也可以进行非极性运输，所以琼脂块①和②中都可以出现放射性，B错误；③④中均出现放射性，说明ABA在茎尖既可由形态学上端向形态学下端运输，也可倒过来运输，不是极性运输，C错误；琼脂块①和②中均出现了较强放射性，说明IAA既可由形态学上端向形态学下端运输，也可倒过来运输，在成熟茎切段中的运输不是极性运输，D正确。
4．如图表示将玉米苗尖端分别置于不含生长素的相同的琼脂块上，并做不同的处理。一段时间后，测定琼脂块中的生长素含量，并分别用a～f表示。下列有关叙述错误的是(　　)
A．若向光侧的生长素会被分解，则a>b、cB．若生长素由向光侧移向背光侧，则c＋d＝e＋f，且eC．图甲中的玉米苗尖端向上直立生长，而图丁中的玉米苗尖端向左弯曲生长
D．图乙中的玉米苗尖端向左弯曲生长，其原因是背光侧的细胞分裂较快
答案　D
解析　分析图示，如果图乙中玉米苗尖端的向光侧生长素会被分解，则图甲中琼脂块的生长素含量高，图乙的琼脂块中因向光侧生长素被分解而含量相对较低，即a>b，同理可推出图丙中c＜d，A正确；若光照不导致生长素分解，则图丙和图丁中的生长素含量为c＋d＝e＋f，但由于云母片插入情况不同，图丁中向光侧的生长素会移向背光侧，所以e知识拓展
　生长素的极性运输
(1)运输方向：纵向运输
生长素只能由植物形态学上端运输到下端，而不能倒过来运输。如图所示：茎尖分生组织合成的生长素向下运输；根尖分生区合成的生长素向上运输。生长素的极性运输不受重力影响。
(2)运输方式——主动运输
主动运输：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为主动运输。
题型三　植物生长情况的判定
5．[2017·枣阳一中一模]如图所示，a、b、c为对胚芽鞘做不同处理的实验，d为一植株被纸盒罩住，纸盒的一侧开口，有单侧光照。下列对实验结果的描述，正确的是(　　)
A．a、b向光弯曲生长，c背光弯曲生长
B．a直立生长，b、c向光弯曲生长
C．图d中如果固定植株，旋转纸盒，一段时间后，植株向左弯曲生长
D．图d中如果将纸盒和植株一起旋转，则植株向纸盒开口方向弯曲生长
答案　D
解析　图a中由于生长素不能透过玻璃片，故a直立生长，图b中生长素能透过琼脂片，单侧光照使b向光弯曲生长，图c中由于胚芽鞘没有尖端，对光不产生反应，左侧放置含生长素的琼脂块，c向右侧弯曲生长，A、B错误；图d中如果固定植株，旋转纸盒，一段时间后植株向右弯曲生长，如果将纸盒和植株一起旋转，光只能从开口进入，因此植株弯向纸盒开口方向生长，C错误，D正确。
6．[2017·黑龙江哈尔滨六中月考]分析下列各图，正确的是(　　)
A．图甲由于单侧光照的影响，胚芽鞘将向光弯曲生长
B．图乙茎卷须中生长素含量外侧比内侧少，所以外侧生长得快
C．图丙中若固定光源，暗箱及植株整个装置匀速旋转一段时间，幼苗将弯向小窗
D．图丁中放M的胚芽鞘向一侧弯曲，而放N的不弯曲
答案　C
解析　图甲中胚芽鞘没有尖端，所以不能感受单侧光照的刺激，A错误；图乙茎卷须中生长素含量外侧比内侧多，外侧生长快，B错误；图丙中若固定光源，暗箱及植株整个装置匀速旋转，植株只能通过小窗获得间断的单侧光照，故一段时间后幼苗将向小窗弯曲生长，C正确；图丁中，由于含生长素的琼脂块放在了去掉尖端的胚芽鞘正上方，所以胚芽鞘直立生长，且放M的胚芽鞘比放N的生长快，D错误。
技法提升
1.向性运动的处理方法及结果分析
2.判断植物“长不长、弯不弯”的方法
题型四　有关生长素的实验设计
7．[2017·山东泰安调研]如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是(　　)
A．①② B．③④ C．⑤⑥ D．①⑤
答案　C
解析　根据实验目的，本实验要验证胚芽鞘尖端是感受光刺激部位，①②都没有光刺激，所以不能证明感光部位，A错误；③④两组实验一个有含生长素的琼脂块，一个有单侧光，两个变量无法说明问题，B错误；⑤⑥两组实验的自变量是遮光部位，⑤尖端不感光直立生长，⑥尖端感光向光弯曲，说明感光部位是尖端，C正确；①⑤的变量有2个，有无单侧光及尖端是否被遮光，不能说明胚芽鞘尖端是感光刺激部位，D错误。
8．[2017·河南郑州模拟]为探究在单侧光照射下燕麦胚芽鞘产生的生长素横向运输是发生在尖端(A段)还是发生在尖端下面一段(B段)，某同学进行了如图所示的实验，下列叙述正确的是(　　)
A．若a、b均向光源弯曲生长，则表明生长素的横向运输发生在B段
B．若a、b均直立生长，则表明生长素的横向运输发生在B段
C．若a向光源弯曲生长，b直立生长，则表明生长素的横向运输发生在A段
D．若b向光源弯曲生长，a直立生长，则表明生长素的横向运输发生在A段
答案　D
解析　若a、b均向光源弯曲生长，说明都发生了生长素的横向运输，则表明生长素的横向运输发生在A和B段，A错误；若a、b均直立生长，说明都没有发生生长素的横向运输，B错误；若a向光源弯曲生长，说明a发生了生长素的横向运输，b直立生长，说明b没有发生生长素的横向运输，则表明生长素的横向运输发生在B段，C错误；若b向光源弯曲生长，说明b发生了生长素的横向运输，a直立生长，说明a没有发生生长素的横向运输，则表明生长素的横向运输发生在A段，D正确。
技法提升
生长素的相关实验设计方法
(1)验证尖端产生生长素
①实验组：取放置过胚芽鞘尖端的琼脂块，置于去掉尖端的胚芽鞘的一侧(如图甲所示)。
②对照组：取未放置过胚芽鞘尖端的空白琼脂块，置于去掉尖端的胚芽鞘的一侧(如图乙所示)。
(2)验证胚芽鞘生长部位在尖端下面一段
①方法一：云母片法
a．实验组：在胚芽鞘尖端与下面一段之间插入云母片(如图甲所示)。
b．对照组：胚芽鞘不进行处理(如图乙所示)。
②方法二：画线法
在胚芽鞘尖端及下面一段均画3～4条等间距的线，过一段时间观察，哪部分间距变大，即为生长部位。
(3)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。
(4)验证生长素的极性运输只能从形态学上端向形态学下端运输
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既不生长也不弯曲。
考点2
生长素的生理作用
[2016·四川高考]有人从真菌中提取到甲、乙和丙三种生长素类似物，分别测试三种类似物的不同浓度对莴苣幼根生长的影响，结果如图。以下说法不正确的是(　　)
A．甲、乙和丙对莴苣幼根生长的影响均具有两重性
B．在0～20 ppm范围内，甲对莴苣幼根的促进作用大于丙
C．乙的浓度大于20 ppm后，对莴苣幼根生长起抑制作用
D．据图推测，用30 ppm的甲处理莴苣幼芽可抑制其生长
[解析]　从图中可以看出，甲、乙、丙在一定的生长素类似物浓度范围内，均促进幼根生长，但超过一定范围根的长度反而减小，体现了两重性，A正确；由图可知，在0～20 ppm范围内，甲对莴苣幼根的促进作用大于丙，B正确；乙的浓度大于20 ppm后，莴苣幼根长度小于生长素类似物浓度为0时莴苣幼根长度，故起抑制作用，C正确；由于此图描述的是生长素类似物对莴苣幼根生长的影响，故无法判断用30 ppm的甲处理莴苣幼芽，会起到怎样的作用，D错误。
[答案]　D
题型一　生长素作用的两重性及曲线分析
1．[2017·上海虹口区测试]如图1是将含有生长素的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘的一侧，胚芽鞘弯曲的情况；图2是生长素对胚芽鞘生长作用的示意图。据此判断下列说法正确的是(　　)
A．当生长素浓度小于b点浓度时，随生长素浓度的增加，θ逐渐增大
B．当生长素浓度高于b点浓度时，生长素就会抑制胚芽鞘的生长
C．由图2可知生长素对胚芽鞘生长的作用具有两重性
D．当生长素浓度为0时，图1中的胚芽鞘将直立生长
答案　C
解析　当生长素浓度小于b点浓度时，随生长素浓度的增加，图1中胚芽鞘弯曲程度增大，θ逐渐减小，A错误；当生长素浓度大于b点浓度小于c点浓度时，随生长素浓度的增加，促进作用减弱，B错误；由图2看出，生长素浓度小于c点浓度时促进生长，大于c点浓度时抑制生长，体现了生长素的作用具有两重性，C正确；当生长素浓度为0时，去尖端的胚芽鞘不生长，D错误。
2．下图甲是水平放置在黑暗环境中的植物的生长素运输情况，图乙是不同浓度生长素对顶芽和根部生长的生理作用。下列说法正确的是(　　)
A．图甲中代表极性运输的箭头是③和④
B．图乙中，生长素浓度为b时，对根是抑制生长
C．根部近地侧生长素浓度范围为(c～d) mol·L－1时，根表现出向地性
D．顶芽近地侧比根部近地侧对生长素更敏感，所以生长较快
答案　C
解析　甲图中代表极性运输的箭头是①和②，③和④为横向运输，A错误；图乙中，曲线①敏感度高，故代表的是根，生长素浓度为b时，对根是促进生长，B错误；水平放置在黑暗环境的植物，重力使生长素集中分布在根和顶芽的近地侧，对于根，由于对生长素敏感性大于芽，近地侧生长受抑制，背地侧生长快，故向地生长，而芽对生长素较不敏感，近地侧生长快于背地侧，故结合图乙分析，近地侧生长素浓度范围为(c～d) mol·L－1，抑制根生长，促进芽生长，C正确、D错误。
易错警示
辨析生长素两重性分析中的易错点
(1)抑制生长≠不生长，所谓“抑制”或“促进”均是相对于“对照组”(即自然生长或加蒸馏水处理的组别)而言的——凡生长状况差于对照组者可谓生长受抑制，生长状况好于对照组者可谓“促进生长”。
(2)确认能否体现两重性的关键在于“浓度与生长状况”。
①若生长较慢处的生长素浓度>生长较快处的生长素浓度则可体现两重性，如根背地生长、顶端优势等。
②若生长较慢处的生长素浓度<生长较快处的生长素浓度，则不能体现两重性，只能表明“低浓度促进生长”。如茎的向光性和茎背地生长。
(3)由于生长素生理作用具有两重性，因此存在两种不同浓度的生长素，其促进效果相同，并且最适浓度在这两种浓度之间。
(4)误将高于最适浓度的浓度都当做“抑制浓度”
曲线中HC段表明随生长素浓度升高，促进生长作用减弱，但仍为促进生长的浓度，不是抑制浓度，高于i时才会抑制植物生长，才是“抑制浓度”。
题型二　生长素的应用及相关实验
3．棉花是我国重要的经济作物。下图①②表示棉花植株的两个部位，下列叙述错误的是(　　)
A．①处的分生组织合成的生长素可以运向②，②处的分生组织合成的生长素也可以运向①
B．①优先生长是因为生长素浓度适宜，②受抑制是因为生长素浓度过高
C．适时摘除①，顶端优势被破坏，可使植株多开花、多结果
D．生长素既能防止棉蕾、棉铃的脱落，也能疏花疏果
答案　A
解析　①处为植物形态学的上端，②处与①处相比为形态学的下端，生长素只能从形态学的上端运向形态学的下端，A错误；顶端优势就是顶芽①发育占优势，侧芽②发育受到抑制的现象，B正确；摘除顶芽，能降低侧芽处的生长素浓度，促进侧芽发育为侧枝，多开花、多结果，C正确；生长素的作用具有两重性，既可以防止落花落果，也可以疏花疏果，D正确。
4．[2017·张家口名校联盟联考]科学研究发现，某植物茎段再生时，根总是由近根端长出，叶从近苗端长出(见图)，这种现象被称为极化再生。下列说法不合理的是(　　)
A．近根端与近苗端基因的表达情况不同
B．茎段截取后近根端的生长素运向苗端
C．极化再生过程中发生了细胞分裂和细胞分化
D．生长素对离体茎段细胞的生长具有重要调节作用
答案　B
解析　近根端长成根、近苗端长出叶都是细胞分裂和分化的结果，而细胞分化的实质是基因的选择性表达，A、C正确；生长素运输方向是极性运输，所以茎段截取后近根端的生长素不会运向苗端，B错误；生长素促进离体茎段的近根端长成根、近苗端长出叶，说明其对细胞的生长具有重要调节作用，D正确。
实验十二
探索生长素类似物促进插条生根的最适浓度
[2017·北京房山期末]某生物兴趣小组利用2,4－D进行了如下实验：①配制不同浓度的2,4－D溶液共6组；②选取生理状况相同的桂花枝条，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，统计每组枝条生根数目并计算平均值，结果如下表所示。根据该实验，可以得到的结论是(　　)
2,4－D浓度(mol/L)
0
10－15
10－14
10－13
10－12
10－11
生根平均值(条)
2.0
3.8
7.2
9.4
15.1
20.3
A．促进桂花枝条生根的最适2,4－D浓度是10－11 mol/L
B．一定浓度的2,4－D溶液对植物生根具有明显的促进作用
C．超过一定浓度的2,4－D溶液对植物生根有抑制作用
D．相同浓度的2,4－D溶液和生长素溶液对枝条生根的作用相同
[解析]　从题中信息可知，以2,4－D溶液浓度为0作为对照组，其他组为实验组，题干实验中2,4－D溶液为10－11 mol/L时生根数最多，但是不能确定10－11以后的2,4－D溶液浓度生根数，不能确定促进枝条生根的最适2,4－D浓度，A项错误；从表中数据可以看出，以2,4－D溶液浓度为0作为对照组，一定浓度的2,4－D溶液对植物生根具有明显促进作用，B项正确；表中数据没能体现超过一定浓度的2,4－D溶液对植物生根有抑制作用，C项错误；题中没有涉及有关生长素的实验，不能得出相同浓度的2,4－D溶液和生长素溶液对枝条生根的作用相同，D项错误。
[答案]　B
1．[2017·四川省绵阳中学模拟]用三种不同浓度的生长素类似物溶液处理某植物插条使其生根，结果如下表。下列叙述错误的是(　　)
组别
清水
浓度a
浓度b
浓度c
平均生根数
15
29
38
7
A．实验中用于扦插的枝条可能带有芽或幼叶
B．实验结果表明促进插条生根的最适浓度是浓度b
C．该生长素类似物对插条生根的作用具有两重性
D．插条的长势、处理时间的长短等属于本实验的无关变量
答案　B
解析　清水处理的枝条平均生根数为15，可能是用于扦插的枝条带有芽或幼叶，产生的生长素促进生根，A正确；实验中b浓度时，生根数目最多，但不能确定促进插条生根的最适浓度是浓度b，B错误；表中数据反映该生长素类似物在浓度为a、b时能促进生根，在浓度为c时能抑制生根，对插条生根的作用具有两重性，C正确；该实验的自变量为生长素类似物溶液的不同浓度，插条的长势、处理时间的长短等属于本实验的无关变量，D正确。
2．[2017·湖北四校联考]下列对“探究生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度”实验的叙述，错误的是(　　)
A．在预实验中需要设置蒸馏水处理的对照组
B．实验的无关变量为插条生根的数目、生长素类似物处理的时间等
C．用不同浓度的生长素类似物处理可以获得相同的生根数目
D．在正式实验中，不同浓度生长素类似物之间形成相互对照
答案　B
解析　插条生根的数目属于该实验的因变量，实验的无关变量为实验材料的生长情况、生长素类似物处理的时间等，B错误。
考点3
其他植物激素
[2017·全国卷Ⅰ]通常，叶片中叶绿素含量下降可作为其衰老的检测指标。为研究激素对叶片衰老的影响，将某植物离体叶片分组，并分别置于蒸馏水、细胞分裂素(CTK)、脱落酸(ABA)、CTK＋ABA溶液中，再将各组置于光下。一段时间内叶片中叶绿素含量变化趋势如图所示。据图判断，下列叙述错误的是(　　)
A．细胞分裂素能延缓该植物离体叶片的衰老
B．本实验中CTK对该植物离体叶片的作用可被ABA削弱
C．可推测ABA组叶绿体中NADPH合成速率大于CTK组
D．可推测施用ABA能加速秋天银杏树的叶由绿变黄的过程
[解析]　蒸馏水组为对照组，其他三组为实验组。与蒸馏水组相比，CTK组叶绿素含量相对较高，说明细胞分裂素能延缓该植物离体叶片的衰老，A正确；本实验中CTK＋ABA组曲线介于CTK组和ABA组之间，说明CTK对该植物离体叶片的作用可被ABA削弱，CTK和ABA对该植物离体叶片叶绿素相对含量的变化起拮抗作用，B正确；由图可知，ABA组中叶绿素相对含量远低于CTK组，光反应受阻，因此叶绿体中NADPH合成速率小于CTK组，C错误；对比ABA组和蒸馏水组可知，ABA能使叶绿素相对含量降低，因此施用ABA能加速秋天银杏树的叶由绿变黄的过程，D正确。
[答案]　C
题型一　植物激素的作用
1．[2015·山东高考]下列有关植物激素的应用，正确的是(　　)
A．苹果树开花后，喷施适宜浓度的脱落酸可防止果实脱落
B．用赤霉素处理马铃薯块茎，可延长其休眠时间以利于储存
C．用一定浓度乙烯利处理采摘后未成熟的香蕉，可促其成熟
D．用生长素类似物处理二倍体番茄幼苗，可得到多倍体番茄
答案　C
解析　脱落酸可以促进叶片和果实的脱落，A错误；赤霉素可以解除马铃薯块茎休眠，而不是促进其休眠，B错误；乙烯利释放的乙烯可以促进果实成熟，C正确；要得到多倍体番茄可用秋水仙素处理番茄幼苗，适宜浓度的生长素类似物可促进植物的生长，不改变其遗传物质，D错误。
2．如果用不同的植物激素或植物生长调节剂处理植物，下列实验结果与实验处理相符合的是(　　)
答案　C
解析　扦插前用不同浓度生长素溶液浸泡，月季枝条生根数量会有差异，A错误；乙烯利能促进果实成熟，但不能促进种子形成和果实发育，B错误；赤霉素能促进细胞伸长生长，从而使植株增高，植物纤维增长，C正确；细胞分裂素能促进细胞分裂，但不能促进果实成熟，D错误。
知识拓展
植物生长调节剂应用实例
(1)用GA(赤霉素类)打破莴苣、马铃薯种子的休眠；促进芹菜等的营养生长，增加产量。
(2)用NAA促进黄杨、葡萄的生根；对棉花进行保花保果，防止脱落。
(3)用乙烯利促进黄瓜的雌花分化；促进香蕉、柿、番茄的果实成熟。
(4)施用矮壮素(生长延缓剂)防止棉花徒长、促进结实。
(5)用一定浓度的生长素类似物溶液补救因花粉发育不良或暴风雨袭击影响受粉而导致的瓜果类作物产量下降。(注：此措施不可用于挽救以收获种子为目的的各种粮食作物和油料作物的减产问题。)
题型二　植物激素间相互关系
3．甲、乙、丙及NAA等植物激素或植物激素类似物的作用模式如下图所示，图中“＋”表示促进作用，“－”表示抑制作用，下列叙述错误的是(　　)
A．甲、乙、丙皆为非蛋白质的小分子有机物
B．乙、丙最可能代表赤霉素和生长素
C．NAA引起染色体变异形成无子果实
D．甲、乙之间具有拮抗作用
答案　C
解析　从作用效果可以判断出甲、乙、丙最可能分别为脱落酸、赤霉素、生长素，皆为非蛋白质的小分子有机物，A、B正确；甲、乙之间具有拮抗作用，D正确；NAA通过促进子房发育成果实而形成无子果实，不改变遗传物质，C错误。
4．[2017·北京东城期末]如图表示某些植物激素对幼苗生长的调节作用，图中A、B表示不同的植物激素。下列说法不正确的是(　　)
A．激素A、B分别表示乙烯和赤霉素
B．据图可以推断出a浓度高于b浓度
C．在图示的过程中激素A和生长素属于协同关系
D．由图可知幼苗的正常生长是多种激素共同调节的结果
答案　A
解析　幼茎、幼根可以合成赤霉素，赤霉素通过促进细胞伸长，引起植株增高，高浓度的生长素可促进乙烯的合成，乙烯含量增加到一定值可抑制生长素促进细胞生长，A错误，B正确；图中A为赤霉素与生长素都促进细胞伸长，二者为协同关系，C正确；植株的生长发育是多种激素共同调节的结果，D正确。
知识拓展
植物激素间的相互关系
(1)植物生长与多种植物激素之间的关系
(2)赤霉素与生长素在促进细胞伸长方面的关系
(3)植物激素间相互促进与相互拮抗关系实例
①相互促进方面实例
植物生长
细胞分裂素、生长素、赤霉素
果实生长
生长素、细胞分裂素、赤霉素
果实成熟
乙烯、脱落酸
延缓衰老
生长素、细胞分裂素
②相互拮抗方面实例
(4)五种植物激素间的相互作用曲线
板块三　方向·真题体验
1．[2017·江苏高考]研究小组探究了萘乙酸(NAA)对某果树扦插枝条生根的影响，结果如下图。下列相关叙述正确的是(　　)
A．自变量是NAA，因变量是平均生根数
B．不同浓度的NAA均提高了插条生根率
C．生产上应优选320 mg/L NAA处理插条
D．400 mg/L NAA具有增加生根数的效应
答案　D
解析　本实验自变量是NAA的浓度，因变量是平均生根数和生根率，A错误；用400 mg/L的NAA处理插条时，插条生根率低于0 mg/L时的，并未提高插条生根率，B错误；生产上应结合生根率和生根数，来确定促进插条生根的适宜NAA浓度，320 mg/L NAA处理插条生根率低，不能选择320 mg/L NAA处理插条，C错误；由题图可知，400 mg/L的NAA具有增加生根数的效应，D正确。
2．[2016·浙江高考]某研究小组进行了外施赤霉素和脱落酸对贮藏期马铃薯块茎发芽影响的实验，结果如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．为使马铃薯块茎提早发芽，可以外施脱落酸
B．为延长马铃薯块茎的贮藏时间，可以外施赤霉素
C．外施赤霉素后，马铃薯块茎从开始发芽到最大发芽率所需的时间更短
D．对照组马铃薯块茎中赤霉素含量与脱落酸含量的比值，第5周时大于实验开始时
答案　D
解析　分析题图可知，脱落酸具有抑制马铃薯块茎发芽的作用，A错误；延长马铃薯块茎的贮藏时间需要抑制马铃薯的发芽，所以应外施脱落酸，B错误；外施赤霉素组与对照组相比马铃薯块茎从开始发芽到最大发芽率所需的时间更长，C错误；第5周后对照组的发芽率升高，所以第5周后马铃薯块茎内赤霉素含量升高，脱落酸含量下降，D正确。
3．[2015·安徽高考]下列关于植物生长素及其类似物的叙述，不正确的是(　　)
A．同一植株的幼芽对生长素的反应敏感程度高于幼根
B．棉花表现出的顶端优势与顶芽产生的生长素的极性运输有关
C．在番茄花期喷洒一定浓度的2,4－D可防止落花落果
D．用一定浓度的IBA溶液浸泡葡萄插条基部可诱导生根
答案　A
解析　植物的根对生长素的敏感程度高于芽和茎，A错误；顶端优势与顶芽产生的生长素通过极性运输在侧芽处积累有关，B正确；一定浓度的生长素或生长素类似物具有防止落花落果和诱导插条生根等作用，C、D正确。
4．[2017·全国卷Ⅲ]干旱可促进植物体内脱落酸(ABA)的合成。取正常水分条件下生长的某种植物的野生型和ABA缺失突变体幼苗，进行适度干旱处理，测定一定时间内茎叶和根的生长量，结果如图所示。
　
回答下列问题：
(1)综合分析上图可知，干旱条件下，ABA对野生型幼苗的作用是______________________________________________________。
(2)若给干旱处理的突变体幼苗施加适量的ABA，推测植物叶片的蒸腾速率会________，以对环境的变化作出反应。
(3)ABA有“逆境激素”之称，其在植物体中的主要合成部位有__________________________(答出两点即可)。
(4)根系是植物吸收水分的主要器官。根细胞内水分的主要作用有______________________________________(答出两点即可)。
答案　(1)促进根的生长，抑制茎叶的生长　(2)降低　(3)根冠、萎蔫的叶片　(4)水是根细胞的重要组成成分，水参与根细胞内的生化反应
解析　(1)通过题图可知，干旱条件下，野生型比突变体茎叶长度的增加值小、根长度增加值大，野生型能产生ABA，突变体不能产生ABA，说明ABA能抑制野生型幼苗茎叶的生长，促进根的生长。
(2)由于ABA能抑制茎叶的生长，所以可推测ABA会使植物叶片的蒸腾速率降低。
(3)ABA的合成部位主要有根冠、萎蔫的叶片等。
(4)根系细胞中的水是根细胞的重要组成成分，参与根细胞内的生化反应等。
5．[2015·全国卷Ⅱ]某基因的反义基因可抑制该基因的表达。为研究番茄中的X基因和Y基因对其果实成熟的影响，某研究小组以番茄的非转基因植株(A组，即对照组)、反义X基因的转基因植株(B组)和反义Y基因的转基因植株(C组)为材料进行实验。在番茄植株长出果实后的不同天数(d)，分别检测各组果实的乙烯释放量(果实中乙烯含量越高，乙烯的释放量就越大)，结果如下表：
回答下列问题：
(1)若在B组果实中没有检测到X基因表达的蛋白质，在C组果实中没有检测到Y基因表达的蛋白质。可推测，A组果实中与乙烯含量有关的基因有________，B组果实中与乙烯含量有关的基因有__________________。
(2)三组果实中，成熟最早的是___组，其原因是___________________________。如果在35天时采摘A组与B组果实，在常温下储存时间较长的应是________组。
答案　(1)X基因和Y基因　X基因、Y基因和反义X基因　(2)A　乙烯具有促进果实成熟的作用，该组果实的乙烯含量(或释放量)高于其他组　B
解析　(1)B组实验与A组相比，乙烯释放量减少，说明X基因与乙烯的含量有关，C组与A组比较说明Y基因与乙烯的含量也有关，由此可推知A组果实中与乙烯含量有关的基因有X基因和Y基因；B组反义X基因抑制X基因的表达，从而导致乙烯含量降低，结合A组可推知B组果实中与乙烯的含量有关的基因是X基因、Y基因和反义X基因。
(2)乙烯的作用是促进果实成熟，由此可推知乙烯含量高的(或释放量大)，果实成熟早，即A组；乙烯含量低的，果实成熟晚，利于储存，即B组。
限时规范特训
一、选择题
1．[2017·重庆市巴蜀中学高三下学期期中]下列关于生长素的叙述，正确的是(　　)
A．温特实验证明了胚芽鞘弯曲生长是由吲哚乙酸引起的
B．植物茎的向光性和根的向地性都体现了生长素生理作用的两重性
C．用生长素处理二倍体番茄幼苗可获得四倍体番茄
D．生长素既不组成细胞结构，也不直接参与细胞代谢
答案　D
解析　温特实验证明了胚芽鞘弯曲生长是由某种促进生长的化学物质分布不均引起的，但并未证明该化学物质的本质就是吲哚乙酸，A错误；植物茎的向光性没有体现生长素的两重性，只有根的向地性体现了生长素生理作用的两重性，B错误；用秋水仙素处理二倍体番茄幼苗可获得四倍体番茄，生长素不能引起细胞内染色体加倍， C错误；生长素作为植物激素，它既不组成细胞结构，也不直接参与细胞代谢，它只具有调节细胞代谢的作用，D正确。
2．下列有关植物激素的描述，错误的是(　　)
A．植物激素必须与受体结合后才能发挥作用
B．植物激素具有调节作用，但不直接参与细胞的代谢
C．植物激素都是由特定的组织细胞产生的微量有机物
D．外界因素会影响激素的合成，进而调节基因组的表达
答案　C
解析　植物激素必须与受体结合后才能发挥作用，A正确；植物激素对植物体的生命活动具有显著的调节作用，不直接参与细胞的代谢，B正确；植物激素是由植物体内一定部位产生的微量有机物，不是特定的组织细胞产生，C错误；温度、光照等环境因子的变化会引起植物激素合成等的变化，进而对基因组的表达进行调节，D正确。
3．[2017·河南模拟]下表是用不同浓度的生长素溶液处理黄豆后，黄豆发芽情况的部分实验结果。下列说法正确的是(　　)
A．1、2、3组能说明生长素的作用具有两重性
B．1、2、3、4组能说明幼嫩的植物茎叶中存在生长素
C．若用脱落酸处理黄豆，则黄豆有可能长不出不定根
D．若用乙烯处理黄豆，则黄豆最可能不会长出不定根
答案　C
解析　生长素作用的两重性指的是低浓度促进生长，高浓度抑制生长，1、2、3组中没有空白对照组，不能说明对黄豆生根是促进还是抑制，不能体现两重性，A错误；1、2、3与4组对比，能说明幼嫩的植物茎叶中存在促进生长的物质，但是不能确认该物质就是生长素，B错误；脱落酸抑制细胞分裂，若用脱落酸处理黄豆，则黄豆有可能长不出不定根，C正确；乙烯促进果实成熟，但是不抑制细胞分裂，用乙烯处理黄豆，因为黄豆自身可以产生生长素，故黄豆最可能会长出不定根，D错误。
4．[2017·重庆市第八中学模拟]IAA是人类最早发现的植物激素，已知IAA可使细胞壁酸化疏松，使细胞伸长。下图所示是利用一定浓度的外源IAA和物质S诱导去除顶端的燕麦胚芽鞘切断的生长情况，下列相关叙述正确的是(　　)
A．IAA可通过催化纤维素和果胶的水解，使细胞壁酸化疏松
B．该浓度的外源IAA作用于完整植物的胚芽鞘将使其生长速度加快
C．曲线②中IAA的促进效果逐渐减弱，是内源IAA积累造成的
D．曲线①高于曲线②可能是由于细胞吸收了物质S，促进自身吸水膨胀
答案　D
解析　纤维素酶和果胶酶才能催化纤维素和果胶的水解，而IAA是植物激素，A错误；完整植物的胚芽鞘所含有的IAA浓度已经是最适宜的，如果外源施加IAA会使该完整植物的胚芽鞘所含有的IAA浓度过高抑制胚芽鞘的生长，B错误；胚芽鞘产生的IAA会通过极性运输向下部位运输，故曲线②中IAA的促进效果逐渐减弱，不是内源IAA积累造成的，C错误；细胞吸收了物质S导致细胞液浓度增大，细胞吸水增多而膨胀，故曲线①高于曲线②可能是由于细胞吸收了物质S，促进自身吸水膨胀，D正确。
5．[2015·全国卷Ⅰ]下列关于植物生长素的叙述，错误的是(　　)
A．植物幼嫩叶片中的色氨酸可转变为生长素
B．成熟茎韧皮部中的生长素可以进行非极性运输
C．幼嫩细胞和成熟细胞对生长素的敏感程度相同
D．豌豆幼苗切段中乙烯的合成受生长素浓度的影响
答案　C
解析　植物幼嫩的叶片中，色氨酸可在相关酶的催化作用下转变为生长素，A正确；生长素在植物体内的运输除了极性运输、横向运输外，还有通过成熟茎韧皮部进行的非极性运输，B正确；同一植物不同的器官对生长素的敏感程度不同，成熟度不同的细胞对生长素的敏感程度也不同，幼嫩细胞较敏感，成熟细胞相对不敏感，C错误；当生长素浓度增高到一定值时，就会促进切段中乙烯的合成，D正确。
6．[2017·福建四校第一次联考]下列关于“引来繁花缀满枝，瓜熟蒂落也有时”现象的分析，错误的是 (　　)
A．这一现象是多种植物激素相互作用的结果
B．适当喷2,4－D能延长“繁花缀满枝”的时间
C．乙烯和脱落酸协同调节了“瓜熟蒂落”的过程
D．环境因子只能通过激素来影响植物的各项生命活动
答案　D
解析　乙烯促进果实成熟，脱落酸促进叶和果实的衰老和脱落，二者协同调节了“瓜熟蒂落”的过程，这也说明植物的生命活动是多种植物激素相互作用的结果，A、C正确；2,4－D是生长素类似物，可以防止落花落果，B正确；环境因子除了通过激素来影响植物的各项生命活动外，也可以通过影响酶的活性来调节植物生命活动等，D错误。
7．[2017·重庆一中二模]下列叙述中与所涉及的植物激素对应关系一致的是(　　)
A．适时摘除棉花的顶芽，提高棉花产量——生长素
B．酿制啤酒时，人工处理大麦种子促进淀粉水解——脱落酸
C．抑制水稻种子发芽——细胞分裂素
D．秋天成熟的柑橘掉落下来——乙烯
答案　A
解析　适时摘除棉花顶芽是为了解除顶端优势，提高棉花产量，顶端优势是指顶芽产生的生长素向下运输积累在侧芽部位，使侧芽生长受到抑制的现象，A正确；酿制啤酒时，人工处理大麦种子促进淀粉水解用的是赤霉素，B错误；抑制水稻种子发芽的激素是脱落酸，C错误；秋天成熟的柑橘掉落下来，是脱落酸的作用，D错误。
8．取生长状态一致的燕麦胚芽鞘，分为a、b、c、d四组。将a、b两组胚芽鞘尖端下方的一段切除，再从c、d两组胚芽鞘中的相应位置分别切取等长的一段，并按图中所示分别接入a、b两组胚芽鞘被切除的位置，得到a′、b′两组胚芽鞘。然后用单侧光照射，发现a′组胚芽鞘向光弯曲生长，b′组胚芽鞘无弯曲生长，其原因是(　　)
A．c组尖端能合成生长素，d组尖端不能
B．a′组尖端能合成生长素，b′组尖端不能
C．c组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，d组尖端的生长素不能
D．a′组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输，b′组尖端的生长素不能
答案　D
解析　正常情况下，胚芽鞘尖端都能合成生长素，A、B错误；在幼嫩组织中，生长素进行极性运输，能从胚芽鞘尖端向基部运输，C错误，D正确。
9．[2017·西工大附中检测]如图表示生长素浓度对某植物茎的生长的影响，下列叙述中，不正确的是(　　)
A．P点的生长素浓度是该植物茎生长的最适浓度
B．当生长素浓度高于P时，茎生长受到抑制
C．曲线表明生长素的作用具有两重性
D．当生长素浓度高于M时，该植物的茎生长受到抑制
答案　B
解析　由图可知，生长素浓度为P时，促进作用最强，小于M时，都为促进作用，大于M时为抑制作用。
10．[2017·河北省唐山市高三模拟]某课题组研究了激素类似物甲和激素类似物乙对微型月季生根的影响，结果如图，分析错误的是(　　)
A．该实验的自变量为植物激素的浓度，因变量为生根数
B．由图中结果不能判断0.5 μmol/L的激素类似物乙对生根的影响
C．图中信息没有体现出激素类似物甲具有两重性的特点
D．若想进一步探究激素类似物甲和乙对插条生根的复合影响，应设计4组实验
答案　A
解析　依题意及图示分析可知：该实验的自变量为激素类似物的种类、浓度，因变量为月季插条生根数，A错误；图中缺少0.5 μmol/L的激素类似物乙的实验组，因此由图中结果不能判断0.5 μmol/L的激素类似物乙对生根的影响，B正确；用不同浓度的激素类似物甲处理的实验组，其月季插条生根数均大于激素类似物甲浓度为0的对照组，均体现了促进作用，没有体现抑制作用，即没有体现激素类似物甲的作用具有两重性，C正确；若想进一步探究激素类似物甲和乙对插条生根的复合影响，应设计不用激素类似物处理、只用激素类似物甲处理、只用激素类似物乙处理、同时用激素类似物甲和乙处理的4组实验，D正确。
二、非选择题
11．[2017·湖北武汉调研]为探究2,4－D溶液浓度对迎春枝条生根的影响，某同学首先按照图1所示步骤配制了一系列浓度梯度的2,4－D溶液，然后选择插条，分组、编号，浸泡枝条，适宜条件培养，得到实验结果如图2所示。图3是迎春幼苗横放后根和茎的生长情况。请回答下列问题：
(1)由图1分析可知，对5号试管中的2,4－D溶液的操作还应________，该操作体现了________原则。
(2)从图2可确定促进迎春枝条生根的最适生长素类似物浓度在________mol/L之间，图中对根的生长起抑制作用的生长素类似物浓度是________mol/L。
(3)图2、图3的实验结果能体现生长素作用具有两重性特点的是图________：a、b、c、d四处中，生长素类似物可能对植物生长起抑制作用的是________处。
(4)为验证重力作用下生长素的横向运输发生在尖端，而不是尖端以下部分。某同学的实验设计思路是：将生长状况相同的完整胚芽鞘均分成A、B两组；A组不做任何处理作对照，B组切去尖端；两组胚芽鞘在适宜条件下水平放置一段时间后观察弯曲情况。
请你对该同学的实验思路作出评价。如果可行，叙述实验结果；如果不可行，请选择胚芽鞘、云母片、琼脂块等为材料，叙述或图解表示改进的方法。
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)吸走1 mL　单一变量(或等量对照)
(2)10－11～10－9　10－8　(3)2、3　a　(4)不可行；将生长状况相同的完整胚芽鞘均分成A、B、C三组；A组不做任何处理，B、C组分别在尖端中央、尖端以下部分中央纵向插入云母片，三组均在适宜条件下水平放置一段时间后观察弯曲情况
解析　(1)由图1分析可知，5号试管中的2,4－D溶液比其他4个试管中溶液多1 mL，为了遵循单一变量原则，需要将5号试管中的2,4－D溶液吸走1 mL。
(2)从图2可确定促进迎春枝条生根的最适生长素类似物浓度在10－11～10－9 mol/L之间，对根的生长起抑制作用的生长素类似物浓度的确定是生根数比加清水组更少的生长素浓度，即10－8 mol/L。
(3)由于图2中体现了生长素的促进作用和抑制作用，图3中根的向地生长中近地侧(即a侧)体现了生长素的抑制作用，背地侧体现了生长素的促进作用，所以两个图都体现了生长素作用的两重性。
(4)由于验证目的含两部分内容：一是验证重力作用下生长素的横向运输发生在尖端，二是验证生长素的横向运输不是尖端以下部分，所以需要设计两个实验组，再加一个空白对照，即需要设置三组实验。具体过程是将生长状况相同的完整胚芽鞘均分成A、B、C三组；A组不做任何处理，B、C组分别在尖端中央、尖端以下部分中央纵向插入云母片(或玻璃片)，三组均在适宜条件下水平放置一段时间后观察弯曲情况。
12．[2017·东北三省四市二模]科学家研究甲、乙两个品种豌豆，甲品种豌豆为矮化突变体，乙品种豌豆为野生型植株。请回答下列问题：
(1)科学家推测甲品种较矮的原因是缺乏赤霉素，该假说的依据是赤霉素具有________________的作用。
(2)为了检验上述假说，科学家用不同浓度的赤霉素处理________品种豌豆幼苗作为实验组，对照组设置为__________________________________________。如果技术条件满足，还可测定甲品种和乙品种豌豆体内的________含量来检验该假说。
(3)上述实验结果支持该假说。科学家随后测定了甲、乙品种的生长素含量，发现甲品种的生长素含量低于乙品种，通过测定用赤霉素处理过的________品种豌豆幼苗体内的生长素含量，可推测赤霉素可能通过影响生长素的含量来完成其功能。
答案　(1)促进植株生长(或促进细胞伸长)
(2)甲　用等量溶解赤霉素的溶剂处理的甲品种豌豆幼苗　赤霉素
(3)甲
解析　(1)甲品种豌豆为矮化突变体，科学家推测甲品种较矮的原因是缺乏赤霉素，依据是赤霉素具有促进植株生长的功能。
(2)要探究题述假说，可以设置两组实验，对照组为用等量溶解赤霉素的溶剂处理的甲品种豌豆幼苗，实验组为用不同浓度赤霉素处理的甲品种豌豆幼苗，最后测量矮化突变体豌豆的高度。如果技术条件满足，也可以通过直接测定甲品种和乙品种豌豆体内的赤霉素含量来判断。
(3)通过测定用赤霉素处理过的甲品种豌豆幼苗体内的生长素含量，可推测赤霉素可能通过影响生长素的含量来完成其功能。
13．[2017·海南高考]为探究植物生长素对枝条生根的影响，研究人员在母体植株上选择适宜的枝条，在一定部位进行环剥去除树皮(含韧皮部)，将一定浓度的生长素涂抹于环剥口上端，并用湿土包裹环剥部位，观察枝条的生根情况，实验的部分结果如表所示。
回答下列问题：
(1)据表可知，生长素用量为0时，有些枝条也生根。其首次出根需要天数较多的原因是___________________________________。
(2)表中只提供了部分实验结果，若要从表中所列各生长素用量中确定促进该植物枝条生根效果最佳的用量，你认为需要提供的根的观测指标还有________________________________(答出两点即可)。
(3)从激素相互作用的角度分析，高浓度生长素抑制植物生长的原因是________________________________________________。
答案　(1)枝条自身产生的生长素较少，积累到生根所需浓度时间长
(2)每个枝条的生根数量、根的长度
(3)生长素浓度高时会促进乙烯的合成，乙烯能够抑制植物的生长
解析　(1)枝条自身产生的生长素较少，积累到生根所需浓度时间长，故首次出根需要天数较多。
(2)一定浓度的生长素能够促进枝条生根，可以从每个枝条的生根数量、根的长度、首次出根需要时间等指标观测。
(3)生长素浓度高时会促进乙烯的合成，而乙烯能够抑制植物的生长，故高浓度生长素抑制植物生长。
第2讲　细胞中的元素和化合物、细胞中的无机物
[考纲明细]　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
板块一　知识·自主梳理
一、组成细胞的元素
1．大量元素：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等。
2．微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo等。
3．基本元素：C、H、O、N。
4．最基本元素：C。
5．干重前四位：C、O、N、H。
6．鲜重前四位：O、C、H、N。
7．来源：生物体有选择地从自然界中获得。
8．存在形式：大多以化合物的形式存在。
二、细胞中化合物
三、细胞中水的存在形式和作用
1．存在形式：结合水和自由水。
3．自由水、结合水与温度变化的关系
自由水和结合水可相互转化，即：自由水结合水。
4．自由水、结合水与细胞代谢及抗逆性的关系
四、无机盐
1．在细胞中的存在形式：主要是离子。
2．生理作用
(1)是某些复杂化合物的组成成分，如Mg2＋参与叶绿素合成；Fe2＋参与血红蛋白合成；I－参与甲状腺激素合成。
(2)维持细胞和生物体的正常生命活动。
(3)维持生物体的渗透压和酸碱平衡。
五、检测生物组织中的糖、脂肪和蛋白质
1．检测原理(显色反应或染色)
(1)糖类的检测
2．材料的选择：要检测的物质含量高；白色或无色。
3．实验步骤
(1)还原糖的检测
生物组织样液―→斐林试剂(甲液和乙液混合均匀)―→水浴加热(50～65 ℃)―→砖红色沉淀
(2)脂肪的检测
方法一：花生种子匀浆＋3滴苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)染液→橘黄色(或红色)
方法二：
(3)蛋白质的检测
豆浆(或稀蛋清)―→双缩脲试剂A液―→摇匀―→双缩脲试剂B液―→摇匀―→溶液呈紫色
注：①用蛋清做材料时，要稀释10倍，防止反应后黏固在试管壁上难以洗刷。
②双缩脲试剂与肽键作用呈紫色。
③双缩脲试剂B液不能使用过量。
◆　深入思考
1．蛋白质检测时，为什么先加A液再加B液？B液为什么不能过量？
提示　蛋白质中的肽键在碱性条件下能与Cu2＋生成紫色络合物，所以先加A液营造碱性环境，后加B液提供Cu2＋。其中双缩脲试剂B液的量不能过多，因为过多的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应生成Cu(OH)2，使溶液呈蓝色进而掩盖实验生成的紫色。
2．为什么利用斐林试剂的甲液、乙液和蒸馏水也能鉴定蛋白质？
提示　斐林试剂的甲液、乙液的成分分别与双缩脲试剂的A液、B液相同，只是斐林试剂的乙液的质量浓度比双缩脲试剂的B液大，故只需将斐林试剂乙液用蒸馏水稀释即可。
◆　自查诊断
1．在人体活细胞中氢原子的数目最多。(　　)
答案　√
2．沙漠植物中含量最多的化合物是水。(　　)
答案　√
3．自由水可作为细胞内化学反应的反应物。(　　)
答案　√
4．因为C是细胞鲜重中最多的元素，所以其是最基本的元素。(　　)
答案　×
5．细胞中的无机盐大多数以化合物的形式存在，如CaCO3构成骨骼、牙齿等。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
细胞中的元素和化合物
[2016·上海高考]诺贝尔奖得主屠呦呦在抗疟药物研发中，发现了一种药效高于青蒿素的衍生物蒿甲醚，结构如图。下列与蒿甲醚的元素组成完全相同的物质是(　　)
A．纤维素 B．胰岛素
C．叶绿素 D．甲状腺素
[解析]　据图可知蒿甲醚的组成元素为C、H、O，纤维素为多糖，组成元素为C、H、O，A正确；胰岛素属于蛋白质，组成元素为C、H、O、N等，B错误；叶绿素含有镁元素，C错误；甲状腺激素含有碘元素，D错误。
[答案]　A
题型一　元素的种类和功能
1．一种植物和一种哺乳动物体内细胞的某些化学元素含量(占细胞干重的质量分数%)如下表所示，下列有关叙述正确的是(　　)
元素
C
H
O
N
P
Ca
S
植物(%)
43.57
6.24
44.43
1.46
0.20
0.23
0.17
动物(%)
55.99
7.46
14.62
9.33
3.11
4.67
0.78
A．碳元素的含量说明有机物是干重的主要成分
B．这两种生物体内所含的化学元素的种类差异很大
C．N、S含量说明动物组织含蛋白质较多，若该动物血钙高则会发生肌肉抽搐
D．经测定该植物某有机物含C、H、O、N、S，此化合物可能是RNA
答案　A
解析　有机物以碳链为基本骨架，细胞干重含C多，表明有机物是干重的主要成分，A正确；两种生物体内所含的化学元素的种类基本相同，含量有差别，B错误；蛋白质基本元素组成为C、H、O、N，还含有S等，N、S含量说明动物组织含蛋白质较多，动物血钙低则会发生肌肉抽搐，C错误；RNA元素组成为C、H、O、N、P，D错误。
2．下图所示是组成人体细胞的主要元素及其比例。下列相关叙述中，错误的是(　　)
A．图中所示为细胞鲜重中元素的比重
B．因为O元素含量最多，所以O元素是构成有机物的最基本元素
C．细胞失去大部分水分后，C元素比例最大
D．图中含有的元素在非生物界也可以找到
答案　B
解析　题图中O元素所占比例最大，所以表示细胞鲜重中元素所占的比例，A正确；O元素含量最多是因为细胞中水分含量最多，不能说明O元素是构成有机物的最基本元素，B错误；细胞失去大部分水分后，C元素比重最大，C正确；图中含有的元素在非生物界也可以找到，这体现了生物界与非生物界的统一性，D正确。
技法提升
1.三种常考元素
(1)最基本的元素(或核心元素)为“C”(干重最多)。
(2)含量最多的元素为“O”(鲜重最多)。
(3)数目最多的元素为“H”。
2．生物界与非生物界间及各种生物彼此之间就化学元素“种类”来看具有统一性，就元素“含量”来看却具有差异性。
3．判断元素与化合物的四个“明确”
题型二　根据元素判断化合物
3．[2017·邯郸模拟]如图为不同化学元素组成的化合物示意图，以下说法不正确的是(　　)
A．若①为某种具有催化作用的化合物，则①的初步水解产物为多肽，彻底水解产物为氨基酸
B．若②大量积累于人和动物皮下和内脏器官周围，则②为脂肪
C．若③为构成细胞膜基本骨架的分子，则③为磷脂
D．若④在低血糖时直接分解以补充血糖，则④可能是肌糖原和肝糖原
答案　D
解析　由示意图中的元素组成特点，可以判断①可能是蛋白质，②④可能是糖类或脂肪，③可能是核酸、磷脂等。根据A项中的“催化作用”可以确定①是蛋白质，氨基酸是构成蛋白质的基本单位，氨基酸通过脱水缩合形成多肽，多肽折叠后形成蛋白质，A正确；通过B项的叙述可以确定②是生物体内的储能物质——脂肪，B正确；磷脂是构成细胞膜基本骨架的分子，磷脂含有的化学元素有C、H、O、N、P等，C正确；在低血糖时，肝糖原可以分解，来补充血糖，但肌糖原不能直接分解以补充血糖，即④可能是肝糖原，但不会是肌糖原，D错误。
4．[2017·郑州一中调研]下列化合物中，含化学元素种类最多的一组是(　　)
①胰岛素　②乳糖　③核苷酸　④磷脂　⑤[H]　⑥脂肪　⑦RNA　⑧抗体　⑨纤维素　⑩ATP
A．①②⑥⑦⑧ B．④⑤⑥⑧⑨
C．②⑤⑥⑦⑩ D．③④⑤⑦⑩
答案　D
解析　①胰岛素是蛋白质，其组成元素有C、H、O、N、S；②乳糖属于糖类，其组成元素有C、H、O；③核苷酸是组
成核酸的基本组成单位，其组成元素有C、H、O、N、P；④磷脂属于脂质，其组成元素有C、H、O、N、P；⑤[H]组成元素有C、H、O、N、P；⑥脂肪属于脂质，其组成元素有C、H、O；⑦RNA属于核酸，其组成元素有C、H、O、N、P；⑧抗体是蛋白质，其组成元素有C、H、O、N、S；⑨纤维素属于糖类，其组成元素有C、H、O；⑩ATP组成元素有C、H、O、N、P；所以，选项D中含化学元素种类最多，都有C、H、O、 N、P五种元素。
技法提升
1.据特征元素推测化合物的种类
2．从化合物的元素组成分析代谢终产物：糖类、脂质和蛋白质都含有C、H、O，故其代谢终产物都有CO2和H2O；蛋白质中还有N，其代谢终产物中还含有尿素。
3．从化合物的元素组成分析氧化分解释放能量的多少：脂肪的碳、氢比例高于糖类，因此等质量的脂肪氧化分解时消耗氧气和释放能量都多于糖类。
考点2
细胞中的水和无机盐
[四川高考]生物体的生命活动离不开水。下列关于水的叙述，错误的是(　　)
A．在最基本的生命系统中，H2O有自由水和结合水两种存在形式
B．由氨基酸形成多肽链时，生成物H2O中的氢来自氨基和羧基
C．有氧呼吸时，生成物H2O中的氢来自线粒体中丙酮酸的分解
D．H2O在光下分解，产生的[H]将固定的CO2还原成(CH2O)
[解析]　细胞是生物体最基本的生命系统，在细胞中，H2O有自由水和结合水两种存在形式，A正确；氨基酸脱水缩合产生的水中的氢来自氨基和羧基，B正确；有氧呼吸第三阶段[H]与O2反应产生H2O，其中[H]来自有氧呼吸第一阶段葡萄糖的分解和第二阶段丙酮酸和水的分解，C错误；H2O光解产生的[H]用于还原暗反应固定的CO2，D正确。
[答案]　C
技法提升
　细胞中水的产生和利用
题型一　水和无机盐的存在形式与功能
1．研究发现，冬小麦在秋冬受低温袭击时，呼吸速率先升高后降低；持续的冷害使根生长迟缓，吸收能力下降，但细胞内可溶性糖的含量有明显的提高。下列有关水对生命活动影响的叙述，合理的是(　　)
A．冷害初期呼吸作用增强，不利于抵御寒冷
B．持续低温使线粒体内氧化酶活性减弱，影响可溶性糖合成淀粉
C．低温使细胞内结合水含量降低，自由水含量增加，以适应低温环境
D．在休眠的植物体内自由水与结合水的比值降低，有利于降低植物的细胞代谢
答案　D
解析　冷害初期呼吸作用增强，产热增加，有利于抵御寒冷，A不合理；持续低温使线粒体内氧化酶活性减弱，导致葡萄糖(可溶性还原糖)氧化分解减少，细胞内可溶性还原糖含量增加，可溶性糖合成淀粉需要的是淀粉合成酶，而不是线粒体内的氧化酶，B不合理；低温使细胞内结合水含量上升，自由水含量减少，C不合理；休眠的植物体内自由水与结合水的比值降低，代谢减慢，D合理。
2．下列关于无机盐在生物体内所起作用的叙述，错误的是 (　　)
A．合成DNA、RNA、脂肪等物质时，都需要磷酸盐作原料
B．根瘤菌的固氮酶中含有钼、铁，说明某些金属元素可以成为一些复杂化合物的构成元素
C．观察人的口腔上皮细胞时要用浓度为0.9%的生理盐水，这说明无机盐在维持细胞的形态和功能中有重要作用
D．人缺碘会患大脖子病，是因为碘是合成甲状腺激素的重要原料
答案　A
解析　脂肪的组成元素只有C、H、O，因此合成时不需要磷酸盐，A错误；固氮酶中含有钼、铁，说明某些无机盐离子参与构成细胞中一些复杂化合物，B正确；0.9%的生理盐水与细胞内液渗透压相同，细胞的形态没有变化，说明无机盐在维持细胞的形态和功能中有重要作用，C正确；碘是合成甲状腺激素的重要原料，D正确。
技法提升
(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，如衰老细胞与癌变细胞相比，前者该比例下降，后者该比例升高。
(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(种子晾晒过程中，丧失的主要是自由水，此时细胞仍具活力，种子烘烤过程中可导致结合水丧失，此时种子丧失活性。
题型二　无机盐的功能分析及实验验证
3．某农场在田间试验时发现，小麦产量总是比邻近的地块低，技术员怀疑该农田可能缺乏某种元素。现将该农田分成面积相等的5块样地，分别编为1～5号进行试验。除施肥不同外，其他条件相同，结果如图所示。分析判断该农田最可能缺乏的元素是(　　)
A．K B．N C．P D．S
答案　A
解析　通过图中数据可知1号、3号、4号分别补充了氮元素、磷元素和氮元素、硫元素和氮元素，但作物产量与5号不施肥相差无几，说明田中不缺乏上述元素，而2号地中补充了磷元素和钾元素，产量明显提高，故钾元素应是该农田中缺乏的元素。
4．无机盐能维持生物体正常的生命活动。下面列出了若干确定无机盐X是否是植物必需的实验方案，其中正确的设计是(　　)
①以土壤为基质盆栽，浇缺少无机盐X的“完全培养液”
②以沙土为基质盆栽，浇缺少无机盐X的“完全培养液”
③只用缺少无机盐X的“完全培养液”，不用基质　④以土壤为基质盆栽，浇蒸馏水　⑤以沙土为基质盆栽，浇完全培养液　⑥不用基质，只用完全培养液　⑦不用基质，只用含无机盐X的培养液　⑧不用基质，只用蒸馏水
A．以③为实验组，⑥为对照组
B．以④为实验组，①为对照组
C．以②为实验组，⑤为对照组
D．以⑦为实验组，⑧为对照组
答案　A
解析　本实验的自变量是植物生活的环境是否含有该无机盐。植物正常生长需要多种无机盐，缺少无机盐或只用含无机盐X的培养液培养植物，植物均不能正常生长，不能作为对照组；土壤、沙土中都可能含有这种无机盐，也不能作为对照组。因此对照组应该用完全培养液，而实验组为缺少无机盐X的“完全培养液”，通过观察植物的生长状况来确定实验结论。
技法提升
　探究无机盐对植物生长的作用
(1)无机盐吸收的主要方式：主动运输。
(2)无机盐生理功能的验证
①对照组
植物＋完全培养液→正常生长
②实验组
实验二
检测生物组织中糖类、脂肪和蛋白质
[2016·海南高考]下列实验中，加入试剂后不能产生特定颜色的是(　　)
A．取成熟香蕉匀浆，用斐林试剂检测还原糖
B．黑暗中生长24 h的天竺葵叶片，用碘液检测淀粉
C．玉米根尖经甲基绿染色后，在显微镜下观察细胞核
D．花生子叶经苏丹Ⅲ染色后，在显微镜下观察脂肪颗粒
[解析]　成熟香蕉中含有较多葡萄糖，用斐林试剂检测会出现砖红色沉淀，A正确；黑暗中生长24 h的天竺葵叶片，淀粉被消耗，加入碘液不产生蓝色，B错误；玉米根尖经甲基绿染色后，在显微镜下观察细胞核呈绿色，C正确；花生子叶经苏丹Ⅲ染色后，在显微镜下观察脂肪颗粒呈橘黄色，D正确。
[答案]　B
1．[2018·石家庄月考]在检测还原糖、脂肪、蛋白质的实验中，最佳的一组实验材料是(　　)
①甘蔗的茎　②油菜籽　③花生种子　④梨　⑤甜菜的块根　⑥豆浆　⑦鸡蛋清
A．④①⑥ B．⑤②⑦ C．①②⑥ D．④③⑥
答案　D
解析　①甘蔗的茎中含有丰富的蔗糖，而蔗糖是非还原性糖，不能用于还原糖的检测；②油菜籽中富含脂肪，但种子体积较小，不易操作，不宜用于脂肪的检测；③花生种子富含脂肪，且种子体积较大，易操作，宜用于脂肪的检测；④梨中富含还原性糖，且近乎白色，可用于还原糖的检测；⑤甜菜的块根富含蔗糖，而蔗糖是非还原性糖，不能用于还原糖的检测；⑥豆浆中含有丰富的蛋白质，可用于蛋白质的检测；⑦鸡蛋清中含有丰富的蛋白质，可用于蛋白质的检测。所以最佳的一组实验材料是④③⑥。
2．油菜种子成熟过程中部分有机物的变化如图所示，将不同成熟阶段的种子匀浆后检测，结果正确的是(　　)
选项
取样时间
检测试剂
检测结果
A
第10天
斐林试剂
不显色
B
第20天
双缩脲试剂
不显色
C
第30天
苏丹Ⅲ试剂
橘黄色
D
第40天
碘液
蓝色
答案　C
解析　据图分析可知，第10天时有较多的可溶性糖，其中的还原糖与斐林试剂水浴加热后，会出现砖红色沉淀，A错误；蛋白质是生物体生命活动的体现者，在整个种子成熟过程中都能检测到蛋白质，用双缩脲试剂检测可显紫色，B错误；在第30天时，脂肪含量较高，加入苏丹Ⅲ试剂后，出现橘黄色，C正确；在第40天时，淀粉已经消耗为零，用碘液检测不会发生显色反应，D错误。
3．[2017·襄阳质检]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，然后按如图所示加入等量的提取液和蒸馏水，45 ℃(适宜温度)水浴保温5 min，立即在3支试管中加入等量斐林试剂并水浴加热2 min，摇匀观察试管中的颜色。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　小麦种子在30 ℃条件下比20 ℃条件下生命活动旺盛，淀粉酶的活性相对更高，淀粉酶催化淀粉水解成麦芽糖的速率更快，相同条件下产生的麦芽糖更多。麦芽糖属于还原糖，与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，麦芽糖越多显色越明显，斐林试剂本身为蓝色，可得出甲试管呈浅砖红色，乙试管呈砖红色，丙试管呈蓝色。
4．[2017·哈尔滨模拟]下列有关颜色反应实验的叙述，正确的是(　　)
A．成熟番茄和成熟西瓜均含有较多的果糖和蔗糖等还原糖，但不适合用于还原糖的检测实验
B．利用花生的组织样液或组织切片进行脂肪检测实验时，需用显微镜才能观察到相应的颜色
C．蛋白质与双缩脲试剂作用，颜色变化为浅蓝色→紫色，该过程不需要水浴加热处理
D．还原糖检测实验中，应向组织样液中先加入斐林试剂甲液，后加入乙液
答案　C
解析　蔗糖为非还原糖，A错误；采用组织样液进行脂肪检测实验时，不需要显微镜也能观察到相应的颜色，B错误；斐林试剂甲液和乙液应等量混合均匀后再注入待测样液中，D错误。
技法提升
1.利用“一同三不同”区分斐林试剂与双缩脲试剂
“一同”是指都含有NaOH和CuSO4两种成分，且NaOH溶液的质量浓度都为0.1 g/mL。
“三不同”分别指：(1)使用原理不同。斐林试剂的实质是新配制的Cu(OH)2溶液，双缩脲试剂的实质是碱性环境中的Cu2＋。
(2)使用方法不同。鉴定还原糖时将甲、乙两液等量混匀后立即使用；鉴定蛋白质时先加A液1 mL摇匀，然后加B液4滴，振荡摇匀。
(3)CuSO4溶液的浓度不同。斐林试剂中CuSO4溶液的质量浓度为0.05 g/mL，双缩脲试剂中CuSO4溶液的质量浓度为0.01 g/mL。
2．三类有机物检测在操作步骤上的差异
(1)唯一需要加热——还原糖检测，且必须水浴加热，不能用酒精灯直接加热。若不加热，则无砖红色沉淀出现。
(2)唯一需要显微镜——脂肪检测(要观察被染色的脂肪颗粒，则使用显微镜；若要通过观察溶液颜色变化，则不必使用显微镜)。
(3)混合后加入——斐林试剂；分别加入——双缩脲试剂(先加A液，后加B液，且B液不能过量)。
板块三　方向·真题体验
1．[2017·全国卷Ⅰ]下列关于细胞结构与成分的叙述，错误的是(　　)
A．细胞膜的完整性可用台盼蓝染色法进行检测
B．检测氨基酸的含量可用双缩脲试剂进行显色
C．若要观察处于细胞分裂中期的染色体可用醋酸洋红液染色
D．斐林试剂是含有Cu2＋的碱性溶液，可被葡萄糖还原成砖红色
答案　B
解析　台盼蓝是细胞活性染料，常用于检测细胞膜的完整性与细胞的存活率，是组织和细胞培养中最常用的细胞活性鉴定染色剂，A正确；双缩脲试剂的作用原理是Cu2＋在碱性条件下与肽键发生反应生成紫色络合物，因为氨基酸中没有肽键，故不会与双缩脲试剂发生反应，也就不能用双缩脲试剂检测氨基酸的含量，B错误；染色体可被碱性染料染成深色，常用的碱性染料为龙胆紫溶液或醋酸洋红液，C正确；斐林试剂的甲液是质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液，乙液是质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液，应现配现用，可溶性还原糖中含有的醛基或酮基具有弱还原性，在水浴加热的条件下可与氢氧化铜发生氧化还原反应，把Cu2＋还原成砖红色的Cu2O(氧化亚铜)沉淀，D正确。
2．[2017·海南高考]无机盐对于维持生物体的生命活动具有重要作用。下列相关叙述错误的是(　　)
A．蔬菜中的草酸不利于机体对食物中钙的吸收
B．缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降
C．和ATP一样，KH2PO4也能为生物体提供能量
D．植物秸秆燃烧产生的灰烬中含有丰富的无机盐
答案　C
解析　草酸与食物中钙结合形成沉淀物不利于吸收，A正确；铁是血红蛋白的组成成分，血红蛋白的主要作用是运氧，缺铁会导致哺乳动物血液运输O2的能力下降，B正确；无机盐的生理功能有组成细胞的结构成分、参与并维持生物体的代谢活动、维持生物体内的酸碱平衡、维持细胞的渗透压，但不能为机体提供能量，C错误；燃烧过程中有机物被分解，剩下来的是无机物，D正确。
3．[2014·海南高考]下列关于植物体内水分的叙述，错误的是(　　)
A．植物体内的水分参与营养物质的运输
B．水是构成叶肉细胞的重要化合物之一
C．自由水可作为细胞内化学反应的反应物
D．同种植物萌发种子的含水量与休眠种子的相同
答案　D
解析　植物体内的水分参与营养物质的运输，A正确；水是构成叶肉细胞的重要化合物之一，B正确；自由水可以作为细胞呼吸、光合作用等化学反应的反应物，C正确；萌发种子充分吸水，代谢旺盛，因此，同种植物萌发种子的含水量大于休眠种子，D错误。
4．[2014·上海高考]下列物质中同时含有磷和氮元素的是(　　)
A．丙酮酸 B．核苷酸 C．氨基酸 D．脂肪酸
答案　B
解析　组成丙酮酸和脂肪酸的化学元素均为C、H、O；组成核苷酸的化学元素为C、H、O、N和P；组成氨基酸的基本元素为C、H、O、N，有的氨基酸还含有S等。故B项符合题意。
5．[2016·海南高考]水在植物的生命活动中具有重要作用。风干种子只有吸收足够的水才能进行旺盛的代谢活动，使胚生长。小麦种子萌发过程中吸水量随时间变化的趋势如图所示。回答下列问题。
(1)植物细胞中的水通常以结合水和自由水两种形式存在。风干种子细胞中的水主要是以________的形式存在。经阶段Ⅰ吸水后，种子中的水主要是以________的形式存在。
(2)在阶段Ⅱ，种子吸水速率________(填“大于”“小于”或“等于”)阶段Ⅰ，呼吸速率________(填“大于”“小于”或“等于”)阶段Ⅰ。
(3)从细胞组成和结构的角度来推测，水分可经过细胞膜中的________、________从细胞外进入细胞内。
答案　(1)结合水　自由水
(2)小于　大于
(3)磷脂双分子层　水通道
解析　(1)风干种子失去了大部分自由水，细胞中的水主要以结合水的形式存在。经阶段Ⅰ吸水后，种子中的水主要是以自由水的形式存在。
(2)在阶段Ⅱ，种子吸水量变化不大，吸水速率小于阶段Ⅰ，但自由水含量增加，代谢增强，呼吸速率大于阶段Ⅰ。
(3)细胞膜由磷脂双分子层构成基本支架，水分子可以通过自由扩散经过磷脂双分子层从细胞外进入细胞内，也可以通过水通道蛋白进入细胞内。
限时规范特训
一、选择题
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更重要的作用，A错误；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，C错误；磷脂、ATP中含有P，而核糖由C、H、O三种元素组成，不含P，D错误。
2．[2017·江西吉安期中]下图表示不同化学元素所组成的化合物，以下说法错误的是(　　)
A．若①为某种大分子的组成单位，则①最可能是氨基酸
B．若②是细胞中重要的贮能物质，则②一定是脂肪
C．若③为原核细胞的遗传物质，则③一定是DNA
D．若④是主要在动物肝脏和肌肉中合成的物质，则④是糖原
答案　B
解析　①的组成元素为C、H、O、N，可能是蛋白质，若①为某种大分子的组成单位，则①最可能是蛋白质的组成单位氨基酸，A正确；②的组成元素为C、H、O，可能是糖类或脂肪，B错误；③的组成元素为C、H、O、N、P，可能是核酸，原核细胞和真核细胞的遗传物质一定是DNA，C正确；④的组成元素为C、H、O，可能是糖类或脂肪，若④是主要在动物肝脏和肌肉中合成的贮能物质，则④是糖原，D正确。
3．[2017·东北三省三校联考]有关生物体内水和无机盐的叙述，正确的是(　　)
A．镁是所有光合色素的组成成分
B．植物蒸腾作用失去的水是自由水
C．秋冬季节，植物体内结合水与自由水比例下降
D．骨骼和牙齿中的钙主要以离子形式存在
答案　B
解析　镁是所有叶绿素的组成成分，类胡萝卜素中不含镁，A错误；自由水能够自由流动，植物蒸腾作用失去的水是自由水，B正确；结合水与植物的抗逆性有关，自由水与结合水的比值越高，细胞代谢越旺盛，抗逆性越差，反之亦然，因此秋冬季节，植物体内结合水与自由水比例上升，C错误；骨骼和牙齿中的钙主要以化合物形式存在，D错误。
4．某植物培养液中含有甲、乙、丙3种离子，它们对植物的生长都有影响。下表列出的5种培养液中，甲、乙、丙3种离子的浓度(单位：mmol/L)不同。为了研究丙离子的浓度大小对植物生长的影响，进行实验时可以选用的两种培养液是(　　)
培养液编号
①
②
③
④
⑤
甲离子
20
30
50
40
20
乙离子
55
45
60
45
55
丙离子
10
15
20
25
25
A．①⑤ B．②③ C．②④ D．③⑤
答案　A
解析　分析表格中的信息可知，实验①和⑤的甲、乙离子的浓度相同，丙离子的浓度不同，因此研究丙离子的浓度大小对植物生长的影响，进行实验时可以选用①⑤两种培养液。
5．元素和化合物是细胞的物质基础，下列叙述正确的是(　　)
A．蛋白质和DNA都具有多样性的共同原因是都具有不同的空间结构
B．细胞内的无机盐主要以离子形式存在，具有维持细胞酸碱平衡的功能
C．不同生物体细胞内含有的元素种类差异较大
D．因为C在细胞鲜重中占的比例最高，所以C是最基本元素
答案　B
解析　蛋白质多样性的原因是组成不同蛋白质的氨基酸的种类、数量、排列顺序以及蛋白质的空间结构不同，而DNA的多样性是由于碱基种类、数量和排列顺序不同，A错误；细胞内的无机盐主要以离子形式存在，具有维持细胞酸碱平衡的功能，B正确；不同生物体细胞内含有的化合物种类差别不大，含有的元素种类差异也不大，C错误；C在细胞干重中占的比例最高，并且C是构成生物大分子的基本骨架，所以C是最基本元素，D错误。
6．下列有关水与生命活动的说法，不正确的是(　　)
A．细胞发生癌变，其结合水含量较正常细胞的高
B．正在休眠的种子中结合水与自由水的比值升高
C．DNA分解为脱氧核苷酸的过程需要消耗水
D．自由水和结合水在一定的条件下可以相互转化
答案　A
解析　癌细胞能够无限增殖，细胞代谢比正常细胞旺盛，因此自由水含量较正常细胞的高，A错误；正在休眠的种子，代谢较弱，自由水含量较低，结合水与自由水的比值升高，B正确；DNA分解为脱氧核苷酸是水解过程，需要消耗水，C正确；自由水和结合水在一定的条件下可以相互转化，D正确。
7．下列关于生物体内水和无机盐的叙述，正确的是(　　)
A．在人体衰老、癌变细胞中水的含量会减少
B．人体血浆渗透压的维持主要依靠Na＋和K＋
C．种子晒干的过程中损失的主要是结合水
D．缺Mg2＋会影响叶肉细胞内水分解成O2和[H]
答案　D
解析　在人体衰老细胞中水的含量会减少，而癌变细胞中自由水含量增加，代谢旺盛，A错误；人体血浆渗透压的大小主要与无机盐和蛋白质有关，其中起主要作用的无机盐离子为Na＋、Cl－，B错误；种子晒干的过程中损失的主要是自由水，C错误；镁离子是构成叶绿素的成分，叶绿素吸收光能，参与水的光解，所以缺Mg2＋会影响叶肉细胞内水分解成O2和[H]，D正确。
8.植物组织培养的培养基中应含有植物生长所需的全部养分。右图所示的培养基中含有NH4NO3、KNO3、CaCl2·2H2O、MgSO4·7H2O、螯合铁溶液、微量元素溶液，但缺少一种必需元素，为补充这种元素，应添加的化合物是(　　)
A．Ca(NO3)2 B．KCl
C．KH2PO4 D．K2SO4
答案　C
解析　据题意，培养基中不缺乏微量元素，大量元素为C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg，故缺乏P元素，KH2PO4能提供P元素。
9．在生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的检测实验中，对实验材料的选择，下列叙述错误的是(　　)
A．可用斐林试剂甲液和乙液、蒸馏水来检测葡萄糖和尿液中的蛋白质
B．花生种子含脂肪多且子叶肥厚，是用于脂肪检测的理想材料
C．食用花生油最好选用苏丹Ⅳ染液来鉴定，而一般不选用苏丹Ⅲ染液来检测
D．甘蔗茎的薄壁组织、甜菜的块根等，都含有较多糖且近于白色，因此可以用于还原糖的检测
答案　D
解析　检测蛋白质用双缩脲试剂，双缩脲试剂由两种试剂组成：0.1 g/mL的NaOH溶液和0.01 g/mL的CuSO4溶液，检测葡萄糖用斐林试剂，斐林试剂也由两种试剂组成：0.1 g/mL的NaOH溶液和0.05 g/mL的CuSO4溶液，故双缩脲试剂可由斐林试剂和蒸馏水配制而成，A正确；花生种子含脂肪多且子叶肥厚，是用于脂肪检测的理想材料，B正确；食用花生油颜色较深，而苏丹Ⅲ染液可将脂肪染成橘黄色，染色较浅，不易区别，故最好选用苏丹Ⅳ染液，它可以将脂肪染成红色，C正确；甘蔗茎的薄壁组织、甜菜的块根等含有较多的蔗糖，蔗糖不是还原糖，不能用于还原糖的检测，D错误。
10．下图是小麦种子成熟过程中干物质和水分的变化，据图分析下列叙述不正确的是(　　)
A．随着种子的成熟，种子的生命活动由代谢活跃状态转入休眠状态
B．种子的鲜重随着种子的成熟而逐渐减小
C．种子中水分减少的主要原因是植物吸收的水分减少
D．种子成熟期间的这两种物质的变化和种子萌发时相反
答案　C
解析　从图中信息知，种子成熟后期，细胞内水分含量减少，呼吸速率也下降，细胞的代谢较慢；种子成熟过程中，干物质增加，水分减少，鲜重逐渐减小；种子中水分减少的主要原因是生物体的自身调节；种子成熟期间的这两种物质的变化和种子萌发时相反。
11．下图为对刚收获的种子所做的一系列处理，据图分析有关说法正确的是(　　)
A．④和⑤是同一种物质，但是在细胞中存在形式不同
B．①和②均能够萌发形成幼苗
C．③在生物体内主要以化合物形式存在
D．点燃后产生CO2中的C只来自于种子的糖类
答案　A
解析　晒干，蒸发的是自由水，而烘干时，失去的是结合水，A正确；失去自由水的种子仍保持其生理活性，用水浸泡后仍能萌发，失去结合水的细胞失去生理活性，浸泡后不能萌发，B错误；③为种子燃烧后剩余的灰分，主要含矿质元素，其在生物体内主要以离子的形式存在，C错误；点燃后产生CO2中的C来自于各种有机物，D错误。
12．[2017·哈尔滨模拟]下表表示人体肌细胞受刺激后，细胞内钙含量和肌肉收缩力量随时间的变化关系：
时间(ms)
0
30
60
90
120
150
180
钙含量(mmol/mL)
0
7.8
2.2
0.5
0
0
0
肌肉收缩力量(N)
0
2.0
5
3.5
2.1
0.5
0
表中数据可以说明(　　)
A．细胞内钙浓度越高肌肉收缩力量越大
B．肌肉收缩力量随时间不断增强
C．钙离子进入肌细胞的方式是主动运输
D．肌肉在达到最大收缩力前钙离子释放
答案　D
解析　由表格数据可看出：在肌肉收缩力量未达到最大时，钙含量已经达到最大，当肌肉收缩力量达到最大时，钙含量已经下降了，说明肌肉收缩力量达到最大前钙离子已经开始释放，D正确；所以并不是钙离子浓度越高肌肉收缩力量越大，肌肉的收缩力量与时间无关，表中的数据不足以说明钙离子进入细胞的方式，A、B、C错误。
二、非选择题
13．下表中各元素的数据代表该元素占原子总量的百分比。请据表回答问题。
(1)组成人体的化学元素在元素周期表上都有，它普遍存在于非生物界，生物体内不包含特殊的“生命元素”，这个事实说明：______________________。
(2)生物从非生物环境中获得的元素与环境中的元素的比例相差甚远。如岩石圈中氢、碳、氮加在一起占总原子数不到1%，而在生物体中则占74%左右。这个事实说明：_____________________________________________________________。
(3)从此表看，人体成分中没有铁的含量，是否人体内不含铁？________。为什么？_________________________________________________________________________________________________。
(4)人体内的镁可以从蔬菜中的什么器官获得？________。为什么？_______________________________________________________________________。
答案　(1)生物界与非生物界具有统一性
(2)生物界与非生物界具有差异性
(3)不是　铁是构成血红蛋白的成分，表中没有是因为铁是微量元素，含量极少
(4)叶　因为镁是合成叶绿素的元素，叶片中含镁丰富
解析　(1)依题意，组成人体的化学元素，没有一种是人体特有的，这个事实说明生物界与非生物界具有统一性。
(2)生物从非生物环境中获得的元素与环境中的元素的比例相差甚远，这个事实说明生物界与非生物界存在着本质的区别，两者还具有差异性。
(3)铁是构成血红蛋白的成分，因此人体内含铁。表中没有铁，是因为铁是微量元素，含量极少。
(4)镁是合成叶绿素的元素，叶绿素主要存在于叶肉细胞的叶绿体中，因此叶片中含镁丰富，人体内的镁可以从蔬菜叶中获得。
14．[2017·桂林模拟]C、H、O、N、P、S在玉米和人细胞(干)以及活细胞中的含量(%)如下表，请分析回答下列问题。
元素
O
C
H
N
P
S
玉米细胞(干)
44.43
43.57
6.24
1.46
0.20
0.17
人细胞(干)
14.62
55.99
7.46
9.33
3.11
0.78
活细胞
65.0
18.0
10.0
3.0
1.40
0.30
(1)以上元素在活细胞中的含量明显比人细胞(干)多的是氧元素和氢元素，发生差异的原因是活细胞中含量最多的化合物是________。这两种元素在人体细胞干物质中主要存在于________中。
(2)由表中数据可以看出在玉米细胞(干)中所占比例明显高于人细胞(干)的元素是氧，发生这种差异的一个主要原因是组成玉米细胞的化合物中________较多，此类化合物由________(元素)组成。
(3)水在生命活动中有极其重要的作用，细胞内含水量的多少直接影响细胞的代谢。
①大豆收获后，要进行晾晒才能入仓储存，所除去的水分主要是细胞中的________。如果大豆细胞内的水分过多，会使细胞的________加强。
②浸泡约一周时间，黄豆芽已长得又白又粗，1 kg的黄豆能长出5 kg的黄豆芽。在这个过程中，黄豆细胞内的有机物含量________，种类________，其原因是黄豆__________________________________________________________________________________________。
答案　(1)水　蛋白质　(2)糖类　C、H、O
(3)①自由水　细胞呼吸　②减少　增多　进行细胞呼吸，消耗有机物，产生许多代谢中间产物
解析　(1)活细胞中含量最多的化合物是水，因此活细胞中氧和氢的含量比干细胞中高。人体细胞干物质中含量最多的化合物是蛋白质。
(2)玉米细胞含糖类较多，糖类由C、H、O组成。
(3)①大豆晾晒除去的水分主要是细胞中的自由水。细胞内的水分过多会使细胞呼吸加强。②在黄豆芽生长的过程中，因为细胞呼吸消耗有机物，并产生了中间产物，使细胞内有机物的含量减少，种类增多。
15．铁是合成叶绿素所必需的元素，缺铁时植物在有光的条件下不能合成叶绿素，而表现“黄叶病”。请利用溶液培养法，根据所给的实验材料、用具，验证铁的生理作用。
材料用具：长势相同的小麦幼苗若干，广口瓶若干，完全培养液，只含铁的培养液，缺铁的完全培养液，蒸馏水，滴管，量筒。根据实验目的结合下表中所列具体内容，分析回答相关问题：
(1)写出序号“1”中加入的三种液体的名称。
a液：________，b液：________，c液：________。确定a、b、c三种液体具体种类时主要以____________________________________________________________为依据。
(2)从序号1～4看，A管、B管的实验操作及实验现象是相同的，试分析为什么还要设置A、B两个试管进行再次实验。
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)请描述序号“5”表示的实验操作。
______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)写出表格中序号“6”所观察到的幼苗颜色。A管________，C管________。
答案　(1)缺铁完全培养液　缺铁完全培养液　完全培养液　序号“4”中表现的幼苗颜色
(2)A、B管都能说明在缺铁时植物表现“黄叶病”，从而证明铁是必需元素，但为了使结论更加可靠，尚需对A、B两管继续进行二次对照实验
(3)向A、B两管中分别加入等量的只含铁的培养液和蒸馏水(可以不考虑B管加蒸馏水)，C管不做任何处理
(4)变绿　绿色
解析　用溶液培养法可以确定某元素是否是植物生长的必需元素。
(1)该实验是为了验证铁的生理作用，而植物缺铁表现“黄叶病”。对照实验应遵循单一变量原则，所以A、B、C三支试管的唯一变量是是否含有铁元素。确定a、b、c三种液体具体内容时主要以序号“4”中表现的幼苗颜色为依据。C管幼苗为绿色说明不缺铁，A、B试管幼苗黄色说明缺铁。
(2)A、B管都能说明在缺铁时植物表现“黄叶病”，从而证明铁是必需元素，但为了使结论更加可靠，尚需对A、B两管继续进行二次对照实验，看添加铁元素后幼苗颜色是否恢复正常的绿色。
(3)根据(2)的分析，该次对照实验的唯一变量是是否添加铁元素，其他条件应遵循等量原则。
(4)根据铁元素的作用可知A管变绿，C管绿色。
第30讲　种群的特征和数量变化
[考纲明细]　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
板块一　知识·自主梳理
一、种群的基本特征
1．种群的概念
在一定的自然区域内，同种生物的全部个体。
2．种群的数量特征
3．种群密度的调查
(1)样方法
①使用范围：植物和活动范围小的动物，如调查某种昆虫卵的密度、作物植株上蚜虫的种群密度、跳蝻的种群密度等。
②取样方法：五点取样法、等距取样法。
③取样关键：随机取样。
④计数原则
(2)标志重捕法
①适用范围：活动能力强和活动范围大的动物，如哺乳类、鸟类、爬行类、两栖类、鱼类等。
②计算方法：N(种群数量)＝×M(初次捕获标记数)。
③注意事项
a．调查期间无迁入和迁出、出生和死亡。
b．标志物对所调查动物无影响，并不能太醒目且不易脱落。
(3)灯光诱捕法
黑光灯诱捕趋光性昆虫。
4．种群的空间特征
主要包括均匀分布、随机分布和集群分布等。
二、种群数量变化及应用
1．种群增长的“J”型曲线
(1)含义：种群在理想条件下，即在食物和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等条件下，其增长率不随种群密度的变化而变化，这类增长通常呈指数增长，又称为“J”型增长。其曲线如图所示。
(2)“J”型曲线数学模型
①建立模型：t年后种群数量表达式为Nt＝N0λt。
②各参数意义：N0为该种群的起始数量，t为时间(年)，Nt表示t年后该种群的数量，λ表示该种群数量是一年前种群数量的倍数。
2．种群增长的“S”型曲线
(1)含义：自然界的资源和空间总是有限的，当种群密度增大时，种内竞争就会加剧，以该种群为食的动物的数量也会增加，这就会使种群的出生率降低，死亡率增高。当死亡率增加到与出生率相等时，种群的增长就会停止，有时会稳定在一定的水平，这类增长呈“S”型。其曲线如图所示。
(2)环境容纳量：在环境条件不受破坏的情况下，一定空间中所能维持的种群最大数量，又称K值。
(4)农业生产中的应用
①濒危动物和野生资源的保护
②野生资源的利用
③有害生物的防治
3．影响种群数量变化的因素
(1)变化形式：波动和下降。
(2)影响因素：自然因素——气候、食物、天敌、传染病等；人为因素——人类活动。
三、培养液中酵母菌种群数量变化
1．酵母菌计数方法
抽样检测法：先将盖玻片放在计数室上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入。多余培养液用滤纸吸去。稍待片刻，待细菌细胞全部沉降到计数室底部，将计数板放在载物台的中央，计数一个小方格内的酵母菌数量，再以此为根据，估算试管中的酵母菌总数。
2．吸取培养液前要轻轻振荡培养液几次。
3．如果酵母菌过多，要对培养液稀释，记录稀释倍数。观察后再换算回来。
4．对压在小方格界线上的酵母菌，记录相邻两边及夹角的酵母菌数目。
◆　深入思考
1．每年春节期间“北上广”等发达城市都会上演“空城计”，人烟稀少，异常冷清。试从种群数量特征角度分析上述现象。
提示　城市人口数量变化受迁入率和迁出率影响很大，春节期间，迁入率<迁出率导致城市人口数量降低，平时迁入率＞迁出率导致城市人口数量增加。
2．将性外激素释放到农田中可控制蛾类的数量，结合所学知识解释其原理。
提示　性外激素可干扰雌雄蛾的正常交尾，从而降低其出生率，达到控制其数量的目的。
◆　自查诊断
1．可以用标志重捕法调查老房屋中壁虎的种群密度。(　　)
答案　√
2．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昆虫也适用。(　　)
答案　√
3．种群数量增加，种群密度一定增加。(　　)
答案　×
4．种群数量变化不仅受外部因素的影响也受自身内部因素的影响。(　　)
答案　√
5．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。(　　)
答案　√
6．外来入侵物种进入一个新环境中必定表现为“J”型增长。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
种群的特征
[2015·全国卷Ⅰ]现有一未受人类干扰的自然湖泊，某研究小组考察了该湖泊中处于食物链最高营养级的某鱼种群的年龄组成，结果如下表。
注：表中“1＋”表示鱼的年龄大于等于1、小于2，其他以此类推。
回答下列问题：
(1)通常，种群的年龄结构大致可以分为三种类型，分别是________________________________。研究表明：该鱼在3＋时达到性成熟(进入成年)，9＋时丧失繁殖能力(进入老年)。根据表中数据可知幼年、成年和老年3个年龄组个体数的比例为________，由此可推测该鱼种群数量的变化趋势是________。
(2)如果要调查这一湖泊中该鱼的种群密度，常用的调查方法是标志重捕法。标志重捕法常用于调查________强、活动范围广的动物的种群密度。
(3)在该湖泊中，能量沿食物链流动时，所具有的两个特点是________________
_________________________________________________________。
[解析]　(1)种群的年龄组成是指种群中幼年个体、成年个体、老年个体的比例，可分为三种类型，增长型，稳定型，衰退型。幼年(0＋、1＋、2＋)：400个，成年(3＋、4＋、5＋、6＋、7＋、8＋)：400个，老年(9＋、10＋、11＋、≥12)：400个，幼年∶成年∶老年＝1∶1∶1，故为稳定型，稳定型在一定时期内种群密度保持相对稳定。
(2)标志重捕法常用于调查活动性强、活动范围广的动物的种群密度。
(3)生态系统能量流动的特点是单向流动，逐级递减。
[答案]　(1)增长型、衰退型、稳定型　1∶1∶1　保持稳定
(2)活动能力
(3)单向流动、逐级递减
题型一　种群的基本特征及相互关系
1．[2017·青海西宁高三模拟]随着“二胎”政策的放开，有专家预测，我国人口数量在以后几年将出现明显增长。下列有关(人口)种群特征的叙述，正确的是(　　)
A．性别比例是所有种群都具有的特征
B．自然增长率主要由出生率决定
C．一个城市的人口数量可以反映其人口密度
D．年龄结构稳定的人群保持零增长
答案　C
解析　有的种群没有雌雄性别之分，所以性别比例不是所有种群都具有的特征，A错误；自然增长率主要由出生率与死亡率之差决定，B错误；一个城市的人口数量可以反映其人口密度，C正确；年龄结构稳定并不等同于年龄结构为稳定型，所以年龄结构稳定的人群不一定保持零增长，D错误。
2．[2017·河北唐山五校联考]下列关于种群特征的叙述中，错误的是(　　)
A．种群的性别比例在一定程度上影响种群的出生率
B．进行种群密度的调查有利于合理利用生物资源
C．出生率和死亡率是决定种群数量的直接因素
D．种群密度预示着种群数量的未来变化趋势
答案　D
解析　种群的性别比例在一定程度上影响种群的出生率，A正确；进行种群密度的调查可以对农林灾害进行监测和预报、对渔业捕捞强度进行确定等，有利于合理利用生物资源，B正确；出生率和死亡率、迁入率和迁出率是决定种群数量的直接因素，C正确；种群密度反映了种群在一定时期的数量，不能反映种群数量的变化趋势，D错误。
技法提升
(1)解答有关种群密度的影响因素题时，若涉及“直接因素”，则考虑出生率、死亡率、迁入率、迁出率，其中出生率和死亡率是主要决定因素。若涉及“间接因素”，则考虑年龄组成和性别比例，年龄组成能在一定程度上预测种群数量变化趋势，性别比例能够间接影响种群密度。
(2)对于判断年龄组成类型的题，牢记“增长型的出生率大于死亡率(种群密度增加)，稳定型的出生率基本等于死亡率(种群密度基本不变)，衰退型的出生率小于死亡率(种群密度减小)”有助于答题。
(3)分析某点出生率和死亡率之间的大小关系时，关键是看该点后种群数量的变化趋势：若种群数量趋于增加，则出生率大于死亡率；反之，则出生率小于死亡率。
题型二　种群密度的调查方法及选择
3．[2017·江西吉安一中模拟]下列有关调查种群密度的说法错误的是(　　)
A．五点取样和等距取样是样方法取样的常用方式
B．调查古树木、蝗虫的幼虫、某种蛇的种群密度，通常采用样方法
C．标志重捕法调查得到的种群密度一般不是最精确的现实反映
D．将M只鹿标记后释放，在重捕获的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　样方法应做到随机取样，常采用五点取样法和等距取样法，A正确；种群密度的调查对于植物和活动范围较小、活动能力弱的动物如蝗虫的幼虫等采用样方法，对于活动能力强和活动范围大的动物如蛇采用标志重捕法，B错误；标志重捕法是一种对种群密度的估算方法，结果与现实有一定的偏差，C正确；根据＝，可计算出该鹿群的总数，D正确。
4．[2016·全国卷Ⅱ]如果采用样方法调查某地区(甲地)蒲公英的种群密度，下列做法中正确的是(　　)
A．计数甲地内蒲公英的总数，再除以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度
B．计数所有样方内蒲公英总数，除以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度
C．计算出每个样方中蒲公英的密度，求出所有样方蒲公英密度的平均值，作为甲地蒲公英的种群密度
D．求出所有样方蒲公英的总数，除以所有样方的面积之和，再乘以甲地面积，作为甲地蒲公英的种群密度
答案　C
解析　估算种群密度最常用的方法之一是样方法：在被调查种群分布的范围内，随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方内的种群密度，以所有样方内种群密度的平均值作为该种群的种群密度估计值。综上所述，A、B、D错误，C正确。
技法提升
1.“两看法”选择种群密度的调查方法
2．标志重捕法答题技巧
(1)须牢记估算公式：N总＝；
(2)善于快速确认估算值与“实际值”间的误差：由于再捕中标志者位于分母上——若初捕放归后某些原因致分母增大(如标志物影响其活动)，则估算值偏小；反之，若某些原因致分母减小(如因初捕受惊吓，不易被再捕，因标志物致其更易被天敌捕食等)，则估算值将偏大。
考点2
种群的数量变化
[2017·全国卷Ⅰ]假设某草原上散养的某种家畜种群呈S型增长，该种群的增长率随种群数量的变化趋势如图所示。若要持续尽可能多地收获该种家畜，则应在种群数量合适时开始捕获，下列四个种群数量中合适的是(　　)
A．甲点对应的种群数量 B．乙点对应的种群数量
C．丙点对应的种群数量 D．丁点对应的种群数量
[解析]　该种群数量变化曲线的纵坐标为种群增长率，横坐标为种群数量，曲线最高点时种群增长率最大，对应种群数量的K/2。为持续尽可能多地收获该种家畜，应在种群数量超过K/2时捕获，剩余量保持在K/2，此时种群数量增长率最大，可使种群数量迅速得以恢复。
[答案]　D
题型一　“J”“S”型曲线的比较
1．[2017·海南七校联考]下图为种群数量增长曲线，有关叙述错误的是(　　)
A．改善空间和资源条件有望使K值提高
B．bc段种群数量增长速率逐渐下降，出生率小于死亡率
C．a到c变化过程中，其天敌捕食成功率将会变大
D．曲线Y表明种群数量的增长受环境阻力的制约
答案　B
解析　K值是环境容纳量，种群的K值大小与环境条件有关，改善空间和资源条件可能使K值提高，A正确；bc段种群数量增长速率逐渐下降，但增长速率仍大于0，种群的数量增加，故种群的出生率大于死亡率，B错误；a到c变化过程中，种群的数量增加，故其天敌捕食成功率将会变大，C正确；在有限的环境中，随着种群密度上升，受食物、空间、天敌等因素的影响，最终使种群呈“S”型增大，故曲线Y表明种群数量的增长受环境阻力的制约，D正确。
2．如图表示将绵羊引入某个岛屿后的数量变化情况，对此叙述正确的是(　　)
A．绵羊种群数量增长到一定程度，就保持恒定不变
B．绵羊数量达到K/2时，绵羊的增长速率最小
C．50年后该绵羊种群数量在K值附近波动是由出生率和死亡率变动所致
D．绵羊数量达到K值时，种群的年龄组成为衰退型
答案　C
解析　种群数量达到K值后，其在一定范围内上下波动，而不是保持恒定不变，A错误；由“S”型增长曲线可知，当种群数量达到K/2时，增长速率最大，B错误；由于该绵羊种群数量的出生率和死亡率不断变化，使得50年后种群数量在K值附近波动，C正确；绵羊数量达到K值时，在不考虑迁入和迁出的情况下，种群的出生率约等于死亡率，其年龄组成为稳定型，D错误。
技法提升
1.种群数量增长方式的判断
(1)根据条件进行判断：若题干中告知的条件是“理想条件下”或“实验室条件下”或“外来物种入侵的早期阶段”或“食物和空间条件充裕、气候条件适宜且没有敌害”等，则该种群数量呈“J”型增长；若题干中告知的条件是有限的，如“有环境阻力”或“自然条件下”或“自然界中”或“资源和空间有限”等，则该种群数量呈“S”型增长。
(2)根据曲线进行判断：若曲线中有K值，则为“S”型增长；若没有K值，则一般为“J”型增长。
2．“J”型曲线与“S”型曲线的增长率和增长速率的判断
理解和识记相关基础概念是解题的关键。
增长率＝；
增长速率＝。
“J”型曲线与“S”型曲线的增长率和增长速率曲线如图所示：
题型二　种群数量变化规律的应用分析
3．图1和图2表示出生率、死亡率、净补充量(为出生率、死亡率之差)和种群密度的关系，下列有关叙述正确的是(　　)
A．图1中曲线a代表死亡率，曲线b代表出生率
B．海洋鱼类捕捞应使鱼类的数量保持在图1的E点
C．图2中在F点控制有害动物最有效
D．图2中G点代表种群的环境容纳量
答案　D
解析　图1中曲线a代表出生率，曲线b代表死亡率，A错误；海洋鱼类捕捞应使鱼类的数量保持在K/2时，E点为K值，B错误；在F点(K/2)时种群数量增长最快，不利于控制有害动物的数量，C错误；图2中的G点对应图1中的E点，均表示种群的环境容纳量，D正确。
4.[2017·湖北荆门调研]科学家研究某区域中田鼠的种群数量变化，得到该种群在数年内的出生率和死亡率的比值曲线如图(其中R＝出生率∶死亡率)。在不考虑迁入迁出的情况下，下列说法正确的是(　　)
A．从图中可知O～d期间田鼠种群数量出现了周期性波动
B．田鼠种群数量在a～d之间经历了先上升后下降，其中c～d期间一直在下降
C．该田鼠种群增长为“J”型增长，c点时种群密度最小
D．由图可知，a、b两点时对应的种群自然增长率相等
答案　B
解析　在O～d期间，只能体现出先增加后减少的变化过程，没有呈现出周期性波动，A错误；据图可知，在a～d之间，R先大于1后小于1，即出生率先大于死亡率后小于死亡率，田鼠种群数量先增加后减少，在c～d期间，田鼠种群的出生率与死亡率的比值R小于1，即出生率小于死亡率，所以田鼠的种群数量一直在减少，B正确；在c点和d点之间，田鼠种群的出生率与死亡率的比值R小于1，即出生率小于死亡率，田鼠种群数量一直在减少，所以在d点时，种群密度最小，C错误；据图可知，a、b两点田鼠种群的出生率与死亡率的比值R相等，但田鼠种群的自然增长率＝出生率－死亡率，R值相等不代表增长率也相等，D错误。
技法提升
1.K值的四种表示方法
t1之前
种群数量小于K/2，由于资源和空间相对充裕，种群数量增长较快
t1时
种群数量为K/2，出生率远大于死亡率，种群增长速率达到最大值
t1～t2
由于资源和空间有限，当种群密度增大时，种内斗争加剧，天敌数量增加，种群增长速率下降
t2时
种群数量达到K值，此时出生率等于死亡率，种群增长速率为0
2．环境容纳量≠种群数量能达到的最大值
种群数量能达到的最大值是种群数量在某一时间点出现的最大值，这个值存在的时间很短，大于环境容纳量。
实验十三
探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化
为了探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化，某同学进行了如下操作，其中错误的是(　　)
A．将适量干酵母放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在适宜条件下培养
B．将培养液振荡摇匀后，用吸管从锥形瓶中吸取一定量的培养液
C．在血细胞计数板中央滴一滴培养液，盖上盖玻片，并用滤纸吸去边缘多余培养液
D．将计数板放在载物台中央，待酵母菌沉降到计数室底部，立即在显微镜下观察、计数
[解析]　将适量干酵母放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中，在适宜条件下培养，能进行有氧呼吸，大量繁殖，A正确；为保证实验准确，用吸管从锥形瓶中吸培养液时应先振荡几次，B正确；利用血细胞计数板时，应先放置盖玻片，在盖玻片的边缘滴加培养液，待培养液从边缘处自行渗入计数室，吸去多余培养液，再进行计数，C错误；血细胞计数板加样后，需要让细胞沉降到计数室底部的网格线中，避免细胞分布在不同液层深度，导致计数被遗漏，D正确。
[答案]　C
1．[2017·西安模拟]将10 mL酵母菌培养液放在适宜的温度下培养，并于不同时间内等量均匀取样4次，分别测定样品中酵母菌的数量和pH，结果如下表所示。据表分析不正确的是(　　)
样品
酵母菌数量(个/mm3)
pH
1
1210
4.8
2
820
5.4
3
1210
3.7
4
1000
5.0
A．培养过程中酵母菌始终出生率>死亡率
B．样品的取样先后次序为2、4、1、3
C．对酵母菌而言，10 mL该培养液的环境负荷量可能为1.21×107个
D．若进行第5次均匀取样，10 mL样品中的酵母菌数量有可能低于1.21×107个
答案　A
解析　将10 mL酵母菌培养液放在适宜温度下培养，可根据培养液pH的变化来确定取样顺序，因为酵母菌的代谢活动消耗营养物质，不断产生CO2等代谢产物使培养液pH不断下降，因此正确的取样顺序为2、4、1、3，B正确；从表中数据分析可见，达到稳定时期时，酵母菌数量达到最大值，说明10 mL该培养液的环境负荷量为1.21×107个，C正确；继续培养，随着环境条件的极度恶化，种群生长进入衰退期，出生率会小于死亡率，种群数量将不断下降，所以继续取样，酵母菌的种群数量有可能低于1.21×107个，D正确，A错误。
2．[2017·黄山模拟]在“探究酵母菌种群数量的变化”的实验中，相关结果分析正确的是 (　　)
A．先滴培养液，再盖盖玻片，计数结果将偏小
B．取样计数前试管未振荡，计数结果将偏小
C．对压线个体全部计数，计数结果将偏大
