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第六部分 生物技术与生命科学新进展
第41讲 生物固氮
一、考点内容全解
（一）本讲考点是什么
1.固氮微生物的种类
种类 特点 举例 备注
共生固氮型 与植物营共生生活 与豆科植物共生的根瘤菌 固氮生物与共生生物有专一性
与某些植物共生的其他细菌、放线菌和真菌
自生固氮型 对植物没有依存关系，能独立生活 好氧型的自生固氮菌圆褐固氮菌 分泌生长素
厌氧型的自生固氮如梭菌
某些能固氮的蓝藻 自养型
※特别提示：自生固氮微生物不等于自养型
2.生物固氮
3.氮的循环
（二）考点例析
[例1]自生和共生固氮微生物可以将 （ ）
A．大气中的N2转化为NH3 B．大气中的N2转化为NO3－
C．土壤中的NH3转化为NO3－ D．土壤中的NO3－转化为N2
[解析]本题考查生物固氮的基本概念。生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程，固氮微生物包括共生固氮微生物和自生固氮微生物两种类型，在固氮酶的催化下，它们均能将大气中的分子态的N2转化为化合态的NH3。
[答案]A
[例2]固氮酶具有底物多样性的特点，所有的固氮酶除了能催化N2→NH3的反应外还能催化：
①NO2→N2+H2O ②N3→N2+ NH3 ③C2H2→C2H4 ④2H+→H2
请结合上面的生物固氮原理示意图，回答：
(1)生物固氮需要的条件有
(2)试概括出生物固氮的反应式：
[解析]不同固氮微生物的固氮催化作用情况基本相同：需要N2为原料，需要e、H＋，以及ATP提供能量来源，还需要固氮酶作为该反应的催化剂。主要产物为NH3。
[答案](1) N2、e、H＋、ATP和酶
(2)
N2＋e＋H＋＋ATP NH3 ＋ADP＋Pi
[同类变式]微生物固氮的反应要求钼铁蛋白和铁蛋白的存在，工业合成氨，也是用含铁的钼盐作催化剂的。下列叙述最能体现这两种固氮方式的区别 （ ）
A．生物固氮是酶促反应，工业固氮是氧化还原反应 B．固氮微生物为固氮酶的载体
C．生物固氮与微生物固氮没有本质区别 D．生物固氮的产物是有机物
[解析]本题主要变化是考查对生物固氮本质的认识。生物固氮是固氮微生物特有的一种生理功能，这种功能的实质是在固氮酶的催化作用下进行的。 固氮酶由含铁钼的钼铁蛋白和含铁的铁蛋白两种蛋白质组成，钼、铁起传递电子的作用，只有两种蛋白质同时存在，固氮酶才具有固氮的作用。即：
所以，与工业上从空气中取氮以制造氨，也用含铁的钼盐作催化剂不同的是：在生物体内，含钼和铁的催化剂都是酶蛋白。
[答案]B
[解题警示]生物固氮也是氧化还原反应，所以选项A 不能体现这两种固氮方式的本质区别。
[例3] 右图是自然界中的氮以蛋白质的形式在生物体内转化的部分过程示意图。请回答：
(1)自然界中将NH3转化成N03－的生物叫 ，该种生物的同化方式主要通过 作用来完成；自然界中将NH3转化成N2的生物的新陈代谢类型是 。
(2)植物的根从土壤中吸收N03－是通过 完成的，吸收的N03－与有机物合成为植物蛋白质。
(3)图中①、②、酶和血浆蛋白虽都为蛋白质，但功能各不相同，从分子结构上看，直接原因是 ；而由于血红蛋白质异常的镰刀型细胞贫血症的根本原因是 。
(4)过程⑤是 ；过程⑥是 ；细胞中⑦的合成场所是 ；不含氮部分彻底氧化的场所是 。
[解析]本题以生物体蛋白质代谢为问题切入点，考查氮循环的全过程。构成氮循环的主要环节是：生物体内有机氮的合成（植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐，进而将这些无机氮同化成植物体内的蛋白质等有机氮；动物直接或间接以植物为食物，将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮）、氨化作用（动植物的遗体、排出物和残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨）、硝化作用（在有氧的条件下，土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐）、反硝化作用（在氧气不足的条件下，土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐，并且进一步还原成分子态氮，分子态氮则返回到大气中）和固氮作用（大气中的分子态氮被还原成氨，这一过程叫做固氮作用）。
至于生物体氨基酸的代谢的知识可由人体氨基酸的代谢的过程分析解答。
[答案] (1)硝化细菌；化能合成；异养厌氧型 (2)主动运输 (3) 蛋白质分子结构不同；基因突变 (4)脱氨基作用；氨基转换作用；核糖体；线粒体
二、能力提升技巧
具体分析氮循环中几种微生物的特殊作用及其在生态系统中的地位：
在氮循环中的作用 代谢类型 在生态系统中地位
根瘤菌 固氮作用：将分子态N2合成化合态氨 异养需氧型 消费者
圆褐固氮菌 异养需氧型 分解者
固氮蓝藻 自养需氧型 生产者
细菌、真菌 氨化作用：将生物遗体中含氮化合物转化为氨 异养需氧型 分解者
硝化细菌 硝化作用：将土壤中氨转化为硝酸盐 自养需氧型 生产者
反硝化细菌 反硝化作用：将土壤中硝酸盐转化为分子态氮N2 异养厌氧型 分解者
[例4]图为生态系中碳循环和氮循环的一部分，A、B、C三类微生物参与其中，下列说法错误的是 ( )
A．A类细菌是自养需氧型，B类细菌是异养厌氧型
B．C类微生物只能是异养厌氧型的，否则只能得到氮氧化物
C．进行C过程的微生物，有的是自生的，有的是共生的，分别作为生态系统中的生产者、消费者
D．A和C的活动可增加土壤肥力，而B的活动导致土壤氮素丧失
[解析]本题主要考查参与氮循环过程中的几种重要微生物的代谢特点、作用及其在生态系统中的地位。A为硝化细菌（自养需氧型），B为反硝化细菌（异养厌氧型），C为固氮微生物，包括自生固氮菌（异养需氧型）、共生固氮菌（异养需氧型）和固氮蓝藻（光能自养需氧型）等。所以，A和C的活动可增加土壤氮素，而B的活动导致土壤氮素丧失。由于固氮酶对氧极端敏感，一旦遇氧就很快导致不可逆的失活，而大多数的固氮菌都是好氧菌，它们要利用氧气进行呼吸和产生固氮反应所需大量能量。所以，固氮微生物的固氮过程须在严格的厌氧微环境中进行。
[答案]B
[解题技巧]由于生物固氮的机理是生命科学领域重大基础性理论问题，生物固氮的机制的阐明，对于解决作物增产和氮肥的大量使用所带来的水体富营养化等问题具有突破性意义。所以本部分内容既可结合蛋白质代谢的知识，又可考查微生物的相关知识，还可切入到转基因固氮工程方面，此外，氮循环还可作为学科间知识的交汇点。
三、基础能力测试
1．右图为根瘤菌入侵豆科植物根的示意图，则将来形成根瘤的细胞是 （ ）
A．根毛细胞 B．内皮层细胞 C．木质部细胞 D．韧皮部细胞
2．豆科植物与根瘤菌的互利共生关系主要体现在 （ ）
A．豆科植物从根瘤菌获得NH3，根瘤菌从豆科植物获得糖类
B．豆科植物从根瘤菌获得含氮有机物，根瘤菌从豆科植物获得NH3
C．豆科植物从根瘤菌获得N2，根瘤菌从豆科植物获得有机物
D．豆科植物从根瘤菌获得NO，根瘤菌从豆科植物获得NH3
3．将自生固氮菌接种到下面四个相同的培养基中，放在以下条件下培养，其中菌落形成最快的是 （ ）
4．下列说法正确的是 ( )
A．NH3·H2O可以被豆科植物直接利用 B．最好37℃左右条件下培养圆褐固氮菌
C．圆褐固氮菌除了能够固氮外，还能够促进植物细胞的分裂 D．利用不含氮盐的培养基将自生固氮菌分离出来
5．土壤中的无机氮主要以两种形式存在：氨态氮和硝态氮。氨态氮不稳定，易挥发。硝态氮稳定。施肥后进行中耕松土可改变氨态氮和硝态氮的比值，其比值的变化是 ( )
A．变小 B．变大 C．不变 D．无法确定
6．根瘤菌、硝化细菌在生态系统中的地位分别是
A．生产者、生产者 B．消费者、生产者 C．分解者、消费者 D．分解者、分解者
7．为确定某固氮菌的固氮产物，做了如下实验：
①把固氮菌培养在含15N2的空气中，细胞迅速固定氮素，短期内细菌的谷氨酸中出现大量的15N；
②如果把细菌培养在含有15NH3的培养基中，固氮能力立刻停止，但吸入氨态氮迅速转入谷氨酸中。
由此可以推断，该微生物固氮产物最可能是 ( )
A．谷氨酸 B．N02 C．N03－ D．NH3
8．培养硝化细菌的培养基中碳源、氮源、能源依次是 （ ）
A．葡萄糖、氨、葡萄糖 B．葡萄糖、铵盐、太阳能 C．二氧化碳、硝酸盐、氨 D．二氧化碳、氨、化学能
9．下图为在载玻片上推出菌膜的操作，按大多数人的习惯，其中最符合要求的是( )
四、潜能挑战测试
10．下右图是自然界中氮循环示意图。依图回答：
(1)大气中的氮主要通过[ ] 进人生物群落，其次通过[ ] 和[ ] 等途径也可少量供给植物氮素
(2)图中A物质代表 ，可被土壤中的微生物分解形成B物质，B 物质在土壤中 细菌的作用下形成C，C物质代表
(3)将B物质转化成C物质的细菌，其新陈代谢的类型属于
(4)在 的情况下，一些细菌可将C物质最终转化成 返回大气中，由此可见，土壤中这些微生物在包括氮循环在内的自然界中的 中起着重要作用
(5)目前，全世界每年施用大量的氮素化肥，这对环境可能带来负面影响。根瘤菌之所以能完成固氮作用，是因为它有独特的固氮酶，而根本原因是它具有独特的固氮基因。
①科学家把固氮基因转移到水稻根系的微生物中，通过指导合成固氮所需的 ，进而起到固氮作用，减少氮肥的施用量，防止环境污染问题。
②试提出一种更为理想的减少氮肥的施用量的设想。
③水稻基因的结构与固氮根瘤菌基因的结构相比，不同的是
④组成固氮酶的蛋白质对氧极端敏感，一旦遇氧就很快导致不可逆的失活，而大多数的固氮菌都是好氧菌，它们要利用氧气进行呼吸和产生大量的能量。所以，固氮微生物的固氮过程须在严格的厌氧微环境中进行。
固氮菌在进化过程中，发展出多种机制来解决既需氧又要防止氧对固氮酶损伤的矛盾。请你给出一种可能机制。
11．右图为生态系统中氮循环和碳循环及其相互关系的简图。分析后回答：
(1)图中过程①称为 ，过程②称为 ；
⑵反硝化细菌的生理过程是由图中的哪个标号体现的 。如果地球上没有反硝化细菌这类生物，你预测会出现什么情况
(3)如果土壤板结或长期水淹，陆生植物通过④过程获得的氮素能否满足其生理需要 ，其原因是
⑷如果图示是一个封闭的大棚生态系统，遇到连续阴雨天气，你认为采取何种措施对植物的生长较为有利 。采取这种措施的目的是
⑸施氮肥过多可能对植物及环境造成的影响主要有哪些方面
五、标答与点拨
1．B (点拨：内皮层为分生组织)
2．A（点拨：豆科植物无固氮能力，根瘤菌为异养生物）
3．B(点拨：自生固氮菌为需痒型的，其最佳培养条件是pH值大于6.5，温度28～30℃)
4．D(点拔：圆褐固氮菌的适宜温度应与环境相适应；氮素只能以NO3－或NH4＋形式吸收)
5．A(点拨：促进硝化细菌的呼吸)
6．B(点拔：根瘤菌从豆科植物获得有机物的消费者，并非分解有机物营腐生生活的分解者)
7．D（点拨：由①知：N2→谷氨酸；由②知：NH3→谷氨酸，故该固氮过程：N2→NH3→谷氨酸）
8．C(点拨：氨氧化释放的化学能提供化能合成作用所需的能源)
9．B（点拔：推片与载玻片之间呈30～45°夹角，自右向左平稳地推）
10．(1)①生物固氮 ②闪电固氮 ③工业固氮 (2)尿素及动植物遗体；硝化；硝酸盐 (3)自养需氧型 (4)氧气不足；氮气；物质循环 (5) ①固氮酶 ②运用基因工程，将固氮基因转入到水稻、小麦等中，让植物自身直接固氮③编码区是间隔的，不连续的，中间有不具编码效应的内含子④固氮菌以较强的呼吸作用迅速地将周围环境中的氧消耗掉，使细胞周围处于低氧状态，保护固氮酶不受损伤
11．(1)光合作用；呼吸作用；⑵⑥；空气中氮气越来越少⑶不能；土壤中缺氧，呼吸作用减弱，吸收的氮素少，所以不能满足植物生理活动的需要 ⑷适当降温以降低呼吸消耗(或给予人工光照) ⑸ ①会使土壤浓度过高，从而造成植物的萎蔫甚至“烧苗”现象；②植物吸收的氮素过多，会出现叶色深绿、生长剧增、营养体徒长，其生殖生长受影响，成熟期延迟，尤其使利用其花和果实的植物(如棉花、大豆等大多数农作物)产量下降；③容易造成环境污染：未被利用的氮肥，一部分经土壤微生物的转化，以氮氧化物的形式进入大气，造成大气污染(如形成酸雾、光化学烟雾、破坏臭氧层等)，另一部分随水土流失进入水体，是造成水体富营养化的主要元素等。
生物体有机氮
分解者
NH3
NO3-
动物
植物
硝化作用
固氮作用
反硝化作用
大气N2
氨化作用
钼铁蛋白
铁蛋白
固氮酶
N2 + 6H 2NH3
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4第一章 生命的物质基础
第1讲 绪论
一、考点内容全解
（一）本讲考什么
1.生物的基本特征
生物区别于非生物的基本特征是生物具有新陈代谢的特征，而这一特征得以表现与其结构密切相关。个体组成为群体后必然对环境造成一定的影响，这就是生物与环境的关系。下图简单概述了生物的基本特征间的关系：
2.生物学的历史与发展
（二）考点内容例析
[例1]生物与非生物最根本的区别在于生物体
A.有严整的结构 B.通过一定的调节机制对刺激发生反应
C.通过新陈代谢进行自我更新 D.具有生长发育和产生后代的特性
[精析]：本题主要考查生物的基本特征。生物有六大基本特征，但新陈代谢是其它生命特征的基础，也是生物与非生物的根本区别之所在。最简单的生物也具有新陈代谢的特征，判别某个体是否是生物的标准也在此。
[答案] C
[解题警示] 概括与推理能力是一种基本素质，要透过现象看本质。比如严整的结构生物确实具有，但它并不是根本特征，如蜜蜂的蜂房也具有精巧的结构，但它不能算是生物。
[同类变式] 夏日，取池塘中的一滴水制成装片，低倍显微镜下观察如图所示。你确认它们是生物的根据是：（1） ，（2） ，（3） 。
[精析] 本题考查生物与非生物的几点区别。但能在显微镜下观察到的生物的几个基本特征却是有限的，需要有实际的显微镜操作经验，也变相考查了实验是否真正动手做过。显微镜下可观察的生物特征可归纳为如下几点：1.被观察的对象有细胞结构；2.对外界刺激会发生反应（应激性）；3.能（正在）进行繁殖（细胞分裂）；4.能游动或主动运动（适应环境的表现）。
[答案] 任答解析中的三点即可。
[解题警示]实验动手能力如何考查，本题就提供了一个范例。解答本题与上题的区别在于本题是从观察的角度讨论生物的基本特征，实验经验尤为重要，这也就提示我们要注意日常的实验，不能去背实验记实验，而应当真正动手。新陈代谢是一个总体特征，但在显微镜下观察是困难的，它往往要通过一些其它的特征来表现，如细胞分裂过程中必然伴随物质交换等。
[例2] 生物科学史上对遗传物质的发现和研究的逐步深入，代表了生物学发展的各个重要阶段，并取得了辉煌的成就。
1865年孟德尔发表《植物杂交实验》，提出了生物遗传的两个规律，首次提出了“遗传因子”的概念，他认为生物性状的遗传是由遗传物质——遗传因子控制的。1900年，随着孟德尔遗传规律被重新提出，生物学从第一阶段迈人了第二阶段。
1944年，美国生物学家艾弗里用细菌做实验，第一次证明了DNA是遗传物质。1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克共同提出了DNA分子的双螺旋结构模型，这是20世纪生物科学发展最伟大的成就，标志着生物科学的发展进入了一个崭新阶段。
2000年6月，美、英、法等国家的科学家向全世界公布了“人类基因工作草图”，这项成就是“人类基因组计划”研究的阶段性成果。为在21世纪里生命科学研究向更广阔，更纵深领域的发展和获得更多的突破奠定了坚实的基础。
（1）20世纪以前的生物学的研究是以描述为主的，可以称为 生物学阶段。在这一阶段（19世纪）最伟大的两项生物学成果是创立了 和 。
（2）1900年，孟德尔规律被重新提出，标志着生物学发展展到了 生物学阶段。
（3）DNA双螺旋结构模型的提出，标志着生物学发展到了 生物学阶段。
（4）参与“人类基因组”研究的国家还有 ，我国在此研究中承担了 %的研究任务。“人类基因组计划”是为了弄清人类大约 个基因的结构与功能。目前公布的“人类基因工作草图’’是指人类基因的 (结构、功能)草图。在新世纪里，“人类基因组计划”研究将侧重弄清人类各个基因的 及相关工作。（下图示人类基因组草图）
[精析]材料分析的关键是要掌握要点，本题以背景材料的形式首先展示生物学发展过程中的一些重要史实，然后根据这些史实作出具体的判断。仍然考查对生物学史实的认识。特别是有关“人类基因组”计划这类较新的材料，要求大家要保持对生物科技新成果必要的关心，这些知识可通过阅读媒体的相关报道解决。同时若能对生物学发展史具有标志性意义的事件的了解，也有助于本题的解答。
[答案] （1）描述性 细胞学说 进化论 （2）实验 （3）分子 （4）德、日、中 1 2.6386—3.9114万 结构 功能
[特别提示] 本题要根据具体材料回答，切不可盲目照搬以前记忆过的一些资料，比如对“人类基因组”计划所提到的一些数据在每年都有一些变动，一定要对此保持关注，再比如对于SARS这样一些新问题，也必须有所了解。
二、能力提升技巧
本部分内容主要要解决生物的基本特征问题，该部分知识为全书的纲，在复习过程中要加深对生物特征的理解。
1. 适应性是生物在与自然界作斗争的过程中形成的，是长期的，其特征往往与环境有关。应激性则是生物适应环境的一种形式，它的形成需要具体刺激物的刺激。
2. 对生物各特征的认识要建立在生物与环境的关系中，现今存在的生物其实都是在与环境作斗争的过程中形成的，对各种特征及性质的理解也要建立在此基础上，做到生物与环境的统一。
[例3] 在生物的基本特征中，哪项不是维持生物个体生存所必须的
A.应激性 B.适应性 C.新陈代谢 D.生殖
[精析] 维持生物的个体生存需要一定的条件，如果没有适应性，生物就不能适应环境，就会被环境所淘汰，适应性具体可通过应激性表现出来。而新陈代谢则是一切生命活动的基础，新陈代谢一旦停止，生命也就终止了。生殖是生物繁衍种族所必须的，但对维持个体生存来讲则并不是必须的。
[答案] D
[特别提示] 维持种族延续和个体生存是两个不同的概念，生物必须首先维持个体的生存，在此基础上讨论种族的延续才有意义和可能。
[同类变式] 生物体对外界刺激都能做出一定的反应。虽然草履虫的结构很简单，但是它对外界的有利刺激或有害刺激能够做出反应。如图甲、乙表示两载玻片，分别在载玻片两端各滴一滴草履虫培养液，并使两滴培养液连通。当在两块载玻片右侧培养液的边缘分别放一小粒食盐和一滴肉汁时，分析可能出现的现象以及出现这种现象的原因。
（1）在甲、乙载玻片下方的括号内用箭头表示草履虫移动的方向。
（2）草履虫的这种现象在生物学上称为 ，这种行为的意义是 。
(3)草履虫完成这一过程的物质基础主要是 ，结构基础是 。
[解析]应激性是生物对外界环境刺激所做出的一种反应，动物通过神经系统，对外部或内部的各种刺激所发生的有规律的反应叫反射，是一种特定的应激性。草履虫是单细胞动物，没有神经系统，不可能有反射，只有应激性。
[答案] （1）甲（←） 乙（→） （2）应激性 使生物逃避有害刺激，趋向有利刺激 （3）构成细胞的化学元素和化合物 细胞
三、基础能力测试
1. 蝉一般在24℃以下时不鸣叫，而在24℃以上，光照强度在0.6米烛光以上时才鸣叫，这种现象说明生物体具有
A.遗传性 B.向光性 C.适应性 D.应激性
2. 在显微镜下观察一滴河水，发现了一些能运动的绿色小颗粒，下列哪项不能作为判断这些小颗粒是生物的根据
A.有细胞结构 B. 有应激性 C.体小且绿色 D. 能生长繁殖
3.下面对生物体具有共同的物质基础和结构基础的描述，正确的是
A.基本组成物质中都有蛋白质和核酸 B.除病毒外，基本的组成物质都是蛋白质和核酸
C.除病毒外，是由细胞构成的 D.细胞是一切生物体的结构单位
4.研究表明SARS病毒由蛋白质和RNA组成（如图所示），它只所以是生物判断的根据是
A.它由有机物组成 B.它能独立生活，表现出生命活动
C.它能侵入寄主表现出生命活动 D.它能使其它动物患病
5.下列不属于应激性的是
A.根的向地性 B.茎的背地性 C.避役的体色与变化的环境保持一致 D.鲸的前肢变为鳍
6.对生命的维持和延续起着决定性作用的是
A.新陈代谢 B.生殖 C. 细胞结构 D.遗传性
7.在生物学的研究过程中，一般经历下列过程
A.提出问题、进行实验、发现问题、解决问题、作出假使、验证假设、得出结论
B.进行实验、发现问题、提出问题、作出假使、验证假设、得出结论
C.发现问题、进行实验、提出问题、作出假使、验证假设、得出结论
D发现问题、作出假使、进行实验、验证假设、得出结论
8.下面的例子中哪些应用了生物工程学原理
①由腐烂的植物体产生混合肥料 ②.炼油生产汽油、柴油、燃料油等 ③.啤酒厂制造啤酒④.从家庭、农场废物中制造沼气 ⑤.利用酶的性质生产种类不同的生物洗衣粉 ⑥.利用细菌生产干扰素 ⑦.从铁矿中炼铁
A.①③⑤⑦ B.①②③④ C.③④⑥⑦ D.⑤⑥
四、潜能挑战测试
9.下列现象，同时属于应激性、反射性和适应性的是
A、含羞草的叶子受到振动后马上下垂 B、下风口的雄蛾飞向上风口与雌蛾交尾
C、生活在青草丛中的蝗虫身体呈绿色，生活在枯草丛中的蝗虫身体呈褐色D、草履虫从浓的食盐水游向清水中
10. 近代分生生物学研究表明，细菌的质粒(环状DNA)独立于核区的DNA能自我复制，且能拼接到DNA中，还能从一个细胞进入另一个细胞。入噬菌体作为①，其生活方式是②，离开宿主就相当于没有生命的分子。入噬菌体的DNA可独立存在于大肠杆菌细胞质中，也可以整合到E．coli的DNA中，并与其一起复制。
用同位素示踪法研究入噬菌体侵染E．coli发现，入噬菌体将其③注入到E．coli体内；由E.coli提供完整的酶系统、原料和④，以噬菌体DNA为模板合成⑤，并在E.coli的⑥上合成蛋白质。进一步研究发现，入噬菌体没有自身特有的遗传密码。含有的基因常和E.coli的基因相同或相似，而和其他病毒的基因不同，当子代的噬菌体释放出E.eoli后，又可继续侵染其他的E.coil。
(1)在上文数字标号处填写恰当的生物学名词。
① ，② ，③ ，④ ，⑤ ，⑥ 。
(2)上述研究中哪些事实支持“病毒是生物”的观点。
(3)有一种观点认为“病毒来自细胞，是细胞分出来的部分”，上文中有哪些材料支持这一观点。
11.生物多样性的破坏与全球的生态环境问题密切相关。中国正以历史上最脆弱的生态系统，承受着历史上最多的人口和最大的发展压力。下图表示了目前全球存在的环境问题：
请回答：
（1）我们在许多商品上已经能看到生态设计的影子，在废物循环领域，人们提出了所谓4R的设计准则，即REDUCE，REUSE、RECYCLE、RECOVERY。它们的含义是 ， ，
， 。
（2）家庭是社会的细胞，每个家庭都应该倡导绿色生活，就我们平时的“衣、食、住、行”四个方面，提出几项可行性的建议：
衣： ， 食： ， 住： ， 行： 。
五、答案与点拨
1.D.（此处有具体刺激物即：24℃以上，光照强度在0.6米烛光。适应性往往无具体刺激物。）2.C（生物基本特征不包括颜色。）3.C（朊病毒只由蛋白质组成，无核酸。）4.C.（新陈代谢才是生物的基本特征。但SARS病毒属于寄生型生物。）5.D.（鲸的前肢变为鳍是鲸长期适应环境的结果，属于适应性，在形成过程中无具体刺激物。）6.B.（生命的延续必须依赖于生殖，新陈代谢是个体生命活动的特征）7.D.（科学研究的具体方法如此）8.D.（生物工程是以生物科学为基础，应用先进的科学原理和工程手段来加工或改造生物材料）9.B.（具有神经系统的生物才可能有反射）10.本题为现代生物学最新发展的一些简介，可根据材料回答。答案：(1)①细菌病毒 ②寄生 ③DNA ④ATP ⑤噬菌体的DNA和信使RNA ⑥核糖体． (2)支持观点的材料：噬菌体有严整的结构，能繁殖；有遗传现象。不支持的材料：不能独立生活；无独立代谢能力(无酶系统，不能合成ATP)。 (3)病毒的DNA与细菌质粒有相似的功能；病毒没有自身特有的遗传密码，还有基因与宿主基因相同或类似，而与其它病毒不同。
11.本题为介绍生物学在现代社会中的应用，使学生接受保护生态环境的教育，这反映了自然科学的人文倾向，具有一定的代表性。根据双语教学的需要，常见的英文单词也要有一定了解。答案：(1)减量 再利用 循环再生 回收 (2)衣：不穿野生动物的裘皮服装，不用含磷洗衣粉等；食：不吃野生动物，不用发泡塑料做的一次性餐具等 住：搞好家庭绿化，推广绿色照明，使用节能灯灯等 行：不使用柴油机动车、助力车，提倡骑自行车等。
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4第三部分 生命活动的调节与免疫
第15讲 植物生命活动的调节
一.考点内容全解
（一）本讲考什么
1.生长素的发现与作用
人类发现生长素经过了漫长的年代，而在此过程中实验手段的应用是人类最终揭示生长素奥妙的关键。
2.生长素作用的差异性及其应用
植物体不同部位对生长素的敏感性是不一样的，应用不同浓度的生长素可对植物的生长进行调节。顶端优势现象就是其具体表现。
（二）考点例析
[例1]对燕麦胚芽鞘进行如图处理：①的胚芽鞘尖端套上不透光的锡箔小帽；②将尖端下部用锡箔遮住；③在尖端横向插入锡箔；④在尖端横向插入琼脂片；⑤切去胚芽鞘尖端。
请据图判断下列哪一项是错误的
A.有单侧光照时仍直立向上生长的是①
B.给予右侧光照时，弯向光源生长的是②④
C.单侧光照时，不生长也不弯曲的是③⑤
D.如把④放在匀速转盘上，并给予右侧光照，生长情况是向右弯曲生长
[解析]本题考查生长素产生的部位及分布的影响因素。生长素由胚芽鞘顶端产生，在顶端部位若有光线的刺激可侧向运输，但在其下部则不能侧向运输，只能由上向下运输。生长素分布多的部位细胞生长快，因此它弯向光源生长。琼脂块实际上起一个物质传递的作用，是一种中介物，用以判断是否有化学物质的生成及作用。若将胚芽鞘放在匀速转盘上，即使以单侧光照射，生长素在这一部位也是均匀分布的，不可能弯向光源。
[答案] D
[例2]许多实验研究生长素(1AA)对植物生长的影响模式，如用玉米胚芽鞘作为实验材料：
实验1：将切除的胚芽鞘尖端放置于琼脂块上(图1)，移去尖端后，将琼脂切成体积相等的若干个方块，将方块不对称地放在除去尖端的胚芽鞘上，实验保持在完全黑暗处进行12h，每个胚芽鞘弯曲的角度以图2的方法测量，并计算平均值。每次放入等面积、等体积琼脂块中的胚芽鞘尖端数量不同，这样重复上述过程。
图1 图2
实验2：用含有不同浓度IAA的琼脂块代替胚芽鞘尖端进一步实验。上述两个实验的结果如图3和图4所示。
图3 图4
(1)绘图表示，如何将琼脂块放置于胚芽鞘上，才能得到图3的结果
(2)为什么实验要在完全黑暗处进行
(3)解释实验2的结果： IAA从0umol/L～1.3umol/L 。
(4)①根据图示实验结果，两种实验条件下的最大弯曲度分别为 、 。
②比较实验1和实验2结果的有什么不同 。
③这种不同说明了 。
[解析] 本题综合考查生长素的作用及定性实验研究。虽然本实验与课本上介绍的实验有一定的区别，但基本原理都是可用的。为考察IAA对植物生长的影响，可将含生长素的琼脂块放在胚芽鞘的一侧，用来测定促进生长的效果，若弯曲度越大，说明促进生长的作用越强。但生长素的促进作用是在一定范围内有效的，超过此范围，反而有抑制作用。通过实验4的观察，在超过1.2umol/L后，弯曲度下降。定量研究在讨论生长素的作用方面有重要的意义。象实验1，之所以出现无抑制现象，与该实验采用了活体有关，因生长素的运输是主动运输的过程。
[答案](1)(见右图) (2)防止在光下照光不均匀，或者是单角度、单方向照光引起生长素分布不均匀 (3)IAA浓度低时，促进生长，IAA浓度高于1.3umol/dm3时，弯曲度开始下降，说明促进生长的作用降低 (4)①15度 18度 ②实验l中由于琼脂块的IAA来自胚芽鞘尖端，即使是最大程度的转移也不会存在IAA含量过多而抑制生长的问题；而实验2中，当琼脂块中的外源生长素含量过多时，就会导致对生长的促进程度降低甚至是抑制生长的现象 ③胚芽鞘尖端的IAA进入琼脂块内是一种扩散的过程。因为在实验1中，当放入琼脂块的胚芽鞘尖端数量增加到一定程度时，琼脂块的IAA含量不再增加(这可从实验1的结果反应出来)。
[延伸拓展]生物学的定量研究如何进行，本实验是一个范例，基本点是通过浓度（变量）的调节，考查最终结果的差异，并要有数学的表达或演算（坐标图表示等）
二．能力提升技巧
本讲能力考查主要体现在如何设计实验及实验结果分析方面。实验过程中必须本着单一变量原则进行，若不能如此，则实验结果的分析会无从下手。
[例3] 植物开花受开花激素的影响。下图表示光周期（日照长短）诱导植物开花激素的产生以及影响开花的实验。图中植物去掉了顶端的全部叶子，A、D植株分别接受长日照、短日照；B、C植株方框内为受短日照处理的部位。
(1)对照实验A、D可说明该植物属于 （长日植物、短日植物）。
(2)根据B、C实验，填写实验报告表中的有关内容：
测试项目 结果分析
感受光周期的部位（叶、顶端）
接受诱导产生开花激素的部位（叶、顶端）
开花激素作用的部位
(3)依据以上实验得出的结论是—————。
(4)借鉴“生长素的发现”的科学实验方法，设计一个简单的模拟实验，证明B株产生的开花激素可使在A株条件下的同种植物开花。
第一步：切取一小段B株带叶的枝条，放置在琼脂块上一段时间；
第二步：——————
预期结果：
对照实验：
预期结果：
[解析]A植株接受长日照不开花，D植株受短日照开花，可说明该植物是短日照植物。B株下部的叶子接受短日照开花，C植株的顶端接受短日照不开花，这表明短日照和长日照对花芽的分化不产生直接的影响，只有通过叶子才能影响芽的分化，是叶子接受了短日照刺激后产生了开花激素，从叶运输到芽而使芽分化为花芽，结果B株开了花。
借鉴“生长素的发现”的科学实验方法，主要是借鉴其发现过程中利用琼脂等材料来设计对照实验。
[答案] （1）短日植物 （2）叶 叶 顶端 （3）光周期可诱导植物开花激素的形成，进而影响开花（或短日照可诱导短日植物的叶产生开花激素，进而影响开花）。（4）将A株条件下的同种植物枝条切口，再将含开花激素的琼脂块放在切口上 开花 将另一A株条件下的同种植物枝条切口，再将不含开花激素的琼脂块放在切口上 不开花
三.基础能力测试
1.用生长素除草，其原理与下列实验相似的一项是
A.用一定浓度的生长素涂在未受粉的蕃茄花蕾上，培育出无籽蕃茄
B.用一定浓度的生长素处理扦插的枝条
C.除去发育的种子，子房发育停止
D.植物的顶端优势现象
2.右图表示一项关于生长素的研究实验，以下哪一项关于实验结果的叙述是正确的
A.M长得比N长 B.N长得比M长
C.M弯向一侧而N不弯曲 D.N弯向一侧而M不弯曲
3.“满园春色关不住，一枝红杏出墙来”这一诗句，形象地说明了植物生长素
A．能促进细胞伸长 B．能抑制细胞伸长 C．能促进细胞分裂 D．具有双重特性
4.移栽作物时，剪去主根和部分枝叶的作用分别是
A．减少养分消耗和水分散失 B．抑制向地性和向光性
C．解除主根对侧根生长的抑制作用和减少蒸腾作用 D．减少机械刺激作用和减少蒸腾作用
5.下列哪一个生产或实验过程不能使用吲哚乙酸
A.处理扦插的月季枝条，促使其加快生根 B.处理青色的生香蕉，使其加速转变为黄色
C.处理去掉雄蕊的番茄花蕾，获得无籽果实 D.处理切去胚芽鞘尖端的燕麦幼苗，使其继续生长
6.用正常的黄瓜雌花验证生长素的作用，设计的做法是：将用于实验的雌花在开花前套上纸袋，然后分别作如下处理,①1号花开花后给雌蕊柱头涂一定浓度的生长素；②2号花开花后人工授粉。此设计的缺陷是
A．1号花未进行人工授粉 B．2号花未涂生长素
C．缺乏自然传粉的雌花 D．缺乏只作套袋处理的雌花
7.下图中琼脂块1和2按图中位置被转移至刚切除尖端的胚芽鞘上，几天后的结果应是
8.某兴趣小组将生物园里的二倍体黄瓜的雌花分四组，处理方法如下表。其中最可能获得二倍体无籽
黄瓜的处理
组别 甲 乙 丙 丁
处理 自然状态 开花后，用适宜浓度的生长素处理柱头。 开花前套上纸袋，开花后，用适宜浓度的生长素处理柱头，然后再套上纸袋。 开花前套上纸袋，开花后，用适宜浓度的秋水仙素处理柱头，然后再套上纸袋。
注：黄瓜是雌雄异花植物
A．乙组 B．乙组和丙组 C．丙组 D．丙组和丁组
四．潜能挑战测试
9.右图中胚芽鞘y的弯曲情况将是
A.向左 B．向右 C．向下 D．不弯曲
10.禾谷类种子萌发期间，幼叶由胚芽鞘保护出土。胚芽鞘产生的生长素(IAA)可通过将切除的胚芽鞘放入琼脂块的方法来收集。
（1）实验研究并比较玉米胚芽鞘尖端在光处和暗处产生生长素的量，将玉米胚芽鞘尖端切除并放入琼脂块中，有的置于光下，有的放在暗处，下图表示实验装置及实验结束时收集到的生长素量。
关于生长素的产生，本实验的结论是 。
琼脂块 收集到的IAA相对量
黑暗 右侧照光
A块 100 100
B块 73 65
C块 27 35
（2）右图表示进一步研究生长素通过玉米胚芽鞘的运输实验。图中琼脂块A含有生长素，琼脂块B从底部收集生长素，琼脂块C从左侧收集生长素。
下表是实验装置在暗处和右侧照光两种情况下
琼脂块B和C中的含量(相对值)。
该实验结果说明 。
(3)IAA刺激玉米茎部和胚芽鞘细胞的伸长生长，请说明生长素运输是如何有利于玉米植株有效进行光合作用的
(4)IAA是植物生长调节剂的一种，指出在商业上用IAA调节植物生长、发育的两个实例。
11.黄瓜花是单性花，雄花和雌花容易分辨。现在生物园里有几株黄瓜正在开花，为你提供必要的器具和药品，请你完成下面的实验方案，以证明黄瓜子房发育成果实需要种子提供的生长素。
器具和药品：透明纸袋、回形针、小纸牌、剪刀、镊子、毛笔、烧杯、适宜浓度的生长素溶液。
实验方案：
步骤一：选择一批发育正常，即将开放的黄瓜雌花，为每朵花套上透明纸袋，用回形针将纸固定好，然后将这些雌花分为3组，分别挂上标有1、2、3的小纸牌。
步骤二：__________________________。
结果预测：第一组雌花_________；第二组雌花_________；第三组雌花_________。
五．标答与点拨
1.D （高浓度抑制植物的生长，除草也是同样原理）2.A（在单侧光的照射下，X比Y生长素含量高）3.A（植物向光性与生长素的促进作用有关）4.C（主根对侧根也有抑制作用，原理同顶端优势）5.B（植物的催熟与乙烯有关）6.D（黄瓜为雌雄异体，缺乏无生长素的对照组）7.A（在重力作用下，胚芽鞘下端生长素积累更多）8.C（受粉后可形成种子）9.D（生长素只能由形态学上端向下端运输）
10.实事求是对实验结果进行表述就可得出实验结论。答案：(1)植物胚芽鞘在暗处产生的生长素比在光下要多 (2)生长素在单侧光照射时的分布是背光侧多于向光侧 (3)生长素促进了细胞的伸长生长，使植物整体长高，有利于充分地接受光照进行光合作用，特别是对于阳生植物 (4)可商业化地生产生长素类植物生长调节剂，低剂量使用时可促进植物生长，大剂量使用时可抑制植物生长，甚至作为除草剂杀死杂草；可以促进果实发育，诱导无籽果实形成，提高以果实作为收获对象的农作物的产量。
11.实验设计一定要注意有对照组。答案： 步骤二：待纸袋中的雌花开放后，打开第一组的纸袋，授以黄瓜的花粉；打开第二组的纸袋，在子房壁上涂抹适宜浓度的生长素溶液，以后几天继续套上纸袋；第三组不做任何处理，几天后将纸袋取下。（注：各种处理的组别可不按上述顺序；不要求对某些技术细节如怎样授粉等做出具体说明）
结果：结出有籽黄瓜 结出无籽黄瓜 不结黄瓜，子房枯萎脱落
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1第三部分 生命活动的调节与免疫
第19讲 人体的稳态
一、考点内容全解
（一）本讲考什么
1.内环境与稳态
（1）体液与内环境
（2）内环境的稳态
①稳态的概念：正常机体在神经系统和体液的调节下，通过各个器官、系统的协调活动，共同维持内环境相对稳定状态。
②稳态的内容：pH、温度、渗透压、理化性质和各种化学物质的含量。
③生理意义：机体进行正常生命活动（酶发挥作用）的必要条件。
2.水和无机盐的平衡与调节
（1）水的平衡与调节
（2）无机盐的平衡与调节
血钠降低或血钾升高→肾上腺→醛固酮分泌增加→肾小管、集合管→吸钠泌钾保水
〖特别提示〗运用水和无机盐平衡调节的知识可以推知醛固酮具有吸钠、泌钾、保水
3．血糖的平衡与调节
4．体温的平衡与调节
（二）考点例析
〖例1〗在下列物质中，不属于内环境组成成分的是
A.血红蛋白 B.葡萄糖 C.二氧化碳和氧 D.氨基酸
〖解析〗内环境指的是细胞外液，而不是细胞内液，血红蛋白存在于红细胞内，而葡萄糖、氨基酸、二氧化碳及氧均可在血浆中存在。
〖答案〗A
〖例2〗关于人体内水和无机盐平衡调节的叙述中，正确的是
A.血浆渗透压降低时，引起口渴 B.机体失水时，抗利尿激素分泌减少
C.抗利尿激素使细胞吸水能力增强 D.抗利尿激素使细胞吸水能力减弱
〖解析〗水的稳态是体内水的相对含量的相对稳定，这个相对含量是以渗透压为衡量标志的。血浆渗透压降低，说明人体摄入的水过多或盐分丢失过多，此时，渗透压感受器会受到抑制，因而不会产生渴觉。所以A项错误。当机体失水时，细胞外液渗透压升高，渗透压感受器兴奋，使下丘脑神经分泌细胞合成，并由垂体后叶释放的抗利尿激素增加，因此B项错误。抗利尿激素可促进水的重吸收，使细胞外液渗透压下降，从而使细胞内液渗透压相对上升，这样细胞的吸水能力增强了。
〖答案〗C
〖同类变式〗（2002年上海高考题）某人患急性肠胃炎引起腹泻，医生给予补充生理盐水，其首要目的是
A 提供能量 B 维持水分代谢的平衡 C 供给营养 D 维持无机盐代谢的平衡
〖解析〗本题的变化主要是问题情景“生活化”，增加了试题的难度。水是人体内含量最多的物质，人体内的各项生命活动离不开水。水平衡的调节是以渗透压的相对稳定为条件的。患肠胃炎的病人，典型的症状是腹泻，失水多于失盐，此时消化道吸收水分的能力降低，导致人体内缺水，要给病人输液补充水分，由于人体液的无机盐浓度为0.9％，所以要给病人输生理盐水，以维持体内渗透压的平衡。
〖特别提示〗水和无机盐、血糖、体温的平衡与调节具有密切的联系：水量的变化可导致无机盐含量的相对（浓度）变化，无机盐含量的变化导致水量的相对变化，血糖浓度的变化导致渗透压的变化，体温的调节（如高温环境）可导致机体水量、无机盐含量的变化。任何一种因素的变化都将导致其他因素的变化，通过复杂的神经-体液进行调节使机体保持稳态，所以回答这类问题时应当进行综合分析。
〖例3〗关于胰岛素作用的认识正确的是
A．没有胰岛素，葡萄糖将不能进入细胞
B．胰岛素不足，葡萄糖进入细胞障碍，但氧化分解正常
C．胰岛素不足，糖元合成减少，细胞供能正常
D．胰岛素不足，细胞供能障碍，非糖物质转化葡萄糖增多
〖解析〗胰岛素既可以增加糖的去路，又可以抑制糖的来源。在增加去路一面，首先是促进葡萄糖进入细胞，胰岛素不足时，葡萄糖进入细胞障碍；在抑制来源方面，是抑制肝糖元的分解和非糖物质转化为葡萄糖。胰岛素不足时，抑制肝糖元分解的能力减弱造成糖元分解加强，抑制非糖物质转化为葡萄糖的能力减弱造成葡萄糖增多。
〖答案〗D
〖例4〗在寒冷环境中，人体会发生骨骼肌不自觉战栗，这时
A.温度感受器兴奋 B.下丘脑的分泌功能增强
C.躯体运动中枢兴奋 D.皮肤血流量增加
〖解析〗在寒冷环境中，机体通过神经-体液调节维持体温平衡。冷觉感受器兴奋，冲动传至下丘脑，使下丘脑产生以下活动：一是分泌促肾上腺素和促甲状腺激素释放激素，使肾上腺素、甲状腺激素释放增多，机体代谢增强，产热增加，抗寒能力增强；二是经传出神经支配骨骼肌战栗，立毛肌收缩，皮肤血管收缩，散热减少。
〖答案〗B
〖解题警示〗一般而言，骨骼肌是受躯体运动中枢支配的，但在寒冷时，发生的是不自主收缩，故不受大脑中央前回的第一运动区支配，而与下丘脑体温调节中枢的下丘脑神经细胞分泌有关。
二、能力提升技巧
1．注意总结和归纳人体水、无机盐、血糖的几种来源及去向。
2．全面总结下丘脑在机体稳态调节中的作用，主要包括以下几个方面。
感受：渗透压感受器感受渗透压升高。
分泌：分泌抗利尿激素。在外环境温度低时分泌促甲状腺激素释放激素。
调节：体温调节中枢、血糖调节中枢、渗透压调节中枢。
传导：可传导渗透压感受器产生的兴奋至大脑皮层，使之产生渴觉。
3．血糖的平衡及其调节，既是内环境稳态的重要内容，也与神经调节、激素调节、体温的调节、血糖代谢、蛋白质的代谢密切相关，同时与水的功能亦有密切关系如糖尿病人的多尿、多饮、多食而身体逐渐消瘦。
近几年高考命题集中在：水和无机盐、体温、血糖的平衡与调节，内环境的慨念及其意义。
本讲内容与人体的基本生命活动密切相关。有些内容是必修教材的补充与延伸，有些内容与其他学科相关，因而本专题有许多高考命题热点。所以本部分内容可设计成较复杂的学科内或学科间综合题。
〖例5〗右图是胰腺组织局部结构模式图，请据图回答：
(1)A液为 ，B液为 ，C液为 。三者共同构成的胰腺组织细胞生活的液体环境，这个液体环境称为
(2)C02不从毛细血管进入胰腺组织细胞的原因是
(3)胰腺组织细胞可分泌胰酶和胰岛素，其中
可进入血液，参与物质代谢的调节，如果该物质分泌不足，可使血液中 浓度升高，导致 病的发生。
〖解析〗考查胰腺组织细胞的内环境、血糖的调节及糖尿病的发病机理。
(1)体内组织细胞(包括胰腺组织细胞)生活的液体环境叫内环境，是由血浆、淋巴和组织液构成。
(2)气体O2、CO2等在动物体内进行气体交换是通过气体的扩散作用实现的。在动物体内，肺泡内的二氧化碳浓度最低，组织细胞中二氧化碳浓度最高；氧气浓度跟二氧化碳相反。所以毛细血管中的二氧化碳不能向组织细胞内扩散。
(3)胰腺的外分泌部能分泌胰液，胰液中含有各种消化酶，进人消化道后分解有机物；胰腺中的内分泌部(胰岛)分泌胰岛素，首先进入血液，通过血液循环流到“靶器官”，参与调节代谢，若胰岛素分泌不足，就会使血液中的葡萄糖浓度升高，在尿液中有葡萄糖(糖尿)。
〖答案〗(1)组织液；血浆；淋巴；内环境 (2)毛细血管内二氧化碳浓度低于胰腺组织细胞中二氧化碳的浓度 (3)胰岛素；葡萄糖；糖尿
〖例6〗右图是高等动物体内蛋白质代谢过程简图，请据图回答：
(1)若图中A是在胰岛B细胞中合成，与此有关的生理过程①是 ；正常人饭后物质A 会 ，约1小时后又会
(2)图中③过程进行的场所是
(3)若F以汗的形式排出，一般而言体内的抗利尿激素分泌量将 ，醛固酮分泌量
〖解析〗本题主要考查蛋白质的代谢、血糖代谢、水分和无机盐的调节。第（3）题很有特点，体现了叫高的灵活性。据图可知F主要是指尿素，若尿素以汗的形式排出说明丢失水和盐分较多。
〖答案〗（1）转氨基(氨基转换)；迅速增加；迅速恢复到正常水平 （2）细胞内的线粒体 （3）增加；增加
〖例7〗（2002上海高考题）图甲是狗尿浓缩实验的结果。让狗大量饮水(图中箭头a所示)后，连续排出大量的尿；当将2.5%NaCl溶液10 mL，注射人颈动脉(箭头b)后，尿量暂时减少；当静脉注射脑垂体后叶提取物(箭头c)后，尿量也减少。根据此实验，可以推断：
(1)2.5%NaCl溶液注入动脉，使 升高，刺激 ，引起 激素分泌，导致尿量减少。本实验也证明 中含有这种激素。
(2)如果预先将狗的脑垂体后叶切除，再进行上述同样的实验，请将预期结果的排尿曲线描绘在图乙中的坐标上。
〖解析〗下丘脑控制排尿是通过抗利尿激素的分泌来完成的。抗利尿激素是由视上核和室旁核的神经元合成的。哺乳动物的生理盐水浓度为0.9%，这一浓度相当于血液中无机盐的浓度，当静脉注射高浓度为2.5%NaCl溶液后，可刺激下丘脑，促进抗利尿激素的分泌，从而使尿量减少。静脉注射脑垂体后叶提取物后，也出现了尿量减少的结果，这是因为下丘脑神经分泌颗粒沿下丘脑—垂体束的神经纤维向外周运输而贮存于神经垂体内。如果预先将狗的脑垂体后叶切除，再进行上述实验，则b点不出现上述现象，但c点出现同样现象。这说明脑垂体后叫‘亦含有抗利尿激素。
〖答案〗(1)血浆渗透压 下丘脑 抗利尿 脑垂体后叶 (2)见右图
三.基础能力测试
1．对于钾盐和钠盐来讲，正常人容易缺乏的是
A 钠盐 B 钾盐 C 都容易缺 D 都不易缺
2．将狗的两侧肾上腺切除，当其出现症状后注射某种激素，接着测定随尿液排出的Na+、K+量，结果如右图。注射的激素是
A 抗利尿激素 B 肾上腺素 C 醛固酮 D 促肾上腺皮质激素
3．在肾小管分泌钾的能力增强时
A 尿量增加，醛固酮分泌减少 B 尿量减少，醛固酮分泌增加
C 尿量减少，醛固酮分泌减少 D 尿量增加，醛固酮分泌增加
4．下列不属于糖尿病人表现的是
A 体内抗利尿激素分泌增多 B 非必需氨基酸需要增多
C 脂肪需要增多 D 醛固酮分泌增多
物种 失 水 量 尿中尿素浓度(mmol/L)
尿液 粪便 汗液
物种A 15 5 55 3 500
物种B 30 15 75 2 000
5．已知每克淀粉和脂肪完全氧化分解时产生水的量分别是0.55g和l.05g。现有A、B两种哺乳动物体重和年龄都相似，将它们分成等量的2组，每天每只消耗lOOg大麦种子(含65%淀粉和35%脂肪)，两者在相同的环境下持续实验lOd，数据如下表所示：
为维持水分代谢平衡，每天应给两组动物中的每个动物各提供多少水分
A 物种A 为2.5g，B为7.5g B 物种B为4.5g，B为7.5g
C 物种A 为2.5g ，B为47.5g D 物种A为12.5g ，B为4.5g
6．甲亢症与高血糖症相比特有的症状可能是
A 多食 B 多尿 C 情绪激昂 D 身体消瘦
7．温度可以直接影响的水的排出途径是
①由肾排出 ②由皮肤排出 ③由肺排出 ④由大肠排出
A ①②③④ B 只是①② C 只是② D 只是①
8．（2003江苏高考题）大面积烧伤病人由于严重脱水，使血钾升高，细胞外液渗透压升高，此时血液中
A 抗利尿激素浓度增加，醛固酮浓度减少 B 抗利尿激素浓度减少，醛固酮浓度增加
C 抗利尿激素浓度增加，醛固酮浓度增加 D 抗利尿激素浓度减少，醛固酮逍度减少
9．较大剂量注射一种激素后，小鼠尿中有糖，且体温升高，这种激素是
A 胰高血糖素 B 肾上腺素 C 甲状腺激素 D 胰岛素
四．潜能挑战测试
10．右图表示某男性在45℃的室内安静状态下的体内温度、皮肤温度和出汗速率的变化，第25min时(图中T)此人大量饮人冰水。
(1)解释0-25min的体内温度与皮肤温度的不同
(2)饮用大量冰水，能导致皮肤温度的变化，这种变化是如何引起的
(3)据图可以得出结论：控制出汗的温度探测器不位于皮肤。理由是
11．数学、物理学、化学、地理学等知识和思维方法在生物学研究中具有重要应用。
(1)将90℃热水倒入如下所示的4支试管中，然后每隔2分钟各试管测一次水温，根据测量的结果绘出冷却曲线。现已绘出A、B、C试管的冷却曲线，请在图中绘出D试管的大致冷却曲线。
(2)世界上最小的哺乳动物伊特鲁立亚鼯鼱体长仅3.5cm，体重约1.3～2g，每24小时的进食量相当于自己体重的两倍，表现为世界上最快的新陈代谢：心脏每分钟狂跳1000次，呼吸次数每分钟850次，而一滴血的红血球含量比我们人类的多3倍。
①伊特鲁立亚鼯鼱白天躲在洞中休息，体温从38℃降到25℃，心跳和呼吸的次数都大大地减少，身子几乎成了冰冷的僵尸；而一到夜间便成为不知疲倦的狩猎者。决定这种现象的原因是( )
A．遗传性 B．变异性 C．适应性 D．应激性
②从代谢角度分析，造成伊特鲁立亚鼯鼱超大胃口的原因是_______________________________
③鼯鼱家族种类很多，如泰国鼯鼱、意大利鼯鼱、俄罗斯鼯鼱、中国海南岛鼯鼱等陆生鼯鼱，四者之中体重最大的可能是___________，相对耗氧量最大的可能是____________
(3)下表为一些细胞及其他结构直径的大小：
项目 核糖体 最小的病毒 支原体细胞 细菌细胞 动植物细胞 原生动物细胞
直径大小（μm) 0.025 0.02 0.1～0.3 l～2 20～30(10～50) 数百至数千
①分析表格数据，指出细胞直径的大小范围。
②解释①的结果。
③指出细胞增大表面积的可能进化方向。
五、标答与点拨
1．A(点拨：人体易缺钠，因而形成保钠机制；相对而言，钾盐不但不易缺，还容易过量，因而形成肾小管和集合管泌钾功能) 2．C（点拨：注射激素后钠的排出减少，而钾的排出增多） 3．B(点拔：肾小管分泌钾的能力增强，表明醛固酮分泌增多具有吸钠、泌钾、保水) 4．D(点拔：只有醛固酮的分泌与糖尿病无直接关系) 5．C(点拨：A为(15+5+55)—(65×0．55+35×1．05)=2．5g；B为(30+15+75)—(65×0．55+35×1．05)=47．5g) 6．C(点拨：甲亢症患者甲状腺激素分泌过多，神经系统兴奋性强) 7．C（点拨：温度只影响出汗） 8．C（点拔：严重脱水使渗透压升高；血钾升高醛固酮分泌增多） 9．B（点拔：肾上腺素为升糖激素，并促进新陈代谢）
10．(1)由于汗腺散热，皮肤温度低于体内温度 (2)冰水吸收体内热量引起体内温度降低，这刺激了体温调节中枢反射性地引起皮肤血管收缩，汗腺分泌减少，因此皮肤温度上升 (3)汗液分泌速率曲线与体内温度曲线图形一致，而与皮肤温度曲线图形不一致
11．(1)见图 (2) ①A ②一个物体体积越少，其表皮面积的比例越大。伊特鲁立亚晌踏是世界上最小的哺乳动物，可它们的表皮面积相对而言又是最大的。体积小、表皮面积大的结果自然是热量的大量流失。高级哺乳类动物需要保持恒定体温(约38℃)，因此必须随时补充热能，而热能的主要来源便是食物 ③俄罗斯鼯鼱；泰国鼯鼱 (运用能量代谢的知识和简单的地理知识，并结合适应和进化的观点，可推知气温较高的(较低纬度)地区鼯鼱体积(质量)相对较小，气温较低的(较高纬度)地区鼯鼱体积(质量)相对较大。小型哺乳动物因为其表面积与体积的比值大，每天的摄食量大于自身的体重，而大型哺乳动物的摄食量仅为其体重的一小部分；小型哺乳动物有较高的代谢率来产生额外的热量，因此它呼吸强烈，从而消耗更多的食物) (3)①0.1～数千微米(注：病毒不具细胞结构) ②开放性题目。如：细胞体积越大，其相对表面积越大，细胞与周围环境进行物质、能量和信息交换的能力越大；但细胞体积不能过小，必须能保证容纳核糖体及DNA、酶等生命大分子基本结构 ③细胞体积趋向于小；内、外表面形成突起
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5第六部分 生物技术与生命科学新进展
第46讲 发酵工程
一、考点内容全解
（一）本讲考点是什么？
1.发酵工程、酶工程简介，及四大生物工程间的关系
人们按照自己的愿望改造物种采用基因工程或细胞工程的方法，而基因工程和细胞工程的研究成果，目前大多需要通过发酵工程、酶工程来实现产业化。基因工程、细胞工程和发酵工程中所需要的酶，往往通过酶工程来获得；酶工程中酶的生产，一般要通过微生物发酵的方法来进行。
图示如右：
（二）考点例析
[例1]用来治疗糖尿病的胰岛素，过去主要靠从动物体器官、组织中提取，但因受原料限制，无法推广。现在，可以用发酵工程的方法来生产胰岛素。若用大肠杆菌发酵来生产胰岛素，并结合基因工程，写出其生产过程：
(1)构建转入人胰岛素基因的工程菌。
①提取目的基因：用胰岛素基因探针从人的胰岛细胞中获取 ，再用 法制备人的胰岛细胞目的基因。
②目的基因与运载体结合：从大肠杆菌的细胞中提取 ，并用 酶切割质粒，使其露出 。用同一种酶切割目的基因使其产生相同的 ，再将目的基因插人质粒切口处，加入适量的 酶，这样就形成了一个 和 的重组DNA。
③将目的基因导人受体细胞：将大肠杆菌用 处理，以增大 的通透性，让重组DNA进人大肠杆菌体内。
④目的基因的检测和表达：在用一定的方法检测出目的基因已导人大肠杆菌细胞内，并 后，再对该种大肠杆菌扩大培养。
(2)发酵生产。如图为发酵罐，回答：（括号中填数字如[1]）
①配制适合大肠杆菌的培养基，调整 ，然后对培养基进行 处理并装入发酵罐，将上述大肠杆菌接种于发酵罐发酵
②若经检测若发现放料口排出的旧培养基中微生物细胞形态多样，甚至出现畸形，则此时微生物的生长处于 期，加料口[ ]添加新培养基的速度应该适当 ，并从[ ]以适当速度通入
③若该装置阶段发酵的目的是为扩大培养生产酵母菌菌种，则应尽可能延长 期，采取的主要措施为：加料口放料的速度都 ，通人的无菌空气成分中应 ，搅拌的速度适当
④影响发酵过程中温度变化的因素是
⑤发酵过程中pH变化的原因是
⑥搅拌器搅拌的作用是
(3)发酵完毕后，从培养基中 并 胰岛素，经过一定的加工成为药用胰岛素，经 合格后，可投入使用。
[解析]本题考查对基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程相互关系的理解，并带有一点实验设计“味道”，因而突出了创新思维能力的考查力度。解题思路是：先运用基因工程构建转入人胰岛素基因的工程菌，再利用该工程菌，运用发酵工程生产人胰岛素，然后利用类似酶工程中分离提纯技术得到胰岛素产品。
[答案]（1）①人胰岛素基因mRNA；反转录 ②质粒 限制性内切 黏性末端 黏性末端 DNA连接 人的胰岛素基因 大肠杆菌质粒 ③氯化钙 细胞壁 ④能表达 (2) ①pH；灭菌②衰退；[1]；[4]；无菌空气③对数；加快；有充足的氧；加快④微生物代谢，机械搅拌、罐壁散热、水分蒸发、冷却水循环等⑤营养物质的消耗、代谢产物的积累⑥增加溶氧；使菌种与培养基充分接触提高原料利用率 (3)提取、提纯、检验
二、能力提升技巧
提高发酵产品的品质与产量，降低成本，提高经济效益是发酵工程的重要研究课题，而运用微生物代谢的特点，控制发酵条件，是实现科学发酵的基础。
[例2]影响谷氨酸棒状杆菌生长速度的是碳氮比，当碳氮比为4：1时，菌体大量繁殖，而碳氮比为3：1时，则繁殖减慢，产谷氨酸增多。回答：
（1）解释“当碳氮比为4：1时，菌体大量繁殖，而碳氮比为3：1时，则繁殖减慢，产谷氨酸增多”原因。
（2）运用发酵工程生产谷氨酸时应选择的培养条件应该是 （ ）
①对数期培养基碳氮比为4：1，隔绝空气 ②对数期培养基碳氮比为3：1，隔绝空气
③对数期培养基碳氮比为4：1，通气培养 ④稳定期培养基碳氮比为3：1，隔绝空气
⑤稳定期培养基碳氮比为4：1，通气培养 ⑥稳定期培养基碳氮比为3：1，通气培养
A．②③ B．①⑥ C．③④ D．③⑥
[解析]微生物生长速度、代谢产物与培养条件有关。不同的微生物的影响是不同的，如酵母菌在氧气氧气充足比氧气不足时繁殖要快，而且产物也不同。但影响谷氨酸棒状杆菌产物的主要是碳氮比，C：N=4：1时，大量繁殖，产谷氨酸少；C：N=3：1时，繁殖慢，产谷氨酸多。谷氨酸棒状杆菌是需氧型杆菌，所以不能隔绝空气。
[答案]（1）对数期菌体快速增殖，需要消耗大量的能量，这主要由糖类通过有氧呼吸提供，所以碳氮比为4：1；在稳定期产生大量的次级代谢产物——谷氨酸，其N元素相对较高，此时需要的碳氮比适宜值3：1 （2）D
[解题技巧]本讲内容与人们日常生活联系紧密，预计未来高考题目将是高中生物学知识综合的载体，突出微生物和发酵工程在生产生活中的应用。解题时综合运用高中生物学知识，特别是细胞的结构、组成细胞的化学成分、细胞代谢和繁殖等主干知识正确理解微生物的发酵，并分析指导生产生活实践。
[例3]在啤酒生产过程中，发酵是重要环节。生产过程大致如下：将经过灭菌的麦芽汁充氧，接入啤酒酵母菌菌种后输入发酵罐。初期，酵母菌迅速繁殖，糖度下降，产生白色泡沫，溶解氧渐渐耗尽。随后，酵母菌繁殖速度迅速下降，糖度加速降低，酒精浓度渐渐上升泡沫不断增多。当糖度下降到一定程度后，结束发酵。最后分别输出有形物质和鲜啤酒。
根据上述过程，回答以下问题：
(1)该过程表明啤酒酵母菌异化作用的特点是 。
(2)初期，酵母菌迅速繁殖的主要方式是 。
(3)酒精主要是啤酒酵母菌 期产生的 代谢产物。
(4)经测定酵母菌消耗的搪中)98．5％形成了酒精和其他发酵产物，其余1.5%则用于 。
(5)请写出由麦芽糖→葡萄糖→酒精的反应方程式。
[解析]解该题需从如下四步分析：第一步，由题意可知酵母菌接入发酵罐初期代谢和繁殖旺盛，溶解氧渐渐耗尽表明酵母菌进行旺盛的有氧呼吸，而随后代谢繁殖仍在进行，只是速度减慢，同时糖减少、酒精增加，表明其进行酒精发酵，而酒精发酵为无氧呼吸的特征。第二步，酵母菌繁殖方式尽管有出芽生殖、有性生殖等，但条件适宜时，快速繁殖方式应为出芽生殖。第三步，酒精应属于次级代谢产物，产生于微生物生长一段时间后的稳定期，必须注意麦芽糖→葡萄糖是一水解过程，需要酶的催化。第四步，环境中的糖是作为酵母菌繁殖的生命活动的碳源和能源，除了形成酒精和其他代谢产物外，其余部分则用在了自身的生长繁殖上。
[答案](1)既能进行有氧呼吸又能进行无氧呼吸 (2)出芽生殖 (3)稳定 次级 (4)酵母菌自身的生长和繁殖
(5)C12H22011+H20 → 2C6H1206 C6H1206 → 2C2H50H+CO2+H2O
三、基础能力测试
1．右图为黄色短杆菌合成赖氨酸的途径示意图，下列人工调控不可行的是 （ ）
A．增强黄色短杆菌细胞膜对苏氨酸的通透性
B．增强黄色短杆菌细胞膜对赖氨酸的通透性
C．运用基因工程删除黄色短杆菌高丝氨酸脱氢酶基因
D．诱变处理黄色短杆菌使高丝氨酸脱氢酶基因变异
2．血糖快速测试仪上的酶传感器中，使用的是( )
A．混合酶 B．固定化酶 C．游离的酶 D．一般酶制剂
3．谷氨酸发酵过程中，如果环境条件控制不当，则可能使代谢产物成为乳酸，那么，乳酸是下列哪种条件下的产物 ( )
A.pH值过小 B．pH值过大 C．溶氧过多 D．溶氧不足
4．应用发酵工程生产的产品不包括 ( )
A．初级代谢产物 B．次级代谢产物 C．单细胞蛋白 D．目的基因
5．以下发酵产品中，不属于代谢产物的是 ( )
A．味精 D．啤酒 C．“人造肉” D．人生长激素
6．基因工程培养的“工程菌”通过发酵工程生产的产品有 ( )
①石油 ②人生长激素 ③紫草素 ④聚乙二醇 ⑤胰岛素 ⑥重组乙肝疫苗
A．①③⑥ B．⑤②⑥ C．③⑤⑥ D．②③⑤
7．谷氨酸棒状杆菌生产谷氨酸的培养基中，五大类营养要素物质不可缺少。其中那一种的营养要素要保持在适量状态，若缺乏，则菌体生长十分缓慢，若过量，则为乳酸发酵。（ ）
A．碳源 B．氮源 C．生长因子 D．水和无机盐
8．下列不属于发酵工程应用的是 ( )
A.生产抗生素、维生素、药用氨基酸等 B．生产啤酒、果酒和食醋等
C．用于化学检测和水质监测 D．生产各种各样的食品和添加剂
9．下列对微生物连续培养优点的叙述，不正确的是（ ）
A．能及时连续补充微生物所需的营养物质，提高产量
B．有利于微生物尽快将代谢产物释放到培养基中
C．提高了设备利用率且便于自动控制与管理
D．能及时排除部分有害代谢产物
四、潜能挑战测试
10．根据细菌的生长曲线回答下列问题：
(1)曲线形成的条件是 ；和自然生态系统相比，其区别是
(2)接种一段时间后，菌数迅速增加，此时种群数量变化与
曲线相似，其原因是
(3)若此细菌的初始数目为n，每繁殖一代用20分钟，则调整期后2小时，发酵罐中的菌数为
(4)AE段与自然生态系统中的种群 生长曲线相似，其原因是
(5)DE段表明此细菌的生长进入了 期，原因是 ，该期是积累 产物的关键时期，可采用 方法延长时间达到增产目的
(6)种内斗争最激烈的时期是 段，细菌与无机环境斗争最激烈的时期是 段。
(7)在培养过程中，发现放料口所排的培养基中，微生物形态多样，这时，微生物生长处于 期，添加培养基的速度应该 ，请在图中画出添加培养基后微生物生长曲线。
五、标答与点拨
1．B（赖氨酸不会抑制天冬氨酸激酶活性）
2．B（酶传感器主要是由固定化酶膜和变换器组成。固定化酶膜可以选择性地“识别”被检测的物质并催化被“识别”出的物质发生化学反应；变换器则把这一催化反应中底物或产物的变量转换成电信号）
3．D(微生物发酵受到多种环境因素的影响，当谷氨酸棒状杆菌发酵时，如果pH太低则产生是乙酰谷氨酰胺，如果溶氧量不足，则产物就是乳酸)
3．D(因为目的基因的来源不是通过发酵得到的，它是通过直接从供体细胞中分离和人工合成目的基因)
4．D(搅拌器的搅拌，作用有啬溶氧量、使菌种和发酵液充分接触，还有产热)
5．C(所谓的“人造肉”，实质是植物蛋白质，所以，它不是代谢产物)
6．B(石油是地层中的，紫草素是植物组织培养过程中培养到愈伤时形成的，聚乙二醇是化学产品)
7．C(生长因子是微生物生长过程中不可缺少的，但如果量过多，则会使微生物生长过快，消耗过多的氧气，从而导致培养基缺氧)
8．C(因为化学检测和水质监测是基因工程的作用)
9．B（代谢产物由细胞释放到培养基取决于细胞膜的选择通过性）
10．(1)某种少量的细菌在固定容积的液体培养基中培养；不能构成物质循环；(2)J；营养充足培养条件适宜 (3)26n (4)S； 生存条件有限 (5)稳定期；营养物质消耗、代谢产物积累导致pH值改变；次级代谢；连续培养 (6)DE段；EF段 (7)衰亡；加快；见下图（虚线所对应的时刻表示添加培养基）
酶
菌体数目
时间
酶
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1第四部分 遗传与进化
第30讲　　基因的分离定律
一、考点内容全解
（一）本讲考点是什么
本讲的主要考点包括：知道孟德尔工作成就及获得成功的原因；理解遗传规律的基本概念，一对相对性状的遗传实验，对分离现象的解释及对分离现象的解释的验证；掌握基因分离定律的实质及在实践中的应用。
1.孟德尔的豌豆杂交试验
(1)孟德尔的成就。
(2)豌豆作为遗传实验材料的优点。
(3)孟德尔获得成功的原因：
选用豌豆作为实验材料；研究方法采用由单因素到多因素；能科学地运用统计学方法对实验结果进行分析；实验程序科学严谨：实验-假设-验证-总结规律。
2. 遗传规律的基本概念
(1)交配类
①杂交；②自交；③回交和测交；④正交和反交。
(2)性状类
①性状；②相对性状；③显性性状；④隐性性状；⑤性状分离；⑥显性的相对性。
(3)基因类
①等位基因；②相同基因；③显性性状；④隐性性状；⑤非等位基因；⑥复等位基因。
(4)个体类
①表现型； ②基因型； (表现型=基因型+环境)③纯合体；④杂合体；⑤杂种。
3.一对相对性状的杂交实验
(1) 杂交方法：去雄、授粉、套袋。
(2)过程：纯种高茎和矮茎豌豆作亲本，再让F1自交得F2。
(3)实验结果：①F1只表现显性亲本的性状。②F2中显现出不同性状的性状分离，分离比为显：隐=3：1。
4.对性状分离现象的解释
(1)图解
P： 高茎（DD）×矮茎（dd）
配子 D d
受精
子一代 (Dd)高茎
子二代　
D ｄ
D DD高 Dｄ高
ｄ Dｄ高 ｄｄ矮
(2)要点：
①一般说来，进行有性生殖的生物，体细胞中的基因成对存在，生殖细胞中的基因成单存在。
②亲本为纯合体的高茎(DD)和矮茎(dd)，则F1为Dd。
③F1存在等位基因，表现为显性性状。
④等位基因的行为：D、d在减数第一次分裂后期随同源染色体分开而分离。所以F1产生D和d两种等量的配子。
⑤F1中各种雌雄配子受精机会均等，随机受精产生F2；F2中有三种基因型，两种表现型且显性与隐性的比例为3：1。
5.对“解释”正确与否的验证──测交
①孟德尔的设计思路：测交后代的表现型种类和比例能真实反映出F1产生的配子种类和比例。
②目的：让F1的配子都能显现出来。
③结果：F1是杂合体，含等位基因Dd，在减数分裂形成配子时能产生含D和d两种等量的配子。
6.基因分离定律的实质
实质：等位基因随同源染色体的分开而分离。 细胞学基础：减数第一次分裂后期
7.分离定律在实践上的应用
(1)杂交育种：①显性性状作为选育对象：连续自交，直到不发生性状分离为止，方可作为推广种。
②隐性性状作为选育对象：一旦出现即可作为种子推广使用。
(2)医学实践:利用分离定律科学推断遗传病的基因型和发病概率。为人类禁止近亲结婚和优生提供理论依据。
（二）考点例析
［例1］孟德尔选用豌豆作为遗传实验材料的理由及对豌豆进行异花授粉前的处理是：①豌豆是闭花授粉植物；②豌豆在自然状态下是纯种；③用豌豆作实验材料有直接经济价值；④各品种间具有一些稳定的、差异较大而以容易区分的性状；⑤开花期母本去雄，然后套袋；⑥花蕾期母本去雄，然后套袋；
A.①②③④⑥　　B.①②⑤⑥　　C. ①②④⑥　　D.②③④⑥
［解析］豌豆是闭花授粉植物，在进行异花授粉之前，必须保证雌花没有授粉，因此要在花蕾期去雄。
［答案］C
［例2］一家庭有父母和儿子3人。母亲为A型血，母亲的红细胞能被父亲、儿子的血清凝集；父亲的红细胞能被母亲、儿子的血清凝集。父、母的基因型依次为：
A.IAIB、IAIA　　B.IBIB、IAｉ　C.IBｉ、 IAｉ　　D. IBｉ、IAIA　
［解析］人类ABO血型是由三个复等位基因控制的，它们是IA、IB、和ｉ。但是，对于每个人来说，只可能有两个基因。IA和IB对ｉ为显性，IA和IB无显隐性。ABO血型系统中，A型血人的红细胞膜上含有A凝集原，血清中含有抗B凝集素；B型血的人和A型血的人相反；AB型血的人红细胞膜上含有A、B凝集原，血清中不含任何凝集素；O型血人的红细胞膜上不含任何凝集原，但血清中含A、B凝集素。
根据分离定律可知：母亲是A型血，其基因型为IAI或IAｉ；母亲的红细胞能被父亲和儿子的血清凝集，说明父亲和儿子的血清中含有抗A凝集素，其血型为B型或O型；又知父亲的血型为B型，儿子的血型为O型，其基因型为ｉｉ。据此可推出父母亲的基因型。
［答案］C
［例3］一株纯黄粒玉米和一株白粒玉米相互授粉杂交，比较这两个植株种子发育中的胚和胚乳细胞的基因型，结论是
A.胚的不同，胚乳细胞的相同 B.胚的相同，胚乳细胞的不同
C.胚和胚乳细胞的基因型相同 D.胚和胚乳细胞的基因型都不同
［解析］胚是由1个卵细胞和1个精子受精发育而来，无论正交还是反交，基因型是相同的；胚乳是由2个极核与1个精子受精发育而来，所以母本不同，胚乳细胞的基因型也不相同。
［答案］B
［例4］基因型为Dd的个体连续自交n代，下图中的哪一条曲线能正确地反映纯合体所占比例的变化
［解析］杂合体连续自交，后代中杂合体的比例越来越小，纯合体的比例越来越大。推导过程如下：Dd 自交一代后，基因型为DD、 Dd和 dd三种，其比例是1/4、2/4和1/4。再自交一代， DD自交后仍是 DD，比例为1/4； Dd自交后代的基因型为DD、 Dd 和dd，比例分别为、和； dd自交后仍是dd，比例为1/4。将上述三项合并后，DD为3/8， Dd为1/4，dd为3/8。依此类推，自交n代后，杂合体Dd为，则纯合体所占比率为：1-，据此可知，只有C曲线与此相符。
［答案］C
［例5］某农场养了一群马，有栗色马和白色马。已知栗色对白色呈完全显性，育种工作者从中选出一匹健壮的栗色公马，请你根据毛色这一性状，用一个配种季节的时间鉴定它是杂种还是纯种。简要说明鉴定方法和理由。
［解析］本题主要考查测交实验在实践中的应用。因为栗色是显性性状，所以栗色公马的基因型可能是显性纯合或杂合，用测交方法可以鉴定其基因型。由于题目要求用一个配种季节的时间完成鉴定，因此根据统计学原理，运用测交实验的方法，让此马与多匹白马进行交配，使后代的数量尽可能多些，提高判断的准确性。后代可能的情况有两种。
［答案］两种情况：①可能是杂种。让此栗色马与多匹白马交配，若后代中有白马，说明栗色马含有隐性基因，故推知该栗色公马是杂种。②可能是纯种。让此栗色马与多匹白马交配，若后代中没有白马，说明栗色马不含隐性基因，故推知可能该栗色公马是纯种。
二、方法技巧规律
基因的分离定律是自由组合定律的基础，是高中生物的核心知识之一，是高考的热点内容。近几年的高考对本考点的考查试题形式较多。如选择、简答、综合分析等，考查的知识多为对概念的理解、基因型和表现型几率的计算及分离定律在实践上的应用等。运用揭示定律的科学方法设计实验，用分离定律解决实践中的相关问题是今后命题的主要趋势。
1.解答基因分离定律问题的一些基本思维
(1)判断显、隐性性状。方法有二种：
①具有相对性状的纯合体亲本杂交，子一代杂合体显现的亲本的性状为显性性状。
②据“杂合体自交后代出现性状分离”。新出现的性状为隐性性状。
在未知显/隐性关系的情况下，任何亲子代表现型相同的杂交都无法判断显/隐性。
(2)基因型的确定
①隐性纯合突破法：具隐性性状的个体一定是纯合体，其基因型中的两个隐性基因分别来自两个亲本，说明两个亲本至少含一个隐性基因。
②性状分离比突破法：根据特殊交配组合后代的性状分离比来确定基因型。
交配类型 亲本基因型 F1性状分离
杂合体自交 Bb×Bb 3∶1
测交 Bb×bb 1∶1
纯合亲本杂交 BB×bb 1∶0
(3) 基因型和表现型几率的计算见下一个专题。
2.学会作规范的遗传图解，并在实际应用中能熟练运用。如：
P： Dd × dd
配子 D d d
子代 Dd dd
［例6］现有一只白公羊与一只白母羊交配，生了一只小黑羊。问：公羊、母羊和小黑羊各是什么基因型？
［解析］解答本题分三步：一是判断性状的显隐性。根据本题题意，属“杂合体自交后代出现性状分离”。新出现的性状为隐性性状。即黑色是隐性性状。
二是写出可能的基因型，列出遗传图解。根据第一步的判断，列出遗传解如下：
P B × B
后代 bb
三是从遗传图解中出现的隐性纯合体突破。
［答案］Bb Bb bb
［例11］下图是一个遗传家图，该遗传病由常染色体上的一对等位基因控制，A为显性基因，a为隐性基因。请回答：
(1)该遗传病的致病基因是 性基因。
(2)3号的基因型是 。
(3)7号是纯合体的概率是 。
(4)8号与表现型正常的男性结婚，所生孩子患遗传病的最大概率是 。
［解析］本题考查系谱图的解法。根据显/隐性的判断方法，该病是隐性遗传病，父母都是杂合体，据此可推知3号的基因型。7号的表现型正常，基因型有两种可能即AA和Aa，由于父母都是杂合体，所以纯合体的概率是1/3。8号是患者，基因型为aa，她与表现型正常的男性结婚，该男性的基因型有两种可能即AA和Aa。如果男性的基因型为Aa，则后代的患病可能最大。
［答案］(1)隐 (2) AA或Aa (3)1/3 (4)1/2
三、基础能力测试
1.下列各组中不属于相对性状的是( )
A.水稻的早熟和晚熟 B.豌豆的紫花和红花 C.小麦的抗病与易染病 D.绵羊的长毛与细毛
2.一匹雄性黑马与若干匹枣红马交配后，共生出20匹枣红马和23匹黑马。下列叙述中最可能的是（ ）。
A.雄性黑马是杂合体 B.雄性黑马是纯合体 C.黑马是隐性性状 D.枣红马是显性性状
3.在一个生物群体中，若仅考虑一对等位基因，可有多少种不同的交配类型（ ）。
A.2种 B.3种 C.4种 D.6种
4.水稻某些品种茎秆的高矮是由一对等位基因控制的，对一个纯合显性亲本与一个纯合隐性亲本杂交产生的F1进行测交，杂交后代中，杂合子的几率是（ ）。
A.75℅ B. 50℅ C. 25℅ D. 12.5℅
5.小麦高秆（H）对矮秆（h）是显性。现有两株高秆小麦，它们的亲本中都有一个矮秆小麦，这两株小麦杂交，在F1中出现纯合子的几率是（ ）。
A.75℅ B. 50℅ C. 25℅ D. 12.5℅
6.在人类群体中，发现决定Rh血型的等位基因共有18种之多，但对每个人则仍然只有其中的两个基因成员。如果以18种等位基因计算，则人类Rh血型基因型会有多少种
A.18种 B.153种 C.171种 D.2种
7.番茄中红果对黄果为显性。让黄果植株作母本，接受红果植株的花粉，受精后所结果实的颜色是（ ）。
A.红黄之比为3：1 B.全为红色 C.红黄之比为1：1 D.全为黄色
8.一株白粒玉米（aa）接受红粒玉米（AA）的花粉，所结的种（果）皮细胞、胚细胞、胚乳细胞、极核细胞的基因型依次是（ ）。
A.Aa、AA、Aa、aa B. aa、Aa、Aaa、a C. aa 、Aa、AAa、a D. Aa、Aa、Aaa、a
四、潜能挑战测试
9.种皮光滑的豌豆与种皮皱缩的豌豆杂交，F1全为种皮光滑性状的，自交后，F2中种皮皱缩的有248株，则种皮光滑的株数约为（ ）。
A.248 B.992 C.495 D.743
10.把高茎豌豆与矮茎豌豆杂交，其后代高茎为102株、矮茎为99株，指出亲代的基因型是（ ）。
A.TT×tt B. Tt×Tt C. Tt×tt D. tt×tt
11.已知纯种的粳稻与糯稻杂交，F1全为粳稻。粳稻中含直链淀粉遇碘呈蓝黑色(其花粉粒的颜色反应也相同)，糯稻含支链淀粉，遇碘呈红褐色(其花粉粒的颜色反应也相同)。现有一批纯种粳稻和糯稻，以及实验用碘液。请设计两种方案来验证基因的分离规律。(实验过程中可自由取用必要实验器材。基因用A和a表示)。
方案一 方案二
实验方法 实验方法
实验步骤 1 实验步骤 1
2 2
实验预期现象 实验预期现象
对实验现象的解释 对实验现象的解释
实验结论 实验结论
五、参考答案与提示
1.D（长毛与短毛是一对，粗毛与细毛是一对。）2.A（根据题目中后代的分离比可知，这是测交问题。若黑色是隐性性状，多匹枣红雌马的基因型全是杂合体的可能性不大。）3.D（即RR×RR Rr×Rr rr×rr RR×Rr RR×Rr Rr×rr）4.B（据题意，F1的基因型为杂合，在F1的测交后代中，杂合体与纯合体的比例为1∶1。）5.B（根据题意，两株高秆小麦的基因型都是杂合体。）6.C（设等位基因数为N，由数学知识可推出，这些等位基因组成的基因型数为：N+N(N-1)/2。）7.D（受精后所结的果实中的果皮是由胎座发育而来，果皮细胞和母本的体细胞基因相同，因此颜色是黄色。）8.B（弄清种（果）皮细胞、胚细胞、胚乳细胞、极核细胞的来源后，明确父本和母本即可推出正确答案。）9.D（种皮光滑为显性，F2中种皮皱缩∶种皮光滑的株数约为1∶3。）
10.C（根据后代的比例推知这是测交实验。）
方案一 方案二
实验方法 采用测交法 实验方法 F1花粉鉴定法
实验步骤 1 让纯合的粳稻与糯稻杂交，获取F1杂合粳稻。 实验步骤 1 让纯种粳稻和糯稻杂交，获取F1杂合粳稻。
2 让F1杂合粳稻与糯稻测交，观察后代性状分离现象 2 F1开花时取其一个成熟花药，挤出花粉，置于载玻片上，滴一滴碘液并用显微镜观察
实验预期现象 :测交后代应出现两种不同表现类型且比例为1∶1 实验预期现象 花粉一半呈蓝黑色，一半呈红褐色
对实验现象的解释 依据测交使用的糯稻为纯合体只产生一种含糯性基因的配子，后代既然出现两种表现型，粳稻(含A)和糯稻(含a，且为aa纯合)，则F1必然产生两种类型配子，即A和a。 对实验现象的解释 F1在产生配子的过程中产生了一种含A基因的配子(蓝黑色)和一种含a基因的配子(呈红褐色)
实验结论 F1中必然含有A和a基因，且A和a这对等位基因在Fl产生配子的过程中必定随同源染色体的分开而分离，最终产生了两种不同的配子，从而验证了基因的分离规律 实验结论 F1在减数分裂产生配子的过程中所含等位基因A和a随同源染色体的分开而分离，并最终形成了两种不同的配子，从而直接验证了基因的分离规律
11.
