1.下列关于真核细胞结构的叙述,错误的是( )
A.细胞器在细胞质中的分布与细胞的功能相适应
B.线粒体是细胞内物质氧化和能量转换的主要场所
C.由rRNA和蛋白质组成的核糖体具有特定空间结构
D.高尔基体是细胞内蛋白质合成、加工和运输的场所
2.下列关于原核生物和真核生物的叙述,正确的是( )
A.原核生物细胞无线粒体,不能进行有(需)氧呼吸[]
B.真核生物细胞只进行有丝分裂,原核生物细胞只进行无丝分裂
C.真核生物以DNA为遗传物质,部分原核生物以RNA为遗传物质
D.真核生物细胞具有细胞膜系统(生物膜系统),有利于细胞代谢有序进行
3.下列对生物细胞代谢活动的描述,不正确的是( )
A.大肠杆菌在拟核区转录信使RNA
B.乳酸(杆)菌在细胞质基质(细胞溶胶)中产生乳酸
C.衣藻进行光合作用的场所是叶绿体
D.酵母菌的高尔基体负责合成蛋白质
6.下列有关造血干细胞中物质运输的途径,可能存在的是( )
A.吸收的葡萄糖:细胞膜→细胞质基质→线粒体
B.合成的细胞膜蛋白:高尔基体→核糖体→细胞膜
C.转录的mRNA:细胞核→细胞质基质→高尔基体
D.合成的DNA聚合酶:核糖体→细胞质基质→细胞核
7.下列关于生物膜结构和功能的叙述正确的是( )
A.肌细胞的细胞膜上有协助葡萄糖跨膜运输的载体蛋白
B.细胞膜上的受体是细胞间信息交流的必需结构
C.线粒体内膜上只分布着合成ATP的酶
D.核膜上的核孔可以让蛋白质和RNA自由进出
8.AUG是甲硫氨酸的密码子,又是肽链合成的起始密码子。人体血清白蛋白的第一个氨基酸并不是甲硫氨酸,这是新生肽链经加工修饰的结果。加工修饰的场所是( )
A.内质网和高尔基体 B.高尔基体和溶酶体
C.内质网和核糖体 D.溶酶体和核糖体
11.下列与细胞内物质运输有关的叙述,正确的是( )
A.叶绿体合成的ATP通过核孔进入细胞核
B.氢离子可以通过扩散作用进入液泡内
C.溶酶体内的酶由内质网形成的小泡(囊泡)运入
D.内质网的膜结构成分可以转移到细胞膜中
12.下列关于高尔基体的叙述,错误的是( )
A.高尔基体膜具有流动性
B.抗体从合成到分泌不经过高尔基体
C.高尔基体膜主要由磷脂和蛋白质构成
D.高尔基体具有对蛋白质进行加工的功能
13.下列关于人体细胞结构和功能的叙述,错误的是( )
A.在mRNA合成的同时就会有多个核糖体结合到mRNA上
B.唾液腺细胞和胰腺细胞中高尔基体数量较多
C.核孔是生物大分子可以选择性进出的通道
D.吸收和转运营养物质时,小肠绒毛上皮细胞内线粒体集中分布于细胞两端
14.蛙的神经元内、外Na+浓度分别是15 mmol/L和120 mmol/L。在膜电位由内负外正转变为内正外负过程中有Na+流入细胞,膜电位恢复过程中有Na+排出细胞。下列判断正确的是( )
A.Na+流入是被动运输,排出是主动运输
B.Na+流入是主动运输,排出是被动运输
C.Na+流入和排出都是被动运输
D.Na+流入和排出都是主动运输
易错起源1、原核生物、真核生物、病毒
例1. 下列细胞亚显微结构示意图,正确的是( )
原核细胞、真核细胞和病毒的比较
项目 原核细胞 真核细胞 病毒
细胞大小 较小 较大 无[][]
染色体 无染色体,一个细胞一般只有一条DNA分子,不与蛋白质结合[][][] 一个细胞有多条染色体,DNA与蛋白质结合[][]
细胞核 没有以核膜为界限的细胞核,遗传物质分布的区域称拟核,无核膜、核仁 有以核膜为界限的细胞核,有核膜、核仁
细胞器 有分散的核糖体,无其他细胞器 有线粒体、叶绿体、高尔基体、核糖体等复杂的细胞器 无
细胞壁 细胞壁不含纤维素,主要成分是糖类和蛋白质 植物细胞壁的主要成分是纤维素和果胶
细胞膜 有(成分和结构与真核细胞相似) 有
项目 原核细胞 真核细胞 病毒
DNA 拟核:大型环状质粒:小型环状 细胞核:与蛋白质结合形成染色体细胞质:线粒体、叶绿体内 双链DNA或单链DNA
遗传物质 DNA DNA或RNA
举例 细菌、蓝藻、放线菌、衣原体、支原体等细胞 真菌、动植物的细胞 DNA病毒:乙肝病毒、噬菌体等RNA病毒:烟草花叶病毒、H1N1病毒、HIV、SARS病毒等
【特别提醒】
1.原核细胞和真核细胞的共性