D．未稀释直接计数，对计数结果无影响
答案　C
解析　计数时，一般先盖盖玻片，再滴培养液，若先滴培养液，再盖盖玻片，计数结果将偏大，A错误；取样计数前应先振荡试管，取样计数前试管未振荡，若取样部位酵母菌数量多，则计数结果偏大，B错误；对压线个体计数，正常是计算相邻的两边，若全部计数，计数结果将偏大，C正确；未稀释直接计数，计数结果将不准，D错误。
技法提升
血细胞计数板的计数方法
血细胞计数板有两种方格网，对于16×25的方格网而言，计四角的4个中方格共计100个小方格中的个体数量；而对于25×16的方格网而言，计四角和正中间的(共5个)中方格共计80个小方格中的个体数量，如图所示。
计算方法：大方格长、宽均为1 mm，高度为0.1 mm(即规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)，则每个大方格的体积为0.1 mm3(10－4mL)，故1 mL培养液中细胞个数＝×400×104×稀释倍数。
板块三　方向·真题体验
1．[2017·江苏高考]某小组开展酵母菌培养实验，下图是摇瓶培养中酵母种群变化曲线。下列相关叙述正确的是(　　)
A．培养初期，酵母因种内竞争强而生长缓慢
B．转速150 r/min时，预测种群增长曲线呈“S”型
C．该实验中酵母计数应采用稀释涂布平板法
D．培养后期，酵母的呼吸场所由胞外转为胞内
答案　B
解析　培养初期，酵母菌数量少，营养物质、空间等充足，种内竞争弱，A错误；在转速150 r/min时，种群增长较慢，受外界条件限制，呈“S”型增长，B正确；酵母菌计数常采用血细胞计数板计数，而不是稀释涂布平板法，C错误；培养后期，酵母菌进行无氧呼吸，场所是细胞质基质，D错误。
2．[2017·全国卷Ⅲ]某陆生植物种群的个体数量较少，若用样方法调查其密度，下列做法合理的是(　　)
A．将样方内的个体进行标记后再计数
B．进行随机取样，适当扩大样方的面积
C．采用等距取样法，适当减少样方数量
D．采用五点取样法，适当缩小样方面积
答案　B
解析　采用样方法调查种群密度时，样方内部的个体要全部统计，位于样方边缘的个体计数时遵循“计上不计下，计左不计右”的原则，不用进行标记，A错误；要注意随机取样，取样时可采用等距取样法或五点取样法，但由于该种群的个体数量较少，取样时应适当扩大样方面积，增加样方数量，B正确，C、D错误。
3．[2016·浙江高考]下列是表示蝉在夏季的年龄结构示意图(甲、乙、丙分别代表生殖前期、生殖期和生殖后期)，其中正确的是(　　)
答案　A
解析　蝉基本上无生殖后期，C、D错误；蝉在地下生存多年在夏季羽化后只能生存一个夏季，所以在夏季时，蝉种群中生殖前期所占的比例大，A正确，B错误。
4．[2017·全国卷Ⅱ]林场中的林木常遭到某种山鼠的危害。通常，对于鼠害较为严重的林场，仅在林场的局部区域(苗圃)进行药物灭鼠，对鼠害的控制很难持久有效。回答下列问题：
(1)在资源不受限制的理想条件下，山鼠种群的增长曲线呈________型。
(2)在苗圃进行了药物灭鼠后，如果出现种群数量下降，除了考虑药物引起的死亡率升高这一因素外，还应考虑的因素是________________________________。
(3)理论上，除药物灭鼠外还可以采取生物防治的方法控制鼠害，如引入天敌。天敌和山鼠之间的种间关系是______________。
(4)通常，种群具有个体所没有的特征，如种群密度、年龄结构等。那么，种群的年龄结构是指______________________________
______________。
答案　(1)“J”　(2)苗圃中山鼠种群中个体的迁出　
(3)捕食　(4)种群中各年龄期的个体在种群中所占的比例
解析　(1)在资源不受限制的理想条件下，山鼠种群呈“J”型增长，在资源有限的自然条件下，山鼠种群呈“S”型增长。
(2)在鼠害较为严重的林场局部区域(苗圃)进行药物灭鼠后，山鼠种群数量下降与药物引起的死亡率升高有关，同时山鼠种群中部分个体迁出苗圃也会导致山鼠种群数量下降。
(3)引入天敌是控制鼠害的生物防治方法。天敌以山鼠为食，天敌和山鼠之间是捕食关系。
(4)种群的年龄结构是指种群中各年龄期的个体在种群中所占的比例。
限时规范特训
一、选择题
1．[2017·海南海口模拟]关于种群特征的叙述，正确的是(　　)
A．种群数量是种群最基本的特征
B．用样方法可调查双子叶植物的种群密度
C．性别比例对种群密度大小无影响
D．种群只有数量特征
答案　B
解析　种群密度是种群最基本的特征，A错误；用样方法可调查双子叶植物的种群密度，B正确；性别比例能影响种群密度，C错误；种群特征包括数量特征和空间特征，D错误。
2．[2017·黑龙江实验中学模拟]如图表示种群的各个特征之间的关系，下列叙述正确的是(　　)
A．利用性引诱剂诱杀害虫会影响甲、乙
B．预测种群数量变化的主要依据是丁
C．调查作物植株上蚜虫的种群密度常采用标志重捕法
D．甲大于乙时，种群数量的变化趋势一定为增长型
答案　B
解析　利用性引诱剂诱杀害虫会影响丙(性别比例)，通过性别比例失衡影响出生率，A错误；预测种群数量变化的主要依据是丁(年龄组成)，B正确；蚜虫活动范围小，个体小，一般调查作物植株上蚜虫的种群密度常采用样方法，C错误；甲可代表出生率和迁入率，乙可代表死亡率和迁出率，甲大于乙时不一定是由于出生率大于死亡率，所以种群不一定为增长型，D错误。
3．下图为种群数量增长曲线，相关叙述正确的是(　　)
A．当种群数量达到E点后，增长率为0
B．种群增长过程中D点增长速率最大
C．防治蝗灾应在害虫数量达到C点时进行
D．渔业捕捞获得最大可持续捕获量应在E点
答案　A
解析　当种群数量达到E点后，出生率＝死亡率，因此增长率为0，A正确；种群增长过程中C点的增长速率最大，B错误；防治蝗灾应该在C点之前进行，C错误；渔业捕捞获得最大可持续捕获量应在C点，获得最大日捕获量应在E点，D错误。
4．如图甲表示某一经济鱼类的种群特征，图乙表示某时期该鱼类种群的年龄组成曲线。下列分析正确的是(　　)
A．在B点时捕获有利于种群的可持续发展
B．在D点时，种群数量达到最大值
C．依出生率和死亡率即可确定种群密度的大小
D．图乙为图甲中C点时该经济鱼类的年龄组成曲线
答案　B
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，维持在B点有利于该种群的持续增长，而不应在B点捕捞，A错误；D点时，出生率与死亡率相等，种群密度达到最大，即此时种群数量最大，B正确；出生率和死亡率、迁入率和迁出率是决定种群密度和种群大小的直接因素，此外性别比例、年龄组成等也影响种群密度和种群大小，因此，仅凭种群的出生率和死亡率，并不能确定种群密度的大小，C错误；图乙代表衰退型年龄组成，图甲中C点时出生率大于死亡率，种群的数量会越来越多，这时年龄组成不属于衰退型，D错误。
5．[2017·新疆乌鲁木齐市高三诊断]科研人员用模型构建的方法研究某个种群数量的变化时，绘制出下图，图中的λ＝。下列有关说法正确的是(　　)
A．2008～2010年，λ保持不变，说明种群数量没有发生变化
B．2010～2015年，该种群数量先增大后减小
C．根据图中数据，不能确定相应环境对这个种群的环境容纳量
D．该图直观地反应出种群数量的增长趋势，是一种概念模型
答案　C
解析　2008～2010年，λ保持为2，即后一年的种群数量总是前一年的两倍，数量一直在增加，A错误；2010～2015年，λ一直大于1，即后一年的种群数量总是比前一年多，因此种群数量一直在增加，λ先变大后变小体现的是种群增长速率先增大后减小，B错误；环境容纳量指环境所能容纳的种群数量的最大值，图中λ一直保持大于1，因此种群数量一直在增加，不能确定环境容纳的种群数量最大值，C正确；高中生物中的概念模型是指以文字表述来抽象概括出事物本质特征的模型，数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式(用字母、数字及其他数学符号建立起来的等式或不等式，也包括表格、曲线、柱状图、扇形图等数学表达式)，该图是数学模型，D错误。
6．[2017·湖南常德模拟]某科技小组在调查一块方圆为2 hm2 的草场中灰苍鼠的数量时，放置了100个捕鼠笼，一夜间捕获了48只，将捕获的灰苍鼠做好标记后在原地放生。5天后，在同地点再放置同样数量的捕鼠笼，捕获了45只，其中有上次标记的个体15只。由于灰苍鼠被捕一次后更难捕捉，因此推测该草场中灰苍鼠的种群数量最可能是(　　)
A．小于72只 B．大于72只
C．小于144只 D．大于144只
答案　C
解析　设该草场中灰苍鼠的种群数量为N，则N＝48×45÷15＝144，由于灰苍鼠被捕一次后更难捕捉，再次捕获时带标记的个体数理论上应该大于15，所以N应该小于144。
7．[2017·山东潍坊模拟]如图表示某种群迁入该生态系统一段时间内，种群增长率和时间的关系。以下说法正确的是(　　)
A．由图可知，种群密度在第50年时，达到种群的环境容纳量(K值)
B．在10～30年，种内斗争变化趋势是逐渐增强
C．该种群的出生率和迁入率决定λ值的大小
D．在理想条件下，影响种群数量增长的因素主要是环境容纳量
答案　B
解析　当λ＝1时，种群数量稳定不变，年龄组成为稳定型；当λ<1时，种群数量下降，年龄组成为衰退型；当λ>1时，种群数量增加，年龄组成为增长型。由图可知，种群密度在约第40年时，达到种群的环境容纳量(K值)，A错误；在10～30年，λ＞1，种群数量不断增加，导致种内斗争变化趋势逐渐增强，B正确；λ值的大小受多种因素的影响，如出生率、死亡率、迁入率、迁出率、性别比例、年龄组成等，C错误；在理想条件下，影响种群数量增长的因素主要是出生率和死亡率，D错误。
8．[2017·海南文昌月考]一年蓬是一种常见的草本植物。在一块弃耕的正方形荒地上调查该种群的密度时，通常需要选择多个大小相等的样方，然后再对该植物进行计数，即可获得该种群密度的估算值。选择样方的正确方法是(　　)
A．在正方形荒地的对角线上等距离选择样方
B．在该植物集中分布的地方选择样方
C．在该植物稀疏分布的地方选择样方
D．分别在该植物集中和均匀的地方选择样方
答案　A
解析　对于植物来说，常用于调查种群密度的方法是样方法，常用的取样方法有五点取样法和等距取样法；取样关键是随机取样。
9．[2017·甘肃高台期中]如图表示某种鱼迁入一生态系统后，种群数量增长速率随时间变化的曲线，下列叙述正确的是(　　)
A．在t0～t2时间内，种群数量呈“J”型增长
B．若在t2时种群的数量为N，则在t1时种群的数量为N/2
C．捕获该鱼的最佳时期为t2时
D．在t1～t2时，该鱼的种群数量呈下降趋势
答案　B
解析　在t0～t2时间内，增长速率先升后降，最后降为0，说明种群数量呈“S”型增长，A错误；t2时种群的数量达到最大值即环境容纳量，则在t1时种群的数量为N/2，B正确；捕获该鱼的最佳时期为t1后，但应在t2前，避免资源的浪费，C错误；在t1～t2时，种群增长速率逐渐下降，但种群数量仍在增长，D错误。
10．[2017·北京朝阳区测试]近年来，随着人类过度开发海洋资源，许多海洋动物也面临着灭绝的危险。如图为20世纪南半球鲸捕获量的变化情况。据图分析，下列说法正确的是(　　)
A．某种鲸种群处于食物链末端，获得能量多，更易生存
B．要调查某种鲸的种群密度可以采用样方法
C．通过多年的捕鲸量数据可反映长须鲸种群数量呈现“J”型增长
D．各种鲸的数量波动属于非周期性波动，受外源性因素影响较大
答案　D
解析　鲸处于食物链末端，由于能量流动的逐级递减，营养级越高，获得能量越少，越不易生存，A错误；调查某种鲸的种群密度用标志重捕法，B错误；图中纵坐标是捕鲸量不是种群数量变化，通过多年的捕鲸量数据分析，长须鲸捕获数量最后几乎降为0，说明长须鲸的种群数量在下降，C错误；各种鲸的数量波动属于非周期性波动，主要由人类捕捞等外源性因素引起，D正确。
二、非选择题
11．如图是生态学家用大草履虫所做的实验得出的曲线图，请根据图回答：
(1)大草履虫增长符合________型曲线。
(2)大草履虫增长速率最大是在________点。
(3)种群数量增长明显受到限制是在________段。
(4)d点对应的种群数量称为________，此后，种群数量不再增长，原因是种群密度增加，资源有限，________激烈等，使种群的死亡率增加所致。
(5)调查跳蝻的密度可以采用________法。调查土壤中小动物类群丰富度常用________________________的方法进行采集、调查。
(6)为了解机场内蜗牛密度，三个调查人员各自随机布设样方如图所示(图中阴影带为水泥小路，其他处为草地)，其中最合理的是________(填序号)。
答案　(1)“S”　(2)b　(3)c～d　(4)环境容纳量　种内斗争　(5)样方　取样器取样　(6)①
解析　(1)由图可知，大草履虫增长符合“S”型曲线。
(2)大草履虫增长速率最大是在K/2时，即b点。
(3)超过b点种群的增长速率开始下降，到c点种群的增长速率明显变小，d点种群的增长速率趋向于0，种群数量达到K值，因此种群数量增长明显受到限制是在c～d段。
(4)d点对应的种群数量称为环境容纳量，此后，种群数量不再增长，原因是种群密度增加，资源有限，种内斗争激烈等，使种群的死亡率增加所致。
(5)跳蝻的活动能力弱，活动范围小，调查跳蝻的密度可以采用样方法。调查土壤中小动物类群丰富度常用取样器取样的方法进行采集、调查。
(6)根据种群密度调查的取样原则：随机取样，避免人为因素的干扰，故最合理的是①。
12．[2017·湖北八校联考]请根据如图所示“种群增长”的坐标曲线，回答下列有关问题：
(1)马缨丹是一种生活于热带地区的有毒植物，为达到观赏目的人们把它引种到夏威夷，一段时间后，马缨丹大量繁殖，对夏威夷的畜牧业造成严重威胁，图中曲线________符合马缨丹疯狂蔓延的趋势。
(2)根据生态学原理，世界人口增长应该表现为图中曲线________，若出现________段则表明人口出现了负增长。
(3)曲线Ⅰ和曲线Ⅱ代表的种群进化速度较快的是________。
(4)太湖蓝藻事件使太湖美丽的形象大打折扣，若曲线Ⅱ表示太湖中蓝藻增长曲线，当种群数量达到______点后，增长速率为0。
(5)依据自然界“种群增长”的特点，人们在进行狩猎或海洋捕捞作业时，应把握在________点后进行，原因是___________________________________________。
答案　(1)Ⅰ　(2)Ⅱ　cd　(3)曲线Ⅱ　(4)f　(5)e　e点时种群数量的增长速率最大
解析　(1)曲线Ⅰ表示“J”型曲线，曲线Ⅱ表示“S”型曲线，e点(K/2)增长速率最大，f点(K值)增长速率为0。马缨丹引种到夏威夷后大量繁殖，对夏威夷的畜牧业造成严重威胁，说明是“J”型增长，符合图中曲线Ⅰ。
(2)自然环境下，世界人口的增长为“S”型曲线，与图中曲线Ⅱ符合；cd段表示种群的数量下降，即人口出现了负增长。
(3)“J”型曲线表示的是理想条件，“S”型曲线表示资源和空间有限的条件。自然选择(环境条件)决定进化的方向，因此曲线Ⅱ代表的种群进化速度快。
(4)“S”型曲线中，当种群数量达到K值时，增长速率为0，即f点。
(5)e点时种群数量为K/2，种群增长速率最大，所以狩猎或海洋捕捞作业时，应把握在e点后进行。
13．如图表示的是某草原生态系统中田鼠种群在不同条件下数量变化情况的数学模型，请据图回答以下问题：
(1)如果要调查该草原生态系统中田鼠的种群密度，常用的方法是标志重捕法，该方法常用于调查________强、活动范围广的动物的种群密度；若标记个体更易于被捕食，则种群密度的估计值________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
(2)图中a段种群数量增长曲线近似于“________”型曲线，其增长快速的原因是______________________________，该种群的环境容纳量是________(填“K1”或“K2”)。
(3)影响种群数量变化的因素很多，分析图中曲线，与d段相比，影响c段的因素最可能是________________(填“食物和天敌”或“气候和传染病”)。
(4)在d段，若该田鼠的栖息地遭到破坏，由于食物的减少和活动范围的缩小，其________会变小。
答案　(1)活动能力　偏高　(2)J　食物和空间充足、气候适宜、没有敌害等　K1　(3)气候和传染病
(4)K值(或环境容纳量)
解析　(1)调查活动能力强、活动范围大的动物的种群密度常用标志重捕法；用标志重捕法调查田鼠的种群密度时，根据公式：个体总数N/初次捕获个体数M＝重捕个体总数n/重捕中被标记的个体数m，可推出种群个体总数N＝M×n/m，若标记个体更易于被天敌捕食，则等式中M、n不变，m减小，故N增大，即种群密度的估计值偏高。
(2)限制种群数量增长的主要因素是生存条件，如食物和空间有限、天敌对种群的限制等，图中a段种群数量迅速增加，接近“J”型曲线，原因是食物和空间充足、气候适宜、没有敌害等。由图可知，田鼠的种群数量在K1值附近上下波动，故该种群的环境容纳量是K1。
(3)d段表示种群数量相对稳定，c段表示种群数量迅速下降，与d段相比，影响c段的因素最可能是气候和传染病。
(4)在d段，若该田鼠的栖息地遭到破坏，由于食物的减少和活动范围的缩小，田鼠种群的增长会受到限制，其K值(或环境容纳量)会变小。
第31讲　群落的结构和演替
[考纲明细]　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　4.实验：探究水族箱(或鱼缸)中群落的演替
板块一　知识·自主梳理
一、群落的概念及特征
1．概念：同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合。强调该区域中全部生物，包括全部植物、动物、微生物。
2．特征：物种组成、种间关系、空间结构、群落的演替。
4．种间关系
(1)种间关系类型
①捕食：一种生物以另一种生物作为食物。例：狼和兔、鹰和鼠。
②竞争：两种或两种以上生物相互争夺资源和空间等。例：牛和羊、农作物和杂草。
③寄生：一种生物(寄生者)寄居于另一种生物(寄主)的体内或体表，摄取寄主的养分以维持生活。例：蛔虫与人，噬菌体和细菌。
④互利共生：两种生物共同生活在一起，相互依存、彼此有利。例：大豆和根瘤菌。
(2)生物种间关系的分析
二、群落的空间结构
1．概念：指群落中各个生物种群分别占据不同的空间。
2．类型
三、群落的演替
四、土壤小动物类群丰富度的研究
1．土壤小动物的作用：对动植物遗体的分解起着重要的辅助作用。
2．取样：取样器取样。
3．采集：诱虫器(利用小动物避光避热特点)，吸虫器。
4．观察和分类
可借助放大镜、实体显微镜观察，借助动物图鉴分类。
5．统计和分析：用记名计算法和目测估计法统计。
◆　深入思考
1．群落中物种多少与群落的稳定性有何关系？
提示　群落结构的形成是不同物种的有机结合，一般而言，物种越多，群落的种间关系越复杂，群落的稳定性越强。
2．在一个水族箱中生活着两种原生动物且A捕食B，二者间用一屏障隔开，经一段时间养殖使二者均达到最大值，倘若在此时撤掉屏障，请推测两种群的变化趋势。
提示　屏障撤掉后，很可能出现以下情况：由于种群A捕食种群B，种群B的数量减少，而种群A的数量增加。但随着种群B的数量减少，种群A因食物来源减少而出现数量减少，种群B的数量又会出现一定的增加。这样，假设水族箱中资源和其他条件较稳定，种群A和种群B将出现此消彼长的相对稳定情况。
◆　自查诊断
1．同一物种之间的大鱼吃小鱼不叫捕食，而是种内斗争，捕食是不同物种之间的关系。(　　)
答案　√
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。(　　)
答案　×
3．捕食关系对维持种群的稳定有重要作用。(　　)
答案　√
4．群落中两个物种之间可能存在一种以上的种间关系。(　　)
答案　√
5．竹林中竹子高低错落有致，体现了群落的分层现象。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
群落的结构
[海南高考]某池塘中，某种成年鱼生活在底层，取食多种底栖动物，而该种鱼的幼体生活在水体上层，滤食浮游动物和浮游藻类。下列相关叙述错误的是(　　)
A．该种鱼的幼体与浮游动物具有竞争和捕食关系
B．该种鱼发育阶段不同，其所处营养级可能不同
C．底栖动物与浮游动物分层现象属于群落的垂直结构
D．该种成年鱼及其幼体在水中的分布构成群落的垂直结构
[解析]　该种鱼的幼体可以捕食浮游动物和浮游植物，浮游动物也可以捕食浮游植物，所以该种鱼的幼体和浮游动物具有竞争和捕食关系，A正确；幼体可捕食动物和藻类，但成体仅捕食动物，可见该种鱼幼体和成体所处的营养级有区别，B正确；水体中不同物种的分层现象属于群落的垂直结构，而该种鱼的成体和幼体属于同一种群，其分层现象不属于群落的垂直结构，C正确，D错误。
[答案]　D
题型一　种间关系的判断
1．[2017·河南洛阳统考]甲、乙、丙是食性相同的、不同种的蝌蚪，三者之间无相互捕食关系。某研究小组在四个条件相同的人工池塘中各放入等量的三种蝌蚪和数量不等的同种捕食者，一段时间后，各池塘中三种蝌蚪的存活率如图，下列推测不合理的是(　　)
A．捕食者主要捕食甲和丙
B．三种蝌蚪的竞争结果可能受捕食者影响
C．无捕食者时蝌蚪的种间斗争可能导致乙消失
D．无捕食者的池塘中，甲蝌蚪数量呈“J”型增长
答案　D
解析　从柱状图中可知，随着捕食者数量增多，甲与丙数量下降，说明捕食者主要捕食甲与丙，A正确；在捕食者为0时，甲与丙数量较多，乙较少，在捕食者较多时，甲与丙数量减少，乙相对增加，说明三种蝌蚪的竞争关系可能受捕食者影响，B正确；无捕食者时，乙的存活率很低，甲和丙的存活率很高，此条件下的种间竞争可能导致乙消失，C正确；无捕食者的池塘中，蝌蚪间存在竞争，甲蝌蚪数量呈“S”型增长，D错误。
2．[2017·邯郸摸底]下图甲、乙、丙分别表示在有限空间内培养(或饲养)两种生物的实验结果，下列相关的叙述错误的是(　　)
A．豆科植物与根瘤菌的种群数量变化关系如图甲所示
B．图乙中b生物对a生物的进化有害无益
C．甲、乙、丙分别表示的是互利共生、捕食、竞争关系
D．图丙中实验初期，竞争与种内互助并存，后期X的种内斗争加剧
答案　B
解析　甲图是互利共生关系图，豆科植物和根瘤菌是此关系，A正确；乙图是捕食关系图，两种生物能共同进化，B错误；丙图是竞争关系图，初期种内互助与种间斗争都会存在，后期因与X竞争的种群消失，X种内斗争会加剧，C、D正确。
易错警示
(1)生存斗争既包括生物与生物间的关系，又包括生物与无机环境间的关系。
(2)种内关系包括种内斗争和种内互助；种间关系包括捕食、竞争、寄生、互利共生。
(3)种内斗争与竞争。简记为“同斗争”“异竞争”。
同种生物以同种的幼体为食，或同种生物之间对资源和空间的争夺都为种内斗争，不同种生物之间对资源和空间的争夺就是竞争。另外两种生物以同一植物为食，但取食的部位不同并不构成竞争关系，例如：人吃玉米子粒，而牛吃秸秆。
题型二　群落结构的种类及成因分析
3．如图为植物群落生长的分层现象，对此现象解释不合理的是(　　)
A．分层现象是植物群落与环境条件相互联系的一种形式
B．决定这种现象的环境因素除光照外，还有温度和湿度等
C．种植玉米时，因植物群落分层现象的存在，所以要合理密植
D．在农业生产上，可以充分利用这一现象，合理搭配种植的品种
答案　C
解析　植物的分层现象是植物群落与环境条件相互联系的一种形式，是植物对环境的一种适应，A正确；决定植物分层现象的主要因素是光照，其次还与温度、湿度等多种环境因素有关，B正确；在农业生产上要合理搭配种植作物品种，从而提高光能利用率，属于植物垂直结构上的分层现象，但合理密植反映的是同一种群内植物的种群密度，不属于群落的空间结构，C错误，D正确。
4．[2017·盐城模拟]下图中A、B、C分别代表山地、森林、海洋三个不同的自然区域内植物的分布状况。据此判断下列选项中正确的是(　　)
A．温度是造成这三个区域内植物分布存在巨大差异的主要生态因素
B．A处不同高度的山坡上分布着不同的植物类群，这说明群落具有垂直结构
C．C处植物的分层现象主要是因为光照的影响
D．影响B处植物出现明显分层现象的主要因素是水分
答案　C
解析　温度是造成高山植物垂直分布的主要生态因素，而森林和水域生物群落的分层现象主要是受光照的影响，A、D错误，C正确；A处不同高度的山坡上分布着不同的植物类群，不属于群落的垂直结构，B错误。
知识拓展
区分“高山植被分布”与“群落垂直结构”
(1)高山植被的垂直分布是由于随海拔高度升高，温度下降明显，从而导致不同海拔高度植被分布不同，从低到高依次为阔叶林→针叶林→高原草甸→苔原。
(2)高山植被分布不属于群落垂直结构，因为在每一个自然区域地段，均具有自然群落，而每一个群落都有各自的垂直结构与水平结构。如图所示。
考点2
群落的演替
[2015·全国卷Ⅰ]下列关于初生演替中草本阶段和灌木阶段的叙述，正确的是(　　)
A．草本阶段与灌木阶段群落的丰富度相同
B．草本阶段比灌木阶段的群落空间结构复杂
C．草本阶段比灌木阶段的群落自我调节能力强
D．草本阶段为灌木阶段的群落形成创造了适宜环境
[解析]　初生演替是指在一个从来没有被植被覆盖过的地面，或者原来存在过植被，但被彻底消灭了的地方发生的演替，大致要经历裸岩阶段→地衣阶段→苔藓阶段→草本阶段→灌木阶段→森林阶段，灌木阶段较高的灌木取代了部分草本植物，物种丰富度增加，A错误；物种丰富度增加，群落的空间结构更复杂，B错误；物种丰富度增加，营养结构复杂度加强，自我调节能力更强，C错误；草本阶段在动植物的共同作用下，土壤中的有机物越来越丰富，土壤的通气性越来越好，为灌木阶段的群落形成创造了适宜环境，D正确。
[答案]　D
题型一　演替类型的判断
1．[2017·山东莱芜模拟]下列有关生物群落演替的叙述中，正确的是(　　)
A．冰川泥、火山岩上进行的演替是初生演替，沙丘、弃耕的农田上进行的演替是次生演替
B．自然群落往往是向物种越来越多的方向演替，而且种间关系越来越复杂
C．群落演替的方向和速度不受人类活动的影响
D．演替达到相对稳定的阶段后，群落内物种组成不再变化
答案　B
解析　沙丘、冰川泥、火山岩上进行的演替是初生演替，弃耕的农田上进行的演替是次生演替，A错误；自然群落往往是向物种越来越多的方向演替，而且种间关系越来越复杂，B正确；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，C错误；演替达到相对稳定的阶段后，群落内物种组成仍然发生微小的变化，D错误。
2. [2017·包头模拟]如图表示两个群落的演替过程，下列叙述正确的是(　　)
A．甲可表示从森林被全部砍伐的地方开始的演替
B．若时间允许，甲一定能演替到相对稳定的森林阶段
C．乙群落的演替也属于自然界存在的一种演替类型
D．第N年，甲、乙的群落结构一定相同
答案　C
解析　甲表示初生演替，而从森林被全部砍伐的地方开始的演替为次生演替，A错误；若环境条件不利，即使时间允许，甲也不一定能演替到相对稳定的森林阶段，B错误；乙群落的演替也属于自然界存在的一种演替类型，C正确；第N年，甲、乙的群落中物种丰富度相同，但甲、乙群落结构不一定相同，D错误。
技法提升
区分初生演替和次生演替
题型二　演替规律及趋势
3．[2017·四川绵阳诊断]某山坡25年前因发生火灾而焚毁所有树木等植被，今年研究人员调查了该区域的几种主要树种不同年龄级的株数，结果如下表。结合所学知识，分析下列说法正确的是(　　)
A．山坡上所有植物、动物、微生物组成了该生态系统的基本组成成分
B．山坡最早出现的树木是栎树，在25年间其种群数量呈“S”型增长
C．最先受到环境制约而停滞增长的是松树，种群密度最大的树是赤杨
D．被火灾焚毁的山坡发生的演替属于初生演替，物种丰富度逐渐变高
答案　C
解析　山坡上所有植物、动物、微生物组成了该生态系统的生物群落，基本组成成分缺少非生物的物质和能量，A错误；由表格分析可知栎树的最大树龄为13～14年，栎树是山坡最晚出现的树木，B错误；松树没有5～6年以下树龄的个体存在，故其最先停滞增长，由表格数据分析种群密度最大的树是赤杨，C正确；被火灾焚毁的山坡发生的演替属于次生演替，D错误。
4．在群落的自然演替过程中，不同物种的取代顺序是可以预测的，如弃耕地上可预测的演替顺序为：一年生杂草→多年生杂草→灌木→早期演替树木→晚期演替树木→顶级群落。这可以利用“资源比假说”来解释：该假说认为物种优势是由光和营养物质这两种资源的相对利用的有效性决定的。如图显示了一块弃耕地上物种从A到E的取代顺序，下列有关说法中错误的是(　　)
A．在演替期间，营养物质的有效性随枯枝落叶的积累而增加，可利用光因遮阴而减弱
B．最先进入的物种多为一年生杂草，它们对土壤营养物质的要求低，但对光有较高需求
C．后来替代物种相对前面被替代的物种较为高大，且耐阴的能力也较强
D．顶级演替后若发生火灾，可预测其后的次生演替时间和过程与初生演替完全相同
答案　D
解析　由图中曲线的变化趋势可知，在演替过程中，可获得的营养物质在增加，而可获得的光在减少，A正确；由演替过程可知，后来替代物种相对前面被替代的物种较为高大，又由可获得的光在减少可推测后来替代物种耐阴的能力也较强，C正确；次生演替和初生演替的根本区别在于演替起点不同，因此演替的过程、速率不同，D错误。
易错警示
1.群落演替的三个易错点
(1)演替并不是“取而代之”。
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)演替并不都是“不可逆”的。
演替是生物和环境反复相互作用，发生在时间和空间上的不可逆变化，但人类活动可使其不按自然演替的方向和速度进行。
(3)群落演替是一个漫长但并非永无休止的过程。
当群落演替到与环境处于平衡状态时，就以相对稳定的群落为发展的顶点。
2．自然群落演替的特征
实验十四
土壤中小动物类群丰富度的研究
[广东高考]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
[解析]　土壤中的动物因食物来源和栖息条件不同，在土壤中也存在分层现象，A错误；土壤动物的种间关系有竞争、捕食、共生等，B错误；土壤盐碱度不同，导致植物在水平分布上有差异，土壤中的动物群落结构会因此存在差异，C正确；表层土中含有的动物数量较少，不能准确反映土壤小动物类群的丰富度，D错误。
[答案]　C
1．关于“土壤中小动物类群丰富度的研究”的说法，错误的是(　　)
A．对于无法知道名称的小动物，不可忽略，应记录下它们的特征
B．许多土壤小动物有较强的活动能力，可采用标志重捕法进行调查
C．利用小动物的避光避热性，可采用带灯罩的热光源收集土样中的小动物
D．可分别在白天和晚上取同一地块的土样，调查不同时间土壤中小动物丰富度
答案　B
解析　统计土壤小动物丰富度的方法有记名计算法和目测估计法，对于无法知道名称的小动物，不可忽略，应记录下它们的特征，A正确；调查土壤小动物的丰富度常采用取样器取样法，B错误；一般来说，土壤小动物具有避光避热性，可采用带灯罩的热光源收集土样中的小动物，C正确；可分别在白天和晚上取同一地块的土样，调查不同时间土壤中小动物丰富度，D正确。
2．[2017·河北衡水调研]如图是“土壤中动物类群丰富度的研究”实验中常用的两种装置，下列叙述不正确的是(　　)
A．A装置的花盆壁C和放在其中的土壤之间留一定空隙的目的是便于空气流通
B．B装置通常用于对体型较小的土壤动物进行采集
C．A装置主要是利用土壤动物趋光、避高温、趋湿的习性采集
D．用B装置采集的土壤动物可以放入体积分数为70%的酒精溶液中
答案　C
解析　由图可知，A装置主要是利用土壤动物趋暗、避高温、趋湿的习性采集，其中的花盆壁C和放在其中的土壤之间留一定空隙的目的是便于空气流通，便于小动物的采集，A正确，C错误；B装置通常用于对体型较小的土壤动物进行采集，用B装置采集的土壤动物可以放入体积分数为70%的酒精溶液中，B、D正确。
板块三　方向·真题体验
1．[2017·海南高考]在某一农田生态系统中，大面积单一种植某种农作物(甲)可导致害虫A的爆发，改成条带状合理地间作当地另一种农作物(乙)后，乙生长良好，害虫A的爆发也受到了抑制。对此，不合理的解释是(　　)
A．新的种间关系不利于害虫A
B．新的群落空间结构不利于害虫A
C．乙的出现使害虫A的环境容纳量下降
D．乙和害虫A存在互相抑制的竞争关系
答案　D
解析　由题目所给信息“间作当地另一种农作物(乙)后，乙生长良好，害虫A的爆发也受到了抑制”可以直接推出新的种间关系和群落空间结构对害虫A是不利的且乙的出现使害虫A的环境容纳量下降，A、B、C正确；由题目所给信息“乙生长良好，害虫A的爆发受到了抑制”可判断出乙和害虫A之间不存在互相抑制的关系，D错误。
2．[2016·海南高考]下列有关群落的叙述，错误的是(　　)
A．群落有垂直结构和水平结构
B．演替是生物群落的特征之一
C．群落中物种之间是相互联系的
D．群落是由空气、水和生物组成的
答案　D
解析　群落的空间结构包括垂直结构和水平结构，A正确；群落特征包括物种丰富度、种间关系、空间结构、群落演替等，B正确；群落是一定自然区域内所有生物个体的总和，不包括无机环境，C正确，D错误。
3．[2015·四川高考]某放牧草地有一些占地约1 m2的石头。有人于石头不同距离处，调查了蜥蜴个体数、蝗虫种群密度和植物生物量(干重)，结果见下图。下列叙述错误的是(　　)
A．随着蝗虫种群密度的增大，植物之间的竞争将会加剧
B．蜥蜴活动地点离石头越远，被天敌捕食的风险就越大
C．距石头的远近是引起该群落水平结构变化的重要因素
D．草地上放置适量石头，有利于能量流向对人类有益的部分
答案　A
解析　随着蝗虫种群密度的增大，禾草植物和非禾草植物的生物量均在减少，两者之间的竞争将会减弱，A错误；蜥蜴活动地点离石头越远，其个体平均数越少，被天敌捕食的风险就越大，B正确；距石头的远近可改变群落中蜥蜴个体数、蝗虫种群密度和植物的生物量，因而是引起该群落水平结构变化的重要因素，C正确；草地上放置适量石头，可有效降低蝗虫的密度，有利于能量流向对人类有益的部分，D正确。
4．[2017·天津高考]大兴安岭某林区发生中度火烧后，植被演替过程见下图。
据图回答：
(1)该火烧迹地上发生的是____________演替。与①相比，③中群落对光的利用更充分，因其具有更复杂的________结构。
(2)火烧15年后，草本、灌木丰富度的变化趋势均为________________________，主要原因是它们与乔木竞争时获得的________________。
(3)针叶林凋落物的氮磷分解速率较慢。火烧后若补栽乔木树种，最好种植________，以加快氮磷循环。
(4)用样方法调查群落前，需通过逐步扩大面积统计物种数绘制“种—面积”曲线，作为选取样方面积的依据。下图是该林区草本、灌木、乔木的相应曲线。据图分析，调查乔木应选取的最小样方面积是________。
答案　(1)次生　垂直　(2)下降后保持相对稳定　光逐渐减少　(3)阔叶树　(4)S3
解析　(1)林区发生中度火烧后，原有土壤条件基本保留，在其上发生的演替属于次生演替。③针阔混交林比①草本、灌木在垂直方向上具有更复杂的分层现象，因此③中群落对光能的利用更充分。
(2)分析图中曲线，火烧15年后，草本、灌木的物种数即丰富度都是先下降后保持相对稳定。主要原因是乔木更高，在与草本、灌木的竞争中更易获得阳光，即草本与灌木获得的阳光逐渐减少。
(3)针叶林凋落物的氮磷分解速率较慢，氮磷在生态系统中的循环就慢。火灾后若补栽乔木树种，最好种植阔叶树，其凋落物氮磷分解速率较快，能加快氮磷循环。
(4)据植被演替过程图可知，该林区物种数为草本>灌木>乔木，据此可知，最下面的曲线为乔木对应的曲线。
用样方法调查群落物种丰富度时，若样方面积过小，统计的物种就不全面，当达到最大物种数的样方面积后，继续增大样方面积会浪费人力、物力和财力，故对于乔木来说，应选取的最小样方面积为S3。
限时规范特训
一、选择题
1．[2017·西北工业大学附中模拟]下列关于种群、群落、生态系统的叙述，正确的是(　　)
A．一般来说，生态系统中的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强，抵抗力稳定性就越高
B．种群增长的“S”型和“J”型曲线都是在K/2时种群数量增长最快
C．群落演替过程中其结构越来越复杂，将来一定能形成森林
D．调查某地蒲公英的种群密度时，所选择的样方数不影响调查结果
答案　A
解析　生态系统中动植物种类越多，营养结构就越复杂，自我调节能力就越强，则抵抗力稳定性就越高，A正确；种群增长的“S”型曲线在K/2时种群数量增长最快，而“J”型曲线的增长率一直不变，B错误；群落演替过程中其结构越来越复杂，将来可能形成森林，但是若环境条件不利，就不会到达森林阶段，C错误；调查某地蒲公英的种群密度时，所选择的样方数会影响调查结果，D错误。
2．[2017·吉林长春外国语学校期末]下面关于森林生物群落结构的叙述，不正确的是 (　　)
A．植物在垂直方向上有明显的分层现象
B．动物在群落中的垂直分布与植物的分层有直接的关系
C．植物在水平方向上的分布有明显的差别
D．动物在水平方向上的分布没有明显的差别
答案　D
解析　植物在垂直方向上有明显的分层现象，如乔木层、灌木层和草本层等，关键因素是光照强度，A正确；动物在群落中的垂直分布与植物的分层有直接的关系，植物为动物提供食物和栖息空间，B正确；植物在水平方向上的分布与土壤的湿度、光照强度及植物自身的生长特点等有关，有明显的差别，C正确；动物在水平方向上的分布有明显的差别，D错误。
3．[2017·山东济宁期末]下列对不同生态现象的叙述，错误的是(　　)
A．如果时间允许，弃耕农田总能形成树林
B．动物在群落中的垂直分布主要依赖于植物的分布
C．“苗多欺草，草多欺苗”反映的是竞争关系
D．“远芳侵古道，晴翠接荒城”可反映人类活动减少后对群落演替的影响
答案　A
解析　在气候条件适宜的情况下，弃耕农田可能演替成森林，但在干旱的荒漠地区，或许只能发展到草本植物阶段或稀疏的灌木阶段，A错误；动物在群落中的垂直分布主要依赖于植物的分布，B正确；“苗多欺草，草多欺苗”反映的是竞争关系，C正确；“远芳侵古道，晴翠接荒城”可反映人类活动减少后对群落演替的影响，D正确。
4．[2017·山东潍坊期末]松球鱼身体表面产生一种特殊的黏液，发光细菌乐于生活在这种黏液上并发出柔和的光，引诱其他生物靠近，有利于松球鱼捕获猎物。松球鱼和发光细菌之间的关系是(　　)
A．竞争 B．寄生 C．捕食 D．互利共生
答案　D
解析　根据题干信息，松球鱼和发光细菌共同生活在一起，相互依赖，彼此有利，属于互利共生。
5．[2017·河北衡水中学二模]森林群落中由于老龄树木死亡，林冠层出现空隙，成为林窗。研究者调查了某森林中林窗与林下的土壤动物群落，得到如图所示的结果。据此图不能推断出 (　　)
A．在各层次中林窗的土壤动物种类有所差异
B．光照明显影响了土壤动物群落的垂直结构
C．林窗和林下土壤动物数量随深度的增加而减少
D．有机质含量的多少可能是影响土壤动物群落垂直结构的重要因素
答案　C
解析　分析题图可知随着深度的增加，林窗的土壤动物种类数逐渐减少，A正确；由图可知随着深度的增加，土壤动物种类数逐渐减少，由此可推知光照明显影响了土壤动物群落的垂直结构，B正确；由图可知林窗和林下土壤动物种类数随深度的增加而减少，但无法判断土壤动物数量随深度的变化情况，C错误；各层次中有机质的含量不同，有机质含量的多少可能是影响土壤动物群落垂直结构的重要因素，D正确。
6．[2017·吉林长春模拟]下列关于种群和群落的叙述中，正确的是(　　)
A．种群内的个体在水平方向上的分布构成群落的水平结构
B．群落中动物与植物均有分层现象，二者互不影响
C．种群的性别比例在一定程度上影响种群的出生率和死亡率
D．淡水鱼占据不同的水层而出现分层现象，与各种鱼的食性有关
答案　D
解析　群落的水平结构是指不同种群间的关系，A错误；群落中动物分层现象是由植物的分层现象决定的，B错误；种群的性别比例影响种群出生率，不影响死亡率，C错误；群落中植物的垂直结构为动物创造了多种多样的栖息空间和食物条件，因此淡水鱼占据不同的水层而出现分层现象，与各种鱼的食性有关，D正确。
7．[2017·贵州六校联考]甲地因森林火灾使原有植被消失，乙地因火山喷发被火山岩全部覆盖，之后两地均发生了群落演替。关于甲、乙两地群落演替的叙述，错误的是(　　)
A．甲地和乙地发生的演替类型相同
B．若没有外力干扰，甲地可重现森林
C．森林阶段对太阳光的利用比灌木阶段更充分
D．甲、乙两地随着时间延长生物多样性逐渐增多
答案　A
解析　甲地原有的植被不存在，但土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体，因此发生的演替类型是次生演替，而乙地因火山喷发被火山岩全部覆盖，原来存在过的植被也被彻底消灭，因此其发生的演替类型为初生演替，A错误；若没有外力干扰，甲地由于气候条件适宜，仍可演替到森林阶段，B正确；森林阶段植物的分层现象更明显，对太阳光的利用比灌木阶段更充分，C正确；随着演替的进行，物种丰富度逐渐提高，生物多样性逐渐增多，D正确。
8．[2017·海南省海口市模拟]下列关于群落演替的叙述正确的是(　　)
A．群落演替会改变群落的空间结构
B．群落演替的最终结果皆为森林阶段
C．群落演替过程中物种丰富度都会提高
D．山区大火过后所进行的演替为初生演替
答案　A
解析　群落演替会改变群落的空间结构，A正确；一般森林阶段是群落演替的顶级群落，若环境比较干旱，则不能形成森林，B错误；群落演替受多种因素影响，所以演替过程中物种的丰富度可能提高、稳定或减少，C错误；山区大火过后所进行的演替为次生演替，D错误。
9．[2014·全国卷Ⅰ]某种植物病毒V是通过稻飞虱吸食水稻汁液在水稻间传播的。稻田中青蛙数量的增加可减少该病毒在水稻间的传播。下列叙述正确的是(　　)
A．青蛙与稻飞虱是捕食关系
B．水稻与青蛙是竞争关系
C．病毒V与青蛙是寄生关系
D．水稻和病毒V是互利共生关系
答案　A
解析　分析题意可知：青蛙以稻飞虱为食，二者属于捕食关系，A正确；水稻和青蛙不是竞争关系，B错误；植物病毒V与水稻是寄生关系，C、D错误。
10．[2017·江西上高模拟]黄猄蚁是聚果榕上常见的蚂蚁种类。黄猄蚁能通过捕食在榕果表面产卵的寄生榕小蜂，减少其在榕果上的产卵；但是对进入榕果的传粉榕小蜂捕食较少，那些有黄猄蚁栖息的榕树上榕果种子产量较大。以下分析正确的是(　　)
A．黄猄蚁与聚果榕之间存在能量流动关系
B．寄生榕小蜂与传粉榕小蜂之间存在寄生关系
C．两种榕小蜂、黄猄蚁、榕树之间存在共同进化
D．传粉榕小蜂与聚果榕之间存在捕食和竞争关系
答案　C
解析　黄猄蚁与寄生榕小蜂之间是捕食关系，存在能量流动，A错误；寄生榕小蜂与传粉榕小蜂之间不是寄生关系，寄生榕小蜂与聚果榕是寄生关系，B错误；由分析可知，两种榕小蜂、黄猄蚁、榕树之间存在共同进化，C正确；传粉榕小蜂与聚果榕之间存在捕食关系，但是不存在竞争关系，D错误。
11．[2017·大庆模拟]乱石窑裸地上的群落演替过程如下图所示。据图分析正确的是(　　)
A．乱石窑裸地与人工砍伐后的阔叶林上发生的演替种类相同
B．相同群落发生的群落演替演变的群落类型相同
C．杂木植物群落的物种丰富度大于阔叶林群落
D．上述演替中，营养结构趋于复杂，有机物总量增多
答案　D
解析　乱石窑裸地发生的演替为初生演替，人工砍伐后的阔叶林有土壤、植被等条件，其上发生的演替属于次生演替，A错误；从图形分析，杂木植物群落在山坡地带和凹谷地带由于环境因素不同，发生不同方向的演替，B错误；杂木植物群落向阔叶林群落演替过程中物种丰富度增大，C错误；无论是乱石窑裸地→…→针阔混交林群落和阔叶林群落的初生演替，还是砍伐后的阔叶林上发生的次生演替，演替过程中都是营养结构越来越复杂，植物种类和数量增多，有机物总量增多，D正确。
12．下列有关动物丰富度的研究方法，正确的是(　　)
A．调查土壤动物丰富度——样方法和标志重捕法
B．观察肉眼难识别的小动物——高倍显微镜观察
C．统计土壤动物丰富度——记名计算法和目测估计法
D．调查水中小动物类群丰富度——生态缸进行培养
答案　C
解析　调查土壤动物丰富度采用取样器取样法，样方法和标志重捕法用于调查种群密度，A错误；观察肉眼难识别的小动物使用放大镜，B错误；统计土壤动物丰富度采用记名计算法和目测估计法，C正确；调查水中小动物类群丰富度采用取样调查法，D错误。
二、非选择题
13．[2017·吉林二调]为改善某草场生态环境，研究人员调查了“不同放牧强度对植物现存生物量的影响”，结果如表(单位是kg/hm2)。
(1)对表中植物数量的调查，通常采用________法。
(2)重度放牧会导致总现存生物量减少，长期下去，会导致营养结构趋向于________，该草场的群落会发生________演替。
(3)白三叶和鸭茅的植株高度有差别，呈镶嵌式分布，表明草原群落具有________结构。
(4)人为播种牧草，从能量流动角度看，是为了____________________________。
(5)分析表中数据可知，随着放牧强度增大，__________________________增多。
答案　(1)样方　(2)简单　次生　(3)空间(水平)　(4)调整能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类有益的部分　(5)白三叶、有害植物
解析　(1)调查植物种群密度一般采用样方法，采用样方法进行调查时，要做到随机取样，且取样的数量要足够多等。
(2)重度放牧会导致总现存生物量减少，长期下去，会导致营养结构趋向于简单，该草场的群落会发生次生演替。
(3)白三叶和鸭茅的植株高度有差别，呈镶嵌式分布，表明草场群落具有空间(水平)结构。
(4)人为播种牧草，从能量流动角度看，是为了调整能量流动的关系，使能量持续高效地流向对人类有益的部分。
(5)由表中数据可知，随着放牧强度增大，白三叶、有害植物增多。
14．[2017·成都模拟]某水库中人工养殖了青鱼、草鱼、鲢鱼、鳙鱼、鲫鱼、鲤鱼，为了提高鱼类的产量，必须不断投放饵料。请回答下列问题：
(1)流经水库的总能量是_______________________。
(2)水库中不同种类的鱼占据不同的水层，体现出群落的________结构，形成这种结构的原因是_____________________。
(3)若不考虑食物因素，下图能表示同水层中不同种鱼的关系是________。
(4)为确定青鱼数量是否达到捕捞标准，常采用________法调查其数量。把2千克以上的青鱼捕捞后，余下青鱼种群的年龄组成类型是________。
(5)如果该水库由于经营不善而被废弃，则之后的群落演替将在________________上与人工养殖时存在很大不同。
答案　(1)生产者固定的能量以及人工投放饵料的能量　(2)垂直　食物和栖息空间不同　(3)③　(4)标志重捕　增长型　(5)速度和方向
解析　(1)该水库包括各种生物成分和非生物成分，可看做是一个生态系统。由于不断投放饵料，所以流经水库的总能量是生产者固定的能量及人工投放饵料的能量。
(2)水库中不同种类的鱼占据不同的水层，表现出了分层现象，故体现出群落的垂直结构，形成这种结构的原因是动物的食物和栖息空间不同。
(3)据图示曲线特点可知，图中①为捕食关系，②为互利共生关系，③为竞争关系；若不考虑食物因素，水层中不同种鱼的关系是竞争关系，为图中③。
(4)青鱼活动能力较强，故常采用标志重捕法调查其数量。把2千克以上的青鱼捕捞后，余下青鱼主要是年幼个体，故种群的年龄组成类型是增长型。
(5)由于人类的活动会改变群落演替的速度和方向，则水库废弃之后的群落演替将在速度和方向上与人工养殖时存在很大不同。
15．[2014·全国卷Ⅰ]请回答关于群落演替的问题：
(1)在光裸的岩石上开始的演替和从森林被全部砍伐的地方开始的演替中，哪个属于初生演替，哪个属于次生演替？
________________________________________________________________________________________________________________。
(2)一般来说，若要演替到相对稳定的森林阶段，上述两个演替中次生演替所需的时间短，分析其主要原因。
_____________________________________________________________________________________________________________________。
(3)据调查，近5万年以来，某地区由于气候越来越干燥，森林逐渐被灌丛取代，这也是自然界存在的一种演替类型。近50年来，由于人类过度开垦，导致局部灌丛出现了荒漠化，该现象表明：与该地区具有的自然演替相比，人类的开垦活动使得该地区群落的演替速度________(填“未发生改变”“变慢”或“变快”)，演替的方向________________________(填“发生改变”或“未发生改变”)。
答案　(1)光裸的岩石上开始的演替是初生演替，森林被全部砍伐的地方开始的演替是次生演替
(2)形成森林需要一定的土壤条件，上述次生演替起始时即具备该条件，而从裸岩开始的演替要达到该条件需要漫长的时间
(3)变快　未发生改变
解析　(1)初生演替是指在一个从来没有被植物覆盖的地面，或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方发生的演替；而次生演替是指在原有植被虽已不存在，但原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替。所以光裸的岩石上开始的演替是初生演替，森林被全部砍伐的地方开始的演替是次生演替。
(2)形成森林需要一定的土壤条件，上述次生演替起始时即具备该条件，而从裸岩开始的演替要达到该条件需要漫长的时间。
(3)环境条件如气候、地貌、土壤和火等，是引起演替的重要条件。由于人类过度开垦，破坏了土壤表土层及耕作层的结构，导致局部灌丛出现了荒漠化，使得该地区群落的演替速度变快，由于气候越来越干燥该地区最后也会出现荒漠化，所以演替的方向未发生改变。
第32讲　生态系统的结构
[考纲明细]　生态系统的结构(Ⅰ)
板块一　知识·自主梳理
一、生态系统的概念和类型
1．生态系统的概念
由生物群落与它的无机环境相互作用而形成的统一整体。地球上最大的生态系统是生物圈。
二、生态系统的结构
三、生态系统的组成成分
1．组成成分：非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者。
2．各生物成分比较
四、生态系统的营养结构
1．食物链
(1)形成原因：捕食关系。
(2)实例分析
(3)特点
①每条食物链的起点是生产者，终点是不被其他动物所食的动物(最高营养级)。分解者及非生物的物质和能量不属于食物链成分。
②营养级一般不超过5个。
③某一营养级的生物代表的是处于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。
2．食物网
(1)概念：在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接形成的复杂营养结构。
(2)形成原因：①一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物；②一种植食性动物既可能吃多种植物，也可能被多种肉食性动物所食。
(3)特点：①同一种消费者在不同食物链中，可以占据不同营养级。
②食物网中各类生物的关系：捕食和竞争。
3．意义
(1)生态系统物质循环和能量流动的渠道。
(2)生态系统保持相对稳定的重要条件，食物网越复杂，生态系统抵抗外界干扰的能力越强。
◆　深入思考
1．一个动物园中全部动物是一个系统吗？全部动物和植物呢？为什么？
提示　动物园中的全部动物不能说是一个系统，因为不同种动物是分开饲养的，彼此之间没有内在联系和相互影响，不是一个有机的整体。同理，动物园中的全部动物和植物也不是一个系统。
2．在农田、果园等人工生态系统中，可否通过增加或延长食物链，提高生态系统稳定性并获得更多产品？为什么？
提示　可以。农田和果园等人工生态系统食物链单一，自身稳定性差，易受病虫害破坏。通过研究生物之间的相互关系，增加或延长食物链，使之成为立体农田和立体果园，可以提高生态系统的稳定性，同时获得更多的产品。例如，水田养鱼、果园养鸡等。
◆　自查诊断
1．所有的生产者都是植物，所有的动物都是消费者，所有的细菌和真菌都是分解者。(　　)
答案　×
2．土壤微生物可作为生态系统的分解者。(　　)
答案　√
3．稻田生态系统中的分解者能将鸭的粪便分解成无机物以促进水稻的生长。(　　)
答案　√
4．草、鹿、兔、狼、狐和土壤中微生物共同形成了一个生态系统。(　　)
答案　×
5．生态系统的结构指的就是食物链和食物网。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点
生态系统的结构
[全国卷Ⅰ]某农场面积约140 hm2，农场丰富的植物资源为黑线姬鼠提供了良好的生存条件，鼠大量繁殖吸引鹰前来捕食。某研究小组采用标志重捕法调查该农场黑线姬鼠的种群密度，第一次捕获了100只，标记后全部放掉，第二次捕获了280只，发现其中有2只带有标记。下列叙述错误的是(　　)
A．鹰的迁入率增加会影响黑线姬鼠的种群密度
B．该农场黑线姬鼠的种群密度约为100只/hm2
C．黑线姬鼠种群数量下降说明该农场群落的丰富度下降
D．植物→鼠→鹰这条食物链中，第三营养级含能量最少
[解析]　由题意可知，鹰捕食黑线姬鼠，鹰的迁入率增加，大量捕食黑线姬鼠，会导致黑线姬鼠的种群密度下降，A正确；设140 hm2面积内，黑线姬鼠的数量为N只，则N∶100＝280∶2，解得N＝14000(只)，因此黑线姬鼠种群密度为14000只/140 hm2＝100只/hm2，B正确；群落中物种数目的多少称为丰富度，黑线姬鼠种群数量下降，并不能说明群落中物种丰富度下降，C错误；能量沿食物链的各个营养级流动，逐级递减，生物所处的营养级越高，获得的能量越少，D正确。
[答案]　C
题型一　生态系统各成分的判断
1．[2017·南京学测模拟]中华灵芝，又名紫芝，是一种具有很高的药用价值的珍贵真菌。下列说法中不正确的是(　　)
A．紫芝是异养型生物，在生态系统中属于分解者
B．紫芝能分解动植物残体，处于食物链的顶端
C．紫芝的药用价值属于生物多样性的直接价值
D．禁止采伐紫芝属于对生物多样性进行就地保护
答案　B
解析　食物链中无分解者。
2．[2017·黑龙江实验中学模拟]关于生态系统组成成分的叙述中正确的有几项(　　)
①凡是自养生物都是生产者　②凡是细菌、真菌都是分解者　③绿色植物都是生产者　④异养型生物都是分解者　⑤动物不都是消费者
A．一项 B．两项 C．三项 D．四项
答案　C
解析　凡是自养生物都是生产者，①正确；只有营腐生生活的细菌、真菌才是分解者，能进行光合作用和化能合成作用的细菌是生产者，②错误；绿色植物能进行光合作用，将无机物合成有机物，所以都是生产者，③正确；消费者和分解者都是异养型生物，④错误；动物不都是消费者，有些动物如蚯蚓营腐生生活，是分解者，⑤正确。
技法提升
辨明生态系统组成成分的三类“不一定”和两类“一定”
(1)三类“不一定”
①生产者不一定是植物(如蓝藻、硝化细菌)，植物不一定是生产者(如菟丝子营寄生生活，属于消费者)。
②消费者不一定是动物(如营寄生生活的微生物等)，动物不一定是消费者(如秃鹫、蚯蚓、蜣螂等以动植物残体或排泄物为食的腐生动物属于分解者)。
③分解者不一定是微生物(如蚯蚓等动物)，微生物不一定是分解者(如硝化细菌、蓝藻属于生产者，寄生细菌属于消费者)。
(2)两类“一定”
①生产者一定是自养型生物，自养型生物一定是生产者。
②营腐生生活的生物一定是分解者，分解者一定是营腐生生活的生物。
题型二　生态系统营养结构分析
3．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．伯劳鸟和袋鼬之间只存在捕食关系
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　此食物网中共有8条食物链，A错误；伯劳鸟和袋鼬之间既存在捕食关系(袋鼬捕食伯劳鸟)，又存在竞争关系(二者均可以知更鸟为食)，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，C正确；营养级级别与生物体型没有直接关系，如甲虫的营养级虽比桉树高，但体型比桉树小，D错误。
4．[2017·河北衡水中学一模]如图表示三种可构成一条食物链的生物(营养级不同)在某河流不同深度的分布情况。下列有关分析错误的是(　　)
A．三种生物构成的食物链可能是物种甲→物种乙→物种丙
B．若物种甲表示绿藻，它在不同水深处的个体数量不同，主要是温度的原因
C．物种乙的数量突然增加，短时间内物种丙的数量也会增加
D．若物种丙表示肉食性鱼，该种群营养级高，所含能量较少
答案　B
解析　根据三个物种的数量变化趋势及个体数量可知，三种生物构成的食物链可能是物种甲→物种乙→物种丙，A正确；绿藻在不同水深处的个体数量不同，主要原因是光照不同，B错误；由于物种乙是物种丙的食物，所以当物种乙数量突然增加，则在短时间内物种丙的数量也会增加，C正确；物种丙属于第三营养级，相比第一、二营养级，第三营养级所含的能量较少，D正确。
技法提升
　根据各类信息书写食物链的方法
(1)根据能量或者有机物的含量“由多到少”书写食物链
营养级
A
B
C
D
能量(有机物)
15.9
870.7
1.9
141.0
根据能量或者有机物的含量由多到少，可以确定食物链为：B→D→A→C。
(2)根据重金属、DDT等浓度“由少到多”构建食物链(网)
生物体
A
B
C
D
E
有机汞浓度(mg·L－1)
0.05
7
0.51
68
0.39
有机汞存在生物富集现象，即随着营养级的增加，汞浓度增加，两者在数值上成正相关，所以从表中有机汞浓度的大小可推知该生物营养级的高低，从而判断食物链(网)如右图：
(3)根据数据的各种变式模型书写食物链：
图1和图2都是以每个营养级中有机物多少为依据，图1中的食物链是丙→甲→乙→丁；图2中的食物链是丙→丁→甲→乙；图3表示的是生态系统的物质循环图解，D是生产者，A是消费者，B是分解者，C是非生物的物质和能量，其中的食物链是D→A。
题型三　食物链和食物网数量变化分析
5．如果一个生态系统中有四种生物，并构成一条食物链。在某一时间分别测得这四种生物(甲、乙、丙、丁)所含有机物的总量如图所示。在一段时间内，如果乙的种群数量增加，则会引起(　　)
A．甲、丁的种群数量增加，丙的种群数量下降
B．甲、丙、丁的种群数量均增加
C．甲、丁的种群数量下降，丙的种群数量增加
D．甲的种群数量下降，丙、丁的种群数量增加
答案　D
解析　能量流动的特点是单向流动、逐级递减，所以甲、乙、丙、丁四种生物之间的食物关系为：丙→甲→乙→丁。当乙的数量增加时，甲由于天敌增加，数量会相应下降；由于甲以丙为食，丙的天敌数量减少其数量相应增加；又由于丁以乙为食，乙的数量增加，丁因食物充足而数目增加。
6.[2017·西宁模拟]如图表示生活在一自然区域内的部分生物，下列有关叙述合理的是(　　)
A．该食物网构成一个生物群落
B．虫获得的能量约占草能量的10%～20%
C．鹰获取能量较多的食物链是草→虫→蛙→蛇→鹰
D．若蛇种群的年龄组成为增长型，则老鹰种群密度可能增大
答案　D
解析　群落是在一定空间内所有生物种群的总和，食物网中没有分解者，不能构成生物群落，A错误；图中虫、鼠、鹿获得的能量之和占草能量的10%～20%，B错误；食物链越长，鹰得到的能量越少，所以鹰获得能量较多的食物链是草→鼠→鹰，C错误；若蛇种群的年龄组成为增长型，则其种群密度不断增大，鹰能获得充足的食物，鹰的种群密度可能增大，D正确。
知识拓展
食物链(网)中各营养级生物数量变动情况分析
(1)若处于食物链中第一营养级的生物(生产者)数量减少，整个食物链中的其他生物都会减少。
(2(“天敌”一方减少，短时间内被捕食者数量会增加，但从长时间来看，会先增加后减少，最后趋于稳定。
(3(若处于中间营养级的生物数量减少，则这种生物数量的变化视具体食物链而定，大体遵循如下思路：
①生产者数量相对稳定原则，即消费者某一种群数量发生变化时，一般不考虑生产者数量的增加或减少。
②最高营养级的生物种群数量相对稳定原则，即当处于最高营养级的生物种群的食物有多种来源时，若其中一条食物链中某种生物减少，该种群的数量不会发生较大变化。
③在食物网中，当某种生物因某种原因而数量减少时，对另一种生物数量的影响，沿不同的食物链分析结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。
板块三　方向·真题体验
1．[2015·海南高考]俗话说：“大鱼吃小鱼，小鱼吃小虾，小虾吃泥巴”。某同学据此设计了一个水池生态系统。下列属于该生态系统第一营养级的是(　　)
A．小鱼吃的小虾 B．泥巴中的藻类
C．吃小鱼的大鱼 D．泥巴中的大肠杆菌
答案　B
解析　生产者处于生态系统第一营养级，泥巴中的藻类是生产者；根据题意，小虾是初级消费者，小鱼是次级消费者，大鱼是三级消费者，泥巴中的大肠杆菌属于分解者，所以B正确。
2．[2016·海南高考]在某一生态系统的下列组分中，能将太阳能转变为化学能的是(　　)
A．田螺 B．小球藻
C．大肠杆菌 D．草鱼
答案　B
解析　生态系统中，能将太阳能转变为化学能的是生产者。田螺、草鱼是消费者，A、D错误；小球藻是生产者，能通过光合作用将太阳能转变为化学能，B正确；大肠杆菌是分解者，C错误。
3．[2015·天津高考]如图表示生态系统、群落、种群和个体的从属关系。据图分析，下列叙述正确的是(　　)
A．甲是生物进化的基本单位
B．乙数量达到环境容纳量后不再发生波动
C．丙是由生产者和消费者构成的
D．丁多样性的形成受无机环境影响
答案　D
解析　分析题图可知，甲、乙、丙和丁分别表示个体、种群、群落和生态系统，生物进化的基本单位是种群(乙)，A错误；种群数量达到环境容纳量后在K值上下波动，保持相对稳定，B错误；群落是由生产者、消费者和分解者构成的，C错误；生态系统多样性的形成与无机环境密切相关，D正确。
4．[2014·全国卷Ⅱ]某陆地生态系统中，除分解者外，仅有甲、乙、丙、丁、戊5个种群。调查得知，该生态系统有4个营养级，营养级之间的能量传递效率为10%～20%，且每个种群只处于一个营养级。一年内输入各种群的能量数值如下表所示，表中能量数值的单位相同。
种群
甲
乙
丙
丁
戊
能量
3.56
12.80
10.30
0.48
226.50
回答下列问题：
(1)请画出该生态系统中的食物网。
(2)甲和乙的种间关系是________；种群丁是该生态系统生物组分中的________。
(3)一般来说，生态系统的主要功能包括____________、____________，此外还具有信息传递等功能。碳对生物和生态系统具有重要意义，碳在____________和____________之间的循环主要以CO2的形式进行。
答案　(1)
(2)捕食'消费者
(3)物质循环　能量流动　生物群落　无机环境
解析　(1)根据能量传递的规律，戊的能量最多，为生产者，其次是乙、丙，因两者能量值相差较小，两者处于同一营养级，为初级消费者，甲为次级消费者，丁为三级消费者。
(2)从食物网可知甲与乙的种间关系为捕食，种群丁为消费者或三级消费者。
(3)生态系统的功能：①物质循环；②能量流动；③信息传递。碳在生物群落中主要以有机物的形式进行传递，在生物群落与无机环境之间主要以CO2的形式进行循环。
限时规范特训
一、选择题
1．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．硝化细菌是原核生物，在生态系统中属于生产者
C．病毒是原核生物，在生态系统中属于分解者
D．蚯蚓是真核生物，在生态系统中属于消费者
答案　B
解析　太阳光属于生态系统组成成分中的非生物的物质与能量，A错误；硝化细菌是原核生物，可通过化能合成作用将无机物合成有机物，在生态系统中属于生产者，B正确；病毒无细胞结构，不是原核生物，由于病毒严格寄生在活细胞内，因此其在生态系统中属于消费者，C错误；蚯蚓是真核生物，以分解土壤中的有机物获得食物，在生态系统中属于分解者，D错误。
2．2014年6月5日是世界环境日，中国主题为“向污染宣战”。为了保护环境，到南极考察的科学工作者，除了将塑料以及金属类废弃物带离南极外，还必须把人体尿液、粪便等废物带离，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　南极气候恶劣，生物种类较少，生态系统的抵抗力稳定性差，科学工作者如果把人类代谢废物留在南极，会因为南极分解者稀少，导致代谢废物大量积累而破坏南极的生态系统，因此，除了将塑料以及金属类废弃物带离南极外，还必须把人体尿液、粪便等废物带离。
3．[2017·吉林模拟]图示为某海湾大陆架的食物网。浮游植物急剧增加时会引起(　　)
A．a和b的数量保持“J”型增长
B．c与d因食物丰富而竞争加剧
C．c、d和e的数量可能大量减少
D．b的食性和营养级发生改变
答案　C
解析　浮游植物急剧增加时会引起其后各营养级的生物在短期内增加，由于受空间的限制、天敌的制约，浮游动物a和植食者b的数量增长曲线为“S”型，A错误；c与d的食性不同，只存在生存空间和环境资源上的竞争关系，不会因食物丰富而竞争加剧，B错误；浮游植物急剧增加，可能会导致水体中溶氧量大量下降，鱼类大量死亡，C正确；生物食性及生物在生态系统中所处的营养级是长期自然选择的结果，因此植食者(b)的食性和营养级不会因浮游植物急剧增加而发生改变，D错误。
4．如图是一个简化的食物网，据图分析正确的是(　　)
A．该食物网由4条食物链组成
B．其中的初级消费者是植食性鸟
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2种成分
答案　D
解析　分析题图可知，该食物网由5条食物链组成，A错误；植食性鸟和食草昆虫都是初级消费者，B错误；处于第三营养级的生物有鹰、食虫鸟、蜘蛛和青蛙4种，C错误；食物网中只有生产者和消费者，缺少生态系统中的分解者和非生物的物质和能量，D正确。
5．[2017·江西瑞昌检测]生态系统的组成成分包括生产者、消费者、分解者及非生物的物质和能量。下列关于生态系统组成成分的叙述，正确的是(　　)
A．动物都属于消费者，其中食草动物属于第二营养级
B．细菌都属于分解者，其异化作用类型主要是需氧型和厌氧型
C．生产者属于自养型生物，是生态系统中最基本、最关键的生物成分
D．一种生物只能属于生态系统中的一种生物成分
答案　C
解析　在生态系统中，不是所有动物都是消费者，如蜣螂、蚯蚓为分解者，A错误；多数细菌是分解者，但硝化细菌、铁细菌、硫细菌和光合细菌等是生产者，B错误；一种生物可能属于生态系统中的不同生物成分，如猪笼草在进行光合作用时是生产者，在捕食虫子时为消费者，D错误。
6．某同学绘制的生态系统概念图如下，下列叙述不正确的是(　　)
A．①表示生态系统的组成成分
B．③中不包括分解者和非生物的物质和能量
C．④中包括某些微生物，并都是自养生物
D．生态系统的物质循环和能量流动相互依存、不可分割
答案　A
解析　分析概念图可知，①为生态系统的结构，A错误；生态系统的结构包括生态系统的组成成分(②)和食物链、食物网(③)，分解者和非生物的物质和能量不参与食物链的组成，B正确；生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者(④)、消费者和分解者，生产者都是自养生物，包括某些微生物，如硝化细菌等，C正确；生态系统的物质循环和能量流动是相互依存、不可分割的，D正确。
7．[2017·山东威海模拟]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，A正确，B错误；分解者可以将有机物分解，产生的无机盐被生产者利用，C正确；食物链由生产者和消费者组成，分解者不参与，D正确。
8．[2017·广西南宁月考]如图曲线表示某生态系统中三个不同种群的生长繁衍情况。已知种群C是自养生物，下列说法不正确的是(　　)
A．该生态系统简单食物链可表示为C→B→A
B．种群B在第3～7年时间内个体数下降是由于A的增加和C的减少
C．B和A的存在能加快该生态系统的物质循环
D．一定自然区域内，A、B、C三个种群中全部的生物构成生物群落
答案　D
解析　根据三个种群的个体数量变化关系，分析出该生态系统简单食物链可表示为C→B→A，A正确；种群B在第3～7年时间内个体数下降是由于A捕食者数量的增加、C食物来源的减少，B正确；B和A这些消费者的存在能加快该生态系统的物质循环，C正确；一定自然区域内，全部的生物构成生物群落，D错误。
9．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，也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，A错误；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的生命活动的需要还有部分以热能形式散失掉，C错误；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，微生物也不一定都是分解者，营寄生生活的细菌属于消费者，自养型的细菌属于生产者，D错误。
10．[2017·大连模拟]某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如下图。下列叙述错误的是(　　)
A．兔与人的种间关系是捕食和竞争
B．若除去鼬，则草原容纳鹰的数量会增加
C．大量捕杀鼬会导致鼠种内斗争增强
D．植物中的能量能通过5条食物链传递给鹰
答案　D
解析　兔和人有共同的食物来源，二者存在竞争关系，同时兔也能被人捕食，二者存在捕食关系，A正确；在原有食物网中，鹰占第三、四营养级，若除去鼬，鹰只占第三营养级，食物链缩短，获取的能量变多，草原容纳鹰的数量会增加，B正确；大量捕杀鼬时，鼠的数量会增多，种内斗争会增强，C正确；植物到鹰的食物链有4条，D错误。
11．[2017·长沙一模]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，将导致细菌数量增加，沼蟹数量亦增加
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，A正确；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，B错误；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，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，C正确；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，D正确。
12．[2017·陕西西安二模]可可西里国家级自然保护区有高等植物202种，以矮小的草本和垫状植物为主，木本植物极少；另外，还生活着藏羚羊、岩羊、野驴、白唇鹿、狼、雪豹、棕熊、秃鹫、猎隼、细菌、真菌等。关于以上生物的叙述，正确的是(　　)
A．它们共同构成一个生态系统
B．它们中的植物属于自养型生物，自养型生物都能进行光合作用
C．它们中的动物属于消费者，其中食草动物属于第二营养级
D．它们中的分解者能将动植物遗体、残骸中的有机物分解成无机物
答案　D
解析　生态系统指由生物群落与无机环境构成的统一整体，题中生物共同构成一个生物群落，A错误；自养型生物包括光能自养型生物和化能自养型生物，B错误；秃鹫属于分解者，C错误；它们中的分解者能将动植物遗体、残骸中的有机物分解成无机物，D正确。
二、非选择题
13．[2017·甘肃测试]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：
(1)B主要是指____________________。
(2)________和________是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”。(填字母)
(3)最主要成分和最活跃成分分别是________、________。(填字母)
(4)鹰占有____个营养级，请写出鹰作为最高营养级的一条食物链：___________________________________________________。
(5)蛇和鹰的关系是________________。
(6)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)营腐生生活的细菌和真菌　(2)D　B
(3)D　A　(4)4　植物→植食性昆虫→食虫昆虫→蛙→蛇→鹰　(5)捕食和竞争　(6)食虫昆虫　其食物单一且有许多天敌
解析　(1)由图可知，D有三个箭头指出是生产者，C是非生物物质和能量，A是消费者，B是分解者。所以B主要是营腐生生活的细菌和真菌。
(2)生产者D和分解者B是联系生物群落和无机环境的两大桥梁。
(3)最主要的成分是生产者即D，最活跃的成分是消费者即A。
(4)由图分析可知，鹰占有第三、第四、第五和第六4个营养级。食物链应从植物开始，鹰作为最高营养级的食物链：植物→植食性昆虫→食虫昆虫→蛙→蛇→鹰。
(5)蛇和鹰既有捕食关系又有竞争关系。
(6)植食性昆虫减少，食虫昆虫会锐减，因为它的食物来源比较单一只有植食性昆虫，并且有许多天敌。
14．在草原生态系统中生活着多种动植物，其中由部分生物组成的食物关系如图所示，请据图回答下列问题。
(1)根据生态系统的组成成分来划分，________属于生产者，蚯蚓属于________。
(2)上图中共有________条食物链，其中鹰占有第________营养级。
(3)若某种原因导致兔子全部死亡，则蚯蚓的数量将会如何变化？___________________________，原因是____________________________________。
(4)上述生物包括生产者、消费者和分解者，能否说上述生物共同组成一个群落，为什么？________________________________________________________。
(5)如图表示生态系统各有关成分之间的关系。根据图中的信息指出下列叙述中正确的是(　　)
A．细菌与蝉之间是捕食关系
B．图中动物都属于消费者，其中蝉属于第二营养级即初级消费者
C．图中由捕食关系而形成的食物链共5条
D．这个生态系统的营养结构是指图中所有生物和光能、CO2、H2O、N2
答案　(1)绿色植物　分解者　(2)3　三、五　(3)先增加后减少，最后趋于稳定　兔子全部死亡，鹰捕食相思鸟的比例变大，相思鸟的数量减少，从而蚯蚓的数量增加，随后减少，最后趋于稳定　(4)不能，因为这些生物只是草原生态系统中的部分生物，群落应包括这个区域的所有生物(其他答案合理也可)　(5)B
解析　(1)图中绿色植物属于生产者，蚯蚓属于分解者，其他生物属于消费者。
(2)图中共有3条食物链，鹰占有第三、五营养级。
(3)兔子全部死亡，鹰捕食相思鸟的比例变大，导致蚯蚓的数量增加，随后由于反馈调节使蚯蚓的数量减少，最后趋于稳定。
(4)图中的生物只是草原生态系统中的部分生物，不能构成一个群落。
(5)细菌是分解者，与蝉不是捕食关系，A错误；蝉是第二营养级，是初级消费者，B正确；食物链的起点是生产者，终点是最高营养级的消费者，食物链中不包括细菌，因此图中的食物链只有1条，C错误；生态系统的营养结构是食物链和食物网，D错误。
15．[2017·西宁模拟]甲图是某草原生态系统中几种生物之间的食物关系示意图，丙图是某农田生态系统的食物网示意图。请据图回答相关问题。
(1)甲图中一共有______条食物链，蚱蜢属于________消费者，同时占有两个营养级的动物是________，占第________营养级，蛇和鹰的关系是________________。
(2)给牧草施加含32P标记的复合肥后，检测32P在蚱蜢和青蛙体内的放射性强度，结果见乙图，图中B为________。若增加对鹰和蛇体内的放射性强度的检测，则达到最高峰时的强度应________(填“高于”或“低于”)前两者。
(3)商贩在某一时间大量收购蛇，导致草原上的蛇大量减少，则短时间内鹰的数量会________，青蛙的数量________。
(4)丙图中蛇占有________个营养级。在研究该农田土壤中的小动物类群丰富度时，常采用________________法进行采集、调查。
答案　(1)4　初级　鹰　四、五　捕食、竞争　(2)青蛙　高于　(3)增加　基本不变　(4)2　取样器取样
解析　(1)甲图中一共有4条食物链，蚱蜢处于第二营养级，属于初级消费者。鹰同时占第四、五两个营养级，其他生物都只有一个营养级。蛇和鹰的关系有捕食、竞争两种。
(2)因蚱蜢所处的营养级低于青蛙，故青蛙体内出现放射性的时间晚于蚱蜢。由于鹰和蛇所处的营养级高于蚱蜢和青蛙，因此放射性强度达到峰值时应高于蚱蜢和青蛙。
(3)蛇大量减少，但短时间内蚱蜢和蟋蟀的数量不变，故青蛙的数量基本不变，蛇减少后，由青蛙流向鹰的能量增加，因此鹰的数量增加。
(4)据丙图可知，该食物网中至少存在6条食物链，蛇分别处于第三营养级、第四营养级。对土壤中的小动物类群丰富度调查通常采用取样器取样法。
第33讲　生态系统的功能
[考纲明细]　1.生态系统中物质循环和能量流动的基本规律及应用(Ⅱ)　2.生态系统中的信息传递(Ⅱ)
板块一　知识·自主梳理
一、能量流动的概念
二、第一营养级的能量流动分析
三、流入第二营养级的能量分析
注意：最高营养级消费者的能量没有流向下一营养级这条途径。
1．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。
2．消费者产生的粪便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，属于上一营养级的同化量的一部分，要通过分解者的分解作用释放出来。
四、能量流经生态系统的过程
1．过程
2．各营养级能量来源和去向
注意：如果是某一时间段能量去向，还应包括未被利用的能量，即未被自身呼吸消耗利用，也未被下一营养级和分解者利用。如果以年为单位，这部分能量将保留到下一年。
3．能量流动的特点
(1)单向流动：能量只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不可循环流动。
(2)逐级递减：能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10%～20%。
4．生态金字塔的类型、含义比较
5．研究能量流动的实践意义
(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。
五、生态系统的物质循环
1．概念
2．碳循环
(1)碳循环的存在形式
①在无机环境中：主要以CO2和碳酸盐的形式存在。
②在生物群落内部：以含碳有机物的形式传递。
③在生物群落和无机环境之间：以CO2的形式循环。
(2)碳出入生物群落的途径
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)温室效应
①形成原因：大量化石燃料的燃烧，大气中的CO2含量迅速增加，打破了生物圈中碳循环的平衡。
②影响：导致气温升高，加快极地和高山冰川的融化，导致海平面上升，进而对人类和其他许多生物的生存构成威胁。
六、生态系统的信息传递
1．生态系统中信息的种类
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，离不开信息传递。
(2)种群：生物种群的繁衍，离不开信息传递。
(3)群落和生态系统：调节生物的种间关系，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。
◆　深入思考
1．能量传递效率等于能量利用率吗？
提示　不等于。能量传递效率体现的是能量流动过程中所遵循的客观规律，不能随意改变；但能量利用率可以人为改变，例如充分利用作物秸秆就可以提高能量利用率。
2．生物圈是不是一个在“物质”上自给自足的系统？能量上呢？
提示　生物圈在物质上可自给自足，但在能量上不能自给自足，因为物质可以在生物圈内循环利用，而能量不能循环利用——它必须由生物圈外的太阳能源源不断地输入方可维持正常运转。
3．生产者固定的能量只能是光能吗？
提示　由于生产者固定能量的方式有光合作用和化能合成作用，光合作用利用的能量是光能，但化能合成作用利用的是化学能，所以生产者固定的能量是光能或化学能。
◆　自查诊断
1．拔去田地中的杂草是人为地调整能量流动的方向，可以提高生态系统的能量传递效率。(　　)
答案　×
2．兔吃草后排出的粪便中的能量是兔同化量的一部分。(　　)
答案　×
3．一只狼捕食了一只兔子，该狼获得了兔子能量的10%～20%。(　　)
答案　×
4．信息只能沿食物链从低营养级向高营养级传递。(　　)
答案　×
5．羊和草之间的信息传递有利于调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定。(　　)
答案　√
6．生态系统的物质循环指的是各种化合物在生物群落与无机环境之间往复循环。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
生态系统的能量流动
[2016·全国卷Ⅲ]我国谚语中的“螳螂捕蝉，黄雀在后”体现了食物链的原理。若鹰迁入了蝉、螳螂和黄雀所在的树林中，捕食黄雀并栖息于林中。下列叙述正确的是(　　)
A．鹰的迁入增加了该树林中蝉及其天敌的数量
B．该生态系统中细菌产生的能量可流向生产者
C．鹰的迁入增加了该生态系统能量消耗的环节
D．鹰的迁入改变了该生态系统能量流动的方向
[解析]　根据题意可写出食物链：植物→蝉→螳螂→黄雀→鹰。鹰的迁入延长了食物链，使能量消耗的环节(营养级)增加，但没有改变能量流动的方向，C正确，D错误；鹰的迁入使黄雀的数量减少，导致黄雀的食物螳螂的数量增多，进而导致蝉的数量减少，A错误；细菌产生的能量大多以热能的形式散失，不能流向生产者，B错误。
[答案]　C
题型一　能量流动过程分析　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．[2017·福州模拟]某生态系统中有a、b、c、d四种生物，构成食物链a→b→c，d为分解者，如图是该生态系统中能量流入b处发生的一系列变化示意图，下列说法错误的是(　　)
A．图中的甲表示b的同化量，乙表示b用于生长、发育和繁殖的能量
B．参与丁过程的都是异养型生物，包括细菌、真菌等
C．当生态系统处于相对稳定状态时，b的种群数量一般处于K/2
D．图中d的能量不全部来自b生物
答案　C
解析　当生态系统处于相对稳定状态时，b种群数量达到环境容纳的最大值，一般处于K值，C错误；b摄入量为其同化量和粪便量之和，其同化量一部分用于呼吸消耗，一部分用于自身的生长、发育和繁殖，A正确；丁过程为分解者的分解作用，分解者主要是营腐生生活的细菌、真菌等，都是异养型生物，B正确；d的能量可来自于b的粪便，而此部分属于上一营养级a的能量，D正确。
2．下图表示桑基鱼塘生态系统局部能量流动，图中字母代表相应的能量。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．图中b表示桑树呼吸作用散失的能量
B．图中的c可表示桑树用于生长、发育、繁殖的能量
C．如果g表示蚕传递给分解者的能量，则f表示未被利用的能量
D．图中h/d可以表示第一营养级到第二营养级的能量传递效率
答案　D
解析　流经该生态系统的总能量为桑树通过光合作用所固定的太阳能总量即图中的a；生产者桑树所固定的太阳能总量中有一部分通过生产者的呼吸作用以热能的形式散失，即图中的b，另一部分则储存在生产者体内的有机物中，用于生产者的生长、发育和繁殖等生命活动，即图中的c；图中d表示蚕同化的能量，e表示蚕通过呼吸作用散失的热能，如果g表示蚕传递给分解者的能量，则f表示未被利用的能量；h/d可以表示第二营养级到第三营养级的能量传递效率，d/a可以表示第一营养级到第二营养级的能量传递效率，D错误。
技法提升
1.能量流动过程相关分析
(1)摄入量＝同化量＋粪便量。
(2)同化量＝摄入量－粪便量
＝呼吸消耗量＋净同化量
＝呼吸消耗量＋流入下一营养级＋被分解者利用。
(3)净同化量＝同化量－呼吸消耗量
＝流入下一营养级＋被分解者利用
注：净同化量指用于自身生长、发育和繁殖的能量。
2．利用“拼图法”解决能量的流动
输入第一营养级的能量(W1)，被分为两部分：一部分在生产者的呼吸作用中以热能的形式散失了(A1)，一部分则用于生产者的生长、发育和繁殖(B1＋C1＋D1)。而后一部分能量中，包括现存的植物体中的能量(B1)、流向分解者的能量(C1)、流向下一营养级的能量(D1)。如下图所示：
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A2＋B2＋C2＋D2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A1＋B1＋C1＋D1刚好等于生产者固定的总能量W1。可见，在一个生态系统中，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)。
题型二　能量流动的特点
3．[2017·潍坊一模]下面为某生态系统中能量传递示意图，以下叙述错误的是(　　)
A．能量流动是从甲固定的太阳能开始的，流入该生态系统的总能量为1250 kJ
B．从乙到丙的能量传递效率为15%
C．将乙和丙的粪便作为有机肥还田，可以提高能量传递效率
D．食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性
答案　C
解析　能量流动从生产者固定的太阳能开始，流入该生态系统的总能量是生产者(甲)固定的太阳能＝175(呼吸消耗量)＋200(流入下一营养级的能量)＋875(分解者分解量)＝1250 kJ，A正确；从乙到丙的能量传递效率为＝＝15%，B正确；将乙和丙的粪便作为有机肥还田，有机肥被分解者分解，为作物提供了无机盐，但不能提高能量传递效率，C错误；食物链的营养关系一般不可逆，这决定了能量流动的单向性，D正确。
4．下面为生态系统中能量流动图解部分示意图(字母表示能量的多少)，下列选项正确的是(　　)
A．图中b＝h＋c＋d＋e＋f＋i
B．生产者与初级消费者之间的能量传递效率为b/c×100%
C．在“草→兔→狼”这一食物链中，狼粪便中的能量属于d
D．缩短食物链可以提高能量传递效率
答案　C
解析　首先，生产者固定的能量应该是流经生态系统的总能量，摄入量＝同化量＋粪便中的能量，因此c为同化量，h为粪便中的能量，同化量＝呼吸作用中以热能形式散失的能量＋用于生长、发育、繁殖的能量，因此d是初级消费者用于自身生长、发育、繁殖的能量，f是呼吸作用中以热能形式散失的能量，i是流入分解者的能量，e是下一营养级摄入的能量，所以b＝h＋c＝f＋d＋h＝f＋e＋g，A错误；能量传递效率是相邻营养级同化量之间的比值，生产者与初级消费者之间的能量传递效率为c/a×100%，B错误；缩短食物链可以提高能量利用率，但不能提高能量传递效率，D错误；狼粪便中的能量应该属于初级消费者兔子的同化量中用于生长、发育、繁殖的能量，即d中的能量，C正确。
题型三　能量流动的相关计算
5．某生态系统中存在下列食物网，若A固定的太阳能总量为M，则C获得的能量范围大约是多少(　　)
A．1/100·M～1/100·M
B．1/250·M～1/25·M
C．1/10000·M～1/25·M
D．M～1000M
答案　C
解析　A的能量是M，C获得最多能量，按最短食物链，最高传递效率计算是1/25·M；C获得最少能量，按最长食物链，最低传递效率计算是1/10000·M；所以C获得的能量范围大约是1/10000·M～1/25·M。
6．由于“赤潮”，一条4 kg的杂食海洋鱼死亡，假如此杂食鱼的食物有1/2来自植物，1/4来自草食鱼类，1/4来自以草食鱼类为食的小型肉食鱼类，能量传递效率按20%计算，该杂食鱼从出生到死亡，共需海洋植物(　　)
A．28 kg B．250 kg C．16 kg D．160 kg
答案　D
解析　依题意构建食物网，如图所示：
从图中可看出，杂食海洋鱼的食物来自3条食物链，分别是①海洋植物→杂食海洋鱼，②海洋植物→草食鱼类→杂食海洋鱼，③海洋植物→草食鱼类→小型肉食鱼类→杂食海洋鱼。能量传递效率按20%计算，由①得：4×(1/2)÷20%＝10(kg)；由②得：4×(1/4)÷20%÷20%＝25(kg)；由③得：4×(1/4)÷20%÷20%÷20%＝125(kg)。故共消耗海洋植物的量为10＋25＋125＝160(kg)。
7．下图所示的食物网中，若人的体重增加1 kg，最少消耗水藻________kg，最多消耗水藻________kg。
答案　25　100000
解析　能量在相邻两个营养级间的传递效率是10%～20%。求最少消耗水藻时，选最短的食物链，如水藻→小鱼→人，传递效率按20%计算，设最少消耗水藻为x，则x×20%×20%＝1 kg，x＝25 kg；求最多消耗水藻时，选最长的食物链，如水藻→水蚤→虾→小鱼→大鱼→人，传递效率按10%计算，设最多消耗水藻为y，则y×10%×10%×10%×10%×10%＝1 kg，y＝100000 kg。
技法提升
　能量传递效率的计算
(1)相邻营养级的能量传递效率：10%～20%，计算方法如下：能量传递效率＝×100%。
(2)食物链中能量的最值计算
设食物链A→B→C→D，分情况讨论(如下表)：
①能量传递效率未知时：
②已确定营养级间能量传递效率的，不能按“最值”法计算。例如，能量传递效率分别为a%、b%、c%，若A的能量为M，则D获得的能量为M×a%×b%×c%。
(3)在食物网中分析
在解决有关能量传递的计算问题时，需要确定相关的食物链，能量传递效率约为10%～20%，一般从两个方面考虑：
考点2
生态系统的物质循环
[2015·海南高考]回答下列关于红树林生态系统的问题：
(1)红树林具有调节气候、保护海岸的作用。从生物多样性价值的角度分析，这种作用所具有的价值属于________(填“间接”或“潜在”)价值。
(2)某红树林生态系统的碳循环如图所示。图中A是一种气体，B、C、D、E和F表示生物成分，箭头表示碳流动的方向。
图中A表示________，生物成分E表示________，生物成分F表示________，________表示初级消费者。
[解析]　(1)红树林对生态系统起到重要调节功能，属于间接价值。
(2)双向箭头两端分别为生产者和大气中的CO2(无机环境)，分析图示可知：A表示CO2，E表示生产者，F表示分解者，C表示初级消费者。
[答案]　(1)间接
(2)CO2　生产者　分解者　C
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
题型一　碳循环过程特点及成分辨析
1．[2017·嘉兴一中模拟] 如图是我国北方处于平衡状态的某森林生态系统的碳循环示意图，其中箭头表示碳的传递方向，字母表示碳传递途径。则下列叙述错误的是(　　)
A．碳从植物体流入动物体的主要形式是有机物
B．a途径是通过光合作用实现的，b、d、g途径是通过细胞呼吸实现的
C．碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以二氧化碳的形式进行
D．如果图中的字母表示碳元素传递的数量，植物正常生长，则夏季a、b、c、e之间的关系可表示为a＝b＋c＋e
答案　D
解析　生态系统的物质循环具有全球性和往复循环利用的特点，碳元素在生物群落中以含碳有机物的形式流动，在生物群落和无机环境之间以CO2的形式循环，A、C正确；a代表植物的光合作用，b、d、g代表生物的呼吸作用，c代表捕食，e、f代表动植物的残枝败叶、遗体和粪便流向分解者，B正确；夏季植物正常生长，a>b＋c＋e，D错误。
2．[2017·武汉模拟]如今低碳生活、绿色经济已成为人类共同的目标。下图是碳循环的部分过程，下列有关分析错误的是(　　)
A．过程①②中能量以CO2为载体进行流动
B．植树造林有助于增强过程②而减少大气CO2含量
C．减少对过程③的依赖是缓解温室效应的重要措施
D．低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡
答案　A
解析　据图可知，大气中CO2的来源有：①生产者和消费者的呼吸作用、分解者的分解作用和③化石燃料的燃烧，但降低大气中CO2的含量主要是通过②生产者的光合作用来实现的，故植树造林有助于增强过程②而减少大气CO2含量，B正确；③是引起大气中CO2含量增加的主要原因，减少对过程③的依赖是缓解温室效应的重要措施，C正确；无机环境与生物群落之间碳循环的主要形式是CO2，CO2不携带能量，A错误；低碳生活方式减少大气中的CO2，有助于维持生物圈中碳循环的平衡，D正确。
技法提升
　碳循环图解中各成分的判断方法
先找双向箭头，具有双向箭头的是生产者和大气中的CO2库，二者中向内箭头多的是CO2库，向外箭头多的是生产者；再根据生产者和消费者均有箭头指向分解者，从而确定分解者和消费者，注意消费者可能会出现多级。如：
图1—先根据双向箭头判断：A和B应分别为生产者和大气中CO2库，再根据A、C都指向D判断：C为消费者，D为分解者。
图2—根据A与C之间的双向箭头判断：A是生产者，C是大气中CO2库。根据A、B、D的箭头都流向E可进一步判断：B是初级消费者，D是次级消费者，E是分解者。
题型二　物质循环和能量流动的关系分析
3．如图表示某生态系统(部分)的组成及物质和能量流向情况(秃鹫以动物尸体为食)，该生态系统中(　　)
A．M代表光能，N代表热能，P代表无机盐、CO2
B．共有4条捕食食物链，秃鹫所占有的营养级最多
C．图中狼与秃鹫之间能量传递效率一般为10%～20%
D．群落内部的负反馈调节维持着该生态系统的稳定性
答案　D