雄
配
子
雌
配
子
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5第五部分 生态学基础
第36讲 种群和群落
一、考点内容全解
（一）本讲考什么
个体 → 种群 → 群落
1.种群及数量变化
（1）出生率和死亡率：决定种群大小和密度的重要因素。
（2）年龄组成：对预测种群的变化趋势有重要意义。
（3）性别比例：在一定程度上影响着种群密度。
（4）种群密度：出生率、死亡率和迁移率（迁入、迁出）直接影响种群密度的动态变化。
2.种群数量变化规律
项目 “J”型曲线 “S” 型曲线
前提条件 环境资源无限 环境资源有限
种群增长率 保持稳定 随种群密度上升而下降
K值（环境负荷量） 无K值 种群数量在K值上下波动
（1）指数式增长——“J”型曲线
（2）逻辑斯蒂增长——“S” 型曲线
（3）“J”型曲线与“S” 型曲线的比较
3.研究种群数量变化的意义及生物群落
（二）考点例析
[例1]预测一个国家或地区的人口数量未来动态的信息主要来自 ( )
A．现有居住人口不同年龄组成的比例 B．现有人口数量和密度
C．现有出生率、死亡率和迁移率 D．现有人口男女性别比
[解析]该题许多书提供的答案是C，这是错误的。一个国家或地区的全部人口，可以看作是一个种群。年龄组成、性别比例、出生率、死亡率和迁移率等特征同样可影响种群的密度，而未来种群密度应该由当时的出生率、死亡率、迁入和迁出这4个参数决定。虽然现有人口数量和密度会影响未来人口的绝对数量，但对未来人口数量变多还是变少关系不大。由于种种因素的干扰，预测出的出生率和死亡率到时候未必能成为现实，特别是人类自身的出生率，其大小并非单由人类自身的生育能力所决定，还要考虑该国家或地区的人口政策及人们的生育观念，人的死亡率也并非单由人自身因素决定，还要考虑该国家的社会、经济、科技的发展状况。要知道一个国家的未来人口数量，最好准确知道未来时的出生率、死亡率和迁移率(这是不可能的)，虽然通过现在的年龄组成和性别比例无法预测迁移率，但未来某时的出生率、死亡率从该题提供的选项看，只能通过现有年龄组成预测。
[答案] A
[例2] 在一个玻璃容器内，装入一定量的符合小球藻生活的营养液，接种少量的小球藻，每隔一段时间测定小球藻的个体数量，绘制成曲线，如右图所示：下列4图中能正确表示小球藻种群数量增长率随时间变化趋势的曲线是( )
[解析]本题将常见的种群增长问题以增长率的形式表现出来，由题干图知，小球藻的增长为“S’型增长，开始时增长率逐渐加快，为指数型增长，但随环境条件的改变，增长率会逐渐下降，最终变为0。 现高考试题的灵活性越来越强，要善于将常见的问题进行转化。提示如下问题：1.种群为什么会呈现“S”型增长；2.在“S”型增长过程中增长率是如何变化的；3．“J”型曲线与“S” 型曲线的比较识别。
[答案] D
[例3] 森林群落中，下层植物较上层植物光合作用强度低，因为下层( )
A．光照强度较弱 B．红光及蓝紫光比例较大 C．湿度较高 D．温度较高
[解析]本题是一道生物群落的垂直分布与物理知识的综合应用题。森林群落(或海洋藻类)有分层现象，其主要原因是光透射的强度及光谱的区别所致，使各种生物都能充分利用光，提高光的利用率。随高度的下降，红光及蓝紫光由于波长较长，穿透力较弱，光照越来越弱，而它们也正是植物所能利用的最有效光波，因此下层的植物光合作用较弱。
[答案] A
二、能力提升技巧
1.植物的分层现象主要受光的影响，动物的分层现象主要受食物的
影响。植物生长具有垂直地带性和纬度地带性主要受温度的影响，经
度地带性则主要受水的影响。
2.标志重捕法计算种群密度
N=（M1∕ M2）ХT2
N：种群个体数量
M1：首次捕捉到并标记的个体数
M2：第二次捕捉到的个体总数中已标记的个体数
T2 ：第二次捕捉到的个体总数
3.3种存活曲线
凸型、线型、凹型（如右图）：
4.种群过度增长的制约因素
①密度因素：食物短缺、种内竞争加剧、传染病、捕食者增多等。
②非密度因素：自然灾害等非生物因素。
[例5]调查某草原田鼠数量时，在设置1公顷的调查区内，放置100个捕鼠笼，一夜间捕获鼠32头，将捕获的鼠经标记后在原地释放。数日后，在同一地方再放置同样数量的捕鼠笼，这次共捕获30头，其中有上次标记过的个体10头。请回答下列问题：
（1）若该地区田鼠种群个体总数为N，则N= 头(计算公式是N：[a]=[b]：[c]。
A．30 B．32 C．64 D．96
（2）要使上面所计算的种群个体总数和实际相符，理论上在调查期必须满足的2个条件是 。
A．有较多个体迁出调查区 B．调查区内没有较多个体死亡
C．调查区内没有较多个体出生 D．有较多个体迁入调查区
（3）调查甲、乙两草原所捕获鼠的月龄，它们的月龄构成如上图。据图分析： 草原的田鼠种群属于 型，可以预测，该草原鼠害将会严重，必须做好防治准备工作。
（4）若某种群有成鼠a头(计算时作为亲代)，每头雌鼠一生产仔16头，各代雌雄性别比例均为1：1，子代幼鼠均发育为成鼠，所有个体的繁殖力均相等，则从理论上计算，第n代产生的子代数为 头。
A. a × 8n-1 B. a × 8n+1 C. a×8n D. a × 8n-2
（5）若将雌雄成鼠各若干头，放在大小一定的笼内饲养，让它们交配繁殖，且供给足够的饵料和水，则笼内鼠数变化和饲养时间之间的关系，应为右图中的曲线 。
[解析] 该题是以草原田鼠种群为例，考查有关种群的一系列知识。
（1）根据计算公式：N：[a]＝[b]：[c]可得出该地区田鼠种群个体数总数为96只。
（2）影响种群数量变动的因素有出生率、死亡率和迁入、迁出的个体数量，就题目提出的问题，必须满足的条件是调查区内没有较多的个体出生或死亡，没有大规模的迁入和迁出。
（3）根据种群年龄组成的三种类型，可以看出：乙图为稳定型，甲图为增长型。
（4）一对鼠产仔代数与产仔数可表示如下：
代数 子代数
1 16
2 16×8
3 16×8×8
n 16×8n-1
亲代成鼠数为a，只有雌鼠(1/2×a)产仔，所以．第n代产生的子代数为：1/2×a×2× 8n＝a× 8n。
（5）在大小一定的空间范围内(笼内)饲养成鼠，开始时(4个月内)由于食物充足和空间等条件优越，鼠的曲线表现出迅速增长，当达到一定的数量后，由于条件的限制(主要是空间)，数鼠的数量不再继续增加，维持在一个相对稳定的水平。
[答案]（1）D （2）BC （3）甲 增长型 （4）C （5）C
[解题技巧]本题最易错的是第(4)小题，该题为数学计算
题，可依据相关的数学推理法求解。需要注意的是，计算时一定要将子代数16要平分，即换算为雌性个体数，然后依据几何级数运算方法进行即可。
[思维激活]本题具体讨论研究种群数量变化的实际意义，有很强的使用性。1．考虑问题忌生搬硬套，本题中有关种群增长的具体限制性因素一定要根据具体环境确定；2．看待趋势，也必须以动态、发展的眼光分析，要深刻理解随着发展，问题的性质及相关的矛盾会发生变化，本题中最初种群可快速增长，但发展到一定阶段会受到自身的制约；3．通过对本题的解决，要了解在生态学研究中数学知识的具体应用；4．结合实际将是本章内容的主要考试形式。
三、基础能力测试
1.下图是墨西哥和瑞士两国人口年龄结构比较，下列叙述不正确的是（ ）
A．该图可以帮助预测两国未来人口增长趋势
B．人口增长率：墨西哥 > 瑞士
C．根据该图不能预测两国人口的数量
D．墨西哥国家如果一对夫妇只生两个孩子，则人口数量将维持稳定
2.食品工业中常采用苯甲酸钠防腐剂，下列曲线中表示防腐（↑处表示加防腐剂）过程微生物数量变化曲线的是( )
3.自然界中生物种群增长常表现为“S”型增长曲线。下列有关种群“S”型增长的说法正确的是（ ）
A．“S”型增长曲线表示了种群数量和食物的关系
B．种群增长率在各阶段是不相同的
C．“S”型增长曲线表示了种群数量和时间的关系
D．种群增长不受种群密度制约
4.图①表示某种鼠迁入新的环境后增长率随时间的变化曲线，在图②中能反映鼠种群数量变化的曲线是 ( )
5.下列现象是种群密度过大时将会引起的生态学反应,指出其中错误的一项（ ）
A．寄生虫增多 B．传染病易于流行 C．竞争加剧 D．繁殖率升高
6.大多数生物群落在空间上有垂直分层现象，称为群落的垂直结构。引起森林群落中植物和动物垂直分层现象的主要因素分别是( )。
A．温度、食物 B．温度、光照 C．湿度、温度 D．光照、食物
7.浅海中牡蛎与鱼类、节肢动物、棘皮动物等生物生活在一起。这些生物构成了( )
A．群落 B．种群 C．生态系统 D．生态因子
四、潜能挑战测试
8.在决定鲸的捕捞量时，需研究右图。该图表示了生殖数量、死亡数量与种群大小的关系。图中哪条线表示生殖的数量，P点代表什么 ( )
A．曲线1表示生殖数量，P代表各种群的最大数量
B．曲线2表示生殖数量，P代表各种群的最大数量
C．曲线1表示生殖数量，P代表环境的负载能力
D．曲线2表示生殖数量，P代表环境的负载能力
9.下图描述了一种鹿的种群增长速度的变化，在1935年大约有多少只鹿在特定的环境中生存下去而不会饿死
A． 12000 B．35000 C．50000 D．100000
10.如图是A、B两个地区的人口年龄组成示意图。设A地区的人口增长率为a，B地区的人口增长率为b，那么a与b的数量关系是（ ）
A．a > b B．a < b
C．a = b D．a ≈ b
11.一块农田长lOOm，宽30m，对该地块中的荠菜种群密度调查时，设10个样方，那么从长的一边计起，第三个样方的中心应在地长的 m，地宽的 m处。
五、标答与提示
1.D（点拨：由于人口惯性作用，短期内墨西哥国家人口将先增加然后趋于稳定）2.A（点拨：防腐剂无灭菌作用）3.B（点拨：种群增长率先增加后减少到零，当种群数量为K值一半时的增长率为最大值）4.B（点拨：图①反应出“S”型增长曲线的增长率变化规律）5.D（点拨：种群密度过大能导致神经、内分泌系统失控，生长抑制、繁殖率下降，表现烦躁和富有侵略性）6.D（点拨：阳光对植物生理和分布起决定性的作用，动物也有垂直分层现象，这与食物有关）7.A（点拨：在一定的自然区域内，相互之间具有直接或间接关系的各种生物的总和，叫做生物群落）8.C（点拨：随种群数量的增加，由于密度因素导致死亡速率上升，生殖速率下降。P点是死亡速率和生殖速率相等，即代表环境已达到负载能力时的情况）9.A（点拨：排除鹿的种群数量曲线的干扰，观察容纳量曲线）10.B（点拨：观察人口年龄组成示意图，先判断年龄组成的类型，然后作答）
11.这是一个结合实际的题。要设想自己站在这块田地上，或在纸上画一示意图，要灵活应用所学知识，充分发挥空间想像力，去设计样方的位置。长lOOm的地块，选10个样方，即10等份，也就是每长lOm设一样方。按要求样方应设在每份的中央。所以第一个样方中心应在长5m，宽15m的交叉点上。第三个样方的中心在长25m，宽15m的交叉点上。正确答案分别为25和150
增长型
稳定型
衰退型
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1第四部分 遗传与进化
第24讲 高等动物的个体发育
一、考点内容全解
（一）本讲考点是什么
1. 高等动物个体发育的过程（以蛙为例）
[例1l (全国高考题)下面是关于两栖类胚胎发育过程的叙述，正确的是 ( )
A.受精卵的植物半球的卵黄丰富，分裂快，细胞数目多
B.当胚胎内出现了空腔，细胞分裂就停止了
C.胚内首先出现囊胚腔，其后出现的是原肠腔
D.当囊胚腔出现时，胚的表面就出现了胚孔
[解析]本题考查蛙胚胎发育的过程的基础知识，按胚胎发育的过程，结合空间想象，不难得出答案。
[答案] C
[同类变式] 未受污染的池塘中有许多蛙的受精卵，以下叙述中，正确的是 ( )
A.这些受精卵，有的是杂合体，有的是纯合体
B.受精卵的植物半球将发育成神经系统
C.受精卵发育成囊胚时，出现中胚层
D.影响受精卵发育的主要非生物因素是温度
[解析] 本题相对于[例1]的主要变化是既考查了胚胎发育，又考查了胚后发育，还考查了杂合体、纯合体的概念，具有较强的综合性。必须指出离开具体的基因而界定纯合体毫无意义，此外。影响胚生动物的主要非遗传因素是营养。
[答案] D
二、方法技巧规律
1.通过空间想象，运用逻辑推理理解原肠胚的形成和分化。
2.运用比较的方法理解生殖、生长和发育的区别和联系
（1）生长是生物体积、质量增大的过程，包括细胞数目的增多和细胞体积的增大两个方面，主要体现“量”的变化。生长主要通过细胞分裂实现。
（2）发育是由受精卵发展为性成熟个体的过程，主要体现为由性未成熟到性成熟的“质”变过程。发育必须通过细胞分裂、分化实现。
（3）生殖是产生新个体的过程。生殖必须以发育为前提。
3.从细胞增殖、能量代谢等视角认识发育
[例2]如图所示，近年来，动物胚胎学家用同位素标记的方法已研究确定了胚胎发育的过程。若孕妇在孕期的某一阶段受某些药物的影响，而生出口唇畸形(唇裂)的婴儿，则造成该畸形发生的病变的原始部位在 ( )
A.丙图的6和10 B.图甲的1和2 C.图乙的3和丁图的4 D.丙图的5和6
[解析]解决本题关键有两点：①在理解的基础上，熟练掌握胚层的分化；②学会识图，掌握原肠胚的结构；③口唇有肌肉组织和皮肤表皮、真皮及皮下血管、脂肪组织。
[答案] D
[解题技巧]外胚层：发育成机体“外表面”原肠腔中胚层：发育成机体“实质”内胚层：发育成机体“内表面”
[同类变式] 蛙的心肌细胞由哪一部分细胞发育而成的 ( )
A.动物半球部分外包细胞 B.动物半球部分内卷细胞
C.植物半球部分内陷细胞 D.植物半球部分内卷细胞
[解析] 可从以下几个方面分析：①心肌细胞由中胚层发育而来；②中胚层由内卷的植物极细胞形成，外胚层由外包的动物极细胞形成，内胚层由内陷的植物极细胞形成。
[答案] D
[解题技巧] 受精卵 出现空腔(囊胚腔)→囊胚→两极细胞成分不同、大小不同→分裂速度不同→动物半球细胞外包，植物半球细胞内陷(部分细胞被卷入囊胚腔) →内陷的细胞形成原肠腔→内外胚层细胞间分化出中胚层→原肠腔。
[例3] 关于人的生长、发育和生殖的叙述正确的是 ( )
①生物体的生长史就是生物体的发育史 ②生长必须通过细胞分裂实现 ③发育必须通过细胞分化实现 ④当异化作用超过同化作用，生物体不能进行生殖 ⑤当同化作用超过异化作用，生物体处于发育状态 ⑥高等生物达到性成熟，发育就停止
A.③④⑤ B.①②④ C.②③⑥ D.②③④
[解析] 本题主要考查对生长、发育和生殖概念的深刻理解。①④⑤三组混淆了生长和发育的本质区别(但指出了两者之间的某些联系)。顺便指出，根据生长的含义，当异化作用超过同化作用，生长停滞。
[解题技巧] 在生物体的个体发育中，生长和发育相伴随行，不能截然分开，但有时以生长为主，有时又以发育为主。如：婴儿以生长为主，青少年以发育为主，而“中年发福”则体现生长的特征。
[答案] C
[例4] (广东高考题)下图是表示蛙的受精卵发育至囊胚过程中，DNA总量、每个细胞体积、所有细胞体积之和、有机物总量的变化趋势(横坐标为发育时间)。其中正确的是 ( )
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
[解析] 蛙的受精卵发育至囊胚过程中，细胞不断进行分裂，DNA不断复制，因此，细胞体积减小、，DNA质量增加。但是，由于蛙受精卵的营养物质含量一定，而受精卵在发育成胚胎过程中，其中的有机物不断被氧化，释放能量，以满足胚胎发育所需，所以，有机物总量减小。
[答案] A
[解题技巧]蛙受精发育至囊胚过程体积减小可从有机物质被消耗，转变为能量的角度理解。
三、基础能力测试
1.长期服药或吸毒的孕妇，生出一个无脑畸形婴儿，其他器官正常，最可能原因是 ( )
A.由囊胚发育与原肠胚受抑制 B.在原肠发育过程中，外胚层形成受抑制
C.由中胚层发育为脑的过程受抑制 D.由外层层发育为脑的过程受抑制
2.(2003年上海高考题)有些动物的性别分化受温度影响，下图是4种爬行动物的卵在不同温度下发育成雌雄个体的比例，其中能表示雄性仅出现某个很狭窄的温度范围内，而高于或低于此温度范围则出现雌性的是 ( )
3.下列腺体起源于动物极细胞的是 ( )
A.性腺 B.肠腺 C.皮脂腺 D.唾液腺
4.从蝌蚪发育至成蛙，呼吸器官的变化是 ( )
A.羽状外鳃→内鳃→肺 B.羽状外鳃→肺→内鳃 C.鳔→鳃→肺 D.鳃、肺同时呼吸
5.蛇的胚胎发育与青蛙、海星的胚胎发育的最大区别是 ( )
A.无原肠胚期 B.在母体内发育 C.有羊膜出现 D.受外界环境的影响大
6.下列生命现象未体现出个体发育与生物进化关系的是 ( )
A.高等生物发育始于受精卵 B.某些海洋鱼类到内河产卵
C.某些动物如昆虫的变态发育 D.现代马的前肢与人的上肢结构和部位相似
7.在下列牛胚中取出一个细胞植入母牛子宫内，最容易发育成新个体的是图中的 ( )
8.在动物的胚胎发育过程中，早期原肠胚的细胞从一个部位移植到另一个部位时，被移植的细胞能适应新的部位并参与相应器官的形成。但如果在原肠胚的末期，把未来发育成蝾螈下肢部分移植到另一蝾螈不长下肢的部分，将发育成为一条额外的腿，这说明 ( )
A.原肠胚末期已出现了组织器官的形成
B.细胞具有全能性
C.原肠胚末期已出现了细胞分化
D.原肠胚已出现了三个胚层
9.(2002年广东高考题)人体各器官和系统的生长发育模式大体可归为四种类型，如图(图中100%表示达到了20岁的程度)。其中属于生殖系统发育的曲线是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
四、潜能挑战测试
10.右图为两栖类动物卵所做的实验图解，看图回答问题：
（1）通过图中实验，可得出什么结论
（2）利用该重组细胞[图中(1)]克隆蝌蚪时，应利用 发育过程中哪个时期的胚体细胞进行分离
（3）如果动物的克隆技术发展成熟并能运用于人类 自身，将对人类产生什么影响
11.(2004年黄冈中学模拟题)蜜蜂的生殖和发育过程示意图如下：
(1)初级卵母细胞的基因组成为 。
(2)确切地讲，雄蜂和工蜂的生殖方式分别为 生殖和 生殖。
(3)由H发育成幼蜂的过程可称为 (胚胎/胚后/变态)发育。
(4)C过程主要特征是 。
(5)雄蜂精母细胞经过减数分裂，第一次分裂时出现单极的纺缍体，在细胞的一极产生一个无核的细 胞质芽体，不发生染色体减半；第二次分裂时，则按正常地方式进行，所以每一个精母细胞可形成 个含 个染色体组的精子。
(6)若幼蜂只吃2-3天次质的蜂皇浆，孵化后经21天长成不育成虫，即工蜂；若幼蜂吃5天高质的蜂 皇浆，孵化后经16天长成方育成虫，即蜂王。这一事实说明 。
(7)基因型为 的雄蜂和基因型为 的雌蜂交配，其F2代个体基因型只有8种：AB、Ab、aB、ab、AaBb、Aabb、aaBb、aabb。
五、标答与提示
1.D (点拨：大脑属神经系统。)
2.C (点拨：图C动物雄性仅出现在26.5～30.5℃这一狭窄温度范围。)
3.C (点拨：性腺属生殖系统，肠腺属消化道上皮，唾液腺亦属消化道上皮。)
4.A (点拨：给过进化观点回答)
5.C (点拨：爬行类属羊膜动物)
6.D (点拨：D项与发育无直接联系，这是生物生化在比较解剖学方面的证据)
7.A (点拨：随发育进程，高等动物体细胞全能性越来越弱)
8.C (点拨：原肠胚三个胚层分化、发育成不同组织、器官)
9.A (点拨：甲、乙、丙、丁依次代表淋巴系统、神经系统、身体总体发育和生殖系统)
10.(1)①高度分化的动物细胞具有全能性；②卵细胞质能使高度分化的动物细胞去分化 (2)胚的发育(包 括卵裂期、囊胚期、原肠胚期、组织分化和器官形成期 (3)卵裂期、囊胚期 (4)治疗性克隆(克隆用于移植的器官)；引起伦理、隐私等社会问题。
11.(1)AaaabbbbDDdd (2)孤雌；卵式 (3)胚胎 (4)同源染色体联会、互换；同源染色体分离，非同源 染色体自由组合 (5)2；1 (6)表现型是基因型(内因)和环境(外因)共同作用的结果 (7)AB；aabb (点拨：本题融合了有丝分裂、减数分裂、生殖和生育、基因的自由组合定律，要认真阅读题干，获取雄峰孤雌生殖的知识，重点理解雄蜂减数分裂过程。回答(7)题应采用“逆推法”：由F2代雄性个体基因型AB、Ah、aB、、9L推知F，雌性个体基因型AaBb；又由F2代雌性个体基因AaBb、Aabb、aaBb、aabb，推知F1雄性个体基因型aabb；同理由推知亲代。)
卵裂
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4第一部分 生命的基础
第5讲 细胞的生物膜系统
一、考点内容全解
（一）本课时考什么？
1.内膜系统在结构上的联系
（1）化学成分上的共同之处：均由磷脂双分子层和蛋白质分子组成基本骨架
（2）空间及发生（来源）上的联系
细胞核
内膜系组成 功能
细胞核 基因的转录，将遗传信息从细胞核传递到细胞质 线粒体提供能量
核糖体 利用氨基酸合成多肽
内质网 对多肽进行初级加工如折叠、糖基化等，及以小泡方式输送多肽至高尔基体
高尔基体 再加工为成熟的蛋白质，并以小泡运输到细胞膜与之融合
细胞膜 外排作用，分泌到细胞外成为分泌蛋白
高尔基体 内质网 线粒体
细胞膜
2.内膜系统在功能上的联系
各种生物膜在功能上既有明确分工，又有紧密联系。以分泌蛋白的合成与分泌为例列表如右表：
（二）考点例析
[例1]体现各生物膜在结构上的联系，以“出芽”方式进行的是 ( )
A．核膜和内质网膜 B．细胞膜和高尔基体膜
C．内质网膜与细胞膜 D．细胞膜和线粒体膜
[精析]本题主要考查生物膜系统在结构及发生上的联系，可从如下几方面入手分析：首先，各种生物膜在结构上的联系有直接联系和间接联系；第二，内质网膜与核膜和细胞膜可直接相连，能直接转变而成，不需小泡作中介；第三，内质网膜、高尔基体膜、细胞膜之间不直接相连，需要以“出芽”的形式形成小泡才能完成膜之间的转变，从而体现膜在结构上的连续性。
[答案]B
[例2]在某腺体的细胞中，提取出附着有核糖体的内质网和高尔基体放人含有放射性标记的氨基酸的培养液中。培养液中含有各细胞器完成其功能所需的物质和条件。很快连续取样，测定标记的氨基酸出现在各细胞器中的情况，结果如图所示。则曲线a、b、c依次代表 （ ）
A．内质网、核糖体、高尔基体 B．内质网、高尔基体、核糖体
C．核糖体、高尔基体、内质网 D．核糖体、内质网、高尔基体
[精析]图中曲线显示放射性标记的氨基酸首先出现在曲线a上，然后出现于曲线b中，最后才出现在曲线c上。根据分泌蛋白的合成和分泌过程，可知曲线a、曲线b、曲线c依次代表核糖体、内质网、高尔基体。
[答案]D
[思维技巧]应结合各种细胞器的结构与功能理解生物内膜系统的结构与功能。
[同类变式]图是某细胞在进行某生命活动前后几种生物膜面积的变化图，在此变化过程中最可能合成 ( )
A．抗体 B．雄性激素 C．呼吸酶 D．DNA合成酶
[精析]分泌蛋白通过“膜泡”运输，即内质网→高尔基体→细胞膜，前者以“出芽”方式脱落转移到后者。抗体属于一种分泌蛋白。
[答案]A
二、能力提升技巧
理解生物膜系统的概念、作用及生物膜工程的应用：
（1）概念：细胞膜、核膜以及各种由生物膜围绕而成的细胞器在结构和功能上具有紧密联系，它们所形成的结构体系叫生物膜系统。
（2）作用：①在细胞与环境之间进行物质运输，能量交换和信息传递的过程中起决定性作用；②为酶提供附着点，为各种化学反应的进行提供了有利条件；③将细胞分隔成小区域，使各种反应互不干扰，保证细胞生命活动高效，有序地进行。
（3）细胞的生物膜系统涉及细胞膜的分子结构和功能、细胞器的结构与功能等内容，解题时应能综合运用相关知识进行分析。
[例3]人工肾能部分替代真正的肾脏起作用。患者的血液在中空纤维中向一侧流动，一种称为透析液的水溶液在中空纤维外向相反方向流动(见下图)。血液中的小分子废物通过血液透析膜(中空纤维壁)进人到透析液中。血液从患者臂部或腿部的血管通路流人人工肾，经过人工肾得到净化后，又流回静脉。
A．为了防止蛋白质类等有用的物质随着废物离开血液，透析液中的蛋白质类等有用的物质应与血液中的基本相同
B．为了防止某些盐类等有用的物质随着废物离开血液，透析液中的酸碱度和渗透压应与血液中的基本相同
C．患者的血液要流经人工肾许多次之后，才能除去大部分的小分子废物
D．由于血液与透析液中的物质存在浓度差，患者的血液流经人工肾之后，大部分的小分子废物被除去
[精析]人工肾利用生物膜的选择透过性，大分子不能通过。通过血液与透析液之间的渗透交换使患者血液实现更新。
[答案]A
[解题技巧]运用组成生物膜系统各种细胞器的结构与功能的知识，以及细胞膜的结构和功能间联系的知识，建立生物模型，分析、解决有关生物膜工程问题
三、基础能力测试
1．如图，在一定时间内使某种动物细胞吸收放射性同位素标记的氨基酸，经检查发现放射性同位素依次先后出现在图中①、②、③、④、⑤部位，这一过程中分泌蛋白通过的生物膜磷脂分子的层数是 ( )
A．4层 B．3层 C．2层 D．0层
2．酵母菌与大肠杆菌都具有的膜结构是 ( )
A．膜 B．内质网 C．糖体 D．细胞膜
3．科学家在制备较纯净的细胞膜时，一般不选用植物细胞，其原因是 ( )
①植物细胞细胞液中的有机酸会溶解膜结构 ②光学显微镜下观察，植物细胞看不到细胞膜 ③植物细胞的细胞膜较薄 ④植物细胞有细胞壁，提取细胞膜的过程比较繁琐 ⑤植物细胞内会有其他膜结构干扰
A．①④ B．②③ C．②⑤ D．④⑤
4．图是根据细胞器的相似或不同点进行分类的，下列选项中不是此图分类依据的是 ( )
A．无膜结构 B．单层膜还是双层膜
C．有色素 D．是否普遍存在于动植物细胞中
5．牛奶中含有乳球蛋白和酪蛋白等物质，在奶汁的形成过程中，与上述物质的合成和分泌有密切关系的细胞结构是 （ ）
A．核糖体、线粒体、中心体、染色体
B．线粒体、内质网、高尔基体、核膜
C．核糖体、线粒体、质体、高尔基体
D．线粒体、核糖体、内质网、高尔基体
6．下列关于生物膜的应用，叙述错误的是 ( )
A．目前，生物膜应用的研究已经深入到分子水平
B．生物膜在工业上的应用，主要是人工模拟生物膜的各种功能
C．用人工生物膜处理污水时，可有选择地将有毒重金属离子阻挡在膜的一侧
D．人造膜材料的研究已经成熟，并在工业、农业、医学等生产实践中应用
四、潜能挑战测试
7．在一定时间内使某种动物细胞吸收放射性同位素标记的氨基酸。回答：
（1）经检查发现放射性同位素依次先后出现在图中
（2）图中7可能是
A．性激素 B．生长素 C．胰脂肪酶
D．DNA聚合酶 E．促甲状腺素 F．维生素
（3）图中2的功能是 ；4的功能是 ；3、5分别来自 和 ；7的合成，加工运输过程所需大量能量是由[ ]供给
（4）由此可看出，细胞内的生物膜在 和 上有一定的连续性
（5）若该图代表动物胰岛细胞，其活动受到 调节
（6）若7能与SARS病毒特异性结合，则该图代表的细胞是 ；欲制备治疗SARS病毒的抗体，则应将图示细胞与 细胞融合培育成 细胞
12．某研究性学习小组欲研究细胞膜的结构和成分，如果你是课题组成员，请你设计一个简易实验得到较纯净的细胞膜，并对其成分进行鉴定。
(一)制备较纯净的细胞膜
(1)选用的最好材料是人体的 细胞，其原因是
(2)如何对材料进行处理
(3)用 进行多次冲洗，即可获得较纯净的细胞膜。
(二)对细胞膜的成分进行鉴定
(1)在制得的膜成分中加入双缩脲试剂，如果产生 反应，可以证明细胞膜成分中含有
(2)研究发现，脂溶性物质容易透过细胞膜，不溶于脂类的物质透过细胞膜十分困难。这表明组成细胞膜的主要成分中有
(3)用丙酮提取膜中的某种成分，发现它在空气、水界面上层展开时（见下图），这个单层分子的面积相当于原来细胞表面积的两倍。由此可以认为细胞膜是由 组成的，并可推测磷脂分子（见虚线框所示）具有亲水性的一侧是 （填A/B）
五、答案与点拨
1．D(在此过程中，分泌蛋白包在生物膜中，以“出芽”的形式转移，所以通过的生物膜的层数是0)
2．D(大肠杆菌是原核生物，没有核膜和内质网，核糖体不具膜结构)
3．D(制备较纯净的细胞膜必须排除细胞壁以及其他膜结构的干扰)
4．A(点拨：线粒体、叶绿体、高尔基体和液泡等都具有膜结构。)
5．D（牛奶中含有乳球蛋白和酪蛋白为分泌蛋白）
6．D（生物膜的研究已经深入到分子水平，并且取得了突飞猛进的发展，但是还有许多难题没有解决）
7．(1) 1、2、3、4、5、6、7 （2）CE （3）对蛋白质进行运输、加工、折叠组装等；对蛋白质进行复杂加工、包装，及小泡运输；内质网膜；高尔基体膜；8 (4) 结构；功能 (5)激素（体液）调节；神经系统 (6)效应B细胞；骨髓瘤；杂交瘤
8．(一)(1)成熟的红 成熟的红细胞内没有细胞核和细胞器，经处理后易得到较纯净的细胞膜 (2)将成熟的红细胞放人蒸馏水中，让其吸水胀破 (3)蒸馏水 (二)(1)紫色 蛋白质 (2)脂类 (3)两层磷脂分子；B
小泡
小泡
线 粒 体
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3第六部分 生物技术与生命科学新进展
第43讲 基因的结构 基因工程
一、考点内容全解
（一）本讲考点是什么
1.基因的结构
（1）原核基因的结构
（2）真核基因的结构
〖特别提示〗注意“非编码区”、“非编码系列”的区别，事实上，在编码区中也存在非编码系列如真核基因的内显子。
2．真核生物基因表达的调控
（1）真核生物基因比原核生物的调控复杂得多，在侧翼序列上存在着许多不同的调控序列；
（2）真核生物的结构基因经转录后形成初始的mRNA，初始的mRNA经加工后才可形成成熟的mRNA；
（3）转录在细胞核内进行，翻译在细胞质内进行，转录和翻译具有时间和空间上的分隔；
（4）存在复杂的发育过程的调空，如细胞的分化就是不同的基因在恰当的时间、恰当的位置选择性表达的结果。
3.基因工程
（1）基因的操作工具
基因的剪刀--限制性内切酶
基因的针线--DNA连接酶
基因的运输工具--运载体（如质粒、噬菌体、动植物病毒等）
（2）基因操作的基本步骤
提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导人受体细胞→目的基因的检测与表达
右图是用反“转录法”提取目的基因构建转入人胰岛素基因的工程菌示意图：
[特别提示]基因工程（基因拼接技术或DNA重组技术）能够按照人们的意愿，把一种生物的个别基因复制出来，加以修饰改造，然后放到另一种生物的细胞里，定向地改造生物的遗传性状。
（二）考点例析
[例1]以下关于基因结构中“与RNA聚合酶结合位点”的说法错误的是
A．“与RNA聚合酶结合位点”是起始密码
B．“与RNA聚合酶结合位点”是转录RNA时与RNA聚合 酶的一个结合点
C．“与RNA聚合酶结合位点”能够使酶准确地识别转录的起始点并开始转录。
D．“与RNA聚合酶结合位点”在转录mRNA时，起调控作用。
[解析]解答该题需从如下三个方面人手分析：
①起始密码是mRNA开始的三个相邻碱基，翻译时，对应特定的甲硫氨酸；
②启动子是基因中的一段碱基序列，对转录mRNA起调控作用，是RNA聚合酶结合的位点；
③启动子是RNA聚合酶的重要接触点，当RNA聚合酶与启动子结合后，能准确地识别转录的起始点并开始转录。
[答案]A
[解题警示]解答该题时，很容易出现的思维障碍是易把启动子与起始密码混淆。起始密码属mRNA，为翻泽的开始，是肽链的延伸时的第一个氨基酸的位点；启动子属DNA ，在转录时，与RNA聚合酶结合，控制mRNA的形成。
[例2]采用基因工程的方法培育抗虫棉，下列导人目的基因的作法正确的是
①将毒素蛋白注射到棉受精卵中 ②将编码毒索蛋白的DNA序列，注射到棉受精卵中 ③将编码毒索蛋白的DNA序列，与质粒重组，导人细菌，用该细菌感染棉的体细胞，再进行组织培养 ④将编码毒索蛋白的DNA序列，与质粒重组，注射到棉的子房并进入受精卵
A．①② B．②③ C．③④ D．④①
[解析]该题型的结构属于材料信息类，供选答案提供的实例都不是教材中直接的资料，但是这些资料中隐含的信息确是学生已知的，考生用已知信息对问题材料的正误作出科学判断。
本题以抗虫棉培育为材料背景，主要考查基因操作中的关键步骤--将目的基因导人受体细胞，导人目的基因必需选择恰当载体，以保证导人目的基因不被受体细胞所降解，并成功的实现复制、转录和翻译。
[答案]C
[解题警示]有考生错选B，这是对“基因导入”的理解“不求甚解”的一种表现。
[同类变式]番茄在运输和贮藏过程中，由于过早成熟而易腐烂，应用基因工程技术，通过抑制某种促进果实成熟激素的合成能力，可使番茄贮藏时间延长，培育成耐贮藏的番茄新品种，这种转基因番茄已于1953年在美国上市，请回答：
(1)促进果实成熟的重要激素是 ，它能发生的化学反应类型有 、 和
(2)在培育转基因番茄的基因操作中，所用的基因的“剪刀”是 ，基因的“针线”是 ，基因的“运输工具”是
(3)与杂交育种、诱变育种相比，通过基因工程来培育新品种的主要优点是 和
[解析]本题测试学生对自然科学发展的最新成就和成果及其对社会发展的影响等内容的关注情况，以及利用所学知识分析理解有关信息的综合能力，考查涉及植物激素、基因、基因工程技术和有关的化学知识，属综合题目，要求学生具有较强的生物、化学知识，并能将有关知识相互联系，灵活运用。
(1)在植物果实的成熟中，起主要作用是物质是乙烯，乙烯能发生的化学反应有加成、聚合和氧化。
(2)基因是DNA分子中某一特定的片段，要想将基因从DNA分子上取下来，常用的方法是用限制性内切酶，将取下的基因接到其他(如细菌)DNA分子上是用DNA连接酶，基因的运输工具是运载体。
(3)杂交育种能够有目的地将某些优良性状集中在一起，但这种育种方法需要的周期长，一般5—6年才能培育出一个新品种；诱变育种是利用物理或化学因素提高基因的变异频率，使生物产生可遗传的变异，但这种育种方法无法预料后代出现的变异(基因突变是不定向的)类型，要想获得某种性状，必须处理大量的供试材料和进行大量地人工选择，才能培育出符合要求的作物新品种；同传统的杂交育种、诱变育种相比较，通过基因工程培育新品种能克服传统育种方法的缺点，具有目的性强、育种周期短、能克服远缘杂交的障碍（打破物种界限）等优点。
[答案](1)乙烯；加成；氧化；聚合 (2)限制性内切酶；DNA连接酶；运载体 (3)目的性强；育种周期短；克服远缘杂交的障碍
二、能力提升技巧
运用“中心法则”、“碱基配对原则”及“核酸分子杂交技术”理解 “DNA分子探针”、目的基因提取的“反转录法”和“化学合成法”，以及外显子碱基数目与对应蛋白质氨基酸数目的关系，其核心是“碱基配对原则”。
[例3]人的一种凝血因子基因，有186000个碱基对，能够编码2552个氨基酸：
（1）试计算，凝血因子基因中外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占的比例
（2）从此比例中可以得到什么结论？
[解析]此题涉及到真核细胞的基因结构和基因表达的知识，需要运用“中心法则”、“碱基配对原则”解答。此类题目须从以下几方面分析：①mRNA上的三个相邻碱基(密码子)决定一个氨基酸；②mRNA是由DNA(基因)的一条链为模板转录来的；③翻译为蛋白质DNA系列即为外显子。
根据题意：mRNA上的碱基数为2552×3=7656，基因中的核苷酸数为7656对，外显子中碱基对所占的比例就为7656/186000×100％=4％。凝血因子基因中有186000个碱基对，而编码蛋白质的却仅占4％，说明调控序列所占的比例较大，反映出真核细胞基因结构和功能的复杂性。
[答案]（1）4％ （2）在真核细胞中，编码序列所占比例很小，调控序列所占比例较大，说明了真核细胞基因结构及功能的复杂性。
〖解题警示〗由已知蛋白质氨基酸数目，只能计算出基因中编码区的外显子所含核苷酸数目，而非编码区和内含子中的核苷酸数目是计算不出来的。
三、基础能力测试
1．基因是由（ ）
A．编码区和非编码区两部分组成 B．编码系列和非编码系列两部分组成
C．RNA聚合酶结合位点、外显子、内含子组成 D．RNA聚合酶结合位点、外显子组成
2．下列黏性末端属于同一种限制酶切割而成的是（ ）
A． ①② B． ①③ C． ①④ D． ②③
3．在人类染色体DNA不表达的碱基对中，有—部分是串联重复的短序列，它们在个体之间具有显著的差异性，这种短序列可用于（ ）
A．生物基因工程药物 B．侦查罪犯 C．遗传病的产前诊断 D．基因治疗
4．关于真核细胞基因结构的表达中，正确的是（ ）
A．不同基因中外显子的碱基对在整个基因碱基对中所占比例很大 B．外显子所含碱基对一般多于内含子
C．内含子是不能转录、不能编码蛋白质的序列 D．非编码区对基因的表达起调控作用
5．下面图中a、b、c、d 代表的结构正确的是（ ）


A．a--质粒RNA B． b--限制性外切酶 C．c--RNA聚合酶 D． d—外源基因
四、潜能挑战测试
6．右图是某细菌某一反应系统的基因表达过程示意图：G1和G2为结构基因，O1和02为操纵基因，R1和R2为调节基因。G1决定酶El，G2决定酶E2，酶E1和E2的作用分别是把物质S1（蔗糖）和S2（麦芽糖）转变为产物Q1和Q2，产物Q1和Q2分别与调节基因R2和R1产生的阻抑物相互作用，可以关闭操纵基因O1和02。将该细菌放在下列哪一种培养基中可以生长？（ ）
A．仅有含蔗糖的完全培养基（不含麦芽糖）
B．仅有含麦芽糖的完全培养基（不含蔗糖）
C．不含麦芽糖和蔗糖的完全培养基
D．含蔗糖或麦芽糖的完全培养基
7．我国科学工作者经研究发现一种生活在棉铃虫消化道内的苏云金芽孢杆菌能分泌一种毒蛋白使棉铃虫致死，而此毒蛋白对人畜无害。通过科技攻关，我国科工作者已成功地将该毒蛋白基因导人棉花植株体内并实现了表达。由于棉铃虫吃了新品种“转基因抗虫棉”植株后就会死亡，所以该棉花新品种在近年推广后，已收到了很好的经济效益，请据以上所给材料回答下列问题：
(1)害虫抗药性的增强是 的结果
(2)“转基因”抗虫棉新；品种的培育应用了 新技术
(3)在培育新基因抗虫棉新品种过程中，所用的基因的“剪刀”是 ，基因的“针线”是 ，基因的“运载工具”是
(4)控制毒蛋白合成的基因结构中的编码区的特点是
(5)“转基因抗虫棉”抗害虫的遗传信息传递过程可以表示为
(6)该科技成果在环保上的重要作用是
8．下面材料是基因组研究的新成果：
物 种 拟南芥(植物) 水稻 人 线虫 果蝇 流感病毒
碱基数(亿对) 1.3 4.3 32
基因数(万个) 5.0 3.2 1.78 1.36 0.175
蛋白质种数(万个) 10
Ⅰ 表：
Ⅱ 我国己率先完成“1%项目”---测定人类3号染色体短臂上的3000万个碱基对序列。初步分析表明， 该区域约有200个基因(包括结构基因和调节基因，结构基因又包括编码RNA的基因和编码蛋白质的基因)。
Ⅲ 人类基因组测序表明: ①约占碱基序列的1/4的区域是无基因的“荒漠地带”②各种人种间基因差异极小③不同人种种内个体间基因差异很少，但比种间差异略大④基因数目少得惊人，仅3.2万个左右,比预计10万个少了很多。
⑴果蝇线虫等动物及人类含有拟南芥多数基因的相应成分，说明植物和动物具有
⑵判断下列说法，其中不确切的一顶是
A．基因相对数目少，意味着蛋白质简单或功能少 B．基因数目越多，生物复杂性和进化程度越高
C．比较而言，人类在自身基因使用上更节约 D．比较而言，人类在自身基因资源利用上更高效
⑶人类基因序列中除含有能够表达的序列(外显子)，在外显子之间,还穿插有不表达的序列(内含子)。核内转录的初级产物(hnRNA) 必须经过加工，删除内含子才能成为mRNA而进入细胞质，并与核糖体结合：
①在上述过程中，mRNA需至少穿过 层磷脂分子
②假若人类3号染色体上的编码蛋白质的基因, 平均编码长度为300个氨基酸的蛋白质，则外显子约占基因序列的______%
⑷你对“一个基因，一种酶（肽链）”的理论 (1958年诺贝尔医学奖)有何评价
⑸专家普遍认为，随着DNA测序工作的初步完成， 生命科学己开始步入后基因组时代--蛋白质组学研究(对整套基因组编码的蛋白质进行分析研究)。为什么
⑸试着对材料Ⅲ中的②③作出合
五、标答与点拨
1．A(真核、原核基因结构的共同之处)
2．B(切点相同，且末端互补)
3．D（ “不表达”的碱基序列，但有“个体之间具有显著的差异性”）
4．C(内含子先被转录，后被剪切掉)
5．A（a--质粒DNA 、b--限制性内切酶、c—DNA连接酶）
6．D(当物质S1（蔗糖）存在时，分解S1的酶El合成，而当S2（麦芽糖）存在时，分解S2的酶E2合成)
7．(1)自然选择 (2)基因工程(或DNA重组技术) (3)限制性内切酶；DNA连接酶；运载体 (4)连续的
(5)抗虫基因RNA毒蛋白 (6)减少农药对环境的污染，保护生态系统的稳定性
8．⑴原始共同祖先 ⑵A ⑶① 0 ②(300×3)÷［(3×107)×(1-1/4)÷200］×100%=0.8% ⑷该理论是不确切的。人类基因数目比预料的少得多，表明平均每个基因至少编码3个蛋白质 ⑸生物功能的主要承担者是蛋白质。细胞内的很多功能和现象(如一个基因编码多个蛋白)很难在基因组水平上得到到映，而通在蛋白质组的研究可以揭示基因是如何被表达和管理的。
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4第六部分 生物技术与生命科学新进展
第42讲 细胞质遗传
一、考点内容全解
（一）本讲考点是什么
1.细胞质遗传
（1）细胞质遗传的物质基础：叶绿体、线粒体、质粒等细胞质结构中的DNA。
（2）细胞质遗传的主要特点是：母系遗传；后代不出现一定的分离比。
（3）细胞核遗传和细胞质遗传是相互依存、相互制约，不可分割的，共同控制生物的性状。
2.核质互作杂交育种—三系配套
一区：培育不育系S（rr）和保持系N（rr）
S（rr） × N（rr）
S（rr） N（rr）
二区：培育杂交种S（Rr）和恢复系N（RR）
S（rr） × N（RR）
S（Rr） N（RR）
（二）考点例析
[例1]右图是黄花柳叶菜和刚毛柳叶菜杂交示意图，请据图回答：
(1)A与a是一对 基因，它属于细胞核基因；L与H属于 基因。
(2)若用正交F1与乙（父本）连续回交20代，第20代的各种性状仍与甲表现一致。此现象说明：
[解析]这是一道识图题，解决这类题目，首先要仔细读图，把握图中各部分的结构、功能及特点，找出图中解决问题的隐含条件，寻找突破口。该题中，甲乙分别表示细胞，其中圆圈表示细胞核，所以AA和aa是细胞核中的基因，遵循细胞核遗传，圆圈以外表示细胞质，L和H表示细胞质中的基因，遵循细胞质遗传。其次，要了解图中各符号的意义，图中的♀表示母本，♂表示父本，从图中可以看出，对于细胞质中的基因，正交F1和反交P，的性状分别与母本相同，说明具有母系遗传的特点，而对于细胞核中的基因，正交F，和反交Fl的性状相同，都表现为显性性状。
[答案](1)等位基因；细胞质(2)细胞质基因也有自我复制的能力，复制后通过卵细胞独立地传给后代
[同类变式]用紫茉莉花斑叶的花粉传予紫茉莉花斑叶的雌蕊，所结种子长成的植株的性状是
A． 叶呈绿色 B． 叶呈白色 C． 花斑叶 D． 以上三种性状同时存在
[解析]解答此类问题需从如下两方面人手分析： ①紫茉莉的叶色遗传是由叶绿体内的遗传物质控制的，属于细胞质遗传。 ②花斑紫茉莉雌蕊在产生雌配子时，细胞质的分开是不均等、随机的，因此可产生三种类型的雌配子，即含正常叶绿体的雌配子，含不正常叶绿体的雌配子，含两种叶绿体的雌配子。当与精子发生受精作用时，依细胞质母系遗传的特点，可形成三种类型的受精卵，三种类型的受精卵可形成具有三种类型枝条的植株。
[答案]D
[解题警示]由紫茉莉的叶色遗传特点可以推知，某些特殊情况下，细胞质遗传也可能出现性状分离现象。
[例2]某种子站由于不慎把玉米的保持系和恢复系种到了一块地里，则在恢复系上可获得种子基因型是
A. N(rr)和N(Rr) B. N(Rr)和S(Rr) C. S(rr)和S(Rr) D. N(RR)和N(Rr)
[解析] 解答此类题目需从如下几步进行分析：
①明确保持系和恢复系的基因型分别是N(rr)和 N(RR)。
②保持系和恢复系种植在一起，既可以白花传粉，又可以异花传粉。恢复系[N(RR)]进行白花传粉子代基因型仍是N(RR)，恢复系进行异花传粉，即接受保持系的花粉，子代基因型为N(Rr)。
[答案]D
[解题警示]解答此类题目很容易出现的思维障碍是只注意一个方面的授粉，忽略另一个方面的授粉
[同类变式]用雄性不育系培育玉米杂交种子时，有这样一种途径：在4个品系A、B、C、D中，每年用A S（rr）与B N(rr)杂交，同时也用C S(rr)与D N(RR)杂交，分别得到杂交种AB与CD。第二年把第一年所得的两个杂交种再相互杂交，AB×CD得到ABCD杂交种自交，子代中可育的占总数的
A.1/2 B.1/4 C.3/8 D.1/8
[解析]本题是〖例2〗的拓展，渗透了细胞核遗传—分离定律的应用，思路如下：
A S（rr）×B N(rr) C S(rr)×D N(RR)
AB S（rr） × CD S(Rr)
ABCD 1/2 S（rr）×1/2 S(Rr)
1/2 S（rr）＋1/2 〔1/4 S(RR)×1/2S(Rr)＋1/4 S(rr) 〕
可育占1/2 ×1/4 S(RR)＋1/2×1/2S(Rr)即3/8
[答案]C
二、能力提升技巧
通过研究性学习，用推理的方法深刻理解核质互作杂交育种—三系配套的原理：
杂种优势→杂交种子→杂交育种→去雄难→雄性不育系→解决不育系的繁殖→保持系→解决杂交种子的育性→恢复系
[例3]“二系法”杂交育种省去了
A.不育系S（rr） B.保持系N（rr） C.恢复系N（RR） D.保持系或恢复系
[解析]主要考查对核质互作杂交育种—三系配套的原理的深层理解。两系法杂交水稻技术的关键是培育温敏型雄性不育系，即水稻在长日照、高于临界温度(23℃)时表现为雄性不育；而在短日照、低温时，表现为雄性可育。这种特性使它本身可以自交繁种，从而省略了三系法中的保持系。
[答案]B
[延伸技巧]注意核质互作杂交育种-—-三系配套的原理的拓展。如“二系法”、“一系法”及“不育杂交作物品种——甜菜”的培育等。
三、基础能力测试
1.下列判断正确的是（ ）
A.细胞质基因存在于细胞器中的染色体上
B.紫茉莉花斑枝条上花的雌蕊接受同—枝条上花的花粉，F1不可能出现纯白色的枝条
C.在细胞质遗传中，F1可能会出现性状分离
D.细胞质遗传也是由基因控制的，同样遵循遗传的三大定律
2．紫罗兰的胚表皮呈深蓝色或黄色是一对相对性状，若胚表皮深蓝色♀×胚表皮深黄色♂→Fl胚表皮深蓝色，由此可知紫罗兰胚表皮颜色的遗传属于（ ）
A．显性遗传 B．隐性遗传 C．细胞质遗传 D．无法确定何种遗传方式
3．控制细胞质遗传物质的载体是（ ）
A．染色体 B．线粒体 C．细胞质DNA D．线粒体和叶绿体
4．已知细胞核和细胞质，都有决定雄性是否可育的基因，其中核中不育基因为r，可育基因为R，R对r显性。细胞质的不育基因为S，可育基因为N，上述四种基因的关系，在雄性不育系、保持系、恢复系、杂交种基因型中的正确组成顺序依次是（ ）
A．①②③④ B．②①③④ C．③①②④ D．④①②③
5．叶绿体是半自主的细胞器，若用胡萝卜根细胞，培养成植株的叶片的颜色是（ ）
A．白色 B．绿色 C．无色 D．花斑色
6．小鼠的海拉细胞有氯霉素抗性，通过显微操作，把无氯霉素抗性的小鼠体细胞的核取出，注入去核的小鼠海拉细胞中，然后将这一杂交细胞培养在含有氯霉素的培养基中，结果发现，杂交细胞持续分裂。这一核移植实验说明海拉细胞的氯霉素抗性遗传属于（ ）
A．细胞质遗传 B．细胞核遗传 C．显性遗传 D．无法确定何种遗传方式
四、潜能挑战测试
7.右图所示为啤酒酵母菌的繁殖情况。啤酒酵母菌既可进行无性生殖(出芽生殖)也可进行有性生殖。在有氧条件下，取菌样涂布在离体培养基上，进行培养可形成大菌落和小菌落两种菌落类型，小菌落直径为大菌落的1/3-1/2。
(1)图中啤酒酵母进行有性生殖的有 (用字母表示)
(2)与菌落大小有关的基因分布于 ，判断依据是
(3)B过程中产生小菌落的原因是
8．（2004年黄冈中学高考模拟题）材料1 线粒体蛋白质的合成依赖于核DNA（nDNA）和线粒体DNA（mtDNA）的共同表达，其中后者指导合成约10％的线粒体蛋白质，均为呼吸链正常功能所必需。
材料2 线粒体是细胞内的氧自由基主要来源，过量的自由基可广泛攻击体内生物大分子，mtDNA较易受自由基攻击，氧化损伤而引起突变，其突变率是核DNA的10倍。
材料3 Leber遗传性视神经病是mtDNA1177位点的G-A突变造成的，患者常伴有继发性色觉障碍，多为全色盲，次为红绿色盲和色弱。
回答：
（1）“线粒体是一种半自主性细胞器”，为什么？
（2）若线粒体起源于原始的耗氧细菌，推测下列细胞选项中，有氧呼吸在细胞膜表面进行的是
A．大肠杆菌 B．噬菌体 C．人红细胞 D．硝化细菌
（3）图甲、乙、丙分别为三个色盲家系谱，其中属Leber遗传性视神经病系谱的是 ；若甲图中“*”号个体（甲图中右下角）与一正常男性婚配，孩子患病的概率是
（5）给衰老提出一种可能的解释。
五、标答与点拨
1．C（点拔：细胞核遗传遵循遗传的三大定律）
2．B（点拨：无正反交对照实验）
3．C(点拔：叶绿体、线粒体、质粒等细胞质结构中的DNA)
4．A(点拔：杂交种S（Rr）含可育基因R)
5．D(点拨：细胞的全能性)
6．A（点拨：形成的杂交细胞性状并不随核的转移而变。说明控制这一相对性状的基因位于细胞质中）
7．(1)CD (2)细胞质；二倍体合子减数分裂产生的单倍体后代只有大菌落一种类型 (3)细胞质基因突变
8．（1）虽然线粒体能自主复制，但线粒体蛋白质的合成依赖于nDNA和mtDNA的共同表达 （2）D（需氧型细菌） （3）乙（细胞质遗传的主要特点之一是表现为母系遗传）；2/3（甲系谱病由常染色体上的显性基因控制） （4）mtDNA位于氧自由基的包围之中，其突变率比核DNA高10余倍，故随年龄增加体细胞内mtDNA新生突变会逐渐积累，从而使原有的缺陷进一步加重直至出现临床症状。线粒体是机体的“动力工厂”，mtDNA损伤可导致线粒体功能缺馅，引起细胞能量不足（尤其是在脑、肌肉等高氧的组织内）而造成细胞的衰老与死亡。
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1第七部分 实验与研究性学习
第48讲 生物学实验基础
一、考点内容全解
（一）本讲的考点是什么？
1.显微观察实验
高中生物学教材中的相关实验有：①高倍镜的使用和观察叶绿体②细胞质流动的观察③观察植物细胞的有丝分裂④观察植物细胞的质壁分离与复原。
顺利开展这类实验，首先应当知道显微镜的基本构造，熟练掌握显微镜的基本操作，特别是高倍镜的使用。其次应弄清相关实验的实验原理，明白所要观察的结构的特点及具体的观察目标。
2.生物体中有关生命物质的提取、分离、鉴别（定）实验
高中生物学教材中的相关实验有：①生物组织中还原糖、脂肪、蛋白质的鉴定②叶绿体中色素的提取和分离③DNA的粗提取与鉴定。
中学阶段，最常用的提取、分离的方法是利用各种物质溶解度的差异进行盐析或层析；最常用的鉴别(定)方法是利用各种物质特定显色反应（此法应严格控制样品的量，及排除其他有色物质的干扰）；最常用的定量方法是滴定法和比色法。
3.模拟实验
在科学研究活动中，对于许多假说的验证，可能会受到时间或空间条件的限制，在这种情况下，就需要在实验室内，人工地创造一定的条件或因素，模拟实际情况下的条件或因素(有时则需要把所考查的因素突出或集中)，从而使研究者能够用较短的时间、方便的空间、较小的代价，获得可靠的实验结果。为了保证模拟实验具有仿真性，必须严格地控制实验条件；为保证实验的科学性，除事先根据实验条件设计的各种参数外，实验过程应坚决杜绝其他人为的干扰因素。随着数学科学的发展和计算机科学技术的进步，数学建模及以数学建模为基础的计算机模拟实验发挥了越来越重要的作用，如高中生物学教材中的“种群增长模型”就是数学建模的典例。
高中生物学教材中的相关实验有：①制作DNA双螺旋结构模型②性状分离比例几率的模拟
〖特别提示〗高中生物学中还可以进行模拟实验的内容还有：①DNA分子杂交②动物种群密度的取样调查③生态系的模拟如“生物圈Ⅱ”试验④用数学模型模拟自然选择作用、竞争和捕食等。
（四）基于细胞培养的实验
高中生物学教材中的相关实验是：①学习微生物培养的基本技术(培养基制备、接种、培养等技术)②自生固氮菌的分离(选做) ③学习植物组织培养技术(选做)
该类实验需配制培养基，并对培养基进行消毒灭菌，分离出的组织或细胞(细菌)都要在人工配制的培养基上进行培养。实验过程涉及培养基的配制、灭菌、接种等基本操作，实践性强，技术要求熟练，对实验者的操作技能提出了较高要求，是决定实验成败的关键。
（五）实习与研究性课题
高中生物学教材中的实习与研究性课题有：①种群密度的取样调查②调查媒体对生物科学技术发展的报道③调查环境污染对生物的影响④收集有关生态农业的信息，根据当地农业生产情况，设计一个农业生态系统⑤收集有关生物工程产业发展的信息，并做交流报告⑥调查生物工程制品在社会生活中的应用，并写出交流报告⑦用当地某种植物做有性杂交试验(选做)⑧动物激素饲喂小动物的实验(选做)
实习活动的周期一般较长，存在一些不确定的因素，因此，在开展实习活动之前，应作好充分物质、技术准备，制订详细的实习方案，特别是要明确开展实习活动的日期、地点、某一具体操作的时刻及其量度，如“动物激素饲喂小动物的实验(选做)”中投药的时间和剂量，“用当地某种植物做有性杂交试验(选做)”的季节及采集花粉和授粉的时间，“种群密度的取样调查”的季节及调查区域范围等。
社会调查的方法技巧请参阅“第50讲 生物学研究性学习”。
（六）探究性实验
探究性实验的中心环节是实验设计，而验证性实验均包含设计性内容，所以高中生物学教材中的相关探究性实验有：①比较过氧化氢酶和Fe3+的催化效率②温度对酶活性的影响③探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的作用④植物向性运动的实验设计和观察⑤设计实验，观察生长素或生长素类似物对植物生长发育的影响⑥设计并制作小生态瓶，观察生态系统的稳定性⑦观察SO2对植物的影响
实验设计的方法和技巧详见下一讲“实验步骤、实验方案的设计”、“能力提升技巧”。
（二）考点例析
[例1]某学生使用2个物镜和1个目镜的不同组合进行观察。观察到视野中的部分图像如下图（视野中的细胞共有16个）：
(1) 若图中代号为4细胞处于视野中央，现要观察该物种细胞中染色体的形态和数目，应选择观察图中代号为 的细胞，并将该细胞向 方向移动，此时可观察到4个细胞。
(2) 若使用该显微镜观察荠菜胚柄细胞，发现视野中有8个细胞，则转换物镜后可观察到细胞的个数可能是 ( )
A．32个 B．16个 C．2个 D．1个
[解析]题目中图像描述的是分生区，因视野中细胞数目由16个减至4个，表明先使用的物镜的放大倍数是后使用的物镜的放大倍数的
=2倍。观察细胞中染色体的形态和数目应选择中期。换用高倍镜应先将所要观察的目标移至视野中央。此外注意胚柄细胞是一行细胞，用笫一物镜能观察到8个细胞，换用笫二物镜能观察到4个或16细胞，因为题目并未明示哪一个细胞是高倍物镜。
[答案](1)3；左上 (2)B
[思维技巧]运用几何光学的知识理解放大倍数、工作距离、装片移动方向、聚焦方法和采光等操作。
[例2]关于"DNA的粗提取与鉴定”实验：
(1)实验材料选用鸡血细胞液，而不用鸡全血，主要原因是鸡血细胞液中含有较高含量的
(2) 下列能反映DNA溶解度与NaCl溶液浓度之间关系的是（ ）
(3)在“DNA的粗提取与鉴定”实验中，将提取获得的含DNA的黏稠物(还含有较多杂质)分别处理如下：
A．放入0.14mol/L的氯化钠溶液中，搅拌后过滤，得滤液A和黏稠物a；B．放入2mol/L的氯化钠溶液中，搅拌后过滤，得滤液B和黏稠物b； C．放人冷却的95％的酒精溶液中，搅拌后过滤，得滤液C和黏稠物c；
以上过程获得的滤液和黏稠物中，因含DNA少而可以丢弃的是
(5)为鉴定实验所得丝状物的主要成分是DNA，将丝状物放入试管中，滴加 溶液加热，试管呈现 色；与此同时应作 实验。
[解析]鸟类红细胞具有细胞核，适宜提取染色体DNA。在不同浓度的氯化钠溶液中DNA的溶解度不同， 0．14mol／L的氯化钠溶液中溶解度最小，DNA析出，呈丝状物，过滤后存在于黏稠物中； 2mol／L的氯化钠溶液中溶解度大，所以DNA呈溶解状态，过滤后存在于滤液中；酒精溶液可使DNA分子凝集，因此，在冷却的95％的酒精溶液中DNA凝集，呈丝状物，过滤后，存在于黏稠物中。鉴定DNA一般选用二苯氨。
[答案] (1)DNA (2)C (3) A、b、C((4)使血细胞破裂 使滤液中的DNA溶人浓NaCl溶液使DNA析出 (5)蓝
[例3]下面是两个模拟实验：
（1）一个学生闭上眼睛从以上两个烧杯内各取出一粒念珠，然后记下两粒念珠的不同颜色组合的数量。每次操作完华将球放回各自烧杯内混合，再重复上面操作。试回答：两个烧杯分别模拟两个 ，两种不同颜色的小球分别模拟 ，该实验模拟的是 。
（2）从商店买等量的式样、大小相同的白色、黑色纽扣A，再买一些大小、颜色与白色纽扣A相同，式样相近的白色纽扣B，并将这些纽扣混匀后放人盘中平铺成一层(黑色纽扣A涂以能赃手的材料)。让每个学生一分钟内从式样不一的白色纽扣中，直接用手拣出纽扣A，要求不能将手弄赃。试回答，该模型实验可能是：白色纽扣A模拟 ，黑色纽扣A模拟 ，白色纽扣B模拟 ，学生模拟 ，该实验模拟 过程。
[解析]⑴由于烧杯中红白两色念珠数目相等且较多，每次模出一个红或白的珠子机率相等，可模拟杂合体亲本产生两种配子的过程；将两个珠子组合在一起相当于受精过程，其三种不同组合(2红、1红1白、2白) 数目之比为1：2：1；整个实验模拟的是分离定律⑵从黑白两色4种纽扣中拣出A，有难度。总体上看，大多纽扣为白色且形状大小相似，构成环境基本色调。因为白A与白B极其相似，不易拣出；而黑A与众不同，极易认出，但因能赃手，若非特意或“爱好”，便无拣出（似可模拟适应的相对性）。由此可见，整个实验可模拟自然选择过程。
[答案](1)亲本；两种各含一个等位基因雌(雄)配子 (2)具拟态的昆虫；具警戒色的昆虫；环境；食虫鸟；自然选择
[解题警示]在“性状分离比例几率的模拟”实验中必须保证“闭眼、无选择取珠”，是每次取出念珠后放回，再次取出前，先要“混合”；对自然选择的模拟，应提供足够量的纽扣A和B，且B多于A，但比例要适当。
[例4]下面的资料表明某种硝化细菌在各种培养基中细菌的生长(S、C、M为简单培养基，U、V、X、Y、Z代表加入培养基的不同物质)，将硝化细菌接种到下列培养基中，其中可以长出硝化细菌菌落的是
A．含U培养基、试管密闭 B．含V培养基，试管用棉塞塞住
C．含Y培养基、试管密闭 D．含Z培养基、试管用棉塞塞住
培养基 生长状态
① S、C、M －
② S、C、M+V+Z －
③ S、C、M+U+Y 十
④ S、C、M+Z+X －
⑤ S、C、M+V+Y 十
⑥ S、C、M+U+X －
⑦ S、C、M+Y+Z 十
[解析]分析表格中①②④⑥培养基，硝化细菌不能生长，其分别缺U、V、X、Y、Z，U、X、Y，U、V、Y，V、Y、Z，共同的是Y，表明Y是细菌不能合成的，故培养基中必须加Y；此外，硝化细菌属需氧型，只能用可透气的棉塞。
[答案]C
[综合技巧]从矿质营养、细胞结构、分裂、分化与代谢、遗传变异、竞争等角度理解培养基的配比、菌体分离及灭菌的作用和意义。如野生型细菌经人工诱变或自然诱变会产生各种突变型，这些突变型具有许多新的性状，如有的丧失产生某种营养的能力，有的对某种抗生素敏抗（失去抵抗力），根据这些特点配制相应成分的选择培养基，可以分离纯化菌株。
二、能力提升技巧
高考试题的创新设计正朝着开放性、能力型目标迈进，综观近几年高考试题，直接来源于课本的纯验证性实验题越来越少,而源于教材高于教材，具有材料背景的新情景探究性实验题已逐渐演变为主流题型，处于更加突出地位，这就要求我们不仅要深刻理解教材基础实验的原理和基本操作，而且要将其应用与实践。
[例5]请设计一个证明酶是蛋白质的实验：
(1)实验材料：5%的NaOH溶液、3%的CuS04溶液、鸡蛋、人的唾液5mL(酶)、水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管。
(2)实验步骤：
第一步：制备蛋清液。取生鸡蛋一个，打破蛋壳(不要破坏蛋黄)，取少量蛋清注入小烧杯中，加入30mL的清水，用玻璃棒调匀，制成蛋清液。
第二步：
第三步：
第四步：
实验结果：
结果分析：
[解析]本题设置了一个新情景，考查的仍是蛋白质鉴定的知识。鸡蛋的蛋清主要成分是蛋白质，在碱性溶液中，蛋白质与CuS04溶液反应能产生红紫色物质，即蛋白质的双缩脲反应。如果能通过实验证明，酶能发生双缩脲反应，即可证明酶的化学本质是蛋白质。蛋清蛋白作实验对照。
[答案]第二步：取两支试管编号，在1号试管中加入2mL蛋清液，2号试管中加入2mL唾液。第三步：向两支试管中各加入2～3滴5%的NaOH溶液，振荡。第四步：向两支试管中各加入2—3滴3%的CuS04溶液，振荡。实验结果：两支试管中都呈现红紫色。结果分析：证明唾液中存在着与蛋清相同的成分，即蛋白质。
[延伸技巧]注意将教材基本实验的原理进行迁移、拓展、应用与创新。
[例7]右图为某学生设计的一个生态瓶。在一封口玻璃瓶内有湿土和腐殖质培养的小绿色盆栽植物。该植物在玻璃容器内只要置于适宜的光温条件下可生活较长时间。
(1)列出能保证栽培成功的两条预防措施。解释每一条的必要性。
(2)列出封口后保证栽培成功继续下去所需的两个外在条件。
(3)提供给植物生存于封口玻璃容器所需要的三种成分(物质)是 ，供给的这些物质怎样在封口玻璃容器内维持恒定？
(4)下图显示经过一特定时间后二氧化碳的变化，则哪条曲线最能反映玻璃容器中CO2浓度的变化 ；如果玻璃容器覆盖黑布，哪条曲线最能表示CO2浓度的变化
[解析]设计并制作小生态瓶的关键是掌握生态系统的结构、功能及稳态的知识。
[答案](1)加一层卵石子便於更好地排水。土壤与腐殖质必须湿润但根不为水浸泡，土壤生物才能生存；只种植物生长缓慢的品种，快速生长的植物会遮住其他植物；保证所有品种不为害虫、真菌病害所侵染，在一个温暖、潮湿的大气中病害传播很快。(2)光，但非直射阳光；高低适中的温度，以免在缸壁出现过多的蒸汽水珠。(3)水分、无机营养素、C02和02；水分：水分通过植物叶面蒸腾作用水分蒸发而使湿土失去水分，这些水分最后凝结，又回到土壤中去。无机营养素：落于土壤的叶片垃圾将被分解者分解成简单、可溶的无机化合物。C02和02：氧是绿色植物通过光合作用产生的，二氧化碳通过呼吸作用产生的。(4)曲綫D；曲綫B。
[解题技巧]解决此类问题一定要结合新陈代谢等的知识进行分析，如光合作用将增加现存氧的比例，减少现存的二氧化碳的量；生物的呼吸作用将增加现存二氧化碳的比例，减少现存氧的比例，他们对生态系正常的物质环循和能量流动起到决定性作用，进而影响生态系的稳定性。
三、基础能力测试
1．如图装置中A、B、S、V代表植物的根、导管、筛管和叶,其中A、B内分别充满4.0mol/L和0.4mol/L的蔗糖溶液,则模拟矿质营养运输结构的代号是 ( )
(A) A (B) B (C) S (D) V
3．洋葱是人们熟悉的一种单子叶植物，现对洋葱的鳞茎(紫红色)和根提出问题请回答：
(1)剪取洋葱根尖2-31mn，进行下列操作：盐酸解离→清水漂洗→龙胆紫染色→制片→观察。
如果省略“漂洗”这一步骤，根据龙胆紫的特性，产生的实验后果是 ( )
A．细胞不会染成蓝色 B．只有染色体染成蓝色
C．整个细胞被染成蓝色 D．红色液泡被染成蓝色
(2)将洋葱的鳞茎切成体积和质量相同的若干个小块，分别置于下列装置中。已知浓度I1A．W2W6 D．W94．生物实验室里，有下列试剂供实验时选用：
A．10-10M的吲哚乙酸 B．10-4M秋水仙素 C．6%NaCI溶液 D．醋酸洋红染液 E．10%HCl溶液 F．50%蔗糖溶液
(1)分别用上述6种试剂处理小麦幼苗根尖细胞30min后观察，经哪些试剂处理后的细胞仍有生活力
(2)欲观察洋葱根尖细胞染色体，应选用试剂
(3)能促使插条生根的试剂是
(4)欲使单倍体水稻结实，应选用试剂
(5)在验证“细胞吸水原理”的实验中，用试剂F处理洋葱表皮。过一段时间后，用清水替代试剂F，镜捡时发现
7．某中学研究性学习小组参观调查市郊一生态村，并绘出该生态系统的结构模式图，请据图分析回答：
(1)生态系统的主要功能 和 是该村建造此生态系统所依据的主要生态学原理。该生态系统的最大优点是
(2)在该生态系统中起决定作用的是 ，若要生产2kg的鸡肉最多需要水稻和大豆共计 kg。
(3)蘑菇在该生态系统中属于
(4)氨是植物生长必需的矿质元素。但种植大豆时，不施氮肥，仍能旺盛生长，其原因是
(5)在沼气池中，常有一种刺激性的臭气，该物质是 ，通过 细菌的作用可(5)在沼气池中，常有一种刺激性的臭气，该物质是 ，通过 细菌的作用可将臭气除去，并能形成 被植物吸收。
8．为检测光质(不同波长的光)对水生黑藻光合作用强度的影响，请你根据提供的材料和实验开始步骤完成后面的实验设计并回答有关问题：
实验材料：红、绿、白三种颜色的40W的灯泡数个，试管数只，黑藻数枝，pH试纸，石蜡油，NaHCO3溶液。
实验开始步骤：
在室温为20℃的环境中，按图组装好实验装置。
(1)写出后面实验设计的主要步骤
(2)请预测并简要分析上述实验结果
(3)若用一枝黑藻作为实验材料，简要写出实验设计步骤
(4)若不增加实验用具，指出另一种检测该实验结果的简便方法。
(5)若实验的上述效果不明显，请设计一种增加光合强度的方法。
四、潜能挑战测试
10．非洲某原始部落的生活状况非常艰难，在联合国计划开发署的帮助下，兴办了生态农业，充分利用当地资源生产食用菌、野果酒，种植热带名贵药材，饲养珍禽，生产的有机产品畅销世界各地，该部落居民逐渐过上了幸福富裕的生活。试在图中方框内绘出其可能模式图(用箭头和适当文字说的物质或能量的流动关系)
11．三支试管内分别装有红眼雄性和两种不同基因型的红眼雌性果蝇，还有一支试管内装有白眼果蝇。请利用实验室条件设计最佳方案，鉴别并写出上述三支试管内果蝇的基因型(显性基因用B表示)。
五、标答与点拨
1．D （有机物通过筛管由上(叶片)向下运输，而水的运输与此相反）
2．(1)A （龙胆紫为碱性染料能与盐酸中和） (2)D （液面高度的变化反映了细胞得失水的状况）
3．(1)ABC (2)D (3)A (4)B (5)质壁分离不能复原 （此题考查生物实验中常用试剂的应用，l0-10M的吲哚乙酸能吸促进植物根的生长，0.6%NaCl溶液对植物来说浓度较低，10-4M秋水仙素只是抑制细胞纺锤体的形成，所以三种溶液处理小麦幼苗根尖，细胞仍有活力。醋酸洋红可使染色体染成深色。10%HCl可解离、杀死、固定细胞。50%蔗糖浓液用于“渗透作用原理”的实验，浓度过高，细胞会产生质壁分离后不能复原，细胞失去活性）
4．(1)物质循环 能量流动 提高物质利用率，减少环境污染 (3)水稻 大豆 20 (4)由与之共生的根瘤菌进行固氮作用 (5)氨 硝化 硝酸盐
5．(1)①将黑藻分成等质量的三组，取适量NaHCO3溶液三等份分别放人三只编号的试管中；②将三种灯光安装在距试管相等距离处，且照射时间相同；③最后用pH试纸检验各试管溶液pH的变化。(2)黑藻在不同光照下光合强度不同、C02的吸收量不同、试管内pH不同；在白光下光合作用最强，pH上升最大，其次是红光，最次是绿光。(3)用三种灯泡依次照射试管内黑藻，每次照射时要有时间间隔，并且要更换试管内溶液，而且灯泡与试管间的距离要相同、照射时间相同，用pH试纸检测溶液pH的变化。(4)直接观察气泡释放的速度 (5)适当提高温度。
6．参考右图
7．先根据第二性征鉴别四支试管内果蝇的性别，若为红跟雄性果蝇，则该试管内果蝇基因型为XBY；再用白眼雄性果蝇分别与另两管的红眼雌性果蝇交配；若后代中出现性状分离，则该试管中果蝇的基因型为XBXb；若后代中不出现性状分离，则该管中果蝇的基因型为XBXB。
8．⑴①由于“多利”主要只含单亲体细胞核遗传物质，所以可认为是无性生殖；但此外还有细胞质遗传物质，其复制的只是核基因，所以“多利”不是百分之百的复制品②适宜温度、pH、水环境；胚胎移植 ③高度分化的动物细胞具有全能性；卵细胞质具有使高度分化动物细胞去分化的能力 ④胚胎干细胞；胚胎分割移植 ⑵综合生物学、伦理学、法学知识可知ABCD正确。E错，因为不加限制的运用克隆技术会威胁物种多样性 ⑶探索“Hayflick界限”的机理，解决人类衰老之谜，以利健康长寿；研究癌细胞无限增殖机理，从而开发利用人体正常细胞,突破“Hayflick界限”，改造癌细胞使人类达到长生不老的目；制备单克隆抗体,为医治癌症或药物开发提供新思路方法，即效应B淋巴细胞抗体基因→转入肿瘤细胞→重组瘤细胞→大量单克隆抗体；向人体B淋巴细胞转入癌细胞增殖调控基因，使人体具备超强免疫能力。
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5第二部分 新陈代谢
第8讲 酶与ATP
一.考点内容全解
（一）本讲考什么
1.酶的发现与特性
（1）酶的发现：按时间顺序了解酶本质的研究历程及研究方法的精妙
（2）酶的特性：
2.ATP与能量
（1）ATP是生命活动的直接能量来源，但它在细胞内的含量并不高，因此细胞内ATP的形成与分解相当频繁。
（2）在ATP的形成与分解时都涉及到能量，但两者能量的性质有差异。
（二）考点例析
[例1]下列关于酶的叙述，不正确的是
A.酶的催化效率很高 B.酶大多数是蛋白质，少量是RNA
C.酶只有在细胞内才具有催化功能 D.淀粉酶不能催化麦芽糖分解成葡萄糖
[解析] 本题是对酶的基本性质的考查。酶是活细胞产生的具有催化能力的化学物质，具有三个特性。酶虽然是活细胞产生的，但酶不仅在细胞内具有催化作用，在细胞外的适宜环境中也同样具有催化作用，典型的如消化道内的消化酶作用。
[答案] C
[特别提示] 对概念的理解一定要准确，虽然酶是活细胞产生的，但作用的部位却可以是多样的，联系实际分析可起到事半功倍的效果，消化道内的消化就是大家所熟悉的一个例子。
步 骤 方法 观察结果
1 常温下自然分解 氧气泡少而小
2 常温下加铁离子 氧气泡稍多而小
3 常温下加入鲜肝提取液 氧气泡极多而大
4 加入煮沸后冷却的鲜肝提取液 同自然分解一样
[同类变式一] 下表是为了认识酶作用的特性，以20%的过氧化氢溶液为反应底物的一组实验方法及结果，通过分析实验不能得出的结论是
A.酶的催化效率有高效性
B.酶的催化条件有温和性
C.酶的催化对象有专一性
D.高温会使酶失去活性
[解析] 本题是以实验现象来分析酶的特征，在考试中比较常见。实验1是其它实验的对照，实验3与1比较可得出酶具有高效性的特点，实验4分析可得出酶发挥作用需要一定的条件，即必须是在常温下有效。实验3与实验2比较说明酶的催化效率比普通的化学催化剂要强。但整个实验不能得出酶有专一性的特点。
[答案] C
[特别提示] 实验结果的分析一定要实事求是，不能以主观判断代替实验分析，否则实验本身就失去了意义，实验就成为一种形式。科学的价值在于通过具体的分析找到解决问题的途径或发现事实的真相。
[同类变式二]下图所示中的A、B、C三图依次表示酶的浓度一定时，反应速度和反应物浓度、温度、pH的关系.请根据图回答下列问题：
(1)图A中．反应物达到某一浓度时，反应速度不再上升，其原因是:__________
(2)图B中，a点所对应的温度称___________
(3)图B中。a点到b点曲线急剧下降，其原因是____________
(4)将装有酶与反应物的甲、乙两试管分别放入12℃和75℃水浴锅中，20分钟后取出转入37℃的水浴锅中保温，两试管内反应分别为：甲______________；乙____________.
(5)图C表示了______________催化反应的速率变化曲线。
A.唾液淀粉酶 B．胃蛋白酶 C．胰蛋白酶 D．植物淀粉酶
[解析]本题要根据曲线对酶的性质作出判断，考查图文转化能力。(1)由于酶的浓度是一定的，酶的催化作用具有高效性，因此，在A图中，当反应物在低浓度范围内增加时，反应速度迅速上升。当反应物达到一定程度时，随着反应物浓度的增加，反应速度几乎不再增加。这是因为：酶虽然具有高效性，但它的催化能力也是有一定限度的．当所有的酶都发挥了最高效能后，反应物浓度再增加，反应速度也不再增加，这是受酶的浓度的影响（2）温度影响酶的催化效率：在一定范围内，酶的催化效率与温度成正相关，超过这个温度(最适温度)呈负相关。B图中，a点酶的催化效率最高，因此，它所对应的温度就是酶反应的最适温度。(3)从a点到b点曲线急剧下降，这是因为温度升高，酶的活性下降。(4)由于甲试管的温度较低，抑制了酶的活性，反应速度很慢，当转入37℃(酶反应的最适温度)的水浴锅中保温后，其反应速度会迅速增加。乙试管在７5℃高温下，酶变性失活，当转入37℃的水浴锅中保温时，酶的活性不能再恢复，仍无催化反应。（5）酸碱度对酶活性的影响同温度对酶活性的影响基本一样，见图C。不同的酶其催化作用的最适PH是不同的。如胃蛋白酶是２左右；唾液淀粉酶是７，而胰蛋白酶是8-9。
[答案]（1）受反应液中酶浓度的限制 (２)酶反应的最适温度 (3)温度升高使酶活性下降 （4）速度加快 无催化反应（5）C
[例2]下列关于“ATP ADP+Pi +能量”反应式的叙述．正确的是
A．反应式物质可逆，能量不可逆 B．反应式能量可逆，物质不可逆
C．两者均可逆 D．生物体内，ADP转变成ATP所需能量都来自呼吸作用
[解析]ATP与ADP的转变仅仅只是物质上的可逆，并不表示化学上的可逆反应．这是因为：（１）从反应条件上看：ATP的分解是一种水解反应。催化该反应的酶属于水解酶；而ATP的生成是一种合成反应，催化该反应的酶属合成酶，而酶具有专一性，因此反应条件不同。(２)从能量上看：ATP水解释放的能量是储存在高能磷酸键中的化学能、而合成ATP的能量主要有化学能和太阳光能。因此能量来源不同。（３）从ATP的合成与分解的场所上看：ATP合成的场所是细胞质基质、线粒体和叶绿体，而ATP分解的场所较多。如细胞膜（主动运输消耗ATP)、叶绿体基质(暗反应中ATP放能、贮存在合成的有机物中)，细胞核(DNA的复制和RNA的合成耗能)等. 因此其合成与分解的场所不完全相同.综上所述，．ATP与ADP相互转变的反应并不是简单的可逆反应.
[答案]A
[同类变式] 下右图示意生命活动有关能源物质之间的联系，请分析回答
（1）生物细胞内主要的储能物质是图中的_________。
（2）当动物体内ATP不足时，会发生C的变化补充ATP（丙），请写出生成ATP需要的条件____________。
（3）生物体内最终的能源物质是图中的___________，它表示_____________。
（4）图中三项生理活动的名称分别是：A__________，B_________D________.