(1)具有细胞膜;
(2)具有DNA和RNA;
(3)具有核糖体;
(4)具有一分为二的分裂方式。
2.特殊的生物——病毒
病毒既不属于真核生物,也不属于原核生物。其无细胞结构,但其生命活动离不开活细胞。
“两看法”——判断真核生物与原核生物
(1)一看有无真正的细胞核,有则是真核生物,无则是原核生物;
(2)再看细胞器种类,只有核糖体的为原核生物,细胞器种类多的则是真核生物。
易错起源2、细胞膜和生物膜的结构和功能
例2.细胞中不能合成ATP的部位是( )
A.线粒体的内膜
B.叶绿体中进行光反应的膜结构
C.内质网的膜
D.蓝藻(蓝细菌)中进行光反应的膜结构
1.细胞膜的成分、功能和结构
(1)成分:
成分 含量 在细胞膜中的作用
脂质 磷脂 约50% 其中磷脂双分子层构成细胞膜的基本支(骨)架
胆固醇
蛋白质 40% ①载体蛋白、受体蛋白等在物质运输、信息交流中具有重要作用②功能越复杂的膜中,蛋白质种类和含量越多
糖类 2%~10% 与细胞膜上部分蛋白质和脂质结合形成糖蛋白、糖脂,与细胞识别等作用有关
(2)功能:
(3)流动镶嵌模型:
①磷脂双分子层(脂双层)构成了膜的基本支(骨)架,由它支持着许多蛋白质分子。
②在细胞膜的外表,有一层由细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成的糖蛋白,叫糖被,它与细胞的识别、保护、润滑等有密切关系。
2.细胞膜的结构特点与功能特性
项目 特点 原因 实例 影响因素
结构特点 一定的流动性 构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子不是静止的,而是可以运动的 变形虫的变形运动、细胞融合、胞吞(内吞)、胞吐(外排) 温度,在一定范围内,温度越高,细胞膜的流动性越大
功能特性 选择透过性 植物对离子的选择性吸收、神经细胞对K+的吸收和Na+的排出、肾小管的重吸收和分泌等 (1)内因:细胞膜上载体蛋白的种类和数量 (2)外因:温度、pH、O2等影响呼吸作用的因素
二者 关系
3.生物膜系统在结构和功能上的联系
(2)在化学组成上的联系:
①相似性:各种生物膜在组成成分的种类上基本相同,都主要由蛋白质和脂质组成。
②差异性:各种生物膜在组成成分的含量上有显著差异,这与不同的生物膜功能的复杂程度不同有关,功能越复杂的生物膜中,蛋白质的种类和数量就越多。
(3)在结构上的联系:
①各种生物膜在组成结构上大致相同,都是由磷脂双分子层(脂双层)构成基本支架,蛋白质分子分布其中,都具有一定的流动性。
②在结构上具有一定的连续性。
(4)在功能上的联系(以分泌蛋白的合成、加工、运输为例):
【特别提醒】
1.研究细胞膜成分的最佳材料是哺乳动物成熟的红细胞。因为这种细胞中无细胞核和众多的细胞器,得到的细胞膜较为纯净。
2.不同细胞的细胞膜中各组分的含量不同,这与细胞的功能有关,如功能复杂的膜中,蛋白质含量多。
3.细胞膜的组分也会发生变化,如癌细胞膜上糖蛋白含量下降。
1.细胞膜具有识别作用的探究实例
大量的同种生物和亲缘关系较远的生物的精子和卵细胞混合在一起,发现只有同种生物的精子和卵细胞才能结合。
2.细胞膜中磷脂成分的鉴定
(1)用溶解脂质的溶剂处理细胞膜,细胞膜被溶解;
(2)脂溶性物质能够优先通过细胞膜;
(3)用磷脂酶处理细胞膜,细胞膜被破坏等。
3.鉴定细胞膜中蛋白质成分的两种方法
(1)制备细胞膜样液,用双缩脲试剂鉴定;
(2)用蛋白酶处理细胞膜,细胞膜被破坏。
4.细胞膜中磷脂双分子层(脂双层)的鉴定
将膜结构中的磷脂分子提取出来,铺在水面上,测得磷脂占有的面积,对比细胞膜的面积进行分析。
5.细胞膜流动性的鉴定
荧光蛋白标记法。取A、B两种动物细胞,分别用红、绿荧光染料标记两种动物细胞膜上的蛋白质,进行融合实验,观察在细胞融合过程中两种颜色的荧光在细胞膜上的分布情况。
6.流动性是选择透过性的基础,只有具有流动性,才能实现选择透过性。
7.决定糖蛋白识别作用的是糖类的不同。膜上蛋白质具有物质运输(载体蛋白)、信息传递(受体)、识别等作用。
8.细胞膜≠生物膜
生物膜包括细胞膜、细胞器膜和核膜等。