解析　依题意可知：该图表示某生态系统的组成及物质和能量的流向情况，所以M应表示光能和CO2等无机物，N表示生产者、消费者通过呼吸散失的热能和CO2，P表示由分解者分解释放的热能和CO2等，A错误；秃鹫以动物尸体为食，说明秃鹫属于分解者，不参与捕食食物链的构成，因此图中只有1条捕食食物链，B错误；能量在相邻两个营养级之间的传递效率一般是10%～20%，秃鹫属于分解者，C错误；群落内部的负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础，维持着该生态系统的稳定性，D正确。
4．下列关于生态系统中物质循环和能量流动的叙述，正确的是(　　)
A．富营养化水体出现蓝藻水华的现象，可以说明能量流动的特点
B．生态系统中能量的初始来源只有太阳能
C．食物链各营养级中10%～20%的能量会被分解者利用
D．无机环境中的物质可以通过多种途径被生物群落反复利用
答案　D
解析　富营养化水体出现蓝藻水华是大量无机污染物排到江湖中导致藻类大量繁殖，为物质的再生利用，说明物质循环利用的特点，A错误；生态系统的能源主要为太阳能，也可源自某些无机物氧化释放的能量，B错误；生态系统中能量是单向流动、逐级递减的，其传递效率是10%～20%，即10%～20%的能量被下一营养级所同化，分解者不存在于食物链中，C错误；生态系统的物质循环带有全球性和循环往复性，因此无机环境中的物质可以通过多种途径如光合作用、根的吸收进入生物群落被生物利用，D正确。
考点3
生态系统的信息传递
[四川高考]稻田生态系统是四川盆地重要的农田生态系统，卷叶螟和褐飞虱是稻田中两种主要害虫，拟水狼蛛是这两种害虫的天敌。下列叙述错误的是(　　)
A．害虫与拟水狼蛛间的信息传递，有利于维持生态系统的稳定
B．防治稻田害虫，可提高生产者和消费者之间的能量传递效率
C．精耕稻田与弃耕稻田的生物群落，演替的方向和速度有差异
D．用性外激素专一诱捕卷叶螟，短期内褐飞虱种群密度会下降
[解析]　信息传递对于调节生物的种间关系，维持生态系统的稳定具有重要作用，A正确；防治稻田害虫，即调节能量流动的方向，使能量流向对人类有益的部分，能达到提高能量利用率的目的，但不能提高能量传递效率，B错误；精耕稻田受到人类活动的影响，人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行，C正确；卷叶螟和褐飞虱都是拟水狼蛛的捕食对象，用性外激素专一诱捕卷叶螟会导致其数量下降，拟水狼蛛通过大量捕食褐飞虱维持种群数量，此时褐飞虱种群密度下降，D正确。
[答案]　B
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
题型一　信息传递种类及作用
1．[2017·邯郸摸底]下列关于生态系统中信息传递及其应用的叙述，正确的是(　　)
A．生态系统中植物都是通过化学物质传递信息的
B．生态系统中的信息传递和能量流动一样都是单向的
C．利用性外激素扰乱某些动物雌雄交配，属于化学防治
D．信息传递可以调节种间关系，以维持生态系统的稳定
答案　D
解析　生态系统中植物不但能通过化学物质传递信息，而且也有物理信息，如花的形状、颜色等，A错误；生态系统中的信息传递是双向的，B错误；利用性外激素扰乱某些动物雌雄交配，属于生物防治，C错误。
2．[2017·潍坊模拟]蟑螂喜好在夜间出来活动。科学家把蟑螂放在实验室里，人为地将实验室的白天和黑夜加以颠倒，大约经过一个星期，蟑螂就在人造的“黑夜”时间活动(尽管实际上是白天)。这个实验说明(　　)
A．蟑螂能感受物理信息的改变
B．信息传递是生态系统的重要功能之一
C．行为信息可以影响蟑螂的行为
D．蟑螂可以感受一切信息刺激
答案　A
解析　蟑螂在人造的“黑夜”时间活动，光照是物理信息，不是行为信息，说明物理信息影响蟑螂的生命活动；题干中的信息不能说明B、D两项内容。
题型二　信息传递、能量流动、物质循环比较
3．[2017·柳州模拟]下图表示生态系统各组成成分之间的能量流动、物质循环及信息传递过程，则下图甲、乙、丙可依次表示(　　)
A．能量流动、碳的循环、信息传递
B．能量流动、信息传递、碳的循环
C．碳的循环、能量流动、信息传递
D．信息传递、能量流动、碳的循环
答案　C
解析　图甲表示生态系统中的碳循环，图乙表示生态系统的能量流动，图丙体现双向性，因此为信息传递。
4．如图为生态系统信息传递模式图，相关叙述不正确的是(　　)
A．信息传递是双向的，能量流动和物质循环也是双向的
B．生态系统的功能主要是能量流动和物质循环，还有信息传递
C．物质循环是生态系统的基础，能量流动是生态系统的动力，信息传递则决定着能量流动和物质循环的方向
D．生态系统各成分间都有各种形式的信息传递
答案　A
解析　能量流动的特点是单向流动、逐级递减，而物质循环是反复出现、循环流动的，信息传递往往是双向的。
技法提升
　能量流动、物质循环和信息传递的区别与联系
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
板块三　方向·真题体验
1．[2015·海南高考]关于草原生态系统能量流动的叙述，错误的是(　　)
A．能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程
B．分解者所需的能量可来自各营养级生物所储存的能量
C．生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量
D．生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余均流入下一营养级
答案　D
解析　生态系统的能量流动包括能量的输入、传递、转化和散失的过程，A正确；植物的残枝落叶、动物的遗体及排遗物中储存的能量都可被分解者所利用，B正确；能量在生态系统中流动时逐级递减，生态系统维持正常功能需要不断得到来自系统外的能量，如太阳能，C正确；生产者固定的能量除用于自身呼吸外，其余可流入下一营养级和分解者，D错误。
2．[2015·福建高考]下图为某人工鱼塘食物网及其能量传递示意图(图中数字为能量数值，单位是J·m－2·a－1)。下列叙述正确的是(　　)
A．该食物网中最高营养级为第六营养级
B．该食物网中第一到第二营养级的能量传递效率为25%
C．太阳鱼呼吸作用消耗的能量为1357 J·m－2·a－1
D．该食物网中的生物与无机环境共同构成一个生态系统
答案　B
解析　该食物网中最长的食物链为：浮游植物→浮游动物→幽蚊幼虫→太阳鱼→鲈鱼，最高营养级为第五营养级，A错误；该食物网中第一营养级到第二营养级的能量传递效率为(3780＋4200)÷31920×100%＝25%，B正确；太阳鱼呼吸作用消耗的能量、流向分解者的能量和未被利用的能量共计1260＋210＋13－126＝1357(J·m－2·a－1)，C错误；该食物网中的生物只有生产者和消费者，没有分解者，不能和无机环境构成一个生态系统，D错误。
3．[2016·全国卷Ⅰ]在漫长的历史时期内，我们的祖先通过自身的生产和生活实践，积累了对生态方面的感性认识和经验，并形成了一些生态学思想，如：自然与人和谐统一的思想。根据这一思想和生态学知识，下列说法错误的是(　　)
A．生态系统的物质循环和能量流动有其自身的运行规律
B．若人与自然和谐统一，生产者固定的能量便可反复利用
C．“退耕还林、还草”是体现自然与人和谐统一思想的实例
D．人类应以保持生态系统相对稳定为原则，确定自己的消耗标准
答案　B
解析　生态系统的物质循环和能量流动的渠道都是食物链和食物网，前者具有全球性，可以被生物群落循环反复利用，后者是单向流动、逐级递减的，二者都有其自身的运行规律，A正确，B错误；“退耕还林、还草”是提高并保持生态系统稳定性的重要措施，是体现自然与人和谐统一思想的实例，C正确；人类的活动应该遵循生态系统的客观规律，应以保持生态系统相对稳定为原则，确定自己的消耗标准，D正确。
4．[2016·天津高考]在丝瓜地生态系统中，丝瓜、昆虫甲、昆虫乙存在捕食关系。下图为某年度调查甲、乙两种昆虫种群数量变化的结果。下列叙述正确的是(　　)
A．该丝瓜地的碳循环在丝瓜、昆虫与无机环境之间完成
B．依据随机取样原则统计成虫数量可计算出昆虫种群密度
C．乙与甲的数量比值代表两种昆虫间的能量传递效率
D．乙数量的增加会减少甲种群对丝瓜的摄食量
答案　D
解析　碳循环发生在生物群落与无机环境之间，具有全球性，A错误；只统计成虫数量计算出的是成虫的种群密度，B错误；乙与甲的数量比值不能代表两种昆虫间的能量传递效率，C错误；由于乙捕食甲，因此乙数量的增加使甲种群数量减少，从而使甲种群对丝瓜的摄食量减少，D正确。
5．[2016·全国卷Ⅲ]冻原生态系统因其生物的生存条件十分严酷而独具特色，有人曾将该生态系统所处的地区称为“不毛之地”。回答下列问题：
(1)由于温度的限制作用，冻原上物种的丰富度较低。丰富度是指_______________________________________________。
(2)与热带森林生态系统相比，通常冻原生态系统有利于土壤有机物质的积累，其原因是__________________________________。
(3)通常，生态系统的食物链不会很长，原因是____________________________。
答案　(1)群落中物种数目的多少
(2)低温下，分解者的分解作用弱
(3)能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的
解析　(1)丰富度是指群落中物种数目的多少。
(2)由于冻原生态系统中的温度较低，不利于土壤中微生物(分解者)对土壤有机物的分解，即分解者的分解作用弱，所以与热带森林生态系统相比，通常冻原生态系统有利于土壤有机物质的积累。
(3)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，所以生态系统中的食物链一般不超过4～5个营养级，不会很长。
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
限时规范特训
一、选择题
1．根据生态系统的结构和功能判断，下列叙述错误的是(　　)
A．桑基鱼塘生态系统与普通稻田生态系统相比实现了能量多级利用
B．人工鱼塘生态系统中消费者同化的能量大于生产者所固定的太阳能
C．水产养殖业为充分利用生产者所固定的能量，应以食物链长的鱼类为养殖对象
D．营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多，所获得的能量越少
答案　C
解析　桑基鱼塘生态系统实现了能量的多级利用，A正确；人工鱼塘生态系统中由于投放饵料，消费者同化的能量往往大于生产者所固定的太阳能，B正确；食物链越长，能量在流动过程中的损失越多，故水产养殖业应以食物链短的鱼类为养殖对象，C错误；根据生物富集作用和能量逐级递减的特点可知，营养级越高的生物种群体内积累的有毒物质越多，所获得的能量越少，D正确。
2．[2017·山东德州期末]有关生态系统信息传递的叙述，不正确的是(　　)
A．信息传递有利于生物种群的繁衍
B．信息传递有利于沟通生物群落和无机环境的关系
C．生态系统的各成分之间存在多种形式的信息传递
D．生长旺盛的牧草为食草动物提供了采食信息，这对牧草不利
答案　D
解析　信息传递有利于生物种群的繁衍，A正确；信息传递有利于调节生物群落与无机环境之间、生物与生物之间的关系，B正确；生态系统各成分间有各种形式的信息传递，C正确；生长旺盛的牧草，为食草动物提供采食信息，这对食草动物和牧草均有利，D错误。
3．[2017·江西南昌模拟]某水库存在一条由甲、乙、丙三种生物组成的食物链，如图表示三种生物在水库中不同深度的分布状况。下列说法正确的是(　　)
A．甲、乙、丙一起可以构成一个生物群落
B．甲的光合作用能推动物质和能量的循环
C．影响甲分布的物理信息主要来源于无机环境
D．丙与乙之间的个体数量比值就是能量传递效率
答案　C
解析　群落是指在一定的自然区域中所有生物的集合，该水库中的甲、乙、丙不能构成一个生物群落，A错误；物质可以循环利用，而能量不能循环利用，B错误；甲是生产者，影响其分布的最主要因素是光照，C正确；能量传递效率是相邻两个营养级同化量的比值，并不是个体数量的比值，D错误。
4．下面为能量流经某生态系统第二营养级的示意图[单位J/(cm2·a)]，据图分析，下列有关说法正确的是(　　)
A．该生态系统第一营养级同化的能量至少为400 J/(cm2·a)
B．第二营养级用于生长、发育和繁殖的能量是100 J/(cm2·a)
C．能量由第二营养级到第三营养级的传递效率是20%
D．该生态系统第三营养级同化的能量是15 J/(cm2·a)
答案　A
解析　题图为能量流经某生态系统第二营养级的示意图，其中a表示该营养级摄入的能量，b表示该营养级同化的能量，c表示该营养级用于生长、发育和繁殖的能量，d表示呼吸作用中以热能的形式散失的能量，e表示分解者利用的能量。第二营养级同化的能量为100(摄入量)－20(粪便中的能量)＝80[J/(cm2·a)]，根据能量传递效率倒推出第一营养级同化的能量至少为400 J/(cm2·a)，A正确；第二营养级用于生长发育和繁殖的能量b＝30 J/(cm2·a)，B错误；题图仅表示能量流经第二营养级的过程，并不能得出第三营养级的同化量，因此无法计算由第二营养级到第三营养级的能量传递效率，C错误；次级消费者摄入的能量并不等同于第三营养级同化的能量，D错误。
5．[2017·陕西西安模拟]如图是某稻—萍—鱼生态系统中能量流动部分示意图，其中数字表示能量。相关叙述正确的是(　　)
A．①代表第一营养级呼吸作用释放的全部能量
B．②代表被初级消费者摄入的能量
C．图中生物为该生态系统全部组成成分
D．生产者同化的能量在生态系统中实现多级利用
答案　D
解析　①代表第一营养级呼吸作用释放的热能，A错误；②代表被初级消费者同化的能量，B错误；生态系统全部组成成分还包括非生物的物质和能量，图中生物包括生产者、消费者和分解者，C错误；生产者同化的能量可流向人类、草食昆虫及其他草食动物、鱼类、分解者，因此在生态系统中实现了多级利用，D正确。
6．[2017·湖北荆州联考]某弃耕地的主要食物链由花生植株→田鼠→鼬构成。生态学家对此食物链的能量流动进行了研究，结果如表，能量单位是J/(hm2·a)。下列说法正确的是(　　)
A．从田鼠到鼬的能量传递效率是10%
B．由于摄入食物中的一部分以粪便形式排出，未被同化，所以同化量小于摄入量
C．田鼠和鼬都是恒温动物，同化的能量中有10%用于生长、发育和繁殖
D．从生态系统的成分看，除了这条食物链中的还有分解者
答案　B
解析　从田鼠到鼬的能量传递效率为鼬的同化量/田鼠的同化量×100%＝(2.25×107)÷(7.50×108)×100%＝3%，A错误；由于摄入食物中的一部分以粪便形式排出，未被同化，所以种群的同化量小于摄入量，B正确；田鼠和鼬同化的能量中有3%～5%用于生长、发育和繁殖，C错误；据表分析，从生态系统的成分看，除了这条食物链中的还有非生物的物质和能量与分解者，D错误。
7．某生态系统中存在下图所示的食物网，如将丙的食物比例由甲∶乙＝1∶1调整为2∶1，能量传递效率按10%计算，该生态系统能承载丙的数量是原来的(　　)
A．1.375倍 B．1.875倍
C．1.273倍 D．0.575倍
答案　A
解析　由于生产者没有改变所以流向该生态系统的总能量没有变化，设丙原来的能量为a，则需要甲提供的能量为1/2a÷10%÷10%＋1/2a÷10%＝55a；改变食物比例后的丙的能量设为b，则需要甲提供的能量为2/3b÷10%＋1/3b÷10%÷10%＝40b，根据题意可得：55a＝40b，b/a＝1.375，A正确。
8.[2017·定西模拟]如图为生态系统中碳循环的模式图，相关叙述正确的是(　　)
A．1代表生产者，5可以代表化能合成作用
B．细菌在生态系统中只可以作为3所示成分
C．在食物链中占有碳元素最多的营养级是1所在的营养级
D．碳元素的循环可以在任何一个结构完善的生态系统内独立进行
答案　C
解析　由题图分析可知，1和4之间是双向箭头，而且1、2、3都有箭头指向4,1和2又都有箭头指向3，所以4是大气中的二氧化碳库、1是生产者、2是消费者、3是分解者。因此6可以代表光合作用或化能合成作用，5代表呼吸作用，A错误；在生态系统中，营自养生活的细菌是生产者，营腐生生活的细菌是分解者，营寄生生活的细菌是消费者，B错误；在食物链中占有碳元素最多的营养级是生产者，即1所在的营养级，C正确；碳元素的循环具有全球性，D错误。
9．[2017·湖北武汉调研]下列关于生态系统中物质循环的叙述，错误的是(　　)
A．物质循环是在生产者、消费者、分解者之间进行的
B．碳元素主要通过植物的光合作用进入生物群落中
C．化石燃料的大量燃烧打破了生物圈中碳循环的平衡
D．物质循环和能量流动是同时进行的，彼此相互依存
答案　A
解析　物质循环应是在无机环境与生物群落之间进行的，A错误；碳元素主要通过植物的光合作用进入生物群落中，B正确；化石燃料的大量燃烧打破了生物圈中碳循环的平衡，短时间内二氧化碳大量释放，导致温室效应，C正确；物质循环和能量流动是同时进行的，彼此相互依存，D正确。
10．如图为生态系统信息传递模型图，下列分析错误的是(　　)
A．对于生产者，光的性质、光的强度、光照长度等均属于物理信息
B．信息传递不同于单向进行的能量流动，但类似于物质循环，且往往是双向的
C．生态系统的信息传递伴随着一定的物质转换和能量消耗
D．动物之间的信息传递是通过其神经系统和内分泌系统进行的
答案　B
解析　生态系统中通过物理过程传递的信息为物理信息，如光、颜色、声、热、电、磁等，A正确；信息传递往往是双向的，但不能循环，B错误；信息传递过程伴随着一定的物质转换和能量消耗，C正确；动物间的信息传递常常表现为一个动物借助本身行为信号或自身标志等作用于同种或异种动物的感觉器官，从而“唤起”后者的行为，该过程必须通过神经系统和内分泌系统进行，D正确。
二、非选择题
11．[2017·四川巴中市测试]下图表示池塘受污染后在人为干预下恢复过程的能量流动图(单位为103 kJ/m2·y)，请回答：
(1)池塘的不同水层分布着不同的生物，属于群落的________结构。
(2)生态系统的物质循环和能量流动沿着________________进行；能量在流经生态系统各营养级时，是________，而不是循环流动的。
(3)图中①代表的生理过程是________，②代表的能量主要以________形式贮存。
(4)能量从该生态系统的第一营养级到第二营养级传递的效率约为________(保留一位小数)。
(5)消费者需要补偿能量输入的主要原因是______________________________。
答案　(1)垂直
(2)食物链和食物网　单向流动和逐级递减
(3)呼吸作用 　(有机物中)稳定的化学能
(4)16.9%
(5)污染导致水生植物受损，流入该生态系统(生产者固定)的能量减少
解析　(1)该池塘的不同水层分布着不同的生物是由于光照不同引起的，属于群落的垂直结构。
(2)生态系统的物质循环和能量流动沿着食物链和食物网进行。能量流动的特点为：单向流动和逐级递减。
(3)图中①代表的生理过程是呼吸作用，生产者的能量主要有四个去向：呼吸作用消耗、流向下一营养级、被微生物分解、未被利用的。未利用的能量在生物体内以有机物的形式存在。
(4)图中生产者为第一营养级，能量总量＝3＋19.5＋70＋23＝115.5，即115.5×103 kJ/m2·y，第二营养级即植食动物同化的能量为19.5×103 kJ/m2·y，第一营养级到第二营养级的能量传递效率＝
19.5÷115.5×100%≈16.9%。
(5)池塘受污染导致池塘中水生植物受损，从而使生产者固定的能量减少，消费者得不到充足的能量供应，因此消费者需要人工补偿能量输入。
12．[2017·福建福州一中测试]在某生态系统的调查中，得到以下信息，请根据相关信息作答：
(1)连线：结合图1，并依据能量传递效率10%～20%，请在图2中，将能量①②③④与A、B、C、D、E存在的对应关系，用线段连接起来。
(2)请在图3中，将能量流经D营养级的示意图补充完整。
(3)该生态系统中捕食关系的食物链可以表示为________；第二营养级到第三营养级能量的传递效率为________%(保留小数点后一位)。
(4)从能量输入和输出角度看，该生态系统输入生物群落的能量将________(填“增加”“减少”或“基本不变”)，原因是________________________________。
答案　(1)①－A　②－B　③－C　④－D　(2)如图所示：
(3)A→C→D　11.3%　(4)增加　输入的能量多于散失的能量
解析　(1)由图1分析可知，A是生产者，B是分解者，C是初级消费者，D是次级消费者，E是无机环境。生产者同化能量最多，可以确定①为A的能量，因为次级消费者同化的能量只能是初级消费者同化量的10%～20%，所以④为D的能量，从而确定③为C初级消费者的能量，②为B分解者的能量。
(2)对于次级消费者D来说，其同化量＝摄入量－粪便量，同化量＝呼吸量＋用于生长发育繁殖的能量，D没有下一营养级，用于生长发育繁殖的能量中有一部分流向分解者，其粪便中所含的能量是其上一营养级的能量流向分解者中的一部分。
(3)在该生态系统中捕食关系的食物链可以表示为A→C→D，食物链以生产者为起点，到不被捕食的最高营养级为终点，分解者不在食物链中。第二营养级到第三营养级能量的传递效率是同化量之比，即15.9÷141.0×100%≈11.3%。
(4)该生态系统中输入量为870.7，输出量为501.3＋191.4＋79.1＋13.1＝784.9，由此可知输入能量大于输出能量，所以该生态系统输入生物群落的能量将增加。
13．[2017·河北保定调研]图甲是某草原生态系统的食物网结构图，图乙是该生态系统的碳循环示意图。据图回答以下问题：
(1)图甲中属于次级消费者的生物有________________。
(2)用标志重捕法调查鼠种群密度时，在2 hm2范围内，第一次捕获40只鼠并标记，第二次捕获30只，其中有标记的是15只，则该鼠的种群密度是________只/hm2。若标记的鼠有部分被捕食掉，则会导致鼠种群密度的估算结果________(填“偏高”或“偏低”)。
(3)流经该生态系统的总能量是________________。若蛇取食鼠的比例由1/4调整到3/4，从理论上分析，改变取食比例后，蛇体重增加1 kg，人能比原来多增重________kg(能量传递效率按10%计算)。
(4)图乙中，碳元素主要由B通过________过程进入A。碳元素在A、C、D之间以________形式传递。图乙中的生态系统组成成分未在图甲中体现的是________(填字母)。
(5)给牧草施加32P标记的复合肥后，检测32P在食草昆虫和蟾蜍体内的放射性强度，结果如图丙。图中曲线Ⅱ表示________体内的放射性强度。若实验再增加对蛇体内放射性强度的检测，则其达到最高峰时的强度应________(填“高于”或“低于”)曲线Ⅱ的峰值。
答案　(1)人、蟾蜍、蛇、猫头鹰
(2)40　偏高
(3)草固定的太阳能　4.5
(4)光合作用　含碳有机物　B、D
(5)蟾蜍　高于
解析　(1)图甲中有四条食物链，在不同的食物链中属于次级消费者的是人、蟾蜍、蛇、猫头鹰。
(2)依据标志重捕法种群密度的计算公式，第一次捕捉的个体数÷种群的个体总数＝第二次捕捉的有标记的个体数÷第二次捕捉的个体数，即40÷N＝15÷30，N＝80，由于面积是2 hm2，故可得出该鼠的
种群密度为40只/hm2；如果标记的鼠部分被吃掉，会造成重捕时带标记的个体数减少，导致计算出的种群数量偏高，从而使种群密度的估算值也偏高。
(3)流经生态系统的总能量为生产者固定的太阳能。当蛇取食鼠的比例为1/4时，消耗草的量为[1×(3/4)÷10%÷10%÷10%]＋[1×(1/4)÷10%÷10%]＝775(kg)，蛇取食鼠的比例为3/4时，消耗草的量为[1×(1/4)÷10%÷10%÷10%]＋[1×(3/4)÷10%÷10%]＝325(kg)，由于草的总能量不变，则人比原来多增重(775－325)×10%×10%＝4.5(kg)。
(4)图乙中的A为生产者，B为大气中二氧化碳库，C为消费者，D为分解者，碳元素主要通过光合作用从B进入A，碳元素在生物群落中以含碳有机物的形成传递，图甲中的食物网中只有生产者和消费者，没有分解者和非生物的物质和能量，因此图甲中没有图乙中的B、D。
(5)依据生物富集的原理，即营养级越高积累的放射性物质的浓度越大，故蟾蜍体内的放射性强度高于食草昆虫且低于蛇。
第34讲　生态系统的稳定性和生态环境的保护
[考纲明细]　1.生态系统的稳定性(Ⅱ)　2.人口增长对环境的影响(Ⅱ)　3.全球性的环境问题(Ⅰ)　4.生物多样性保护的意义和措施(Ⅱ)
板块一　知识·自主梳理
一、生态系统稳定性
1．概念：生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。
2．形成原因：生态系统具有一定的自我调节能力。
(1)实例
(2)基础：负反馈调节，在生态系统中普遍存在。
(3)特点：生态系统的自我调节能力是有限的，当外界干扰因素的强度超过一定限度时，生态系统的自我调节能力会迅速丧失，生态系统原状难以恢复。
3．类型
4．提高生态系统稳定性的措施
(1)控制对生态系统干扰的程度，对生态系统的利用应适度，不应超过生态系统的自我调节能力。
(2)对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质和能量投入。
二、设计并制作生态缸，观察其稳定性
1．实验原理
(1)生态缸中必须包括生态系统的四种成分，特别注意必须有足够的分解者。
(2)各种生物间以及生物与无机环境之间，必须能够进行物质循环和能量流动。
(3)生物之间要有合适的食物链结构，生物的数量不宜过多。
(4)生态缸必须是透明的，这样可保证生态缸中有充足的太阳能。当然，生态缸一定要封闭，防止外界生物或非生物因素的干扰。
2．实验流程
3．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。
三、人口增长与全球性环境问题
1．人口增长
(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。
2．全球性环境问题
(1)列举环境问题
(2)不同环境问题产生的原因(连线)
答案　①—c　②—a　③—e　④—b　⑤—d
四、生物多样性及其保护
1．生物多样性及其保护
(1)生物多样性的内容
①范围：生物圈中。
(2)生物多样性的价值
①直接价值：食用、药用、文学艺术创作。
②间接价值：调节气候、涵养水源。
③潜在价值：未发现尚不清楚的价值。
(3)保护生物多样性的措施
①就地保护：建立自然保护区以及风景名胜区等。
②易地保护：把待保护物种迁至异地进行专门保护。
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。
2．可持续发展——人类的必然选择
(1)内涵
追求的是自然、社会、经济的持久而协调的发展。
(2)实现措施
①保护生物多样性。
②保护环境和资源。
③建立人口、环境、科技和资源消费之间的协调与平衡。
◆　深入思考
1．某地农业部门在防治棉铃虫问题上，提出了两种方案——Ⅰ.喷洒高效农药；Ⅱ.放养赤眼蜂(其为棉铃虫天敌)。请评价哪种方案更有利于提高农田生态系统的稳定性？说明理由。
提示　放养赤眼蜂。因为喷洒高效农药，在消灭棉铃虫的同时，也会杀死大量的棉铃虫的天敌。棉铃虫失去了天敌的控制，就容易再度大爆发。在棉田中放养赤眼蜂，由于棉铃虫和赤眼蜂在数量上存在相互制约的关系，因此，能够将棉铃虫的数量长期控制在较低水平。从这个角度看，这个方案更有利于提高农田生态系统的稳定性。
2．生物种群密度消长的决定因素是什么？这种规律是否完全适用于人口增长？
提示　出生率与死亡率及迁入率与迁出率。人是生物界中的一员，所以，生物种群消长规律有适用于人口增长情况的一面。但是，人不同于一般的生物，人具有特别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，等等。所以，生物种群的消长规律不完全适用于人口增长的情况。
◆　自查诊断
1．污染的湖泊，鱼类大量死亡，腐生细菌增多，进一步加重污染，这种调节是负反馈调节。(　　)
答案　×
2．害虫数量对其天敌鸟类数量的影响一定存在反馈调节。(　　)
答案　√
3．落叶阔叶林、针阔叶混交林和针叶林遭到严重破坏时，往往不易在短时间内恢复到原来的状态，原因是其抵抗力稳定性较低。(　　)
答案　×
4．为协调人口与环境的关系，应继续控制人口增长，加大保护资源和环境的力度，努力推广生态农业。(　　)
答案　√
5．保护生物多样性并非禁止开发利用任何自然资源，而是反对盲目地、掠夺式地开发利用。(　　)
答案　√
板块二　考点·题型突破
考点1
生态系统的稳定性
[2015·全国卷Ⅱ]下列有关生态系统的叙述，错误的是(　　)
A．生态系统的组成成分中含有非生物成分
B．生态系统相对稳定时无能量输入和散失
C．生态系统维持相对稳定离不开信息传递
D．负反馈调节有利于生态系统保持相对稳定
[解析]　生态系统的组成成分包括非生物的物质和能量、生产者、消费者、分解者，A正确；生态系统具有能量流动、物质循环和信息传递的功能，生态系统相对稳定时有能量的输入和散失，B错误；生态系统的信息传递具有维持生态系统相对稳定的作用，生态系统维持相对稳定离不开信息传递，C正确；生态系统具有自我调节能力，负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础，有利于生态系统保持相对稳定，D正确。
[答案]　B
题型一　反馈调节　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．某池塘演变早期，藻类大量繁殖，食藻浮游动物水蚤随之大量繁殖，导致藻类数量减少，接着又引起水蚤减少；后期因排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。关于上述过程的叙述，正确的是(　　)
A．早期不属于负反馈调节，后期属于负反馈调节
B．早期属于负反馈调节，后期属于正反馈调节
C．早期、后期均属于负反馈调节
D．早期、后期均属于正反馈调节
答案　B
解析　一个过程的结果又反过来作用于这个过程，称反馈调节。如果是使这个过程加强，就叫正反馈调节；如果是使这个过程减弱，就叫负反馈调节。池塘演变早期，藻类的增多，导致水蚤增多，结果使藻类减少，故属于负反馈调节；后期池塘水体污染，导致大量水蚤死亡，从而使水体进一步污染，故属于正反馈调节。
2．图1为某草原生态系统中的反馈调节示意图，图2为某湖泊生态系统中发生的某种调节活动，下列分析不正确的是(　　)
A．一个完整的生态系统，除了图1中所示的成分外，还应该包括分解者以及非生物的物质和能量
B．甲、乙、丙三者之间的食物联系是乙→甲→丙
C．图2所示调节导致的最终结果是维持该生态系统原有的稳态
D．图1是负反馈调节，图2是正反馈调节
答案　C
解析　图1所示为一条食物链，组成是乙→甲→丙，它们表示的是负反馈调节机制，即乙的增加会促使甲、丙的增加，甲的增加会抑制乙的增加，丙的增加会抑制甲的增加，A、B正确；而图2为正反馈调节，它会使生态系统偏离原有的稳态，D正确，C错误。
题型二　抵抗力稳定性和恢复力稳定性的关系
3．下列关于生态系统稳定性的叙述，正确的是 (　　)
A．热带雨林营养结构复杂，其恢复力稳定性强
B．生态系统“遭到破坏，恢复原状”属于抵抗力稳定性
C．不同的生态系统的抵抗力稳定性和恢复力稳定性基本相同
D．负反馈调节是生态系统具有自我调节能力的基础
答案　D
解析　热带雨林营养结构复杂，其抵抗力稳定性强，A错误；生态系统“遭到破坏，恢复原状”属于恢复力稳定性，B错误；不同生态系统抵抗力稳定性和恢复力稳定性不同，一般抵抗力稳定性高的生态系统，恢复力稳定性低，C错误；负反馈调节在生态系统中普遍存在，它是生态系统具有自我调节能力的基础，D正确。
4．[2017·四川模拟]两个不同的生态系统在同时受到同等强度的干扰(a)后，其结构和功能的曲线变化情况如图所示，由图不能得出的结论是(　　)
A．同等强度的干扰下，乙生态系统的抵抗力稳定性比甲强
B．同等强度的干扰下，若乙生态系统干扰提前，则B点左移
C．若甲生态系统的干扰强度增大，则C点右移
D．乙生态系统B点后一定有新的物种产生
答案　D
解析　从图中可看出，甲、乙两个生态系统受到干扰后，与乙相比，甲生态系统的结构和功能恢复原状所需要的时间长，波动范围大，说明甲的抵抗力稳定性低，乙的抵抗力稳定性高，A正确；若乙的干扰提前，其结构和功能恢复至正常运行范围的时间也会提前，即B点左移，B正确；若甲的干扰强度增大，则恢复原状所需要的时间延长，C点右移，C正确；乙生态系统在恢复原状后不一定有新物种产生，D错误。
知识拓展
　关于生态系统稳定性的四点归纳
(1)生态系统的稳定性不仅与生物种类有关，也与各营养级的个体数量有关。
(2)生态系统的稳定性不是恒定不变的，因为生态系统的自我调节能力具有一定的限度。
(3)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。
(4)对抵抗力稳定性和恢复力稳定性的理解：某一生态系统受到外界干扰，并使自身的结构与功能保持原状，应视为抵抗力稳定性，如河流轻度污染的净化；若遭到彻底破坏，则其恢复过程应视为恢复力稳定性，如火灾后草原的恢复等。
考点2
生态环境的保护
[2017·北京高考]酸雨指pH小于5.6的大气降水。在实验室中模拟酸雨喷淋樟树和楝树的树苗。结果发现，楝树的高度比对照组低约40%，而樟树的高度没有明显差异。结合生态学知识所作的合理推测是(　　)
A．酸雨对楝树种群中个体的株高影响较明显
B．酸雨对樟树种群密度的影响比对楝树的大
C．森林生态系统物种丰(富)度不受酸雨影响
D．楝树生长的群落中，其他树种都不耐酸雨
[解析]　经过模拟酸雨处理，楝树的高度比对照组低约40%，而樟树的高度没有明显差异，说明酸雨对楝树种群中个体的株高影响较明显，A正确；据题可知，酸雨仅对楝树的株高影响较大，对樟树影响较小，据此无法判断酸雨对种群密度的影响，B错误；本题仅确定了酸雨对两树种株高的影响，对其他植物有何影响不清楚，所以不能确定酸雨对物种丰(富)度是否有影响，C错误；该实验只能说明酸雨对楝树的生长产生影响，并不能说明楝树生长的群落中的其他树种都不耐酸雨，D错误。
[答案]　A
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
题型一　环境污染实例分析
1．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，结果如图。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
答案　B
解析　无机磷浓度越高，造成水体富营养化越严重，浮游植物增多，呼吸加剧，导致水中的溶氧量下降，从而引起浮游动物死亡，数量下降。
2．[2017·南昌模拟]某湖泊由于大量排入污水，藻类爆发，引起水草(沉水植物)死亡，之后浮游动物及鱼类等生物死亡，水体发臭。下列有关叙述错误的是(　　)
A．导致沉水植物死亡的最主要非生物因素是缺少阳光
B．藻类刚爆发时，某小组分别于早晨和下午在该湖泊的同一地点、同一水层取得两组水样，测得甲组pH为7.3，乙组pH为6.0，那么取自早晨的水样是甲组
C．更多水生生物死亡又加重了水体污染，这属于正反馈调节
D．藻类刚爆发时，若投放食浮游植物的鱼类和种植大型挺水植物，将有利于修复
答案　B
解析　由于藻类爆发，浮在水面上遮挡了阳光，导致沉水植物缺少阳光而死亡，A正确；藻类刚爆发时，因经过一天光合作用，水中的CO2浓度下午较早晨低，故水体pH在早晨较低，B错误；水体污染导致水生生物死亡，水生生物死亡又加重了水体污染，属于正反馈调节，C正确；投放的食浮游植物的鱼类可通过捕食限制藻类数量，大型挺水植物可通过竞争阳光等资源抑制藻类爆发，D正确。
知识拓展
　水体污染后的物质及生物的变化规律
(1)有机物污染→好氧细菌大量繁殖→氧气浓度迅速下降→水中动植物大量死亡→好氧细菌死亡，厌氧细菌大量繁殖→有机物变为无机物→厌氧细菌死亡。
(2)无机物污染(N、P)→浮游藻类大量繁殖→下层植物死亡→缺氧使动物死亡→厌氧细菌快速繁殖。
题型二　人口增长特点对环境影响
3．[2017·济南模拟]由于人口增长，人类对自然的索取变本加厉，导致生态环境严重恶化，沙尘暴发生的频率增高，给人们的生活带来很大影响，给国家经济造成严重损失。据所学知识判断，下列说法正确的是(　　)
A．“沙尘暴”天气逐年加剧说明我国北方植被受到了严重破坏
B．我国北方地区频繁出现“沙尘暴”的主要原因是工业的发展
C．草地面积减少，土壤蓄水能力增强
D．增加植被覆盖率不能治理沙尘暴
答案　A
解析　“沙尘暴”天气逐年加剧说明我国北方植被受到了严重破坏，A正确；人口增长导致的过度开发自然资源、过量砍伐森林、过度开垦土地、过度放牧是沙尘暴频发的主要原因，B错误；草地面积减少，土壤蓄水能力降低，植被遭破坏使土壤裸露并荒漠化，有风便起风沙，森林面积减少，防风固沙能力下降，导致出现沙尘暴，C错误；治理沙尘暴的措施有造防护林，保护草原、退耕还林、还草等增加植被覆盖率，D错误。
4．[2017·扬州中学月考]下列关于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．科技进步能完全解决因人口增长过快导致的资源短缺问题
D．人口过度增长与自然灾害频繁发生有密切联系
答案　D
解析　地球人口仍在增加，所以人口数量还没有超出地球环境容纳量，A错误；人不等同于动物，生物种群消长规律并不完全适用于人口增长情况，B错误；科技进步能在一定程度上缓解因人口增长过快导致的资源短缺问题，但不能完全解决，C错误；人口过度增长会造成资源短缺和环境污染，由于资源短缺人类会盲目地开发和破坏自然环境，进而使自然灾害频繁发生，D正确。
题型三　生物多样性内容及价值
5．下列有关生物多样性的叙述，错误的是(　　)
A．共同进化导致生物多样性的形成
B．基因突变是基因多样性的根本来源
C．在人工生态林中适当增加植物的种类，可提高该生态系统的抵抗力稳定性
D．保护生物多样性最有效的措施是保护遗传的多样性
答案　D
解析　保护生物多样性最有效的措施是保护生态系统的多样性。
6．下列有关生物多样性的说法，错误的是(　　)
A．生物多样性对维持生态系统稳定性具有重要作用，体现了其直接价值明显大于其间接价值
B．栖息地的丧失是生物多样性面临的主要威胁，保护生物多样性最有效的措施是建立自然保护区
C．地球上所有生物及其所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统共同构成了生物的多样性
D．无论是生活污水还是工业废水污染，都会对生物多样性造成威胁
答案　A
解析　生物多样性对维持生态系统的稳定性具有重要作用，体现了其间接价值(生态功能)，A错误；栖息地的丧失是生物多样性面临的主要威胁，保护生物多样性最有效的措施是在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区，即就地保护，B正确；生物多样性主要包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次的内容，C正确；无论是生活污水还是工业废水污染，都会对一些物种尤其是水生生物的生存造成威胁，D正确。
技法提升
　生物多样性的原因分析
(1)从分子水平看：
―→―→
(2)从进化角度看：物种多样性与生态系统多样性主要是生物的不定向变异与定向选择在进化过程中共同作用的结果。
题型四　结合实例分析生物多样性的保护
7．下列关于生物多样性保护的叙述，正确的是(　　)
A．自然保护区的功能是接纳各地迁移和捕来的野生动物并加以保护
B．鼓励人们进入保护区，给鸟类建巢、喂食
C．迁地保护是把大批野生动物迁入动物园、水族馆等进行保护
D．保护生物多样性并不意味着禁止开发和利用生物资源
答案　D
解析　建立自然保护区是保护该地区珍稀动植物资源及其生存环境，属于就地保护，A错误；建立自然保护区后，不允许人们随便进入，干扰生物的正常生活，B错误；迁地保护是把濒临灭绝的珍稀物种迁移到动物园、水族馆等进行保护，C错误；保护生物多样性并不意味着禁止开发和利用生物资源，而是合理地开发和利用，D正确。
8．[2017·广州一模]下列有关环境保护的说法错误的是(　　)
A．绿萝有吸收甲醛、净化空气的作用，这体现了生物多样性的间接价值
B．外来物种的入侵是破坏我国生物多样性的主要原因
C．用于吸收环境中的重金属、分解泄漏石油的工程菌可通过基因工程获得
D．赤潮的发生与大量工农业废水和生活污水排入海洋，使水体富营养化有关
答案　B
解析　人类对环境资源的过度利用是破坏生物多样性的主要原因。
知识拓展
　外来物种入侵
(1)概念
某物种从它的原产地，通过自然或人为的途径迁移到新的生态环境的过程。
(2)危害
如果迁入地环境条件适宜，入侵物种由于缺少天敌的控制，一旦传入，能迅速传播蔓延开来，在短时间内呈现种群的“J”型增长，从而破坏迁入地生态系统的稳定性或生态平衡；使迁入地生态系统的生物多样性受到严重威胁，即引发生态危机。
实验十五
设计并制作生态缸，观察其稳定性
[大纲卷]现有A、B两个密闭、透明的生态瓶，其生物组成和光照条件见下表。一段时间后，发现A瓶的生态系统较B瓶的稳定。
注：“＋”表示有，“－”表示无。
请回答：
(1)A瓶中微生物、浮游藻类、水草和浮游动物共同组成了一个________，浮游藻类和水草的种间关系为________。
(2)一段时间后，B瓶中浮游藻类种群密度________，原因是______________________________________；浮游动物的种群密度________，原因是__________________________________。
(3)生态系统中分解者的作用是_______________________________________。
[解析]　(1)生活在同一区域中的各种生物构成群落。浮游藻类和水草为生产者，争夺阳光、矿质元素等，二者属于竞争关系。
(2)B瓶无光照，植物不能进行光合作用，因此该瓶中氧气逐渐减少，浮游藻类种群密度降低。浮游动物以浮游植物为食，浮游植物逐渐减少，且瓶中氧气减少，导致浮游动物数量减少。
(3)动植物遗体残骸中的有机物最终分解为无机物是通过分解者的分解作用完成的。
[答案]　(1)生物群落　竞争　(2)降低　没有光照，藻类无法进行光合作用　降低　氧气与食物不足　(3)将动植物遗体残骸中的有机物最终分解为无机物
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．[2017·江南十校模拟]下列关于生态缸制作的说法，正确的是(　　)
A．生态缸的密封性越差，其生物死亡就越快
B．生态缸中放入较多的小乌龟有利于该生态系统的稳定
C．生态缸中的生物之间最好不要有捕食关系，否则稳定性就差
D．生态缸制作完成后，应放在光线良好但不是阳光直射的地方
答案　D
解析　生态缸的密封性越差，与外界的联系就越大，其生物死亡就越慢，A错误；生态缸中的生物种类和数量比例要适宜，小乌龟是该小型生态系统的最高级消费者，数量宜少，B错误；生态缸的生物之间最好有捕食关系，否则稳定性就差，C错误；生态缸制作完成后，不能放在阳光直射的地方，否则会因为温度过高而导致缸内生物的死亡，D正确。
2．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，生产者无法满足小鱼的食物需求，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。
板块三　方向·真题体验
1．[2016·江苏高考]为修复长期使用农药导致有机物污染的农田，向土壤中投放由多种微生物组成的复合菌剂。下列相关叙述中错误的是(　　)
A．加入菌剂可增加土壤中的物种多样性，提高土壤生态系统的稳定性
B．该菌剂减少了残留农药进入农作物，一定程度上阻碍了土壤中的物质循环
C．土壤有毒物质的减少有利于增加农田动物的种类，降低害虫的优势度
D．农药降解菌具有分解农药的特殊代谢途径，体现了基因多样性的应用价值
答案　B
解析　加入菌剂增加土壤中生物的种类和数量，提高土壤生态系统的稳定性，A正确；该菌剂减少了残留农药进入农作物，有利于其他生物的生存，促进土壤中的物质循环，B错误；土壤有毒物质的减少有利于增加农田动物的种类，降低害虫的优势度，C正确；农药降解菌具有分解农药的特殊代谢途径，体现了基因多样性的应用价值，D正确。
2．[2014·江苏高考]下列关于生物多样性的叙述，错误的是(　　)
A．生态系统中捕食者的存在可以促进物种多样性的提高
B．把沼泽地改造成人造林是增加生物多样性的重要手段
C．花费大量人力物力保护无经济价值的物种是为人类生存发展保留空间
D．农田是具有高度目的性的人工生态系统，清除杂草与保护生物多样性的原则不矛盾
答案　B
解析　生态系统中捕食者的存在，可增加生物的种类和数量，可促进物种多样性的提高，A正确；沼泽地改造成人造林，物种数量减少，物种多样性降低，B错误；保护无经济价值的物种，可提高生物多样性，为人类生存发展保留空间，C正确；农田是人工生态系统，清除杂草是为了使能量流向农作物，提高能量利用率，与保护生物多样性不矛盾，D正确。
3．[2014·海南高考]将水生植物和小鱼放入盛有水的玻璃缸中，密闭后置于光照、温度等适宜条件下。下列相关叙述错误的是(　　)
A．植物为鱼的生存提供氧气
B．鱼可为植物的光合作用生存提供CO2
C．能量流动可以从植物到鱼，也可以由鱼到植物
D．若该玻璃缸长期置于黑暗中，鱼和植物将会死亡
答案　C
解析　植物能通过光合作用为鱼的生存提供氧气，A正确；鱼可以通过呼吸作用为植物的光合作用提供CO2，B正确；能量流动可以从植物到鱼，但不可以由鱼到植物，能量不能循环，C错误；若该玻璃缸长期置于黑暗中，没有能量输入，鱼和植物都将会死亡，D正确。
限时规范特训
一、选择题
1．[2017·临沂模拟]森林遭遇持续干旱时，树木往往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　森林遭遇持续干旱时，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，这体现了生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力，此为抵抗力稳定性，说明该森林生态系统的抵抗力稳定性较强。
2．[2014·天津高考]图a、b分别为农村和城市生态系统的生物量(生命物质总量)金字塔示意图。下列叙述正确的是 (　　)
A．两个生态系统均可通过信息传递调节种间关系
B．两个生态系统的营养结构均由3个营养级组成
C．城市生态系统不具有自我调节能力，抵抗力稳定性低
D．流经两个生态系统的总能量均是其植物所固定的太阳能
答案　A
解析　生态系统均可通过信息传递调节生物的种间关系，以维持生态系统的稳定，A正确；题图a、b分别表示农村和城市生态系统的生物量金字塔，两者的营养结构可以由多个营养级组成，如在农村生态系统中，存在食物链：农作物→昆虫→蜘蛛→鸟→猫头鹰，B错误；任何生态系统都具有自我调节能力，虽然城市生态系统的营养结构简单，但其也有自我调节能力，只是自我调节能力弱，抵抗力稳定性低，C错误；流经城市生态系统的总能量来自植物固定的太阳能和外来人为的物质输入，D错误。
3．下列事例中，属于恢复力稳定性的是 (　　)
A．由于乱砍滥伐，长江流域森林面积急剧减少，引发了百年不遇的洪涝灾害
B．当天气干旱时，草原生态系统中的动植物种类和数量一般不会有太大变化
C．乡村一个池塘，每天都有人到池塘边洗东西，可每天早晨池水依然清澈如故
D．一个相对封闭的生态系统中闯入某种大型肉食动物后，生态系统的各种成分相互作用达到新的平衡状态
答案　D
解析　在受到外界干扰后没有恢复原状，A错误；B项和C项都抵抗了外界干扰而保持原状，属抵抗力稳定性，B、C错误；在大型肉食动物闯入封闭的生态系统后，经过各成分相互作用又达到新的平衡状态，属于生态系统的恢复力稳定性，D正确。
4．[2017·湛江模拟]自然水体具有自净能力，图甲为某清洁水体遭受一次性有机物轻度污染后，污染物含量的变化。则此时间段水体中好氧型微生物数量变化的曲线类似于图乙中的(　　)
A．曲线A B．曲线B C．曲线C D．曲线D
答案　D
解析　有机物轻度污染后，好氧型微生物繁殖增加，水体中有机物因消耗而减少后，好氧型微生物繁殖减弱，数量随之减少。
5．下图表示某生态系统在发展的过程中生物总能量(A)和生产者所固定的太阳能(B)的变化，下面是据图得出的几个结论，其中不正确的是 (　　)
A．第10～20年是该生态系统向营养结构复杂化发展的时期
B．该生态系统的自我调节能力30～40年期间比20～30年期间强
C．从a点开始，曲线B下降的主要原因是消费者数量不断增加
D．该生态系统在40～60年期间的生物种类比60～80年期间要多
答案　D
解析　由题图知，10～20年间生物总能量和生产者固定的太阳能都在增加，该阶段应是向营养结构复杂化发展的时期，A正确；该生态系统的自我调节能力30～40年期间比20～30年期间强，是因为30～40年期间生物总能量增多，营养结构复杂，B正确；从a点开始，生产者固定的太阳能少，说明生产者数量减少，生物总量增加，说明捕食生产者的消费者数量增加，C正确；该生态系统中生物总能量不断增加，说明生态系统在往结构复杂的方向发展，生物种类越来越多，故该生态系统在40～60年期间的生物种类比60～80年间要少，D错误。
6．[2017·辽宁大连双基测试]下列关于生物多样性和生态环境保护的叙述，错误的是(　　)
A．全球性生态环境问题严重威胁生物圈的稳态
B．森林能调节气候属于生物多样性的直接价值和间接价值
C．生物多样性中基因多样性决定了物种多样性
D．建立自然保护区是对生物多样性最有效的保护
答案　B
解析　森林能够调节气候是生态系统的生态功能，属于生物多样性的间接价值。
7．下图是反映人与环境关系的三种模式，请分析下列对“环境容纳量”的理解错误的是(　　)
A．曲线图中的环境容纳量是指生态系统对人口的最大承载能力
B．按照人与环境关系的理想程度排列，三种模式的顺序依次为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ
C．据图可知人类能改造环境，使人口数量超越环境容纳量
D．现在的人口问题造成环境恶化，环境容纳量有下降的趋势
答案　C
解析　通过对人与环境关系的三种模式图的分析，很容易发现Ⅰ曲线是最理想的，可以说达到了人与自然的和谐相处；而Ⅱ、Ⅲ曲线表示当人类的数量超过“环境容纳量”时，环境就会对人类产生反作用，人类的数量会大幅度下降，特别是Ⅲ曲线表明的情况最严重。
8．下列有关生态系统稳态与生物多样性的叙述，正确的是(　　)
A．生物多样性是保持生态系统稳态的重要条件
B．森林能调节气候属于生物多样性的直接价值
C．生物多样性包括种群、物种、生态系统三个层次的内容
D．抵抗力稳定性越差的生态系统，其恢复力稳定性一定越强
答案　A
解析　保护生物多样性，才能保持生态系统稳态，A正确；森林能调节气候属于生物多样性的间接价值，B错误；生物多样性包括物种多样性、基因多样性和生态系统多样性，C错误；一般情况下抵抗力稳定性很弱的生态系统其恢复力稳定性强，但在北极苔原生态系统中，生物种类稀少，营养结构简单，抵抗力稳定性和恢复力稳定性都较弱，D错误。
9．[2017·陕西二模]“发展经济不应以破坏环境为代价”已经成为人类的共识，为此，汉中市政府精心筹划以汉江为依托修建了天汉湿地文化公园。下列相关叙述正确的是(　　)
A．春天湿地公园群落中的青蛙呈“J”型曲线增长
B．若在江边的空地通过人工管理提高某种速生树的产量后，其抵抗力稳定性降低
C．人工林生态系统需要不断得到来自于系统外的能量补充，而原始森林生态系统不需要
D．湿地公园的观赏价值体现了生物多样性的间接价值
答案　B
解析　春天湿地公园群落中青蛙的繁殖也有环境阻力，不会呈“J”型曲线增长，A错误；在一片山林地上通过人工管理提高某种速生树的产量后，导致生物种类减少，其抵抗力稳定性降低，B正确；任何生态系统都需要得到外部的能量补给，C错误；湿地公园的观赏价值体现了生物多样性的直接价值，D错误。
10．[2017·广东模拟]下列有关农田生态系统的叙述中，正确的是(　　)
A．农作物长势整齐，但该群落在垂直方向上仍有分层现象
B．农田生态系统的自我调节能力随人的作用加强而逐渐加强
C．农田生态系统的种群密度和群落结构一般能够长期处于稳态
D．防治鼠害有助于提高生产者到其他生物的能量传递效率
答案　A
解析　一个群落中具有多种生物，例如农作物群落中，不仅有农作物，还有草等其他生物，分别占据了不同的空间，在垂直方向上具有分层现象，A正确；农田生态系统中人的活动包括播种、施肥、灌溉、除草和治虫等，其中除草、治虫会降低生态系统的营养结构，使生态系统的自我调节能力下降，B错误；农田生态系统的物种较单一，其稳定性较低，因此不能长期处于较稳定的状态，C错误；防治鼠害可以使能量流向对人类有益的方向，但不能提高生产者到其他生物的能量传递效率，D错误。
11．[2017·衡水中学模拟]某人用透明的玻璃瓶，种上几根水草，添加一定量的池塘水，再放入适量的小鱼，定期投入食物，其中的生物可以存活很长时间。下列相关叙述错误的是(　　)
A．池塘水中的微生物对生态系统的物质循环具有重要的作用
B．水草所固定的太阳能仅是流经该生态系统总能量的一部分
C．小鱼用于自身生长发育繁殖的能量，有一部分通过呼吸作用散失
D．该装置要放在通风、光线良好的地方，但要避免阳光直射
答案　C
解析　微生物属于分解者，对生态系统的物质循环具有重要的作用，A正确；流经生态系统的能量包括水草所固定的太阳能和投入食物中的能量，B正确；小鱼同化的能量包括用于自身生长发育繁殖的能量和通过呼吸作用散失的能量，C错误；装置要放在光线良好，但避免阳光直射的地方，避免水温过高导致生物死亡，D正确。
12．[2017·日照市高三模拟]下列关于生态系统的叙述，不正确的是(　　)
A．生态系统的营养结构决定其自我调节能力的大小
B．生物多样性的直接价值明显小于它的间接价值
C．为了保护行将灭绝的动物，最好为其建立自然保护区
D．蜜蜂通过“跳舞”告诉同伴蜜源属于行为信息
答案　C
解析　为了保护行将灭绝的动物，最好将其迁至动植物园或濒危动植物繁育中心，C错误。
二、非选择题
13．[2017·日照市一模]有些人工林面积大，树木种类单一，年龄和高矮一致，且十分密集。密集的树冠层遮挡了阳光，使下层植被无法生长。林下缺乏中间的灌木层和地面的植被，因而失去了保持水土的能力，这种森林被称为“绿色沙漠”。回答下列问题：
(1)人工林中植物种类单一，动物种类也比较少，主要原因是________________
__________________________________________________。
(2)实践表明，人工林的虫害发生程度远高于天然生态林，这主要是因为天然生态林______________________________________。
(3)某人工林中，其中的一条食物链为：杨树(W1)→杨毒蛾幼虫(W2)→喜鹊(W3)，括号内字母为该生物种群每年的同化量，正常情况下测算，发现W2远小于1/10W1，其主要原因是________________________________________________。
(4)预防病虫害发生是保护人工林的重要措施，一般采用样方法对某种害虫的________密度进行调查，估算其种群密度，预测发生程度。改造“绿色沙漠”的最好办法是依靠自然的力量来恢复已退化的生态系统，该过程发生的演替类型是___________________________________________________。
答案　(1)人工林无法提供多样的食物和栖息环境　(2)营养结构复杂，自我调节能力强(抵抗力稳定性强)
(3)还有一部分能量流入第二营养级的其他种群
(4)幼虫(或虫卵)　次生演替
解析　(1)人工林植物种类单一，无法提供多样的食物或栖息环境，因而动物种类也十分稀少。
(2)天然生态林与人工林相比，其生物种类多，营养结构复杂，自我调节能力强，因此其虫害发生程度较低。
(3)能量传递效率指下一营养级与上一营养级同化量的比值，题中杨毒蛾幼虫只是第二营养级的某种生物，所以W2与W1的比值远小于1/10，原因是还有一部分能量流入第二营养级的其他种群。
(4)为预防病虫害发生，应对某种害虫的幼虫(或虫卵)密度进行调查，预测发生程度。在已退化的生态系统中的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等，因此依靠自然的力量来恢复已退化的生态系统的过程中发生了次生演替。
14．[2017·辽宁模拟]如图为某条小河从高山湖泊汇入大河的示意图，其中食品工厂、村庄会向小河中排污(含大量有机物)。结合所学知识，回答下列问题：
(1)高山、河流、村庄中的生物分别属于不同的群落，区分不同群落的重要特征是群落的________，该河流生态系统中的能量来源有_________________________
____________________。
(2)食品工厂排污后，河流水体变浑浊，但是下游村庄附近河流又保持清澈见底，这说明该河流具有________稳定性；若过度排污，将导致该生态系统的____________锐减。
(3)调查表明，村庄周围被踩踏过的地方，很难见到高大的植被，取代的是低矮的草，甚至有不长草、土壤板结的现象。这说明人类活动往往会________________
_______________________________________。
(4)小河边的芦苇，不仅可以用于造纸，还可以保持水土、涵养水源、调节气候，体现了生态系统的________价值。
答案　(1)物种组成　太阳能和工厂、村庄排放污水中的有机物中的能量　(2)抵抗力　生物多样性　(3)使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行　(4)直接和间接
解析　(1)区分不同群落的重要特征是群落的物种组成；河流生态系统中的能量来源主要是生产者固定的太阳能，但也有工厂、村庄污水有机物中储存的化学能。
(2)食品工厂排污后，河流水体变浑浊，但是下游村庄附近河流又保持清澈见底，这说明该河流具有抵抗力稳定性；若过度排污，将导致该生态系统的生物多样性锐减。
(3)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。
(4)小河边的芦苇可以用于造纸，这体现了直接价值，还可以保持水土、涵养水源、调节气候，这体现了间接价值。
15．[2017·东北三省三市联考]我国民间很早就有放生的习俗，但放生是一项科学性很强的行为，随意放生可能对放生的动物、放生区域的生态造成很大的影响。请回答下列问题：
(1)放生的生物可能是宠物，如巴西龟，外形可爱，颜色绚丽，体现了生物多样性的________价值。放生的巴西龟可能在放生地大量繁殖，对放生地生物多样性造成严重威胁，从生态环境角度分析原因可能是________________________________。
(2)巴西龟为杂食性动物，可以以放生地中的水生植物、植食性鱼类等为食，则巴西龟在放生地属于生态系统成分中的________，可处于营养结构中的第________营养级。
(3)调查放养地巴西龟的种群数量可以采用________法，若发现其数量迅猛增长可合理采取________措施进行防治，同时避免环境污染。
答案　(1)直接　放生地空间条件适宜，食物充足，缺少巴西龟的天敌　(2)消费者　二、三　(3)标志重捕　引入天敌
解析　(1)巴西龟，外形可爱，颜色绚丽，具有一定的观赏价值，体现了生物多样性的直接价值。由于放生地空间条件适宜，食物充足，缺少巴西龟的天敌，所以放生的巴西龟可能在放生地大量繁殖，呈“J”型曲线增长，对放生地的生物多样性造成严重威胁。
(2)巴西龟为杂食性动物，可以以放生地中的水生植物、植食性鱼类等为食，则巴西龟在放生地属于生态系统成分中的消费者。以水生植物为食时，巴西龟属于初级消费者，处于第二营养级，以植食性鱼类为食时，巴西龟属于次级消费者，处于第三营养级。
(3)巴西龟活动能力强，活动范围较广，所以调查放养地巴西龟的种群数量可以采用标志重捕法，若发现其数量迅猛增长可合理采取引入天敌措施进行生物防治，同时避免环境污染。
第35讲　基因工程
[考纲明细]　1.基因工程的诞生(Ⅰ)　2.基因工程的原理及技术(含PCR技术)(Ⅱ)　3.基因工程的应用(Ⅱ)　4.蛋白质工程(Ⅰ)　实验：DNA的粗提取与鉴定
板块一　知识·自主梳理
一、基因工程的概念及基本工具
1．基因工程的概念
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，赋予生物以新的遗传特性，从而创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫做DNA重组技术。
2．DNA重组技术的基本工具
(1)限制性核酸内切酶(简称：限制酶)
①来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
②作用：识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开。
③结果：产生黏性末端或平末端。
例：如下图所示，EcoRⅠ限制酶识别的碱基序列是—GAATTC—，切割位点在G和A之间；SmaⅠ限制酶识别的碱基序列是—CCCGGG—，切割位点在G和C之间；说明限制酶具有专一性。
④本质：蛋白质。
(2)DNA连接酶
①作用：将限制酶切割下来的DNA片段拼接成新的DNA分子。
②类型
③DNA连接酶和限制酶的关系
(3)载体
①载体的作用：携带外源DNA片段进入受体细胞。
②常用载体：质粒。其他载体：λ噬菌体衍生物、动植物病毒等。
③质粒
a．概念：质粒是一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外，并具有自我复制能力的很小的双链环状DNA分子。
b．特点：能自我复制；有一个至多个限制酶切位点；有特殊标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
二、基因工程的基本操作程序
1．目的基因的获取
(1)从基因文库中获取
①前提条件：目的基因序列未知。
②基因文库：将含有某种生物不同基因的许多DNA片段，导入受体菌的群体中储存，各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因，可分为基因组文库和部分基因文库(如cDNA文库)。
③构建过程
(2)利用PCR技术扩增目的基因
①PCR含义：是一项在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。
②PCR原理：DNA双链复制。
③前提条件：有一段已知目的基因的核苷酸序列，以便根据这一序列合成引物。
④要求
模板：目的基因两条链。
原料：四种脱氧核苷酸。
酶：热稳定DNA聚合酶(Taq酶)。
引物：人工合成的两条DNA片段(引物1，引物2)。
⑤PCR反应过程
⑥方式：指数形式扩增(2n，n为扩增循环的次数)。
⑦结果：短时间内大量扩增目的基因。
(3)人工合成
①前提条件：核苷酸序列已知，基因比较小。
②方法
a．反转录法：目的基因的mRNA单链DNA双链DNA(目的基因)
b．化学合成法：蛋白质的氨基酸序列mRNA的核苷酸序列目的基因的核苷酸序列目的基因
2．基因表达载体的构建——基因工程的核心
(1)操作目的
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)组成
(3)构建过程
3．将目的基因导入受体细胞
(1)目的基因导入植物细胞
①农杆菌转化法：最常用的方法。
a．受体细胞：植物体细胞或受精卵。
b．操作过程：将目的基因插入Ti质粒的T-DNA上―→转入农杆菌―→导入植物细胞―→T-DNA上的目的基因整合到受体细胞的染色体DNA上―→目的基因表达。
②基因枪法：适用于单子叶植物，成本较高。
③花粉管通道法：将目的基因通过花粉管通道导入受体细胞，十分简便经济。
(2)目的基因导入动物细胞
①方法：显微注射技术。
②受体细胞：动物的受精卵。
③操作过程：将含有目的基因的表达载体提纯―→取卵(受精卵)―→显微注射―→受精卵经胚胎早期培养后，移植到雌性动物的输卵管或子宫内―→获得具有新性状的动物。
(3)目的基因导入微生物细胞
①转化方法
a．用Ca2＋处理细胞，使细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的生理状态(这种细胞称为感受态细胞)。
b．感受态细胞吸收重组表达载体DNA分子。
②受体细胞：原核细胞(使用最广泛的是大肠杆菌)。
③原核生物的特点：繁殖快、多为单细胞、遗传物质相对较少等。
4．目的基因的检测与鉴定
(1)不论是复制水平、转录水平还是翻译水平的检测，都是在体外进行的。
(2)在DNA分子、mRNA分子上检测目的基因是否插入、目的基因是否转录时，用的探针都是放射性同位素等标记的含有目的基因的DNA片段。
三、基因工程的应用
1．转基因植物
植物基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力(如抗除草剂、抗虫、抗病、抗干旱和抗盐碱等)，以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。
2．转基因动物
动物基因工程在动物品种改良、建立生物反应器、器官移植等方面显示了广阔的应用前景。
3．基因工程药物
(1)来源：转基因的工程菌。
(2)成果：细胞因子、抗体、疫苗、激素等。
(3)作用：用来预防和治疗人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、各种传染病、糖尿病、类风湿等疾病。
4．基因治疗
(1)方法：把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能。
(2)效果：治疗遗传病的最有效的手段。
(3)分类：体内基因治疗和体外基因治疗。
四、蛋白质工程
1．概念：蛋白质工程是指以蛋白质分子的结构规律及其与生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类生产和生活的需求。
2．设计流程：预期蛋白质功能→设计预期蛋白质结构→推测应有的氨基酸序列→找到对应的脱氧核苷酸序列(基因)。　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
◆　深入思考
1．用限制酶切割DNA分子时需注意哪些问题？
提示　①获取目的基因和切割载体时，经常使用同一种限制酶(也可使用能切出相同末端的不同限制酶)，目的是产生相同的黏性末端或平末端。②获取一个目的基因需限制酶切割两次，共产生4个黏性末端或平末端。③限制酶切割位点的选择，必须保证标记基因的完整性，以便于检测。
2．将目的基因导入受体细胞整合到线粒体DNA或叶绿体DNA上，能否稳定遗传？为什么？
提示　一般不能。如果仅把目的基因整合到线粒体DNA或叶绿体DNA上，由于细胞分裂可能导致目的基因丢失，无法稳定遗传。
◆　自查诊断
1．限制性核酸内切酶、DNA连接酶和质粒是基因工程中常用的三种工具酶。(　　)
答案　×
2．设计扩增目的基因的引物时不必考虑表达载体的序列。(　　)
答案　×
3．抗虫基因即使成功地插入植物细胞染色体上也未必能正常表达。(　　)
答案　√
4．应用DNA探针技术，可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达。(　　)
答案　×
5．蛋白质工程是在分子水平上对蛋白质分子直接进行操作，定向改变分子的结构。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
基因工程的操作工具
题型一　限制性核酸内切酶及DNA连接酶等酶的作用　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化，下面选项中能依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用顺序的是(　　)
A．①②③④ B．①②④③
C．①④②③ D．①④③②
答案　C
解析　限制酶可在特定位点对DNA分子进行切割；DNA聚合酶在DNA分子复制时将单个脱氧核苷酸连接成脱氧核苷酸链；DNA连接酶连接DNA片段；解旋酶的作用是将DNA双链解开螺旋，为复制或转录提供模板。
2．下列关于限制酶和DNA连接酶的理解正确的是(　　)
A．它们的功能都是起催化作用
B．DNA连接酶可以替代解旋酶
C．在基因工程操作中至少需要三种酶工具
D．一种限制酶既可以切出黏性末端也可以切出平末端
答案　A
解析　酶的功能就是具有催化作用，酶具有专一性，一种限制酶只能识别特定的核苷酸序列，因此只能切出一种DNA片段末端。
技法提升
　DNA相关六种酶的比较
题型二　载体的作用及特点
3．下列关于载体的叙述中，错误的是(　　)
A．载体与目的基因结合后，实质上就是一个重组DNA分子
B．对某种限制酶而言，载体最好只有一个切点，但还要有其他多种酶的切点
C．目前常用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物和动植物病毒
D．载体具有某些标记基因，便于对其进行切割
答案　D
解析　标记基因的作用是为了鉴别受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。
4．限制性核酸内切酶MunⅠ和限制性核酸内切酶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性核酸内切酶的识别位点，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性核酸内切酶的识别位点不适合作为载体。质粒A上MunⅠ的切割点不在标记基因上且两种限制酶切割后形成的黏性末端相同，所以质粒A适于作为目的基因的载体。
考点2
基因工程的基本操作程序
题型一　PCR技术的原理及应用
1．多聚酶链式反应(PCR技术)是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，其简要过程如下图所示。下列关于PCR技术叙述不正确的是(　　)
A．PCR技术是在实验室中以少量DNA制备大量DNA的技术
B．反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板
C．PCR体系中需添加从受体细胞中提取的解旋酶和DNA聚合酶
D．应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变
答案　C
解析　PCR技术是一项在生物体外复制特定DNA的核酸合成技术，A正确；PCR技术需要模板DNA，且反应中新合成的DNA又可以作为下一轮反应的模板，B正确；PCR的原理是DNA的复制，但变性时不需要解旋酶，C错误；应用PCR技术与探针杂交技术可以检测基因突变，D正确。
2．PCR技术是分子生物学实验室里的一种常规手段，其原理是利用DNA的半保留复制，在试管中进行DNA的人工复制(如图所示)，在很短的时间内，将DNA扩增几百万倍甚至几十亿倍，使实验室所需要的遗传物质不再受限于活的生物体。
(1)PCR的全称是________，94 ℃高温使DNA双链打开，这一步是打开________键，称为________。而这一过程在细胞内是通过________酶实现的。
(2)当温度降低时，引物与模板________端结合，在________的作用下，引物沿模板延伸，此过程中原料是________，遵循的原则是________。
(3)PCR技术的必要条件除模板、原料、ATP、酶以外，至少还需要三个条件，即液体环境、适宜的________和________，前者由PCR仪自动调控，后者则靠________来维持。
(4)DNA的复制需要引物，其主要原因是__________________。引物的实质是________，若将1个DNA分子拷贝10次，则需要在缓冲溶液中至少加入________个引物。
答案　(1)多聚酶链式反应 氢 变性 解旋
(2)3′ 热稳定DNA聚合酶 四种脱氧核苷酸　碱基互补配对
(3)温度 pH 缓冲液
(4)DNA的复制不能从头开始，DNA聚合酶只能从引物的3′端延伸DNA链 单链RNA或者单链DNA分子 211－2
解析　打开DNA双链需破坏碱基对间的氢键；引物的游离端为5′端，即合成DNA时从新链的5′→3′端延伸，故引物需与模板的3′端结合；PCR所用液体环境需保障适宜的温度和pH，其pH可借助缓冲液维持；DNA复制不能从头开始，故必须提供引物。在DNA分子扩增时，需要2种引物，由于新合成的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链的数目，即2×210－2＝211－2。
技法提升
1.PCR技术与体内DNA复制的异同点
2．正确理解PCR技术
(1)DNA单链有方向性，DNA母链的3′端对应着子链的5′端，即DNA的两条链是反向平行的。
(2)PCR过程中无解旋酶，破坏氢键需要升高温度，但此时的温度还不能破坏磷酸二酯键，因此，热变性后产生的是DNA单链，并不是脱氧核苷酸。
(3)复性只是引物与DNA单链的结合，并未形成子链DNA，子链DNA是在延伸阶段形成的。
题型二　目的基因的获取
3．下列获取目的基因的方法中需要模板链的是(　　)
①从基因文库中获取目的基因　②利用PCR技术扩增目的基因　③反转录法获得cDNA　④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成目的基因
A．①②③④ B．①②③
C．②③④ D．②③
答案　D
解析　可依据基因的核苷酸序列、基因的功能、基因的转录产物mRNA，以及基因的表达产物蛋白质等从基因文库中获取目的基因，故①不需要模板；②利用PCR技术扩增目的基因需要DNA的两条链作为模板；③反转录法获得cDNA需要mRNA作为模板；④通过DNA合成仪利用化学方法人工合成目的基因时，不需要模板。
4．基因工程又称为DNA重组技术，回答相关问题：
Ⅰ.(1)在基因工程中，获取目的基因主要有两大途径，即________和从________中分离。
(2)利用某植物的成熟叶片为材料，同时构建cDNA文库和基因组文库，两个文库相比，cDNA文库中含有的基因数目比基因组文库中的少，其原因是______________________________________。
(3)在基因表达载体中，启动子是________聚合酶识别并结合的部位。若采用原核生物作为基因表达载体的受体细胞，最常用的原核生物是________。
Ⅱ.将外源生长激素基因导入绵羊体内，转基因绵羊的生长速度比一般绵羊提高30%，体型增大50%。外源生长激素基因除可以从基因组文库中获取外，还可通过以下途径合成：一是利用从供体动物的________细胞中提取的mRNA，在________酶催化下合成；二是通过分析生长激素的________序列推测基因的结构，进而人工合成。这两种途径合成的生长激素基因________(填“相同”或“不同”)，原因是____________________________________。
答案　Ⅰ.(1)人工合成　已有物种　(2)cDNA文库中只含有叶片细胞已转录(或已表达)的基因，而基因组文库中含有该植物的全部基因　(3)RNA　大肠杆菌(或细菌)
Ⅱ.垂体　逆转录　氨基酸　不同　一种氨基酸可能不只由一种密码子决定(密码子的简并性)
解析　Ⅰ.(1)获取目的基因的途径，一是人工合成，二是从自然界已有物种中分离。
(2)基因组文库中含有该植物的所有基因，而cDNA文库中只含有已经转录的基因。
(3)启动子是RNA聚合酶识别和结合的部位；最常用的原核生物受体细胞是大肠杆菌。
Ⅱ.生长激素是垂体合成分泌的，故只有在垂体细胞中才能提取到生长激素基因转录形成的mRNA，再在逆转录酶的催化作用下合成生长激素基因。也可以通过分析生长激素的氨基酸序列，推测出其mRNA中的碱基序列，进而推测出生长激素基因中的碱基序列，最后用化学方法人工合成。因为决定氨基酸的密码子具有简并性，因而这两种方法合成的生长激素基因结构可能不同。
技法提升
　获取目的基因的方法选择
(1)如果不知道目的基因的核苷酸序列，可以通过构建基因文库的方法，即通过受体菌储存并扩增目的基因后，从基因文库中获取目的基因。
(2)如果知道目的基因的核苷酸序列，而且基因比较小，可以通过DNA合成仪利用化学方法直接人工合成。
(3)如果知道要扩增的目的基因及两端的核苷酸序列，而且基因又比较大，可以通过PCR技术扩增目的基因。
题型三　基因表达载体的构建
5．在基因表达载体的构建中，下列说法不正确的是(　　)
①一个表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子
②有了启动子才能驱动基因转录出mRNA
③终止子的作用是使转录在所需要的地方停止
④所有基因表达载体的构建是完全相同的
A．②③ B．①② C．①④ D．③④
答案　C
解析　一个表达载体的组成包括目的基因、启动子、终止子、标记基因等，故①错误；启动子能启动转录过程，即有了启动子才能驱动基因转录出mRNA，故②正确；终止子的作用是使转录在所需要的地方停止，故③正确；不同的基因表达载体构建方法不同，故④错误。综上所述，C符合题意。
6．下图是利用基因工程技术生产可食用疫苗的部分过程，其中PstⅠ、SmaⅠ、EcoRⅠ、ApaⅠ为四种限制性核酸内切酶。下列有关说法中正确的是(　　)
A．图示过程是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶均来自原核生物
B．图示中构建基因表达载体时，需要用到一种限制性核酸内切酶
C．一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的核糖核苷酸序列
D．抗卡那霉素基因的存在有利于将含有抗原基因的细胞筛选出来
答案　D
解析　图示表示基因表达载体的构建过程，这是基因工程的核心步骤，所需的限制性核酸内切酶一般来自原核生物，A错误；此表达载体构建时需要用到EcoRⅠ、PstⅠ两种限制性核酸内切酶，B错误；限制酶具有特异性，即一种限制性核酸内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列并在特定的位点切割，C错误；抗卡那霉素基因作为标记基因，主要作用是筛选含有目的基因的受体细胞，D正确。
7．若要利用某目的基因(见图甲)和P1噬菌体载体(见图乙)构建重组DNA(见图丙)，限制性核酸内切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清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。
技法提升
1.基因表达载体构建时限制酶的选择
(1)根据目的基因两端的限制酶切点确定限制酶的种类
①应选择切点位于目的基因两端的限制酶，如图甲可选择PstⅠ。
②不能选择切点位于目的基因内部的限制酶，如图甲不能选择SmaⅠ。
③为避免目的基因和质粒的自身环化和随意连接，也可使用不同的限制酶切割目的基因和质粒，如图甲也可选择用PstⅠ和EcoRⅠ两种限制酶(但要确保质粒上也有这两种酶的切点)。
(2)根据质粒的特点确定限制酶的种类
①所选限制酶要与切割目的基因的限制酶相一致，以确保具有相同的黏性末端。
②质粒作为载体必须具备标记基因等，所以所选择的限制酶尽量不要破坏这些结构，如图乙中限制酶SmaⅠ会破坏标记基因；如果所选酶的切点不止一个，则切割重组后可能会丢失某些片段，若丢失的片段含复制起点区，则切割重组后的片段进入受体细胞后将不能自主复制。
2．基因表达载体中启动子、终止子的来源
(1)如果目的基因是从自然界中已有的物种中分离出来的，目的基因中已含有启动子、终止子，在构建基因表达载体时，不需要在质粒上接上特定的启动子、终止子。
(2)如果目的基因是通过人工方法合成的，或通过cDNA文库获得的，则目的基因是不含启动子和终止子的。因此，在构建基因表达载体时，需要在与质粒结合之前，在目的基因的前后端接上特定的启动子、终止子。
题型四　目的基因的导入与检测
8．下面为利用基因工程培育抗虫植物的示意图。以下相关叙述，正确的是(　　)
A．②的构建需要限制性核酸内切酶和DNA聚合酶参与
B．③侵染植物细胞后，重组Ti质粒整合到④的染色体上
C．④的染色体上若含抗虫基因，则⑤就表现出抗虫性状
D．⑤只要表现出抗虫性状就表明植株发生了可遗传变异
答案　D
解析　构建重组质粒需要用到限制性核酸内切酶和DNA连接酶，不需要DNA聚合酶，A错误；含重组Ti质粒的农杆菌侵染植物细胞后，重组Ti质粒的T-DNA整合到受体细胞的染色体上，而不是重组Ti质粒整合到受体细胞的染色体上，B错误；导入受体细胞的目的基因表达后，转基因植株方能表现出相应性状，若目的基因在受体细胞中不表达，转基因植株不能表现出相应性状，C错误；⑤表现出抗虫性状则表明该植株细胞发生了基因重组，基因重组是可遗传变异，D正确。
9．[2017·吉林松原期末]为达到相应目的，必须通过分子检测的是(　　)
A．携带链霉素抗性基因受体菌的筛选
B．产生抗人白细胞介素－8抗体的杂交瘤细胞的筛选
C．转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定
D．21三体综合征的诊断
答案　B
解析　携带链霉素抗性基因受体菌的筛选，可用含链霉素的培养基进行培养，能存活的即含有相应的抗性基因，A错误；产生抗人白细胞介素－8抗体的杂交瘤细胞的筛选，细胞水平的筛选只能选出杂交瘤细胞，如筛选出产生特异性抗体的杂交瘤细胞，必须用抗原抗体杂交法从分子水平上进一步检测，B正确；转基因抗虫棉植株抗虫效果的鉴定，用抗虫接种实验检测即可，C错误；21三体综合征的诊断，可用显微镜镜检观察检测，D错误。
10．[2017·威海模拟]科学家将人的生长激素基因与某种细菌(不含抗生素抗性基因)的DNA分子进行重组，并成功地在该细菌中得以表达(如下图)。请据图分析回答：
(1)细菌是理想的受体细胞，这是因为它__________________。
(2)质粒A与目的基因结合时，首先需要用________酶将质粒切开“缺口”，然后用________酶将质粒与目的基因“缝合”起来。
(3)若将细菌B先接种在含有________的培养基上能生长，说明该细菌中已经导入外源质粒，但不能说明外源质粒是否成功插入目的基因；若将细菌B再重新接种在含有________的培养基上不能生长，则说明细菌B中已经导入了插入目的基因的重组质粒。
答案　(1)繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少
(2)限制性核酸内切　DNA连接
(3)氨苄青霉素　四环素
解析　(1)细菌具有繁殖快、单细胞、遗传物质相对较少等优点，因此是基因工程中的理想的受体细胞。
(2)构建基因表达载体时，需先用限制酶分别切割目的基因和载体，再用DNA连接酶将两者连接起来。
(3)质粒A和重组质粒中都有完整的抗氨苄青霉素基因，因此细菌有氨苄青霉素抗性说明该细菌中已经导入外源质粒，但不能说明外源质粒是否成功插入目的基因；重组质粒中四环素抗性基因内插入了目的基因，不能表达，因此细菌对四环素无抗性则说明细菌B中已经导入了插入目的基因的重组质粒。
技法提升
　如何筛选出含有目的基因的受体细胞
(1)原理：将目的基因插入含有两种抗生素的载体时，如果插入某种抗生素基因内部，则会导致该抗生素基因失活。如图，目的基因插入了四环素基因内部，则四环素基因失活。
(2)被转化的细菌有三种：含环状目的基因的细菌、含重组质粒的细菌、含质粒—质粒的细菌。
(3)筛选方法：将含有重组质粒的细菌先放在含氨苄青霉素的培养基上培养，能生长的是含重组质粒的细菌和含质粒—质粒的细菌，如图1、2、3、4、5菌落，再利用灭菌的绒布影印到含有四环素的培养基上，如图能生长的菌落为2、3、4，则在含四环素培养基上不生长的即为含有目的基因的菌落，如图1、5菌落。最后，可在含氨苄青霉素的培养基上挑取1、5菌落进行培养。
考点3
基因工程的应用及蛋白质工程
题型一　基因工程的应用
1．以下有关基因工程应用的说法正确的是(　　)
A．用基因工程培育的抗虫植物也能抗病毒
B．基因工程在畜牧业上的应用主要是培育体型巨大的动物
C．基因工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物
D．科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质导入植物中，或者改变这些氨基酸的合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量
答案　C
解析　基因工程培育的抗虫棉只能抗某种虫害，不能抗病毒，A错误；基因工程用于畜牧业主要是为了改良动物品种，改善畜产品的品质，B错误；想要提高植物的氨基酸含量，应将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，D错误。
2．有一种单基因遗传病——α1-抗胰蛋白缺乏症，患者会出现肺气肿及其他疾病。注射α1-抗胰蛋白酶可治疗该病。图甲表示获取人α1-抗胰蛋白酶基因的两种方法，图乙表示获取α1-抗胰蛋白酶的方法。据图回答：
(1)图甲表示的是基因工程中的________步骤。完成a过程的酶的作用特点是___________________________________________。
(2)c过程需要的原料是________，遗传信息的传递方向是________。
(3)图乙中的d表示________。
(4)GEP(绿色荧光蛋白)基因的作用是__________________。
答案　(1)目的基因的获取　识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子
(2)四种脱氧核苷酸　RNA→DNA
(3)基因表达载体
(4)筛选含有目的基因的受体细胞
解析　(1)图甲中方法1是用限制酶切割获得目的基因，方法2是用逆转录法获取目的基因。限制酶的作用特点是识别特定的核苷酸序列，并在特定的切点上切割DNA分子。
(2)逆转录是以mRNA为模板合成DNA，所以原料是四种脱氧核苷酸，遗传信息是从RNA到DNA。
(3)d表示基因表达载体。
(4)标记基因的作用是筛选含有目的基因的受体细胞。
3．肺细胞中的let-7基因表达减弱，癌基因RAS表达增强，会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let-7基因导入肺癌细胞实现表达，发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如下图1。
请回答：
(1)进行过程①时，需用________酶切开载体以插入let-7基因。载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位，以驱动let-7基因转录，该部位称为________。
(2)进行过程②时，需用________酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于传代培养。
(3)研究发现，let-7基因能影响癌基因RAS的表达，其影响机理如图2。据图分析，可从细胞中提取________进行分子杂交，以直接检测let-7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制，可能是由于细胞中________(RAS mRNA/RAS蛋白)含量减少引起的。
答案　(1)限制性核酸内切(或限制)　启动子　(2)胰蛋白　(3)RNA　RAS蛋白
解析　(1)过程①为基因表达载体的构建，该过程涉及的工具酶为限制性核酸内切酶和DNA连接酶，需用限制酶切开载体以插入let-7基因。完整的基因表达载体包括启动子、目的基因、终止子和标记基因等，而启动子是RNA聚合酶识别和结合的位点。
(2)进行过程②时，用胰蛋白酶处理贴附在培养皿壁上的细胞，以利于细胞的传代培养。
(3)从图中可以看出，RAS mRNA和let-7基因转录的miRNA配对形成杂交分子，从而抑制了癌基因RAS的表达，故可以提取RNA进行分子杂交，以直接检测let-7基因是否转录。
技法提升
　有关基因工程应用的四个易错点
(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。
(2)Bt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。
(3)青霉素是青霉菌产生的，不是通过基因工程产生的。
(4)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。
题型二　蛋白质工程
4．科研人员利用相关技术改变了胰岛素B链的第9位氨基酸，从而避免了胰岛素结合成无活性的二聚体形式。下列相关叙述中，不正确的是(　　)
A．胰岛素的本质是蛋白质不宜口服使用
B．可通过测定DNA的序列确定突变是否成功
C．对胰岛素结构的改造属于蛋白质工程
D．该过程的操作对象是胰岛素分子
答案　D
解析　胰岛素的本质是蛋白质。只能注射，不宜口服使用，A正确；可通过测定DNA的序列确定突变是否成功，B正确；对胰岛素结构的改造属于蛋白质工程，C正确；蛋白质工程的操作对象是基因，D错误。
5．现代生物技术并不是各自独立的，而是相互联系、相互渗透的。下图表示利用乳腺生物反应器生产某种动物蛋白的流程示意图，请分析回答下列问题：
(1)该生产流程中应用到的现代生物技术有________________________、________________________(写出其中两种)。
(2)图中A、B分别表示_________________________________、
____________________。
(3)为提高培育成功率，进行②过程之前，对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行____________________________
_______________检测基因表达载体是否导入受体细胞，对受体动物的处理是用____________________进行同期发情处理。
(4)蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质，原因是____________________________________。
答案　(1)蛋白质工程　基因工程　胚胎移植技术(任写两种)
(2)推测应有的氨基酸序列　基因表达载体
(3)DNA(核酸)分子杂交　激素
(4)改造后的基因能够遗传(且改造基因易于操作)
解析　(1)由图分析可知，该生产流程中应用到的现代生物技术有蛋白质工程、基因工程、胚胎移植技术等。
(2)图中A、B分别表示推测应有的氨基酸序列、基因表达载体。
(3)为提高培育成功率，进行②过程之前，对早期胚胎的处理是取其部分细胞用目的基因探针进行DNA分子杂交，对受体动物的处理是用激素进行同期发情处理。
(4)由于改造后的基因能够遗传(且改造基因易于操作)，因此蛋白质工程中，要对蛋白质结构进行设计改造，必须通过基因修饰或基因合成来完成，而不直接改造蛋白质。
技法提升
　蛋白质工程与基因工程的比较
实验十六
DNA的粗提取与鉴定
1．DNA粗提取和鉴定的原理
(1)提取思路：利用DNA和其他物质在理化性质方面的差异，提取DNA。
(2)DNA的性质(提取和鉴定原理)：
①DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同
②DNA不溶于酒精；
③对酶、高温和洗涤剂的耐受性强；
④DNA＋二苯胺试剂蓝色。
2．DNA粗提取和鉴定的操作流程
1．[2017·扬州江都中学段考]下列有关“DNA的粗提取与鉴定”实验的叙述，错误的是(　　)
A．DNA既溶于2 mol/L的NaCl溶液也溶于蒸馏水
B．向鸡血细胞液中加蒸馏水是为了释放出DNA
C．向浓盐溶液中加蒸馏水是为了析出DNA
D．用菜花替代鸡血做实验，其实验操作步骤相同
答案　D
解析　DNA既溶于2 mol/L的NaCl溶液也溶于蒸馏水，A正确；向鸡血细胞液中加蒸馏水是为了让鸡血细胞吸水涨破，从而释放出DNA，B正确；向溶解DNA的浓盐溶液中加蒸馏水是为了降低DNA的溶解度，进而析出DNA，C正确；用菜花替代鸡血作为实验材料，其实验操作步骤不完全相同，如植物细胞有细胞壁，破碎细胞时需要研磨并加入食盐和洗涤剂，D错误。
2．下列关于“DNA的粗提取和鉴定”实验依据原理的叙述，错误的是(　　)
A．利用DNA不溶于酒精溶液，而蛋白质能溶于酒精溶液，可将DNA与蛋白质分离
B．利用高温能使蛋白质变性，却对DNA没有影响的特性，可将DNA与蛋白质分离
C．利用二苯胺与DNA沸水浴呈现蓝色可用于DNA的鉴定
D．在DNA滤液中加入嫩肉粉，通过木瓜蛋白酶的作用，可将DNA与蛋白质分离
答案　B
解析　高温能使蛋白质、DNA变性，蛋白质在60～80 ℃发生变性，而DNA在80 ℃以上才变性。
技法提升
　DNA的粗提取与鉴定实验中的“2、4、4”
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
板块三　方向·真题体验
1．[2017·全国卷Ⅰ]真核生物基因中通常有内含子，而原核生物基因中没有，原核生物没有真核生物所具有的切除内含子对应的RNA序列的机制。已知在人体中基因A(有内含子)可以表达出某种特定蛋白(简称蛋白A)。回答下列问题：
(1)某同学从人的基因组文库中获得了基因A，以大肠杆菌作为受体细胞却未得到蛋白A，其原因是___________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________。