[解析]本题的解答需要明确生物体内能量物质的转变过程与条件。核心是葡萄糖的形成与分解。由图分析，形成葡萄糖的途径为甲→丙→葡萄糖或乙→丙→葡萄糖，而题干已经提示C过程是补充形成ATP的途径，则乙应当是ADP和Pi，甲应为太阳能，通过光合作用将光能转变为化学能，它也是能量的最终来源。
[答案] （1）多糖、脂肪 （2）ADP、Pi、酶、能量 （3）甲 太阳光 （4）光合作用光反应 光合作用暗反应 呼吸作用
[延伸拓展] 图象分析的关键之一是要明确关键点，这是解题的题眼，另外要正确应用已知条件，如本题中丙为ATP，可大大减少解题的障碍。
二．能力提升技巧
（一）考试技巧在哪里
本讲内容比较基础，但实验问题很多，要求能通过实验现象分析实验或利用实验原理设计实验。
1.实验现象的分析一定要实事求是，尽可能联系已经学过的知识解释相关现象。
2. 实验是生物学研究的最主要手段之一，对于实验设计现已纳入高考的考试要求中，如何进行实验：一定要了解实验的基本要求，如对变量的控制、对照实验的设置等。证明酶特性的实验可举例如[例4]。
[例3] 在煮过的和没煮过的土豆片上分别滴几滴过氧化氢。在土豆片X上出现泡沫，在土豆片Y上没有泡沫，以下哪一项是正确的解释
A.土豆片X是煮过的，因为过氧化氢只影响碳水化合物分解成单糖
B.土豆片X是煮过的，因为在没煮过的土豆片中的酶使过氧化氢不起作用
C.土豆片X是没煮过的，因为细胞中含有酶，促使H2O2的分解，但酶会在高温中失效
D.土豆片X是没煮过的，因为过氧化氢分解土豆片中的酶
[解析] 本实验中实验现象明确，分析问题时可思考为什么在滴过氧化氢溶液时会冒泡：细胞内有过氧化氢酶，酶的特性是发挥作用需要常温条件，加热后使酶蛋白变性而失去活力，本例中过氧化氢酶将H2O2分解而出现气泡。
[答案] C
[例4] 实验研究pH对酶活性的影响，准备5支含有等量酶溶液但pH各不相同的试管，每支试管加1块1 cm3的正方体凝固蛋白块，试管均置于25 ℃室温条件下，将各试管蛋白块消失的时间记录于下表：
酶溶液的pH 1 2 3 4 5
蛋白块消失的时间（min） 13 9 11 45 >60
（1）酶活性最强时的pH是_________。
（2）蛋白块消失的时间与酶活性强弱的关系是_________。
（3）请以2种方法改进实验，使实验在更短的时间内完成。
（4）在人体消化道中，能分泌本实验中酶的部位是_________。
（5）为确认蛋白块的消失是由于酶的作用，还应对实验进行什么设计
[解析]本题不同于上例的是除对实验结果进行分析外，还需要对实验进一步完善，即需要实验设计。通过对实验数据分析可知道，蛋白块消失越快，酶的活性应当越强。为了加快实验进程，可对实验进行改进：酶的特性有高效性，在反应物浓度一定的条件下，酶量的增加对速度无大的影响，但若增大反应物与酶的接触面积，则相当于增加了反应物浓度，将加快反应速度；酶发挥催化效能需要一定的温度，有一个最适温度，模拟人体内的温度应为37℃，此时反应速度也会加快。所有实验要取得令人信服的结论，必须要有对照，这也是在实验设计过程中所必须考虑的。
[答案]（1）2 （2）酶活性越大，蛋白质分解越快，蛋白块消失的时间越短 （3）方法Ⅰ：将温度由25℃提高至大约37℃。方法Ⅱ：将原题中正方体蛋白块处理得更小（如切成0.5×0.5×0.5=0.125 cm3），这相当于消化道内进行的物理性消化 （4）胃（小肠不可，因pH与题意不符） （5）另增加一个试管，放入等量的蛋白块并将pH调得适当，但不加酶溶液
[延伸拓展] 实验设计要遵循单因子变量原则，否则实验结果的解释缺乏科学性，逻辑上也是有漏洞的。
三.基础能力测试
1.在剧烈运动时，肌肉处于暂时相对缺氧状态，葡萄糖的消耗量剧增，但产生的ATP不多。这是因为
A.大量能量以热能的形式散失了 B.大量能量合成了磷酸肌酸
C.大量能量没有释放出来 D.大量能量随汗水流失了
2. 如果酶的数量一定，下列哪个图示最确切地反映了反应速率与底物数量之间的关系
3. 已知1个葡萄糖分子经过彻底氧化分解可产生36或38个ATP。1mol ATP的高能磷酸键储存能量约30.54kJ；1mol葡萄糖氧化共释放2872.2kJ能量。则细胞中能量的转化率最低为
A．25% B．30% C．38% D．46%
4.下列说法不正确的是
A．糖类中的纤维素一般不作为能源物质 B．蛋白质的储能少，所以不作为能源物质
C．脂类中的类脂主要用于膜结构的组成 D．糖元也是人体内的储备能源物质之一
5.下列物质水解后所释放出的能量可直接用于肌肉收缩的是
A、肝糖元 B．肌糖元 C．葡萄糖 D．三磷酸腺苷
6. 生物氧化（有氧吸呼）不同于燃烧的是
①有机物中的能量逐步释放的 ②有机物中的能量爆发释放的
③释放能量与ATP的生成是偶联的 ④生物氧化也是氧气对有机物的直接氧化
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
7.下列ADP含量增加的过程是
A. K＋进入肾小管壁的上皮细胞 B.苯进入生物细胞
C.线粒体中的氢与氧结合 D.甘油吸收进入小肠上皮细胞
8.血液凝固是一系列酶促反应过程，采集到的血液在体外下列哪种温度条件下凝固最快
A．0℃ B．15℃ C.25℃ D．35℃
四．潜能挑战测试
9.下列有关能量的表述，正确的是
A、正常情况下，生物体的总能源、主要能源物质、储备能源物质、直接能源物质分别是光能、糖类，蛋白
质、ATP
B、只有绿色植物可以利用光能
C、动物和人体内，形成ATP的途径只有呼吸作用
D、每克脂肪储能多于每克糖类的主要原因是脂肪分子中含C、H比例高
10. 下图是小麦淀粉酶在不同温度条件下的催化效率变化曲线，请回答：
（1）在35℃时，小麦淀粉酶的催化效率是 的。
（2）在 度和 度时，催化效率都降为0，但在再回复到35℃时，仅 者的催化效率可望恢复，表明 者的酶的分子结构已遭破坏。
11.请根据下列材料设计一个证明酶是蛋白质的实验。
实验材料：5%的NaOH溶液、3%的CuSO4溶液、鸡蛋、人的口腔唾液、水、小烧杯、玻璃棒、试管、滴管和滴瓶、脱脂棉。
实验原理：蛋白质在碱性溶液中与硫酸铜反应产生紫色物质(蛋白质的双缩脲反应)，如能证明酶也能发生双缩反应，证明酶的本质是蛋白质。
实验步骤：
(1)
(2)
(3)
(4)结果观察：
结论：
12. 工业上常用发酵罐生产淀粉酶，现用发酵罐研究碳水化合物的种类对于微生物产生淀粉酶的影响，将多种不同碳水化合物用于研究，实验中，pH值维持在7～8之间，其它条件保持稳定，测定淀粉酶的产量(相对值)，结果如下表所示：
碳水化合物的来源 玉米淀粉 麦芽糖 葡萄糖 蔗糖 乳糖 不含糖
淀粉酶产量(相对值) 235 179 52 17 0 0
(1)关于碳水化合物种类对于微生物产生淀粉酶的影响，你有何结论 根据这一结论再做出一项假说。
(2)说明淀粉酶的一项商业用途。
(3)为什么说微生物能利用多种碳水化合物是其具有的生存优势
(4)进一步研究酸碱度对于微生物淀粉酶产量的影响，只用一种碳水化合物，结果如下表所示：
pH 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5
淀粉酶产量(相对值) 0 4 13 18 14 11
①这项研究中使用哪一类碳水化合物最为合适
②评价酸碱度是如何影响微生物产生淀粉酶的
五.标答与点拨
1.C（无氧呼吸的产物中含大量能量）2.B（酶具有高效性的特点，但高效性也是有一定限度的，底物浓度过高对速度无太大影响）3.C (36x30.54/2872.2=38%)4.B（蛋白质一般不作能源物质，但在能量缺乏的情况下也可作能源）
5.D （ATP是直接能源）6.A（生物氧化是一个系统反应，经历了很多步骤）7.A （分清耗能的生理过程有哪些）
8.D（酶的最适温度与体内温度接近）9.D（光能合成细菌也利用光）
10.由高温到低温和由低温到高温对酶的影响是有差异的。高温可使酶变性失活。答案：（1）最高 （2）0 100 前 后
11注意前后实验步骤不要有干扰。答案：实验步骤：(1)制备蛋清：取少量蛋清于小烧杯中，加水30mL调匀(2)取唾液：将口漱净，含一块脱脂棉，片刻后取出，将唾液挤入小烧杯中(3)对比实验：取两支试管，编上号，在1号试管中注入2mL蛋清液，2号中注入唾液，然后各加入2～3滴5%的氢氧化钠溶液，振荡，再向两支试管加入2～3滴3%的硫酸铜溶液，振荡均匀(4)结果观察：振荡均匀后，静置一会后，可看到两支试管中都出现了紫色。结论：该实验说明唾液中存在着与蛋清中同样的成分(蛋白质)，而唾液中除水外主要成分是酶，故唾液中的酶是蛋白质。
12.该题材料比较新颖，通过本题要知道酶的专一性特点和影响酶活性的因素。答案： (1)在以多糖为原料的情况下，产生的淀粉酶多，单糖和二糖都不理想。淀粉可诱导微生物产生淀粉酶。(说明：假说本身内容是否科学并不重要，其它合理答案亦可) (2)淀粉甜度小而麦芽糖甜度大，故食品工业上常用淀粉酶水解淀粉成为麦芽糖，以提高食品甜度 (3)能利用多种碳水化合物作为碳源，使微生物可以在多种环境中生存，适应能力强 (4)①淀粉 ②在微碱性环境中(如表中pH=7．5时)产生淀粉酶最多；酸性环境下产生的淀粉酶相对较少；碱性环境下产生的淀粉酶相对较多。
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1第一部分 生命的基础
第4讲 细胞的结构与功能
一、考点内容全解
（一）本讲考什么
1.细胞的主要结构
动植物细胞的主要区别表现在细胞壁、液泡、叶绿体和中心体的区别上，可参照下图加以比较。
（二）细胞的功能
细胞是生物体内最基本的结构和功能单位，但细胞功能的完成必须由细胞各结构的配合才能进行，必须强调细胞是一个完整的整体。下图表示的是细胞在完成分泌活动时细胞各结构的配合情况。
细胞膜既是细胞与外界的一个分界线，也是控制内外物质交换的重要结构，它是一个选择透过性膜，其功能的实现依赖于细胞膜的流动性和其上的载体蛋白。
（二）考点例析
[例1]研究人员对分别取自4种不同生物的部分细胞进行分析，获得的结果如下（“+”表示有，“—”表示无） 根据图表回答问题：
核仁 叶绿素 叶绿体 线粒体 中心体 核糖体 纤维素酶处理
甲 - + - - - + 无变化
乙 + - - - + + 无变化
丙 + - - + - + 外层破坏
丁 + + + + + + 外层破坏
问：甲、乙、丙、丁4种细胞最可能取自下列哪种生物
甲 ，乙 ，丙 ，丁 。
A.衣藻 B.硝化细菌 C.乳酸菌 D.光合细菌 E.蛔虫 F.水稻
[精析] 本题以表格形式考查细胞结构知识。纤维素酶主要功能是除去细胞壁。若用它处理没有变化说明没有细胞壁，不是植物。某些细菌虽然有细胞壁，但其组成不是纤维素，而是胞璧酸等。则甲、乙取自哪种生物好判定。对于丙的判定，解题时不能排除干扰因素，不好作出判断。由表分析可以得出，丙中无中心体可知丙为高等植物，但又可能被丙无叶绿体和叶绿素所蒙蔽，其实，在植物体中，并不是所有的细胞都有叶绿素和叶绿体，如植物的根细胞。搞清这一点，就理解了题目的本质。
[答案] 甲：D 乙.：E 丙：F 丁：A
[特别提示] 对于图表题，应对图表中的数据、所给图示进行分析，去除干扰因素，找出问题的关键和实质。本题中特别要注意不要将普遍现象和特殊现象混淆，如根细胞就没有叶绿体和叶绿素。
[例2] 细胞膜具有流动性，这种结构特点是指
A.整个细胞膜具有流动性 B.细胞膜上磷脂是静止的，蛋白质具有流动性
C.细胞膜中磷脂和蛋白质都具有流动性 D.细胞膜上蛋白质是静止的，磷脂具有流动性
[精析] 结构与功能的统一贯穿于整个生物界。细胞膜的流动性的结构基础是细胞膜中的磷脂和蛋白质都具有流动性。
[答案] C
[特别提示] 明晰物质的物理特性和结构特性的关系，认识细胞膜的流动性不是细胞膜的物理特性而是其结构特性。
[同类变式] 下图示某种淋巴细胞，膜外颗粒状物为抗体，请回答：
（1）抗体首先是由附着在[ ] 上的[ ] 合成的 物质。
（2）B-淋巴细胞分泌抗体的生物膜系统有 （按次序填图中数字）。
（3）此动物细胞对该物质还具有 功能。
[精析] 解答本题，首先要认真识图，辨认图中各细胞器的结构名称，充分利用题目给出的已知条件，分析作答。抗体是一种蛋白质，蛋白质的合成与运输途径是按下列步骤进行的：a蛋白质的合成是附着在内质网上的核糖体中进行的；b合成后随即转移到内质网腔中，c从内质阿再运输到高尔基体中加工，d加工后再转移到细胞顶端，释放出去。以上过程限定在动物细胞中，因此该细胞具有分泌功能。
[答案] (1)4 内质网 3 核糖体 蛋白质 (2) ④②① (3) 分泌。
[特别提示] 图文转化能力是该题考查的核心，而细胞是一个完整的功能单位是解题的关键，结构与功能的统一是解题的灵魂，各细胞器与细胞整体是局部与整体的关系。
二、能力提升技巧
从结构与功能的统一上理解细胞各结构间的关系，以各细胞器的特定功能分析各种类型细胞的特点：
1.细胞要完成一定的功能需要各细胞器的配合。
2.线粒体和叶绿体在能量转化过程中的重要性与其结构有密切关系。
线 粒 体 叶 绿 体
形态 呈粒状、棒状 是扁平的椭球形、球形
结构
成分 (1)有氧呼吸有关的酶(分布在内膜、嵴、基粒、基质)(2)少量DNA和RNA (1)光合作用有关的酶(分布在基粒及基粒片层结构的薄膜上、基质中)(2)少量DNA和RNA(3)叶绿素和类胡萝卜素
功能 有氧呼吸的主要场所 光合作用的场所
相同点 ①双层膜结构 ②含少量DNA和RNA ③都与能量转换有关
3.内质网、高尔基体与扩大细胞内膜面积、为化学反应提供场所有关。
4.物质出入细胞膜的方式与分子本身的特点及细胞膜上的载体有密切关系，浓度差异并不是判断过膜方式的唯一标准。
[例3] 线粒体和叶绿体是生物细胞内重要的细胞器，下列关于线粒体和叶绿体结构与功能相联系的叙述，正确的有
A.从结构上看，二者都有双层膜，基粒和基质 B.从功能上看，二者都与细胞的能量代谢有关
C.从所含物质上看，二者都含有少量DNA D.从功能上看，二者具有相同的功能
[精析] 叶绿体和线粒体都由双层膜构成，内有基粒和基质。叶绿体是光合作用(储存能量)的场所，线粒体是细胞内有氧呼吸(释放能量)的主要场所，所以，它们都跟生物的能量代谢有关。叶绿体和线粒体中都含有能量和DNA，在遗传上有一定的独立性。光合作用和有氧呼吸是不同的代谢方式，所以叶绿体和线粒体的功能是不相同的。
[答案] A、B、C
[特别提示] 在高考中多选题是一个难点，本题只要清楚功能以结构为基础，功能是结构的体现即可完成。
[同类变式] 下列为从一细胞中分离得到的几种细胞器模式简图。据图回答(细胞器填写标号)：
（1）能把光能转变成化学能的细胞器是 。
（2）图B所表示的细胞器在该细胞中的作用是________________ 。
（3）为进行各种反应的正常进行创造有利条件的细胞器是________________ 。
（4）能形成ATP的细胞器是_______________。
（5）在同一个叶肉细胞，结构A中产生一个CO2分子进入C中被利用，至少需要经过 层膜。
（6）在遗传上具有相对独立性的细胞器是________________。
[精析] 本题主要考查细胞器的结构及功能。根据图象确定A为线粒体，B、C、D依次为高尔基体、叶绿体和内质网。线粒体功能与细胞呼吸有关，由于该细胞中同时具有线粒体和叶绿体，可判断该细胞应是植物细胞，则高尔基体的功能应与细胞壁的形成有关；内质网为细胞内生命活动的进行创造支持膜系统。由于线粒体和叶绿体都是双层膜结构，则由线粒体出来的分子进入叶绿体要穿过4层膜结构。遗传上具有相对独立性的结构应是具有独立核酸的结构。
[答案](1)C (2)与细胞壁形成有关 (3)D (4)A C (5) 4 （6）A、C
[特别提示] 注意细胞结构的识别及细胞结构的整合是学习细胞知识的基础，同时要善于比较各细胞器的差异。
[例4] 物质进入细胞都要穿过细胞膜。不同物质穿过细胞膜的方式不同，下列各图表示在一定范围内细胞膜外物质进人细胞膜内的三种不同情况。回答下列问题：
（1）据图指出A、B、C所表示的物质运输方式，A是 ，B是 ，C是 。
（2）上述三种运输方式中，哪一种加入呼吸抑制剂后曲线会发生什么变化 为什么
（3）乙醇、C02、氨基酸进入细胞的方式分别是 、 、 。
[精析] 本题考查考生的图文信息转化能力，在物质出入细胞的三种方式中，自由扩散和协助扩散属被动扩散，主动运输属主动扩散。三者区别是
扩散方向 是否需要载体 是否耗能
自由扩散 高浓度→低浓度 否 否
协助扩散 高浓度→低浓度 需 否
主动运输 高浓度→低浓度（主要） 低浓度→高浓度（也存在） 需 需
三图明确各自横坐标和纵坐标区别后，可得结论。
[答案] （1）自由扩散 协助扩散 主动运输 （2）主动运输 主动运输需要呼吸作用提供能量 （3）自由扩散 自由扩散 主动运输
[解题警示] 图文信息转化的关键是了解坐标与曲线间的关系，细胞内外的浓度是解题题眼。但主动运输不一定非要由低浓度到高浓度一侧。
三、基础能力测试
1.以下有细胞质基质、线粒体基质、叶绿体基质和核液共性的叙述中错误的一项是
A．它们的成分不同，功能不同 B．它们都含有大量的酶，是代谢的重要场所
C．它们都含有大量的自由水 D．它们都含有大量的DNA和RNA
2.下列物质中，不能横穿细胞膜进出细胞的是
A．维生素D和性激素 B．水和尿素 C．氨基酸和葡萄糖 D．酶和胰岛素
3.实验室里三种植物细胞，分别取自植物的三种营养器官。在适宜的光照、温度等条件下，测得甲细胞只释放C02而不释放02，乙细胞只释放02不释放C02，丙细胞既不释放02，也不释放C02，以下叙述中不正确的是
A. 甲不可能取自于叶 B．乙不可能取自于根 C．丙可能是死细胞 D．甲可能取自于茎
4.在下列结构中，其成分不含磷脂分子的一组细胞器是
①线粒体 ②核糖体 ③叶绿体 ④细胞核 ⑤内质网 ⑥中心体 ⑦高尔基体
A. ①③ B。④⑤ C．⑤⑦ D．②⑥
5.红细胞的主要成分是血红蛋白，人体血液中的红细胞每秒钟要更新200多万个，大约60天全部更新一半，与此生理现象直接相关的是
A. 内质网 B．核糖体 C．高尔基体 D．线粒体
6. 从某腺体的细胞中提取一些细胞器，放入含有14C氨基酸的培养液中，培养液中有这些细胞器完成其功能所需的物质和条件，连续取样测定标记的氨基酸在这些细胞器中的数量，下图中能正确描述的曲线是
7.下列细胞细胞结构中，有可能发生碱基配对行为的一组是
A. 细胞核、线粒体、叶绿体、核糖体 B．线粒体、叶绿体、核糖体、高尔基体
C．细胞核、核糖体、中心体、高尔基体 D．细胞核、线粒体、核糖体、中心体
8．人的红细胞没有细胞内膜，在溶血后，只剩下一层细胞膜外壳，称血影。如果将血影中的脂类抽提出来，在水面上铺展开。并用板条将其推挤到一块，则测得的脂类面积约是红细胞表面积的
A．1/2倍 B．1倍 C．2倍 D．4倍
四、潜能挑战测试
9. 下面是光合作用和呼吸作用过程中产生氢的细胞器及氢的来源和用途比较，正确的是
　 细 胞 器 来 源 用 途
① 叶绿体 水的分解 还原二氧化碳
② 叶绿体 水的分解 还原三碳化合物
③ 线粒体 丙酮酸的分解 与氧结合生成水
④ 线粒体 葡萄糖和丙酮酸的分解 与氧结合生成水
A．①② B、③④ C、②③ D、②④
10.16世纪显微镜出现后，人们能够看到单个的细胞；20世纪中期电子显微镜和相关的染色技术问世后，我们对细胞的认识进入到一个全新的阶段。下图为亚显微结构水平的一个细胞。请据图回答下列问题(除有选项的外，均填序号)
（1）能控制物质进出细胞和细胞核的结构为 。
（2）将氨基酸合成为胰蛋白酶原的结构为 。
（3）能够使ATP水解成ADP的结构为 。
（4）能产生H2O的结构为 。
（5）具有自我复制能力的结构为 。
（6）上图表示的结构与下列哪组生物的细胞相符合
A. 儒艮、小麦、根瘤菌、珙桐 B．草履虫、变形虫、硝化细菌、酵母菌
C．硫细菌、铁细菌、乳酸菌、霉菌 D．大熊猫、酵母菌、草履虫、水螅
（7）图中具有双层膜的结构为 。
（8）如果该图为人的红细胞和血小板，则不具有的结构是------------。
（9）该图不是植物细胞的理由是 （ ）
A．无细胞壁、细胞膜、液泡 B．无细胞质和细胞核 C．无叶绿体、线粒体、质体 D．无叶绿体和液泡
（10）该细胞具有而玉米细胞不具有的结构是 （ ）
A．中心体 B．叶绿体 C．线粒体 D．内质网
11.实验研究温度对于蛆组织吸收K+的影响，将蛆组织切片浸入已知浓度的KCl溶液中，在6 h内测定溶液K+浓度的变化，从而研究K+的吸收量。实验在2℃和20℃两种情况下进行，溶液持续暴露于空气中。K+吸收量以每克(g)新鲜蛆组织吸收K+的微克(ug)数来计算。实验结果如图所示。
（1）实验在l h内，多数K+通过扩散进入细胞，指出这样进入细胞的两个必须条件：---------。
（2）计算在20℃时，第2h至第6h内K+的平均吸收速率。
（3）预测在20℃时，6h以后蛆组织对于K+吸收速率的变化趋势。
（4）比较两种温度下K+吸收速率的差异。并说明为什么有这种差异
12.为获得纯净的细胞膜，以研究其结构与功能。请你帮助完成下列实验设计和分析有关问题。
（1）应选取人体哪种细胞做实验
A、成熟红细胞 B、神经细胞 C、白细胞 D、口腔上皮细胞
你选用该材料的原因是
（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）经过（2）的实验步骤后，可用下列哪一方法获得纯净的细胞膜？
A、静置 B、加热 C、离心 D、过滤
（4）将膜成分中的磷脂提取出来，铺在水面上，测得磷脂占有面积为S，那么该细胞膜的表面积约为 。
（5）通过有关方法，测得多种膜的化学成分，如下表：
物质种类膜的类别 蛋白质（%） 脂类（%）（主要是磷脂） 糖类（%）
变形虫细胞膜 54 42 4
小鼠肝细胞膜 44 52 4
人红细胞膜 49 43 8
线粒体内膜 76 24 0
菠菜叶绿体片层膜 70 30 0
依据上表数据，请分析构成细胞膜与细胞器膜的化学物质组成上的共同点是： ；化学物质组成的主要区别有： 。
五、答案与点拨
1.D （细胞质基质中无DNA） 2.D （大分子不能随便进出） 3.A （叶细胞在某种情况下也可能呼吸作用大于光合作用，如仙人掌叶变态后光合作用功能基本丧失） 4.D （有膜才有磷脂） 5.B （核糖体合成蛋白质，红细胞主要成分是蛋白质） 6.B （蛋白质由核糖体合成，内质网运输） 7.A （有核酸就有碱基配对） 8.C （细胞膜是双层） 9.C （光合作用中氢来自水的分解，呼吸作用中进入线粒体的是丙酮酸）
10.掌握各细胞器功能。由没有细胞壁和叶绿体判断该细胞为动物细胞。 答案：（1）1、6 （2）3、4、7 （3）1、3、4、5、9 （4）3、7、8 （5）5、7、8（6）D （7）6、7 （8）6、8 （9）D （10）A
11.细胞吸K+是主动运输.它与呼吸作用提供的能量有关。不同温度下呼吸作用进行的强度有差异。 答案： (1)细胞内外K+浓度差 运输K+的载体 (2)[1/2(300+480)x2+l／2(480+640)x2]／4=475ug/g(其中300、480、640分别是第2h、4 h、6 h的吸收速率) (3)如果维持蛆组织的生理活性，其吸收速率在持续增加后稳定下来，不再增加 (4)两种情况下开始时，都是吸收速率持续增加，但在2℃时，由于代谢速率慢，吸收所需的ATP和阳离子不能足量提供，故吸收速率很快稳定。
12.根据提供的材料进行实验是比较基础的实验要求，可依据细胞膜的结构及成分特点分析。（1）A 成熟红细胞无细胞核，方便操作 （2）蒸馏水 渗透 （3）C （4）2S （5）都有脂类和蛋白质 有些没有糖类，并且不同膜结构各化学成分比例有差异
动物细胞
植物细胞
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5第五部分 生态学基础
第39讲 生物圈的稳态
一、考点内容全解
（一）本讲考什么
1.生物圈的形成、概念及范围
(1)用进化的观点来理解生物圈的形成过程
生物圈的形成是地球的理化环境与生物长期相互作用的结果，通过自然选择，地球上的生物与环境一起和谐发展进化。如早期地球上没有氧气，所以原始生命的代谢类型是厌氧型，又由于原始生命没有复杂结构的细胞器，所以还不能制造有机物，因此又是异养型的；随着营光合作用生物的出现，使大气中积累了氧气，此时需氧型生物出现才有可能。所以地球上生物代谢类型的进化顺序是：异养厌氧型→ 自养厌氧型(早期进行光合作用的植物) →自养(或异养)需氧型。
(2)生物圈的概念及范围
地球上由各种生物和它们的生活环境所组成的环绕地球表面的圈层。
2.生物圈稳态的自我维持
(1)生物圈稳态的原因有三个：能量基础、物质基础和自我调节能力。太阳能是生物圈得以运转的动力，能量基础是绿色植物固定的太阳能。物质基础是大气圈、水圈、岩石圈及生产者、消费者、分解者所构成的三级结构。生态系统发展到一定的阶段，它的生产者、消费者和分解者之间能够较长时间地保持一种动态平衡，这是长期生态适应的结果。生态系统能够保持平衡是因为生态系统具有一定的自动调节能力，当外来的干扰超过了生态系统的自动调节能力，生态系统就会遭到破坏，甚至崩溃。
(2)生态系统的稳定性是指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。包括抵抗力稳定性和恢复力稳定性。
3.环境污染及保护
(1)富营养化 (2)酸雨（硫循环）（如下左图）
(3)DDT等农药污染
图示DDT污染水源后在食物链中的放大作用。
(4)温室效应加强
减缓温室效应的措施：保护植被、植树造林、防止海洋污染、减少使用含碳燃料、尾气达标排放、开发新能源（风能、水能、太阳能、地热能、氢能、核能、生物能等）
(5)热污染 (6)重金属污染 (7)固体废弃物污染 (8)噪声污染
(二)考点例析
[例1]下列关于生物圈的说法，正确的是( )
A．生物圈的出现是生物出现的结果 B．大气的屏障作用才使生物得以生存
C．生物的出现使地球更适于生物生存 D．氧气为生物登陆创造了直接条件
[解析]本题是讨论关于生物圈形成的过程。生物圈的形成是地球的理化环境与生物长期相互作用的结果。地球的气候变化和地壳变迁对生物的生存和进化有着重要的影响。在生命没有出现以前地球就已经存在，大气的屏障有利于生物的生存，但水同样对生物的生存起到了重要的保护作用，生物的出现改变着地球的环境，特别是绿色植物出现后，地球由无氧的环境变成了有氧的环境，生物的种类更多了，氧气对生物的登陆创造了条件，但不是直接条件。
[答案] C
[解题警示] 本题容易出现的问题是对生物圈形成的过程了解不全面：1．认为生物圈一定是有生物以后才存在；2．对屏障作用认识片面；3．对生物登陆的根本原因认识不清，必须是生物的生存能脱离水的限制。
[例2] 在下列生态系统中，抵抗力稳定性最弱而恢复力稳定性最强的是 （ ）
[解析]抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构与功能保持原状的能力。其强弱与生态系统的成分和营养结构的复杂程度程度呈正相关。生态系统的成分越单纯，营养结构越简单，自动调节能力就越小，抵抗力稳定性也就越弱。反之，抵抗力稳定性也就越强。抵抗力稳定性与恢复力稳定性往往相反。
[答案] A
[例3]苔藓植物对空气污染十分敏感。若某地空气中主要污染源是化工厂废气，请设计一个实验，用葫芦藓报告无污染、轻度污染、中度污染和重度污染的污染情况。
材料用具：栽有葫芦藓的生长状况相同的花盆4个、透明塑料袋、50mL注射器、双面胶纸。
方法步骤：
第一步：取一大号塑料袋排尽空气，收集化工厂废气若干升。
第二步： 。
……
预测结果：经过24h，可以得到无污染、轻度污染、中度污染和重度污染的污染情况下的葫芦鲜生存数。并以此作为指标预报污染情况。
[解析]苔藓植物对一些有害气体特别敏感，所以又被称为监测大气污染的“指示植物”。此题是一道设计实验题，在设计实验时要根据题目给出的条件，对整个实验过程有所了解的情况下考虑实验步骤，此题究竟要取几盆植物，可以根据题目最后的预期中可以知道，要测定4种情况下的污染状况，所以要取4盆植物，由于这是对照实验，所以要满足对照实验的一些基本条件，各盆植物的长势应该相同，加入气体的量要一样多，放在同样环境中生长等。设计实验要遵循对照的原则，所以一定要设计对照实验．此题用的是相互对照，即不同实验组之间进行对照来说明问题，通过对照说明空气污染程度越大对植物危害越大。
[答案] 第二步：取4盆葫芦藓，套上相同大小的透明塑料袋，并标上l号、2号、3号和4号盆。
第三步：1号盆注入200mL空气，2号盆注入150mL空气和50mL化工厂废气，3号盆注入100mL。空气和100mL。化工厂废气，4号盆注入50mL空气和150mL化工厂废气；注入气体后密封。
第四步：4盆葫芦藓在室温下培养24h。
二、能力提升技巧
1．生物圈的稳态与人类社会的可持续发展
[例4]哪一项措施可能与可持续发展的原则不相符合（ ）
A．森林的采伐量小于生长量 B．人工鱼塘生产者的能量小于消费者的能量
C．农田收获中输出的氮多于补充收的氮 D．农田使用无机氮肥多于生物固定的氮肥
[解析]对森林资源的利用应是采伐量小于或等于森林的生长量，至少要做到砍多少种多少，不能光砍不种；在农业生产中，从土壤中收走多少矿质元素就必须补充多少矿质元素，否则土壤就会越来越贫脊，影响到农业生产的可持续发展。人工鱼塘是人工建立的生态系统，高密度养鱼时生产者的能量肯定会少于消费者的能量，但可以人工补充能量来维持(如投放食物等)。在农田中，农作物对氮肥的需要量远远大于农田生态系统中固定生物的固氮能力，必须施用大量的无机氮肥才能保持农业生产的高产稳产，这与可持续发展是不矛盾的。
[答案] C
[解题技巧] 可持续发展是指在不破坏环境、不影响可再生资源的再生过程，持久性地来发展生产、发展经济的原则。
三、基础能力测试
1.有利于保护和改善环境的最有效的个人行为是（ ）
A．玻璃包装用物的回收利用 B．积极参与制定并自觉遵守环境保护法
C．自行车代替汽车作为个人的交通工具 D．由肉食者改为素食者
城市名称 城区面积(km2) 城区人口(万人) 人口面积(人/km2) 年平均热岛强度(℃)
沈阳 164 241 14680 1.5
北京 88 239 27254 2.0
西安 81 130 16000 1.5
兰州 161 90 5463 1.0
2.下面是四个城市的热岛强度统计表， 上表数据显示与城市热岛效应强度相关的原因是
A.城区面积的大小 B.城市所处的纬度的高低
C.城区人口密度的大小D.城区人口的多少
3.人们常用哪种菌类含量来检测水质污染的程度 （ ）
A．乳酸菌 B．大肠杆菌
C．根瘤菌 D．结核菌
4.将一处原始森林开辟成为一个国家森林公园，为了继续维持森林的生态平衡，应当采用的措施是（ ）
A．在森林里放入一些珍奇的野生动物，增加食物网的复杂性
B．在森林中引种一些珍奇野生植物，提高生产者的能量蓄能力
C．定期清理森林的枯枝落叶，以利于种子萌发和幼苗生长
D．对森林做简单的隔离，避免人类过多的干扰
5.调查某湖泊的水质污染状况，在注入湖泊的四个主要水源的入口处采集水样并镜检水样中的动植物的种类和数量，结果如下
①号水源水样中有单一种类的纤毛虫，如草履虫，且数量极多；②号水源水样中单细胞藻类的种类较多，且数量也极大；③号水源水样中未见任何动植物，且发出刺鼻的气味；④号水源水样中浮游动植物均有发现，但数量不多。根据以上结果分析，该湖泊的污染源中污染的严重性由重到轻的排列顺序是
A.③①②④ B.③①④② C.④②①③ D.②④①③
6.工业和城市生活污水中含有磷，家用洗涤剂就是污水中磷的一个重要来源（洗涤剂中含有三种聚磷酸钠），处理污水时要不要去除磷，有以下几种观点，你认为正确的是
A.磷是生物体的营养元素，不必除去 B.含磷的污水是很好的肥料，不必除去
C.过量的含磷污水会导致水体藻类增殖，水质恶化，必须除去D.磷对人体无毒，除去与否无关紧要
7.在河流生态系统受生活污水轻度污染后的自净化并恢复原状的过程中，下列选项最后出现增长高峰的是 ( )
A.藻类 B.以细菌为食的原生动物 C.细菌 D.水中溶解态有机物
8.在我国西部大开发的战略中，“保护天然林”和“退耕还林（草）”是两项重要内容，采取这两项措施的首要目标是（ ）
A.开展生态旅游 B.发展畜牧业 C.增加木材产量 D.改善生态环境
四、潜能挑战测试
9.生物地球化学循环的角度,指出降低”温室效应”的措施是 和
10.“牧童经济”是一个生动形象的比喻，使人们想起牧童在放牧时，只顾放牧而不管草原的破坏。它是英国著名的经济学家K.E博尔丁提出的一种现有的对自然界进行掠夺、破坏式的经济模式，其主要特点是指把地球看作是一个取之不尽的资源库，并且进行无限度地索取，使自然生态遭到毁灭性的破坏，同时造成废物大量积累，使环境污染日重。
（1）下列恶果不是由“牧童经济”模式造成的是 （ ）
A． 土地荒漠化 B．大气污染 C．破坏性地震 D．温室效应
（2）下列经济模式不属于“牧童经济”的是 （ ）
A.刀耕火种，毁林开荒 B.南水北调，发展生产 C.围湖造田，开垦荒山 D.发展工业，不管排放
（3）下列关于“牧童经济”的正确叙述是 ( )
A.它是发展中国家经济发展的产物，而发达国家不会产生 B.低投入，高效益的模式
C.体现了传统发展模式的特点 D.体现了人类活动与地理环境之间的矛盾
11.目前在我国一些地区引进的大米草,水葫芦等外来种急剧增长,甚至取代了当地的优势物种,这一现象引起各界的关注.请依据生态学原理回答：
（1）外来种对侵入地区定居扩张的原因是 和 。
（2）外来种对原有生态系统产生的影响是
12.生活污水中含有大量的有机和无机含氮化合物，这些过量的含氮化合物会造成水体污染，危害水生生物生存和人类健康。脱氮是污水处理的重要内容之一。下面是生物脱氮工艺流程示意图。
（1）在1级反应池内，有机物在细菌、原生动物等作用下会大量减少。从同化和异化方式看，这些生物的代谢类型主要是 ，这些生物在自然生态系统中属于 者。
（2）在2级反应池内， PH值为8.0～8.4时，硝化细菌大量繁殖，它们能将NH3氧化成NO2－和NO3－，并利用这一硝化过程所释放的 合成 ，用于自身的生长发育和繁殖。
（3）实践发现，当2级反应池中有机物含量过多时，硝化细菌难以大量繁殖起来，原因是
。
（4）在3级反应池内加入适量的有机物（如甲醇），并在低氧或无氧条件下，反硝化细菌繁殖起来，通过无氧呼吸把NO－2和NO－3还原成N2，无氧呼吸除释放能量外，还为还原反应提供了 。
13.我国的南水北调工程已经由全国人大审议通过，并将马上付诸实施。请你从生态学可持续发展的角度谈谈对这一大事的看法。
五、标答与提示
1.B(点拨：自觉遵守法律法规，才是最根本、最有效的行为 )
2.C(点拨：从表格中容易看出城市热岛效应强度与人口密度基本上呈正相关)
3.B(点拨：大肠杆菌，它存在于动物的粪便里。乳酸菌是有益菌，根瘤菌存在于豆科植物的根部，结核菌是可通过空气传染的呼吸道传染的病原体。)
4.D(点拨：破坏森林公园生态平衡的因素主要是人为因素)
5.A(点拨：从富营养化的角度去分析。污染越严重，物种越少)
6.C(点拨：过多的磷会导致富营养化的因素之一)
7.A(点拨：有机物被分解后，水体中含有大量的无机物)
8.D(点拨：只有积极改善生态环境，才有可能进一步实现经济、社会的全面振兴和可持续发展)
9. 增加绿色植物 减少化石燃料的消耗
10.（1）C （2）B （3）D
11.外来种对入侵地区定居扩张的原因可能有：占据空的生态位；环境条件如温度、气候等适宜；没有捕食者(没有天敌)；繁殖能力强大等。外来物种对原有生态系统产生的影响有：破坏原有生态系统的平衡，破坏原有生态系统的稳定性，使原有生态系统的生物多样性遭到破坏等。 （1）环境条件适宜(或非生物因素适宜) 和 没有捕食者(或没有天敌) (2) 破坏原有生态系统的平衡 (或破坏原有生态系统的稳定性)
12.该题考查了污水处理过程中不同生物新陈代谢的特点。在1级反应池内由于含丰富的有机物和空气，在细菌、原生动物的有氧呼吸中有机物减少，从生态系统的成分角度分析属于分解者；硝化细菌可以利用在1级池内分解者产生的NH3氧化过程中释放的能量合成有机物；但是，当2级反应池有机物含量过多时，分解者大量繁殖，和硝化细菌形成竞争关系。同时呼吸作用产生二氧化碳等物质使PH值改变，抑制硝化细菌的生长繁殖；生物进行无氧呼吸时，第一阶段产物是丙酮酸和[H]，因此，反硝化细菌在无氧呼吸过程中为还原反应提供了氢。 （1）异养需氧型、分解（2）能量、有机物 （3）异养生物大量繁殖，抑制硝化细菌生长繁殖（4）氢
13.(1)我国水资源分布的现状是南多北少，南方水多时还易发生水灾，而北方严重缺水，有的地方经常出现河流断流，连黄河都成为了季节河，黄河下游的省份的很多地区都成为人年均不到300m3的极度缺水区，因为极度的缺水，黄河流域的生态系统严重退化，环境不断恶化，土地荒漠化，连人畜生活用水都很困难，过量开采地下水也带来诸多问题。(2)南水北调可以很好地缓解北方缺水的现状，使北方地区尽快恢复其生态面貌，通过人为作用建成一个巨大的“人工”生态系统并维持平衡。(3)南水北调不会对南方长江流域带来生态方面的负面影响，尽管东、中、西三线同时向北方供水，但据专家考察得出结论，往北方供水总量仅为长江入海总量的2％，同时还可根据长江水量的丰盈程度实施多水多调，少水少调，即使是枯水年也能给北方供水。因此，从生态方面考虑该工程具有可行性。(4)实施东线调水时要注意生态方面的问题，我国东部地区工业发达，对水的污染破坏也严重，东线调水经大运河及海、淮河，因此上述流经流域要尽快治理污染，防治并举，一治到底。
A．北极苔原生态系统
岩石圈全部
水圈全部
大气圈底部
生物圈
可持续发展
形成条件
稳态
概念和范围
C．海洋生态系统
B．热带雨林
A．北极苔原生态系统
D．池塘生态系统
硫循环
酸雨等环境问题
观察SO２对植物的影响
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3第14讲 新陈代谢的基本类型
一、考点内容全解
（一）本讲考什么
1.新陈代谢的概念与基本类型
新陈代谢是生物最基本的特征，按不同的标准有不同的划分方式。
2.光能合成细菌和化能合成细菌的比较
自然界中光能合成细菌和化能合成细菌在生物进化过程中有重要作用，两者间也存在较大的区别。
3.兼性厌氧型生物---酵母菌
酵母菌既可在有氧情况下生存，也可在无氧状态下活动，此类生物的生命活动比较特殊，也有较高的实用价值，如酿酒。
（二）考点例析
[例1] 下列有关人体新陈代谢的叙述中，正确的一组是：
①人的异化作用方式是需氧型，所以人体细胞只能进行有氧呼吸
②人体细胞一般只有通过细胞外液才能与外界环境进行物质交换
③人体的消化道不是都能吸收营养物质的，主要吸收部位是小肠
④血液中的葡萄糖一部分合成糖元主要贮存在肝脏和肌肉中供生命活动利用
⑤人体摄取的营养物质中除水和无机盐外，其他都要经过消化才能被吸收
A、①②③ B、②③④ C、③④⑤ D、②④⑤
[解析]本题综合考查人体新陈代谢。人体从物质代谢角度看，属于异养型，从能量代谢的角度看是需氧型。但人体在氧不足的条件下也可以进行无氧呼吸，产生乳酸。而细胞对营养物质的吸收则必须通过内环境获得，细胞的直接内环境是细胞外液。进入人体内环境的营养物质则必须经过消化道的吸收。对营养物质的理解必须准确，水就不能称为营养物质。
[答案] B
[同类变式]下述生物中，哪一种是自养型生物
A．硝化细菌 B．大肠杆菌 C．青霉菌 D．酵母菌
[解析]本题属基本概念的判断。按照生物体同化作用的方式不同,生物的新陈代谢类型可分为自养型和异养型两种。自养型生物可自己合成有机物，依据自养生物在制造有机物的过程中利用能源不同又可分为光能自养型(如绿色植物)和化能自养型(如硝化细菌)。异养型只能利用现成有机物。异养生物包括动物、人、营寄生或腐生生活的菌类。
[答案]A
[例2]细菌冶金是利用某些细菌的特殊代谢功能开采金属矿石。例如，氧化亚铁硫杆菌在溶液中能将黄铁矿氧化为硫酸铁，并能使溶液酸性增强，其过
程如下：
(1)从生物的新陈代谢看，(b)过程属于____作用。
(2)氧化亚铁硫杆菌的合成代谢类型属于________型，分解代谢类型属于________型。
(3)氧化亚铁硫杆菌和绿色植物都能利用无机物制造有机物，但它们在制造有机物的过程中所利用的________来源是不同的。
[解析] 本题是一个实际生产问题，但涉及的知识是关于化能合成细菌的相关问题。氧化亚铁硫杆菌利用黄铁矿氧化过程中释放的能量将CO2和H2O合成为有机物，利用的能量和植物不同。
[答案] （1）同化 （2）自养 需氧 （3）能量
[特别提示] 图象观察往往带来很多信息，本题中能量来源就是解题的关键。
[同类变式] 已知下列单细胞生物，它们都具有细胞壁，但没有核膜和核仁，在研究它们生活所需条件的实验中，得出下面的结果(√表示需要)。这三种生物依次是
生物 必需的生活条件
水 氧 CO2 葡萄糖 氨 光
A √ √ √ √
B √ √
C √ √ √ √
A．衣藻、乳酸菌、变形虫 B．衣藻、酵母菌、变形虫
C．固氮蓝藻、酵母菌、硝化细菌 D．固氮蓝藻、乳酸菌、硝化细菌
[解析] 在了解新陈代谢类型的基础上，通过各种生物所需条件的差异可判断：需葡萄糖的一定为异养型生物；需水和CO2并且还需光的为绿色植物；需氨，并能以CO2和H2O合成有机物的为化能合成细菌。需氧与否是判断是否是需氧或厌氧型生物的指标。
[答案] D
[解题警示] 乳酸菌和酵母菌是两类不同的生物，前者是细菌，后者是真菌。此点需要记忆，以免混淆。
[例3] 为验证酵母菌能在氧充足时进行有氧呼吸，又能在缺氧时进行无氧呼吸（一般来说，乙醇发酵是衡量它的一个标准）。做了如下实验：第一瓶经过灭菌的葡萄糖溶液充氧，接入酵母菌菌种进行培养，测定其单位时间内的吸氧物质的量和产生二氧化碳物质的量。据此回答与这个实验有关的问题，分别从所列选项中选出它们的正确答案。
（1）在酵母菌只进行有氧呼吸时，试比较吸氧物质的量和产生二氧化碳物质的量的大小
A.吸氧量大 B.C02发生量大 C.两者相等 D.无法确定
（2）若酵母菌同时进行有氧呼吸和乙醇发酵，假如在有氧呼吸和乙醇发酵过程中有等量的葡萄糖被消耗掉，这时吸氧物质的量与产生二氧化碳物质的量之比是______。
A.1：2 B.2：3 C.4：3 D.3：4
（3）若酵母菌同时进行有氧呼吸和乙醇发酵，如果有氧呼吸和乙醇发酵所产生的二氧化碳物质的量相等，这时吸氧物质的量与二氧化碳发生物质的量之比是______。
A.1：1 B.1：2 C.2：1 D.1：12
（4）若检测的结果是吸氧物质的量与产生二氧化碳物质的量之比为3：5，其原因是______。
A.有1/4的酵母菌在进行有氧呼吸 B.有1/3的酵母菌在进行有氧呼吸
C.有1/2的酵母菌在进行有氧呼吸 D.有2/3的酵母菌在进行有氧呼吸
（5）若无氧呼吸消耗了360mg的葡萄糖，可生成______mol的乙醇。
A.0.004mol B.0.03mol C.0.25mol D.4mol
[解析] 本题考查酵母菌的无氧呼吸和有氧呼吸，但必须明确这两种反应的反应式及化学计算方法。
无氧呼吸的反应式为： C6H12O6→2C2H5OH+2CO2+能量（少）
有氧呼吸的反应式为： C6H12O6+6O2+6H2O→6 CO2+12 H2O+能量（多）
计算时以摩尔量进行，具体计算过程可完全参照化学计算方法进行，这里就不重复。至于为什么吸氧量和产生的二氧化碳量不等，由有氧呼吸反应式可断定一定不全是有氧呼吸，其间还有无氧呼吸，计算方法略。
[答案] .（1）C （2）D （3） B （4） B （5）A
[延伸拓展] 本题实际上是一个化学计算问题，但问题又出自生物学方面，由此可知现代生物学与其它学科间有密切的关系，已经发展成一门综合性学科。基本的化学计算在生物学中也是经常应用的，需要掌握。
[同类变式]下图的实验装置中将气球安装于含有混合物的试管口，以下关于使用气球的理由叙述中最不重要的是
A.看有多少气体离开试管 B.如果需要，可以测定气体的量
C．为试管内物质保温 D．能比较两试管释放气体的量
[解析] 酵母菌既可进行有氧呼吸，也可进行无氧呼吸，但它们共同的能量来源都是有机物，如葡萄糖等。在进行呼吸时需要一定的温度，这的酶所必须的条件。在本实验中，左侧装置可作右侧装置的对照，检验呼吸作用的条件和原料，气球的作用就是测量两者放出的气体量的差异，由于二者都是在同一环境中进行，所以不存在保温的问题。
[答案] C
[解题警示] 图文观察能力是生物学的基本能力之一，通过过程发现差异是思维缜密度的体现，本题中要发现两装置的区别是什么——有无糖原料。
二、能力提升技巧
（一）考试技巧在哪里
1.新陈代谢类型划分的标准可以同化作用或异化作用的条件进行分类，而异化作用又可以是否需氧进行分析，因此在解答此类问题时一定要注意具体问题情景。
2.兼性厌氧型细菌在生产实践中的应用注意有氧和无氧的环境，而化能合成细菌在生物界的物质循环中有重要作用，特别是某些具有固氮或细菌冶金功能的生物要注意其能量的来源。
[例4] 如图为氮循环的部分示意图，a～f分别代表不同的生理过程，据图分析回答：
（1）完成［a］的生物的新陈代谢类型是 ，该生物在生态系统中属 者。
（2）完成［b］的生物的同化作用方式是 。
（3）完成［c］ 的生物的新陈代谢类型是 。该生物在生态系统中属于 者。
（4）完成［d］ 的生物的新陈代谢类型是 。
（5）完成［e］ 的生物的新陈代谢类型是 。
（6）完成［f］的生物的新陈代谢类型是 。该生物在生态系统中属于 者。
[解析]本题是一道综合题，涵盖的内容包括氮循环和蛋白质代谢。自然界的氮循环主要依赖微生物的固氮作用和分解作用。固氮菌将N2转化为含N的化合物，进而由硝化细菌将其转化为NO3-，在合成蛋白质的过程中被利用。而蛋白质被分解为尿素一般是在动物体利用后形成的代谢产物，尿素再被分解则由分解者实现。
[答案]（1）异养需氧型 消费者（2）异养 。（3）硝化作用 化能合成作用 分解者。（4）固氮作用 异养需氧型。（5）反硝化作用 异养厌氧 （6）自养需氧 生产者
三．基础能力测试
1.蘑菇必须生活在有机质丰富的环境里，根据这一特点可以推知蘑菇的细胞中不可能含有
A、叶绿体 B、线粒体 C、核糖体 D、高尔基体
2．可以作为硝化细菌碳源、氮源、能源的物质依次是：
A．含碳有机物、氨、光 B．含碳无机物、氮、氮
C．含碳有机物、氨、氨 D．含碳无机物、氨、氨
3．不具备核,且能够在生命活动过程中将CO2等无机物合成为有机物的是
A.玉米 B.细菌 C.铁细菌和硫细菌 D.水绵
4. 自生和共生固氮微生物可以将
A．大气中的N2转化为NH3 B．大气中的N2转化为NO3－
C．土壤中的NH3转化为NO3－ D．土壤中的NO3－转化为N2
5.人在受伤时，若伤口较深则伤口深处的破伤风杆菌在密闭环境中将大量繁殖而导致受伤者患破伤风病，若伤口较浅则伤口处的破伤风杆菌暴露在空气中无法大量繁殖，伤者一般不会有感染破伤风的危险，你认为下列哪组生物与破伤风杆菌的代谢类型相同
A.蘑菇和根瘤菌 B.蛔虫和乳酸菌 C.大肠杆菌和硝化细菌 D.酵母菌和蓝藻
6. 酵母菌发酵生产酒精时，投放的原料及生产酒精阶段要控制的必要条件分别是：
A.玉米粉和有氧 B.大豆粉和有氧 C.玉米粉和无氧 D.大豆粉和无氧
7. 医学上用氧气驱除蛔虫所依据的原理是：
A.阻止蛔虫对营养物质的吸收 B.抑制蛔虫体内有机物的合成
C.抑制蛔虫体内有机物的分解 D.促进蛔虫体内有机物的分解
8.右图表示种哺乳动物代谢速率与体形大小的关系。据图分析，哪一结论是错误的
A.鼠和兔比马和象每克体重消耗的能量多
B.狗与兔相比单位体积释放的热量要多
C.图中所有动物都能通过辐射散热
D.在缺乏食物时，大型动物比小型动物存活时间长
四.潜能挑战测试
9.某校科技活动小组的同学在考察被严重污染的地表水体时发现两类景观：有机型污染水体是变黑
发臭，无机型污染水体一般是变绿。前者、后者生活着的主要生物依次是
A．光能自养生物、异养厌氧生物 B．异养厌氧生物、光能自养生物
C．化能自养生物、异养需氧生物 D．异养需氧生物、化能自养生物
10.下图中的A、B、C、D、E分别表示不同的生理过程，请据图回答：
（1）图中B表示的生理过程是________。
（2）铁细菌、硫细菌和硝化细菌都进行B过程。硝化细菌进行B过程是利用________氧化成______时所释放的化学能，把无机物合成储存能量的有机物。
（3）人体剧烈运动时，骨骼肌所消耗的能量来自图中的_______过程。
（4）硝化细菌进行C过程的场所是_______。
11. 呼吸作用的本质是对底物的脱氢氧化过程，实验研究3种碳水化合物(葡萄糖、蔗糖、乳糖)作为底物对于酵母细胞呼吸作用速率的影响。亚甲基蓝是一种人造氢受体，氧化态时呈蓝色，还原态时呈无色。比色计是用以测定光源通过溶液后的光强度变化的仪器。本实验中蓝光100%透过，说明亚甲基蓝处于完全氧化状态。在试管内加入10ml酵母菌悬浮液、0.5%葡萄糖溶液若干和lml的0.1%亚甲基蓝溶液，封口后置于30℃水浴中维持20min，这段时间内，每隔2min用比色计测量一次蓝光通过试管的百分率。测定完成后，再分别用0.5%蔗糖和0.5%乳糖及等量酵母菌重复上述实验。结果如右图所示：
(1)实验过程中，使亚甲基蓝失去了蓝色的是 。
(2)指出酵母菌在蔗糖溶液中的呼吸速率与葡萄糖溶液中的一项不同点。
(3)为什么实验中试管要封口
(4)实验结果表明：实验室培养酵母菌不能用哪一种糖
五．标答与点拨
1.A.（叶绿体能进行光合作用合成有机物）2.D（硝化细菌利用的能源是氨氧化释放的）3.C（化能合成细菌没有细胞核）4.A（固氮菌能将N2转化为NH3）5.B （破伤风杆菌为厌氧型细菌）6.C（酒精发酵的原料是糖类，玉米粉含糖高）7.C（蛔虫为厌氧型生物）8.B（体积越小代谢越快，消耗的能量越多）9.B（有机物多的水体中氧含量低，反之高）
10.自然界中的生物利用的能量主要有光能和化学能，B显然是化学合成作用，以此为能量来源的生物为化能合成细菌。答案：（1）化能合成作用 （2）NH3 NO3－ （3）E （4）细胞质基质
11.酵母菌在有氧和无氧条件下的产物及能量的多少可依据相关反应式计算。答案：(1)呼吸作用脱下的氢还原了处于氧化状态的亚甲基蓝 (2)能够持续稳定、匀速地利用蔗糖；对于葡萄糖的利用则表现为先快后慢最后稳定 (3)防止微生物污染试管，增加了微生物的种类，导致实验结果不可靠 (4)乳糖
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3第一部分 生命的基础
第6讲 细胞的增殖
一、考点内容全解
（一）本讲考什么
1.细胞分裂
2. 细胞分裂各期染色体、染色单体及DNA的变化规律
分裂间期 分裂前期 分裂中期 分裂后期 分裂末期
染色体 2n* 2n 2n 4n 4n→2n*
染色单体 0→4n* 4n 4n 0 0
DNA 2a→4a 4a 4a 4a 4a→2a
有丝分裂从图形上看分裂起点和终点在同一水平线上，但DNA线有一个逐渐上升的过程，原因在于DNA是半保留复制。
注：*表示细胞质
（二）考点例析
[例1] 细胞有丝分裂过程中，染色单体的形成和出现分别发生于下列哪个时期
A.产生于间期，出现于前期 B.产生于前期，出现于前期和中期
C.产生于间期，出现于前期和中期 D.产生于后期，出现于中期和后期
[精析] 染色单体的特点是由着丝点连接的两条姐妹染色单体，姐妹染色单体一旦分开就成为了一条独立的染色体，不能再称为染色单体。由此特征分析，在细胞分裂间期，染色体复制形成染色单体，延续到中期，后期着丝点断裂，染色单体也不存在了。
[答案] C
[特别提示] 识图时要特别注意着丝点的特点。考查识图、辩图能力是生物学的基本素质之一。
[同类变式] 在动物细胞有丝分裂中期，若从一极观察可见染色体的排列情况是图中的 （ ）
[精析] 图象转换能力是本题考查的核心，几何思维能力是解答本题的基础。从平面角度分析，中期时染色体排列于细胞中央，是最容易观察的。但现在从细胞的一极观察，排列在细胞中央的染色体应当是一个平面投影，占满了整个细胞中央，首先排除了A，B、C图象则应为减数分裂的图象，因为它们有明显的染色体配对行为。
[答案] D
[解题警示] 图文转化是考查能力应用最多的一种方法，本题中最容易使人落入陷阱的是没有注意从细胞的一极观察，而习惯性选择了A。
[例2]下图是连续分裂的细胞在各个不同时期DNA含量的测定结果，请据图回答：
（1）完整的细胞周期从 开始到 为止。
（2）细胞核膜开始解体，核仁逐渐消失，纺锤体形成在 段。
（3）着丝点数目加倍，两条染色单体分离在 段。
(4)观察和研究染色体形态和数目最好在 段。
(5)从图中可以发现，母细胞与子细胞的细胞核中DNA分子的数量是稳定的，其意义在于 。
[精析] 此题考查有丝分裂过程中DNA的变化情况。对于连续分裂的细胞，完整的细胞周期是指从上一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止。在这个细胞周期中，分裂期又分为四个时期：前期、中期、后期和末期，这四个时期的特点是：前期核膜解体、核仁消失，染色体出现，纺锤体形成；中期染色体着丝点排列在赤道极上，染色体形态固定，数目清晰；后期染色体的着丝点分裂，两个姐妹染色单体分开变成染色体；末期核膜、核仁重新出现，染色体变成染色质，纺锤体消失。新形成的子细胞与母细胞相比，染色体数目没变。
[答案] (1)e，k (2)bc(或gh) (3)de(或ik) (4)cd(或hi) (5)使生物的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性，对生物的遗传有十分重要的意义。
[延伸拓展]：本题是图文转化的另一种形式，以曲线的形式表达有丝分裂过程中一个细胞核中DNA的含量变化规律，要看懂曲线变化的生物学含义，必须具备完整的有丝分裂知识体系并善于在新情景中运用。
[同类变式] 处于有丝分裂过程的动物细胞，当中心体移向两极时，染色体数(a)、染色单体数(b)、DNA分子数(c)可表示为
[精析] 本题将常见的细胞分裂图转化为柱形图，考查了学生的思维转化能力，是一类区分度较大的题型。读懂题意犹为重要。中心体移向两极时处于细胞分裂的前期，此时一条染色体上有两条染色单体，则a应为b数目的一半，一条染色单体中有一条DNA分子，则b、c数目一致。
[答案] B
二、能力提升技巧
细胞增殖是通过细胞分裂实现的，大部分的细胞增殖主要是通过有丝分裂进行。对有丝分裂的考查集中表现在对细胞分裂图和曲线图各期的判断上。
1.细胞分裂图：抓住染色体的变化，这是区分细胞分裂处于何期的主要标志，具体可参见课本或考点内容全解部分的图例。
2.曲线图：
DNA线：特别要注意在细胞进入分裂期前的间期准备时期，曲线有一个倾斜线，这与DNA分子的半保留复制特点有关。最终结果是曲线的起点和终点在同一水平。
染色体图：曲线是典型的“几”字型折线，但结果同样是起点和终点位于同一水平。原因是通过有丝分裂子细胞获得了和母细胞一样的DNA和染色体。
. 3.细胞周期的计算与应用
明确细胞周期的起始点：从上次分裂结束开始到本次分裂完成为止。有连续分裂现象的细胞才有细胞周期。
[例3] 下图上是植物细胞有丝分裂一个细胞周期中核内染色体数及DNA数量变化的曲线图，下图是显微镜一个视野下根尖生长点细胞分裂图像，请根据图回答下列问题：
(1) 图中实线ABCD表示 数量变化，虚线abcd表示 变化。
(2)图中的AB表示 ，相当于下图的 时期(编号)；BC表示 ，C到D表示 。
(3)图中ab 复制后， 未分离， 数未增加，相当右图的 期(编号)；bc表示 分离， 暂时加倍，相当于右图的 期；c到d表示 平均分配到两个细胞中去，每个子细胞 复原，其动态变化过程相当于右图 。
(4)根据上图把有关数据填入下表(F中有8个染色体)
组别 前期 中期 后期 末期 每个子细胞
染色体数目
DNA数目
染色单体数
(5)AB段曲线为斜线、CD段为折线的原因是----------------。
[精析] 本题考查了对有丝分裂过程中染色体及DNA特征的掌握，并以曲线的形式表述出来，一定要将它们规律性的变化进行量化处理，最后得，出结论。图、线、表在本题中有综合体现，各自的特点决定了发生规律性变化的结果，题眼是染色体的变化引起其它成分或结构的变化。
组别 前期 中期 后期 末期 每个子细胞
染色体数目 4 4 8 8 4
DNA数目 8 8 8 8 4
染色单体数 8 8 O 0 O
[答案] （1） DNA 染色体 （2）DNA分子的复制 C DNA数量不变 DNA数量复原 （3）染色体 染色单体 染色体数量 D、E 染色单体 染色体数 F 两套染色体 染色体数 F→A→C （4）
（5）AB段曲线为斜线是因为DNA分子为半保留复制，也即边解旋边复制DNA含量随之有一个逐渐增加的过程，而在CD段随染色体平均分配到两个子细胞中去，而分为两个细胞是在瞬时完成的，故DNA含量会迅速下降一半。
[例4]化疗是控制癌细胞生长的方法之一，药物可以杀死癌细胞。正常骨髓细胞的细胞周期约为40分钟。急性淋巴性白血病白细胞的细胞周期约为2小时到10小时。医院采用化疗的方法最大限度地杀伤肿瘤细胞。下图给出的是一个典型的化疗过程，每4小时给药1次(图中箭头所示)，图中记录了化疗过程中正常细胞和癌细胞的数量变化。
（1）指出癌细胞与正常细胞相比的两项不同点。
（2）为什么癌细胞最可能发生于高频率分裂的组织(如器官的上皮组织)
（3）据图指出两类细胞在化疗的最初8小时内和化疗给药后的反应(数量变化)。
（4）化疗过程中的给药剂量加大或给药周期缩短，癌细胞都会得到更有效的控制。为什么临床上并不这样做
（5）请从理论上对断给药的间隔时间并简述理由。
[精析]本题考查细胞周期的具有应用。从细胞周期考虑，细胞分裂最容易受到影响的是分裂间期，若以白血病细胞周期为10小时计算，由于间期所占时间最长，大约为90%--95%，则间期长度为9小时左右。在此时间内给药对白血病细胞的杀伤力最强。而正常骨髓细胞由于细胞分裂旺盛，细胞周期短，给药只影响其中的某一次分裂，因此受影响相对较小。也正因为如此才会出现图中正常细胞和癌细胞不对称的曲线差异。
[答案](1)癌细胞不受密度制约因素的限制而不断分裂和生长，无正常细胞的接触抑制现象；癌细胞代谢强度比正常细胞大 (2)遗传物质的改变是细胞癌变的原因之一。在不断分裂的组织中由于DNA的复制等原因，遗传物质变异频率增高 (3)给药的最初8小时内图中两类细胞数量都明显减少，然后又回升，但癌细胞数目的减少量明显多于正常细胞，而回升量少于正常细胞。给药后癌细胞数目的回升量也少于正常细胞。(4)给药剂量加大或给药周期缩短，在有效控制癌细胞的情况下，对正常细胞的杀伤作用太强，可能会引起较强的负作用。（5）由于正常骨细胞的细胞周期短，恢复快，白血病细胞周期长，在第一次给药后，待骨髓细胞恢复正常而白血病细胞尚未恢复前重复给药，从理论上讲可以消灭白血病细胞，所以给药的间隔时间应在2天后10天内。
[延伸拓展] 解答本题一定要明确细胞周期中最容易被终止的阶段是间期，应用上此时给药最好。而细胞周期的计算要清楚各期大约所占时间。
三、基础能力测试
1、 在制作洋葱根尖细胞有丝分裂装片时，要用1％龙胆紫溶液染色，在制作人的口腔上皮细胞装片时，为看清细胞各部分的构造用高锰酸钾溶液染色，两者染色的部分分别是
A．都是整个细胞 B．染色体和细胞质 C．细胞核和细胞质 D．染色质和整个细胞
2、 正常的细胞有丝分裂首先进行的过程是
A．纺缍体的形式 B．细胞质的分裂 C. 子细胞的形成和发育 D．染色体的复制
3、下列关于细胞有丝分裂间期发生的变化，不正确的叙述是
A．染色体经过复制、数目加倍 B．DNA经过复制，数目加倍
C．完成了DNA复制和有关蛋白质的合成 D．经过复制形成染色单体
4、荣获2001年诺贝尔生理学奖的三位科学家研究发现了调节所有真核有机体细胞周期的关键因子。其中美国的利兰·哈特韦尔发现了对各个细胞周期的最初阶段起调控作用的“START”基因，请在下图中指出“START”基因起作用的时期是
A．ab B．fg C．de D．gh
5．用光学显微镜观察有丝分裂过程，若从细胞周期的时间考虑，应选择下表中哪种植物作为实验材料
植物种 细胞周期时间(h)
(选项) 分裂间期 分裂期 合计
A．物种A 10.6 O.4 11
B．物种B 18 0.5 18.5
C．物种C 16.5 2 18.5
D．物种D 10.4 2.3 ]2.7
6.在观察下列几类细胞的分裂时，观察不到纺锤丝的有
①细菌细胞 ②骨髓细胞 ③蛙的红细胞 ④肝细胞 ⑤蓝藻细胞 ⑥荠菜的顶细胞
A．①②③ B．④⑤⑥ C．①③⑤ D．②④⑥
7．某科学家用标记胸腺嘧啶脱氧核苷酸，标记尿嘧啶核糖核苷酸研究细胞的分裂，已知相应的细胞周期为20h，两种核苷酸被利用的情况为下图。下列相关叙述中不正确的是
A．和的利用量，可分别表示细胞中的DNA复制和转录的强度
B．主要用于蛋白质的合成，则主要作为DNA复制和转录的原料
C．间期细胞中的细胞核、核糖体、线粒体代谢活跃，7～12小时可能发生突变
D．DNA复制速率最快的时间在10h左右，分裂期时间不足8小时
8．连续分裂的细胞，相邻的两周期可表示为下图。对此不正确的叙述是
A. a+b= 一个细胞周期 B．a段的主要变化是DNA的复制及有关蛋白质的合成
C．b+c= 一个细胞周期 D．d段主要完成遗传物质的平均分配
四、潜能挑战测试
9．某同学做有丝分裂实验时检查了正处在分裂各时期的1000个洋葱根尖细胞，发现其中681个处于前期，139个处于中期，23个处于后期，157个处于末期。据此分析洋葱根尖细胞有丝分裂各时期中时间最短的是
A．前期 B. 中期 C．后期 D．末期
10. 下图是连续分裂的细胞在各个不同时期DNA含量的测定结果，请根据此图回答
（1）完整细胞周期是从 开始，到 为止。
（2）核膜开始解体，核仁逐渐消失，纺锤体形成是在 。
（3）着丝点分开，两个染色单体分离是在 。
（4）研究染色体的形态和数目最好在 。
（5）从图中可见母、子细胞核中DNA数量是稳定的，其意义是 。
11.以下是几位同学在进行细胞分裂实验操，作的情况，请分析：
实验中甲同学从解离液取出材料，立即染色，结果实验效果很差。乙同学将染色的材料立即放在载玻片上观察，也看不清细胞，丙同学将制好的装片直接放在高倍镜下，花了很多时间找不到细胞，丁同学在正确地进行了一系列操作后，镜检时在呈长方形的细胞中无法找到分裂的细胞乙
(1)甲操作上的错误是 ，实验效果差的原因是 。
(2)乙操作上的错误是 ，看不清细胞的原因是 。
(3)丙操作上的错误是 。
(4)丁找不到分裂的细胞的原因是 。
12.右图为某动物细胞模式图，请据图回答：
（1）若此细胞为增殖细胞，本细胞的状态为细胞周期中的 期，理由是 。
（2）若此期为G1期，细胞内代谢非常旺盛的部位有[ ] ，理由是 。[ ] ，理由是 。[ ] ，理由是 。
（3）若此时期为S期，经测定发现 成倍增加，同时 的含量也相对增加。
（4）S期结束后进入 期，与G1期相比，这时期代谢旺盛的部位还有[ ] ，因为此期可完成 的倍增。
五、答案与点拨
1.D.（口腔上皮细胞无细胞分裂，龙胆紫可对染色体染色） 2.D （细胞周期的开始是间期） 3.A （间期染色体复制形成的是染色单体，它们共用一个着丝点） 4.C （细胞周期的开始是调控的最佳时期） 5.D （分裂期时间越长越有利于观察） 6.C （记住常见的有丝分裂和无丝分裂的例子） 7.B （N利用率最高为DNA的复制，P主要是DNA转录形成RNA） 8.C （细胞周期的定义是从上次分裂结束开始） 9.C （个数少所占时间越短）
10.从曲线图上理解细胞各时期的划分。答案（1）F K （2）C-D（前期）（3）E--F（后期）（4）D-E（中期）（5）使生物的遗传物质保持稳定
11.有丝分裂过程的观察必须掌握材料的选择和处理。（1）没有经过漂洗 盐酸持续解离，染色差 （2）没有经过压片 细胞重叠 （3）应先操作低倍镜 （4）观察的不是生长点细胞（或观察的不是伸长区）
12.明确细胞分裂各期的特点，由于没有染色体的出现，保留核膜，应为间期。答案：（1）间期 有细胞核、核仁，无染色体 （2）[11]细胞核 完成DNA复制以及合成蛋白质和RNA [10]核糖体 合成蛋白质的场所 [8]线粒体 为合成生物大分子提供能量 （3）DNA 组蛋白 （4）G2期（或合成后期） [9]中心体 中心体
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5第一章 生命的基础
第2讲 组成生物体的化学元素
一、考点内容全解
（一）本讲考什么
1、组成生物体的化学元素
2、元素的作用
（二）考点例析
[例1]氮是植物体内的重要元素之一，下列物质不含氮元素的是
A.酶 B.纤维素 C.RNA D.ATP
[精析] 本题主要考查生物体内的主要元素及分布。酶不是蛋白质就是RNA，这两种物质中都含有氮元素，ATP是由腺苷和三个磷酸基所组成，腺苷中的腺嘌呤是含氮的碱基；纤维素是植物体内的多糖，是由C、H、O三种元素组成的，不含氮。
[答案] B
[解题警示] 解答本题时，应注意组成生物体的化学元素是多以化合物的形式存在，本题意在考查元素，实则考查常见化合物的元素组成。
[同类变式] 生物体进行生命活动的物质基础是指
A.各种化学元素 B.大量元素和微量元素
C.各种化合物 D.组成生物体的各种元素和化合物
[精析] 本题不同于上题的是将构成生命的物质基础进行综合总结。生物体含有多种化学元素，但这些元素大多不能单独完成生命活动。除部分化学元素能影响生命活动外，大多数元素通过形成各种化合物，由这些化合物来进行生命活动。
[答案] D
[例2] 几十年前，新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱，有的甚至发黄枯萎，即使施用了大量氮、磷、钾肥也无济于事。后来人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得十分茂盛。原来，这一小片“绿洲”的附近有一座钼矿，矿工上下班总是抄近路走，他们的鞋子上粘有钼矿粉，正是矿工鞋子踩过的地方，牧草长得绿油油的。经过科学家的化验和分析，一公顷牧草只需1的克钼就足够了。下列关于这一现象的解释，不正确的是
A.钼是植物生长发育所必需的一种化学元素
B.钼是植物生长发育所必需的一种微量元素
C.钼是一种高效肥料，只要有了钼，植物就能正常生长发育
D.植物虽然对钼的需要量很少，但钼的作用不可用其他化学元素代替
[精析] 本题以背景材料为基础，考查微量元素的功能。在解题思维中，要善于根据题目中提供的材料，提取有效信息，题目中的信息说明，钼是植物正常生长和发育所必需的化学元素，但需要量很少，并且钼的作用不可代替。
[答案] C
[特别提示] 近年来的生物高考题非常注重在题目中提供数据、图表、资料等信息，考查考生对资料中有效信息的分析、提取和转换能力。本题的功能是培养和激活同学们这方面的思维能力。
二、能力提升技巧
1.本部分知识可结合生物物质性原理进行，将各种化学元素划分为结构性元素功能与调节性元素功能进行分析和掌握。大量元素一般主要作为生物体的组成成分发挥功能，而微量元素更多的是行使调节功能，具体分析时一定要结合具体情景分析。计算时则结合化学知识进行。
2.实验设计能力
（1）实验设计过程中要注意对照实验的确定
（2）实验步骤要注意前后顺序，不要使前面的实验对后续实验造成干扰。
（3）确定实验变量要准确，一般遵循单因子变量原则。
[例3] 下表为人体与海水中几种离子的相对含量(其中将人体体液中Na+的含量规定为100)：
Na+ K+ Ca2+ Mg2+ Cl_
海水 100 3．50 3．90 12．10 181．00
人的体液 100 6．80 3．10 0．70 129．00
请根据上表回答下列问题：
(1)从上表可以看出，在人的体液和海水中， 和 的含量最多，这两种离子对人体的主要作用是 。
(2)从上表还可以看出，人的体液中各种离子的含量与海水中接近，这一事实可以说明 。
[精析] 从表中可以看出，Na+和Cl—的含量在人体内最高，在无机盐对人体生理活动的多种作用中，判断应属于哪一种,就应针对离子含量多这一特点进行分析，对应的浓度就高，而溶液的浓度与其渗透压有直接关系。海洋是生命的摇篮，从上表中，人体体液中各种离子的含量与海水中近似，也可证实这一结论的正确性。
[答案] (1)Na+ Cl— -维持细胞的渗透压 (2)海洋是生命的摇篮
[例4]血液中的钙离子在血液凝固过程中起重要作用，缺乏则血 液不能凝固，草酸钾溶液能与血液中的钙离子发生反应形成草酸钙沉淀，起抗凝作用。请根据提供的实验材料和用具，简要写出第二步及以后的实验步骤和实验结果，验证钙离子在血液凝固中的作用并回答问题。
一、实验材料和用具
(1)家兔 (2)生理盐水 (3)酒精棉 (4)适宜浓度的草酸钾溶液 (5)适宜浓度的氯化钙溶液 (6)试管、注射器(针管、针头)
二、实验步骤和实验结果：
第一步；在A、B试管中分别加入等量的草酸钾溶液和生理盐水(见右图)；
第二步：
问题：设置B管的目的是-------。
[精析] 本题作为实验试题，考查实验的严密性和可重复性,要无懈可击。作为能力考试，实验能力的考查可作为一种主要的区分方式.实验时，首先要将钙离子除掉，即将新鲜血加入两试管中,由于有草酸钾的作用，A试管中已无钙离子，而B管中仍有，会出现A管：不凝固；B管：凝固。后再加入氯化钙，使A管中无钙离子的环境重新有此离子，它的作用立即表现出来,由此也证明了钙离子的作用。特别强调的是在整个实验过程中一定要有对照实验，以说明实验究竟因何变量引起.
[答案] 第二步:用酒精棉消毒，用注射器取家兔血。
第三步：立即将等量的新鲜血分别加入到A、B两试管中，经一段时间后，结果：A管：不凝固；B管，凝固。
第四步：将等量的氯化钙溶液分别加入到A、B两试管中。结果：A管：凝固；B管，仍凝固。
问题：作为A管的对照。
[特别提示] 本题是一道实验设计题，这是近年高考的热点题型，要求将平时的知识在新的环境中能再利用。但在实验设计过程中要注意每一步操作的可行性和正确性；若步骤颠倒，都有可能导致实验的失败.此题中应抓住钙离子的作用而不要被掩饰:即突出钙离子在凝血中的作用.
三、基础能力测试
1.生活细胞含量最多的物质和最重要的物质是
A. 水和蛋白质、糖类 B．水和蛋白质、核酸 C．水和蛋白质、脂类 D. 蛋白质和水、核酸
2.夏季，人在高温作业或剧烈活动后，要喝淡盐水；在患急性肠胃炎时，要及时注射生理盐水；不慎受外伤后，用0．9％的盐水清洗伤口。这样做的主要目的依为
①降温 ②维持水代谢的平衡 ③维持无机盐代谢的平衡 ④消毒 ⑤是细胞的等渗溶液并有清洁作用
A. ①②④ B．③②⑤ C．②③⑤ D.②③④
3.生物界在基本组成上的高度一致性表现在
①组成生物体的化学元素基本一致 ②各种生物体的核酸都相同 ③构成核酸的碱基都相同 ④各种生物的蛋白质都相同 ⑤构成蛋白质的氨基酸都相同
A. ①③④ B.①③⑤ C．②④⑤ D.①②③
4.红细胞内铁含量降低时，其血红蛋白减少，红细胞的输氧功能相应减弱。这个事实说明铁的作用是
A. 以化合物形式存在 B．细胞的结构物质 C．调节离子平衡 D．调切渗透压平衡和pH值
5.一个足球运动员在足球场上剧烈运动时，突然发生抽搐现象，这是因为它的血液中可能是下列哪项含量太低引起的
A.蛋白质 B.钙盐 C.铁 D.镁
6.C、H、N 3种元素在组成人体的化学成分中，质量分数占73％左右，而这3种元素在组成岩石圈的化学成分中，质量分数不到1％，这个事实说明
A。生物界和非生物界具有统一性 B．生物界和非生物界具有差异性
C．这三种元素是组成人体的主要元素 D．生物界和非生物界的组成元素是完全不同的
7.能满足绿色植物合成蛋白质需要的离子是
A.Ca B.Na C.N D.K
8.下列物质中都含有N的是
①核糖核酸 ②.糖原 ③.胰岛素 ④.淀粉
A.①② B.①③ C.②③ D.③④
四、潜能挑战测试
9.已知Mn2+是许多酶的活化剂，例如它能激活硝酸还原酶，缺Mn2+的植物就无法利用硝酸盐，这说明无机盐离子
A．对维持酸碱平衡有重要作用 B．对维持细胞形态有重要作用
C．对调节细胞内的渗透压有重要作用 D．对维持生物体内生命活动有重要作用
10．钙是骨骼和牙齿的主要成分。调控人体正常肌肉收缩和心肌收缩，同时起细胞信使作用，如图所示。例如，血液中Ca2+过多，会造成神经传导和肌肉反应的减弱，使人对任何刺激都无反应，但血液中Ca2+太少，又会造成神经和肌肉的超应激性，在这种极度兴奋的情况下，微小的刺激，比如一个响声、咳嗽，就可能使人陷入痉挛性抽搐。
牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5（PO4）3OH的物质保护着，它在唾液中 存在下列平衡：
(1)进食后，细胞和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿会受到腐蚀，其原因是：
(2)人患龋齿损伤到——时，病菌容易侵入而发炎，使人感到剧烈的疼痛。
(3)已知Ca5（PO4）3F(固)的溶解度比上面的矿化产物更小，质地更坚固。当牙膏中配有氟化物添加剂后能防龋齿的原因是(用离子方程式表示)
(4)根据以上原理，请你提出一种其他促进矿化的方法。
(5)钙是人体必不可少的常量元素。成年人每天大约需要摄人800mg的钙。你认为人体内钙的主要存在形式是
A．CaO B．CaS04 C. CaCO3 D．Ca5（PO4）3OH
(6)在人体内的下列组织或器官中，含钙量最多的是
A. 骨 B．血液 C．肌肉 D．皮肤
(7)人体内缺钙时需要补钙，下列补钙途径中不正确的是
A.人常吃骨头汤 B．经常饮用牛奶 C．常饮Ca2+含量高的硬水 D．常食用海鲜
(8)在临床上采取新鲜血液时，需要加一些消毒过的柠檬酸钠或草酸钠，就能起到防止血液凝固的作用。所以柠檬酸钠和草酸钠被称为抗凝血剂。下列有关柠檬酸钠和草酸钠抗凝血原理的叙述，正确的是
A.柠檬酸钠和草酸钠能抑制可溶性的纤维蛋白原转变成不溶性的纤维蛋白
B.能除去血液中的钙离子，因为血液凝固的过程中需要钙离子的参与
C.柠檬酸钠和草酸钠能破坏血小板，从而抑制血液凝固
D.柠檬酸钠和草酸钠能溶解不溶性的纤维蛋白
五、答案与点拨
1.B （水含量超过50%，蛋白质和核酸是生命的特征物和决定物质）
2.B （出汗过多会导致无机盐代谢的失衡，肠胃炎会大量失水，0.9%的生理盐水与细胞液浓度一致）
3.B. （基本元素组成的一致性是生命物质性的一种表现）
4.B （铁是血红蛋白的组分，其含量减少会影响它对氧的运输）
5.B （钙对维持神经的正常兴奋有重要意义）
6.B （差异性的表现）
7.C （蛋白质含N）
8.B （胰岛素是蛋白质类的物质）
9.D （调节作用的表现）
10.需要和生理卫生及化学知识结合考虑，全面考查了对组成生物体化学元素知识的理解。答案：
（1）H++OH—=H2O 使平衡向脱矿化方向移动 （2）牙髓 （3）5 Ca2++3 PO43—+F—=Ca5（PO4）3F（4）加Ca2+或PO43—加等
（5）D（6）A （7）C （8）B
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4第七部分 实验与研究性学习
第50讲 研究性学习
一、考点内容全解
（一）本讲的考点是什么？
1.科学研究基本模式
科学家们就像侦探一样，把各种线索拼凑起来弄清事情的来龙去脉。他们收集线索的途径之一就是开展科学实验。
提出问题 实验是从提出一个科学问题开始的。科学问题是指能够通过收集数据而回答的问题。
构想假说 假说是对实验结果的预测，它是建立在观察和以往的知识经验上的。但与许多预测不同的是，假说必须能够被检验。
实验设计 设计一个实验来检验你的假说。在计划中应该写明详细的实验步骤，以及在实验中要进行哪些观察和测量。设计实验时涉及到两个很重要的步骤，就是控制变量和给出可操作定义（具体见上一讲“探究性实验·实验方案设计”）。
分析数据 实验结束时要对数据进行分析，看看是否存在什么规律或趋势。它们能不能支持你的假说 它们是否指出了你实验中存在的缺陷 是否需要收集更多的数据
得出结论 在下结论的时候，你要确定收集的数据是否支持原先的假说。通常需要重复好几次实验才能得出最后的结论。
2.科学思维方法
（1）思维模式
①观察渗透理论
科学实验证明，人的头脑在认识事物之前，并不是空无一物的“白板”，而是已经存在着某种东西了。这就是已有的知识储备、理论框架、价值观念等。它们对观察者的观察范围和思考偏向作了预先的规定。
对于创造者个人来说，观念的转变或理论背景的转换，就意味着一种新创意的产生。RNA酶的发现即是一个著名的例证，它告诉我们，一旦观察者的理论思想观念发生了转换，就会使他的视野发生深刻的、戏剧性的变化，就能观察到从前“视而不见”、“充耳不闻”的东西。这就要求观察者具备良好的知识结构，不能囿于传统的思想观念，善于改变因一定理论的框架、范式而习惯形成的固定思路和先人为主的做法，从而有助于新创意的产生。
②黑箱方法
所谓黑箱方法，就是把研究对象视为“黑箱” （由于种种条件的限制，无法从外部或无法打开来直接探察其内部的奥秘，如人的大脑、人口系统、原子结构、密封的仪器等，都可看作“黑箱”），通过观察外界向“黑箱”输入的信息和从“黑箱”输出的信息，来研究“黑箱”内部状态、结构和机理，从而揭示研究对象的特点和规律的一种科学方法。这种方法实际上是—种察其“表”而知其底的方法。由于黑箱方法不需要打开研究对象，只需通过外部观察、试验，就可了解研究对象的内部情况和变化，同时，它是从事物的整体功能着眼，不考虑事物的内部细节，所以它有着广泛的应用价值。运用黑箱方法整体地、活体地研究高度组织和活动性的生命系统，具有独特的优越性，可以在不干涉生命正常活动的条件下研究生命系统的活动规律。如在探讨脑功能的本质的过程中，科学家常用黑箱方法。
③假说方法
所谓假说，就是以一定的科学事实和科学原理为依据的、关于未知事物及其规律性所作出的一种假定性说明。它具有两个显著的特点：一是科学性。假说，不是信口开河，它必须以一定的科学事实和科学原理为根据，并经过一定的科学论证；二是假定性。假说是一种猜测或猜想，至于这种猜测是否正确，在假说提出时还是一个未知数。假说的真理性有待往后的实践来证实。
运用假说方法，一是要从事实出发，而又要超越事实；二是要进行逻辑论证；三是要用实践验证。只有当假说与事实验证相符合，它才可能上升为科学理论。假说可能发展为科学理论，也可能被证明是错误而被淘汰。
假说是探索科学真理路上迈出的重要一步。科学认识正是沿着“假说—理论—新假说—新理论……”的途径，不断地向前发展的。一部科学发展史，可以说是一部假说和理论不断更迭的历史。进化论的发展史即是生动的例子。
④回溯推理方法
回溯推理方法，也叫溯源推理方法、溯因推理方法，它以事物情况之间的联系为基础，是从事物的结果推断其原因、由论断推测理由的一种思维方法。在科学研究中，回溯是建立求因假说的基本思维方法。生长素的发现是一个很好的例子。
运用回溯推理方法，要注意提高结论的可靠性，需要深入进行调查研究，并且与演绎推理的其他方法紧密结合。调查研究越深入广泛，与其他方法结合越紧密，其对原因的推断就愈为可靠。
（2）思维技巧
①比较与对比 比较是指找出相似性，即共同特征。对比是指找出不同点。用这种方法来分析事物能帮助你发现一些平时容易忽略的细节。
②应用概念 应用概念就是要用有关某一情况的知识来理解另一种相似的情况。如果你能把原来的知识活用到另一种情况，这表明你已经真正理解了这个概念。
③理解图表 理解图表技能可以帮助你从视觉元素中学到知识。要理解一张插图，必须多花一些时间仔细看插图和附带的所有文字信息。插图的说明含有图中的重要概念。图注指出了图中的关键部分，而图例则说明了地图中各种符号的含义。
④因果推断 因果推断技能就是要判断两个事件之间是否存在因果关系。但是有一点很重要——不能光凭两个事件一起发生，就判断它们之间存在因果关系，应通过实验或者根据以往的经验，来判断因果关系是否存在。
⑤归纳 归纳是指根据一部分成员的信息来推断总体信息的技能。要做出正确的归纳，从总体中选出的样本就必须足够大而且具有代表性。
⑥做出判断 做出判断就是评估某件事情的好坏对错的技能。做出判断前，需要全面地考虑到事情的正面与反面，并明确自己持有什么样的价值观和标准。
⑥解决问题 解决问题就是运用各种理性思维的技巧来解决事情或决定行动的技能。解决某些问题可以用尝试法，即先尝试一种解决方案，如果不行，再试另一种。还有一些有用的解决策略，包括建立模型、和同伴一起商讨可行的办法等。
3．收集和处理信息
（1）收集处理信息的流程（如右图）
（2）信息收集途径
（3）信息处理方法
①概念图 如下左图：
②比较/对比表
③维恩图 维恩图是另一种用于显示事物异同点的方法。它由两个或两个以上互相部分重合的圆组成。每一个圆代表一个特定的概念或观点。概念之间的共同特征(相似点)写在两个圆重叠的区域内，独有的特征(不同点)则写在相应圆中重叠区域以外的部分。如上右图：
④流程图 如右图：
⑤循环图
（4）数据整理工具
30分钟活动所消耗的热量（焦）
体重/千克即调节变量(体重) 实验1：骑自行车即实验应变量1 实验2：打篮球即实验应变量2 实验3：看电视即实验应变量3
30 252 504 88
40 323 689 113
50 399 865 139
60 479 1042 160
怎样才能使科学实验得到的数据变得有用 恐怕第一步就是要对数据进行整理，以便更好地理解它们的含义。图表就是这样一种有用的整理数据的工具。
①记录表 在实验准备中，除了要收集好所需的材料以外，还必须设计好用什么方式来记录实验中将会发生的事情。创建一张记录表能帮助你有序地记录观察和测量结果。例如，某同学要进行一项实验，来了解不同体重的人在做各种活动时会消耗多少热量。下边这张记录表就记录了他的结果。
②柱形图 比较一个人在做不同活动时所消耗的热量差异可以用柱形图。柱形图用于显示一组不同项目的数据。如下左图：
③折线图 可以用上右图的折线来估计出，35千克重的人骑车时会消耗286焦的热量。
⑤扇形图
4.研究性学习方案的设计
（1）“研究性学习”是指学生在开放的现实生活情境中，通过亲身体验进行的解决问题的自觉学习，是在教师指导下，从学习生活和社会生活中选定和确定研究专题，以个人或小组合作的方式进行研究，主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。它同社会实践等教育活动一样，从特定的角度和途径让学生联系社会生活实例，通过亲身体验进行学习。在教学过程中创设一种类似科学研究的情境和途径，让学生通过主动的探索、发现和体验，学会进行大量信息的收集、分析和判断，从而增进思考力和创造力。
（2）研究性学习的基本流程：①准备阶段（包括提出问题、确定课题、制定计划）②实施阶段（包括收集整理信息，获取科学事实即查找资料、文献资料的整理加工，设计实验设计或开展调查方案，数据处理与分析）③总结阶段（包括阶段性小结、撰写研究报告、交流评估等）
（二）考点例析
[例1]1944年O．Avery从光滑型(S型)肺炎双球菌中分别提取DNA、蛋白质和多糖等物质，并将上述每一种物质单独放入粗糙型(R型)肺炎双球菌的培养基中，结果发现只有DNA能使一部分粗糙型肺炎双球菌转化为光滑型。那么这种转化作用的原因是什么呢？请你设计实验证明之。
实验材料：粗糙型(R型)肺炎双球菌的培养基、小鼠、注射器等
⑴你的假设：
⑵设计实验步骤：
㈠
㈡
㈢观察、记录
⑶实验结果预测：
[解析]解决本题的先决条件有两个：一是熟练掌握科学实验的基本步骤，二是牢固掌握相关基础知识。
[答案]⑴转化作用的实质是外源(S型)DNA与受体细胞(R型)DNA之间的重组，使受体细胞获得了新的遗传信息 ⑵㈠提取S型DNA添加到接种有R型肺炎双球菌的培养基中培养；用DNA酶降解提取的S型DNA，添加到接种有R型肺炎双球菌的培养基中培养作对照；㈡将两种培养基中获得肺炎双球菌分别注入到小鼠体内 ⑶实验组中培养的肺炎双球菌能使小鼠患病以致死亡；对照组中培养的肺炎双球菌不能使小鼠患病死亡
[例2]下面圆形图表示的是我国某城市不同污染来源造成的污染所占的百分比，而矩形图表示的一年内的空气污染量。
⑴目前，我国空气质量日报的污染指标物为_________
A．飘尘、NO、CO、悬浮颗粒总数、SO2
B．飘尘、NOX、CO、悬浮颗粒种数、SO2
C．NOX、CO、悬浮颗粒种数、SO2、CO2、
D．NOX、CO、悬浮颗粒总数、SO2
⑵列出发电站可能产生的其它一种污染物质(这种物质未在矩形图中表示出来)。
⑶根据此图提供的信息和上述矩形图的数据，试计算该国家一年内产生的污染物质总量(请列出计算过程)。
⑷提出减少该国家空气污染的最有效方法并说明理由。
[解析]本题要求处理信息，并提出解决问题的方案或建议。
⑴空气质量标准中一般包括NOX、CO、悬浮颗粒总数、SO2等，但不包括CO2；
⑵热电厂粉尘、冷却塔的热水/CO2中可能含有放射性物质；
⑶由柱形图知发电站、交通工具、普通工业一年共产生污染物20 + 40 + 60=120（百万吨），