(2)若用家蚕作为表达基因A的受体，在噬菌体和昆虫病毒两种载体中，不选用__________作为载体，其原因是_______________________________________。
(3)若要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。因为与家蚕相比，大肠杆菌具有______________________________(答出两点即可)等优点。
(4)若要检测基因A是否翻译出蛋白A，可用的检测物质是__________________(填“蛋白A的基因”或“蛋白A的抗体”)。
(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验为证明DNA是遗传物质做出了重要贡献，也可以说是基因工程的先导，如果说他们的工作为基因工程理论的建立提供了启示，那么，这一启示是__________________________________________________。
答案　(1)基因A有内含子，在大肠杆菌中，其初始转录产物中与内含子对应的RNA序列不能被切除，无法表达出蛋白A
(2)噬菌体　噬菌体的宿主是细菌，而不是家蚕
(3)繁殖快、容易培养
(4)蛋白A的抗体
(5)DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体
解析　(1)人是真核生物，从人的基因组文库中获得的基因A有内含子，而受体细胞大肠杆菌是原核生物，原核生物基因中没有内含子，相应的就没有切除内含子对应的RNA序列的机制，故无法表达出蛋白A。
(2)噬菌体是专一性侵染细菌的病毒，以细菌为宿主细胞，而昆虫病毒侵染的是昆虫，以昆虫为宿主细胞。家蚕属于昆虫，故应选用昆虫病毒作为载体。
(3)与家蚕相比，大肠杆菌具有繁殖快、容易培养等优点，故要高效地获得蛋白A，可选用大肠杆菌作为受体。
(4)检测基因A是否翻译出蛋白A，可用抗原—抗体杂交法。
(5)艾弗里等人的肺炎双球菌转化实验中，S型细菌的DNA可以使R型细菌发生转化，说明可调控多糖荚膜产生的基因整合到了R型细菌的DNA分子中并成功得以表达。也就是说DNA可以从一种生物个体转移到另一种生物个体并进行表达，这就为基因工程理论的建立提供了启示。
2．[2017·全国卷Ⅱ]几丁质是许多真菌细胞壁的重要成分，几丁质酶可催化几丁质水解。通过基因工程将几丁质酶基因转入植物体内，可增强其抗真菌病的能力。回答下列问题：
(1)在进行基因工程操作时，若要从植物体中提取几丁质酶的mRNA，常选用嫩叶而不选用老叶作为实验材料，原因是________________________。提取RNA时，提取液中需添加RNA酶抑制剂，其目的是_______________________________。
(2)以mRNA为材料可以获得cDNA，其原理是__________________________。
(3)若要使目的基因在受体细胞中表达，需要通过质粒载体而不能直接将目的基因导入受体细胞，原因是______________________________________(答出两点即可)。
(4)当几丁质酶基因和质粒载体连接时，DNA连接酶催化形成的化学键是________________________。
(5)若获得的转基因植株(几丁质酶基因已经整合到植物的基因组中)抗真菌病的能力没有提高，根据中心法则分析，其可能的原因是_________________________
___________________________________________________。
答案　(1)嫩叶组织细胞易破碎　防止RNA降解
(2)在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板按照碱基互补配对的原则可以合成cDNA
(3)目的基因无复制原点；目的基因无表达所需启动子
(4)磷酸二酯键
(5)目的基因的转录或翻译异常
解析　(1)与老叶相比，嫩叶组织细胞易破碎，容易提取到几丁质酶的mRNA。提取RNA时，提取液中添加RNA酶抑制剂可防止RNA被RNA酶催化降解。
(2)以mRNA为模板，按照碱基互补配对原则，在逆转录酶的作用下，通过逆转录(反转录)可以获得cDNA。
(3)因该目的基因是通过逆转录形成的，无表达所需的启动子，也无在受体细胞内进行复制所需的复制原点等，所以在受体细胞内不能稳定存在和表达，也不能遗传下去。
(4)构建基因表达载体时，DNA连接酶能催化目的基因和质粒载体这两个DNA片段之间形成磷酸二酯键。
(5)转基因植株的基因组中含有几丁质酶基因，但该植株抗真菌的能力并没有提高，可能是由于转录或翻译异常，即几丁质酶基因未能正常表达。
3．[2016·全国卷Ⅰ] 某一质粒载体如图所示，外源DNA插入到Ampr或Tetr中会导致相应的基因失活(Ampr表示氨苄青霉素抗性基因，Tetr表示四环素抗性基因)。有人将此质粒载体用BamHⅠ酶切后，与用BamHⅠ酶切获得的目的基因混合，加入DNA连接酶进行连接反应，用得到的混合物直接转化大肠杆菌。结果大肠杆菌有的未被转化，有的被转化。被转化的大肠杆菌有三种，分别是含有环状目的基因、含有质粒载体、含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌。回答下列问题：
(1)质粒载体作为基因工程的工具，应具备的基本条件有___________________
________________________________(答出两点即可)，而作为基因表达载体，除满足上述基本条件外，还需具有启动子和终止子。
(2)如果用含有氨苄青霉素的培养基进行筛选，在上述四种大肠杆菌细胞中，未被转化的和仅含环状目的基因的细胞是不能区分的，其原因是__________________
___________________________；并且____________和________________的细胞也是不能区分的，其原因是________________________________________________。
在上述筛选的基础上，若要筛选含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌单菌落，还需使用含有________的固体培养基。
(3)基因工程中，某些噬菌体经改造后可以作为载体，其DNA复制所需的原料来自______________。
答案　(1)能自我复制、具有标记基因
(2)二者均不含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均不生长　含有质粒载体　含有插入了目的基因的重组质粒(或答含有重组质粒)　二者均含有氨苄青霉素抗性基因，在该培养基上均能生长　四环素
(3)受体细胞
解析　(1)作为运载体的质粒上应有一个至多个限制酶切割位点，在细胞中能够自我复制，且含有特殊的标记基因。
(2)未被转化的大肠杆菌和仅含环状目的基因的大肠杆菌中均未导入质粒载体，而质粒上含有氨苄青霉素抗性基因，因此这样的大肠杆菌在含有氨苄青霉素的培养基中不能生长。含有质粒载体和含有插入了目的基因的重组质粒的大肠杆菌中都含有氨苄青霉素抗性基因，二者在含有氨苄青霉素的培养基中都能生长，因此无法区分二者。根据题图，用BamHⅠ切割质粒后将四环素抗性基因破坏，因此可将经氨苄青霉素培养基筛选出的菌落置于含有四环素的培养基上再次筛选，能在含四环素培养基上生存的是含有质粒载体的大肠杆菌，不能生存的是含有插入目的基因的重组质粒的大肠杆菌。
(3)噬菌体为病毒，经改造后作为载体时，其DNA复制所需原料来自受体细胞。
4．[2016·全国卷Ⅲ]图a中的三个DNA片段上依次表示出了EcoRⅠ、BamHⅠ和Sau3AⅠ三种限制性核酸内切酶的识别序列与切割位点，图b为某种表达载体的示意图(载体上的EcoRⅠ、Sau3AⅠ的切点是唯一的)。
根据基因工程的有关知识，回答下列问题：
(1)经BamHⅠ酶切后得到的目的基因可以与上述表达载体被________酶切后的产物连接，理由是____________。
(2)若某人利用图b所示的表达载体获得了甲、乙、丙三种含有目的基因的重组子，如图c所示。这三种重组子中，不能在宿主细胞中表达目的基因产物的有________，不能表达的原因是__________________________________________。
(3)DNA连接酶是将两个DNA片段连接起来的酶，常见的有________________和________________，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是________________。
答案　(1)Sau3AⅠ　两种酶切割后产生的片段具有相同的黏性末端
(2)甲和丙　甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，二者的目的基因均不能被转录
(3)E·coli DNA连接酶　T4DNA连接酶　T4DNA连接酶
解析　(1)由于限制酶Sau3AⅠ与BamHⅠ切割后产生的片段具有相同的黏性末端，所以经BamHⅠ酶切割得到的目的基因可以与上述表达载体被Sau3AⅠ酶切后的产物连接。
(2)启动子是一段有特殊序列的DNA片段，它是RNA聚合酶识别和结合的部位，有了它才能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需要的蛋白质。终止子也是一段有特殊结构的DNA短片段，相当于一盏红色信号灯，使转录在所需要的地方停止下来。在基因表达载体中，启动子应位于目的基因的首端，终止子应位于目的基因的尾端，这样目的基因才能表达。而图甲中目的基因插入在启动子的上游，丙中目的基因插入在终止子的下游，两者目的基因均不能转录，所以都不能表达目的基因的产物。
(3)常见DNA连接酶有E·coli DNA连接酶和T4DNA连接酶，其中既能连接黏性末端又能连接平末端的是T4DNA连接酶。
5．[2015·全国卷Ⅱ]已知生物体内有一种蛋白质(P)，该蛋白质是一种转运蛋白，由305个氨基酸组成。如果将P分子中158位的丝氨酸变成亮氨酸，240位的谷氨酰胺变成苯丙氨酸，改变后的蛋白质(P1)不但保留P的功能，而且具有了酶的催化活性。回答下列问题：
(1)从上述资料可知，若要改变蛋白质的功能，可以考虑对蛋白质的________进行改造。
(2)以P基因序列为基础，获得P1基因的途径有修饰________基因或合成________基因。所获得的基因表达时是遵循中心法则的，中心法则的全部内容包括________的复制，以及遗传信息在不同分子之间的流动，即____________________。
(3)蛋白质工程也被称为第二代基因工程，其基本途径是从预期蛋白质功能出发，通过________________________和________________________，进而确定相对应的脱氧核苷酸序列，据此获得基因，再经表达、纯化获得蛋白质，之后还需要对蛋白质的生物________进行鉴定。
答案　(1)氨基酸序列(或结构)(其他答案合理也可)　(2)P　P1　DNA和RNA(或遗传物质)　DNA→RNA、RNA→DNA、RNA→蛋白质(或转录、逆转录、翻译)
(3)设计蛋白质的结构　推测氨基酸序列　功能
解析　(1)由题干信息可知，改造蛋白质的功能可通过改变蛋白质的结构实现。
(2)依据蛋白质工程的定义及题中信息可知，获得P1基因的途径有修饰现有(P)基因或合成新(P1)基因。中心法则的全部内容包括DNA的复制、RNA的复制、转录、逆转录和翻译。
(3)蛋白质工程的基本途径：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→找到相应的脱氧核苷酸序列。通过蛋白质工程合成的蛋白质还需要进行生物活性的鉴定即功能鉴定，看是否达到人们的需求。
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
限时规范特训
一、选择题
1．下列关于基因工程技术的叙述，正确的是(　　)
A．切割质粒的限制性核酸内切酶均特异性地识别6个核苷酸序列
B．PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应
C．载体质粒通常采用抗生素合成基因作为筛选标记基因
D．抗虫基因即使成功地插入到植物细胞染色体上也未必能正常表达
答案　D
解析　切割质粒的限制性核酸内切酶可特异性识别4、5、6或8个核苷酸序列，A错误；PCR技术采用不同的温度是为了变性、复性和延伸，B错误；载体质粒通常含抗生素抗性基因作为标记基因，便于筛选重组质粒，C错误；抗虫基因即使成功插入到受体细胞的染色体上，也不一定能表达，需进一步检测鉴定，D正确。
2．基因工程技术也称为DNA重组技术，其实施必须具备的四个必要条件是(　　)
A．目的基因　限制酶　载体　受体细胞
B．重组DNA　RNA聚合酶　限制酶　连接酶
C．工具酶　目的基因　载体　受体细胞
D．模板DNA　mRNA　质粒　受体细胞
答案　C
解析　目的基因、限制酶、运载体、受体细胞是基因工程必需具备的条件，此外还需要DNA连接酶，A错误；重组DNA是由目的基因和质粒重组形成的，RNA聚合酶是转录需要的酶，基因工程技术不需要该种酶，B错误；限制酶和DNA连接酶属于工具酶，另外运载体、目的基因和受体细胞是基因工程中必需具备的条件，C正确；mRNA是基因转录的产物，基因工程中不需要提供该物质，质粒是运载体中的一种，除了质粒还有动植物病毒和噬菌体衍生物，因此质粒不是基因工程中必需的，D错误。
3．下图表示转基因动、植物的成功培育过程，有关叙述错误的是(　　)
A．目的基因导入受体细胞A前，受体细胞要用Ca2＋处理，使其处于感受态
B．①过程用到的生物技术包括动物细胞培养、胚胎移植
C．过程②要用到植物组织培养技术
D．可通过标记基因对受体细胞A、B进行筛选
答案　A
解析　受体细胞A一般为动物的受精卵，使用显微注射法，不需要用氯化钙处理，当受体细胞为微生物细胞时，才需要用氯化钙处理以增加细胞膜的通透性，A错误；由于受体细胞A一般为动物的受精卵，所以培养成转基因羊需要用到动物细胞培养、胚胎移植等技术，B正确；过程②需要将植物细胞培育成植株，所以要用到植物组织培养技术，C正确；标记基因的作用是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来，因此通过标记基因对受体细胞A、B进行筛选，D正确。
4．下列有关人胰岛素基因表达载体的叙述，正确的是(　　)
A．表达载体中的胰岛素基因可通过人肝细胞mRNA反转录获得
B．表达载体的复制和胰岛素基因的表达均启动于复制原(起)点
C．借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来
D．启动子和终止密码子均在胰岛素基因的转录中起作用
答案　C
解析　人肝细胞中胰岛素基因不表达，因而不存在胰岛素mRNA，A错误；复制原点是基因表达载体复制的起点，而胰岛素基因表达的起点是启动子，B错误；借助抗生素抗性基因可将含胰岛素基因的受体细胞筛选出来，C正确；起始密码子和终止密码子在翻译过程中起作用，启动子和终止子在转录中起作用，D错误。
5．[2017·无锡质检]下列有关蛋白质工程的叙述，不正确的是(　　)
A．收集大量的蛋白质分子结构的信息，以便分析结构与功能之间的关系
B．可以预测具有一定氨基酸序列的蛋白质的空间结构和生物功能
C．根据特定的生物功能，设计蛋白质的氨基酸序列和空间结构
D．根据人们的需要，直接对氨基酸的分子结构进行重新设计
答案　D
解析　蛋白质工程是按照以下思路进行的：确定蛋白质的功能→蛋白质应有的高级结构→蛋白质应具备的折叠状态→应有的氨基酸序列→应有的碱基序列→创造出自然界不存在的蛋白质，因此A、B、C正确；蛋白质工程是通过对基因的改造来实现对蛋白质的改造，而不是直接对氨基酸的分子结构进行重新设计，D错误。
二、非选择题
6．下图表示利用基因工程培育抗虫棉的过程，请据图回答下列问题。
(1)若限制酶Ⅰ的识别序列和切点是—↓GATC—，限制酶Ⅱ的识别序列和切点是—G↓GATCC—，那么在①过程中，应用限制酶________切割质粒，用限制酶________切割抗虫基因。①过程在________(填“体内”或“体外”)进行。
(2)通过②过程得到的大肠杆菌涂布在含有________的培养基上，若大肠杆菌能够生长说明已导入了普通质粒或重组质粒，反之则说明没有导入。
(3)重组质粒导入大肠杆菌的目的是___________________________________。
(4)⑤过程所用技术称为________，从遗传学角度来看，根本原因是根细胞具有______________________________________。
答案　(1)Ⅱ　Ⅰ(Ⅰ和Ⅱ)　体外
(2)四环素
(3)大量复制目的基因(抗虫基因)
(4)植物组织培养　发育成完整个体的全部遗传物质
解析　(1)由图中目的基因片段两端的碱基序列可知，限制酶Ⅰ可以切割目的基因两端，限制酶Ⅱ能切割右端，故用酶Ⅰ(Ⅰ和Ⅱ)切割可以获得目的基因，质粒上的两个酶切位点，分别在两个抗性基因上，用酶Ⅰ切割，两个抗性基因全被破坏，用酶Ⅱ切割保留一个四环素抗性基因。
(2)根据重组质粒与普通质粒上抗性基因的种类可知，如果成功导入质粒，则大肠杆菌可以在含四环素的培养基上生长，否则死亡，则该选择培养基中应该添加四环素。
(4)⑤是将携带抗虫基因的根细胞培养成植株的过程，该过程为植物组织培养，细胞全能性是该技术的理论基础。
7．[2017·威海模拟]人类在预防与诊疗传染性疾病的过程中，经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒，该病毒表面的A蛋白为主要抗原，疫苗生产和抗体制备的部分流程如下图：
(1)过程①代表的是________________。
(2)过程③构建A基因重组载体时，必须使用限制性核酸内切酶和________________两种工具酶。由过程③构建A基因重组载体，其组成除了目的基因外，还必须有启动子、________________________以及复制原点等。
(3)过程④要检测A基因是否进入受体细胞，常用的方法是________________法；要检测A基因在受体细胞内是否翻译出蛋白质，需用________________法。
(4)过程⑦采用的生物技术是________________。
答案　(1)逆转录　(2)DNA连接酶　终止子、标记基因　(3)DNA分子杂交　抗原—抗体杂交　(4)细胞融合技术
解析　(1)分析流程图可知①是逆转录过程。
(2)构建A基因重组载体时，首先需用限制性核酸内切酶切割含有A基因的外源DNA分子和运载体，再用DNA连接酶连接A基因和运载体形成A基因重组载体。重组载体的结构包括目的基因、启动子、终止子、标记基因、复制原点等。
(3)要检测目的基因是否进入受体细胞，常用的是DNA分子杂交法，检测目的基因是否表达可用抗原—抗体杂交的方法。
(4)⑦是动物细胞融合过程，需采用细胞融合技术。
8．[2017·湖北高三模拟]我国拥有自主知识产权的抗虫棉，是将苏云金芽孢杆菌的Bt毒蛋白基因导入到棉花的叶肉细胞中培育而成。回答下列问题：
(1)在该基因工程中，Bt毒蛋白基因属于________________，离体棉花叶肉细胞属于________________。Bt毒蛋白基因可从基因组文库中获取，也可从cDNA文库中获取，含有基因中启动子的文库是________文库。
(2)获取的Bt毒蛋白基因需要与载体结合构建基因表达载体。在基因工程中使用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、________________等，其中质粒的化学成分是________。
(3)科学家最初做抗虫棉试验时，虽已经检测出棉花植株中含有抗虫基因，但让棉铃虫食用棉花叶片时，棉铃虫并没有被杀死，这说明Bt毒蛋白基因________________。为此，科学家对棉植株中的Bt毒蛋白基因进行了修饰，结果食用了棉叶的棉铃虫中毒死亡了，从变异类型分析，这种对Bt毒蛋白基因的修饰属于________。
(4)转基因植物存在一定的安全性问题，为避免Bt毒蛋白基因通过花粉传播进入其他植物，一般将Bt毒蛋白基因转入棉花细胞的________________(填“细胞核”或“叶绿体”)。
答案　(1)目的基因　受体细胞　基因组　(2)动植物病毒　DNA　(3)没有成功表达　基因突变　(4)叶绿体
解析　(1)在该基因工程中，Bt毒蛋白基因属于目的基因，离体棉花叶肉细胞属于受体细胞。Bt毒蛋白基因可从基因组文库中获取，也可从cDNA文库中获取，含有基因中启动子的文库是基因组文库。
(2)在基因工程中使用的载体有质粒、λ噬菌体的衍生物、动植物病毒等，其中质粒是小型环状DNA。
(3)科学家最初做抗虫棉试验时，虽已经检测出棉花植株中含有抗虫基因，但让棉虫食用棉花叶片时，棉铃虫并没有被杀死，这说明Bt毒蛋白基因没有成功表达。由题意，基因没有表达可能是缺少了启动子，所以基因修饰是给基因添加了启动子，即给基因添加了一段碱基序列。所以从变异的角度分析，基因修饰使基因得到表达属于基因突变。
(4)由于植物的花粉中含有细胞核，基本不含细胞质，因此为避免Bt毒蛋白基因通过花粉传播进入其他植物，一般将Bt毒蛋白基因转入棉花细胞的叶绿体中。
9．[2017·郑州模拟]我们日常吃的大米中铁含量极低，科研人员通过基因工程等技术，培育出了铁含量比普通大米高60%的转基因水稻，改良了稻米的营养品质。下图为培育转基因水稻过程示意图，请分析回答：
(1)铁结合蛋白基因来自菜豆，可通过________技术扩增获取，如果该基因脱氧核苷酸序列已知且比较小，还可用________方法直接人工合成。
(2)铁结合蛋白基因需插入重组Ti质粒上的________之间。
(3)将含有重组Ti质粒的农杆菌与水稻愈伤组织共同培养时，通过培养基2的筛选培养，可以获得________________；培养基3与培养基2的区别是__________________。检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因稻米中__________________。
(4)将T0代植株上收获的种子种植成T1代株系，检测各单株的潮霉素抗性。若少数T1代株系的所有植株都表现为对潮霉素敏感，但其体内能检测到铁结合蛋白基因，造成这一结果最可能的原因是____________________。
答案　(1)PCR　化学
(2)启动子和终止子
(3)含有重组质粒的愈伤组织　生长素和细胞分裂素的浓度比例不同(植物激素比例)　铁的含量
(4)潮霉素抗性基因没有表达(或潮霉素抗性基因丢失等)
解析　(1)获取目的基因的方法有三种：①从基因文库中获取，②利用PCR技术扩增，③人工合成(化学合成)。如果基因的脱氧核苷酸序列已知且比较小，可以通过DNA合成仪用化学合成法获得此目的基因，再用PCR技术进行扩增。
(2)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。
(3)质粒上的标记基因为潮霉素抗性基因，因此通过培养基2的筛选培养，可以获得含有重组质粒的愈伤组织。培养基3中进行的是再分化过程，是通过生长素与细胞分裂素的浓度的比例调节的，所以培养基3与培养基2的区别是生长素和细胞分裂素的浓度比例不同。检测培育转基因水稻的目的是否达到，需要检测转基因水稻成熟种子中铁的含量。
(4)如果体内能检测到铁结合蛋白基因，而表现为对潮霉素敏感，最有可能的就是潮霉素抗性基因没有表达或者潮霉素抗性基因丢失。
10．[2017·广东肇庆三模]“今又生”是我国为数不多的首创基因治疗药物之一，其本质是利用腺病毒和人P53基因(抑癌基因)拼装得到的重组病毒。人的P53蛋白可对癌变前的DNA损伤进行修复，使其恢复正常，或诱导其进入休眠状态或细胞凋亡，阻止细胞癌变。“今又生”的载体采用第一代人5型腺病毒，其致病力很弱，其基因不整合到宿主细胞的基因组中，无遗传毒性；载体经基因工程改造后，只对细胞实施一次感染，不能复制，不会污染。
请回答下列问题：
(1)在“今又生”的生产中，为了获得更高的安全性能，在载体一般应具备的条件中，科学家选择性地放弃了一般载体都应具有的________特点。检测P53基因的表达产物，可以采用____________________技术。
(2)如果要大量扩增P53基因，一般采用PCR技术，该技术中需使用的一种特殊的酶______________________________。与体内DNA复制相比较，PCR反应要在______________________中才能进行，并且要严格控制______________条件。
(3)如果要获得胚胎干细胞进行研究，则胚胎干细胞可来源于囊胚的__________________，或胎儿的原始性腺；在培养时，细胞充满培养皿底部后停止分裂，这种现象称为____________。如果想继续培养则需要重新用________处理，然后分瓶继续培养，这样的培养过程通常被称为传代培养。
答案　(1)自我复制　抗原—抗体杂交
(2)热稳定DNA聚合酶(Taq酶)　一定的缓冲溶液　温度
(3)内细胞团　接触抑制　胰蛋白酶
解析　(1)根据题干信息“载体经基因工程改造后，只对细胞实施一次感染，不能复制”可知，在“今又生”的生产中，为了获得更高的安全性能，科学家选择性地放弃了载体的自我复制功能。检测目的基因是否表达产生蛋白质可采用抗原—抗体杂交技术。
(2) PCR技术是在较高温度下进行的，因此该技术中需使用热稳定DNA聚合酶；与体内DNA复制相比较，PCR反应要在一定的缓冲溶液中才能进行，并且要严格控制温度等条件。
(3)胚胎干细胞来源于囊胚的内细胞团或胎儿的原始性腺；在培养时，细胞充满培养皿底部后停止分裂，这种现象称为接触抑制。如果想继续培养则需要重新用胰蛋白酶处理，然后分瓶继续培养，这样的培养过程通常被称为传代培养。
11．[2017·黑龙江大庆一中期末]镰刀型细胞贫血症是一种单基因遗传病，患者的血红蛋白分子β－肽链第6位氨基酸谷氨酸被缬氨酸代替，导致功能异常。回答下列问题：
(1)异常血红蛋白的氨基酸序列改变的根本原因是编码血红蛋白基因的___________________________________________________序列发生改变。
(2)将正常的血红蛋白基因导入患者的骨髓造血干细胞中，可以合成正常的血红蛋白达到治疗的目的。此操作________(填“属于”或“不属于”)蛋白质工程，理由是该操作__________________________________________________。
(3)用基因工程方法制备血红蛋白时，可先提取早期红细胞中的________，以其作为模板，在________酶的作用下反转录合成cDNA。cDNA与载体需在限制酶和________酶的作用下，构建基因表达载体，导入受体菌后进行表达。
(4)检测受体菌是否已合成血红蛋白，可从受体菌中提取________，用相应的抗体进行________________杂交，若出现杂交带，则表明该受体菌已合成血红蛋白。
答案　(1)碱基对(或脱氧核苷酸)
(2)不属于　没有对现有的蛋白质进行改造(或没有对基因进行修饰)
(3)mRNA(或RNA)　逆转录　DNA连接
(4)蛋白质　抗原—抗体
解析　(1)编码血红蛋白的基因中碱基对的替换导致编码的氨基酸种类改变。
(2)蛋白质工程通过基因修饰或基因合成，实现对现有蛋白质的改造或制造新蛋白质。
(3)因血红蛋白基因只在早期红细胞中表达，所以可从其中提取mRNA，以mRNA为模板，在逆转录酶的作用下，反转录合成cDNA。构建基因表达载体需要限制酶和DNA连接酶。
(4)目的基因是否表达可以通过从受体菌中提取蛋白质，进行抗原—抗体杂交实验加以判断。
第36讲　细胞工程
[考纲明细]　1.植物组织培养(Ⅱ)　2.动物细胞培养与体细胞克隆(Ⅱ)　3.细胞融合与单克隆抗体(Ⅱ)
板块一　知识·自主梳理
一、细胞工程的概念
1．原理和方法：应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法。
2．操作水平：细胞水平或细胞器水平。
3．目的：按照人的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品。
4．分类：根据操作对象的不同，分为植物细胞工程和动物细胞工程。
二、植物细胞工程
1．细胞的全能性
(1)含义：具有某种生物全部遗传信息的任何一个细胞，都具有发育成完整生物体的潜能。
(2)植物细胞全能性表达条件：具有完整的细胞结构，处于离体状态，提供一定的营养、激素和其他适宜外界条件。
(3)全能性大小
植物细胞：受精卵＞生殖细胞＞体细胞。
动物细胞：受精卵＞生殖细胞＞体细胞核(动物细胞全能性受限制，但细胞核具有全能性)。
2．植物组织培养技术
(1)原理：植物细胞具有全能性。
(2)过程
3．植物体细胞杂交技术
(1)概念：将不同种的植物体细胞，在一定条件下融合成杂种细胞，并把杂种细胞培育成新的植物体的技术。
(2)操作流程
①过程a为去除细胞壁获得具有活力的原生质体，用到的酶是纤维素酶和果胶酶。
②过程b是原生质体的融合，其原理是细胞膜具有一定流动性。人工诱导的方法有物理法，包括离心、振动、电激等；化学法一般用聚乙二醇(PEG)作为诱导剂。
③过程c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过程d是植物组织培养，形成杂种植株，其原理是植物细胞的全能性。
(3)意义：克服了远缘杂交不亲和的障碍。
4．植物细胞工程的应用
(1)微型繁殖
①概念：指用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术，又叫快速繁殖技术。
②特点：保持优良品种的遗传特性；高效快速地实现种苗的大量繁殖。
③实例：利用组织培养技术来培育兰花。
(2)作物脱毒
①材料：植物的分生区(如茎尖)。分生区附近的病毒极少，甚至无病毒。
②优点：使农作物增产。
(3)人工种子
①概念：以植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽和腋芽等为材料，经过人工薄膜包装得到的种子。
②特点：后代无性状分离；不受气候、季节和地域限制。
(4)单倍体育种
①过程
花药离体培养→单倍体植株正常植株
②优点：得到纯合子，能稳定遗传；明显缩短育种年限。
(5)突变体的利用
①突变体：在植物组织培养过程中，由于培养细胞一直处于不断的分生状态，因此容易受到培养条件和外界压力的影响而发生突变，由此发育而成的个体称为突变体。
②利用：从突变体中筛选出对人们有利突变体，进而培育成新品种，即突变体育种。
(6)细胞产物的工业化生产
①细胞产物：蛋白质、脂肪、糖类、药物、香料等。
②技术：植物组织培养技术。
③培养阶段：愈伤组织阶段。
三、动物细胞工程
1．动物细胞工程常用的技术手段
动物细胞培养、动物细胞核移植、动物细胞融合、生产单克隆抗体等，其中动物细胞培养技术是其他动物细胞工程技术的基础。
2．动物细胞培养
(1)原理：细胞增殖。
(2)过程
―→―→
①动物组织块
选材：一般选取胚胎或幼龄动物的器官或组织。
选材原因：分化程度低，增殖能力强，易于培养。
②原代培养：具有贴壁生长和接触抑制的特点。
③传代培养
做法：贴满瓶壁的细胞用胰蛋白酶等处理后分瓶培养。
胰蛋白酶的作用：使细胞从瓶壁上脱离下来。
培养细胞的特点：10代以内，保持正常的二倍体核型；10～50代，增殖会逐渐缓慢，以至于完全停止，部分细胞的细胞核型可能会发生变化；50代以后，少部分细胞获得不死性可无限增殖。
(3)培养条件
①无菌、无毒环境
培养液和培养用具进行无菌处理；培养过程加抗生素，防止培养过程中的污染；定期更换培养液，清除代谢产物。
②营养：除糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素之外通常还需加入血清、血浆等一些天然成分。
③适宜的温度：36.5 ℃±0.5 ℃；适宜的pH：7.2～7.4。
④气体环境
3．动物体细胞核移植技术和克隆动物
(1)核移植分类：胚胎细胞核移植和体细胞核移植。
(2)动物体细胞核移植技术的过程
(3)原理：动物体细胞核具有全能性。
(4)选用去核卵(母)细胞的原因：卵(母)细胞比较大，容易操作；卵(母)细胞细胞质多，营养丰富，含有促进核全能性表达的物质。
(5)克隆动物性状与供体基本相同
原因：克隆动物的大部分性状受细胞核控制，而细胞核来自供体；克隆动物的细胞质遗传物质来自受体卵母细胞的细胞质；生物的性状不仅与遗传物质有关，还受环境影响。
4．动物细胞融合
(1)方法：化学法：需要用聚乙二醇(PEG)；生物法：灭活的病毒；物理法：电激等诱导因素。
(2)原理：细胞膜的流动性。
(3)意义：突破了有性杂交方法的局限，使远缘杂交成为可能。为制备单克隆抗体开辟了新途径。
5．单克隆抗体
(1)制备原理：一种浆细胞产生一种抗体，浆细胞在体外不能无限增殖；骨髓瘤细胞能无限增殖；浆细胞与骨髓瘤细胞融合得到杂交瘤细胞，既能无限增殖，又能产生特异性抗体。
(2)制备过程
①杂交瘤细胞的特点：既能大量增殖，又能产生某种特异性抗体。
②制备单克隆抗体过程中两次筛选的方法及目的
③单克隆抗体的提取场所
体外培养——培养液中提取。
体内培养——小鼠腹水中提取。
(3)单克隆抗体的优点：特异性强、灵敏度高，可大量制备。
(4)用途：作为诊断试剂；用于治疗疾病和运载药物。
◆　深入思考
1．植物体未离体的组织、细胞并未表现出全能性，可能的原因是什么？
提示　在特定的时间和空间条件下，细胞中的基因会选择性地表达出各种蛋白质，分化形成不同的细胞，从而构成生物体的不同组织。
2．如何检测杂交瘤细胞是否产生单克隆抗体？
提示　可利用抗体与抗原的特异性结合原理检测。杂交瘤细胞产生的单克隆抗体是一种分泌蛋白，能够和特定的抗原结合产生特定的反应，因此可用来检测抗体的产生。
◆　自查诊断
1．棉花根尖细胞经诱导形成幼苗能体现细胞全能性。(　　)
答案　√
2．利用物理法或化学法，可以直接将两个植物细胞进行诱导融合。(　　)
答案　×
3．肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸。(　　)
答案　×
4．与“多利”羊等克隆哺乳动物相关的技术有胚胎移植、细胞培养和核移植。(　　)
答案　√
5．杂交瘤细胞进行体内培养，是为了获得能产生单克隆抗体的胚胎。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
植物组织培养与植物体细胞杂交
题型一　植物组织培养
1．下图是通过植物细胞工程技术获得紫杉醇的途径，下列叙述不正确的是(　　)
A．该途径依据的原理是植物细胞具有全能性
B．过程①需控制好培养基中植物激素的比例
C．经过程①后细胞的形态和结构发生了变化
D．过程③需使用液体培养基，有利于细胞增殖
答案　A
解析　该过程是为了得到细胞群及细胞产物，没有体现细胞的全能性，A错误；过程①为脱分化，在培养基中应加入适量的生长素和细胞分裂素，B正确；愈伤组织是无定形的薄壁细胞，所以经过程①细胞的形态和结构发生了明显变化，C正确；过程③是细胞大量增殖的过程，需要液体培养基，D正确。
2．[2017·广州模拟]如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　(1)要促进细胞分裂生长，培养基中应有营养物质和激素。营养物质包括无机物和小分子有机物，激素包括细胞分裂素和生长素两类植物激素。
(2)植物组织培养过程依据的原理是植物细胞的全能性。A是脱分化过程，B是再分化过程，两者均进行有丝分裂，B阶段除了细胞分裂外，还进行细胞分化等。
(3)植物组织培养过程需要无菌操作，主要是指对培养基进行灭菌消毒。再分化阶段需要光照，原因是在此过程中芽发育成叶，叶肉细胞中叶绿素的合成需要光照条件。
(4)试管苗的根细胞没有叶绿素，而叶肉细胞具有叶绿素，这是基因选择性表达的结果。
技法提升
　脱分化和再分化的比较
题型二　植物体细胞杂交
3．“白菜—甘蓝”是用细胞工程的方法培育出来的蔬菜新品种，它具有生长期短、耐热性强和易于储藏等优点。如图是“白菜—甘蓝”的杂交过程示意图。以下说法正确的是(　　)
A．除去细胞壁形成原生质体，可运用的酶是纤维素酶、淀粉酶和果胶酶
B．通常可诱导上述原生质体相互融合的方法是PEG诱导和灭活的病毒诱导
C．杂种细胞形成的标志是诱导产生了新的细胞壁
D．愈伤组织形成“白菜—甘蓝”植物体必须经过脱分化和再分化两个过程
答案　C
解析　除去细胞壁的酶有纤维素酶和果胶酶，A错误；诱导植物原生质体融合不能用灭活的病毒，B错误；杂种细胞形成的标志是诱导产生了新的细胞壁，C正确；愈伤组织形成“白菜—甘蓝”植物体属于再分化过程，D错误。
4. 如图为细胞融合示意图(只考虑细胞两两融合)，若A、B分别是基因型为Hhrr、hhRr两个烟草品种的花粉，两对基因独立遗传，由于一对隐性纯合基因(rr或hh)的作用，在光照强度大于800 lx时，都不能生长。下列叙述正确的是(　　)
①诱导细胞融合的方法是用灭活病毒处理，原理是细胞膜的流动性　②实验开始时必须用纤维素酶(或果胶酶)除去不利于原生质体融合的结构　③在大于800 lx光照下培养，可淘汰5种融合细胞，筛选出基因型为HhRr的杂种细胞　④利用植物组织培养技术可将融合细胞培养成杂种烟草植株，原理是细胞具有全能性
A．①②③④ B．①②③
C．②④ D．②③④
答案　D
解析　诱导植物原生质体融合的方法没有灭活的病毒，灭活的病毒只能诱导动物细胞的融合，①错误；实验开始时必须用纤维素酶(或果胶酶)除去不利于原生质体融合的结构——细胞壁，②正确；根据基因的自由组合定律可以看出，A的花粉即配子的基因型为Hr、hr，B的花粉基因型为hR、hr，诱导融合产生的杂种细胞(只考虑两个原生质体的融合)共有6种基因型，即HHrr、hhrr、hhRR、HhRr、Hhrr、hhRr，在大于800 lx光照下培养，其中HHrr、hhrr、hhRR、Hhrr、hhRr的个体不能生长，只有同时具备了H和R基因才能够生长，可淘汰5种融合细胞，筛选出基因型为HhRr的杂种细胞，③正确；利用植物组织培养技术可将融合细胞培养成杂种烟草植株，原理是细胞具有全能性，④正确。
技法提升
　植物体细胞杂交后的遗传物质分析
(1)遗传特性：杂种植株中含有两种植物的遗传物质，故杂种植株具备两种植物的遗传特性。
(2)染色体组数
①染色体组数＝两种植物体细胞内染色体组数之和。
②植物体细胞杂交形成的杂种植株，有几个染色体组就称为几倍体。
③若一植物细胞含有2x条染色体，2个染色体组，基因型为Aabb，另一植物细胞含有2y条染色体，2个染色体组，基因型为ccDd，则新植株应为异源四倍体，其体细胞中染色体为(2x＋2y)条，4个染色体组，基因型为AabbccDd。
考点2
动物细胞培养与动物体细胞核移植
题型一　动物细胞培养
1．关于动物细胞培养的错误叙述是(　　)
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使细胞从瓶壁上脱离，制成细胞悬液
D．动物细胞培养只能传50代左右，所培养的细胞会衰老死亡
答案　D
解析　选取胚胎或幼龄动物的器官、组织是因为它们分裂能力较强，A正确；动物组织间隙中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，B正确；当贴壁生长的细胞分裂生长到表面相互接触时就停止分裂增殖，出现接触抑制现象，需定期用胰蛋白酶使细胞从瓶壁上脱离下来，制成细胞悬液，C正确；动物细胞培养传至50代左右，部分细胞的遗传物质发生改变，并且带有癌变的特点，能在培养条件下无限制地传代下去，D错误。
2．[2017·银川模拟]回答下列有关动物细胞培养的问题：
(1)在动物细胞培养过程中，当贴壁细胞分裂生长到细胞表面______________________时，细胞会停止分裂增殖，这种现象称为细胞的______________________。此时，瓶壁上形成的细胞层数是________。要使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来，需要用酶处理，常用的酶是____________。
(2)随着细胞传代次数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现________________的现象；但极少数细胞可以连续增殖，其中有些细胞会因遗传物质发生改变而变成________细胞，这种细胞的黏着性________，细胞膜表面蛋白质(糖蛋白)的量________。
(3)用某种大分子染料对细胞进行染色时，观察到死细胞被染色，而活细胞不染色，原因是________________________。
(4)检查某种有毒物质是否能改变细胞染色体的数目，最好选用分裂到________期的细胞用显微镜进行观察。
(5)在细胞培养过程中，通常在____________________条件下保存细胞。因为在这种条件下，细胞中________的活性降低，细胞新陈代谢的速率降低。
(6)给患者移植经细胞培养形成的皮肤后，发生了排斥现象，这是因为机体把移植的皮肤当作________进行攻击。
答案　(1)相互接触　接触抑制　单层(或一层)　胰蛋白酶　(2)衰老甚至死亡　不死性　降低 　减少
(3)活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，故活细胞不能着色，而死细胞的膜丧失了选择透过性，大分子染料能够进入死细胞内而着色
(4)中　(5)冷冻(或超低温、液氮)　酶　(6)抗原
解析　(1)在动物细胞培养过程中，细胞会表现出接触抑制现象，此时是单层细胞。用胰蛋白酶处理可以使贴壁的细胞从瓶壁上分离下来。
(2)随着细胞传代培养代数的增多，绝大部分细胞分裂停止，进而出现衰老甚至死亡的现象，但极少数细胞可以连续增殖，有些细胞会因遗传物质改变而变成不死性细胞，这种细胞细胞膜表面糖蛋白减少，细胞黏着性降低。
(3)由于活细胞的膜具有选择透过性，大分子染料不能进入活细胞内，而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)由于细胞分裂中期染色体形态固定、数目清晰，因此最好选用分裂到中期的细胞用显微镜观察染色体数目。
(5)由于在冷冻、超低温或液氮条件下，细胞中酶的活性降低，细胞新陈代谢的速率降低，通常在此条件下保存细胞。
(6)机体把移植的皮肤当作抗原攻击，会发生排斥现象。
题型二　动物体细胞核移植
3．下列为克隆羊多利的培育过程示意图。
下列各项有关表述错误的是(　　)
A．克隆羊“多利”的主要性状与甲羊一致，因其细胞核基因来自甲羊
B．克隆羊“多利”的培育过程中采用的生物技术有核移植和动物细胞培养
C．乙羊的去核卵母细胞为重组细胞基因表达提供了细胞内的环境条件
D．此过程说明高度分化的动物细胞具有全能性
答案　D
解析　生物的性状主要是由细胞核中的基因控制，A正确；重组细胞发育成早期胚胎的过程需要进行动物细胞培养，B正确；由于卵母细胞的细胞质中含有调控细胞核发育的物质，所以其为重组细胞基因表达提供了细胞内的环境条件，C正确；此实验只能说明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性，而不能证明动物细胞有全能性，D错误。
4．[2018·最新科研]克隆猴“中中”“华华”的问世，中国率先开启了以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代，实现了我国在非灵长类研究领域由“并跑”到“领跑”的转变， 这两只克隆猴的名字象征着“中华”。目前，两只克隆猴出生时间分别为8周和6周，同普通的猴子一样，能正常地生长。克隆的成功将为脑疾病、免疫缺陷、肿瘤、代谢等疾病的机理研究、干预、诊治带来前所未有的光明前景。
非人灵长类核移植主要难在三个方面。以猕猴为例：一是猴细胞核不易识别，去核难度大；二是猴的卵母细胞容易提前激活。操作稍一不小心，卵母细胞就可能被激活，然后它就会先开始自主卵裂，体细胞就跟不上了，最后导致这个卵无法发育；三是猴的体细胞克隆胚胎发育差，培养囊胚效率低，优质囊胚比例低。
体细胞克隆的关键节点主要分为四个阶段：胚胎构建、激活、核基因启动，以及着床后发育。下图是克隆猴的简易流程图，说法不正确的是(　　)
①克隆猴的过程可以发生基因突变、基因重组等　②融合激活的手段只能用物理方法激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程　③猴的卵母细胞容易提前激活，往往导致克隆程序无法正常启动　④体细胞克隆猴的成功将促进针对阿尔茨海默病、自闭症等脑疾病，以及免疫缺陷、肿瘤、代谢性疾病的新药研发进程　⑤克隆动物性状与供体性状完全相同，且克隆猴遗传背景相同，个体间无差异
A．①③④ B．③④⑤ C．②③④ D．①②⑤
答案　D
解析　克隆猴为无性生殖过程，不会发生基因重组，①错误；融合激活的手段可以用物理或者化学的方法激活受体细胞，使其完成细胞分裂和发育进程，②错误；在克隆过程中，体细胞的细胞核进入卵母细胞时，需先“唤醒”卵母细胞，然后才能启动一系列发育“程序”。因此，“唤醒”的时机要求非常准确，传统方式猴卵母细胞很容易提前激活，然后它就会先开始自主卵裂，体细胞就跟不上了，最后导致这个卵无法发育，③正确；体细胞克隆猴的成功将推动中国率先发展出基于非人灵长类疾病动物模型的全新医药研发产业链，促进针对阿尔茨海默病、自闭症等脑疾病，以及免疫缺陷、肿瘤、代谢性疾病的新药研发进程(可以帮助我们在药物临床前试验中，检测其有效性)，同时也让中国成为世界脑科学人才的汇聚高地，④正确；克隆动物性状与供体性状基本相同，克隆出的猴遗传背景虽然相同，但是只能减少个体间差异，因为生物的遗传除了受基因的控制还受环境的影响，⑤错误。
技法提升
1.核移植中供体动物、提供卵母细胞的动物、代孕动物和克隆动物之间的关系：克隆动物绝大部分性状与供体动物相同，少数由线粒体DNA控制的性状与提供卵母细胞的动物相同，与代孕动物的性状无遗传关系。
2．动物细胞核全能性的表达
细胞核全能性的表达，必须提供促进细胞核表达全能性的物质和营养条件，还要保证细胞的完整性，这样去核的卵细胞是最合适的受体细胞。因为卵细胞体积大、易操作，含有促使细胞核表达全能性的物质和营养条件。该技术形成重组细胞发育成一个新个体，体现了动物细胞核的全能性而非动物细胞的全能性。
考点3
动物细胞融合与单克隆抗体
题型一　动物细胞融合
1．下面对动物细胞融合技术及意义叙述不合理的是(　　)
A．将来有可能通过此方法来生产白细胞介素
B．通过克服远源杂交不亲和现象来获得新物种
C．有助于对细胞这一生命单位的更为科学的认识
D．融合本身与生物膜的流动性直接相关
答案　B
解析　动物细胞融合技术是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程，融合后的细胞具有原来两个或多个动物细胞的遗传信息，因此将来有可能通过此方法来生产白细胞介素，A正确；动物细胞融合后由于不能表现全能性，所以不能获得新物种，B错误；动物细胞融合技术有助于对细胞这一生命单位的更为科学的认识，C正确；动物细胞融合技术的原理是细胞膜的流动性，D正确。
2．植物体细胞杂交和动物细胞融合比较，正确的是(　　)
A．诱导融合的方法完全相同
B．所用的技术手段基本相同
C．所采用的原理完全相同
D．都能形成杂种细胞
答案　D
解析　植物体细胞杂交诱导融合的方法有物理法和化学法，动物细胞融合的诱导方法有物理法、化学法和灭活的病毒法，A错误；所用的技术手段不相同，植物体细胞杂交还需要采用植物组织培养技术，而动物细胞融合不需要，B错误；所采用的原理不完全相同，植物体细胞杂交的原理是细胞膜的流动性和细胞的全能性，而动物细胞融合的原理是细胞膜的流动性，C错误；两者都能形成杂种细胞，D正确。
题型二　单克隆抗体
3．下图是单克隆抗体制备流程的简明示意图。下列有关叙述，正确的是(　　)
A．①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的效应T淋巴细胞
B．②中使用胰蛋白酶有利于杂交瘤细胞的形成
C．③同时具有脾脏细胞和鼠骨髓瘤细胞的特性
D．④是经筛选培养获得的能分泌特异性抗体的细胞群
答案　D
解析　①是从已免疫的小鼠脾脏中获得的浆细胞，A错误；胰蛋白酶常用在动物细胞培养过程中，其作用是使组织分散成单个细胞，图示②中应使用促融剂如聚乙二醇(PEG)，B错误；图示③为杂交瘤细胞，其同时具有浆细胞产生抗体的特性和骨髓瘤细胞无限增殖的特性，C错误；图示④是经筛选获得的能分泌特异性抗体的杂交瘤细胞，D正确。
4．下图是科学家利用供体生物DNA中的无限增殖调控基因，制备单克隆抗体的过程。下列相关叙述错误的是(　　)
A．经限制酶处理后的目的基因与载体的黏性末端相同
B．Ⅰ是经特定抗原免疫过的B淋巴细胞
C．此种制备单克隆抗体的方法涉及转基因技术及动物细胞融合技术
D．经检测和筛选后的Ⅱ，既能无限增殖又可分泌单克隆抗体
答案　C
解析　分析题图，限制酶处理后露出相同的黏性末端，A正确；Ⅰ为经过免疫的B淋巴细胞，B正确；图中的过程包括转基因技术和动物细胞培养技术，不包括动物细胞融合，C错误；由于Ⅱ为导入了无限增殖基因的B淋巴细胞，因此既能够产生特异性抗体，又能无限增殖，D正确。
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
板块三　方向·真题体验
1．[2017·全国卷Ⅲ节选]现通过基因工程方法获得了甲、乙、丙三种蛋白，要鉴定这三种蛋白是否具有刺激T淋巴细胞增殖的作用，某同学做了如下实验：将一定量的含T淋巴细胞的培养液平均分成四组，其中三组分别加入等量的蛋白甲、乙、丙，另一组作为对照，培养并定期检测T淋巴细胞浓度，结果如图2。
图1
图2
(1)由图2可知：当细胞浓度达到a时，添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加，此时若要使T淋巴细胞继续增殖，可采用的方法是________。细胞培养过程中，培养箱中通常要维持一定的CO2浓度，CO2的作用是_____________
_____________________。
(2)仅根据图1、图2可知，上述甲、乙、丙三种蛋白中，若缺少________(填“A”“B”“C”“D”或“E”)片段所编码的肽段，则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。
答案　(1)进行细胞传代培养　维持培养液的pH　(2)C
解析　(1)当细胞浓度达到a时，添加蛋白乙的培养液中T淋巴细胞浓度不再增加，可能是由于发生了接触抑制，可用胰蛋白酶处理贴壁生长的细胞，制成细胞悬液分瓶继续传代培养。动物细胞培养中，CO2的作用是维持培养液的pH。
(2)对照分析图1和图2可知，能刺激T淋巴细胞增殖的甲和乙中都含有C片段，而对T淋巴细胞增殖促进作用很弱的丙中没有C片段，据此可知，若缺少C片段所编码的肽段，则会降低其刺激T淋巴细胞增殖的效果。
2．[2017·海南高考]甲、乙两名同学分别以某种植物的绿色叶片和白色花瓣为材料，利用植物组织培养技术繁殖该植物。回答下列问题：
(1)以该植物的绿色叶片和白色花瓣作为外植体，在一定条件下进行组织培养，均能获得试管苗，其原理是________________________________________________。
(2)甲、乙同学在诱导愈伤组织所用的培养基中，均加入一定量的蔗糖，蔗糖水解后可得到______________________。若要用细胞作为材料进行培养获得幼苗，该细胞应具备的条件是____________________(填“具有完整的细胞核”“具有叶绿体”或“已转入抗性基因”)。
(3)图中A、B、C所示的是不同的培养结果，该不同结果的出现主要是由于培养基中两种激素用量的不同造成的，这两种激素是____________________。A中的愈伤组织是叶肉细胞经________形成的。
(4)若该种植物是一种杂合体的名贵花卉，要快速获得与原植株基因型和表现型都相同的该种花卉，可用组织培养方法繁殖，在培养时，________(填“能”或“不能”)采用经减数分裂得到的花粉粒作为外植体，原因是______________________________________。
答案　(1)绿色叶片和白色花瓣的细胞具有全能性，在一定条件下能发育成完整的植株
(2)葡萄糖、果糖　具有完整的细胞核
(3)细胞分裂素、生长素　脱分化
(4)不能　对杂合体的植株来说，由减数分裂形成的花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同。用花粉粒进行组织培养得到花卉基因型不同于原植株
解析　(1)植物组织培养的原理是植物细胞具有全能性。
(2)蔗糖水解后可得到葡萄糖、果糖。用细胞作为材料进行培养获得幼苗，细胞必须具有完整细胞核，才具有发育为个体的一整套遗传信息。
(3)影响植物组织培养的两种主要激素是细胞分裂素和生长素。愈伤组织是叶肉细胞经脱分化形成的。
(4)由于花粉粒的基因型与体细胞的基因型不同，组织培养得到花卉基因型不同于原植株，导致不能保留亲本性状。
3．[2016·全国卷Ⅱ]下图表示通过核移植等技术获得某种克隆哺乳动物(二倍体)的流程。
回答下列问题：
(1)图中A表示正常细胞核，染色体数为2n，则其性染色体的组成可为________。过程①表示去除细胞核，该过程一般要在卵母细胞培养至适当时期再进行，去核时常采用________的方法。②代表的过程是________。
(2)经过多次传代后，供体细胞中________的稳定性会降低。因此，选材时必须关注传代次数。
(3)若获得的克隆动物与供体动物性状不完全相同，从遗传物质的角度分析其原因是________________________________。
(4)与克隆羊“多莉(利)”培育成功一样，其他克隆动物的成功获得也证明了________________________________。
答案　(1)XX或XY　显微操作(去核法)　胚胎移植
(2)遗传物质
(3)卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响
(4)已经分化的动物体细胞核具有全能性
解析　(1)提供体细胞的供体可能为雌性，也可能为雄性，因此图中A(正常细胞核)的性染色体组成为XX或XY。常采用显微操作去核法来去除卵母细胞的细胞核。②过程表示将早期胚胎移入受体，其过程为胚胎移植。
(2)取供体动物的体细胞培养，一般选用传代10代以内的细胞，因为10代以内的细胞一般能保持正常的二倍体核型，保证了供体细胞正常的遗传基础。超过10代继续培养，则其遗传物质(或核型)的稳定性会降低。
(3)克隆动物的细胞核基因来自供体，因此大部分性状与供体相同，但细胞质基因来源于受体(或提供卵母细胞的个体)，即卵母细胞的细胞质中的遗传物质会对克隆动物的性状产生影响，这就决定了克隆动物的性状与供体不完全相同。
(4)克隆动物的培育采用的是核移植技术，核移植技术的原理是：已经分化的动物体细胞核具有全能性。
4．[2014·全国卷Ⅰ]某研究者用抗原(A)分别免疫3只同种小鼠(X、Y和Z)，每只小鼠免疫5次，每次免疫一周后测定各小鼠血清抗体的效价(能检测出抗原抗体反应的血清最大稀释倍数)，结果如下图所示。
若要制备杂交瘤细胞，需取免疫后小鼠的B淋巴细胞(染色体数目40条)，并将该细胞与体外培养的小鼠骨髓瘤细胞(染色体数目60条)按一定比例加入试管中，再加入聚乙二醇诱导细胞融合，经筛选培养及抗体检测，得到不断分泌抗A抗体的杂交瘤细胞。
回答下列问题：
(1)制备融合所需的B淋巴细胞时，所用免疫小鼠的血清抗体效价需达到16000以上，则小鼠最少需要经过________次免疫后才能有符合要求的。达到要求后的X、Y、Z这3只免疫小鼠中，最适合用于制备B淋巴细胞的是________小鼠，理由是___________________________________________________。
(2)细胞融合实验完成后，融合体系中除含有未融合的细胞和杂交瘤细胞外，可能还有________________________________，体系中出现多种类型细胞的原因是__________________________________________。
(3)杂交瘤细胞中有________个细胞核，染色体数目最多是________条。
(4)未融合的B淋巴细胞经多次传代培养后都不能存活，原因是__________________。
答案　(1)4 Y Y小鼠的血清抗体效价最高
(2)B淋巴细胞相互融合形成的细胞、骨髓瘤细胞相互融合形成的细胞 细胞融合是随机的，且融合率达不到100%
(3)1 100
(4)不能无限增殖
解析　(1)分析题图可知，经4次免疫后，小鼠Y的血清抗体效价就可达到16000以上。由于4次免疫后的Y小鼠的血清抗体效价最高，故最适合用于制备B淋巴细胞。
(2)细胞融合实验中，由于细胞融合是随机的，而且诱导融合率不可能达到100%，所以会有未融合的B淋巴细胞和骨髓瘤细胞、融合的具有同种核的细胞和杂交瘤细胞三种类型。
(3)杂交瘤细胞同时具有B淋巴细胞和骨髓瘤细胞的核物质，但细胞核只有一个。由于杂交瘤细胞在分裂过程中染色体会丢失，故细胞核中染色体数目最多是40＋60＝100(条)。
(4)B淋巴细胞已经分化，没有无限增殖的潜能。
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
限时规范特训
一、选择题
1．在下列过程中，需要采用植物组织培养技术的是(　　)
①利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株　②利用花药离体培养得到的单倍体植株　③利用基因工程培养抗棉铃虫的植株　④利用细胞工程培养“番茄—马铃薯”杂种植株　⑤无子西瓜的大量繁殖
A．①②③ B．③④⑤
C．①②④⑤ D．②③④⑤
答案　D
解析　利用秋水仙素处理萌发的种子或幼苗，获得多倍体植株，不需要采用植物组织培养技术，①错误；利用花药离体培养得到的单倍体植株，需要采用植物组织培养技术，②正确；利用基因工程培养抗棉铃虫的植株，需要采用植物组织培养技术，③正确；利用细胞工程培养“番茄—马铃薯”杂种植株，需要采用植物组织培养技术，④正确；无子西瓜的大量繁殖，需要采用植物组织培养技术，⑤正确。所以②③④⑤正确。
2．[2017·北京师大附中期中]科学家培育克隆羊时，使用了三种细胞核的供体细胞，分别将这些细胞核移入去核卵细胞的细胞质中，形成重组细胞，发育成重组胚胎，这些重组胚胎的发育情况如下。
细胞核的供体细胞类型
妊娠数/受体母羊数
乳腺上皮细胞
1/13
胚胎成纤维细胞
4/10
早期胚胎细胞
14/27
据此分析不正确的是(　　)
A．早期胚胎细胞作为细胞核的供体细胞妊娠成功率最高
B．克隆羊的遗传信息与细胞核的供体细胞完全相同
C．体细胞核移植难度高于胚胎细胞核移植
D．重组细胞发育与去核卵母细胞的细胞质有关
答案　B
解析　分析表格数据可知，早期胚胎细胞作为细胞核的供体细胞妊娠成功率最高，A正确；克隆羊的培育用到了核移植、胚胎移植技术，克隆羊的细胞核遗传信息来自细胞核的供体，细胞质的遗传信息来自卵细胞，B错误；对比表格中的数据可知：体细胞核移植难度高于胚胎细胞核移植，C正确；核移植中做受体细胞的都是去核卵母细胞，可见重组细胞发育与去核卵细胞的细胞质有关，D正确。
3．如图为植物体细胞杂交过程示意图。下列说法不正确的是(　　)
A．植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍
B．杂种细胞经过④和⑤过程可以培育成杂种植株说明杂种细胞具有全能性
C．尽管愈伤组织可以进行光合作用，但其培养基中仍需要糖类、氨基酸等有机营养物质
D．若细胞A的基因型为Rr，细胞B的基因型为Yy，则最终形成的杂种植株的基因型为RrYy
答案　C
解析　植物体细胞杂交的最大优点是可以克服远缘杂交不亲和的障碍，A正确；杂种细胞经过脱分化和再分化过程可以培育成杂种植株，说明杂种细胞具有全能性，B正确；愈伤组织中细胞没有形成叶绿体，不能进行光合作用，其培养基中需要糖类、氨基酸等有机营养物质，C错误；若细胞A的基因型为Rr，细胞B的基因型为Yy，则最终形成的杂种植株的基因型为RrYy，D正确。
4．细胞工程中，选择合适的生物材料是成功的关键。下列选择合理的是(　　)
A．选择高度分化的动物体细胞进行培养有利于获得大量细胞
B．选择早期胚胎细胞作为核供体进行核移植可提高克隆动物的成功率
C．选择植物的愈伤组织进行诱变处理一定能获得优质的突变体
D．选择一定大小的植物茎尖进行组织培养可获得抗毒苗
答案　B
解析　高度分化的动物体细胞已经没有分裂能力，所以不能增殖获得大量细胞，A不合理；早期胚胎细胞具有全能性，所以选择早期胚胎细胞作为核供体进行核移植可提高克隆动物的成功率，B合理；突变是不定向的，选择植物的愈伤组织进行诱变处理可能获得优质的突变体，C不合理；植物的茎尖分裂快，病毒极少或没有，所以选择一定大小的植物茎尖进行组织培养可获得脱毒苗，D不合理。
5．对下面制备单克隆抗体的过程示意图的叙述不正确的是(　　)
A．①表示B淋巴细胞和骨髓瘤细胞均是从小鼠的脾脏中提取的
B．④中的筛选是通过抗原、抗体反应实现的
C．②促进细胞融合的过程可以利用聚乙二醇作介导
D．⑤可以无限增殖
答案　A
解析　①表示提取过程，指的是从小鼠的脾脏内提取B淋巴细胞，从骨髓中提取骨髓瘤细胞。
二、非选择题
6．[2013·全国卷Ⅱ]甲、乙是染色体数目相同的两种二倍体药用植物，甲含有效成分A，乙含有效成分B。某研究小组拟培育同时含有A和B的新型药用植物。
回答下列问题：
(1)为了培育该新型药用植物，可取甲和乙的叶片，先用________酶和________酶去除细胞壁，获得具有活力的________，再用化学诱导剂诱导二者融合。形成的融合细胞进一步培养形成________组织，然后经过________形成完整的杂种植株。这种培育技术称为____________________。
(2)上述杂种植株属于多倍体，多倍体是指_______________________________
___________________________________________。假设甲与乙有性杂交的后代是不育的，而上述杂种植株是可育的，造成这种差异的原因是_____________________
___________________________________________。
(3)这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。经植物组织培养得到的________等材料用人工薄膜包装后可得到人工种子。
答案　(1)纤维素　果胶　原生质体　愈伤　再分化　植物体细胞杂交技术
(2)由受精卵发育而来的体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体(其他合理答案也可)　在减数分裂过程中，前者染色体联会异常，而后者染色体联会正常(其他合理答案也可)
(3)胚状体、不定芽、顶芽、腋芽(答对其中一个即可)
解析　(1)植物体细胞杂交技术的流程是先用纤维素酶和果胶酶将植物细胞最外层的细胞壁去除，获得具有活力的原生质体，然后将甲、乙植物的原生质体用化学诱导剂诱导融合，形成融合细胞，再将融合细胞诱导脱分化，进一步培养形成愈伤组织，最后经过再分化形成完整的杂种植株。
(2)在植物体细胞杂交过程中，甲、乙两种植物的二倍体体细胞融合为四倍体细胞，四倍体细胞经组织培养形成四倍体植株，此植物体细胞由于含有三个或三个以上的染色体组，因此属于多倍体。此四倍体由于含有2个甲植物的染色体组和2个乙植物的染色体组，减数分裂时联会正常，可育。甲、乙有性杂交的后代细胞中含1个甲植物的染色体组和1个乙植物的染色体组，减数分裂时联会紊乱，不可育。
(3)可将经植物组织培养得到的胚状体、不定芽、顶芽、腋芽等材料用人工薄膜包装后制成人工种子，这种杂种植株可通过制作人工种子的方法来大量繁殖。
7．某研究小组进行药物试验时，以动物肝细胞为材料，测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种，甲细胞为肝肿瘤细胞，乙细胞为正常肝细胞。请回答下列有关动物细胞培养的问题：
(1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养，培养液及其他培养条件均相同。一段时间后，观察到甲细胞数量比乙细胞数量________。
(2)在动物细胞培养时，通常在合成培养基中加入适量血清，其原因是______________________________________。
(3)药物试验需要大量细胞，两种细胞频繁传代，甲细胞比乙细胞可以传代的次数更________，若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液，需用______________处理。
(4)为了防止细胞培养过程中细菌的污染，可向培养液中加入适量的__________________。
(5)已知癌基因X过量表达与肝肿瘤的发生密切相关，要试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响，可将甲细胞分为A、B两组，A组细胞培养液中加入________，B组细胞培养液中加入等量无菌生理盐水，经培养后，从A、B两组收集等量细胞，通过分别检测X基因在A、B两组细胞中的________或________合成水平的差异，确定Y的药效。
答案　(1)多
(2)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质
(3)多　胰蛋白酶　(4)抗生素
(5)Y　mRNA　蛋白质
解析　(1)肝肿瘤细胞比正常肝细胞的分裂能力强，细胞周期短，因此在其他条件相同时，相同时间内肝肿瘤细胞产生的子代细胞多。
(2)血清可以补充合成培养基中缺乏的物质(如促细胞生长因子等)，因此在动物细胞培养时，通常要在合成培养基中加入适量血清。
(3)甲细胞能无限增殖，因此其传代的次数比乙细胞多；胰蛋白酶能消化组织细胞间的蛋白质，使组织细胞分散成单个细胞。
(4)培养瓶中加入抗生素可以抑制细菌的活动。
(5)该实验的目的是试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响，因此自变量为是否加入Y，B组细胞培养液中加入等量无菌生理盐水，则A组细胞培养液中应加入等量Y。已知基因X表达与肝肿瘤的发生密切相关，而基因X的表达包括转录和翻译两个步骤，抗癌药物Y的作用可能是抑制基因X的转录过程，也可能是抑制其翻译过程，因此通过分别检测基因X在A、B两组细胞中的mRNA或相关蛋白质合成水平的差异，可以确定Y的药效。
8．[2017·太原模拟]植物组织培养的过程如下图所示。请分析并回答：
(1)B、C过程是通过细胞的____________、____________实现的。
(2)胚状体根据其来源不同，可以分为“体细胞胚”和“花粉胚”。
①用花药离体培养可获得“花粉胚”，同种植物的花粉胚与体细胞胚在染色体数目上的主要区别是___________________________________________________
______________________________________________________。
②如果用____________处理二倍体植株的花粉胚，能获得可育的植株，该过程是________育种中不可缺少的步骤。
③在一定条件下培养离体细胞可以形成体细胞胚进而发育成完整的植株，其根本原因是每个细胞都含有____________________________________，这一过程体现了________________________。
(3)植物组织培养得到的胚状体经过人工薄膜包装可以获得“人工种子”，由“人工种子”萌发出的植株是否可育？_____________________________________
____________________________________________________。
(4)微型繁殖培育无病毒草莓时，一般选取茎尖或根尖作为外植体，其依据是__________________________________________。
(5)在培养过程中，愈伤组织在培养基中未形成根，但形成了芽，其原因可能是_________________________________________。
答案　(1)分裂(或增殖) 　分化
(2)①花粉胚细胞中的染色体数目是体细胞胚的一半
②秋水仙素　单倍体　③本物种的全套基因(或全套遗传信息)　植物细胞的全能性
(3)由花粉培养发育的植株一般不可育，由体细胞经组织培养发育的植株则是可育的
(4)茎尖(或根尖)病毒极少，甚至无病毒
(5)培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量比例不合理(或培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏低)(合理即可)
解析　(1)离体的组织或器官经过脱分化形成愈伤组织，再通过分裂和分化形成胚状体结构。
(2)由花药离体培养得到的“花粉胚”，其细胞内的染色体数目是体细胞胚的一半。用秋水仙素处理花粉胚，可使细胞内的染色体数目加倍，获得可育的二倍体植株，该过程是单倍体育种中不可缺少的步骤。离体细胞发育成完整植株的根本原因是每个细胞中都含有该物种的全套基因，该过程体现了植物细胞的全能性。
(3)花粉胚的细胞中染色体数是体细胞胚的一半，减数分裂过程中染色体联会紊乱，不能产生正常配子，一般是不可育的；而体细胞胚的细胞中含本物种正常的染色体数，可进行正常的减数分裂，产生正常的配子。
(4)茎尖或根尖由于细胞不断分裂，病毒来不及侵染，所以在培养无病毒植株时常选用茎尖或根尖作外植体。
(5)植物组织培养过程中需用生长素和细胞分裂素来调节细胞的分裂、分化，若培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏高，容易诱导根的生成；若培养基中生长素类物质用量与细胞分裂素类物质用量的比值偏低，则易诱导芽的生成。
9．[2017·潍坊模拟]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的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，而氨基嘌呤可以阻断此途径，杂交瘤细胞在此条件下可以增殖；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，经酶的催化作用合成DNA，而骨髓瘤细胞的DNA合成没有此辅助途径。
①利用DNA合成途径不同的特点配制的HAT培养基含有多种成分，其中添加的________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氨基嘌呤　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　(1)制备单克隆抗体过程中要用到动物细胞培养和动物细胞融合技术。
(2)给小鼠注射HCG，使小鼠进行体液免疫，产生能分泌抗体的B淋巴细胞。
(3)骨髓瘤细胞的DNA合成只有一条途径，在培养基中加入氨基嘌呤，阻断了骨髓瘤细胞与骨髓瘤细胞融合体的增殖。杂交瘤细胞有两条合成DNA的途径，因此在选择培养基上杂交瘤细胞能生存并无限增殖，还能产生单一抗体。
(4)此单克隆抗体是针对人绒毛膜促性腺激素(HCG)作抗原产生的，可以与人绒毛膜促性腺激素(HCG)特异性结合。
10．[2017·辽宁盘锦期中]下面两幅图分别是单克隆抗体制备过程和克隆羊培育过程示意图，请据图回答下列问题：
(1)图甲和图乙所示的过程中，都必须用到的动物细胞工程技术手段是__________________________。
(2)图甲中②过程常在促融剂____________________诱导下完成，③过程中至少涉及两次筛选：第一次利用________________________进行初步筛选，第二次利用____________________________________的方法筛选出既能大量增殖，又能产生单一性抗体的杂交瘤细胞。④过程与体外培养相比，其优点是__________________
______________________________________。
(3)单克隆抗体结合上抗癌药物能定向攻击癌细胞，这一应用可形象地称为______________。
(4)若不考虑环境因素影响，克隆羊的性状全部像白面绵羊吗？________，原因是_____________________________________。
(5)图乙过程的技术具有多种用途，但是不能________。
A．有选择地繁殖某一性别的家畜
B．繁殖家畜中的优良个体
C．用于保存物种
D．改变动物的核基因
(6)在目前现有技术条件下，还不能将从动物体内分离出来的成熟的体细胞直接培养成一个新个体，而是必须将体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中才能发育成新个体，你认为原因最可能是________。
A．卵细胞大，便于操作
B．卵细胞含有的营养物质多
C．卵细胞细胞质可使体细胞核全能性得到表达
D．重组细胞才具有全能性
答案　(1)动物细胞培养
(2)聚乙二醇(或PEG)　选择性培养基　克隆化培养和抗体检测　不需要特定的培养基，不需要严格的外界环境条件
(3)生物导弹
(4)不会　卵细胞细胞质中的遗传物质也能控制某些性状
(5)D　(6)C
解析　(1)图甲和图乙所示的过程中，都必须用到的动物细胞工程技术手段是动物细胞培养。
(2)图甲中②过程常在促融剂聚乙二醇(或PEG)诱导下完成。③过程中至少涉及两次筛选：第一次利用选择性培养基筛选出杂交瘤细胞，第二次利用克隆化培养和抗体检测的方法筛选出既能大量增殖，又能产生单一性抗体的杂交瘤细胞。④过程与体外培养相比，其优点是不需要特定的培养基，不需要严格的外界环境条件。
(3)单克隆抗体结合上抗癌药物能定向攻击癌细胞，这一应用可形象地称为生物导弹。
(4)若不考虑环境因素影响，克隆羊的性状不完全像白面绵羊，原因是卵细胞细胞质中的遗传物质也能控制某些性状。
(5)图乙过程的技术具有多种用途，可用于有选择地繁殖某一性别的家畜、繁殖家畜中的优良个体、用于保存物种，但不能改变动物的核基因。
(6)在目前现有技术条件下，还不能将从动物体内分离出来的成熟的体细胞直接培养成一个新个体，而是必须将体细胞的细胞核移植到去核的卵细胞中才能发育成新个体，原因最可能是卵细胞细胞质可使体细胞核全能性得到表达。
第37讲　胚胎工程、生物技术的安全性和伦理问题
[考纲明细]　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)　4.转基因生物的安全性(Ⅰ)　5.生物武器对人类的威胁(Ⅰ)　6.生物技术中的伦理问题(Ⅰ)
板块一　知识·自主梳理
一、胚胎工程的概念
1．操作对象：动物早期胚胎或配子。
2．技术手段：体外受精、胚胎移植、胚胎分割、胚胎干细胞培养等。
3．特点：经过处理后获得的胚胎，还需移植到雌性动物体内生产后代，以满足人类的各种需求。
二、体内受精和早期胚胎发育
1．精子的发生
(1)场所：睾丸。
(2)时间：从初情期开始，到生殖机能衰退。
(3)精子的形成过程
(4)变形过程中细胞发生的变化
2．卵子的发生
(1)场所：卵巢。
(2)时间：在胚胎的性别分化后。
(3)过程
②卵子是否受精的标志
当在卵细胞膜和透明带的间隙可以观察到两个极体时，说明卵子已经完成了受精，这是判断卵子是否受精的重要标志。
③精子和卵子在发生上的重要区别
哺乳动物卵泡的形成和在卵巢内的储备，是在出生前(即胎儿时期)完成的，这是精子和卵子在发生上的重要区别。
3．体内受精
(1)场所：雌性动物的输卵管内。
(2)受精前的准备阶段
①精子获能：刚刚排出的精子，不能立即与卵子受精，必须在雌性动物生殖道发生相应的生理变化后，才能获得受精能力。
②卵子的准备：卵子要在输卵管内进一步成熟，到减Ⅱ中期时，才具备与精子受精的能力。
(3)受精过程
4．早期胚胎发育
三、体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用
1．体外受精
2．胚胎的早期培养
(1)目的：检查受精状况和受精卵的发育能力。
(2)培养液成分：两“盐”：无机盐、有机盐；两“素”：维生素、激素；两“酸”：氨基酸、核苷酸；另有水和血清等。
(3)胚胎处理：向受体内移植或冷冻保存。
3．胚胎工程的应用及前景
(1)胚胎移植
①概念：将雌性动物体内的早期胚胎，或通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物体内，使之继续发育为新个体的技术。
②地位：胚胎工程其他技术的最后一道工序。
③意义
a．充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
b．大大缩短了供体本身的繁殖周期，增加供体一生繁殖后代的数量，从而推动了畜牧业的发展。
④生理学基础
⑤基本程序
(2)胚胎分割
①胚胎分割时应注意的问题
a．胚胎选择：选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚。
b．分割：在对囊胚阶段的胚胎进行分割时，一定要将内细胞团均等分割，以免影响分割后胚胎恢复和进一步发育。
②实质：通过无性生殖或克隆增加后代数量。
(3)胚胎干细胞
①胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。
四、生物技术的安全性和伦理问题
1．转基因生物的安全性
(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、基因间的相互作用及基因的调控机制等都了解得相当有限。
②目的基因往往是异种生物的基因。
③外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的。
(2)对转基因生物安全性的争论：在食物安全、生物安全、环境安全三个方面存在激烈的争论。
(3)理性对待转基因技术：趋利避害，不能因噎废食。
2．关注生物技术的伦理问题
(1)克隆
①治疗性克隆与生殖性克隆
②中国政府态度：中国不反对治疗性克隆，反对生殖性克隆。
(2)试管婴儿与设计试管婴儿
①过程区别：设计试管婴儿比试管婴儿多出的过程是上图中的d。
②所用技术手段不同：设计试管婴儿胚胎移植前需要进行遗传学诊断，而试管婴儿无需进行遗传学诊断。
③应用不同：试管婴儿主要解决不孕夫妇的生育问题，而设计试管婴儿主要用于白血病、贫血症等疾病的治疗。
④相同点：两者都是体外受精，并进行体外早期胚胎培养，都要经过胚胎移植，都属于有性生殖。
(3)基因身份证
①否定的理由：个人基因资讯的泄露造成基因歧视，势必造成遗传学失业大军、个人婚姻困难和人际关系疏远等。
②肯定的理由：一些遗传性疾病在后代中复现率很高，通过基因检测可以及早预防、适时治疗，达到挽救患者生命的目的。
3．禁止生物武器
(1)生物武器的种类：致病菌、病毒、生化毒剂以及基因重组的致病菌等。
(2)中国政府的态度：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。
◆　深入思考
1．受精的标志和受精完成的标志是一回事吗？
提示　受精的标志≠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；而受精完成的标志是雌、雄原核的融合。
2．排卵和冲卵有什么区别？
提示　排卵指卵子从卵泡中排出；冲卵是把供体母体子宫内的早期胚胎冲洗出来。
3．试管婴儿和设计试管婴儿有什么不同？
提示　(1)过程不同：后者比前者多了胚胎移植前的遗传学诊断。
(2)目的不同：试管婴儿主要解决不孕夫妇的生育问题，而设计试管婴儿主要用于白血病、贫血症等的治疗。
◆　自查诊断
1．排卵是指卵泡从卵巢中排出。(　　)
答案　×
2．从卵巢中采集的卵母细胞不能直接与获能的精子完成受精。(　　)
答案　√
3．在胚胎移植中，对供体母畜要进行超数排卵处理，对供、受体要进行同期发情处理。(　　)
答案　√
4．胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割。(　　)
答案　×
5．胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
体内受精和早期胚胎发育
题型一　配子的发生
1．哺乳动物卵原细胞减数分裂形成成熟卵子的过程，只有在促性腺激素和精子的诱导下才能完成。下面为某哺乳动物卵子及早期胚胎的形成过程示意图(N表示染色体组)。
据图分析，下列叙述错误的是(　　)
A．次级卵母细胞形成的过程需要激素调节
B．细胞Ⅲ只有在精子的作用下才能形成成熟卵子
C．Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ细胞分裂后期染色体数目相同
D．培育转基因动物应选择细胞Ⅳ作为受体细胞
答案　C
解析　分析题图可知，在促性腺激素的作用下减数第一次分裂完成并产生次级卵母细胞，A正确；只有在精子的作用下，次级卵母细胞才能完成减数第二次分裂形成成熟卵子，B正确；Ⅱ为初级卵母细胞，在减数第一次分裂后期染色体数目为2N，Ⅲ为次级卵母细胞，在减数第二次分裂后期，着丝点分裂后染色体数为2N，Ⅳ为受精卵，在有丝分裂后期，着丝点分裂，染色体数目加倍为4N，三者在分裂后期染色体数目不同，C错误；动物基因工程中常用受精卵作为受体细胞，D正确。
2．分析下面图解，判断以下哪一项不是精子、卵细胞发生的区别(　　)
A．初级精母细胞、初级卵母细胞的形成时间
B．MⅠ和MⅡ的时间连续性
C．成熟生殖细胞是否经过变形
D．成熟生殖细胞中染色体的数目
答案　D
解析　初级精母细胞是雄性动物初情期开始后才由精原细胞分裂形成的，而初级卵母细胞是在胎儿期性别分化后形成的；精子的产生过程中，MⅠ和MⅡ是连续的，而卵细胞产生通过MⅠ形成次级卵母细胞，在精子与卵子的结合过程中才完成MⅡ；精子细胞形成后变形为蝌蚪状，卵细胞不需要变形；成熟的精子和卵细胞经过减数分裂形成，都含有相当于亲本体细胞一半的染色体数目。故选D。
技法提升
　对“卵子的发生”的说明
(1)正常情况下，一个卵泡只能形成一个成熟的卵子。
(2)排卵是指卵子从卵泡中排出，而不是卵泡从卵巢中排出。
(3)卵子从卵泡中排出时只完成了减数第一次分裂，减数第二次分裂发生在输卵管中，在精子和卵子结合的过程中完成。
题型二　体内受精和早期胚胎发育过程
3．下列关于受精过程的叙述，错误的是(　　)
A．获能后的精子与卵子相遇后，释放顶体酶穿过透明带进入放射冠
B．透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障
C．精子与卵细胞膜相互融合，精子入卵
D．雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂
答案　A
解析　大量获能的精子与卵子相遇时，即开始释放顶体酶，溶解放射冠的卵丘细胞之间的物质，这样部分精子可接触到透明带，A错误；透明带反应是防止多精入卵的第一道屏障，卵细胞膜反应是第二道屏障，B正确；精子与卵细胞膜相互融合，精子的头部即进入卵细胞中，C正确；雄原核形成的同时，卵子完成减数第二次分裂，D正确。
4．[2017·苏州模拟]下图表示哺乳动物胚胎发育过程的几个阶段。请据图回答问题：
(1)写出各个阶段的名称：
A：________，B：________，C：________。
(2)写出图中各标号的名称：
[2]________，[4]________，[5]________，[7]________，[8]________。
(3)A时期的细胞具有发育上的________性，B时期开始出现________，C时期开始出现________。
(4)[2]将来发育成____________________________________。
(5)由受精卵到B阶段透明带破裂之前这一过程中，细胞数目________，胚胎总体积________。
答案　(1)桑椹胚　囊胚　原肠胚
(2)内细胞团　囊胚腔　外胚层　原肠腔　内胚层
(3)全能　细胞分化　胚层分化
(4)胎儿的各种组织
(5)增多　基本不变
解析　(1)图中A是桑椹胚，B是囊胚，C是原肠胚。
(2)图B中[1]是滋养层，[2]是内细胞团，[3]是透明带，[4]是囊胚腔；图C中[5]是外胚层，[6]是滋养层，[7]是原肠腔，[8]是内胚层。
(3)桑椹胚细胞具有发育的全能性，囊胚开始出现细胞分化，已分化成滋养层细胞和内细胞团；原肠胚已具有胚层分化，分化为外胚层和内胚层。
(4)内细胞团将发育成胎儿的各种组织，滋养层细胞将发育成胎膜和胎盘。
(5)由受精卵到B阶段透明带破裂之前这一过程中，虽然细胞数目增多，但胚胎总体积基本不变。
考点2
体外受精和早期胚胎培养及胚胎工程的应用
题型一　体外受精和早期胚胎培养过程
1．如图表示通过体外受精培育牛的过程，下列叙述错误的是(　　)
A．获取的精子经获能后才能进行体外受精
B．②过程只与细胞膜的流动性有关
C．③过程的细胞增殖方式是有丝分裂
D．④过程属于胚胎移植过程
答案　B
解析　在进行体外受精时，获取的精子需获能后才能进行体外受精，A正确；图中的②过程是受精作用，该过程涉及精卵细胞的识别、细胞膜的融合(与膜的流动性有关)、核的融合等，B错误；③过程是卵裂过程，该过程的细胞增殖方式是有丝分裂，C正确；④过程是将早期胚胎移入受体子宫的过程，属于胚胎移植过程，D正确。
2．根据哺乳动物体外受精的过程回答以下问题。
(1)体外受精的过程主要包括____________________、________________及受精等几个步骤。
(2)精子获能的方法有________和____________________。
(3)体外采集小鼠的卵子常用________。
A．超数排卵处理法
B．活体采卵法
C．从早期胚胎中采集
D．从屠宰后母鼠卵巢中采集
(4)怎样用一个流程图表示体外受精过程？
答案　(1)卵母细胞的采集和培养　精子的采集和获能
(2)培养法　化学诱导法　(3)A
(4)如图所示
解析　(1)哺乳动物体外受精的过程主要包括卵母细胞的采集和培养、精子的采集和获能及受精几个步骤。
(2)精子获能的方法有培养法和化学诱导法。
(3)对于实验小动物，卵子的采集常采用超数排卵处理法，对大家畜或大型动物，常采用活体采卵法或从已屠宰母畜的卵巢中采集的方法。
技法提升
人工授精和体外受精的比较
题型二　胚胎移植和胚胎分割
3．下列关于胚胎分割的叙述，正确的是(　　)
A．可以将胚胎任意分割成多块
B．胚胎分割是一种有性生殖
C．胚胎分割后，移植获得的后代基因型完全相同
D．胚胎分割是在动物体内进行的
答案　C
解析　胚胎分割可以看做无性生殖，它所形成的后代基因型完全相同，遗传性状极为相似。胚胎分割是在动物体外进行的操作，但不能无限分割。
4．下面为牛胚胎移植示意图，请据图回答：
(1)牛胚胎移植程序中，①通常采用________进行同期发情处理，然后②用________激素使供体母牛超数排卵。
(2)④胚胎移植过程一般有________和________两种方法。
(3)⑤过程产生的犊牛的遗传物质与⑥的遗传物质是否相同？________，为什么？___________________________________。
(4)进行胚胎移植的优势是________________________________。
(5)冲卵的生理基础是__________________________________。
(6)④移植的胚胎，也可以是来源于体外受精或者核移植，体外受精形成的胚胎发育成的个体可以称为________(填“试管”或“克隆”)动物，核移植形成的胚胎发育成的个体可以称为________(填“试管”或“克隆”)动物。
答案　(1)激素　促性腺　(2)手术　非手术
(3)不相同　犊牛的遗传物质来源于供体母牛和公牛，且供体胚胎的遗传特性在孕育过程中不受受体母牛的影响
(4)充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力
(5)早期胚胎形成后，处于游离状态，未与母体子宫建立组织上的联系
(6)试管　克隆
解析　(1)胚胎移植时供、受体牛必须处在相同的发情期，通常用激素进行处理，然后用促性腺激素对供体母牛做超数排卵处理。
(2)胚胎移植方法一般有手术法，引出受体子宫和卵巢，将胚胎注入子宫角，缝合创口；非手术法，将装有胚胎的移植管送入受体母牛子宫的相应部位，注入胚胎。
(3)受体母牛只是提供胚胎发育的场所。
(4)进行胚胎移植可以充分发挥雌性优良个体的繁殖潜力。
(5)冲卵的生理基础是早期胚胎形成后，未与母体子宫建立组织上的联系，仍处于游离状态。
(6)体外受精获得试管动物，核移植获得克隆动物。
5．以下是科学家采用不同方法培育良种牛的过程，a～h为操作过程，请据图回答有关问题：
(1)图中c的操作名称是_______________，d、f的操作名称是________________。
(2)图中用到的激素是________________，其目的是获得更多的卵母细胞，卵母细胞受精后发育可得到早期胚胎；图中早期胚胎属于胚胎发育的________期，其中胚胎干细胞来源于________(填数字标号)。
(3)过程h常用的方法是________________。采用________________技术来检测转基因牛D的DNA上是否插入了目的基因。
(4)图中A、B牛的性别________(填“相同”“不相同”或“不一定相同”)。
答案　(1)胚胎分割　胚胎移植
(2)促性腺激素　囊胚　③
(3)显微注射法　DNA分子杂交　(4)相同
解析　(1)分析题图可知，a过程是体外受精，b过程是早期胚胎培养，c操作是胚胎分割，d、f操作是胚胎移植。
(2)用促性腺激素处理母畜，可获得更多的卵母细胞，卵母细胞受精后发育可得到早期胚胎；图中胚胎属于胚胎发育的囊胚期，其中③指内细胞团，胚胎干细胞可来源于此。
(3)常用显微注射法将外源基因导入动物受体细胞，采用DNA分子杂交技术来检测转基因牛D的DNA上是否插入了目的基因。
(4)A、B牛由同一个胚胎分割而来，二者遗传物质相同，性别相同。
技法提升
　胚胎移植中的四个注意点
(1)胚胎移植过程中两次使用激素，第一次用激素对受、供体进行同期发情处理；第二次用促性腺激素处理供体使其超数排卵。
(2)胚胎移植过程中有两次检查：第一次对收集的胚胎进行检查；第二次对受体母畜是否妊娠进行检查。
(3)不同动物胚胎移植的时间不同：牛、羊要培养到桑椹胚或囊胚阶段，小鼠、家兔在桑椹胚前。几乎所有动物都不能到原肠胚阶段移植，因为此时分化程度高，移植成功率很低。
(4)胚胎移植是有性生殖还是无性生殖，取决于胚胎是由受精卵形成的，还是由核移植技术形成重组细胞发育而成或胚胎分割形成的。
题型三　胚胎干细胞培养
6．[2017·南阳测试]胚胎干细胞培养的基本过程如下图所示，下列叙述正确的是(　　)
A．①过程的培养液与动物细胞培养的培养液成分不同之处是不含有动物血清
B．②过程采用酶处理的方式将内细胞团细胞分散开
C．③过程培养基中需加入经紫外线照射后的成纤维细胞，以促进胚胎干细胞分化
D．早期胚胎继续发育会在外层形成滋养层细胞，最终这部分细胞发育为成体的一部分
答案　B
解析　动物细胞培养所需的营养物质与体内基本相同，需要有糖、氨基酸、促生长因子、无机盐、微量元素，以及血清、血浆等天然成分，早期胚胎培养的培养液成分一般都比较复杂，除了一些无机盐和有机盐类外，还需添加维生素、激素、氨基酸、核苷酸以及血清等，A错误；③表示胚胎干细胞只分裂不分化的状态，C错误；滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘，D错误。
7．现在有一个婴儿在出生后医院为他保留了脐带血，在以后他生长发育过程中如果出现了某种难治疗的疾病，就可以通过血液中的干细胞来为其治病，关于这个实例说法正确的是(　　)
A．用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，需要激发细胞所有全能性
B．用脐带血中的干细胞能够治疗这个孩子所有的疾病
C．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用到细胞培养技术
D．如果要移植用他的干细胞培育出的器官，应该要长期给他使用免疫抑制药物
答案　C
解析　用干细胞培育出人体需要的器官用来移植治病，不需要激发细胞的所有全能性，只需诱导干细胞分化形成相应的器官即可，A错误；用脐带血中的干细胞不能治疗这个孩子所有的疾病，如传染性疾病等，B错误；如果要移植用他的干细胞培育出的器官，需要用细胞培养技术，然后发育成器官，C正确；自体器官移植不会发生免疫排斥反应，所以自体移植后不需要用免疫抑制药物，D错误。
8．如图为哺乳动物的胚胎干细胞及其分化的示意图。请回答：
(1)胚胎干细胞是从动物胚胎发育至________期的内细胞团或胎儿的______________中分离得到的一类细胞。
(2)图中分化程度最低的干细胞是______________________。在体外培养条件下，培养液中加入________因子，可诱导该种干细胞向不同类型的组织细胞分化。
(3)在机体内，皮肤干细胞分化成皮肤细胞是机体细胞中基因____________________的结果。
(4)某患者不能产生正常的白细胞，通过骨髓移植可以达到治疗的目的。骨髓移植的实质是将上图中的________细胞移植到患者体内。
答案　(1)囊胚　原始性腺　(2)胚胎干细胞　分化诱导　(3)选择性表达　(4)造血干
解析　(1)胚胎干细胞是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞，这个早期胚胎指的是囊胚阶段的内细胞团。
(2)图中分化程度最低的干细胞是胚胎干细胞，其全能性最高，在体外培养条件下，在培养液中加入分化诱导因子，则该种干细胞可诱导分化形成不同类型的组织细胞。
(3)细胞分化是细胞中基因选择性表达的结果。
(4)骨髓是人体的造血组织，存在有造血功能的干细胞，骨髓移植的实质是将造血干细胞移植到患者体内。
易错警示
　滋养层≠饲养层
滋养层：囊胚时期沿透明带内壁排列的个体较小的细胞，滋养层最终发育成胎膜和胎盘。
饲养层：饲养层细胞一般为输卵管上皮细胞，在干细胞培养时，可作为提供干细胞分裂、增殖的营养细胞。
考点3
生物技术的安全性和伦理问题
题型一　生物技术的安全性问题
1．转基因生物的安全性引起人们争论的技术原因是(　　)
①转移基因的功能往往未知　②转移基因的结构往往未知　③外源基因插入宿主基因组的部位往往是随机的　④外源基因往往是异种生物的基因
A．①② B．②③ C．③④ D．①③
答案　C
解析　由于人们对基因结构、基因间相互作用及基因调控机制等了解有限，故人们对转基因生物的安全性还存在争论，转移基因的功能往往是已知的。
2．下列哪些说法已得到了证实(　　)
A．一些转基因植物成为“入侵的外来物种”，威胁着生态系统中其他的生物的生存
B．转基因抗除草剂植物已使杂草成了抗除草剂的“超级杂草”
C．转Bt基因玉米的花粉可使某种斑蝶幼虫死亡
D．已发现因食用转基因食物而死亡的病例
答案　C
解析　从理论上说，一些转基因植物可能会成为“入侵的外来物种”，威胁着生态系统中其他生物的生存，但没有被证实，A错误；转基因抗除草剂植物可能使杂草成为抗除草剂的“超级杂草”，没有得到证实，B错误；据报道一种斑蝶幼虫食用了转Bt基因玉米的花粉后有44%的个体死亡，C正确；到目前为止，还没有发现因食用转基因食物而死亡的病例，D错误。
技法提升
　安全性常见误区
(1)引入外来物种≠增加生物多样性：如果引进的生物会破坏环境或者对当地生物的生存造成影响，可能会造成生物多样性的锐减。
(2)转基因生物具有危害≠阻止技术的发展：应用正确态度对待转基因技术，不能因为可能的危害而阻止技术的发展。
题型二　生物技术的伦理问题
3．中国政府禁止生殖性克隆人，不接受任何生殖性克隆人的实验，原因是(　　)
A．克隆人不是正常的个体
B．克隆人的技术性问题无法得到解决
C．克隆人冲击了现有的婚姻、家庭和两性关系等传统的伦理道德观念
D．大多数人对克隆人的研究持否定态度
答案　C
解析　克隆人严重违反了人类伦理道德，是在人为地制造在心理上和社会地位上都不健全的人，因此中国政府禁止生殖性克隆人。
4．[2017·湖北荆州松滋二中期中]试管婴儿是通俗名词，在专业文献中称为体外受精及胚胎移植。试管婴儿是指精子和卵子的结合是在试管内进行的，并使受精卵在符合条件的环境内生长、分裂和发育4～6天，形成胚胎(如下图所示)，然后将胚胎移植到子宫腔内，使之能在子宫腔内发育，最后出生的一种生育方法，这是科学技术要求非常高的一种方法。它的成功和发展，不仅给不孕不育夫妇带来了希望，而且对研究人类的生殖生理和胚胎发生学以及优生学等方面提供了新的课题，有不可估量的积极作用。
(1)试管婴儿技术在生物学上所依据的原理是____________，该图示时期是胚胎发育的________期。
(2)人的受精卵通过卵裂，逐渐形成大量形态、功能不同的细胞、组织，并进而形成器官和系统，从细胞水平看，卵裂的分裂方式是________。
(3)“试管婴儿”是指精子和卵子在试管内进行结合的体外受精技术，受精前精子需要事先经过________处理，卵子要培养到________________(时期)。除此之外还用到___________________(填两种)技术。
(4)“试管婴儿”技术诞生后，继而出现了“设计试管婴儿”技术，二者在对人类作用上的区别是_______________________。
(5)现在大多数人反对设计婴儿性别，其原因是_____________。
答案　(1)受精作用　囊胚　(2)有丝分裂
(3)获能　减数第二次分裂中期　早期胚胎培养、胚胎移植
(4)前者主要用于治疗不孕夫妇的不孕症，后者可以用于治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病；后者胚胎在移植前需进行遗传学诊断
(5)破坏了人类正常的性别比例，违反了伦理道德
解析　受精前，精子需要进行获能处理，卵子需要培养到减数第二次分裂中期才能受精。受精之后，受精卵进行有丝分裂，使细胞数目增多。观察题图可知，该图中有囊胚腔，是典型的囊胚期图。试管婴儿技术主要用于解决不孕不育问题，而设计试管婴儿主要可以治疗需要骨髓移植或造血干细胞移植的疾病等。大多数人认为那些配型不合适的胚胎被丢弃或杀死，及滥用设计试管婴儿技术，如设计婴儿性别等导致性别比例失调，违反了伦理道德。
板块三　方向·真题体验
1．[2017·江苏高考]下列关于小鼠体外受精及胚胎发育的叙述，错误的是(　　)
A．精子在获能液中于37 ℃、5% CO2条件下培养的目的是使精子获能
B．小鼠在特定光控周期条件下饲养，注射相关激素有促进超数排卵的作用
C．分割的胚胎细胞有相同的遗传物质，因此发育成的个体没有形态学差异
D．注射到囊胚腔中的胚胎干细胞可以参与个体器官的发育
答案　C
解析　分割的胚胎细胞虽有相同的遗传物质，但由于发育条件的不同，个体间也会存在形态学差异，C项错误。
2．[2017·江苏高考]牛雄性胚胎中存在特异性H-Y抗原，可在牛早期胚胎培养液中添加H-Y单克隆抗体，筛选胚胎进行移植，以利用乳腺生物反应器进行生物制药。下列相关叙述正确的是(　　)
A．H-Y单克隆抗体由骨髓瘤细胞分泌
B．应选用原肠胚做雌雄鉴别
C．鉴别后的雄性胚胎可直接做胚胎移植
D．用H-Y抗原免疫母牛可获得相应抗体
答案　D
解析　单克隆抗体是由杂交瘤细胞产生的，A错误；原肠胚分化程度较高，取原肠胚细胞做雌雄鉴别易损伤胚胎，影响胚胎发育，应选用囊胚期的滋养层细胞，B错误；因题干中明确利用乳腺生物反应器，故应选用雌性胚胎进行胚胎移植，以获得雌性个体，这样才能利用乳腺生物反应器进行生物制药，C错误；用H-Y抗原免疫母牛，会使母牛产生免疫反应，刺激B细胞分化形成浆细胞，进而产生相应抗体，D正确。
3．[2016·江苏高考]印度沙漠猫是一种珍稀猫科动物，通过胚胎工程技术，可以让家猫代孕而繁育，主要步骤如下图所示。下列相关叙述正确的是(　　)
A．步骤甲、乙分别是指精子获能、胚胎分割
B．诱导超数排卵所注射的激素只能作用于特定细胞
C．受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于培养液
D．步骤甲使用的培养液和早期胚胎培养液成分基本相同
答案　B
解析　步骤甲为体外受精，步骤乙为胚胎移植，A错误；诱导超数排卵所用的激素是促性腺激素，只作用于性腺细胞，B正确；受精卵发育成早期胚胎所需营养主要来源于卵细胞中的卵黄，C错误；步骤甲体外受精使用的是获能溶液或专用的受精溶液，与早期胚胎培养液成分相差较大，D错误。
4．[2015·安徽高考]科研人员采用转基因体细胞克隆技术获得转基因绵羊，以便通过乳腺生物反应器生产人凝血因子IX医用蛋白，其技术路线如下图。
(1)由过程①获得的A为________________________。
(2)在核移植之前，必须先去掉受体卵母细胞的核，目的是__________________
_____________________________。
受体应选用________期卵母细胞。
(3)进行胚胎移植时，代孕母羊对移入子宫的重组胚胎基本上不发生_________
__________________，这为重组胚胎在代孕母羊体内的存活提供了可能。
(4)采用胎儿成纤维细胞进行转基因体细胞克隆，理论上可获得无限个转基因绵羊，这是因为____________________________。
答案　(1)含目的基因的表达载体
(2)保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞　
MⅡ中
(3)免疫排斥反应
(4)整合有目的基因的成纤维细胞可进行传代培养
解析　(1)分析图示可知，过程①构建的A为含目的基因的表达载体。
(2)核移植以前，必须去掉受体卵母细胞的核，目的是保证核遗传物质来自含目的基因的成纤维细胞。受体应该选用处于减数第二次分裂中期的卵母细胞。
(3)在进行胚胎移植时，受体即代孕母羊对移入子宫的外来胚胎基本上不会发生免疫排斥反应。
(4)转基因体细胞克隆产生的重组细胞具有全能性，培养产生的含目的基因的成纤维细胞可进行传代培养，因此理论上可获得无限个转基因绵羊。
限时规范特训
一、选择题
1．如图为胚胎发育过程中的某一时期示意图。下列有关叙述错误的是(　　)
A．高等哺乳动物胚胎发育中，图示时期的细胞已出现分化，细胞分化终止于生命结束
B．图中①②③依次为透明带、滋养层、内细胞团
C．胚胎从①中伸展出来的过程叫做孵化
D．进行胚胎分割时，应选择图示时期之后的胚胎进行
答案　D
解析　高等哺乳动物胚胎发育中的细胞分化开始于图示囊胚时期，终止于生命结束，A正确；由图示可知，图中①②③依次为透明带、滋养层、内细胞团，B正确；①为透明带，囊胚的扩大会导致透明带的破裂，胚胎伸展出来，这一过程叫孵化，C正确；图示为囊胚期，进行胚胎分割时，应选择图示时期的胚胎或之前的桑椹胚进行，D错误。
2．动物细胞培养是动物细胞工程的基础，图a、b、c表示现代生物工程技术，①②③表示分别对应a、b、c的结果。根据图示，下列说法正确的是(　　)
A．若a是核移植技术，①反应了动物细胞也具有全能性
B．若c是胚胎分割技术，③中个体的基因型和表现型一定相同
C．①②③中作为受体的动物品种是珍稀的或存量少的雌性动物
D．若b是体外受精技术，则②为良种家畜快速大量繁殖提供了可能
答案　D
解析　动物细胞通过核移植技术获得动物个体只能证明动物细胞的细胞核具有全能性，A错误；胚胎分割技术是将一个囊胚或者桑椹胚分割成多份获得多个后代个体，属于无性繁殖，获得的个体的基因型一定相同，但是表现型是基因型和环境条件共同作用的结果，可能不同，B错误；珍稀的或存量少的雌性动物属于保护动物，不能作为生物工程的受体，应该用本地中数量较多的雌性动物，C错误；胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎，或者通过体外受精及其他方式得到的胚胎，移植到同种的、生理状态相同的其他雌性动物的体内，使之继续发育为新个体的技术，它可充分发挥优秀个体的繁殖潜力，D正确。
3．下列有关生物技术安全和伦理问题的观点不合理的是(　　)
A．对于转基因技术，我们应该趋利避害，理性看待
B．我国禁止生殖性克隆和治疗性克隆
C．我国不发展、不生产、不储存生物武器，并反对其扩散
D．对于基因检测应该保护个人遗传信息的隐私权
答案　B
解析　我们应该利用转基因技术为人类造福。我国禁止生殖性克隆，但不反对治疗性克隆，利用治疗性克隆生产一些人造器官可用于医学治疗。
4．牛胚胎移植试验的主要流程如下，下列叙述正确的是(　　)
①供体超数排卵→②配种→③胚胎收集→④________→⑤胚胎移植→⑥子代小牛。
A．①过程需要注射有关激素，目的是获得更多的卵母细胞并完成减数分裂
B．③过程是以哺乳动物早期胚胎与子宫建立了组织上的联系为前提
C．④过程是“对胚胎进行质量检查”，可移植的胚胎应发育到囊胚或原肠胚
D．⑤过程成功率的高低主要决定于供、受体生理状况是否一致
答案　D
解析　卵细胞形成中的减数第二次分裂是在受精作用过程中完成的，A错误；③过程是以哺乳动物早期胚胎处于游离状态为前提，B错误；④过程是“对胚胎进行质量检查”，可移植的胚胎应发育到桑椹胚或囊胚，C错误；⑤过程成功率的高低主要决定于供、受体生理状况是否一致，D正确。
5．下图为哺乳动物胚胎工程的有关操作流程。下列叙述正确的是(　　)
A．①过程运用超数排卵技术可得到多个胚胎
B．③过程可以用胃蛋白酶处理囊胚获得干细胞
C．④过程需要在无菌的二氧化碳培养箱中进行
D．⑤过程可以直接获得各种效应T细胞
答案　C
解析　题图中①过程指早期胚胎的体外培养，②过程指胚胎移植，③过程指胚胎干细胞的获取，④过程指胚胎干细胞的培养，⑤过程指利用胚胎干细胞培育各种组织细胞。运用超数排卵技术只能获得多个卵母细胞，A错误；从早期胚胎(囊胚)中分离内细胞团(胚胎干细胞)一般用胰蛋白酶处理，B错误；动物细胞培养都需要在无菌的二氧化碳培养箱中进行，C正确；利用胚胎干细胞可以培育出多种淋巴细胞，但效应T细胞需经相应抗原的刺激才能获得，D错误。
二、非选择题
6．[2017·江淮十校联考]我国科学家通过Dazl基因的异位表达，最终在体外将小鼠胚胎干细胞同时诱导出了游动的精子和卵子。请回答：
(1)精子和卵子在体外受精后，应将受精卵移入________继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。受精卵的早期分裂过程中，细胞的表面积与体积的比值变化趋势是________。
(2)干细胞可分为全能干细胞(可发育成完整个体)、多能干细胞(可发育成多种组织和器官)和专能干细胞(可发育成专门的组织和器官)，则这些干细胞在发育中的分化前后顺序是__________________。
(3)胚胎干细胞可用于治疗性克隆，需要把胚胎干细胞在一定的条件下，通过________和________形成不同的组织和器官，然后才能进行移植。
答案　(1)发育培养液　逐渐增大
(2)全能干细胞、多能干细胞、专能干细胞
(3)离体培养　诱导分化
解析　(1)精子和卵子在体外受精后，应将受精卵移入发育培养液继续培养，以检查受精状况和受精卵的发育能力。受精卵的早期分裂过程中，细胞的数量不断增加，细胞的表面积增大，细胞总体积不变或减小，则单个细胞的体积减小，因此细胞的表面积与体积的比值变化趋势是逐渐增大。
(2)全能干细胞可发育为多能干细胞，多能干细胞可发育为专能干细胞。
(3)胚胎干细胞可用于治疗性克隆，需要把胚胎干细胞在一定的条件下，通过离体培养和诱导分化形成不同的组织和器官，然后才能进行移植。
7．[2017·济南模拟]由李建远教授率领的科研团队，在山东烟台毓璜顶医院成功克隆出5枚符合国际公认技术鉴定指标的人类囊胚。实验流程如下(字母表示操作技术或生理过程)。阅读材料并回答相关问题：
(1)A过程中，采取的关键措施是________。
(2)B过程中，李建远教授采用三维立体偏振光纺锤体成像系统对核DNA精确定位后，再用微激光对卵子的某一结构打孔，才能精确剔除卵子细胞核。这一结构主要是指(　　)
A．放射冠 B．透明带
C．卵细胞膜 D．核膜
(3)在培养皮肤成纤维细胞和淋巴细胞时，往往会发生细胞接触抑制现象，需要用__________________等处理。为了保证培养过程中无菌、无毒的环境，通常还要在细胞培养液中添加一定量的________。
(4)C表示________技术，D过程往往需要使用物理或化学方法激活，其中完成的细胞增殖方式是________。
(5)通过克隆胚胎进而用其衍生而来的器官来取代患者本人病变的器官，就会避免免疫排斥反应，根本原因是__________________。
答案　(1)注射促性腺激素　(2)B
(3)胰蛋白酶(或胶原蛋白酶)　抗生素
(4)核移植　有丝分裂
(5)遗传物质完全相同
解析　(1)想取得多枚卵子，需要向志愿者注射促性腺激素促其超数排卵。
(2)对卵子第一道屏障打孔，才能精确剔除卵子细胞核，这一道屏障是透明带。
(3)在培养皮肤成纤维细胞和淋巴细胞时，需要用胰蛋白酶或胶原蛋白酶等处理，原因是将细胞分散解除接触性抑制。培养过程中通常在细胞培养液中添加一定量的抗生素，其目的是防止培养过程中的污染。
(4)C是指把细胞核移入去核的卵细胞中，属于核移植，体细胞的增殖方式是有丝分裂。
(5)通过克隆胚胎进而用其衍生而来的器官来取代患者本人病变的器官，由于遗传物质完全相同，会避免免疫排斥反应。
8．胚胎工程技术包含的内容很丰富，如图是胚胎工程技术研究及应用的相关情况，其中供体1是良种荷斯坦高产奶牛，供体2是黄牛，请据图回答下列问题。
(1)应用1中获得的小牛，其遗传物质来源于________，细胞B的名称是________。
(2)应用2中牛完成体内受精的场所是________，刚移植在子宫内的胚胎其发育程度一般为________，胚胎移植后可以通过________从母体获得正常发育所需要的物质。这种试管牛的产生，采用的胚胎工程技术有______________________(至少答出两种)等。
(3)应用3中细胞C、D分别取自________、________。
(4)应用4中通过________技术获得二分胚①和②，同时，可以通过取样________进行分子水平的早期胚胎性别鉴定；也可以在细胞水平上通过对________的分析进行性别鉴定。
答案　(1)供体1和供体2　MⅡ中期卵母细胞(或减数第二次分裂中期的卵母细胞)
(2)输卵管　桑椹胚或囊胚　胎盘　体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植
(3)原始性腺(或生殖腺)　早期胚胎(囊胚的内细胞团)
(4)胚胎分割　滋养层　染色体(或性染色体)
解析　(1)从图示可看出应用1中获得的小牛，其遗传物质来源于供体1和供体2，细胞B为处于MⅡ中期卵母细胞。
(2)体内受精的场所为输卵管。胚胎移植一般选择桑椹胚或囊胚进行移植，胚胎移植后可以通过胎盘从母体获得正常发育所需要的物质，试管牛应用了体外受精、早期胚胎培养、胚胎移植等技术手段。
(3)细胞C来自生殖腺，而细胞D来自早期胚胎，利用胚胎分割可获得多胚，利用滋养层的细胞可进行早期胚胎性别鉴定，也可通过对染色体的分析进行性别鉴定。
9．一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，给农民节省了大量的人力和物力。跟踪调查还发现，这种转基因玉米除直接食用外，还被加工成食品摆在超市的货架上。请回答下列问题：
(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。如果同意这种观点，请列举3条理由：
①_________________________________________________________________；
②_________________________________________________________________；
③_________________________________________________________________。
(2)用转基因玉米加工的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“______________”。
(3)随着转基因技术的发展，“基因污染”应运而生，关于基因污染的下列说法不正确的是(　　)
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玉米的花粉传播距离有限　③玉米花粉的存活时间有限(或其他合理理由)
(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
(3)B
解析　(1)转基因生物不会对当地的生物多样性构成威胁，有以下理由：转基因生物虽然具有某些新的性状，但其生命力没有人们想象的那么强，扩散到种植区以外时，会很快死亡。转基因生物的种植需有一定的水、肥等条件，以及配套的种植技术。转基因生物与其他自然生物之间存在生殖隔离，难以进行自然杂交；许多植物花粉的传播距离有限，花粉存活时间有限，具有受精能力的时间更短。
(2)2002年，我国农业部颁布了《农业转基因生物标识管理办法》，要求对转基因生物产品及其加工品加贴标注，以方便消费者自主选择，保护消费者的知情权。在有关标识中应标注“转基因××品”或“加工原料为转基因××”。
(3)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。
10．[2017·河南新乡高三调研]我国全面二孩政策已于2016年1月1日起正式实施。十二年前，33岁的产妇朱女士利用试管婴儿技术，成功生下一个男孩。2016年3月，朱女士决定生育第二个孩子，医院找到当年为她冷冻的“胚胎”，经过检胎等程序，朱女士已成功怀孕12周。冷冻12年后复苏、植入，该“冻龄”宝宝将有望成为国内最“老”的宝宝。有意思的是，这个沉睡了12年的“冰宝宝”，跟自己11岁的亲哥哥其实是“同龄”。请回答以下相关问题：
(1)由于女性的自然周期产生的卵子太少，医生在取卵前通常需要注射________激素，促使一次有更多的卵泡发育。试管婴儿技术采用了体外受精等技术，精子顶体内含有的________能协助精子穿过卵细胞的________最终进入卵细胞内完成受精作用。
(2)通过胚胎移植技术将冷冻的“胚胎”移入朱女士子宫内，使其继续发育，胚胎移植的实质是________________________。沉睡了12年的“冰宝宝”跟自己11岁的亲哥哥其实是“同龄”。二者性别相同的概率为________。
(3)若进行试管婴儿的某夫妇，其中妻子患有线粒体疾病(线粒体DNA缺陷)，则子女患病的情况为________，该疾病的遗传________(填“遵循”或“不遵循”)孟德尔遗传定律。
(4)与试管婴儿相比，人们对克隆人争议较大。持反对态度的科学家认为，由于克隆技术尚不成熟，现在就做克隆人很可能孕育出有严重缺陷的孩子；但是坚持克隆人的科学家则认为，一些技术问题可以通过胚胎分级、基因诊断和________等方法得到解决。而有些人利用试管婴儿技术选择生男孩还是女孩，从种群特征角度分析，这会严重影响人口的________，进而影响人口数量，产生一系列社会问题。
答案　(1)促性腺　顶体酶　放射冠和透明带
(2)早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移　1/2
(3)全患病　不遵循　(4)染色体检查　性别比例
解析　(1)注射促性腺激素，能获得更多卵子；顶体内含有的顶体酶能协助精子穿过卵细胞的放射冠和透明带，最终进入卵细胞。
(2)胚胎移植的实质是早期胚胎在相同生理环境条件下空间位置的转移；生男、生女的概率相等，均为1/2。
(3)线粒体疾病的遗传方式是细胞质遗传，具有母系遗传的特点，不遵循孟德尔遗传定律，母亲患病子女全患病。
(4)通过胚胎分级、基因诊断和染色体检查等方法，可帮助检测有严重缺陷的孩子，弥补克隆技术的不足；人为地选择生男孩还是生女孩，会严重影响人口的性别比例。
11．[2017·烟台模拟]下图是畜牧业生产上培育某种优良种牛的两种方法，请分析回答下列问题。
(1)方法Ⅰ和方法Ⅱ均用到的生物技术有______________________________和__________________。
(2)用激素处理的目的是使B牛________________，从B牛体内获得的卵母细胞需要培养到__________________(时期)才能与精子结合。
(3)A牛的精子要与B牛的卵细胞结合，完成受精作用，必须先________。卵子受精的标志是____________________________。
(4)生产上常用________________期的胚胎进行胚胎移植。若希望同时获得多个性状相同的个体，可以使用________技术。
答案　(1)动物细胞培养'胚胎移植
(2)超数排卵减数第二次分裂中期
(3)获能在卵细胞膜和透明带的间隙能够观察到两个极体
(4)桑椹胚或囊胚　胚胎分割
解析　(1)方法Ⅰ、Ⅱ中都用到了动物细胞培养技术和胚胎移植技术。
(2)超数排卵应用促性腺激素处理，获得的卵母细胞需要在减数第二次分裂中期才能与精子结合。
(3)体外受精前应该让精子获能，然后才能完成受精作用。卵子受精的标志是卵细胞膜和透明带之间能观察到两个极体。
(4)胚胎移植常用桑椹胚或囊胚进行，胚胎分割能同时获得性状相同的多个个体。
第38讲　生态工程
[考纲明细]　1.简述生态工程的原理(Ⅱ)　2.生态工程的实例(Ⅰ)
板块一　知识·自主梳理
一、生态工程和生态经济
1．生态工程
(1)生态工程的概念：指人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，通过系统设计、调控和技术组装，对已被破坏的生态环境进行修复、重建，对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善并提高生态系统的生产力，从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。
(2)生态工程建设的目的：遵循自然界物质循环的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。
(3)生态工程的特点：与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。
2．生态经济
(1)原则：实行“循环经济”，使一个系统产出的污染物，能够成为本系统或者另一个系统的生产原料，从而实现废物的资源化。
(2)手段：建设生态工程。
(3)模式：实现“原料→产品→原料→产品”的无废弃物生产体系。
二、生态工程所遵循的基本原理
1．物质循环再生原理
物质在生态系统中循环往复，分层分级利用。(如无废弃物农业)
2．物种多样性原理
物种繁多而复杂的生态系统具有较高的抵抗力稳定性。(“三北防护林”建设中的问题，珊瑚礁生态系统的生物多样性的问题)
3．协调与平衡原理
生物与环境的协调与平衡，需要考虑环境承载力。(太湖富营养化问题)
4．整体性原理
人类处于社会—经济—自然复合而成的巨大系统中。进行生态工程建设时，不但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。(林业建设中自然生态系统与社会、经济系统的关系问题)
5．系统学和工程学原理
包括系统的结构决定功能原理和系统整体性原理。(桑基鱼塘、珊瑚礁藻类和珊瑚虫的关系)
三、生态工程的实例及发展前景
1．生态工程的实例
2．生态工程的发展前景
(1)“生物圈2号”生态工程实验的启示：使我们认识到人与自然和谐共处的重要性，深化了我们对自然规律的认识。
(2)发展前景：我们需要走有中国特色的道路，即不但要重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合。
四、我国生态工程发展前景的分析与展望
1．西方发达国家生态工程的特点：目标是治理环境污染，集中于对破坏的生态系统进行生态恢复。
2．我国目前的生态危机不单纯是环境污染问题，而是与人口激增、环境与资源破坏、能源短缺等问题结合在一起的“并发症”。
3．我国生态工程的特点：不但要重视对生态环境的保护，更要注重与经济、社会效益的结合，遵循整体、协调、再生、循环的基本原理，建立适合中国农业和农村特点的生态工程。
◆　深入思考
生态工程的整体性原理与系统整体性原理的比较。
提示　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；系统整体性原理强调整体大于部分之和，即“1＋1>2”，目的是保持系统有很高的生产力，互利共生的生物能体现系统整体性原理，如藻类和珊瑚虫、大豆和根瘤菌、地衣中藻类和真菌等。
◆　自查诊断
1．生态工程是无消耗、多效益的工程。(　　)
答案　×
2．根据协调与平衡原理，一个生态系统中种群数量不应超环境容纳量。(　　)
答案　√
3．“无废弃物农业”遵循的是物种多样性原理。(　　)
答案　×
4．建立生态农业时巧设、增设食物链会使食物链延长，消耗能量环节增多，系统总能量利用率降低。(　　)
答案　×
5．设计良性循环的农业生态系统时，应遵循的基本原则是追求经济效益的最大化。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点
生态工程的原理和实例分析
题型一　生态工程的原理
1．下列有关生态工程原理的说法，正确的是(　　)
A．农作物合理密植，遵循的是协调与平衡原理
B．农作物间作套种，遵循的是整体性原理
C．前面造林，后面砍树，违反的是系统学与工程学原理
D．某湖泊中水体富营养化，引起大面积水华，违反的是物种多样性原理
答案　A
解析　农作物间作套种，遵循的是物种多样性原理，B错误；前面造林，后面砍树，违反的是整体性原理，C错误；某湖泊中水体富营养化，引起大面积水华，违反的是协调与平衡原理，D错误。　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2．俗话说：“靠山吃山，靠水吃水。”随着人口和经济的增长，靠山的人对山上的林木乱砍滥伐，靠水的人则对水中的生物乱捕滥猎，都对各自的生态系统造成了巨大的破坏，那么，在治理和恢复生态系统的过程中，我们应遵循的原理是(　　)
A．物质循环再生原理 B．物种多样性原理
C．整体性原理 D．协调和平衡原理
答案　C
解析　自然生态系统是通过生物与环境、生物与生物之间的协调作用而形成的一个不可分割的有机整体。人类也处在一个社会—经济—自然复合而成的巨大系统中，乱砍滥伐和乱捕滥猎是对自然生态系统的破坏。进行生态工程重建时，不但要考虑到自然生态系统的规律，更重要的是还要考虑到经济与社会等系统的影响力。只有把生态与经济结合起来，即遵循整体性原理，才能从根本上达到治理和恢复生态系统的目的。
题型二　生态工程的实例
3．目前我国在矿产资源开发中，坚持“谁污染、谁治理”“谁破坏、谁恢复”的原则，建立健全矿区生态环境恢复治理的责任机制。下列关于矿区废弃地生态恢复的叙述合理的是(　　)
A．矿区废弃地生态恢复的关键是尽可能依靠自然演替恢复其生态功能
B．适用于矿区生态环境恢复的措施是开发农田，增加农民收入
C．该生态工程恢复所遵循的主要原理是系统学和工程学原理
D．矿石的开采只是破坏生态环境，不会产生其他危害
答案　C
解析　矿区废弃地生态恢复工程的关键是植被恢复和土壤微生物群落的重建，这主要依靠人类的活动，A不合理；矿区的土壤条件恶劣，不适宜农作物的生长，B不合理；矿山开发形成大量岩质陡边坡及矿渣废弃地，边坡的不稳定性导致许多不良地质灾害，D不合理。
4．生态工程是人类学习自然生态系统“智慧”的结晶。请回答下列关于生态工程的问题：
(1)生态工程建设的目的就是遵循自然界________________的规律，充分发挥资源的生产潜力，防止________________，达到经济效益与生态效益的同步发展。
(2)在农业和林业生产中，连年种植单一品种会造成病虫害增加，其主要原因是生态系统的________________稳定性降低，这主要违反了生态工程的________________原理。
(3)在湿地生态恢复工程中，应在湿地周围建立缓冲带，以尽量减少________________，使湿地依靠________________等机制恢复其生态功能。
(4)在城市环境治理中，要进行城市生态分区，合理分布工业区、居住区、生态绿地等，这主要体现了生态工程的________________原理。
(5)根据生态工程方面的内容，请你列举出一种对城市垃圾的处理办法：_____________________________________________________。
答案　(1)物质循环'环境污染　(2)抵抗力　物种多样性　(3)人类的干扰　自然演替'(4)整体性'(5)对垃圾进行分类处理，并实现垃圾资源化利用；改露天放置为掩埋处理，地表种植植物等(合理即可)
技法提升
　不同生态工程中的关键点和基本原理
(1)不同生态工程中的关键点
①农村综合发展型生态工程：核心是沼气工程，优点是开发可更新资源，减少环境污染。
②小流域综合治理生态工程：“综合”表现在同时考虑到生态效益和经济效益，不同气候带、不同自然条件和不同经济发展水平的地区，各具特色。
③大区域生态系统恢复工程：考虑树种生态适应性问题，种植适宜品种；考虑物种多样性，保证防护林体系稳定性。
④湿地生态恢复工程：主要措施是退耕还湖；主要困难是解决迁出湖区居民的生计问题。
⑤矿区废弃地的生态恢复工程：种植耐旱的灌木、草和树；改良表土。
⑥城市环境生态工程：解决大气污染，禁止使用有铅汽油；解决水污染，减少或禁止污水排放，进行污水净化。
(2)不同生态工程中的基本原理
①在六类生态工程实例中除“矿区废弃地的生态恢复工程”外，其余五大生态工程均涉及整体性原理。
②除“矿区废弃地生态恢复工程”及“农村综合发展型生态工程”外，均涉及协调与平衡原理。
③只有“农村综合发展型生态工程”涉及物质循环再生原理。
④只有“农村综合发展型生态工程”及“大区域生态系统恢复工程”涉及物种多样性原理。
⑤只有“小流域综合治理生态工程”及“矿区废弃地生态恢复工程”涉及工程学原理。
板块三　方向·真题体验
1．[2017·江苏高考]江苏省徐州市多年来围绕“一城青山半城湖”理念，实施了一系列生态建设工程，生态效应逐渐显现。下列有关该生态工程的分析评价不合理的是(　　)
A．使物种多样性程度显著提高
B．使生物群落的组成更为复杂
C．使生态系统的类型更为多样
D．其主要目的是提高生物多样性的直接价值
答案　D
解析　生态建设工程的主要目的是提高生物多样性的生态价值(间接价值)，而不是直接价值。
2．[2014·重庆高考]为治理某废弃采石场的生态环境，对其进行了公园化建设。
(1)对其进行整理和覆土，并选择适生植物进行人工造林，不同恢复时期的植物物种数如图所示。t0→t1，植物残体及凋落物中的有机物被生态系统中的________转化为无机物，使土壤条件得到改善；同时由于人工林土壤中存在________，导致群落中植物物种数增加；t1→t3，人工林抵抗力稳定性的变化是________；群落中植物物种数逐渐增加，物种之间________加剧。
(2)通过人工林建设和园林景观构建，既改善了生态环境，又可提高社会和经济效益，这主要体现了生态工程的________原理。
答案　(1)分解者　种子或繁殖体　增强　竞争
(2)整体性
3．[全国卷]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　系统学和工程学(答出两点即可)
(4)已被破坏的生态环境(或受损的生态系统)
解析　(1)依据题干提供的信息分析，污水流经厌氧沉淀池时，有些微生物能通过无氧呼吸分解有机物；流经曝气池时，有些微生物能通过有氧呼吸分解有机物；流经兼氧池时，微生物能通过有氧呼吸和无氧呼吸分解有机物。
(2)据本小题提供的信息可推知植物池中所有的生物构成了群落。植物处于食物链的第一营养级；植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于生产者所固定的太阳能。
(3)生态工程所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、物种多样性原理、系统学和工程学原理等。
(4)根据题中提供的信息可推测出，生态工程的主要任务是对已被破坏的生态环境或受损的生态系统进行修复，对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善。
限时规范特训
一、选择题
1．下列实例与主要体现的生态工程基本原理，匹配最恰当的是(　　)
A．中国传统农业——物种多样性原理
B．在养分稀少的深海有物种丰富的珊瑚礁——物质循环再生原理
C．包孕吴越的太湖中水葫芦泛滥——违反了协调与平衡原理
D．水乡的桑基鱼塘——整体性原理
答案　C
解析　中国传统农业主要是应用了物质循环再生原理，A错误；在养分稀少的深海有物种丰富的珊瑚礁主要是体现了物种多样性原理，B错误；包孕吴越的太湖中水葫芦泛滥主要是违反了协调与平衡原理，C正确；桑基鱼塘主要是应用了系统的结构决定功能原理，D错误。
2．如图所示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．多途径利用农作物可提高该系统的能量利用效率
C．沼渣、沼液作为肥料还田，使能量能够循环利用
D．沼气池中的微生物也是该生态系统的分解者
答案　C
解析　在该农业生态系统中，农作物可以成为家畜的饲料和人的食物，家畜也能成为人的食物，沼气池中的微生物可以利用农作物秸秆、人和家畜粪便中的有机物，而沼液和沼渣又可以为农作物提供肥料，沼气池发酵产生的沼气又能成为人类的能源物质，实现了能量的多级利用，提高了该生态系统的能量利用效率，A、B正确，C错误；沼气池中的微生物利用的是植物秸秆、动物粪便等中的有机物，在生态系统中的地位属于分解者，D正确。
3．下图是一个庭院生态工程的模式图，对该生态系统的分析，正确的是(　　)
A．该生态工程的目的是实现物质的循环利用，提高经济效益
B．该生态工程遵循了物质与能量多级循环利用等原理
C．饲养鸡鸭能提高生态系统中物质的利用效率，增加产量，但由于食物链延长，生态系统中能量传递效率会降低
D．建沼气池和制作生态缸需要考虑的因素是一样的
答案　A
解析　题图生态工程实现了物质的循环利用，提高了经济效益，A正确；该生态工程遵循了物质循环利用和能量多级利用等原理，能量不能循环利用，B错误；食物链延长不会改变生态系统中能量传递效率，但是随着食物链延长，最高营养级的生物获得的能量会降低，C错误；建沼气池和制作生态缸需要考虑的因素不完全一样，如沼气池中的生物不能进行光合作用，而生态缸中有进行光合作用的生产者，所以生态缸需要提供适宜的光照，D错误。
4．下列关于农业生态系统设计的说法，不合理的是(　　)
A．依据生态系统的相关原理，合理巧接食物链，实现物质和能量多级利用
B．设计良性循环的农业生态系统，可以提高农产品的产量，减少环境污染
C．合理设计农业生态系统的结构是为了提高农业生态系统的恢复力稳定性
D．基因工程、细胞工程、发酵工程等生物技术可以广泛应用于生态农业中
答案　C
解析　农业生态工程以生态学原理为依据，利用物质良性循环等技术手段，可以减少环境污染，增加农作物产量和畜牧业产品的产量；合理设计农业生态系统的结构是为了提高农业生态系统的抵抗力稳定性。
5．“粮桑渔畜”农业生态系统是江浙平原水网地区典型的高效农业系统，下图表示这一农业生态系统的基本模式。据图示判断下列说法错误的是(　　)
A．沼气池的建立既充分发挥了资源的生产潜力，又减少了环境污染
B．通过巧接食物链使原本流向分解者的能量更多地流向了人，提高了能量的传递效率
C．这一生态工程模式主要适用于江浙平原而不适用于我国西北地区，这是因为在建立生态工程时还需要遵循“整体、协调、循环、再生”的原理
D．上述生态农业系统通过改善和优化系统的结构达到改善系统功能的效果
答案　B
解析　沼气池的建立使物质得以充分利用，实现了能量的多级利用，同时减少了环境污染，A正确；该生态农业调整食物链实现了物质的循环利用，提高了能量利用率，没有改变能量传递效率，B错误。
二、非选择题
6．[2017·开封模拟]下图是江苏某农村因地制宜建设的生态农业园示意图，请分析回答：
(1)该生态农业园建设主要依据的生态工程原理有物质循环再生原理、物种多样性原理和______________等。
(2)池塘养鱼时，通常采用多鱼种混合放养模式(上层为食浮游生物的鳙鱼，中层为食草的草鱼，下层为杂食性的鲫鱼等)。从群落结构分析，这种养殖模式的优点是______________________。
(3)防治果树虫害时，常利用性引诱剂来诱捕害虫或干扰其交配，从而降低害虫种群密度。这属于生态系统中的________(信息类型)传递在农业生产中的应用。
(4)流入该生态农业园的总能量有________________________和人工输入的能量。生态农业园增加了“蝇蛆养殖、食用菌种植”等项目，其意义是_____________
______________________________________。
(5)根据图示，用箭头表示生态系统三类生物成分之间的能量流动关系。
　　　　
答案　(1)协调与平衡原理、系统的结构决定功能原理(答出一点即可)
(2)充分利用了生态系统的空间和食物资源
(3)化学信息
(4)稻、麦、蔬菜、草莓、梨等生产者固定的太阳能　实现了生态系统物质的循环利用和能量的多级利用、减少了环境污染
(5)
解析　(1)该生态农业园建设主要依据的生态工程原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、系统的结构决定功能原理等。
(2)池塘养鱼时，通常采用多鱼种混合放养模式(上层为食浮游生物的鳙鱼，中层为食草的草鱼，下层为杂食性的鲫鱼等)，这种养殖模式充分利用了生态系统的空间和食物资源，缓解生物间的竞争。
(3)防治果树虫害时，常利用性引诱剂来诱捕害虫或干扰其交配，从而降低害虫种群密度，其中性引诱剂属于生态系统中的化学信息传递在农业生产中的应用。
(4)流入该生态农业园的总能量是稻、麦、蔬菜、草莓、梨等生产者固定的太阳能和人工输入的能量。该生态农业园增加了“蝇蛆养殖、食用菌种植”等项目，该项目实现了生态系统物质和能量的多级利用、减少了环境污染。
(5)生产者的能量可以流向消费者和分解者，消费者的能量可以流向分解者，图中分解者的能量还可以流向消费者(如蝇蛆养殖→鸡鸭养殖)。
7．[2017·山西模拟]柴静的纪录片《穹顶之下》引发了全国人民对雾霾的关注和讨论，而天津港火灾爆炸事故遗址将在彻底清理后建设海港生态公园，这再次将生态环境与生态经济推上舆论的焦点。生态工程的建设已经成为社会关注的热点。请回答下列问题：
(1)山西省为产煤大省，生态环境破坏严重，矿区废弃地的生态恢复工程的关键在于_____________，具体实施的措施有_____________________________(答两点)。
(2)某生态工程以沼气工程为中心，各类植物的秸杆、枝叶用来生产饲料喂养畜、禽、鱼，人、畜、禽粪便作为原料生产沼气，沼渣水返还农田、菜园、果园、苗圃、渔塘，主要体现了生态工程的______________原理。该生态工程建设中，鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其________________。该生态系统把鱼塘、农田、果园等有机地组合在一起，优化了系统结构，遵循________________原理。
(3)在上述的生态工程中，种植不同的农作物、果树，饲养多种畜禽，这体现了生态工程的________________原理。
(4)在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，这遵循了生态工程的________________原理。
答案　(1)植被恢复与土壤微生物群落的重建　人工制造表土、土壤侵蚀控制、植被恢复工程
(2)物质循环再生　环境容纳量　系统的结构决定功能
(3)物种多样性
(4)协调与平衡
解析　(1)在矿区生态环境的恢复工程中，关键的措施是植被的恢复及其所必需的土壤微生物群落的重建。具体措施有：人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程。
(2)该生态工程以沼气工程为中心，实现了废物的循环利用，体现了生态工程的物质循环再生原理。该生态工程建设中，鱼塘中每一种鱼苗的投放量都不宜超过其环境容纳量(K值)。生态系统把鱼塘、农田、果园等有机地组合在一起，优化了系统结构，遵循系统的结构决定功能的原理。
(3)该生态工程种植不同的农作物、果树，饲养多种畜禽，这体现了生态工程的物种多样性原理。
(4)在应用植物修复技术治理重金属污染的土壤时，需选择符合要求的植物，这遵循了生态工程的协调与平衡原理。
8．回答下列与生态工程有关的问题：
(1)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，与传统的工程相比，生态工程具有少消耗、多效益、____________等特点。
(2)生态工程所遵循的基本原理有物质循环再生、协调与平衡、________、________和物种多样性等原理。人畜粪便用于农作物的生产主要符合________原理；连年种植单一品种造成病虫害增加主要违反了________原理。
(3)“猪—沼—果”是我国一种常见的生态农业模式，以沼气为纽带，带动畜牧业、林果业等相关农业产业共同发展。该生态农业中的所有生物共同组成了____________(填“生态系统”“群落”或“种群”)；该生态农业模式能实现能量的____________。
答案　(1)已被破坏的生态系统(或受损的生态系统)　可持续　(2)整体性'系统学与工程学'物质循环再生'物种多样性　(3)群落　多级利用(多途径利用)
9．我国珠江三角洲地区，为了充分利用土地，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、系统学和工程学原理等。
(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)该生态系统向外输出的物质主要有____________________。
(4)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。
(5)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_______________________________________(至少答两点)。
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)蚕丝、鱼、糖等'(4)抵抗力'(5)减轻水患、提高经济效益、减少环境污染等(合理即可)
10．[2017·湖南长沙长郡中学周测]在缤彩纷呈的生物世界，微生物似乎显得过于微小与沉寂。然而，它们在生态工程中有着重要的作用，如处理生活污水。请回答下列问题：
(1)生活污水流经某生活污水净化处理系统中的“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_______________呼吸将污水中的有机物分解。
(2)生态工程中所遵循的基本原理有、_______________、协调与平衡原理___________________、______________________________
整体性原理、系统学与工程学原理等。
(3)一般来说，生态工程的主要任务是对已破坏的_____________进行修复、重建，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，追求_____________、经济、社会效益的统一。
(4)很多微生物只能分解某一种有机物，如果想培育出能分解生活污水中多种有机物的“超级微生物”，理论上可以采用________________技术对现有微生物进行改造，该技术的核心是___________________。如果在个体水平上检测改造的微生物是否符合要求，可采用的检测方法是______________________________。
答案　(1)无氧和有氧(或细胞)
(2)物质循环再生原理　物种多样性原理
(3)生态环境　生态(或自然生态)
(4)基因工程(或基因拼接、转基因)　基因表达载体的构建　用不同种有机物分别培养改造后的微生物，观察其分解能力
解析　(1)厌氧沉淀池中的微生物通过无氧呼吸将污水中有机物分解，曝气池中的微生物通过有氧呼吸将污水中有机物分解，兼氧池中的微生物通过有氧呼吸和无氧呼吸将污水中有机物分解。
(2)生态工程中所遵循的基本原理有物质循环再生原理、物种多样性原理、协调与平衡原理、整体性原理、系统学与工程学原理等。
(3)一般来说，生态工程的主要任务是对已破坏的生态环境进行修复、重建，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，追求生态(或自然生态)、经济、社会效益的统一。
(4)很多微生物只能分解某一种有机物，如果想培育出能分解生活污水中多种有机物的“超级微生物”，理论上可以采用基因工程技术对现有微生物进行改造，该技术的核心是基因表达载体的构建。如果在个体水平上检测改造的微生物是否符合要求，可采用的检测方法是用含不同种有机物的培养基分别培养改造后的微生物，观察其分解能力。
第39讲　生物技术在食品加工及其他方面的应用
[考纲明细]　1.从生物材料中提取某些特定的成分　2.运用发酵加工食品的基本方法　3.测定食品加工中可能产生的有害物质
板块一　知识·自主梳理
一、果酒和果醋的制作
1．菌种的比较
2．制作原理与发酵条件的比较
3．制作果酒和果醋的发酵装置分析
4．果酒和果醋的制作过程
5．掌握检测方法
(1)果酒制作是否成功可以通过嗅味和品尝，用酸性的重铬酸钾检验酒精含量，以及进行酵母菌镜检、测定pH等手段检测。
(2)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。
二、腐乳的制作
1．腐乳的制作原理
(1)菌种：腐乳的发酵中起主要作用的是毛霉，其新陈代谢类型是异养需氧型。
(2)菌种作用：毛霉等微生物能产生蛋白酶和脂肪酶。蛋白酶能将蛋白质分解成小分子肽和氨基酸；脂肪酶能将脂肪水解为甘油和脂肪酸。
2．腐乳的制作流程
3.控制制作腐乳材料的用量
三、制作泡菜并检测亚硝酸盐的含量
1．泡菜的制作原理
(1)菌种：乳酸菌。
(2)发酵原理：在无氧条件下，将葡萄糖分解成乳酸。
反应式：C6H12O62C3H6O3＋少量能量。
(3)腌制条件：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．泡菜的制作流程
3．泡菜制作的注意事项
(1)防止杂菌污染：每次取样用具要洗净，要迅速封口。
(2)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，食盐用量过高，口味不佳，乳酸发酵受抑制，泡菜风味差；食盐用量过低，低于10%则会导致杂菌大量繁殖，泡菜腐败。盐水要煮沸后冷却，煮沸有两大作用：一是除去水中的氧气；二是杀灭盐水中其他细菌。
(3)装坛
蔬菜混匀后装坛，装至半坛时，放入蒜瓣、生姜及其他香辛料等佐料，并继续装至八成满，再徐徐注入配制好的盐水，使盐水没过全部菜料。
(4)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泡菜坛坛盖边沿的水槽内注满水，以保证坛内乳酸菌发酵所需的无氧环境，并注意在发酵过程中经常补水。
(5)温度：发酵过程中温度控制在室温即可，温度过高则易滋生杂菌，温度过低则发酵时间延长。
4．测定亚硝酸盐含量的原理及操作步骤
(1)亚硝酸盐与人体健康的关系：当摄入总量较多时，可引起中毒或死亡；在特定条件下可转化为致癌物——亚硝胺。
(2)检测方法：比色法。
(3)检测原理
①有关反应：NO＋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判断方法：观察样品颜色变化，并与标准显色液比较，然后计算亚硝酸盐含量。
(4)检测步骤：配制溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色。
四、植物有效成分的提取
1．植物芳香油
(1)植物芳香油的主要化学成分是萜类化合物及其衍生物，特点是挥发性强，易溶于有机溶剂。
(2)提取方法：蒸馏、压榨和萃取等。
2．玫瑰精油的提取
3．橘皮精油的提取
4．胡萝卜素的提取
◆　深入思考
1．果酒制作时发酵瓶装入葡萄汁后留有1/3的空间的目的是什么？
提示　先让酵母菌进行有氧呼吸快速繁殖，耗尽氧气后再进行酒精发酵；其次，防止发酵过程中产生的CO2造成发酵液的溢出。
2．泡菜制作中用水封坛口起什么作用？不封闭有什么结果？
提示　水封闭坛口起着使坛内与坛外空气隔绝的作用，这是最简易的造成无氧环境的方法。这样，坛内可利用蔬菜中天然存在的乳酸菌进行乳酸发酵。如不封闭，则会有许多需氧菌生长，蔬菜会腐烂。
3．在石油醚、乙酸乙酯、乙醚、苯和四氯化碳这几种溶剂中，哪种最适宜用来提取胡萝卜素？乙醇和丙酮能够用于胡萝卜素的萃取吗？为什么？
提示　在这五种溶剂中，石油醚的沸点最高，在加热萃取时不易挥发，所以石油醚最适宜用作萃取剂。胡萝卜素可溶于乙醇和丙酮，但它们是水溶性有机溶剂，在萃取中能与水混溶而影响萃取效果，所以不用它们作萃取剂。
◆　自查诊断
1．在家庭中用鲜葡萄制作果酒时，需向发酵装置中通入空气。(　　)
答案　×
2．果醋发酵包括无氧发酵和有氧发酵。(　　)
答案　×
3．腐乳制作利用了毛霉等微生物的蛋白酶和脂肪酶。(　　)
答案　√
4．测定亚硝酸盐的含量时，样品中亚硝酸盐含量不同则会形成不同深度的玫瑰红。(　　)
答案　√
5．蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
果酒和果醋的制作
题型一　果酒、果醋制作的原理　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．下图表示果酒和果醋制作过程中的物质变化过程，下列叙述正确的是(　　)
A．过程①和②都只能发生在缺氧条件下
B．过程①和③都发生在酵母细胞的线粒体中
C．过程③和④都需要氧气的参与
D．过程①～④所需的最适温度基本相同
答案　C
解析　据图分析可知：①是细胞呼吸的第一阶段；②是无氧呼吸的第二阶段；③是有氧呼吸的第二、三阶段；④是果醋制作中乙醇氧化为醋酸的阶段。①过程在有氧或无氧的条件下都可以进行，A错误；①过程是在细胞质基质中进行的，B错误；③和④都必须在有氧的条件下才可以进行，C正确；①、②、③是果酒制作的阶段，其发酵适宜的温度为18～25 ℃，④是果醋制作的阶段，醋酸菌生长的适宜温度为30～35 ℃，D错误。
2．某研究性学习小组以樱桃番茄为材料进行果酒、果醋发酵实验。下列相关叙述正确的是(　　)
A．果酒发酵所需的最适温度较果醋发酵高
B．先供氧进行果醋发酵，然后隔绝空气进行果酒发酵
C．与人工接种的发酵相比，自然发酵获得的产品品质更好
D．适当加大接种量可以提高发酵速率、抑制杂菌生长繁殖
答案　D
解析　果醋发酵的最适温度高于果酒，A错误；应先进行果酒发酵，再进行果醋发酵，B错误；人工接种的菌种品质更好，且不易有杂菌污染，故其比自然发酵的产品品质更好，C错误；适当增加接种量可缩短达到一定数量菌种所需的时间，并且在与其他杂菌的竞争中占优势，能够提高发酵速率、抑制杂菌的生长繁殖，D正确。
题型二　果酒、果醋制作的过程及发酵装置
3．下面是果酒和果醋制作的实验流程和某同学设计的果酒和果醋的发酵装置。
下列相关叙述中，错误的是(　　)
A．根据图1可知，利用葡萄制作果醋时，必须先进行酒精发酵然后再进行果醋发酵
B．冲洗葡萄时不能次数过多，否则果酒的制作会失败
C．图2中的装置中排气口弯曲可防止被空气中的杂菌污染
D．制作果酒要关闭充气口、打开排气口，制作果醋时充气口和排气口都要打开
答案　A
解析　根据图1可知，利用葡萄制果醋时，可以先进行酒精发酵，然后再进行果醋发酵，当氧气、糖充足时，醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸，A错误；果酒制作过程中，应先冲洗、后除去葡萄枝梗，而且冲洗时不能反复冲洗，防止菌种流失，从而导致果酒制作的失败，B正确；图2中的装置中排气口弯曲可形成液封，防止被空气中的杂菌污染，C正确；果酒发酵是在无氧环境中进行的，而果醋制作是在有氧环境中进行的，所以制作果酒要关闭充气口、打开排气口，排出二氧化碳，制作果醋时，充气口和排气口都要打开，D正确。
4．[2017·苏州检测]下列有关果酒和果醋制作的叙述正确的是(　　)
A．葡萄汁要装满发酵瓶，以形成无氧环境，利于发酵
B．在葡萄酒发酵过程中，每隔12 h左右打开瓶盖一次，放出CO2
C．果酒发酵过程中温度控制在30 ℃，果醋发酵过程中温度控制在20 ℃
D．在果醋发酵过程中，适时通过充气口充入氧气，有利于醋酸菌的代谢
答案　D
解析　果酒发酵主要是利用酵母菌的无氧呼吸，但发酵的初期酵母菌要进行有氧呼吸大量繁殖，并且发酵过程会产生CO2，如果装满发酵液，容易溢出，故发酵瓶要留出1/3 的空间，A错误；在制果酒的过程中，注意排气的方法是拧松而不是打开瓶盖，B错误；果酒发酵过程中温度控制在18～25 ℃，果醋发酵过程中温度控制在30～35 ℃，C错误；果醋制作是利用醋酸菌的有氧呼吸，因此在整个过程中要通入氧气，D正确。
考点2
腐乳的制作
题型　腐乳的制作原理和过程分析　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．下面为腐乳制作过程的流程图，下列说法不正确的是(　　)
→→→
A．毛霉为好氧型真菌，为避免缺氧，码放豆腐时要留出一定缝隙
B．加盐腌制的目的是析出豆腐中的水分使之变硬，同时能抑制微生物的生长
C．加卤汤、密封腌制中，毛霉不断增殖，并产生大量的酶，分解蛋白质
D．密封瓶口时，最好将瓶口通过酒精灯的火焰，以防止瓶口污染
答案　C
解析　从流程图可以看出，毛霉在加盐腌制前就已长成，加卤汤、密封腌制中，毛霉增殖受到抑制。
2．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)腐乳制作过程中需要加盐腌制8 d，加盐可以________，使豆腐块变硬，也可以抑制________的生长，并且在接近瓶口表面的盐要铺厚一些，避免__________________________，装瓶时加入的卤汤中的________和________也有相同的作用。
(3)当我们品尝腐乳时会发现腐乳的表面有一层致密的“皮”，它其实是_________________________________________。
答案　(1)毛霉　小分子肽　氨基酸　脂肪酶　甘油　脂肪酸
(2)析出豆腐中的水分　微生物　豆腐块腐败变质　香辛料　酒
(3)毛霉的(匍匐)菌丝
解析　(1)发酵过程中起作用的微生物有多种，如青霉、酵母、曲霉、毛霉等，其中起主要作用的是毛霉，毛霉产生的蛋白酶可将豆腐中的蛋白质水解成小分子的肽和氨基酸，产生的脂肪酶能将豆腐中的脂肪水解为甘油和脂肪酸。
(2)加盐腌制时盐可以析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬，还能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。卤汤中的酒和香辛料也具有防腐杀菌的作用。
(3)腐乳表面的“皮”是前期发酵时在豆腐表面生长的匍匐菌丝，它能形成腐乳的“体”，使腐乳成形。
技法提升
　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)菌种来源：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．腐乳制作过程中抑制杂菌的方法
(1)前期发酵条件的控制：提供有利于毛霉生长的温度、水分，形成毛霉的生长优势，抑制杂菌的生长。
(2)后期发酵条件的控制
①加盐腌制，利用食盐抑制杂菌生长。
②加卤汤装瓶：利用卤汤中的酒和香辛料抑制杂菌的生长。
③密封腌制：控制无氧环境，抑制好氧菌的生长。
考点3
泡菜的制作　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
题型一　泡菜的制作过程
1．[2017·济宁模拟]下面是泡菜制作的实验流程示意图，请据图回答下面的问题：
(1)制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜，原因是___________________。
(2)为了保证既无杂菌污染，又能使发酵菌发挥正常作用，应如何处理所用盐水？_________________________________________。
(3)在泡菜腌制过程中，坛口边缘的水槽中保持水分充足的目的是___________________________________________________。
(4)同样的材料和腌制条件，不同坛中各时期测得的亚硝酸盐含量不同，最可能的原因是__________________________________。
答案　(1)新鲜蔬菜中亚硝酸盐的含量低
(2)先将盐水煮沸以杀灭杂菌，然后将盐水冷却至室温时再使用
(3)提供发酵过程中所需的无氧环境
(4)各坛中微生物的种类和数量不同
解析　(1)新鲜的蔬菜中亚硝酸盐的含量低，所以制作泡菜宜选用新鲜的蔬菜。
(2)盐水煮沸可以杀灭杂菌，然后冷却至室温时再使用可以防止发酵菌被杀灭。
(3)在泡菜腌制过程中，经常向坛口边缘的水槽中补充水分可以防止外界氧气进入坛内。
(4)同样的材料和腌制条件，不同坛中各时期测得的亚硝酸盐含量不同，最可能的原因是各坛中微生物的种类和数量不同。
2．回答下列有关泡菜制作的问题：
(1)制作泡菜时，所用盐水需煮沸，其目的是________。为了缩短制作时间，有人还会在冷却后的盐水中加入少量陈泡菜液，加入陈泡菜液的作用是__________________。
(2)泡菜制作过程中，乳酸发酵的过程即为乳酸菌进行________的过程。该过程发生在乳酸菌细胞的________中。
(3)泡菜制作过程中影响亚硝酸盐含量的因素有________、________和________等。
(4)从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸。这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是____________________，原因是______________________________。
答案　(1)杀灭杂菌　增加乳酸菌数量
(2)无氧呼吸　细胞质基质
(3)温度　腌制时间　食盐用量
(4)乳酸菌数量增多，杂菌数量减少　乳酸菌比杂菌更为耐酸
解析　(1)泡菜制作时，所用盐水煮沸可杀灭杂菌；由于陈泡菜液中含有较多的乳酸菌，所以制作泡菜时加入少量陈泡菜液可增加发酵过程中乳酸菌的数量，从而缩短制作时间。
(2)乳酸菌发酵即为乳酸菌进行无氧呼吸，乳酸菌进行无氧呼吸的场所是细胞质基质。
(3)泡菜制作过程中，温度过高、食盐用量过低、腌制时间过短易造成细菌大量繁殖，亚硝酸盐含量增加，故制作时要注意控制温度、腌制时间、食盐用量等条件。
(4)泡菜制作过程中，由于乳酸菌发酵产生乳酸，泡菜液逐渐变酸，从而抑制了杂菌的繁殖，杂菌数量减少。
题型二　亚硝酸盐含量的测定
3．已知泡菜中亚硝酸盐含量与泡制时间有关。为了测定不同泡制天数泡菜中亚硝酸盐的含量，某同学设计了一个实验，实验材料、试剂及用具包括：刻度移液管、比色管、不同浓度的亚硝酸钠标准溶液、亚硝酸盐的显色剂、不同泡制天数的泡菜滤液等。
回答相关问题：
(1)测定亚硝酸盐含量的实验原理是：在________条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生________反应后，与N－1－萘基乙二胺盐酸盐结合形成________色染料。
(2)请完善下列实验步骤。
①标准管的制备：用__________________________________
和显色剂制成颜色深浅不同的系列标准管。
②样品管的制备：用刻度移液管分别吸取一定量的_______________，加到不同的比色管中，然后在各个比色管中加入等量的显色剂进行显色，得到样品管。
③将每个________分别与系列标准管进行比较，找出与样品管颜色深浅________的标准管，该管中亚硝酸钠含量即代表样品管中的亚硝酸盐含量，记录各样品管亚硝酸盐的含量。
④测定亚硝酸盐含量的方法为________法。
(3)下图表示的是泡菜中________趋势。
(4)泡菜制作过程中产酸的细菌主要是________(填“醋酸菌”或“乳酸菌”)。
答案　(1)盐酸酸化　重氮化　玫瑰红
(2)①不同浓度亚硝酸钠标准溶液　②不同泡制天数的泡菜滤液　③样品管　相同(相近)　④比色
(3)亚硝酸盐含量的变化
(4)乳酸菌
技法提升
　泡菜腌制中乳酸菌、乳酸和亚硝酸盐的变化
考点4
植物有效成分的提取
题型一　植物芳香油的提取方法及过程
1．[2017·山东聊城期末]在植物有效成分的提取过程中，常用萃取法、蒸馏法和压榨法，下列关于这三种方法叙述错误的是(　　)
A．蒸馏法的实验原理是利用水将芳香油溶解下来，再把水蒸发掉，剩余的就是芳香油
B．压榨法的实验原理是通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油
C．萃取法的实验原理是使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉溶剂后就可获得芳香油
D．蒸馏法适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
答案　A
解析　蒸馏法是利用水蒸气将挥发性较强的芳香油携带出来，适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油，A错误，D正确；压榨法是通过机械加压，压榨出果皮中的芳香油，适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取，B正确；萃取法使芳香油溶解在有机溶剂中，蒸发掉溶剂后就可获得芳香油，它的适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中，C正确。
2．下列关于玫瑰精油和橘皮精油提取的过程，叙述正确的是(　　)
A．玫瑰精油和橘皮精油都可用蒸馏、压榨和萃取的方法提取
B．两者都有过滤这一环节，目的都是除去液体中的固体杂质
C．新鲜的橘皮中含有大量的果蜡、果胶等，为了提高出油率，需用CaCO3水溶液浸泡
D．提取过程中均需加入Na2SO4，但该药品在两种植物芳香油提取过程中所起作用相同
答案　B
解析　橘皮易焦糊，适于用压榨法提取，不能用蒸馏法提取，A错误；提取玫瑰精油时，过滤是为了除去固体Na2SO4，提取橘皮精油时有两次过滤，目的都是去除杂质，获得橘皮精油，B正确；新鲜的橘皮中含有大量的果蜡、果胶等，如果直接压榨，出油率低，为了提高出油率，需用石灰水溶液浸泡，C错误；分离得到的玫瑰精油中加入无水Na2SO4是为了去除其中的水分，提取橘皮精油时，加入相当于橘皮质量0.25%的NaHCO3和5%的Na2SO4是为了使橘皮油易于与水分离，D错误。
技法提升
　植物有效成分的提取的三种方法比较
(1)水蒸气蒸馏法：适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强、热稳定性高、易溶于有机溶剂的芳香油。
(2)压榨法：适用于柑橘芳香油、柠檬芳香油等原料易焦糊、含油量高的芳香油的提取。
(3)萃取法：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剂中，不溶于水。
题型二　胡萝卜素的提取实验
3．作为萃取胡萝卜素的有机溶剂，哪一项不符合实验要求(　　)
A．能充分溶解色素 B．与水混溶
C．对人无毒 D．易与产品分离
答案　B
解析　胡萝卜素不溶于水，微溶于乙醇，易溶于石油醚等有机溶剂。萃取胡萝卜素的有机溶剂应该具有较高的沸点，能够充分溶解胡萝卜素，并且不与水混溶。此外，还需要考虑萃取率、对人的毒性、是否易燃、有机溶剂是否能从产品中完全除去、会不会影响产品质量等问题。
4．在用纸层析法鉴定所提取的色素时，下列叙述不正确的是(　　)
A．在纸层析过程中，滤纸不可放在普通烧杯中
B．层析液所用的试剂为石油醚和水的混合液
C．有时萃取样品的颜色比标准样品的颜色浅
D．如果萃取样品中出现了和标准样品一样的层析带，说明提取胡萝卜素的实验成功
答案　B
解析　等滤纸上的点样液自然挥发后，把滤纸卷成圆筒状，置于装有1 cm深的石油醚的密封的玻璃瓶中，A正确，B错误；若提取的胡萝卜素比较少，则萃取样品的颜色比标准样品的颜色浅，C正确；如果萃取样品中出现了和标准样品一样的层析带，说明提取胡萝卜素较多且较纯，实验成功，D正确。
　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
板块三　方向·真题体验
1．[2017·全国卷Ⅱ]豆豉是大豆经过发酵制成的一种食品。为了研究影响豆豉发酵效果的因素，某小组将等量的甲、乙两菌种分别接入等量的A、B两桶煮熟大豆中并混匀，再将两者置于适宜条件下进行发酵，并在32 h内定期取样观测发酵效果。回答下列问题：
(1)该实验的自变量是________、________。
(2)如果发现发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好，说明该发酵菌是________________________。
(3)如果在实验后，发现32 h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系，则无法确定发酵的最佳时间；若要确定最佳发酵时间，还需要做的事情是________________________________。
(4)从大豆到豆豉，大豆中的成分会发生一定的变化，其中，蛋白质转变为____________，脂肪转变为___________。
答案　(1)菌种　发酵时间　(2)好氧菌
(3)延长发酵时间，观测发酵效果，最好的发酵效果所对应的时间即为最佳发酵时间
(4)氨基酸和肽　脂肪酸和甘油
解析　(1)由“甲、乙两菌种”和“32 h内定期取样观测”可知，该实验的自变量是菌种和发酵时间。
(2)由“发酵容器内上层大豆的发酵效果比底层的好”可知，该发酵菌是好氧菌。
(3)因“32 h内的发酵效果越来越好，且随发酵时间呈直线上升关系”，说明发酵的最佳时间可能超过32 h，故可继续延长发酵时间，定期取样观测发酵效果，以确定最好的发酵效果所对应的时间，此时间即为最佳发酵时间。
(4)发酵菌种能产生蛋白酶和脂肪酶，蛋白酶能催化蛋白质分解为小分子的肽和氨基酸，脂肪酶能催化脂肪分解为甘油和脂肪酸。
2．[2017·全国卷Ⅲ]绿色植物甲含有物质W，该物质为无色针状晶体，易溶于极性有机溶剂，难溶于水，且受热、受潮易分解。其提取流程为：植物甲→粉碎→加溶剂→振荡→收集提取液→活性炭处理→过滤去除活性炭→蒸馏(含回收溶剂)→重结晶→成品。回答下列问题：
(1)在提取物质W时，最好应选用的一种原料是________(填“高温烘干”“晾干”或“新鲜”)的植物甲，不宜选用其他两种的原因是_______________________
_____________________________________________。
(2)提取物质W时，振荡的作用是_______________________。
(3)活性炭具有很强的吸附能力，在提取过程中，用活性炭处理提取液的目的是________________。
(4)现有丙酮(沸点56 ℃)、乙醇(沸点约78 ℃)两种溶剂，在提取物质W时，应选用丙酮作为提取剂，理由是_____________________。
(5)该实验操作过程中应注意的事项是__________________(答出两点即可)。
答案　(1)晾干　高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏；新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果
(2)使原料和溶剂充分混匀
(3)去除提取液中的色素
(4)丙酮沸点低于乙醇，蒸馏时物质W分解较少
(5)在温度较低的情况下操作、防火
解析　(1)高温烘干过程中，植物甲中的物质W易被破坏；新鲜的植物甲含水量高，用于提取的极性有机溶剂会被水稀释，进而降低对物质W的提取效果，因此，原料应选用晾干的植物甲。
(2)提取物质W时，振荡的作用是使粉碎的颗粒与有机溶剂充分混匀，从而使物质W充分溶解于极性有机溶剂中。
(3)绿色植物甲中含有色素，色素也能溶于有机溶剂，用活性炭处理提取液的目的是去除提取液中的色素，以增加成品的纯度。
(4)与乙醇相比，丙酮的沸点较低，而物质W受热易分解，故应选用丙酮作为提取剂，蒸馏时物质W分解较少。
(5)在该实验操作过程中应注意的事项是在温度较低的情况下操作、防火、控制处理的时间等。
3．[2016·全国卷Ⅱ]苹果醋是以苹果汁为原料经发酵而成的。回答下列问题：
(1)酵母菌的呼吸代谢途径如图所示。图中过程①和②是苹果醋生产的第一阶段，在酵母菌细胞的________中进行，其产物乙醇与________试剂反应呈现灰绿色，这一反应可用于乙醇的检验；过程③在酵母菌细胞的________中进行。与无氧条件相比，在有氧条件下，酵母菌的增殖速度________。
(2)第二阶段是在醋酸杆菌的作用下将第一阶段产生的乙醇转变为醋酸的过程，根据醋酸杆菌的呼吸作用类型，该过程需要在________条件下才能完成。
(3)在生产过程中，第一阶段和第二阶段的发酵温度不同，第一阶段的温度________(填“低于”或“高于”)第二阶段的。
(4)醋酸杆菌属于________核生物，其细胞结构中________(填“含有”或“不含有”)线粒体。
答案　(1)细胞质基质　重铬酸钾　线粒体　快
(2)有氧
(3)低于
(4)原　不含有
解析　(1)图中过程①和②表示酵母菌无氧呼吸的第一、二阶段，发生场所是细胞质基质；乙醇可在酸性条件下与重铬酸钾试剂发生颜色反应；过程③表示有氧呼吸的第二、三阶段，发生在线粒体中；与无氧呼吸相比，有氧呼吸过程释放的能量多，所以在有氧条件下酵母菌的繁殖速度较快。
(2)醋酸杆菌是好氧菌，所以乙醇转变为醋酸的过程需要在有氧条件下才能完成。
(3)酵母菌和醋酸杆菌的最适生长温度分别是20 ℃和30～35 ℃。
(4)醋酸杆菌属于细菌，是原核生物，原核细胞中不含有线粒体。
限时规范特训
一、选择题
1．下列关于中学“腐乳的制作”实验，叙述正确的是(　　)
A．加盐主要是为了调节水分，利于毛霉生长
B．加料酒主要是为了灭菌，避免腐乳变质
C．发酵过程中起主要作用的是乳酸杆菌
D．实验室制作的腐乳不宜直接食用
答案　D
解析　加盐主要是为了抑制微生物生长，防止豆腐腐败变质，A错误；加料酒主要为了使腐乳具有独特的香味，B错误；发酵过程中起主要作用的是毛霉，C错误；实验室制作的腐乳可能灭菌不彻底，不宜直接食用，D正确。
2．下图为某同学设计的酿制苹果醋的基本流程图和发酵装置示意图。下列相关分析正确的是(　　)
A．①过程要先切块后清洗以减少杂菌的污染
B．②过程加入果胶酶可以提高苹果的出汁率
C．③过程发酵所用酵母菌无具膜结构的细胞器
D．④过程需要将发酵装置中的充气口开关关闭
答案　B
解析　①过程要先清洗后切块以减少杂菌的污染，A错误；植物细胞有细胞壁的保护，破坏细胞壁需要纤维素酶和果胶酶，B正确；酵母菌是真核生物，含有具膜细胞器，如线粒体等，C错误；醋酸菌是需氧菌，发酵装置中的充气口开关应开启，D错误。
3．“格瓦斯”是由酵母菌和乳酸菌双菌发酵的传统谷物发酵饮料。传统做法是采用俄式大面包为基质，加入菌种发酵生成微量乙醇、一定量的CO2以及丰富的有机酸物质。下列相关叙述正确的是(　　)
A．发酵过程需要密闭条件
B．两菌种的代谢类型相同
C．CO2由两菌种共同产生
D．两菌种间为互利共生关系
答案　A
解析　酵母菌无氧呼吸产生乙醇和CO2，乳酸菌无氧呼吸产生乳酸，故发酵过程都需要密闭条件，A正确；酵母菌的代谢类型是异养兼性厌氧型，乳酸菌的代谢类型是异养厌氧型，B错误；乳酸菌无氧呼吸不产生CO2，C错误；两菌种都以俄式大面包为基质进行发酵，为竞争关系，D错误。
4．下列关于泡菜的制作和亚硝酸盐含量的测定实验的叙述，正确的是(　　)
A．将新鲜蔬菜与煮沸冷却的盐水(盐和清水的质量比为4∶1)混匀装瓶
B．发酵过程中始终要保持密封状态，泡菜坛盖边缘的水槽中要始终装满水
C．在酸性条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应形成玫瑰红色染料
D．随着发酵进行，亚硝酸盐含量逐渐增加，用比色法可进行亚硝酸盐含量的测定
答案　B
解析　盐和水的质量比应为1∶4，A错误；乳酸菌为厌氧菌，所以发酵过程中始终要保持密封状态，泡菜坛盖边缘的水槽中要始终装满水，B正确；在酸性条件下，亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生重氮化反应，再与N－1－萘基乙二胺盐酸盐反应形成玫瑰红色染料，C错误；随着发酵进行，亚硝酸盐含量先增加后减少，用比色法可进行亚硝酸盐含量的测定，D错误。
5．[2017·枣庄月考]在植物有效成分的提取过程中，常用萃取法、蒸馏法和压榨法，下列关于这三种方法的叙述错误的是(　　)
A．蒸馏法和萃取法都需要水浴加热
B．压榨法适用于易焦糊原料的提取，如柑橘、柠檬等
C．萃取法适用范围较广，一般原料颗粒小、萃取温度高、时间长，萃取效果好
D．蒸馏法适用于提取玫瑰油、薄荷油等挥发性强的芳香油
答案　A
解析　蒸馏法适用于提取挥发性强的芳香油，其操作过程中需酒精灯直接加热，不需要水浴加热，萃取法需要水浴加热，A错误，D正确；压榨法适用于柑橘、柠檬等易焦糊原料的提取，B正确；萃取法适用范围广，要求原料的颗粒要尽可能细小，能充分浸泡在有机溶剂中，C正确。
6．[2017·衡水调研]下列关于胡萝卜素的相关说法，正确的是(　　)
A．胡萝卜素在层析液中的溶解度比叶绿素低
B．1分子β－胡萝卜素可分解成为2分子的维生素A
C．胡萝卜素属于脂溶性物质，易溶于乙醇
D．提取胡萝卜素时干燥温度越高萃取的量越多
答案　B
解析　胡萝卜素在层析液中的溶解度比叶绿素高，A错误；1分子的β－胡萝卜素可以分解为2分子的维生素A，B正确；胡萝卜素属于脂溶性物质，微溶于乙醇，C错误；提取胡萝卜素时要注意干燥的温度和时间，温度过高，时间太长，胡萝卜素容易分解，D错误。
二、非选择题
7．[2017·东北三省三校一模]为了对柑橘综合利用，某研究人员做以下实验：
请回答以下问题：
(1)橘皮精油________色，主要成分是________。本实验用到的植物芳香油提取方法为_______________________________________。
(2)若要计算提取精油的出油率，需要称量_____________的质量。对比发现方法1的出油率稍低，但是发现其香气、色泽更接近于鲜橘，原因是方法2会使______________________________，所以通常先采用方法1提取，并将方法1之后的残渣用方法2进一步提取。
(3)通常使用方法1时，可以提前使用________浸泡。浸泡的时间通常是________以上。
(4)使用方法2提取时发现，柑橘皮的破碎度越高，即颗粒越小，出油率越高，原因是_________________________________________。
答案　(1)无　柠檬烯　水蒸气蒸馏法和压榨法
(2)芳香油和原料　原料焦糊和有效成分水解
(3)石灰水　10 h
(4)原料(相对表)面积大，随水蒸气蒸馏速度快(与溶剂接触的面积越大)(橘皮精油从果皮内部逐渐扩散至固体表面所通过的距离越短，故容易渗出)
解析　(1)橘皮精油，无色透明，具有诱人的橘香味，是食品、化妆品和香水配料的优质原料。观察分析题图，本实验所用到的提取植物芳香油方法有压榨法和水蒸气蒸馏法。
(2)橘皮精油主要贮藏在橘皮中，方法1是压榨法提取橘皮精油，实验流程是：石灰水浸泡→漂洗→压榨→过滤→静置→再次过滤→橘皮精油；方法2是水蒸气蒸馏法，这种方法会由于温度过高使有效成分发生部分水解，还会出现原料焦糊问题，因此常采用压榨法进行提取，但若想提高出油率，可先用方法1提取，并将方法1之后的残渣用方法2进一步提取。
(3)使用压榨法提取橘皮精油需提前将橘皮在石灰水中浸泡10小时以上，因为只有将橘皮浸透压榨时才不会滑脱，出油率高，并且压榨时的黏稠度不会太高，过滤时不会堵塞筛眼。
(4)原料的颗粒越小，相对表面积越大，则精油从果皮内部扩散到表面所通过的距离越短，容易渗出。
8．[2017·潍坊一模]家庭泡菜的制作过程：新鲜的蔬菜经过整理、清洁后，放入泡菜坛中，然后向坛中加入盐水、香辛料及一些“陈泡菜水”，密封后置于温度适宜的地方。请回答下列问题：
(1)加入蔬菜前要对泡菜坛做__________________处理。
(2)在家制作泡菜时，常发现泡菜坛内长一层白膜，这层白膜是怎么形成的？__________________。为避免杂菌污染，向泡菜坛中加入了青霉素，结果发酵失败，原因可能是____________________。
(3)有时制作的泡菜会“酸而不咸”，最可能的原因是_____________________。
(4)对亚硝酸盐含量测定的原理是：亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与__________________偶联成________色化合物。测定亚硝酸盐含量的操作流程是：配置溶液→制备________→制备样品处理液→比色。其中，使滤液变得无色澄清透明的是________。
答案　(1)彻底清洗并用白酒擦拭
(2)产膜酵母繁殖形成的　青霉素能够抑制乳酸菌的生长
(3)加入的食盐过少
(4)N－1－萘基乙二胺盐酸盐　玫瑰红　标准显色液　氢氧化铝乳液
解析　(1)加入蔬菜前要对泡菜坛做彻底清洗并用白酒擦拭处理。
(2)在家制作泡菜时，常发现泡菜坛内长一层白膜，这层白膜是产膜酵母繁殖形成的。为避免杂菌污染，向泡菜坛中加入了青霉素，结果发酵失败，原因可能是青霉素能够抑制乳酸菌的生长。
(3)有时制作的泡菜会“酸而不咸”，最可能的原因是加入的食盐过少。
(4)对亚硝酸盐含量测定的原理是：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玫瑰红色化合物。测定亚硝酸盐含量的操作流程是：配置溶液→制备标准显色液→制备样品处理液→比色。其中，使滤液变得无色澄清透明的是氢氧化铝乳液。
9．β－胡萝卜素是一种色泽鲜艳、对人体有益的天然色素类食品添加剂，可从胡萝卜或产胡萝卜素的酵母菌菌体中提取获得，操作流程如图1所示。图2是样品层析结果与β－胡萝卜素标准样品的比对。请分析并回答下列问题：
(1)胡萝卜素是________色的结晶。从胡萝卜中提取胡萝卜素常用的是________法，采用__________加热。一般情况下，提取胡萝卜素时，提取效率与原料颗粒的含水量呈________相关。
(2)图1中，干燥过程应控制好温度和________，以防止胡萝卜素的分解；萃取过程中宜采用水浴加热，原因是____________________。
(3)图中A过程表示________，其目的是________________。
(4)经萃取、过滤得到的液体是_____________________，之后还需进行浓缩处理，浓缩是指________________。
(5)纸层析法可用于鉴定所提取的胡萝卜素。从图2分析可知，层析后在滤纸上出现高度不同的色素带，说明________________，色带________为β－胡萝卜素。
答案　(1)橘黄　萃取　水浴　负
(2)干燥时间(只答时间也可)　有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸(意思正确即可)
(3)过滤　除去萃取液中的不溶物
(4)溶有胡萝卜素的萃取剂　去除萃取剂
(5)提取到的胡萝卜素含杂质(或不纯或含有多种色素，合理即可)　Ⅰ
解析　(1)胡萝卜素是橘黄色的结晶。由于胡萝卜素易溶于有机溶剂，因此提取胡萝卜素常用萃取法。由于有机溶剂易燃易爆，因此常采用水浴加热。由于原料的含水量影响提取效率，因此提取效率与原料颗粒的含水量呈负相关。
(2)胡萝卜素提取过程中的干燥过程应控制好温度和时间，温度太高、干燥时间太长会导致胡萝卜素分解。萃取过程应该避免明火加热，而采用水浴加热，这是因为有机溶剂都是易燃物，直接使用明火加热容易引起燃烧、爆炸。
(3)胡萝卜素的提取流程是胡萝卜粉碎、干燥、萃取、过滤、浓缩；在浓缩之前还要过滤，除去萃取液中的不溶物。
(4)萃取、过滤得到的液体是溶有胡萝卜素的萃取剂，由于胡萝卜素不易挥发，而萃取剂易挥发，因此可以通过蒸发掉萃取剂进行浓缩。
(5)纸层析法分离色素的原理是不同色素在层析液中的溶解度不同，在滤纸上的扩散速度不同，溶解度高的扩散的快，胡萝卜素在层析液中的溶解度最高，在滤纸上扩散的最快，位于滤纸的最上端；提取胡萝卜素时滤纸上出现高度不同的色素带，说明提取到的胡萝卜素含有杂质。
10．[2017·洛阳二模]微生物在发酵食品的加工中起着极其重要的作用，可利用微生物制作果酒和果醋等。如图是利用微生物制作果醋的流程示意图和发酵装置示意图，回答有关问题：
―→―→―→―→―→
(1)发酵时装置要清洗干净，并且用________消毒，作为果酒的发酵装置，管口2应该连接________________________，以防止排气时空气中的微生物污染。
(2)与A发酵过程有关的微生物在________________发酵液中可以生长繁殖，该环境对杂菌则有抑制作用。发酵后期，酒精的含量一般不超过12%，原因是________________________________。
(3)制葡萄醋的过程中，要打开阀a，原因是_________________。
答案　(1)70%的酒精　长而弯曲并且管口朝下
(2)缺氧、酸性　酒精对细胞有毒害，抑制酵母菌的代谢活动
(3)醋酸菌是好氧细菌，将酒精变醋酸需要氧气参与
解析　(1)发酵时装置要清洗干净，并且用70%的酒精消毒。作为果酒的发酵装置，管口2应该连接长而弯曲并且管口朝下，以防止排气时空气中的微生物污染。
(2)A为果酒发酵，参与该过程的微生物是酵母菌，其适宜在缺氧、偏酸性和含糖较高的环境中生长繁殖，这样的环境对杂菌有抑制作用。由于酒精对细胞有毒害，抑制酵母菌的代谢活动，因此发酵后期，酒精的含量一般不超过12%。
(3)醋酸菌是好氧细菌，将酒精变醋酸需要氧气参与，因此制葡萄醋的过程中，要打开阀a。
11．近年来，《舌尖上的中国》引发全民关注美食的热潮，其中不乏利用微生物发酵制作的美食，如素有“东方奶酪”之称的“石宝寨牌”忠州豆腐乳、中国泡菜领导品牌“吉香居”等。请回答下列有关问题：
(1)“石宝寨牌”忠州豆腐乳前期发酵是在严格的无菌条件下，接入优良毛霉菌种，这样可以____________，温度应控制在________，并保持一定的__________。然后向长满毛霉的豆腐块加盐，其作用是____________________________________，同时，盐还能______________________，避免豆腐块腐败变质。后期加入食盐、香料粉、乌杨白酒密闭发酵6个月，乌杨白酒含量一般控制在12%左右的原因是__________________________________。
(2)制作“吉香居”泡菜时，起主要作用的微生物是________。在发酵初期，很多杂菌会大量繁殖，其中导致泡菜水的表面长白膜的微生物是________。从开始制作到泡菜品质最佳这段时间内，泡菜液逐渐变酸，这段时间内泡菜坛中乳酸菌和其他杂菌的消长规律是_____________________________________________________。
答案　(1)避免其他菌种污染，保证产品的质量　15～18 ℃　湿度　析出豆腐中的水分，使豆腐块变硬　抑制微生物的生长　酒精含量过高会延长腐乳成熟的时间，含量过低，则不能抑制杂菌生长
(2)乳酸菌　酵母菌(或产膜酵母)　乳酸菌数量增加，杂菌数量减少
解析　(1)制作腐乳时，接入优良毛霉品种可以避免其他杂菌的污染，保证产品的质量；腐乳制作的适宜温度是15～18 ℃。加盐的作用是析出豆腐中水分，使豆腐块变硬，同时，盐还能抑制微生物的生长，避免豆腐块腐败变质。酒精含量一般控制在12%左右，酒精含量过高会延长腐乳成熟的时间，含量过低则不能抑制杂菌生长。
(2)参与泡菜制作的微生物是乳酸菌。在发酵初期，酵母菌(或产膜酵母)会导致泡菜水的表面长白膜。泡菜制作过程中，由于乳酸菌进行无氧呼吸产生乳酸，泡菜液逐渐变酸，随乳酸菌数量的增加，泡菜液的酸性增强，不耐酸杂菌数量逐渐减少。
12．[2017·河南八市质检]下图为传统酿酒的工艺流程图：
―→―→―→―→
根据对微生物发酵原理以及操作原理的理解回答下列问题：
(1)在酿酒前对粮食种子(多为高粱)要进行适当粉碎成小颗粒状态，但是并不磨成面粉状态，这样做的原因是_______________，第二步高温蒸汽条件下蒸一段时间，其目的一方面是___________，另一方面“糖化”的含义是__________________。
(2)第三步为什么晾至35℃左右时才可向粮食中加曲？____________________。
“加曲”实际上相当于向培养基中________。
(3)密封后在酒缸中发酵12天左右，此间温度基本保持在________℃，原因是此温度是酵母菌等酿酒微生物的________。
(4)发酵好后需要用蒸馏法获得酒精，蒸馏的温度应控制在78℃，原因是__________________。蒸馏出的原浆酒酒精浓度高达95%以上，但成品白酒一般酒精浓度为40～60度，“勾兑”的作用是向原浆酒中加______稀释，因此名酒产地要有好的水源地。
答案　(1)既要增大微生物与粮食中有机物的接触面，又要有一定透气性便于接种发酵和蒸馏　消灭杂菌(消毒灭菌)　使淀粉分子在高温下破坏分解，有利于微生物利用
(2)防止温度过高烫死酒曲中的酵母菌等微生物　接种菌种
(3)18～25　适宜温度
(4)该温度为酒精的沸点　水
解析　(1)酿酒前对粮食适当粉碎成小颗粒状态，可以增大微生物与粮食中有机物的接触面，同时保证一定的透气性，便于接种发酵和蒸馏。高温蒸汽条件下蒸一段时间，可以消灭杂菌。淀粉属于多糖，通过糖化，将其分解为小分子，有利于微生物的利用。
(2)温度过高会烫死酒曲中的酵母菌等微生物，所以加曲前，要让其冷却至35℃左右。
(3)酵母菌的最适生长温度为18～25℃左右，因此密封后将酒缸温度保持在18～25℃左右。
(4)蒸馏法获得酒精，主要让酒精挥发出来，蒸馏的温度应控制在78℃，因为78℃为酒精的沸点。蒸馏出的原浆酒酒精浓度高达95%以上，可以用水稀释酒精的度数。
第3讲　生命活动的主要承担者——　蛋白质
[考纲明细]　蛋白质的结构和功能(Ⅱ)
板块一　知识·自主梳理
一、氨基酸及其种类
1．蛋白质的基本单位：氨基酸。
2．氨基酸种类
组成蛋白质的氨基酸约为20种，根据能否在人体内合成可分为两类：
3．氨基酸结构
(1)组成元素：主要是C、H、O、N，有的还含有S元素。
(3)氨基的结构简式为：—NH2，羧基的结构简式为：—COOH。
(4)氨基酸的结构特点：每种氨基酸至少都含有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连接在同一个碳原子上。
(5)各种氨基酸之间的区别在于R基不同。
二、蛋白质合成过程
1．二肽形成过程
(1)过程a的名称：脱水缩合。场所：核糖体。脱去的水中，氢来自氨基和羧基，氧来自羧基。
(2)结构b的名称：肽键，结构简式为—CO—NH—。
(3)化合物c的名称：二肽。
2．蛋白质的结构层次
三、蛋白质结构和功能多样性
四、依据氨基酸的结构通式的两种计算
1．依据：氨基酸的结构通式可以简写为R—C2H4O2N，氨基酸分子式中各原子数等于R基中各原子数分别加上结构通式中C、H、O、N原子数。
2．两种计算类型
(1)已知氨基酸分子式，推测R基的组成：如某氨基酸分子式为C6H14O2N2，则R基为—C4H10N。
(2)已知R基，写出氨基酸的分子式：丙氨酸的R基为—CH3，则丙氨酸的分子式为C3H7O2N。
◆　深入思考
1．蛋白质在核糖体中合成后已具有正常的生理功能吗？
提示　不是。核糖体只是把该连起来的氨基酸连起来，很多需要到内质网、高尔基体里去把该去除的部分去除，该加糖链的加上才具有相应的结构与功能。
2．在分泌蛋白的合成、加工、运输和分泌的过程中，用含35S标记的氨基酸作为原料，则35S存在于图示①～④中的哪个部位？
提示　35S存在于氨基酸的R基上，题图中①处是R基，②处是肽键，③处连接的是肽键或羧基，④处连接的是碳原子，故35S存在于①部位。
3．从不同方面对蛋白质的多样性进行理解。
◆　自查诊断
1．细胞中氨基酸种类和数量相同的蛋白质不一定是同一种蛋白质。(　　)
答案　√
2．蛋白质的空间结构的改变可以使其功能发生变化。(　　)
答案　√
3．具有氨基和羧基的化合物，都是构成蛋白质的氨基酸。(　　)
答案　×
4．血红蛋白中不同肽链之间通过肽键连接。(　　)
答案　×
5．脱水缩合形成的蛋白质中含有几个肽键就称为几肽。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
蛋白质的组成、结构和功能
[2017·海南高考]有关蛋白质结构与功能的叙述，错误的是(　　)
A．蛋白质的生物活性与蛋白质的空间结构有关
B．数量相同的5种氨基酸可以组成不同的多肽链
C．将抗体溶于NaCl溶液中会造成其生物活性的丧失
D．氨基酸序列相同的多肽链可折叠成不同的空间结构
[解析]　蛋白质的功能主要取决于组成其的氨基酸数目、种类、排列顺序及其形成的空间结构，A正确；数量相同的5种氨基酸可以有多种组合方式且形成长度不同的多肽链，B正确；在质量分数为0.9%的NaCl溶液(生理盐水)中，抗体将保持其活性，C错误；相同的多肽链可盘曲折叠形成不同的空间结构，D正确。
[答案]　C
题型一　氨基酸的种类与结构
1．[2017·杭州五校月考]下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是(　　)
A．甲硫氨酸的R基是—CH2—CH2—S—CH3，则它的分子式是C5H11O2NS
B．酪氨酸几乎不溶于水，而精氨酸易溶于水，这种差异是由R基的不同引起的
C．n个氨基酸共有m个氨基，则这些氨基酸缩合成的一个多肽中的氨基数必为m－n
D．甜味肽的分子式为C13H16O5N2，则甜味肽一定是一种二肽
答案　C
解析　根据氨基酸的结构通式为C2H4O2N—R，而R基为—CH2—CH2—S—CH3，则氨基酸的分子式为
C5H11O2NS，A正确；酪氨酸与精氨酸的区别在于R基的不同，因此在水中溶解度不同，B正确；n个氨基酸共有m个氨基，则R基中共有m－n个氨基，缩合形成的多肽中的氨基数目等于R基中的氨基加上肽链一端的一个氨基，即m－n＋1，若为环状肽，则氨基数为m－n，C错误；由于每个氨基酸中至少含有一个氨基，即至少含有一个N原子，甜味肽中有两个N原子，则甜味肽一定是二肽，D正确。
2．[2017·邯郸模拟]层粘连蛋白是一种大型的糖蛋白。若将层粘连蛋白彻底水解，不可能产生的物质是(　　)
A.