对应扇形图角度共计60°+180°+90°=330°。设一年内生产的污染物总量为x百万吨
330°：120百万吨= 360°：x百万吨 x＝130.9
⑷从减少化石原料的使用及提高化石原料的使用率或开发新能源等方面考虑。
[答案]⑴D ⑵放射性废物 ⑶130．9百万吨 ⑷以汽油为燃料的交通工具都应配有废气净化器；减少汽车的数量，因为每年汽车产生的污染物质的量最大；减少矿物燃料的使用，因为矿物燃料的燃烧产生大量的二氧化硫；开发新能源如风能、太阳能、生物能、乙醇燃料电池等。
[例3]目前在上海市中学中开展的研究性学习，对中学生的创新精神和实践能力的发展起了积极的作用。在学习过程中，学生兴趣盎然。下面列出了学生的三个研究课题名称：
课题一：上海市民加入“中华骨髓库”心态的剖析
课题二：上海地区太阳能利用的可行性研究
课题三：上海地区降雨酸度的调查研究
(1)你选择上述哪一课题作为你的研究课题，试陈述选题理由。
(2)简要列出你的研究计划与研究方法。
(3)该课题最终的成果形式是什么？
[解析]本题是2001年上海高考文理综合卷中第一次出现的有关研究性学习的题目。题目要求确定研究方案。所谓研究方案就是为自己制定的一份工作计划。它把即将开始的研究过程分解成收集、整理、分析和产生信息等阶段，把多种学习要素(阅读、查找、思考、写作、联系、计划、展示、表达等)组合到学习活动中。
怎样确定研究方案？在研究方案中，要清晰、明了地回答：
①要做什么：研究什么题目？为什么选择这个题目(其意义和价值)？是否有可能完成这个题目？（在决定课题前请你仔细考虑：基础知识和能力、学校规定的研究时间、可以承受的研究费用等）
②怎样做：工作步骤和程序？每个阶段的目标任务和时间安排？组内同学分工情况？从哪里、怎样获得相关信息？可能遇到什么困难？怎样避免(或解决)？
③做成什么：预计最后的结果是什么？论文、调查报告、实验报告、实物模型、网页……
课题研究是一项既有趣又有意义的工作，它可以促进你更主动地思考，更主动地学习，也帮助你尝试像科学家一样地去做研究。应当大力开展研究性学习。
[答案]《课题一》：㈠选题理由：课题意义、兴趣、具备一定的研究条件等。㈡计划：①确定调查对象、内容、方式、途径②查阅相关资料及开展调查③数据分析，撰写报告 方法：收集相关资料，问卷调查及个别访谈等 ㈢成果形式：调查报告，论文等
《课题二》：㈠选题理由：课题意义(如促进新能源的推广和使用)、兴趣、具备一定研究条件等。㈡计划：①确定调查内容进行调查(采用问卷调查、资料查询、实地观察等方法)②设计实验方案进行测试③数据分析，撰写报告 方法：⑴调查①市场上太阳能利用装置的种类、性能、价格、普及情况 ②市民对太阳能利用的认识、态度③上海利用太阳能的有利条件和不利因素④当前开发利用太阳能的最新技术及发展趋势 (2)测试：①上海地区(市区、郊区)各季节日光照射情况②某些太阳能利用装置的性能 ㈢成果形式：论文、调查报告、太阳能利用装置的设计、设想等
《课题三》：㈠选题理由：了解上海地区随着工业废气的治理与城市状况的发展，降雨酸度的变化。㈡计划：(1)确定调查内容进行调查(采用问卷调查、资料查询、实地观察等方法) (2)设计实验方案进行测试 (3)数据分析，撰写报告 方法：(1)调查法(如：去环保部门查阅环境检测年报等资料，收集有关资料) (2)实测法(如：选点对降雨酸度进行实验测量，并与过去几年加以比较) ㈢成果形式：调查报告或论文
[特别提示]高考题目的创新设计，正在向能力型、综合型、开放型扩展，正在逐步朝着“研究性学习”的教育目标迈进，这就要求学生提高发现问题、分析问题和解决问题的能力，发展社会生活能力和交往合作能力。
二、能力提升技巧
生物学研究性学习立意题的基本解题思路方法如下：
[例4]（2002年上海卷）某生物学兴趣小组开展“不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响”的课题研究。他们已将香烟和蒸馏水按照l：1的重量比浸泡24小时，过滤后的滤液作为原液。如果你是其中一员，请回答：
(1)采用何种测定指标来确定香烟浸出液对水蚤有无影响 (只要一种指标)
(2)做该实验时必备的实验器材是
(3)写出实验的主要操作步骤。
(4)设计一张表格用于在实验时记录数据。
[解析]本题主要考查探究实验的设计。
实验目的：探究不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响
实验原理：烟草细胞中所含烟碱、焦油等对动物有毒害作用（生物学科知识定位），通过测定不同浓度香烟浸出液对水蚤的影响，如：每分钟心跳次数，单位时间内的死亡率或相同数量的水蚤全部死亡所需要的时间等任一种明确的、可量度的指标进行评价。
搜集相关资料信息：香烟的成分、水蚤的生物学特征（在实际开展研究性学习时应当了解这方面的情况，但应试答题时不一定要搞清）
实验器材：显微镜、秒表(计时工具)、量筒、烧杯、载玻片、盖玻片等
实验材料：香烟浸出液、蒸馏水、水蚤
主要操作步骤：
（1）材料准备：用蒸馏水稀释烟草浸出液原液，配成3种不同浓度的溶液
（2）分组、编号：准备4组生活状况相同(或相似)的相等数目的适量水蚤
（3）对不同对象作不同处理（控制变量、设置对照等）：用3种不同浓度的烟草浸出液和蒸馏水(对照)分别处理4组生活状况相同或相似等数适量水蚤，观察和记录一定时间内水蚤在蒸馏水及不同浓度烟草浸出液中心跳次数，重复三次。
（4）结果预测，设计表格，记录数据
（5）观察结果，分析数据，作出结论
不同浓度的烟草浸出液 每 分 钟 心 跳 次 数
第一次测量 第二次测量 第三次测量 平均值
浓度1
浓度2
浓度3
蒸馏水(对照)
[解题技巧]从宏观上讲，“研究性学习”立意题仍属实验题，不过它带有课题性质和专题指令性内容。所以，在关注社会、捕捉信息、培养兴趣的基础上，加强实验能力训练是关键。由于这类题目纯粹是一种能力测试，必须通过长期知识积累和同化、不断地实践与创新，才能充分调用多学科知识、方法和手段，完成课题研究；而题海战术对此无能为力。
三、基础能力测试
1．案例 青年在健身房的锻炼状态的访谈调查
(时间：2008年12月15日，下午15时。地点：黄冈市黄州区青春健身房。参加人员：黄冈中学高二年级研究性学习活动小组，主持人1名，录音1名，速记1名。以下访谈中访谈者的问话前用“A”标识，访谈对象的回答用“B”标识)
A：这位先生，您好。我们是黄冈中学高二年级研究性学习活动小组成员，这是我们的证件，请您检查。我们想对青年在健身房中的锻炼状态进行访谈，访谈的结果对我们进行中学生室内体育锻炼将有很大的指导作用。访谈时间大约是20分钟，希望得到您的帮助。
B：完全可以，愿我的回答能给大家提供有用的信息。
A：我们访谈的录音录像只用于总结分析，如果您不反对的话，我们将在这次访谈中使用。
B：没有关系，请你们提问吧。
A：请问您锻炼的目的是什么
B：开始锻炼时我主要是想通过锻炼改变自己的体形，原来我比较偏瘦，锻炼一段时间后身体的各部分肌肉比以前发达多了。随着锻炼时间的增加我感到每天到健身房来锻炼是我生活的一部分，来到这里感到心情很愉快。
A：在锻炼中，如果某个动作做错或失败，您最典型的反应是什么
B：开始是自己感到很窘迫、焦虑，不好意思。通过这里工作人员的开导，自己也认为这是意料之中的事，往往是一笑了之，现在做得很好了。
A：您锻炼时头脑里是否还想一些其他的事情，包括工作上的事
B：是的。但不是经常想一些事情，尽量轻松地进行锻炼。
A：您锻炼时是否经常注意自己身体的动作或技巧
B：经常是这样的。否则锻炼效率会很低的。
A：迄今为止，您的健身锻炼是否已经在最近的生活中产生了较好的效果
B：是这样的。锻炼使我达到了我理想的体型，增强了我的自尊和自信。同时锻炼过程也使我体会到锻炼活动也是对毅力的一种培养。
分析
⑴在这个访谈中，访谈对象应该是 抽取的。
⑵访谈用了限制询问的提问方式。请举例。
⑶本选题意义是：
⑷本研究的理论假设是：
2．2003年8月中旬，湖北监利小学生12岁的聂利撰写的科学论文《蜜蜂并不是靠翅膀振动发声》，荣获大赛优秀科技项目银奖和高士其科普专项奖。（注：聂利的研究仍存在争论）
下面是聂利对蜜蜂进行了一年多的观察和试验主要探索过程：
发现问题 假设 实验材料 实验预测、处理及结果 实验结论
实验组 对照组
验证蜜蜂不是靠翅膀振动发声：
探索蜜蜂发声器官：
①聂利发现许多蜜蜂聚集在蜂箱上，翅膀没有扇动，仍然嗡嗡叫个不停②把蜜蜂的双翅用胶水粘在木板上，蜜蜂仍然发出声音③剪去蜜蜂的双翅，也能听到蜜蜂的叫声④蜜蜂不振动翅膀也能发声，蜜蜂并不是靠翅膀振动发声的⑤把蜜蜂双翅粘在木板上，用放大镜仔细查找，在蜜蜂的双翅根部发现两粒比油菜籽还小的“黑点”，蜜蜂叫时，黑点上下鼓动⑥用大头针捅破小黑点，蜜蜂就不发声⑦不损伤蜜蜂双翅，只刺破小黑点，蜜蜂飞来飞去，不发声⑧蜜蜂的发音器官是两个小“黑点”⑨蜜蜂不是靠翅膀振动发声⑩蜜蜂有自己的发音器官
根据以上材料，请填写右表：（用文字填写“实验材料”和“对照组”相关内容，及用代号填写其他内容）
3．许多中学都开展了以环境调查为中心的系列环保活动，撑起了环境教育的一片蓝天。但是，此项活动的开展并不平衡，希望广大同学都参与到这项活动中来。
(1)请你自己确定一个环境调查的课题，并简单陈述选题理由。注：①要注意所选课题开展调查研究的可行性，尽量选择较“小”的题目。②选题范围十分广泛，可涉及我们生存环境的各种因素，也可涉及人们的环境意识、环境责任、环境道德等人文领域。
①课题名称：
②选题理由：
(2)简要拟订出你的调查方案：
①调查的对象(或内容)：
②调查的方法(获取数据、信息的方法)：
注：调查方案应包括调查的计划，本卷不做要求。
(3)课题最终的成果形式是： 。
四、潜能挑战测试
4．NH4NO3是一种民用炸药。某同学听修路民工讲：爆破所得的贫瘠山土很肥。请你据此开展课题研究。
(1)课题：NH4NO3爆炸后产物中存在肥力因子
(2)步骤：
㈠
㈡
㈢观察记录
(3)结果预测及分析：
5．研究性学习作为一种重要的学习方式，对中学生的创新精神和实践能力的培养起到了积极的作用。下面列出了两大研究课题名称。请选择其中之一，并回答有关问题。
课题一：某地区遗传病的调查研究
课题二：大气污染对植物的影响
(1)请你拟定一个较小的具体课题名称： 。
(2)简述你研究该课题的两点主要意义： 。
(3)对所选课题提出一种假设：
(4)你所选用的调查研究方法主要包括：
(5)你的研究报告中应含有的主要内容是：
五、标答与点拨
1．⑴随机分层；⑵如请问您锻炼的目的是什么 在锻炼中，如果某个动作做错或失败，您最典型的反应是什么 等等⑶本选题于社会上近年来兴起的健身热，针对健身房中有效的训练方法和多功能设备，中学的室内体育馆也要有所改变；⑷如果锻炼设备相同，不同的锻炼效果来自于锻炼者的锻炼状态。
发现问题 假设 实验材料 实验预测、处理及结果 实验结论
实验组 对照组
① 验证蜜蜂不是靠翅膀振动发声：⑨ 蜜蜂 ②③ 不作任何处理的正常蜜蜂 ⑨
⑤ 探索蜜蜂发声器官：⑩ 蜜蜂 ⑥⑦ 不作任何处理的正常蜜蜂 ⑧
2．表格如右：
3．(1)①拟出可行的环境调查课题 ②对选题理由的陈述应包括课题的意义、本人的兴趣、所具备的研究条件等，暂不对学生的答案作过高要求，只要能在某一个方面作出了条理清楚的阐述，便可给分。注：选题的理由必须与所选课题相对应。
(2)调查方案：①调查的对象(或内容) ②调查的方法(获取数据、信息的方案)注：调查方案应与所速课题相对应
(3)成果形式：调查报告或小论文(答其中之一)
4．⑵步骤：㈠取爆破所得的贫瘠山土，栽种小麦幼苗(记作甲组)，在适宜条件下培养(不施肥)；㈡与此同时，另取取非爆破所得的同样贫瘠山土，栽种小麦幼苗(记作乙组)，在适宜条件下培养(不施肥)；⑶结果预测及分析：①甲组生长状况如长势比乙组好，说明NH4NO3爆炸后产物中存在肥力因子(如NH4+、NH3、NO3-)；②甲组生长状况如长势比乙组相当，说明NH4NO3爆炸后产物中不存在或很少肥力因子③甲组生长状况如长势比乙组差，说明NH4NO3爆炸后产生对小麦毒害的物质。
5．(1)具体课题名称
《课题一》：X X市(县)X X遗传病的调查研究(注：最好选发病率相对较高的单基因遗传病)
《课题二}：SO2对植物的影响，酸雨对陆生植物危害的研究……
(2)主要意义：
《课题一)：学会调查和统计人类遗传病的方法；为人口教育提供素材；培养自身的创新精神和实践能力；加深对遗传学问题的理解和分析能力；为当地遗传咨询提供数据资料……
《课题二》：学会调查研究环境污染对植物影响的基本方法；了解近年采经济发展和环境治理协调韵状况；明确当地大气质量现状，并为防治环境污染提出可行性建议；为环境教育积累素材；为区域生态规划可资借鉴的二手资料……
(3)假设：
《课题一》：X X遗传病的遗传方式可能是……；XX遗传病的发病率(基因频率等)的变化可能与生育观念有关……
《课题二》：SO2对不同植物或同一植物的不同器官的影响程度不同；雨水酸度的变化可能与植被覆盖率密切相关……
(4)调查方法：
《课题一》：小组合作完成问卷调查、个别访谈、资料查询、数据统计与分析等
《课题二》：小组合作完成资料查询、野外观察、个别访谈、实测法、实验研究、资料整理与统计分析等
(5)研究报告中应包含的主要内容：前言、材料与方法、结果、结论/讨论、参考文献等
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7第二部分 新陈代谢
第9讲 光合作用与C3、C4植物
一、考点内容全解
（一）本讲考什么
1.光合作用的过程及C3、C4间的转换
（二）考点例析
[例1] 将植物栽培在适宜的光照、温度和充足的C02条件下。如果将环境中C02含量突然降至极低水平，此时叶肉细胞内的C3化合物、C5化合物和ATP含量的变化情况依次是
A. 上升；下降；上升 B. 下降；上升；下降 C. 下降；上升；上升 D. 上升；下降；下降
[解析]从光合作用的反应过程进行分析：在光合作用过程中，C02参与暗反应，C02与C5化合物结合，生成两个C3化合物，当C02突然减少时，这个过程必然受阻，因而导致C5化合物的含量上升和C3化合物含量下降。而C3化合物的减少，又使暗反应中C3化合物还原成葡萄糖的过程受阻，消耗光反应提供的ATP量也减少，使细胞中ATP含量上升。
[答案] C
[特别提示]要理解这种变化是瞬时的。
[同类变式]右图为光照和CO2浓度改变后，与光合作用有关的C5化合物和C3化合物在细胞内的变化曲线。
(1)曲线a表示 ，在无光照时其含量下降的原因是 ； 曲线b表示 ，在C02浓度降低时含量下降的原因是
(2)由(1)得出光照强度和C02浓度与光合作用的关系是：前者主要影响 ；后者主要影响 。
[解析]本题的变化是将题干文字信息改为曲线信息，因而也考查获取知识的能力。
[答案](1)五碳化合物；C02在还原过程中因缺NADPH和ATP不能产生C5化合物，而C02仍然固定形成C3化合物。 三碳化合物；C02的减少导致C3化合物产生减少，而C3化合物仍然被还原为C5化合物 (2)光反应阶段；暗反应阶段
二、方法技巧规律
（一）从影响光合作用的因素的角度探索提高作物产量的途径：
1．影响光合作用的因素有：(1)光：光照强弱直接影响光反应；(3)温度：温度高低会影响酶的活性； (3)C02浓度：C02是光合作用的原料，直接影响暗反应。；(4)水分：水既是光合作用的原料，又是体内各种化学反应的介质，特别地，水分还影响气孔的开闭，间接影响C02进入植物体；(5)矿质元素：矿质元素是光合作用产物进一步合成许多有机物所必需的物质如叶绿素、酶等。
光照、C02浓度、温度与光合速率基本关系见右图：
（2）提高作物产量的途径
途径 措施或方法
延长光时 补充光照
增大光合作用面积 间作、合理密植
提高光合作用效率 控制适宜光强、提高CO2浓度（如通风）、合理施肥（供应适量必需矿质元素）
提高净光合作用速率 维持适当昼夜温差（白天适当升温，晚上适当降温）
（二）本讲内容在高考中处于核心地位，命题都集中光反应与暗反应的综合分析、光合作用与农作物生产的多种条件综合分析，在近几年理科试题中突出了以光合作用和呼吸作用为主线，考查两项生理作用的过程、产物影响因素及彼此的制约关系，通过实验数据、图表、曲线题等新情景，结合社会、科技及生产实践考查学生分析现象抓住本质的能力。实验分析与实验设计题呈上升趋势。
[例2]施用农家肥能提高温室作物光合作用效率的理由中，正确的是
A. 促进植物对水的吸收 B. 提高了温室内C02的浓度 C. 提高了光照强度 D. 矿质元素含量高
[解析]在温室内施用农家肥，能提高光合作用的效率，其原因有二：一是提供了矿质元素，但其中矿质元素不一定含量高，与化肥比较其含量显然要低得多；二是提供了二氧化碳。农家肥中含有家畜的排泄物以及未消化吸收的有机物，这些有机物被土壤中的分解者分解后，一方面将其中的矿质元素直接归为无机界，另一方面将其转化为C02和H20等后也归为无机界，释放的热量还可以对温室升温。
[答案]B
[特别提示]对农家肥和C02关系的认识，要联系生态系统的知识，分解者可以分解有机物成为C02和H20。
[同类变式一]图表示在75%的全部日照下一个叶片在不同的CO2浓度（单位10-6）下净CO2交换速度（单位μmol·ms-1）的变化，判断下列叙述错误的是
A.植物A是C4植物，因它在高CO2浓度下有较高的CO2光转换速度
B.在CO2交换速度等于0时，两种植物A和B仍有光合作用和呼吸作用
C.如果光强度保持恒定，CO2浓度进一步增加，则植物A的CO2交换速度将达到饱合点
D.在CO2浓度为200×10-6时，C4植物比C3植物有较高的光能利用效率
[解析]与C3植物相比，C4植物二氧化碳饱和点低，而光饱和点高，光合效率高，这是判断C4植物的标准之一。C4植物是通过C4途径同化碳的植物，它同时具备C3和C4两条途径，C4途径本身不能将CO2还原成糖，只是改善CO2的供应，是一种辅助系统。从图中可知，植物A的光补偿点(即在光照下，植物光合作用吸收的CO2量与呼吸作用放出的CO2量达到动态平衡时，外界环境中的CO2浓度)高，它不是C4植物。在CO2交换速度等于0时，只是两种植物光合作用消耗的CO2和呼吸作用消耗的CO2相等，此时，外界的CO2浓度称为CO2的补偿点。如果光强度保持恒定，CO2浓度进一步增加，也会达到CO2饱和点，超过饱和点，则光合速率不再随CO2浓度的增加而增加，有的植物光合强度甚至会降低，出现中毒现象。在低CO2浓度的情况下，植物的光合速率取决于其CO2补偿的高低。C4植物的CO2补偿点低于C3植物，前者体积分数约为0～5×10-6，后者约为5.0×10-5。空气中CO2体积分数约为3.4～3.5×10-4。当CO2浓度为200×10-6(即2.0×10-4)时，仍低于空气中正常的CO2浓度，在低CO2浓度的情况下，C4植物应该比C3植物有较高的光合速率。
[答案]A
[特别提示]掌握“光强（或二氧化碳）-光合速率”曲线中三个关键点：饱和点A、补偿点B、呼吸速率标志点C。
[同类变式二]下图中的甲、乙两图为—昼夜中某作物植株对C02的吸收和释放状况的示意图。甲图是在春季的某一晴天，乙图是在盛夏的某一晴天，请据图回答问题：
（1）甲图曲线中C点和正点(外界环境中C02浓度变化为零)处，植株处于何种生理活动状态？
（2）根据甲图推测该植物接受光照的时间是曲线中的 段，其中光合作用强度最高的是 点，植株积累有机物最多的是 点
（3）乙图中FG段C02吸收量逐渐减少是因为 ，以致光反应产生的 和 逐渐减少，从而影响了暗反应强度，使化合物数量减少，影响了C02固定。
（4）乙图曲线中间E处光合作用强度暂时降低，可能是因为
[解析]本例主要考查影响光合作用因素：CO2浓度、光强，以及光合速率、呼吸速率和表观速率的关系（表观速率=光合速率－呼吸速率）。首先，要认真看清坐标的含义，然后进行曲线分析；其次，要把光合作用和呼吸作用联系起来考虑，并用两个生理过程进行的条件和时间进行分析。注意光合作用强度决定的制造有机物量与有机物总积累量之间的联系和区别；第三，乙图的E点C02吸收率降低的机理，不仅要从外界因子的整天变化情况及此时的限制因素考虑，还要联系植株的其他生理活动进行思考。
[答案]（1）呼吸作用释放C02的量等于光合作用吸收C02的量时；（2）BF； D； E （3）光照强度逐步减弱； ATP； NADPH （4）温度高，蒸腾作用过强，气孔关闭，影响了C02原料的供应
[例3]（2003江苏高考题）光合作用受光照强度、CO2浓度、温度等影响，图中4条曲线（a、b、c、d）为不同光照强度和不同CO2浓度下，马铃薯净光合速率随温度变化的曲线。a光照非常弱，CO2很少（远小于0.03%）；b适当遮荫（相当于全光照的1/25）CO2浓度为0.03%，c全光照（晴天不遮荫），CO2浓度为0.03%；d全光照，CO2浓度为1.22%。请据图回答：
（1）随着光照强度和CO2浓度的提高，植物光合作用（以净光合速率为指标）最适温度的变化趋势是 。
（2）当曲线b净光合速率降为零时，真光合速率是否为零？为什么？
（3）在大田作物管理中，采取下列哪些措施可以提高净光合速率？（ ）
A 通风 B 增施有机肥 C 延长生育期 D 施碳酸氢铵
[解析]由题中坐标图可知，随光照强度和CO2浓度的提高，植物光合作用最适温度的变化逐渐提高。因为b为适当遮荫（有光），CO2浓度为0．03％（有原料），呼吸作用仍在进行，所以，当曲线b净光合速率为零时，代表光合速率等于呼吸速率，真光合速率并不为零。在生产实践中，采取通风、施肥等措施均可提高作物净光合速率。
[答案]（1）逐渐提高（2）不为零，因为在b实验条件下，呼吸速率不为零（3）ABD
[同类变式]图甲、乙、丙分别表示某植物光合作用速率与光照强度之间的关系、温度与光合速率之间的关系及叶绿体色素对不同波长光线的相对吸收量：
⑴若甲图所示曲线为阴性植物，则阳性植物曲线与此相比较C点___（填“上/下/左/右/不变”）移，A点____（填“上/下/左/右/不变”）移
⑵由乙图知，40℃时，植物体___(能/不能)显示生长现象；而5℃时状态可用甲图中____（填“A/B/C”）点表示
⑶用玻璃大棚种植蔬菜时，应选择光强为_____（填“A/B/C”）、温度为____℃（填一个具体数值），及____颜色______（填透明或不透明）的玻璃。
[解析]甲图为表观光合速率，乙图为实际光合速率和呼吸速率，丙图反应了叶绿素吸收光谱。第⑶题要求从甲、乙、丙图获取知识进行应用创新。
[答案]⑴右；下 ⑵不能；B ⑶C；25；无；透明
三.基础能力测试
1．生长旺盛的叶片，剪成5毫米见方的小块，抽去叶内气体，做下列处理（见图及图注），这四个处理中，沉入底部的叶片小块最先浮起的是
2．下图曲线表示农田中Ⅰ昼夜温度变化；Ⅱ光照强度；Ⅲ植物吸收CO2的变化，请判断下列说法中不正确的是
A. 在Ⅲ曲线与时间轴交点c和e时，光合作用吸收的CO2和呼吸作用释放的CO2量相等。
B. a点的形成是由夜间的低温造成的
C. 在从时间轴上的c点开始合成有机物，到e点有机物的合成终止。
D. 增大曲线Ⅲ与时间轴所围成的正面积措施包括提高光照强度，CO2浓度和充足的水分供应
3．光合作用光反应产生的物质有
A. C6H12O6、NADPH、ATP B. NADPH、CO2、ATP C. NADPH、O2、ATP D. C6H12O6、CO2、H2O
4．有甲、乙、丙、丁4盆长势均匀的植物置于阳光下，甲品红光照射；乙绿色光照射；丙添加品红色滤光片A；丁添加绿色滤光片B(如图)，经过一段时间，各盆中长势最旺的和长势最差的依次是下列哪一组
A 甲、乙 B 乙、丙 C 甲、丁 D 丙、丁
5．在农作物生产中,套作和轮作是提高农作物产量的重要措施,两者
A．都是为了提高光能利用率 B．都可以减少病虫害的发生
C．都可以充分利用土壤中的矿质资源 D．都可以提高农田中的能量传递率
6．对某植株作如下处理：①持续光照10 min；②光照5s后再黑暗处理5s，如此连续交替进行20 min。若其他条件不变，则在两种情况下，植株所能制造的有机物总量及积累的有机物总量
A．均①多于② B．①少于②；①多于② C．①和②均相等 D．无法确定
7．面积指数是指单位土地面积上植物的总叶面积，叶面积指数越大，叶片交错重叠程度越大。图表示叶面积与光合作用和呼吸作用两个重要生理过程的关系,则当叶面积指数大约为多少时对农作物增产最有利。
A. 2 B. 5 C. 7 D. 9
8．小麦籽粒成熟过程中积累的糖类，主要是依靠穗下第一张叶片(旗叶)的光合作用供给的。有人做了这样一个实验(图甲)，将旗叶包在一透明的袋中，袋中始终保持25℃及充足的C02，在旗叶基部安装一个可调节温度的套环。实验开始时，套环温度调到20℃，测定30min内透明袋中的C02吸收量、叶片水分散失量。然后将基部套环温度调节到5℃时，发现葡萄糖从旗叶向穗运输的过程被抑制，继续测定30min内透明袋中的C02吸收量、叶片水分散失量，测得的结果如图乙所示，则下列判断错误的是
A. 叶片基部温度变化对袋内叶片蒸腾作用有明显影响
B. 叶片基部处于低温(5℃)状态时，后30min，C02的吸收速率下降与叶片气孔开闭状态无关
C. 叶片基部处于低温(5℃)状态时，呼吸作用强度减弱
D. 叶片基部处于低温(5℃)状态时，光合作用强度减弱
9．将两个枝条分别置于营养液中。其中一枝仅保留一张叶片(甲)，另一枝保留两张叶片(乙、丙)，叶片置玻璃盒中密封(玻璃盒大小足以保证实验顺利进行)，在甲叶和乙叶的盒中注入14CO2，装置如图。光照一段时间后,可以检测到放射性的叶片
A．仅在甲中 B．尖在甲和乙中
C．仅在甲和丙中 D．在甲、乙和丙中
四．潜能挑战测试
10．某地区有一片丛林和几家工厂，A图形表示该地区一天内丛林水分散失，B图形表示该地区一天内当地植物对CO2净吸收或释放量，C图形表示该地区当地附近大气污染物浓度的变化情况。请分析图示，并回答有关的问题(S代表面积，横轴示时间/h)。
(1)若SB(2)若SB>SA，则多余水分去向是用于
(3)若SB>SA，SⅢ>SⅠ+SⅡ，则这片丛林当日有机物的变化是 ，这是由于
(4)图中大气污染物浓度降低的主要原因可能是
(5)每天清晨，在这片丛林里有许多退休职工早起锻炼，从环境因素考虑，你认为是否合适 请说明理由。
11．右图为测定光合作用速度的仪器。在密闭小室内放有一片某作物新鲜叶片和二氧化碳缓冲液，缓冲液用以调节小室内CO2的量，使其浓度保持在一个定植。小灯泡可以调节光照强度。小室内气体体积的变化可根据毛细管内水柱的移动距离测得。请回答：
(1) 为了防止光照引起小室内气体的物理性膨胀或收缩所造成的误差，必须要有对照，并对实验结果进行校正。那么对照组小室内应放置
(2)若二氧化碳浓度保持适宜定值，当光强度为零时，小室内减少气体为0.5微升/平方厘米叶面积/分。而当光强度增加至某一值时，小室内增加气体为1.5微升/平方厘米叶面积/分，那么此时葡萄糖的生成速率是 微克/平方厘米叶面积/分
(3)若该作物光合作用的最适二氧化碳浓度为800mg/mL, 最适光强为20千勒克司。试利用本实验装置探究光强和二氧化碳浓度对光合速率的影响。
请简要列出实验步骤，并将预期结果绘制在坐标图上（只需绘4-6条曲线，表示出变化趋势即可）
实验步骤：
五、标答与点拨
1．C(点拨：光合作用产生了气体氧)2．C（点拨：“午休”现象原因是：水分在中午供给不上；气孔关闭；CO2供应不足；光合产物来不及分解运走，积累在叶肉细胞质中，阻碍细胞内二氧化碳的运输）3．C(点拔：水光解生成NADPH、O2)4．C(点拔：等量的红光和绿光混合锝品红色光)5．C(点拨：轮作除了可以充分利用土壤中的矿质资源外，还可防止大面积病虫害的发生)6．B(点拨：②间歇光照累计时间与①相同(均为10min)，但①暗反应只进行了10min，而②暗反应持续进行了20min，可以说②将光反应提供的物质充分加以利用，制造有机物总量比①略多，但②呼吸了20 min)7．B（点拨：净光合速率最大）8．A（点拔：气孔关闭与叶片水分散失有关；葡萄糖向穗的输送消耗呼吸作用产生ATP；葡萄糖输送被抑制，叶片中葡萄糖量增加，使光合作用过程受到抑制）9．D（点拔：乙叶片就会将带有放射性的糖类运输给丙）
10．(1)高 大于 减少 (2)光合作用 其他代谢活动 (3)净增加 光合作用合成的有机物量大于呼吸作用消耗的有机物量 (4)被丛林植物吸收掉 (5)不适合，因为清晨空气中CO2多，同时大气污染物浓度较高
11． （1）同样大小死叶片和缓冲溶液 （2）60 （ 6:（0.5＋1.5）=180:X） (3)（一）固定适宜光强（如20千勒克司），依次调节二氧化碳缓冲液为200mg/mL、400mg/mL、600mg/mL、800mg/mL、1000mg/mL……，分别测出光合速率值 （二）固定适宜浓度二氧化碳缓冲液（如600mg/mL），依次调节光强为5千勒克司、10千勒克司、15千勒克司、20千勒克司、25千勒克司、30千勒克司、35千勒克司、40千勒克司……，分别测出光合速率值。
光强和二氧化碳浓度对光合速率的影响曲线如图：
光强
光合速率
光强
光合速率
100mg/mL
800mg/mL
700mg/mL
600mg/mL
500mg/mL
400mg/mL、
300mg/mL、200mg/mL
乙图
甲图
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2第六部分 生物技术与生命科学新进展
第47讲 生命科学新进展
一、考点内容全解
（一）本讲考点是什么？
在最近几年的高考试题中，以高新科技、诺贝尔奖成果、社会热点和焦点等为材料背景的题目“异军突起”，并有逐年增多的趋势，如2002年全国理综卷第4、6、12题分别涉及克隆、纳米技术、诺贝尔奖，2003年全国理综新课程卷第4、6、7、26题分别涉及生态农业、细胞工程、杂交育种，2003年全国新课程卷第36、38题分别涉及基因工程、艾滋病，2003年上海卷第5、6、31、34、36和38题分别涉及绿色食品、人类基因组计划、癌、艾滋病、细胞工程，等等。
1．命题者的主要意图
①考查考生对生物学课程标准所涵盖的相关知识的理解能力，及获取知识能力、分析综合能力；
②测试考生的思维迁移、发散能力和创新能力；
③进行科普宣传。借助高考对社会的巨大影响力和“指挥棒”功能，引导中学素质教育的实施，提高公众的科学素养。
2．试题主要特点
①“起点高，落点低”，换句话说，“题在书外，理在书内”；
②试题体现国家和社会的主流意识，如资源环境人口、科技创新、社会发展等热点问题，弘扬科学精神和人文情神，具有素质教育的良好导向功能。
③试题在题型、思维过程、答案等方面呈现开放性，题目中一般有一道开放性简答题，要求考生进行科学评价或大胆应用创新。
3.试题内容
（1）爱滋病、SARS、DNA身份鉴定、生物高新技术在环保上的应用等社会科技热点
（2）近三年世界十大科技进展中有关生命科学的内容
①2001年（占五项）
②2002年(占六项)
③2003年（占七项）
（3）近三年诺贝尔奖成果与生命科学有关的内容
（二）考点例析
[例1]爱滋病是由“人类免疫缺陷病毒(HIV)”引起的。HIV存在于爱滋病患者的细胞中，其遗传物质RNA逆转录形成的DNA可整合到患者细胞的基因组中，这样每个被感染的细胞就成为产生HIV的工厂，每个被感染的细胞裂解都可释放数百万个HIV。人若感染HIV，潜伏期一般2—10年(如图所示)，一旦确诊为爱滋病，一般2-3年死于其他疾病或癌症。
请回答下列问题：
(1)曲线I AB段形成的主要原因是：效应T细胞作用于 ；HIV失去藏身之所后，再经 作用，使HIV形成沉淀，被吞噬细胞吞噬分解。
(2)B点中有少量HIV的遗传物质逆转录形成的互补DNA潜伏在 细胞中。潜伏期过后，经过 过程，使HIV在血液中的浓度迅速上升。
(3)科学家研究发现HIV的表面抗原经常发生变化，这给治疗和预防爱滋病药品的开发带来了极大困难。请你根据以上材料分析，科学家应从何人手开发治疗爱滋病的特异性药物
[解析]本题以爱滋病这一当今社会热点问题为材料背景，考查对体液免疫与细胞免疫过程及其关系、中心法则等知识的深刻理解，主要测试获取知识能力、分析综合能力。
[答案](1)被感染细胞，激活被感染细胞内的溶酶体酶，增加膜的通透性和渗透压，使被感染细胞裂解死亡；抗体 (2)被感染；互补DNA链的转录、翻译形成蛋白质外壳，RNA与蛋白质外壳结合组装形成新HIV，并释放出去 (3)控制HIV逆转录(或控制整合到被感染细胞DNA上的基因的转录)
[例2]2003年10月8日，瑞典皇家科学院宣布，将2003年度诺贝尔化学奖授予美国科学家彼得·阿格雷和罗德里格·麦金农，以表彰他们在细胞膜通道方面作出的贡献。阿格雷发现了水通道，而麦金农的研究主要集中在细胞膜离子通道的结构和机理方面，两位科学家的发现阐明了盐份和水如何进出活体细胞。
右图为ADH（抗利尿激素）对肾集合管细胞管腔膜AQP2（水通道蛋白）数量的调节机制示意图。当血浆ADH水平升高后，肾集合管细胞胞浆内AQP2水通道蛋白小泡向管腔膜迁移并与之融合。通过出胞作用小泡膜上的AQP2水通蛋白嵌入管腔膜，使管腔膜AQP2水通道蛋白的数量增加，从而使水渗透通透性相应地增高，增高的幅度与血浆ADH升高的浓度成正比。当血浆ADH水平降低时，集合管细胞管腔膜出现胞吞作用，又形成AQP2水通道蛋白小泡迁移到管腔膜下的胞浆内。此时细胞管腔膜上的AQP2水通道蛋白数量相应地减少，管腔膜水渗透通透性也相应地降低。
回答：
（1）ADH对肾集合管细胞管腔膜AQP2数量的调节主要是 （神经/体液）调节
（2）水通道蛋白由水通道蛋白基因指导合成，其遗传信息的传递过程是
（3）水通道蛋白的形成及水通道蛋白小泡的出胞作用与 有关（ ）
①细胞膜②线粒体③高尔基体④内质网⑤核糖体⑥细胞核
A．①②③④⑤⑥ B．②③④⑤
C．①②③④ D．①④⑤⑥
（4）AQP2基因突变可诱发2种结果：①肾集合管细胞生成的AQP2蛋白丧失水通道功能；②生成的AQP2蛋白仍具有水通道功能，但不受ADH的调节。则有关AQP2基因突变的说法肯定错误的是
A．影响ADH对肾集合管水通透性的调节
B．患者必定会出现尿糖
C．患者出现肾尿浓缩功能障碍，并持续排出大量的稀释尿
D．患者尿量偏少
（5）有人认为“肾集合管对水的重吸收是一个不消耗能量的渗透过程”，你同意吗？为什么？
[解析]本题以ADH（抗利尿激素）对肾集合管细胞管腔膜AQP2（水通道蛋白）数量的调节机制为材料背景，考查知识目标主要有：体液调节，细胞膜系统的结构与功能，水的平衡与调节，基因突变，中心法则，以及物质的跨膜运输。主要能力考查目标是获取知识的能力、推理能力和对基本概念、基本原理的理解能力。题干除给出了丰富的图形信息外，还提供了较多的文字说明材料，目的是为学生获取解答问题所需的信息提供必要的帮助。题目具有较强的综合性，体现了“以能力为主导，以情景为主线，以知识为载体”的命题思想，分析如下：
第(1)题：垂体释放的抗利尿激素，通过体液输送后，作用于肾小管、集合管，调节对水的重吸收量，属体液调节。
第(2)题：考查中心法则在具体问题情景下的应用，此处必须注意具体与抽象的关系。
第(3)题：主要考查内膜系的功能。由核基因指导合成的AQP2水通道蛋白虽然不是直接分泌到细胞外的蛋白质，但从水通道蛋白的合成及水通道蛋白小泡的出胞作用（小泡向管腔膜迁移并与之融合）的过程看，推理可知AQP2水通道蛋白的合成和分泌实质是一种分泌蛋白的合成和分泌。
第(4)题：由题意知AQP2基因突变诱发的2种结果都不能使ADH（抗利尿激素）实现对水重吸收的有效调节，使尿中水量增多，排出大量的稀释尿。
第(5)题：考查考生的创新意识和批判精神。虽然水通过“水通道”扩散不消耗能量，但抗利尿激素对肾集合管细胞管腔膜AQP2数量的调节过程（如A．C腺苷环化酶的活化，AQP2的小泡的出胞作用等）消耗ATP（见题干示意图）。
[答案]（1）体液 （2）水通道蛋白基因mRNA水通道蛋白 （3）A （4）B （5）否，虽然水通过“水通道”扩散不消耗能量，但抗利尿激素对肾集合管细胞管腔膜AQP2数量的调节过程需要消耗ATP
二、能力提升技巧
生物高考科技应用题、社会热点题的复习备考策略：
①克服畏难心理。这类题目的一个显著特点是“新情景，老问题”，所以首先要闯过“心理关”，消除神秘感，并对成功解决问题充满信心；
②基于生物高考科技应用题、社会热点题的“起点高，落点低”的特点，熟练掌握教材的基础知识和基本方法能力，着力培养理解能力是解决问题的基础；
③关注社会、科技热点，尤其是与生物学有关的“国际(内)十大科技进展”和年度诺贝尔奖成果，并结合所学知识进行分析，不仅可以培养理论联系实际的学风，而且使生物学学习变得更加生动有趣；一方面作到心中有数，使自己在应试中能够处变不惊，另一方面更提高了自己获取知识的能力、迁移推理能力、应用创新能力；
④平时学习和复习中注意培养自己“运用已学知识，学习新的知识”的能力，养成勤于自学的良好习惯，并长期坚持下去。
[例3]最近，科学家首次用来自文献(因特网)上基因系列，用化学方法合成特异性病毒——脊髓灰质炎病毒。在适宜条件下，科学家将在实验室人工合成的DNA与催化DNA转变为RNA的酶相混合；并将所产生的RNA链加入到许多化学制剂的混合物中去，这些化学制剂与脊髓灰质炎典型地侵犯人体细胞中的化学物质很相似。这种随后在细胞与动物中进行试验的含有完整的脊髓灰质炎病毒所酿造的饮料证实是有传染性的。为了区别合成的病毒与实验品系的病毒，研究者将微妙的变化引入到病毒的遗传密码中去，而不会改变病毒编码的蛋白质。
成分 腺嘌呤 鸟嘌呤 尿嘧啶 胞嘧啶
含量 a% b% c% 20%
数目 1500 2250 － －
其他数量关系 a+b=50
(1)若用某一种酶降解一种特异性脊髓灰质炎病毒的遗传物质，得到的成分如上表：
①求值：a=_______；b=_______；c＝________
②使用的酶是________
A．蛋白酶 B．核糖核酸酶 C．脱氧核糖核酸酶 D．核糖核酸酶或脱氧核糖核酸酶
(2)根据材料，下列叙述不正确的是_________
A．人工合成的脊髓灰质炎病毒具有生物活性 B．人工合成DNA时，必须与生物自然状态条件相同
C．催化DNA转变为RNA的酶是逆转录酶 D．“化学制剂的混合物”应包括多种氨基酸
E．“微妙的变化”属于基因突变
(3)如果全球性消灭脊髓灰质炎运动获得成功的话，是否可以消灭脊髓灰质炎病毒标本？
[解析]本题以世界上第一个用化学方法合成特异性病毒——脊髓灰质炎病毒这一最新消息为材料背景，考查碱基互补配对原则、酶专一性、DNA复制、基因突变及生物多样性等知识，主要测试获取知识能力、分析综合能力。
(1) ①依题意，A：G=1500：2250= a%：b% 得a/b=2/3联立 a+b=50 解得a=20 b=30 即(G%=30%)≠)C%=20%) 故该核酸分子必为单链单链RNA ②分析表格材料信息知脊髓灰质炎病毒的遗传物质为RNA
(2)利用“PCR”仪人工合成DNA，使用约55℃～94℃的高温酶；因为这种“微妙的变化”是病毒的遗传密码，而不属于基因
(3) 开放性题目，言之成理即可。
[答案](1)①20；30；30 ②B (2)BE (3)否。从保护生物多样性角度考虑，我们不应人为消灭一个物种；又如：是。即使在需要脊髓灰质炎病毒时，我们可以人工合成。
[解题技巧]基本思路：原型定向（从新情景材料中获取有效信息，即寻找知识、能力切入点）→原型启发、联想(搜寻教材中相关知识点，即明确知识、能力考点)→解决问题（通过比较、分析，综合运用多种思维方法，探求问题答案）
三、基础能力测试
1．《科学》杂志评出“饿死肿瘤”研究获新进展为2004年十大科技突破。临床试验结果显示，一种抑制肿瘤血管生长的药物与传统化疗药物结合，可延长结肠癌患者存活期。这里利用的原理不包括 （ ）
A．抑制癌细胞的复制 B．切断的癌细胞营养供应 C．阻断癌细胞的增殖 D．诱发癌细胞基因突变
2．DNA指纹技术可用于亲子鉴定，亲子鉴定所检测的“遗传因子”都是符合孟德尔的遗传定律的，并以此进行评判。
（1）理论上，在鉴定中只要出现排除指标并且充分排除基因突变的可能，就可以以此作出排除存在亲权的结论。下列争议父亲A、B、C、D四人中，可完全排除孩子生物学父亲的是（ ）
争议父亲 A B C D
母亲VWA 16，17 15，17 16，17 18，18
孩子VWA 15，17 16，17 17，17 17，18
争议父亲VWA 15，18 16，18 15，18 17，17
说明：加粗字体表示来自母亲的遗传因子，下划线字体表示来自父亲的遗传因子
（2）图为通过提取某小孩和其母亲，以及待测定的四位男性的DNA，分别由 酶处理后，生成含有若干DNA片段，并已进行 仪扩增得到的混合物，然后进行电泳仪所得到的一组DNA指纹图谱示意图，则该小孩真正生物学上的父亲是 ，原因是
（3）“PCR”与人体内DNA复制有何特殊之处？
（4）2002年6月，我国第一张18位点的“基因型身份证明”在湖北武汉诞生。
①现行居民身分证具有一定时效性(有效期)如10年、20年不等，“基因型身份证明”是否如此？说明理由。
②是否存在两个人的“基因型身份证明”完全相同情况？
3．纳米科技方兴未艾。2004年1月12日，两院院士评出“科学家研制出世界最小的纳米电动机”为2004年十大科技进展。而最近，在美国田纳西州一批研究人员的努力下，一个分子级(6nm)大小的发电机崭露皱形。它能够在启动后5μs-10μs开始立即工作，既不需要任何燃料，也不需要水分和二氧化碳的供应。只要有一丝微弱的光，它就可以永远工作下去。理论上，分子发电机可提供1伏的电力。
⑴植物叶片中的光合反应中心充当了该发电机的主体。光合反应中心主要由一些结构复杂的色素蛋白分子组成，它位于细胞叶绿体的膜上，是光合反应的重要成分。依靠光合反应中心和其他生物大分子的联合作用，叶绿体可以捕获光能,产生电流，最终将二氧化碳和水转化为氧和饱含能量的碳氢化合物。
关于分子发电机的说法正确的有______
A．分子发电机可以称之为纳米发电机 B．组成分子发电机的部件主要由核糖体提供
C．分子发电机可将光能直接转化为电能 D．分子发电机的输出物质主要有电能、氧气和葡萄糖
⑵在光合作用过程中, 叶绿素吸收的光能除形成NADPH外，还用于__________和____________
⑶C5化合物在叶绿体的___________(填部位)形成
4．据路透杜消息，香港医生尝试从已康复的非典型肺炎病人体内取得血清，用来治疗病情严重的病人，结果取得良好的效果，他们的血清成了许多病重者的救命良药。
(1)组成冠状病毒的化学元素一定有
(2)从已康复的非典型肺炎病人体内取得的血清可以成为许多病重者的救命良药，这是因为康复者血清中有
(3)如用小鼠 细胞与康复者的某一种 细胞融合，所得到的融合细胞就能大量增殖，产生康复者血清中含有的物质，可以快速使易感者获得抗病能力和治疗病人。该融合过程需在 的诱导下完成。
(4)冠状病毒可能在下列哪项中培养成功 ( )
A．固体培养基 B．无菌的牛肉汤
C．含有多种无机盐的培养液 D．适宜温度和湿度条件下的活体组织
(5)SARS病毒疫苗是治疗非典的特效药。正在开发的疫苗有灭活疫苗、减毒疫苗、亚单位疫苗、核酸疫苗等。
①非典疫苗输入人体内后能做使人体产生针对病毒的抗体，获得免疫力，这种免疫是( )
A．非特性免疫 B．人工自动免疫 C．人工被动免疫 D．自然免疫
②一般情况下，病毒毒性会逐代衰减，利用此特性可制备减毒疫苗。下列用自然选择理论解释病毒毒性会逐代衰减的原因，错误的是( )
A．宿主产生相应高效抗体 B．毒力较低的病毒才能与宿主一定程度共存
C．病毒对抗体产生了选择作用 D．病毒与人体进行了相互选择
③目前，科学家利用分子生物学手段可定点和定向改造或删除病毒基因组内的关键毒力基因，能极大加快减毒疫苗的构建。删除毒力基因可选用下列哪一种专一性的酶处理SARS病毒的核酸分子？( )
A．蛋白酶 B．RNA酶 C．DNA酶 D．肽酶
④核酸疫苗是指把编码病毒抗原的基因融合到重组质粒或其他病毒(如痘病毒、腺病毒)来制备的疫苗。如近年来应用基因工程技术构建编码多种肿瘤抗原肽的小基因，通过载体表达，产生互不干扰的多表达重组体，以激发相对应的细胞毒性T淋巴细胞(CTL)克隆，进行过继性免疫治疗。若科技人员利用SARS病毒特定基因M——基因M控制酶N的合成，而酶N指导合成抗原M——构造重组质粒疫苗，则基因M遗传信息传递过程为
四、潜能挑战测试
5．阅读下面的材料，然后回答：
2002年10月7日瑞典卡罗林斯卡医学院宣布，将2002年诺贝尔生理学或医学!奖授予英国科学家悉尼·布雷内、美国科学家罗伯特·霍维茨和英国科学家约翰·苏尔斯顿，以表彰他们发现了在器官发育的“程序性细胞死亡”过程中的基因规则。
“程序性细胞死亡”过程中的基因规则可用为下图表示：
⑴试填写下列代号①、②、③、④的结构名称，及A、B、C的生理过程的名称：
①__________ ；②__________ ； ③___________；④_____________
A代表__________过程；B过程由____________控制实现；C________过程，它必须通过细胞的分裂、分化才能完成
⑵以下说法错误的是_____
A．在人体发育成熟之前的阶段，总体来说细胞诞生的多，死亡的少
B．发育成熟后，人体内细胞的诞生和死亡处于一个动态平衡阶段
C．在人体内，如果该死亡的细胞没有死亡，就可能导致细胞恶性增长，形成癌症；如果不该死亡的细胞过多地死亡，就会出现衰老
D．控制“程序性细胞死亡”的基因有两类，一类是抑制细胞死亡的，另一类是启动或促进细胞死亡的。两类基因相互作用控制细胞正常死亡
⑶线虫以细菌为食，通体透明，只有1毫米长。线虫雌雄同体，它可以自己产生精于和卵子，完成受精过程。线虫在发育过程中，一共生成l090个细胞，但其中的131个细胞通过程序性细胞死亡的方式死去，成虫只有959个细胞，但是却分化成表皮、肠、神经、肌肉等多种细胞类型。线虫的生活周期很短，只有9天，从受精卵到性成熟需要三天半的时间。在显微镜下直接观察细胞发育过程，可与遗传学分析有机地结合起来。
问：选用线虫作为实验模型(模式生物)，有哪些好处？
⑷开放性题目：设想“死亡基因”如何控制细胞的死亡？
⑸“程序性细胞死亡”理论在医学上有何应用前景？
6．世界卫生组织正式确认冠状病毒的一个变种是引起非典的病原体，为非典快速诊断与相关药物开发提供了理论基础，这项成果被两院院士投票评选为2004年世界十大科技进展。
(1)非典病人感染SARS病毒早期，体内病毒数量极少，但用基因诊断法也能检出，方法是：取待测对象鼻腔或口腔分泌物，经特殊处理得到可能包含的微量SARS病毒，经PCR扩增仪扩增，然后用SARS病毒RNA作探针即可鉴定。
①作为SARS病毒RNA探针的是( )
A．特异性的SARS抗原基因 B．特异性的SARS病毒基因DNA
C．任一个SARS抗体基因 D．整个SARS病毒基因组
②大量SARS病毒基因诊断试剂(即探针)最可能通过什么方式得到？( )
A．从互联网SARS病毒基因数据库获取 B．分离SARS病毒基因 C．用PCR仪扩增 D．用化学方法合成
(2)酶联免疫法是最早开发的一种非典快速诊断技术。其原理是SARS病毒侵入人体后，机体产生相应特异性抗体，通过检测疑似病人血清中是否含有该特异性抗体来推确判定。
材料一 抗体分子呈“Y”形(见图,箭头所指为抗原结合部位)，它由两条相同的轻链(短链L)和两条相同的重链(长链H)组成，其分子量分别为17000和35000。其中L链有1个可变区域(VL)和1个不变区域(CL)，H链有1个可变区域(VH)和4个不变区域(CH) 。CHO 代表糖类基团。
材料二 下表为人类抗体分子L链、H链基因分布：
肽链 基因所在染色体编号
H α、δ、ε、γ、μ 14
L κ 2
λ λ1、λ2、λ3 22
材料三 重链(H)与轻链(L)结合，分别形成5种不同抗体(见表)
抗体种类 IgM IgD IgG IgA IgE
H μ δ γ α ε
L κ或λ
抗体分子数 5 1 1 1或2 1
结构 (μ2κ2)5或(μ2λ2)5 δ2κ2或δ2λ2 γ2κ2或γ2λ2 (α2κ2)1-2或(α2λ2)1-2 ε2κ2或ε2λ2
回答：
①若氨基酸的平均分子量为128，并假定两个糖类基团式量共计a，则一个抗体分子约有 个氨基酸缩合而成
②10个IgM分子含 个重链μ；10个IgA分子最多可与 个抗原结合
③人类VH基因与CH基因是否遵循自由组合定律？ ；
④若λ链共有n个氨基酸系列，而λ基因共有m个核苷酸系列，则推知λ基因中外显子占 %。
五、标答与点拨
1．D （血管提供营养；化疗抑制DNA复制）
2．（1）C（在亲子鉴定中每个人的每个遗传检测指标都是显示二个遗传因子即一对相同基因或等位基因的表现结果）（2）限制性内切酶；PCR仪；B是该小孩的生物学上的父亲 因为B和母亲、孩子两者之间的DNA指纹图谱完全相同（3）离体条件，高温酶 （4）①否。同一个体的不同生长发育阶段和不同组织的DNA是相同的。所以，它既有高度的个体的特异性和稳定 ②一卵双生的双胞胎
3．⑴ABC ⑵分解水；形成ATP ⑶叶绿体基质 （⑴纳米技术是指基于纳米尺度的操作；依题意分子发电机不需要水分和二氧化碳的供应，所以无氧和饱含能量的碳氢化合物产生 ⑵、⑶考查光合作用的光反应、暗反应的过程(部位、原料、条件和产物) ）
4．(1)C、H、0、N、P (2)抗体 (3)骨髓瘤；B淋巴；灭活的仙台病毒或聚乙二醇 (4) D (5)①B ②C ③B ④基因M→RNA→酶N
5．⑴①线虫受精卵 ②正常细胞 ③线虫 ④程序性死亡的细胞； A细胞分裂； B控制细胞死亡的基因；C发育 ⑵C （细胞程序性死亡是一种程序性死亡由基因控制正常的生理行为，如蝌蚪尾的消失，衰老是细胞的程序性死亡的结果；不该死亡的细胞过多的死亡，如白细胞大量死亡将导致白血病，这是非程序性死亡） ⑶①线虫的生活周期很短，可以大大缩短实验周期；易于繁殖，体积小，可以大批量地用于操作；②线虫通体透明，人们在显微镜下可以直接观察到它的每一个细胞，可以看到产卵、孵化、生长、摄食、死亡等全过程。科学家可以追踪每个细胞的生成和最终的命运；③有着亿万细胞的哺乳动物发育过程过于复杂，科学家一时无法进行研究。一些简单的实验室常用模型生物，像细菌、酵母等，只有一个细胞，也无法用以研究器官发育过程中细胞之间的相互作用。线虫无疑是最佳选择 ⑷①死亡基因→指导合成特殊的蛋白质（酶）→降解细胞DNA→细胞死亡 ②死亡基因→指导合成特殊的蛋白质（酶）→阻碍或破坏细胞生长关键因子→细胞死亡等等 ⑸无论是抑制还是激活程序化细胞死亡都有重大的医疗价值。如果能够只激活肿瘤细胞发生程序化死亡，将可特异地杀死癌细胞，达到治疗的目的。而对于艾滋病等患者来说，HⅣ的感染将引起过多的T淋巴细胞死亡，如果能够抑制这一过程，就可为机体清除HIV赢得时间，并最终战胜艾滋病。
6．(1)①A ②C (2) ① (设有x个氨基酸，则128x－(x-4)×18－16×2＋a＝（17000＋35000）×2)②2×5×10＝100 (1个IgM分子含2个重链μ)；2×2×10＝40 (1个IgA分子最多含2个抗体分子，每个抗体分子可接合2个抗原) ③否 (VH基因与CH基因位于同一条染色体即14号染色体) ④ (根据中心法则，每个密码子由6个碱基决定)
翻译
转录
母亲 孩子 A B C
注： ADH，抗利尿激素； A．C，腺苷环化酶；ATP，三磷酸腺苷；cAMP， 环腺苷酸；AQP2，水通道蛋白
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6第五部分 生态学基础
第38讲 生态系统的能量流动和物质循环
一、考点内容全解
（一）本讲考什么
1.能量沿食物链流动
(1)能量流动过程
起点：从生产者固定太阳能开始。
数量：生产者固定的全部太阳能是流经生态系统的总能量。
渠道：沿食物链和食物网，逐级流动。
(2)能量流动特点
单向流动、逐级递减 (传递效率：约10－20% )、质量提高、速率不同。严格遵守热力学第一、第二定律。
2.生态金字塔（生态锥体）
3.研究能量流动的意义
调整生态系统中能量流动的方向，使能量更多地流向对人类有益的部分。
4.物质循环
(1)碳循环（加括号者为年变化量，未加括号者为库存量）
特点：通过光合作用合成有机物构成全球的基础生产；CO2、CH4、和CO是最重要的温室气体；不同的生态系统固定CO2的速率差别很大；大气中CO2的浓度有日变化和年变化。(如右图)
(2)氮循环 （四种基本生物化学过程）(如右图)
特点：大气含N为3.9 ×1021g，是最大的氮库；固氮途径有生物固氮、高能固氮和工业固氮；氮肥排入水中易形成富营养化。
(3)磷循环(如下图)
特点：磷的主要贮存库是沉积岩；几乎没有气体成分参与循环，主要以固态进行；
(4)汞（重金属）循环
特点：通过生物富集作用导致很大危害；在细菌作用下生成甲基汞，毒性大，易溶于脂类，易被人体吸收。
（二）考点例析
[例1]在一个生态系统中, A种群有50个个体, B种群有500个个体, C种群有5000个个体, D种群有10000个个体,则它们的食物链关系是
A．A→B→C→D B．.D→C→B→A C．C→D→B→A D．不能确定
[解析]一个生态系统中的各种生物彼此互相关联，组成食物链。食物链都包括几个环节，每个环节可作为一个营养级，而能量沿着食物链从一个营养级流动到另一个营养级。在能量流动的过程中，能量以热量的形式不断散失，形成金字塔能流。所以本题初看起来选B。但题目中只提供个体的数量，没有提提供个体的大小或个体所拥有的能量，所以仅从个体的数量还不能确定该种群的生物量或能量的多少。如一棵大树的个体数量是1，而生活在其上的昆虫的数量可以有几百只甚至几千只。所以仅从各种群的个体数量无法判断它们之间的营养关系。
[答案] D
[例2]珠江三角洲农民充分利用自然资源，建立了该地特有的蔗基鱼塘和桑基鱼塘，下图是该生态系统的物质循环和能量流动示意图。请据图回答：
（1） 这种人工生态系统最基本的生物因素是 。要使它长期稳定发展，除了有稳定的 来源，各类生物要 。
（2）该生态系统内物质经多次重复利用，大大提高了能量的 ，能提高的原因是因为其营养结构具有 的特点。
（3）蚕粪、蔗叶进入鱼塘经过 的作用又被桑蔗基所利用。蚕粪中的氨经过 作用，形成 被植物吸收。
（4）建立这一生态系统的目的是 。该生态系统功能的维持，取决于 。
[解析] 此题是应用生态系统知识建立人工生态系统的实例。在这个人工生态系统中，有四种成分：非生物的物质和能量(水、土壤、阳光等)、生产者(蔗、桑、绿藻)、消费者(各种鱼、蚕等)、分解者(细菌)，它们共同组成了一个相互依存的整体，生产者和分解者是不可缺少的生物成分，各类生物只有保持相对稳定，才能长期稳定发展。建立这一生态系统的目的是使该生态系统朝着更有益于人类的方向发展。能量则是沿着食物链的渠道流动的，食物链越短，营养级越少，流向对人类有益的部分的能量就越多，对人类的生产和生活就越有意义。在这个生态系统 中，分解者(细菌)的作用很重要，蚕粪中的氨经过硝化细菌的作用，形成亚硝酸盐和硝酸盐，被甘蔗，桑树吸收利用。对人工生态系统的功能维持，取决于它的成员之间的物质循环和能量流动的动态平衡。对保持生态稳定有重大的意义。
[答案](1)生产者和分解者 能量 保持相对稳定(2)利用率 食物链短(3)分解者 硝化细菌的化能合成 亚硝酸盐和硝酸盐(4)使生产者所固定的能量流向对人类最有益的部分 生产者、消费者和分解者能量之间的流动和物质循环在较长时间内保持相对稳定性。
〖例3〗我国北 方处于平衡状态的某森林生态系统，其碳素循环如图，箭头和字母分别表示碳素传递方向和转移量。下列选项正确的是( )
A.夏季，a＞b + c + e B.秋季，e + f＜g
C.春季，g = b + e + f D.冬季，d＞c+f
[解析]碳元素进入食物链参与碳素循环是从生产者通过光合作用固定C02开始的，即从植物处加入的。根据能量流动的特点，只有10—20％流到下一个营养级，能量流动的环节越多，损耗越大，同时还有大量的能量和物质滞留在本营养级，除自身消耗外，另有一部分以残体形式被分解者所分解。夏季光合作用强度大于呼吸作用和分解者的分解作用总和，因而A选项正确；作为离开生态系统的物质总量不可能超过它的输入总量，这是由物质不灭定律决定的。
[答案] A
[解题警示]本题容易出现的问题是将物质与能量转移混淆，同时受到季节的干扰。解题时注意：1．对一个生态系统而言，只要正常运转，则物质应循环而能量则输入要大于输出；2．读图时明确各符号及箭头的含义。
二、能力提升技巧
1.物质循环和能量流动的关系
2.初级生产量的测定方法
生态系统中的能量流动开始于绿色植物通过光合作用对太阳能的固定，植物所固定的太阳能或所制造的有机物质量称为初级生产量。其测定方法有：收获量测定法、氧气测定法（黑白瓶法）、CO2测定法、放射性标记物测定法、叶绿素测定法。
GP（总初级生产量）＝NP（净初级生产量）＋R（呼吸消耗量）
Pg Pn R
A 15.9 2.8 13.1
B 870.7 369.4 501.3
C 0.9 0.3 0.6
D 141.0 61.9 79.1
E 211.5 20.1 191.4
[例4]右表是对某水生生态系统营养级和能量流动情况的调查结果，表中A、B、C、D分别表示不同的营养级，E为分解者。Pg表示生物同化作用固定能量的总量，Pn表示生物体贮存的能量(Pn=Pg-R)，R表示生物呼吸消耗的能量。单位：10２kJ/m２/a
分析回答：
(1)能量流动是从A、B、C、D中的哪个营养级开始的____，为什么？_______ _____。
(2)若此生态系统受到重金属污染，那么在体内积累重金属污染物最多的生物是___________________。
(3)若D的种群数量下降，则种群数量增加的是__________。
(4)该生态系统中能量从第三营养级传递到第四营养级的效率是_______。
(5)从能量输入和输出角度看，该生态系统的总能量是否增加_____，_为什么 。
[解析]本题考查的考点是生态系统中的能量流动情况，属理解层次试题。解答本题须从识图着手，并正确运用能量流动的有关知识进行计算。因为B营养级含有的能量最多，贮存的能量和呼吸消耗的能量也最多，故B是生产者；因为E为分解者，所以食物链为B→D→A→C；从第三营养级传递到第四营养级的效率是O.9/15.9＝5.7％。因为在该生态系统中，输入的总能量为生产者固定的总能量Pg(生产者)＝870.7，输出的总能量＝所有生物消耗能量之和＝13.1 + 501.3 + 0.6 + 79.1 + 191.4＝785.5，870.7＞785.5。所以生态系统输入的总能量大于所有生物消耗能量之和。
[答案](1)B 因为B营养级含能量最多，是生产者 (2)C (3)BC (4)5.7% (5)增加 因为该生态系统输入的总能量大于所有生物消耗能量之和(或答Pg(生产者的呼吸消耗)>R(所有生物的呼吸消耗)。
　 [解题技巧]根据能量金字塔来判断生物的营养级；能量的传递效率不要以Pn来计算；在一个稳定的生态系统中，能量不断增加的根本原因是生产者在不断地制造有机物，且净积累有机物。
[例5]下图为某生态系统中，能量与物质流动关系示意图(图中△为有毒物质浓度百万分之一，即10-6，能量单位：kJ·cm2/年)：
(1)从完成生态系统功能的角度，简要说明生产者的重要作用是 。
(2)该生态系统的总能量是 kJ·cm2/年；
(3)图中数值计算能量从A到B的传递效率是 ％，其余的能量最终通过生物的 散失，由于生物在代谢中不能再利用 ，因此能量流动具有 特点；
(4)图中无机物箭头指 和CO2等物质的流动过程。图中D是 ，通过它们的 和 两种分解方式，将生物组织内的碳放回空气中。
(5)在生态系统中，碳循环始终与 结合在一起进行；
(6)从生态因素的角度看，存在 中的有毒物质，经 高度浓缩，因此 越高的生物受害越大。
[解析]这是一道全面考察生态系统结构和功能知识的学科内综合题。首先要分析图中各符号所代表的含义，图中所示的是一个生态系统，箭头所示这个生态系统的能量流动和物质循环的方向。我们知道流经生态系统的总能量是来自生产者所固定的太阳能，能量在各营养级的传递过程中是逐级递减的，其去路有三个方向：一是各营养级的生物在分解有机物用于生命活动时，总有一部分能量以热能的形式散失；二是大部分的能量未被下一个营养级所利用，其排泄物等流入分解者中；三是只有小部分流入下一个营养级。所以流经该生态系统的总能量应该是生产者中的能量的三个去路之和：97＋306＋63＝466。由A到B的传递率＝63÷466 ,以此类推。
[答案]（1）能量流动、物质循环的基础 （2）466 （3）13．5％ 呼吸作用 热能 递减单向（4）水、无机盐 分解者
有氧呼吸 无氧呼吸（发酵） （5）能量流动 （6）无机环境
食物链 营养级
[解题技巧]解题关键为抓住能量流动的规律，运用生态系统结构与功能相统一的观点去分析解答。图中A显然是物质循环和能量流动的开始，所以它一定是生产者，D最后将物质分解又返回大自然中，它应该是分解者，而B、C分别是初级消费者和次级消费者。能量在流经生态系统时的三个去向要清楚。
[解题警示]该题能全面答对者很少，原因一是对生态系统功能的知识掌握不牢，特别是对能量在流经生态系统时的三个去向不清楚；二是识图、析图的能力较差，没有看到图中已标出A表示的是有毒物质的含量，常把图框中的数值也当能量计算，所以造成(2)小题和(3)小题的错误。D是分解者，但分解方式有两种不能漏写。
三、基础能力测试
1.倒置的生物种群数量金字塔适于描述（双选） （ ）
A．放牧牛羊的草原 B．蚜虫聚集的果树 C．松毛虫成灾的松树 D．鼠害泛滥的草地
2.下图中表示城市生态系统的能量金字塔是(P表示植物,a表示动物,h表示人类)
3.在下列生态系统中，物质循环能基本保持平衡的是
A.森林生态系统 B.农田生态系统 C.养鱼塘 　　　 D.城市生态系统
4.一片树林中，树、昆虫和食虫鸟类的个体数比例关系如下图所示。下列选项能正确表示树、昆虫、食虫鸟之间的能量流动关系的是(选项方框面积表示能量的大小)（ ）
5.在碳循环中，使碳从无机环境进入群落的生理作用是( )
1 呼吸作用 ②光合作用③摄食作用④化能合成作用 ⑤硝化作用 ⑥反硝化作用
A．①② B．③④ C．②④ D．⑤⑥
6．下列关于氮循环的说法错误的是 （ ）
A．土壤中的氨经过硝化细菌的作用，最终转化成硝酸盐
B．根瘤菌固定的氮一部分供宿主植物利用，一部分留给自己使用
C．植物只能利用土壤中的硝酸盐和铵盐；而不能直接利用空气中的氮气
D．土壤中的一些细菌在氧气充足的条件下，将硝酸盐转化成亚硝酸盐，并最终转化成氮气
四、潜能挑战测试
7．右图为碳元素在生态系统中循环的模式图，图中“圆圈”表示生态系统的生物成分，“箭头”表示过程。请据图回答：
(1)③为 ， 4为 。
(2)6为 ，7为 。
(3)碳元素在生物群落内部传递是沿 实现的。
(4)陆地生态系统的食物链中占有碳元素最多的营养级是 。
8．有人连续几年在3月至6月间，对某湖泊生态系统中几种生态因子进行调查，几年的调查结果基本一致，对调查数据整理如下图(曲线仅示变化趋势)。请通过分析图中所示各生态因子的变化及相互关系回答：
(1)在3月至6月间，该生态系统中浮游植物光合作用合成有机物的净生产量(总生产量减去呼吸消耗量)发生较大变动，影响这种变动的非生物因素主要是什么 判断的依据是什么
(2)在3月至4月上旬，该生态系统中浮游植物光合作用合成有机物的净生产量和现存浮游植物有机物总量均明显增加，其章要原因是什么 在4月中旬开始，两者又明显下降，主要原因是什么
(3)在4月下旬至5月上旬，该生态系统中浮游植物光合作用合成有机物的净生产量出现迅速增长，但这段时间内，现存浮游植物有机物总量并未增加，原因是什么？
9．动物A和B生活在同一环境中，现研究两者之间的关系。右图表示A、B在120d内的种群变化。
(1)为什么物种A达到的峰值会高于物种B
(2)若物种B突然大幅度增加， A、B的数量如何变化 为什么
(3)实验条件下两者在116d和120d后均死亡，这种情况在自然条件下会发生吗 为什么
(4)讨论第90d时，物种A的各种种间关系的特征。
(5)比较物种B在第17d和第90d获取食物后能量传递效率的高低。
五、标答与提示
1.BC（点拨：设生产者数量是1，则消费者的数量是很多）
2.D（点拨：城市生态系统物质和能量流通大、转运快，人的营养级最高与植物、动物都有直接关系，并起主导作用）　　　
3.Ａ（点拨：自然生态系统物质基本实现自给自足）
4.C（点拨：能量流动逐级递减）
5.C（点拨：都将CO2合成有机物进入生态系统）
6.D（点拨：硝化细菌与反硝化细菌是不同的细菌）
7. 碳在生物群落和无机环境之间是以CO2的形式进行循环。首先通过绿色植物的光合作用合成有机物，再通过食物链到各级消费者体内，再到分解者。生产者、消费者、分解者都通过呼吸分解有机物，释放CO2到大气中。（1）分解者 大气中CO2 库
（2）光合作用 呼吸作用 （3）食物链 （4）生产者
8.（1）无机养分 浮游植物光合作用的净生产量随无机养分的变化而变化 （2）水温上升，光照逐渐增强，无机养分供应充足，浮游植物大量繁殖； 浮游动物数量多，无机养分逐渐减少，且浮游植物被浮游动物捕食。（3）浮游植物被浮游动物捕食，数量减少。
9.(1)A为被食者，营养级较低，所含总能量多，因个体一般较小，故总个体较多 (2)A被大量捕食而减少，反过来B由于缺少食物也会减少 (3)不会。在自然生态系统中，个体数量多， 生物种类复杂，生物的捕食关系大都以复杂的食物网的形式出现，其生态系统自动调节能力强，物种绝灭的可能性小 (4)有充足的食物；天敌数量较少；寄生物不足以引起传染病流行 (5)由图可见，第17d时能量传递效率高，而第90d时能量传递效率低。
能量金字塔(KJ/m2 a)
数量金字塔(个/m2 )
生物量倒置金字塔(g/ m2 )(有时呈倒置：如一棵树上停着多只鸟)
生物量金字塔(g/ m2 )
A B C D
A B C D
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5第五部分 生态学基础
第37讲 生态系统的概念、类型和结构
一、考点内容全解
（一）本讲考什么
1.概念
2.类型
(1)森林生态系统
特点：以乔木为主，动物的生活习性大多以树栖、攀缘。种群密度和群落结构能长期处于较稳定状态。
(2)草原生态系统
特点：以草本植物为主，啮齿目和适于奔跑的动物较多。但动植物种类较少，种群密度和群落结构常发生剧烈变化。
(3)农田生态系统
特点：人的作用很突出，群落结构单一，主要成分是农作物。
(4)海洋生态系统
特点：生物数量和种类繁多。以浮游植物为主，是植食性动物的主要饵料，一般都分布在２００米以内的海域中。
(5)淡水生态系统
特点：浅水区以挺水、浮水植物为主，深水区分布大量的浮游植物，是浮游动物和鱼类的饵料。
(6)苔原（冻原）生态系统
特点：主要是分布在北纬60Ｏ以北，北极圈以南的永久冻土带，土壤几厘米以下终年结冰，有机物不能彻底分解。其中地衣是极地苔原的典型植物。　　　　
(7)城市生态系统
特点：具有很大的依赖性，它所需求的物质和能量，大多从其他生态系统人为地输入。它所产生的废物大多输送到其他生态系统中分解和再利用。对其他生态系统中会造成冲击和干扰。
(8)深海热泉口生态系统
特点：无光、高温、高压。生产者是硫细菌等化能合成作用的细菌。消费者是一些高等无脊椎动物。
3.生态系统的结构
组成：（见右图）
结构
食物链
营养结构 ↓
食物网
（二）考点例析
[例1]据图回答，正确的是 （ ）
A．图示的各种成分在生态学上可以构成一个生态系统
B．图示的各种成分在生态学上可以构成一个生物群落
C．细菌属于消费者
D．蛇属于三级消费者
[解析]本题考查生态系统的概念知识。图所示一个生态系统，由生物成 分和非生物成分构成，生物成分包括生产者(绿色植物)、分解者(细菌)和消费者(动物)组成。生产者和消费者之间存在着直接或间接关系，蛇属于四级消费者。
[答案] A
[例2]1977年，科学家在深海中的火山口周围发现热泉。热泉喷出的海水温度超过300摄氏度，并且富含硫化氢和硫酸盐。令人惊奇的是，在这样的海水中，竟发现大量的硫细菌。这些细菌通过氧化硫化物和还原二氧化碳来制造有机物，在热泉口周围还发现多种无脊椎动物，如大海蛤、蟹、管水母、没有口也没有消化道的管居环节动物等。近20年来，人们不断在深海发现这样的热泉生态系统。有些科学家认为热泉口的环境与地球上早期生命所处的环境类似。请根据以上材料回答：
（１）上述硫细菌的同化作用类型是　　　。
（２）与一般生态系统相比，深海热泉口生态系统有何特殊之处
（３）研究深海热泉口生态系统有什么意义？
[解析]该题是一个开放型试题，要求考生能根据题目所给的条件，在已有的知识基础上，独立发表自己的见解，它考查了学生的综合素质，也代表了今后试题的一种取向，并将逐渐增多。回答时，可以从生物的多样性、科学研究的价值、生命的起源与进化等方面进行。深海中没有阳光，自然也就没有绿色植物的生存。从题目所给出的情景看，深海中的热泉生态系统，其生产者是硫细菌，消费者是多种无脊椎动物，某些生物生活在高温(海水温度超过300℃)、高压(海水的静压)、无光照的环境中，所有的这一切都与我们平常所见的生态系统不一样。在无阳光条件下生存的硫细菌是化能自养型生物，它利用氧化硫化物获得的能量，还原二氧化碳制造有机物。同常见的生态系统相比，热泉生态系统的特点是：生产者是化能自养型细菌，不是绿色植物；无机环境是高温、高压、无光环境，不是常温、常压、有光环境。
[答案](1)化能自养型 (2)a．能源是化学能，不是太阳能；b．生产者是化能自养细菌，不是绿色植物；c．无机环境是高温、高压、无光环境，不是常温、常压、有光的环境。(3)a．丰富了人们对生物适应性和多样性的认识；b．对研究生物抗高温、抗高压的机理有重要作用；c．对研究生命的起源与生命的进化有一定的意义。
[例3]如果一个生态系统有四种生物，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，如右图所示。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
[解析]本题主要考查学生对食物链中各营养级之间关系的了解程度。在本题的生态系统中这四种生物之间的关系是：丙→甲→乙→丁。如果乙的种群数量增加，则甲的种群数量下降，丙、丁的种群数量增加。
[答案]D
二、能力提升技巧
1.理解“菌”所包含的两种含义。一种指结构较小的真核微生物如酵母菌、霉菌、食用菌等，它们都是异养型的，在生态系统中是分解者；另一种指结构简单、极微小的原核生物如细菌、放线菌、蓝藻等，它们既有自养型的如光合细菌、蓝藻、硝化细菌等，也有异养型的如乳酸菌、大肠杆菌等，两者分别是生态系统中的生产者和分解者。该生态系统中分解者数量的多少、环境温度的高低与腐殖质的积累量有密切关系。
2.理解食物链与生物富集的关系。某些元素(如汞)或难分解的化合物(如DDT)被生物体吸收后难以排出，并通过食物链而逐级浓缩，常可积累到毒害的程度。因此，营养级越高，生物富集越明显，富集物浓度越高。通过测定环境及各生物体内富集物如DDT的浓度，可大致确定各生物所处的营养级及营养关系。
[例4]右图表示a、b、c三地区森林土壤有机物分解状况，则分解者的作用强弱依次是( )
A. a＞b＞c B c＞b＞a C c＝b＞a D a＞c＝b
[解析]从图可知，ａ、ｂ、ｃ三地区的落叶量是a＞b＞c，而土壤有机物量却是a<　b<　c，说明分解者分解能力由强到弱是：a＞b＞c。
[答案]　A
[解题技巧]要看清图中a、b、c三点所对应的纵坐标与横坐标的意义。土壤中有机物量在减少是因为被分解者分解所致。
[例5]将煮稻草所得的液汁放人大果酱瓶A中，放于野外一段时间后，发现瓶中出现细菌、绿藻、丝状蓝藻、原生动物和一种小虫。持续观察二个月，发现瓶中的这些生物个体数几乎没有变化。另取一只大果酱瓶B，内含有多种无机盐和蛋白质水解物的溶液，从A瓶中吸取数滴液体加人B瓶中，定期在显微镜下检查B瓶内生物数量变化，结果如图。在第50天时滴人数滴一定浓度的DDT，继续观察，发现生物个体数开始变化。开始小虫死亡，继而原生动物死亡，不久蓝藻和绿藻开始减少。请分析回答：
（1）持续观察二个月后的A瓶可看作是一个处于 系统，其中的各种生物组成 ，它们之间通过 相互联系。
（2）据图分析，B瓶中细菌在最初几天数量剧增的原因是 ；这几种生物中二者间存在着取食和被食关系的是
（3）滴入DDT后，体内DDT浓度最高的生物是 ，这是由于 。
[解析]A瓶中有绿藻，丝状蓝藻作为生产者，原生动物、小虫为消费者，细菌为分解者，持续两个月，瓶中的生物个体数几乎没有变化，说明这一个小小的生态环境中物质循环与能量流动达到了一个动态平衡，即稳态。瓶中的所有生物共同组成一个生物群落，彼此通过食物链相互联系，小虫可以藻类为食，也可以原生动物为食，而原生动物可以吞食细菌，细菌以水中有机物颗粒及藻类、小虫、原生动物的尸体、排泄物等为养料来源。小虫在该生态系统中所处的营养级最高，所以在滴 DDT后，通过食物链的富集作用，小虫体内DDT的含量最高，结果中毒死亡，从而食物链被破坏，最终原生动物死亡，藻类数量也减数。
[答案](1)生态平衡的生态(稳定的生态) 生物群落 食物链 (2)培养液中含大量有机物，使细菌分裂繁殖加快 原生动物和细菌 小虫和原生动物 小虫和绿藻 (3)小虫 DDT通过食物链的富集作用，使处于营养级高位的生物中浓度最高(或生物的富集作用)
[解题技巧]本题考查生态系统的结构、生物富集作用及生态系统的稳态等生态系统的相关知识，并与生活实际相结合，考查学生的阅读、理解、分析和综合运用知识的能力。从这些曲线的先后出现和动态平衡中关键要能得出这些生物在生态系统中分别属于什么成分，营养结构关系怎样即可。
三、基础能力测试
1.对右图所示的生态系统，下列叙述中不正确的是( )
A．是草原生态系统，动物为草食性动物
B． 该生态系统生物种类多，营养结构复杂
C．是森林生态系统，适于攀援生活的动物特别多
D．该生态系统种群密度和群落结构能长期处于较稳定状态
2.不会造成食物链破坏的有（ ）
A．稻田养鱼 B．围湖造田 C．开垦草原 D．砍伐森林
3.火灾常给森林带来较大危害，但是某些国家有时对寒带地区森林中的残枝落叶等进行有限度的人工火烧，以对森林进行资源管理，这种人工火烧的主要目的是
A．消灭森林病虫害 B．刺激树木种子萌发
C．加速生态系统的分解过程 D．提高森林的蓄水能力
4.以虫治虫是生态农业的重要内容，右图表示某一生态系统中四种生物所含有机物的总量。假设这四种生物只构成一条食物链。请问在一段时间内，如果甲的种群数量增加，其可能引起的后果是（ ）
A.乙和丁的种群数量都增加 B.乙和丁的种群数量都减少
C.乙和丙的种群数量都减少 D.乙和丙的种群数量都增加
5.海洋生态系统依水深的程度可分为沿岸区与远洋区。远洋区通常指远离岸边深度超过200 公尺以上的整个海域(如图) 。试问生活在远洋区海面上的主要生产者是（ ）
A.大型水生植物 B.海带 C.硝化细菌等 D 绿藻等藻类
6.下列关于农田生态系统的叙述，错误的是
A.农田生态系统比自然生态系统简单，必须要靠人力来维持
B.现代化的农业，输入的能量要超出生产收获的能量
C.合理开发土地和耕作的主要措施是沿湖填土造田，把热带雨林改为农田
D.农田生态系统的物质循环是不完全的
7.实验表明森林生态系统对太阳能的利用率远大于农田生态系统，其主要原因是前者（ ）
A.C4 植物多 B.土壤有机物含量高 C.不施农肥 D.群落垂直结构
8.右图表示大型动物和小型动物在各种生态系统中的生物量，由该图对落叶层的分解速度和土壤中腐殖质的积累，能得出的结论是( )。
A．冻土苔原落叶层分解速度低，腐殖质积累低
B．冻土苔原落叶层分解速度低， 腐殖质积累高
C．热带雨林落叶层分解速度高，腐殖质积累高
D．热带雨林落叶层分解速度低，腐殖质积累低
四、潜能挑战测试
9.某中学研究性学习小组参观调查市郊一生态村，并绘出该生态系统的结构模式如图，请据图分析回答：
（1）生态系统的主要功能 和 是该村建造此生态系统所依据的主要生态学原理。该生态系统的最大优点是 。
（2）在该生态系统中起决定作用的是 ，若要生产2kg的鸡肉最多需要水稻和大豆共计 kg。
（3）蘑菇在该生态系统中属于 。
（4）氨是植物生长必需的矿质元素。但种植大豆时，不施氮肥，仍能旺盛生长，其原因是
生物及环境因素 重金属质量分数（10-6） 生物及环境因素 重金属质量分数（10-6）
池塘水 0.02 土壤 0.01
浮游动物 2 秃鹰 12
浮游植物 0.5 猫头鹰 5
大鱼 10 鼠 0.2
小鱼 5 草 0.02
（5）在沼气池中，常有一种刺激性的臭气，该物质是 ，通过 细菌的作用可将臭气除去，并能形成 被植物吸收。
10.某同学为了研究环境中重金属元素对生物的污染情况，分别测定了池塘和草原生态系统中某种重金属元素在各种生物体内的质量分数，结果如下.请根据下表回答问题：
（1）请分别写出两个生态系统中最长的一条食物链：
池塘生态系统：________________ __，
草原生态系统：__________ _________。
（2）重金属元素在这两条食物链的各种生物体内分布有什么规律：____________ _____。
（3）出现这种现象，合理的假设是
_______________ 。
（4）在上述所给出的池塘生态系统中，属于生产者的是___________________，在上述所给出的草原生态系统中，属于消费者的是___________________。
(5)人如果误服重金属盐会引起中毒，原因是 ，采取的相应措施是可服用大量的__________ _________。
A. 水 B.牛乳 C.食盐水 D.糖浆
11.右图是某海洋生态系统中,生产者固定太阳能和海洋水深关系的曲线。据图回答：
(1)在远洋水域，从水深30米处开始，随着水深增加，固定太阳能的数量逐渐减少。影响这一变化的主要非生物因素是 。生产者中，主要的生物类群是 。
(2)近海水域水深 米左右处生产者的数量最多。
(3)生活在水深100米以下的生物，从生态系统的成分看主要是 。
五、标答与提示
1.A(点拨：森林生态系统动物落树栖息和攀援生活的种类特多)
2.A(点拨：稻田养鱼可人为增加食物链的数目)
3.C (点拨：焚烧有利于种子的萌发、消灭部分森林病虫害，但这不是主要目的，也会降低森林的蓄水能力)
4.D(点拨：构成一条食物链 丙→丁→甲→乙)
5.D(点拨：深海面上不可能有大型植物、海带，主要是绿藻等)
6.C(点拨：人为破坏原有的生态平衡不太合理)
7.D(点拨：要求对具体生态系统的特点与功能分析)
8.B(点拨：生物数量越少，分解者亦少，冻土苔原温度低，分解速度慢，腐殖质积累就多)
9.(1) 物质循环 能量流动 提高物质利用率，减少环境污染 (3) 水稻 大豆 20 (4)由与之共生的根瘤菌进行固氮作用 (5)氨 硝化 硝酸盐
10.（1）浮游植物→浮游动物→小鱼→大鱼 草→鼠→猫头鹰→秃鹰 （2）越到食物链的顶端，金属元素的质量分数越大 （3）生物体不能将进入体内的重金属元素排出，从而累积起来 （4）浮游植物 鼠、猫头鹰、秃鹰 （5）重金属盐能使人体内的蛋白质发生变性而失去生理活性 B
11.本题考查生态因素对海洋生态系统的影响，属综合分析能力层次试题。一般情况下，大气中的可见光质是比较均匀的，对陆生植物的分布几乎无影响，但在水域生态系统中不同了，特别是海洋生态系统，藻类植物由上到下的分布为：绿藻一褐藻一红藻。据图分析可知：从水深30米处开始，随着水深增加固定太阳能的数量逐渐减少，影响这一变化的主要非生物因素是光；生产者主要是藻类；在近海水域水深10米左右，生产者固定的光能最多，所以生产者的数量也最多；在水深100米以下，几乎接受不到阳光，主要生活着动物和一些微生物，所以主要成分是消费者和分解者。答案：(1) 光 藻类(或答浮游植物) (2) 10 (3) 消费者和分解者
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3第五部分 生态学基础
第35讲 生态因素
一、考点内容全解
（一）本讲考什么
1.生态因素
阳光 小草
温度 田鼠
非生物因素 水分 小草 猫头鹰 生物因素
大气 蝗虫
土壤等 犀牛
生态因素
（1）光 包括能量、光质 、光强度、光照长度等方面，影响植物的分布、生理以及动物的体色、视觉、繁殖、生长发育和生活习性。
阳生植物(a)和阴生植物(b)的光补偿点(cp)位置
（2）温度 影响生物体的生理活动、生化反应、酶的活性、生长发育、分布及动物的形态。
（3）水 决定陆生生物分布的重要因素
（4）生物因素
（5）综合生态因素
环境中的各种生态因素,对生物体是共同起作用。生物体对每一种生态因子都有耐受的上限和下限，如其影响超过了此限度，种群将会消失。（如上右图）
（二）考点例析
[例1]读下图，关于非生物因素对生物影响的叙述不正确的是 （ ）
A．①图说明影响生物种类较少的非生物因素是水分 B．②图说明光照影响植物的生长发育和开花
C．③图说明温度能影响动物的形态 D．上述说法都不正确
[解析]本题主要考查水、光、温度等非生物因素对生物的影响。 光是光合作用的必需条件，光照时间影响植物的开花时期等。温度对植物分布有影响，对动物形态有影响，寒冷地区的个体体型较大，但尾、耳、鼻端较为短小，可以减少身体的表面积，从而尽量减少热量的散失。影响沙漠干旱地区生物的主要因素是水。
[答案]D
[例2]下列三图分别表示两种生物种群随时间推移而发生的数量变化，甲、乙、丙三图表示的关系依次是（ ）
A．竞争、捕食、共生 B．共生、捕食、竞争 C．竞争、共生、捕食 D．捕食、竞争、共生
[解析]本题主要考查生物种间关系。共生是两种生物共同生活在一起相互依赖彼此有利，数量曲线呈平行关系。捕食是指一种生物以另一种生物为食的现象，数量曲线分析有时相反，有时平行。竞争是两种生物生活在同样的环境条件中，由于争夺资源、空间等而发生斗争的现象。竞争结果往往对一方不利，甚至会被消灭。
[答案]B
[例3]右图为5种鱼对水温和含盐量的忍受程度。这些鱼分别分布在北极海域、热带湖泊和全球分布的是（ ）
A．1、2、3 B．5、3、4
C．3、4、2 D．2、1、5
[解析]从图可知，物种1只能生活在高温、低盐环境中，物种2只能生活在低温、高盐的环境中，物种3只能生活在高盐的环境中，但不适应低温环境，物种4只适应低温环境中生活，但不耐高盐，物种5是广温性鱼类，耐受的盐度的范围最广。由于北极海中温度低，盐度高。热带湖泊温度高，盐度低。
[答案]D
[解题警示]解此题的关键是要弄清生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限，上下限之间就是生物对这种生态因子的耐受范围。
二、能力提升技巧
沙漠、海洋、北极地区影响植物分布的主导因子分别是水分、阳光和温度。
很多鱼类、鸟类、哺乳类的性腺的发育以及鸟类的迁徙、换羽，哺乳类的迁移和换毛都表现出光周期现象。在生产实践中可认为改变光周期来控制动物的生殖。短日照作物南种北引，生育期延长，宜引早熟品种，北种南引，生育期缩短，宜引迟熟品种；长日照作物反之。
[例4]北京、上海和广州的纬度分别为40°、31° 、23°。现在在该三地栽种同种菊花。菊花必须在每日光照少于15h的条件下生活40～50天才能开花，该三地菊花开花的正确先后顺序是（ ）
A．北京、上海、广州 B．北京、广州、上海
C．广州、上海、北京 D．三地同时开花
[解析]菊花属于短日照植物(即需在短于某特定日照时间的环境中才能诱导花芽的形成或发育，导致开花，一般在秋季开花。在北半球，夏至过后，白天渐短，黑夜渐长；秋分过后，纬度越高，昼越短，夜越长。因此，秋季的日照时间北京短于上海，上海又短于广州，三地在自然状态下，菊花开花的早晚顺序是北京、上海、广州。
[答案]A
[解题技巧]此题是地理知识和生物知识的融合， 特别要注意的是南北半球夏至和秋分以后不同纬度日照长度的变化。建议将地理中的这些知识在上课之前复习一次。
[例5]下面甲、乙两图分别表示大草履虫和双小核草履虫单独培养(甲)和混合培养(乙)时的种群增长速度。从该图所示的结果可以推断( )
A．双小核草履虫比大草履虫个体大
B．双小核草履虫是大草履虫的捕食者
C．双小核草履虫对环境的适应性更强
D．大草履虫比双小核草履虫个体大
[解析]本题不仅要判断两生物间的关系，还需要分析造成这种现象的原因。由甲图知，随培养时间的延长，草履虫的数量会逐渐增加，最终达到一个平衡值。但混合培养后，由于它们争夺共同的营养物质和生活空间而相互斗争，竞争的结果是适者生存。图像上是双小核草履虫取得明显优势，而大草履虫以失败死亡而告终。
[答案]C
[解题技巧]本题不仅是判断大小草履虫是什么关系，而且需要对最终结果作出判断，需要注意以下问题：1.大小草履虫是否是同一物种的大小个体（是两个不同的种）；2.竞争关系在图像上有什么特点及两种生态要求相似的生物竞争的结局是什么？
三、基础能力测试
1.中亚的吉尔吉斯原始草原被开垦成麦地以后，昆虫由原来330种，下降为142种。试推测麦地每平方米的昆虫个体数量变化和后果会怎样
A．数量增加 会造成虫灾 B．数量减少　会造成虫灾
C．数量变化不大 D．数量减少　不会造成虫灾
2.右图表示不同种群间的寄生关系，对右图描述正确的是