答案　D
解析　糖蛋白是由多糖和蛋白质构成的。多糖的基本组成单位是葡萄糖，A正确；蛋白质的基本组成单位是氨基酸，该类氨基酸至少含有一个氨基和一个羧基且连在同一个碳原子上，B、C正确，D错误。
技法提升
　“两看法”判断组成蛋白质的氨基酸
题型二　蛋白质的合成、结构与功能
3．蛋白质分子能被肽酶降解，至于哪一个肽键被断裂则决定于肽酶的类型。肽酶P能断裂带有侧链R4的氨基酸和相邻氨基酸的羧基基团之间的肽键。下列说法正确的是(　　)
A．上图所示肽链一定由5种氨基酸脱水缩合而成
B．在肽酶P的作用下，经过脱水缩合可以形成两条肽链
C．肽酶P可以催化1处的化学键断裂
D．该肽链中含有游离的氨基和羧基各一个
答案　C
解析　根据题目中“肽酶P能断裂带有侧链R4的氨基酸和相邻氨基酸的羧基基团之间的肽键”的信息，可判断肽酶作用于肽链中的1处，C正确；图中所示肽链有4个肽键，肯定由5个氨基酸构成，但可能有的R基相同，故不一定是由5种氨基酸脱水缩合而成，A错误；在肽酶P的作用下，应是经过水解形成两条肽链，B错误；因为不知道R基中是否含有氨基或羧基，故该肽链中至少含有游离的氨基和羧基各1个，D错误。
4．下列生命活动与蛋白质有关的是(　　)
①改变反应速率　②血液中运输O2　③与特定抗原结合　④构成细胞和生物体结构　⑤信息传递
A．仅①②③ B．仅②③④
C．仅①②③④ D．①②③④⑤
答案　D
解析　能改变反应速率的是催化剂，蛋白质类的酶具有催化作用，①正确；血红蛋白运输O2，②正确；与特定抗原结合的物质是抗体，抗体属于蛋白质，③正确；许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，④正确；有些蛋白质起信息传递作用，⑤正确。
5．下列关于蛋白质分子结构与功能的叙述，错误的是(　　)
A．不同蛋白质含有的氨基酸数量不尽相同
B．有些结构不同的蛋白质具有相似的功能
C．组成蛋白质的氨基酸可按不同的排列顺序脱水缩合
D．组成蛋白质的氨基酸之间可按不同的方式脱水缩合
答案　D
解析　不同的蛋白质分子中氨基酸的数量、种类和排列顺序都不尽相同，A、C正确；有些结构不同的蛋白质具有相似的功能，如血红蛋白和载体蛋白都具有运输作用，B正确；组成蛋白质的氨基酸之间脱水缩合的方式相同，D错误。
易错警示
(1(一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基，分别位于肽链的两端；其余的氨基和羧基在R基上。
(2(参与脱水缩合的分别是两个氨基酸中与中心碳原子相连的氨基和羧基，而不是R基中的氨基和羧基。
考点2
蛋白质的相关计算
[上海高考]一条由39个氨基酸形成的环状多肽，其中有4个谷氨酸(R基为—CH2—CH2—COOH)，则该多肽(　　)
A．有38个肽键 B．可能没有游离氨基
C．至少有5个游离羧基 D．至多有36种氨基酸
[解析]　由于该多肽由39个氨基酸形成，且为环状多肽，故含有39个肽键，A错误；如果R基上没有氨基，则没有游离的氨基，B正确；由于含有4个谷氨酸，谷氨酸的R基上有游离的羧基，环状多肽只有R基上有游离的氨基和羧基，故至少有4个游离的羧基，C错误；组成蛋白质的氨基酸最多有20种，D错误。
[答案]　B
题型一　借助脱水缩合示意图，考查多肽形成过程中有关数量计算
1．如图所示，一分子的胰岛素原切去C肽(图中箭头表示切点)可转变成一分子的胰岛素(图中数字表示氨基酸序号)。下列分析正确的是(　　)
A．胰岛素分子具有50个肽键，合成它的过程中共脱去50分子水
B．胰岛素分子含有一个游离的氨基和一个游离的羧基
C．沸水浴时肽键断裂导致胰岛素生物活性的丧失
D．理论上可通过测定C肽的含量间接反映胰岛B细胞的分泌功能
答案　D
解析　从图中可以看出，保留的肽链中含有51(即30＋21)个氨基酸，组成两条肽链，所以肽键的数目＝51－2＝49(个)，共脱去49分子的水，A错误；胰岛素分子至少含有两个游离的氨基和两个游离的羧基，也可能含有更多的氨基和羧基(存在于R基)，B错误；沸水浴时破坏的是胰岛素的空间结构而不是肽键，C错误；因为合成一个胰岛素分子就要切去一段C肽，所以可以通过测量C肽的含量间接反映胰岛B细胞的分泌功能，D正确。
2.如图表示一个由100个氨基酸构成的蛋白质分子，下列叙述正确的是(　　)
A．该分子中含有98个肽键
B．该蛋白质中至少含有3个—NH2
C．氨基酸脱水缩合形成该蛋白质时相对分子质量减少了1782
D．参与构成该蛋白质分子的氨基酸中至少有100个氨基
答案　C
解析　该蛋白质分子中两条肽链之间含有肽键，共有100－2＋1＝99个肽键，A错误；两条肽链至少含有两个—NH2，B错误；氨基酸脱水缩合成该蛋白质时失去99个水分子，相对分子质量减少了99×18＝1782，C正确；参与构成该蛋白质分子的氨基酸中至少有101个氨基，D错误。
技法提升
(1)蛋白质相对分子质量、氨基酸数、肽链数、肽键数和失去水分子数的关系
①肽键数＝失去水分子数＝氨基酸数－肽链数。
②蛋白质相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－脱去水分子数×18。(不考虑形成二硫键)
注：氨基酸平均分子质量为a。
(2)蛋白质中游离氨基或羧基数目的计算
氨基数＝肽链数＋R基上的氨基数＝各氨基酸中氨基的总数－肽键数。
羧基数＝肽链数＋R基上的羧基数＝各氨基酸中羧基的总数－肽键数。
(3(环状肽分析
①环状肽中氨基或羧基数目＝R基中氨基或羧基数目。
②肽键数＝脱去水分子数＝氨基酸数。
③环状多肽的相对分子质量＝氨基酸数目×氨基酸平均相对分子质量－氨基酸数目×18。
(4(计算多肽的相对分子质量时，除了考虑水分的减少外，还要考虑其他化学变化过程，如肽链上出现一个二硫键(—S—S—(时，要再减去2(即两个氢原子(，若无特殊说明，不考虑二硫键。
题型二　利用原子守恒法进行蛋白质计算
3．某50肽中有丙氨酸(R基为—CH3)4个，现脱掉其中的丙氨酸(相应位置如图所示)，得到4条多肽链和5个氨基酸(脱下的氨基酸均以游离态正常存在)。下列有关叙述错误的是(　　)
A．该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了8个氧原子
B．若将得到的5个氨基酸缩合成5肽，则有5种不同的氨基酸序列
C．若将新生成的4条多肽链重新连接成一条长链，则将脱去4个H2O
D．新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基
答案　C
解析　据图分析可知，每脱掉1个丙氨酸需要破坏2个肽键，脱掉4个丙氨酸共破坏了8个肽键，即有8分子水参与，故该50肽水解得到的几种有机物比原50肽增加了8个氧原子，A正确；得到的5个氨基酸，其中有4个是丙氨酸，故这5个氨基酸缩合成5肽，可有5种不同的氨基酸序列，B正确；若这4条多肽链重新连接成一条长链，则需要形成3个肽键，脱去3分子水，C错误；每条肽链中至少有1个游离的氨基和1个游离的羧基，故新生成的4条多肽链至少含有4个游离的羧基，D正确。
4．下图示为由30个氨基酸组成的多肽链，经加工，第1位甲硫氨酸被切除，第16与17位氨基酸之间的肽键被切断并生成两条多肽链，两条多肽链通过二硫键相连。有关此过程的说法错误的是(　　)
A．加工过程中，氧原子数目增加一个
B．经加工，该多肽比原多肽链增加了一个氨基和一个羧基
C．此加工过程是在内质网中进行的
D．此多肽链的合成过程生成了29个水分子、加工过程消耗了2个水分子
答案　A
解析　加工过程减少了一个肽键(含一个氧)，另一个肽键(含一个氧)被水解，生成一个羧基(含两个氧)和一个氨基，所以氧原子数没变；此多肽链的合成过程生成了29个肽键，形成29个水分子、加工过程水解了两个肽键，消耗了2个水分子。
技法提升
　利用原子守恒法计算肽链中的原子数
(1)N原子数＝肽键数＋肽链数＋R基上的N原子数＝各氨基酸中N原子的总数。
(2)O原子数＝肽键数＋2×肽链数＋R基上的O原子数＝各氨基酸中O原子的总数－脱水数。
(3)H原子数＝各氨基酸中H原子的总数－2×脱水数。
(4)C原子数＝氨基酸的分子数×2＋R基上碳原子数。
题型三　多肽多样性的相关计算
5．[2017·大连双基测试]现有足量的甘氨酸、丙氨酸、谷氨酸3种氨基酸，它们能形成的三肽种类以及包含3类氨基酸的三肽种类分别最多有(　　)
A．9种，9种 B．6种，3种
C．18种，6种 D．27种，6种
答案　D
解析　若3种氨基酸形成三肽，每种氨基酸的数目不限，则构成的三肽有33＝27(种)；若包含3种氨基酸的三肽，第一个位置的氨基酸有3种情况，第二个位置只能从剩余2种氨基酸中任选一种，第三个位置只能安放剩余的1种，共有3×2×1＝6(种)。
6．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．以上三种氨基酸的R基依次是—H、—CH3、—CH2OH
B．将这三种氨基酸(足量)置于适宜条件下，经脱水缩合形成的三肽化合物最多有27种
C．甲是最简单的氨基酸
D．含有一个氨基和一个羧基的化合物都是组成蛋白质的氨基酸
答案　D
解析　构成蛋白质的氨基酸至少有一个氨基和一个羧基，并且都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上，D错误；氨基酸的不同取决于R基的不同，甲、乙、丙的R基依次为—H、—CH3、—CH2OH，所以甲是最简单的氨基酸，这三种氨基酸(足量)脱水缩合形成的三肽最多有33＝27(种)，A、B、C正确。
技法提升
　多肽种类的计算
如有A、B、C三种氨基酸，由这三种氨基酸组成多肽的情况可分析如下：
题型四　结合基因表达进行蛋白质的相关计算
7．某蛋白质由n条肽链组成，氨基酸的平均相对分子质量为a，控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质的相对分子质量最多为(　　)
A.ab－6b＋18n B.ab－6b
C.×18 D.ab－×18
答案　D
解析　控制某蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质最多由个氨基酸缩合而成；氨基酸平均相对分子质量为a，则组成该蛋白质的氨基酸的总相对分子质量最多为ab；由于氨基酸经脱水缩合形成n条肽链，进而组成该蛋白质共脱去水分子，相对分子质量减少×18。即该蛋白质的相对分子质量最多为：ab－×18。
8．某条多肽的相对分子质量为2778，若氨基酸的平均相对分子质量为110，如考虑终止密码子，则编码该多肽的基因长度至少是(　　)
A．75对碱基 B．78对碱基
C．90对碱基 D．93对碱基
答案　D
解析　设多肽是由m个氨基酸构成的，蛋白质的相对分子质量＝110m－18(m－1)＝2778，则m等于30。那么控制该多肽的密码子有31个(终止密码子不编码氨基酸)，则控制该多肽合成的基因至少有93对碱基。
技法提升
基因表达中，DNA控制mRNA的合成，mRNA指导蛋白质的合成。DNA中碱基排列顺序转录为mRNA中碱基排列顺序，进而翻译为蛋白质中氨基酸的排列顺序。其数量关系图解如下：
由于mRNA中有终止密码子等原因，上述关系应理解为每合成1个氨基酸至少需要mRNA上的3个碱基和DNA(基因)上的6个碱基。
板块三　方向·真题体验
1．[2017·江苏高考]下列关于肽和蛋白质的叙述，正确的是(　　)
A．α-鹅膏蕈碱是一种环状八肽，分子中含有8个肽键
B．蛋白质是由2条或2条以上多肽链构成的
C．蛋白质变性是由于肽键的断裂造成的
D．变性蛋白质不能与双缩脲试剂发生反应
答案　A
解析　环状八肽的分子中含有8个肽键，A正确；蛋白质是由肽链盘曲折叠构成的，也可能只有1条肽链，B错误；蛋白质变性是由空间结构发生改变造成的，肽键并没有断裂，仍可与双缩脲试剂发生反应，C、D错误。
2．[2016·江苏高考]蛋白质是决定生物体结构和功能的重要物质。下列相关叙述错误的是(　　)
A．细胞膜、细胞质基质中负责转运氨基酸的载体都是蛋白质
B．氨基酸之间脱水缩合生成的H2O中，氢来自于氨基和羧基
C．细胞内蛋白质发生水解时，通常需要另一种蛋白质的参与
D．蛋白质的基本性质不仅与碳骨架有关，而且也与功能基团相关
答案　A
解析　细胞膜上负责转运氨基酸的载体是蛋白质，细胞质基质中负责转运氨基酸的载体是tRNA，A错误；氨基酸之间脱水缩合生成H2O，H2O中氢来自氨基和羧基，氧来自羧基，B正确；细胞内蛋白质水解时需蛋白酶催化，蛋白酶属于蛋白质，C正确；蛋白质的基本性质与碳骨架有关，也与功能基团有关，D正确。
3．[2015·福建高考]人体内含有多种多样的蛋白质，每种蛋白质(　　)
A．都含有20种氨基酸
B．都是在细胞内发挥作用
C．都具有一定的空间结构
D．都能催化生物化学反应
答案　C
解析　生物体中组成蛋白质的氨基酸约有20种，不是每种蛋白质都含20种氨基酸，A错误；蛋白质可以在细胞内外发挥作用，甚至可以在体外发挥作用，如某些酶，B错误；蛋白质是由肽链经过盘曲、折叠形成其特有的空间结构，C正确；蛋白质的功能多种多样，只有作为酶的蛋白质可以催化生物化学反应，D错误。
4．[2015·海南高考]关于蛋白质的叙述，错误的是(　　)
A．rRNA能参与蛋白质的生物合成
B．DNA和蛋白质是染色体的组成成分
C．人体血浆中含有浆细胞分泌的蛋白质
D．核糖体上合成的蛋白质不能在细胞核中发挥作用
答案　D
解析　rRNA是核糖体的重要组成成分，而核糖体是合成蛋白质的场所，A正确；染色体主要由DNA和蛋白质组成，B正确；浆细胞分泌的抗体主要分布在血清中，C正确；细胞核中进行DNA复制、转录等过程所需的酶由核糖体合成，D错误。
限时规范特训
一、选择题
1．神舟八号飞船搭载的蛋白质在太空结晶状况良好，结晶体像“钻石”，太空晶体可供研究抗癌新药。下列关于蛋白质的叙述，正确的是(　　)
A．蛋白质结构多样性只与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、空间结构有关
B．已知某化合物含有C、H、O、N等元素且具有催化作用，可以推断此物质是蛋白质
C．有些蛋白质具有防御功能，如抗体；有些蛋白质具有接受信息的功能，如受体。抗体和受体都具有特异性
D．一条刚刚从核糖体上合成的肽链，其氨基酸的种类、数目及排列顺序便已确定，因此具有生物活性
答案　C
解析　蛋白质结构多样性与氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构有关，A错误；含有C、H、O、N等元素且具有催化作用的物质也可能是RNA，B错误；抗体和受体的本质均是蛋白质，两种物质均具有特异性，只能与某些特定的物质结合，C正确；真核细胞中核糖体上合成的多肽链，通常还需要经过加工才具有生物活性，D错误。
2．鉴定尿中是否有蛋白质常用加热法来检验。下图为蛋白质加热过程中的变化，据此判断下列有关叙述正确的是(　　)
A．沸水浴加热后，构成蛋白质的肽链充分伸展并断裂
B．食盐作用下析出的蛋白质也发生了变性
C．变性后的蛋白质可与双缩脲试剂产生紫色反应
D．蛋白质肽链的盘曲和折叠被解开后，其特定功能并未发生改变
答案　C
解析　由图可知，蛋白质经加热变性后，肽链充分伸展，肽键并未断裂，但会失去生物活性，特定功能丧失，A、D错误；由于肽键未断裂，因此变性后的蛋白质仍可与双缩脲试剂发生紫色反应，C正确；食盐的作用只是析出蛋白质，并没有使其变性，B错误。
3．[2017·六安模拟]2015年北大谢灿课题组发现了位于细胞膜上的MagR(磁感应受体蛋白)，或揭开“第六感之谜”。MagR为一种铁硫蛋白，只在视神经细胞中大量表达，下列说法正确的是 (　　)
A．MagR的元素组成为C、H、O、N
B．MagR溶液遇到斐林试剂会发生紫色反应
C．MagR蛋白不参与生物膜系统的组成
D．MagR基因在神经细胞中属于可选择性表达的基因
答案　D
解析　根据题干信息“细胞膜上的MagR是一种铁硫蛋白”，说明该蛋白质中不仅含C、H、O、N，还含Fe、S等元素，A错误；蛋白质遇到双缩脲试剂会发生紫色反应，B错误；MagR蛋白就在细胞膜上，显然要参与生物膜系统的组成，C错误；根据题干信息“MagR只在视神经细胞中大量表达”，说明MagR基因在神经细胞中可选择性表达，D正确。
4．[2017·河南郑州第二次质量预测]科学家使用巯基乙醇和尿素处理牛胰核糖核酸酶(一种蛋白质)，可以将该酶去折叠转变成无任何活性的无规则卷曲结构。若通过透析的方法除去导致酶去折叠的尿素和巯基乙醇，再将没有活性的酶转移到生理缓冲溶液中，经过一段时间以后，发现核糖核酸酶活性得以恢复。下列叙述正确的是(　　)
A．由于巯基乙醇和尿素处理破坏了蛋白质中的肽键，故该酶失去了活性
B．该蛋白质的氨基酸序列可以决定蛋白质的空间结构
C．这个实验证明结构并不一定决定功能
D．这个实验说明蛋白质的结构从根本上讲是由外界环境决定的
答案　B
解析　由题意知，由于巯基乙醇和尿素处理破坏了蛋白质的空间结构，才使酶失去了活性，A错误；蛋白质的空间结构与构成蛋白质的氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链的空间结构有关，B正确；这个实验证明蛋白质的结构决定功能，C错误；这个实验说明外界环境能影响蛋白质的结构，但不能说明蛋白质的结构从根本上讲是由外界环境决定的，D错误。
5．下列有关生物体内蛋白质的叙述正确的是(　　)
A．不同氨基酸之间的差异是由DNA决定的
B．蛋白质中N原子数目与肽键数目相等
C．在m个氨基酸参与合成的n条肽链中，至少含有m＋n个氧原子
D．氨基酸之间的脱水缩合作用发生在核糖体、内质网和高尔基体等细胞器中
答案　C
解析　氨基酸的结构通式为CNH2RCOOHH，由此可见，不同氨基酸的差异在于R基团，A错误；蛋白质中N原子数目＝肽键数＋肽链数＋R基团上的N原子数目，B错误；在m个氨基酸合成的n条肽链中，至少含有的氧原子数目＝肽键数＋2×肽链数＝m－n＋2n＝m＋n，C正确；氨基酸之间的脱水缩合只能发生在核糖体上，D错误。
6．下表中列举了几种彼此功能不同的多肽化合物，下列描述错误的是(　　)
多肽化合物
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
氨基酸数
9
9
9
10
13
22
223
51
660
524
A．多肽化合物①②③功能不同的原因有氨基酸的种类、排列顺序不同等
B．若多肽化合物⑧由一条α链和一条β链组成，则⑧中含有的肽键数为49
C．多肽化合物⑦⑨⑩中常见的氨基酸最多为20种，合成过程中需要的tRNA最多61种
D．表中数据表明，蛋白质的功能具有多样性，这些功能决定蛋白质的空间结构
答案　D
解析　组成多肽化合物①②③的氨基酸数目相同，故其功能不同的原因有氨基酸的种类、排列顺序不同等，A正确；多肽中肽键数＝氨基酸数－肽链数＝51－2＝49，B正确；生物体中组成蛋白质的氨基酸有20种，参与多肽转录的tRNA最多为61种，C正确；蛋白质的空间结构决定其功能，D错误。
7．下列关于氨基酸和蛋白质的叙述，错误的是(　　)
A．亮氨酸的R基是—C4H9，则它的分子式是C6H13O2N
B．分子式为C63H105O25N17S2的链状多肽化合物中，最多含有的肽键数目是16个
C．10个氨基酸构成的多肽有9个—CO—NH—，称为九肽
D．两个氨基酸脱水缩合过程中失去的H2O中的氢来源于氨基和羧基中的氢
答案　C
解析　氨基酸的结构通式简式是C2H4O2NR，因此亮氨酸的分子式是C6H13O2N，A正确；由于每个氨基酸至少有一个氨基，一个氨基含有一个N，该化合物含有的N元素的数目为17，取最大化情况，即该链状多肽化合物由17个氨基酸构成，则其最多含有的肽键数目是17－1＝16个，B正确；10个氨基酸构成的多肽有9个—CO—NH—，但是称为十肽，C错误；脱水缩合反应是一个氨基酸的氨基和另一个氨基酸的羧基脱去一分子水，水中的氢来源于氨基和羧基中的氢，D正确。
8．朊病毒蛋白(PrP)有两种：一种是PrPc，一种是PrPsc，它们的比较如下表：
由此可以推测这两种蛋白质表现出不同性质的原因是(　　)
A．溶解度不同 B．氨基酸的种类不同
C．空间结构不同 D．氨基酸的数量不同
答案　C
解析　由表中信息可知，两种蛋白质的肽链中氨基酸排列顺序相同，由此可确定两种蛋白质的空间结构不同是它们表现出不同性质的原因。
9．[2017·河南郑州第一次质量预测]N个氨基酸组成了M个多肽，其中有Z个是环状肽，据此分析下列表述错误的是(　　)
A．M个多肽一定含有的元素是C、H、O、N，还可能含有S
B．M个多肽至少含有的游离氨基数和游离羧基数均为M－Z
C．将这M个多肽完全水解为氨基酸，至少需要N－M＋Z个水分子
D．这M个多肽至少含有N－M＋Z个O原子
答案　D
解析　多肽是由氨基酸脱水缩合而成的，其组成元素一定含有C、H、O、N，还可能含有S等，A正确；每条肽链至少含有一个游离的氨基和一个游离的羧基，环状肽的肽环上不含游离的氨基和羧基，故M个多肽至少含有M－Z 个游离的氨基和羧基，B正确；每打开一个肽键需要一分子水，此N个氨基酸组成的M个多肽中肽键的数目为N－M＋Z，C正确；每个肽键中含一个O原子，每个游离的羧基含有两个O原子，则M个多肽中至少含有的O原子数目为(N－M＋Z)＋2(M－Z)＝N＋M－Z，D错误。
10．[2017·宁夏石嘴山第二次适应性考试]经测定，某多肽链分子式是C21HxOyN4S2，其中含有一个二硫键(—S—S—)。已知该多肽是由下列几种氨基酸中的几种作为原料合成的：苯丙氨酸(C9H11O2N)、天冬氨酸(C4H7O4N)、丙氨酸(C3H7O2N)、亮氨酸(C6H13O2N)、半胱氨酸(C3H7O2NS)。下列关于该多肽的叙述，不正确的是(　　)
A．该多肽水解后产生的氨基酸分别是苯丙氨酸、亮氨酸和半胱氨酸
B．该多肽中H原子数和O原子数分别是30和5
C．该多肽形成过程中至少需要3种tRNA
D．该多肽在核糖体上形成，形成过程中相对分子量减少了54
答案　D
解析　多肽链分子式是C21HxOyN4S2，含有2个硫，所以水解产物中有2个半胱氨酸；题中每个氨基酸中都只有1个N，所以该多肽是由三种氨基酸组成；根据C原子守恒，半胱氨酸含有3个C，所以另两个氨基酸共含有15个C，可知为苯丙氨酸和亮氨酸。该多肽水解后产生的氨基酸分别是半胱氨酸、苯丙氨酸和亮氨酸，A正确；该多肽形成过程脱去3分子水和形成二硫键脱去2个氢，所以多肽中氧为8－3＝5，多肽中氢为38－6－2＝30，B正确；该多肽中由3种氨基酸组成，形成过程至少需要3种tRNA，C正确；该多肽形成时脱去3分子水和2个氢，减少18×3＋2＝56，D错误。
11．请仔细观察如图所示图解，有关叙述和分析正确的是(　　)
A．上述结构中全部属于构成蛋白质的氨基酸
B．若上述构成蛋白质的氨基酸形成链状四肽，则应该具有3个肽键，2个游离的氨基，2个游离的羧基
C．若上述构成蛋白质的氨基酸形成环状四肽，应该有4个肽键，2个游离的氨基，1个游离的羧基
D．若上述①②③三种物质，每种仅有一个，则形成的三肽种类最多有27种
答案　C
解析　题图中④结构的氨基和羧基不连接在同一个碳原子上，不是组成蛋白质的氨基酸，A错误；①②③⑤形成链状四肽，则应该具有3个肽键，3个游离的氨基，2个游离的羧基，B错误；①②③⑤形成环状四肽，应该有4个肽键，2个游离的氨基，1个游离的羧基，C正确；①②③三种物质，每种仅有一个，形成的三肽种类是6种，D错误。
二、非选择题
12．回答下列有关蛋白质的问题：
(1)下图为脑啡肽的结构简式，据图回答：
①脑啡肽是由5个氨基酸失去4分子的水形成的，这样的反应叫________。该化合物中有________个羧基。
②脑啡肽分子是由________种氨基酸形成的，造成氨基酸种类不同的原因是_________________________________________________ ___________________。
(2)一些大分子蛋白质的结构非常复杂，高温、X射线、强酸、强碱、重金属盐等会引起蛋白质变性，其原因主要是蛋白质的________遭到破坏。
(3)现有800个氨基酸，其中氨基总数为810个，羧基总数为808个，由这些氨基酸合成的含有2条肽链的蛋白质，共有________个肽键和________个氨基，至少含有的O个数是________。
答案　(1)①脱水缩合　1　②4　R基不同
(2)空间结构　(3)798　12　818
解析　(1)该多肽化合物仅在最右端有一个羧基。氨基酸种类的区分应该以R基的确认、区分为突破口，左数第2、3个氨基酸的R基均为“—H”，应属于同一种氨基酸，另有3种不同的R基，故共有4种氨基酸。
(2)一般情况下，高温等破坏的是蛋白质的空间结构，使蛋白质变性，而不是肽键受到破坏。
(3)800个氨基酸中有810个氨基、808个羧基，说明R基上有10个氨基、8个羧基。800个氨基酸合成2条肽链，共形成798个肽键，每条肽链上一端游离1个氨基，一端游离1个羧基。两条肽链上共有2个游离的氨基，再加上R基上的10个氨基，共计12个氨基。同样可计算出游离着10个羧基，每个羧基中有2个O,798个肽键中共有798个O，因此，该蛋白质中共有818个O。
13．[2017·甘肃静宁模拟]如甲图是几种有机物的示意图(①④只表示某有机物的局部)，乙图所示为真核生物体内某些有机物的组成关系及其功能，其中C、D、E1、E2为小分子化合物，F、G、H、I、J均为大分子化合物。请回答：
(1)①～④中属于多聚体化合物的是________，高等植物具有①结构的物质存在于________中，在②中，G和C的数目是否一定相等？________，③物质的中文名称为________。
(2)D的基本元素组成为________。若D的平均分子质量为r，通过________过程形成m条肽链，经盘曲、折叠构成相对分子质量为e的H，则H分子中肽键的数目是________。
(3)控制细胞遗传性状的物质是________(填字母)，构成它的单体是________，该物质在原核细胞中主要存在于________内。
答案　(1)②④　叶绿体　不一定　三磷酸腺苷
(2)C、H、O、N　脱水缩合　(e－rm)/(r－18)
(3)F　脱氧核苷酸　拟核
解析　(1)据图分析，①是叶绿素分子，②是tRNA，③是ATP(三磷酸腺苷)，④是蛋白质，其中属于单体形成的多聚体是tRNA和蛋白质。tRNA中有单链部分，有双链部分，所以②tRNA中G不一定和C配对，所以两者数量不一定相等。
(2)根据图乙分析，D是组成蛋白质的氨基酸，由C、H、O、N等元素组成。氨基酸通过脱水缩合形成蛋白质，若氨基酸的平均分子质量是r，形成m条肽链，蛋白质的相对分子质量是e，则(肽键的数目＋m)×r－肽键的数目×18＝e，所以肽键的数目＝(e－rm)/(r－18)。
(3)图中F是DNA，控制着生物的遗传性状，其基本单位是脱氧核苷酸。DNA在原核细胞中主要存在于拟核中。
14．[2017·济南模拟]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________，图1所示的蛋白质的相对分子质量为________。
(2)图2中有________种R基，肽键是________(填序号)；该蛋白质至少有________个游离的羧基。
(3)假设有一个十肽，分子式为CxHyOzNmSn，组成该多肽的氨基酸只有图2中的几种，则含有①的氨基酸有________个。
答案　(1)123　脱水缩合　13652
(2)3　②④⑥　3　(3)m－10
解析　(1)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＝氨基酸的总相对分子质量－脱去的水的总相对分子质量－形成二硫键时脱去氢的相对分子质量＝124×128－(124－1)×18－2×3＝13652。
(2)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一端一定含有1个游离的羧基，故该蛋白质至少含有3个游离的羧基。
(3)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)。
第40讲　微生物的培养与应用
[考纲明细]　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　4.利用微生物发酵来生产特定的产物以及微生物在其他方面的应用
板块一　知识·
自主梳理
一、微生物的实验室培养
1．培养基
(1)概念：人们按照微生物对营养物质的不同需求，配制出供其生长繁殖的营养基质。
(2)营养成分：水、碳源、氮源、无机盐四类营养物质，另外还需要满足微生物生长对pH、特殊营养物质以及氧气的要求。
(3)培养基的分类
①按物理状态分类
②按功能分类
2．无菌技术
3．纯化大肠杆菌及菌种的保藏
(1)制备牛肉膏蛋白胨固体培养基
①步骤：计算→称量→溶化→灭菌→倒平板。
②倒平板的过程
a．在火焰旁右手拿锥形瓶，左手拔出棉塞。
b．右手拿锥形瓶，使锥形瓶的瓶口迅速通过火焰。
c．左手将培养皿打开一条缝隙，右手将培养基倒入培养皿，左手立刻盖上培养皿的皿盖。
d．待平板冷却凝固后，将平板倒过来放置，使皿盖在下、皿底在上。
(2)纯化大肠杆菌
①平板划线法(图中A)：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(图中B)：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。当稀释倍数足够高时，即可获得单个细菌形成的菌落。
(3)菌种的保藏
①对于频繁使用的菌种，可以采用临时保藏法。
②对于需要长期保存的菌种，可以采用甘油管藏法。
二、土壤中分解尿素的细菌的分离与计数
1．筛选菌株
(1)自然界中目的菌株筛选的依据：根据它对生存环境的要求，到相应的环境中去寻找。
(2)实验室中微生物筛选的原理：人为提供有利于目的菌株生长的条件(包括营养、温度、pH等)，同时抑制或阻止其他微生物生长。
(3)选择培养基：允许特定种类的微生物生长，同时抑制和阻止其他种类微生物生长的培养基。
2．统计菌落数目
(1)常用方法：稀释涂布平板法。
(2)统计依据
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。
(3)活菌计算方法：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]。
(4)其他方法：还可利用显微镜直接计数。
3．设置对照
设置对照的主要目的是排除实验组中非测试因素对实验结果的影响，提高实验结果的可信度，例如为了排除培养基被杂菌污染的可能性，需以未接种细菌的培养基培养作为空白对照。
4．实验设计
三、分解纤维素的微生物的分离
1．纤维素酶
(1)纤维素酶是一种复合酶，一般认为它至少包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶三种组分。
2．纤维素分解菌的筛选
(1)方法：刚果红染色法。
(3)培养基：以纤维素为唯一碳源的选择培养基。
(4)实验流程
◆　深入思考
1．配制培养基时平板冷凝后，为什么要将平板倒置？
提示　平板冷凝后，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，又可以防止皿盖上的水珠落入培养基，造成污染。
2．为什么选择培养能够“浓缩”所需的微生物？
提示　在选择培养的条件下，可以使那些能够适应这种营养条件的微生物得到迅速繁殖，而那些不适应这种营养条件的微生物的繁殖被抑制，因此可以起到“浓缩”的作用。
◆　自查诊断
1．培养基一般都含有水、碳源、氮源和无机盐。(　　)
答案　√
2．为了防止污染，接种环经火焰灭菌后应趁热快速挑取菌落。(　　)
答案　×
3．用稀释涂布平板法纯化大肠杆菌时，只要稀释度足够高，就能在培养基表面形成单个菌落。(　　)
答案　√
4．对细菌进行计数只能采用稀释涂布平板法，而不能用平板划线法。(　　)
答案　×
5．刚果红可以与纤维素形成透明复合物，所以可通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
培养基及微生物的纯化培养技术
题型一　培养基　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．下表为某培养基的配方，下列叙述正确的是(　　)
A．从物理性质看该培养基为液体培养基，从用途看该培养基为选择培养基
B．该培养基中属于碳源的物质主要是葡萄糖，属于氮源的物质是蛋白胨
C．该培养基缺少提供生长因子的物质
D．该培养基调节合适的pH后就可以接种使用
答案　B
解析　从用途看该培养基属于鉴别培养基，A错误；微生物的营养物质主要包括氮源、碳源、水和无机盐等，培养基中属于碳源的物质主要是葡萄糖，属于氮源的物质是蛋白胨，B正确；生长因子主要包括维生素、氨基酸和碱基等，它们一般是酶和核酸的组成成分，蛋白胨可以提供生长因子，C错误；该培养基调节合适的pH后经灭菌后才可以接种使用，D错误。
2．关于制备牛肉膏蛋白胨固体培养基的叙述错误的是(　　)
A．操作顺序为计算、称量、溶化、倒平板、灭菌
B．将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯
C．等培养基冷却至50 ℃左右时进行倒平板
D．待平板冷却凝固5～10 min后将平板倒过来放置
答案　A
解析　操作顺序为先灭菌再倒平板，A错误；应该将称好的牛肉膏连同称量纸一同放入烧杯，B正确；培养基冷却至50 ℃左右既没有凝固，同时又不烫手，可以进行倒平板，C正确；为了防止冷却过程中培养皿盖上凝集的水珠对平板的污染，培养基冷却凝固后就要将平板倒过来放置，D正确。
技法提升
　1.培养基的配制原则
(1)目的要明确：配制时应根据微生物的种类、培养目的等确定配制的培养基种类。
(2)营养要协调：注意各种营养物质的浓度和比例。
(3)pH要适宜：细菌为6.5～7.5，放线菌为7.5～8.5，真菌为5.0～6.0，培养不同微生物所需的pH不同。
2.培养基中营养物质的确定方法
不同种类的微生物代谢特点不同，因此对培养基中营养物质的需求也不同。如：
(1)自养型微生物所需的主要营养物质是无机盐，碳源可来自大气中的CO2，氮源可由含氮无机盐提供。
(2)异养型微生物所需的营养物质主要是有机物(即碳源)，必须由含碳有机物提供，氮源也主要是由有机物提供，部分异养型微生物也可以利用无机氮源。
题型二　无菌技术
3．消毒和灭菌是两个不同的概念，灭菌是指彻底杀灭微生物使其永远丧失生长繁殖的能力。消毒仅指杀死一部分对人体有害的病原菌而对被消毒的物体基本无害。下列哪些事物适用于消毒处理(　　)
①皮肤　②饮用水　③牛奶　④注射器　⑤培养皿
⑥接种环　⑦培养基　⑧果汁　⑨酱油　⑩手术刀
A．①②③⑧⑨ B．④⑤⑥⑦⑩
C．①②④⑤⑥⑧ D．以上全部
答案　A
解析　消毒指用比较温和的方法杀死微生物的营养细胞，适用于那些不耐高温的液体，如③牛奶、⑧果汁、⑨酱油，这样可以使其中的营养成分不被破坏。另外对要求不是很严格的①皮肤、②饮用水也用消毒的方法处理。而对于严格要求的④注射器、⑤培养皿、⑥接种环、⑦培养基、⑩手术刀等必须进行灭菌处理。所以，①②③⑧⑨应该用消毒的方法处理。
4．在微生物的实验室培养中，下列操作不需要在无菌条件下进行的是(　　)
A．配制培养基 B．倒平板
C．接种 D．菌液稀释
答案　A
解析　配制培养基时不需要无菌操作，因为配制后的培养基需要进行高压蒸汽灭菌，而其他三项为防止杂菌的污染，均需要进行无菌操作。故选A。
题型三　微生物的纯化技术
5．平板划线法和稀释涂布平板法是纯化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的菌落
答案　D
解析　平板划线法不需要进行梯度稀释，A错误；稀释涂布平板法是将不同稀释度的菌液滴加到固体培养基的表面，B、C错误；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，D正确。
6．下图是微生物平板划线示意图。划线的顺序为1、2、3、4、5。下列操作方法正确的是(　　)
A．操作前要将接种环放在火焰旁灭菌
B．划线操作须在火焰上进行
C．在5区域中才有可能得到所需菌落
D．在1、2、3、4、5区域中划线前后都要对接种环进行灭菌
答案　D
解析　接种环灭菌时应放在火焰上，而不是火焰旁，A错误；划线操作应在火焰旁，而不是火焰上，否则接种微生物会全部死亡，B错误；如果菌种密度低，则在5区域前面就有可能得到所需单菌落，C错误。
技法提升
1.两种纯化细菌的方法的比较
2.平板划线操作的注意事项
(1)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。
(2)第二次及其以后的划线操作总是从上一次划线末端开始，能使微生物的数目随着划线次数的增加而逐渐减少，最终得到由单个细菌繁殖而来的菌落。
(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。
(5)操作第一步即取菌种之前及每次划线之前都需要进行火焰灼烧灭菌，划线操作结束时，仍需灼烧接种环，每次灼烧目的如下表：
考点2
微生物的筛选与计数　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
题型一　选择培养基的成分及配制
1．选择培养基是根据某一种或某一类微生物的特殊营养要求或对一些物理、化学抗性而设计的培养基。利用这种培养基可以将所需要的微生物从混杂的微生物中分离出来。为选择酵母菌和硝化细菌，应选用的培养基分别为(　　)
A．伊红美蓝培养基、含青霉素的培养基
B．含青霉素的培养基、含氨的无机培养基
C．含氨的无机培养基、含青霉素的培养基
D．含青霉素的培养基、伊红美蓝培养基
答案　B
解析　酵母菌是真菌，通常可以用含青霉素的培养基进行选择培养，因为青霉素能抑制细菌生长，但不能抑制真菌生长；硝化细菌为自养型生物，能够利用氨转变为亚硝酸和硝酸所释放的能量，把无机物转变为有机物以维持自身生命活动，利用含氨的无机培养基可进行选择培养。
2．原油中含有大量有害的、致癌的多环芳烃。土壤中有些细菌可以利用原油中的多环芳烃为碳源，在培养基中形成分解圈。为筛选出能高效降解原油的菌株并投入除污，某小组同学设计了相关实验。下列有关实验的叙述，不正确的是(　　)
A．应配制来源于被原油污染土壤的土壤稀释液备用
B．配制以多环芳烃为唯一碳源的选择性培养基
C．将土壤稀释液灭菌后接种到选择性培养基上
D．在选择性培养基上能形成分解圈的即为所需菌种
答案　C
解析　被原油污染的土壤中含有较多的能够利用多环芳烃为碳源的细菌，A正确；在以多环芳烃为唯一碳源的选择性培养基上只有能利用多环芳烃的微生物才能生长繁殖，B正确；将土壤稀释液灭菌后会导致土壤中所需要的微生物死亡，C错误；在选择性培养基上能形成分解圈说明该菌落中的微生物能利用多环芳烃，D正确。
技法提升
　选择培养基的作用原理
(1)在培养基中加入某种化学物质，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。这里的加入是在满足基本所需培养成分的基础上加入。
(2)改变培养基中的营养成分，如缺乏氮源时可以分离出固氮微生物；以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，如将培养基放在高温环境中培养可以得到耐高温的微生物。
题型二　微生物的筛选与计数
3．苯酚是工业生产排放的有毒污染物质，自然界中存在着降解苯酚的微生物。某工厂产生的废水中含有苯酚，为了降解废水中的苯酚，研究人员从土壤中筛选获得只能利用苯酚的细菌菌株，筛选的主要步骤如图所示，①为土壤样品。下列相关叙述错误的是(　　)
A．图中②培养目的菌株的选择培养基中应加入苯酚作为唯一碳源
B．如果要测定②中活细菌的数量，常采用稀释涂布平板法
C．若图中④为对照实验，则其中应以苯酚作为唯一碳源
D．使用平板划线法可以在⑥上获得单菌落
答案　C
解析　要筛选能够分解苯酚的微生物，在培养基中应加入苯酚作为唯一碳源，A正确；在微生物的分离纯化过程中常用的方法有稀释涂布平板法和平板划线法；如果要测定②中活细菌的数量，常采用稀释涂布平板法，使用平板划线法可以在⑥上获得单菌落，B、D正确；若图中④为对照实验，则培养基中不应加苯酚，C错误。
4．下表是某同学列出的分离土壤中微生物的培养基配方，据此回答下列问题：
(1)从作用上看，该培养基属于________培养基，提供氮源的物质是________，细菌能利用该氮源是由于体内能合成________酶。
(2)在对分离的能分解尿素的细菌进行鉴定时，还需在培养基中加入________指示剂，若指示剂变________，说明有目的菌株存在。
(3)为了测定微生物的数量，接种时应采用________________法，某同学在4个培养基上分别接种稀释倍数为106的土壤样液0.1 mL，培养后菌落数分别为180、155、176、129个，则每毫升原土壤样液中上述微生物的数量为________个，测定的活菌数比实际活菌数________(填“低”“高”或“基本一致”)。
答案　(1)选择　尿素　脲(催化尿素分解的)
(2)酚红　红
(3)稀释涂布平板　1.6×109　低
解析　(1)题干指出表中是分离土壤中微生物的培养基配方，其中尿素是唯一氮源，能生长的菌落说明能利用尿素中的氮源，以尿素为唯一氮源的培养基可以选择尿素分解菌，所以从用途上看，该培养基属于选择培养基。
(2)在对分离的能分解尿素的细菌进行鉴定时，还需在培养基中加入酚红指示剂，若指示剂变红，说明有目的菌株存在。
(3)纯化微生物可以用稀释涂布平板法和平板划线法，其中稀释涂布平板法能用于微生物的计数。1 mL原土壤样液中上述微生物数量＝(180＋155＋176＋129)÷4×106×10＝1.6×109个；稀释涂布平板法计数，统计的数量比实际数量会偏少，原因是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。
知识拓展
　微生物的筛选与鉴别方法
(1)微生物的筛选方法
(2)微生物的鉴别方法
板块三　方向·真题体验
1．[2017·全国卷Ⅰ]某些土壤细菌可将尿素分解成CO2和NH3，供植物吸收和利用。回答下列问题：
(1)有些细菌能分解尿素，有些细菌则不能，原因是前者能产生________。能分解尿素的细菌不能以尿素的分解产物CO2作为碳源，原因是___________________________________________。
但可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是_____________________________________(答出两点即可)。
(2)为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择________(填“尿素”“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”)作为氮源，不选择其他两组的原因是______________________________。
(3)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，其作用有________________________________________________(答出两点即可)。
答案　(1)脲酶　分解尿素的细菌是异养生物，不能利用CO2来合成有机物　为细胞生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料
(2)尿素　其他两组都含有NH4NO3，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用
(3)为细菌生长提供无机营养，作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定
解析　(1)有些细菌能分解尿素是因为这些细菌能产生脲酶，将尿素分解成CO2和NH3。能分解尿素的细菌是异养生物，不能利用CO2作为碳源合成有机物，但这些细菌可用葡萄糖作为碳源，进入细菌体内的葡萄糖的主要作用是作为能源物质氧化分解为细胞生命活动提供能量，为其他有机物的合成提供原料。
(2)为了筛选可分解尿素的细菌，在配制培养基时，应选择尿素作为唯一氮源，这样只有能分解尿素的细菌才能在培养基上生存。若选择“NH4NO3”或“尿素＋NH4NO3”作为氮源，能分解尿素的细菌和不能分解尿素的细菌都能利用NH4NO3，不能起到筛选作用。
(3)用来筛选分解尿素细菌的培养基含有KH2PO4和Na2HPO4，它们可以为细菌生长提供无机营养；同时，KH2PO4和Na2HPO4还可以作为缓冲剂保持细胞生长过程中pH稳定。
2．[2016·全国卷Ⅲ]某同学用新鲜的泡菜滤液为实验材料分离纯化乳酸菌。分离纯化所用固体培养基中因含有碳酸钙而不透明，乳酸菌产生的乳酸能溶解培养基中的碳酸钙。回答下列问题：
(1)分离纯化乳酸菌时，首先需要用________对泡菜滤液进行梯度稀释，进行梯度稀释的理由是____________________________。
(2)推测在分离纯化所用的培养基中加入碳酸钙的作用有__________________和__________________。分离纯化时应挑选出________________的菌落作为候选菌。
(3)乳酸菌在－20 ℃长期保存时，菌液中常需要加入一定量的________(填“蒸馏水”“甘油”或“碳酸钙”)。
答案　(1)无菌水　泡菜滤液中菌的浓度高，直接培养很难分离得到单菌落
(2)鉴别乳酸菌　中和产生的乳酸(或酸)　具有透明圈
(3)甘油
解析　(1)分离纯化乳酸菌时，由于泡菜滤液中乳酸菌的浓度高，因此需要用无菌水对泡菜滤液进行梯度稀释，其目的是将聚集在一起的乳酸菌分散成单个细胞，以便在培养基表面形成单菌落。
(2)乳酸菌代谢过程中可产生乳酸，若在培养基中加入碳酸钙，则碳酸钙既可以中和乳酸，又可以在乳酸菌菌落的周围出现明显透明圈，据此可以用于乳酸菌的鉴别。
(3)乳酸菌在－20 ℃长期保存时，为了避免水结冰产生冰晶损伤细胞，在菌液中常需要加入一定量的甘油。
3．[2016·全国卷Ⅰ]空气中的微生物在重力等作用下，可以一定程度地沉降。某研究小组欲用平板收集教室空气中的微生物，以了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况。实验步骤如下：
①配制培养基(成分：牛肉膏、蛋白胨、NaCl、X、H2O)；
②制作无菌平板；
③设置空白对照组和若干实验组，进行相关操作；
④将各组平板置于37 ℃恒温箱中培养一段时间，统计各组平板上菌落的平均数。
回答下列问题：
(1)该培养基中微生物所需的氮来源于____________。若要完成步骤②，该培养基中的成分X通常是________。
(2)步骤③中，实验组的操作是___________________________。
(3)若在某次调查中，某一实验组平板上菌落平均数为36个/平板，而空白对照组的一个平板上出现了6个菌落，这种结果说明在此次调查中出现了__________现象。若将30(即36－6)个/平板作为本组菌落数的平均值，该做法__________(填“正确”或“不正确”)。
答案　(1)牛肉膏、蛋白胨　琼脂
(2)将各实验组平板分别放置在教室不同高度的位置上，开盖暴露一段时间
(3)污染　不正确
解析　(1)培养基中的牛肉膏和蛋白胨可为培养基中的微生物提供氮源；制备固体培养基需加入琼脂。
(2)该实验的目的是了解教室内不同高度空气中微生物的分布情况，所以需在教室不同高度的位置分别用平板收集微生物即开盖暴露一段时间。
(3)该实验中空白对照组不应出现菌落，若空白对照组出现了菌落，则说明此次调查中出现了污染现象，实验组的污染情况不能确定，故不能用实验组与空白对照组菌落数的差值作为实验结果，而应重新进行实验。
4．[2015·全国卷Ⅰ]已知微生物A可以产生油脂，微生物B可以产生脂肪酶。脂肪酶和油脂可用于生物柴油的生产。回答有关问题：
(1)显微观察时，微生物A菌体中的油脂通常可用________染色。微生物A产生的油脂不易挥发，可选用________(填“萃取法”或“水蒸气蒸馏法”)从菌体中提取。
(2)为了从自然界中获得能产生脂肪酶的微生物B的单菌落，可从含有油料作物种子腐烂物的土壤中取样，并应选用以________为碳源的固体培养基进行培养。
(3)若要测定培养液中微生物B的菌体数，可在显微镜下用________________直接计数；若要测定其活菌数量，可选用________________法进行计数。
(4)为了确定微生物B产生的脂肪酶的最适温度，某同学测得相同时间内，在35 ℃、40 ℃、45 ℃温度下降解10 g 油脂所需酶量依次为4 mg、1 mg、6 mg，则上述三个温度中，________℃条件下该酶活力最小。为了进一步确定该酶的最适温度，应围绕________℃设计后续实验。
答案　(1)苏丹Ⅲ(或苏丹Ⅳ)　萃取法　(2)油脂
(3)血细胞计数板　稀释涂布平板　(4)45　40
解析　(1)脂肪可用苏丹Ⅲ染液(或苏丹Ⅳ染液)进行染色。微生物A产生的油脂不易挥发，不能用水蒸气蒸馏法提取，应用萃取法加以提取。
(2)能产生脂肪酶的微生物B可存在于含有油料作物种子的腐烂物的土壤中，为了选择培养，固体培养基上应以油脂作为唯一碳源。
(3)测定培养液中的微生物的菌体数，可在显微镜下用血细胞计数板直接计数；而要测定活菌数，则可利用稀释涂布平板法进行计数。
(4)酶量需要最多的温度下，其酶活力最小，即酶活力最小的温度应为45 ℃。三个温度下酶活力最大的温度是40 ℃，但40 ℃不一定是该酶的最适温度，故应围绕40 ℃ 设计后续实验。
限时规范特训
一、选择题
1．下列关于对微生物筛选的叙述中不正确的是(　　)
A．利用高温培养条件筛选耐热的Taq细菌
B．用不含碳源的培养基筛选出自养微生物
C．用含酚红的培养基筛选出能分解尿素的菌株
D．用高浓度NaCl的培养基筛选耐盐突变菌株
答案　C
解析　Taq耐热菌需要利用高温来筛选，A正确；自养型微生物可以利用大气中CO2作为碳源，所以在不含碳源的培养基上自养微生物可以存活，B正确；用以尿素为唯一氮源的培养基筛选分解尿素的菌株，可以用含酚红的培养基进行鉴别，C错误；耐盐突变株应用含高盐的培养基筛选，D正确。
2．甲、乙、丙是三种微生物，下表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是用来培养微生物的三种培养基。甲、乙、丙都能在Ⅲ中正常生长繁殖；甲能在Ⅰ中正常生长繁殖，而乙和丙都不能；乙能在Ⅱ中正常生长繁殖，甲、丙都不能。下列说法正确的是(　　)
A．甲、乙、丙都是异养微生物
B．甲、乙都是自养微生物、丙是异养微生物
C．甲是异养微生物、乙是固氮微生物、丙是自养微生物
D．甲是固氮微生物、乙是自养微生物、丙是异养微生物
答案　D
解析　Ⅰ培养基中缺少氮源，而甲能在此培养基中生长，说明甲能固氮，属于固氮微生物；Ⅱ培养基中缺少碳源，而乙能在此培养基中生长，说明乙能合成有机物，属于自养微生物；Ⅲ是完全培养基，但丙只能在此培养基上生存，说明丙是异养微生物。
3．某学者欲研究被石油污染过的土壤中细菌的数量，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酒精灯火焰旁
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，但平板划线法不能用来计数，A错误，C正确；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，B正确；筛选细菌的整个操作过程都需要在无菌条件下进行，所以在称取和稀释土壤样品时应在酒精灯火焰旁进行，D正确。
4．分离出的微生物还要进行鉴定，而微生物的鉴定需要鉴别培养基，下列不属于鉴别培养基的是(　　)
A．加入酚红的培养基
B．加入刚果红的培养基
C．加入伊红—美蓝(能使大肠杆菌有特殊的金属光泽)的培养基
D．加入纤维素粉的培养基
答案　D
解析　鉴别培养基是根据微生物的代谢特点在培养基中加入一些指示剂配制而成的，如酚红、伊红—美蓝、刚果红等，而纤维素粉不能起到鉴别的作用。
5．下列关于“检测土壤中细菌总数”的实验操作的叙述，错误的是(　　)
A．用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基，高温、高压灭菌后倒平板
B．取稀释倍数为104、105、106的土壤稀释液和无菌水各0.1 mL涂布于不同的平板上
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个以上的平板进行计数
答案　D
解析　检测土壤中细菌总数时，要先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，然后取稀释倍数为104、105、106的土壤稀释液和无菌水各0.1 mL，分别涂布于各组平板上，将实验组和对照组平板倒置，37 ℃恒温培养24～48小时，最后在确定对照组无菌后，为保证实验结果的准确性，应选择菌落数在30～300个的平板进行计数。
二、非选择题
6．[2017·豫南九校联考]如表所示为某微生物培养基的配方，请回答：
(1)依物理性质划分，该培养基属于________培养基；依用途划分，则属于________培养基。
(2)依培养基的成分，所培养微生物的同化作用类型是________。
(3)如要鉴定自来水中的大肠杆菌是否超标，至少要加入________、________和________，除去________。
答案　(1)液体　选择　(2)异养型　(3)琼脂　伊红　美蓝　青霉素
解析　(1)该培养基中无凝固剂琼脂，属于液体培养基。该培养基含有抗生素(青霉素)，属于选择培养基。
(2)该培养基中含有有机碳源，可见所培养的微生物是异养型生物。
(3)微生物的鉴定常用固体培养基，故应向此培养基中加入凝固剂琼脂；由于大肠杆菌不能在含青霉素的培养基中生存，还应该除去青霉素，伊红美蓝培养基上生长的大肠杆菌菌落呈紫黑色并带有绿色金属光泽。
7．高温淀粉酶在大规模工业生产中有很大的实用性。研究者从热泉中筛选出了能高效生产高温淀粉酶的嗜热菌，其筛选过程如图所示。请据图回答：
(1)Ⅰ号培养基从物理状态来看，属于固体培养基，配制时要加入________作为凝固剂，从用途来看属于选择培养基，应以________作为唯一碳源。
(2)配制固体培养基的基本步骤是(　　)
A．计算、称量、倒平板、溶化、灭菌
B．计算、称量、溶化、倒平板、灭菌
C．计算、称量、溶化、灭菌、倒平板
D．计算、称量、灭菌、溶化、倒平板
(3)溶化时，烧杯中加入琼脂后要不停地________，防止琼脂糊底引起烧杯破裂。对培养基灭菌的方法一般为________________。
(4)①过程是________，②过程所使用的接种方法是________________法。
(5)部分嗜热菌在Ⅰ号培养基上生长时可释放________分解培养基中的淀粉，在菌落周围形成透明圈，挑选相应的菌落，接种到Ⅱ号培养基进一步分离纯化后，再对菌种进行________培养。
答案　(1)琼脂　淀粉　(2)C　(3)搅拌　高压蒸汽灭菌　(4)稀释　稀释涂布平板　(5)淀粉酶　扩大
解析　固体培养基通常加入琼脂作为凝固剂。本实验的目的是获得产生高温淀粉酶的嗜热菌，故其选择培养基中应以淀粉作为唯一碳源。配制固体培养基的基本步骤是计算、称量、溶化、灭菌、倒平板。配制培养基加热溶化时，要注意加入琼脂后要不断搅拌，防止琼脂糊底和溢出。对培养基的灭菌一般采用高压蒸汽灭菌。仔细观察题图可知，过程①是菌液稀释过程，②是采用稀释涂布平板法接种。能产生淀粉酶的部分细菌能分解利用淀粉，其菌落周围会出现透明圈，取这样的菌落再分离纯化可获得相应菌种，以后可以扩大培养用于生产。
8．[2017·石家庄质检]为了分离和纯化高效分解石油的细菌，科研人员利用被石油污染过的土壤进行如图A所示的实验。
(1)配制好的培养基通常使用________________法灭菌。步骤③与步骤②中培养基成分相比，最大的区别是________________。
(2)同学甲进行步骤④的操作，其中一个平板经培养后的菌落分布如图B所示。该同学的接种方法是____________，出现图B结果可能的操作失误是______________________________。
(3)同学乙也按照同学甲的接种方法进行了步骤④的操作：将1 mL样品稀释100倍，在3个平板上分别接入0.1 mL稀释液；经适当培养后，3个平板上的菌落数分别为56、58和57。据此可得出每升样品中的活菌数为________个。
(4)步骤⑤需要振荡培养，原因是________________________。
(5)步骤⑤后取样测定石油含量的目的是__________________。
答案　(1)高压蒸汽灭菌　石油是唯一碳源
(2)稀释涂布平板法　涂布不均匀
(3)5.7×107
(4)提高培养液中(溶解)氧的含量，通过振荡可使菌体与培养液充分接触，提高营养物质的利用率
(5)筛选出分解石油能力最强的细菌
解析　(1)配制好的培养基通常使用高压蒸汽灭菌法灭菌，步骤③与步骤②中培养基成分相比，最大的区别是石油是唯一碳源。
(2)图B所示的接种方法是稀释涂布平板法，出现图B结果可能的操作失误是涂布不均匀。
(3)每升样品中的活菌数为(56＋58＋57)÷3÷0.1×1000×100＝5.7×107个。
(4)振荡培养的目的一是提高培养液中(溶解)氧的含量，二是通过振荡可使菌体与培养液充分接触，提高营养物质的利用率。
(5)细菌将石油分解后石油的含量会减少，所以步骤⑤后取样测定石油含量的目的是筛选出分解石油能力最强的细菌。
9．[2017·山西太原一模]玉米秸秆含有大量的纤维素，用纤维素酶分解秸秆后的产物可以生产酒精。研究人员用化合物A、硝酸盐、磷酸盐以及微量元素配制培养基，成功地筛选到能产生纤维素酶的微生物。请分析回答：
(1)纤维素酶至少包括________、________、__________三种组分，在这三种酶的作用下，纤维素最终被水解成________。
(2)培养基中加入的化合物A是________，为微生物的生长提供碳源，这种培养基属于________培养基，对培养基进行灭菌时常用的灭菌法为________________
________________________________。
(3)在筛选纤维素分解菌的过程中，通常用________染色法；如果培养基某部位出现________现象，则说明存在纤维素分解菌。
(4)用获得的糖液发酵生产乙醇，常用的微生物是________，在________________发酵液中，该菌可以生长繁殖，而绝大多数其他生物受到抑制。常用________________法对该菌进行计数，检测是否产生酒精的常用试剂是________________，会变为________色。
(5)实验结束后，使用过的培养基应该进行________处理后才能倒掉，这样做的目的是保护环境。
答案　(1)C1酶　CX酶　葡萄糖苷酶　葡萄糖
(2)纤维素　选择　高压蒸汽灭菌
(3)刚果红　透明圈
(4)酵母菌　酸性且缺氧　稀释涂布平板(其他答案正确也可)　酸性重铬酸钾　灰绿
(5)灭菌
解析　(1)纤维素的单体是葡萄糖，纤维素酶能够将纤维素水解成葡萄糖。纤维素酶是一种复合酶，包括C1酶、CX酶和葡萄糖苷酶。
(2)根据题干信息可知，实验目的是筛选到能产生纤维素酶的微生物，因此培养基应以纤维素作为唯一碳源，这种培养基属于选择培养基，对培养基进行灭菌时常用的灭菌法为高压蒸汽灭菌。
(3)刚果红可以与纤维素形成红色复合物，当纤维素被纤维素酶分解后，红色复合物无法形成，出现以纤维素分解菌为中心的透明圈，我们可以通过是否产生透明圈来筛选纤维素分解菌。
(4)酵母菌无氧呼吸时产生乙醇，所以用获得的糖液发酵生产乙醇，常用的微生物是酵母菌，在酸性且缺氧发酵液中，该菌可以生长繁殖，而绝大多数其他生物受到抑制，常用稀释涂布平板法对该菌进行计数。酒精与酸性的重铬酸钾发生反应，由橙色变为灰绿色。
(5)实验结束后，为了保护环境和防止操作者被感染，对使用过的培养基应进行灭菌处理。
10．为了调查某河流的水质状况，某研究小组测定了该河流水样中的细菌含量，并进行了细菌分离等工作。回答下列问题：
(1)该小组采用稀释涂布平板法检测水样中的细菌含量。在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间，这样做的目的是_________________
________________________________；然后，将1 mL水样稀释100倍，在3个平板上用涂布法分别接入0.1 mL稀释液；经适当培养后，3个平板上的菌落数分别为39、38和37。据此可得出每升水样中的活菌数为________。
(2)示意图A和B中，________表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。
(3)该小组将得到的菌株接种到液体培养基中并混匀，一部分进行静置培养，另一部分进行振荡培养。结果发现：振荡培养的细菌比静置培养的细菌生长速度快。分析其原因是：振荡培养能提高培养液中________的含量，同时可使菌体与培养液充分接触，提高________________的利用率。
答案　(1)检测培养基平板灭菌是否合格'3.8×107
(2)B
(3)溶解氧'营养物质
解析　(1)取若干灭菌后的空白平板先行培养一段时间，可依据是否产生菌落确定培养基的灭菌效果是否理想。由样品中菌株数计算公式：(C÷V)×M知：1 mL 水样中菌株数为(38÷0.1)×100＝3.8×104，故每升水样中的活菌数为3.8×107。
(2)稀释涂布平板法是用涂布器将菌液均匀涂布在培养基表面，故培养后产生的菌落应随机分布在培养基表面，即B表示的是用稀释涂布平板法接种培养后得到的结果。
(3)液体培养基通过振荡可提高溶氧量，同时使菌体与营养物质充分接触，提高营养物质的利用率，从而提高细菌的生长速度。
11．[2017·宁夏固原一中训练]某兴趣小组欲调查学校某区域土壤中微生物的种类，并进行了微生物的分离等工作。回答下列问题：
(1)该小组采用稀释涂布平板法从土壤中分离分解纤维素的微生物，在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间，这样做的目的是______________________________；分离得到的纯化单菌落属于________(填“种群”或“群落”)；筛选纤维素分解菌常用________________法，根据菌落周围是否出现________来判定。
(2)该小组采用平板划线法分离土壤中的微生物，操作时，接种环通过________灭菌，在第二次及以后的划线时，总是从上一次划线的末端开始划线，这样做的目的是_____________________________。
(3)鉴定土壤中微生物的种类，可以通过菌落的______________________(至少两点)等特征。在实验中小组每隔24小时统计一次菌落数目，并选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样可以防止________________________。
答案　(1)检测培养基灭菌是否合格　种群　刚果红染色　透明圈
(2)灼烧　将聚集的菌体逐渐稀释以便获得单个菌落
(3)形状、大小、隆起程度及颜色　因培养时间不足导致遗漏菌落数目
解析　(1)在涂布接种前，随机取若干灭菌后的空白平板先行培养了一段时间，这样做的目的是检测培养基灭菌是否合格；分离得到的纯化单菌落是同种生物，属于种群；筛选纤维素分解菌常用刚果红染色法，根据菌落周围是否出现透明圈来判定。
(2)接种环常采用灼烧灭菌法灭菌；在第二次及以后的划线时，总是从上一次划线的末端开始划线，这样做的目的是将聚集的菌体逐渐稀释以便获得单个菌落。
(3)鉴定土壤中微生物的种类，可以通过菌落的形状、大小、隆起程度及颜色等特征。在实验中小组每隔24小时统计一次菌落数目，并选取菌落数目稳定时的记录作为结果，这样可以防止因培养时间不足导致遗漏菌落数目。
第4讲　核酸、糖类和脂质
[考纲明细]　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
板块一　知识·自主梳理
一、核酸
1．核酸的结构层次
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。
3．核酸的分布
DNA主要分布在细胞核中，RNA主要分布在细胞质中。
4．DNA和RNA的比较
5.不同生物的核酸、核苷酸及碱基的情况
二、细胞中的糖类
1．组成元素：仅由C、H、O元素构成。
2．种类和功能
3．合成部位
葡萄糖、淀粉：叶绿体。
纤维素：高尔基体。
糖原：主要是肝脏、肌肉。
三、细胞中的脂质
1．脂质的分类和功能
2．脂质的合成主要在内质网中进行。
四、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。
5．能源物质为生命活动供能的过程
五、生物大分子以碳链为骨架
1．单体和多聚体
(1)单体：蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的基本组成单位。
(2)多聚体：由许多单体相互连接构成的生物大分子。
2．多聚体以碳链为骨架
氨基酸、核苷酸、单糖都是有机物，单体以碳链为基本骨架，许多单体连接成多聚体，多聚体参与细胞和生物体的构成。由于碳原子在组成生物大分子中具有重要作用，故碳是生命的核心元素。
六、观察DNA和RNA在细胞中的分布(实验)
七、实验中试剂的作用
◆　深入思考
1．淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖，为什么它们在化学性质上有很大差异？
提示　因为组成淀粉、糖原和纤维素的基本单位葡萄糖在数量上、连接方式上都有所不同，所以它们的化学性质也不同。
2．所有的糖类都能提供能量吗？
提示　不是，糖类是主要的能源物质，但纤维素是组成细胞壁的成分，核糖和脱氧核糖是组成核酸的成分，它们都不是能源物质，都不提供能量。
3．相同质量的脂肪与糖类供能时，哪一个消耗氧气较多？
提示　相同质量的脂肪与糖类相比，脂肪含的C、H较多，O较少，因此在氧化时，耗氧多，产生的水多，放能多。
◆　自查诊断
1．真核生物以DNA为遗传物质，部分原核生物以RNA为遗传物质。(　　)
答案　×
2．构成DNA和RNA的核苷酸共有5种。(　　)
答案　×
3．淀粉和脂肪水解的终产物是二氧化碳和水。(　　)
答案　×
4．脂质不参与生命活动的调节。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
核酸的组成、结构和功能
[2015·全国卷Ⅰ]下列叙述错误的是(　　)
A．DNA与ATP中所含元素的种类相同
B．一个tRNA分子中只有一个反密码子
C．T2噬菌体的核酸由脱氧核糖核苷酸组成
D．控制细菌性状的基因位于拟核和线粒体中的DNA上
[解析]　DNA的元素组成是：C、H、O、N、P，ATP的元素组成是C、H、O、N、P，A正确；反密码子是tRNA上能与mRNA上的密码子通过碱基互补配对结合的三个相邻的碱基组成的，一个密码子(除终止密码子)编码一个氨基酸，而一个tRNA一次只能转运一个氨基酸，由此可推知一个tRNA上只有一个反密码子，B正确；T2噬菌体由DNA和蛋白质构成，构成DNA的单位是脱氧核糖核苷酸，C正确；细菌是原核生物，原核细胞中无线粒体，D错误。
[答案]　D
题型一　核酸的组成、结构和功能
1．如图甲所示物质b是组成乙或丙的基本单位(单体)。下列相关叙述中错误的是 (　　)
A．如果图甲中的a是核糖，则b是丙的基本单位
B．如果m是胸腺嘧啶(T)，则b是乙的基本单位
C．在多个b聚合成乙或丙的过程中，都要产生水
D．乙或丙彻底水解的产物是甲
答案　D
解析　由题图可知，乙为DNA，丙为转运RNA。图甲中a是五碳糖，如果a是核糖，则b是核糖核苷酸，是构成RNA的基本单位，A正确；T是DNA特有的碱基，所以如果m为T，则b为乙的基本单位，B正确；b聚合成乙或丙的过程中，有磷酸二酯键形成，因此产生水，C正确；核酸初步水解的产物是核苷酸，彻底水解的产物是组成核苷酸的三种化合物：五碳糖、碱基和磷酸，D错误。
2．下列叙述中，哪项不是核酸的生理功能(　　)
A．作为遗传信息的载体
B．是生物的遗传物质
C．是生物体进行生命活动的主要承担者
D．对生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成有极其重要的作用
答案　C
解析　生命活动的主要承担者是蛋白质。
技法提升
DNA、RNA、蛋白质的水解产物的比较
题型二　核酸与生物种类关系
3．[2017·郑州质检]将从大肠杆菌细胞中提取到的核酸彻底进行水解，直至形成不能再水解的小分子，则能得到的小分子的种类共有(　　)
A．9种 B．8种 C．6种 D．4种
答案　B
解析　大肠杆菌含有DNA和RNA，DNA初步水解形成4种脱氧核苷酸，彻底水解为磷酸、脱氧核糖和A、C、G、T 4种碱基；RNA初步水解形成4种核糖核苷酸，彻底水解为磷酸、核糖和A、C、G、U 4种碱基。故从大肠杆菌细胞中提取到的核酸彻底水解后会得到磷酸、核糖、脱氧核糖和A、C、G、T、U 5种碱基，共8种小分子。
4．下列有关核酸的叙述，正确的是(　　)
A．在细菌中，遗传物质可能是DNA或RNA
B．核酸的基本组成单位是脱氧核苷酸
C．鱼体内的遗传物质彻底水解后可得到脱氧核糖、磷酸和含氮碱基
D．除病毒外，一切生物都具有核酸
答案　C
解析　细菌中既有DNA又有RNA，其中DNA是遗传物质，A错误；核酸的基本组成单位是核苷酸，DNA的基本组成单位是脱氧核苷酸，RNA的基本组成单位是核糖核苷酸，B错误；鱼的遗传物质是DNA，被彻底水解后可得到脱氧核糖、磷酸和A、T、G、C四种碱基，C正确；病毒中也含有核酸，D错误。
题型三　核酸与蛋白质的关系
5．下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、基本单位及相关关系图。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含有氮元素，元素Y是氮元素和磷元素
答案　B
解析　分析题意可知，E为DNA，G为RNA，B为蛋白质，E到G主要发生在细胞核内，G到B发生在细胞质的核糖体上，A正确；蛋白质功能多样性取决于氨基酸的种类、数目、排列顺序和多肽的空间结构多样性，B错误；DNA中脱氧核苷酸的排列顺序决定了蛋白质中氨基酸的排列顺序，C正确；DNA的组成元素有C、H、O、N、P，蛋白质的组成元素一定含有的是C、H、O、N，D正确。
6．[2017·南阳一模]下列关于核酸和蛋白质的叙述，不正确的是(　　)
A．DNA和RNA都由四种核苷酸组成，可以储存遗传信息
B．蛋白质的功能与氨基酸的排列顺序有关，与空间结构无关
C．DNA分子的多样性取决于碱基排列顺序的多样性
D．DNA分子的多样性决定了蛋白质分子结构和功能的多样性
答案　B
解析　DNA和RNA分别由四种脱氧核苷酸和四种核糖核苷酸组成，可以储存遗传信息，A正确；蛋白质的功能与氨基酸的排列顺序和蛋白质的空间结构都有关，B错误；DNA分子中四种碱基排列顺序决定了DNA分子的多样性，C正确；蛋白质是基因控制合成的，因此DNA分子的多样性决定了蛋白质分子结构和功能的多样性，D正确。
技法提升
　蛋白质与核酸关系模型及解读
(1)图1中由A、B、C三种大分子之间的关系可推断A为DNA、B为RNA、C为蛋白质，甲是DNA复制、乙是转录、丙是翻译；单体a、b、c分别为脱氧核苷酸、核糖核苷酸和氨基酸；元素X为N、P，Y为N。
(2)染色体的主要成分是DNA和蛋白质，核糖体的主要成分是RNA和蛋白质，因此图2中甲、乙、丙分别是DNA、RNA和蛋白质，a是核苷酸，b是氨基酸。
考点2
糖类、脂质的种类和作用
[2017·江苏高考]下列关于糖类化合物的叙述，正确的是(　　)
A．葡萄糖、果糖、半乳糖都是还原糖，但元素组成不同
B．淀粉、糖原、纤维素都是由葡萄糖聚合而成的多糖
C．蔗糖、麦芽糖、乳糖都可与斐林试剂反应生成砖红色沉淀
D．蔗糖是淀粉的水解产物之一，麦芽糖是纤维素的水解产物之一
[解析]　葡萄糖、果糖和半乳糖都具有还原性，属于还原糖，组成元素相同，都是C、H、O，A错误；淀粉、糖原和纤维素的基本组成单位都是葡萄糖，都是由葡萄糖聚合而成的多糖，B正确；蔗糖不具有还原性，属于非还原糖，不能与斐林试剂发生反应，麦芽糖和乳糖都具有还原性，都能与斐林试剂发生反应，生成砖红色沉淀，C错误；淀粉的初步水解产物是麦芽糖，彻底水解产物是葡萄糖，纤维素的初步水解产物是纤维二糖，彻底水解产物是葡萄糖，D错误。
[答案]　B
题型一　糖类和脂质的种类、组成和功能
1．下面关于脂质的叙述，其中正确的是(　　)
A．磷脂由C、H、O三种元素组成，是构成液泡膜的主要成分
B．性激素的化学本质是蛋白质，对维持生物体生殖过程起重要的调节作用
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　磷脂中除C、H、O外还含有N、P，A错误；性激素的化学本质是脂质中的固醇，B错误；脂肪既存在于动物细胞中，也存在于植物细胞中，C错误。
2．下列有关糖类和脂质的叙述，不正确的是(　　)
A．脂质中脂肪具有缓冲和减压的作用
B．植物细胞中的多糖主要是淀粉和纤维素，动物细胞中的多糖主要是乳糖和糖原
C．固醇类物质在细胞的营养、调节和代谢中具有重要功能
D．葡萄糖、核糖、脱氧核糖是动植物细胞共有的糖类
答案　B
解析　脂质中脂肪是重要的储能物质，也具有缓冲和减压的作用，A正确；植物细胞中的多糖主要是淀粉和纤维素，动物细胞中的多糖主要是糖原，乳糖是二糖，不是多糖，B错误；固醇中维生素D有利于促进钙、磷等物质的吸收，性激素能促进生殖器官的发育以及生殖细胞的形成，胆固醇参与血液中脂质的运输，C正确；葡萄糖、核糖、脱氧核糖是动植物细胞共有的糖类，植物光合作用形成葡萄糖，动物消化吸收葡萄糖，核糖组成RNA，脱氧核糖组成DNA，D正确。
3．下列有关化合物的叙述正确的是(　　)
A．单糖都是动植物细胞共有的糖类
B．脂肪和多糖都属于生物大分子
C．蛋白质和DNA是所有细胞共有的化合物
D．磷脂和胆固醇均属于组成动物细胞膜的脂质
答案　D
解析　单糖中葡萄糖是动植物共有的糖类，但并不是所有的单糖都是动植物细胞共有的，如半乳糖是构成乳糖的一种单糖，只存在于动物细胞中，A错误；脂肪不属于生物大分子，B错误；哺乳动物成熟红细胞中无DNA，C错误；磷脂双分子层是生物膜的基本骨架，而胆固醇也是组成动物细胞膜的重要成分，D正确。
题型二　综合考查细胞中多种有机物之间的关系
4．下图表示油菜种子在成熟过程中种子质量和有机物相对含量的变化趋势，下列相关叙述错误的是(　　)
A．大量糖类输入并参与代谢，导致种子质量不断增加
B．细胞代谢利用大量糖类，导致淀粉含量降低
C．糖类不断转化为脂质，导致脂质含量持续增加
D．糖类不转化为蛋白质，导致含氮物质含量基本不变
答案　D
解析　由图中曲线变化可看出，在种子成熟的过程中，千粒重、粗脂肪的量不断增加，可溶性糖、淀粉的量不断减少，含氮物质的量变化不大。糖类能转化成氨基酸，参与蛋白质的合成，D错误；大量糖类输入种子后，通过细胞代谢，要么转化为脂肪，使脂肪含量持续增加，要么转化为其他有机物贮存起来，使种子质量不断增加，A、C正确；由于细胞代谢大量利用可溶性糖，淀粉不断水解，导致其含量不断降低，B正确。
5．如果图2表示核酸的结构组成方式，那么符合图1所示结构组成方式的是(　　)
①核酸　②多肽　③淀粉　④糖原
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
答案　C
解析　淀粉、糖原和纤维素一样，都是由葡萄糖(单体)构成的大分子物质。而图2所示为不同的单体(4种或4种以上)构成的化合物。
技法提升
1.各种有机物的组成、种类、结构和功能总结
2．界定有机物的“水解”与“氧化分解”
(1)混淆糖的“水解”与“氧化分解”
多糖和二糖水解的终产物是单体，如淀粉水解的产物是葡萄糖，蔗糖水解的产物是葡萄糖和果糖；糖氧化分解的终产物是CO2和H2O，即糖参与有氧呼吸后的最终产物。
(2)不同有机物的消化(水解)产物、氧化分解产物(代谢终产物)不同
实验三
观察DNA和RNA在细胞中的分布
[全国卷Ⅱ]关于核酸的叙述，错误的是(　　)
A．细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与
B．植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制
C．双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过氢键连接的
D．用甲基绿和吡罗红染色可观察DNA和RNA在细胞中的分布
[解析]　转录的结果获得RNA，RNA的合成需要RNA聚合酶的参与，A正确；线粒体和叶绿体中都有DNA，均可发生DNA的复制，B正确；双链DNA分子中一条链上的磷酸和核糖是通过磷酸二酯键连接，C错误；甲基绿使DNA显绿色，吡罗红使RNA呈红色，用甲基绿和吡罗红的混合染色剂将细胞染色，可同时显示DNA和RNA在细胞中的分布，D正确。
[答案]　C
1．[2017·河南九校联考]在“观察DNA和RNA在细胞中分布”的实验中，下列说法正确的是(　　)
A．本实验的操作过程是制片→水解→染色→冲洗→观察
B．不宜选用细菌作为实验材料是因为细菌中没有DNA分子
C．酒精灯烘干涂有口腔上皮细胞的载玻片的目的是使细胞固定在载玻片上
D．用高倍显微镜可以清楚地看到呈绿色的染色体和呈红色的RNA分子
答案　C
解析　本实验的操作过程是制片→水解→冲洗→染色→观察，A错误；细菌是原核生物，细菌中有DNA和RNA，B错误；酒精灯烘干涂有口腔上皮细胞的载玻片的目的是使细胞固定在载玻片上，C正确；用高倍显微镜可以清楚地看到呈绿色的细胞核和呈红色的细胞质，D错误。
2．[2017·泰安模拟]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．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
C．盐酸能够改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞
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　C
解析　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混合染色剂，A错误；叶肉细胞中含有叶绿体，叶绿体中的色素会干扰实验结果，因此不用叶肉细胞作实验材料，B错误；实验中加入质量分数为8%的盐酸的作用：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DNA与染色剂结合，C正确，D错误。
板块三　方向·真题体验
1．[2017·海南高考]关于哺乳动物体内脂质与糖类的叙述，错误的是(　　)
A．固醇在动物体内可转化成性激素
B．C、H、O、P是构成脂质和糖原的元素
C．脂肪与糖原都是细胞内储存能量的物质
D．胆固醇是细胞膜的组分，也参与血脂运输
答案　B
解析　胆固醇是高等动物细胞的重要组分，它与长链脂肪酸形成的胆固醇酯是血浆脂蛋白(参与血脂运输)及细胞膜的重要组分，D正确；胆固醇是动物组织中其他固醇类化合物如胆汁醇、性激素、肾上腺皮质激素、维生素D3等的前体，A正确；糖原属于糖类，只有C、H、O三种元素组成，B错误；脂肪与糖原都属于储能物质，C正确。
2．[2016·江苏高考]关于生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质和DNA的鉴定实验，下列叙述正确的是(　　)
A．还原糖、DNA的鉴定通常分别使用双缩脲试剂、二苯胺试剂
B．鉴定还原糖、蛋白质和DNA都需要进行水浴加热
C．二苯胺试剂和用于配制斐林试剂的NaOH溶液都呈无色
D．脂肪、蛋白质鉴定时分别可见橘黄色颗粒、砖红色沉淀
答案　C
解析　鉴定还原糖、DNA可分别使用斐林试剂、二苯胺试剂，A错误；鉴定还原糖和DNA都需要水浴加热，而鉴定蛋白质不需要水浴加热，B错误；二苯胺试剂和用于配制斐林试剂的NaOH溶液都呈无色，C正确；用苏丹Ⅲ鉴定脂肪时可见橘黄色颗粒，用双缩脲试剂鉴定蛋白质时会发生紫色反应，D错误。
3．[2015·江苏高考]下列关于淀粉、脂肪、蛋白质和核酸4种生物分子的叙述，正确的是(　　)
A．都能被相应的酶水解
B．都是水溶性物质
C．都含C、H、O、N这4种元素
D．都是人体细胞中的能源物质
答案　A
解析　淀粉、脂肪、蛋白质和核酸分别可被淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶、核酸酶水解，A正确；脂肪不溶于水，B错误；淀粉和脂肪由C、H、O三种元素构成，C错误；核酸不是能源物质，D错误。
4．[2014·海南高考]下列有关脂质的叙述，正确的是(　　)
A．脂质中的磷脂是细胞膜的组成成分
B．维生素D和性激素不属于固醇类物质
C．脂肪比相同质量的多糖彻底氧化产能少
D．脂质在核糖体、内质网及高尔基体上合成
答案　A
解析　组成细胞膜的脂质主要是磷脂，A正确；维生素D和性激素属于固醇类，B错误；相同质量的脂肪中因C、H比例高，故彻底氧化后比糖类产能多，C错误；脂质在内质网上合成，D错误。
限时规范特训
一、选择题
1．糖类是生物体的重要构成物质和能源物质，下列有关糖类的叙述正确的是(　　)
A．在ATP、RNA、质粒和叶绿体中均含有核糖
B．所有糖类都是生物体的主要能源物质
C．在细胞膜上糖类均与蛋白质结合形成糖蛋白
D．葡萄糖是构成麦芽糖、纤维素、淀粉和糖原的基本单位
答案　D
解析　叶绿体中含有少量的RNA，RNA中含有核糖，ATP中的“A”是核糖与腺嘌呤结合而成的，质粒是小型环状的DNA，DNA中不含有核糖，A错误；糖类中的纤维素是植物细胞壁的主要成分，不是生物体的主要能源物质，B错误；在细胞膜上的糖类，有的与蛋白质结合形成糖蛋白，有的与脂质分子结合形成糖脂，C错误；1分子麦芽糖是由2分子葡萄糖脱水缩合而成，纤维素、淀粉和糖原都是由许多葡萄糖分子脱水缩合而成，因此葡萄糖是构成麦芽糖、纤维素、淀粉和糖原的基本单位，D正确。
2．下列关于核酸、核苷酸的说法中，正确的是(　　)
A．结核杆菌核糖体rRNA的合成与其核仁有关
B．转录产生的mRNA分子中至少有一个游离的磷酸基团和一个游离的羟基
C．吞噬细胞摄取流感病毒与抗体结合形成的沉淀并将其水解，可产生4种核苷酸
D．设法让洋葱根尖吸收含3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸，只能在分生区细胞中检测到放射性
答案　C
解析　结核杆菌是原核生物，细胞中没有核仁，A错误；每个核糖分子上都含有一个羟基，因此转录产生的mRNA分子中至少有一个游离的磷酸基团，但含有多个游离的羟基，B错误；流感病毒的遗传物质是RNA，水解的产物是四种核糖核苷酸，C正确；洋葱根尖吸收含3H标记的尿嘧啶核糖核苷酸用于转录形成RNA，进而翻译形成蛋白质，能在所有根尖细胞中检测到放射性，D错误。
3．[2017·甘肃静宁模拟]下列关于细胞的分子组成和基本结构的阐述，错误的是(　　)
A．C、H、O、N、P是ATP、密码子、生物膜共有的化学元素
B．线粒体、核糖体、染色体、叶绿体等结构中都含有DNA
C．糖蛋白、载体蛋白、抗体、限制酶都是具有特异性识别的物质
D．脂质中的磷脂是构成细胞膜的重要物质，所有细胞都含有磷脂
答案　B
解析　ATP的元素组成是C、H、O、N、P，密码子位于mRNA上，其元素组成是C、H、O、N、P，生物膜的主要成分是蛋白质和磷脂，元素组成是C、H、O、N、P，A正确；线粒体、叶绿体、染色体含有DNA，核糖体不含DNA，B错误；糖蛋白、载体蛋白、抗体、限制酶，都是蛋白质，其结构具有特异性，在发挥作用的过程中都具有特异性识别作用，C正确；所有细胞都具有细胞膜，磷脂是细胞膜的骨架物质，所有细胞都含有磷脂，D正确。
4．[2017·安徽合肥质检]下列关于脂质的叙述不正确的是 (　　)
A．胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输
B．在人和动物皮下含量丰富的储能物质是脂肪
C．磷脂既是构成细胞膜的重要成分，也是构成核糖体等细胞器的重要成分
D．固醇类物质可对生物体的生命活动起调节作用
答案　C
解析　胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输，A正确；在人和动物皮下含量丰富的储能物质是脂肪，B正确；核糖体没有膜结构，其主要成分是蛋白质和RNA，因此不含磷脂，C错误；固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D，性激素和维生素D可对生命活动起调节作用，D正确。
5．[2017·湖北八校高三第一次联考]下列叙述错误的是(　　)
A．一个核糖体只能同时结合两个tRNA分子
B．圆褐固氮菌通过内质网合成磷脂
C．酵母菌的细胞核中可以合成rRNA和DNA
D．HIV、SARS病毒都只含有RNA一类核酸
答案　B
解析　一个核糖体上只能同时结合两个tRNA，A正确；圆褐固氮菌是细菌，属于原核生物，只具有核糖体这一种细胞器，B错误；酵母菌是单细胞真核生物，细胞核中可以合成rRNA和DNA，C正确；HIV、SARS病毒均属于RNA病毒，D正确。
6．[2017·大连模拟]在“观察DNA和RNA在细胞中的分布”实验中，下列说法正确的是(　　)
A．染色时先用甲基绿染液，再用吡罗红染液
B．用8%的盐酸的目的之一是使DNA与蛋白质分离，使DNA水解
C．酒精灯烘干载玻片，可迅速杀死细胞，防止细胞死亡时溶酶体对核酸的破坏
D．用高倍显微镜可以比较清楚地看到呈绿色的细胞质和呈红色的细胞核
答案　C
解析　观察DNA和RNA在细胞中的分布时，加入的染色剂是吡罗红甲基绿混合染液，即两种试剂是同时加入的，A错误；加入盐酸的目的是增大细胞膜的通透性，并使蛋白质和DNA分离便于染色，但不能使DNA水解，B错误；在高倍显微镜下可以观察到呈绿色的细胞核和呈红色的细胞质，D错误。
7．[2017·安徽合肥质检]下列关于DNA和RNA的叙述，正确的是(　　)
A．DNA主要分布在细胞核中，RNA在细胞核中没有分布
B．提取细胞中全部核酸进行碱基分析可知嘌呤碱基数等于嘧啶碱基数
C．原核生物的遗传物质主要是RNA，真核生物的遗传物质是DNA
D．甲基绿染色剂使DNA呈现绿色，吡罗红染色剂使RNA呈现红色
答案　D
解析　DNA主要分布在细胞核中，细胞质中也有少量分布，RNA主要分布在细胞质中，细胞核中也有少量分布，A错误；细胞中的全部核酸包括双链的DNA和单链的RNA，在单链RNA中嘌呤碱基数不一定等于嘧啶碱基数，B错误；原核生物和真核生物的遗传物质都是DNA，绝大多数病毒的遗传物质也是DNA，只有少数病毒的遗传物质是RNA，C错误；观察DNA和RNA在细胞中的分布时，使用甲基绿吡罗红混合染液，其中甲基绿染色剂使DNA呈现绿色，吡罗红染色剂使RNA呈现红色，D正确。
8．甲图中①②③④表示不同化学元素组成的化合物，乙图表示由四个单体构成的化合物。以下说法不正确的是(　　)
A．若甲图中的②大量存在于皮下和内脏器官周围等部位，则②是脂肪
B．若甲图中④能吸收、传递和转换光能，则④可用无水乙醇提取
C．乙图中若单体是氨基酸，则该化合物彻底水解后的产物中氧原子数增加3个
D．乙图中若单体是四种脱氧核苷酸，则该化合物彻底水解后的产物有5种
答案　D
解析　甲图中①可表示蛋白质，②可表示糖类或脂肪，③可表示DNA、RNA、ATP、磷脂等，④可表示叶绿素。“②大量存在于皮下和内脏器官周围等部位”暗示该物质为脂肪，A正确；④为叶绿素，可用无水乙醇提取，B正确；乙图中单体若是氨基酸，则该四肽彻底水解时，肽键断裂，需要消耗3分子水，则水解产物中氧原子数增加3个，C正确；乙图中若单体是四种脱氧核苷酸，则该化合物彻底水解后的产物有磷酸、脱氧核糖和4种碱基，共6种产物，D错误。
9.[2017·四川资阳高三一诊]下列关于生物体中化合物的叙述，不正确的是(　　)
A．可以用下图来形象地表示动、植物细胞内糖类之间的关系
B．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
C．DNA、RNA和ATP的组分中均含有糖类
D．蔗糖和乳糖水解的产物中都有葡萄糖，脂质中的性激素具有调节功能
答案　B
解析　糖类中不同种类在动植物细胞中的分布情况不同，可以分为动物细胞特有、植物细胞特有和动植物细胞共有，A正确；蛋白质的空间结构改变，功能也会相应改变，B错误；DNA中含有脱氧核糖，RNA和ATP中含有核糖，C正确；蔗糖能够水解成葡萄糖和果糖，乳糖水解后能生成葡萄糖和半乳糖，性激素属于脂质，有调节功能，D正确。
10．如图表示糖类的化学组成和种类，则相关叙述正确的是(　　)
A．①②③依次代表单糖、二糖、多糖，它们均可继续水解
B．①②均属还原糖，在水浴加热条件下与斐林试剂发生反应将产生砖红色沉淀
C．④⑤分别为纤维素、肌糖原，二者均贮存能量，可作为储能物质
D．④是植物细胞壁的主要成分
答案　D
解析　据图可知，①②③分别代表单糖、二糖、多糖，其中，二糖和多糖可以水解，单糖不能进行水解，A错误；②中的蔗糖不是还原糖，B错误；④是纤维素，⑤是肌糖原，纤维素作为植物细胞壁的成分，是结构物质，不是储能物质，C错误，D正确。
11．下列与核酸有关的说法，正确的是(　　)
A．含RNA的生物一定含DNA
B．含DNA的生物一定含RNA
C．含RNA的细胞器一定含DNA
D．含DNA的活细胞一定含RNA
答案　D
解析　含RNA的病毒不含DNA，A错误；含DNA的病毒不含RNA，B错误；核糖体含RNA，但不含DNA，C错误；含DNA的活细胞无论是原核细胞还是真核细胞都含RNA，D正确。
12．关于核酸的叙述，错误的是(　　)
A．真核生物和原核生物的遗传物质主要是DNA
B．植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制
C．DNA分子一条链上通常一个脱氧核糖连接两个磷酸基团
D．细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与
答案　A
解析　真核生物和原核生物的遗传物质是DNA，A错误；植物细胞的线粒体和叶绿体中均可发生DNA的复制，B正确；DNA分子一条链上通常一个脱氧核糖连接两个磷酸基团，只有在链的一端一个脱氧核糖连接一个磷酸基团，C正确；细胞核中发生的转录过程有RNA聚合酶的参与，D正确。
二、非选择题
13．[2017·怀化质检]在生物体内，某些重要化合物的元素组成和功能关系如图所示，其中X、Y代表元素，A、B、C是生物大分子。请据图分析回答：
(1)单体a是________，X代表________。
(2)人体中，单体b的种类有________种；分子中________的不同决定了b的种类不同。
(3)导致地球上生物多种多样的直接原因是[　　]________结构的多样性。
(4)人类的白化病基因起源于图中的[　　]________过程。
(5)④过程为________，若某种C分子由n个单体c(平均相对分子质量为m)构成的2条链组成，则该C分子的相对分子质量大约为________。
答案　(1)脱氧核苷酸　N、P
(2)4　含氮碱基(或碱基)
(3)C　蛋白质
(4)①　DNA复制　(5)脱水缩合　mn－18(n－2)
解析　(1)由图分析可知A是DNA，B是RNA，C是蛋白质，a是脱氧核苷酸，b是核糖核苷酸，c是氨基酸，组成核苷酸的元素为C、H、O、N、P。
(2)在人体中，核糖核苷酸有4种，分子中含氮碱基的不同决定了核糖核苷酸的种类不同。
(3)导致地球上生物多样性的直接原因是蛋白质的多样性，因为蛋白质是生命活动的主要承担者和体现者。
(4)人类的白化病起因是基因突变，源于图中的①DNA复制过程。
(5)④是氨基酸脱水缩合形成蛋白质的过程，如果某种C分子由n个单体c(平均相对分子质量为m)构成的2条链组成，则该C分子的相对分子质量大约为mn－18(n－2)。
14．2015年9月1日，四川最长寿老人付素清迎来118岁生日。有科学家对其身体基因进行检测后，发现她的钙、磷代谢调解能力、叶酸利用能力都非常好，不容易骨折，患心血管疾病的几率也很低，超过一半的中国人，脂质代谢能力都不如付素清。请结合材料回答下列问题：
(1)脂质是细胞中重要的化合物，其中，________是最常见的脂质，也是细胞内良好的储能物质，除此之外，还具有________、________和________的功能。而脂质中的________是构成细胞膜的主要成分。
(2)饮食中过多地摄入________，会在血管壁上形成沉积，造成血管堵塞。
(3)脂质与多糖、蛋白质、核酸都是细胞中重要的有机化合物，其中后三者是生物大分子，生物大分子以________为骨架，它们都是由许多基本的组成单位连接而成，这些基本的单位称为单体。
(4)组成蛋白质的单体的结构通式是：______________。
(5)糖类和脂质都可作为能源，相同质量的脂质和糖类彻底氧化分解，耗氧量较多的是________。
答案　(1)脂肪　保温　缓冲　减压　磷脂
(2)胆固醇　(3)碳链　(4)
(5)脂质
解析　(1)脂质是细胞中重要的化合物，脂肪是最常见的脂质，是良好的储能物质，还具有缓冲压力、减少摩擦、保温作用。磷脂是构成细胞膜的主要成分。
(2)胆固醇过多，会在血管壁上形成沉积，造成血管堵塞。
(3)生物大分子以碳链为骨架。
(4)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，其结构通式是：
(5)脂肪中含C、H多，因此相同质量的脂质和糖类彻底氧化分解，耗氧量较多的是脂质。
15．大多数植物种子的储藏物质以脂肪为主，并储存在细胞的油体中。种子萌发时，脂肪水解生成脂肪酸和甘油，然后脂肪酸和甘油分别在多种酶的催化下形成葡萄糖，最后转变成蔗糖，并转运至胚轴供给胚生长和发育，如图所示。请回答：
(1)大多数植物种子的储藏物质以脂肪为主，这是因为与糖类相比，脂肪是更好的________物质，其原因之一是相同质量的脂肪彻底氧化分解释放出的能量比糖类________。
(2)为了观察植物种子中的脂肪，常用苏丹Ⅲ染液对种子切片染色，然后在________下观察，可见________色的脂肪微粒。
(3)油料种子萌发时，细胞中催化脂肪水解的酶是________；脂肪储存和转变为蔗糖的过程中，先后依赖于油体、乙醛酸循环体、线粒体，这是细胞器之间________的典型例子。
(4)油料种子萌发初期(真叶长出之前)，干重先增加后减少，其原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
真叶长出之后，干重________________，原因是______________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)储能　多
(2)显微镜　橘黄
(3)脂肪酶　协调配合(分工合作)
(4)早期由于大量脂肪转变为蔗糖，相同质量的蔗糖的氧元素含量高于脂肪，导致干重增加；之后由于大量蔗糖用于细胞呼吸等异化作用，分解为二氧化碳和水等代谢废物，导致干重减少　增加　真叶通过光合作用制造了有机物
解析　(1)脂肪是生物体良好的储能物质。
(2)观察种子中的脂肪微粒需借助显微镜。
(3)催化脂肪水解的酶是脂肪酶。
(4)脂肪与糖类相比，氧的含量少，所以脂肪在转变为蔗糖的过程中需要补充较多的氧元素，故油料种子在萌发初期干重会先增加，后由于大量蔗糖参与细胞呼吸等异化作用，被分解为水和二氧化碳等，导致干重减少。真叶长出后，可进行光合作用制造有机物，使其干重增加。
第5讲　细胞膜和细胞核
[考纲明细]　1.细胞膜系统的结构和功能(Ⅱ)　2.细胞核的结构和功能(Ⅱ)
板块一　知识·自主梳理
一、细胞膜
1．细胞膜的制备

(2)材料：人或其他哺乳动物的成熟红细胞。
(3)选材原因
①无细胞核和众多细胞器，易制得纯净的细胞膜。
②无细胞壁，细胞易吸水涨破。
2．细胞膜的成分和功能
(1)细胞膜的成分
②特点：功能越复杂的细胞膜，蛋白质的种类和数量越多。
(2)细胞膜的功能
①将细胞与外界环境分隔开，保障了细胞内部环境的相对稳定。
②控制物质进出细胞。
③进行细胞间信息交流
a．间接交流：细胞分泌的化学物质(如激素)随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体(本质：糖蛋白)结合，将信息传递给靶细胞。
b．直接接触：相邻两个细胞的细胞膜直接接触，从而传递信息。例如精子和卵细胞之间的识别与结合。
c．形成通道交流信息：例如高等植物细胞之间通过胞间连丝相互连接，交流信息。
3．生物膜的结构
(1)生物膜结构的探索历程
(2)生物膜的结构
4．细胞壁
(1)存在部位：植物细胞的最外层，细胞膜外面。
(2)主要成分：纤维素和果胶。
(3)主要功能：对植物细胞起保护和支持作用。
二、细胞核的结构与功能
1．结构
3．细胞核的功能探究
(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。
(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)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。
(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。
◆　深入思考
1．动物细胞的细胞膜成分与植物细胞膜成分有何不同？
提示　动物细胞膜成分有胆固醇。
2．核孔是大分子物质出入细胞核的通道，它对物质的通过是否也具有选择性？请分别列举经核孔进入核、出核及不能通过核的物质。
提示　细胞核对物质通过也具有选择透过性，不可能任意进出。大分子的蛋白质经核孔入核，mRNA经核孔出核，DNA则不能通过核孔。
◆　自查诊断
1．生物膜的特定功能主要由膜蛋白决定。(　　)
答案　√
2．胰岛B细胞分泌胰岛素依赖于细胞膜的流动性。(　　)
答案　√
3．细胞膜上的大多数蛋白质是可以运动的。(　　)
答案　√
4．所有的真核细胞都有细胞核，且只有一个核。(　　)
答案　×
5．代谢越旺盛的细胞，核孔的数目越多，核仁的体积越大。(　　)
答案　√
板块二　考点·题型突破
考点1
细胞膜的结构和功能
[2016·全国卷Ⅲ]下列有关细胞膜的叙述，正确的是(　　)
A．细胞膜两侧的离子浓度差是通过自由扩散实现的
B．细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同
C．分泌蛋白分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象
D．膜中的磷脂分子是由胆固醇、脂肪酸和磷酸组成的
[解析]　细胞膜两侧的离子浓度差主要是通过主动运输实现的，A错误；蛋白质是生命活动的主要承担者，细胞膜、线粒体膜和核膜的功能各不相同的原因是它们所含有的蛋白质功能不同，B错误；分泌蛋白分泌到细胞外涉及内质网和高尔基体参与的囊泡转运过程，以及囊泡与细胞膜的融合过程等，这些过程与膜脂的流动性有关，C正确；膜中的磷脂是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的，不含胆固醇，D错误。
[答案]　C
题型一　细胞膜的组成、结构及特点
1．下图1是生物膜的流动镶嵌模型及物质跨膜运输示意图，其中离子通道是一种通道蛋白，通道蛋白是横跨质膜的亲水性通道，允许适当大小的离子顺浓度梯度通过。图2表示磷脂在细胞膜内外两侧分布的百分比。请据图分析下列叙述错误的是(　　)
A．图1所示生物膜最可能是细胞膜，因为有糖蛋白丁
B．物质通过离子通道不需要消耗ATP
C．由图1和图2可知，膜脂和膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的
D．若丁是受体，则丁的化学本质是蛋白质
答案　D
解析　图1中丁是糖蛋白，分布于细胞膜外表面，故图1所示生物膜最可能是细胞膜，A正确；由题干信息可知，物质顺浓度通过通道蛋白，因此不消耗ATP，B正确；由图1和图2可知，膜的成分在膜上的分布是不对称的，C正确；若丁是受体，具有识别作用，则丁的化学本质为糖蛋白，D错误。
2．如图甲为细胞膜的亚显微结构模式图，图乙为图甲细胞膜的磷脂分子结构模式图，下列有关描述错误的是(　　)
A．图甲中的①、②、③共同为细胞的生命活动提供相对稳定的内部环境
B．图乙分子可识别“自己”和“非己”的成分
C．图甲中②与细胞的选择吸收有关，①②可作为气味分子的受体并完成信息的传递
D．将图乙平展在水面上，a部分与水面接触
答案　B
解析　图甲中①表示多糖，②表示蛋白质，③表示磷脂双分子层；图乙中a是亲水性头部，b是疏水性尾部；①、②、③共同构成了细胞膜，为细胞的生命活动提供了相对稳定的内部环境，A正确；细胞膜上的糖蛋白具有识别作用，磷脂分子无此功能，B错误；图甲中②载体蛋白与细胞的选择吸收有关，①②糖蛋白可作为气味分子的受体并完成信息的传递，C正确；将磷脂分子平展在水面上，a亲水性头部与水面接触，D正确。
题型二　细胞膜的功能及特性
3．细胞的膜蛋白具有物质运输、信息传递、免疫识别等重要生理功能。下列图中，可正确示意不同细胞的膜蛋白及其相应功能的是(　　)
答案　D
解析　血红蛋白存在于红细胞内部，不属于膜蛋白；抗体主要分布于血清中，T淋巴细胞膜上没有抗体；胰高血糖素应该与胰岛B细胞膜上的胰高血糖素受体结合；骨骼肌细胞能接受神经传导的兴奋，产生收缩，也可以吸收葡萄糖，所以其膜上有神经递质的受体和葡萄糖载体。
4.生物膜在生命过程中发挥着非常重要的作用。如图所示的过程中，相关叙述错误的是(　　)
A．说明细胞膜有信息传递功能
B．说明细胞膜具有一定的流动性
C．图中所示细胞膜的识别功能依赖于膜上的载体蛋白
D．说明细胞膜具有物质运输功能
答案　C
解析　图中所示细胞膜的识别功能是指神经递质与突触后膜的受体蛋白结合，不是载体蛋白；突触小泡膜与突触前膜融合将神经递质排到突触间隙，体现了细胞膜的流动性和物质运输功能。
题型三　与细胞膜有关的实验探究
5．[2017·沈阳阶段检测]科研上鉴别死细胞与活细胞常用“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。这种方法所利用的细胞膜的功能是(　　)
A．保护细胞内部结构功能 B．信息交流功能
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，活细胞的细胞膜具有选择透过性，台盼蓝染色剂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选择透过性，所以台盼蓝染色剂能进入死细胞内，使死细胞被染色，体现了细胞膜的控制物质进出功能。
6.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。如图是相关实验记录，据此不能得到的结论是(　　)
A．当温度增加到15 ℃以上时，膜的流动性发生变化
B．该实验证明膜蛋白能够在膜表面运动
C．温度对膜蛋白的扩散有影响
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　构成细胞膜的磷脂分子和大多数蛋白质分子都是可以运动的，因此膜具有一定的流动性。嵌合体的形成是两种细胞的膜蛋白发生相对运动的结果，温度增加到15 ℃以上时，形成嵌合体的比例明显增大，说明温度对膜蛋白的运动有影响，温度升高，膜蛋白相对运动加剧，细胞膜流动性增强；图示数据能说明温度增加到15 ℃以上，温度越高，形成的嵌合体越多，而不是融合时间越长，形成的嵌合体越多。
考点2
细胞核的结构与功能
[山东高考]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
[解析]　核孔是mRNA进入细胞质的通道，在代谢旺盛的细胞中，要合成较多的蛋白质，也就需要较多的mRNA，核孔数目会较多。胰岛细胞、效应B细胞(浆细胞)和造血干细胞都能合成较多的蛋白质，所以核孔数目多，而口腔上皮细胞高度分化，不分裂且合成蛋白质较少，核孔数目最少。
[答案]　D
题型一　细胞核的结构与功能
1．如图为某种生物的细胞核及相关结构示意图，有关叙述正确的是(　　)
A．核孔是大分子物质进出细胞核的通道，不具有选择性
B．图示中有中心体，说明该生物为低等植物或动物
C．在衰老的细胞中，细胞核体积减小，染色质收缩
D．rRNA和蛋白质在核仁中合成
答案　B
解析　核孔具有选择透过性，如核孔不允许核内DNA通过，A错误；中心体存在于低等植物细胞或动物细胞中，B正确；在衰老的细胞中，细胞核体积增大，染色质收缩，C错误；核仁与rRNA的合成及核糖体的形成有关，蛋白质的合成在核糖体中进行，D错误。
2．[2017·安阳一模]心房颤动(房颤)是临床上最常见并且危害严重的心律失常疾病。最新研究表明，其致病机制是核孔复合物的运输障碍。据此分析正确的是(　　)
A．核膜由两层磷脂分子组成，房颤的成因与核膜内外的信息交流异常有关
B．人体成熟的红细胞中核孔数目很少，因此红细胞代谢较弱
C．核孔复合物的运输障碍发生的根本原因可能是编码核孔复合物的基因发生突变
D．核孔复合物是DNA等大分子物质进出的通道
答案　C
解析　核膜为双层膜，包含四层磷脂分子，A错误；人体成熟的红细胞没有细胞核，更没有核孔，B错误；核孔复合物的运输障碍发生的根本原因可能是基因突变，C正确；RNA、蛋白质等大分子物质可以通过核孔进出细胞核，而DNA分子不能通过核孔进入细胞质，D错误。
知识拓展
(1(核膜、核仁在细胞周期中表现为周期性地消失和重建。
(2(核膜和核孔都具有选择透过性。
(3(核孔的数量、核仁的大小与细胞代谢有关，如代谢旺盛、蛋白质合成量大的细胞，核孔数多，核仁较大。
(4(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。
(5(有些细胞不只具有一个细胞核，如双小核草履虫有两个细胞核，人的骨骼肌细胞中细胞核多达数百个。
(6(物质运输：核孔是大分子物质运输(RNA出核，蛋白质入核(的通道，小分子和离子则可选择性透过核膜。
题型二　细胞核功能的实验探究
3．有人利用真核单细胞生物a、b做了如下实验，这个实验最能说明的问题是(　　)
A．控制c性状发生的遗传信息来自细胞核
B．控制c性状发生的遗传信息来自细胞质
C．c性状发生是由细胞核和细胞质的遗传信息共同决定的
D．细胞核内的遗传信息控制生物一切性状的发生
答案　A
解析　由题中实验可知，a细胞的细胞核放入经人工处理后去核的b细胞，培养一段时间后形成的c细胞表现出a细胞的性状。将b细胞人工处理后得到的细胞培养一段时间，表现出b细胞的性状，显然细胞核决定性状，即控制c性状发生的遗传信息来自细胞核，与细胞质无关。本实验的观察目标是细胞，并不能代表生物体的一切性状。
4．以动物受精卵为实验材料进行以下实验，有关分析正确的是(　　)
A．实验①和实验③说明了细胞核对维持细胞正常生命活动的重要性
B．实验②和实验③说明了细胞质对维持细胞正常生命活动的重要性
C．该实验可以证明细胞核的功能
D．该实验结果可以说明细胞结构的完整性是生命活动正常进行的前提
答案　D
解析　三组实验说明细胞核和细胞质是相互依存的统一整体，细胞核和细胞质都不能单独存活，细胞只有保持结构的完整性才能正常进行各项生命活动。
技法提升
细胞核和细胞质是相互依存、相互制约，细胞只有保持完整性才能够正常地完成各项生命活动。举例分析如下：
(1(只有细胞核没有细胞质的细胞会很快死亡：原因是细胞核生命活动所需的物质和能量均由细胞质提供，细胞质还为细胞提供代谢场所。如精子即属此类。
(2(只有细胞质没有细胞核的细胞也只能短期生存：细胞核是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心，短期生存是因为细胞质中已形成的mRNA和蛋白质仍能发挥一定的作用，但一段时间后因缺少细胞核，不能控制细胞质中蛋白质的合成等生理活动，细胞死亡。如哺乳动物成熟红细胞即属此类。
板块三　方向·真题体验
1．[2017·全国卷Ⅰ]细胞间信息交流的方式有多种。在哺乳动物卵巢细胞分泌的雌激素作用于乳腺细胞的过程中，以及精子进入卵细胞的过程中，细胞间信息交流的实现分别依赖于(　　)
A．血液运输，突触传递
B．淋巴运输，突触传递
C．淋巴运输，胞间连丝传递
D．血液运输，细胞间直接接触
答案　D
解析　雌激素属于信号分子，由哺乳动物卵巢细胞分泌后通过血液运输到乳腺并作用于乳腺细胞，实现细胞间的信息交流；精子进入卵细胞前需要通过直接接触的方式进行信息交流。
2．[2016·海南高考]科学家用两种荧光染料分别标记人和小鼠细胞表面的蛋白质分子，将这两种标记细胞进行融合。细胞刚发生融合时，两种荧光染料在融合细胞表面对等分布(即各占半边)，最后在融合细胞表面均匀分布。这一实验现象支持的结论是(　　)
A．膜蛋白能自主翻转
B．细胞膜具有流动性
C．细胞膜具有选择透过性
D．膜蛋白可以作为载体蛋白
答案　B
解析　两种荧光染料标记细胞表面的蛋白质分子，细胞刚融合时，两种荧光染料在细胞表面对等分布，最后在细胞表面均匀分布，说明细胞膜具有流动性，不能说明膜蛋白能在细胞内外翻转，也不能说明细胞膜的物质运输功能。
3．[2015·江苏高考]下图为白细胞与血管内皮细胞之间识别、黏着后，白细胞迁移并穿过血管壁进入炎症组织的示意图，下列叙述错误的是(　　)
A．内皮细胞识别结合白细胞膜上的糖蛋白使白细胞黏着
B．白细胞在血管内黏着、迁移需要消耗ATP
C．黏着、迁移过程中白细胞需进行基因的选择性表达
D．白细胞利用细胞膜的选择透过性穿过血管壁进入炎症组织
答案　D
解析　细胞间的识别、黏着是依靠糖蛋白来完成的，A正确；白细胞在血管内黏着、迁移是耗能过程，需要消耗ATP，B正确；黏着、迁移过程中白细胞需进行基因的选择性表达，C正确；白细胞穿过血管壁是通过血管内皮细胞间隙进入炎症组织的，没有穿过膜结构，白细胞的变形利用了细胞膜的流动性，D错误。
4．[2015·海南高考]细胞膜是细胞的重要结构。关于细胞膜的叙述，错误的是(　　)
A．细胞膜是一种选择透过性膜
B．乙醇通过细胞膜需要消耗ATP
C．氨基酸借助膜蛋白可通过细胞膜
D．蛋白质分子可以嵌入磷脂双分子层中
答案　B
解析　细胞膜是一种选择透过性膜，其功能特点是具有一定的选择性，A正确；乙醇通过细胞膜的方式为自由扩散，不需要消耗ATP，B错误；氨基酸跨膜运输方式为主动运输，需借助膜蛋白通过细胞膜，C正确；蛋白质分子不同程度地嵌入磷脂双分子层中，D正确。
限时规范特训
一、选择题
1．如图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图，有关叙述错误的是(　　)
A．①是糖蛋白，对所有的细胞只有保护和润滑作用
B．②是蛋白质分子，大多数是可以运动的
C．③是磷脂双分子层，构成了膜的基本支架，这个支架并不是静止的
D．不同细胞膜中，所含①②③的比例是有区别的
答案　A
解析　①是糖蛋白，消化道和呼吸道上皮细胞表面的糖蛋白有保护、润滑作用，而有些细胞表面的糖蛋白却有识别作用，A错误；②是蛋白质分子，有的镶嵌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，大多数是可以运动的，B正确；③是磷脂双分子层，作为膜的基本支架，处于不断流动状态，C正确；不同细胞膜所含化学成分基本相同，但含量却有差异，D正确。
2．“胜日寻芳泗水滨，无边光景一时新。等闲识得东风面，万紫千红总是春。”在此美丽盛景中，蝴蝶将一株油菜的花粉带到另一株油菜花的柱头上后，即可发生花粉萌发、花粉管伸长、释放精子、精卵融合等一系列生理反应；若将一株油菜的花粉带到一朵桃花的柱头上则不会发生这一系列反应。该现象能很好地说明细胞膜(　　)
A．主要由脂质和蛋白质组成
B．可将细胞与外界环境分隔开
C．控制物质出入细胞的作用是相对的
D．进行细胞间的信息交流
答案　D
解析　通过两个现象的比较说明细胞膜能进行细胞间的信息交流。
3．[2017·四川成都模拟]下列叙述中，错误的是(　　)
A．生物膜中的磷脂分子是由甘油、脂肪酸和磷酸等组成的
B．原核细胞和真核细胞都具有生物膜，但只有真核细胞具有生物膜系统
C．植物细胞“系统的边界”是细胞膜而不是细胞壁
D．观察植物细胞的质壁分离和复原实验中，在用低倍镜清晰看到细胞图像后，应换高倍镜仔细观察滴加蔗糖溶液和清水后的实验现象
答案　D
解析　磷脂分子分为亲水端和疏水端，是一种由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子，A正确；细胞膜、细胞核膜以及细胞器膜等结构，共同构成生物膜系统，而原核细胞无核膜，也没有具膜细胞器，因此不具有生物膜系统，B正确；细胞壁这个结构只是起到维持细胞形状的作用，并不能起到控制物质进出的作用，因此细胞膜才是细胞真正的边界，靠它将细胞内部物质与外界分开，为细胞创造了一个相对稳定的环境，以保证细胞内部的生命活动正常进行，C正确；观察植物细胞的质壁分离和复原实验中，不需要使用高倍镜，D错误。
4．[2017·四川成都模拟]下列有关细胞核的叙述，错误的是(　　)
A．蛋白质是细胞核中染色质的组成成分
B．细胞核中可进行遗传物质的复制和转录
C．大分子物质可以通过核孔，小分子物质不能
D．核仁与rRNA的合成以及核糖体的形成有关
答案　C
解析　细胞核中染色质由DNA和蛋白质组成，A正确；DNA主要存在于细胞核中，则遗传物质的复制和转录的主要场所是细胞核，B正确；分子直径较小的物质可通过核孔，大分子物质如酶或mRNA也能通过核孔，C错误；核仁与某些RNA(rRNA)的合成以及核糖体的形成有关，D正确。
5．[2017·辽宁葫芦岛模拟]细胞或细胞的部分结构、成分有“骨架或支架”之说，下列有关叙述不正确的是(　　)
A．真核细胞中有维持细胞形态、保持细胞内部结构有序性的细胞骨架
B．磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架，其他生物膜无此基本支架
C．DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成基本骨架
D．蛋白质、核酸和多糖均以碳链为基本骨架
答案　B
解析　真核细胞中有维持细胞形态、保持细胞内部结构有序性的细胞骨架，A正确；磷脂双分子层构成了细胞膜的基本支架，其他生物膜也以磷脂双分子层为基本支架，B错误；DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接，排列在外侧构成基本骨架，C正确；蛋白质、核酸和多糖均以碳链为基本骨架，D正确。
6．[2017·涟源一中月考]下列关于细胞的结构和功能说法正确的是(　　)
A．激素、神经递质等信息分子只能与细胞表面受体结合后发挥作用
B．抗体在游离核糖体上合成，经溶酶体和高尔基体加工后分泌到细胞外
C．植物细胞间的胞间连丝不仅具有信息交流的作用，还具有运输物质的功能
D．核孔为蛋白质复合体，对通过的物质只有大小限制，没有选择透过性
答案　C
解析　神经递质与突触后膜神经细胞表面的受体结合后发挥作用，大多数激素与细胞表面受体结合后发挥作用，但性激素可与细胞内的受体结合后发挥作用，A错误；抗体属于分泌蛋白，是由附着在内质网上的核糖体合成，经内质网和高尔基体加工后分泌到细胞外，B错误；植物细胞的胞间连丝在相邻的两个细胞间形成通道，携带信息的物质可以通过该通道进入另一个细胞，因此植物细胞间的胞间连丝不仅具有信息交流的作用，还具有运输物质的功能，C正确；核孔为蛋白质复合体，对通过的物质既有大小限制，也有选择透过性，D错误。
7．[2017·成都七中模拟]细胞膜在细胞的生命活动中具有重要作用，下列相关叙述正确的是(　　)
A．载体蛋白是镶嵌在细胞膜外表面的蛋白质
B．细胞膜内外两侧结合的蛋白质种类有差异
C．磷脂双分子层不能体现细胞膜的选择透过性
D．细胞膜上的受体是细胞间信息交流所必需的
答案　B
解析　载体蛋白的作用是运输物质进出细胞，是贯穿细胞膜的蛋白质，A错误；细胞膜内外两侧结合的蛋白质功能不同，种类有差异，B正确；脂溶性物质能优先通过细胞膜，主要是磷脂分子的作用，能体现细胞膜的选择透过性，C错误；有些信号是需要细胞内受体而非细胞膜上受体传递的，有些信息传递不需要受体，如高等植物通过胞间连丝交流信息，D错误。
8．心血管疾病目前是发达国家所有疾病中的头号杀手。最新研究表明，其致病机制是核孔复合物的运输障碍。据此分析正确的是(　　)
A．核孔是细胞核与细胞质之间任何物质进行运输的通道
B．人体成熟的红细胞中核孔数目很少，因此红细胞代谢较弱
C．核孔运输障碍的直接原因可能是核孔复合物发生改变
D．tRNA在细胞核内合成，运出细胞核发挥作用与核孔复合物无关
答案　C
解析　核孔是细胞核与细胞质之间进行物质交换和信息交流的通道，具有选择透过性，DNA主要存在于细胞核内，一般不经核孔进行运输，A错误；人体成熟的红细胞中没有细胞核，更没有核孔，B错误；核孔运输障碍的直接原因可能是核孔复合物发生改变，运输能力改变，C正确；tRNA在细胞核内合成，通过核孔运出细胞核发挥作用，所以tRNA运出细胞核与核孔复合物有关，D错误。
9．[2017·四川成都摸底]下列与细胞核有关的叙述，错误的是(　　)
A．染色质主要由DNA和蛋白质组成，在细胞分裂时存在不同状态
B．在光学显微镜下能观察到细胞核的核膜、核孔和核仁等结构
C．核膜在细胞周期中发生周期性变化，其主要成分是磷脂和蛋白质
D．某些大分子物质进出核孔可实现核质之间的物质交换和信息交流
答案　B
解析　染色质主要由DNA和蛋白质组成，与染色体是同一种物质在细胞不同分裂时期的两种形态，A正确；在电子显微镜下才能观察到细胞核的核膜、核孔和核仁等结构，B错误；核膜属于生物膜，主要成分是磷脂和蛋白质，在细胞周期中会发生周期性的变化，C正确；核孔是某些大分子的运输通道，具有选择性，实现了核质之间的物质交换和信息交流，D正确。
10．[2017·江苏模拟]下图①②③表示信号分子，有关叙述错误的是(　　)
A．三种信号分子只有①能与④对应结合，说明④具有特异性
B．若信号分子②是性激素，则相应的受体位于靶细胞的细胞膜上
C．若信号分子③是淋巴因子，则该分子作用的靶细胞可为B细胞
D．该图可表示细胞膜的流动镶嵌模型，其中⑤位于细胞膜的外侧
答案　B
解析　三种信号分子只有①能与④对应结合，说明④具有特异性，A正确；激素的受体不是全部分布在细胞膜上，性激素的受体位于细胞内，B错误；T细胞释放的淋巴因子可促进B细胞增殖、分化为浆细胞和记忆细胞，C正确；该图表示细胞膜的流动镶嵌模型，图中⑤指的是糖蛋白，该物质位于细胞膜外侧，D正确。
11．[2017·甘肃兰州高三实战模拟]下列有关细胞核的叙述，错误的是(　　)
A．限制细胞长大的因素之一是细胞核的控制能力有限
B．细胞衰老时细胞核体积增大，核膜内折，染色质固缩
C．细胞核中可进行DNA复制和转录过程
D．细胞核是细胞代谢的主要场所
答案　D
解析　限制细胞长大的因素之一是细胞核的控制能力有限，A正确；细胞衰老时，细胞萎缩，体积变小，但细胞核体积增大，染色质固缩，染色加深，B正确；遗传物质DNA主要存在于细胞核，细胞核中可进行DNA复制和转录过程，C正确；细胞质基质是细胞代谢的主要场所，细胞核是细胞代谢的控制中心，D错误。
12．[2017·广东实验中学月考]下图表示细胞膜部分功能模式图。据图分析，下列说法不正确的是(　　)
A．功能①在生命起源过程中具有关键作用
B．功能②表示进入细胞的物质对细胞都有利
C．胰岛素调控生命活动可用图中③表示
D．相邻的植物细胞可通过功能④进行信息交流
答案　B
解析　功能①是系统的边界，将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为相对独立的系统，表明细胞膜在生命起源过程中具有关键作用，A正确；功能②是控制物质进出细胞，其功能具有一定的限度，进入细胞的物质对细胞不一定都有利，B错误；胰岛素调控生命活动可用图中③表示，C正确；相邻的植物细胞可通过功能④进行信息交流，D正确。
二、非选择题
13．现有人的成熟红细胞、人的口腔上皮细胞、蛙的红细胞、鸡肝研磨液等生物材料及相关用具，请根据以上材料，完成下列实验设计并分析有关问题。
(1)为获得纯净的细胞膜，应选取上述材料中的________________做实验。选用该材料的原因是它________________________。
(2)将选取的上述材料放入________中，由于________作用，一段时间后细胞将破裂。
(3)有人发现，在一定温度条件下，细胞膜中的磷脂分子均垂直排列于膜表面。当温度上升到一定程度时，细胞膜的磷脂分子有75%排列不整齐，细胞膜的厚度变小，而膜的表面积扩大，膜对离子和分子的通透性提高。对上述实验现象的合理解释是_________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)生物膜具有控制物质进出的功能，请根据以下材料设计实验，验证膜的选择透过性。
材料：红玫瑰、质量分数为15%的盐酸、蒸馏水、培养皿、量筒。
实验步骤：
①取适量的玫瑰花瓣，________________，分别加入培养皿中；
②A组加入________，B组加入等量的质量分数为15%的盐酸；
③_________________________________________________________________。
答案　(1)人的成熟红细胞　除细胞膜外无其他膜结构　(2)蒸馏水(清水)　渗透　(3)构成细胞膜的磷脂分子是可以运动的，细胞膜具有一定的流动性
(4)①均分为A、B两组　②适量的蒸馏水　③观察A、B两组花瓣的颜色变化及溶液的颜色变化
解析　人的成熟红细胞无细胞核，除细胞膜外也无其他膜结构，是获取纯净细胞膜的好材料。当温度升高时，磷脂分子由整齐地排列变得不整齐，可能是由磷脂分子运动造成的，细胞膜具有一定的流动性，细胞膜的厚度才会改变。活细胞的细胞膜具有选择透过性，细胞液中的色素不会从细胞中渗出；当细胞死亡后，细胞膜失去选择透过性，色素会从细胞中渗出。由题干信息可知，杀死细胞的方法是用质量分数为15%的盐酸处理。
14．用不同荧光染料标记的抗体，分别与小鼠细胞和人细胞的细胞膜上的一种抗原结合，两类细胞则分别产生绿色荧光和红色荧光。将两类细胞融合成一个细胞时，其一半呈绿色，一半呈红色。在37 ℃下保温40 min后，细胞上两种荧光点呈均匀分布(如图所示)，请据图回答下列问题：
(1)人和鼠细胞膜表面的抗原属于构成膜结构的起受体作用的________，为使人、鼠细胞的细胞膜融合在一起，必须除去细胞膜表面起________作用的糖蛋白。
(2)融合细胞表面的两类荧光染料分布的动态变化，可以证实关于细胞膜结构“模型”的______________________观点是成立的。
(3)融合细胞表面的两类荧光染料最终均匀分布，原因是_______________________________________________________________________，这表明膜的结构具有________。
(4)细胞融合实验若在20℃条件下进行，则两种表面抗原平均分布的时间大大延长，这说明___________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)蛋白质　识别
(2)构成膜的蛋白质分子是能够运动的
(3)构成膜结构的磷脂、蛋白质分子几乎都是可以运动的　一定的流动性
(4)温度降低，蛋白质分子的运动速度减慢
解析　(1)人和鼠细胞膜表面的抗原属于构成膜结构的起受体作用的蛋白质，为使人、鼠细胞的细胞膜融合在一起，必须除去细胞膜表面起识别作用的糖蛋白。
(2)融合细胞表面的两类荧光染料分布的动态变化，可以证实关于细胞膜结构“模型”的膜物质分子能运动观点是成立的。
(3)融合细胞表面的两类荧光染料最终均匀分布．原因是构成膜结构的磷脂、蛋白质分子几乎都是可以运动的，这表明膜的结构具有一定的流动性。
(4)温度降低，蛋白质和磷脂分子的运动速度减慢，故细胞融合实验若在20 ℃条件下进行，则两种表面抗原平均分布的时间大大延长。
15．细胞膜的存在使细胞成为一个独立的结构和功能单位，因此，对细胞膜结构和功能的研究一直是生命科学研究目标之一。请回答下列问题：
(1)由于细胞十分微小、不易观察，因此，细胞的发现是在________发明之后。但在此后的几百年里人们却从来没有能真实观察到过细胞膜，这是因为细胞膜____________________。
(2)若该图所示的是人小肠绒毛上皮细胞膜，则肠腔应该位于该细胞膜的________(填“上侧”或“下侧”)。A的主要功能是________________________。链状结构的D表示的是_______，它通常与A结合，对该细胞行使_______功能。
答案　(1)(光学)显微镜　很薄，普通光学显微镜分辨率低，观察不到　(2)上侧 　作为载体，帮助完成细胞内、外的物质运输　多糖　保护和润滑
解析　(1)细胞膜很薄，肉眼难以观察，在光学显微镜下不可见。
(2)根据多糖D的位置可推断上侧为肠腔；A为膜蛋白，常与D结合，形成糖蛋白，起到保护和润滑作用。
第6讲　细胞器与生物膜系统
[考纲明细]　1.主要细胞器的结构和功能(Ⅱ)　2.细胞膜系统的结构和功能(Ⅱ)　3.实验：观察线粒体和叶绿体
板块一　知识·自主梳理
一、细胞器
1．细胞器的结构和功能
2．细胞器的分类
3．细胞器之间的协调配合
(1)分泌蛋白与胞内蛋白
①分泌蛋白
合成场所为附着在内质网上的核糖体。例如：消化酶(催化)、抗体(免疫)、蛋白质类激素。
②胞内蛋白
合成场所为游离的核糖体。例如，呼吸酶、血红蛋白等。
(2)分泌蛋白的合成、加工、运输过程
(3)区分参与分泌蛋白形成的“有关细胞器”“有关结构”和“有关膜结构”
①有关细胞器：线粒体、核糖体、内质网、高尔基体。
②有关结构：线粒体、核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜。
③有关膜结构：线粒体、内质网、高尔基体、细胞膜。
二、生物膜系统
1．生物膜系统的概念
指真核细胞内由细胞膜、核膜以及细胞器膜(内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等)共同构成的膜系统。
2．各种生物膜之间的联系
(1)在化学组成上的联系
①相似性：各种生物膜在组成成分的种类上基本相同，都主要由蛋白质和脂质组成。
②差异性：各种生物膜在组成成分的含量上有显著差异，这与不同生物膜功能的复杂程度有关，功能越复杂的生物膜中，蛋白质的种类和数量就越多。
(2)在结构上的联系
①各种生物膜在结构上大致相同，都是由磷脂双分子层构成基本支架，蛋白质分子分布其中，都具有一定的流动性。
②在结构上具有一定的连续性，图示如下：
(3)各种生物膜在功能上的联系(如蛋白质的合成、分泌)
3．生物膜系统的功能
三、用高倍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，不需要染色，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，用健那绿染液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
◆　深入思考
1．光学显微镜下能看到细胞的哪些结构？
提示　细胞壁、细胞核、叶绿体、液泡、线粒体(需染色)、染色体(需染色)。
2．叶绿体与线粒体增大膜面积的方式有何不同？
提示　线粒体通过内膜向内折叠形成嵴来扩大内膜面积；叶绿体通过类囊体来扩大内膜面积。
◆　自查诊断
1．溶酶体能合成水解酶用于分解衰老的细胞器。(　　)
答案　×
2．具有双层膜的细胞器有线粒体、叶绿体和细胞核。(　　)
答案　×
3．线粒体外膜上的蛋白质含量比内膜上的高。(　　)
答案　×
4．生物膜系统指生物体内的所有膜结构，包括口腔黏膜，鼻黏膜等。(　　)
答案　×
5．真核细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，使细胞内部区域化。 (　　)
答案　√
板块二　考点·题型突破
考点1
主要细胞器的结构和功能
[2016·全国卷Ⅰ]下列与细胞相关的叙述，正确的是(　　)
A．核糖体、溶酶体都是具有膜结构的细胞器
B．酵母菌的细胞核内含有DNA和RNA两类核酸
C．蓝藻细胞的能量来源于其线粒体有氧呼吸过程
D．在叶绿体中可进行CO2的固定但不能合成ATP
[解析]　核糖体无膜结构，溶酶体具有单层膜结构，A错误；酵母菌为真核生物，其细胞核内含有DNA和RNA两类核酸，B正确；蓝藻细胞为原核细胞，其细胞中无线粒体，C错误；在叶绿体的类囊体薄膜上所进行的光反应过程中，会有ATP生成，D错误。
[答案]　B
题型一　线粒体与叶绿体的结构与功能
1．[2017·海口模拟]下列有关高等动物细胞内线粒体的叙述，错误的是(　　)
A．线粒体是细胞内唯一的双层膜结构的细胞器
B．在衰老的细胞内线粒体的数量减少
C．生命活动所需ATP均由线粒体提供
D．细胞呼吸产生的CO2均来自线粒体
答案　C
解析　动物细胞中具有双层膜结构的细胞器只有线粒体，A正确；在衰老的细胞内线粒体的数量减少，B正确；生命活动所需ATP主要由线粒体提供，还有少量来自细胞质基质，C错误；动物细胞有氧呼吸产物是二氧化碳和水，无氧呼吸产物只有乳酸，因此动物细胞呼吸产生的CO2均来自线粒体，D正确。
2.如图分别为两种细胞器的部分结构示意图，其中分析错误的是(　　)
A．图a表示线粒体，[H]与氧结合形成水发生在有折叠的膜上
B．图b表示叶绿体，直接参与光合作用的膜上有色素的分布
C．两图所表示的结构与ATP形成有关的酶都在内膜和基质中
D．两图代表的细胞器都与能量转换有关并可共存于一个细胞
答案　C
解析　图a内膜向内折叠形成嵴，表示线粒体，有氧呼吸的第三阶段[H]与氧结合形成水发生在线粒体内膜上，A正确；图b表示叶绿体，光反应发生在类囊体薄膜上，其上有色素和与光反应有关的酶分布，B正确；图a中与ATP合成有关的酶在线粒体基质和内膜上，而图b中与ATP合成有关的酶在类囊体薄膜上，C错误；叶绿体和线粒体都与能量转换有关，可共存于叶肉细胞中，D正确。
题型二　细胞器结构的识别与功能分析
3．下列对生活中有关现象涉及的细胞器说法错误的是(　　)
A．新宰的牛肉过一段时间再煮肉反而鲜嫩，与肌细胞中的溶酶体有关
B．人体胰腺腺泡细胞具有旺盛的分泌功能，含有丰富的内质网和高尔基体
C．当肺部吸入硅尘后，由于硅尘破坏溶酶体，最终导致肺功能受损
D．精细胞变形成精子后丢失大多数细胞器，但保留线粒体和细胞核两种细胞器
答案　D
解析　新宰的牛肉过一段时间后，肌细胞中的溶酶体将部分蛋白质分解成多肽和氨基酸，使牛肉味道更鲜美，A正确；内质网和高尔基体与分泌蛋白的加工有关，B正确；硅尘破坏溶酶体，损伤肺部细胞，最终导致肺功能受损，C正确；精细胞变形成精子后保留线粒体和细胞核，但细胞核不属于细胞器，D错误。
4．有关下列细胞器的叙述，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进行光合作用的细胞一定有(2)
②进行有氧呼吸的细胞一定有(1)
③含有单层膜的细胞器有(3)、(5)
④含RNA的细胞器有(1)、(2)、(4)
⑤能进行有丝分裂的细胞一定有(1)、(6)
⑥能进行蛋白质合成的细胞一定有(1)、(5)
⑦上述所有细胞器都含有蛋白质
A．①②③ B．③④⑦ C．④⑤⑥ D．⑤⑥⑦
答案　B
解析　进行光合作用的细胞不一定有(2)，①错误，如蓝藻；进行有氧呼吸的细胞不一定有(1)，②错误，如一些含有与有氧呼吸有关酶的原核生物；含有单层膜的细胞器有(3)、(5)，③正确；含RNA的细胞器有(1)、(2)、(4)，④正确；能进行有丝分裂的细胞不一定有(1)、(6)，⑤错误，如高等植物细胞能进行有丝分裂，但没有中心体；能进行蛋白质合成的细胞不一定有(1)、(5)，⑥错误，如原核细胞能进行蛋白质合成，但没有线粒体、内质网；上述所有细胞器都含有蛋白质，⑦正确。
5．如图所示为在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　图示结构都是在电子显微镜下观察到的细胞结构，A错误；生物膜系统是由细胞膜、核膜及具膜的细胞器膜构成，其中e中心体、f核糖体无膜，不能参与生物膜系统的构成，B错误；基因表达指基因控制蛋白质的合成，包括转录和翻译两个过程，在a叶绿体、b线粒体都含有少量的DNA，能进行DNA复制、转录和翻译过程，f核糖体是翻译的场所，g细胞核能进行DNA复制、转录过程，A－T互补配对发生在DNA复制过程中，而转录过程发生A－U、T－A、C－G、G－C之间的互补配对，翻译过程发生A－U、U－A、C－G、G－C之间的互补配对，C正确；a叶绿体是绿色植物光合作用的场所，通过光合作用可以合成葡萄糖，b线粒体是有氧呼吸的主要场所，葡萄糖不能在线粒体分解，而是在细胞质基质中先将葡萄糖分解为丙酮酸后进入线粒体进行第二、三阶段的反应，D错误。
6．下列有关某高等动物浆细胞中物质运输的途径，可能存在的是(　　)
A．吸收的葡萄糖：细胞膜→细胞质基质→线粒体
B．抗体：核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
C．CO2：细胞质基质产生→细胞膜→组织液
D．合成的RNA聚合酶：内质网→细胞质基质→细胞核
答案　B
解析　葡萄糖不能进入线粒体被利用，A错误；抗体的运输途径为核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜，B正确；高等动物细胞产生CO2的场所为线粒体，C错误；RNA聚合酶在核糖体中合成，不是内质网，然后进入细胞核中参与转录过程，D错误。
知识拓展
(1(特殊细胞总结
①根尖分生区细胞无叶绿体和大液泡，是观察有丝分裂的良好材料，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。
⑦哺乳动物成熟的红细胞——没有细胞核和各种细胞器。
⑧成熟植物细胞——有大液泡。
(2(细胞结构与功能中的“一定”“不一定”与“一定不”
①能进行光合作用的生物，不一定有叶绿体，但高等植物细胞的光合作用一定在叶绿体中进行。
②能进行有氧呼吸的生物不一定有线粒体，但真核生物的有氧呼吸一定主要发生在线粒体中。真核细胞中丙酮酸彻底氧化分解一定发生于线粒体。
③一切生物，其蛋白质合成场所一定是核糖体。
④有中心体的生物不一定为动物，但一定不是高等植物。
⑤高尔基体经囊泡分泌的物质不一定为分泌蛋白，但分泌蛋白一定经高尔基体分泌。
⑥一定不发生于细胞器中的反应为：葡萄糖→丙酮酸。
题型三　依据细胞器判断细胞类型
7．结合下图分析下列说法正确的是(　　)
A．若判断甲是否为需氧型生物，依据的是细胞中是否含有结构①
B．若判断乙是否为植物细胞，并不能仅依据细胞中是否含有结构②
C．用电子显微镜观察不能区分细胞甲和细胞乙是否为原核生物
D．根据细胞中是否含有结构③，可将甲、乙、丙三种生物分为真核生物和原核生物两个类群
答案　B
解析　有些原核生物没有线粒体(结构①)但可进行有氧呼吸，A错误；植物根尖等细胞不含叶绿体(结构②)，故叶绿体不能作为判断植物细胞的依据，B正确；利用电子显微镜可观察细胞是否有成形的细胞核，从而区分真核生物和原核生物，C错误；丙是病毒，无细胞结构，不属于真核生物或原核生物，D错误。
8．[2017·江苏盐城中学高三月考]下列甲、乙、丙、丁四图是细胞或细胞结构模式图，据图分析正确的是(　　)
A．以上细胞或细胞结构中所具有的三种大分子有机物是DNA、RNA和纤维素
B．能够通过二分裂增殖的只有丁
C．从结构上看，甲、乙、丙、丁都具有双层膜
D．在植物细胞中一定同时存在甲、乙、丙三种结构
答案　B
解析　线粒体、叶绿体、细胞核以及原核细胞中均含有DNA、RNA两种大分子，但是没有纤维素这种多糖，A错误；图中只有原核细胞能进行二分裂增殖，图丁是原核细胞，B正确；从结构上看，甲、乙、丙都具有双层膜，但是原核细胞只有细胞膜一种膜结构，并且是单层的，C错误；植物细胞中肯定存在线粒体和细胞核，但是叶绿体只分布在叶肉细胞和幼茎的皮层细胞中，D错误。
技法提升
不同类型细胞图像的识别
(1)显微结构与亚显微结构模式图的判断
光学显微镜下看到的结构为显微结构，如线粒体；电子显微镜下看到的结构为亚显微结构，如线粒体内膜、外膜、基质等结构。
(2)真、原核细胞及动、植物细胞的判断
考点2
细胞器之间的协调配合及细胞的生物膜系统
[2016·海南高考]下列有关分泌蛋白的叙述，错误的是(　　)
A．分泌蛋白在细胞内的合成需要核糖体的参与
B．线粒体能为分泌蛋白的合成和运输提供能量
C．分泌蛋白先经过高尔基体再经过内质网分泌到细胞外
D．分泌蛋白从细胞内排出时，囊泡的膜可与细胞膜融合
[解析]　分泌蛋白在核糖体上合成，然后依次经过内质网、高尔基体、细胞膜排出细胞外，在内质网、高尔基体、细胞膜之间以囊泡的形式进行转移。该过程需要线粒体提供能量。
[答案]　C
题型一　以分泌蛋白形成为载体，考查生物膜系统在结构和功能上的联系
1．下图甲表示分泌蛋白的合成、加工和运输过程，①、②、③表示细胞器。某同学用放射性元素标记某种氨基酸，追踪图甲过程中不同时间放射性元素在细胞部分结构中的分布情况，如图乙所示。下列说法错误的是(　　)
A．图甲中①、②、③分别表示内质网、高尔基体、线粒体
B．在图甲中③为双层膜结构
C．若图乙中曲线1表示图甲中①的放射性颗粒分布情况随追踪时间的变化规律，则图乙中的曲线2可表示图甲中②的放射性颗粒分布情况随追踪时间的变化规律
D．图甲中的过程在原核细胞中也可以进行
答案　D
解析　核糖体是蛋白质的合成场所，在其中合成出的多肽经①(内质网)加工后被运输到②(高尔基体)进行进一步加工，然后再以具膜小泡的形式被运输到细胞膜，最后被分泌到细胞外，整个过程需要③(线粒体)提供能量，线粒体为双层膜结构。图甲中的过程只能发生在真核细胞中，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。
2．[2017·岳阳第一次段考]下图为某动物细胞内部分蛋白质合成及转运的示意图，据图分析下列有关叙述错误的是(　　)
A．高尔基体对其加工的蛋白质先进行分类再转运至细胞的不同部位
B．附着于内质网上的核糖体合成的多肽通过囊泡运输到内质网加工
C．分泌蛋白经细胞膜分泌到细胞外体现了生物膜的结构特点
D．细胞膜上糖蛋白的形成需经内质网和高尔基体加工
答案　B
解析　附着于内质网上的核糖体合成的多肽直接进入到内质网加工，不需要经过囊泡运输，B错误。
3．如图所示为某细胞进行某种生命活动前后几种生物膜面积的变化，在此变化过程中有可能合成(　　)
A．呼吸酶 B．胃蛋白酶
C．性激素 D．ATP
答案　B
解析　分泌蛋白形成时，内质网膜转化为高尔基体膜，高尔基体膜则转化为细胞膜，从而出现膜面积的变化。在四个选项中，呼吸酶为胞内酶，性激素属于脂质，ATP也在细胞内起作用，只有胃蛋白酶属于分泌蛋白。
技法提升
　“三看法”解读分泌蛋白的合成、加工、运输
(注：分泌蛋白包括消化酶、抗体、淋巴因子、蛋白质类激素等)
题型二　生物膜系统的组成、结构和功能
4．[2017·石家庄调研]如图为关于细胞的生物膜系统的概念图。下列相关叙述错误的是(　　)
A．图中a、c分别是指核膜和细胞膜
B．图中m是指叶绿体的内膜
C．图中p是指线粒体的内膜
D．图中的f和h分别是指内质网膜和高尔基体膜
答案　B
解析　由图可知，a是核膜，b是细胞器膜，c是细胞膜，m是叶绿体的类囊体薄膜，e是线粒体膜，f是内质网膜，g是囊泡，h是高尔基体膜。
5．有实验表明细胞膜、内质网膜和高尔基体膜中具有一些相同的蛋白质，而且这类蛋白质在细胞膜中含量较少，在内质网膜中含量较多，在高尔基体膜中的含量介于两者之间。据此判断下列说法正确的是(　　)
A．这类蛋白质的分布说明细胞膜是由内质网直接转化而来的
B．这类蛋白质的分布说明同一细胞中不同生物膜的成分、结构相同
C．这类蛋白质的分布说明高尔基体能够对蛋白质进行加工
D．这类蛋白质的分布说明生物膜在结构上具有统一性和差异性
答案　D
解析　相同的蛋白质出现在细胞膜、内质网膜和高尔基体膜中，说明生物膜在结构上具有统一性，同时由于这类蛋白质在三种膜上的含量不同，又说明生物膜在结构上存在差异性。
实验四
用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体
下列关于用高倍镜观察叶绿体和线粒体实验的叙述，正确的是(　　)
A．用幼根作实验材料可观察到叶绿体和线粒体
B．观察叶绿体和线粒体都需要染色
C．在高倍镜下可观察到叶绿体的类囊体
D．叶绿体的形态和分布会随光照强度和方向的改变而改变
[解析]　幼根细胞中不含叶绿体，不能用于观察叶绿体，A错误；叶绿体本身具有颜色，易于区别，观察时不用染色，B错误；在电子显微镜下能观察到叶绿体的类囊体，C错误；叶绿体的形态和分布会随光照强度和方向的改变而改变，D正确。
[答案]　D
1．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含有多个叶绿体
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，可作为观察叶绿体的材料，A正确；花生的子叶需制成临时装片再经苏丹Ⅲ染液染色才能观察到其细胞中的脂肪颗粒，B错误；人的口腔上皮细胞中线粒体也需用健那绿染液染成蓝绿色后才能观察到，C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，D错误。
2．下列与实验有关的叙述，正确的是(　　)
A．人的口腔上皮细胞经处理后被甲基绿染色，其细胞核呈绿色
B．剪取大蒜根尖分生区，经染色在光镜下可见有丝分裂各时期
C．叶绿体色素在层析液中的溶解度越高，在滤纸上扩散就越慢
D．在光镜的高倍镜下观察新鲜菠菜叶装片，可见叶绿体的结构
答案　A
解析　甲基绿可将DNA染成绿色，DNA主要分布于细胞核中，A正确；在光镜下不一定能观察到有丝分裂所有时期，B错误；叶绿体色素在层析液中溶解度越大，扩散速度越快，C错误；光镜下只能观察到叶绿体的形状不能看到其结构，D错误。
3．[2017·通化模拟]下列关于“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”的实验说法，错误的是(　　)
A．健那绿染液是一种活细胞染料，几乎不损伤细胞
B．选用含叶绿体少而大的细胞来观察
C．高倍镜下，可看到叶绿体内部有许多基粒
D．藓类叶片可直接用于制作临时装片观察叶绿体
答案　C
解析　健那绿染液是活细胞染料，可将线粒体染成蓝绿色，而细胞质几乎无色，几乎不损伤细胞，A正确；藓类叶片很薄，可直接用于制作临时装片，D正确；叶绿体少而大的细胞容易观察清楚叶绿体的形态，B正确；叶绿体的基粒在电子显微镜下才能看到，C错误。
知识拓展
　实验注意事项
(1)观察叶绿体，最好选用细胞内叶绿体数量较少、体积较大且叶片薄的植物的细胞，如选择苔藓或黑藻叶片，可直接在显微镜下观察。
(2)若用菠菜等高等植物叶片，撕取的表皮上一定要带些叶肉细胞，原因是：靠近叶下表皮的是栅栏组织，叶绿体大而排列疏松，便于观察；带叶肉是因为叶片表皮细胞不含叶绿体。
(3)实验过程中的临时装片要始终保持有水状态。
(4)健那绿染液是专一性对线粒体染色的活体染料，可使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色。观察线粒体要选择无色的细胞，如人的口腔上皮细胞。
(5)观察线粒体时，要漱净口腔，防止杂质对显微观察造成干扰。
板块三　方向·真题体验
1．[2017·天津高考]下列有关真核生物核糖体的叙述，正确的是(　　)
A．遗传信息翻译的场所
B．组成成分中含mRNA
C．全部游离在细胞质基质中
D．能识别基因的启动子
答案　A
解析　核糖体是遗传信息翻译的场所，A正确；核糖体的组成成分中含rRNA，不含mRNA，B错误；核糖体有的附着在内质网上，有的游离在细胞质基质中，C错误；能识别基因启动子的是RNA聚合酶，而不是核糖体，D错误。
2．[2016·四川高考]下列有关细胞共性的叙述，正确的是(　　)
A．都具有细胞膜但不一定具有磷脂双分子层
B．都具有细胞核但遗传物质不一定是DNA
C．都能进行细胞呼吸但不一定发生在线粒体中
D．都能合成蛋白质但合成场所不一定是核糖体
答案　C
解析　细胞根据是否有以核膜包被的细胞核，分为原核细胞和真核细胞，不论是原核细胞还是真核细胞，细胞膜的主要成分都是磷脂和蛋白质，A错误；原核细胞无细胞核，且具有细胞结构的生物遗传物质都是DNA，B错误；原核细胞无线粒体，但也能进行有氧呼吸，如蓝藻，进行有氧呼吸的场所是细胞质，C正确；原核细胞和真核细胞蛋白质合成场所都是核糖体，D错误。
3．[2015·安徽高考]血浆中的抗体是由浆细胞产生的分泌蛋白，下表列出的抗体肽链合成与抗体加工的场所，正确的是(　　)
选项
抗体肽链合成场所
抗体加工场所
A
游离的核糖体
细胞质基质、内质网
B
游离的核糖体
溶酶体、高尔基体
C
内质网上的核糖体
溶酶体、内质网
D
内质网上的核糖体
内质网、高尔基体
答案　D
解析　抗体属于分泌蛋白，需要在内质网上的核糖体合成肽链，再经过内质网的初加工，形成小泡转移到高尔基体再加工，最后再形成小泡并通过胞吐形式分泌到细胞外。
4．[2015·北京高考]下列对各种生物大分子合成场所的叙述，正确的是(　　)
A．酵母菌在高尔基体中合成膜蛋白
B．肌细胞在细胞核中合成mRNA
C．T2噬菌体在细菌细胞核内合成DNA
D．叶肉细胞在叶绿体外膜上合成淀粉
答案　B
解析　在真核细胞的高尔基体中加工分泌蛋白而不是合成膜蛋白，A错误；细菌为原核生物，没有细胞核，而且T2噬菌体在侵染细菌后，是在细菌的细胞质中来完成了DNA分子的复制，C错误；叶绿体是光合作用的场所，在暗反应阶段形成了淀粉、脂肪等有机物，暗反应的场所是叶绿体基质，D错误；在真核细胞中，转录形成mRNA是在细胞核中完成的，B正确。
限时规范特训
一、选择题
1．[2017·江西余江一中模拟]如图中野生型是分泌正常的酵母菌，甲、乙型突变体是部分细胞器膜结构异常、分泌过程出现障碍的酵母菌，另有丙型突变体是线粒体缺陷型酵母菌。图中分泌蛋白需经内质网和高尔基体加工成熟。下列说法错误的是(　　)
A．野生型酵母菌的分泌蛋白由附着在内质网上的核糖体合成
B．甲型突变体在内质网中积累大量具有活性的蛋白质
C．乙型突变体的高尔基体因功能障碍导致膜面积异常增大
D．丙型突变体仍能进行分泌蛋白的合成和分泌
答案　B
解析　野生型酵母菌的分泌蛋白由附着在内质网上的核糖体合成，A正确；根据题干中“分泌蛋白需经内质网和高尔基体加工成熟”，在内质网中积累大量的蛋白质不具有活性，B错误；乙型突变体的高尔基体因功能障碍导致膜面积异常增大，C正确；丙型突变体是线粒体缺陷型酵母菌，由于酵母菌无氧呼吸能合成ATP，因此丙型突变体仍能进行分泌蛋白的合成和分泌，D正确。
2．[2017·江苏高考改编]下图为某细胞结构示意图。下列有关叙述正确的是(　　)
A．①②④属于生物膜系统
B．结构③能增大细胞膜的面积
C．⑤具有选择透过性，而⑥具有全透性
D．细胞膜与线粒体膜、核膜中所含蛋白质的功能相同
答案　B
解析　①为内质网，②为细胞膜，属于生物膜系统，④为中心体，不具膜结构，不属于生物膜系统，A错误；结构③为细胞膜凸起，增大了细胞膜的面积，B正确；⑤为核膜，具有选择透过性，⑥为核孔，是大分子物质进出细胞核的通道，也具有选择透过性，C错误；细胞膜与其他生物膜的功能不同，化学成分也会存在差异，D错误。
3．[2017·广东深圳调研]下列与细胞相关的叙述，错误的是(　　)
A．线粒体和核仁都是含有DNA的细胞器
B．洋葱鳞片叶表皮细胞可发生质壁分离
C．硝化细菌可依靠有氧呼吸利用葡萄糖的能量
D．线粒体不能分解葡萄糖但可产生ATP
答案　A
解析　核仁不属于细胞器，A错误；洋葱鳞片叶表皮细胞属于成熟的活的植物细胞，在0.3 g/mL的蔗糖溶液中，细胞失水，发生质壁分离，B正确；硝化细菌可依靠有氧呼吸分解葡萄糖产生能量，C正确；线粒体是有氧呼吸第二和第三阶段的场所，二者过程中均可产生ATP，而葡萄糖的分解发生在细胞质基质，D正确。
4．[2017·安徽淮北一中模拟]“结构和功能相适应”是生物学的基本观点之一。下列有关叙述错误的是(　　)
A．叶绿体中基粒类囊体结构可扩大生物膜面积，有利于提高光反应的速率
B．细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，有利于细胞生命活动的高效进行
C．根尖成熟区的细胞具有中央大液泡，有利于根吸收水分
D．有氧呼吸酶全部分布于线粒体中，有利于提高有氧呼吸的速率
答案　D
解析　叶绿体中基粒类囊体结构可扩大生物膜面积，有利于提高光反应的速率，A正确；细胞内的生物膜把各种细胞器分隔开，有利于细胞生命活动的高效进行，B正确；根尖成熟区的细胞具有中央大液泡，通过渗透作用吸收水分，C正确；有氧呼吸的酶分布于细胞质基质和线粒体中，D错误。
5．下列关于细胞内物质运输的叙述，正确的是(　　)
A．肝细胞中内质网合成的磷脂可转移至中心体
B．细菌细胞中DNA指导合成的蛋白质可转移至线粒体
C．分泌蛋白分泌到细胞外的过程存在膜脂的流动现象
D．胰岛细胞中内质网加工的蛋白质可直接转移至细胞膜
答案　C
解析　磷脂是构成生物膜的重要成分，中心体不具膜结构，A错误；细菌是原核生物，细胞内没有线粒体，B错误；分泌蛋白分泌到细胞外的过程属于胞吐，存在着膜的融合和变形，所以存在膜脂的流动现象，C正确；内质网加工的蛋白质需经过高尔基体做进一步的修饰加工，然后形成包裹着蛋白质的囊泡，移动到细胞膜，D错误。
6．[2017·云南师大附中月考]细胞自噬，即细胞可以通过相关的细胞器清除自身内部的某些变性大分子，或分解衰老、损伤的细胞器。自噬基因的突变会导致某些疾病的产生。下列有关说法错误的是(　　)
A．细胞自噬所需水解酶在溶酶体中合成
B．细胞自噬过程是由基因决定的
C．细胞自噬过程会发生在个体的胚胎发育阶段
D．提高细胞自噬能力可治疗某些变性蛋白在细胞中堆积所引起的疾病
答案　A
解析　细胞自噬所需水解酶在核糖体中合成，A错误；自噬基因的突变会导致某些疾病的产生，说明细胞自噬过程是由基因决定的，B正确；细胞自噬是真核生物细胞内普遍存在的一种自稳机制，它通过溶酶体途径对细胞内受损的蛋白质、细胞器或入侵的病原体等进行降解并回收利用，在个体的胚胎发育阶段也会出现细胞器衰老、损伤等，C正确；由于细胞自噬能清除细胞内突变的蛋白质，因此提高细胞的自噬能力可治疗某些变性蛋白在细胞中堆积所引起的疾病，D正确。
7．[2017·天津一中月考]对细胞结构、成分的探究过程中，往往需要用水进行处理。下列相关说法，错误的是(　　)
A．检测脂肪时，对花生子叶薄片染色后，先用吸水纸吸去染液，再滴清水洗去浮色
B．观察DNA、RNA分布的实验中，水解处理后，需要用蒸馏水的缓水流冲洗载玻片
C．观察细胞有丝分裂的实验中，解离后的根尖需要放入盛有清水的玻璃皿中漂洗
D．用高倍显微镜观察叶绿体的实验中，临时装片中的叶片要随时保持有水状态
答案　A
解析　检测脂肪时，对花生子叶薄片染色后，先用吸水纸吸去染液，再滴50%的酒精洗去浮色，A错误；观察DNA、RNA分布的实验中，水解处理后，需要用蒸馏水的缓水流冲洗载玻片，以洗去盐酸，B正确；观察细胞有丝分裂的实验中，解离后的根尖需要放入盛有清水的玻璃皿中漂洗，以洗去解离液，防止解离过度，C正确；观察叶绿体时，需要保持细胞的活性，故要随时保持装片中有水，D正确。
8．[2017·邯郸模拟]有关物质和细胞的说法正确的是(　　)
A．细胞器是细胞代谢的主要场所
B．含磷的细胞器不包括中心体和核糖体
C．青霉菌含有两种核酸，发菜含有一种核酸
D．高等植物叶绿体一般呈扁平状是自然选择的结果
答案　D
解析　细胞质基质是细胞代谢的主要场所，A错误；核糖体中含有RNA，有磷元素，B错误；真、原核细胞中均含有DNA和RNA两种核酸，C错误；高等植物叶绿体一般呈扁平状是自然选择的结果，D正确。
9．下列关于高倍镜观察人的口腔上皮细胞线粒体的实验的说法不正确的是(　　)
A．牙签消毒、实验前漱口都是为了保证该实验的准确性
B．制作装片时在载玻片上滴一滴质量分数为0.9%的NaCl溶液，目的是维持口腔上皮细胞的正常形态
C．在高倍镜下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．在高倍镜下可观察到线粒体有2层磷脂分子
答案　D
解析　该实验中，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，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，A正确；质量分数为0.9%的NaCl溶液为人体等渗溶液，可以维持细胞的正常形态，B正确；健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料，可以使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色，而细胞质接近无色，C正确；高倍镜是光学显微镜，电子显微镜下可观察到线粒体具双层膜，4层磷脂分子，D错误。
10．[2017·江西赣州模拟]下列有关核糖体的叙述不正确的是(　　)
A．观察核糖体需要使用电子显微镜
B．是原核细胞和真核细胞共有的结构
C．抗体由细胞溶胶中的游离核糖体合成
D．是按照mRNA的信息将氨基酸合成多肽链的场所
答案　C
解析　观察核糖体需要使用电子显微镜，A正确；核糖体是原核细胞和真核细胞唯一共有的细胞器，B正确；抗体属于分泌蛋白，分泌蛋白是附着在内质网上的核糖体合成的，C错误；核糖体是蛋白质的合成场所，即是按照mRNA的信息将氨基酸合成多肽链的场所，D正确。
11．[2017·山东烟台模拟]下列有关细胞结构和功能的叙述，错误的是(　　)
A．核糖体是所有生物细胞长期存活所必需的细胞器
B．有核糖体的细胞一定能合成分泌型蛋白
C．高尔基体在动物细胞与植物细胞中功能不同，合成或分泌的物质不同
D．溶酶体富含水解酶、突触小泡富含神经递质是高尔基体分类包装的结果
答案　B
解析　核糖体是蛋白质的合成场所，而蛋白质是生命活动的主要承担者，因此核糖体是所有生物细胞长期存活所必需的细胞器，A正确；有核糖体的细胞一定能合成蛋白质，但不一定能合成分泌型蛋白，B错误；高尔基体在动物细胞与植物细胞中功能不同，在动物细胞中与分泌物的分泌有关，在植物细胞中与细胞壁的形成有关，C正确；溶酶体富含水解酶、突触小泡富含神经递质是高尔基体分类包装的结果，D正确。
12．[2017·吉林梅河口五中模拟]关于真核细胞结构和功能的叙述，错误的是(　　)
A．水在光下分解发生在叶绿体的类囊体薄膜上
B．核孔是细胞核与细胞质之间进行信息交流的通道
C．正常情况下，溶酶体执行功能时伴随其膜组分的更新
D．水稻细胞的中心体参与有丝分裂过程中纺锤体形成
答案　D
解析　光合作用的光反应阶段主要是水的分解，在叶绿体的类囊体薄膜上进行，A正确；核膜表面有很多核孔，实现了细胞核与细胞质之间频繁的信息交流，B正确；正常情况下，溶酶体执行功能时存在膜的融合与转化，伴随其膜组分的更新，C正确；水稻为高等植物，其细胞中无中心体结构，有丝分裂过程中纺锤体形成与细胞质的活动有关，D错误。
二、非选择题
13．[2017·成都七中模拟]下图为植物细胞亚显微结构示意图。请据图回答问题：
(1)如果上图为叶肉细胞，与能量转换有关的细胞器有[　　]________和[　　]________。
(2)如果上图为根尖分生区的细胞，不应具有的结构是[　　]________、[　　]________。在有丝分裂末期，[2]________与________的形成有关。
(3)细胞识别是细胞信号传导的前提，这种信息交流是通过________实现的，其物质基础是该结构上有________。
答案　(1)9　叶绿体　8　线粒体　(2)9　叶绿体　11　液泡　高尔基体　细胞壁　(3)细胞膜　糖蛋白
解析　题图是细胞结构示意图，其中1是细胞壁，2是高尔基体，3是核仁，4是核膜，5是染色质，6是核孔，7是细胞核，8是线粒体，9是叶绿体，10是内质网，11是液泡，12是核糖体，13是细胞膜。
(1)叶肉细胞中既含有线粒体，也含有叶绿体，叶绿体可以将光能转变为有机物中的化学能，线粒体可以将有机物中的化学能转变为ATP中活跃化学能，因此叶肉细胞中，与能量转换有关的细胞器是8线粒体和9叶绿体。
(2)根尖分生区的细胞，不含叶绿体且为不成熟的植物细胞，不应具有大液泡。在有丝分裂末期，高尔基体和细胞壁的形成有关。
(3)细胞识别是细胞信号传导的前提，这种信息交流是通过细胞膜上糖蛋白实现的。
14．[2017·四川成都模拟]下图甲为动、植物细胞的亚显微结构模式图，图乙是甲状腺细胞摄取原料合成甲状腺球蛋白的基本过程。回答下列问题。
(1)图甲中具有单层膜的细胞器有[　　]__________、[　　]________、[9]液泡和溶酶体。溶酶体的主要功能是能分解__________________，杀死侵入细胞的病毒或病菌。
(2)图甲中⑥的功能是__________________________________。A细胞吸水膨胀时⑤的厚度变小，这说明⑤具有__________。
(3)图乙中与c过程有关的细胞结构包括________________________(填名称)。甲状腺细胞内的I－浓度远远高于血浆中的I－浓度，这表明a过程的跨膜运输方式是________。
答案　(1)2　内质网　7　高尔基体　衰老、损伤的细胞器　(2)有氧呼吸的主要场所，为细胞中的生命活动提供能量　一定的流动性　(3)内质网、高尔基体、细胞膜、线粒体　主动运输
解析　据图分析，图甲中①～⑩分别表示中心体、内质网、核糖体、细胞核、细胞膜、线粒体、高尔基体、细胞壁、液泡、叶绿体；A表示动物细胞，B表示植物细胞。乙图中a过程运输I－，运输方式是主动运输；b过程表示氨基酸的脱水缩合；c过程表示形成甲状腺球蛋白。
(1)图甲中②内质网、⑦高尔基体、⑨液泡和溶酶体都是具有单层膜的细胞器，其中溶酶体的主要功能是能分解衰老、损伤的细胞器，杀死侵入细胞的病毒或病菌。
(2)图甲中⑥线粒体是有氧呼吸的主要场所，可以为细胞中的生命活动提供能量；A表示的是动物细胞，其吸水膨胀时⑤细胞膜的厚度变小，说明细胞膜具有一定的流动性。
(3)在细胞中逐渐合成甲状腺球蛋白分泌到细胞外，这整个合成和运输过程经历的结构有核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜，还需要线粒体供能，则与c过程有关的膜结构是内质网、高尔基体、细胞膜、线粒体。从题干的信息可知：细胞内的碘浓度高于细胞外，但碘还能从细胞外进入到细胞内，说明碘是逆浓度梯度进入细胞，为主动运输方式。
15．[2017·四川内江高三段考]图甲表示某哺乳动物乳腺细胞内各种蛋白质的合成和转运过程，图中①②③④⑤⑥⑦代表细胞结构，A、B、C、D、E代表物质。用35S标记一定量的氨基酸来培养该乳腺细胞，测得内质网、核糖体、高尔基体上放射性强度的变化曲线如图乙所示，在此过程中高尔基体膜、细胞膜、内质网膜面积的变化曲线如图丙所示。请据图回答下列问题：
(1)图甲中不含有磷脂分子的细胞器是________(填序号)，分离出各种细胞器的方法是________。
(2)图甲中A、B、C、D代表细胞内合成的各种蛋白质，其中下列物质中可能属于A类物质的是________。
①呼吸酶　②胰岛素　③ATP合成酶　④线粒体膜的组成蛋白　⑤抗体　⑥RNA聚合酶
(3)D物质从合成到运输到细胞外的过程中一共穿过________层磷脂双分子层，能够大大增加细胞内膜面积的细胞器是________(填序号)。
(4)E是合成D物质的原料，则E物质从细胞外进入细胞形成D物质并排出细胞外，需要经过的膜结构依次是(用“→”和序号表示)______________。
(5)细胞器③和细胞器④可以对蛋白质进行加工和再加工，通过囊泡运输到细胞膜，再分泌到膜外，这一过程体现了生物膜的结构特点是________________。
(6)图乙中依据放射性出现时间先后分析，b属于________(细胞器)，而丙图中f属于________(细胞结构)，依据丙图中f曲线的变化能说明___________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)①②　差速离心法　(2)①③　(3)0　③
(4)⑦→③→④→⑦
(5)具有一定的流动性
(6)内质网　高尔基体膜　高尔基体在分泌蛋白形成前后膜面积基本保持不变，但膜的成分实现了更新
解析　(1)构成生物膜的主要成分是磷脂和蛋白质，图甲中的①～⑦各结构中，①是游离的核糖体、②是附着在内质网上的核糖体，二者均是不具有膜结构的细胞器，不含有磷脂分子；分离各种细胞器的方法是差速离心法，此方法是采用不同的离心速度将密度不同的细胞器进行分离。
(2)图甲中A代表的是胞内蛋白①呼吸酶、③ATP合成酶都是细胞质中的蛋白，②胰岛素、⑤抗体均是分泌蛋白，如图中的D；④线粒体膜蛋白，是图中的C，⑥RNA聚合酶是图中的B，故①③符合要求。
(3)D物质是分泌蛋白，分泌蛋白从合成到运输到细胞外的过程均是通过囊泡运输，不属于跨膜运输，该过程穿过的磷脂双分子层为0层，③内质网外连细胞膜、内连核膜，增大了细胞内的膜面积，是细胞内膜面积最大的细胞器。
(4)E是合成D物质(分泌蛋白)的原料，则E是氨基酸，氨基酸经过⑦细胞膜进入细胞后，应该先进入③内质网，再通过④高尔基体最后又通过⑦细胞膜，即需经过的膜结构依次是⑦→③→④→⑦。
(5)细胞器③内质网和细胞器④高尔基体可以对蛋白质进行加工和再加工，通过囊泡运输到细胞膜，再分泌到膜外，这一过程是通过生物膜间的融合完成的，体现了生物膜在结构上的特点是具有一定的流动性。
(6)由以上分析知，图乙中依据放射性出现时间先后分析，b属于内质网，而丙图中的f属于高尔基体膜；依据丙图中f曲线的变化(高尔基体膜的变化)能说明高尔基体在分泌蛋白形成前后膜面积基本保持不变，但膜的成分实现了更新。
第7讲　物质跨膜运输的实例和方式
[考纲明细]　1.物质出入细胞的方式(Ⅱ)　2.实验：(1)通过模拟实验探究膜的透性　(2)观察植物细胞的质壁分离和复原
板块一　知识·自主梳理
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．动物细胞的吸水和失水
(1)动物细胞发生渗透作用的条件
(2)现象
①当外界溶液的浓度<细胞质的浓度，细胞吸水膨胀。
②当外界溶液的浓度>细胞质的浓度，细胞失水皱缩。
③当外界溶液的浓度＝细胞质的浓度，细胞形态正常。
3．植物细胞的吸水和失水
原理和现象：
①外界溶液浓度>细胞液浓度时，细胞失水，发生质壁分离现象。
②外界溶液浓度<细胞液浓度时，细胞吸水，发生质壁分离复原现象。
4．观察植物细胞的质壁分离及复原
(1)实验材料：紫色的洋葱鳞片叶外表皮细胞。
(2)实验原理
①成熟的植物细胞的原生质层相当于一层半透膜。
②原生质层比细胞壁伸缩性大。
③细胞液具有一定的浓度，能渗透吸水和失水。
(3)实验步骤
(4)实验结论
二、物质跨膜运输的其他实例
1．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。
2．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。
三、物质跨膜运输的方式
1．物质出入细胞的方式
2．影响物质跨膜运输因素的分析
(1)浓度差对物质跨膜运输的影响
浓度差主要影响自由扩散和协助扩散。自由扩散中，浓度差越大，运输速率越快；协助扩散中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受载体蛋白数量的限制。主动运输中，浓度差达到一定程度后运输速率不再继续增加，原因是受载体蛋白的数量或能量的限制。
(2)氧气含量对跨膜运输的影响
通过影响细胞的呼吸进而影响主动运输的速率。
①P点时，无氧呼吸释放的能量为离子的吸收提供能量。
②PQ段：随着氧气含量的增加，有氧呼吸产生的能量越多，主动运输的速率也越大。
③Q点以后：当氧气含量达到一定程度后，受载体蛋白数量以及其他的限制因素影响运输速率不再增加。
(3)温度
◆　深入思考
1．渗透作用与扩散作用有何区别？
提示　渗透作用必须有选择透过性膜(半透膜)，扩散作用则不一定需要；扩散作用适用于各种物质，渗透作用仅指溶剂分子。
2．为什么选用紫色洋葱鳞片叶的外表皮？用内表皮可以吗？有根尖分生区细胞能否作为该实验材料？
提示　外表皮易剥离，有大液泡，细胞液呈紫色，便于观察。用内表皮也可以，由于内表皮细胞液无色，需要用有色的外界溶液做实验。分生区细胞不可以，无液泡，不能发生质壁分离。
◆　自查诊断
1．植物细胞的原生质层包括细胞膜、细胞质和细胞核。(　　)
答案　×
2．无机盐离子都是逆浓度梯度跨膜运输的。(　　)
答案　×
3．主动运输使膜内外物质浓度趋于一致，维持了细胞的正常代谢。(　　)
答案　×
4．同一种物质进出不同细胞时，运输方式可能不同。(　　)
答案　√
5．将动物细胞放入一定浓度的外界溶液中，不能发生渗透作用。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
物质跨膜运输的实例
[2017·全国卷Ⅱ]将某种植物的成熟细胞放入一定浓度的物质A溶液中，发现其原生质体(即植物细胞中细胞壁以内的部分)的体积变化趋势如图所示。下列叙述正确的是(　　)
A．0～4 h内物质A没有通过细胞膜进入细胞内
B．0～1 h内细胞体积与原生质体体积的变化量相等
C．2～3 h内物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压
D．0～1 h内液泡中液体的渗透压大于细胞质基质的渗透压
[解析]　0～4 h内，开始一段时间内，原生质体的相对体积逐渐减小，说明细胞液浓度小于物质A溶液的浓度，当原生质体相对体积达到最小后又逐渐增大，说明部分物质A通过细胞膜进入细胞内，使细胞液浓度增大，从而使细胞吸水，表现为原生质体相对体积逐渐增大，A错误；因细胞壁的伸缩性较小，而原生质体的伸缩性较大，故0～1 h内细胞体积的变化量小于原生质体体积的变化量，B错误；据图可知，2～3 h内，原生质体的相对体积增大，表明细胞吸水，此时物质A溶液的渗透压小于细胞液的渗透压，C正确；0～1 h内，原生质体的相对体积减小，表明细胞失水，此时液泡中液体(细胞液)的渗透压小于细胞质基质的渗透压，细胞质基质的渗透压又小于物质A溶液的渗透压，D错误。
[答案]　C
题型一　渗透作用的原理
1.如图所示，容器甲中含0.02 mol·L－1蔗糖，0.03 mol·L－1尿素；容器乙中含0.01 mol·L－1蔗糖，0.05 mol·L－1尿素。甲、乙间隔一层半透膜。第一种情况：半透膜只允许水分子通过；第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过。当达到动态平衡时，这两种情况下的液面高度情况是(　　)
A．一样高，甲高于乙 B．乙高于甲，不能确定
C．乙高于甲，甲高于乙 D．一样高，不能确定
答案　C
解析　第一种情况：半透膜只允许水分子通过，则甲溶液中总的物质的量浓度为0.05 mol·L－1，乙溶液中总的物质的量浓度为0.06 mol·L－1，乙溶液的渗透压高于甲的，故最终乙液面高于甲。第二种情况：半透膜允许水分子和尿素分子通过，那么最终半透膜两侧的尿素浓度相等，但是甲溶液中的蔗糖浓度大于乙的，故最终甲液面高于乙。
2.[2017·郑州一中调研]如图所示，U形管中间被一种能允许水分子通过而单糖、二糖不能透过的半透膜隔开，现在两侧分别加入0.1 mol/L的蔗糖溶液和麦芽糖溶液，一段时间后左右两侧液面高度变化是怎样的？若向U形管左侧加入某种微量物质(不影响溶质浓度)，左侧液面高度上升，那么加入的这种微量物质最可能是(　　)
A．右侧液面高度下降；胰岛素
B．右侧液面高度下降；衣藻
C．两侧液面高度不变；蔗糖酶
D．两侧液面高度不变；蒸馏水
答案　C
解析　半透膜两侧的溶液物质的量浓度相等，因此两侧液面高度不变；若向U形管左侧加入的物质是蔗糖酶，则左侧的每个蔗糖分子会被分解成1分子果糖和1分子葡萄糖，溶液浓度增加，左侧液面上升。
技法提升
1.渗透装置中溶液中水分子渗透方向与溶液浓度的判断
2．有关渗透作用的几个易错点
(1)水分子的移动方向是双向移动，但最终结果是由低浓度溶液流向高浓度溶液的水分子数较多。
(2)渗透平衡≠浓度相等。渗透平衡只意味着半透膜两侧水分子移动达到平衡状态，既不可看作没有水分子移动，也不可看作两侧溶液浓度绝对相等。
(3)只有活的、成熟的植物细胞才能发生质壁分离和复原。
题型二　与渗透有关的实验分析
3．[2017·大庆模拟]如图为模拟实验中平衡时的渗透装置，已知半透膜不能透过蔗糖和单糖，漏斗的液面高度差为h，在此基础上继续进行系列实验，下列的分析与结果叙述正确的是(　　)
A．吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，平衡时漏斗中的水分子数等于吸出前
B．若向烧杯中加入适量清水，平衡时半透膜内外的渗透压相同
C．若向漏斗中滴入微量的蔗糖酶溶液，平衡时液面差h将减小
D．若向漏斗中适量滴入清水，平衡时液面差h将减小
答案　D
解析　吸出漏斗中高出烧杯液面的溶液，会使蔗糖溶液浓度减小，经过一段时间后半透膜两侧会重新形成高度差，达到两侧压强相等，漏斗中溶液体积减小，水分子数不同，A错误；烧杯内是清水，漏斗内是蔗糖溶液，平衡时半透膜两侧压强相等，渗透压不等，B错误；漏斗中滴入微量的蔗糖酶溶液，蔗糖水解成单糖，溶液的浓度增大，平衡时液面差h将增大，C错误；向漏斗中适量滴入清水，溶液的浓度减小，平衡时液面差h将减小，D正确。
4．[2017·赣州模拟]某同学进行如下图所示的实验，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)请设计出继续实验的简要步骤：
①________________________________________________________________________________________________________________________________________；
②_______________________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)预测实验现象并做出结论：_________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
答案　(1)①向a、b两管中分别加入等量蔗糖酶溶液，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，50～65 ℃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
题型三　细胞的吸水与失水
5．[2017·四川广元段考]图甲是人的红细胞长时间处在不同浓度的NaCl溶液中，红细胞的体积(V)与初始体积(V0)之比的变化曲线；图乙是某植物细胞在一定浓度的NaCl溶液中细胞失水量的变化情况。下列分析正确的是(　　)
A．从图甲可见250 mmol·L－1NaCl溶液不影响人红细胞的代谢
B．图乙中植物细胞体积的变化是先减小后增大
C．图乙中A点细胞失水量最大，此时细胞吸水能力最小
D．人红细胞长时间处在300 mmol·L－1NaCl溶液中可能死亡，图乙中的处理时间内细胞一直有生物活性
答案　D
解析　图甲中，250 mmol·L－1 NaCl溶液中红细胞体积与初始体积之比小于1，说明人红细胞失水皱缩了，会影响人红细胞的代谢，A错误；植物细胞由于细胞壁的存在，细胞体积几乎不变，B错误；图乙中，A点细胞失水量最大，细胞液浓度最大，此时细胞吸水能力最强，C错误；300 mmol·L－1 NaCl中，细胞失水皱缩，会影响其正常生命活动，时间过长可能会致其死亡，图乙中细胞一直进行正常的吸水和失水活动，说明其有活性，D正确。
6．将某植物花冠切成大小和形状相同的细条，分为a、b、c、d、e和f组(每组的细条数相等)，取上述6组细条分别置于不同浓度的蔗糖溶液中，浸泡相同时间后测量各组花冠细条的长度，结果如图所示。假如蔗糖溶液与花冠细胞之间只有水分交换，则(　　)
A．实验后，a组液泡中的溶质浓度比b组的高
B．浸泡导致f组细胞中液泡的失水量小于b组的
C．a组细胞在蔗糖溶液中失水或吸水所耗ATP大于b组
D．使细条在浸泡前后长度不变的蔗糖浓度介于0.4～0.5 mol·L－1之间
答案　D
解析　纵轴为细条实验前长度与实验后长度的比值，比值小于1，说明细条吸水变长，比值大于1，说明细条失水变短。a、b两组细条均吸水变长，a组细条吸水更多，实验后细胞液中溶质浓度低于b组，A错误；浸泡导致f组细条失水，b组细条吸水，B错误；细胞吸水或失水均为自由扩散，不消耗ATP，C错误；据图可知，在蔗糖溶液浓度为0.4 mol·L－1时，实验后的细条长度略大于实验前，浓度为0.5 mol·L－1时，实验后的细条长度略小于实验前，推知植物细胞液浓度介于0.4～0.5 mol·L－1之间，当外界溶液浓度与细胞液浓度相等时，细条在浸泡前后长度不变，D正确。
实验五
探究植物细胞的失水和吸水
[2016·天津高考]在紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞的失水和吸水实验中，显微镜下可依次观察到甲、乙、丙三种细胞状态。下列叙述正确的是(　　)
A．由观察甲到观察乙须将5倍目镜更换为10倍目镜
B．甲、乙、丙可在同一个细胞内依次发生
C．与甲相比，乙所示细胞的细胞液浓度较低
D．由乙转变为丙的过程中，没有水分子从胞内扩散到胞外
[解析]　甲、乙、丙图分别表示细胞的正常状态、质壁分离状态、质壁分离复原状态，实验全过程都在低倍显微镜下观察，不需要更换目镜，这些状态可以在同一个细胞中依次发生，A错误，B正确；与甲相比，乙所示细胞由于失水发生了质壁分离，细胞液浓度较高，C错误；在质壁分离复原的过程中，从细胞内扩散到细胞外的水分子少于从细胞外扩散到细胞内的水分子，D错误。
[答案]　B
1．[2014·江苏高考]在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察(如图所示)。下列有关叙述正确的是(　　)
A．第一次观察时容易看到紫色大液泡和较大的无色细胞质基质区域
B．第二次观察时可以发现细胞质壁分离首先发生在细胞的角隅处
C．吸水纸的主要作用是吸除滴管滴加的多余液体，以免污染镜头
D．为了节约实验时间，通常可以省略第一次显微观察步骤
答案　B
解析　第一次观察时未滴入蔗糖溶液，细胞还没有发生质壁分离，较易观察到的是紫色大液泡，不能看到较大的无色细胞质基质区域，A错误；第二次观察时已经通过引流法使紫色洋葱鳞片叶的外表皮细胞浸润在蔗糖溶液中，可以发现在细胞的角隅处首先发生质壁分离，B正确；吸水纸的主要作用是吸引蔗糖溶液(或清水)，C错误；第一次显微观察是为了获得实验前的现象，以便于和实验中的现象变化作对照，不能省略，D错误。
2.[2017·上海普陀调研]根据“探究洋葱表皮细胞外界溶液浓度与质壁分离关系”的实验经历与右图信息，下列叙述中错误的是(　　)
A．质壁分离时，植物细胞失去的水分主要来自大液泡
B．如果A/B值越大，说明所滴加的蔗糖溶液浓度越大
C．所滴加的蔗糖溶液浓度越大，该细胞A值越小
D．图中A/B值越大，说明细胞质壁分离程度越高
答案　C
解析　细胞内的液体环境主要指的是液泡里面的细胞液，质壁分离时，植物细胞失去的水分主要来自大液泡，A正确；图中的A代表的是细胞的长度，由于细胞壁的伸缩性很小，所以A值变化很小，几乎不变，C错误；A/B值＝细胞的长度÷原生质体的长度，在这个比值中A的变化很小，所以A/B值越大，说明原生质层与细胞壁之间的距离增大，则质壁分离程度越大，所滴加的蔗糖溶液浓度越大，故B、D正确。
3．[2016·上海高考]将紫色洋葱鳞叶外表皮细胞置于30%蔗糖溶液数分钟后，结果如图所示，紫色分布的区域和影响色素分布的结构分别是(　　)
A．①和细胞膜
B．①和细胞膜、液泡膜
C．②和细胞膜、液泡膜
D．②和细胞膜、液泡膜、细胞壁
答案　C
解析　紫色洋葱鳞叶外表皮细胞中紫色的色素存在于液泡(②)中，A、B不符合题意；原生质层(由细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质组成)具有选择透过性，使色素分子不能自由通过从而分布于液泡中，而细胞壁是全透性的，C符合题意，D不符合题意。
4．[2017·江苏模拟]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，结果如下图所示，下列结论错误的是(　　)
A．a马铃薯条细胞通过渗透作用吸水
B．b马铃薯条细胞质壁分离后逐渐复原
C．d马铃薯条细胞置于清水后，仍能复原
D．马铃薯细胞的等渗溶液浓度在20～40 g/L之间
答案　C
解析　马铃薯条的初始长度为5 cm，a马铃薯条放在20 g/L的KNO3溶液中，细胞通过渗透作用吸水，使得长度大于初始的5 cm，A正确；b马铃薯条在30分钟时，长度小于5 cm，说明细胞渗透失水，发生质壁分离，但由于细胞能主动吸收K＋和NO，使得细胞液浓度大于外界溶液浓度，细胞开始吸水，故逐渐复原，B正确；d马铃薯条放在80 g/L的KNO3溶液中，浸入30分钟和4小时测量的长度不发生变化且远小于初始长度，说明细胞已失水过多而死亡，置于清水后不能复原，C错误；新鲜马铃薯条初始长度为5 cm，马铃薯细胞处于等渗溶液中长度不变，由图可知，马铃薯细胞的等渗溶液浓度在20～40 g/L之间，D正确。
5．[2017·深圳调研]将甲、乙、丙三个未发生质壁分离的成熟植物细胞置于同一蔗糖溶液中，在显微镜下持续观察它们的状态，直到细胞形态不再发生变化时，三个细胞的状态如下表所示：
细胞种类
细胞状态
甲细胞
刚发生质壁分离
乙细胞
没有发生质壁分离
丙细胞
质壁分离现象明显
下列判断正确的是(　　)
A．细胞形态不再发生变化是因为细胞已经死亡
B．实验前甲、乙、丙三个细胞的细胞液浓度关系是乙>甲>丙
C．实验后甲、乙、丙三个细胞的细胞液浓度关系是乙<甲<丙
D．细胞形态不再发生变化时三个细胞的细胞液浓度相等
答案　B
解析　细胞形态不再发生变化并不代表细胞已经死亡，可能正处于水分子进出细胞的动态平衡状态，A错误；细胞内外浓度差越大，质壁分离现象越明显，而实验所用蔗糖溶液浓度相同，故实验前丙细胞的细胞液浓度最小，乙细胞的细胞液浓度最大，B正确；达到动态平衡时，三个细胞的细胞液浓度与外界溶液浓度分别相等，三个细胞的细胞液浓度不相等，质壁分离越明显的细胞失水越多，外界溶液浓度越小，故实验后丙细胞的细胞液浓度最小，C、D错误。
6．将某植物细胞分为两组，分别浸于浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液(Ⅰ)与尿素溶液(Ⅱ)中，然后每5 min用显微镜观察一次，并测量原生质体(即仅由细胞膜包住细胞质的细胞部分，不含细胞壁)的相对表面积，其结果如图所示。则下列叙述错误的是(　　)
A．实验开始后20 min，(Ⅰ)和(Ⅱ)两组的细胞均发生质壁分离
B．实验开始后30 min，(Ⅰ)的细胞中必含蔗糖
C．实验开始后30 min，(Ⅱ)的细胞中必含尿素
D．此图显示尿素可通过细胞膜，而蔗糖却不能通过细胞膜
答案　B
解析　蔗糖溶液和尿素溶液均使细胞发生了质壁分离，使细胞原生质体的相对表面积缩小；20 min后放入蔗糖溶液的细胞相对表面积不再发生变化，说明失水达到了最大程度，此时细胞不一定死亡，蔗糖溶液不能进入细胞；20 min后放入尿素溶液中的细胞开始吸水，处于复原过程，是由于细胞能吸收尿素，使细胞液浓度增大。
技法提升
　细胞能否发生质壁分离和复原的判断方法
(1)从细胞角度分析
①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞(如根尖分生区细胞)不发生质壁分离和复原现象。
②具有中央大液泡的成熟植物细胞可发生质壁分离和复原现象。
(2)从溶液角度分析
①在一定浓度(溶质不能透过膜)的溶液中只会发生质壁分离现象，不能发生质壁分离后自动复原现象(只有用清水或低渗溶液处理，方可复原)。
②在一定浓度的溶液(如KNO3、甘油等)中因为溶质可透过膜进入细胞，使细胞液浓度增大，可发生质壁分离后自动复原现象。
③在较高浓度溶液中发生质壁分离现象，因过度失水而不会发生质壁分离复原现象。
④在过高溶液浓度中或使用1 mol/L的醋酸溶液，细胞不发生质壁分离及复原现象。因为细胞死亡失去选择透过性。
考点2
物质跨膜运输的方式
[2016·全国卷Ⅰ]离子泵是一种具有ATP水解酶活性的载体蛋白，能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子。下列叙述正确的是(　　)
A．离子通过离子泵的跨膜运输属于协助扩散
B．离子通过离子泵的跨膜运输是顺着浓度梯度进行的
C．动物一氧化碳中毒会降低离子泵跨膜运输离子的速率
D．加入蛋白质变性剂会提高离子泵跨膜运输离子的速率
[解析]　由题意“离子泵能利用水解ATP释放的能量跨膜运输离子”可知，离子通过离子泵的跨膜运输属于主动运输，主动运输是逆浓度梯度进行的，A、B错误；动物一氧化碳中毒会阻碍氧气的运输，导致呼吸速率下降，生成的ATP减少，使主动运输过程减弱，因此会降低离子泵跨膜运输离子的速率，C正确；主动运输需要载体蛋白的协助，加入蛋白质变性剂会导致载体蛋白因变性而失去运输物质的功能，所以会降低离子泵跨膜运输离子的速率，D错误。
[答案]　C
题型一　物质出入细胞方式的判断
1．[2017·山西五校联考]下列关于细胞的物质跨膜运输的叙述，错误的是(　　)
A．某些小分子物质可以通过胞吐的方式从细胞中运出
B．抑制细胞膜上载体的作用不会阻碍性激素进入细胞
C．葡萄糖进入人体细胞的方式有主动运输和协助扩散两种
D．细胞主动运输物质的结果是使该物质在细胞膜内外浓度趋于平衡
答案　D
解析　某些小分子物质如神经递质可以通过胞吐的方式从细胞中运出，A正确；性激素属于脂质，以自由扩散的方式进入细胞，无需载体的协助，B正确；葡萄糖进入人体红细胞的方式是协助扩散，进入其他细胞的方式均为主动运输，C正确；主动运输常逆浓度梯度进行，其结果是使细胞膜内外存在一定的浓度差，D错误。
2．动物细胞内低Na＋高K＋的离子浓度对于神经冲动的产生、细胞渗透平衡等生命活动具有重要作用。这种浓度差与细胞膜上的Na＋－K＋泵有关，其作用原理如下图所示，下列说法不正确的是(　　)
A．Na＋和K＋的运输方式为主动运输
B．Na＋－K＋泵每次运输的Na＋数量多于K＋
C．在细胞培养液中加入乌苯苷会影响K＋的运输
D．该运输过程的持续会导致大量ADP的积累
答案　D
解析　据图分析，Na＋和K＋的运输需要通过膜蛋白，需要消耗能量，方式为主动运输，A正确；Na＋－K＋泵将2个K＋泵入膜内，3个Na＋泵出膜外，即每次运输的Na＋数量多于K＋，B正确；K＋和乌苯苷的结合位点相同，则在细胞培养液中加入乌苯苷，乌苯苷会与运输K＋的载体上的结合位点结合，而影响K＋的运输，C正确；该运输要消耗ATP，同时细胞又会利用ADP来合成ATP，因此在细胞内不会大量积累ADP，D错误。
技法提升
1.物质出入细胞方式的判断方法
(1)根据分子的大小、是否需要能量和载体蛋白进行判断：
(2)根据物质运输方向判断：顺浓度梯度的跨膜运输方式是自由扩散或协助扩散，逆浓度梯度的跨膜运输方式一定是主动运输。
(3)根据物质运输达到平衡时的浓度判断：若达到平衡时细胞内外仍存在浓度差，则是主动运输，因为自由扩散和协助扩散达到平衡时内外浓度相等。
2．归纳法记忆同一物质的不同运输方式
(1)葡萄糖
(2)Na＋
(3)K＋
3．明辨物质运输的三个“不一定”
(1)小分子物质的运输方式不一定都是跨膜运输，如神经递质的释放是胞吐作用。
(2)生物大分子不一定都是以胞吞、胞吐方式运输的，如RNA和蛋白质可通过核孔出入细胞核。
(3)消耗能量的运输方式并不一定就是主动运输，胞吞和胞吐也消耗能量。
题型二　影响物质跨膜运输的因素及方式探究
3．下列据图所作出的说明错误的是(　　)
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＋不需要载体协助
答案　D
解析　图1所示物质的运输方式为协助扩散，协助扩散受载体数量的限制，有饱和现象，A正确；图2所示当细胞外液浓度低于细胞内液浓度时，随时间的推移，细胞内液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，B正确；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，C正确；O2浓度影响植物的呼吸作用，从而影响ATP的产生，从图4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达到一定浓度后，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协助，D错误。
4．用呼吸抑制剂处理人体红细胞，下列物质吸收量显著减少的一组是(　　)
答案　B
解析　氨基酸进入红细胞是主动运输，其吸收需要细胞呼吸提供的能量和载体蛋白，葡萄糖进入红细胞是协助扩散，与能量无关，A错误；氨基酸和钾离子的运输方式都是主动运输，能量降低会使其吸收速率下降，B正确；氧气和水的运输方式都是自由扩散，抑制细胞呼吸对它们的吸收没有影响，C错误；甘油和脂肪酸都是自由扩散，D错误。
题型三　各种“膜”特点的区分
5．[2017·南宁模拟]如图为受体介导的胞吞作用，根据图示，下列叙述错误的是(　　)
A．该过程以膜的选择透过性为基础才能发生
B．该过程要有细胞表面识别和内部供能才可能完成
C．构成囊泡的基本支架是磷脂双分子层
D．神经细胞释放神经递质的过程有膜成分的更新
答案　A
解析　胞吞、胞吐作用以膜的流动性为基础才能发生，A错误；题图中胞吞过程需要信息分子与受体结合才能发生，体现了细胞膜表面识别作用，胞吞过程需要消耗能量，B正确；囊泡是细胞膜内陷形成的，构成细胞膜的基本支架是磷脂双分子层，C正确；神经细胞通过胞吐方式将神经递质释放到细胞外，突触小泡与细胞膜融合实现了细胞膜成分的更新，D正确。
6．如图表示动物某组织细胞膜转运部分物质的示意图，下列叙述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的方式与细胞吸收甘油的方式相同
答案　D
解析　根据图示分析，图中Na＋以主动运输的方式被运出细胞，K＋以主动运输的方式进入细胞。细胞膜受刺激后，通透性改变，通过Na＋通道使Na＋内流，由高浓度到低浓度，所以甲侧为细胞外，乙侧为细胞内，A正确；从图中可以看出，Na＋可以顺浓度梯度进行被动运输，也可以逆浓度梯度进行主动运输，B正确；图示中葡萄糖的运输没有ATP参与，动力来自Na＋(浓度差)，C正确；细胞吸收甘油的方式是自由扩散，葡萄糖的运输方式为协助扩散，D错误。
板块三　方向·真题体验
1．[2015·全国卷Ⅱ]将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某一矿质元素离子的量。培养条件及实验结果见下表：
培养瓶中气体
温度(℃)
离子相对吸收量(%)
空气
17
100
氮气
17
10
空气
3
28
下列分析正确的是(　　)
A．有氧条件有利于该植物幼根对该离子的吸收
B．该植物幼根对该离子的吸收与温度的变化无关
C．氮气环境中该植物幼根细胞吸收该离子不消耗ATP
D．与空气相比，氮气环境有利于该植物幼根对该离子的吸收
答案　A
解析　由表格信息可知同样温度条件下，空气瓶中离子相对吸收量大，说明有氧条件有利于根对离子的吸收，A正确；同样的空气，不同温度条件下离子的相对吸收量不同，说明温度变化影响根对离子的吸收，B错误；同样的温度条件下，氮气环境中根对离子的相对吸收量少，说明根对离子的吸收需要消耗能量(ATP)，且氮气环境不利于根对该离子的吸收，C、D错误。
2．[2015·全国卷Ⅱ]下列过程中，不属于胞吐作用的是(　　)
A．浆细胞分泌抗体到细胞外的过程
B．mRNA从细胞核到细胞质的过程
C．分泌蛋白从胰腺的腺泡细胞到胞外的过程
D．突触小泡中的神经递质释放到突触间隙的过程
答案　B
解析　抗体、分泌蛋白均为大分子物质，出细胞方式为胞吐；mRNA通过核孔从细胞核到细胞质中，不是胞吐作用；突触前膜通过胞吐将神经递质释放到突触间隙；综上分析符合题意的为B项。
3．[2017·海南高考]为研究植物细胞质壁分离现象，某同学将某植物的叶表皮放入一定浓度的甲物质溶液中，一段时间后观察到叶表皮细胞发生了质壁分离现象。下列说法错误的是(　　)
A．该植物的叶表皮细胞是具有液泡的活细胞
B．细胞内甲物质的浓度高于细胞外甲物质的浓度
C．细胞液中的H2O可以经扩散进入甲物质溶液中
D．甲物质和H2O能自由通过该叶表皮细胞的细胞壁
答案　B
解析　具有大的液泡的活细胞才能发生质壁分离，A正确；质壁分离过程中，细胞在失水，此时，细胞外甲物质的浓度高于细胞内甲物质的浓度，B错误；水分子跨膜的方式是自由扩散，C正确；细胞壁是全透的，甲物质和H2O能自由通过，D正确。
4．[2017·海南高考]将生长状态一致的某种植物幼苗分成甲、乙两组，分别移入适宜的营养液中在光下培养，并给甲组的营养液适时通入空气，乙组不进行通气处理。一定时间后测得甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的。关于这一实验现象，下列说法错误的是(　　)
A．给营养液通入空气有利于该植物的生长
B．根细胞对a离子的吸收过程属于自由扩散
C．根细胞对a离子的吸收过程有能量的消耗
D．根细胞的有氧呼吸有利于根对a离子的吸收
答案　B
解析　根据题目给的信息“甲组的根对a离子的吸收速率远大于乙组的”说明根对a离子的吸收为主动运输过程，主动运输过程需要能量和载体，B错误，C正确；给营养液通入的空气中含有氧气，根细胞获得氧气，有氧呼吸能正常进行，有利于根对a的吸收，有利于该植物的生长，A、D正确。
5．[2016·海南高考]下列关于膜蛋白和物质跨膜运输的叙述，错误的是(　　)
A．膜蛋白在细胞膜上的分布是不对称的
B．膜蛋白不参与物质跨膜运输的被动运输过程
C．主动运输可以使被运输离子在细胞内外浓度不同
D．物质通过脂质双分子层的扩散速率与脂溶性有关
答案　B
解析　膜蛋白镶嵌、贯穿或覆盖磷脂双分子层，在细胞膜内外分布是不对称的，A正确；膜蛋白参与协助扩散过程，B错误；主动运输逆浓度运输离子，使细胞内外离子浓度不同，C正确；脂溶性物质容易通过细胞膜，非脂溶性物质不容易通过细胞膜，D正确。
限时规范特训
一、选择题
1．[2017·河北衡水中学月考]半透膜对淀粉和葡萄糖的通过性不同(如图1)，预测图2的实验结果(开始时漏斗内外液面相平)最可能的是(　　)
A．图甲中水柱a将持续上升
B．图甲中水柱a将保持不变
C．图乙中水柱b将保持不变
D．图乙中水柱b将先上升后下降
答案　D
解析　根据渗透作用的条件和原理分析，因为淀粉不能通过半透膜，故图甲的液面会上升到最高然后静止(保持不变)，A、B错误；乙中漏斗内含有葡萄糖溶液，浓度较大，故刚开始液面会上升，而葡萄糖可以透过半透膜进入烧杯中，液面又会下降，C错误，D正确。
2．[2017·海南海口模拟]如图表示一个质壁分离后正在复原的紫色洋葱表皮细胞，下列叙述正确的是(　　)
A．a的表面积逐渐变大
B．b的颜色逐渐加深
C．c的浓度比外界浓度低
D．d的体积在整个过程无变化
答案　A
解析　一个质壁分离后正在复原的紫色洋葱表皮细胞，细胞吸水，细胞膜的面积增加，A正确；质壁分离复原时，细胞吸水，液泡的颜色逐渐变浅，B错误；由于细胞壁具有全透性，则c表示细胞壁和原生质层之间的外界溶液，C错误；d表示细胞质，质壁分离复原时细胞质的体积增加，D错误。
3．[2017·成都七中模拟]下列与细胞的物质输入与输出有关的叙述中，正确的是(　　)
A．植物细胞的原生质层由细胞膜和液泡膜组成
B．在渗透作用中，当半透膜两侧溶液浓度相等时，水分子不再通过半透膜
C．血浆中的碘进入甲状腺滤泡上皮细胞属于主动运输
D．低温不影响矿质离子的吸收速率
答案　C
解析　原生质层包括细胞膜和液泡膜，以及两者之间的细胞质，A错误；当半透膜两侧溶液浓度相等时，细胞处于动态平衡状态，此时在单位时间内经半透膜出入的水分子数相等，水分子仍然能通过半透膜，B错误；血浆中的碘以离子的形式进入甲状腺滤泡上皮细胞，运输方式为主动运输，C正确；矿质元素离子的吸收需要细胞呼吸提供能量，低温影响细胞的呼吸作用，因而影响矿质元素离子的吸收速率，D错误。
4．下列相关叙述中不正确的是(　　)
A．碘离子和氯离子通过细胞膜需要载体，但不需要细胞提供能量
B．甘油和乙醇通过细胞膜不需要载体，也不需要细胞提供能量
C．丙氨酸进入小肠绒毛上皮细胞和肾小管上皮细胞的方式相同
D．区分主动运输与被动运输的关键是看是否消耗能量
答案　A
解析　一般碘离子和氯离子通过细胞膜的方式是主动运输，需要载体，也需要细胞提供能量，A错误；甘油和乙醇通过细胞膜的方式是自由扩散，不需要载体，也不消耗能量，B正确；丙氨酸进入小肠绒毛上皮细胞和肾小管上皮细胞的方式都是主动运输，C正确；主动运输消耗能量，被动运输不需要能量，D正确。
5．[2017·辽宁实验中学模拟]甲、乙分别为物质进出细胞的坐标图和模式图，下列相关说法正确的是(　　)
A．图乙所示的细胞可能是哺乳动物成熟的红细胞，没有生物膜系统
B．图甲为主动运输、图乙为协助扩散，故两种运输方式没有共同点
C．图甲物质由膜外运输到膜内过程中一定消耗氧气
D．肠道吸收乳汁中的免疫球蛋白的过程可用图乙中的跨膜运输方式表示
答案　A
解析　图乙所示的细胞可能是哺乳动物成熟的红细胞，因为其没有细胞核和细胞器，所以没有生物膜系统，A正确；图甲为主动运输、图乙为协助扩散，故两种运输方式都需要载体协助，B错误；图甲物质由膜外运输到膜内过程中需要消耗能量，而能量也可由无氧呼吸提供，所以不一定消耗氧气，C错误；婴幼儿肠道吸收乳汁中的免疫球蛋白的过程是胞吞作用，不可用图乙中的跨膜运输方式表示，D错误。
6．[2016·江苏高考]下图为一种溶质分子跨膜运输的示意图。下列相关叙述错误的是(　　)
A．载体①逆浓度运输溶质分子
B．载体②具有ATP酶活性
C．载体①和②转运方式不同
D．载体②转运溶质分子的速率比自由扩散快
答案　B
解析　由图可知载体①逆浓度梯度运输溶质分子，A正确；载体②顺浓度梯度运输溶质分子，不消耗ATP，不具有ATP酶活性，B错误；载体①和②转运方式不同，前者是主动运输，后者是协助扩散，C正确；协助扩散有载体协助，自由扩散没有，前者快，D正确。
7．[2018·安徽马鞍山三校联考]在“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，对紫色洋葱鳞片叶外表皮临时装片进行了三次观察和两次处理。下列有关叙述正确的是(　　)
A．第一次观察为低倍镜观察，后两次为高倍镜观察
B．第一次处理滴加的液体为清水，第二次滴加的液体为0.3 g/mL的蔗糖溶液
C．若将紫色洋葱鳞片叶的外表皮换成内表皮，则不会发生质壁分离
D．紫色洋葱鳞片叶外表皮中不属于原生质层的有细胞壁、细胞核和细胞液
答案　D
解析　“观察植物细胞的质壁分离和复原”实验中，一般需要进行三次显微观察，第一次是正常细胞的观察，第二次是质壁分离细胞的观察，第三次是质壁分离复原细胞的观察。三次观察均为低倍镜观察，A错误；第一次处理滴加的液体为0.3 g/mL的蔗糖溶液，观察质壁分离现象，第二次滴加的液体为清水，观察质壁分离复原现象，B错误；紫色洋葱鳞片叶的内表皮也会发生质壁分离，但不含色素，现象不明显，C错误；原生质层是指细胞膜、液泡膜及两层膜之间的细胞质，紫色洋葱鳞片叶外表皮中不属于原生质层的有细胞壁、细胞核和细胞液，D正确。
8．[2017·江西赣州高三月考]关于植物细胞主动运输方式吸收所需矿质元素离子的叙述，正确的是(　　)
A．吸收不同矿质元素离子的速率都相同
B．低温不影响矿质元素离子的吸收速率
C．主动运输矿质元素离子的过程只发生在活细胞中
D．叶肉细胞不能以主动运输的方式吸收矿质元素离子
答案　C
解析　不同的植物细胞，细胞膜上吸收不同矿质元素离子的载体数量不同，吸收不同矿质元素离子的速率也不同，A错误；矿质元素离子的吸收需要细胞呼吸提供能量，低温影响细胞的呼吸作用，因而影响矿质元素离子的吸收速率，B错误；主动运输矿质元素离子的过程需要载体和能量，因此该过程只发生在活细胞中，C正确；叶肉细胞也是活细胞，它吸收矿质元素离子的方式也是主动运输，D错误。
9.如图所示为细胞对大分子物质“胞吞”和“胞吐”的过程。下列与此有关的叙述错误的是(　　)
A．a与b均要以膜的流动性为基础才可能发生
B．a要有细胞表面识别和内部供能才可能完成
C．b在细胞分泌的同时膜成分也随之更新
D．b与a分别是细胞排泄废物和摄取养分的基本方式
答案　D
解析　a是细胞的胞吞过程，b是细胞的胞吐过程，不论是细胞的胞吞还是胞吐都伴随着细胞膜的变化和具膜小泡的形成，以膜的流动性为基础才可能发生，A正确；a是胞吞，胞吞是细胞外大分子通过膜外表面的糖蛋白识别，消耗能量进入细胞内的，B正确；b是胞吐，该过程通过具膜小泡的形成和具膜小泡与细胞膜的融合来实现，因此存在膜成分的更新，C正确；胞吞和胞吐分别是细胞摄取、分泌大分子物质的方式，D错误。
10．[2017·山西孝义高三月考]将若干生理状况基本相同，长度为4 cm的鲜萝卜条分为四组，分别置于清水(对照组)和浓度相同的三种溶液中(实验组)，尿素溶液、KNO3溶液和蔗糖溶液分别编号为1、2、3组。测量每组萝卜条的平均长度，结果如下图。据图分析，下列叙述正确的是(　　)
A．实验组中都发生了质壁分离和复原现象
B．对照组中水分子在前15 min进入了细胞，15 min之后不再进入
C．1组中的尿素分子和2组中的K＋、NO都进入了细胞，但进入的方式不同
D．3组中，如果一直增大蔗糖溶液浓度，萝卜条就会一直缩短
答案　C
解析　据图分析，在清水中，细胞吸水，萝卜条长度先稍微变长一点，然后保持不变，说明细胞吸收了少量的水；在尿素溶液中，萝卜条长度先变短，再变长，最后保持原来的长度不变，说明细胞先失水，后来由于尿素以自由扩散的方式进入细胞内，细胞吸水复原；在KNO3溶液中，萝卜条长度先变短，再变长，最后保持原来的长度不变，说明细胞先失水，后来由于硝酸钾主动运输的方式进入细胞内，细胞吸水复原；在蔗糖溶液中，萝卜条失水长度变短。蔗糖溶液实验组，细胞只能发生质壁分离，A错误；对照组中水分子在前15 min进入细胞多于出细胞，15 min之后水分进出细胞处于动态平衡，B错误；1组中的尿素分子和2组中的K＋、NO都进入了细胞，尿素的运输方式是自由扩散，而K＋、NO进入细胞的方式是主动运输，C正确；3组中，如果一直增大蔗糖溶液浓度，萝卜条就会缩短，但由于细胞壁的支持和保护作用，不可能无限缩短，D错误。
二、非选择题
11．[2017·长春东北师大附中二模]生物膜的基本特点之一是能够维持相应环境内的物质浓度，下图a、b、c代表跨膜运输方式，d代表膜上的物质。回答下列与生物膜有关的问题。
(1)1959年罗伯特森提出了蛋白质—脂质—蛋白质的生物膜模型，他将生物膜描述为静态的统一结构。但这一观点无法解释________________等现象(举一例)，因此遭到了质疑。
(2)图1中可以表示被动运输的类型为________(填写图中编号)，其中________不需要膜蛋白的协助。图中可以表示主动运输的类型为________(填写图中编号)。
(3)人工合成的仅由磷脂双分子层构成的封闭球状结构称为脂质体。带电荷的分子很难通过脂质体的原因是磷脂双分子层的________(填“内部”或“外部”)是疏水的。
(4)图中物质跨膜运输方式会受到低温影响的是________(填图中编号)。
(5)某植物根系对某物质X的吸收速率与X的浓度关系如图2所示，该植物根系对X的吸收方式为__________(填名称)。
答案　(1)变形虫的变形运动(其他合理答案也可)　(2)a、b　a　c　(3)内部　(4)a、b、c　(5)协助扩散或主动运输
解析　(1)1959年罗伯特森提出了蛋白质—脂质—蛋白质模型，他将生物膜描述为静态的统一结构。但这一观点无法解释变形虫的变形运动等现象，因此遭到了质疑。
(2)被动运输包括两种类型，a自由扩散，b协助扩散，其中a自由扩散不需要膜蛋白的协助，c为主动运输。
(3)人工合成的仅由磷脂双分子层构成的封闭球状结构称为脂质体，带电荷的分子很难通过脂质体的原因是磷脂双分子层的内部是疏水的。
(4)温度影响蛋白质和磷脂分子的运动，故图中物质跨膜运输方式会受到低温影响的是a、b、c。
(5)某植物根系对某物质X的吸收速率与X的浓度关系如图2所示，说明该植物根系对X的吸收受除X浓度外的其他因素限制，因此该植物根系对X的吸收方式为协助扩散或主动运输。