A．a～b之间的曲线表示寄生物种群急剧下降　
B．a～b之间的曲线表示寄生物与宿主达到平衡状态　
C．b～c之间的曲线表示寄生物与宿主达到平衡状态　
D．A是宿主， B是寄生物
3.自然界中生物种内及种间是相互作用、相互影响的。下述观点不正确的是（　　）
A．林鸽群较大时被苍鹰捕食的几率降低
B．鲈鱼有时捕食鲈鱼的幼鱼，这有利于鲸鱼种的维持
C．自然界中的猴群经过争斗建立了优劣等级制度，并依次占据资源，这对种的保持是有利的
D．自然界中物种间捕食对一个种有利，但会使另一个种消失
4.下列生物现象中与光因素密切相关的是( )
A．鸟类的迁徙与繁殖 B．仙人掌的叶片变态成刺状
C．黄鱼季节性的洄游 D．柑橘在北方不易存活
5.曲线1和曲线2代表物种1和物种2的耐热范围，在什么温度下物种2能竞争过物种1（ ）
A．在t1-t2范围内 B．t2-t3范围内
C．在t2 以下 D．在t3以上
6.右图分别表示4种植物叶片上、下表皮的气孔数，其中叶片浮于水面生长的植物是（ ）
7.下列非生物因素中对动物分布影响最小的是
A.土壤 B.温度 C.水分 D.光照
播种量的比例 收获种子的产量
大麦 燕麦 大麦 燕麦
0.20.40.60.8 0.80.60.40.2 428198105 133563213
8.在温室中混合播种不同比例的大麦和燕麦，结果如下表：如果在温室中，混合播种50%的大麦和50%的燕麦，其他条件不变任其发展，若干年后温室中的植株数（　　）
A．大麦和燕麦各占一半
B．大麦远远多于燕麦
C．燕麦远远多于大麦
D．大麦和燕麦均减少
四、潜能挑战测试
9.飞蝗大发生时，可长途迁徙，所经之处农作物受到严重破坏。研究发现飞蝗种群数量的消长受多种因素的影响。当雨量充沛、气候潮湿时，真菌、丝虫和蛙等大量繁殖可抑制飞蝗的种群数量 ；蝗虫的产卵量受相对湿度的影响(见图1)，飞蝗的发生量又与降雨量有密切关系(见图2)。
请依据以上信息回答下列问题：
（1）真菌与飞蝗的关系是 ，蛙与飞蝗的关系是 。
A．寄生 B．共生 C．捕食 D．腐生
（2）当雨量充沛、空气相对湿度在70%左右时，飞蝗产卵数量比空气干燥时要 。
（3）在干旱的气候下，飞蝗发生量变化趋势是什么 可能的原因是什么
。
10.由于地理分布不同，形成了对环境条件要求不同的作物品种。资料记载的是南京、佳木斯和北京当地品种的大豆在原产地和北京栽培时的播种和开花时间：
品种名称 金大532 本地大豆 满仓金
原产地 南京 北京 佳木斯
在原产地的播种日期 5月30日 4月30日 5月17日
在原产地的开花日期 8月23日 7月中旬 7月5日
在北京的播种日期 4月30日 4月30日 4月30日
在北京的开花日期 9月1日 7月19日 6月5日
在原产地从播种到开花的天数 85天 80天 49天
在北京从播种到开花的天数 124天 80天 36天
请据资料填空回答：
（1）大豆是 （短日照、长日照）植物。
（2）高纬度地区的大豆品种移往低纬度地区种植，开花 (提前、延迟)。
（3）如将广州当地大豆品种(番禺豆)移往北京种植，开花 (提前、延迟)，产量 (增加，减少)。
（4）除温度有一定影响外，影响大豆开花的主要生态因素是 。
（5）已知影响菊花开花的因素与大豆相似。为庆祝“八一”建军节，增加节日气氛，市政府决定在“市政广场”摆放一百万盆菊花。菊花的开花时期应在九至十月，想一想园林工人应当怎样处理菊花植株
五、标答与提示
1.A（点拨：保留的物种食物来源丰富，大量繁殖）
2.C（点拨：根据寄生曲线先判断A是寄生物B是宿主）
3.D（点拨： 物种间的捕食关系，相互制约，相互联系，彼此消长，共同维持生态系统的稳态）
4.A（点拨：光是鸟类迁徙与繁殖的主导生态因素）
5.B（点拨：在t2-t3范围内，种群2的数量超过种群1）
6.C（点拨：运用结构与功能相适应的观点分析，气孔主要分布在于空气接触的上表皮）
7.A（点拨：土壤是环境因素，对生物的影响是间接的）
8.B（点拨：根据题中所给数据，混合播种50%的大麦和50%的燕麦时，可推测出这时大麦产生的种子多于燕麦，大麦在生存竞争中将占优势。）
9.本题考查知识主要是生物之间的关系及影响种群数量变化的因素。第1问由“真菌、丝虫和蛙等大量繁殖可抑制飞蝗的种群数量”得知真菌、蛙与蝗虫的关系不可能是共生，然后结合有关知识进一步判断不难得出答案。第2问可直接根据图1回答，即空气相对湿度在70%左右时，飞蝗产卵量最多。第3问从图2可以看出：雨量小，飞蝗发生程度大，雨量大，飞蝗发生程度小。因为雨量充沛时，真菌、丝虫和蛙等大量繁殖抑制了飞蝗的种群数量，而气候干燥时，真菌、丝虫和蛙的数量较少，对蝗虫的抑制作用较弱，导致飞蝗的发生量变大。答案：(1)A、C (2) 多 （3） 变大；气候干旱，真菌、丝虫和蛙等天敌的数量少，会使飞蝗的数量变大。
10.本题是地理知识和生物知识的融合，主要考查获取知识的能力、分析综合能力及应用创新能力。首先必须清楚佳木斯纬度最高，南京纬度最低，北京其中。根据日照长短影响植物的开花期，如果有一种植物长期生长在北京，每年在夏天开花，需要长日照，现在将这种菊花引种到广州，那么在同样的时间广州的日照时间要长，因此这种植物到广州以后，开花时间就会提前，即短日照作物南种北引生育期延长，北种南引生育期缩短，由此得知大豆符合短日照植物的特点。引种后的作物如果提前开花，由于营养器官生长不良就会造成减产。如果延迟开花，作物的营养生长就会充分，加上昼夜温差大，如果需要的是营养器官的话，产量就会提高，但如果需要的是种子或果实，由于气候等原因导致不能开花或开花后不能正常受粉也会造成减产。答案：（1）短日照 （2）提前 （3）延迟 减少 （4）光照长度（5）缩短日照时间，同时控制好适宜的温度。
A、B代表两种不同生物，C代表相同的环境条件
不同温度带狐狸的耳壳大小比较（a北极狐b赤狐c非洲大耳狐）第四部分 遗传与进化
第 25课时 DNA是主要的遗传物质
一、考点内容全解
（一）本讲考什么？
1.肺炎双球菌转化实验
（1）过程：
①无毒性R型肺炎双球菌感染小鼠，小鼠存活
②有毒性S型肺炎双球菌感染小鼠，小鼠死亡
③杀死的有毒性S型肺炎双球菌感染小鼠，小鼠存活
④杀死的有毒性S型肺炎双球菌＋活的无毒性R型肺炎双球菌感染小鼠，小鼠死亡
⑤有毒性S型肺炎双球菌成分分离
A．蛋白质＋活的无毒性R型感染小鼠，小鼠存活
B．DNA＋活的无毒性R型感染小鼠，小鼠死亡
C．多糖＋活的无毒性R型感染小鼠，小鼠存活


（2）结论：DNA是遗传物质
2.噬菌体侵染细苗实验
（l）过程：
①用35S标记蛋白质的噬菌体浸染细菌→细菌内无放射性→表明噬菌体蛋白质外壳未进入细菌内部
②32P标记DNA的噬菌体浸染细菌→细菌内有放射性→表明噬菌体的DNA进入到细菌内部
（2）结论：DNA是遗传物质
3.DNA是主要的遗传物质
（1）一切生物的遗传物都是核酸
细胞形态的生命：DNA（主要）
DNA 如 噬菌体
非细胞形态的生命：
RNA如烟草花叶病毒
2．遗传物质的载体(细胞)
细胞核：染色体(主要)
细胞质：线粒体DNA、叶绿体DNA、质粒等
[例1l若用DNA酶处理S型细菌，使之与活的R型细菌一起感染小鼠，结果或结论错误的是 ( )
A．小鼠死亡 B．能证明DNA是否为遗传物质
C．多糖不是遗传物质 D．能证明蛋白质不是遗传物质
[解析]本例是肺炎双球菌转化实验的步骤⑤中的操作之一。依题意，显然要用“现代”的眼光去辨别回答。DNA酶具有专一性，只分解S型细菌的DNA，而对蛋白质、糖类等不产生影响，换句话说，这一处理的结果是：
S型的蛋白质+S型多糖+活的R型感染小鼠
存活→DNA是遗传物质
存活→蛋白质、多糖可能是遗传物质
[答案]A
[例2]用噬苗体去感染体内含32P的细菌，在细菌解体后，含32P的应是 ( )
A．子代噬菌体DNA B．子代噬苗体蛋白质外壳
C．子代噬菌体的蛋白质和DNA D．部分子代噬菌体DNA
[解析]噬臂体蛋击质外壳不含32P，排除选项B和C。噬菌体侵染细菌后，利用细菌内的原料复制出噬菌体DNA，32P是核苷酸的成分。
[特别提示]病毒必须寄生在活的细菌之内，利用其“机器”如核糖体和原料如氨基酸、核苷酸等。
[同类变式]用32P标记的噬菌体侵染某细菌，释放出n个噬菌体，则含有放射性的噬菌体最多有多少个 ( )
A．1 B．2 C．n/2 D．n
[解析]本例是[例2]的拓展，区别在于两点：(1)标记的是噬菌体核酸，而不是细菌；(2)需要适用“半保留复制”规律，因而表现出一定的综合性。
[答案]B
[同类变式二]下图是噬菌体侵染细菌示意图，请回答下列问题：
(1)噬菌体侵染细菌的正确顺序应是
(2)图中D表明噬菌体侵染细菌时，留在细菌外的是 ，注入细菌内的物质是
(3)图中E表明
(4)噬菌体侵染细菌实验得出了 是主要遗传物质的结论
[解析]噬菌体侵染细菌的过程是：吸附→注入DNA→DNA复制→合成相应的酶、外壳蛋白等→组装成新(子代)噬菌体→细菌解体，噬菌体释放。明白该过程，不难作答。
[答案](1)B、D、A、E、C (2)蛋白质外壳 噬菌体DNA (3)噬菌体复制完成(产生性状完全相同的噬茵体后代) (4)DNA
[例3]噬菌体外壳的合成场所是 ( )
A．细菌的核糖体 B．噬菌体的核糖体 C．噬菌体基质 D．细菌的核区
[解析]可从以下三个方面分析：①噬菌体的外壳主要成分是蛋白质；②蛋白质必须在细胞中的核糖体上合成；③病毒是彻底寄生的，它必须利用细胞的“机器”和“原料”合成蛋白质和核酸等。综合分析知，噬体的蛋白质外壳的合成场所是细菌的核糖体。
[答案]A
[同类变式]噬菌体外壳的合成原料直接来自于 ( )
A．细菌 B．噬菌体 C．环境 D．原噬菌外壳的降解
[解析]噬菌体合成外壳蛋白的原料是游离的氨基酸，该氨基酸直接由细菌提供，由细菌自己合成或环境供给或原有蛋白的降解。而噬菌体侵染细菌时，入侵的只是核酸，因而无法提供合成蛋白质的氨基酸。
[答案]B
[例3]下列说法错误的是 ( )
A．一切生物的遗传物质是核酸 B．遗传物质的主要载体是DNA
C．除少数生命外，一切生物均含有核酸 D．遗传物质的主要载体含蛋白质
[解析]本例要求对遗传物质的种类及其存在形式有一个全面、深刻的理解。遗传物质主要是DNA，包括全部细胞形态的生物和DNA病毒。在细胞中，DNA主要存在于染色体上，染色体主要由DNA和蛋白质组成。特别注意朊病毒是一类特殊形态的生命存在形式，它只有蛋白质而无核酸，但它仍有存在于人体或哺乳动物染色体的编码基因。
[答案lB
二、能力提升技巧
开展研究性学习，应能作出合理的假设，科学地设置实验对照以消除实验误差和增强说服力。本课时内容是进行研究性学习的良好载体，如排除蛋白质这一干扰因素对“DNA是遗传物质”命题(结论)的挑战，方法是：设法使蛋白质和核酸(DNA)分开，然后分别单独地观察其影响。这一思想是解决类似问题的基本策略。
[例4]阅读下面材料，并填写文中空白：
Ⅰ．1928年，英国微生物学家F．Griffith做了著名的肺炎双)S型：注射小白鼠。小白鼠死亡
(2)R型：注射小白鼠。小白鼠存活
(3)S型：65℃加热灭活，注射小白鼠，小白鼠存活
(4)R型+S型(65℃加热灭活)：注射小白鼠。小白鼠死亡
那么综合上述系列实验，分析造成实验(4)结果的原因，可以作出几种假设：假设①：R型细菌使S型细菌复活；假设②：是 (填“R／S”)型细菌转变为另一类细菌。
Ⅱ．1944年，美国洛克菲勒研究所的O．Avery等改进了F．Gfiffith的实验：
(1)R型+适量S型细菌无细胞提取物：注射小白鼠。小白鼠死亡。由此可以否定上面的假设 (①／②)；同时表明被杀死的S型细菌中存在某种活性物质(即转化因子)，它能使……，这种活性物质可能是
若不考虑多糖，继续做下面的实验：
(2)R型+适量核酸酶降解S型细菌无细胞提取物：注射小白鼠。小白鼠存活。……
Ⅲ．如果实验Ⅱ就此终止，我们认为还不能得出合理结论，必须补充一个实验。请你补充该实验并预测实验的结果：
[解析]本题有两个难点：一个是就F．Griffith实验(4)结果作出可能的合理假设，然后根据实验结果进行检测和判断；另一个是对题目提供的O．Avery等改进实验(部分)进行检测和判断，并完善设计，其命题意图是考查对照实验的设计能力。前者由“无细胞”可找到否定假设①的答案；后者通过蛋白酶降解S型细菌中蛋白质（只剩下S型细菌完整的DNA）而达到目的，即有：
[答案]Ⅰ．R Ⅱ．① 核酸(或核酸、蛋白质、多糖) Ⅲ．R型+适量蛋白酶降解S型细菌无细胞提取物：注射小白鼠。小白鼠死亡 DNA(核酸)是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
[延伸技巧]注意两个经典实验的拓展，本题即是一个典型的例子，又如在DNA侵染细苗实验中可做对照实验：将噬菌体蛋白质外壳导人细菌以证明蛋白质不是遗传物质。
三、基础能力测试
1.肺炎双球菌转化实验中，在培养有R型细菌的A、B、C、D四个试管，依次分别放人从S型活细菌中提取的DNA和DNA 酶、蛋白质、多糖，经过培养，检查结果发现有R型细菌转化的是 ( )
2.用32P标记噬菌体的DNA，用35S标记细菌的蛋白质，用这种噬菌体去侵染大肠杆菌，则新生的噬菌体可含有 ( )
A．32P B．35S C．32P和35S D．二者皆无
3.猴、噬菌体、烟草花叶病毒中参与构成核酸的碱基种类数依次是 ( )
A．4，4，5 B．5，4，4 C．4，5，4 D．5，4，5
4.下列叙述错误的是 ( )
A．染色体是核酸的主要载体 B．遗传物质的主要载体是染色体
C．细胞质中的核酸都是遗传物质 D．遗传物质要么是DNA，要么是RNA
5.某科学家做“噬茵体侵染细菌实验”时，用放射性同位素标记噬菌体和细菌的有关结构是 ( )
噬菌体 细菌
A 32S标记蛋白质
B 15N标记DNA 32P标记核酸和核苷酸
C 32P标记DNA 32S标记蛋白质氨基酸
D 15N标记DNA 32P标记蛋白质和核苷酸
6.在下列生物中，既以DAN作为遗传物质，又具有相同的代谢类型的一组生物是 ( )
A．人和蛔虫 B．硝化细菌和大肠杆菌 C．噬菌体和烟草花叶病毒 D．乳酸菌和蛔虫
7.噬菌体侵染细菌过程中，具决定意义的步骤是 ( )
A．子代噬菌体的组装、释放 B．细菌提供条件，合成噬菌体DNA、蛋白质
C．亲代噬菌体DNA在细菌内多次复制 D．亲代噬菌体将DNA注入细菌细胞内
四、潜能挑战测试
8.美国科学家普里辛纳因在研究朊病毒（仅含有致病毒蛋白因子）方面作出的卓越贡献而获得1997年度诺贝尔生理学或医学奖。下列关于朊病毒的判断正确的是 ( )
A.朊病毒的遗传物质是RNA B.朊病毒与SARS病毒相似
C.朊病毒可能以毒蛋白质为模板增殖 D.朊病毒依靠逆转录酶传递遗传信息
9.图中，烟草花叶病毒(TMV)与车前草病毒(HRV)的结构如 A、B，侵染作物叶片的症状如C、D。回答：
(1)用E去侵染叶片F时，在叶片F上所患病的症状与 相同。
(2)F上的病毒，蛋白质外壳是以 为模板，以 为场所合成的。所需的氨基酸、酶和ATP均来自 。
(3)子代噬菌体的各项特性都是由 决定的。
(4)本实验证明 。
10.科学家将大肠杆菌的核糖体用15N标记，并把大肠杆菌放人含32p和35S的培养基中培养一段时间，然后由噬菌体侵染这种大肠杆菌。回答：
(1)与酵母菌相比，大肠杆菌最显著的区别是缺少 。
(2)在侵染后的细菌体中，发现有32p标记的—种RNA，其碱基比率与噬菌体DNA的碱基比率相同，而不同于大肠 杆菌DNA的碱基比率，说明这种RNA是由 转录来的；在细菌体中只发现有15N 标记的核糖体，而在新合成的噬菌体蛋白质中含有32P 和35S，说明合成噬菌体的蛋白质过程是由大肠杆菌提供 。
(3)噬菌体侵染大肠杆菌的实验说明 。
11.阅读下面材料，填写文中空白：
19世纪90年代初，俄国人种植的烟草得了一种奇怪的病——花叶病，它像瘟疫一样迅速蔓延，使农民烟草收入减少了一半以上。
这件事引起了一位年轻的植物学家——傻国彼得堡科学院德米特里·伊凡诺夫斯基的注意。他在烟田里采了几片得病的烟叶，捣烂后调成浆液，再把这种浆液滴在健康的烟叶上，结果几天后，这些烟叶也得了同样的病。伊凡诺夫斯基因此得出结论：传染花叶病的元凶位于
这些元凶是不是一种 呢 伊凡诺夫斯基决定把上述浆液接种在几十种 里，希望它们成长增殖，结果没有成功，这说明花叶病的病原体不是……
接着伊凡诺夫斯基用双层滤纸过滤患花叶病烟草的浆液，并将这种浆液清在正常烟叶上，发现仍具有感染性，这说明这种病原体结构。后来，伊凡诺夫斯基选择了一种缝隙更小的，连任何细菌都不能通过的过滤器，并用上述滤液做同样的实验，仍得到同样的结论。这个现象说明存在两种可能：一种是 ，另一种是
1898年，伊凡诺斯基设计了一个精巧实验：把病叶的浆液注射到第一株健康烟叶里，等这株烟草患病以后，再把它的叶子也做成浆液，并把它注射到第二株健康烟草的里。然后，又把第二株烟草的掖再注射给第三株……，这样一株一株地注射下去。结果显示：全部烟草都得了病，并且越是后面的比前面的发病更快更严重。由此得结论：烟草花叶病的病原体是一种 ，因为只有活着的生命体才能在烟草中继续 ，并使浆液的 增强。
现在，我们知道烟草花叶病的病原体是 ，其化学成分主要是 ，它与HIV(艾滋病毒)一样依靠
酶进行增殖。
12.1944年O．Avery从光滑型(S型)肺炎双球菌中分别提取DNA、蛋白质和多糖等物质，并将上述每一种物质单独放入粗糙型(R型)肺炎双球菌的培养基中，结果发现只有DNA能使一部分粗糙型肺炎双球菌转化为光滑型。那么这种转化作用的原因是什么呢？请你设计实验证明之。
实验材料：粗糙型(R型)肺炎双球菌的培养基、小鼠、注射器等
⑴你的假设：
⑵设计实验步骤：
㈠
㈡
㈢观察、记录
⑶实验结果预测：
五、标答与点拨
1.B(点拨：DNA为“转化因子”。DNA酶会降解DNA)
2.C(点拨：噬菌体将DNA注入细菌，并以此为模板合成子代DNA；该DNA再指导蛋白质的合成，合成原料来自细菌的氨基酸)
3.B (点拨：猴的核酸有DNA和RNA，噬菌体只有DNA一种核酸，烟草花叶病毒的核酸是RNA)
4.C(点拨：细菌质的核酸主要是核糖体RNA)
5.C(点拨：不能用35N标记蛋白质或核酸，因为两者均含有N元素)
6.D(点拨：大肠杆菌、蛔虫、乳酸菌为异养厌氧型；硝细菌自养需氧型；烟草花叶病毒的遗传物质为RNA)
7.D(点拨：DNA是遗传物质)
8.C(点拨：朊病毒只具有朊病毒异常蛋白，一个异常蛋白与一个正常蛋白结合释放出两个异常蛋白，从而实现增殖)
9.(1)D (2)E的RNA；F细胞的核糖体；F的细胞 (3)E的RNA (4)RNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质
10.(1)核膜(成形的细胞核) (2)噬菌体的DNA；原料和场所 (3)DNA是遗传物质
11.患病烟草的叶里；细菌；细菌培养基；很小，能通过滤纸；病原体很小，能通过细菌过滤器；病原体分泌致病毒素；微小生命体；繁殖；毒性；烟草花叶病毒；蛋白质和RNA；逆转录
12.⑴转化作用的实质是外源(S型)DNA与受体细胞(R型)DNA之间的重组，使受体细胞获得了新的遗传信息 ⑵㈠提取S型DNA添加到接种有R型肺炎双球菌的培养基中培养；用DNA酶降解提取的S型DNA，添加到接种有R型肺炎双球菌的培养基中培养作对照；㈡将两种培养基中获得肺炎双球菌分别注入到小鼠体内 ⑶实验组中培养的肺炎双球菌能使小鼠患病以致死亡；对照组中培养的肺炎双球菌不能使小鼠患病死亡
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2第六部分 生物技术与生命科学新进展
第45讲 微生物基础
一、考点内容全解
（一）本讲考点是什么？
1.微生物的类群
（1）微生物的概念及类群
微生物是指形体微小、结构简单，通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚的生物，统称为微生物。它包括有非细胞生物，如病毒、类病毒、朊病毒；细胞生物，又可分为原核生物，如细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次氏体、蓝细菌（蓝藻）；真核生物，又可分为真菌，如酵母菌、霉菌、大型真菌(蘑菇、灵芝等)，显微藻类，原生动物(变形虫、草履虫)。
（2）细菌、放线菌、病毒结构和增殖
①细菌 ②放线菌
[特别提示]
①细菌细胞壁主要成分是肽聚糖；
②质粒基因，控制细菌的抗药性、固氮和抗生素的形成；
③光合作用、有氧呼吸作用、生物固氮作用的酶分布在细菌细胞膜上，这些生理活动都是在细胞膜上进行；
④病毒可分为真病毒（DNA或RNA＋衣壳）、类病毒（仅RNA）、朊病毒（Prions，蛋白致病因子）
⑤菌落是由同种单个或少数细菌繁殖而成的肉眼可见的子细胞群体（细胞克隆）；
⑥细菌、放线菌、病毒繁殖方式分别是二分裂繁殖方式、孢子生殖和增殖（吸附→注入→合成和复制→组装→释放）
2.微生物的营养、代谢和生长
（1）微生物的营养
①培养基五大营养素
功能 举例
碳源 为微生物提供碳素营养、能源物质，形成代谢产物，构成细胞成分 无机化合物：CO2、NaHC O3；有机化合物：糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等
氮源 为微生物提供氮素营养、合成蛋白质、核酸、含氮代谢产物 无机化合物：氮、氨、铵盐、硝酸盐；有机化合物：尿素、牛肉膏、蛋白胨等
生长因子 酶和核酸组成成分，微生物生长不可缺少微量有机物 维生素、氨基酸、碱基等
②培养基的配置原则及其种类
a.配置原则
按微生物种类、培养目的选择原料； 注意各种营养物质的浓度和比例；pH要适宜
b.种类
种类 特点及用途
物理性质 液体培养基 工业生产
半固体培养基 保藏菌种，观察微生物运动
固体培养基 微生物的分离、鉴定
化学成分 天然培养基 营养丰富、来源广，用于工业生产
合成培养基 成分明确稳定，用于分离、鉴定
用途 选择培养基 加入某种化学物质以抑制不需要的微生物的生长，促进所需要微生物的生长，用于分离或培养目标细菌
鉴别培养基 根据微生物的代谢特点，加入某种指示剂化学物质，用于微生物的鉴别
（2）微生物的代谢
种类 特点 意义
代谢产物 初级代谢 生长全过程产生如氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素等 生长、繁殖必需
次级代谢 生长一定阶段以后产生如抗生素、毒素、激素、色素等 对自身无明显生理作用
代谢调节 酶合成的调节 组成酶的合成不受诱导物影响，而诱导酶只有在诱导物的存在时才合成如乳糖操纵子模型中有关酶的合成 保证代谢需要、避免物质和能量的浪费、增强对环境的适应
酶活性的调节 产物与酶结合使酶的结构变化使活性改变；调节快速、精细（灵敏）、变化可逆
人工控制 改变菌种遗传特性 利用酶合成的调节、酶活性的调节原理用诱变、基因工程、细胞工程技术改变酶的特性、删除某种酶或改变细胞膜对某种代谢产物的通透性 控制代谢产物，加快反应速度，提高产率
控制发酵条件 主要通过温度、pH值、氧影响酶的活性
（3）微生物的生长（生长曲线略）
时期 成 因 特 点 应用与其他
调整期 适应新环境 不立即繁殖，菌体增长，代谢活跃，为细胞分裂作准备 时间长短与菌种和培养条件有关
对数期 条件适宜，快速繁殖 个体形态和生理特性稳定 生产用菌种，科研材料
稳定期 生存条件恶化 活菌数量最大，代谢产物大量积累，出现芽孢 改善和控制条件改善和控制条件稳定期
衰亡期 生存条件极度恶化 死亡超过繁殖出现畸变 裂解，释放产物
（二）考点例析
[例1]乳酸菌与酵母菌相比较，前者最显著的特点是（ ）
A．无各种细胞器 B．无成形的细胞核
C．无DNA D．不能进行无氧呼吸
[解析]本题考查原核微生物、真核微生物的主要类群及其本质区别。解答此类题目需从以下几步入手分析：第一步，明确题目中的乳酸茵为细菌，属原核生物；酵母菌为真菌，属真核生物。第二步，明确原核生的与真核生物在细胞结构上的主要区别：原核生物有核物质、有核区、无核膜，真核生物有核膜包被的细胞核。第三步，明确乳酸菌和酵母菌在代谢上的异同。乳酸菌为严格厌氧型，酵母茵为兼性厌氧型。第四步，综合上述分析明确乳酸菌与酵母菌的显著区别是有无成形的细胞核。
[答案]B
[例2]根据下表某培养基的配方回答问题：
蛋白胨 乳糖 蔗糖 K2HPO4 伊红 美蓝 蒸馏水 pH
10g 5g 5g 2g 0.4g 0.065g 1000 7.2
(1)该培养基中的营养物质有 类；碳源是 ，氮源是 ，生长因子是 。
(2)按物理性质分，该培养基属于 培养基，按用途则属于 培养基。
(3)若此培养基用于培养大肠杆菌，则会呈现 色反应。
(4)该培养基可培养的微生物同化作用类型属于 。
[解析]解答该题需从如下几步人手分析：第一步，微生物所需的营养物质共有碳源、氮源、生长因子、水和无机盐五大类。碳源是提供碳元素的营养物质，有有机的、无机的，氮源是提供氮元素的，也有无机和有机两类；生长因子则是微生物生长不可缺少的微量有机物。第二步，培养基按物理性质可分为液体、半固体、固体等，按用途可分选择培养基、鉴别培养基等，此培养基中的伊红美蓝用于鉴别大肠杆菌。第三步，此培养基中含有多种有机物，可供培养异养型微生物，其中天然物质蛋白胨含丰富的营养成分，可为细菌的提供生长因子。综合上述分析得出答案。
[答案]（1）五 蛋白胨、乳糖、蔗糖；蛋白胨；蛋白胨 （2）液体 （3）鉴别 （4）异养型
[例3]右图是某种细菌的生长曲线。请据图回答：
(1)图中生长曲线形成的条件为
(2)BC段表示的是 期，该时期与种群增长的 曲线相似，其形成的条件是
(3)AD段与种群增长的 曲线相似，其形成的条件是
(4)从生存斗争角度考虑，种内斗争最激烈的是 期，对应曲线的 段，形成这一态势的主要生态因素
(5)生产上要想扩大培养需选用 段的菌体，如要获得较多的产物则应注意缩短 段的时间，延长 段的时间，延长的方法是进行 培养，采取的主要措施是
(6)衰亡期对应图中 段，该期的特点主要是
[解析]本题主要考查细菌生长曲线规律及其应用。
[答案] (1)少数某种细菌接种到恒定容积的液体培养基中 (2)对数J型 营养物质充足，培养条件理想(3)S型 营养物质、环境条件是有限的 (4)稳定 D生存空间有限、pH发生变化、温度升高、溶氧减少等 (5)BC；AB；CD；连续；以一定速度添加新培养基、放出旧培养基，加人pH缓冲物质，搅拌散热、增加溶氧等 (6)DE；死亡率超过繁殖率、出现畸变、细胞解体等。
[特别提示]一定要理解形成“J”、“S”、“几”字形三种曲线的条件。
二、方法技巧规律
近几年高考命题集中在微生物的概念和类群、微生物的营养、代谢和生长。由于本讲内容与人们日常生活联系紧密，预计未来高考题目将是高中生物学知识综合的载体，突出微生物和发酵工程在生产生活中的应用。因此在复习过程中应该做到综合运用高中生物学知识，正确理解微生物的概念、微生物所包括的生物类群、各种微生物的结构、代谢和繁殖等主干知识。
章节 知识渗透点
生命的物质基础 微生物的营养（五大营养素）
细胞 原核、真核细胞的结构
新陈代谢 酶特性、呼吸作用、新陈代谢类型
生殖 裂殖、孢子生殖、出芽生殖
遗传变异进化 DNA复制、基因突变
生态学 生产者、消费者、分解者；细菌种群增长曲线
免疫 抗原决定簇、体液免疫和细胞免疫
生物固氮 固氮微生物
基因工程 基因工程运载体和受体、运用基因工程构建工程菌
细胞工程和发酵工程 运用细胞工程构建工程菌、发酵条件的控制
[例4]（2003全国高考理综题）生物体内葡萄糖分解代谢过程的图解如右：
据上面的图解回答：
(1)反应①②③④中，可在人体细胞中进行的是 。
(2)粮食贮藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为 。
(3)在微生物体内丙酮酸可以转化为α－酮戊二酸，该酸在酶的催化下可以转化为谷氨酸，当谷氨酸增多并与酶结合时，可导致谷氨酸合成减少，其原因是 。
[解析]该题属于知识整合型类，考查有氧呼吸、厌氧呼吸的过程及其相互联系，以及微生物酶活性的调节。有氧呼吸是高等动植物的主要呼吸方式。葡萄糖是呼吸作用的主要原料。有氧呼吸、厌氧呼吸的第一阶段（糖酵解）完全相同，即一分子葡萄糖在细胞质基质分解为2分子丙酮酸，脱去4[H]，生成2分子ATP。此后的反应视不同的生物（具不同的厌氧呼吸酶）、不同的反应条件（有氧或无氧）而定：人体细胞主要发生氧呼吸，即将丙酮酸转入线粒体，最终彻底分解为CO2、H2O，并释放大量能量；若在缺氧条件下如剧烈运动的肌细胞可生成乳酸，乳酸又可通过“乳酸循环”在肝细胞中转变为丙酮酸，最终可生成葡萄糖。代谢过程中产生的物质如谷氨酸与酶结合，使酶的结构发生变化，抑制酶的活性，所以导致谷氨酸合成减少。
[答案]（1）①、②、④ （2）呼吸作用产生水 （3）酶的活性受到抑制
[特别提示]平时学习和复习时，应当随知识、方法、能力的增加，注意总结、归纳、整合，形成结构化的知识、方法和能力体系。
三、基础能力测试
1．酵母菌培养过程中的生长曲线如图所示：a、b、c、d分别表示不同的生长时期，其中适于作为生产用菌种的时期是 （ ）
A．a B．b C．c D．d
2．血糖快速测试仪上的酶传感器中，使用的是( )
A．混合酶 B．固定化酶 C．游离的酶 D．一般酶制剂
3．下列有关大肠杆菌半乳糖苷酶、分解葡萄糖酶的合成调节的叙述，其中正确的是
A．半乳糖苷酶受到酶活性调节的酶，而分解葡萄糖的酶不受到酶活性的调节
B．半乳糖苷酶的形成是因为环境中存在乳糖
C．环境中有葡萄糖时半乳糖苷酶不能合成
D．环境中有乳糖时分解葡萄糖的酶不能合成
4．要从多种细菌中分离出某种细菌，培养基要用（ ）
A．固体培养基 B．加入青霉素的培养基 C．液体培养基 D．加入高浓度食盐的培养基
5．细菌培养实验过程中，将培养基装入试管后，在管口塞棉塞是为了防止杂菌污染，又保证通气良好，正确的塞法是 （ ）
6．下列对微生物连续培养优点的叙述，不正确的是（ ）
A．能及时连续补充微生物所需的营养物质，提高产量
B．有利于微生物尽快将代谢产物释放到培养基中
C．提高了设备利用率且便于自动控制与管理
D．能及时排除部分有害代谢产物
7．环境条件的变化会影响微生物的 （ ）
①生长繁殖 ②代谢途径 ③代谢产物 ④蛋白质含量
A．①②③ B．①④ C．①② D．①②③④
8．根据细菌生长的“几”字形曲线绘制的“种群增长速率（v）-培养时间（t）”曲线，其中横坐标表示v，坐标表示t，则与实际最接近的是 （ ）
9．平菇是一种市场上常见的食用菌。回答：
(1)因为平菇是 型生物，所以种植平菇一般用棉籽壳或其他有机质作培养基，按化学成分该培养基为 培养基，按物理性质该培养基为 培养基
(2)培养基在接种前要进行灭菌处理，目的是为了消除细菌、真菌等其他微生物与平菇间的
(3)图所示为某青年农民设计的一种生态体系，事实证明他取得了成功，原因是 。但有人认为它违反了生态系统能量流动规律，你赞成这种说法吗 为什么？
10．右表是某微生物培养基成分。请据此回答：
编号 成分 含量
① (NH4)2SO4 0．4g
② KH2PO4 4．0g
③ FeS04 0．5g
④ CaCl2 0．5g
⑤ H20 100mL
(1)上表培养基可培养的微生物类型是
(2)此培养液能否用于植物的无土栽培 ，理由是 ，若用于无土栽培，还应注意培养液中 的含量。
(3)若除去成分①，加入(CH20)，该培养基可用于培养
(4)表中营养成分共有 类
(5)不论何种培养基，在各种成分都溶化后分装前，要进行的是
(6)上表中各成分重量的确定原则是
(7)该培养基若用于培养产生人生长激素的工程菌，培养基成分中至少应该含有
五、标答与点拨
1．B (点拨：对数期个体形态和生理特性稳定)
2．B（点拨：酶传感器主要是由固定化酶膜和变换器组成。固定化酶膜可以选择性地“识别”被检测的物质并催化被“识别”出的物质发生化学反应；变换器则把这一催化反应中底物或产物的变量转换成电信号）
3．B(点拔：分解葡萄糖的酶为组成酶；无论何种酶都受到酶活性调节)
4．A(点拔：用固体培养基、选择培养基)
5．C(点拨：棉塞必须塞紧，2/3在瓶口内)
6．B（点拨：代谢产物由细胞释放到培养基取决于细胞膜的选择通过性）
7．A（点拔：微生物机体的蛋白质含量相对稳定）
8．A(点拨：稳定期、衰亡期增长速率分别为0和负值)
9．①异养；天然；固体 ②竞争 ③提高了能量利用率(充分利用了生态系统中的能量)，降低了生产成本，改善了生产生活环境。不赞成，因为能量流动是：有机质→平菇→人，这是碎屑食物链。生态农业体系的设计就是要充分利用碎屑食物链，以恰当延长食物链，使垃圾零排放，实现物质的多级循环利用。
10．(1)自养型微生物 (2)不能 缺乏Mg等6种必需矿质元素 氧气 (3)固氮微生物 (4)3 (5)调整PH (6)根据所培养微生物的营养需要 (7)碳源
稻 人
平菇
③病毒
A B C D
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5第四部分 遗传与进化
第32讲 染色体变异
一、考点内容全解
（一）本讲考点是什么
1.染色体变异
（1）染色体结构变异
（2）染色体数目变异
整倍体：细胞中染色体数目成倍地增加或减少，如AABB→AB或AAAABBBB
非整倍体：细胞中的个别染色体增加或减少，如：AABB→AAB或AABBC
（3）染色体组、单倍体和多倍体
①染色体组：正常二倍体生的配予细胞中所含的一组染色体，它们在形状、大小、精细结构、基因组成等方面互不相同，为非同源染色体。一个染色体纽包含本物种的一个基因组
②单倍体：由配于不经两性生殖细胞的融合直接发育而成的个体(无论其体细胞会有多少个染色体组)
③多倍体：由合子发育而成的个体，基体细胞中含有几个染色体组，即称为几倍体，当染色体组数超过两个以上时称为多倍体。
2.单倍体育种和多倍体育种
(1)自然条件下单倍体、多倍体的形成
单倍体：未受精的卵细胞或花粉直接发育而成的个体。
多倍体：体细胞在有丝分裂(或生殖细胞减数分裂)进程因环境条件受阻，此时染色体己完成复制，纺缍体形成受到破坏以致产生染色体数目加倍的细胞(或配子)，这样的细胞继续进行正常的分裂(或配子结合成合子)发育成染色体数目加倍的多倍体。
(2)单倍体、多倍体的特点
比较项目 单倍体 多倍体
形态特征 植株弱小 茎杆粗状，叶片果实、种子比较大，营养物质丰富
育 性 高度不孕 发育延迟，育性有或无，结实率低
(3)人工诱导单倍体育种及多倍体育种
①方法
单倍体：用秋水仙素处理萌发种子或幼苗(为什么 )
多倍体：花药离体培养→单倍体多倍体
②实例
三倍体无籽西瓜的培育，如右图：
[特别提示]注意种子、植株遗传组成的区别，到底有没有种子 有种子是几倍体且结在几倍体植株上 果皮(肉)、胚乳、种皮的遗传组成呢
八倍体小黑麦：
普通小麦AABB × 黑麦RR
↓ ↓
配子ABD 配子R
↓
ABDR杂种一代
↓染色体加倍
AABBDDRR小黑麦
（二）考点例析
[例1l下图为普通小麦起源示意图，请回答：
一粒小麦AA，2N=4 × 斯氏麦单BB，2N=14
↓
AB
↓
二粒小麦AABB × 滔氏麦草DD，2N=14
↓
ABD
↓
普通小麦AABBDO
(1)图中A、B、D表示 ( )
A．基因 B．基因型 C.染色体 D．染色体组
(2)将普通小麦与二粒小麦杂交所得杂种，在进行减数分裂时，在显微镜下可观察到多少个四分体
A．28 B．21 C．14 D．7
(3)普通小麦是可育的，而三倍体无籽西瓜(基基型AAa)是不可育的，为使三倍体无籽西瓜可育，所需的操作及产生配子的基因型及其比例分别为 ( )
A．秋水仙素处理，1：3：1 B．授以普通西瓜花粉，1：4：1
C．秋水仙素处理，1：2：1 D．用适宜浓度生长素处理，1：4：1
[解析]本题主要考查染色体组、多倍体的概念，以及减数分裂和无籽果实的培育知识。
(1)A、B、D显然表示染色体组，不是染色体，更不是基因或基因型。
(2)只有同源染色体才能联会配对。普通小麦与二粒小麦的杂交种可用AABBD表示，减数分裂时染色体组AA配对，染色体组BB配对，各有7个四分体(7对同源染色体)
(3)三倍体无籽西瓜(基因型AAa)虽为同源多倍体，但不可育，只有经染色体加倍才具有育性，加倍后基因型变为AAAAaa(六倍体)，只要基固所在的6条同源染色体中任两条分别移向细胞的两极，就能产生基固平衡的配予。由于生成配于纽合可有口AAA、舀AA·鸥A碣aa三种，其比例为1：3：1
[答案](1)D (2)C (3)A
[同类变式](上海高考题)将甲、乙、丙、丁4种二倍体植物进行杂交，产生的杂交后代在减数分裂时同源染色体可以配对，非同源染色体不能配对，配对情况如下表，请写出每种植物的染色体组成(依次用A、B、C…等字母表示)
乙 丁
甲 甲与乙各1条配对，乙有1条不能配对 甲与丁各1条配对，丁有两条不能对配
乙 乙与乙各2条配对 乙与丁各2条配对，丁有1条不能配对
丙 乙与丙不能配对 丙与丁各1条配对，丁有2条不能配对
[解析]本题主要考查同源染色体、二倍体等知识，测试理解能力、推理能力。首先由乙与乙各2条配对，可知乙有2对同源染色体，不妨设为AABB。又由甲与乙各1条配对，乙有一条不能配对，可知甲只有1对同源染色体，记作AA。乙与丁各两条配对，丁有1条不能配对，可推知丁有3对同源染色体，记作AABBCC。乙与丙不能配对，丙与丁各1条配对，丁有2条不能配对，可推知丙只有1对同源染色体，记作CC。
[答案]甲：AA 乙：AABB 丙：CC 丁：AABBCC
[特别提示]进行复杂推理时，关键是在遁准“突破点”。本题中乙即为突破点，也是参照点。又如在推基因型时常采用“隐性纯合突破法”，此时“隐性纯合体”即为突破点。
[例2]用基因型为AaBbCc(无连锁)水稻植株的花药培养出来的单倍体植株，经染色体加倍，可培育出多少种纯合体植株 ( )
A．2种 B．4种 C．6种 D．8种
[解析]基因型为AaBbCc(无连锁)的个体产生花药(精子)有23=8种，经染色体加倍后即得到8种纯合二倍体，即：
C → ABC → AABBCC
B
c → Abc → AABBcc
A
C → AbC → AABBCC
b
c → Abc → AABBcc
C → ABC → AABBCC
B
c → aBc → aaBBcc
a
C → abC → aaBBCC
b
c → abc → aaBBcc
[答案]D
[同类变式一]用基因型为DdTt的植株所产生的花粒经分别离体培养成幼苗，再用秋水仙素处理使其成为二倍体，这些幼苗成熟后自交后代 ( )
A．全部为纯合体 B．全部为杂合体 C．1/4为纯合体 D．1/16为纯合体
[解析]本题是[例2]的延伸，即先经花粉离体培养得到单倍体，单倍体再经染色体加倍得到的二倍体的纯合体，纯合体自交不会出现性状分离(仍为纯合体)。所以本题只要求出DdTt产生配子的种类及其比例即可，依基因分离定律(自由组合定律)得24种纯合体(各占1/4)。
[答案]A
二、方法技巧规律
近几年来高考试题中单倍体、多倍体育种是重点，多与减敷分裂和遗传基奉定律有机结合。随着新教材的全面实施集色体姐的知识与细胞工程的综合必将是命题热点。
1．几种育种方法的比较
育种 方法 原理 特点
常规育种 杂交育种 基因重组 将优良基因组合在一起提高物种综合优势；育种年限较长
诱变育种 基因突变 提高变异频率，大幅改良某些性状，但有利个体不多，工作量大
单倍体育种 染色体变异 可获得纯合体，明显缩短育种年限
多倍体育种 能获得某些特殊优良性状，如无籽西瓜、高品质八倍体小黑麦
非常育种 基因工程育种 运用基因工程将目的基因转入受体细胞并表达 克服远缘杂交不亲和性；应注意生态安全
细胞工程育种 将细胞融合形成杂种细胞
2．育种的根本目的是培育具有优良性状(抗逆性好、品质优良、产量高)的新品种，以便更好地为人类服务。从基因组成上看，目标基因型可能是：①纯合体，便于制种、留种和推广；②杂交种，充分利用杂种优势。
[例3](2002上海高考大综合题)为了培育节水高产品种，科学家将大麦中与抗旱节水有关的基因导入小麦，得到转基因小麦，其水分利用率提高了20％。这项技术的遗传学原理是 ( )
A．基因突变 B．基因重组
C．基因复制 D．基因分离
目前，除了利用转基因技术外，还可利用 育种技术培育其他节水高产品种。
[解析]考查对生物可遗传变异的理解。可遗传的变异有基因突变、基因重组和染色体变异。选择育种方法要视具体育种目标要求、材料特点、技术水平和经济因素，进行综合考虑和科学决策：①一般作物育种可选杂交育种和单倍体育种；②为得到特殊性状可选择诱变育种(如航天育种)或多倍体育种；③若要将特殊性状组合到一起，但又不能克服远缘杂交不亲和性，可考虑运用基因工程和细胞工程育种，如培育各种用于生物制药的工程菌。
[答案]B；杂交、诱变
[例4]下图表示用某种农作物品种①和②两个品系培育出品种⑥的可能方法，请据图回答：
（1）指出下列各种交配方式：由品种①和②培育出③的过程Ⅰ是 ，由品质③培育出品种⑥经过的过程V是
(2)品种④是一种 植株，由品系③经过过程Ⅲ培养品种④常用的方法是
(3)品种④形成品种⑥经过的过程Ⅵ中常用 处理
(4)由品种①直接形成品种⑤的过程需经 ，由品种⑤产生品种⑥的最简便方法是
(5)你认为成功率最高且工作量最小的培育品种⑥的途径是 (用过程Ⅰ、Ⅱ等及“→”表示)。
[解析]本例是综合考查杂交育种，诱变育种、单倍体育种等几种常规育种的基础知识，该题对于发散思维和聚合思维能力的培养具有一定的意义。
[答案](1)杂交；自交 (2)单倍体：花药离体培养 (3)秋水仙素 (4)基因突变(或人工诱变)；自交 (5)Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ
[解题警示]单倍体育种过程一般包含多倍体育种的基本步骤，即都要用秋水仙素处理幼苗，这也是部分学生对这两个概念易混的原因，克服思维障碍的方法是：单倍育种以花粉离体培养为起点，而多倍体育种以用秋水仙素处理萌发种子或幼苗为起点。
三、基础能力测试
1.萝卜和甘蓝杂交，能得到种子，一般是不育的，但偶然发现有个别种子种下去后，可产生能育的后代。出现这种现象的原因是 ( )
A．基因自由组合 B．染色体结构变异 C．基因突变 D．染色体加倍
2.下图所示细胞代表四个物种的不同时期细胞，其中含有染色体组数最多的是 ( )
A B C D
3.某地区一些玉米檀株比一般玉米植株早熟，生长整齐而健壮，果穗大，于粒多，因此这些植株可能是 ( )
A．单倍体 B．三倍体 C四倍体 D．杂交种
4.四倍体水稻的花粉经寓体培养得到的单倍体植株中，体细胞所含染色体组数是 ( )
A．1组 B．2组 C．3组 D．4组
5.对下列有关实例形成原理的解释，正确的是 ( )
A．无籽番茄的获得是利用了多倍体育种的原理 B．培育无籽西瓜是利用了单倍体育种的原理
C．培育青霉素高产菌株是利用了基因突变的原理 D．“多莉羊”的获得是利用了杂交育种的原理
6.已知一株玉米基因为A,,Rb，两对等位基因是自由组合的，经 过花药离体培养，获得N株玉米幼苗经秋水仙素处理得到染色加倍植株，其中基因型为曲阳的个组体为 ( )
A．N/4 B．N/6 C．N/10 D．0
7.下列细胞中，具有三个染色体的是 ( )
①水稻的受精卵 ②二倍体水稻受精极核 ③小麦的受精卵 ④普通小麦的卵细胞 ⑤水稻的胚细胞 ⑥二倍体水稻胚乳细胞 ⑦小麦的胚细胞 ⑧普通小麦胚乳细胞
A．①②③ B．②④⑥ C．③④⑤ D．⑥⑦⑧
8.从理论上分析下列各项，其中错误的是 ( )
A．二倍体×二倍体→二倍体 B．三倍体×三倍体→三倍体
C．三倍体×四倍体→三倍体 D．二倍体×六倍体→四倍体
9.将人B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合成杂交瘤细胞，若鼠体细胞含有个染色体，则杂交瘤含有多少个染色体组( )
A．l B，2 C．4 D．86
四、潜能挑战测试
10.蚕豆染色体数2n=12，蚕豆根尖在19℃条件下，一个细胞周期所占时间为19．3小时。大多数致癌物质都能提高生物的突变频率，吸烟者容易患肺癌，其发病率是不吸烟者的10．8倍。某中学教师为了让学生能清晰地观察到细胞染色体畸变，需要在课前制作细胞的临时装片。现在10粒干的蚕豆种子(假设发芽率为100％)及所需要的一切实验设备和药品，请你帮助教师完成上述的课前准备工作。
(1)实验原理是：
(2)最主要的实验步骤是：
(3)为了得到更多的蚕豆根尖，你将怎样做
(4)如希望得到更多的具有染色体畸变的分裂相细胞，19℃环境下材料应至少培养多少时间
(5)预见镜检时可能观察到的染色体畸变的类型有：
11.下面①一⑤列举了五种育种方法，请回答相关问题：
(1)第①种方法属常规育种，一般从F2开始选择，这是因为
(2)在第②种方法中，我们若只考虑h分别位于n对同源染色体上的n对等位基因，则利用其花药寓体培育成的幼 苗应有 种类型(理论数据)。
(3)第③种育种方法中使用秋水仙素的作用是促使染色体加倍，其作用机理是
(4)第④种方法中发生的变异一般是基因突变，卫星搭载的种子应当选用萌动的(而非休眠的)种子、试阐述原因
(5)第⑤种方法培育的新生物个体可以表达甲种生物的遗传信息，该表达过程包括遗传信息的
。此遗传工程得以实现的重要理论基础之一是所有生物在合成蛋白质的过程中，决定氨基酸的 是相同的。
五、参考答案与提示
1．D( 萝卜和甘蓝杂交所得个体为异源多倍体染色体有可表示为AB，其不可育，只有经过加倍为AABB，减数分裂才能正常联会，产生可育配子)
2．D ( A、B、C、D各有3个、3个、1个、4个染色体组)
3．D( 典型“杂种优势”性状。“早稻”可排除多倍体(四倍体))
4．B( 四倍体水稻含4个染色体组，其花粉中含2个染色体组)
5．C ( A、B、D三项分别依据生长素促进果实发育原理、多倍体育种和克隆技术)
6．A ( 基因型为AaBb玉米产生花粉粒基因型及其比例为1／4AB、1／4Ab、1／4aB和1／4ab)
7．B ( 普通小麦为六倍体；水稻受精核由三个核融合而成，发育成胚乳)
8．B ( 三倍体高度发育。像AAA或AAB等奇数多倍体均不育)
9．B ( 人、鼠的染色体非同源)
10．(1)染色体变异 (2)吞豆种子吸水膨胀，促其萌发；将上述蚕豆种子一半放在烟草浸出液，另一半放在蒸馏水中培养；制作临时装片 (3)用生长素(适宜浓度)处理或切断主根，促其生出更多侧根 (4)培养时间应大于20小时 (5)染色体数目或结构改变
11．(1)从F2开始发生性状分离 (2)2n (3)秋水仙素抑制纺缍体(丝)的形成 (4)萌动的种子进行细胞分裂，DNA复制可能造成复制差错导致基因突变 (5)转录和翻译；密码子(不是“遗传密码”，遗传密码指DNA代表的遗传信息)
秋水仙素
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6第六部分 生物技术与生命科学新进展
第44讲 细胞工程
一、考点内容全解
（一）本讲考点是什么？
1.植物细胞的组织培养与动物细胞培养
⑴原理：细胞的全能性
⑵过程
①植物组织培养
②动物细胞培养
2.细胞融合
（1）原理：细胞膜的流动性
（2）基本步骤
植物细胞的融合 动物细胞的融合
（二）考点例析
[例1]（2003江苏高考题）要将胡萝卜韧皮部细胞培养成完整植株，需要（ ）
A．具有完整细胞核的细胞 B．离体状态 C．导入外源基因 D．一定的营养物质和激素
[解析]植物组织培养的原理是植物细胞的全能性。植物细胞只有在脱离了植物体，在一定的外部因素的作用下，经细胞分裂形成愈伤组织，才能表现出全能性，由愈伤组织细胞发育、分化形成新的植物体。
[答案]B
[特别提示]进行细胞培养时，在离体的植物器官、组织或细胞脱分化增殖的过程中，离体培养条件应与机体基本相同或相似；即需要消毒灭菌、适宜的温度、pH值、适宜的养料和激素等。
[例2]（2003江苏高考题）将小鼠骨髓瘤细胞与一种B淋巴细胞融合，可使融合的细胞经培养产生单克隆抗体，其依据是
A．B淋巴细胞可以产生抗体，但不能无限增殖 B．B淋巴细胞只有与骨髓瘤细胞融合后才能产生抗体
C．骨随瘤细胞可以无限增殖，但不能产生抗体 D．骨髓瘤细胞可以产生抗体，但不能无限增殖
[解析]在体外培养条件下，B淋巴细胞不能无限繁殖，可产生抗体；骨髓瘤细胞则能在体外大量繁殖，却不能产生抗体。将二者融合后，形成杂交瘤细胞同时具备了双亲的遗传特性，既可产生抗体，又能大量繁殖。
[答案]AC
[例3]我国第一只转基因牛“滔滔”的培育程序如右图所示。请回答问题：
(1)写出图中所示细胞工程名称：
b_________ c__________ d__________
(2)培育转基因牛“滔滔”的技术路线中关键环节是 ( )
A．b B．c C．d D．e
(3)从遗传学原理说明基因牛“滔滔”与亲本甲、乙的最根本的区别是什么
(4)用什么方法鉴定出生的动物是否整合了外源基因
(5)如果要使出生的动物整合率在理论上提高到100％，那么在什么时候鉴定
(6)请举一例，说明转基因牛“滔滔”培育成功的最突出的实际意义。
[解析]本例细胞工程为知识载体，融合了基因工程的内容。要重点掌握以“多利”为模型的高等动物克隆技术路线，基因工程的基本步骤、应用，并以此作类比、迁移和运用。要特别关注现代生物技术对人类社会生产与生活造成的影响，并运用所学知识进行辨证地分析。
[答案](1)b指体外受精；c指显微注射法；d指胚胎移植；(2)B；(3)转基因牛“滔滔”中含有外源基因；(4)分子生物学测定法；(5)在胚胎移植前对外源基因在胚胎体内是否已经整合作分子生物学鉴定，从中挑选出有外源基因的整合胚胎进行移植；(6)转基因动物培育成功有远大前景：①通过转基因动物生产药物，是迄今人们所想象得出的最为有效、先进的手段；②转基因动物就如一座“动物药厂”，其乳腺可以源源不断地分泌目的基因产物(药物蛋白)。转基因技术应用于人类本身可以进行遗传病基因治疗。
二、能力提升技巧
细胞工程涉及酶的专一性、细胞膜的流动性、光合作用、矿质营养、内环境与稳态、激素调节、生殖的种类、染色体组、基因的遗传定律、选择培养基，以及生态安全等内容，解题时应能综合运用相关知识进行分析。
[例4]右图为细胞融合的简略过程（只考虑两个细胞的融合），请据图回答：
I．若A、B是基因型分别为rrHH、RRhh两个烟草品种细胞的花粉，且这两对基因位于非同源染色体上，由于一对隐性纯合基因(rr或hh) 的作用，在光照强度大于800勒克斯时，都不能生长。
（1）实验开始时必须用 除去不利于原生质体融合的物质。
（2）实验中除获得杂种细胞外，还有基因型为 的融合细胞。
（3）设计一方法（不考虑机械方法），从培养液中分离出杂种细胞，方法：
II．若该过程是制备治疗“SARS”病毒的单克隆抗体，A为人B淋巴细胞（染色体组成为2A＋XX=46），B为鼠骨髓瘤细胞（染色体组成为2A＋XX=40）
（5）用单克隆抗体制成“生物导弹”主要利用了抗体的 特性
（6）A细胞来自于
（7）杂种细胞C共有 个染色体组，一个染色体组可表示为
[解析]动、植物细胞融合技术基本原理相同，诱导融合的方法基本类似。不同点是：(1)植物细胞融合前需先去掉细胞壁；(2)动物细胞融合除物理法、化学法外，还用到生物方法，即灭活病毒；(3)培养基成分不同，动物细胞培养是用液体培养基，其成分中有动物血清，另外还有培养目的和结果等方面的区别。现对本题予以点拨：
（1）利用酶的专一性，既能有效去除细胞壁，又不损害原生质体；
（3）杂种细胞（HrRh）能在大于800勒克斯光照下培养，增殖、分化；
（4）抗体与抗原特异性结合；
（5）与骨髓瘤细胞融合的B细胞必须经过免疫
（6）人、鼠染色体为非同源染色体
[答案]I （1）纤维素酶(或果胶酶)（2）rrHH、RRhh（3）置大于800勒克斯光照下培养，收集分化的细胞团 II （4）抗体与抗原结合，发挥特异性免疫效应 （5）非典患者（6）2；A＋B＋X＋X
[延伸技巧]解决有关细胞工程的习题应当结合遗传学、细胞学、细胞代谢（营养）、细胞及生物体的激素调节等知识进行分析，要求能够理论(概念)联系实际(生产实践)，科学地说明和表达。
三、基础能力测试
1．下图为植物组织培养的基本过程，则制作人工种子，及生产治疗烫伤、割伤的药物——紫草素，应分别选用编号是的 （ ）
A．④② B．③② C．③④ D．④③
2．一只羊的卵细胞核被另一只羊的体细胞核置换后，这个卵细胞经过多次分裂，再植入第三只羊的子宫内发育，结果产下一只羊羔。这种克隆技术具有多种用途，但是不能 （ ）
A．有选择地繁殖某一性别的家畜 B．繁殖家畜中的优秀个体
C．用于保存物种 D．改变动物的基因型
3．下列哪—项属于克隆（ ）
A．将鸡的某个DNA片段整合到小鼠的DNA分子中 B．将抗药菌的某基因引入草履虫的细胞内
C．将鼠骨髓瘤细胞与经过免疫的脾细胞融合成杂交瘤细胞 D．将某肿瘤细胞在体外培养繁殖成一个细胞系
4．能够克服生物间远缘杂交不亲和性的生物技术可包括有 （ ）
①基因工程②细胞工程③发酵工程④细胞融合⑤酶工程
A．①②④ B．①②④⑤ C．①④⑤ D．①②③④⑤
5．按操作目标，使用下列试剂生物处理组织细胞恰当的是 （ ）
A．观察植物细胞的有丝分裂：果胶酶 B．处理用于细胞融合的动物细胞：胰蛋白酶
C．处理用于细胞融合的动物细胞：CaCl2 D．处理用于细胞融合的植物细胞：盐酸
6．有关全能性的叙述，不正确的是 （ ）
A．受精卵在自然条件下能使后代细胞形成完整个体，因此全能性最高 B．生物体内细胞由于分化全能性不能表达
C．卵细胞与受精卵一样，细胞未分化，全能性很高 D．植物细胞离体培养在一定条件下能表现出全能性
7．下列属于组织培养但不是克隆的是 （ ）
A．将花粉离体培养成单倍体植株 B．芽发育成枝条
C．根尖分生区发育成成熟区 D．上皮细胞无性繁殖产生的细胞群
8．右图为“多利”。有关“多利”的说法错误的是 （ ）
①“多利”的诞生属无性繁殖②“多利”的诞生采用了核移植技术③“多利”的诞生采用了胚胎移植技术④“多利”的诞生采用了细胞融合技术⑤动物细胞培养是整个技术的基础
A．①②④⑤ B．①②③④ C．①②③⑤ D．①②③④⑤
四、潜能挑战测试
9．现有甲、乙两个烟草品种(2N=48)，其基因型分别为aaBB和AAbb，这两对基因位于非同源染色体上，且在光照强度大于800勒克斯时，都不能生长，这是由于它们中的一对隐性纯合基因(aa或bb)作用的结果。
取甲乙两品种的花粉分别按图示操作培养成植株，将它们的叶肉细胞制成原生质体，并将两者相混，使之融合，诱导产生细胞团。然后，放到大于800勒克斯光照下培养，结果有的细胞团不能分化，有的能分化发育成植株。请回答下列问题：
(1)要促进花粉细胞分裂生长，培养基中应有________和小分子有机物等营养物质，以及细胞分裂素和_______两类植物激素
(2)愈伤组织分化是指愈伤组成芽和根，再由芽发育成茎和叶，这一过程必须给予光照，其原因是______利用光能制造有机物，供试管苗生长发育，而此时培养基中除了氮、磷、钾外，必不可少的矿质元素是_____
(3)将叶肉细胞制成原生质体时，使用_________破除细胞壁；在细胞融合技术中，常用的促融剂是____________
(4)在大于800勒克斯光照下培养，有_______种细胞团不能分化；能分化的细胞团是由__________的原生质体融合来的(这里只考虑2个原生质体的相互融合)。由该细胞团分化发育成的植株，其染色体数是_______，基因型是_________；该植株自交后代中，在大于800勒克斯光照下，出现不能生长的植株的概率是_________
10．研究表明，工程细菌A是一种某新型抗生素的高产菌，但A细菌为4-羟脯氨酸(一种罕见氨基酸)缺陷型，这种氨基酸是合成该新型抗生素的酶所必须的。科学家发现另一种异亮氨酸缺陷型细菌B能够合成4-羟脯氨酸。进行工业化生产这种新型抗生素成为企业家的梦想，某生物学兴趣小组提出了以下三种反感方案：
方案一：将细菌A、细菌B混合培养
方案二：将B细菌中控制4-羟脯氨酸合成的基因转入细菌A
方案三：将细菌A、细菌B融合，形成杂种细胞
回答：
（1）方案一主要利用了细菌A、细菌B在生态学上称之为
的关系
（2）从微生物的营养角度看，4-羟脯氨酸是细菌A的
（3）在方案三中，某同学提出筛选杂种细胞的方法是：将经过细胞融合处理的细胞培养在缺4-羟脯氨酸和缺异亮氨酸的完全培养基中培养，收集增殖的细胞。该方法合理吗？说明理由或改正。
（4）比较上述三种方案，你认为最好的方案是那一个？为什么？
五、标答与点拨
1．B（点拨：制作人工种子选用愈伤组织分化后的胚状体；生产紫草素，利用大量紫草细胞代谢产物）
2．D（点拨：克隆即复制，不能改变基因型）
3．D(点拔：A、B为基因重组，C为细胞融合)
4．A(点拨：细胞工程包括细胞融合)
5．B(点拨：处理用于细胞融合的植物细胞，增强细胞壁的通透性--CaCl2；处理用于细胞融合的植物细胞细胞壁--果胶酶)
6．A（点拨：细胞分化程度：体细胞﹥生殖细胞﹥受精卵或胚胎干细胞）
7．A（点拔：花粉离体培养属单性生殖）
8．C(点拔：不是细胞融合，而是核质重组；细胞工程技术的基础是细胞培养)
9．(1)矿质元素 生长素 (2) 叶绿体 镁 (3) 纤维素酶(或果胶酶) 聚乙二醇(或灭活的病毒) (4) 2 甲乙两品种 48 AaBb 7/16（AaBb的个体自交后代中出现不能生长的植株的基因型是aa___或___bb的个体，能生长的植株基因型是AABB、AaBb、AABb、AaBB，由于AaBb的个体能产生四种配子其比例相等，其后代产生AABB的比例为1/4×1/4=1/16、AaBb为l/2×1/2=1/4、AABb为l/4×1/2=1/8、AaBB为l/2×1/4=1/8，这些个体之和为9/16，其余为能生长的个体，其比例为7/16。）
10．（1）互利共生（2）生长因子（3）不合理。应将经过细胞融合处理的每一个细胞分别培养在缺4-羟脯氨酸和缺异亮氨酸的完全培养基中培养，收集增殖的细胞（4）方案三。方案一存在细菌A、细菌B的竞争，因而资源利用率低，产率低。方案三技术要求高，投资多，风险大。
离体的植物器官、组织或细胞
根、芽
再分化
激素、光
植物体
愈伤组织
脱分化
营养物、激素
动物血清、葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素
胰蛋白酶、剪碎
动物胚胎或幼龄动物器官、组织
单个细胞
细胞悬浮液
10代细胞
50代细胞
……
细胞株
细胞系
原代培养
传代培养
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4第四部分 遗传与进化
第27课时 基因的表达
一、考点内容全解
（一）本讲考什么
1.基因的概念——具有遗传效应的DNA片段
(1)基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位，它通过控制某种蛋白质的合成而实现对生物性状的控制。
(2)基因与染色体、DNA、脱氧核苷酸的结构层次关系图示如下：
〖特别提示〗①基因的主要载体是染色体。②基因在染色体上呈线性排列，相邻基因间有一段无遗传效应的脱氧桂苷酸序列相连接。③基因中脱氧牲苷酸的特定排列顺序代表着遗传信息。
2.基因对性状的控制
(1)DNA的功能
①基因(DNA)中分子脱氧核苷酸的特定排列顺序代表着遗传信息
②遗传信息的传递。通过DNA复制实现。
③遗传信息的表达。通过转录和翻译实现，主要反映在蛋白质分子结构上，从而表现出与亲代相似的性状
步骤 转录 翻译
图示 DNA(基因) → mRNA → 蛋白质
场所 细胞核 细胞质中核糖体
过程 以DNA的一条链为模版合成一条互补的RNA 以mRNA为模版，以tRNA为运输工具将相应氨基酸放在正确位置上与相邻的前一氨基酸形成肽键而连接起来，…，如此形成多肽
结果 DNA中遗传信息传递到mRNA，mRNA通过核孔进入细胞质与核糖体接合 合成与原DNA相对应的具有特定氨基酸序列的蛋白质
(2)mRNA与密码子
①RNA的分子组成：基本单元为核糖核苷酸，与脱氧核苷酸相似，但五碳糖为核糖，碱基中以尿嘧啶代替了胸腺嘧啶。
②RNA的种类：信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)、核糖体RNA(rRNA)
③密码子：mRNA中决定一个特定氨基酸的相邻三个碱基
[特别提示] tRNA中反密码环上与mRNA中密码予相互 配对的三个碱基称“反密码子”。
(3)蛋白质的合成(真核细胞)
3.中心法则
(1)图解
(2)含义：包括五个方面，而且均遵循碱基互补配对原则。①DNA复制；②转录：遗传信息由DNA传递给mRNA；③逆转录：某些病毒在逆转录酶的作用下，以RNA为模板合成DNA；④翻泽：以mRNA为模板合成特定蛋白质，表现出生物性状；④RNA复制：某些RNA病毒以自身RNA为模板合成RNA。
4.基因对性状的控制
(1)通过控制酶的合成来控制代谢过程，从而控制生物性状。
(2)通过控制蛋白质分子结构来直接影响性状。
（二）考点例析
[例1]基因组研究最新发现表明，人与小鼠的基因约80% 相同，则人与小鼠DNA碱基序列相同的比例是 ( )
A．20% B．80% C．100% D．无法确定
[解析]基因是指DNA分子中有遗传效应的DNA片段，是 遗传物质(DNA)结构和功能的基本单位，人与鼠80％的基因相同，并不说明人与鼠碱基序列之间的关系，因为基因只占DNA分子中极少的一部分。选B则混淆了基因和DNA的概念。
[答案]D
生物 A G U T C
甲 25 24 - 23 19
乙 23 24 27 - 25
丙 31 19 - 31 19
[例2]已知多数生物的DNA是双链的，但也有个别生物的DNA是单链的。有人从三种生物中提取出核酸，经分析它们的碱基比率如下：
(1)甲为 (单/双) (DNA/RNA)
(2)乙为 (单/双) (DNA/RNA)
(3)丙为 (单/双) (DNA/RNA)
[解析]判断DNA/RNA，视其U/T之分；判断单/双，视其A=T(或A=U)，及G=C的数量关系是否存在。甲中有T无U，可判定为DNA，而A=25；T=23，G=24；C=19，确定为单链DNA。同理可推乙和丙。
[答案](1)单；DNA (2)单；RNA (3)双；DNA
[例3]牛羊吃同样的草料，但产生的产品牛肉、羊肉风味不同，根本原因是牛和羊 ( )
A．蛋白质分子结构不同 B．DNA分子结构不同
C．染色体数目不同 D．同化方式不同
[解析]本题考查“基因控制蛋白质的合成”这一知识。牛和羊的DNA分子不同，控制合成的牛、羊蛋白质不同，因而风味不同。
[答案]B
[解题警示]注意题干中的“根本原因”，而不是要求回答“直接原因”。
[例4]下图为人体内蛋白质合成的一个过程，据图回答：
(1)图中所合成肽链的原料来自 和 。
(2)图中所示属于基因控制蛋白质过程中的 步骤；该步骤发生的细胞的 部分。
(3)图中(Ⅰ)是 。按从左到右的次序写出(Ⅱ)内mRNA区段所对应的DNA碱基的排列顺序 。
(4)该过程不可能发生在 ( )
A．神经细胞 B．肝细胞 C．成熟的红细胞 D．脂肪细胞
[解析]该题考查基因控制蛋白质的合成过程，图示为翻译步骤：以mRNA为模板，以tRNA为运载工具，按照碱基互补配对原则，形成具有一定氨基酸顺序的蛋白质。成熟的红细胞无细胞核，不再合成蛋白质(这也是红细胞更新快的原因)
[答案](1)食物；人体自身合成或原有蛋白质分解的 (2)翻译；细胞质(或核糖体) (3)tRNA(或转运RNA)；核糖体；TGATTCGAA (4)C
[例5]如图所示，在a、b试管内加入的DNA都含有30对碱基。四个试管内都有产物生成，请回答：
(1)a、d两管内的产物是相同的，但a试管内模拟的是 过程；d试管内模拟的是 过程，其中的酶有DNA聚和酶及 。
(2)b、c两试管内的产物都是 ，但b试管内模拟的是 过程：c试管内模拟的是 过程；b试管的产物中最多含有 个碱基，有 个密码于。
[解析l本题考查中心法则中几种遗传信息的传递方式。试管a、d中加入的原料都是脱氧核苷酸，其产物又相同，所以根据模板的不同，可知a模拟DNA复制，而d模拟逆转录。b、c两试管所加原料相同，产物相同，所以根据模板的不同，推知b模拟转录过程，而c模拟RNA复制过程。由于模板DNA为30对碱基，所以b试管转录的RNA有30个碱基，共10个密码子。
[答案](1)DNA复制；逆转录 (2)RNA；转录；RNA复制；30；10
〖例6〗双链DNA分子中，C占38％，其中一条链中的T占5％，那么另一条链T占该单链的 ( )
A．76% B．5% C．19% D．38%
[解析]根据碱基互补配对原则，进行碱基含量的计算。设DNA有100个碱基对，RNA为100个碱基，则：
①在双链DNA分子中，因为C=G=38％×200=76，所以A=T=（200－76×2）÷2=24；
②已知一条链中的T1=5％×100=5，所以另一条链中的T2=T－T1=24－5=19；
③另一条单链中T=19/100=19％。答案：C
〖同类变式〗若一段信使RNA有60个碱基，其中A有a个，G有b个，那么，转景这段信使RNA分子的DNA分子片段中，A和C的个数一共有 ( )
A．a＋b个 B．(a＋b)/2个 C． 40个 D．60个
〖解析〗双链DNA中碱基数目：A=T，G=C 推知A＋G=T＋C=A＋C=T＋G=DNA中碱基总数的1/2。信使RNA与DNA长度相等。
〖答案〗D
〖例7〗一个DNA分子可以转录成多少种多少个信使RNA ( )
A．一种一个 B．一种多个 C．多种多个 D．无数种无数个
〖解析〗一个DNA分子上有若干个(不是无数个)不相同的基因，这些基因都可以转录成信使RNA，并且可反复转录；同一个真核基因含有多个外显子，通过转录后选择性拼接可形成不同的信使RNA。
〖答案〗C
[例8]科学家通过对前列腺癌细胞系的研究发现，绿茶中的多酚可减少BCL-XL蛋白，而这种蛋白有抑制癌细胞凋亡的作用。这表明绿茶具有抗癌作用根本原因是由于绿茶细胞中具有 ( )
A．多酚 B．多酚酶基因 C．BCL-XL蛋白 D．BCL-XL蛋白酶
[解析]本题考查基因对性状控制的深刻理解。材料指出多酚能抗癌，但多酚不是蛋白质，因而不是由基因直接控制的，然而多酚的合成需要相应的酶催化。
[答案]B
二、方法技巧规律
掌握DNA碱基数、mRNA碱基数、密码子数、氨基酸数、肽键数或蛋白质(多肽)的相对分子质量之间的数量关系。
[例7]由n个碱基组成的基因，控制合成由1条多肽链组成的蛋白质，氨基酸的平均相对分子质量为a，则该蛋白质的相对分子质量最大为 ( )
A．na/b B．na/3－18(n/3－1) C．m－18(n—1) D．m/6－18(n/6－1)
[解析]考查基因控制合成蛋白质的综合计算。根据中心法则，可以导出基因的碱基数与组成蛋白质的氨基酸数目的关系为6：1，n个碱基组成的基因最多可控制n/6个氨基酸的合成，n/6个氨基酸构成一条肽链脱去(n/6－1)个水分子，若不考虑二硫键及其它肽键等的存在，则该蛋白质的相对分子质量最大可为：na/6－18(n/6－1)
[答案]D
[解题技巧]在不考虑基因转最后加工等因素的前提下：
DNA碱基数6nmRNA碱基数3n密码子数n氨基酸数n肽键数或蛋白质(多肽)的相对分子质量(具体数量视肽键、二硫键数目而定)
[同类变式]已知某多肽链的分子量为10320，每个氨基酸的平均分子量为120，每个脱氧核苷酸的平均分子量为300。那么合成该多肽化合物的基因的分子量约为 ( )
A．12120 B．90900 C.181800 D．170928
[解析]多肽化合物合成过程时，氨基酸的缩合要脱水，其分子量的减少即为失去水的总数的分子量，而根据n个氨基酸缩舍形成一条多肽时，要脱水(n-1) 个水分子，则有n×l20-(n-1)×18=10320，得出构成该多肽化合物的氨基酸总数n=101个。又因基因控制蛋白质的合成，得控制该多肽合成的基因(DNA)分子中共有碱基数（脱氧核苷酸数）为101×6=606个，而脱氧核苷酸分子通过磷酸二酯键连接成一条脱氧核苷酸链时，同样也脱去水分子，其脱水分子数为（606－2）=604个。注意：基因是DNA片段，有两条脱氧按苷酸长链。因此，该基因的分子量为：300×606－(606-2)×18=170928。
[答案]D
[延伸技巧]注意将蛋白质、DNA进行比较、类比、迁移、整理，找出其区别点、关联点，提高综合能力。
三、基础能力测试
1．如果人体中甲细胞比乙细胞RNA含量多，可能的原因是 ( )
A．甲合成的蛋白质比乙多 B．甲含的染色体比乙多
C．乙合成的蛋白质比甲多 D．甲含的DNA比乙多
2．一个转运RNA一端的三个碱基是CGA，这个RNA运载的氨基酸是 ( )
A．酪氨酸(UAC) B．谷氨酸(GAG)
C．精氨酸(CGA) D．丙氨酸(GCU)
3．从根本上看，决定酶的种类的是 ( )
A．遗传密码 B．密码子 C．蛋白质 D．tRNA
4．(2003年上海高考题)某蛋白质由n条肽链组成，氨基酸的平均分子量为a，控制该蛋白质合成的基因含b个碱基对，则该蛋白质的分子量约为 ( )
A．ab－6b＋18n B．ab－6b C．(b—a)×18 D．ab－(b－a)×18
5．将H标记的尿嘧啶核苷酸引入某种高等绿色植物细胞内，一段时间后，下列各组结构中，放射性较强的一组结构是 ( )
A．细胞核、核仁、中心体 B．细胞膜、核糖体、高尔基体
C．细胞核、核糖体、叶绿体 D．细胞核、核糖体、内质网、液泡
6．科学家将含人的α－抗胰蛋白酶基因的DNA片断，注射到羊的受精卵中，该受精卵发育的羊能分泌含α—抗胰蛋白酶的奶。这一过程不涉及 ( )
A．DNA按照碱基互补配对原则自我复制 B．DNA以其一条链为模板合成RNA
C．RNA以自身为模板自我复制 D．按照DNA密码分子的排列顺序合成蛋白质
7．在含有四种碱基的DNA片段中，有腺嘌岭a个，占该段全部碱基的比例为b，则 ( )
A．b≤0．5 B．b≥0．5 C．胞嘧啶为a(－1)个 D．胞嘧啶为b(－1)个
8．下图是两种化学合成的mRNA分子和两种以它们为模板合成的多肽。两种多肽中存在的氨基酸种数最可能为 （ ）
A B C D
多肽M 1 11 2 2
多肽N 4 3 4 3
mRNA 多肽
…AGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAGAG… M
…AUCGAUCGAUCGAUCGAUCGAUCG… N
9．某生物体细胞中，有10对同源染色体，生殖细胞里的DNA总计约有7×109个脱氧核苷酸，若每个基因中平均含有脱氧核苷酸1．4×104对，则该生物体细胞中共有基因 ( )
A．5×105个 B．1×106个 C．2.5×105个 D．4×106个
四、潜能挑战测试
10．白化病和黑尿症都是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，排出的尿液因含有尿黑酸，遇空气后氧化变黑。图表示人体内与之相关的系列生化过程。
(1)蛋白质在细胞质内合成，简要指出酶B在皮肤细胞内合成的主要步骤
(2)在大部分人中，酶都能正常发挥催化功能，但酶D的变异阻止了尿黑酸的进一步代谢，哪一种变异形式能解释这种生理缺陷
(3)白化病人不能合成黑色素，其皮肤细胞中没有黑色素，眼色粉红。缺乏黑色素将如何影响人体对光照的反应
(4)由图可见：若控制酶A合成的基因发生了变异，会引起多个性状改变；黑尿症与图中几个基因都有代谢联系。
你可由此得出什么结论
11．结合下列材料回答：
材料一 朊病毒颗粒是仅由蛋白质构成的致病因子，它有两种存在形态：致病性(记作P＋)和正常型(记作P－)。后者由染色体基因编码，广泛存在于高等动物细胞内。P＋侵入 高等动物的增殖过程是；P＋+ P－→P＋+P－(二聚中间体)→2P＋→……
材料二 某些RNA病毒如HIV可通过逆转录合成DNA并整合到寄主细胞的染色体DNA中表达
材料三 科学家已经发现许多可移动基因，它能在染色体上，或染色体间，甚至细胞间移动
材料四 科学家已能在实验室中，利用DNA直接指导核搪体合成蛋白质
(1)若朊病毒颗粒的增殖周期为t秒，1个朊病毒颗粒侵入人体，则1小时内朊病毒颗粒总数量可达 个
(2)请你对传播“中心法则’信息流表达式进行拓展。
(3)结合材料二和材料三试就P＋起源作出可能假设。
五、标答与点拨
1．A (点拨：RNA含量高(包括rRNA、mRNA、tRNA)，说明蛋白质合成旺盛) 2．D (点拨：“密码子”与“反密码子”互补) 3．A (点拨：“遗传密码”即“基因中DNA特定遗传信息”) 4．D (点拨：b个碱基对最多决定b／3个氨基酸，故蛋白质分子量约为×a－(－n)×18) 5．C (点拨：尿嘧啶可作为RNA的原料。基因的载体染色体、 叶绿体均可转录为mRNA，而核糖体本身由RNA组成，而且核糖体也要与mRNA接合) 6．C (点拨：真核细胞中一般不出现“RNA复制”) 7．C (点拨：A=T=a，G=C=×，其中a/b为碱基总数；而A%=T%=b，因A% + T% + G% + C%=l，即b=0.5－G%＜0．5(四种碱基都有)) 8．C (点拨：M的密码子有AGA、GAG两种，N的密码子有AUC、GAU、CGA、UCG四种) 9．C(点拨：生殖细胞中共有基因数(7×109÷2)÷(1．4×104)=2.5×105个) 10．(1)转录和翻译 (2)基因突变 (3)缺乏黑色素，不能吸收光照中的紫外线，其内部组织易被诱变、杀伤 (4) 一个基因可能控制多个性状；一个性状可能受多个基因控制
11．(1) (点拨：以细菌裂殖类比) (2)见图
(3) 开放性题目，言之成理即可， 如：①朊病毒的前体病毒为RNA病毒，其正常表达产生的蛋白质为有活性的P＋，至今尚存自然界中；后来，该病毒通过逆转录产生DNA整合到动物细胞基因组中，但因丢失了部分基因片断，表达产生无活性的P－②朊病毒的前体病毒为DNA病毒，其正常表达产生的蛋白质为有活性的P＋，至今尚存自然界中；后来，该病毒通过基因转移被整合到动物细胞基因组中，但因丢失了部分基因或片段，表达产生无活性的P－
A1 T1 G1 C1
T2 A2 C2 G2
A U G C
DNA
RNA
PAGE
5第四部分 遗传与进化
第31讲　　基因的自由组合定律
一、考点内容全解
（一）本讲考点是什么
本讲的主要考点包括：两对相对性状的遗传实验，自由组合现象的理论解释、细胞学基础及实质，测交实验的目的、实验结果与结论，自由组合定律在理论和实践中的应用，对F1配子和F2不同性状个体的种类、比例的分析，自由组合定律中遗传问题的分析方法等。
1. 两对(或两对以上)相对性状的杂交实验
2. 对自由组合现象的解释
(1)每对相对性状的分析结果——符合基因的分离定律
(2)相对性状的分离是各自独立、互不干扰的，非相对性状的组合是随机的。
(3)假设豌豆的粒色和粒形分别由一对基因控制，进行分析
3.对“解释”正确与否的验证──测交
(1)孟德尔的设计思路：测交后代的表现型种类和比例能真实反映出F1产生的配子种类和比例。
(2)用F1(YyRr)与隐性亲本(yyrr)杂交。按照解释，F1产生YR、Yr、yR、yr四种数目相等的配子，yyrr个体产生一种yr配子。受精作用时，雌雄配子可随机组合，形成YyRr(黄圆)、Yyrr(黄皱)、yyRr(绿圆)、yyrr(绿皱)四种基因型和表现型。
(3)孟德尔的测交实验结果：不论以F1作父本还是作母本，都与预测结果相同，验证了解释的正确性。
4.基因自由组合定律的实质
(1)实质：位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的。在进行减数分裂形成配子的过程中，同源染色体上的等位基因彼此分离的同时，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
(2)细胞学基础：减数第一次分裂后期。
(3)核心内容：等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合。
分离定律 自由组合定律
亲本性状 一对 两对(或多对)相对性状
基因位置 位于同源染色体上 非等位基因位于不同的同源染色体上
F1的配子 2种 4种(2n)，比值相等
F2表现型及比例 2种，显：隐=3：1 4种，分离比为9∶3∶3∶1或(3∶1)n
F2基因型 3种 9种(3n)
F1测交后代分离比 1∶1 1∶1∶1∶1
实 质 等位基因随同源染色体的分离而分开 等位基因分离，非同源染色体上的非等位基因自由组合
应 用 作物育种和预防遗传病 ①杂交育种②由于基因重组，引起变异，有利于生物进化
联 系 在生物性状的遗传过程中，两大遗传定律是同时进行，同时起作用的，在有性生殖形成配子时，等位基因分离，互不干扰；非等位基因自由组合分配在不同的配子中。
5.基因分离定律与自由组合定律的关系
（二）考点例析
［例1］粗糙型链孢霉属于真菌类中的子囊菌，它是遗传分析的好材料。它在繁殖过程中，通常由单倍体菌丝杂交成二倍体合子，合子先进行一次减数分裂后，再进行一次有丝分裂，最终形成8个孢子。已知子囊孢子大型(R)对小型(r)显性，黑色(T)对白色(t)显性。下图表示某一合子形成子囊孢子的过程。请回答：
(1)该合子的基因型是 。
(2) 子囊孢子2、4、6、8的形成是由于 的结果。
(3) 子囊孢子3、5的基因型分别是 。
［解析］粗糙型链孢霉的孢子或菌丝的片段落在面包等营养物上面，孢子萌发，菌丝生长，菌丝相互交织在一起，形成菌丝体。菌丝的细胞壁间隔不完全，所以菌丝的细胞质是连续的，每一菌丝细胞是多核的，但每个核的染色体数是单倍体的(n)。有性繁殖时，需要两个不同交配型的菌丝体参加。一个交配型的单倍体核(n)通过另一交配型的子实体的受精丝，进入子实体中，在那里有丝分裂多次，产生若干单倍体核。这些单倍体核跟子实体中的单倍体核相互结合，形成二倍体核(2n)。链孢霉只有在这个短暂时间内是双倍体世代。每一个二倍体核经过减数分裂，产生四个单倍体核(n)，再经过有丝分裂，出现了8个核(n)。最后这些核成为子囊孢子，顺序地排列在一个子囊中。
解答本题的关键是，合子经减数分裂产生的四种配子，配子直接表现出性状。所以从形状和大小可判断出，1、3、5、7分别是：Rt 、RT、rt、rT。
［答案］(1)RrTt (2)有丝分裂 (3)RT和rt
YR Yr yR yr
YR 1 3 YyRR YyRr
Yr YYRr YYrr 4 Yyrr
yR 2 YyRr yyRR yyRr
yr YyRr Yyrr yyRr yyrr
［例2］下表是具有两对相对性状的亲本杂交得到的子二代的基因型，其中部分基因型并未列出，而仅用阿拉伯数字表示。下列选项错误的是
A.1、2、3、4的表现型都一样
B.在此表格中，YYRR只出现一次
C.在此表格中，YyRr共出现四次
D.基因型出现机率的大小顺序为4>3>2>1
［解析］要熟练解答本题，必须对F1产生的雌雄各四种配子随机组合的16种F2基因型比较熟悉：“双杂”占4/16，“单杂”四种各占2/16，“纯合体”四种各占1/16。
［答案］D
［例3］番茄的紫茎对绿茎是显性，缺刻叶对马铃薯叶是显性。现有两株不知性状的亲本杂交，得到后代的性状和株数为：紫缺321，紫马320，绿缺319，绿马322。如控制这两对相对性状的等位基因不在同一对同源染色体上，则下列说法正确的是
A.双亲可以肯定为：紫缺×绿马 B.双亲可以肯定为：紫马×绿缺
C.这一定是两对相对性状的测交实验 D.双亲可能是：紫缺×绿马，也可能是：紫马×绿缺
［解析］一些学生看到后代的比例接近1∶1∶1∶1，马上就断定为测交实验，这是有漏洞的。AaBb×aabb和Aabb×aaBb的后代的表现型都是四种，其比例都是1∶1∶1∶1。
［答案］D
［例4］基因型为AaBb的个体，能产生几种配子
A．数目相等的四种配子 B．数目两两相等的四种配子
C．数目相等的两种配子 D．以上三项都有可能
［解析］解本题的关键是，题目没有明确非等位基因间的位置关系。基因的分离定律研究的是一对相对性状，不存在基因自由组合或完全连锁或不完全连锁的问题；但如果研究的是两对或两对以上的相对性状时，除题意已经明确符合基因的自由组合定律外，必须要考虑非等位基因是自由组合还是连锁这一问题。以基因型为AaBbCc的个体为例，各等位基因的位置关系可能为以下四种：
［答案］D
二、方法技巧规律
本考点是高考的热点内容，选择题多以考查基本知识点的综合为主，简答题多考查知识的运用能力。如2003年全国卷的第26题，考查的主干知识是基因自由组合定律在育种工作上的应用，在能力上主要考查学生用简单的图表和数据描述生命活动的特征的能力以及分析和解决生产实践中可能遇到的实际问题的能力。
1.解孟氏遗传定律问题的方法举例
(1) 已知亲本表现型和基因型，求子代表现型、基因型及其比例(即正推型)
①棋盘法：将亲本产生的配子按一定顺序在行和列中排列，然后根据雌雄配子随机组合的原则，写出合子的基因型；将表格填满后，依题意统计表中子代各种基因型和表现型的种类、数目及其比例。
②化整为零法：如果已知亲本表现型和基因型符合基因的自由组合定律，则可按分离定律一对一对分别求解，最后加以组合。
③分枝法：利用概率计算中的乘法定律，把“化整为零法”更直观的展现出来。用分枝法可方便的写出配子的种类及比例，写出后代个体的基因型及比例。
④遗传图解法：用遗传图解连线的方法可直接得出结论。但此法只适用于产生配子种类较少的情况，如果配子种类多，连的线太多就容易出错。
(2) 已知亲本表现型、子代表现型及比例，求亲本基因型(即逆推型)
①隐性纯合突破法：一旦出现隐性性状
可以直接写出基因型并可推知两个亲本都有隐性基因。
②基因填充法：先根据亲本表现型写出可能的基因，再根据子代的表现型将未确定的基因补全。
③利用子代分离比例法：利用子代中各种特殊的分离比例来推断亲代基因型。以两对相对性状的实验为例：
“双杂”个体自交，子代的性状分离比为9∶3∶3∶1。
亲本基因型的每一对是一对相对性状的“测交”，子代的性状分离比为1∶1∶1∶1。
亲本基因型中一对是“杂合自交”一对是“测交”，子代的性状分离比为3∶3∶1∶1。
(3)求机率：
①加法定律：当一个事件出现时，另一个事件就被排除，这样的两个事件互为可斥事件，它们出现的概率为各自概率之和。
②乘法定律：当一个事件的发生不影响另一个事件的发生时，这样的两个事件同时或相继发生的概率是他们各自概率的乘积。
某个体产生配子的类型数等于各对基因单独形成的配子种数的乘积。
任何两种基因型的亲本相交，产生的子代基因型的种类数等于亲本各对基因型单独相交所产生基因型种类数的积。
任何两种基因型的亲本相交，产生的子代表现型的种类数等于亲本各对基因单独相交所产子代表现型种类数的积。
子代个别基因型所占比例等于该个别基因型中各对基因型出现概率的乘积。
子代个别表现型所占比例等于该个别表现型中每对基因的表现型所占比例的积。
［例5］鸡的毛腿F对光腿f是显性。豌豆冠对单冠e是显性。现有一只公鸡甲与两只母鸡乙和丙，这三只鸡都是毛腿豌豆冠，用甲与乙、丙分别进行杂交，它们产生的后代性状表现如下：
（1） 甲×乙→毛腿豌豆冠，光腿豌豆冠
（2） 甲×丙→毛腿豌豆冠，毛腿单冠
公鸡甲的基因型是 。
A．FFEE B．FFEe C．FfEe D．FfEE
［解析］本题可用化整为零法。由题干中给出甲、乙、丙的性状都是毛腿豌豆冠，可知公鸡甲的基因型为：F E ，又从一对相对性状分析，毛腿×毛腿→光腿，豌豆冠×豌豆冠→单冠，推出甲的基因型一定是“双杂”。
［答案］C
［例6］一雌蜂和一雄蜂交配产生F1代，在F1代雌雄个体交配产生的F2代中，雄蜂基因型共有AB、Ab、aB、ab四种，雌蜂的基因型共有AaBB、AaBb、aaBB、aaBb四种，则亲本的基因型是
A．aabb×AB B．AaBb×Ab C．aaBB×Ab D．AABB×ab
［解析］本题是已知子代基因型逆推亲本的基因型。首先要了解雌蜂是由受精卵发育而来，雄蜂是由未受精的卵细胞发育而来(叫孤雌生殖)，所以子代雄蜂的基因型就是亲代雌蜂产生的卵细胞的基因型；雄蜂产生配子进行的是假减数分裂，即减数第一次分裂形成的两个细胞中有一个细胞只有细胞质没有染色体。
从子二代中雄蜂的基因型有AB、Ab、aB、ab四种，可知子一代中母本即子一代雌蜂能产生四种不同类型的配子，所以子一代雌蜂的基因型为AaBb，从子二代雌蜂的基因型中可知，子一代雄蜂的基因型为aB，则亲本的雌蜂只能产生aB一种配子，所以亲本雌蜂的基因型为aaBB，而要产生AaBb的子一代雌蜂，亲本雄蜂的基因型只能是Ab。如右图所示：
［答案］C
三、基础能力测试
1.基因型为Aa的西瓜苗，经秋水仙素处理长成的植株，其花中产生的配子类型可能有的种类和比例是
A.2种，1∶1 B.3种，1∶2∶1 C.4种，1∶1∶1∶1 D.3种，1∶4∶1
2.将基因型为AaBbCcDD和AABbCcDd的向日葵杂交，按基因自由组合规律，后代中基因型为AABBCCDd的个体比例应为
A．1/8 B．1/16 C．1/32 D．1/64
3.在玉米中，有色种子必须具备A、B、D三个显性基因，否则无色，现有一个有色植株同已知基因型的三个植株杂交，结果是：①有色植株×aabbDD→50%有色种子；②有色植株×aabbdd→25%有色种子；③有色植株×AAbbdd→50%有色种子；则该有色植株的基因型是