12．成熟的植物细胞在较高浓度的外界溶液中，会发生质壁分离现象，下图a是发生质壁分离的植物细胞，图b是显微镜下观察到的某一时刻的图像。请据图回答下列问题。
(1)图a中细胞的质壁分离指的是细胞壁和________的分离，后者的结构包括[　　]和[　　]以及二者之间的细胞质。
(2)植物细胞发生质壁分离所需的外界条件是______________，植物细胞自身应具备的结构特点是_____________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)图b是某同学观察植物细胞质壁分离与复原实验时拍下的显微照片，此时细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是__________________。
(4)将形状、大小相同的红心萝卜A和红心萝卜B幼根各5段，分别放在不同浓度的蔗糖溶液(甲～戊)中，一段时间后，取出红心萝卜的幼根称重，结果如图c所示，据图分析：
①红心萝卜A比红心萝卜B的细胞液浓度________。
②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，一段时间后红心萝卜A的细胞液浓度会________。
答案　(1)原生质层　2　4　
(2)外界溶液浓度高于细胞液浓度　原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性
(3)细胞液的浓度大于、等于或小于外界溶液的浓度
(4)①高　②降低
解析　(1)质壁分离是原生质层和细胞壁的分离，原生质层包括细胞膜、液泡膜以及二者之间的细胞质。
(2)发生质壁分离的外界条件是外界溶液浓度大于细胞液浓度，而植物自身具备的结构特点是原生质层的伸缩性大于细胞壁的伸缩性。
(3)在观察植物细胞质壁分离与复原实验中，当细胞处于质壁分离状态时，此时细胞可能正在发生质壁分离过程，也可能质壁分离完成，细胞原生质层大小处于相对静止状态，还可能处于质壁分离的复原过程中，因此细胞液浓度与外界溶液浓度的关系是细胞液浓度大于、等于或小于外界溶液浓度。
(4)①由图中两种红心萝卜的重量变化结果可知，甲～戊五种蔗糖溶液的浓度大小为丙<戊<甲<丁<乙，甲为红心萝卜A的等渗溶液，戊为红心萝卜B的等渗溶液，因此红心萝卜A比红心萝卜B的细胞液浓度高。
②在甲蔗糖溶液中加入适量的清水，溶液浓度降低，红心萝卜A吸水一段时间后，细胞液浓度降低。
13．图1为肠道细胞吸收葡萄糖的示意图。肠黏膜上皮细胞上的Na＋/K＋－ATP酶维持着Na＋的电化学梯度，从而驱动葡萄糖载体蛋白同向运输葡萄糖。图2为神经细胞膜上的Na＋通道受体与相应的信号分子结合后，离子通道由关闭状态转入开放状态，产生一种电效应。请分析作答。
(1)图1细胞吸水膨胀时，[a]________的厚度变小，这说明细胞膜具有________。
(2)图2中的信号分子可能是________，Na＋跨膜运输的方式是________。
(3)图2体现出的细胞膜功能是_________________________________________ _______________________________________________。
(4)从功能上看，细胞膜是一层______膜，这一特性主要与膜上的________有关。
答案　(1)磷脂双分子层　一定的流动性
(2)神经递质(乙酰胆碱等)　协助扩散
(3)控制物质进出细胞　
(4)选择透过性　蛋白质
解析　(1)图1 a为细胞膜的磷脂双分子层，当细胞吸水膨胀时，由于磷脂分子的运动使细胞膜厚度变小，说明细胞膜具有一定的流动性。
(2)图2中信号分子与膜上受体结合后，打开Na＋通道，Na＋以协助扩散的方式进入细胞，形成动作电位，说明信号分子可能是一种兴奋性递质。
(3)图2体现的是细胞膜有控制物质进出的功能。
(4)结合两图可知，细胞能选择性地吸收物质，体现了细胞膜的选择透过性，完成这一功能主要与细胞膜上的蛋白质有关。
第8讲　酶与ATP
[考纲明细]　1.酶在代谢中的作用(Ⅱ)　2.ATP在能量代谢中的作用(Ⅱ)　3.实验：探究影响酶活性的因素
板块一　知识·自主梳理
一、酶的化学本质和作用
1．酶的作用及原理
(1)酶的作用
酶在细胞代谢中具有催化作用。
(2)酶的作用机理
①活化能是分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量。
②酶的催化作用机理是降低化学反应的活化能。
③酶与无机催化剂作用的比较
酶与无机催化剂相比，酶降低化学反应活化能的作用更显著，两者的比较如图所示。
图中各字母代表的含义：
a．E1、E2、E3分别代表进行相应化学反应所需的活化能。
b．ΔE代表使用酶后降低的活化能。
c．若将酶催化改为无机催化剂催化该反应，则C点在纵轴上将向上移动。用加热的方法不能降低反应所需活化能，但会提供活化能。
2．酶的发现
(1)巴斯德之前：发酵是纯化学反应，与生命活动无关。
(2)酶本质的探究历程(连线)
答案　①—e　②—a　③—c　④—d　⑤—b
3．酶的化学本质
4．酶的特性
(1)高效性：酶的催化效率大约是无机催化剂的107～1013倍。
①催化剂可加快化学反应速率，与无机催化剂相比，酶的催化效率更高。
②酶只能缩短达到化学平衡所需时间，不改变化学反应的平衡点。
③酶只能催化自然条件下能发生的化学反应。
(2)专一性：每一种酶只能催化一种或一类化学反应。
①图形
a．图中A表示酶，B表示被催化的底物，E、F表示B被分解后的物质，C、D表示不能被该酶催化的物质。
b．酶和被催化的物质都有特定的空间结构。
②曲线
加入酶B的反应速率与空白对照条件下的反应速率相同，而加入酶A的反应速率随反应物浓度增大明显加快，说明酶B对此反应无催化作用。进而说明酶具有专一性。
(3)作用条件较温和：高温、过酸、过碱都会使酶的空间结构遭到破坏，使酶永久失活；低温时，酶的活性减弱，但不会失活。
5．影响酶促反应速率的因素
(1)温度和pH对酶促反应速率的影响
①甲、乙曲线表明：
a．在一定温度(pH)范围内，随温度(pH)的升高，酶的催化作用增强，超过这一范围，酶的催化作用逐渐减弱。
b．过酸、过碱、高温都会使酶失活，而低温只是抑制酶的活性，酶分子结构未被破坏，温度升高可恢复活性。
②从丙图可以看出：反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。
(2)底物浓度和酶浓度对酶促反应的影响
①甲图，在其他条件适宜，酶量一定的条件下，酶促反应速率随底物浓度增加而加快，但当底物达到一定浓度后，受酶数量和酶活性限制，酶促反应速率不再增加。
②乙图，在底物充足，其他条件适宜的情况下，酶促反应速率与酶浓度成正比。
二、细胞的能量“通货”——ATP
1．ATP的结构
2．ATP的结构及其与RNA的关系
(1)图中A表示腺嘌呤，①是腺苷，②是腺嘌呤核糖核苷酸，③是ADP，④是ATP，⑤是普通化学键，⑥是高能磷酸键。
(2)据图确定ATP与RNA的关系是ATP去掉两个磷酸基团后的剩余部分是组成RNA的基本单位之一。
3．ATP与ADP的相互转化
4．ATP的主要功能
ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物，是细胞生命活动所需能量的直接来源。
5．吸能反应一般与ATP水解的反应相联系，由ATP水解提供能量。放能反应一般与ATP的合成相联系。
◆　深入思考
对于酶、激素、神经递质而言，哪些物质在发挥作用后立即被降解或转移？为什么？
提示　激素、神经递质。防止长时间的调控或兴奋(抑制)。
◆　自查诊断
1．高温和低温均能破坏酶的结构使其失去活性。(　　)
答案　×
2．酶提供了反应过程所必需的活化能。(　　)
答案　×
3．酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸。(　　)
答案　×
4．ATP脱去两个磷酸基团后是RNA的基本组成单位之一。(　　)
答案　√
5．无氧条件下，光合作用是叶肉细胞产生ATP的唯一来源。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
酶的本质、作用
[2017·全国卷Ⅱ]下列关于生物体中酶的叙述，正确的是(　　)
A．在细胞中，核外没有参与DNA合成的酶
B．由活细胞产生的酶在生物体外没有催化活性
C．从胃蛋白酶的提取液中沉淀该酶可用盐析的方法
D．唾液淀粉酶催化反应最适温度和保存温度是37 ℃
[解析]　在细胞核外，叶绿体和线粒体中也含有参与DNA合成的酶，A错误；由活细胞产生的酶，在生物体外适宜的条件下也有催化活性，如唾液淀粉酶在适宜条件下可催化试管中的淀粉水解，B错误；盐析可使蛋白质沉淀，但不会破坏蛋白质的空间结构，析出的蛋白质仍可以溶解在水中，其化学性质不会发生改变，C正确；唾液淀粉酶催化反应的最适温度是37 ℃，但保存时应在低温条件下，D错误。
[答案]　C
题型一　酶的概念及本质
1．[2017·甘肃白银月考]下列关于酶的叙述中，正确的是(　　)
A．人体中酶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．基因控制生物的性状有些是通过控制酶的合成来控制相应代谢过程实现的
D．酶均是由内分泌腺或外分泌腺的细胞合成的，具有高效性、专一性
答案　C
解析　人体中的酶可以在人体的内环境(细胞外液)中起作用，如乙酰胆碱酶，也可以在细胞内(细胞内液)起作用，如呼吸酶，也可以在体外发挥作用，A错误；少数酶是RNA，RNA的形成不需要核糖体的合成、内质网和高尔基体的加工等几个阶段，B错误；基因控制生物体的性状有两条途径，其中一条是通过控制酶的合成来控制代谢过程，进而控制生物的性状，C正确；酶都是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，具有高效性和专一性，D错误。
2.用同一种蛋白酶处理甲、乙两种酶，甲、乙两种酶的活性与处理时间的关系如图所示。下列分析错误的是(　　)
A．甲酶能够抗该种蛋白酶降解
B．甲酶是不可能具有催化功能的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　大多数酶的化学本质是蛋白质，少数酶是RNA，用蛋白酶处理后，乙酶活性降低，说明乙酶是蛋白质，其被蛋白酶处理后分解，而甲酶活性不变，则说明甲酶可能是RNA或能够抗这种蛋白酶降解的蛋白质，A、C正确，B错误；乙酶的本质是蛋白质，分子结构改变，蛋白质活性改变，D正确。
题型二　酶的作用及原理
3．如图表示某反应进行时，有酶参与和无酶参与的能量变化，下列叙述正确的是(　　)
A．甲物质为产物，乙物质为反应物
B．曲线Ⅰ表示有酶参与
C．E1为反应前后能量变化
D．酶参与反应时，所降低的活化能为E1－E2
答案　D
解析　甲为反应物，乙为产物，A错误；曲线Ⅰ表示无酶参与，曲线Ⅱ表示有酶参与，B错误；E1为无酶参与时反应所需活化能，C错误；酶参与反应时，降低的活化能为E1－E2，D正确。
考点2
酶的特性及实验
[2016·全国卷Ⅰ]若除酶外所有试剂已预保温，则在测定酶活力的实验中，下列操作顺序合理的是(　　)
A．加入酶→加入底物→加入缓冲液→保温并计时→一段时间后检测产物的量
B．加入底物→加入酶→计时→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
C．加入缓冲液→加入底物→加入酶→保温并计时→一段时间后检测产物的量
D．加入底物→计时→加入酶→加入缓冲液→保温→一段时间后检测产物的量
[解析]　依题意可知，该实验的pH为无关变量，为了排除无关变量的干扰，应控制相同且适宜，而缓冲液能够起到维持反应液的pH恒定的作用，因此需最先加入；酶具有高效性，所以在控制pH恒定的条件下，应先加底物后加酶，让酶促反应在适宜的温度条件下进行，一定时间后检测产物的量。综上所述，A、B、D错误，C正确。
[答案]　C
题型一　酶的高效性和专一性实验
1．[2017·郑州预测]下表是过氧化氢分解实验的过程和结果，下列分析错误的是(　　)
注：“－”表示无气泡产生；“＋”的数量表示气泡产生的多少。
A．a和d对照说明酶具有高效性
B．c和d是对比实验，自变量是催化剂类型
C．a、c对照说明FeCl3具有催化作用
D．a、c、d不能说明酶的催化具有专一性
答案　A
解析　a和d对照，只能说明酶能促进化学反应的进行，要证明酶具有高效性，需要将有酶和无机催化剂参与的反应进行比较，A错误；c和d都是实验组，二者形成对比，自变量是催化剂的种类，B正确；a和c对照说明无机催化剂能促进化学反应的进行，即具有催化作用，C正确；实验中只有过氧化氢一种底物和过氧化氢酶一种酶，因而a、c、d不能说明酶的催化具有专一性，D正确。
2．已知淀粉酶可以把淀粉水解为麦芽糖等物质，蛋白酶可以把蛋白质水解为多肽。某同学设计如下实验(实验中所涉及的酶的化学本质都是蛋白质)探究有关性质，下列分析错误的是(　　)
A．该实验的目的之一是研究酶之间的相互影响
B．该实验有多组对照，如1号和3号试管，2号和4号试管
C．为了遵循等量原则，实验过程中，1号、2号试管加入的蒸馏水的体积相同
D．①处预期的颜色变化为蓝色，②处不会发生颜色变化
答案　D
解析　由表格实验处理可以看出：该实验把淀粉酶和蛋白酶混合，则实验的目的之一是研究酶之间的相互影响，A正确；根据实验设计要遵循单一变量原则，可推出1号和3号试管间形成对照，2号和4号试管间形成对照，B正确；根据等量原则，实验过程中，1号、2号试管各加入2 mL蒸馏水的目的是保证各试管中液体的体积相同，防止液体体积的差异影响颜色的变化，C正确；3号试管中淀粉酶被蛋白酶分解，淀粉没有被水解，遇碘液变蓝，蛋白酶的化学本质是蛋白质，与双缩脲试剂反应呈紫色，D错误。
技法提升
　对比法——验证酶的作用及高效性与专一性
1．酶的催化作用实验探究
对照组：反应物＋清水反应物不被分解；
实验组：反应物＋等量的相应酶溶液反应物被分解。
2．酶的专一性实验探究
此实验中的自变量可以是不同反应物，也可以是不同酶溶液，因变量是反应物是否被分解。
①设计思路一：用一种酶催化不同反应物
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设计思路二：用不同酶催化同一种反应物
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。
3．酶的高效性实验探究
对照组：反应物＋无机催化剂底物分解速率；
实验组：反应物＋等量相应酶溶液底物分解速率。
实验中自变量是无机催化剂和酶，因变量是底物分解速率。
注意事项：若底物选择淀粉和蔗糖，用淀粉酶来验证酶的专一性时，检测底物是否被分解的试剂“宜”选用斐林试剂，“不宜”选用碘液，因为碘液无法检测蔗糖是否被分解。
题型二　温度和pH对酶活性影响实验
3．下面的表格分别是某兴趣小组探究温度对酶活性影响的实验步骤和探究过氧化氢酶作用的最适pH的实验结果。据此回答下列问题：
(1)pH在实验一中属于________变量，而在实验二中属于________变量。
(2)实验一的①②③步骤为错误操作，正确的操作应该是___________________
____________________________________________。
实验一的第⑤步最好选用________(试剂)测定单位时间内________________。
(3)如将实验一的新鲜α-淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液，你认为是否科学？________。为什么？___________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)分析实验二的结果，可得到的结论是：_______________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________；
在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为________之间设置梯度。
答案　(1)无关　自　(2)使新鲜α－淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液分别达到预设温度后再混合(其他合理答案也可)　碘液　淀粉的剩余量　(3)不科学　因为温度会直接影响H2O2的分解　(4)该过氧化氢酶的最适pH约为7，pH降低或升高酶活性均降低(或在pH为5～7的范围内随pH的升高该过氧化氢酶活性升高，在pH为7～9的范围内随pH的升高该过氧化氢酶活性降低)　6～8
解析　(1)实验一探究的是温度对酶活性的影响，因此自变量是温度，因变量是酶活性，pH属于无关变量；而实验二是探究过氧化氢酶作用的最适pH，自变量是pH。
(2)探究温度对酶活性影响的实验中，应该先使酶和底物分别达到预设温度，然后再将底物和酶混合进行反应，否则会影响实验结果的准确性。因此，实验一的①②③步骤为错误操作。淀粉遇碘液变蓝，因此实验一的第⑤步最好选用碘液测定单位时间内淀粉的剩余量，单位时间内淀粉的剩余量越多，说明酶活性越低。
(3)温度会直接影响H2O2的分解，因此实验一的新鲜α－淀粉酶溶液和可溶性淀粉溶液不能换为新鲜肝脏研磨液和H2O2溶液。
(4)由实验二的结果可知：在pH为5～7的范围内随pH的升高该过氧化氢酶活性升高，在pH为7～9的范围内随pH的升高该过氧化氢酶活性降低；该过氧化氢酶作用的最适pH约为7，pH降低或升高酶活性均降低。在该预实验的基础上要进一步探究该过氧化氢酶的最适pH，可在pH为6～8之间设置梯度。
技法提升
　“梯度法”探究酶的最适温度或最适pH
1．设计思路
以温度或pH为自变量，检验反应彻底完成所需时间或相同时间内底物剩余量或相同时间内产物生成量。
2．设计方案
注意事项
1．温度对酶活性的影响的注意事项
(1)探究温度对酶活性的影响时，一定要让底物和酶在各自所需的温度下保温一段时间，再进行混合，并且按一定的温度梯度多设几个实验组。
(2)若选择淀粉和淀粉酶来探究酶的最适温度，检测的试剂不可用斐林试剂代替碘液。因为斐林试剂需在水浴加热条件下才会发生特定的颜色反应，而该实验中需严格控制温度。
(3)探究温度对酶活性的影响时，不适宜用H2O2作底物，因为H2O2遇热会分解。
2．pH对酶活性的影响的注意事项
(1)探究pH对酶活性的影响实验时，必须先将酶置于不同环境条件下(加蒸馏水、加NaOH溶液、加盐酸)，然后再加入反应物。否则反应物会在未调节好pH的情况下就在酶的作用下发生反应，影响实验准确性。
(2)探究pH对酶活性的影响时，不能用斐林试剂作指示剂，因为盐酸会和斐林试剂中的Cu(OH)2发生中和反应，使斐林试剂失去作用。
(3)探究pH对酶活性的影响时，不宜采用淀粉酶催化淀粉的反应，因为用作鉴定试剂的碘液会和NaOH发生化学反应，使碘与淀粉生成蓝色络合物的机会大大减少，而且在酸性条件下淀粉也会水解，从而影响实验的观察效果。
考点3
酶的曲线分析
[2016·全国卷Ⅱ]为了研究温度对某种酶活性的影响，设置三个实验组：A组(20 ℃)、B组(40 ℃)和C组(60 ℃)，测定各组在不同反应时间内的产物浓度(其他条件相同)，结果如图。回答下列问题：
(1)三个温度条件下，该酶活性最高的是________组。
(2)在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，那么A组酶催化反应的速度会________。
(3)如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，那么在t3时，C组产物总量________，原因是____________________________
_______________________________________。
(4)生物体内酶的化学本质是__________________，其特性有_______________
__________________(答出两点即可)。
[解析]　(1)曲线图显示：在反应开始的一段时间内，40 ℃时产物浓度增加最快，说明酶的活性最高，而B组控制的温度是40 ℃。
(2)A组控制的温度是20℃。在时间t1之前，如果A组温度提高10 ℃，因酶的活性增强，则A组酶催化反应速度会加快。
(3)对比分析图示中的3条曲线可推知，在时间t2时，C组的酶在60 ℃条件下已经失活，所以如果在时间t2时，向C组反应体系中增加2倍量的底物，其他条件保持不变，在t3时，C组产物的总量不变。
(4)绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA。酶具有高效性、专一性，酶的作用条件较温和。
[答案]　(1)B
(2)加快
(3)不变　60℃条件下，t2时酶已失活，即使增加底物，反应产物总量也不会增加
(4)蛋白质或RNA　高效性和专一性(其他合理答案也可)
题型一　温度和pH对酶活性影响曲线的应用
1．[2017·湖南六校联考]如图为某酶在不同温度下反应曲线随时间变化的关系，从图中不能获得的信息是(　　)
A．酶促反应最适温度范围
B．高温使酶活性下降
C．酶促反应生成物量与时间的关系
D．酶促反应速率与酶浓度的关系
答案　D
解析　20～40℃时，生成物量一直增加，50℃时酶促反应进行的时间较短，从而可推测酶促反应的最适温度范围，A正确；比较50℃、60℃、70℃下的三条曲线，可知高温使酶的活性下降，B正确；图中横坐标为时间，纵坐标为生成物量，因而题图能反映不同温度下酶促反应中生成物量与时间的关系，C正确；图中没有设置该酶的浓度梯度，因此不能说明酶促反应速率与酶浓度的关系，D错误。
2．[2018·河南模拟]图1是过氧化氢酶活性受pH影响的曲线，图2表示在最适温度下，pH＝b时H2O2分解产生O2量随时间的变化。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＝c时，e点为0
B．pH＝a时，e点下移，d点左移
C．温度降低时，e点不移，d点右移
D．H2O2量增加时，e点不移，d点左移
答案　C
解析　H2O2在无酶条件下可自然分解，故当酶活性为0时，O2生成量不为0，A错误；O2的最大释放量只与H2O2的量有关，与酶的活性无关，pH下降、温度降低都使酶活性下降，O2最终生成量不变，反应达到平衡所需时间增加，d点向右移动，B错误，C正确；H2O2量增加时，O2生成量增加(即e点上升)，反应达到平衡所需时间增加，d点右移，D错误。
题型二　底物浓度、生成物量与酶促反应速率的关系曲线的应用
3．图1曲线a表示在最适温度、最适pH条件下时间与生成物的量的关系，图2曲线b表示在最适温度、最适pH条件下，反应物浓度与酶促反应速率的关系。据图分析正确的是 (　　)
A．图1曲线a中，A点后，限制生成物的量不再增加的因素是酶的数量不足
B．图2曲线，酶减少后，图示反应速率可用曲线f表示
C．分别在图2中取B、C点的速率值，对应图1中的曲线c和d
D．减小pH，重复该实验，图2曲线b应变为曲线f；增大pH，应变为曲线e
答案　B
解析　图1曲线a中，A点后，生成物的量不再增加是因为反应已达到最大限度，反应物浓度是限制因素，A错误；图2曲线酶减少后，最大反应速率会降低，可用曲线f表示，B正确；B、C两点速率值是一个定值，无法用曲线c、d表示，C错误；改变pH，就不再是最适pH，曲线都将下降，D错误。
易错警示
　影响酶促反应速率≠影响酶活性
(1)温度、pH都能影响酶的空间结构，改变酶的活性，进而影响酶促反应速率。
(2)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，并不影响酶活性。
题型三　酶促反应有关曲线的综合应用
4.[2017·河北石家庄一模]如图表示某种酶在不同处理条件下催化某反应后，生成物的量与反应时间的关系。据图分析正确的是(　　)
A．若①②③表示温度，则一定是①>②>③
B．若①②③表示酶的浓度，且底物的量一定，则一定是①>②>③
C．若①②③表示pH，则一定是①>②>③
D．若①②③表示底物浓度，则一定是①>②>③
答案　B
解析　温度对酶活性的影响存在最适温度，低于或高于最适温度，酶活性都降低，因此无法推断A是否成立，A错误；在底物一定且未达到反应平衡的情况下，酶浓度越大，相同时间内生成物的量越多，B正确；pH影响酶的活性也存在最适pH，低于或高于最适pH，酶的活性都降低，因此无法推断C是否成立，C错误；根据题图，生成物的量最终相同，因此底物的量一定相同，D错误。
5.酶抑制剂分为竞争性抑制剂和非竞争性抑制剂，其中竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点，从而降低酶对底物的催化效应；非竞争性抑制剂和酶活性位点以外的其他位点结合，能改变酶的构型，使酶不能与底物结合，从而使酶失去催化活性。下列有关叙述不正确的是(　　)
A．曲线a表示没有酶抑制剂存在时的作用效果
B．曲线c表示在竞争性抑制剂作用下酶的活性降低
C．曲线a、b酶促反应速率不再增加是因为酶处于饱和状态
D．竞争性抑制剂与该酶催化的底物化学结构相似
答案　B
解析　图中曲线a反应速率最快，可表示没有酶抑制剂存在时的作用效果，A正确；竞争性抑制剂与底物竞争酶活性位点，因此当底物浓度高时，反应速率可以升高，因此曲线b表示在竞争性抑制剂作用下酶的活性降低，B错误；曲线a、b酶促反应速率不再增加是因为酶处于饱和状态，C正确；竞争性抑制剂与底物竞争酶的活性位点，因此应与酶催化的底物具有相似的化学结构，D正确。
6．[2017·山西四校联考]图1是对酶的某种特性的解释模型，图2、3、4、5、6、7是在不同条件下某种酶促反应的变化情况，据图分析下列说法不正确的是(　　)
A．图1可以解释酶具有专一性，由图5和图7可判断该酶很可能是麦芽糖酶
B．图2说明酶具有高效性作用，由图3可判断该酶最适pH不受温度影响，由图4可判断该酶的最适温度不受pH的影响
C．图6能说明Cl－是该酶的激活剂，而Cu2＋是该酶的抑制剂
D．图3和图4中温度和pH对酶的影响机理是完全一样的
答案　D
解析　图1中的酶为b，它只能和c结合发挥作用，而不能和a结合，说明酶具有专一性，图5反映出随着蛋白酶处理时间延长，酶活性降低，而麦芽糖酶的化学本质为蛋白质，图7说明该酶能将麦芽糖水解，故据两图判断该酶可能为麦芽糖酶，A正确；图2曲线说明与加无机催化剂相比，加酶时生成物的量达到最大值的时间较短，说明酶具有高效性，图3中在不同温度条件下，该酶作用的最适pH均为A对应的pH，图4说明在不同pH条件下，该酶作用的最适温度均为B点对应的温度，B正确；图6曲线中，加Cl－的反应速率明显高于不加Cl－的，加Cu2＋的反应速率明显低于不加Cu2＋的，C正确；温度较低时不影响酶的分子结构，而温度较高或pH过低、过高均直接破坏酶的分子结构，D错误。
技法提升
分析酶促反应曲线的关键
(1)识标：“识标明变量”，明确酶促反应曲线坐标图中横坐标(自变量)和纵坐标(因变量)的含义。
(2)析线：“析线理关系”，分析酶促反应曲线走势，明确因变量怎样随自变量的变化而变化。“上升”“下降”“先升后降”“先升后稳”“水平”等。
(3)明点(特殊点)：“抓点求突破”，明确酶促反应曲线中起点、终点、顶点、拐点、交叉点、特殊条件下的交点等表示的生物学含义。
(4)判断：“先分后合巧辨析”，对多条酶促反应曲线图，根据曲线上不同标示物识别曲线所代表的意义(有的曲线直接标出)，先对每一条曲线单独分析，进行比较，判断曲线间有无联系或找出相互关系，然后综合分析。
考点4
ATP的结构和功能
[2016·全国卷Ⅰ]在有关DNA分子的研究中，常用32P来标记DNA分子。用α、β和γ表示ATP或dATP(d表示脱氧)上三个磷酸基团所处的位置(A—Pα～Pβ～Pγ或dA—Pα～Pβ～Pγ)。回答下列问题：
(1)某种酶可以催化ATP的一个磷酸基团转移到DNA末端上，同时产生ADP。若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。
(2)若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的________(填“α”“β”或“γ”)位上。
[解析]　(1)ATP水解时，远离腺苷的高能磷酸键断裂，产生ADP和Pi，释放的能量用于生物体的生命活动。据此并结合题意可知：若要用该酶把32P标记到DNA末端上，那么带有32P的磷酸基团应在ATP的γ位上。
(2)dA—Pα～Pβ～Pγ(d表示脱氧)脱去Pβ和Pγ这两个磷酸基团后，余下的结构为腺嘌呤脱氧核苷酸，是DNA的基本组成单位之一。因此，若用带有32P标记的dATP作为DNA生物合成的原料，将32P标记到新合成的DNA分子上，则带有32P的磷酸基团应在dATP的α位上。
[答案]　(1)γ　(2)α
题型一　ATP的结构与成分分析
1．下列关于ATP分子的叙述正确的是(　　)
A．A表示的是腺嘌呤
B．ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素
C．T表示胸腺嘧啶，因而ATP的结构与核苷酸很相似
D．1 mol ATP水解，能释放出30.54 kJ的能量，这些能量储存在两个高能磷酸键中
答案　B
解析　ATP分子的结构式中，A表示的是腺苷，由腺嘌呤和核糖组成，A错误；ATP分子中含有C、H、O、N、P五种元素，B正确；T表示的不是胸腺嘧啶，而是三个，C错误；ATP分子中的两个高能磷酸键只有远离腺苷的那个易断裂、易形成，故ATP水解时释放出的能量应是储存在一个高能磷酸键中的能量，D错误。
2．在如图所示四种化合物的化学组成中，“○”中所对应的含义最接近的是(　　)
A．①和② B．②和③ C．③和④ D．①和④
答案　D
解析　①是ATP，其中“○”中所对应的部分称为腺嘌呤核糖核苷酸；②是腺嘌呤核糖核苷酸，其中“○”中所对应的部分称为腺嘌呤；③是DNA分子片段，其中“○”中所对应的部分称为腺嘌呤脱氧核糖核苷酸；④是RNA分子片段，其中“○”中所对应的部分称为腺嘌呤核糖核苷酸。其中①和④的“○”中所对应的含义最接近。故选D。
易错警示
　相关化合物中“A”的辨析
题型二　ATP与ADP的相互转化及ATP与能量代谢关系
3.[2017·东营模拟]ATP是细胞的能量通货，是生命活动的直接能源物质，如图为ATP与ADP相互转化的关系式。下列说法错误的是(　　)
A．反应向右进行时所需的能量都来自于细胞内有机物的氧化分解
B．酶1和酶2肯定不是同一种酶
C．ATP与ADP快速转化依赖于酶催化作用具有高效性
D．酶1和酶2催化作用的机理是降低反应的活化能
答案　A
解析　ATP合成过程中所需的能量可能来自于细胞内有机物的氧化分解，也可以来自于光能，A错误；酶1是水解酶，酶2是合成酶，两者不同，B正确；酶催化作用具有高效性，作用机理是降低反应的活化能，C、D正确。
4．ATP是细胞内的直接能源物质，可通过多种途径产生(如下图所示)。以下说法正确的是(　　)
A．a过程和b过程都有[H]的生成
B．a过程和b过程都要在细胞器中进行
C．O2由红细胞进入肝脏细胞的线粒体，使肝脏细胞内的ADP含量迅速下降
D．①②在物质和能量上都是可逆反应
答案　A
解析　a过程为细胞呼吸，它可发生于细胞质基质(无氧呼吸全过程及有氧呼吸第一阶段)和线粒体(有氧呼吸第二、三阶段)中，有[H]产生，b过程为光合作用，在叶绿体中进行，光反应中水在光下分解产生[H]，A正确，B错误；ADP与ATP的含量总处于动态平衡中，C错误；①②在物质上可逆，在能量上不可逆，D错误。
5．[2017·山东现代中学月考]下面是ATP合成的相关过程，与此有关的说法正确的是 (　　)
A．过程1是光合作用的光反应，过程2是细胞呼吸
B．过程1和过程2都有[H]的生成和消耗
C．ATP在生物体内的能量来源不同，去向相同
D．ATP在代谢旺盛的细胞中含量很高，以保证生命活动需要
答案　A
解析　据题图分析可知，过程1是光合作用的光反应，过程2是细胞呼吸，A正确；过程1中有[H]的生成但无[H]的消耗，光反应产生的[H]只用于暗反应中三碳化合物的还原，B错误；ATP在生物体内的能量来源不同，可以来自光能，还可以来自有机物氧化分解释放的化学能，ATP中活跃的化学能可以转换为光能、机械能、电能和主动运输的渗透能等，所以去向也不同，C错误；ATP在生物体中含量很少，在代谢旺盛的细胞中ATP和ADP的转化速率非常快，以保证生命活动需要，D错误。
易错警示
　与能源物质ATP相关的易错点提醒
(1)ATP与ADP相互转化不可逆：ATP与ADP的相互转化，从物质方面来看是可逆的，从酶、进行的场所、能量方面来看是不可逆的。
(2)ATP是与能量有关的一种物质，不可等同于能量：ATP是一种高能磷酸化合物，高能磷酸键水解时能够释放出高达30.54 kJ/mol的能量。
(3)不可误认为细胞中含有大量ATP，事实上，细胞中ATP含量很少，ATP与ADP转化非常迅速及时。无论是饱食还是饥饿，ATP与ADP含量都保持动态平衡。
(4)误认为ATP转化为ADP不消耗水：ATP转化为ADP又称“ATP的水解反应”，这一过程需ATP水解酶的催化，同时也需要消耗水。蛋白质、脂肪、淀粉等的水解也都需要消耗水。
(5)ATP并不是细胞内唯一的高能化合物，高能化合物在生物体内有很多种，如存在于各种生物体细胞内的UTP、GTP、CTP及动物体内的磷酸肌酸。板块三　方向·真题体验
1．[2017·天津高考]将A、B两种物质混合，T1时加入酶C。下图为最适温度下A、B浓度的变化曲线。叙述错误的是(　　)
A．酶C降低了A生成B这一反应的活化能
B．该体系中酶促反应速率先快后慢
C．T2后B增加缓慢是酶活性降低导致的
D．适当降低反应温度，T2值增大
答案　C
解析　加入酶C后，A浓度下降，B浓度上升，这是由于酶C降低了A生成B这一反应的活化能，使A转化为B，A正确；B物质浓度变化曲线的斜率可代表酶促反应速率，据图可知，酶促反应速率先快后慢，B正确；T2后，B增加缓慢是底物A不足导致的，C错误；图示为最适温度下A、B浓度的变化曲线，适当降低反应温度后，酶活性降低，反应速率变慢，达到原T2对应的反应程度所需时间延长，D正确。
2．[2015·海南高考]关于生物体产生的酶的叙述，错误的是(　　)
A．酶的化学本质是蛋白质或RNA
B．脲酶能够将尿素分解成氨和CO2
C．蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类
D．纤维素酶能够降解植物细胞壁和细菌细胞壁
答案　D
解析　绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA，A正确；脲酶能够将尿素分解成氨和CO2，B正确；蛋白酶和淀粉酶都属于水解酶类，C正确；细菌细胞壁的主要成分是肽聚糖，纤维素酶不能降解细菌细胞壁，D错误。
3．[2016·海南高考]下列有关植物细胞能量代谢的叙述，正确的是(　　)
A．含有两个高能磷酸键的ATP是DNA基本组成单位之一
B．加入呼吸抑制剂可使细胞中ADP生成减少，ATP生成增加
C．无氧条件下，丙酮酸转变为酒精的过程中伴随有ATP的合成
D．光下叶肉细胞的细胞质基质、线粒体和叶绿体中都有ATP合成
答案　D
解析　ATP中含有核糖，DNA中含有脱氧核糖，A错误；呼吸抑制剂抑制呼吸作用，会使ATP生成减少，B错误；无氧呼吸的第二阶段不产生ATP，C错误；光下叶肉细胞的细胞质和线粒体可以进行有氧呼吸，叶绿体进行光合作用，均可产生ATP，D正确。
4．[2015·海南高考]ATP是直接为细胞生命活动提供能量的有机物。关于ATP的叙述，错误的是(　　)
A．酒精发酵过程中有ATP生成
B．ATP可为物质跨膜运输提供能量
C．ATP中高能磷酸键水解可释放能量
D．ATP由腺嘌呤、脱氧核糖和磷酸组成
答案　D
解析　酒精发酵即无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，同时释放少量能量，该过程中有ATP生成，A正确；物质跨膜运输的方式如果是主动运输，需要消耗能量，这部分能量可由ATP提供，B正确；ATP中高能磷酸键水解可释放能量，C正确；ATP由腺嘌呤、核糖和磷酸组成，D错误。
限时规范特训
一、选择题
1．关于酶的叙述，错误的是(　　)
A．同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中
B．低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构
C．酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速度
D．酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物
答案　B
解析　细胞生命活动所必需的酶，如呼吸氧化酶，会存在于分化程度不同的各类细胞中，A正确；低温抑制酶的活性，在一定范围内，当温度回升后，酶的活性可以恢复，但酶的空间结构一旦被破坏，其活性将无法恢复，低温没有破坏酶的空间结构，B错误；酶提高化学反应速度是靠降低化学反应的活化能实现的，C正确；酶在化学反应中充当催化剂，也可以作为另一个反应的底物，D正确。
2．关于酶的相关实验叙述，正确的是(　　)
A．验证酶的高效性时，自变量是酶的种类
B．探究温度对酶活性的影响实验中，可选用过氧化氢酶为研究对象
C．用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶专一性时，可用碘液进行鉴定
D．在探究影响淀粉酶活性的因素时，温度、酸碱度、实验的次数等都是自变量
答案　C
解析　酶的高效性是与无机催化剂相比较而言，验证酶的高效性时，自变量是酶和无机催化剂，即催化剂的种类，A错误；由于过氧化氢的分解本身受温度影响，探究温度对酶活性的影响实验不能选用过氧化氢酶为研究对象，B错误；用淀粉、蔗糖酶和淀粉酶探究酶专一性时，可用碘液检测反应物是否被分解，C正确；在探究影响淀粉酶活性的因素时，实验的次数等是无关变量，D错误。
3．[2017·江苏模拟]下表为不同温度条件下三种酶活性高低的相对值。相关叙述正确的是(　　)
A．a酶比b酶的最适温度高
B．c酶的最适温度一定大于40 ℃
C．温度低于20 ℃时，酶都因结构被破坏活性降低
D．40 ℃时，a酶和b酶的空间结构发生改变
答案　D
解析　从表中所给数据分析，a酶和b酶的最适温度均为30 ℃左右，但无法比较a酶和b酶最适温度的高低，A错误；c酶的最适温度一定大于30 ℃，但不一定大于40 ℃，B错误；当温度较低时，酶的活性会降低，但是温度升高时，活性会升高，表明酶的空间结构没有被破坏，C错误；对于a酶和b酶，40 ℃超过了其最适温度，酶的空间结构发生改变，D正确。
4．[2017·江苏盐城中学测试]如图所示为影响酶促反应的温度、pH值和底物浓度与反应速率关系的曲线图，下列相关叙述，错误的是(　　)
A．影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH值
B．甲曲线中，A点与B点限制酶促反应速率的因素不同
C．乙曲线中，D点与F点酶的空间结构都被破坏且不能恢复
D．丙曲线中，G点时对应因素升高，酶的活性不能到达H点
答案　C
解析　低温酶的活性很低，但是酶并不失活，高温使酶的空间结构发生改变，酶失活，过酸和过碱都会使酶的空间结构发生改变，酶失活，从图中来看，影响乙曲线的因素是温度，影响丙曲线的因素是pH值，A正确；甲曲线表示底物浓度与反应速率关系，A点与B点限制酶促反应速率的因素不同，A点的限制因素是底物浓度，B点曲线到达饱和，限制酶促反应速率的因素不再是底物浓度，B正确；根据试题分析，乙曲线是温度对酶活性的影响，D点是低温条件，酶的活性很低，但是酶的空间结构并不被破坏，温度恢复，酶的活性即恢复，F点是高温条件，高温使酶的空间结构发生改变，即使温度恢复酶的空间结构也不能恢复，C错误；根据试题分析，丙曲线是pH值对酶活性的影响，G点对应的因素是pH过低，酶的空间结构被破坏，pH值升高，酶的活性不能到达H点，D正确。
5．[2017·河北衡水仿真]图甲表示人和植物的淀粉酶在不同pH条件下的活性，图乙表示a、b、c三种酶的活性受温度的影响的情况， 下列说法正确的是(　　)
①植物和人的淀粉酶活性相同时，pH也可以相同
②若环境由中性变成酸性，人淀粉酶的活性逐渐升高
③a、b酶活性相同时，温度对酶的影响相同
④c酶的最适温度应等于或大于40 ℃
A．①② B．①④ C．②③ D．②④
答案　B
解析　由甲图可知，植物和人的淀粉酶活性相同时，pH也可以相同，如两条曲线的交点，①正确；若环境由中性变成酸性，人淀粉酶的活性逐渐降低，②错误；a、b酶活性相同时，温度对酶的影响不一定相同，如乙图中a和b曲线有两个交点，其中右侧交点对两种酶的影响不同，对a酶而言，促进作用强，对b酶而言，温度过高，已经有抑制作用，③错误； 乙图中，温度在0～40 ℃范围内，随着温度的升高，c酶活性逐渐升高，所以从图乙中无法知道酶c的最适温度，c酶的最适温度应等于或大于40 ℃，④正确。故选B。
6．[2017·河南诊断]某科研小组进行了温度对蔗糖酶活性影响的实验，实验结果如图1所示(t2为最适温度)，图2表示某温度下蔗糖酶对蔗糖的催化过程，下列叙述正确的是(　　)
A．由图1可判断，在反应温度由t3下降到t2的过程中，酶活性将上升
B．由图2可判断，蔗糖酶催化蔗糖分解为葡萄糖和果糖的效率较高
C．图1中，若环境温度由t1变为t3，人体内蔗糖酶的活性基本不变
D．图2中，适当提高温度不影响单位时间内葡萄糖和果糖的产量
答案　C
解析　t3温度下酶结构已被破坏，再降低温度，其活性也不会上升，A错误；图2只能说明蔗糖酶可以催化蔗糖水解，但是没有设计对照实验，不能证明其作用的高效性，B错误；人是恒温动物，若环境温度由t1变为t3，人的体温几乎不变，所以人体内蔗糖酶的活性基本不变，C正确；蔗糖酶的活性受温度影响，若图2处于最适温度t2条件下，所以适当提高温度会降低酶的活性，单位时间内产物量会减少，若图2处于较低温度下，适当提高温度，会促进水解，单位时间内产物量会增多，D错误。
7．[2017·甘肃白银会宁四中月考]ATP在生物体的生命活动中发挥着重要作用，下列有关ATP的叙述，不正确的有几项(　　)
①人体成熟的红细胞、蛙的红细胞、鸡的红细胞中均能合成ATP　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　③ATP中的“A”与构成DNA、RNA中的碱基“A”不是同一物质　④ATP是细胞中绝大多数需要能量的生命活动的直接供能物质
⑤质壁分离和复原实验过程中不消耗ATP　⑥ATP中的能量可以来源于光能、化学能，也可以转化为光能和化学能
A．0项 B．1项 C．2项 D．3项
答案　A
解析　①人体成熟的红细胞可通过无氧呼吸产生ATP，蛙的红细胞、鸡的红细胞可通过有氧呼吸产生ATP，①正确；②Na＋运出细胞的方式为主动运输，细胞消耗能量，故为维持Na＋浓度的稳定，细胞消耗ATP的量增加，②正确；③ATP中的“A”指腺苷，DNA和RNA中的碱基“A”指腺嘌呤，不是同一物质，③正确；④ATP是细胞中绝大多数需要能量的生命活动的直接供能物质，④正确；⑤质壁分离和复原实验过程中为水的运输，属于自由扩散，不消耗ATP，⑤正确；⑥光合作用过程合成ATP的能量来源于光能，呼吸作用过程合成ATP能量来源于化学能，ATP水解释放的能量也可以转化成光能和化学能，⑤正确。故选A。
8．[2017·四川绵阳中学模拟]酶是细胞代谢不可缺少的催化剂，细胞中绝大多数需要能量的生命活动都是由ATP直接提供能量的。下图是ATP中磷酸键逐级水解的过程图，以下说法不正确的是(　　)
A．①代表的物质是ADP，②代表的物质是腺嘌呤核糖核苷酸
B．酶a～c催化的反应(底物的量相同)，产生⑤最少的是Ⅲ过程
C．大肠杆菌细胞产生ATP的主要场所是线粒体
D．若要探究酶b的最适宜pH，实验的自变量范围应偏酸性
答案　C
解析　ATP脱掉一个磷酸基团生成ADP，脱掉两个磷酸基团则生成AMP(腺嘌呤核糖核苷酸)，A正确；ATP中两个高能磷酸键依次水解，生成ADP、AMP时，释放的能量多，AMP水解时，释放的能量最少，B正确；大肠杆菌为原核细胞，没有线粒体，C错误；ATP水解产生磷酸，反应溶液为酸性，探究酶b的最适宜pH，实验的自变量范围应偏酸性，D正确。
9．[2017·四川成都模拟]下列关于ATP与ADP相互转化的叙述，错误的是(　　)
A．人体细胞内ATP的含量低，但转化形成非常快
B．细胞内的放能反应一般与ATP的合成相联系
C．在活细胞内ATP与ADP相互转化时刻进行着
D．ATP与ADP的转化在物质和能量上都是可逆的
答案　D
解析　人体细胞内ATP的含量很低，但转化形成非常迅速，A正确；细胞内的放能反应一般与ATP的合成相联系，B正确；在活细胞内ATP与ADP相互转化是时刻进行着的，C正确；ATP与ADP的转化在物质上是可逆的，但是在能量上是不可逆的，D错误。
10．[2017·四川成都七中模拟]ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基的不同，下列叙述错误的是(　　)
A．ATP的合成常伴随着细胞内的放能反应
B．1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质
C．CTP中“C”是由胞嘧啶和脱氧核糖构成的
D．UTP断裂两个高能磷酸键后可作为基因转录的原料
答案　C
解析　细胞的吸能反应常伴随着ATP的水解，放能反应总是与ATP的合成相关联，A正确；ATP、GTP、CTP和UTP是细胞内四种高能磷酸化合物，它们的结构只是碱基的不同，1分子GTP彻底水解可得到3种小分子物质，磷酸、核糖和碱基，B正确；CTP中“C”是由胞嘧啶和核糖构成的，C错误；UTP断裂两个高能磷酸键后是尿嘧啶核糖核苷酸，是RNA的基本单位之一，可作为基因转录的原料，D正确。
二、非选择题
11．[2017·江西南昌模拟]下列列出的材料供任意选用，实验用具充足。请回答有关问题。
(注：答案中溶液可不写浓度)
供选：(以下未说明的百分浓度均为质量分数浓度，各溶液均新配制)
2%淀粉酶溶液、20%肝脏研磨液、3%FeCl3溶液、3%淀粉溶液、3%蔗糖溶液、体积分数为3%的过氧化氢溶液、5%HCl、5%NaOH、热水、蒸馏水、冰块、碘液、斐林试剂。
(1)利用所供材料，________(填“能”或“否”)通过实验验证“酶具有高效性”。
(2)要证明pH对酶活性的影响，为避免酸碱对反应物本身水解的影响，选用的反应物最好是________。
(3)研究淀粉酶的专一性，选用的反应物最好是____________________，最好用“加入________(试剂)观察____________________(颜色变化)”的方法来捕获实验结果。
(4)要证明温度对酶活性的影响，选用的反应物最好是________，捕获实验结果的方法是_______________________________________________________________
_______________________________________________。
答案　(1)能
(2)过氧化氢溶液
(3)淀粉溶液和蔗糖溶液　斐林试剂　砖红色是否出现
(4)淀粉溶液　加入碘液观察蓝色褪去的程度
解析　(1)验证酶具有高效性时，可以利用3%的过氧化氢溶液作为反应物，20%肝脏研磨液、3%FeCl3溶液分别作为生物催化剂和无机催化剂，通过比较无机催化剂与有机催化剂的催化效果，可得出酶的催化具有高效性。
(2)由于酸碱度会影响淀粉和蔗糖自身的水解，所以要证明pH对酶活性的影响，选用的反应物最好是过氧化氢溶液。
(3)淀粉酶具有专一性，只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解，所以研究淀粉酶的专一性，选用的反应物最好是淀粉溶液和蔗糖溶液；淀粉水解的产物是还原糖，可以用斐林试剂进行检测，在水浴加热的条件下产生砖红色沉淀。不用碘液的原因是：碘液不能检测出淀粉酶是否对蔗糖起作用。
(4)过氧化氢在高温状态下会发生分解，所以要证明温度对酶活性的影响，选用的反应物最好是淀粉溶液，可以通过加入碘液观察蓝色褪去的程度检验实验的进行程度。
12．某同学设计了一个在室温20 ℃条件下，探究pH对过氧化氢酶催化过氧化氢分解的影响的实验方案。
实验材料和用具：(略)
实验方法和步骤：
①取3支洁净的试管，编号(A、B、C)。
②向3支试管分别注入体积分数为3%的过氧化氢溶液。
③向3支试管分别注入新鲜的家鸡肝脏研磨液(含有过氧化氢酶)。
④向3支试管分别注入蒸馏水、质量分数为5%的盐酸、质量分数为5%的氢氧化钠溶液。
⑤堵住试管口，轻轻振荡这3支试管，使试管内的物质混合均匀。
⑥将点燃但无火焰的卫生香分别放入3支试管内液面的上方，观察哪支试管中的卫生香燃烧得最猛烈。
(1)上述实验步骤的顺序有误，正确的实验步骤顺序应该是_________________
____________________________。
(2)实验方法上也有一处错误，在整个实验过程中，应注意__________________
______________________________。
答案　(1)①→③→④→②→⑤→⑥
(2)遵循等量原则(向3支试管中注入的肝脏研磨液、试剂、过氧化氢溶液都应分别保持等量)
解析　设计pH对酶活性影响的实验，要考虑到酶的高效性，所以操作时必须注意先调好不同的pH，再让反应物与酶接触。
13．[2017·江西临川一中质检]经研究证实ATP是细胞的能量“通货”。请分析回答问题：
(1)ATP分子结构简式是____________。研究发现，正常成年人安静状态下24 h有40 kg ATP发生转化，而细胞内ADP、ATP的浓度仅为2～10 mmol/L，为满足能量需要，人体解决这一矛盾的合理途径是____________________。
(2)细胞间隙中的ATP在有关酶的作用下，3个磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的是________。
(3)为了研究X物质对动物细胞的影响，某研究小组用不同浓度的X物质将细胞处理24 h，然后测量各组细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率，经过多次实验后，所得数据如表所示：
①该实验的因变量是_________________________________________________。
②实验数据表明，该实验的因变量之间有何联系？________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
③若用混有浓度为2 mg·mL－1的X物质的饲料饲喂大鼠，其小肠的消化和吸收功能受到抑制的主要原因是____________________________________________。
答案　(1)A—P～P～P　ATP与ADP相互迅速转化
(2)腺苷　(3)①细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率　②细胞内ATP的浓度下降，能量供应减少，细胞死亡的百分率增加　③X物质阻碍消化酶的合成和分泌，影响消化；X物质妨碍主动运输，影响营养物质的吸收
解析　(1)ATP分子结构简式是A—P～P～P。细胞中的ATP的含量非常少，但是ATP与ADP能迅速发生相互转化，所以能满足细胞对能量的需要。
(2)ATP全名叫三磷酸腺苷，若3个磷酸基团逐个脱离下来，最后剩下的结构为腺苷。
(3)①由题目中信息“研究X物质对动物细胞的影响”和“测量各组细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率”可知该实验的自变量是X物质的浓度，因变量是细胞内ATP的浓度和细胞死亡的百分率。②分析实验数据可知，细胞内ATP的浓度下降，能量供应减少，使细胞死亡率增加。③若用混有浓度为2 mg·mL－1的X物质的饲料饲喂大鼠，其小肠的消化和吸收功能受到抑制的主要原因可能是X物质使细胞内ATP含量降低，使能量供应不足，阻碍消化酶的合成和分泌，影响消化；抑制主动运输，影响营养物质的吸收。
第9讲　ATP的主要来源——细胞呼吸
[考纲明细]　1.细胞呼吸(Ⅱ)　2.实验：探究酵母菌的呼吸方式
板块一　知识·自主梳理
一、细胞呼吸的概念及类型
1．概念：细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，生成二氧化碳或其他产物，释放出能量并生成ATP的过程。
2．类型：有氧呼吸和无氧呼吸。
二、有氧呼吸
1．概念：细胞在氧的参与下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物彻底氧化分解，产生二氧化碳和水，释放能量，生成大量ATP的过程。
2．过程与场所
3．能量的释放与去向
(1)有氧呼吸三个阶段都释放能量，产生ATP。
(2)细胞呼吸释放的能量大部分以热能形式散失，少部分转移到ATP中。
4．有氧呼吸总反应式及各元素的来源和去路分析
。
三、无氧呼吸
1．概念：细胞在无氧条件下，通过多种酶的催化作用，把葡萄糖等有机物不彻底地氧化分解，产生C2H5OH(乙醇)和CO2或C3H6O3(乳酸)，释放出少量能量，生成少量ATP的过程。
2．场所：细胞质基质。
3．过程
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。
5．能量
(1)只在第一阶段释放少量能量，其中少量储存在ATP中，大部分以热能形式散失。
(2)葡萄糖分子的大部分能量存留在酒精或乳酸中。
四、细胞呼吸的影响因素及应用
1．温度
(1)原理：温度通过影响呼吸酶的活性来影响呼吸速率。
(2)应用：生产上常利用这一原理在低温下储藏粮食、蔬菜、水果；在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降低温度，降低细胞呼吸，减少有机物的消耗。
2．O2浓度
(1)原理
绿色植物或酵母菌在完全缺氧条件下进行无氧呼吸，在低氧条件下通常无氧呼吸与有氧呼吸并存，O2的存在对无氧呼吸起抑制作用。在一定范围内，有氧呼吸强度随O2浓度的增加而增强。关于无氧呼吸和有氧呼吸与O2浓度之间的关系，可用下图表示(呼吸底物为葡萄糖)。
①A点：当O2浓度为0时，细胞只进行无氧呼吸，A点对应的纵坐标大小表示无氧呼吸的强度；此时细胞呼吸的场所只有细胞质基质，没有线粒体。
②AC段：产生的CO2量比吸收的O2量多时，有氧呼吸与无氧呼吸共存；此时细胞呼吸的场所是细胞质基质和线粒体。
③C点以后，耗O2量＝产生CO2量，无氧呼吸消失，细胞只进行有氧呼吸。此时细胞呼吸的场所仍然是细胞质基质和线粒体。但当O2浓度达到一定值后，有氧呼吸强度不再随O2浓度的增大而增强，这主要是受呼吸酶数量或温度等因素的影响。
④R点：当产生的CO2总量最少时，有机物消耗量相对最少，在对应的该O2浓度下保存瓜果、蔬菜效果较好。
⑤B点时有氧呼吸和无氧呼吸释放的CO2的量相等，有氧呼吸和无氧呼吸消耗的葡萄糖的量之比为1∶3。
(2)应用
①有氧呼吸原理的应用
a．包扎伤口应选用透气的敷料，抑制破伤风杆菌的无氧呼吸。
b．提倡慢跑等有氧运动使细胞进行有氧呼吸，避免肌细胞产生大量乳酸。
c．及时松土有利于植物有氧呼吸，为根细胞吸收矿质元素提供能量。
d．稻田定期排水有利于根系有氧呼吸，防止无氧呼吸积累酒精。
e．粮食及果蔬储存时，采用低氧条件，从而降低细胞呼吸强度，减少有机物的消耗。
②无氧呼吸原理的应用
b．破伤风芽孢杆菌可通过无氧呼吸进行大量繁殖，较深的伤口需及时清理、注射破伤风抗毒血清等。
3．CO2浓度
(1)原理：CO2是细胞呼吸的产物，随着CO2浓度的增大，对细胞呼吸抑制作用增强。
(2)应用：储藏粮食、果蔬时适当增大CO2浓度，可抑制细胞呼吸，减少有机物消耗。
4．水
(1)原理：在一定范围内，细胞呼吸速率随细胞内水的含量的增加而增大。当含水量超过一定的范围时，细胞呼吸会受到抑制，甚至造成植物死亡。
(2)应用：植物栽培要合理灌溉；将种子晒干，以减弱呼吸作用，有利于储藏；果蔬储存时，应保持一定的湿度。
五、探究酵母菌的呼吸方式
1．实验原理
(1)酵母菌的代谢类型和细胞呼吸方式

(2)细胞呼吸产物的检测
2．实验步骤
(1)配制酵母菌培养液：酵母菌＋质量分数为5%的葡萄糖溶液，分别装入A、B两个锥形瓶中。
(2)如图连接好实验装置
①甲组装置中，质量分数为10%的NaOH溶液的作用是吸收空气中的CO2，排除空气中CO2对实验结果的干扰。
②乙组装置中，B瓶应封口放置一段时间，再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶。目的是让酵母菌将B瓶中的O2消耗完，从而保证通入石灰水中的CO2全部是由无氧呼吸产生的。
(3)放置一段时间后观察实验现象
①观察两组装置中澄清石灰水的变化。
②检测是否有酒精产生：
取A、B瓶中滤液各2 mL分别注入A、B两支干净的试管中。向两试管中分别滴加酸性重铬酸钾溶液0.5 mL并振荡。观察试管中溶液的颜色变化。
3．产物检测与实验现象
4．实验结论
◆　深入思考
为什么选择酵母菌作实验材料？实验所用的C6H12O6溶液为什么需煮沸然后冷却？
提示　酵母菌是兼性厌氧型生物，能进行有氧呼吸，无氧呼吸。煮沸是为了防止杂菌污染，干扰实验结论。冷却是防止酵母菌死亡。
◆　自查诊断
1．有氧呼吸时，生成物H2O中的氢来自线粒体中丙酮酸的分解。(　　)
答案　×
2．人体细胞内O2/CO2的比值，线粒体内比细胞质基质高。(　　)
答案　×
3．有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水。(　　)
答案　×
4．检测酵母菌培养过程中是否产生CO2可判断其呼吸方式。(　　)
答案　×
5．贮藏水果时为减少有机物的消耗，应放在完全无氧的环境中。(　　)
答案　×
板块二　考点·题型突破
考点1
细胞呼吸的类型及过程
[2016·上海高考]人骨骼肌内的白肌细胞含少量线粒体，适合无氧呼吸、进行剧烈运动。白肌细胞内葡萄糖氧化分解的产物有(　　)
①酒精　②乳酸　③CO2　④H2O　⑤ATP
A．①③⑤ B．②④⑤
C．①③④⑤ D．②③④⑤
[解析]　由题意可知，白肌细胞的呼吸方式有无氧呼吸和有氧呼吸两种，因此白肌细胞内葡萄糖氧化分解的产物有CO2、H2O、ATP、乳酸。
[答案]　D
题型一　细胞呼吸中物质和能量分析
1．[2017·哈尔滨模拟]如图表示萌发的小麦种子中可能发生的相关生理过程，A～E表示物质，①～④表示过程。下列说法错误的是(　　)
A．物质A产生的场所是细胞质基质或线粒体
B．物质B产生的过程中②和④的酶分别存在于细胞质基质和线粒体基质
C．物质C是[H]，物质E是酒精
D．释放能量最多的是③过程
答案　A
解析　图中①表示有氧呼吸和无氧呼吸的第一阶段，④③分别表示有氧呼吸的第二和第三阶段，②表示无氧呼吸第二阶段，物质A是丙酮酸，产生的场所是细胞质基质，A错误；②表示无氧呼吸的第二阶段，发生在细胞质基质中，催化该过程的酶存在于细胞质基质中，④表示有氧呼吸的第二阶段，发生在线粒体基质中，催化该过程的酶存在于线粒体基质中，B正确；图中物质C是[H]，物质E是酒精，C正确；释放能量最多的是有氧呼吸的第三阶段即③过程，D正确。
2．[2018·临沂模拟]下图表示生物体内进行的能量释放、转移和利用过程。下列有关叙述正确的是(　　)
A．a过程的完成一定伴随H2O和CO2的生成
B．在人体剧烈运动过程中，肌肉细胞产生的甲中不含有乳酸
C．人体细胞中完成c过程的场所主要是线粒体
D．人体内的a过程会受肾上腺素和甲状腺激素的影响
答案　D
解析　a过程可表示有氧呼吸与无氧呼吸过程，无氧呼吸过程不产生H2O，无氧呼吸中的乳酸途径也不产生CO2，A错误；在人体剧烈运动过程中，肌肉细胞进行无氧呼吸产生乳酸，B错误；c过程表示ATP水解释放能量，用于各项生命活动，而线粒体是细胞的“动力车间”，是主要的产生ATP场所，C错误；在人体内，肾上腺素、甲状腺激素可以使机体细胞代谢加快，故a过程会受到二者的影响，D正确。
技法提升
　细胞呼吸中[H]和ATP的来源和去路
题型二　细胞呼吸类型的判断
3．[2017·安徽灵璧月考]测定下列哪一项可简便且准确判断贮存的小麦种子的细胞呼吸方式(　　)
A．有无酒精生成
B．有无水生成
C．有无有机物消耗
D．O2消耗量与CO2生成量的比值
答案　D
解析　O2消耗量与CO2生成量可以简便、准确地测定，若二者比值等于1，则小麦种子进行的是有氧呼吸；若比值为0，则进行的是无氧呼吸；若比值在0～1之间，则有氧呼吸和无氧呼吸同时存在。
4．“有氧运动”近年来成为一个很流行的词汇，得到很多学者和专家的推崇，它是指人体吸入的氧气与需求相等，达到生理上的平衡状态。如图所示为人体运动强度与血液中乳酸含量和氧气消耗率的关系。结合所学知识，分析下列说法正确的是(　　)
A．ab段为有氧呼吸，bc段为有氧呼吸和无氧呼吸，cd段为无氧呼吸
B．运动强度大于c后，肌肉细胞CO2的产生量将大于O2消耗量
C．无氧呼吸使有机物中的能量大部分以热能散失，其余储存在ATP中
D．若运动强度长期超过c，会因为乳酸大量积累而使肌肉酸胀乏力
答案　D
解析　ab、bc、cd段细胞均进行有氧呼吸，ac段氧气消耗率持续增加，表明有氧呼吸速率持续增大，c点之后达到最大水平后，cd段有氧呼吸速率不变，细胞从b点开始乳酸水平上升，细胞开始进行无氧呼吸，A错误；运动强度大于c后，既有有氧呼吸又有无氧呼吸，无氧呼吸产生乳酸不产生CO2，即O2消耗量等于CO2生成量，B错误；无氧呼吸将有机物分解成乳酸，大部分能量储存在乳酸中，少部分能量释放，释放的能量大部分以热能形式散失，少部分合成ATP，C错误；若运动强度长期超过c，人体的自我调节能力是有限的，会因为乳酸大量积累而使肌肉出现酸胀乏力的现象，D正确。
技法提升
　“三看法”判定细胞呼吸类型
(1)“一看”反应物和产物

(2)“二看”物质的量的关系
①不消耗O2，释放CO2?只进行无氧呼吸产生酒精。
②无CO2释放?只进行无氧呼吸产生乳酸。
③酒精产生量等于CO2量?只进行无氧呼吸产生酒精。
④CO2释放量等于O2的吸收量?只进行有氧呼吸。
⑤CO2释放量大于O2的吸收量?既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵；比O2吸收量多出的CO2来自酒精发酵。
⑥酒精产生量小于CO2量?既进行有氧呼吸，又进行酒精发酵；比酒精产生量多出的CO2来自有氧呼吸。
(3)“三看”反应场所
题型三　有氧呼吸与无氧呼吸的相关计算
5．有一瓶含有酵母菌的葡萄糖培养液，当通入不同浓度的O2时，其产生的酒精和CO2的物质的量如下图所示。据图中信息推断，错误的是(　　)
A．当O2浓度为a时，酵母菌没有有氧呼吸，只有无氧呼吸
B．当O2浓度为b和d时，酵母菌细胞呼吸的过程有所不同
C．当O2浓度为c时，有2/5的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵
D．a、b、c、d 4种不同氧浓度下，细胞都能产生[H]和ATP
答案　C
解析　当O2浓度为a时，酒精产生量与CO2产生量相等，说明此时只进行无氧呼吸，A正确；当O2浓度为b时，产生CO2的量多于产生酒精的量，说明酵母菌还进行了有氧呼吸，当O2浓度为d时，没有酒精产生，说明酵母菌只进行有氧呼吸，因此b、d的细胞呼吸过程有所不同，B正确；当O2浓度为c时，产生6 mol酒精的同时会产生6 mol CO2，需要消耗3 mol葡萄糖，剩余的9 mol CO2来自有氧呼吸，需消耗1.5 mol葡萄糖，因此有2/3的葡萄糖用于酵母菌的酒精发酵，C错误；无论是无氧呼吸还是有氧呼吸都会产生[H]和ATP，D正确。
6．某实验室用两种方式进行酵母菌发酵葡萄糖生产酒精。甲发酵罐中保留一定量的氧气，乙发酵罐中没有氧气，其余条件相同且适宜。实验过程中每小时测定两发酵罐中氧气和酒精的物质的量，记录数据并绘成如下的坐标图。据此，下列说法中正确的是(　　)
A．在实验结束时甲、乙两发酵罐中产生的二氧化碳之比为8∶5
B．甲、乙两发酵罐分别在第3 h和第0 h开始进行厌氧呼吸
C．甲、乙两发酵罐实验结果表明酵母菌为异养厌氧型生物
D．该实验证明向葡萄糖溶液中通入大量的氧气可以提高酒精的产量
答案　A
解析　从图中信息可知，乙发酵罐产生的酒精总量为15 mol，由于乙发酵罐只有无氧呼吸，故乙发酵罐无氧呼吸产生的CO2量为15 mol，而甲发酵罐中原有6 mol氧气，有氧呼吸产生的CO2为6 mol，又因产生的酒精的总量为18 mol，则无氧呼吸产生的CO2量为18 mol，综上甲、乙发酵罐最终产生的CO2之比为24∶15＝8∶5，A正确；甲发酵罐酒精开始产生于第2 h，故甲发酵罐厌氧呼吸开始于第2 h，B错误；从甲装置可知，酵母菌是异养兼性厌氧型生物，C错误；因酒精是酵母菌无氧呼吸的产物，所以通入过多氧气会抑制无氧呼吸，得到酒精量会减少甚至没有酒精产生，D错误。
知识拓展
　细胞呼吸反应式中各物质
间的关系比(以葡萄糖为呼吸底物)
(1)有氧呼吸
葡萄糖∶O2∶CO2＝1∶6∶6。
(2)无氧呼吸
葡萄糖∶CO2∶酒精＝1∶2∶2或葡萄糖∶乳酸＝1∶2。
(3)消耗等量的葡萄糖时，无氧呼吸与有氧呼吸产生的CO2摩尔数之比为1∶3。
(4)在有氧呼吸与无氧呼吸同时进行的过程中，＝时，说明此过程中有氧呼吸强度与无氧呼吸强度相等；若<，说明此过程中无氧呼吸占优势；若>，说明此过程中有氧呼吸占优势。
考点2
影响细胞呼吸的因素及应用
[2015·安徽高考]科研人员探究了不同温度(25 ℃和0.5 ℃)条件下密闭容器内蓝莓果实的CO2生成速率的变化，结果见图1和图2。
(1)由图可知，与25 ℃相比，0.5 ℃条件下果实的CO2生成速率较低，主要原因是___________________________________________________________________
________________________________；随着果实储存时间的增加，密闭容器内的________浓度越来越高，抑制了果实的细胞呼吸。该实验还可以通过检测________浓度变化来计算呼吸速率。
(2)某同学拟验证上述实验结果，设计如下方案：
①称取两等份同一品种的蓝莓果实，分别装入甲、乙两个容积相同的瓶内，然后密封。
②将甲、乙瓶分别置于25 ℃和0.5 ℃条件下储存，每隔一段时间测定各瓶中的CO2浓度。
③记录实验数据并计算CO2生成速率。
为使实验结果更可靠，请给出两条建议，以完善上述实验方案(不考虑温度因素)。a.____________________________；b.__________________________。
[解析]　(1)该实验测定蓝莓果实的CO2生成速率，即呼吸速率，与25 ℃相比，0.5 ℃时细胞呼吸相关酶的活性较低，故呼吸速率较低；由于果实进行细胞呼吸需消耗O2释放CO2，所以该密闭容器中CO2浓度越来越高，O2浓度越来越低，故该实验还可通过检测O2浓度变化来计算呼吸速率。
(2)根据实验设计的单一变量原则，选取果实的成熟度还应一致，避免无关变量对实验结果的影响；根据实验设计的重复性原则，为使实验结果更可靠，还应在每个温度条件下设置多个实验组进行平行重复实验。
[答案]　(1)低温降低了细胞呼吸相关酶活性　CO2　O2　(2)选取的果实成熟度还应一致　每个温度条件下至少有3个平行重复实验
题型一　氧浓度对细胞呼吸的影响
1．现有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培养液，通入不同浓度的氧气时，其产生的酒精和CO2的量如图所示(两种呼吸作用速率相等)，问：在氧浓度为a时(　　)
A．酵母菌只进行厌氧发酵
B．67%的酵母菌进行厌氧发酵
C．33%的酵母菌进行厌氧发酵
D．酵母菌停止厌氧发酵
答案　B
解析　分析题图曲线可知，氧气浓度为a时，酒精的产量为6 mol，因此无氧呼吸产生的二氧化碳为6 mol，消耗的葡萄糖是3 mol；有氧呼吸产生的二氧化碳为15－6＝9(mol)，则有氧呼吸消耗的葡萄糖是9÷6＝1.5(mol)。所以氧浓度为a时，酵母菌既进行有氧呼吸，也进行无氧呼吸，A、D错误；无氧呼吸消耗的葡萄糖的比例是：3÷(3＋1.5)＝≈67%，B正确，C错误。
2．以下甲、乙两图都表示某植物的非绿色器官CO2释放量和O2吸收量的变化。下列相关叙述错误的是(　　)
A．甲图中氧浓度为a时的情况对应的是乙图中的A点
B．甲图中氧浓度为b时的情况对应的是乙图中的D点
C．甲图的a、b、c、d四种浓度中c是最适合贮藏的
D．甲图中氧浓度为d时没有酒精产生
答案　B
解析　甲图中氧浓度为a时，细胞只释放CO2不吸收O2，说明细胞只进行无氧呼吸，对应乙图中的A点，A正确；甲图中氧浓度为b时，CO2的释放量远远大于O2的吸收量，说明细胞既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸，且无氧呼吸强度大，应在乙图中的AC段之间，B错误；贮藏植物器官应选择CO2产生量最少即细胞呼吸最弱时(甲图中的c左右)，C正确；甲图中氧浓度为d时，CO2释放量与O2的吸收量相等，细胞只进行有氧呼吸，因此没有酒精产生，D正确。
题型二　温度、CO2、水等因素对细胞呼吸速率的影响
3．[2017·郑州模拟]将刚采摘的新鲜蓝莓分成两等份，一份用高浓度的CO2处理48 h后，储藏在温度为1 ℃的冷库内，另一份则始终在1 ℃的冷库内储藏。从冷藏后算起每10天取样一次，测定其单位时间内CO2释放量和O2吸收量，计算二者的比值得到下图所示曲线。下列有关分析错误的是(　　)
A．比值大于1，表明蓝莓同时进行有氧呼吸和无氧呼吸
B．第20天CO2处理组蓝莓产生的酒精量低于对照组
C．第40天对照组有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖多
D．为抑制蓝莓储藏时的无氧呼吸，储藏前可用高浓度的CO2处理一段时间
答案　C
解析　若只进行有氧呼吸则CO2/O2＝1，若同时进行无氧呼吸则CO2/O2 >1，A正确；第20天，实验组与对照组的比值都大于1，对照组的比值更大，无氧呼吸作用更强，产生的酒精量更多，B正确；设第40天对照组蓝莓有氧呼吸消耗的葡萄糖为x，无氧呼吸消耗的葡萄糖为y，由有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可得，有氧呼吸消耗的O2为6x，释放的CO2为6x，无氧呼吸产生的CO2为2y，无氧呼吸不消耗O2，由题图可看出，第40天单位时间内CO2/O2＝2，则(6x＋2y)÷6x＝2，解得x/y＝1/3，即有氧呼吸比无氧呼吸消耗的葡萄糖少，C错误；由题图曲线可以看出，用高浓度的CO2处理48 h后，单位时间内CO2释放量和O2吸收量的比值低，即无氧呼吸较弱，D正确。
4．[2018·东营模拟]如图表示光照、贮藏温度对番茄果实呼吸强度变化的影响。下列有关叙述错误的是(　　)
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　番茄果实细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸均可产生CO2，场所分别是线粒体和细胞质基质，A正确；由题图可以看出B正确；低温、光照条件下呼吸强度弱，更有利于番茄果实的贮存，C错误；温度降低，呼吸酶的活性降低，细胞呼吸减弱，D正确。
题型三　多因素对细胞呼吸速率的影响
5．如图表示O2浓度和温度对洋葱根尖细胞有氧呼吸速率的影响，有关叙述错误的是(　　)
A．O2浓度为0时，细胞中能够产生[H]的场所是细胞质基质
B．O2浓度低于20%时，30 ℃、35 ℃两温度对有氧呼吸速率影响不大
C．由图可知，细胞有氧呼吸的最适温度位于30 ℃和35 ℃之间
D．与b点相比，限制c点有氧呼吸速率的因素有O2浓度和温度
答案　C
解析　O2浓度为0时，细胞只能进行无氧呼吸，此时产生[H]的场所只有细胞质基质，A正确；O2浓度低于20%时，30 ℃和35 ℃两曲线重合在一起，说明此O2浓度下两温度对有氧呼吸速率影响不大，B正确；由图可知，细胞有氧呼吸的最适温度在30 ℃左右，C错误；与b点相比，限制c点有氧呼吸速率的因素有O2浓度和温度，D正确。
6．为了探究植物呼吸强度的变化规律，研究者在遮光状态下，测得了相同的新鲜菠菜叶在不同温度和O2含量条件下的CO2释放量，结果如下表(表中数据为相对值)。下列有关分析错误的是(　　)
A．根据变化规律，表中10 ℃、1.0%条件下的数据很可能是错误的
B．温度为3 ℃、O2含量为3.0%是贮藏菠菜叶的最佳环境条件组合
C．O2含量从20.0%升至40.0%时，O2含量限制了呼吸强度的继续升高
D．在20 ℃条件下，O2含量从0.1%升高到3.0%的过程中，细胞无氧呼吸逐渐减弱
答案　C
解析　根据表中数据的变化规律可知，在10 ℃、1.0%条件下的数据应大于3.6小于35.2，所以53.7这个数据可能是错误的，A正确；温度为3 ℃、O2含量为3.0%时，CO2的释放量最少，是贮藏菠菜叶的最佳环境条件组合，B正确；O2含量从20.0%升至40.0%时，细胞呼吸释放的CO2量基本不变，O2含量已经不再是限制呼吸强度的因素，C错误；在20 ℃条件下，O2含量从0.1%升高到3.0%的过程中，随着O2含量的增加，细胞无氧呼吸逐渐减弱，D正确。
题型四　细胞呼吸原理在生产中应用
7．[2018·昆明质检]对下列生产措施或生活现象所涉及的细胞呼吸知识的有关叙述，错误的是(　　)
A．提倡慢跑，可防止无氧呼吸产生乳酸使人体肌肉酸胀
B．零度以上低温贮存果蔬，可降低呼吸酶活性，减少有机物的分解
C．马铃薯块茎腐烂的原因是无氧呼吸产生的酒精对细胞有毒害作用
D．作物种子贮藏前需要干燥，主要是通过减少水分抑制细胞有氧呼吸
答案　C
解析　马铃薯块茎无氧呼吸产物是乳酸，不是酒精，D错误。
8．下列有关细胞呼吸原理在生产、生活中的应用，正确的是(　　)
A．用透气的纱布包扎伤口可避免组织细胞缺氧死亡
B．农民中耕松土是为了增加土壤通气量，促进根细胞有氧呼吸
C．水果应储存在低温、无氧的环境中，以减少有机物的消耗
D．稻田定期排水可避免水稻幼根无氧呼吸产生乳酸而腐烂
答案　B
解析　由于氧气能抑制破伤风杆菌的无氧呼吸，所以在包扎伤口时，可选用透气的纱布进行包扎，以抑制破伤风杆菌的无氧呼吸，而不是避免组织细胞缺氧死亡，A错误；在无氧环境中细胞只进行无氧呼吸产生酒精，酒精的积累容易造成水果的腐烂，应在低氧条件下储存水果，有氧呼吸较弱，又能抑制无氧呼吸，细胞代谢缓慢，有机物消耗较少，C错误；稻田定期排水能防止植物的根缺氧而进行无氧呼吸，根无氧呼吸产生酒精而不是乳酸，酒精对根系造成毒害作用，D错误。
实验六
探究酵母菌细胞呼吸的方法
[江苏高考]将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验，下列相关操作错误的是 (　　)
A．探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀a
B．经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况
C．实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查
D．改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通
[解析]　探究有氧条件下酵母菌的呼吸方式需要提供O2，应打开阀a，A正确；从管口3取样可检测酒精的产生情况，不能检测CO2的产生情况，B错误；实验开始前应对改装后整个装置进行气密性检查，确保不漏气，以防混入空气影响实验结果，C正确；将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通，既可检测CO2的产生情况，又可防止O2进入装置内，D正确。
[答案]　B
1．[2017·安庆模拟]下图是“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验装置，下列叙述正确的是(　　)
A．该实验为有氧和无氧条件下的实验，其中乙组为对照组
B．培养液中的溶氧量、温度和pH是无关变量
C．可根据澄清石灰水变混浊的时间长短来检测CO2的产生速率
D．若向A、B瓶中加入酸性重铬酸钾溶液，则B瓶内的溶液会变为橙色
答案　C
解析　该实验为对比实验，甲、乙两组均为实验组，A错误；培养液中的溶氧量为自变量，B错误；澄清的石灰水变混浊的时间长短与CO2的产生速率有关，CO2产生速率越快，澄清石灰水变混浊的时间越短，C正确；实验中B瓶产生酒精，橙色的酸性重铬酸钾溶液遇酒精变为灰绿色，D错误。
2．[2018·邯郸模拟]某同学为了研究酵母菌呼吸作用的类型，制作了如图所示的实验装置。甲、乙中各加等量的经煮沸后冷却的葡萄糖溶液，并加等量的酵母菌，乙内用液状石蜡隔绝空气。对该实验的分析，错误的是(　　)
A．该实验不能以有无CO2的产生来判断酵母菌的呼吸作用类型
B．将葡萄糖溶液煮沸可以防止杂菌污染，以免影响实验结果
C．乙和甲比较，说明酵母菌在不同的条件下有不同的呼吸作用类型
D．乙为甲的空白对照实验，以排除无关因素对酵母菌呼吸作用的影响
答案　D
解析　由于酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸都能产生CO2，所以该实验不能以有无CO2的产生来判断酵母菌的呼吸作用类型，A正确；由于配制的葡萄糖溶液中可能有杂菌，所以将葡萄糖溶液煮沸可以防止杂菌污染，B正确；由于乙装置中用石蜡进行密封，形成无氧环境，所以乙和甲比较，说明酵母菌在不同的条件下有不同的呼吸作用类型，C正确；乙和甲都是实验组，相互形成对照，自变量是有无氧气，D错误。
微专题一
细胞呼吸相关实验的探究
一　　细胞呼吸方式的判断及呼吸速率的测定
1．实验装置
2．实验原理
装置甲中NaOH溶液的作用是吸收呼吸所产生的CO2，红色液滴移动的距离代表种子有氧呼吸吸收的O2量。装置乙中红色液滴移动的距离代表种子呼吸吸收的O2量与产生的CO2量的差值。单位时间内红色液滴移动的体积即表示呼吸速率。
3．实验分析
4.物理误差的校正
为使实验结果精确，除减少无关变量的干扰外，还应设置对照装置。对照装置与两装置相比，不同点是用“煮熟的种子”代替“发芽种子”，其余均相同。
5．注意事项
(1)为防止微生物呼吸对实验结果的干扰，应将装置进行灭菌，所测种子进行消毒处理。
(2)若探究种子呼吸状况不必遮光，但需死种子作为对照。
(3)若探究植株(或幼苗)呼吸状况，应做遮光处理，以防止光合作用的干扰，同时可设置同种状况但杀死的植株或幼苗作为对照。
特别提醒
脂肪含氢量高，含氧量低，等质量的脂肪与葡萄糖相比，氧化分解时耗氧量高，而产生CO2量少。因此脂肪有氧呼吸时，产生的CO2量小于消耗的O2量，水滴移动更明显。
1．某同学用如图所示实验装置测定果蝇幼虫的呼吸速率。实验所用毛细管横截面积为1 mm2，实验开始时，打开软管夹，将装置放入25 ℃水浴中，10 min后关闭软管夹，随后每隔5 min记录一次毛细管中液滴移动的位置，结果如下表所示。下列分析中，正确的是 (　　)
A．图中X为NaOH溶液，软管夹关闭后液滴将向右移动
B．在20～30 min内氧气的平均吸收速率为6.5 mm3/min
C．如将X换为清水，并向试管充入N2即可测定果蝇幼虫无氧呼吸速率
D．增设的对照实验只需将装置中的X换成清水，并将该装置置于相同的环境中
答案　B
解析　X为NaOH溶液，软管夹关闭后液滴将向左移动，A错误；在20～30 min内氧气平均吸收速率为(130－65)×1÷10＝6.5 mm3/min，B正确；X换成清水，充氮气也不能测定无氧呼吸速率，因为果蝇幼虫无氧呼吸产生乳酸不产生CO2，无论是否进行无氧呼吸液滴都不会移动，C错误；对照实验应将装置中的果蝇幼虫换成等质量的死幼虫，并将该装置置于相同环境中，重复上述实验，D错误。
2．某同学用如图所示实验装置测定消毒过的萌发的小麦种子呼吸熵，请分析回答：
(1)装置中的KOH的作用是____________。假设小麦种子只以糖类为呼吸底物，在25 ℃下经10 min观察墨滴的移动情况，如发现甲装置中墨滴不动，乙装置中墨滴左移，则10 min内小麦种子中发生________过程；如发现甲装置中墨滴右移，乙装置中墨滴不动，则10 min内小麦种子中发生________过程。
(2)实验中对小麦种子进行消毒处理的目的是____________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)为校正装置甲中因物理因素引起的气体体积变化，还应设置一个对照装置。对照装置的大试管和小烧杯中应分别放入________________________。
答案　(1)吸收二氧化碳　有氧呼吸　无氧呼吸
(2)防止细菌呼吸作用产生或吸收的气体影响实验结果
(3)煮沸杀死的小麦种子、清水
解析　(1)实验装置中放置KOH溶液的目的是吸收二氧化碳。在25 ℃下10 min内，由于甲装置中放置的是清水，不吸收二氧化碳，若墨滴不动，说明产生的二氧化碳量正好与消耗的氧气量相等；乙装置中放置的是KOH，能吸收二氧化碳，若墨滴左移，说明细胞呼吸消耗了氧气，结合甲和乙可知种子只进行有氧呼吸。若甲装置中墨滴右移，说明产生的二氧化碳量大于消耗的氧气量，乙装置中墨滴不动，说明没有消耗氧气，结合甲和乙说明细胞进行的是无氧呼吸。
(2)对小麦种子进行消毒处理的目的是灭菌，防止细菌呼吸作用产生或吸收的气体影响实验结果。
(3)环境因素也会引起液滴的移动，因此为了校正装置甲的误差，需设置对照装置，即大试管和小烧杯中应分别放入等量的煮沸杀死的小麦种子、清水，其他条件同实验组。
二　　细胞呼吸场所的探究
探究细胞呼吸过程场所的实验(一般是探究第二阶段的场所)常见方法是用离心的方法把动物细胞的细胞质基质和线粒体分开，分别加入丙酮酸，检测CO2的产生情况。
3．将酵母菌及相应结构分别装入A～F试管中，进行了下表所示实验。相关叙述错误的是(　　)
注：“＋”表示加入相关物质，“－”表示未加入相关物质。
A．会产生CO2和H2O的试管有C、E
B．会产生酒精的试管有B、F
C．最终只能得到丙酮酸的试管是C
D．根据试管B、D、F可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所
答案　C
解析　A场所是细胞质基质，加入丙酮酸和氧气，不会发生任何反应，剩下丙酮酸；B场所是细胞质基质，加入葡萄糖，不加氧气，可以进行无氧呼吸产生酒精和CO2；C场所是线粒体，加入丙酮酸和O2，可以进行有氧呼吸第二、三阶段，产生CO2和水，而线粒体不能利用葡萄糖，故D中只有葡萄糖；E、F是酵母菌，同时存在细胞质基质和线粒体，其中E加入氧气F没有加入氧气，故E为有氧呼吸产生CO2和水，F为无氧呼吸产生酒精和CO2。
4．提取鼠肝细胞的线粒体为实验材料，向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时，测得氧的消耗量较大；当注入葡萄糖时，没有测得氧的消耗，同时注入细胞质基质和葡萄糖时，氧消耗量又较大。下列叙述中与实验结果不符合的是(　　)
A．有氧呼吸中，线粒体内进行的是第二、三阶段
B．线粒体能分解丙酮酸，不能分解葡萄糖
C．葡萄糖在细胞质基质内被分解成丙酮酸
D．水是在细胞质基质中生成的
答案　D
解析　有氧呼吸第一阶段在细胞质基质中进行，将葡萄糖分解形成丙酮酸，B、C正确；第二、三阶段在线粒体中进行，A正确；第三阶段中[H]与O2结合，才有水的生成，D错误。
板块三　方向·真题体验
1．[2017·海南高考]下列有关植物细胞呼吸作用的叙述，正确的是(　　)
A．分生组织细胞的呼吸速率通常比成熟组织细胞的小
B．若细胞既不吸收O2也不放出CO2，说明细胞已停止无氧呼吸
C．适当降低氧浓度可降低果实的有氧呼吸进而减少有机物的消耗
D．利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数不同
答案　C
解析　与成熟组织细胞相比，分生组织细胞代谢旺盛，呼吸速率快，A错误；某些植物组织细胞(如马铃薯块茎，玉米胚等)无氧呼吸产物为乳酸，产生乳酸的无氧呼吸过程，既不吸收O2也不放出CO2，B错误；降低氧气浓度，有氧呼吸减弱，有机物消耗减慢，C正确；利用葡萄糖进行有氧呼吸时，吸收O2与释放CO2的摩尔数相同，D错误。
2．[2016·北京高考]葡萄酒酿制期间，酵母细胞内由ADP转化为ATP的过程(　　)
A．在无氧条件下不能进行 B．只能在线粒体中进行
C．不需要能量的输入 D．需要酶的催化
答案　D
解析　酵母菌无氧呼吸产生酒精，在无氧呼吸的第一阶段生成ATP，由此推知葡萄酒酿制期间，酵母菌细胞内由ADP转化为ATP的过程是在无氧条件下进行的，A错误；无氧呼吸在酵母菌的细胞质基质中进行，B错误；ADP＋Pi＋能量ATP，C错误，D正确。
3．[2015·上海高考]葡萄糖的无氧分解过程中，选项中各产物出现的先后顺序正确的是(　　)
①酒精　②CO2　③H2O　④ATP　⑤乳酸　⑥H＋
⑦丙酮酸
A．⑥⑦⑤① B．③②①⑤
C．④⑦②① D．③④②⑤
答案　C
解析　葡萄糖无氧分解过程中，先是葡萄糖在细胞质基质中分解为丙酮酸产生少量的ATP，接着丙酮酸在细胞质基质中转化为酒精和二氧化碳或乳酸。即在无氧呼吸第一阶段生成丙酮酸、ATP，无氧呼吸第二阶段产生酒精和二氧化碳或乳酸；因此葡萄糖的无氧分解过程中，选项中各产物出现的先后顺序为④⑦②①或④⑦⑤，C正确。
4．[2015·上海高考]下列细胞中，其无氧呼吸过程会以乳酸为主要产物的是(　　)
A．密闭塑料袋中苹果的细胞
B．用于制作酒酿的酵母菌
C．剧烈奔跑时的马骨骼肌细胞
D．浇水过多的青菜根部细胞
答案　C
解析　苹果、酵母菌无氧呼吸的产物是酒精和二氧化碳，A、B不符合题意；剧烈奔跑时马骨骼肌细胞进行无氧呼吸可产生乳酸，C符合题意；浇水过多的青菜根细胞进行无氧呼吸产生酒精和二氧化碳，D不符合题意。
限时规范特训
一、选择题
1．[2018·浙江四市联考]下图表示需氧呼吸的过程，其中关于过程①和过程②的叙述，正确的是(　　)
葡萄糖丙酮酸CO2＋H2O＋能量
A．均需要酶的催化 B．均需要氧气的参与
C．均释放大量能量 D．均在线粒体中进行
答案　A
解析　过程①为需氧呼吸的第一阶段，在细胞质基质中进行，过程②为需氧呼吸的第二、三阶段，场所分别是线粒体基质和线粒体内膜，均需要酶的催化，A正确、D错误；需氧呼吸的第三阶段需要氧气的参与，释放大量能量，B、C错误。
2．[2018·成都七中零诊]有关高等动物细胞利用葡萄糖进行细胞呼吸的过程。下列说法正确的是(　　)
A．产物CO2中的氧全部来源于葡萄糖
B．若细胞呼吸过程中消耗的O2等于生成的CO2，则只进行有氧呼吸
C．有氧呼吸和无氧呼吸过程都要产生NADPH
D．用18O标记C6H12O6，在水中不能检测到18O
答案　D
解析　有氧呼吸第二阶段有水的参与，其产生的CO2中的氧有一部分来自水中的氧，A错误；高等动物无氧呼吸不会产生二氧化碳，只有有氧呼吸才能产生CO2，所以若细胞呼吸过程中消耗的O2等于生成的CO2时，可能是有氧呼吸和无氧呼吸同时进行，B错误；有氧呼吸和无氧呼吸产生的[H]不是NADPH而是NADH，C错误；用18O标记C6H12O6，有氧呼吸过程中葡萄糖中的氧原子的转移途径是葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳，因此用18O标记葡萄糖完成该过程后，产物水中检测不到放射性，D正确。
3．[2018·贵州遵义南白中学联考]水是生命之源，下面是有关水与生命活动的叙述，不正确的是(　　)
A．丙酮酸彻底氧化分解生成CO2的过程需有水的参与
B．水是有氧呼吸和无氧呼吸共同的代谢终产物
C．标记有氧呼吸消耗的氧气中的氧可在水中检测到
D．能够产水的细胞器有核糖体，线粒体，叶绿体等
答案　B
解析　丙酮酸彻底氧化分解生成CO2的过程是有氧呼吸的第二阶段，该过程需要水的参与，A正确；无氧呼吸的产物是二氧化碳和酒精或者乳酸，不产生水，B错误；氧气参与有氧呼吸的第三阶段，与[H]反应形成水，因此标记有氧呼吸消耗的氧气中的氧可在水中检测到，C正确；核糖体是氨基酸脱水缩合形成蛋白质的场所，能产生水，叶绿体进行光合作用的过程中能产生水，线粒体进行有氧呼吸第二和第三阶段，其中第三阶段有水生成，D正确。
4．[2017·江西金溪期中联考]有关“探究酵母菌细胞呼吸方式的实验”的叙述，正确的是(　　)
A．培养液中葡萄糖的浓度过高会影响酵母菌的生长和繁殖
B．重铬酸钾能在碱性条件下与酒精反应变成灰绿色
C．适当降低温度对培养液中气泡的产生速率无影响
D．该实验中有氧组为实验组，无氧组为空白对照组
答案　A
解析　培养液中葡萄糖浓度过高，会导致酵母菌细胞失水，从而影响酵母菌的生长和繁殖，A正确；重铬酸钾在酸性条件下与酒精反应变成灰绿色，B错误；温度改变，酶活性改变，会影响酵母菌细胞呼吸速率从而影响气泡产生速率，C错误；该实验为对比实验，有氧组和无氧组均为实验组，D错误。
5．[2018·海南海口模拟]细胞呼吸原理在生活中应用广泛。下列与细胞呼吸原理有关的叙述，错误的是(　　)
A．肺炎双球菌无线粒体，但能进行有氧呼吸
B．有氧和无氧时，酵母菌呼吸作用的产物不同
C．皮肤破损较深的患者，应及时到医院注射破伤风抗毒血清
D．选用透气性好的“创可贴”，是为保证人体细胞的有氧呼吸
答案　D
解析　肺炎双球菌属于原核生物，细胞内虽无线粒体，但能进行有氧呼吸，A正确；有氧条件下酵母菌呼吸作用的产物是二氧化碳和水，无氧条件下酵母菌呼吸作用的产物是酒精和二氧化碳，B正确；破伤风杆菌是异养厌氧型细菌，皮肤破损较深的患者易感染破伤风杆菌，应及时到医院注射破伤风抗毒血清，C正确；选用透气性好的“创可贴”，是为了抑制厌氧型有害微生物的感染，D错误。
6．[2017·湖南岳阳一模]下表是某种植物种子在甲、乙、丙三种不同的条件下萌发，测得的气体量的变化结果。下列说法正确的是(　　)
CO2释放量
O2吸收量
甲
12
0
乙
8
6
丙
10
10
A．在甲条件下进行的是产生CO2和乳酸的无氧呼吸
B．在乙条件下消耗的葡萄糖中有氧呼吸比无氧呼吸多
C．在丙条件下有氧呼吸强度达到了最大值
D．在乙条件下释放的CO2来自细胞质基质和线粒体
答案　D
解析　甲条件下只释放CO2，不吸收氧气，进行的是产生CO2和酒精的无氧呼吸，不产生乳酸，A错误；乙条件下消耗氧气的量为6，则有氧呼吸消耗葡萄糖的量为1，无氧呼吸产生二氧化碳的量为8－6＝2，无氧呼吸消耗葡萄糖的量为1，消耗的葡萄糖中有氧呼吸和无氧呼吸相等，B错误；丙条件下只进行有氧呼吸，但不能判断有氧呼吸强度达到了最大值，C错误；乙条件下释放的CO2来自细胞质基质和线粒体，D正确。
7．将三组生理状态相同的某植物幼根分别培养在含有相同培养液的密闭培养瓶中，一段时间后，测定根吸收某种无机盐离子的量。培养条件及实验结果见下表。
编号
培养瓶中气体
温度(℃)
离子相对吸收量(%)
1
空气
18
100
2
氮气
18
10
3
空气
5
30
下列相关叙述，不正确的是(　　)
A．在有氧条件下，有利于该植物幼根对该种离子的吸收
B．在有氧条件下，随温度升高幼根对该离子相对吸收量增加
C．在氮气环境中，幼根细胞吸收该离子所需能量来自无氧呼吸
D．1瓶和2瓶的该植物幼根吸收这种无机盐离子的方式不同
答案　D
解析　观察1瓶和2瓶，温度相同，自变量是氧气的有无，说明有氧条件下有利于离子吸收，A正确；观察1瓶和3瓶，自变量是温度的高低，说明有氧条件下，温度升高，离子吸收量增加，B正确；氮气环境，即无氧条件，吸收离子的能量来自无氧呼吸，C正确；根吸收离子的方式是主动运输，D错误。
8．[2018·四川成都毕业班摸底]下图表示人体细胞中两类呼吸作用的部分过程。下列有关叙述正确的是(　　)
A．③过程中，既可产生[H]也可消耗[H]
B．③过程的所有反应都在膜结构上进行
C．①②过程的反应条件和场所都完全相同
D．人体剧烈运动时骨骼肌细胞只进行②过程
答案　A
解析　③过程为有氧呼吸的第二阶段和第三阶段，其中第二阶段产生[H]，第三阶段消耗[H]，A正确；有氧呼吸第二阶段发生在线粒体基质中，B错误；①②过程的反应条件不同，反应场所相同，C错误；人体剧烈运动时骨骼肌细胞可以进行图中的所有过程，D错误。
9.如图表示北方的一个贮存白菜的地窖内，随着O2的消耗，CO2浓度变化的情况。下列分析错误的是(　　)
A．ab段白菜主要进行有氧呼吸，cd段白菜主要进行无氧呼吸
B．bc段CO2浓度几乎不上升的原因是细胞无氧呼吸不释放CO2
C．从b点开始，O2浓度是限制有氧呼吸的主要因素
D．为了较长时间贮存大白菜，应把地窖里的O2控制在bc段范围内
答案　B
解析　ab段O2浓度相对较高，该阶段白菜主要通过有氧呼吸产生CO2，而cd段O2浓度接近0，则白菜主要进行无氧呼吸产生CO2，A正确；bc段CO2浓度几乎不上升，主要原因是O2浓度相对较低，有氧呼吸和无氧呼吸都较弱，CO2释放较少，B错误；从b点开始，O2浓度逐渐趋近为零，成为限制有氧呼吸的因素，C正确；bc段呼吸作用最弱，消耗的有机物最少，有利于较长时间贮存大白菜，D正确。
10．[2018·安徽皖智教育联盟联考]甲、乙两个生物兴趣小组分别利用图Ⅰ、图Ⅱ装置对酵母菌细胞呼吸方式进行了实验。下列相关叙述中，错误的是 (　　)
A．图Ⅰ所示的实验可以验证酵母菌通过无氧呼吸释放的能量大部分变成了热能
B．图Ⅱ所示的实验可以探究酵母菌是否进行有氧呼吸
C．应设置一组对照实验与Ⅱ形成对照，以排除外界环境因素的干扰
D．如果将Ⅱ中的NaOH溶液换成清水，则可探究酵母菌吸收O2和释放CO2的体积差
答案　A
解析　图Ⅰ所示的实验可以验证酵母菌通过无氧呼吸释放的能量有部分转化为热能，A错误；图Ⅱ所示的实验可以根据着色液是否左移探究酵母菌是否进行有氧呼吸，B正确；应设置一组酵母菌死亡其他条件与Ⅱ相同的对照实验，以排除外界环境因素的干扰，C正确；如果将Ⅱ中的NaOH溶液换成清水，酵母菌吸收O2和释放CO2的体积差可以导致着色液移动，D正确。
二、非选择题
11．[2017·河北石家庄调研]如图是某生物局部细胞结构和部分细胞代谢过程示意图，请回答：
(1)该细胞无氧呼吸的产物是________；在氧气充足的条件下，有氧呼吸释放能量最多阶段的场所是__________，线粒体内O2/CO2的值比细胞质基质________(填“高”或“低”)。
(2)若该细胞是酵母菌细胞，其无氧呼吸的产物可以用酸性重铬酸钾检测，颜色变化是由橙色变为________。
(3)在结构上，乳酸菌与该细胞最主要的区别是______________
__________________________________________________________。
答案　(1)乳酸　线粒体内膜　低　(2)灰绿色
(3)没有以核膜包围的细胞核(合理答案均可)
解析　(1)该细胞有中心体，可能是动物细胞或低等植物细胞，又因该细胞无细胞壁，因此该细胞为动物细胞，动物细胞无氧呼吸的产物为乳酸。有氧呼吸第三阶段产生的能量最多，发生的场所是线粒体内膜；线粒体中消耗O2，产生CO2，因此线粒体内O2/CO2的值低于细胞质基质。
(2)酸性重铬酸钾遇酒精变为灰绿色。
(3)乳酸菌细胞为原核细胞，图中细胞为真核细胞，二者在结构上最主要的差别是乳酸菌没有以核膜为界限的细胞核。
12．如图表示某植物的非绿色器官在不同的氧浓度下O2吸收量和CO2生成量的变化，请据图回答下面的问题：
(1)图中曲线QR区段CO2生成量急剧减少的主要原因是__________________________________________________________。
(2)在原图中绘出无氧呼吸产生的CO2随氧气浓度变化而变化的曲线。
(3)O点时，该器官的呼吸作用类型是________。
(4)在O2浓度为10%以下时(不包括O点)，该器官的呼吸类型是____________，原因是__________________________________。
(5)该器官CO2生成与O2吸收两条曲线在P点重合，该器官的呼吸类型是____________，原因是_______________________________
__________________________________________________________。
(6)若图中的AB段与BC段的距离等长，说明此时有氧呼吸生成的CO2与无氧呼吸生成的CO2相比________(填“一样多”“更多”或“更少”)，有氧呼吸消耗的葡萄糖量是无氧呼吸的________倍。
(7)图中区域OPQ所围成的面积表示的意义是_______________
__________________________________________________________。
(8)在长途运输新鲜蔬菜时，常常向塑料袋中充入氮气，目的是__________________________________________________________。
氧浓度应调节到________点的对应浓度，更有利于蔬菜的运输。
答案　(1)氧气浓度增加，无氧呼吸受抑制，而有氧呼吸很弱　(2)如图(点线)所示(所绘曲线应能表现下降趋势，并经过Q、B以及P点在x轴上的投影点)
(3)无氧呼吸　(4)无氧呼吸与有氧呼吸　CO2的生成量大于O2的吸收量
(5)有氧呼吸　O2的吸收量与CO2的生成量相等
(6)一样多　
(7)无氧呼吸生成的CO2量
(8)降低呼吸强度，减少有机物的消耗　R
解析　(1)Q点氧气浓度是0，该点表示无氧呼吸释放的二氧化碳，QR随着氧气浓度的增加，无氧呼吸受抑制的作用越来越强，此时由于氧气浓度较低，有氧呼吸过程也很弱，因此细胞呼吸作用产生的二氧化碳急剧下降。
(2)无氧呼吸生成的二氧化碳＝细胞呼吸生成的二氧化碳－有氧呼吸生成二氧化碳的量(有氧呼吸产生氧气的量)，随着氧气浓度的增加，有氧呼吸生成的二氧化碳增加，无氧呼吸受抑制，生成二氧化碳逐渐减少，P点无氧呼吸完全被抑制，此时无氧呼吸生成的二氧化碳为0。
(3)在无氧的条件下(O点)，植物体只能进行无氧呼吸，且产物是酒精和CO2。
(4)根据CO2生成量与O2吸收量的关系可以判断细胞呼吸的方式，当O2浓度小于10%时，CO2的生成量大于O2的吸收量，所以既存在有氧呼吸也存在无氧呼吸。
(5)P点时，CO2的生成量等于O2的吸收量，此时无氧呼吸过程完全被抑制，细胞只进行有氧呼吸。
(6)BC为有氧呼吸过程氧气的吸收量，即有氧呼吸过程二氧化碳的生成量，AB表示无氧呼吸生成的二氧化碳的量，AB＝BC说明无氧呼吸生成的二氧化碳与有氧呼吸生成的二氧化碳量相等；由于消耗等mol葡萄糖有氧呼吸生成的二氧化碳与无氧呼吸生成的二氧化碳之比是3∶1，那么生成等量的二氧化碳，有氧呼吸消耗的葡萄糖与无氧呼吸消耗的葡萄糖之比是1∶3。
(7)有氧呼吸过程氧气的吸收与二氧化碳的生成量相等，无氧呼吸生成的二氧化碳＝二氧化碳的生成量－有氧呼吸生成二氧化碳的量(有氧呼吸生成氧气的量)，因此图中由纵轴，CO2生成量和O2吸收量共同围成的面积代表氧浓度逐渐增大的过程中，无氧呼吸生成的CO2总量。
(8)长途运输新鲜蔬菜向塑料袋中充入氮气的目的是降低呼吸强度，减少有机物的消耗；分析题图可知，R点有氧呼吸强度较低，同时又抑制了无氧呼吸，细胞呼吸的强度最低，蔬菜中的有机物消耗较少，此点对应的氧气浓度有利于蔬菜的运输。
13．某豆科植物种子萌发过程中CO2释放和O2吸收速率的变化趋势如图所示。据图回答问题：
(1)在12～24 h期间，呼吸速率逐渐增强，在此期间呼吸作用的主要方式是________呼吸，该呼吸方式在细胞中发生的部位是________________，其产物是________________。
(2)从第12 h到胚根长出期间，萌发种子的干物质总量会________ ，主要原因是_____________________________。
(3)胚根长出后，萌发种子的______呼吸速率明显升高。
答案　(1)无氧　细胞质基质　CO2和酒精　(2)减少　在此期间只有呼吸作用消耗有机物，没有光合作用合成有机物　(3)有氧
解析　(1)分析题图，第12～24 h期间，种子O2吸收很少，却释放很多CO2，表明此阶段呼吸方式主要为无氧呼吸。无氧呼吸的场所是细胞质基质，产物是酒精和CO2。
(2)第12 h到胚根长出期间，种子不进行光合作用，只进行呼吸作用消耗有机物，种子的干物质总量会下降。
(3)胚根长出后，O2吸收明显增多，这说明有氧呼吸速率明显提高。

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