A．AABBDD B．AABbDD C．AaBBDd D．AaBbDD
4.基因型为AABB的桃树做母本，基因型为aabb的桃树做父本，授粉后，结出果实中胚细胞、胚乳细胞、果皮细胞的基因型依次是
A．AaBb AaBb AaBb B．AaBb AAaBBb AABB C．AaBb AaaBBb AABB D．AAbb aaBB AaBb
5.有一种软骨发育不全的遗传病,两个有这种病的人(其他性状正常)结婚,所生第一个孩子得白化病且软骨发育不全,第二个孩子全部性状正常。假设控制这两种病的基因符合基因的自由组合定律，请预测,他们再生一个孩子同时患两病的几率是
A．1/16 B．1/8 C．3/16 D．3/8
6.某种鼠中，毛的黄色基因Y对灰色基因y为显性，短尾基因T对长尾基因t为显性，且基因Y或T在纯合时都能使胚胎致死，这两对基因是独立分配的。现有两只黄色短尾鼠交配，它们所生后代的表现型比例为
A．9∶3∶3∶1 B．3∶3∶1∶1 C．4∶2∶2∶1 D．1∶1∶1∶1
7.有一植物只有在显性基因A和B同时存在时才开紫花。已知一株开紫花的植物自交，后代开紫花的植株180棵，开白花的植株142棵，那么在此自交过程中配子间的组合方式有多少种
A．2种 B．4种 C．8种 D．16种
8.某一生物有两对同源染色体。每一对同源染色体上都有两对等位基因(Aa和Bb；Cc和Dd)，它们均为不完全连锁。从基因组成看，这种生物产生的配子类型数目为
A．4 B．8 C．16 D．32
9.具有两对相对性状(两对等位基因分别位于两对同源染色体上)的纯合体杂交，于二代中重组性状个体数占总个体数的比例为
A．3/8 B．5/8 C．3/8或5/8 D．1/16或9/16
四、潜能挑战测试
10.基因型为AaBb(两对基因分别位于非同源染色体上)的个体，在一次排卵时发现该卵细胞的基因型为Ab,则在形成该卵细胞时随之产生的极体的基因型为
A．AB、ab、ab B．Ab、aB、aB C．AB、aB、ab D．ab、AB、ab
11.现有三个番茄品种，A品种的基因型为AABBdd，B品种的基因型为AAbbDD，C品种的基因型为aaBBDD。三对等位基因分别位于三对同源染色体上，并且分别控制叶形、花色和果形三对相对性状。请回答：
（1）如何运用杂交育种方法利用以上三个品种获得基因型为aabbdd的植株？（用文字简要描述获得过程即可）
（2）如果从播种到获得种子需要一年，获得基因型为aabbdd的植株最少需要几年？
（3）如果要缩短获得aabbdd植株的时间，可采用什么方法？（写出方法的名称即可）
12.用纯种有色饱满籽粒的玉米与无色皱缩籽粒的玉米杂交，（实验条件满足实验要求）F1全部表现为有色饱满，F1自交后，F2代的性状表现及比例为：有色饱满73%，有色皱缩2%，无色饱满2%，无色皱缩23%。回答下列问题：
(1)上述一对性状的遗传符合 规律。
(2)上述两对性状的遗传是否符合自由组合规律？为什么？
。
(3)请设计一个实验方案，验证这两对性状的遗传是否符合自由组合规律。（实验条件满足实验要求）实验方案实施步骤：
①
②
③
五、参考答案与提示
1.D 2.D （Aa×AA产生AA基因型的子代个体占1/2，Bb×Bb产生BB基因型的子代个体占1/4， Cc×Cc产生CC基因型的子代个体占1/4，DD×Dd产生Dd基因型的子代个体占1/2，所以子代中基因型AABBCCDd的个体比例占所有子代的1/2×1/4×1/4×1/2=1/64。）3.C （由①可知：杂交后代A B D 占50%→该植株中A B 有一对杂合；由②知：杂交后代A B D 占25%→该植株中A B D 有两对是杂合；由③可知：杂交后代A B D 占25%→该植株中B D 有一对是杂合；由此可以推知，该植株的基因型为AaBBDd。） 4.B 5.C（假设软骨发育不全的遗传病由A、a控制,父母有病生了一个正常的孩子，这种病是显性遗传病，父母的基因型都为Aa。假设白化病由B、b控制，父母正常生了一个得白化病的孩子，白化病是隐性遗传病，父母的基因型都为Bb。由此可推知，父母的基因型都为AaBb。他们再生一个孩子同时患两病的几率是3/4×1/4=3/16。） 6.C（运用分枝法，后代黄∶灰=2∶1 短∶长=2∶1，它们所生后代的表现型比例为(2∶1)(2∶1)=4∶2∶2∶1。）7.D（依题意，杂交后代的表现型比例接近9∶7，相当于9∶3∶3∶1，由此可判断亲本是“双杂”自交。）8.C（本题涉及到了基因的连锁和互换，有Aa和Bb的这对同源染色体可形成4种配子；有Cc和Dd的这对同源染色体也可形成4种配子，因此总共可形成4×4=16种配子。）9.C（亲本有两种情况：一种情况是“双显”ד双隐”，另一种情况是“一显一隐”ד一隐一显”。）10.B 11.（1）第一年A与B杂交得到杂种一代，第二年杂种一代与C杂交，得到杂交二代，第三年杂种二代自交，可以得到基因型为aabbdd的种子，第四年该种子可长成基因型为aabbdd植株。（2）4年 （3）单倍体育种技术。12. (1)基因的分离 (2)不符合；因为玉米粒色和粒形的每一对相对性状的分离比3∶1，两对性状综合考虑，如果符合自由组合规律，F1自交后代分离比应符合（3∶1）2或9∶3∶3∶1。 (3)方案1 ①纯种有色饱满的玉米和纯种无色皱缩的玉米进行杂交，获得F1代。 ②取F1植株10株，与无色皱缩的玉米进行杂交。 ③收获杂交后代种子并统计不同表现型的数量比例。如四种表现型比例符合1∶1∶1∶1，则符合自由组合规律。若四种表现型比例不符合1∶1∶1∶1，则不符合自由组合规律。 方案2 ①纯种有饱满的玉米和纯种无色皱缩的玉米进行杂交，获得F1代。 ②取F1植株的花粉进行植物组织培养，获得单倍体植株幼苗；再用秋水仙素处理幼苗。 ③收获种子并统计不同表现型的数量比例。如四种表现型比例符合1∶1∶1∶1，则符合自由组合规律。若四种表现型比例不符合1∶1∶1∶1，则不符合自由组合规律。（方案1和2只答一种即可）
子
配
雌
子
配
雄
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2第三部分 生命活动的调节与免疫
第17讲 神经调节
一．考点内容全解
（一）本讲考什么
1.神经调节的基本方式
神经调节的基本方式是反射，通过反射弧完成。
2.兴奋的传导与神经电现象
①兴奋在神经系统内的传导本质上是生物电的传导。
②由于细胞内外离子的差异及细胞膜上载体和通道的不同，导致细胞膜电位在兴奋过程中出现由外正内负到外负内正的变化。
3.高级神经活动和神经调节与体液调节的关系
①高级神经调节的主要部位在大脑，而大脑皮层各功能区的定位与身体呈倒位关系，且精细活动所对应的功能区范围往往较大。
②神经调节与体液调节有密切关系。
③体液调节与酶调节也存在区别。
激 素 酶
成分 不全是蛋白质 绝大部分是蛋白质
来源 由内分泌细胞分泌，作用于其他细胞 机体所有活细胞均可产生不同的酶
作用条件 与神经系统作用密切联系 更受理化因素的制约
作用 调节新陈代谢等生命活动 是各种生物化学反应的生物催化剂
（二）考点例析
[例1] 有关反射弧的错误的表述是
A．反射弧是反射的解剖学基础 B．反射弧中的任何一个环节遭到破坏，反射将不能实现
C．反射弧中的传出神经纤维和效应器遭到损伤不能形成感觉 D．反射弧是指参与反射活动的神经结构
[解析]神经活动的基本调节方式是反射，需要通过反射弧来完成，反射弧由五部分组成，其中任何一个环节的破坏都会使反射不能实现。但其结构中不同的部分功能是有差异的，传入神经可在脊髓处换神经元，将刺激传导到脑而形成感觉，而脑发出的指令则再次在脊髓处换神经元通过传出神经引起效应器的活动。因此错误的表述是C。
[答案]C
[同类变式]右图表示高等动物的4种不同的生理调节过程。
（1）给蟾蜍注射垂体提取物促使蟾蜍产卵是属于 过程。
（2）人进食后血糖的调节是属于 过程。
（3）狗看到食物后分泌唾液是属于 过程。
（4）日照变长促使多数鸟类开始产蛋是属于 过程。
[解析] 本题考查动物的生理调节过程。高等动物中，有些生理过程属于神经调节，有些生理过程属于激素调节，还有的生理过程包括两种调节方式。要注意两种调节方式的区别与联系，具体问题具体分析。(1)题中，蟾蜍产卵属于激素调节，由于注射了垂体提取物，其中含有的促性腺激素促进了蟾蜍性腺的发育和产卵，因此属于B过程。(2)题中，人进食后，血糖浓度发生变化，通过神经系统作用于胰岛，胰岛分泌激素调节血糖的浓度，故属于C过程。(3)题中，狗看到食物后分泌唾液，属于条件反射，条件反射是通过神经系统完成的，属神经调节，即A过程。(4)题中，日照变化作为刺激物，通过鸟类的感觉器官作用于神经系统，影响到鸟类的脑垂体(内分泌腺①)，脑垂体分泌的促性腺激素促进性腺(内分泌腺②)的发育和产卵，因此属于D过程。
[答案](1)B (2)C (3)A (4)D
[特别提示] 解答此类问题一定要注意图示含义，激素调节一般与神经没有直接联系，而神经—激素调节则与神经体液都有关系，神经调节也只与神经结构有关。
[例2] 在一条离体神经纤维的中段施加电刺激，使其兴奋。下图表示刺激时的膜内外电位变化和所产生的神经冲动传导方向（恒向箭头表示传导方向）。其中正确的是
[解析]细胞膜电位在未受到刺激时（静息电位）是“内负外正”，当受到刺激时，膜电位变为“内正外负”，神经冲动传导在神经元之间是单向传导，而在离体的神经纤维上可以由“兴奋点”同时向两端传导。
[答案]C
[同类变式] 下图表示三个神经元及其联系。其中“—○—<”表示从树突到胞体，再到轴突及末梢（即一个完整的神经元模式），为了研究兴奋在一个神经元上的传导方向和在神经元间的传递方向，进行了相关实验。联系图解回答下列问题：
（1）若①代表小腿上的感受器，⑤代表神经支配的小腿肌肉，则③称为_________，能代表反射弧的结构为（用图中序号表示）_______。
（2）刺激图中b点，则b点发生的膜电位变化是________，图中________点可发生兴奋。
（3）若刺激d点，图中_____________点可发生兴奋；
（4）由图中可看出一个神经元的突触小体与下一个神经元的____相接触而形成突触，图中共有突触_____个。
（5）由此说明：兴奋在一个神经元上的传导是_____。兴奋在两个神经元间的传递是__，其原因是_______。
[解析]本题考查反射弧及神经冲动的传导。从图象上看，该反射弧的起点是①，神经冲动传导的单方向是由感受器向效应器方向进行，在突触部位，突触前膜与突触后膜间的传导的单方向性是神经元间传导单方向性的根本原因。
[答案]（1）神经中枢；①②③④⑤； （2）由外正内负变为外负内正；a、c、d、e； （3）e、c； （4）树突或胞体；3。 （5）双向的；单向的，突触递质的释放是单向的（总是从突触前膜到突触间隙，到突触后膜。）
[例3] 根据右图回答问题：
（1）右图1所示中枢，右侧受损，将出现的症状是 _______。
（2）如果右侧半身不遂，有可能失语吗_______。原因是__________。
（3）如果图中2受损，出现的症状是_________ 。
（4）脑溢血患者由于脑水肿，受颅骨压迫而死亡，压迫的部位是________。
（5） 右图为左图的部分放大结构，该图示________ 神经的反射途径。图中A、B、C、D依次为_______ 。
（6）该反射弧的中枢位于______，该图所示的反射活动是否受意识的支配 ____。
（7）饭后，B_____ 的活动____，小肠的蠕动___ 。
[解析]本题考查高级神经活动。人体生命活动活动在大脑的支配下进行的，而不同的活动由大脑皮层的不同功能区完成的，大脑对身体的支配具有左右交叉的特点。图中放大的部分实际上是反射弧结构，明白了这一点，问题就可迎刃而解。
[答案] （1）左侧偏瘫 （2）可能 病变在左侧，语言中枢也在左侧 （3）不能维持平衡，随意运动不协调 （4）脑干 （5）植物性 脊神经节 传出神经纤维 传入神经纤维 感受器 （6）脊髓 不受 （7）传出神经纤维 增强 加强
二．能力提升技巧
1.本讲的重点和难点问题是神经冲动的传导，解决此类问题核心是了解兴奋在神经纤维上的传导和神经元间传导的不同特点。右图表示了神经元及突触的结构，神经递质只能由前膜向后膜传递。
2 .高级神经活动要注意功能区与所调控活动间的关系，动作的精细程度决定了功能区的大小，而定位呈倒置与交叉的特点。
[例4] 运动神经纤维末梢释放乙酰胆碱属于
A．自由扩散 B．主动运输 C．内吞作用 D．外排作用
[解析] 神经元间兴奋的传导是通过突触小泡释放的化学递质实现的，当神经冲动传到突触小体时，突触小泡开始向前膜移动并释放乙酰胆碱，这个过程需要能量，因此它应属于主动运输。
[答案] B
[解题警示]由过程分析原因或结果是学习能力的基本组成部分，生物学的许多理论往往是通过一定的逻辑推理得到的。本题中要注意神经冲动的传导本质是生物电，因此伴随能量变化。
[同类变式] 右图甲示反射弧的结构模式图，图乙是甲图中某一结构的亚显微结构模式图。请据图回答：
（1）图中的f表示的结构是_______________。
（2）当人体发生反射时，兴奋从A到B是以_________形式传导的，用字母写出整个反射过程中兴奋的传导途径___________________________。
（3）图乙是图甲中____（填字母）的亚显微结构模式图，图甲中这样的结构有____个。
（4）图乙中的B是下一个神经元的_________或_________的膜。
[解析] 本题考查神经冲动传导的结构和功能。一个反射活动要完成必须有完整的反射弧结构，而反射弧是由多个神经元所组成，神经元间的连接是突触结构，d就是突触，该结构显然位于脊髓灰质内，有两个，突触后膜一般是神经元的细胞体或树突膜。
[答案]（1）效应器 （2）神经冲动 a →b →d →e →f （3）d 2 （4）细胞体 树突
三．基础能力测试
1. 下图表示反射弧的模式图，如果从b点给予强刺激，则能测到动作电位变化的部位是 （ ）
A．只有a、c B．只有c、d C．a、c、d D．只有c
2. 神经冲动在一个神经元中传导的方向是
A．轴突→树突→细胞体 B．树突→轴突→细胞体
C．轴突→细胞体→树突 D．树突→细胞体→轴突
3. 在一个以肌肉为效应器的反射弧中，如果传出神经遭到损伤，而其它部分正常，当感受器受到刺激后将表现为
A．既有感觉又能运动 B．无感觉也无收缩反应 C．有感觉但无收缩反应 D．无感觉但能运动
4．下列关于兴奋沿神经纤维向前传导的叙述中，不正确的是
A．神经纤维在未受到刺激时，膜内为正电荷 B．膜内电流由兴奋部位流向未兴奋部位
C．膜外电流由未兴奋部位流向兴奋部位 D．兴奋的传导方向是轴突→另一个细胞的树突或胞体
5．下列关于大脑皮层中央前回的叙述不正确的是
A.代表区的位置与躯体各部分的关系是倒置的 B.代表区的大小与躯体运动的精细复杂程度有关
C.刺激大脑皮层中央前回的中部引起下肢的运动 D.头面部代表区的位置在中央前回的下部
6. 光周期影响许多动物的性行为，该过程的调节方式为
A．神经调节 B．体液调节 C．神经—体液调节 D．体液—神经调节
7. 某人因外伤而成“植物人”，处于完全昏迷状态，饮食也只能靠“鼻饲”，人工往胃内注流食，呼吸和心跳靠自己。请问他的中枢神经系统中，仍能保持正常功能的部位是
A.脑干和脊髓 B.小脑和脊髓 C.小脑和脑干 D.只有脊髓
8. 请在下面4个示意图中选出刺激了蛙的左侧后肢，而在右侧能产生搔扒反射的示意图 [注①‘//’表示被切断处 ②中间神经元有多重联系]
四．潜能挑战测试
9.以下不属于神经调节的是
A.皮肤、肠粘膜组织损伤、发生和释放的组织使毛细胞血管舒张和通透性增大、血浆渗入细胞间隙而形成水肿
B.天气变冷时，人骨骼肌“战栗”
C.所吃的食物过咸时，想喝水
D.小狗看到食物时，流出唾液
10.高等动物接受刺激并发生反应的神经传导途径是
A.从中枢神经系统的脑和脊髓到效应器 B.周围神经系统的脑神经和脊神经
C.反射 D.从大脑皮层中枢到效应器
11.右图为一神经细胞未受刺激时的电荷分布及相关处理。据图回答：
(1)神经细胞膜的主要成分是_____；结构特点具有 ______性；功能特点具有_______性。
(2)神经细胞在未受刺激时，细胞膜内、外电位表现为 ____。
(3)如果在电极a的左侧给一适当刺激，则a～b之间神经冲动的传导方向是____，C中指针向-----（左、右）偏。
12. 右图为人体中枢神经系统的部分结构(以M、N表
示)和几种内分泌腺(以甲、乙、丙、丁表示)。请据图回
答：
(1)③④所示的结构叫__ __，神经冲动在此结构中的传方向是________向的。
(2)当乙分泌的激素过多时，血液中激素①的浓度会____，[M]______中的一些细胞分泌 _____减少。
(3)当血糖浓度降低时，M的某一区域通过有关神经的作用，使丙和丁分别分泌_______和______，从而使血糖含量升高。
五.标答与点拨
1.C （沿反射弧有正常的神经传导）2..D （神经元接受刺激的部位是树突或细胞体）
3.C（了解传出神经和传出神经的功能）4.A（正常情况下神经细胞的电位为外正内负）
5.C（引起下肢运动的功能区在中央前回的顶部）6.C（感受光周期的是神经系统，而后通过体液进行调节）7.A（脑干是基本生命活动中枢）8.A（右侧传出神经正常且左侧传入神经正常）9.A（感受咸刺激的也是神经）10.A（低级反射由脊髓就可完成）
11.结合细胞膜特点分析。答案：（1）磷脂和蛋白质 细胞膜内外离子差异大，有电位差 兴奋后膜内外电位可发生变化，并可将这种差异向四周传导。 （2）内负外正 （3）a→b 左
12.、本题综合考查神经系统功能与调节，其中下丘脑在神经和体液调节中有转换和连接的功能。答案： （1）突触 单 （2）降低 下丘脑 促甲状腺激素的释放激素（3）肾上腺素 胰高血糖素
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1第二部分 新陈代谢
第13讲 细胞的呼吸
一、考点内容全解
（一）本讲考什么
1.呼吸作用
（1）呼吸作用的基本过程（见下图）
（2）有氧呼吸与无氧呼吸的比较（见下表）
2.呼吸作用的实质和意义
（1）为生物体的生命活动提供能量。生物体内的糖类、脂类、蛋白质等有机物都富含能量，但这些能量不能直接供各种生命活动利用，需要通过呼吸作用，分解有机物，释放能量，转化到“能量货币”——ATP中，由ATP直接推动各种生命活动的进行，如细胞的分裂、矿质元素的吸收、有机物之间的转化等。
（2）呼吸过程是各种有机物相互转化的枢纽。呼吸作用的过程中会产生各种各样的中间产物，这些中间产物是合成另外一些新物质的原料。呼吸作用能把生物体的糖代谢、脂类代谢、蛋白质代谢等连成一个整体，成为体内各种有机物相互转化的枢纽。
（二）考点例析
[例1]将酵母菌研磨、离心分离后，得到上清液：(含细胞质基质)和沉淀物(含细胞器)，把等量的上清液、沉淀物和未离心处理的匀浆分别放人甲、乙、丙3个试管中，如图所示，分别进行以下实验：
(1)实验一：向三支试管中分别滴加等量（1mol）的葡萄糖溶液，甲、乙、丙中的终产物分别是：甲___，乙___，丙_____
(2)实验二：向三支试管中分别滴加等量（2mol）的丙酮酸，甲、乙、丙中的终产物分别是：甲___，乙___，丙_____
(3)实验三：在隔绝空气的条件下，重复实验一，甲、乙、丙中的终产物分别是：甲___，乙___，丙_____
(4)实验四：向三支试管中分别滴加等量的萤光素(萤火虫尾部提取的可以发光的物质)。重复实验一和实验二，从理论上讲，发光最强的是实验_________中的________试管。
供选答案：
A．H2O+CO2 B．乙醇+ CO2 C．丙酮酸 D．无反应
[解析]本题主要考查呼吸作用的过程，也考查有氧呼吸与无氧呼吸的联系和区别。
三支试管中所含细胞的部分不同，其功能也有不同。甲只含细胞质基质，其中的酶可催化呼吸作用的第一阶段及无氧呼吸第二阶段；乙只含细胞器，其中线粒体是有氧呼吸第二、三阶段的场所；丙含有酵母菌细胞的各部分，存在催化两种呼吸形式的酶。
(1)实验一：葡萄糖在甲中产生丙酮酸，因有氧存在，发酵作用受抑，丙酮酸在细胞质基质中无法按无氧呼吸的过程转化为酒精和二氧化碳；乙中由于没有使葡萄糖分解成丙酮酸的酶，因而不能进入线粒体完成反应；丙中含有催化有氧呼吸和无氧呼吸的各种酶且氧气充足，因而丙中的葡萄糖最终被分解为二氧化碳和水。(2)实验二：因有氧存在，加入的丙酮酸发酵作用受抑；乙中丙酮酸进入线粒体彻底氧化分解为二氧化碳和水；丙中的过程同实验一。(3)实验三：在隔绝空气的条件下，甲经发酵作用产生乙醇、CO2；乙不能进行有氧呼吸；丙进行无氧呼吸。(4)萤光素发光是将化学能转变成光能，需消耗ATP。有机物分解放出的能量越多发光越强，而有氧呼吸释放的能量远多于无氧呼吸释放的能量。
[答案](1)C、D、A (2)D、A、A (3)B、D、B (4)一、丙
[解题警示]答题时应注意所给的条件（反应物、有氧或无氧），再在该条件下判断所能发生的反应。
[同类变式]生物体内葡萄糖分解代谢过程图解如下：
据右图解回答：
(1)反应①②③④中，可在人体细胞中进行的是
(2)粮食贮藏过程中，有时会发生粮堆湿度增大现象，这是因为
(3)在反应①②③④中，必须在有氧条件下进行的是
（2003全国高考理综题）
[解析]考查有氧呼吸、厌氧呼吸的过程及其相互区别和联系。葡萄糖是呼吸作用的主要原料。有氧呼吸、厌氧呼吸的第一阶段（糖酵解）完全相同，此后的反应视不同的生物（具不同的厌氧呼吸酶）、不同的反应条件（有氧或无氧）而定：人体细胞主要发生氧呼吸，即将丙酮酸转入线粒体，最终彻底分解为CO2、H2O，并释放大量能量；若在缺氧条件下如剧烈运动的肌细胞可生成乳酸。多数高等植物在无氧条件下可进行厌氧呼吸生成酒精。某些高等植物如马铃薯块茎的细胞可进行厌氧呼吸生成酒精。
[答案]（1）①②③；（2）呼吸作用产生水；（3）②
[例2]运动员在进行不同项目运动时，机体供能方式不同。对三种运动项目的机体总需氧量、实际摄人氧量和血液中乳酸增加量进行测定，结果如下：
运动项目 总需氧量(L) 实际摄氧量(L) 血液中乳酸增加量
马拉松跑 600 589 略有增加
400m跑 16 2 显著增加
100m跑 8 0 未见增加
根据以上资料分析马拉松跑、400m跑、lOOm跑过程中机体的主要供能方式分别是
A．有氧呼吸、无氧呼吸、磷酸肌酸分解 B．无氧呼吸、有氧呼吸、磷酸肌酸分解
C．有氧呼吸、无氧呼吸、无氧呼吸 D．有氧呼吸、磷酸肌酸分解、无氧呼吸
[解析]呼吸作用的实质是分解有机物，释放能量供给机体生命活动的需要。解答此题首先应明确供能的方式有哪几种，且每种供能方式的条件和产物怎样。同时要善于从所给的数据中分析差别，从中获得突破口。根据所给资料分析，马拉松跑中需氧量很大，且乳酸的含量增加不多，可见主要进行有氧呼吸；400m跑中，氧气的消耗量较少，且有大量乳酸产生，可见主要进行无氧呼吸；lOOm跑中氧气的消耗几乎没有，乳酸的产生也很少，可见有氧呼吸、无氧呼吸都不是此时的主要供能方式，此时由磷酸肌酸分解提供能量。
[答案]A
[特别提示]生物体总是根据不同的环境条件，调整呼吸作用的方式，以保证生命活动的需要，所以分析这类问题一定要运用“适应”的观点。
[同类变式]下图表示随着剧烈运动时间的延长与肌肉供能系统之间的协调关系，请据图回答问题：
(1)图中的供能系统Ⅱ是 系统；供能系统Ⅱ是 系统；供能系统Ⅲ是 系统
(2)800m跑运动项目的能量供应主要是 ，3000m跑运动项目的能量供应主要是
[解析]通过识图归纳三个供能系统的特点：
供能系统 I Ⅱ Ⅲ
与O2的关系 无氧参加 无氧参加 有氧参加
能量来源 磷酸肌酸 肌糖元酵解 葡萄糖
ATP生成量 ATP生成不多 ATP生成有限 ATP生成很多
有无乳酸 无乳酸产生 有乳酸产生 无乳酸产生
解答第（2）问需要对几种主要运动项目的正常速度或时间有大致的了解。
[答案](1) 磷酸肌酸；肌糖元酵解；有氧呼吸(2)以磷酸肌酸与肌糖元酵解为主；以肌糖元酵解与有氧呼吸为主
二、能力提升技巧
（一）影响呼吸作用的主要因素是氧浓度、温度和水，他们通过影响呼吸酶的活性而影响呼吸作用的强度（如何影响？请通过分析“酶的作用条件”得出结论）。人们通过控制氧浓度、温度和水量（湿度）等条件，可以是使作物增产，延长种子和蔬菜的贮存时间，提高发酵产品的品质和质量。
（二）近几年高考命题集中在：呼吸作用的化学方程式、概念、实质和意义，有氧、无氧呼吸的场所、过程及其相互关系。
未来高考题目多以图表、曲线等新情景、新视觉呈现，而呼吸作用与光合作用在学科内的综合是命题热点，侧重于利用呼吸作用与光合作用化学方程式进行计算和设计实验。
[例3]若白天光照充足，哪种条件对作物增产有利
A．昼夜恒温25℃ B．白天温度25℃，夜间温度15℃
C．昼夜恒温15℃ D．白天温度30℃，夜间温度25℃
[解析]作物增产取决于有机物的积累。白天光照充足，适当提高温度可以促进光合作用，制造更多有机物；晚上无光不能进行光合作用，呼吸作用照常进行，但可通过适当降低温度以减弱呼吸强度，尽量减少有机物的消耗。
[答案] D
[特别提示]绿色植物在光下制造有机物的同时，也进行呼吸作用，因此直接测量得到的光合速率，为实际光合速率与其光合速率的差值，此即表观光合速率。
[同类变式]在温室中栽培作物，如遇持续的阴雨天气，为了保证作物的产量，对温度的控制应当
A．降低温室温度，保持昼夜温差 B．提高温室温度，保持昼夜温差
C．提高温室温度，昼夜恒温 D．降低温室温度，昼夜恒温
[解析]阴雨天光照充足，光合作用较弱，在保障充分利用光能的前提下，可以适当降低温度以减弱呼吸强度；在不产生冻伤等的前提下，晚上温度可以进一步降低，保持适当的昼夜温差，目的是最大限度减少有机物的消耗。
[相关变式一]右图为大气中氧的浓度对植物组织内CO2产生的影响，为了有利于贮藏蔬菜和水果，贮藏室内的氧气应调节到图中的哪—点所对应的浓度
[解析]这是通过控制氧的浓度而抑制呼吸的应用实例。空气中氧含量过低，植物细胞则进行无氧呼吸获得能量；氧的浓度增加，能促进有氧呼吸的进行，CO2释放量增加。保存蔬菜、水果，可采用降低空气中氧含量的办法，降低细胞的呼吸作用。
[答案]D
[例4]在科学研究中常用呼吸商（RQ＝释放的二氧化碳体积/消耗的氧体积）表示生物用于有氧呼吸的能源物质不同。测定发芽种子呼吸商的装置如下图。
关闭活塞，在25℃下经20分钟读出刻度管中着色液移动距离。设装置1和装置2的着色液分别向左移动x和y（mm）。x和y值反映了容器内气体体积的减少。请回答：
（1）装置1的小瓶中加入NaOH溶液的目的是
（2）x代表 值，y代表 值
（3）若测得x＝200（mm），y＝30（mm），则该发芽种子的呼吸商是
（4）若要测定已长出一片真叶幼苗的RQ值，则应将该装置放于何种条件下进行，为什么？
（5）为使测得的x和y值更精确，还应再设置一对照装置。对照装置的容器和小瓶中应分别放入 。设对照的目的是 （2003上海高考题）
[解析]本题以呼吸作用为切入点，主要考查实验能力。本实验原理是：种子呼吸吸收氧放出二氧化碳。装置1释放的二氧化碳被NaOH溶液吸收，吸收氧的体积（X）则可通过着色液移动直接测出；装置2中试管中为蒸馏水，其气体体积的减小代表消耗氧和释放二氧化碳的体积之差（Y），通过着色液移动测出。该实验中消耗氧的体积=X＝200(mm)，释放二氧化碳的体积＝X—Y＝200—30＝170(mm)，RQ＝170／200＝0．65。此外，为使测定值尽可能接近真实值，设置单一变量的对照实验装置以校正实验误差是必不可少。
[答案]（1）吸收呼吸产生的二氧化碳（2）消耗氧的体积；消耗氧和释放二氧化碳的体积之差（3）0.85（4）黑暗。避免因为幼苗进行光合作用，干扰呼吸作用的气体量的变化（5）死的发芽种子和蒸馏水；用于校正装置1和2内因物理因素（或非生物因素）引起的容积变化
三、基础能力测试
1．在图示大型圆底烧瓶内湿润的泥沙中，插有几根新鲜尚未长出新叶的枝条和一支试管，试管中盛有适量氢氧化钠溶液，烧瓶口紧包着一个小气球，使烧瓶刚好浮在大烧杯的水中某一位置。隔一天观察，可发现烧瓶
A．漂浮在水面 B．沉到大烧杯底 C．仍悬浮 D．都有可能
2．据研究，以极量强度蹬自行车6S，骨骼肌中ATP由原来的24.4mol·kg-下降至22.8mol·kg-,此时肌肉中ATP主要来源是
A.有氧呼吸 B．无氧呼吸 C．磷酸肌酸 D.以上都有
3．现有含水量①10％ ②12％ ③14％ ③16％的小麦，分别贮存于条件相同的四个粮仓中。在贮存过程中，有机物损耗最少的是
A． ① D．② C．③ D．④
4．一运动员正在进行长跑锻炼，从他的大腿肌细胞中检测到3种化学物质，其浓度变化如图。图中P、Q、R三曲线依次代表
A．O2、C02、乳酸 B．乳酸、C02、O2 C．C02、O2、乳酸 D．C02、乳酸、O2
5．下列关于植物呼吸作用的叙述正确的是
A． 呼吸作用的中间产物丙酮酸可以通过线粒体两层膜 B．是否产生二氧化碳是有氧、无氧呼吸的主要区别
C．高等植物进行有氧呼吸，不能进行无氧呼吸 D．种子库中贮存的风干种子不进行呼吸作用
6．取适量干重相等的4份种子进行不同处理：（甲）风干，（乙）消毒后浸水萌发，（丙）浸水后萌发，（丁）浸水萌发后煮熟冷却、消毒。然后分别放入4个保温瓶中。一段时间后，种子堆内温度最高的是
A． 甲 B． 乙 C． 丙 D． 丁
7．在适宜的温度条件下，在下列装置中都放人干酵母(内有酵母菌)，其中适于产生酒精的装置是
8．葡萄糖在细胞质内分解至丙酮酸的过程中，下列叙述正确的是
A． 在线粒体中进行的无氧呼吸 B． 需在有氧条件下进行
C． 不产生CO2 D． 反应速度不受温度影响
9．葡萄糖是细胞进行有氧呼吸最常利用的物质。将一只实验小鼠放入含有放射性18O2气体的容器内，18O2进入细胞后，最先出现的放射性化合物是
A． 丙酮酸 B． 乳酸 C． 二氧化碳 D．水
10．利用酵母菌发酵生产酒精时，投放的适宜原料和在产生酒精阶段要控制的必要条件分别是
A． 玉米粉和有氧 B．大豆粉和有氧 C． 玉米粉和无氧 D．大豆粉和无氧
四、潜能挑战测试
11．将某一绿色植物置于密闭的玻璃容器中，在一定条件下不给光照，CO2的含量每小时增加8mg；如给予充足的光照后，容器内CO2的含量每小时减少36mg，据实验测定上述光照条件下光合作用每小时能产生葡萄糖30mg。请回答：
⑴上述条件下，光照时呼吸作用的强度与黑暗时呼吸作用的强度是否相等？
⑵在光照时该植物每小时葡萄糖的净生产量是 mg
⑶若一昼夜中先光照4小时，接着处置在黑暗的情况下20小时，该植物体内有机物含量的变化是
12．某实验小鼠适宜生活在25℃左右的环境中，为探究低于适宜温度的环境（如10℃）对小鼠能量代谢的影响（能量代谢的强弱用单位时间的耗氧量表示），请依据所给的实验装置（如图）、实验材料和用品，在给出的实验方法和步骤的基础上，继续完成探究实验，预测可能的实验结果和结论，并回答问题。
实验室温度：25℃左右
材料和用品：小鼠、冰袋、秒表等
方法和步骤：
步骤1：将小鼠放入广口瓶的笼子内，加塞密闭。打开夹子（A）、（B）、（C），片刻后关闭夹子（B），用注射器抽取10毫升氧气备用。关闭夹子（C），打开夹子（B），使水检压计液面左右平齐。
步骤2：
步骤3：
结果预测和结论：
①
②
③
该实验最可能的结果和结论应是 。原因是 （2003上海高考题）
五、标答与点拨
1．B (点拨：枝条的呼吸作用消耗O2，产生CO2被NaOH吸收，瓶内气体总体积减小，浮力则减小)2．C（点拨：在极短时间内高强度运动需大量能量ATP，有氧呼吸供能不足，而无氧呼吸供能更少）3．A(点拔：种子含水量越多呼吸作用越旺盛)4．B(点拔：长跑能量消耗大，肌细胞以有氧呼吸呼吸为主，也进行无氧呼吸产生乳酸)5．A(点拨：丙酮酸在细胞质中产生，而后在线粒体内彻底分解，可推知丙酮酸可以通过线粒体两层膜)6．C(点拨：风干的种子失去自由水，呼吸减弱；煮熟种子无呼吸现象；种子萌发后残留物能被微生物分解释放能量)7．A（点拨：酵母菌在无氧条件下分解葡萄糖产生酒精，而自由水是酶发挥活性所必需的）8．A（点拔：氧在第三阶段与［H］结合成水）9．A（点拔：呼吸作用的第一阶段在细胞质中完成）10．C（点拔：这是根据酵母菌代谢的特点，通过控制氧的浓度促进厌氧呼吸的应用实例。酵母菌在无氧条件下分解糖类产生酒精。玉米粉、大豆粉的主要成分分别为淀粉和蛋白质。）
11．（1）设有光照情况下，光合作用每小时消耗CO2量为X，由方程式6CO2+12H2O = C6H12O6+6H2O+6O2 计算得：X=44mg。而实际上，容器内CO2的含量每小时减少36mg，即呼吸作用每小时产生CO2量为8mg，与黑暗条件下相同，即光照时的呼吸强度与黑暗时的呼吸强度是相等的。(2)设每小时呼吸作用消耗葡萄糖的量为Y，由方程式C6H12O6+6O2+6H2O = 6CO2+12H2O计算得：Y=5.45mg。所以，光照时植物每小时葡萄糖净生产量为：30mg －5.45mg = 24.55 mg。(3) 4小时产生的葡萄糖量为30mg×4=120mg， 24小时消耗的葡萄糖量为5.45mg × 24 = 130.8mg，植物体内葡萄糖将减少10.8mg
12．步骤2：待小鼠安静后，关闭夹子（A），记下时间，将注射器向前推进5毫升（推进数量合理即可），水检压计液面左侧升高，关闭夹子（B），待水检压计的液面左右平齐时，记录时间。得到在25℃环境中小鼠消耗5毫升氧气所用时间。
步骤3：将冰袋放在广口瓶周围，调节距离，使瓶内的温度稳定在10℃，待小鼠安静后，重复步骤1、2中的有关操作。得到在10℃环境中小鼠消耗5毫升氧气所用时间。
结果预测和结论：①消耗5毫升氧气所用的时间10℃少于25℃，说明小鼠的生活环境从25℃降为10℃时，能量代谢会加强。②消耗5毫升氧气所用的时间10℃多于25℃，说明小鼠的生活环境从25℃降为10℃时，能量代谢会减弱。③消耗5毫升氧气所用时间10℃等于25℃，说明小鼠的生活环境从25℃降为10℃时，能量代谢不受影响。
最可能的结果和结论是：消耗5毫升氧气所用的时间10℃少于25℃，说明小鼠的生活环境从25℃降为10℃时，能量代谢会加强。因为小鼠是恒温动物，在10℃比25℃下维持体温所消耗的能量多。
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5第三部分 生命活动的调节与免疫
第18讲 动物行为产生的生理基础
一.考点内容全解
（一）本讲考什么
本讲重点考查激素调节和神经调节与动物行为间的关系，实验研究在此有重要意义。现将本讲内容小结如下：
（二）考点例析
[例1] 阉割幼兔以利育肥，与之关系最密切的激素是
A. 生长激素 B. 甲状腺激素 C. 性激素 D. 信息激素
[解析]本题考查动物行为与激素间的关系及实际应用。兔的发情及生殖都要消耗大量的能量，影响其育肥。所以幼兔切除性腺，兔体内因缺乏性激素，其生殖器官的发育和性细胞的生成都无法正常进行，从而减少了兔体内的能量的消耗，有利于同化作用，使其长膘以达到育肥的目的。
[答案] C
[同类变式] 用鸡作活体材料设计一个实验，证明动物性激素的分泌器官及对动物行为的影响。
(1)实验材料：
(2)实验处理：
实验组(一)：
实验组(二)：
(3)实验现象：
实验组(一)：
实验组(二)：
(4)结论：——
[解析] 在激素研究史上，各激素的生理作用是通过一系列生理实验得出的。研究动物激素的生理功能的常用方法有：①切除法、②移植法、③注射法、④饲喂法。采用何种方法应根据具体实验要求和激素分子大小而定。由于性激素的分泌器官是性腺，因而用动物做实验时，应将其性腺切除，然后对比该动物的正常个体，看切除性腺后动物的表现，以此证明性腺分泌激素对动物生命活动的调节功能，为了进一步验证这种功能最好待失去性腺、充分暴露缺陷后，再给该动物补充性激素，若症状得到控制和缓解，则初步验证了性腺分泌的性激素的功能。另外，由于性激素对动物的第二性征有激发和维持作用，应选择成年的鸡为好。
[答案](1)成年健壮雄鸡或母鸡 (2)切除性腺的鸡； 先切除性腺，过一段时间后再给该鸡每天注射一定量的性激素（母鸡注射雌激素、雄鸡注射雄激素）(3)第二性征消失； 注射性素后又恢复第二性征。（4）性腺能分泌生长激素；性激素能激发并维持第二性征。
[延伸拓展] 实验研究是动物行为分析的主要方法，实验研究的方法有多种，实验变量的控制是取得成功的关键，本例中对实验材料的选择也非常重要，必须从结论分析过程的要求确定什么样的实验动物合适。
[例2] 猫在饥饿时对纸片都感兴趣；饱食后，老鼠的叫声也常常不能引起猫的反应，这说明
A.猫的行为刺激来自于身体内部 B.鼠叫不是猫行为的刺激因素
C.饱食后的猫，其神经系统变得迟钝 D.猫的行为是内外刺激共同作用的结果
[解析]动物行为的生理基础是反射。引起动物反射行为活动的刺激可来自机体的内部或外部，或二者的共同作用。饥饿状态下，猫对各种刺激物的敏感性增强，说明内部刺激强化了外部刺激，猫的行为是两种刺激共同作用的结果，不是A也不是B。胃的充盈（饱食）对猫是一种刺激，猫对这种刺激的反应是不再进食（是一种行为），神经系统没有变得迟钝。
[答案]D
[同类变式]1935年澳大利亚科学家洛伦佐做了一个实验，刚刚孵化的小鸭看到的第一个运动物体是他本人，而不是母鸭，下图展示了其中的一个结果，这表明了生物的
A.印随 B.模仿 C.条件反射 D.学习行为
[解析] 图中可看到幼鸭随洛伦佐游动，而题干中提示这些小鸭最先看到的运动物体是他本人，应符合印随的特征。
[答案]A
[例3] 下列关于动物趋性行为的叙述，哪一句是不正确的
A．趋性是动物对环境刺激的最简单的定向反应
B．趋性行为一定是由大脑皮层下(如脊髓)的神经中枢控制完成的
C．趋性是应激性的一种方式
D．低等动物也具有趋性行为
[解析] 动物的趋性是对环境刺激的最简单的定向反应，当然也就属于应激性的一种方式。生物具有应激性是生物的基本特征之一，这应该成为一个重要的生物学观点。动物趋性行为应纳入生物的应激性特征来考虑。教材中讲述动物的趋性行为是放在“神经调节与行为”中讲述的，但我们要知道趋性是所有动物具有的行为，没有形成中枢神经的水螅也有趋性，甚至没有形成神经的单细胞动物如草履虫也具有趋性行为。高等动物的趋性是由低级神经中枢控制完成的，没有形成中枢神经的低等动物如草履虫由原生质完成。
[答案] B
二．能力提升技巧
本讲内容中基本概念较多，要理解并能正确应用。下面对它们之间的区别做了一个简单的描述，以利判断。
1.趋性是动物最简单的定向反应。它甚至不需完整的神经系统。
2.反射是一切有神经系统的生物都有的行为，但一般只局限身体一部分的运动反应。
3.本能则是系列非条件反射的组合，比反射要高级。
4.后天性行为与生活体验和学习有关。印随强调刚出生。模仿强调是幼年，而判断与推理特别要求后天的学习，也是动物后天行为的最高形式。
[例4] 一只黑脊鸥的亲鸟对小鸟发出报警鸣叫时，小鸥作出隐蔽反应，这种行为是
A.印随 B.判断和推理 C本能 D.对信号刺激的反应
[解析] 四个选项都是动物行为的不同表现。小鸥不是刚孵化的幼雏，不可能是印随行为，也不是一系列非条件反射组成的本能活动，更谈不上有判断和推理行为的表现。因此，A、B、C是错误的。小鸥的亲鸟发出报警鸣叫，给它一定的信号刺激，小鸥受到此信号刺激后，马上做出反应---隐蔽，以躲避敌害袭击。
[答案] D
[同类变式]下图中的蟾蜍捉住一只蜜蜂后又把它吐了出来，请据图回答下列问题：
（1）请解释为什么蟾蜍会有如图B所示的行为。
（2）如果另一只蜜蜂飞过，蟾蜍可能会怎样做？给出一个理由支持你的预测。
（3）蟾蜍的哪种行为可能来自它的经验？请说明理由。
[解析]本题考查动物行为的建立过程。蟾蜍对飞行的昆虫的捕食是一种先天性行为，因蟾蜍的的发育过程是在无母体照看情况下进行的，捕食行为若需要母体的教育会使蟾蜍失去生存的机会。但蟾蜍在捕食的过程中会通过学习逐渐总结经验，使捕食的技巧更加成熟，而且对捕食对象作出正确判断，如捕食蜜蜂后受伤，以后就不会再捕食了。
[答案]（1）蟾蜍在受到伤害后，在非条件反射的作用下，本能地避开这种伤害而保护自己。（2）蟾蜍不会再捕食蜜蜂。蟾蜍通过后天的学习，可建立条件反射，对有害刺激会自动避开。（3）蟾蜍主动避开蜜蜂的行为可能来自于它的经验。具有发达神经系统的生物具有一定的判断和推理能力。在总结过去经验的基础上，它们能形成一系列的条件反射行为。
[延伸拓展] 本题要求能在未知条件情况下推理相关结论，因此实践生活经验犹为重要，生物学有些问题与实际生活有紧密联系，学习过程中要善于发掘其中的科学原理，并注意积累这方面的知识。本题中蟾蜍的发育过程是否有母体的照顾就是解题的关键。
三.基础能力测试
1.下列属于后天性行为的是
A．某些昆虫（如蛾）的趋光性 B．鸡用爪扒地觅食
C．人的眨眼反射 D．哺乳动物哺育后代
2.母狼的幼仔丢失后，会将人的婴孩哺育成狼孩，这个事实说明
A．母狼试图使婴孩成为自己的孩子 B．母狼有哺育幼体的本能
C．母狼对人有报复行为 D．母狼有较高的哺育能力
3.动物后天性行为的最高级形式是
A．反射活动 B．模仿学习 C．印随 D．判断和推理
4.下列关于动物行为产生与神经调节和激素调节的关系叙述中，正确的是
A.在动物行为的形成中，激素调节和神经调节的作用是同等重要的
B在动物行为的形成中，激素调节和神经调节都有一定的作用，而以激素调节为主
C.在动物行为的形成中，激素调节与神经调节都有一定的作用，而以神经调节为主
D.在动物行为的形成中，神经调节有重要的作用，而激素调节没有影响
5.“鹦鹉学舌”在动物行为上属于
A.印随 B.模仿 C.本能 D.趋性
6. 以下有关在不同地点的同一种鸟类地方口音的说法．正确的是
A.生活在不同地点的同一鸟类的鸣声没有地方口音
B.生活在不同地点的同一鸟类的鸣声有地方口音，这种地方口音是由生态环境决定的
C.生活在不同地点的同一鸟类的鸣声有地方口音，这种地方口音是基因决定的
D.生活在不同地点的同一鸟类的鸣声有地方口音，这种地方口音是由基因和生态环境共同决定的
7.有些蛾初羽化时只靠味觉来找食物，因此不能找到无味的花。但当它采访过无味的花后，最后建立了视觉和事物之间的联系．以后就能采访无味的花了。这种行为称为
A.学习行为 B．取食行为 C．贮食行为 D．繁殖行为
8. 一只蜜蜂X在一个地点发现了花蜜源，它在蜂巢中的舞蹈如图所示。另一只蜜蜂Y也发现了有食物的地点，见图所示。在A---D图中哪个表现的是蜜蜂Y的舞蹈
四．潜能挑战测试
9. 动物普遍具有学习能力，但动物的学习能力是随着动物的进化而发展，是由简单到复杂的。一些较低等的动物虽有学习能力，但都是简单的学习行为，只有到了人类才有最复杂的学习行为。根据目前所知，尚无肯定的证据可以证明原生动物和腔肠动物具有学习能力。实验证明，扁形动物已开始有初步的学习能力。例如，把涡虫放在培养缸中，当给予一个短暂的光照后，再给予一个电刺激．就会引起身体收缩。用同样的方法．经过100多次重复训练之后，单给予光照而不给予电击，也能引起蜗虫身体收缩，也就是形成了条件反射。有人把经过训练形成了条件反射的蜗虫切成两段让其再生，再生后的个体同样保留了这种学习到的行为。蚯蚓能够被训练走简单的T形迷宫。试验时在迷宫的一臂安上电极，另一臂为潮湿的暗室。在实验过程 中，当蚯蚓爬到安有电极的一侧时，就会受到电击，这样．经过一段时间训练之后，能够学会选择向另一臂爬行。昆虫可以被训练走比较复杂的迷宫。学习对脊椎动物行为的影响．显然要比无脊椎动物更为重要，复杂程度也有所发展。
（1）由上述材料可以知道，动物学习行为产生的生理结构基础是必须具有______________。
（2）涡虫受到电击后身体的收缩属于动物的____________行为，它是一种____性行为。
（3）在训练蚯蚓走T型迷宫的实验中，电极起着________功能，必须不断地应用这种刺激强化已形成的_________。
（4）只所以说，学习对脊椎动物的影响较无脊椎动物更重要，是因为脊椎动物有复杂的学习行为，如________，特别是_________能力为高等动物所特有。
10. 鼠妇是一种小型的陆生节肢动物。现计划对鼠妇的某些生活习性进行验证性实验，请你根据需要选择利用所提供的材料用具设计一个简单的实验方案，以了解鼠妇是是否喜欢生活在常温下的湿土中。
材料用具：鼠妇若干只、圆形纸盒若干个（半径为40cm）干燥土壤若干千克、清水、冰箱。
实验方案：
实验结果预测及分析：
五．标答与点拨
1.B （该行为是模仿行为） 2.B（哺育幼仔是一种本能） 3.D （该行为需要经验的积累和总结） 4.C （高等动物中神经调节是最主要的） 5.B 6.D （生物行为是生物特征的一种表现，由遗传和环境共同决定） 7.A （这是条件反射建立的过程，需要学习） 8.C（食物与太阳的连线代表舞蹈的方向）
9.材料分析中要.不同行为发生于什么样的动物，该动物的神经系统的发达程度。答案： （1）较完善的神经系统 （2）本能 先天性 （3）条件刺激物 条件反射 （4）印随学习、 模仿学习、条件反射 判断与推理
10.实验设计注意不同对照组如何确定，而每次实验只需讨论其中的一个问题，如湿度和温度分开研究。答案：实验方案：选取健康状态相同的鼠妇若干（40只），平均分为4组。取圆形纸盒两个，其中一个一边装干燥土壤，另一边装加有清水的湿土。在另一个纸盒内都放湿土，一边放冰块，另一边不放。然后在这两个纸盒中均匀放入鼠妇（每边10只）。
结果与分析：若在装湿土和干土的盒中，鼠妇向湿土转移，说明它喜欢在湿土中生活。在装有湿土的盒中，若鼠妇向未放冰块的地方转移，说明鼠妇喜欢温暖的地方。
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4第三部分 生命活动的调节与免疫
第16讲 体液调节
一．考点内容全解
（一）本讲考什么
1.人体的主要内分泌器官及功能
人体内分泌器官中垂体处于中心地位，它所分泌的激素对其它内分泌器官有调控作用。各内分泌器官所分泌的激素都有其特殊的作用，其它激素无法替代。（如下左图）
2.激素分泌的调节
人体及动物体内的激素主要通过反馈机制进行调节，使其维持在正常水平。（如上右图）
3.协同作用与拮抗作用
①协同作用主要表现为不同激素对同一生理过程都发挥作用，而达到增效的结果。典型的是生长激素和甲状腺激素对生长发育的促进作用。
②拮抗作用则是一个相反的效应。
（二）考点例析
[例1] 当人体内胰岛素分泌不足时
A.蛋白质合成增加，葡萄糖利用增加 B.蛋白质合成增加，葡萄糖利用减少
C.蛋白质合成减少，葡萄糖利用增加 D.蛋白质合成减少，葡萄糖利用减少
[解析]本题主要考查糖代谢。胰岛素主要功能是调节糖代谢，降低血糖含量，促进血糖合成为糖原，抑制非糖物质转变为葡萄糖，从而降低血糖浓度。因此在胰岛素分泌不足时，葡萄糖的利用会减少。由于糖类代谢的障碍，葡萄糖氧化的中间产物也会随之减少，也影响了蛋白质的代谢过程，因此蛋白质的合成也会减少。
[答案] D
[特别提示]解答问题时全面分析是一种基本素质，不能仅仅停留于表面现象的分析。胰岛素的功能是降低血糖浓度，也正因为如此它也会对其它代谢产生间接影响。
[同类变式] 选体重相近、发育正常的四只雄性小狗，甲狗不做任何处理，乙、丙、丁分别做不同手术处理。几个月后，测得四只狗血液中的三种激素的含量(μg/mL)如下表：
甲 乙 丙 丁
甲状腺激素 3 0.1 2.8 3
雄性激素 4 3.8 3.6 0.8
生长激素 6 5.8 0.1 5.6
据表分析：乙、丙、丁分别被切除的内分泌腺依次是
A．甲状腺、垂体、睾丸 B．甲状腺、睾丸、垂体
C．垂体、甲状腺、睾丸 D．睾丸、甲状腺、垂体
[解析]本题考查各内分泌器官的功能。 甲没有作任何处理，因此甲体内的各种激素水平处于正常值状态。分析其它几只狗体内的激素水平，可知：乙甲状腺激素水平低下、丙生长激素分泌不足、丁雄性激素水平不正常，联系各内分泌器官所分泌的激素就可以知道它们各切除了什么器官。
[答案] A
[例2] 将成熟雄鼠的甲状腺进行手术切除，从第三周开始，每天注射激素A，结果激素A和激素B在血液中的浓度变化曲线如下图所示，请回答：
（1）A是 。
（2）激素B是 。
（3）如果停止注射激素A，鼠的身体状况是 。如果将注射量增加5倍，连续注射3个月，鼠的身体状况是 。
[解析] 解答本题应熟悉（1）甲状腺激素的生理功能；（2）甲状腺活动与其他内分泌腺的作用关系；（3）应正确理解和分析实验操作、曲线图的生理意义。切除成熟雄鼠的甲状腺，甲状腺激素的分泌立即停止，血液中的含量必然直线下降，并将直接影响动物的新陈代谢，同时也会反馈到脑下垂体，促进垂体分泌“促甲状腺激素”，根据动物内分泌系统的反馈作用机制以及曲线三周前后的变化，可以判断，坐标图中的曲线A是甲状腺激素，曲线B是垂体分泌的促甲状腺激素。
[答案] （1）甲状腺激素 （2）促甲状腺激素 （3）代谢缓慢、体温下降、心跳减慢、全身浮肿、神经反应迟钝； 体内物质氧化分解过快，食量大而体消瘦，心跳呼吸加快，神经系统兴奋性高。
[延伸拓展] 图文转化的核心是要正确分析图文所表达的含义，趋势分析是经常使用的一种方法。本题中A线的下降直接引起B线反弹，可知“B随A动”，应用反馈作用原理再分析就比较顺利了。
[同类变式] 下图中哪条曲线能说明正常人在进食前与进食后的一段时间内血糖浓度变化的情况
A.曲线 a B.曲线 b C.曲线 c D.曲线d
[解析]本题的曲线图确有令人眼花缭乱之感，但仔细分析可以知道，正常人体在进食前与进食后的大部分时间内血糖水平保持相对稳定，只是在进食的短暂时间内会有波动，而且进食后由于血糖的快速上升，在反馈调节作用机制下，随胰岛素分泌的增多，血糖浓度恢复正常。C线显然符合实际。
[答案] C
[例3] 让一健康人和一糖尿病患者于空腹时同时口服葡萄糖，服用量按每人每1千克体重1克计算。随后每隔一段时间，测定各人的血糖浓度和血液中的胰岛素浓度。
（1）两人血液浓度变化如右图，其中表示糖尿病患者的曲线 。
（2）下列甲—丁4种曲线图中能正确反映二人血液中胰岛素浓度变化的是 。
（3）血糖浓度的调节往往是一个复杂的过程，下图表示了该调节过程中胰岛素和胰高血糖素的作用机理。
从图象上分析，胰岛素与胰高血糖素在调节血糖中的作用属于 作用，糖尿病病人中 激素水平低。
（4）下列有关胰岛素生理功能的叙述中正确的是 。
A、提高组织细胞摄取和利用血液中葡萄糖的能力
B、促进肝糖原的分解
C、促进糖原的合成，抑制脂肪等物质转变成糖类型
D、抑制葡萄糖转变成脂肪
（5）健康人当血糖浓度偏低时，可通过胰岛素分泌的________和肾上腺髓质分泌的_____，使血糖浓度升高。
[解析] 本题考查胰岛素的调节及与其它激素的关系。正常人体内的血糖浓度能维持在一个相对稳定水平，与体内胰岛素和胰高血糖素相对数量的多少有关，这两种激素间属拮抗关系，图三明确表明了这一点。图1中血糖浓度维持在0.1%的是正常人，图2中正常人胰岛素水平可随血糖浓度的升降而波动，但糖尿病人本身激素分泌不正常，其波动幅度会减小，且其含量低于正常人。糖尿病人不仅胰岛素含量低，由于体内血糖含量高，在反馈机制的调节下，胰高血糖素也会低于正常水平。而胰岛素的生理作用通过图3可寻求答案。
[答案] （1）B （2）丙 （3）拮抗 胰岛素、胰高血糖素 （4）A、C （5）胰高血糖素 肾上腺素
二．能力提升技巧
1.激素的作用要从原理上把握，不能仅仅停留在表面现象上，如胰岛素为什么能降低血糖浓度，就可从血糖来源与去路两方面分析。
2.协同作用和拮抗作用应从作用效果上分析，不要死记硬背。
[例3] 体液调节就是机体某些细胞产生某些特殊的化学物质，借助于血液循环的运输，到达全身各器官组织或某一器官组织，从而引起这器官组织的某些特殊的反应，许多内分泌细胞所分泌的激素，就是借体液循环的通路对机体的功能进行调节。下图表示了体液调节的主要过程。有些内分泌细胞可以直接感受内环境中某种理化因素的变化，直接作出相应的反应。例如，当血钙离子浓度降低时，甲状旁腺细胞能直接感受这种变化，促使甲状旁腺激素分泌增加，转而导致骨中的钙释放入血，使血钙离子的浓度回升，保持了内环境的稳态。
（1）从图象上分析，当激素与相应的靶细胞结合后，对靶细胞的分泌活动起 作用，属于 调节。
（2）图中的神经内分泌细胞可能是 （填器官）的一部分，其分泌的激素主要是 。
（3）缺钙是处于生长发育期的儿童普遍存在的现象，若此时测定其体内甲状旁腺激素的含量则应相对 。
[解析] 图文转化及从新材料中提取信息是高考能力要求之一。从图象上观察，发现当激素与靶细胞结合后，有正反馈效应，即随分泌物的增加它又会再次反作用于靶细胞，分泌量进一步加大，这就是激素的放大作用，因此激素量很小，功能却很大。而图中的神经内分泌细胞应是下丘脑的神经分泌部，它可分泌各种促激素的释放激素，对其它内分泌器官起协调和统领作用。当血中钙含量低时，甲状旁腺激素分泌量应加大。
[答案] （1）促进 反馈 （2）下丘脑 各种促激素的释放激素 （3）偏高
三．基础能力测试
1.王明因故没吃早饭就上学，到第四节课时仍然精神饱满地认真听讲和学习，这时他体内血糖调节的过程不正确的是
A.胰高血糖素促进肝糖元水解生成葡萄糖 B.肾上腺素促进肝糖元分解
C.胰高血糖素促进胰岛B细胞分泌胰岛素 D.胰高血糖素促进非糖物质转化成葡萄糖
2.甲状腺激素浓度过高会引起线粒体中的解偶联作用，即虽有电子传递但无ATP形成。根据这一事实，可以预料甲状腺机能亢进患者
A.食量小，肥胖，皮肤温度比常人低 B.食量小，肥胖，皮肤温度比常人高
C.食量大，消瘦，皮肤温度比常人低 D.食量大，消瘦，皮肤温度比常人高
3.科学家发现，妇女的月经周期变化与体液中的促性腺激索的浓度变化有关。这是因为促性腺激素
A.能促进子官内膜的增生 B.是雌性激素 C.能调节卵巢的活动 D.是月经的重要成份
4.当人体的一些组织器官损伤或发生炎症时，会产生并释放组织胺。该物质使毛细血管舒张和通透性增加，促进血浆渗入组织间隙而形成组织液，造成组织水肿。该物质对血管的调节方式属于
A．血流自动调节 B．神经调节 C．体液调节 D．神经体液调节
5.摘除小白鼠的垂体后，甲状腺的功能出现衰退，原因是
A.缺少促甲状腺激素B.生长激素分泌不足 C.饮食中缺碘 D.甲状腺神经受损
6.观察甲、乙两地蝌蚪的生长发育情况，结果如右图所示。以下推测正确的是
A.甲地广见大型青蛙 B.乙地广见大蝌蚪
C.甲处居民有可能患甲状腺肿 D.乙处居民应多吃加碘盐
7.切除狗的胰脏则狗排出的尿液常常会吸引许多蚂蚁，这是因为
A.尿里会有氨基酸 B.肌糖元分解，使尿糖升高
C.狗尿中含有糖元 D.胰岛素缺乏，使狗出现糖尿
8.下列能产生协同作用的激素为
A.状腺素和生长激素 B.肾上腺素和胰岛素
C.性激素和孕激素 D.胰高血糖素和胰岛素
四．潜能挑战测试
9.下图所示为妇女怀孕、生产和泌乳过程中有关激素在血液中浓度变化的情况。曲线4对应的激素是
A.雌激素 B.催产素 C.催乳素 D.孕酮
10. 胰液分泌的调节是一个复杂的过程，下图为胰液分
泌调节的示意图（部分）。请据图回答：
（1）人体在正常情况下，咀嚼食物引起胰液分泌的神经反射是 。
（2）当食物进入胃内后，引起胰液分泌增加的调节方式为 。
（3）胰液中的消化酶主要有 、 、 。
（4）激素B是通过 途径到达胰腺的。
11. 用插管插入到青蛙心的心室中，制备带神经的博动的离体青蛙心（见图甲）。插管内的液体是任氏液（能够维护青蛙心跳动的生理溶液），心脏内的血液已被任氏液代替，插管内的任氏液液面随青蛙心的收缩与舒张而上下移动。已知刺激支配蛙心甲的神经，会引起心跳减慢减弱。试利用下述材料和用具，设计一个简单的实验，证明神经受刺激后心室内存在引起青蛙心脏博动变化的某种物质。
实验材料和用具：2支吸管、2个带有与甲相同装置的离体青蛙心（乙和丙）、任氏液。
实验步骤、现象和结论：
五．答案与点拨
1.C （胰岛素是促进血糖分解的）
2.D（因无ATP的形成，会有大量的糖类物质被分解，释放的能量主要以热的形式出现）
3.C（促性腺激素会促进卵巢产生多种性激素）
4.C（组织胺是一种化学物质，通过体液运输）
5.A（垂体能产生促甲状腺激素）
6.C（甲地蝌蚪大说明该地区缺少碘影响甲状腺激素的合成，使蝌蚪变态受影响，出现大蝌蚪）
7.D（胰岛素缺乏会出现尿糖，吸引蚂蚁）
8.A（都有促进生长的作用）
9.B（妇女分娩时催产素分泌量大，且时期不会太长）
10.本题是一道综合试题，考查激素分泌与神经间的关系，从调节过程分析，垂体是内分泌系统的枢纽。答案：（1）非条件反射 （2）神经调节和激素调节 （3）胰麦芽糖酶、胰脂肪酶、胰蛋白酶 （4）血液循环
11.实验设计时要注意一定要使神经兴奋后再取液，并要有对照组。答案：实验步骤：
（1）吸取任氏液或刺激神经前的蛙心甲内的任氏液，加入到离体蛙心乙中，蛙心博动没有变化
（2）吸取刺激神经后的蛙心甲内任氏液，加入到蛙心丙中，引起离体蛙心丙的博动减弱减慢。
结论：由此证明，神经受刺激后，心室腔内确实存在引起心脏膊动变化的某种物质。
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1第四部分 遗传与进化
第26课时 DNA分子的结构和复制
一、考点内容全解
（一）本课时考点是什么？
1.DNA分子的结构
(1)结构单元——脱氧核苷酸
[特别提示]①DNA组成元素为C、H、O、N、P ②相邻的棱苷酸以3′，5′–磷酸二酯键连接成长链
(2)DNA的空间结构——双螺旋结构
(二)DNA分子复制
(1)DNA复制的概念、时期和场所
①复制概念：以亲代DNA为模板合成相同子代DNA的过程
②复制时期：有丝分裂间期，减数分裂第一次分裂前间期
③复制场所：细胞核(主要)，线粒体、叶绿体和细胞质(细胞质基因)
(2)DNA复制的机理
①碱基互补配对原则 ②边解旋边复制
(3)DNA复制的条件
①模板：亲代DNA的两条链
②原料：4种脱氧核苷酸
③能量：ATP
④酶：DNA解旋酶、DNA聚合酶等
(4)DNA复制的特点
半保留复制：新合成的子代DNA分子中的两条链，一条是从母链“继承”的，另一条为新合成的。
(5)DNA复制的意义
①遗传信息的传递，使本种保持相对稳定和延续。
②由于复制差错而出现基因突变，从而为进化提供了原始选择材料。
（二）考点例析
[例1]大豆根尖细胞所含的核酸中，含有碱基A、G、C、T的核苷酸种类共有 ( )
A.8种 B.7种 C.5种 D.4种
[解析]大豆根爽细胞中舍有Ⅳ队和RNA。DNA的基本组成单位是分别含有碱基A、G、C、T的四种脱氧核苷酸；RNA的基本组成单位是分别含有A、G、C、U的四种核糖核苷酸。
[答案]B
[特别提示]核糖校苷酸与脱氧核苷酸的结构基本相同，但有两处差异：①五碳糖不同。核糖核酸的五碳糖为核糖；②具有尿嘧啶，而无胸腺嘧啶，其他三种碱基相同。由此可见核糖核苷酸和脱氧核苷酸各有4种。
[同类变式]人、噬菌体、SARS病毒的核酸中各有多少种核苷酸 ( )
A.8、4、4 B.7、4、4 C.5、4、4 D.8、5、5
[解析]从二个方面进行分析：①核酸的种类。人为细胞形态的生命，具有DNA和RNA：噬菌体为DNA病毒，SARS为RNA病毒，只有RNA。②结合[例1]分析知每种核酸对应4种核苷酸。
[答案]A
[例2]遗传信息是指 ( )
A．有遗传效应的脱氧核苷酸序列 B．脱氧核苷酸 C．氨基酸序列 D．核苷酸
[解析]DNA分子具有特异性。不同物种DNA分子，核苷酸数目、排列顺序各不相同，其中，有遗传效应的脱氧核苷酸序列(基因)即代表不同的遗传信息，能指导合成特定功能的蛋白质。
[答案]A
[同类变式]对细胞中某些物质的组成进行分析，可以作为鉴别真核生物的不同个体是否为同一物种的辅助手段，一般不采用的物质是 ( )
A．蛋白质 B．DNA C．RNA D．核苷酸
[解析]本例是[例2]的拓展延伸。不同物种具有不同遗传信息→不同DNA→不同mRNA→不同蛋白质，三者都存在物种拍异性，而核苷酸并无物种特异性，因而不能作为鉴别物种个体的依据。
[答案lD
[例3]以下四个双链DNA分子中稳定性最差是 （ ）
A.G-C-T-A-A-A-C-C-…-T-T-A-C-G 其中A占25% B.G-C-T-A-A-C-C-…-T-T-A-C-G-A 其中T占30%
C.G-C-A-A-C-C-…-T-T-A-C-G-T-A 其中G占25% D.T-A-A-A-C-C-…G-C--T-T-A-C-G 其中C占30%
[解析]DNA分子中双链间以碱基对相连，即A＝T，G≡C，因而G≡C碱基对含量越高分子越稳定，反之越不稳定。A、B、C、D四个双链DNA分子G≡C碱基对含量依次为50%、40%、50%、30%，其中稳定性最差的是D。
[答案]D
[例3]含有32P或31P的磷酸，两者化学性质几乎相同，都可参与DNA分子的组成，但32P比31P质量大。现将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中，连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养，经过第1、2次细胞分裂后分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取出DNA．经密度梯度离心后得到结果如图。由于DNA分子质量不同，因此在离心管内的分布不同。若①②③分别表示轻、中、重三种DNA分子的位置，请回答：
(1) G0、G1、G2三代DNA离心后的试管分别是图中的：G0 ，G1 ，G2
(2) G2代在①、②、③三条带中DNA分子数的比例是
(3)图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是： 条带① ，条带②
(4)上述实验结果证明DNA的复制方式是 。DNA的自我复制能使生物的 保持相对稳定。
[解析]首先应当理解轻、中、重三种DNA的含义：由两条链合31P的脱氧核苷酸组成的是轻DNA；由一条链舍31P的脱氧核组成的链与另一条含32P的脱氧核苷酸组成的链形成的是中DNA；由两条含32P的脱氧柱核酸组成的链形成的是重DNA。
根据DNA半保留复制的特点：G0代细胞中的DNA全部是轻DNA；G1代是以G0代细胞中的DNA为模板，以含32P的脱氧核苷酸为原料形成的两个DNA分子，全部为中DNA；G2代是以G1代细胞DNA为模板，以含32P的脱氧核苷酸为原料形成的4个DNA分子，其中有两个DNA分子，母链含31P，子链含32P为中DNA；另两个DAN分子，母链、子链全为32P，是重DNA。 G2代以后除两个中DNA外，其他均为重DNA。
[答案](1)A；B；D； (2)0：1：1 (3) 31P 31P和32P (4)半保留复制；遗传特性
[同类变式]在氮源为14N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为14N-DNA(对照)；在氮源为15N的培养基上生长的大肠杆菌，其DNA分子均为15N-DNA(亲代)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上，再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ)，用某种离心方法分离得到的结果如图所示。
请分析：
(1)由实验结果可推测第一代(Ⅰ)细菌DNA分子中一条链是 ，另一条链是
(2)将一代(Ⅰ)细菌转移到含15N的培养基上繁殖一代，将所得到细菌的能出现在试管中的DNA用同样方法分离。请参照上图，将DNA分子可能出现在试管中的位置在图中标出。
[解析]本例以同位素14N、15N取代[例3]中的31P、32P，原理完全相同。第一代(Ⅰ)细菌DNA分子为杂种DNA分子(中DNA)；第二代(Ⅱ)细菌DNA分子中有1/2为中DNA，1/2为重DNA。
[答案](1)15N母链，14N新链 (2)如图所示
二、能力提升技巧
1.碱基互补配对原则的计算规律
在遗传信息的传递和表达过程中，即DNA复制、转录、逆转录、翻译及RNA复制均遵循“碱基互补配对原则”，其基本点是A与T或U配对，G与C配对，所以配对的两个核酸分子中相应碱基数目关系是A＝T(或A＝U)和G≡C。
应注意数学中的“等量代换”的思想、比和比例性质的灵活运用，可以得出许多重要结论(建议大家不必记住这些“推论”)。
2.“半保留复制”规律的运用
[例4]某一个DNA分子含20％的A和T(总和)，那么由它转录成的信使RNA中G、C之和占该分子 ( )
A．40％ B．80％ C．60％ D．20％
[解析]可按以下步骤分析：
（1）画出草图。（如右图）
（2）标上符合已知条件的特殊值。通常设为100个碱基对(双链)。
（3）等量代换。由于A＝T，即A1=T2，T1=A2，所以A1+T1 =T2＋A2=200×20％÷2=20，故G＋C=100－（A+U）=100－(A2＋T2)=100—20=80
[答案]B
[解题技巧]通过“绘图释义”建立几何模型有助于问题的解决。
[同类变式]一个DNA分子的一条链上，腺嘌呤比鸟嘌呤多40%，两者之和占DNA分子碱基总数的24%，则该DNA分子的另一条链上，胸腺嘧啶占该链碱基数目的 ( )
A.44% B.24% C.14% D.28%
[解析](1)画出草图。（如右图）
(2)依题意，列出等量关系：
→A1=1．4G1……①
而→A1＋G1=48……②
联立①②得：A1 = 28
(3)依“等量代换”有：T2=Al=28，即胸腺嘧啶占该链碱基数目的28％
[答案]D
[解题技巧]进行碱基比例的计算时，往往要运用“方程思想”。
[同类变式二](上海高考题)分析一个DNA分子时，发现30%的脱氧核苷酸含有腺嘌呤，由此可知该分子一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的 ( )
A．20% B．30% C．40% D．70%
[解析]根据碱基互补配对原则，可知鸟嘌呤占DNA碱基总数为(1－30%×2)÷2=20%。一般情况下，DNA双链上都应有G分布，但也有一种极端情况，使G集中分布在一条链上(无C)，而另一条链上没有G(只有C)。所以该分子中一条链上鸟嘌呤最大值可占该链的40%。
[答案lC
[延伸技巧]本题可采用“不等式”法，但应能想象到“问题情景”，明白这一点，还可对本题作拓展和延伸，如可推知该分子中一条链上鸟嘌呤所占比例取值范围为0—40%。
[例5]将用15N标记的一个DNA分子放在含有14N的培养基中让其复制三次，则含有15N的DNA分子占全部DNA分子的比例和占全部DNA单链的比例依次为 ( )
A．1/9，1/4 B．1/4，1/8 C．1/4，1/6 D．1/8，1/8
[解析]DNA分子的复制为半保留复制，复制过程中DNA的两条链均作母链(模板)而形成子链，形成两个DNA分子，子代DNA的两条链中，一条来自母链，一条是新合成的子链。复制三次指连续同步复制，共形成8个DNA分子。在8个DNA分子的16条单链中，只有某二个DNA分子含有原来标记的15N(第一代)DNA分子。
[答案]B
[解题技巧] 根据半保留复制特点，亲代DNA无论复制多少次，子代分子中均只有2个DNA分子、2条链中含原亲代DNA分子。
[同类变式]具有100个碱基对的一个DNA分子片段，内含40个胸腺嘧啶，如果连续复制2次，需游离的胞嘧啶脱氧核苷酸 ( )
A．60个 B．80个 C120个 D．180个
[解析]解答本题步骤：(1)求出原DNA分子中胞嘧啶的个数C=60 (2)复制两次后所需游离胞嘧啶脱氧核苷酸为60×(22－1)=180个
[答案]D
[解题技巧] 根据半保留复制特点，新合成的子代DNA加，当于2n－1个，其中n表示复制次数。
三、基础能力测试
1．下图所示的核苷酸中，在DNA结构中不可能具有的是 ( )
2．女性子宫癌细胞中最长的DNA分子可达36mm，DNA复制速度约为4μm／min，但复制过程的完成仅需4min左右，这主要是因为 ( )
A．边解旋边复制 B．以半保留方式复制 C．有许多复制起点 D．每个复制起点双向复制
3．蛋白质分子、核酸分子均具有特异性，下列选项中与核酸分子特异性无关的是 ( )
A．结构单元的种类 B．结构单元的数目 C．结构单元的排列顺序 D．整个分子的空间结构
4．(2003上海高考题)某DNA分子共有a个碱基，其中含胞嘧啶m个，则该DNA分子复制3次，需要游离的胸腺嘧啶脱氧核苷酸为 ( )
A．7(a－m) B．8(a－m) C．7(1/2a－m) D．8(2a－m)
5．已知一段mRNA含有30个碱基，其中A和G有12个，转录该段mRNA的DNA分子中C和T共有 ( )
A．12 B．24 C．18 D．30
6．图为两条多核苷酸链，共有核苷酸 ( )
A．4种 B．5种 C．7种 D．8种
7．已知DNA分子中，碱基对A=T两个氢键相连，G≡C以三个氢键相连。若某DNA分子中含100个腺嘌岭(占总数的20%)，则该DNA分子中共有氢键 ( )
A．350个 B．500个 C．650个 D．1000个
四、潜能挑战测试
8．从某种生物中提取的一个核酸分子，经分析A占a%，G占b%，且a + b=50，C占20%，膘嘌呤共150个，鸟嘌呤共225个。则该生物肯定不是 ( )
A．噬菌体 B．酵母菌 C．烟草花叶病毒 D．蓝细菌（蓝藻）
9．将大肠杆菌放在含有同位素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标记的大肠杆菌再移到14N培养基中培养，每隔4h(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的密度。DNA的密度梯度离心试验如右图所示：
(1)若c世代有一个中带DNA的某一条链上的二个碱基A变成G，而该碱基刚好属于某基因序列，则第五世代发生突变的基因占基因总数的
(2)若原第一世代DNA分子中共有14000个脱氧核苷酸， 且(A+T)/(G+C)=2/5，则d世代对应培养基中应至少添加游离胸腺嘧啶脱氧核苷酸 个
10．胸腺嘧啶脱氧核糖核苷（简称胸苷）在细胞内可以转化为胸腺密啶脱氧核糖核苷酸，后者是合成DNA的原料，用含有3H-胸苷的营养液，处理活的小肠黏膜层，半小时后洗去激离的3H-胸苷。连续48小时检测小肠绒毛的被标记部位，结果如下图（黑点表示放射性部位）。
请回答：
①处理后开始的几小时，发现只有a处能够检测到放射性，这说明什么？
②处理后24小时左右，在b处可以检测到放射性，48小时左右，在c处检测到放射性，为什么？
③如果继续跟踪检测，小肠黏膜层上的放射性将发生怎样的变化？
④上述实上述实验假如选用含有3H—尿嘧啶核糖核苷的营养液，请推测几小时内小肠黏膜层上放射性出现的情况将会怎样？为什么？
五、标答与点拨
1．B (点拨：DNA组成成分中不含尿嘧啶)
2．C (点拨：通过计算知如果只有一个复制起点且双向复制则复制完成需450分钟，排查选项只能选C)
3．D (点拨：蛋白质分子的空间结构是决定蛋白质特异性的重要方面，面核酸DNA的特异性是特定的碱基序列所携带的特定遗传信息)
4．C(点拨：×)
5．D (点拨：双链DNA中，碱基数A+G=A+C=T+G=T+C=总数的一半)
6．D(点拨：图示为转录过程)
7．C (点拨：共有A=T碱基对100个，G≡C碱基对150个)
8．A (点拨：从核酸的种类进行推理。依题意：A/G=150/225=a%/b%，得a/b=，又a+b=50，得a=20，b=30，即（G％=30％）≠（C％=20％），故核酸分子必为单链，而噬菌体只含双链DNA)
9．(1)1／4 (2)6000(点拨：首先由题干图片信息确定a、b、c、d依次为第一、二、三、四世代 (1)第二(c)世代一个DNA分子一条链基因突变，则经半保留复制，此后有一半DNA发生改变，至第五世代复制3次，故突变基因个数是23×1/2=4，而第五世代总基因数为24 =16，所以突变基因数占4/16=1/4；(2)由(A+T)/(G+C)=2/5推知(A+T)/(A+T+G+C)=2/(2＋5)得A占1/7，b世代为第三世，DNA复制22=4次，依据半保留复制相当于新合成4－1=3个DNA分子，所以需游离胸14000×1/7×3=6000个)
10．①小肠黏膜层只有a处的细胞能进行DNA复制和细胞分裂②a处的细胞连续分裂把带有放射性标记的细胞推向b处，直至c处③小肠黏膜细胞上的放射性将会因为细胞的衰老、死亡、脱落而消失④在小肠黏膜层的各处都可以检测到放射性，因为小肠黏膜层上的细胞不断进行mRNA的合成
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5第四部分 遗传与进化
第34讲 生物进化
一、考点内容全解
（一）本讲考点是什么
1.达尔文自然选择学说
（1）主要内容：达尔文认为遗传和变异是自然选择的基础(内因)；生存斗争是生物进化的动力(外因)；过度繁殖为自然选择提供了更多的选择材料，同时加剧了生存斗争；定向的自然选择决定了生物进化的方向。其要点图示如下：
（2）评价
意义：科学地解释了生物进化的原因，以及生物的多样性、适应性。
局限：对于遗传和变异的本质、自然选择如何起作用等方面存在猜想和片面，甚至错误的认识。
2.现代生物进化理论
现代生物进化理论是达尔文自然选择学说和基因学说的综合，也就是说用现代遗传学理论来补充和完善达尔文学说的不足，如通过种群、基因库、基因频率解决了达尔文不能解释的自然选择如何发挥作用的问题。其本观点是：
（1）种群是生物进化的单位，生物进化的实质在于种群基因频率的改变。
（2）突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节，通过它们的综合作用，种群产生分化，最终导致新物种的形成。
在这个过程中，突变和基因重组产生生物进化的原材料，自然选择使种群基因频率发生定向改变并决定生物进化的方向，隔离是新物种形成的必要条件。图示如右：
（二）考点例析
[例1]用生物进化论的观点解释病菌抗药性不断增强的原因是
A．使用抗菌素的剂量不断加大，病菌向抗药能力增强方向变异
B．抗菌素对病菌进行人工选择，生存下来的病菌都是抗药能力强的
C．抗菌素对病菌进行自然选择，生存下来的病菌都是抗药能力强的
D．病菌中原来就有抗药性强的个体，在使用抗菌素的过程中淘汰了抗药性弱的个体
[解析]本题考查学生对达尔文生物进化观点的理解情况。根据达尔文的进化观点，由于变异，病菌本身存在着个体差异，有的抗药性强，有的抗药性弱，有的无抗药性，抗菌素的使用对病菌起了自然选择作用，而不是人工选择(人工选择是指人类有目的地选择适合人类需要的生物品种) 。通过一代又一代地自然选择，病菌的抗药性会越来越强。
[答案]C、D
[解题警示]最容易犯的错误是“生物主动的适应（变异能按生物意愿而发生有利的定向变异）”
[例2]在一个种群中随机抽出一定数量的个体，其中，基因型为AA的个体占18％，基因型为Aa的个体占78%，aa的个体占4%。基因A和a的频率分别是：
A.18%、82% B.36%、64% C.57%、43% D.92%、8%
[解析]不妨设该种群为100个个体，则基因型为AA、Aa和aa的个体分别是18、78和4个。就这对等位基因来说，每个个体可以看做含有2个基因。那么，这100个个体共有200个基因，其中，A基因有2×18+78=114个，a基因有2×4+78=86个。于是，在这个种群中，
A基因的基因频率为： 114÷200=57%
a基因的基因频率为： 86÷200=43%
[答案]C
[说明]可以先算出一对等位基因中任一个基因的频率，再用1减去该值即得另一个基因的频率。
[同类变式]据调查，某地人群基因型为XBXB的比例为42.32%、XBXb为7.36%、XbXb为0.32%、XBY为46%、XbY为4%，求在该地区XB和Xb的基因频率分别为
[解析]取100个个体，由于B和b这对等位基因只存在于X染色体上， Y染色体上无相应的等位基因。故基因总数为150个，而XB和Xb基因的个数XB、Xb分别为42.32×2+7.36+46＝138，7.36+0.32×2+4＝12，再计算百分比。XB、Xb基因频率分别为138/150＝92%，12/150＝8%
[答案]92%， 8%
[例3]图为加拉帕戈斯群岛上物种演化的模型，A、B、C、D为四个物种及其演化关系，回答：
(1)A物种进化为B、C两个物种的两个外部因素是
(2)甲岛上的B物种迁到乙岛后，不与C物种进化为同一物种的原因是
(3)迁到乙岛的B物种进化为D物种的原因
[解析]A物种原是同一自然区域的生物类群，后来，同一物种的生物有的在甲岛生活，有的在乙岛生活，由于甲、乙两岛环境条件不同，使得同种物种的两个种群的基因频率发生不同的定向改变。再加上甲、乙两岛由于地理隔离而不能相互自由交配，使不同种群的基因库不同。所以，最后的进化结果是形成两个物种。甲岛上的B物种迁回乙岛后，由于各自种群的基因库已发生改变，加之二者的生殖隔离，因此物种B不会与C物种共同进化为一个相同的新物种，而是各自独立进化。因甲、乙两岛的环境条件不同，再加上由于地理隔离导致生殖隔离，不能与B自由交配，故D物种在B物种基础上进化而成。
[答案] (1)自然选择、地理隔离 (2)B与C间已形成生殖隔离 (3)甲、乙两岛的环境条件不同，自然选择作用不同，再加上地理隔离使它们基因频率的差别得到累积而形成了生殖隔离。
二、方法技巧规律
近几年高考命题集中在三个方面：（1）自然选择学说的理解和运用；（2）基因频率的有关计算；（3）对生物进化一些新观点、新学说的评价；（4）生物进化的证据。未来高考考向预测：（1）与遗传基本定律相结合，以基因频率为知识切入点，解决进化中的相关计算问题；（2）研究生物大分子进化；（3）与生态学知识相结合，考查综合运用现代进化理论分析生物多样性。
1.运用遗传的基本定律，结合“哈代-温伯格”基因平衡定律解决有关基因频率的计算问题，加深理解自然选择学说的实质。
在一个种群中符合以下5个条件：①种群极大②种群个体间的交配是随机的③无基因突变④无新基因加入⑤无自然选择的情况下，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，保持平衡。用数学方程式可表示为：(p+q)2=1,p2+2pq+q2=1，p+q=l。其中p代表一个等位基因的频率，q代表另一个等位基因的频率。运用此规律，已知基因型频率可求基因频率；反之，已知基因频率可求基因型频率。
2.生物进化历程和彼此间的亲缘关系是进化论的重要内容，能够提供生物进化和亲缘关系的证据有多方面，要学会运用已有知识去寻找证据：
（1）古生物学研究提供的证据：化石。通过对地层中化石的研究表明：生物进化与自然条件的改变密切相关；生物的进化有许多中间过渡类型连接。
（2）胚胎学研究提供的证据：重演律——生物个体发育过程中，重现其祖先的重要发育阶段。通过对动物胚胎发育的研究，可推测生物之间的亲缘关系和各种生物的起源。
（3）比较生理学研究的证据：如血清鉴别法，注射了异种动物血清后根据沉淀情况，测定各种生物的亲缘关系。若沉淀反应愈强，说明血清蛋白差异越小，亲缘关系越近；反之，则越远。
（4）分子生物学研究的证据：测定不同生物的同种蛋白质的分子结构，差异越小，亲缘关系越近；不同生物的核酸分子杂交，杂交程度越高，亲缘关系越近。
[例4]某人群中每10000人中有一白化病患者(aa)，问该人群中带有a基因的杂合体概率是
[解析]已知基因型aa的频率为1/10000则基因a的频率q==0.01，基因A的频率p=1－0.01=0.99，，则基因型Aa的频率为2pq=2×0.99×0.01=0.0198
[答案]0.0198
[特别提示]熟练运用遗传的基本定律，结合“哈代-温伯格”基因平衡定律计算基因频率这是定量描述自然选择的基础。
[同类变式]人类的苯丙酮尿症是代谢疾病，由隐性基因控制。如果群体的发病率是1/10000，表现型正常的个体与苯丙酮尿症患者婚配，生出患苯丙酮尿症小孩的概率约为
[解析]本例是[例4]的拓展。依基因的平衡定律，杂合体基因频率为2×1/100×(1－1/100)≈1/50≈杂合体占表型正常个体的机率，故表型正常个体婚配子女患病机率为1/4×1/50＝1/200
[答案]1/200
[例5]研究表明鱼和蝌蚪的排泄物主要是氨，两栖类的排泄物主要是尿素，飞行类和鸟类的排泄物主要是尿酸。经测定，在鸡胚的发育过程中，含氮化合物的排泄情况如图。
该图说明：
①
②
[解析]据图可知，第4天的鸡胚，氮排泄物主要是氨，其排泄功能与鱼类相似；第7天的鸡胚主要排泄尿素，与两栖类相当；第10天的鸡胚主要排泄尿素，与鸟类相当。由此可见，鸡胚发育简单而迅速地重演其祖先进化的历程，这是胚胎学为生物进化及生物间亲缘关系提供的证据。
[答案] (1) 动物的个体发育简单而迅速地重演其系统发育的过程 (2)进化历程：鱼类→两栖类→鸟类
[特别提示]无论采用何种方法、何种指标比较各种生物的亲缘关系：相似（近）程度越多则亲缘关系越近。
[例6]1977年，科学家在深海中的火山口周围发现热泉。热泉喷出的海水温度超过300℃，并且富含硫化氢和硫酸盐。令人惊奇的是，在这样的海水中，竟发现大量的硫细菌。这些细菌通过氧化硫化物和还原二氧化碳来制造有机物，在热泉口周围还发现多种无脊椎动物，如大海蛤、蟹、管水母、没有口也没有消化道的管居环节动物等。近年来，人们不断在深海发现这样的热泉生态系统。有些科学家认为热泉口的环境与地球上早期生命所处的环境类拟。请根据以上材料回答：
(1)上述硫细菌的同化作用类型是
(2)与一般生态系统相比，深海热泉生态系统有哪些特殊之处
(3)研究深海热泉生态系统有什么意义
[解析]本题考查了生物代谢、进化和生态的知识，旨在阐明生物体结构与功能相统一的观点，更为重要的是引导考生解放思想，不要被传统观念所束缚，只有批判地继承，大胆创新，才能攀登科学的高峰，为人类和社会发展做出更大贡献。(1)根据题目材料信息：这些细菌通过氧化硫化物和还原二氧化碳来制造有机物。以H2S为例，则：
H2S+O2 SO2+能量(化学能)
CO2+H2O (CH2O)
可见硫细菌为化能自养型生物。(2)深海热泉生态系的特殊之处可从无机环境、生产者类群和生态系的能源等三个方面进行描述。(3)阅读完题干，给人的第一印象是生物的适应性和多样性超出我们的预料，进而对热泉生态系生物的抗高温、高压能力感到迷惑，还有“有些科学家认为热泉生态系的环境与地球上早期生命所处的环境类似”，这难道不是生命起源和生物进化的鲜活材料吗
[答案](1)化能自养型 (2)①能源是化学能，不是太阳能 ②生产者是化能自养细菌，不是绿色植物 ③无机环境是高温、高压、无光环境，不是常温、常压、有光环境 (3)①丰富人们对生物适应性或多样性的认识；②对研究生物抗高温、抗高压的机理有重要价值；③对研究生命的起源和生物的进化有一定意义。
三、基础能力测试
1．右图为某一群体基因频率变化图(樟坐标表示基因型，纵坐标表示频率)，则与这一现象相符的事实是
A．克格伦岛上残翅昆虫和强翅昆虫的形成
B．人类新生儿体重过重或过轻死亡率较高
C．育种学家选育某抗病品种
D．工业(尺蛾)黑化
2．下列叙述中正确的是
①自然选择是通过生存斗争来实现的 ②生存斗争是通过自然选择实现的 ③适应是自然选择的结果 ④自然选择是适应的结果
A．①② B．①③ C．②③ D．②④
3．若让某杂合体连续自交，那么能表示自交代数和纯合体比例关系的是
4．在进化过程中，有关生物类型出现的几种描述，可能性最大的是
A．自养、厌氧异养、需氧异养 B．需氧异养、厌氧异养、自养
C．厌氧自养、需氧异养、光能自养 D．厌氧异养、光能合成自养、需氧异养
5．在1.5×108a前(用150MaBP表示)的沉积物中发现了已灭绝的剑尾动物。对每个个体背甲的长宽比都进行了测量。长宽的比值用S值表示。在下图中，P曲线表示150MaBP时该动物S值的分布，在100MaBP的沉积物中，在3个不同地点发现了3个不同剑尾动物的群体。
选项ABCD新种形成bccb环境不变Acab
选项 A B C D
新种形成 b c c b
环境不变 A c a b
图中a、b、c分别表示3种动物群体中S值的分布情况。那么，在a、b、d个群体中，哪一群体最可能出现了新种 在发现剑尾动物的3个地区中，哪一地区的环境最可能保持不变 请从下表A、B、C、D选项中选择正确的一项。
6．对细胞中某些物质的组成进行分析，可以作为鉴别真核生物的不同个体是否为同一物种的辅助手段，一般不采用的物质是
A．蛋白质 B．DNA C．RNA D．核苷酸
7．用现代生物技术能制造出新的生物品种，这主要是由于①现代技术可在短时间内完成高频率的基因突变或基因重组②现代转基因技术可迅速改变生物的基因组成③现代生物技术可迅速使新品种形成种群④现代技术可使新品种的产生不需要经过地理隔离
A．①②③④ B．①②③ C．②③④ D．①③④
8．图表示最早生活在这个区域同种生物的群体由于屏障(水)的阻碍，已经分离为两个独立的群体。如果群体A经历了长期的生活环境剧烈的变化，而群体B的环境无大变化，则群体A的进化速度将可能是
A．比群体B快 B．比群体B慢 C．与群体B相同 D．停止进化
9．下图表示4种不同森林环境的树于样品，在一个大城市附近的森林环境中释放了1000只白色的和1000只黑色的飞蛾。三周后重新捕捉到778只白飞蛾和135只黑飞蛾。该城市附近的树干很可能类似于
A B C D
四、潜能挑战测试
10.假设一对等位基因A、a的频率为A=0．9，a =0．1，那么AA、Aa、aa三种基因型的频率分别是 、 、 ；若环境的选择使用使A的率由0．9降为0．7，选择后第二代基因型知Aa、aa的频率分别是 、 ；若选择作用保持变，后代基因型频率变化是
11.右图为人、猪、鼠、野山羊、鸭嘴兽的胰岛素分子同源性分析统计曲线(纵标表示氨基酸序列相同的百分率)。回答：
⑴曲线中代表猪的点是
⑵分子进化速率为每改变1%氨基酸需P年, 若人和猪胰岛素同源序列，在总共m个氨基酸中有n个氨基酸不同，则可推知人和猪的祖先在距今年 前开始分道扬镳。
⑶请你运用鸭嘴兽作为材料，说明一种生物学观点。
12．所谓“杂种优势”，是指杂合体的生活力(繁殖力、抗逆性及产量和品质)高于亲本的平均值，甚至超出亲本范围的现象，杂种优势常见于种间杂种的子一代
(1)试运用“杂种优势”原理解释近亲繁殖的坏处
(2)生物进化实质是环境对不利基因的淘汰及对有利基因的保留和放大过程。为模拟自然选择过程，假定基因型为AA、Aa个体全部能生存并繁殖后代，而基因型为aa的个体全部致死，若不考虑基因突变，试求基因型为Aa个体自交，Fn代各基因型的比例？先猜想，再用数学归纳法证明。
五、参考答案与提示
1．A（ 由图可知基因型频率向两个方向发展, 最终将导致两个不同物种或不同性状生物形成，这种现象称为分裂性选择）
2．D（ 自然选择是通过生存斗争来实现的；通过自然选择形成物种多样性、生物的适应性和实现生物进化）
3．A( 用“归纳法”得杂合体的比率为（1/2）n-1，故纯合体（AA和aa）比率值域亦为（0，1）)
4．D( 原始生命结构非常简单，没有自养的结构基础，同时原始海洋有机营养十分丰富，异养条件充分；而且因环境中无氧，只能进行无氧呼吸。随后出现原始的光合自养型生物，同时生成O2，形成“第二代大气”。环境有O2后，生物经变异产生的有氧呼吸类生物能量利用效率高，经自然选择逐渐演变为需氧型)
5．C( C种群的S值有2个峰值，表明自然选择已造成种群分异，只要这种“过程”持续下去，就有可能形成在S值上有明显差异的新种。相反地，a种群中的S值近乎恒定，表明a种群所处的自然环境相对稳定)
6．D( 各种生物具有不同DNA→不同mRNA→不同蛋白质，因而各种生物的DNA、mRNA、蛋白质具有特异性)
7．A（ “克隆技术”只用于“复制”）
8．A（ 环境选择适应环境的生物物种。群体B所处环境稳定，自然选择相对稳定）
9．A( 黑蛾重捕数少，表明环境选择白飞蛾)
10．选择前各基因型频率为AA=(0．9)2=0．81，Aa=2× 0．9× 0．1=0．18，a a =(0．1) 2=0．01。选择后各基因型频率为AA(0．7) 2=0．49，Aa=2× 0．7× 0．3=0．42，a a =(0．3) 2=0．09。由此可见若选择作用继续保，后代中AA将减少，aa将增加）
11．(1)①B ②(n/m)÷1/100×P÷2＝50nP/m ③鸭嘴兽是一种过渡型生物的“活化石”，可以作为生物进化的证据
12．⑴近亲繁殖，基因杂合率下降，杂种优势丧失；同时隐性致病基因的纯合率上升，患病几率增大
⑵F1：Aa→1/4AA+2/4Aa+1/4aa→1/3AA+2/3Aa；F2：F1→1/3AA+2/3(1/4AA+2/4Aa+1/4aa)→3/5AA+2/5Aa……猜想Fn：［1-2/(2n+1)］AA+2/(2n+1)Aa
证明：①当n=1时，成立 ②假定当n=K时成立，即FK：［1-2/(2k+1)］AA+2/(2k+1)Aa那么FK+1：［1-2/(2k+1)］AA+2/(2k+1)( 1/4AA+2/4Aa+1/4aa)→［1-2/(2K+1+1)］AA+2/(2k+1+1)Aa ③综合①②知原猜想成立
100%
………………………………。E
。A °B
°C 。D
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5第30讲 性别决定和伴性遗传
本讲的主要考点包括：遗传系谱图中遗传方式判断，概率计算，亲子代基因型与表现型的互推，禁止近亲结婚的遗传学原理，以及根据体细胞中性染色判断生物性别和性别比例等。联系基因的分离定律和基因的自由组合定律编制伴性遗传的题目，是历年高考的热点和难点，本讲内容以简答题为主，与细胞遗传学的综合可能是提高试题区分度的一种题型。
考点聚焦
1、性别决定
类型 XY型 ZW型
性别 ♀ ♂ ♀ ♂
体细胞染色体组成 2A+XX 2A+XY 2A+ZW 2A+ZZ
性细胞染色体组成 A+X A+X，A+X A+Z，A+Z A+Z
举 例 人、哺乳类、果蝇 蛾类、鸟类
2、伴性遗传
(1)概念：位于性染色体上的基因，它的遗传方式与性别相联系，这种遗传方式叫伴性遗传。
（2）特点：
①群体中，雌雄个体的性状出现概率一般不等。若为显性，则雄低雌高：若为隐性，则雄高雌低。
②有交叉遗传现象
3、伴性遗传与遗传基本规律的关系
（1）与基因分离定律的关系
①伴性遗传遵循基因的分离定律，伴性遗传是由性染色体上基因所控制的遗传，若就一对相对性状而言，则为一对等位基因控制的一对相对性状的遗传。
②伴性遗传有其特殊性
a、雌雄个体的性染色体组成不同，有同型和异型两种形式
b、有些基因只存在X或Z染色体上，Y或W上无相应的等位基因，从而有在杂合体内（XdY或ZaW），单个隐性基因控制的性状也能体现。
c、Y或W染色体上携带的基因，在X或Z染色体上无相应的等位原因，只限于在相应性别的个体之间传递。
d、性状的遗传与性别相联系，在写表现型和统计后代比例地一定要与性别联系。
（2）与基因自由组合规律的关系
在分析既有性染色体又有常染体上的基因控制的两对或两对以上的相对性状遗传时，由位于性染色体上基因控制的性状按伴性遗传处理，由位于常染色体上的基因控制的性状按基因的分离规律处理，整个则按自由组合定律处理。
（二）考点例析
[例1]人的性别决定是在 （ ）
A.胎儿出生时 B.胎儿发育过程中 C.合子卵裂时 D.受精的瞬间
[解析] 本题问题情景新，但仍考查性别决定的知识。人的性别决定于受精卵中染色体组成，最终决定于参与受精的精子类型，若与卵细胞结合的为含X染色体的精子，将来发育成女性；若与卵细胞结合的为含Y染色体的精子，将来发育成男性。一般情况下，一个卵细胞只能接受一个精子。
[答案] D
[例2] 决定猫的毛色基因位于X染色体上，基因型bb、BB和Bb的猫分别为黄、黑和虎斑色。现有虎斑色雌猫与黄色雄猫交配，生下三只虎斑色小猫和一只黄色小猫，它们的性别是 （ ）
A.全为雌猫或三雌一雄 B.全为雌猫或三雄一雌 C.全为雌猫或全为雄猫 D.雌雄各半
[解析]由于基因B和b位于X染色体上，Y染色体上没有，所以含有B和b的只能是雌猫。基因型为XBXB是黑色雌猫，基因型为XbXb是黄的雌猫；基因型为XBXb虎斑色雌猫，基因型为XbY是黄色雄猫；基因型为XBY是黑色雄猫。
（虎斑色雌猫）XBXb × XbY（黄色雄猫）
↓
XBXb XbXb XBY XbY
虎斑雌 黄雌 黑雄 黄雄
由此可见，三只虎斑色小猫为雌猫，黄色小猫可能是雌猫(XbXb)，也可能是雄猫（XbY）。
[答案] A
[例3] 右图是白化病和色盲两种遗传病的家族系谱图，设白化病基因为a，色盲基因为b，下列说法正确的是 （ ）
A.Ⅲ8和Ⅲ10只有一种基因型
B.Ⅲ8和Ⅲ10结婚生育的子女中，同时患两种遗传病的概率为2/12。
C.Ⅲ8和Ⅲ10结婚生育子中，患白化病一种病的概率为1/6
D.Ⅲ8和Ⅲ10结婚生育子女中只患色盲一种病的概率为2/12
[解析]本题是两种遗传病分析题。由于题目设问是Ⅲ8和Ⅲ10结婚后生育子女的情况，所以要首先确定Ⅲ8和Ⅲ10个体的基因型。由于涉及到两对等位基因，所以考虑问题时必须逐对等位基因考虑。先考虑白化病的情况，Ⅲ8个体是白化病患者，所以其基因型肯定是aa，而Ⅲ10没有白化病症状，所以其体内肯定含有一个正常的基因A，另一个基因要根据其家庭的情况进行分析，从系谱图中可知，其兄妹中有一个白化病患者（Ⅲ9），推知其父母亲Ⅱ5和Ⅱ6的的基因型均是Aa，所以Ⅲ10的基因型有两种可能；AA和Aa，其中Aa的概率为2/3，Ⅲ8和Ⅲ10婚配后生一个白化病患得者的概率计算方法是：如右图
由于aa×Aa→aa的概率为1/2，所在计算Ⅲ8和Ⅲ10生一个白化病孩子的概率时，应将涉及到的三个人的满足条件的基因型的概率相乘，因为有一个条件不满足条件就不会生出一个患白化病的孩子，所以结果是1×2/3×1/2=1/3。即Ⅲ8和Ⅲ10婚后生一个白化病患者的概率是1/3，那么生一个非白化病的孩子的概率为2/3。然后考虑色盲这对相对性状，色盲是由染色体上的隐性基因控制的遗传病，应用伴性遗传的原理进行解答。Ⅲ10个体是一个色盲患者，所以其基因型步家是XbY，Ⅲ8个体的表现型是正常的，但兄妹中有一个男性色盲患者（Ⅲ7），但其双亲都不是色盲患者，根据伴性遗传的规律，男性（Ⅲ7）体内的色盲基因只能来自其母亲，所推测其双亲Ⅱ3和Ⅱ4的相关基因型是：Ⅱ3为XBY，Ⅱ4为XBXb。由此可推知Ⅲ8基因型有种两种可能；XBXB或XBXb，概率各为1/2。Ⅲ8和Ⅲ10婚生一个色盲患者的概率计算方法是：如右图示。
根据伴性遗传的规律，这对夫妇生一个色盲孩子的概率为：1/2×1×1/2×1/2=1/4。生一个非色盲的孩子的概率为1-1/4=3/4。
根据上述两种单独计算的结果进行综合，有四种组合，见下表
色盲与非色盲
色盲（1/4） 非色盲（3/4）
白化与非白化 白化（1/3） 白化色盲（1/12） 白化非色盲（3/4）
非白化（2/3） 非白化色盲（2/12） 非白化非色盲（6/12）
从以上分析可知，选项A中Ⅲ8和Ⅲ10只有一种基因型的说法是错识的。选项BⅢ8和Ⅲ10和一个同时患两种病的概率为1/12，所以B选项是错误的。选项C中Ⅲ8和Ⅲ10患白化病一种概率的应是白化病非色盲，概率为3/12，C选项是错误的。D选项Ⅲ8和Ⅲ10只患色盲一种病的概率为2/12，选项D是正确的。
[答案] D
二、方法技巧规律
1.本考点命题方向预测：
（1）运用已有知识和技能分析新材料新情景或设计实验对生物的性别或其它性状加以鉴别或验证基本的遗传规律。
（2）关于常染色体遗传与伴性遗传的混合型问题的概率计算以及遗传系谱图分析。
2.方法技巧归纳
（1）求不定基因型个体的后代患病概率，可求出该个体产生不同类型配子的概率，根据雌雄配子的概率积即合子的概率的计算作“分技法”“计算”先求每对相对性状的情况，然后自由组合得解。
（2）对多对相对性的常染色体遗传与伴性遗传混合型概率的计算用“分析法”：要求每对相对性状的情况，然后自由组合得解。
3.单基因遗传病遗传方式的判定
（1）若性状是显性基因控制，当父亲患病而女儿正常（或母亲正常而儿子患病），则致病基因一定不在X染色体上；
（2）若性状由隐性基因控制，当父亲正常而女儿患病（或母亲患病而儿子正常），则致病基因一定不在X染色体上；
（3）若患者仅限男性，且表现为连续遗传现象，则致病基因（显性或隐性）位于Y染色体上；
（4）除以上五种特殊情况外，其他情形均有可能是伴性遗传（需要讨论检验）。
（5）对于遗传病遗传方式的判定，可用下列口诀快速判定：无中生有为隐性，隐性遗传看女病，父子患病为伴性。有中无为显性，显性遗传看男病，母女患病为伴性。
[例3]根据F图中人类遗传病系谱图中世代个体的表现型进行判断，下列说法不正确的是 （ ）
A.①是常染色体隐性遗传 B.②是X染色体隐性遗传
C.③可能是X染色体显性遗传D.④可能是常染色体显性遗传
[解析] 本题主要考查遗传方式的特点：①双亲都不患病，一定是常染色体隐性遗传，如果致病基因位于X染色体上，则其父必为患者。②双亲正常，后代有病，必为隐性遗传，因后代患者全为男性，可知致病基因位于X染色体上，由母亲传递而来的可能最大，而致病基因位于常染色体上且三个男性患病，一女正常概率极少，此病一般为X染色体隐性遗传。③父亲有病，母亲正常，子代女儿全患病，儿子全正常，可判定为X染色体上显性遗传病，其他遗传病概率非常小。④父亲有病，儿子全患病，儿女正常，则判定为Y染色遗传病，其他遗传病的可能性极小。
[答案] D
1、以性染色体为XY的牛体细胞核取代卵细胞核，经过多次卵裂后，植入母牛子宫孕育，所生牛犊 （ ）
A、为雌性 B、为雄性 C、性别不能确定 D、雌、雄性比例为1：1
2、下列各组细胞中一定存在Y染色体的是 （ ）
A、雄猴神经元、猪的次级精母细胞 B、雄猴的初级精母细胞、男人肝细胞
C、雄猴肝细胸、男成熟红细胞 D、猴初级卵母细胞、人第一极体
3、我国科学家已完成水稻基因组测序，若水稻体细胞含24条染色体，则测序的染色体共有 （ ）
A、24条 B、13条 C、12条 D、11条
4、一个男子把色盲基因传给他外孙女的几率为 （ ）
A、1/2 B、1/4 C、1/8 D、0
5、一对同卵孪生姐妹分别与一对同卵孪生兄弟婚配，基中一对夫妇头胎所生的男孩是红绿色盲，二胎所生女孩的色觉正常，另一对夫妇头胎的女孩是红绿色盲患者，二胎生的男孩色觉正常，这两对夫妇的婚配方式是 （ ）
A、XBXB×XbY B、XBXb×XBY C、XbXb×XBY D、XBXb×XbY
6、关于人类红绿色盲的遗传，正确的预测是 （ ）
A、父亲色盲，由女儿一定是色盲 B、母亲色盲，则儿子一定是色盲
C、祖父母都色盲，则孙子一定是色盲 D、外祖父母都是色盲，则外孙女一定是色盲
7、果绳的红眼为伴性显性遗传，其隐性性状为白眼，在下列杂交组合中，通过眼色即可直接判断子代果蝇性别的一组是 （ ）
A、杂合红此雌果蝇×红眼雄果蝇 B、白眼雌果蝇×红此雄果蝇
C、杂合红眼雌果蝇×白眼雄果蝇 D、白眼雌果蝇×白眼雄果蝇
8、家猫有一基因是性连锁的，而是中间显性，即杂合体玳瑁猫。一只玳瑁色的雌猫（O0）和一只红色雄猫（oY）交配，生下的小猫应是什么毛色（第三种颜色为斑纹色：00，oY）
雌 雄
A 玳瑁色 红色和斑纹色
B 玳瑁色和红色 红和玳瑁红色和斑纹色
C 玳瑁色和红色 红色和斑纹色
D 红色和斑纹色 红色和斑纹色
四、潜能挑战测试
9、右图为患甲病(显性基因为A，隐性基因为a)和乙病(显性基因为b，隐性基因为b)两种遗传病的系谱图，据图回答：
（1）甲病致病基因位于 染色体上，为 遗传。
（2）从系谱图上可以看出甲病的遗传特点是： ；子代患病，则亲代必 ；若Ⅱ5与另一正常人婚配，则其子女患甲病的概率为 。
（3）假设Ⅱ1不是乙病的携带者，则乙病致的病基因位于 染色体上，为 性基因，乙病的特点是呈 遗传。Ⅰ2的基因型为 。Ⅲ2的基因型为 。假设Ⅲ5结婚生了一个男孩，则该男孩患一种病的概率为 ，所以我国婚姻法禁止近亲间的婚配。
10、阅读下面材料，然面回答：
某杂志上刊登了一则案例故事：甲男乙女本为一对夫妇，生有一子（8岁）一女（12岁）。在甲看来，儿子与自己一个“模子”，而女儿没有一点（处）长得象自己（别人也流露出这一看法）。甲方怀疑乙妇对自己不忠，遂将乙告上法庭，请求离婚。法庭鉴定发现，甲及儿子色盲，而乙及女儿色觉正常；此外血型鉴定结果如图，于是法庭通过亲子鉴定判定甲胜诉。
（1）你认为该杂志及作者专业吗？请用数据说明 。
（2）你认为亲子鉴定最可靠的方法是什么 。
（3）在人类中，Rh血型是独立于“ABO”血型系统之外另一血型系统，RR和Rr个体的红血球表面有一种特殊的粘多糖，称为Rh阴性抗原，所以这种人是Rh阳性：rr个体没有黏多糖，所以这种人是Rh阴性。在中国人中，Rh阴性个体比较少见（设发病率为a）。若上述甲和乙均为Rh阳性个体，则他们生一个Rh阴性、O型血男孩的概率为 。
11、遗传标记技术是科研和生产上一种重要的鉴别和分离手段。某植物性别决定属XY型，控制着明显性状的基因b位于某一条常染色体上，并且在幼苗期就能表现来。该植物的雌性植株所结果实具有诱人的经济价值。
（1）假定现代转基因技术高度成熟，并且知道该植物染色体上的基因表达效率极低。现准备采用转基因技术，结合杂交育种的方法，希望在幼苗期就能识别出该经济作物的性别，则基本育种思路是：先将基因b转移到 染色体上，得到基因型为 和 的植株，再将两者杂交即可实现。
（2）若这种经济作物从播种到结实需要十年，某农场在已有较小规模生产的基础上，准备扩大生产，希望利用已经转入优良的基因的该植物品种，在尽可能短的时间内取得经济效益，其方法最好是 。
五、参考答案与提示
1、B 点拨：性染色体为XY的牛是雄牛，因为牛犊的遗传物质来自这头雄头细胞核，所以此牛的性别也是雄性）。
2、B （提示：人和哺乳动物雄性个体的体细胞、原始生殖细胞及初级精母细胞肯定包含有Y染体，但成熟红细胞无细胞核而无染色体。决级精母细胞及精子可能含X染色体，也可能含Y染色体）
3、C （点拨：水稻无性染色体）
4、A （点拨：男子将色盲基因传给女儿的概率为100%，女儿再传给外孙女的概率为1/2）。
5、D （提示：经分析得知男孩，女孩均有正常和患病机会，可判断夫妇的基因型为：XBXb×XbY）
6、B 色盲是位于性染色体（X）染色体上的隐性遗传病，根据性染色体隐性遗传的规律，母亲色盲（XbXb），儿子一定色盲（XbY）。
7、B （点拨：子代表现型中在雌、雄两类个体中不同，本题也可直接验证各选项）。
8、C （提示：基因0%位于X染色体上，后代小猫的基因型分别为XOXO、XOXO、XOR、XOY）。
9、C （提示：分析得甲病为常染色体上的显性遗传） （Ⅱ5、Ⅱ6有病，生有无病Ⅲ3所以无病为隐性性状，有病为显性性状；Ⅱ6有病，Ⅲ5无病所以不可能是性染色体上的），乙病为染色体上的隐性遗传（因为乙病男性多于女性，隔代交叉体上的）当不同基因型个体之间婚配如Ⅲ1和Ⅲ2之间的近亲婚配，根据自己组合规律是建立在分离规律基础之上的，可以分别计算出出现甲或乙病的几度。）
10、（1）不专业 XhYIAi×XHXhIBi→1/8（或者1/6）XHXhii(用H、h表示色觉基因)
（2）DNA分子杂交技术
（3）1/[18（1+√a ）2]
11、(1)X；XbXb；XBY (2)用该品种进行组织培养
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5第五部分 生态学基础
第40讲 生物多样性及其保护
一、考点内容全解
（一）本讲考什么
1.生物多样性含义
2.生物多样性的保护对策
(1)加强教育
(2)建立健全的法治管理
(3)就地保护（即建立自然保护区）
(4)迁地保护（即移入动物园、植物园、水族馆及繁育中心）
(5)野生生物资源的合理利用（用可持续发展的观点）
3.我国生物多样性概况
(1)物种丰富
(2)特有的和古老的物种多
(3)经济物种丰富
(4)生态系统多样
(5)生物多样性面临着威胁：物种灭绝或濒临灭绝
(如图所示)
(二)考点例析
[例1] 下列有关生物多样性叙述错误的是( )
A． 地球上所有生物所拥有地全部基因以及各种各样地生态系统共同构成了生物的多样性
B．生物多样性包括遗传的多样性，物种的多样性和生态系统的多样性
C．保护生物多样性就是在基因、物种和生态系统三个层次上采取保护战略和保护措施
D．保护生物多样性主要是保护生物基因库的多样性
[解析] 关于生物多样性的问题要理解其含义，保护生物多样性要与生物多样性的构成联系起来。由于生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次，那么保护生物多样性就要从这三个层次加以保护，对基因、物种和生态系统加以保护。
[答案] D
[解题警示]常见错误是选A，认为这里没有包含物种的多样性，但这句话中的“地球上所有生物”，实际上就包括了物种的多样性。生物多样性的概念要从三个层次上理解并加以应用。在解答有关概念叙述的选择题时，要正确理解概念的本质和所包含的要素是否完整。
[例2] 我国制订了多部法规严格保护野生生物资源，这是因为野生生物在维护生物的多样性、保持生态平衡等方面有着极其重要的作用，这反映了野生生物的( )
①直接使用价值 ②间接使用价值 ③潜在使用价值
A．① B．② C．①② D．②③
[解析] 本题考查对生物多样性价值的认识。生物多样性价值的认识随着人们对生物及环境研究的深入愈来愈受重视。生物多样性价值主要体现在三个方面，需要指出的是人们目前所讨论的生物多样性的意义多停留于直接使用价值方面。而为保持生物种群基因库的多样性及可能产生的潜在价值应更为我们所认识。要将生物置于整个生态系统中加以考虑。间接使用价值主要指生物多样性的生态功能。
[答案] B
[解题警示] 生物多样性的价值体现在三个方面，解答本题需要注意：1．三种价值各自的涵义；2．三种价值在具体事例中的区分；3．有关保护法律法规制订的依据。
[同类变式]苍蝇的平衡棒原理，被应用于运载火箭的研制中，这在生物多样性的价值中能体现出（ ）
A．潜在使用价值 B．科研价值
C．间接使用价值 D．生态价值
[解析]本题考查生物多样性在仿生学中的应用，即属于直接使用价值中的科研价值。
[答案] B
[例3]下列关于自然保护和可持续发展的说法不正确的是 ( )。
A．对自然资源的合理开发是可持续发展的必然要求
B．野生生物的保护不仅要保护所有的野生动物，还要保护所有的野生植物
C．自然保护要立法执法和宣传教育并举
D．建立自然保护区是自然保护的好方法
[解析] 目前，造成环境污染和破坏的主要原因是工业和城市建设的布局不合理；自然资源的利用不合理。所以，保护环境，一方面要防止环境污染，另一方面要对森林、草原和野生动植物等自然资源进行保护。因此，要求我们在今后的工作中。要具有生态学的观点，对自然资源要合理利用；对于珍贵稀有的动植物资源、对代表不同自然地带的自然环境和生态系统，国家已先后建立了许多自然保护区，加以保护。建立自然保护区是进行自然保护的有效手段，但不是惟一的手段。在生产活动及日常生活中，我们要注意保护自然环境和资源，注意维持自然界的生态
平衡。还应该指出：强调环境保护，并不意味着禁止开发和利用，而是反对无计划地开发和利用。要解决人类面临的各种危机，只有改变传统的发展方式，实施可持续发展战略。
[答案] B
[例4] 造成野生动、植物濒危和灭绝的主要原因是（ ）
A．自然选择 B．人类对野生动、植物资源的开发和利用
C． 物种退化 D．人类对野生动、植物的过渡狩猎或采伐，对栖息地环境的污染和改变
[解析] 自然选择只淘汰不适应环境的生物，并且要经历漫长的时间过程，没有证据表明物种退化能在短期内导致大量生物濒危和灭绝。生物的濒危和灭绝并不是人类对其资源正确开发和利用的结果，而是破坏动植物生存环境，以及对动植物资源过度开发和利用的结果。我国生物多样性面临着威胁，其原因包括四个方面：一是生存环境的改变和破坏，二是掠夺式的开发利用，三是环境污染，四是外来物种入侵或引种不当所致。
[答案] D
二、能力提升技巧
生物多样性遭到破坏的因素很多，与全球的生态环境问题有关，其中人为因素是现今影响生物多样性的最根本原因。
发达国家
国际贸易 高度经济活动 开发资源
化学物质的使用 化学燃料的使用 海洋污染
氟力昂 二氧化碳 氮、硫氧化物
臭氧层破坏 全球变暖 酸雨
野生生物物种减少 环境问题考虑不足
热带雨林减少 沙漠化 发展中国家的公害问题
烧荒为田移动耕作 过渡放牧耕作
有害废物越境转移 人口急剧增加 经济活动水平上升
贫困外债
发展中国家
[例4] 在进出口口岸，进出口检疫部门要对进口货物进行严格检疫，严格禁止境外有害生物流入境内。若害虫流人境内后，将会( )
①在相当长一段时间内，有害生物类群将呈“J”形增长 ②一般会缺少天敌
③对本土生物有一定影响 ④不适应新环境，很快死亡
A．① B．①③ C．④ D．①②③
[解析] 本题是分析生物入侵可能带来的后果，一般而言，由于入侵生物生活于原环境时，在长期的自然选择过程中会与其他生物形成复杂的食物链关系，其种群数量不会呈现“J”曲线增长，但进入一个新的无竞争者的环境中，由于条件的适宜，它会出现“J”曲线增长，对当地的生物多样性造成威胁。
[答案] D
[解题技巧] 本题所讨论的问题是目前比较热门的一个话题，与实际生活结合紧密。需要注意：1．新生物入侵新环境后会出现什么情况；2．生物入侵后果形成的原因；3．进出口检疫的理论根据。以上三点是解题的关键。
[例5] 1972年出版的《增长的限制》一书，报导了某些科学工作者用计算机模拟研究“人类的境遇”问题。模型以1900年到1970年世界人口、粮食、自然资源以及工业污染的变化数值为依据，预测曲线变化如图分析回答：
(1) 图中①一④四条曲线代表哪项数值变化：
① ② ③ ④
(2)预测认为，如果世界各地的经济和社会的治理没有重大变化，那么，2002年以后，人口、资源、工业生产污染将发生 。
(2) 从模型曲线可以看出，为了人类的根本利益，应当 。
[解析] 四条曲线中最易判定的是自然资源和环境污染，这是因为地球上自然资源是有限的。随着人类逐渐扩大的开采利用，将逐渐下降，即对应曲线①。同时环境( 工业 )污染逐渐增强，对应曲线③。而人口的增长受粮食等环境因素的制约，不能无限增长。由于农业技术不断进步，粮食产量不断提高，导致人口迅速增长，人口增长又制约粮食的提高，当人口增长超过地球承受极限时，粮食锐减，资源匮乏，污染空前严重，工业生产能力下降。因此粮食曲线变化应先对应②；人口数值曲线变化在后，对应④。据上分析，对应模型曲线可知，人口迅速增加后迅速出现下降，资源下降、工业生产增长趋缓后出现下降，污染日趋严重。
[答案](1)①自然资源 ②粮食 ③工业污染 ④人口 (2) 人口迅速增加后迅速出现下降，资源下降、工业生产增长趋缓后出现下降，污染日趋严重。(3) 控制人口增长，保护资源，防治环境污染。
[解题技巧]本题的关键是对四条曲线的正确理解：①自然资源是有限的。②由于农业技术不断进步，粮食产量不断提高。③污染会逐渐增强。④人口数值曲线变化在粮食之后。
三、基础能力测试
1.胖大海和枸杞共有的药用价值是（ ）
A．清肺降火 B．活血化瘀 C．治疗疟疾 D．消炎止痛
2.森林林冠对降水的截留率一般为15％～30％，林下苔藓、枯枝落叶层对降水还可再次截留，并且森林土壤具有较高的水分渗透性。据研究，某地一个森林覆盖率高的小溪水区，在干旱季节，其枯水流量较无林小溪水区高4倍左右，这说明森林能够( )
A．调节气候 B．涵养水源 C．防风固沙 D．过滤尘埃
3.我国苔藓植物、蕨类植物和种子植物共有3万多种，居世界第三位。我国还是世界上裸子植物物种最多的国家。我国脊椎动物种类约占世界脊椎动物总数的14％，我国还是世界上鸟类种类最多的国家之一。这段话与下列哪项相符( )
A．特有种和古老物种多 B．物种丰富 C．经济物种多 D．生态系统多样
4.人类在生产活动中，要避免大自然的惩罚，应具有的观点和正确做法是 ( )
①要树立保护环境的法制观念 ②只有讲究生态效益，才能有稳定的经济效益 ③优先考虑经济效益，充分开发利用自然资源 ④遵循生态系统的客观规律，合理开发利用自然资源 ⑤保护并大量发展对人类有利的物种，消灭对人类不利的种群⑥保护森林资源的最佳方案是禁止采伐树木 ⑦要保护池塘生态系统，应禁止捕鱼 ⑧加强动物资源保护，首先要禁止任意捕杀动物，再就是要保护好动物生活所需要的自然环境 ⑨进行自然保护的惟一手段是建立自然保护区 ⑩建立自然保护区是进行自然保护的有效手段
A．①③④⑤⑦ B．①②④⑧⑩ C． ①⑤⑥⑦⑨ D．①②⑤⑦⑨
四、潜能挑战测试　
5.阅读材料，回答有关问题：
三江源自然保护区隆重建立
长江、黄河、澜沧江发源于青藏高原腹地，该地区称为三江源地区，三江源地区平均海拔4000多米，总面积3．6万平方公里。黄河水量的49％，长江水量的25％，澜沧江水量的15％都来自三江源地区。是素有“中华水塔’’之称的天然湿地，分布着高原荒漠和高原草甸，是藏羚羊、藏野驴等珍稀动物的栖息地，该地区还盛产冬虫夏草等名贵中药材。三江源地区是祖国母亲河的发源地，也是中华文明的发源地。然而，近年来由于自然和人为因素的破坏，三江源地区草场退化，土地荒漠化面积扩大，湖泊水位下降甚至干涸，水土流失严重，致使该地区生态环境恶化，当地农牧民的生存环境受到严重威胁。为贯彻落实党中央、国务院提出的西部大开发政策，“再造山川秀美的大西北”，2000年8月14日，我国海拔最高、面积最大，由国家主席江泽民同志亲自题写区名的自然保护区——“三江源自然保护区”隆重建立。这是党和政府实施西部开发，保护和恢复三江源地区的生态环境，实施可持续发展战略的重大举措。
(1)三江源地区生态环境恶化的自然因素主要是 ，人为因素主要有 等。
(3) 三江源地区建立自然保护区的意义是什么
6.水葫芦又称凤眼兰、凤眼莲，风眼莲属，原产南美，大约于30年代作为畜禽饲料引入我国大陆，并曾作为观赏和净化水质植物推广种植，后逸为野生。水葫芦主要分布于河流、湖泊和水塘之中，由于其无性繁殖速度极快，往往形成单一的优势群落。近些年，由于水质污染导致了水葫芦疯长，使得滇池内很多水生生物处于灭绝的边缘。资料记载，20世纪60年代以前，滇池主要水生植物有16种，水生动物68种，但到了80年代，大部分水生植物相继消亡，水生动物仅存30余种。近年来随着滇池污染治理的大规模开展，云南人民采取多种措施对水葫芦进行打捞、喷药，但是始终难以控制其发展。据介绍，目前，水葫芦已广泛分布于华北、华东、华中和华南的大部分省市，其中尤以浙江、广东、云南、江苏、福建、四川、湖南、湖北和河南南部为重。而且还在继续以很快的速度向周边地区蔓延、扩散。如不及时采取措施，其危害将会越来越大。一年夏季，由于气温较高，一段时间后，南官河、苏州河中的水葫芦大量繁殖，堵塞河道，影响市容。
（1）认为外来植物入侵后造成灾害的原因是什么
（2）有人说南官河、苏州河出现的这种现象与河水污染有关，你认为这种说法对吗 为什么
（3）有关部门要解决这个问题，有人说要马上打捞，但有专家说不急于马上打捞，更有利于解决这个问题。你知道专家说的道理是什么吗
（4）请你谈谈防止和解决生态入侵的方法。
7.生物的多样性包括遗传的多样性：每个物种都是一个独立的基因库，有机体是遗传基因的载体，可以说物种多样性包含遗传的多样性，但是遗传的多样性又远远超出物种多样性的范畴。每一个物种都是由许多个个体组成，但除了孤雌生殖和同卵双胞胎以外，没有两个个体的基因组是完全相同的。所有的遗传多样性都发生在分子水平，并且都与核酸的理化性质紧密相连。新的变异是突变的结果，自然界中存在的变异来源于突变的积累，这些突变都经过自然选择，一些中性突变通过随机过程合到基因组中。遗传的多样性是比较复杂的，主要包括三个方面：即染色体多样性、蛋白质多样性和DNA多样性。染色体多样性主要从染色体数目、组型及其减数分裂时的行为等方面进行研究，蛋白质多样性一般通过两种途径分析：一是同工酶或等位酶的电泳分析，DNA多样性则主要通过RFLP（限制片断长度多样性）、DNA指数、RAPD（随机括增多样性）、PCR（聚合酶链式反应）等进行分析。
（1）据你所知，遗传多样性超出生物多样性范围的原因是
（2）根据上述资料，遗传多样性产生的根本原因是 和 的结果。
（3）“人类基因组计划”除了弄清基因的组成外，还需对不同人群的基因组进行研究，并以此了解人群的差别，其本质上是要建立完备人类 库。
（4）对濒临灭绝的野生动植物进行保护，重要的一条就是保护这些濒临灭绝的基因，人类可利用这些基因研究有什么意义？
五、标答与提示
1.A（点拨：胖大海属梧桐科，主要成分为糖类；枸杞属茄科，主要成分为甜菜碱。两者均为清肺降火药用植物）2.B（点拨：森林能将一部分水转移到地下，并由根毛吸附大量的水，停止降水后水逐渐渗出）
3.B（点拨：我国生物资源丰富）4.B（点拨：不仅在意识上而且在行动上来保护生物多样性） 5．提示：三江源地区位于青藏高原腹地，该地区气候干旱。加之当地牧民环保意识差，超载放牧，乱捕滥猎野生动物，乱采滥挖名贵中药材，因而造成该地区生态环境的恶化。答案：（1）气候干旱 超载放牧 乱捕滥挖 乱采滥伐 (2)在三江源地区建立自然保护区有利于改善该地区的生态环境，保护该地珍稀的动物资源，实施可持续发展战略 6.很重要的一条是这些外来植物在由境外迁移到我国时，它们的天敌却没有相应跟过来，形成了局部地区的生态失衡（2）对，因为水中N、P含量增加，造成水体富营养化，水葫芦有充足的营养使其大量繁殖（3）这是因为水葫芦在生长和发育过程中要吸收水中大量的N、P等营养物质，有利于缓解水体的富营养化（4）防止生态入侵就要对引入的动植物严格审批把关；要解决外来植物生态入侵问题，就要尽快引入或筛选这些植物原产地的食性专一的、不危害其它植物的天敌因子，重新建立有害植物——天敌之间的相互调节、相互制约，恢复和保持这种生态平衡。天敌一旦在新的生活环境下建立种群，就可能依靠自我繁殖、自我扩散，长期控制有害植物，形成新的生态平衡。
7.本题从基因水平分析了生物多样性形成的机理。（1）在相同环境下，不同的基因型可能有相同的表现型。
（2）基因突变 自然选择
（3）种群基因
（4）有利于研究生物进化；有利于培育优良的生物新品种；在医疗卫生方面有利于疾病的诊断、治疗及新药品的开发；有利于为人类提供更多的食物或原料。
生物多样性
遗传多样性
物种多样性
生态系统多样性
使用价值
非使用价值
直接使用价值
间接使用价值
潜在使用价值
遗传价值
存在价值
可直接消费的产品
功能效益
将来价值
为保留价值的价值
认识到存在的价值
食物科研娱乐健康
生态功能防洪风暴
生物多样性保护生境
保护生境不可逆转的改变
保护生境濒危物种
苍蝇平衡棒和运载火箭第一部分 生命的基础
第7讲 细胞的分化、癌变和衰老
一、考点内容全解
（一）本课时考什么
细胞生长到一定的时期受到细胞体积增大而相对表面积减少的制约，进入到分裂状态。绝大多数生物个体发育都是从一个受精卵开始的，按下列方式进入到其后的生命活动状态：
（二）考点例析
[例1]细胞分化达到最大限度的时期是
A．受精卵时期 B．胚胎时期 C．有丝分裂时期 D．细胞的增殖时期
[精析] 细胞分化是生物界中普遍存在的一种生命现象。在个体发育中，相同细胞的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程叫做细胞分化。细胞分化是一个渐变过程，是一种特久的稳定变化，这与细胞分裂不同，因其不具有周期性，是不可逆的。一般多细胞生物体的发育起点是一个细胞(受精卵)，细胞分裂只能繁殖出许多相同的细胞，只有经过细胞的分化才能形成胚胎、幼体，并发育成成体。故而在胚胎时期是细胞分化最旺盛的时期。
[答案] B
[同类变式] 癌细胞通常是由正常细胞的基因发生改变后形成的。癌细胞的特性包括细胞的无休止和无序的分裂，并有侵袭性(向周围组织浸润)和转移性。如右图所示：
在过去的几十年中出现了多种治疗癌症的方法，主要包括手术治疗、放疗、化疗、激素治疗、基因治疗和免疫治疗等。
请回答下列一组有关癌症及其治疗的问题。
（1）通常能够引起基因改变的因素可能有 。(填写序号)
A．紫外线 B．甘油 C．肝炎病毒 D．煤焦油及其衍生物苯
E．葡萄糖 F．尼古丁 G．丙酮酸 H．核辐射
（2）上述因素使正常细胞中的 由 状态转变成 状态，从而导致癌变的发生。
（3）化疗时采用的烷化剂如二氯甲二乙胺能够与DNA分子发生反应，从而阻止参与DNA分子复制的酶与DNA的相互作用。此类药品作用于癌细胞周期的 期。化疗还可以采用其他药物，如5—氟尿嘧啶，它的结构与尿嘧啶非常相似，可以干扰DNA复制以及 合成。
（4）放疗是利用放射线如放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类X射线治疗或加速器产生的X射线、电子束、中子束、质子束及其他粒子束等照射患处杀死癌细胞的一种方法。放疗与化疗相比，对患者全身正常细胞影响较小的是 。
（5）研究人员从人体的DNA中筛选克隆出内皮抑素基因，将此基因转移到双歧杆菌中，使其能够正常表达。用这样得到的双歧杆菌制成口服制剂，此制剂可以用于抑制癌症。在这种药物用于临床治疗之前，应该先进行动物实验，以确定制剂对机体内重要脏器的安全性。写出简要的实验设计方案。
实验材料：转基因双歧杆菌口服制剂；健康鼠4只，性别、体重如下表所示：
代号 甲 乙 丙 丁
性别 雌 雄 雌 雄
体重 78 g 76 g 99 g 101g
实验设计：
①第一步：将实验鼠分为实验组、对照组，其中-----------为实验组，--------为对照组。(填写代号)
②第二步：----------------------------。
③第三步：饲养相同时间后，分别解剖观察实验组、对照组的鼠，检查重要脏器发生病变情况。
[精析] 人体细胞发生癌变对人类的健康构成严重威胁，也是人类关注的热点问题，本题围绕癌变的概念、原因、机理、癌细胞的特点以及治疗癌症的方法、原理、治疗过程的评价和相关的实验设计，全面考查学生的知识掌握情况以及运用知识分析问题、解决问题的能力。
癌细胞是一种不受机体控制的，连续进行分裂的恶性增殖细胞，它是由正常细胞受到致癌因子的作用，使正常细胞中的原癌基因由抑制状态转化成激活状，导致细胞不能正常地完成细胞分化的结果。致癌因子通常包括物理致癌因子，如电离辐射、X射线；化学致癌因子，如砷、苯、焦油等；生物致癌因子，如150多种病毒。根据癌变的机理，人们在治疗癌症时常采用化学疗法与物理疗法，它们的机理分别是阻止癌细胞的增殖及杀死癌细胞。癌细胞在增殖过程中，必须经过DNA的复制，因此化疗时常通过化学药物抑制或阻止癌细胞的DNA复制，某些药物还可干扰癌细胞中RNA与蛋白质的合成。但化疗有明显的缺陷．即化学物质抑制癌细胞增殖的同时对正常细胞的分裂也会产生不利的影响。放疗即通过放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类X射线治疗机或加速器产生的X射线、电子束、中子束、质子束及其他粒子束等照射患处杀死癌细胞。因此，放疗对患者全身正常的细胞影响小。任何一种药物在用于临床之前，均应该先进行动物实验以确定该制剂对机体内重要脏器的安全性，在动物实验中要设计实验组与对照组，要遵循单—变量因子原则，同时又要保证实验组与对照组的动物能够进行基本的新陈代谢，完成生长与发育，以免实验动物在中途死亡而使实验失败。
[答案] (1)A、C、D、F、H (2)原癌基因 抑制 激活 (3)间 RNA和蛋白质 (4)放疗 (5)①甲与丁(乙与丙) 乙与丙(甲与丁) ②每日为小鼠提供相同的食物、水；给实验组定时服用双歧杆菌制剂，同时给对照组服用等量的水
[特别提示] 本题的阅读量大，要从众多信息中发掘解题线索，即具有收集和处理信息的能力也往往成为考查学生素质的一种标志。本题中重点要抓住癌细胞的特点和常规实验要求进行。
二、能力提升技巧
本部分内容与人体健康密切相关，主要是要能从提供的信息提取有用的信息。并能针对癌细胞的特点解释或制定相应的治疗措施。
1.从癌细胞分裂的特征入手，治疗的选择应为控制间期DNA复制或蛋白质合成。而预防癌症的主要方法则是尽量避免接触有可能诱发原癌基因激活的致癌因子。
2.对最新科技成就的关注：本部分内容是新教材的一大特色：注重理论与实际的结合，培养收集和处理信息的能力和获取新知识的能力。这类试题往往题干很长，但基本原理并不复杂，有起点高落点低的特点。平和的心态是取胜的法宝。
[例2] 2002年诺贝尔生理学或医学奖授予3位科学家，这3位科学家发现了在器官发育和“程序性细胞死亡”过程中的基因规则。这项工作对人类战胜疾病将发挥重大作用。下图示癌细胞内的相关变化和及某种药物治疗导致癌细胞死亡的过程．请回答下列问题：
(1)细胞的衰老和死亡是一种正常的生命观象。下列属于衰老红细胞特征的是
①水分减少，细胞萎缩 ②新陈代谢的速度减慢 ③某些酶的活性降低 ④呼吸速率上升 ⑤色素积累增多 ⑥细胞的呼吸速率减慢 ⑦细胞核体积增大 ⑧细胞膜的通透性改变
A．①②③④⑤⑥ B．①②③⑤⑥⑦⑧
C．①②③⑥⑧ D．①②③④⑤⑧
(2)人的受精卵开始分裂，逐渐形成大量功能不同的细胞，从分子水平看，这是 的结果。
(3)人的胚胎在发育初期是有尾的，但在胚胎发育成熟时失去尾，从细胞水平看，这是由于 。
(4)后来的科学家研究发现，控制“程序性细胞死亡”的基因有两类：一类是控制细胞死亡；另一类是启动或促进细胞死亡。两类基因相互作用控制细胞的正常死亡。如果该死亡的细胞没有死亡，不该死亡的细胞大批死亡，就会患病，如癌症、艾滋病等。请你运用这个理论对癌症、艾滋病的治疗进行大胆的设想。
[精析] 细胞的衰老和死亡是一种正常的生命现象，如何延缓细胞的衰老是人们关注的热点之一。本题围绕细胞的衰老、死亡及基因调控的知识，考查学生从材料中提取信息、解释有关现象及解决有关问题的能力。
(1)衰老的细胞一般具有以下5项特征：1．在衰老的细胞内水分减少，细胞萎缩，体积变小，新陈代谢速度减慢；Ⅱ．衰老的细胞内，有些酶的活性降低；Ⅲ．细胞内的色素会随着细胞衰老而逐渐积累；Ⅳ．衰老的细胞内呼吸速度减慢，细胞核体积增大，染色质固缩，颜色加深；V．细胞膜通透性功能改变。根据上述特征可判断①②③⑤⑥⑦⑧都符合衰老细胞的特征，由于衰老的红细胞没有细胞核，也不含有色素，因此，还应除去⑤⑦，故选C。
(2)人的受精卵分裂，逐步形成大量的功能不同的细胞，这些功能不同的细胞表现出来的形态特征或生理特性是由不同的基因控制的，而由受精卵分裂产生的体细胞中遗传物质相同，基因也相同，因此从分子水平看，是基因选择性表达的结果。
(3)人的胚胎在发育初期是有尾的，但在胚胎发育成熟时失去尾，尾是由许多细胞构成的。那么尾哪里去了呢 从细胞水平看，这是由于组成尾的细胞在胚胎发育过程中进行了程序性死亡。
(4)根据科学家们的研究，我们知道人类的癌症、艾滋病等就是由于该死亡的细胞没有死亡，而不该死亡的细胞大批死亡所形成的病患。根据“程序性细胞死亡”的理论，我们对癌症、艾滋病的治疗可进行下列设想：首先找到与癌症、艾滋病相关的所有调控基因，分析其功能。然后，研究出能发挥或抑制这些基因功能的药物，就可以让癌细胞加速自杀死亡，从而达到治疗癌症的目的。同时，提高免疫细胞的生命力，以达到根治爱滋病的目的。
[答案] 见精析。.
[例3](2002年广东题)2001年诺贝尔生理学或医学奖授予三位科学家。这三位科学家发现了调控细胞周期的一系列基因，以及相关的酶和蛋白质。这项工作对肿瘤研究等领域产生了重大影响。请回答下列问题：
(1)同种生物不同类型细胞之间的细胞周期持续时间有差异。蛙胚卵裂期动物半球细胞的细胞周期持续时间比植物半球细胞的------。
(2)测定某种细胞的细胞周期持续时间长短时，通常需要考虑温度因素。这是因为--------。
(3)有人称恶性肿瘤为细胞周期病，其根据是调控细胞周期的基因发生---------，导致细胞周期失控，癌细胞无限增殖。
(4)治疗恶性肿瘤的途径之一，是用药物抑制---------的合成，从而将癌细胞的细胞周期阻断在分裂间期。如用药物抑制纺锤体的形成，则癌细胞的细胞周期将阻断在------期。
[精析] 不同生物及同一生物的不同细胞，细胞周期所需时间的长短不同，蛙胚卵裂期，动物半球细胞分裂得快，植物半球分裂得慢，所以动物半球细胞的细胞周期时间短；细胞分裂是在一系列酶的作用下完成的，酶的活性受到温度的影响，因此，测定某种细胞的细胞周期持续时间长短时，通常需要考虑温度因素；恶性肿瘤表现为细胞无限增殖，从基因角度考虑则是由于基因突变；现在对癌症晚期病人所采用的“放疗”，“化疗”则是通过物理、化学因素影响细胞分裂，对于绝大多数药物则是抑制DNA分子的复制和有关蛋白质的合成，从而使癌细胞停留在分裂间期，若用药物抑制细胞纺锤体的形成，则细胞停留在分裂期。
[答案] (1)短 (2)细胞周期受酶的影响，酶的活性受温度的影响 (3)突变 (4)DNA的复制和有关蛋白质 分裂
三、基础能力测试
1.在细胞分化过程中，遗传物质将
A. 发生改变 B．部分改变 C．不改变 D．是随机的
2.检测某一植物组织细胞，发现分解有机物缓慢，酶的催化效率极低。则该细胞正在
A. 分化 B．分裂 C．衰老 D．癌变
3.癌细胞形成的根本原因是
A．物理致癌因子的刺激 B．化学致癌因子的刺激 C．病毒致癌因子的刺激 D．细胞内原癌基因的激活
4.动物体内各种类型的细胞中具有最高全能性的细胞是
A. 皮肤生发层细胞 B．胚胎干细胞 C．肝细胞 D．生殖细胞
5.大剂量电离辐射使动物产生放射病，其原因是
①细胞膜被破坏 ②破坏催化基本代谢过程的酶 ③杀死了消化道中的共生细菌，从而导致一些种类的维生素供应不足 ④破坏DNA，干扰细胞增殖
A.①② B．③④ C．①②③ D．①②③④
6.能克服有性杂交的不亲和性的技术是
A．组织培养 B．细胞融合 C．动物胚胎移植 D.克隆技术
7.与人类和动植物的寿命直接相关的细胞变化是
A．细胞增殖 B．细胞分化 C．细胞衰老 D．细胞癌变
8.皮肤癌一般发生于皮肤哪一层细胞的哪一时期
A．表皮细胞有丝分裂期 B．生发层细胞有丝分裂S期
C．真皮细胞有丝分裂G1期 D．生发层细胞有丝分裂G2期
四、潜能挑战测试
9．下列哪一种恶性肿瘤在人类中发生的平均年龄较小
A．胃癌 B．肝癌 C．膀胱癌 D．白血病
10．根据下图回答
（1）①→②、①→④的过程叫做----------。
（2）①→③的过程叫做---------。
（3）③→⑤的过程叫做---------。
（4）组成②、③、④的细胞的 、 、 不同，因此它属于不同的 。
（5）①→④所示各组细胞群中，具有分裂能力的是标号 所示细胞群。
（6）据图分析，该细胞应为 细胞，细胞的全能性主要是指细胞结构中的 具有全能性。
（7）将①中的两个细胞分离开，并置于试管内的培养基上培养，经 等过程也发育为一个生物新个体，这种技术称为 。
11.动物的淋巴细胞(脾细胞)虽然能够合成特异性抗体，但可惜它不能够在体外繁殖，所以始终只是一份“自身之物”，没有多大作为。另一方面，癌细胞(如骨髓瘤)却刚好相反，它本身虽然不能产生抗体，也没有什么用处，可是却能在体外长期生长无限增殖。1975年，英国剑桥大学分子生物学实验室的科勒和米尔斯坦别出心裁，把小鼠的淋巴细胞(脾细胞)和小鼠的骨髓瘤细胞融合起来，成为一株杂交瘤细胞。这个杂交瘤，由于融合了两家之长，因此不但能稳定地分泌抗体(这是淋巴细胞的特点)，而且也能在体外稳定地繁殖(这是肿瘤细胞的专长)，于是第一次实现了在体外大量产生抗体的愿望，如下图所示。
（1）淋巴细胞能与骨髓瘤细胞融合成一个细胞，两种细胞膜也能“融合”在一起，说明细胞膜 。
（2）单克隆抗体的准确定义应为
A.一类特殊抗体 B.无性繁殖系 C.单一抗体细胞的无性繁殖系 D.单一抗体细胞的有性繁殖系
（3）杂交瘤细胞繁殖进行的是 分裂，其遗传性状 。
（4）单克隆抗体注入体内后可以自动追踪抗原(病原体或癌变细胞等)并与之结合，而绝不攻击任何正常细胞，故称为“生命导弹”，这是利用了 。
12.采用下列几种方法可以抑制细胞的有丝分裂，使细胞停留在细胞周期的某一阶段，如下表所示，“—”表示停留时期。据表回答：
时期处理方法 间期 前期 中期 后期 末期
5—氟尿嘧啶 —
秋水仙素 —
低温（2～4℃） — — — — —

（1）若某人的骨髓造血细胞发生异常增生，可用哪种方法治疗？____________。
（2）如要观察染色体带（染色体在特殊染色时会出现一定的横带，不同物种的带型各有特点）并进行分析，最好用哪种方法处理？_______为什么？________
（3）秋水仙素和低温抑制细胞分裂的原理分别是：_____ __
五、答案与点拨
1.C.（分化时细胞分裂过程是有丝分裂） 2.C （衰老细胞新陈代谢减缓） 3.D （各种诱变因子最终都要作用于原癌基因） 4.B （生殖细胞不受精分裂能力低） 5.D （辐射线的破坏是多方面的） 6.B （细胞融合是在外界因素作用下进行的，打破了物种间的生殖隔离） 7.C （衰老使细胞代谢能力下降，生活力降低） 8.B （生发层细胞进行旺盛的细胞分裂，S期进行DNA的复制，容易出现差错） 9.D （血细胞代谢最旺盛，差错几率大）
10.本题是一种图文转化能力的考查，分裂才图形上看细胞差异不大，分化则细胞差异大。答案：（1）细胞的分化 （2）细胞的分裂 （3）细胞的生长 （4）形态 结构 生理功能 组织 （5）①、③、⑤ （6）植物 细胞核 （7）细胞分裂、细胞分化、组织器官的形成 组织培养
11.本题是一道以最新科技成就为背景的材料题，考查学生提取信息、筛选信息的能力和独立思考分析问题的能力。答案：（1）具有一定的流动性 （2）C （3）有丝 保持不变（稳定） （4）抗原与抗体之间的结合有高度的特异性。
12. 5—氟尿嘧啶可使细胞分裂停滞于间期,使癌细胞无法分裂. 答案:（1）用5—氟尿嘧啶处理。 （2）用秋水仙素处理；秋水仙素处理能够使细胞分裂停留在中期，中期染色体形态最清晰。 （3）秋水仙素能够抑制纺锤体形成；低温能够使酶的活性降低。
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1第四部分 遗传与进化
第23讲 被子植物的个体发育
一、考点内容全解
（一）本讲的考点是什么
被子植物的生殖及个体发育
[特别提示]极核与极体的区别(见表)
（二）考点例析
[例1]下图为荠菜胚及胚乳发育过程示意图：
（1）图中[16]发育所需营养可由图中[ ] ；而种子萌发时所需营养物质主要由图中[ ] 提供，但其营养物质主要来自[ ] 。
（2）图中[18]发育成为 和 ，[19]发育成 ，[20]发育成 ，[23]发育成 ，而图六发育成为 ，[11]发育成 ，[24]发育成 。
（3）用一、二、三……表示荠菜胚和胚乳发育顺序为 。
（4）荠菜种子萌发长成幼苗直至开花，在高等动物的个体发育阶段与此相当的发育阶段称为 。
[解析]首先确定发育顺序。胚乳发育先于胚的发育，这可为胚的发展提供能量。一般情况下，受精卵先要作休眠，而受精极核不经休眠而立即分裂发育。当出现游离的胚乳核的时候，受精卵(荠菜)尚未开始发育(分裂)。在此基础上，认真观察比较各图可顺利解答各题。
[答案] （1）[22]泡状细胞；[6]子叶；[10]胚乳 （2）胚；胚柄；胚乳；种皮；果皮；果实；种皮；种子 （3）六四一二五七三 (4)胚后发育
[特别提示]关于胚及胚乳的发育，教材中是分别讲述的，但在复习时应当将两者比较学习，提高综合 思维能力。应特别关注胚和胚乳的关系，及营养生长和生殖生长的关泉(动脑筋，想一想!)
二、方法技巧规律
1.被子植物果实的发育
2.种子萌发及植株生长过程中同化作用方式的动态变化：异养→自养
[例2]玉米的体细胞中有20条染色体，在一般情况下，它的胚细胞、极核、胚乳细胞、种皮细胞所含染色体数目是 ( )
A．20、30、20、30 B．20、10、30、20 C．20、30、30、20 D．20、10、20、20
[解析]首先由体细胞可推知配子中含有的染色体数为10条，即精子、卵细胞均含10条染色体，故胚细胞由受精卵发育而来含20条染色体，胚乳的细胞由受精极核发育而来含30条染色体，种皮细胞由珠被(母体细胞)发育而来含20条染色体。
[答案] B
[解题技巧]理解发育成种子及果实各部分结构细胞的来源是答题关键。
[同类变式一] 若一粒玉米种子中胚乳的基因型为MMmNnn，则该种子胚的基因型可能为 ( )
A.MMnn B.MmNn C.MMNn D.MmNN
[解析]本题变化是将“染色体”数目改为“基因组成”，深入考查“双受精”的知识和推理能力。由于胚乳为MMmNnn，可见极核为Mn，精子为mN，所以受精卵为MmNn。
[答案]B
[解题技巧]双受精子时，同一胚珠中的卵细胞与极核的基因组成相同，它们接受的精子基因组成亦相同。
[同类变式二]完全显性的条件下，具相对性状的甲、乙两品种的纯合体玉米杂交，所得果实的口味
A.若甲为显性性状，则果实口味为甲 B.若甲作母本，乙为显性性状，则果实口味为甲
C.若甲作母本，则果实口味为甲 D.若甲作父本，乙为显性性状，则果实口味为甲
[解析]本变式有一定的迷惑性。玉米的主要食用部分为胚乳，其口味只能由胚乳基因型确定，在完全 显性的条件下，杂交玉米口味(表现型)由显性基因决定。比较各选项只有A正确。
[答案] A
[解题技巧]解决果实表现型问题一定要注意区分胚、胚乳或子房。
[例3](2002年全国理科综合)番茄种子播种在苗床上，在适宜的条件下，第6天子叶展开，第9天幼叶出现。研究人员从种子到幼苗形成期间每天测定其干重，并绘制成曲线。下面四个曲线图中，正确的是 ( )
[解析]本题考查学生对种予萌发过程—的了解，以及对种予萌发过程中有机物含量变化情况的分析。在适宜的条件下，种子开始萌发，此时，种子吸水膨胀，呼吸作用加强，胚细胞分裂活跃，胚根长成幼苗的主根，胚 轴伸长，将子叶推出苗床，种予中贮存的有机物被消耗而逐渐减少。子叶展开(第6天)后，在光照作用下转绿并生长，积累部分有机物供幼苗进一步生长所利用，至幼叶长成后子叶逐渐萎缩并脱落。
[答案]A
[延伸技巧]种子萌发过程中自由水、DNA、有机物含量的动态变化是高考试题的热点。
[同类变式] 下列各曲线中，能正确表示一粒小麦种子自播种开始，在一个生命周期中干重变化示意图是 ( )
A.a B.b C.c D. d
[解析]在萌发初期，由于种子内储存的有机物经呼吸释放能量，以供生长之用而使干重减少；长出叶片之后，若当光合作用强度超过呼吸强度，有机物积累使干重增加；而当生命周期结束出现衰老，果实和种子的撒播使干重减少。
[答案] D
[解题技巧] 整个生命周期(萌发→生长→衰老)进行动态分析。
三、基础能力测试
1.（2003年黄冈中学模拟题）把几百粒浸泡过的豌豆播于松散的锯木层里，每隔5天取20粒切细并加热到 恒温，然后把20粒幼苗的干重对生长时间作图。右图所示的哪一条曲线是所获得的结果
2.花生种子贮存养料的结构是由下列哪一项发育而来( )
A.顶细胞 B.基细胞 C.受精极核 D.卵细胞
3.从发育过程来看，被子植物的绿叶来源于 ( )
A.子叶 B.胚芽 C.胚轴 D.胚根
4.一根豆角共有主0粒种子，发育成它所需要的子房数、胚珠数的精子数分别是 ( )
A.10、10、10 B.10、10、20 C.1、10、10 D.l、10、20
5.种子中胚乳细胞含的遗传物质占母方体细胞遗传物质总量的 ( )
A.0 B.1/3 C.1/2 D.2.3
6.桃果实表面光滑对有毛为显性。现对毛桃的雄蕊授以纯合光桃的花粉，该雌蕊发育成的果实应为 ( )
A.光桃 B.毛桃 C.光桃占3/4 D.光桃占1/3
7.在如右图所示荠菜胚的结构示意图中，若①的基因型为AaaBBB，则该种子长成的植物白交，所得种子胚乳种类及其比例为 ( )
A.1：1：1 B.1：2：2：1 C.9：3：3：1 D.4：2：2：1
8.下列关于种子萌发成幼苗的叙述，正确的有 ( )
①种子萌发在长成绿苗以前，由胚乳或子叶的有机物提供营养 ②种子萌发在长成绿苗后，由光合作用制造的有机物提供营养 ③籽粒不饱满的种子萌发后，幼苗常会因营养供应不足而夭折 ④在阴暗处萌发的种子，其幼苗不可能长成绿苗
A.①② B.①②③ C.①④ D.①②③④
9.下列关于极体和极核的叙述中，不正确的是 ( )
A.两者形成都直接经过减数分裂 B.两者不可能存在于同一生物体中
C.极体位于卵巢里 D.极核位于胚囊里
四、潜能挑战测试
10.将萌动的几粒小麦子纵切开，露出种子的胚乳和萌动的胚，首先将这些切开的小麦种子放在盛有质量浓度为0.1 mg/mL的亚甲基蓝溶液中几分钟后取出，用蒸馏水冲洗。然后，用碘液处理切开的种子。问：
（1）用亚甲基蓝处理并用蒸馏水冲洗后，被切开的萌动的种子中，你预期胚的颜色是 色，理由是 。
（2）用碘液处理后，你预期种子中胚乳部分的颜色是 色，理由是 。
11.(2003春季高考题)现有一种植物的种子，已经知道它的萌发受水分、温度和氧气的影响，但不了解其萌发与光是否有关。为探究光的有无对该种子萌发的影响，请你依据所给材料和用品设计出实验方法步骤，预测可能的实验结果，并分别得出相应的结论。
材料和用品：数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等。
方法步骤：
①
②
可能的实验结果及相应的结论：
①
②
③
五、标答与提示
1.C(点拨：种子萌发需要消耗有机物提供能量，而当长出叶片能进行光合作用。)
2.A(点拨：花生种子由子叶贮存养料。)
3.B(点拨：胚芽发育成茎、叶等。)
4.D(点拨：豆角为共生子房；每个胚珠发育成一粒种子；另注意“双”受精。)
5.D(点拨：胚乳细胞是由两个极核与一个精子受精结合为受精极核发育而来。)
6.B(点拨：“桃”果实由“子房”发育而来)
7.A (点拨：胚的基因型为Aa，其自交种子胚基因型及比例为1AAABBB： 1AAaBBB： 1AaaBBB： 1aaaBBB。)
8.D(点拨：无光叶绿素不能合成。)
9.A(点拨：极核是先经减数分裂后经有丝分裂才形成的。)
10.（1）蓝；胚细胞生命活动旺盛，通过交换吸附吸附亚甲基蓝的蓝色阳离子 （2）蓝；小麦胚乳中的主要成分是淀粉，淀粉有遇碘变蓝的特性
11.（1）方法步骤：①向培养皿中倒人适量的水，将等量的种子分别放入两组培养皿中；②将一组置于有光环境中，另一组置于黑暗环境中。在培养过程中，使两组所处温度、水分、空气等状况适宜且相同
（2）可能实验结果及相应的结论：①有光组萌发，无皮组也萌发(或答发芽率无显著差异)。该种植物种子萌发不受光的影响；②有光组萌发，无光组不萌发(或答有光组发芽率高于无光组，差异显著)。光是该种 植物物种子萌发的必要条件之一；③有光组不萌发，无光组萌发(或答无光组发芽率高于有光组，差异显 著)。光抑制该种植植物种子的萌发。第三部分 生命活动的调节与免疫
第20讲 免疫
一、考点内容全解
（一）本讲考什么？
1.细胞免疫的过程(虚线示细胞免疫)
（二）考点例析
〖例1〗能够识别抗原的细胞是（ ）
(1)吞噬细胞 (2)T细胞 (3)B细胞 (4)记忆细胞 (5)效应B细胞 (6)效应T细胞
A．(1)(2)(3)(4)(5)(6) B．(2)(3)(4)(5)(6) C．(2)(3)(4)(6) D．(2)(5)(6)
〖解析〗本题考查对体液免疫与细胞免疫过程的深刻理解，主要测试知识整合能力。B细胞参与体液免疫，T细胞既参与体液免疫又参与细胞免疫，体液免疫只能对细胞外的抗原起作用，细胞免疫使包有抗原的靶细胞裂解死亡，让细胞内的抗原暴露出来，再通过体液免疫使之消灭。
〖答案〗C
〖解题警示〗吞噬细胞的处理是非特异性免疫，而效应B细胞不参与抗原识别的过程。
〖同类变式〗如果割除幼鼠的胸腺，则此鼠的免疫状况是（ ）
A．有全部的细胞免疫能力 B．丧失一切免疫能力
C．有全部的体液免疫的能力 D．保留部分体液免疫的能力
〖解析〗本题除测试体液免疫与细胞免疫的过程外，更突出考查对体液免疫与细胞免疫联系的理解。幼鼠先天无胸腺，说明没有任何T淋巴细胞，而在免疫中T细胞即参与体液免疫也参与细胞免疫。没有T细胞只能说明细胞免疫不能进行，但还能保留有部分体液免疫。
〖答案〗D
〖特别提示〗细胞免疫的实现往往通过细胞免疫最终完成。
二、能力提升技巧
1．本讲内容慨念多，相互之间关系错综而复杂，可从以下几个方面运用比较的方法进行归纳总结：
⑴与免疫有关的细胞
来 源 功 能
吞噬细胞 造血干细胞 处理、呈递抗原，吞噬抗体抗原结合体
B细胞 造血干细胞 识别抗原，分化成为效应细胞、记忆细胞
T细胞 造血干细胞在胸腺中发育 识别、呈递抗原，分化成效应细胞，记忆细胞效应B细胞
效应B细胞 B细胞或记忆细胞 分泌抗体
效应T细胞 B细胞或记忆细胞 分泌淋巴因子，与靶细胞结合发挥免疫
记忆细胞 B细胞或T细胞 识别抗原，分化成相应的效应细胞
⑵体液免疫与细胞免疫的关系
胞外毒素 体液免疫发挥作用
异体组织 细胞免疫发挥作用
胞内寄生物 体液免疫先起作用，阻止寄生物的散播感染；当寄生物进入细胞后细胞免疫将抗原释放；再由体液免疫最后清除抗原
⑶过敏反应与典型的体液免疫反应
激发因素 反应时机 抗体分布 反应结果
过敏反应 过敏原 机体第二次接触过敏原 吸附在皮肤、消化道或呼吸道粘膜、某些血细胞表面 使细胞释放组织胺，从而引发过敏反应
体液免疫反应 抗原 机体第一次接触抗原 血清，组织液，外分泌液 使抗原沉淀形成细胞集团
⑷免疫失调引起的疾病
类型 特点 基 本 原 理
过敏反应 免疫功能过高 将一些不是大分子的物质或正常机体不识别为抗原的物质识别为抗原导致过敏反应
自身免疫病 将正常细胞视为抗原而加以排斥，从而发病
免疫缺陷病 免疫功能过低 （1）由遗传因素引起的先天性免疫缺陷（2）HIV病毒侵入T细胞，T细胞大量死亡，使抗原的识别、呈递发生障碍，病人丧失一切特异性免疫功能。
⑸免疫预防和免疫治疗
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
免疫治疗 患病后的治疗。即在人体患病条件下，通过输入抗体、胸腺素、淋巴因子等调整人的免疫功能，使机体抵抗疾病的能力增强，达到治疗疾病的目的
2．运用细胞学、遗传学知识理解免疫学知识，提高综合能力。
〖例2〗能够使人产生病理反应的是
A．血清中的抗体 B．皮肤细胞上的抗体 C．血清中的白细胞介素 D．毛细血管的通透性
〖解析〗使人产生病理反应的应该是有明显疾病症状的反应，血清中的抗体可以清除抗原，这是一种免疫反应；血清中的白细胞介素，是能够加强效应T细胞功能和T细胞分化功能的物质为淋巴因子；而皮肤细胞上的抗体是过敏原进人体内形成并吸附的，当它与过敏原接触时，可产生湿疹、荨麻疹等过敏性病理反应。
〖答案〗B
〖解题技巧〗体液免疫中的抗体是清除抗原；而皮肤细胞上吸附的抗体不是清除过敏原，而是产生过敏反应。
〖例3〗关于效应B细胞的来源的叙述中正确的是（ ）
A．效应B细胞多数来源于B细胞直接受到抗原的刺激 B．记忆细胞在处理抗原后能够产生效应B细胞
C．效应B细胞产生于T细胞呈递抗原后 D．B细胞在胸腺中发育成为效应B细胞
〖解析〗本题主要考查各种免疫细胞的关系。效应B细胞的来源可能是：抗原首次侵入机体时，T淋巴细胞将抗原呈递给B淋巴细胞或抗原直接刺激B淋巴细胞形成相应的效应B细胞；抗原再次侵入机体时，抗原直接刺激记忆B淋巴细胞，记忆B淋巴细胞再增殖分化为效应B细胞。
〖答案〗C
〖解题技巧〗教材通过图片图示了体液免疫的基本过程，这给我们提供了丰富的想象空间，这是培养自己获取知识能力的良机。
〖同类变式一〗对细胞免疫的有关叙述中正确的是（ ）
A．细胞免疫是建立在体液免疫的基础上的 B．细胞免疫的效应阶段需要吞噬细胞参与
C．效应T细胞能够使靶细胞裂解死亡，释放出抗原 D．效应T细胞能够使抗原裂解死亡
〖解析〗本题除了考查各种免疫细胞的关系外，还考查细胞免疫、体液免疫的关系。
〖答案〗C
〖解题技巧〗通过比较、归纳，求其共性，探其异处，索其关联是提高综合能力的有效途径。
〖同类变式二〗图为某病毒侵入机体被杀伤过程图解，据图回答：
(1) 细胞① 与靶细胞密切接触，激活靶细胞内 ，导致靶细胞裂解死亡
(2)可以提高①的杀伤能力的是 ，它来自于
(3)靶细胞裂解后，抗原要靠 的进一步清除
〖解析〗本题则重于考查细胞免疫的过程，以及细胞免疫、体液免疫相互关系，突出表明体液免疫是建立在细胞免疫的基础上的
〖答案〗（1）效应T细胞；溶酶体酶（2）淋巴因子；效应T细胞（3）抗体（体液免疫）
〖解题技巧〗在清除胞内寄生物过程中而发生的细胞免疫，实质是通过杀死靶细胞将侵入细胞内的病毒或病菌释放出来，再呈递给抗体而予以消灭。
〖例4〗（2003江苏高考题）某种哺乳动物的心脏形状、大小和很像人的心脏，有可能成为人体器官移植的重要来源，但会遭到人体的强烈排斥，这主要是因为该动物有一对纯合的基因（AA）能表达GT酶，从而使细胞表面具有一种多糖类物质。人体能够识别该多糖类物质，从而确定该心脏是外来的异种器官。经过科学家多年的努力，目前得到了编码GT酶的一对基因中有一个丧失表达功能的一些新型个体（Aa）。请回答：
（1）人体对该动物心脏的排斥，是人类 系统起作用的结果，其本质是人体的 与该动物的 相互作用。
（2）上述新型个体能否作为人体器官移植的来源？为什么？
（3）今后用常规的杂交方法能否获得GT酶一对基因都丧失表达功能的个体？说明理由。
〖解析〗器官移植的成败，主要取决于供者受者的组织相容性抗原是否一致或相近，题目中的新型个体(Aa)控制GT酶的基因中仍有一个A具有表达功能，会产生抗原——多糖类物质，与人体的抗体发生免疫排斥反应，因此该个体不能作为人体器官移植的来源，但是，用常规杂交的方法，AaxAa→1/4aa，即为GT酶的一对基因都丧失表达功能的个体。
〖答案〗（1）免疫，抗体、抗原（2）不能，因为该新型个体控制GT酶的一对基因中仍有一个具有表达功能（3）能，因为现有新型个体的一对GT酶基因中，有一个丧失表达功能，所以杂交的后代会出现一对GT酶基因都丧失表达功能的个体
〖延伸技巧〗高考题目命题趋向是现代免疫学在现实生活中的应用，侧重于免疫学与细胞学（如抗原决定簇与糖被的关系）、遗传学（如抗体基因、控制抗原决定簇基因的表达）等知识的综合。
三、基础能力测试
1．有关艾滋病的叙述中正确的是（ ）
A．传染途径是注射、输血、握手等 B．HIV的潜伏期较短
C．可以是一种先天性疾病 D．患者丧失免疫功能
2．下列细胞中最可能为效应B细胞的是（ ）
A B C D
3．下列关于抗原的正确叙述是（ ）
A．抗原只有突破前两道防线，才会引起特异性免疫 B．抗原能与抗体或效应B细胞结合，发生免疫反应
C．机体自身的组织细胞不可能成为抗原 D．抗原能与相应的抗体或效应T细胞结合，发生特异性免疫反应
4．下列属于免疫预防和免疫治疗的分别是（ ）
A．注射胸腺素，口服抗体 B．注射卡介苗，输入抗体
C．注射麻疹疫苗，口服球蛋白 D．移植胸腺，输入淋巴因子
5．先后将抗原A、B注射到小鼠体内得到抗体含量曲线如图，分析该曲线表明（ ）
A．小鼠对抗原A更敏感 B．抗原A的破坏性更大
C．二次反应比初次反应更强列、更迅速 D．小鼠对抗原B反应较慢
6．将小鼠骨髓瘤细胞与一种B淋巴细胞融合，可使融合的细胞经培养产生单克隆抗体，其依据是（ ）
A．B淋巴细胞可以产生抗体，但不能无限增殖 B．B淋巴细胞只有与骨髓瘤细胞融合后才能产生抗体
C．融合的细胞可以无限增殖，并能稳定地产生抗体 D．骨髓瘤细胞可以产生抗体，但不能无限增殖
四、潜能挑战测试
7．请以发育正常的成年小白鼠为材料，设计实验证明：来自胸腺的T细胞行使细胞免疫功能，而来自骨髓的B细胞行使体液免疫功能。（提示：大剂量X射线可杀死骨髓淋巴细胞）
写出简要操作步骤，并预测结果（不要求写出验证是否具有细胞免疫和体液免疫的具体操作）
8．（黄冈中学高考模拟题）美、英研究人员在2002年相继宣布，“敲除排斥基因”的猪已经降生。人们可望利用这种猪大量“生产”适用于移植手术的器官。
(1)过去，如果把猪器官移植给人体，人类的免疫系统能识别猪细胞上的一种物质，从而发生强烈的排异反应。该物质所处的位置和化学成分分别为( )
A．细胞膜 类脂 B．细胞膜 多糖
C．细胞核 脱氧核糖核酸 D．细胞质 蛋白质
(2)已经清楚，存在该物质的根本原因是猪染色体上有一对“GT”基因。形成该物质的机理是( ) 注：a指导合成；b反应产生；c调节产生；d分泌
A．“GT"基因 该物质
B．“GT”基因 高尔基体该物质
C．“GT”基因 酶该物质
D．“GT”基因 激素该物质
(3)只有两个“GT”基因均无功能的新个体才可供人体移植之用。目前，科学家已经培育出一头敲除了1个“GT”基因的雌猪。若敲除了1个“GT”基因猪可与正常猪交配，你如何利用已经敲除了1个“GT”基因的猪，得到可供人体移植之用“敲除排斥基因”的猪？请回答：
方法步骤：
(4)为完全克服排异反应的，获取适用于移植手术的器官，你还能提出一种新思路吗？
五、标答与点拨
1．D(点拨：HIV通过母婴垂直传播、血液传播和性传播) 2．D(点拨：效应B细胞含较多的内质网) 3．A(点拔：有的抗原需经过吞噬细胞的处理，有的抗原直接刺激B细胞而引起特异免疫反应。机体有时在免疫时会把自身正常的组织细胞误认为抗原引起免疫疾病) 4．B(点拔：口服抗体会被消化而失效) 5．C(点拨：二次反应比初次反应更强列、更迅速) 6．C（点拔：单克隆抗体的制备）
7．①将发育正常的成年小白鼠数只（至少三只），去除胸腺，并用大剂量X射线照射，结果小白鼠失去全部的免疫功能（包括细胞免疫功能、体液免疫功能）；②将上述小白鼠随几地分为A、B、C三组。向A组小白鼠输给来自胸腺的T淋巴细胞，结果小白鼠恢复细胞免疫功能，但无体液免疫功能；向B组小白鼠输给来自骨髓的B淋巴细胞，结果小白鼠在一定程度上恢复体液免疫功能，但无细胞免疫功能；向C组小白鼠输给来自胸腺的T淋巴细胞和来自骨髓的B淋巴细胞，结果小白鼠恢复全部的免疫功能
8．(1)B (2)C (3) ㈠将已经培育出一头敲除了1个“GT”基因的雌猪与正常雄猪交配，得到1个敲除了1个“GT”基因的雄猪；㈡将已经敲除了1个“GT”基因的猪交配，繁殖出敲除2个“GT”基因的猪(4)自体器官克隆，可将控制自体器官形成和发育的基因转入(或替代猪的相应基因)猪生产相应器官。
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4第四部分 遗传与进化
第22讲 减数分裂与有性生殖细胞的形成
一、考点内容全解
（一）本讲考点是什么
1.精子和卵细胞的形成过程
（1）哺乳动物精子形成过程
（2）精子和卵细胞的形成过程的比较
（3）减数分裂过程中DNA、染色体和染色单体数目变化规律：
①列表（以二倍体为例）
②曲线（以二倍体生物一个细胞为例）
2.减数分裂和受精作用的意义
（1）受精作用的过程
（2）意义 通过减数分裂和受精作用，使生物的亲代与子代之间染色体数目保持恒定，对于生物的遗传、变异和进化非常重要。
（二）考点例析
[例1]某生物的肝细胞分裂后期有40条染色体，则它的精原细胞在减数分裂的联会期，细胞内有染色体和DNA分子数目依次是 ( )
A.20，40 B.20，20 C.40，20 D.40，40
[解析]题目涉及有丝分裂和减数分裂的知识。欲求减数分裂的联会期细胞内染色体数日和DNA数目，必须首先知道精原细胞中染色体数，而精原细胞中染色体数与体细胞染色体数相同。已知有丝分裂后期有40个染色体，则推知体细胞中有染色体数2n=20条。所以联会期细胞中DNA分子数为40个(已在间期完成了复制)，而染色体仍为20个（与精原细胞相同）。
[答案] A
[特别提示]解答有关细胞各分裂相中DNA或染色体或染色单体数目的问题，通常先根据已知条件，结合细胞分裂的过程求出体细胞染色体数目，再以此作为“平台”进行转换推算。
[同类变式]设某种动物的一个体细胞核中DNA含量为2个单位(2C)。
(1)请在图中绘出该动物的初级精母细胞减数分裂过程中，一个细胞核中DNA含量变化示意图。
(2)说明DNA含量变化的原因。
[解析]该动物体体细胞核中DNA含量为2C，则精原细胞核DNA为2C。精原细胞经复制变为初级精母细胞，核DNA含量变为4C。初级精母细胞通过减Ⅰ形成次级精母细胞，核DNA含量变为2C(同源染色体分开)。次级精母细胞通过减Ⅱ形成精子细胞，精子变形为精子，核DNA含量变为C（姐妹染色单体分开）。
[答案] (1)曲线如右图 (2)由第一次分裂到第二次分裂，DNA减半是因为减数第一次分裂同源染色体分离；由第二次分裂到精子，DNA减半是因为着丝点分裂，姐妹染色单体分离。
[解题警示] 回答细胞分裂后期、末期染色体或DNA数目变化时一定要注意题干中要求回答的是一个“细胞”，还是一个“（细胞）核”，后期、末期虽然两个核已形成，但仍属一个细胞。同样道理，从曲线图中获取信息时也应注意同样的问题。
[例2] 进行有性生殖的高等动物的三个生理过程如图所示，则①②③分别为 ( )
A.有丝分裂，减数分裂，受精作用 B.有丝分裂，受精作用，减数分裂
C.受精作用，减数分裂，个体发育 D.减数分裂，受精作用，个体发育
[解析]本题主要考查减数分裂和受精作用的相互联系及其意义，也考查了发育的基础知识。生物体发育成熟后便可通过减数分裂产生生殖细胞——配子，雌、雄配子经过受精作用接合成合子，合子通过发育长成个体。
[答案]D
二、方法技巧规律
1.综合运用基因的分离定律、自由组合定律和减数分裂的知识，正确认识和计算配子的种类。
2.细胞分裂相的识别
识别减数分裂、有丝分裂细胞分裂相的关键是看是否具有同源染色体，一般情况下看是否具有四分体，方法是：
具下列情形之一，便可判定无同源染色体(不考虑性染色体异形)：
①有一条(或多条)染色体在形态(长度、着丝点位置等)特征上不能成对存在。
②二倍体生物(或体细胞为偶数的多倍体)，其细胞中染色体数目为奇数(后期以半个细胞计数)。
③根据非等位基因判断。
3.通过对近几年高考题的分析，其考点主要是减数分裂与生殖细胞的形成过程、减数分裂与遗传规律的关系、减数分裂与有丝分裂的识图与绘图。本考点知识最有可能以以下内容和形式出现：细胞分裂图像与染色体或DNA曲线相结合，细胞学与遗传学的综合。
[例3] (上海高考题)某二倍体动物有K对染色体，经减数分裂形成遗传信息不同的配子，其种类为 ( )
A.2K B.(1/2)K C.K2 D.K+
[解析] 在不考虑染色体互换的前提下，根据减数分裂“同源染色体分开，非同源染色体自由组合”的特点，可按如下“分枝法”推理：(设A和A’，B和B’，C和C’……为同源染色体)，可知产生配子为2K种。
[答案] A
[解题技巧] 本例展示了“基因遗传的基本定律”的细胞学基础。望认真体会!当把每对同源染色体看作一对等位基因时……
[同类变式]若用字母代表精子的染色体，有A、a，B、b，C、c各为同源染色体，则下列哪四个精子来源于同一个精原细胞 ( )
A.Abc、Abc、abc、ABc B.aBc、AbC、ABC、ABc C.AbC、aBc、AbC、aBc D.ABc、AbC、AbC、ABC
[解析]本例的变化是只考虑“一个”精原细胞。在不考虑互换前提下，一个精原细胞应形成4个两两相同的精子。
[答案] C
[方法技巧] 逆向分析可知，减数第二次分裂姐妹染色单体分离，第二次分裂产生的四个子细胞的遗传组成相同。
[例4] 右图为三种高等动物分裂示意图，若不考虑性染色体，则正确的判断是(注：②图中基因a、b均位于染色体端点，染色体1、2长度及着丝点位置相同)
A.①可能为精原细胞 B.②可能为次级卵母细胞 C.③可能为初级精母细胞D.①②③均可能为第一极体
[解析]三图均为典型的细胞分裂后期图，但到底是有丝分裂后期，还是减Ⅱ后期呢 这就需要用“是否存在同源染色体”这一指标来“评判”了。观察图①，自左至右数第2条染色体的两臂不等，而其他染色体都是等臂长的，可见细胞中无同源染色体；考虑到细胞质均分，故可能为次级精母细胞或第一极体。观察图②，1号粢色体有基因a，所以其姐妹染色单体1相同位点亦有基因a，现染色体2相对应位点为基因b，可见染色体1和2为非同源染色体，同理可推知该细胞为次级精母细胞或第一极体。观察图③，其细胞分裂所得子细胞染色体数为3，表明图示细胞应为次级精母细胞或第一极体，其初级精(卵)母细胞原有6条(3对)染色体，经减Ⅱ分裂过程得到次级精母细胞或第一极体，再经着丝点分裂得到图示细胞。
[答案] D
[解题技巧] 判定是否存在同源染色体可从染色体形态(长度、着丝点位置)、数目及等位基因与同源染色体关系三个大的方面比较分析。
[例5] (1999年上海高考题)果蝇的红眼(W)对白眼(w)为显性，这对等位基因位于X染色体上，右图为一红眼雄果蝇与一红眼雌果蝇分别通过减数分裂产生配子，再交配生出一白眼雄果蝇的过程。请据图回答：
(1)写出图中A、B、E的名称
(2)画出图中C、D、G细胞的染色体示意图。凡
染色体上有白眼基因的用w际记：
(3)若精子C与卵细胞F结合，产生后代的基因型为 ，表现型为 。
(4)若亲代红眼雌果蝇与一白眼雄果蝇交配，则子代总数中出现雄性红眼雄果蝇的概率为 ，出现白眼雌果蝇的概率为 。
[解析] 这是一道“著名”的细胞遗传学高考试题。由白眼雄果蝇XwY，推知卵细胞(F)基因型为Xw，推知E为XwXw，又由D为XWXw，推知G为XW。与F结合的精子为Y，则B亦为Y，又精原细胞为XWY(红眼雄果蝇)，可推知A为XWXWYY，C为Xw。若C与F结合得合子XWXw(红眼雌蝇)。若亲代红眼雌果蝇(XWXw)与一白眼雄果蝇(XwY)交配，则：XWXw × XwY→y4XWY + y4XwXw
[解题技巧]在读懂图的基础上，主要采用“逆向推理法”。
[答案] (1)初级精母细胞；精子细胞；次级卵母细胞 (2)见图 C为XW；D为XWXw；G为XW (3)XWXw； 红眼雌果蝇 (4)1/4；1/4
三、基础能力测试
1.人体内某一细胞正在进行减数分裂，其内有44个常染色体与两个X染色体，此细胞不可能是①初级精母细胞；②次级精母细胞；③初级卵母细胞；④卵细胞 ( )
A.①④ B.①③ C.①② D.①②③
2.已知牛的初级精母细胞中有15个四分体，牛的体细胞中共有6×109个脱氧核苷酸。假定平均每个基因含1 000个碱基对，则牛的体细胞中每条染色体平均基因数为 ( )
A.2×105 B.1.2×105 C.1×105 D.4×105
3.右图为某动物的—个精原细胞(A、a、B、b表示基因)，则由它产生的精子中，染色体可能组合及概率分别为 ( )
A.14、23、32、41；1/2 B.13、24、24、13；1/2
C.13、23、24、34；1/4 D.13、14、23、24；1/4
4.(广东高考题)某一生物有四对染色体。假设一个初级精母细胞在产生精子细胞的过程中，其中一个次级精母细胞在分裂后期有一对姐妹染色单体移向了同一极，则这个初级精母细胞产生正常精母细胞和异常精母细胞的比例为 （ ）
A.1：1 B.1：2 C.1：3 D.0：4
5.某生物的基因型为AaBb，已知Aa和Bb两对等位基因分别位于两对非同源染色体上，那么该生物 的体细胞，在有丝分裂的后期，基因的移动方向是 ( )
A.A与B移向一极，a与b移向另一极 B.A与b移向一极，a与B移向另一极
C.A与a移向一极，B与b移向另一极 D.移向两极的均为A、a、B、b
6.下图中，属于果蝇配子并能形成受精卵的是 ( )
A.甲与乙 B.乙与丙 C.乙与丁 D.丙与丁
7.指出无丝分裂、有丝分裂、减数分裂共有的选项 ( )
A.纺锤体形成 B.着丝点分裂 C.联会 D.DNA复制
四、潜能挑战测试
8.下图为某几种动物体内与细胞分裂有关的一组图象，下列选项中正确的是 ( )
A.上述曲线图中基因重组发生在d过程
B.细胞②可能对应于上述曲线图中c过程某阶段
C.细胞①中可能出现重组的基因
D.若细胞①、②为同一细胞的不同分裂相，则①、②分别对应于曲线图中c、d过程的某阶段
9.(上海高考题)右图为一种二倍体高等生物细胞分裂过程中某时期的示意图。请回答：
（1）该细胞所处分裂为 ，它的名称为 和 。
（2）该生物的体细胞中染色体最多时为 条，染色单体最多时为 ，DNA分子最多时为 个。
（3）该生物单倍体细胞中染色体为 条。
10.(2003年黄冈中学高考模拟题)人类白化病由基因a控制，色盲由基因b控制。请据图分析作答：
（1）欲生育一名女性“试管婴儿”，则只能选择图中 细胞，其主要技术操作有 。
（2）绘出C细胞四分体期染色体示意图，并注明 相关基因。
（3）若I为XYY个体(多一条Y染色体)，则H 细胞的染色体组成可表示为 (常染色体用A表示)。
五、标答与提示
1.A (点拨：次级卵母细胞后期及含X染色体的次 级精母细胞后期。)
2.C (点拨：牛体细胞共有2n=30条染色体；每个 DNA分子为双链)
3.A (点拨：两对同源染色体有两种可能组合方式)
4.A (点拨：另一次级精母细胞分裂正常形成两个正常精子)
5.D (点拨：有丝分裂是细胞的“复制”)
6.C (点拨：果蝇性染色体XY异型)
7.D (点拨：无丝分裂不出现纺缍体和染色体)
8.B (点拨：曲线图表示有丝分裂、减数分裂、受精作用过程；示意图①②③④分别表示减Ⅱ后，减Ⅱ前、减Ⅰ后和减Ⅱ后o)
9.（1）减数分裂第二次分裂后期；次级精母细胞或第一极体 (2)20；20；20
(3)5
10．(1)E和F；体外受精、细胞培养、胚胎移植
(2)见右图
(3)22AA + X第二部分 新陈代谢
第10讲 植物对水的吸收的利用
一、考点内容全解
（一）本讲考什么
1.植物细胞的吸水和失水与渗透作用
2.水分的利用与丧失
植物体吸收的水分90%都以蒸腾作用的方式丧失到大气中，被植物体利用的水则主要用于光合作用和呼吸作用。
（二）考点例析
[例1] 右图是研究植物水分代谢的4个实验装置。
请判断实验开始后，玻璃管内的水是否流动及流动方向(无流动以×表示。流动方向以↑、↓、→、←表示)。下面四个选项中的符号依次表示4个装置中用符号标示的玻璃管内的水分流动现象，其中正确的是
A．↑↓×× B．× ↑× → C．↓↑→ → D．↓↑× ←
[解析]渗透作用的进行需具备两个条件，一是具有半透膜．二是膜两边的溶液具有浓度差。成熟的植牲细胞是一个渗透系统．原生物层是其选择透过性膜，当膜两侧溶液的浓度不同时。水分子表现出由低浓度一侧向高浓度一侧运动，分析各项可知：(1)玻璃管内的水分子不运动：(2)蒸腾作用和渗透作用使玻璃管内的水向上运动； （3）由于玻璃管两端的蔗糖溶液的浓度相同，故玻璃管内的水分子不运动：(4)玻璃管两端的液体浓度不同，浓度高的一侧吸入的水分子多，另一侧吸入的水分子少，玻璃管内出现水分由左向右运动。
[答案]B
[同类变式一] 向猪膀胱膜注入一半的30%蔗糖溶液，扎紧入口，然后将其侵入5%的蔗糖溶液中，每隔10分钟称一次重量（W），下列坐标图像中，能正确表示测定结果的是
[解析] 猪的膀胱膜是一种半透膜，在膜两侧存在浓度差时，可发生渗透现象。但膜外浓度小于膜内浓度时，水向膜内净流入，因此膜内液体量增加，直至达到膜两侧渗透压平衡为止。
[答案] B
[特别提示] 在观察坐标图时不仅要注意曲线的发展趋势，也要注意当曲线达到一定程度后，它不会再沿原趋势发展的原因：膜两侧渗透压已达到平衡。
[同类变式二] 实验装置如右图所示，一段时间后，含液体3的半透膜袋萎缩，而含液体1的半透膜袋坚挺硬实，请推断实验开始时-3种液体的浓度是(下表中的“高”表示高浓度蔗糖溶液；“低”表示低浓度蔗糖溶液)
液体1 液体2 液体3
A 高 低 水
B 水 高 低
C 低 水 高
D 水 低 高
[解析] 本题考查渗透作用原理的具体应用。根据实验现象，液体2的浓度应介于液体1和3之间，再根据选择项分析，液体2应为低浓度蔗糖，否则无法解释1、2、3浓度为什么会由高到低。
[答案]A
[延伸拓展] 通过实验结果分析实验材料的某些特性是实验中常常要达到的目的。但这种装置图与结果表示方法的结合则是实验中比较完整的类型，也给大家提供了实验设计的一种模式。
[例2] 天平的两端托盘上的烧杯内各插有一根树枝，且两根树枝的树叶一多一少，开始时天平两边平衡。（见图）现将此装置移至阳光下照射，经过一段时间，天平 边将会下降，主要原因是
A.左、光合作用 B.右、杯内水分的蒸发
C.左、树叶的蒸腾作用 D.右、树叶的呼吸作用
[解析] 本题考查植物蒸腾作用，但在题中有意识混入了光合作用作用可能的影响。需要分清光合作用确实可制造有机物，使叶片质量增加，但这种变化是在较长时间内有明显结果，而蒸腾作用却可在较短时间内迅速表现出差异，叶片面积的大小直接与该作用有关。随蒸腾作用的加强，水分的丧失，右侧质量减轻，天平偏向左。
[答案] C
[特别提示]考虑问题时需要了解蒸腾作用和光合作用的过程，同时还需要知道各自反应时间的差异。
[同类变式] 下图表示向日葵在24h内的水分吸收和蒸腾作用速率，据图推断下列哪一项是正确的
A.在光下，吸收速率总是大于蒸腾作用速率
B.在光下，蒸腾作用速率总是大于吸收速率
C.在暗处，蒸腾作用速率总是大于吸收速率
D.在暗处，吸收速率总是大于蒸腾作用速率
[解析] 本题考查对图象的识别能力，在暗处，蒸腾的速率总是低于吸收的速率，而在光下，在两交点间是蒸腾速率高于吸收速率，两点外则反之。
[答案] C
[同类变式] 右图装置用于测定枝条的失水速率
(1)本实验研究的植物生理过程是 。
(2)请指出并解释在实验和实验装置建立过程中的注意事项。
(3)本实验的实验假设是 。
(4)实验图中储水开关的作用是 。
(5)若实验装置处于高温环境下，图中半月面将怎样移动，为什么
[解析]本题是一道实验题，要明确实验装置的具体操作和应用原理。植物的失水是通过蒸腾作用实现的，因此为保证实验的准确性，必须尽可能减少实验过程中的误差，装置的密封性必须首要考虑，这如同在化学实验中检查实验装置的气密性一样。另外还必须注意根据实验条件的变化进行必要的调整，并坚持可重复性原则，保证数据的准确。由于热胀冷缩，温度的变化对实验也可以造成影响。
[答案] (1)蒸腾作用 (2)①所有(管道)联接处均涂以凡士林以保持装置密闭；②当植物生存环境改变时，应使植物对新环境有一段时间的适应；③测量应重复进行几次，并取其平均值，这在统计学上才是更可靠的 (3)植物吸水速率等于失水速率 (4)水阀打开，储水使得半月面移回起始点，这样可进行重复实验测量 (5)半月面向左移动，与起始位置的距离加大，因高温促进叶表面的水分蒸发，因此蒸腾作用加强。
[延伸拓展] 通过本题掌握可影响实验误差的相关因素。单一变量原则仍是实验过程中的基本原则。
二、能力提升技巧
（一）考试技巧在哪里
1. 引入水势的概念帮助解决有关渗透作用方向的问题。
水势定义为纯水的水势为0，若溶液中物质的微粒数越多，则水势越低，水由水势高的区域向水势低的区域流动。植物本身有一个渗透系统，它就是介于液泡膜和细胞膜之间的原生质层。在理解问题时可将溶液的浓度问题转化为水势问题处理，可起到异曲同工的效果。
2. 如何鉴定植物细胞的死活.
活细胞在存在细胞内外溶液浓度差时，可发生质壁分离或复原的现象，死细胞没有上述现象。
3. 植物细胞液浓度测量的方法
在本节要能设计实验检测植物的细胞液浓度，比如用系列浓度的溶液来测量植物细胞液的浓度，但要掌握逐渐缩小范围的方法：先使浓度差异大，而后在缩小的范围内将浓度差异缩小，可经济地迅速地测定其浓度。由此进一步衍生出在实际生活中应如何利用该知识来指导农业生产等。
[例3] 请根据下述条件设计一实验，鉴别两种不同浓度的蔗糖溶液，写出实验步骤并分析实验结果。
一瓶10%的蔗糖溶液。一瓶30％的蔗糖溶液，250ml烧杯1个，半透膜制成的透析袋一个，刻度玻璃管一支。细线一根，支架一个。
(1)实验步骤：__________________________
(2)实验分析：____________________________
[解析]本题实际上是给出实验的目的和材料用具，让学生自己设计一个渗透装置，通过刻度玻璃管内液面的升降(渗透作用的结果)来鉴别出这两种不同浓度的蔗糖溶液。根据在课本上学过的渗透装置，就可进行设计。
[答案]（1）实验步骤：①将一瓶中的溶液倒人烧杯中；②将另一瓶中的溶液装满透析袋，刻度玻璃管插人袋内溶液中，用线将袋口和玻璃管扎紧。③将插有刻度玻璃管的透析袋放人有溶液的烧杯中．垂直固定于支架上，记录玻璃管液面刻度。④一段时间后，观察玻璃管液面刻度，确定液面是升还是降。 (2)结果分析：如液面升高，则透析袋中的溶液是30％蔗糖溶液，烧杯中的溶液为10％的蔗糖溶液；反之，可推知透析袋中是10％蔗糖溶液，烧杯中的溶液为30％蔗糖溶液。
[例4] 将同一植物细胞依次浸于蒸馏水、0.3 mol∕L蔗糖和0.5 mol∕L尿素溶液中，观察原生质体的体积随时间的变化，结果如下图所示：
(1) A、B、C中，表示细胞在蒸馏水中的是 ，表示在0.3 mol∕L蔗糖溶液中的是 。
(2) ef段的细胞液浓度变化为 。
(3) 试简要分析B、C曲线差异的原因：
[解析] 植物细胞在发生质壁分离时，细胞液的浓度会逐渐上升，以使其渗透压和外界溶液渗透压平衡，此时细胞体积缩小。但有些小分子的物质如尿素等开始时会使植物细胞发生质壁分离现象，但随着它逐渐进入细胞内部，细胞内的渗透压会逐渐升高，细胞又会吸水而开始复原的过程。
[答案] （1）A C （2）细胞液浓度逐渐升高，最后与外界溶液浓度持平而进入相对稳定状态 （3）B曲线是处于尿素溶液中的植物细胞，C曲线是蔗糖溶液曲线。①尿素分子可缓缓进入细胞液，提高细胞液浓度，当其等于尿素溶液浓度时，细胞开始由失水变为吸水，直至平衡 ②蔗糖分子不能进入细胞，在蔗糖溶液中细胞失水，原生质层收缩，使细胞液浓度升高，失水减慢，直至平衡
[解题警示] 虽然外界溶液大于细胞内溶液时可发生质壁分离现象，但不同物质最后因能否进入细胞内而对后续结果有不同的影响。
三、基础能力测试
1..把体积相同的10%的葡萄糖溶液和10%的蔗糖溶液用半透膜隔开，其水分子运动的特点是
A.因浓度相同，水分子移动处于平衡状态
B.水分子由葡萄糖溶液向蔗糖溶液中移动比由蔗糖溶液向葡萄糖溶液中移动的多
C.水分子总的移动趋势是由蔗糖溶液向葡萄糖溶液中移动
D.水分子不移动
2.右图表示在有风和无风的两种条件下，蒸腾速率与气孔大小之间的关系，在图中哪一点蒸腾作用速率与气孔大小无关
3. 若用30%的蔗糖溶液来处理细胞，细胞没有出现质壁分离现象。下列解释中不可能的是
A．实验材料是根尖分生区细胞 B．实验材料是动物细胞
C．实验材料是死细胞 D．实验材料是原生质体
4.U型管中装有两种不同的溶液R及S，并为一半透性膜(X)隔开(如下图)。与S相比，R为低渗溶液(即浓度较低)。图a中黑色的深浅即代表浓度高低。当图a中的U形管内已达到平衡时，溶液表面是一样高还是不一样高？渗透压是相等还是不相等？(参看图b)
A．右侧较高，两溶液等渗 B．右侧较高，且右侧为高渗，即浓度较高
C．左侧较高，且右侧为低渗，即浓度较低 D．两侧高度相等，且为等渗
5.根毛细胞的细胞液浓度最大的植物，分布在
A．热带雨林 B．荒漠 C．草原 D．森林
6.将已发生质壁分离的细胞再置于较低浓度的蔗糖溶液中，观察到质壁分离复原，直到细胞体积稳定下来，这时对恢复原状的细胞来说，可以肯定的情况是
A．细胞液和外界溶液浓度相同 B．细胞液浓度高于外界溶液浓度
C．水分子不再出入细胞 D．水分子出入细胞处于动态平衡
7．给开花植物施肥过多，花会萎蔫。造成这种现象的原因是
A．根细胞不能吸水，植株失水 B．根细胞吸收的水不能向上运输
C．根细胞吸收的化肥过多 D．化肥堵塞导管，使植株缺水
8. 一株玉米一生中通过根系吸水约200kg，而散失的水分约
A．190～198kg B．160～178kg C．140～158kg D．100～128kg
四．潜能挑战测试
9. 将人类的红血球置于不同浓度蔗糖液中，浸泡半小时之后的结果如下图。依照血球外形的变化判断蔗糖液的浓度，由高到低排列，正确的是
A.甲>乙>丙>丁 B.丁>甲>乙>丙
C.丙>丁>甲>乙 D.丙>乙>丁>甲
10. 新鲜叶类蔬菜常残留有水溶性有机农药。人们一般认为：把蔬菜浸入清水中一段时间，即可大大减少蔬菜的农药残留量。对此，某研究机构做了以下实验：
实验一 取同一新鲜蔬菜样本各1000g，用不同方法处理，结果如下：
处理方法 未作处理 仅用纯净水冲洗1分钟后 浸入纯净水30分钟后
农药残留量 0.196mg 0.083mg 0.123mg
实验二 取同一新鲜蔬菜若干浸入一定量纯水中，每隔一段时间，取出一小片菜叶，测定其细胞液浓度，所得数据可绘出如右图曲线：
据上述实验结果分析回答：
(1) 对实验一结果的解释是：用纯净水冲洗1分钟后，蔬菜农药残留量比未作处理减少一半以上，这是因为 ___；而浸入纯水30分钟后，蔬菜残留农药量反倒比仅用纯水冲洗1分钟的蔬菜农药残留量多，这说明_____ 。
(2) 从对实验二曲线的分析中可知：从A→B点，植物细胞液浓度变化的原因是： 。而从B→C点，细胞液浓度变化的原因则是： 综合上述分析，可以说明：植物细胞吸收水分和可溶性有机农药的关系是： 。
(3) 农业上常采用根外追肥(即向植物叶片喷洒有机肥料和微量元素)的方法，补充植物所需的养分。根据有关原理，根外追肥选择在什么样的环境条件下进行效果最好 为什么
11．下列曲线分别是植物蒸腾作用散失水分和吸收水分的速率图解．据图回答：
（1）图中阴影A表示的生物学含义是
（2）图中阴影B表示的生物学含义是 。
（3）用SA表示阴影A的面积，SB表示阴影B的面积，则正常生长状态下的植物 SA SB （填“大于”或“小于”或“等于”）。
五.标答与点拨
1.C（利用水势的定义解题，蔗糖分子量大，微粒少）2.C （此时曲线走平）3.A （动物细胞无细胞壁、死细胞无质壁分离现象）4.A （等渗后水分子的运动处于平衡状态）5.B （荒漠中水含量少，外界溶液浓度大）6.D （内外溶液浓度只能说相对平衡，渗透压相等，因细胞壁对细胞继续涨大造成阻力）7.A （细胞液浓度低于外界溶液浓度）8.A （植物吸水的90%以上都通过蒸腾作用丧失了）9.D. （细胞吸水过多会破裂，吸水条件是细胞外浓度低于细胞内溶液浓度）
10.考虑水的作用，结合离子吸收分析。答案：（1）农药主要在叶片表面，大部分可被纯水冲掉 农药分子溶于水中才能被植物细胞吸收 （2）刚进入纯水时细胞对水的吸收速度大于对农药的吸收 受细胞壁限制细胞吸水达到一定量后即饱和，此细胞仍可吸收农药分子 两个相对独立的过程（3）无风或少风的傍晚或空气湿度大的阴天，使叶片表面的液体保留时间较长，以利植物细胞充分吸收溶于水中的养分
11.理解曲线图含义在于曲线所围成的面积为失水量或吸水量。答案：（1）16时前植物的净失水量 （2）16时后植物的净吸水量 （3）小于
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1第四部分 遗传与进化
第 31讲 基因突变、基因重组
一、考点内容全解
（一）本讲考点是什么
1.基因重组
（1）减数分裂过程中的基因重组有两种：
①四分体期的交换重组(非自由组合)，如下左图：
②减数分裂第一次分裂过程中的非等位基因的自由组合，如上右图：
（2）通过基因工程使基国转移而实现基因重组
2.基因突变
(1)概念：基因分子结构的改变，包括DNA碱基对的增添、缺失和改变
(2)特点：普遍性、低频性、不定向性(多向性)、可逆性、多害少利性
(3)类型：自然突变、诱发突变
(4)原因和结果
突变原因 外因 DNA损伤如宇宙射线、化学试剂、温度剧变
内因 复制差错
结果 DNA 碱基对改变，可形成等位基因
mRNA 局部密码子改变或移码突变
蛋白质 异常蛋白(性状改变)
3.人工诱变在育种中的应用
(1)原理：利用物理或化学因素处理生物，使它发生基因突变
(2)方法：物理方法：辐射诱变、激光诱变
化学方法：用秋水仙素、硫酸二乙酯、亚硝酸等处理
(3)意义：创造动物、植物和微生物新品种
(4)特点：提高变异频率，使后代性状较快稳定；大幅度改变某些性状；诱发产生的有利个体并不多，需处理大量的供试材料。
（二）考点例析
[例1](2002年上海高考题)下列高科技成果中，根据基因，重组原理进行的是 ①我国科学家袁隆平利用杂交技术培育出超级水稻；②我国科学家将苏云金杆菌的某些基因转入棉花体内，培育出抗虫棉；我国科学家通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒；③我国科学家通过体细胞克隆技术培养出克隆牛
A．① B．①② C①②③ D．②③④
[解析]本题主要考查基因重组的概念，测试学生对一些高科技成果所蕴舍的生IC学原理的分析。杂交育种所依据的是基于减数分裂的基因重组；转基因抗虫棉是通过基因工程转人抗虫基因到棉花细胞染色体上而形成重组DNA；太空育种是利用基因交变的原理；克隆牛的诞生是依据无性繁殖的原理。
[答案lB
[例2]关于基因突变的下列叙述中，错误的是 ( )
A．基因突变是指基因结构中碱基对的增添、缺失或改变
B．基因突变是由于基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的部分改变而发生的
C．基因突变可以在一定的外界环境条件或生物内部因素的作用下引起的
D．基因突变的频率是很低的，并且都是有害的
[解析]本题主要考查对基因突变的全面理解。A项说明了基因的本质，B项阐明了基因突变的原因，C项指出了引起基因突变的因素，所以都是正确的。D项错误，基因突变发生频率很低，而且一般是有害的，但有一些突变是中性的，还有少数是有利的，这正是诱变育种的依据。
[答案]D
[同类变式一]基因A与a1、a2、a3的关系如图，该图不能说明的是 ( )
A．基因突变是不定向的 B．等位基因的出现是基因突变的结果
C．正常基因与致病基因可以通过突变而转化D．这些基因的转化遵循自由组合定律
[解析]本例主要考查基因突变的不定向性和可逆性，以及基因突变的结果。图示表明通过基因突变产生等位基因，而突变的不定向性导致产生复等位基，它们之间可相互转变。由于是等位之间的变化情况，所以本图与基因的自由组合定律无关。
[答案]D
[例3]将生物随飞船带人太空，可进行多项科学研究，如植物种子经太空返回地面后种植往往能得到新的变异性。这种变异的来源主要是植物种子经太空中的 辐射后，其
发生变异，现把这种育种方式称为 ，其优点有
[解析]本题综合考查人工诱变育种的原理、方法和优点，问题立意新，考生必须要将所学学科知识与具体问题情景结合起来。太空育种主要利用空间辐射和微重力，诱发种子细胞DNA基因突变。
[答案]宇宙射线；遗传物质(或基因或DNA)；诱变育种；提高突变频率，加快育种进程
[同类变式]昆虫学家用人工诱变的方法使昆虫产生基因突变，导致酯酶活性升高，该酶可催化分解有机磷农药。近年来已将控制酯酶合成的基因分离出来，通过生物工程技术将控制酯酶合成的基因分离出采，通过生物工程技术将它导入细菌体内，并与细菌的DNA分子结合起来。经过这样处理的细菌仍能分裂繁殖。请根据上述资料回答：
(1)人工诱变在生产实践中已得到广泛应用，因为它能提 高 ，通过人工选择获得
(2)酯酶的化学本质是 ，基因控制酶酯合成要经过 和 两个过程。
(3)通过生物工程产生的细菌，其后代同样能分沁酯酶，这是由于
(4)请你具体说出一项上述科研成果的实际应用。
[解析]本题是[例3]的拓展，不仅考查诱文育种的优点，更结合了诱变育种及转基因育种在实践上的应用，突出了考生创新能力的考查力度。
[答案](1)基因突变的频率；人们所需要的突变性状 (2)蛋白质；转录；翻译 (3)控制酯酶合成的基因随细菌DNA分子复制，并在后代中表达 (4)将转入酯酶基因的细菌释放到农田中，用于降解污水中的有机磷农药，以保护环境
二、方法技巧规律
高考题以选择题为主，考查内容集中在：基因突变的概念、原理及诱文育种等。近年来，随着纳米技术、基因治疗研究的深入，高考题的时代气息也越来越浓。
1．从遗传信息的传递(中心法则)角度理解基因突变本质
2．正确区分三种可遗传的变异，列表比较如下：
变异种类 本质 结果
基因重组 基因的重新组合 产生新的基因型
基因突变 碱基对的改变(点突变) 产生等位基因
染色体变异 结构变异 DNA分子部分区段改变(重复、缺失、倒位、易位) 基因重复或缺失
数目变异 整个DNA分子缺失或加倍(显微镜可观察到变化)
[例4]若某基因原有303对碱基，现经过突变，成为300对碱基，它合成的蛋白质分子与原来基因合成的蛋白质分子相比较，差异可能为
A．只相差一个氨基酸，其它顺序不变
B．长度相差一个氨基酸外，其它顺序也有改变
C．长度不变，但顺序改变
D．A、B都有可能
[解析]解题关键是对中心陆则，以及基国突变本质的正确理解。在不考虑转最后加工的酋提下，DNA303个碱基对可转录为mRNA共101个密码子，除去终止密码子可编码100个氨基酸。同理，突变后的基因可编码99个，即减少了一个氨基酸。由于缺少的三对碱基可能是相邻的三个碱基对，并且处于第1～3或第4～6或第7～9……位置，则除少1个氨基酸外，其它氨基酸顺序不变。但如果缺少的是起始密码子，则该基因不会表达，而其他情况，则整个密码子全部打乱，但数目仅减少1个。
[答案]D
[特别提示]由于AUG既是甲硫氨酸密码，又是起始密码，所以肽链合成的第一个氨基酸总是甲硫氨酸。
[同类变式一]一个碱基对可加到DNA分子或从DNA分子上除去，这种生物DNA碱基顺序的变化是 ( )
A．基因重组 B．染色体变异
C．基因突变 D．不遗传的变异
[解析]基因突变是个别碱基对的改变如缺失、增添或增加导致基因遗传信息的改变。解答本题一定要与染色体结构变异相区分开来。
[答案]C
[同类变式二]科学家运动基因工程删除了猪细胞中的对人产生排斥的基因，培育成可以用于人类进行器官如心脏移植的“敲除基因猪”。从变异的角度来看，这种变异是 ( )
A．基因重组 B．染色体变异
C．基因突变 D．不遗传变异
[解析]本题要求从基阁的角度理解玉奥可遗传变异的实质。由于这种变异涉及基因(具遗传效应的DNA片段)的缺失，应属染色体变异。
[答案]B
[例5](广东高考题)人类的正常血红蛋白(HbA)β链第63位氨基酸是组氨酸，其密码于为CAU或CAC。当β链第63位组氨酸被酪氨酸(UAU或UAC)替代后，出现异常出红蛋白(HbM)，导致一种贫血症；β链第63位氨基酸被精氨酸(CGU或CGC)所替代而产生的异常血红蛋白(HbZ)将引起另一种贫血症。
(1)写出正常血红蛋白基因中，决定β链第63WE位组氨酸密码子的碱基对组成。
(2)在决定β链第63位组氨酸密码子的DNA三个碱基对中，任意一个碱基对发生变化都将产生异常的血红蛋白吗 为什么
[解析]本题以中心陆则，基因突变(中性突变)为知识载体，主要测试考生获取知识能力、理解能力和分析综合能力。血红蛋白异常，归根到底是由于基因中碱基对的排列顺序改变(基因突变)引起的。由于组成蛋白质的氨基酸只有20种，而遗传密码于有61种，故一种密码子决定一种氨基酸，而一种氨基酸可由几种密码子决定。
[答案](1) (2)不一定。当或中的第三对碱基发生A／T→G／C或G／C→A／T变化后，产生的密码子为CAC 或CAU，仍然是组氨酸的密码子，因而不影响产生正常血红蛋白。
三、基础能力测试
1．在一块栽种红果番茄的田地里，农民发现有一株番茄结的是黄色的，这是因为该株番茄 ( )
A．发生基因突变 B．发生染色体畸变 C．发生基因重组 D．生长环境发生变化
2．分析如右图遗传病系谱推知5号个体的致病基因采源于 ( )
A．基因突变 B．2号 C．1号或2号 D．1号和2号
3．一种开粉红花的植物，其基因组为Cc,被种植在一个岛上，它是一年生的自花传粉植物，每年产生四粒种子，假使在它后代中出现了开白花的植株，那么此植株就是 ( )
A．多倍体 B．隐性纯合体 C．显性不完全的杂合体 D．突变种
4．下列细胞中，最不容易发生基因突变的是 ( )
A．正在分裂的蛙红细胞 B．人神经元细胞 C．正在分裂的精原细胞 D．蛙原肠胚细胞
5．医院用“”刀治疗肿瘤，其原理是利用了射线 ( )
A．电离作用，使肿瘤细胞转阴 B．穿透能力，杀死肿瘤细胞
C．热效应，减轻病人痛苦 D．高能量，破坏DNA抑制其增殖
6．产生镰刀型细胞贫血症的根本原因是 ( )
A．红细胞易变形破裂 B．血红蛋白中的一个氨基酸不正常
C．信使RNA中的一个密码发生了变化 D．基因中的一个碱基发生了变化
7．“一母生九子，九子各不同”，原因主要是 ( )
A．基因重组 B．基因突变 C．染色体变异 D．环境影响
8．大雨花的红色对白色为显性，一株杂合的大丽花植株有许多分枝，盛开众多红色花朵，其中有一朵花半边红色半边白色，原因是 ( )
A．幼苗体细胞突变 B．早期叶芽的体细胞突变 C．花芽分化时的体细胞突变 D．杂合植株产生的生殖细胞
9．图为两条同源染色体在减数分裂时的配对行为，则表明该细胞 ( )
A．发生了基因突变 B．发生了染色体变异 C．不发生基因重组 D．发生碱基互补配对
四、潜能挑战测试
10．下图纵轴表示青霉菌的菌株数，横轴表示青霉菌产生的青霉素产量，曲线a表示使用诱变剂前菌株数与产量之间的变化，曲线b、c、d表示使用不同剂量诱变剂后菌株数与产量之间的变化。请根据图回答：
(1)曲线b和a相比，说明了
(2)b、c,d三曲线比较，说明了
(3)比较b、c、d三条曲线的变化，最符合人们要求的菌株是 ，从中我们可得到什么启示
11．有两个氨基酸依赖型红色面包霉突变株a和b，进行一系列的实验：
培养基号 基本成分 增加氨基酸的种类
1 基本培养基 A、B、C、D
2 B、E、F、G
3 C、F、H、I
4 D、J、H、I
5 ---------
6 A-J均有
实验一：将上述两个突变株分别接种于下面六种培养基上，两种突变株都不能在1、3、5培养基上生长，而在2、4、6培养基上都能生长。培养基的成分如下表所示。此外，这些培养基中不含实验三合成的鸟氨酸和瓜氨酸，则突变株a和b需要 氨基酸才能生长。
实验二：突变株a和野生型进行杂交，将生长的子囊孢子一个个分别接种在培养基6上，长成单倍体菌丝。以后将各菌丝分别移植于培养基1上，这些菌丝中，能生长的和不能生长的之比为1：1。突变株b和野生型间进行杂交，也得到同样的结果。请问突变株a和b的氨基酸依赖性，分别由
基因决定。
实验三：突变株a和b必需的氨基酸(假定为X)，在野生型体内，按下面所示途径合成(反应1、2、3分别由不同的酶所催化)。
底物鸟氨酸瓜氨酸氨墓酸X
用瓜氨酸代替氨基酸X时，突变株a能生长，但用鸟氨酸代替氨基酸X就不能生长。无论用瓜氨酸还是鸟氨酸代替氨基酸X，突变株b都不能生长。那么，突变株a是 过程受阻，突变株b则是 过程受阻而不能生长。反应受阻的根本原因是
五、参考答案与提示
1．A ( 从这种性状出现的频率角度分析) 2．A ( 该病由显性基因控制) 3．B ( Cc自交可得cc(白花)。一定要防止“思维定势”) 4．B ( 成熟神经元细胞不再分裂) 5．D ( 辐射诱变，破坏细胞周期基因) 6．D ( “根本”原因是基因突变) 7．A ( 主要原时是减数分裂通过基因重组产生的配子的基因型不同) 8．C ( 花芽分化时某些物体细胞发生隐性突变形成隐性纯合体) 9．B ( 染色体缺失或重复)
10．(1)诱变剂可以引起青霉菌发生基因突变，使青霉素的产量提高了；(2)基因突变具有不定向性 (3)d曲线对应的青霉菌株；人们可以通过反复诱变，不断地从诱发产生的突变株中筛选出高产菌株，从而提高青霉素的产量
11．显性；反应2；反应3；基因发生了突变，不能合成有关酶
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1第四部分 遗传与进化
第33讲 人类遗传病与优生
一、考点内容全解
（一）本讲考点是什么
1.人类遗传病的种类
遗传病种类 病 因 类 型 举 例
单基因遗传病 一对基因控制 显性或隐性基因 并指、苯丙酮尿症
多基因遗传病 多对基因控制 唇裂、原发性高血压
染色体异常病 染色体变异 常染色体或性染色体 21三体综合症、特纳氏综合性
2.优生
(1)概念：让每一个家庭生出健康的孩子
(2)措施：
①禁止近亲(直系血亲及三代以内旁系血亲)结婚，有效预防遗传病发生 ②进行遗传咨询 ③提倡适龄生育 ④开展产前诊断
（二）考点例析
[例1]下列说法中正确的是 ( )
A．先天性疾病是遗传病，后天性疾病不是遗传病
B．家族性疾病是遗传病，散发性疾病不是遗传病
C．遗传病发病根本原因是遗传因素，但在不同程度上受环境因素影响
D．遗传病是经遗传因素发挥作用的传染病
[解析]本题考查遗传病的概念。遗传病由遗传因素(基 因)和环境因素共同作用所导致的现实表现型。先天性病有的 完全由环境因素引起的不属于遗传病。家族性疾病有的也只 有环境因素导致，如生活在缺碘或重金属污染区的家族多患家族性疾病。隐性基因控制的遗传病，发病概率较小，往往是散发性的。遗传病一般不具有流行性特征，为基因缺陷病，不因患病个体流动而传播传染，当然不是传染病。
[答案] C
[例2]我国传婚姻法规定“直系血亲和三代以内的旁系血亲禁止结婚”，其中祖父母和堂兄妹分别属三代内的 ( )
A．直系血亲和直系血亲 B．旁系血亲和旁系血亲 C．直系血亲和旁系血清 D．旁系血亲和直系取亲
[解析]直系血亲是从自己算起，向上推数三代和向下推数三代，其遗传物质是直接传递的三代。而旁系血亲是指除直系血亲以外的亲属。
[答案]C
[同类变式]根据我国婚姻法“直系血亲和三代以内的旁系血亲禁止结婚’的规定，判断图示的系谱中A男子与B女子 ( )
A．属三代以内旁系血亲，不能婚配 B．属直系血亲，不能婚配
C．属三代以外旁系血亲，可以婚配 D．有亲缘关系，不能婚配
[解析]A与B之间不存在遗传轴质的直接传违关系，更不在三代之内，所以A、B属三代以外旁系血亲，可以婚配。
[答案]C
二、方法技巧规律
判定遗传谱系图中遗传病的遗传特点，其基本方法是“反证法”，即首先观察分析遗传特点，再用“反证法”进行证明。具体判定时必须选择科学合理的判别顺序，可按以下流程进行：
说明：①“双无生有”指“正常双亲生出异常后代，表明遗传病由隐性基因控制。同理，可理解“双有生无”；②“父病女正”指“父亲正常而女儿患病”，在显性条件下，可推知该遗传病致病基因一定不在X染色体上。同理，可理解其他。
2．涉及两种遗传病系谱的复杂计算。
涉及两种遗传病(或遗传性状)的系谱综合题是生物单科高考试题的重点题型，虽然变式很多，但基本解题方法一致，请认真研究透彻一个题目，达到“举一反三”的目的：运用分离定律单独分析每种遗传病，再运用自由组合定率求解。
[例3]在如图人类系谱中最可能的遗传方式为 ( )
A．常染色体显性遗传 B．常染色体隐性遗传
C．X染色体显性遗传 D．X染色体隐性遗传
[解析]解答本例分以下几步：
(1)确定该遗传病是显性还是隐性。由于题干没有其他任何资料，系谱中又没有“双有生无”或“双无生有”的特征，所以无法确定显性还是隐性。
(2)分5种情况讨论。①致病基因肯定不在Y染色体上，否则女性不会患病；⑦若致病基因为显性，且位于X染色体上，则完全符合，且理论预测与实际情况完全一致，如第Ⅲ代男性全正常女性均患病；③若致病基因为显性，且位于常染色体上，也是可能的，此种情况下各个体患者均为杂合体，正常者均为隐性纯合体，但与性别无必然联系，所以可能性比②低一点；④若致病基因为隐性，且位于X染色体上，因为4为患者而其父亲2正常，故不可能；⑤若致病基因为隐性，且位于常染色体上，也是可能的。这种情形与③类似。
[答案]C
[同类变式]观察如图所示系谱，确认致病基因为 (显／性)基因，位于 染色体上。
[解析]分二步：
(1)确定显性病还是隐性病。由10、11→13，推知致病基因为显性；
(2)确定致病基因是在X染色体还是在常染色体。在如此众多个体中如何快速找到观察目标呢 由于致病基因为显性，所以我们应以患病男性为中心“上看下看”，视其母亲或女儿是否存在不患病情况，若如此则致病基因肯定不在X染色体上，而应当在常染色体上。本题我们观察发现4患病而女儿7正常(或8患病而其母亲3及女儿12均正常。故致病基因一定位于常染色体上)。
[答案]显；常
〖解题技巧〗当为显性遗传病时，选择患病男性为观察中心；当为隐性传病时，选择患病女性为观察中心，可提高解题速度(目的性、准确性最高)。
[例4](上海高考题)图是患甲病(显性基因为A，隐性基因为a)和乙病(显性基因为B，隐性基因为b)，两种遗传病的系谱图，据图回答：
(1)甲病致病的基因位于 染色体上，为 性基因
(2)从系谱图上可以看出甲病的遗传特点是 ；子代患病，则亲代之一必 ；若Ⅱ-5与另一正常人婚配，则其子女患甲病的概率为
(3)假设Ⅱ-1不是乙病基因的携带者，则乙病的致病基因位于 染色体上，为 性基因，乙病的特点是呈 遗传。Ⅰ-2的基因型为 ，Ⅲ-2基因型为 。假设Ⅲ-1与Ⅲ-5结婚生了一个男孩，则该男孩患一种病的概率为 ，所以我国婚姻法禁止近亲间的婚配。
[解析]本题考查遗传系谱的正确判定，基因型的推理、几率计算以及优生的知识。思路如下：
(1)分别推出甲、乙两病的遗传特点。甲病：由患者Ⅱ-5、Ⅱ-6→正常者Ⅲ-3知甲病为显性病，并由患病男性Ⅱ-5→正常女儿Ⅲ-3推知致病基因在常染色体上。乙病：由正常Ⅱ-1、Ⅱ-2→Ⅲ-2（乙病患者）推知乙病为隐性，观察系谱发现明显“交叉遗传”特点，基本上可断定为伴性遗传，再结合第(3)题中“Ⅱ-1不是乙病基因携带者(意即纯合体)”而儿子Ⅲ-2患病，便可排除致病基因在于常染色上。所以，乙病致病基因为隐性基因，位于X染色体上。
(2)运用基因分离定律分别推出相关个体的基因型，如Ⅲ-1基因型为：aa和1/2XBXB+1/2XBXb，Ⅲ-5的基因型为aa和XBY。再用分离定律单独计算出相关机率，然后依据“乘法原理”求机率，如Ⅲ-1和Ⅲ-5子代男孩患病机率为：aa×aa→aa(患病机率为零)，（1/2XBXB+1/2XBXb）×XBY→1／4XBY+1／4XbY，依题意只患一种病基因型组合应为A XBY和aaXbY，前者机率为0×1／4=0，后者机率为1×1／4=1／4，所以Ⅲ-1与Ⅲ-5婚配子代患病男孩的机率为1／4。
[答案](1)常；显 (2)世代相传；患病；1/2 (3)X；隐；隔代交叉(或隔代、交叉、男性多于女性、伴性遗传)；aaXbY；AaXbY；1／4
〖解题技巧〗遗传系谱是通过社会调查而获取的第一手资料，分析遗传系谱对于施行优生优育和开展科学研究具有重要意义。遗传系谱的社会调查本身也是实施研究性学习的良好载体。
三、基础能力测试
1．右图为某基因遗传病系谱，若Ⅲ-8与Ⅲ-10结婚，生患病孩子的概率是 ( )
A．1/9 B．1/4 C．1/3 D．1/2
2．某男孩色盲，他的父母、祖母、外祖父、外祖母均正常，祖父是色盲，这个男孩的色盲基因来源是 ( )
A．祖母→父亲→男孩 B．祖父→父亲→男孩
C．外祖母→母亲→男孩 D．外祖父→母亲→男孩
3．在下列人类生殖细胞中，哪种生殖细胞的结合会产生先天愚型的男患儿
①23A+X ②22A+X ③2lA+X ④22A+Y ( )
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
4．人类的多指是一种显性遗传病，白化病是一种隐性遗传病，巳知控制这两种疾病的基因都在常染色体上，而且都是独立遗传的。在一个家庭中，父亲多指，母亲正常。他们有一个白化病但手指正常的孩子，则下一个孩子正常或同时患有此两种疾病的机串分别是 ( )
A．3/4，1/4 B．3/8，1/8 C．1/4，1/4 D．1/4，1/8
5．某男生是红绿色盲患者，其母既是色盲又是血友病患者，其父正常。医生在了解这些情况后，不做任何检查，即在诊断书上记下该生患有血友病。这是因为 ( )
A．血友病由X染色体上的隐性基因控制 B．血友病由X染色体上的显性基因控制
C．父亲是血友病基因的携带者 D．血友病由常染色体上显性基因控制
6．图为进行性肌肉营养不良遗传病系谱图，该病为隐性伴性遗传病，7号的致病基因是由 ( )
A．1号遗性的 B．2号遗传的 C．3号遗传的 D．4号遗传的
7．我国婚姻法规定禁止近亲结婚的医学依据是 ( )
A．近亲婚配其后代必患遗传病 B．近亲婚配其后代患隐性遗传病的机会增多
C．人类的疾病都是由隐性基因控制的 D．近亲婚配其后代必然有伴性遗传
8．眼睛棕色(A)对蓝色(a)是显性，这对等位基因位于常染色体上。一对棕色眼、色觉正常的夫妇，生有一个蓝色盲的儿子，若这对夫妇再生一个孩子，其基因型与母亲相同的几率是 ( )
A．0 B．1/2 C．1/4 D．1/8
9．显性基因决定的遗传病患者分为两类，一类致病基因位于X 染色体上，另一类位于常染色体上，他们分别与正常人婚配， 总体上看这两类遗传病在于代的发病率情况是 ①男性患者的儿子发病率不同 ②男性患者的女儿病率不同 ③女性患者的儿子发病率不同 ④女性患者的女儿发病率不同 ( )
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
四、潜能挑战测试
10．基因检验可以确定胎儿的基因型。有一对夫妇，其中一人为X染色体上的隐性基因决定的遗传病患者，另一方面表现型正常，妻子怀孕后，想知道所怀的胎儿是否携带致病基因，请回答：
(1)丈夫为患者，胎儿是男性时，需要对胎儿进行基因检测吗 为什么
(2)当妻子为患者时，表现型正常胎儿的性别应该是男性还是女性 为什么
11．右图为甲病(斜线条)和乙病(竖线条)的遗传系谱，其致病基因分别用A/a，B/b表示。已知两致病基因，一个位于常染色体上，另一个位于X染色体上。调查发现9号个体的父母均患乙病，但其外祖父正常；12号个体两病兼发。回答：
(1)乙病的致病基因 (填A/B/a/b)位于
染色体上。
(2)6号个体为杂合体的机率为
(3)11号个体各种可能的基因型及其概率为
(4)11号个体与12号个体婚配生一个患病男孩的机率为
五、参考答案与提示
1．A ( 8、10基因均为l/3AA + 2/3Aa)
2．C ( 采用“逆推法”)
3．C ( 精子类型必须是含Y染色体的。无论卵细胞或精于中任一者中，比正常的22条常染色体多出一条第21号染色体即得到异常卵细胞或精子)
4．B ( 设并指基因为T，白化基因为a，则父母基因型为TtAa和ttAa，子代表现型Tt×tt→1/2T+1/2t，Aa× Aa→3/4A+1/4a，则完全正常为1/2t×3/4→3/8， 吁 两病兼发1/2T×l/4a→1/8)
5．A ( 色盲基因和血友病基因均存在于X染色体上)
6．B ( 采用“递推”法)
7．B ( 用分离定律推知这对夫妇的基因型为AaXBXb ×AaXBY，子代中基因型为AaXBXb机率为1/2Aa×l/4XBXb →1/8)
9．A ( 在显性前提下，女性有2条相同的XX性染色体，其发病率与位于常染色体上的相同)
10．(1)需要。表现型正常女性有可能是推带者，她与男患者婚配时，男性胎儿可能带有致病基因。(2)女性。女患者与正常男性婚配时，所有的女性胎儿都带有来自父亲的X染色体上的正常显性基因，因此表现型正常。
11．(1)B、X (2)2/3 (3)1/2AAXXbY+1/2AaXbY (4)13／32 (点拨：(一)由9、10(均无甲病) →12(甲病)，推知甲病基因a位于常染色体上，则乙病基因位于X染色体上；(二)若乙病基因为b，则9为XBXB，基外祖父一定含→而为患者，这与题设相矛盾，故乙病基因为B (三)1、2、3、4、5,6、7、8均无乙病基因B，所以在求解过程中可先不考虑。因1、2为Aa，推知6为1／3AA+2／3Aa，同理7为1／3AA+ 2／3Aa,从而子代为4／9AA+4／9Aa+1／9aa，故11为1／2AA+ 1／2Aa，且XbY，另一方面因9的外祖父正常，故9为XBXb， 而10为XBY，所以12为1／2XBXB+1／2XBXb且aa ㈣11、12婚配时，先单独考虑甲病：(1/2AA+1/2Aa) ×aa→3/4A(正常)+1/4a(甲病)；单独考虑甲病：XbY×(1/2XBXB+1/2XBXb) →3/8XBY (男性乙病)+1/8XbY (男性正常) 。再组合，分三种情况：①只患甲病：1/4a×1/8XbY→1/32 ②只患乙病：3/4A×3/8XBY→9/32 ③患甲、乙两种病：1/4a×3/8XBY→3/32 合计13/32）
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第四部分 遗传与进化
第21讲 生殖的种类
一、考点内容全解
（一）本讲考点是什么
生殖的类型
种类 特点 生殖类型
无性生殖 通过母体特殊细胞或结构(均为体细胞)直接产生新个体 分裂生殖 单细胞母体 新个体，如细菌
孢子生殖 母体→孢子→新个体，如蕨类、真菌
出芽生殖 母体→芽体→新个体，如酵母菌，水螅
营养生殖 高等植物营养器官根、茎、叶→新个体
有性生殖 通过有性生殖细胞的生殖（即有性生殖细胞的融合，或有性生殖细胞直接发育 接合生殖 两母体→原生质融合→接合子→新个体
配子生殖 雌性个体 雌配子雄性个体 雄配子
单性生殖 自然：卵细胞或花粉→新个体，如雄蜂、单倍体玉米人工：花药或胚珠→新个体，如单倍体育种
（二）考点例析
[例1]水螅的生殖腺是由外胚层的间细胞分化形成的临时性结构，精巢为圆锥形，卵巢为卵圆形。卵在成熟时，卵巢破裂，使卵露出。精巢内的精子游出精巢与卵子受精。受精卵完全卵裂，最终发育成水螅。下列与水螅这种生殖方式相同一项是 ( )
A.在不良环境下，炭疽杆菌产生休眠孢子(芽孢)，在环境适宜时，芽孢萌发，重新发育成个体
B.将红花月季的芽嫁接到黄花月季枝条上，结果黄花月季的植株上开出红色月季花
C.将土豆(马铃薯)切成带芽的小块，种下去发育成马铃薯植株
D.秋天播下小麦种子，种子发芽后长成麦苗，发育成植株
[解析]本题通过几种“芽”或“孢子”的比较，考查有性生殖、无性生殖的基本概念。题干水螅属卵式生殖(有性生殖)。A项不是生殖过程，因为芽孢为休眠体，并不实现个体增殖。B项为嫁接，利用营养器官芽繁殖新个体，属营养生殖方式。C项是利用土豆的营养器官——块茎繁殖新个体，属于无性生殖方式(营养生殖)。D项是利用小麦种子繁殖新个体，属于卵式生殖。
[答案] D
[特别提示]许多生物，尤其是低等生物具有多种生殖方式，可以根据不同的环境条件进行生殖以提高对环境的适应性能力。
[同类变式] 无性生殖和有性生殖的根本区别是 ( )
A.有无生殖细胞的形成 B.是否只由一个亲本完成
C.有无细胞分裂 D.是否通过有性生殖细胞实现
[解析]本题是[例1]的拓展和升华要求对无性生殖、有性生殖的共性和本质区别形成整体认识。生 殖细胞包括无性生殖细胞(如孢子)和有性生殖细胞。有性生殖可以通过一个亲本自交实现。无性生殖和有 性生殖都要通过细胞分裂实现。
[答案] D
二、方法技巧规律
1.无性生殖的亲子代基因组成完全一致(质基因除外)，它通过有丝分裂或二分裂实现。无论是孢子、芽体，还是高等植物的营养器官都是通过细胞有丝分裂产生的，其基因型保持不变。细菌通过二分裂使DNA复制后平分，基因型亦保持稳定。
2.有性生殖的亲子代基因组成发生改变，一般要经过减数分裂过程。无论是单性生殖还是配子生殖均要先通过减数分裂产生配子，这一过程会出现基因重组。
[例2]右图为今年(2004年)26岁的路易斯·布朗——世界上第一个试管婴儿。“试管婴儿”是利用了哪一种生殖方式 ( )
A.无性生殖 B.卵式生殖 C.克隆技术 D.胚胎移植
[解析]试管婴儿主要利用了体外受精、细胞培养和胚胎移植技术，为一种人类辅助生殖技术以解决某些人的生育机能缺陷问题。根据这一特点，结合有性生殖的概念，可知试管婴儿仍属卵式生殖，与正常人类生殖方式没有本质区别。
[答案] B
[解题技巧]了解“试管婴儿”诞生的基本技术操作过程，特别是“体外受精”是答题的关键。
[同类变式一]某株名贵花卉用种子繁殖会发生性状分离。为了防止性状分离并快速繁殖，可以利用该植物体的一部分器官或组织进行离体培养，发育出完整的植株。进行离体培养时不应采用该植株的 ( )
A.茎尖 B.子房壁 C.叶片 D.花粉粒
[解析]本题仍旧是考查无性生殖和有性生殖的概念本质。依题意，为防止性状分离，应采用无性繁殖，而采用体细胞进行组织培养是最佳方法。选项中D项含配子细胞，其遗传物质与亲代有所不同，所以不可选用。
[答案] D
[解题技巧]解决类似问题要与“细胞分化”、“组织培养”等知识进行渗透和综合。
[同类变式二]将细菌A、B制成原生质体融合得到杂种细菌C，则该种育种方式从本质上看属于( )
A.克隆 B.有性生殖 C.无性生殖 D.配子生殖
[解析]杂种细菌C的遗传物质来自细菌A和B，虽性别之分，但从本质上看是—种有性生殖方式，属于接合生殖。
[答案] B
[解题技巧]区分有性生殖和无性生殖的最基本标准是“亲予代遗传物质是否改变”。
[同类变式三] (上海高考题)选择表现型不同的母牛生育出基因型完全相同的小牛。产生这一结果最可能的原因是 ( )
A.试管动物培养 B.胚胎移植 C.胚胎分割移植 D.受精卵移植
[解析]本题主要变化是引入了“细胞工程”的内容，增强了时代气息，更新了问题情景，加大了能力考查力度。基因完全相同小牛只能是无性繁殖的结果，可能是一卵双生的，也可能是胚胎分割移植的。
[答案] C
[延伸技巧] 生殖与发育的知识与细胞工程结合较多，是高考热点之一。
三、基础能力测试
1.以下哪种生物不能进行无性生殖 （ ）
2.据报道，溆浦有一女青年发现自家一株桃树上有一枝条上所结的桃又大又甜，且成熟期早，写信向“杂交水稻之父”袁隆平请教如何保留这一新桃种，袁隆平教给这位女青年的技术，你认为可能的是 ( )
A.杂交育种 B.营养生殖 C.单倍育种 D.诱变育种
3.下列优良作物的品种不能采用无性繁殖的是( )
A.杂交水稻 B.杂交土豆 C.杂交“红富士”苹果 D.杂交“蓝田莲藕”
4.蘑菇伞盖下面的菌褶上产生一种细胞，落在适宜的环境中可以萌发成菌丝，最终形成新的蘑菇，这种生殖方式叫做（ ）
A.有性生殖 B.营养生殖 C.孢子生殖 D.出芽生殖
5.下列增加个体数的方式中，不属于有性生殖范畴的有 ( )
①蕨类植物的孢子生殖 ②蜜蜂的孤雌生殖
③蟾蜍未受精的卵细胞经人工刺激后发育成新个体④蜜蜂受精卵发育成新个体工蜂
A.① B.①④ C.①②④ D.①②③④
6.右图为“克隆多利绵羊”的生殖过程示意图(a为精子，b为卵细胞，c为乳腺细胞，乙为多利羊)，下列相关叙述中，不正确的是 ( )
A甲、乙的产生分别属于有性生殖和无性生殖
B.乙产生表明高度分化的动物细胞也具有全能性
C乙产生的方式，其后代的性别比例仍为1：1
D.产生a、b、c三种细胞方式，仅C是有丝分裂
7.要使—株开白花的月季植株开出五种颜色的月季，下列方法可行的是 ( )
A.杂交 B.嫁接 C.诱变育种 D.组织培养
8.将萝卜和甘蓝的细胞制成原生质体，然后融合为杂种细胞，再经组织培养成植株萝卜甘蓝。这种生殖方式是 ( )
A.无性生殖 B.配子生殖 C.克隆 D.接合生殖
9.下列属于出芽生殖的是 ( )
A.种子发芽长成新个体 B.酵母菌长出芽体，由芽体长成新个体
C.马铃薯块茎长出芽并长成新个体 D.扦插的草莓枝，枝上长出新芽并长成新个体
四、潜能挑战测试
10.(2003年江苏省高考题)用甲地的高产优质枣树品种改造乙地生长健壮、但果实产量低、品质差的枣树，最经济、有效的技术是 ( )
A.用甲地的枣树花粉给乙地枣树授粉 B.挖去乙地的枣树，种植甲地枣树的种子
C.挖去乙地的枣树，用甲地枣树的枝条进行扦插 D.将甲地枣树的芽或枝条嫁接到乙地枣树上
11.右图是酵母菌细胞质、核的不均等分裂图：
（1）这种分裂是酵母菌的 生殖。
（2）啤酒的风味主要取决于所采用的酵母菌株，某酒厂的菌株使用了30多年，繁殖了3000余代，风味不减当年。其主要原因是 。
（3）酿制甜酒时，总是先来“水”，后来“酒”，其原因是 生成 后，再 ，生产 。
（4）糯米饭酿制成甜酒后，其重量会 ，原因是 。
12.(2004年黄冈市高考模拟题)高等动物的后代都是通过两性生殖细胞的两两结合发育而成的。但是，随着科学的发展，人们用人工的方法在鱼类和两栖类中获得了单性后代。例如，我国著名的实验胚胎学家朱冼教授，用玻璃细丝刺激上海蟾蜍产生的卵①，经过多年实验，前后获得了25只无父亲的小蟾蜍②，其中一个小蟾蜍在次年三月顺利地产生出了3000多枚卵子③，受精后发育良好，并获得了新一代的小蟾蜍800多只④，这就是世界上第一批没有外祖父的蟾蜍。用这种方法获得的后代，也叫做雌核发育。
（1）卵产生的分裂方式是 。
（2）小蟾蜍的性状和谁相似 ，原因是 。
（3）卵子③的遗传物质和卵①的遗传物质是否一样 ，原因是 。
（4）新一代小蟾蜍的遗传物质和⑧中小蟾蜍的是否完全一样 ，原因是 。
（5）上面②中小蟾蜍的性别全是 ，原因是 ；④中小蟾蜍的性别是 。
13.根据题中提供的信息，回答具体问题：农业生产上从前发现同一块地上连续种西瓜植株易烂根。而在种过西瓜的地上种植根系更发达的南瓜则不发生烂根 现象。现手头有足量的西瓜和南瓜种子，必要的刀 片、绳等，要在头年种过西瓜的地上继续收获西瓜，据题中条件如何操作 请设计实验方案。
（1）原理 。
（2）步骤：
第一步 ；
第一步 ；
结 果 。
五、标答与提示
1.A (点拨：观察B、C、D图发现均有芽或根生出)
2.B (点拨：营养生殖能保持亲本遗传性)
3.A (点拨：水稻不能杂用无性繁殖方式大规模繁殖)
4.C (点拨：菌丝中含有“无性生殖孢子”)
5.A (点拨：A为孢子生殖属无性生殖；B、C为单性生殖，属有性生殖；D为卵式生殖)
6.C (点拨：乙的性别由性染色体组成决定，其性别与C相同)
7.B (点拨：将开其他颜色花的月季枝条嫁接到白花月季植株上)
8.D (点拨：新物种萝卜甘蓝具有两亲本全部的遗传物质)
9.B (点拨：A为卵式生殖，C、D为营养生殖)
10.D 点拨：要改良枣树品质最经济、最有效的技术是嫁接)
11.(1)出芽；(2)无性生殖，后代保持亲代性状；(3)先主要进行有氧呼吸 大量水 造成缺氧环境酒 精；(4)减轻 淀粉→C6H1206→酒清，产生大量CO2释放到空气中。
12.(1)减数分裂 (2)和母体最相似 小蟾蜍的遗传物质完全来自母体 (3)基本一样 产生③卵子的蟾蜍是由①卵子经无性生殖发育而来的 (4)不完全一样 这些小蟾蜍是由卵子③受精后发育的，遗传 物质由卵子③和外源精子共同提供 (5)雌性 是由卵子直接发育 有的是雌性，有的是雄性
13.原理：嫁接，无性生殖保持亲本性状。
第一步：在种过西瓜的地上播种南瓜种子，同时另选一块地播上西瓜种子
第二步：待南瓜、西瓜幼苗长到一定程度时，以南瓜苗作砧木，西瓜幼苗作接穗进行嫁接及相应管理
结 果：头年种过西瓜的地上继续能收获西瓜(不致烂根)
细胞分裂
减数分裂
合子→新个体第二部分 新陈代谢
第12讲 人和动物体内三大营养物质的代谢
一、考点内容全解
（一）本讲考什么
1.三大营养物质的代谢
糖类、脂类和蛋白质类三大营养物质的代谢要从来源和去路上进行分析。
蛋白质代谢往往是考试的重点，因为它对人体的影响更大，生命活动的体现者是蛋白质，并且蛋白质不能在人体内贮存，每天都在不断更新。
2.三大营养物质的相互转化
三大营养物质在体内是可以相互转变的，其联系的桥梁是生物氧化过程中中间产物，如丙酮酸等。
3.三大营养物质的代谢与人体健康
营养物质与人体健康有密切关系，其代谢过程是否顺畅在某种程度体现了人体机能是否完善。
（二）考点例析
[例1] 通过氨基转换作用，形成新的氨基酸是
A．增加了氨基酸的数量 B．不增加氨基酸的数量
C．必需氨基酸 D．非必需氨基酸
[解析] 氨基转换作用是将一个氨基酸的氨基转移给其他化合物，使此化合物变成氨基酸，而被转移掉氨基的那个氨基酸就不再是氨基酸了。也就是说，氨基转换作用是以失去一个氨基酸为代价去形成一个新的氨基酸，因此在总量上，细胞内的氨基酸并没有增加。既然这个氨基酸可以在细胞内通过转化而形成，不是只能从外界环境中摄取，因而属于非必需氨基酸。
[答案] D
[例2] 右图表示体内的物质代谢途径和产物，其中X和Y为代谢中间产物，→表示反应方向。
(1)写出图中下列物质的名称：A________；B_________；
E_________；F_________。
(2)人饥饿时首先使用的贮能物质是_________ ，当它数量不足时。则动用_______和 ___________.
(3)用图中标号依次写出食物中的淀粉转化为脂肪的代谢途径_________________ 。
(4)A物质分解过程⑧又称为_______________作用。人体必需的A物质有一部分不能由过程⑦生成，必须从膳食中摄取，这部分物质称为__________。
[解析] 本题将三大类有机物代谢综合考查，题目中出现了一系列数字，符号，这要求在平时的学习过程中，对基础知识一定要学扎实，牢固．这样才能进行分析、综合、应用。(1)蛋白质可以分解氨基酸；而分解成甘油与C(脂肪酸)的是脂肪；淀粉可以分解成葡萄糖，进入血液的葡萄糖可以合成糖元(在肝脏中合成肝糖元，在肌肉中合成肌糖元)，当有机物氧化分解成C02和H20时，需要吸进02。(2)饥饿时，肝糖元会分解成葡萄糖进入血液，当肝糖元不足时，脂肪、蛋白质也会分解释放能量，供给生命活动所需要.(3)食物中的淀粉分解成D(葡萄糖)。形成X(代谢中间产物)，再转化成甘油和脂肪酸，然后再合成脂肪，这是淀粉转化脂肪的大致过程。(4)A(氨基酸)分解成Y的过程，称为脱氨基作用。对于人来说，有8种氨基酸不能通过体内的其他物质转化而成，必须从食物中摄取这8种氨基酸叫必需氨基酸。
[答案](1)氨基酸 脂肪 糖元 氧 (2)肝糖元 脂肪 蛋白质
（3） （4）脱氨基 必需氨基酸
[同类变式]血液中葡萄糖浓度保持在很小的范围内波动，组织细胞才能正常完成其功能，下图表示维持血糖浓度稳定的相关结构。
(1)胰岛素能“打开”图中哪些生理过程 。
(2)解释健康人的血糖含量怎样从正常水平转变为水平Y 。解释健康人的血糖含量怎样从正常水平转变为水平Z 。
(3)健康人从血糖水平y恢复为正常水平，激素是如何调节的 。
[解析]对图的认识必须清楚各部分图标的含义，在图中面积最大的是血液，其内的糖是血糖。血糖浓度的稳定依赖于肝脏、肾、胰岛等器官的协调活动。胰岛素的功能是降低血糖，通过促进血糖的分解和抑制非糖物质转化为血糖实现，即从来源和去路两方面控制。L和N刚好是这两者的开关。另外通过图象分析，X水平为正常水平，Y水平为高水平，而Z水平为低水平。正常血糖水平的维持，主要由肝糖元与血糖的相互转化实现，若由激素调节，则主要是胰岛素，它有反馈调节的机制。
[答案](1)L和N (2)①摄取富含糖类的食物后，糖类将被水解并在小肠内吸收进入血液②运动之后，运动需要大量能量，葡萄糖用于供能，如果储存的葡萄糖不能满足要求，血糖水平将降低 (3)血糖水平高可刺激胰腺细胞分泌更多的胰岛素，胰岛素功能：①促进全身组织细胞利用葡萄糖；②促进葡萄糖在肝细胞内直接氧化；③促进多余的血糖在肝脏内转化为糖元；④促进血糖转化为脂肪
[延伸拓展] 图文转化是生物学的一种基本技能，本题中注意的是各部分所代表的器官及各符号的含义，血糖相当于一个容器，要注意入口与出口的位置及相关联的器官。
[例3] 进食后4小时测定甲、乙两人的血糖浓度。甲为0.14%，乙为0.1%：然后，给他们分别口服100克葡萄糖，并每隔半小时测定一次血糖浓度，结果如右图所示：请回答：
(1)两人中糖代谢及其调节功能比较正常的是_________，理由是__________
(2)造成AB段变化的生理活动可能是______，该过程可以发生在______器官中。
(3)在乙的血糖浓度变化中，实现BC段的主要代谢途径是__________、__________、_______ 。
(4)曲线CD段表示乙处在饥饿状态时的血糖浓度。此时维持血糖浓度相对稳定的代谢途径主要是____。
(5)造成线段DE所代表的生理活动的原因可能是____。
[解析]本题考查血糖浓度的调节，正常生理值必须要牢记，并以此为分析问题的出发点。高于正常值的往往是糖尿病患者，治疗也通常采用胰岛素。人体内血糖的调节与多器官有关，最主要的是肝脏，它起着一个缓冲库和平衡库的作用。正常生理状态下血糖的增加与减少都依赖于它。
[答案](1)乙、乙血糖浓度维持在0.1%左右 (2)葡萄糖被吸收、小肠 （3）葡萄糖分解、合成肝糖元和肌糖元、转化为脂肪等 (4)肝糖元分解或葡萄糖进入血液 (5)进食吸收了葡萄糖
三、能力提升技巧
（一）考试技巧在哪里
1.本讲内容最核心的内容是三大营养物质的代谢及相互转化：三大营养物质的代谢，起着枢纽作用的应是糖代谢，蛋白质和脂肪代谢都可以通过糖代谢进行相互转化，使三大物质的代谢形成一个相互联系的整体。糖代谢过程中产生的有机酸是多种有机物转化的关键。图解关系如上右图。解题中必须以此为基础。
2.蛋白质代谢要注意其含N部分和不含N部分代谢终产物的差异，不含N部分可视为与糖代谢类似的过程，而含N部分形成尿素是在细胞，但并非只有肝细胞，其它细胞也可以形成。
[例4] 下图是人体内物质代谢简图，请据图回答：
（1）参与过程②的消化液是由_________分泌的。
（2）如果ａ是结构蛋白质，则ｂ主要是___________。
（3）过程⑦产生的物质将被转化成______排出体外。
（4）ｄ是________， ｆ是_______，ｇ是________，ｈ是________。
[解析]本题图文相对比较复杂，但它们相互间转化的核心是三大物质代谢的中间产物。食物是人体获得这些营养物质的根本来源，它必须通过消化才能被人体吸收利用。消化酶在此过程中有重要作用。蛋白质在人体内的作用巨大，除作成分物质外，还是一些重要酶的基础原料。脂类主要是作能源储备物，但一些脂类激素也是由它合成的。图中边缘部分的分支都是这些物质在人体内的功能或作用。
[答案]（1）唾液腺、胰腺、肠腺 （2）酶和蛋白质类激素 （3）尿素 （4）乳酸 卵黄 肝糖元 磷脂
[延伸拓展]表面的繁杂往往是由内在的联系所维系，解题时不要为枝末小节所迷惑，应分清主次。本题中央为三者间的关系，而周边是它们各自的功能。
[例5]蛋白质代谢是以氨基酸形式进行的，血液中氨基酸通过一定的来源和去路维持动态平衡。请根据下图所示的氨基酸代谢的示意图回答问题：
(1)在血液氨基酸的来源中，①是指_______；②主要是指机体内————的水解；能转变为部分氨基酸的物质③来自于____，该类物质通过____作用转变为氨基酸。
(2)在氨基酸的去路中，④是指____，NH3随着血液入肝后转变成⑤_____；酮酸氧化分解的终产物⑥为____；以酮酸为原料合成的非蛋白性物质⑦包括___。
(3)在氨基酸的去路中，⑧是指____________；该反应过程区别于④的特点是___________；以血液氨基酸合成的物质⑨包括_________________ 。
[解析]此题将蛋白质代谢过程用图解表示出来，要求弄清动物内氨基酸的来源途径和去向，以及转氨基和脱氨基的区别。(1)血液中的氨基酸来源途径是：食物中蛋白质在消化道消化后吸收来的、组织蛋白水解产生的、其他物质转变而来,其他物质主要指酮酸，酮酸主要来源于糖类代谢的中间产物，如丙酮酸。酮酸经氨基转换作用形成新的氨基酸，如丙酮酸通过氨基转换作用形成丙氨酸；(2)氨基酸的去路是：脱氨基作用产生酮酸和NH3，NH3运输到肝脏转变为尿素排出体外，酮酸可以氧化分解产生CO2+H20+能量，也可以合成糖类、脂肪；(3)氨基酸可以通过氨基转换作用形成酮酸和新的氨基酸；脱氨基作用与转氨基作用的主要区别是：脱氨基时有NH3和酮酸产生，转氨基作用无NH3生成，而产生新的氨基酸；氨基酸还可以合成各种组织蛋白，以及酶和某些激素等。
[答案] (1)肠道吸收 组织蛋白 糖类代谢中间产物(如丙酮酸) 氨基转换作用 (2)脱氨基作用 尿素 CO2+H20 糖类和脂肪 (3)氨基转换作用(转氨基作用) 无 NH3生成，但有酮酸生成 各种组织蛋白质、酶和某些激素
三、础能力测试
1.人体内脂肪和蛋白质的共同的代谢终产物有
A．CO2和尿素 B.胆固醇和氨 C.尿素和尿酸 D.CO2和H2O
2.血糖转化成脂肪主要发生在
A．人体所有细胞 B．肝细胞 C．肌细胞 D．脂肪细胞
3.人体必需氨基酸主要是指
A．人体内合成的生命活动不可缺少的氨基酸
B．在细胞内可由其他物质转化而成的、不可缺少的氨基酸
C．必须由人体或动物细胞合成、不能单独来自食物的氨基酸
D．人体或动物体内不能合成、只能来自食物的氨基酸
4.细胞内的蛋白质转化成糖类，必须先经过
A．转氨基作用 B．氧化分解作用 C．脱氨基作用 D．消化作用
5.早餐空腹喝牛奶，不如喝牛奶时吃些馒头等食品营养利用价值高，其原因是前者被人体吸收的氨基酸主要进行下列哪项作用所致
A.合成作用 B.氨基转换作用 C.脱氨基作用 D.以上三种作用
6.些对胃具有较大刺激作用的药物,常装在淀粉制成的胶囊中,原因主要是
A.不少药物是蛋白质类物质,避免在胃中被消化 B.为了入药方便,便于吞咽
C.胃液对胶囊不起作用,可顺利经胃入小肠 D.让药在胃中缓慢渗透出来,减轻突然刺激
7. 旅美中国学者章蓓和美国、瑞典、西班牙的科学家们最近联合发现了一种功能类似于胰岛素的真菌化合物。这一发现为治疗糖尿病的研究“开启一个全新之门”，它有可能使糖尿病患者将来只通过服药而不必注射胰岛素进行治疗。关于文中的“真菌化合物”的推测，肯定是错误的一项是
A.该化合物具有降低血糖浓度的功能 B.该化合物应该不是蛋白质
C.该化合物应该是相对分子质量较小的有机物 D.该化合物应该是蛋白质
8.氨基酸作为能源物质，实际参加氧化分解释放能量的部分是
A．含氮部分 B．氨基 C．羧基 D．不含氮部分
9.北美爱斯基摩人以肉食为主，他们的尿液中含量可能偏高的物质是
A．H20 B．C02 C．尿素 D．无机盐
四.潜能挑战测试
10. 根据下列反应过程，依次指出脱氨基作用和氨基转换作用
① ②。
③ ④
A.②④ B.①②③ C.④② D.③②①
11.右图为某种营养物质在血液中含量的变化图像，请据图分析回答：
（1）此营养物质是________，依据是_________。
（2）引起AB段生理变化的原因是__________。
（3）引起BC段生理变化的原因是__________。
（4）引起CD段生理变化的原因主要是_______。
五、标答与点拨
1.D （蛋白质代谢产物有尿素，糖类等没有）2.A （脂肪细胞是贮藏脂肪的主要场所）3.D （人体内不能自身合成）4.C （不含N的部分转化为糖类）5.C （脱氨基后作能源物质被利用）6.C （胃内无淀粉酶）7.D （若是蛋白质仍会被消化液消化失去功能8.D （含碳部分被氧化）9.C （肉类N含量高）10.A （转氨基作用要形成新的氨基酸）
11.找准平衡点是解题关键。0.1%水平是体内血糖的正常值。答案：（1）葡萄糖 血糖正常浓度是0.1% （2）进食 （3）血糖转化为肝糖元等，人体对血糖的利用 （4）胰岛素分泌减少，随胰高血糖素含量增加的刺激，肝糖元重新转化为血糖
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4第二部分 新陈代谢
第11讲 植物的矿质营养
一、.考点内容全解
（一）本讲考什么
1.根对矿质元素的吸收
植物对矿质元素的吸收经历了三个阶段，各阶段具体的过程及原理图解过程如下：
2.植物对矿质元素的利用
不同的矿质元素在植物体内的利用有差异，有些可重复利用，有些只能利用一次。根据各种元素的不同作用，在农业生产中要进行合理施肥。
（二）考点例析
[例1]取三株根系发育完善、大小相似的油菜幼苗，分别置于已注入(NH4)2S04溶液(pH值为6.42)，NaN03溶液(pH值为6.84)和蒸馏水（pH为6.96）的三个广口瓶内水培，在室温下3个小时后取出植株，测定上述3 个广口瓶溶液的pH依次为：6.01，7.82，6.80。
请回答下列问题：
（1）若将植物放置于pH值已调整为相同浓度的三种液体中，经过一段时间后其结果如上图所示，则A、B、C分别表示何种溶液中的曲线 。
（2）(NH4)2SO4溶液pH值下降的原因是 ________ ___ 。
（3）NaN03溶液pH值上升的原因是_______________ 。
（4）蒸馏水pH值略有下降的原因是_____________ 。
（5）用箭头表示溶液中一个NH4+离子被吸收到叶肉细胞的过程。_______________ 。
[解析] 本题考查学生是否真正掌握有关植物根吸收土壤溶液中矿质元素离子过程的知识。对于(NH4)2S04来说，植物吸收NH4+多，吸收SO42-少，根细胞表面吸附的H+不断和溶液中NH4+发生交换吸附作用，使溶液中的H+浓度增高．因而pH值下降,同理，由于根细胞吸收Na+少，吸收NO3-多，根细胞表面吸附的HCO3-增多．HCO3-水解后产生OH-，即：HCO3-+H2O→H2 CO3+OH-，导致pH值上升，油菜幼苗置于蒸馏水中后，pH值降低的原因是根细胞呼吸作用产生的二氧化碳溶于水，形成H2C03，再离解成H+和HCO3-，H+浓度增大。
[答案] （1）NaN03 + 蒸馏水、(NH4)2S04 (2) NH4与H+交换，H+进入溶液。 (3) HCO3-与NO3-进行交换，HCO3-增多。 (4)呼吸作用生成CO2与水结合成H2C03，H2CO3离解成H+和HCO3-。 (5) NH4+ → 根细胞表面→根细胞内→导管 → 叶脉→ 叶肉细胞。
[解题提示] 要理解pH值变化的原因与离子间的关系，需要联系一定的化学知识，从一个侧面说明生命科学确实已成为一门综合性学科。
[同类变式] 植物吸收矿质元素受内外因素的影响，下列叙述错误的是
A．呼吸抑制剂可降低植物对矿质元素的吸收
B．在一定范围内，植物对矿质元素的吸收随温度的增加而增加
C．根吸收水分和吸收矿质元素是没有关联的
D．光合作用受阻一段时期后，有机物缺乏，影响根吸收矿质元素
[解析] 植物对矿质元素的吸收与对水的吸收是两个相对独立的过程，植物吸收矿质元素需要呼吸作用提供的用于交换的离子和能量，因此呼吸作用的强弱直接影响植物对离子的吸收，温度升高植物的呼吸作用加强。
[答案] D
[例2] 如图所示不同年龄叶片中几种矿质元素的含量曲线变化，你认为最能反映Ca、Mg两种元素的含量变化的是
A．d和c B．b和c C．a和c D．c和d
[解析] Mg离子是能够再利用的离子，而Ca离子是不能再利用的离子，随叶片年龄的递增，不能再利用的离子会逐渐积累而增加，而象Mg则会向生长活跃的部位转移。
[答案] C
[同类变式] 下表是用于无土栽培的一种培养液配方，请回答下列问题：
(1)用此培养液培育某高等植物时,往往要给培养液通入空气，这一措施的目的是用以促进_____________以利于对矿质元素的吸收。要使该植物生长良好．根据光合作用所必需的条件，除了适宜的温度外。还需要_________和____________。
(2)植物在吸收培养液中的矿质离子时，主要是通过____________方式进行的.经过一段时间后，检测到培养液中留存的Ca2+较多，而NO3-较少，这一现象与细胞膜的________有关。
(3)若除去培养液中的MgS04，将直接影响植物体内__________的合成；
(4)该配方中属于植物所需的大量矿质元素是_____________,微量元素是__________。
[解析] 本题考查矿质代谢，矿质离子的吸收过程、特点以及与呼吸作用的关系．设置的情境与农业生产相结合，但原理较简单。影响光合作用的因素主要有光照、CO2、温度、矿质、元素、水分等。呼吸作用为矿质元素的吸收提供交换吸附的离子和主动运输所需的能量。给培养液通入空气，就是为了促进根的有氧呼吸，利于矿质元素的吸收，培养液巳具备光合作用所需的矿质元素、水分和适宜的温度条件，为保证光合作用正常进行。还需要充足的光照和C02。植物对离子的选择吸收是由细胞膜上载体的种类和数量决定的，而载体种类和数量的不同体现了细胞膜的选择透过性.由于Mg2+是叶绿素的组成成分，除去MgSO4将影响植物体合成叶绿素。
[答案](1)根的有氧呼吸 光照 CO2；(2)主动运输，选择 透过性；(3)叶绿素.(4)N、P．、K、Ca、Mg、S、Fe、Cl
二、能力提升技巧
（一）考试技巧在哪里
本讲重点要清楚如何区分什么是植物所必须的元素，植物吸收矿质元素与何因素有关，农业生产中怎样正确施肥等。
1.植物所需矿质元素的判断可以缺素培养法进行判断，其方法可参见例3.
2.分清大量元素和微量元素与必需元素与非必须元素的区别：前者以含量多少为标准，后者以功能为标准。
3.植物吸水和吸收矿质元素虽然是两个相对独立的过程，但它们也有一定的联系，如矿质元素就必须溶解在水中以离子状态被吸收等。
4.为促进植物对矿质元素的吸收，农业生产中必须注意松土，使根的呼吸作用加强，为离子的吸收创造条件。
[例3] 某同学为了验证植物的根从土壤溶液中吸收矿质元素和植物的生活需要的矿质元素，设计了如下实验：
实验一：称取肥沃的土壤100g，倒人烧杯，加200ml自来水，搅匀并煮沸10分钟，静置一段时间，倒出上清液(土壤浸出液)，稀释备用；取两个等大的茶色广口瓶A和B，A加入土壤浸出液适量，B加入等量的自来水；在校园拔取两株植物幼苗，分别固定于A、B瓶中，使根浸于液体中(如右图所示)，然后置于暗室中培养。隔一、二天取出幼苗，让根暴露于空气几分钟，并往瓶中添加水，以补充失去的水分并搅拌培养液。每周换一次新的液体。预期三周后，A瓶的幼苗生长良好，B瓶的幼苗生长缓慢、叶色发黄。
实验二：另设计一组实验装置，分析何种元素是植物生活所必须的，如右图是水培法成分鉴定实验装置，用此装置观察镁对植物的作用，一段时间后，发现A瓶中的植株正常生长且叶呈绿色，而B瓶中的植株的部分叶片变黄。
请回答：
（1）实验1中的实验设计有不合理之处，指出并写出改正的方法。
（2）实验1中为什么要煮沸土壤溶液？
（3）实验1中每天让根暴露于空气几分钟和搅拌培养液的原因是什么？
（4）实验2中A、B瓶中的培养液应如何配置？
（5）实验2中C管的装置对维持植物的正常生命活动有什么意义？
（6）实验2中，培养液中并不缺水，但A、B瓶中的植物三周后竟然萎焉，这是由于 ，解决的措施是 。
[解析] 对照是本题考查的重点。植物需要从土壤溶液中获得生命活动所必需的矿质元素，否则生命活动会受到影响甚至死亡。通过对照实验可证明这一点。在设置对照时，对照组中不能有矿质元素，而自来水中含有矿质元素，必须选择没有矿质元素的蒸馏水。实验2中也是一样，除镁元素不同之外，其余相同，通过培养可知镁对植物生命活动的影响。为保证实验顺利进行，植物要求是活体，因此植物必须在有光的条件下进行光合作用，否则会因饥饿而死亡。通气和暴露于空气中是为了保证植物呼吸作用的正常进行。煮沸可杀死微生物，使植物病害减少，有利于实验的正常进行。但随着时间的延长，水分的损失，培养液浓度会上升，根据渗透作用原理，根细胞不但不能吸水，反而会失水，植物死亡。
[答案] （1）自来水应改为蒸馏水；置于暗室应改为置于阳光下；拔两株植物应改为选取两株同种、长势均等的植物幼苗。（2）杀死微生物，以免影响根的活动。（3）使根正常进行有氧呼吸，促进矿质元素的吸收。（4）A瓶中为全素培养液（或植物生长所必需的全部矿质元素培养液），B瓶为缺镁的营养液。（5）保证有氧呼吸，为根的生命活动提供能量。（6）植物的蒸腾作用使水分大量丧失，溶液浓度提高，根细胞失水，植物因失水而死亡。 向培养液中补充适当的清水。
[延伸拓展] 本题考查矿质元素对植物生命活动的影响，从考察形式上属实验过程与结果的分析，并要求指出实验过程中的错误。核心是实验中对照的设置及意义。对照实验是生物学实验的基本方法，单一变量原则是基本原则之一，本题正是这一原则的具有应用。变量如何确定是实验成功与否的关键。
三、基础能力测试
1.从众多的矿质元素中确定植物生活所必需的元素，一般采用的方法是
A．纸层析法 B．溶液培养法 C．叶片观察 D．显微观察法
2.实验表明，钼是硝酸还原酶和固氮酶中不可缺少的组分；植物生活在缺钼的营养液中，新生组织易发生变形、出现色斑。由此可见，钼在植物体内存在的形式是
A．离子状态 B．分子状态 C．不稳定化合物 D．稳定化合物
3.中耕松土对农作物吸收矿质元素有良好的促进作用，最直接的原因是
A．中耕提高了土壤的保水能力 B．中耕促进了微生物的生长繁殖
C．中耕促进了根系发育 D．中耕促进了根细胞的呼吸作用
4.某科技活动小组为了了解施用化肥对土壤的影响，做了如下调查，下面分析正确的是：
A.长期施用化肥的耕地比很少使用化肥的自留地的土壤颗粒更大，土质较硬，酸性较大，微生物数量较少
B.化肥很多是有机物，说明有机物也可杀死微生物
C.施用的化肥一定是尿素
D.化肥施用后，微生物减少，有利于植物的生长
5. 将一株呈现缺磷症状的植物，移栽到含有磷酸盐的完全营养液中，植物体对磷酸盐的相对吸收量与通气状况有关(如下图)。图中X表示磷酸盐溶液中通入气态氮时，植物对磷酸盐的相对吸收量；Y表示磷酸盐溶液中通入空气时，植物对磷酸盐的相对吸收量。对上述吸收状况的最合理的解释是
A.氧气供应充足有利于磷酸盐转变为可吸收状态
B.气态氮供应充足不利于磷酸盐转变为可吸收状态
C.在一定范围内，氧气供应直接影响植物对磷酸盐的主动运输
D.在一定范围内，气态氮直接阻止植物对磷酸盐的主动运输
6.把菜豆幼苗放在含32P的培养液中培养，一小时后测定表明，幼苗各部分都含32P，然后将该幼苗放到不含32P的缺P培养基中，数天后发现32P
A.不在新茎叶中 B.主要在新茎叶中 C.主要在老的茎叶中 D.主要在老根中
广口瓶编号 试剂 PH值
放植株前 放植株后
1 （NH4）2SO4 6.21 6.01
2 NaNO3 6.84 7.82
3 蒸馏水 6.96 6.68
7.取3株根系发育完善且大小相似的洋葱幼苗，分别置于3个广口瓶中种植(3个广口瓶内分别注入不同培养液，PH值已测出)，在室温下几小时后取出植株，再测定各自溶液的PH值，实验结果如下表。下列针对实验结果的分析正确的是
A.(NH4)2SO4是强酸弱碱盐，水解后呈酸性，所以PH值减小
B.洋葱吸收NO3-多于Na+，从根表面置换到溶液中的OH-多于H+，所以PH值增大
C.3号瓶PH值的变化最可能是测量的误差
D.实验可表明洋葱根细胞的载体数量：NO3->NH4+、SO42->Na+
四、潜能挑战测试
8. 北方冬季常绿植物体内矿质养料的运输减弱或近于停止，主要原因是
A．吸收作用减弱 B．蒸腾作用减弱
C．光合作用减弱 D．呼吸作用减弱
成分 含量
Ca(NO3)2 1g
KH2PO4 0.25g
KCl 0.12g
MgSO2 0.25g
FeSO4 0.25g
钼等微量元素 极少量
蒸馏水 1000mL
9. 在控制温度和大气成分的温室中，可以用人工配制的营养液无土栽培蔬菜。下面是无土栽培的番茄体内代谢示意图和营养液成分表，请回答有关问题：
（1）天气晴朗，光照充足，营养液中矿质离子完全满全满足需要，为使番茄增产，应当采取的措施是 。
（2）图中①和②依次表示---反应和----反应，其正常进行的生态因素还有 。
（3）物质E是----作用非常重要的中间产物，它产生于细胞质基质，在有氧的情况下，转移到 分解，此外，E还可以通过
（4）营养液中，-----离子进入番茄体内后，将成为不可再利用元素，Mg2＋进入叶绿体后，可用于---的合成。而H2PO4－进入番茄体内后，可用于-----的合成。
10.下图中，A图表示温度对植物吸收钾离子和铵根离子的影响；B图表示氧分压对大麦根吸收钾离子和铵根离子的影响。请根据图分析：
（1）A图表明，当温度超过了35℃以上时，随着温度的增高，根吸收两种离子的量都_____________，其主要原因是___________。
（2）B图表明，当氧分压增高时，根吸收离子的量________，同时，细胞中糖的浓度却________，此时，糖的主要作用是__________。
（3）植物吸收钾离子和铵根高子与温度、氧气分压有关，从本质上看，是因为矿质元素离子的吸收与________________密切相关。
（4）即使温度和氧分压等条件相同时，根细胞对钾离子和铵根离子的吸收量还是不相同，这种吸收量上的差异与________________有关。
五、标答与点拨
1.B （用缺素培养法即可）2.D （新生组织所吸收的是才吸收的）3.D （使土壤里氧含量增加）4.A （实事求是分析即可）5.C （氧加入有利于呼吸作用）6.B （P是可再利用元素）7.B （不能判断载体数量的多少，无可比性）
8.B （矿质元素是溶解在水中运输的）
9 综合分析光合作用与呼吸作用对植物生长的影响，矿质元素是这些过程中某些物质的合成的原料。答案：（1）补充CO2 （2）光、暗，光、温度（3）呼吸作用 线粒体、氨基转换 （4）Ca2+、Fe2+、 叶绿素、 核酸、ATP。
10.紧扣植物对矿质元素的吸收与呼吸作用的关系解题。答案：（1）下降 高温破坏酶的活性，使呼吸作用下降而使离子吸收量下降 （2）增加 下降 作为呼吸作用的底物被分解，为离子的主动运输提供能量 （3）呼吸作用 （4）细胞膜上的载体的数量和种类。
Ca(NO3)2……………………………1．0 g
Mg(S04)……………………………0．25 g
KH2PO4 …………………………… 0．25 g
KCl…………………………………0．12 g
FeCl3………………………………0．005g
H20………………………………1000ml
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5第七部分 实验与研究性学习
第49讲 探究性实验
一、考点内容全解
（一）本讲的考点是什么？
在高校招生的考试中，一般不会考查学生独立完成全程性探究实验的各个方面，适于考查的实验内容主要有：作出假设、制定计划、预测结果、分析结论、进行评价等。
1.实验现象的观察和分析
观察实验现象和分析实验现象是用实验方法解决问题的基础。这就要求能联系生物学科的有关基本理论，分析所观察到的实验现象，能联系生物学科相关知识来解释某一实验现象。
2.实验数据的处理和分析
用规范、科学的实验报告格式书写实验报告，以便于实验数据的整理和加工处理，以便于保存和查阅原始实验数据，以便于实验者通过分析来选择最佳的实验方法或实验条件来完成实验。
3.实验设计的评价及其完善
在实验步骤和实验方案设计中，要充分考虑实验可能产生的干扰因素，设计合理的实验步骤和实验方案来排除干扰条件，通常采用对比实验的方法及取实验数据平均值方法来研究某些规律，以便更容易发现和平衡实验的误差，提高实验的科学性。
4.实验步骤、实验方案的设计
实验设计的一般思路可概括为：明确实验目的→弄清实验的原理及相关的知识点→确立完成实验的关键条件→考虑每一材料用具可能的作用→设计实验方案(①实验步骤或实验装置图；②观察记录实验结果；③分析讨论，得出结论)。
（二）考点例析
[例1]（2003年理综全国卷）将青蛙脑破坏，保留脊髓，在脊柱下部打开脊椎骨，剥离出脊髓一侧邻近的两对脊神经根(一对脊神经根包含一个背根和一个腹根，见图)。分别电刺激每对脊神经根的背根与腹根均可引起蛙同侧后肢发生运动反应。然后进行下列实验：
甲：在第一对脊神经根的背根中央处剪断，电刺激背根向中段，蛙后肢发生运动反应；电刺激背根外周段，蛙后肢不发生反应。
乙：在第二对脊神经根的腹根中央处剪断，电刺激腹根向中段，蛙后肢不发生反应；电刺激腹根外周段，蛙后肢发生运动反应。
试分析回答：
(1)根据实验甲判断背根的功能是① ，因为
(2)根据实验乙判断腹根的功能是② ，因为
[解析]这是一道颇有“争议”的题目，不少师生认为“超纲”，笔者却不这样看。首先，题目涉及的知识面很窄(反射弧)，而这在老教材中已有介绍；其次，也是最关键的，本题问题情景是实施研究性学习活动中的一个环节——实验现象的观察和分析，换句话讲，本题以能力立意，强调科学的认知方法，而不是纯粹知识的考查，注重不同能力水平考生的甄别。相反，本题若以反射弧的知识立意，将索然无味，命题者正是敏锐地观察到这一点，匠心独运，精心设计了这么一个“似曾相识”的“偏题”，将那些鏖战题海的斗士，狠狠地“刷”了一把！
[答案]（1）传入功能。因为电刺激背根向中段可以产生后肢运动反应，表明神经兴奋进入脊髓中枢并通过传出神经引发肌肉收缩，因此是传人功能。电刺激背根外周段不发生反应，表明背根无传出功能；（2）传出功能。因为电刺激腹根向中段不发生反应，而电刺激腹根外周段可以产生后肢运动反应，表明神经兴奋沿传出神经引发肌肉收缩，因此是传出功能。
[例2](2003年上海理综题)研究性学习是一种重要的学习方式，有利于培养学生的实践能力和创新精神。
项目次数 温度(℃) 粘附力(N)
1 15 2．0
2 25 3．1
3 30 3．3
4 35 3．6
5 37 4．6
6 40 4．0
7 45 2．5
8 50 1．4
口香糖的生产已有很长的历史。咀嚼口香糖有很多益处，但其残留物也会带来污染。为了研究口香糖的粘附力与温度的关系，一位同学通过实验，测定了不同温度下除去糖分的口香糖与瓷糖与瓷砖地面的粘附力，得到了如表所示的一组数据：
（1）请根据上述数据，在下图中绘制出粘附力F随温度变化的图线。
（2）根据上述数据以及得到的图线，可以得到的实验结论是
[解析]通常处理实验数据的基本方法有：
①列表法。把被测量的量分类列表表示出来。列表法常用作其他数据处理方法的一种辅助手段。
②算术平均值法。
③图象法。在图象呈曲线的情况下，可先根据大多数描点的分布位置(个别特殊位置的奇异点可舍去)，画出穿过尽可能多的点的草图，然后连成光滑的曲线，一般要避免画成折线形状。
本题的考查重点是：测试考生能否通过分析，正确处理数据，并通过对数据的分析和综合，得出合理结论。这一点非常重要，因为在研究性学习中，由于多种原因，获取的数据既多又杂，研究者必须要有一套科学可行的方法对实验数据进行正确评价，合理取舍，才能在此基础上作出科学地推理，得出合理结论。
[答案](1)见右图 (2)随着温度升高，粘附力先增大后减小，在37℃时，粘附力最大。
[例3](2002年全国理综卷)为验证“镁是植物生活的必需元素”，三位同学进行了实验设计，下列是实验的基本思路。请分别指出三个实验思路能否达到实验目的，为什么 再写出你的设计思路。
(1)实验一：取生长状况一致的大豆幼苗用符合实验要求的容器进行培养。对照组容器内只盛有蒸馏水，实验组盛有用蒸馏水配制的镁盐溶液。两组置于相同的适宜条件下培养，并对溶液通气，观察比较两组植物的生长发育情况。
(2)实验二：取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中(砂性土壤肥力均匀，容器符合实验要求)，对照组浇以蒸馏水，实验组浇以蒸馏水配制的镁盐溶液，两组置于相同的适宜条件下培养，观察比较两组植物的生长发育情况。
(3)实验三：取生长状况一致的大豆幼苗，栽培在盛有砂性土壤的容器中(砂性土壤肥力均匀，容器符合实验要求)，对照组浇以含有植物必需的各种元素的完全营养液，实验组浇以不含镁离子的完全营养液，两组置于相同的适宜条件下培养，观察比较两组植物的生长发育情况。
(4)下面由你进行实验设计，请写出你的设计思路。
[解析]本题型属于探究实验类，题目提供的三种假想实验设计思路中，均含有不同程度的合理成分，考生逐一对上述实验思路进行评价时，不仅要重视分析和阐明实验设计不能取得预期结果的原因，而且要关注实验设计思路中隐含的合理成分，从而为提出一个合理的实验设计思路创造条件。因此说，该题的编制比先前同类型题目有较大的突破。
[答案](1)不能，因为蒸馏水和镁盐溶液均缺乏植物必需矿质元素而使两组植物生长均不正常；(2)不能，因为两组容器内的砂性土壤中都可能含有镁离子；(3)不能，因为两组容器内的砂性土壤中都可能含有镁离子；(4)取生长状况一致的大豆幼苗，用符合实验要求的容器，对照组盛有含植物必需各种矿质元素的完全营养液，实验组盛有不含镁离子的完全营养液，两组置于相同的适宜条件下培养，并对溶液通气，观察比较两组植物的生长发育情况。
二、能力提升技巧
设计实验时涉及到两个很重要的步骤，就是控制变量和给出可操作定义。
⑴控制变量 在一个设计良好的实验中，除了要观察的变量以外，其余变量都应始终保持相同。变量是指实验中可以变化的因子。其中人为改变的因子称作调节变量。而其他的因子都应保持不变。随着调节变量变化而变化的因子称为应变量。应变量是为了得到实验结果而需要观察或测量的指标。除了一个因素以外，其余因素都保持不变的实验叫做对照实验。绝大多数对照实验都要设立对照。
⑵自定义 设计实验的另一个重要方面就是要有清楚的实用性的定义。实用性定义是指一个说清楚某个变量该如何进行测量，或者某个术语该如何定义的陈述。
[例5]抗原和抗体都有特异性，所以，带有不同抗体的淋巴细胞亦有特异性。这么多种类的淋巴细胞是怎样来的 是天生的还是后天分化出来的 有人认为淋巴细胞最初并不是分别带有不同抗体的，只有在它们与抗原分子接触之后，在抗原分子的影响下才分化出与抗原分子的抗原决定子互补的抗体。这一学说称为教导说。另一学说认为，淋巴细胞不需要抗原的作用，就已分化为多种带有不同抗体的细胞了。当一种抗原侵入人体后，在无数种淋巴细胞中，只有表面本来就带有和这种抗原互补的受体的少数淋巴细胞能和抗原结合。一经结合，这种淋巴细胞就恢复了分裂的能力，连续分裂产生大量带有同样抗体的淋巴细胞群。这一群细胞由于是同一来源的，所以称为克隆，这就是克隆选择学说。试设计同位素标记实验证明。
实验步骤及结果：
㈠准备三组同样实验小白鼠a、b、c。
㈡给小白鼠a、b以高剂量的同位素标记的某抗原，结果小白鼠不发生免疫反应；给小白鼠c以同样剂量的正常的(无同位素标记)同样抗原，结果小白鼠发生免疫反应；
［注：高剂量的同位素标记的抗原能够全部杀死带有互补抗体的淋巴细胞］
㈢
结论： 学说正确
问题：c组小白鼠及其处理的作用是
[解析]解答本题首先要明白教导说和克隆选择学说的要点：前者认为特意性抗体是抗原侵入后诱导形成的，事先并不存在；后者认为无论是否有抗原侵入，各种特意性抗体是先天存在的。其次，利用同位素标记的抗原与抗体的特意性结合控制变量。
[答案]支持克隆选择学说：㈢此时给小白鼠a正常的(无同位素标记)同样抗原，结果小白鼠不发生免疫反应；给该小白鼠b正常的(无同位素标记)其他抗原，结果小白鼠发生免疫反应；支持教导说：㈢此时给小白鼠a正常的(无同位素标记)同样抗原，结果小白鼠发生免疫反应；给该小白鼠b正常的(无同位素标记)其他抗原，结果小白鼠发生免疫反应；(说明：实验结果应与观点一致) 问题：作对照；并不影响小白鼠发生免疫反应
[解题技巧]设计实验的基本原则是尽量孤立因素和固定条件，一般都是强调在实验中只改变一个因素。换句话说，实验的成功与否取决于实验者对变量(实验过程中所被操纵的特定条件或因素)的有效控制，即确保“单一变量”的实验观测，尽量避免无关变量和减少额外变量，为此设置实验对照和作平行实验以排除无关变量，是增加实验结果可信度和说明力的重要措施。如本例控制变量的方法是同位素标记的抗原控制，即设计有或无相应效应B淋巴细胞两种情况，并在该情形下作对照实验，观察其不同的免疫反应。
三、基础能力测试
1．炭疽热是由碳疽芽孢杆菌引起的，它可引起动物组织水肿，粘膜出血造成死亡。法国著名科学家巴斯德在研究牲口炭疽病时进行了如下实验：把实验绵羊用毒性已削弱的炭疽芽孢杆菌制剂注射，这些绵羊感染后没有发病。四天后，对实验绵羊注射毒性很强的炭疽芽孢杆菌制剂，经过一段时间看，实验绵羊全部正常生活。本实验的结论是：实验绵羊获得了免疫力。
请回答以下问题：
(1)①实验绵羊在第二次注射炭疽芽抱杆菌后没有发病，其原理是绵羊体内产生了相应的抗体，从而获得免疫力，这属于 免疫。
②毒性极弱的炭疽芽孢杆菌进入绵羊体内作为抗原起作用，使其体内产生了具有免疫力的物质，请写出所有与该物质产生有关的细胞名称
(2)我们认为仅用该实验过程还不足以严密论证以上结论，请在上述实验的基础上补充相应的实验设计原则、步骤、预测结果。
①实验设计原则：
②操作步骤：
③预测结果：
2．大气污染物可普遍引起植物中游离脯氨酸含量的变化，并认为这是植物受环境影响的一种生理反应和细胞结构及功能受损的表现。酸雨对植物脯氨酸的变化和危害的关系如何呢
某小组在老师的协助下，制定了课题研究的初步计划并进行下述实验过程。
一、材料与方法
本研究的供试植物为伯乐树、翅荚木、香椿、刺槐。
种子首先进行消毒与育苗，当苗木生长到一定高度后，选取生长好和长势相近的苗木移至适宜的培养钵或木箱中栽培，按常规盆栽方法管理，经20天左右的缓苗期，分别用pH=5、pH=3、pH=2的硫酸型人工模拟酸雨进行喷洒处理，每天喷洒五次，每次以喷湿为准，每次喷洒量约为500mL，重复7—9次。每次喷洒前观察和调查植株生长和受害情况，并分别收集和统计落叶，对脯氨酸含量进行测定。
二、试验结果
1．叶片脯氨酸含量的变化，随酸雨pH下降而递增，酸雨pH越低，脯氨酸增加的幅度越大。当pH为2时，伯乐村、翅荚木、香椿、刺槐的增加幅度分别为131.4%、126.1%、124.5%和99.1%。
2．根系脯氨酸含量的变化与叶相反，随酸雨pH下降而递减，当出为2时，其减少幅度在3％一8％之间。
三、分析并回答：
(1)该实验为 性实验(探索性或验证性)
(2)从实验结果看该实验方法中还应增设何种处理
(3)若要得出叶中脯氨酸含量的变化与危害的关系，实验中还应增加叶的危害程度这一指标，叶的危害程度可以用 作为指标。
(4)由实验结果可以得出：
①叶片脯氨酸随酸雨pH下降而递增，根系则相反，这说明
②叶中脯氨酸增幅的比例不同说明
3.为验证光合作用能释放氧气，某同学在互联网上查到了一种指示剂——焦性没食子酸，该指示剂在碱性环境下遇氧会由无色变为褐色。该同学利用焦性没食子酸设计了如下一组实验。具体步骤为：
1 2 3 4
(1)在4只500mL的平底烧瓶中分别装入煮沸的蒸馏水300mL，冷却后，滴几滴植物油，在水面上形成一层油膜，并编号；
(2)通过油膜向1、3、4号烧瓶中加等量的NaHCO3溶液；
(3)通过油膜向2、3、4号烧瓶中加入大小相似，生长状况相同的金鱼藻枝条，用黑纸将3号瓶包住，把4个烧瓶放在光下照射30分钟；
(4)取一支试管，加5mL煮沸的蒸馏水，冷却后向试管内加极少量的焦性没食子酸；(备用)
(5)最后向每一烧瓶中先加人1mL 1%的NaOH溶液，再加入1mL新配制的焦性没食子酸溶液，加煮沸冷却的蒸馏水至500mL，立即观察颜色变化。
问题：
(1)能立即变为褐色的是 号瓶，原因是 ；
(2)设置1号瓶的作用是 ，它可说明 ；
(3)实验中蒸馏水煮沸后冷却使用的原因是 ，油膜的作用是 ；
(4)3号瓶的实验结果与 号瓶组合可说明 ；
(5)本实验中只需 号瓶，就可说明光合作用可释放氧气。
4.下图所示的实验装置是用来研究碳酸氢钠溶液的浓度对光合作用速率的影响。实验结果如下：
⑴叙述和解释当二氧化碳浓度增加时光合作用速率的变化(每分钟产生气体的长度)。
①0%到0.4%
②0.4%到0.6%
⑵叙述并解释当NaHCO3浓度维持恒定时，放一些水蚤在气瓶中对产气速率的影响。
⑶本实验用蒸馏水做对照，你能否提出更好的对照？
四、潜能挑战测试
5.某生物学兴趣小组在研究性学习中发现：饲养的实验小白鼠群体中，一对正常尾的双亲鼠生了一只短尾的雄鼠。怎样判断这只短尾的雄鼠的产生，是基因突变的直接结果，还是由于它的双亲都是隐性短尾基因的携带者造成的？若只考虑常染色体遗传，探究如下：
你对此实验方案有何评价？若有缺陷，请指出并改正或补充。
6.某生物学兴趣小组开展“不同浓度生长素类似物对种子萌发和幼苗生长的影响”的课题研究，老师已经为他们准备了生长素类似物的浓溶液和萝卜种子，假如你是其中的一员，请回答：
(1)要测定生长素类似物对种子萌发和幼苗生长的影响，你可以采用的测定指标是 、 等
(2)做该实验时，如何设置对照组
(3)设计一张表格，用于实验时记录数据。
7.香蕉皮在冰箱内冷藏（4℃）情况比在常温下发黑得更快。研究表明，这是一种氧化反应：香蕉表皮细胞液泡内的酚胺类物质(如多巴胺)溢出液泡，与同样处在细胞内的氧化酶(多酚氧化酶)相遇，这样多巴胺就被大气中的氧气氧化，形成棕黑色的聚合物。那么，为什么它在冷藏条件下该氧化反应反而进行得更为迅速呢 某同学提出如下假设：低温能加速香蕉的氧化反应。
（1）您认为该同学的假设合理吗？为什么？
（2）您能提出一种更合理的假设吗？试设计实验证明之并作出结果预测。
（3）根据您的实验结论，您认为在商业化贮藏中，应当怎样科学地储藏热带及温带水果？
五、标答与点拨
1．(1)特异性 吞噬细胞、B细胞、T细胞、效应B细胞 (2)①对照原则 ②将未免疫的绵羊同时注射毒性极强的炭疽芽抱杆菌 ③未免疫的绵羊全部死亡
2．(1)探索性 (2)以pH=7左右作为对照组，与其它三组同时喷洒处理 (3)脱落叶率或叶颜色变化程度(凡符合实际且能说明叶的危害程度的指标均可) (4)①同一植物不同器官对酸雨的反应不同②不同植物同一器官对酸雨的反应不同
3．(1)4号 光合作用生成氧气，在碱性环境中，使焦性没食子酸变褐色 (2)对照 光照不会使焦性没食子酸变色 (3)除去溶于水中的氧防止瓶中气体与瓶外气体的交换 (4)4号或2号 光照是光合作用的必需条件或CO2是合作用的必需条件 (5)3号和4号 (本题考查光合作用的原料、条件和产物，主要测试运用生物学知识分析生命现象的能力，同时测试对照实验的设计能力。此外，题目指出从互联网上获取材料信息，具有研究性学习的导向功能)
4．⑴①当二氧化碳浓度增加时，光合作用速率快速提高，为光合作用提供充足的二氧化碳，光合作用所需要的其他因素(如光和温度)不受限制②光合作用速率有微小的增加，然后维持恒定，这是因为一些其他因素(如光、温度)受限制⑵产气速率增加。水蚤呼吸时释放二氧化碳，增加水中二氧化碳的浓度，从而提高光合作用的速率⑶依乐藻放在蒸馏水中(无NaHCO3)
5．该实验方案有缺陷，假设应有4种，即：若为假设①，即双亲都是隐性短尾基因的携带者，则Aa(正常尾)×aa(短尾)→1/2Aa(正常尾)+1/2aa(短尾)；若为假设②，即短尾的雄鼠为隐性突变，则AA(正常尾)×aa(短尾)→Aa(正常尾)；若为假设③，即短尾的雄鼠为显性突变，且短尾的雄鼠为显性纯合子AA，则aa(正常尾)×AA(短尾)→Aa((短尾)；若为假设④，即短尾的雄鼠为显性突变，且短尾的雄鼠为杂合子Aa，则aa(正常尾)×Aa(短尾)→1/2Aa(短尾)+1/2aa(正常尾)
可见，原实验方案不能区分假设①和假设④，补充实验操作如下：将该短尾的雄鼠与短尾的雌鼠交配，若子代全为短尾鼠，证明双亲都是隐性短尾基因的携带者；若子代出现正常尾鼠及短尾鼠，证明为短尾的雄鼠为显性突变，且短尾的雄鼠为杂合子Aa
6．(1)种子发芽率 幼根长度(或其它合理答案) (2)不同浓度生长素类似物的实验组以及蒸馏水相互对照(3)表格如下：
不同浓度的生长素类似物溶液 种子发芽率 幼根长度
浓度1
浓度2
浓度3
蒸馏水(对照)
7．（1） 不合理。香蕉皮发黑的确是一个氧化的过程。它是由低温引起的，但低温本身并不能加速香蕉的氧化反应 （2）假设：低温引起的液泡膜结构破坏 实验设计如下：取新鲜程度相同的3片香蕉皮放入冷藏室、冷冻室、室温下各数小时 观察结果：放入冷藏室香蕉皮是黑色的（膜结构已被低温破坏，但在冷藏温度下是有催化作用的）；放入冷冻室香蕉皮仍旧是黄色的（虽然膜结构早已被低温破坏得粉碎，但氧化酶在极低温下是没有催化作用的）；放入室温下的香蕉皮仍旧是黄色的（膜结构未被破坏，氧化酶不能与酚胺类物质相遇而发生反应）（3）不同生物能根据它们通常所处的温度来调整其细胞膜结构的组成，以使它的膜结构能有适当的流动性（它们是通过改变膜脂质中的不饱和脂肪酸数量来实现这一调整的，如香蕉相对环境越冷，不饱和脂肪酸水平就越高，在某个特定温度膜结构流动性就越强）。所以，对于热带、亚热带水果不宜冷冻贮藏；而诸如苹果、生梨这类温带水果却能在冷藏（接近零度）
A B C D E F G H I
细菌数目的对数
细菌数目的对数
㈠提出假设
假设①：双亲都是隐性短尾基因的携带者
假设②：短尾的雄鼠为隐性突变
假设③：短尾的雄鼠为显性突变
㈡设计实验：将这对正常尾的双亲中雌鼠与短尾的雄鼠交配，观察其子代尾的表现型
㈢实验结果：子代出现正常尾的鼠和短尾的鼠
㈣结论：双亲都是隐性短尾基因的携带者
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