易错起源3、细胞器的结构和功能
例3.下列关于叶绿体和线粒体的叙述,正确的是( )
A.线粒体和叶绿体均含有少量的DNA
B.叶绿体在光下和黑暗中均能合成ATP
C.细胞生命活动所需的ATP均来自线粒体
D.线粒体基质和叶绿体基质所含酶的种类相同
1.不同细胞器的比较
按分布 划分 植物特有的细胞器 叶绿体
动物和低等植物特有的细胞器 中心体
动植物细胞均有但 作用不同的细胞器 高尔基体:植物细胞中与细胞壁形成有关;动物细胞中与细胞分泌物形成有关
按膜结构划分 具单层膜结构的细胞器 内质网、液泡、溶酶体、高尔基体
具双层膜结构的细胞器 线粒体、叶绿体
不具膜结构或无磷脂成分的细胞器 核糖体、中心体
按特有成分划分 含DNA的细胞器(半自主性细胞器,有“T”的细胞器) 线粒体、叶绿体
含RNA的细胞器(有“U”的细胞器) 线粒体、叶绿体、核糖体
含色素的细胞器 叶绿体、液泡
按功能划分 能产生水的细胞器 叶绿体、线粒体、核糖体、高尔基体、内质网
与能量转换有关的细胞器 叶绿体、线粒体
能产生ATP的细胞器 叶绿体、线粒体
与物质合成有关的细胞器 叶绿体、核糖体、内质网、高尔基体、线粒体(供能)
与物质分解有关的细胞器 线粒体(供能)、溶酶体(如蝌蚪尾的自溶)
2.比较叶绿体与线粒体
叶绿体 线粒体
不同点 增大膜面积的方式 由类囊体堆叠成基粒 内膜向内腔折叠形成嵴
酶的种类 与光合作用有关 与有(需)氧呼吸有关
生理功能 光合作用的场所 有(需)氧呼吸第二、三阶段进行的场所
ATP的去路 用于暗(碳)反应中有机物的合成 用于除光合作用暗(碳)反应以外的各项生命活动
共同点 ①均具有双层膜结构②均具有能量转换功能③都含少量的DNA和RNA,能够转录、翻译形成自身的部分蛋白质及半自主复制,与细胞质遗传有关④共同参与自然界的碳循环
3.观察叶绿体和线粒体
(1)实验原理:
①叶肉细胞中的叶绿体,呈绿色、扁平的椭球形或球形,散布于细胞质中,可以在高倍显微镜下观察它的形态和分布。
②线粒体普遍存在于动物细胞和植物细胞中,健那绿染液能使活细胞中的线粒体呈现蓝绿色。通过染色,可以在高倍显微镜下观察到处于生活状态的线粒体的形态有短棒状、圆球状、线形、哑铃形等。
(2)实验过程:
①观察叶绿体:
【特别提醒】
1.并非所有植物细胞都含有叶绿体和大液泡
如根细胞不含叶绿体,根尖分生区细胞不含大液泡。
2.细胞器与细胞的功能相适应
(1)线粒体在代谢旺盛的需能部位数量多。
(2)在分泌功能强的腺体细胞中高尔基体的数量比一般细胞中多。
(3)蛋白质合成旺盛的细胞中核糖体的数量多。
3.叶绿体的分布
对于植物叶片,上表皮叶绿体分布较多,便于接受光照,进行光合作用。
4.叶片呈绿色的原因
叶绿体中由于叶绿素的含量多,而且叶绿素吸收绿光最少,因此正常植物的叶呈现绿色。
5.叶绿体的运动特点
叶绿体可随细胞质的流动而运动,同时受光照强度影响。叶绿体在弱光下以最大面积转向光源;强光下则以侧面或顶面朝向光源,或叶绿体向细胞侧面转移,或者堆在一起互相挡光。
1.分离细胞器的方法——差速离心法
(1)将细胞膜破坏后,形成由各种细胞器和细胞中其他物质组成的匀浆;
(2)将匀浆放入离心管中,用高速离心机在不同的转速下进行离心,利用不同的离心速度所产生的不同离心力,就能将各种细胞器分散开。
2.显微结构和亚显微结构的不同
(1)显微结构在普通光学显微镜下就能够观察到。
(2)亚显微结构要通过电子显微镜才能看到。
3.无叶绿体≠不能进行光合作用,无线粒体≠不能进行有(需)氧呼吸
如:原核细胞无叶绿体和线粒体,但有些原核生物仍能进行光合作用和有(需)氧呼吸。
易错起源4、细胞核的结构和功能
例4.真核细胞单位面积的核孔数目与细胞类型和代谢水平有关。以下细胞中核孔数目最少的是( )
A.胰岛细胞
B.造血干细胞
C.效应B细胞(浆细胞)
D.口腔上皮细胞
细胞核的结构和功能
1.细胞核的结构
2.细胞核的功能
(1)核膜:
①保证核内外生命活动的有序进行:
核内:DNA、RNA的合成;
核外(细胞质):蛋白质的合成。
②保护核内DNA分子不受损伤。
③化学反应的场所:核膜上有大量酶,外膜上有核糖体。
(2)核仁:
①结构:真核细胞分裂间期最明显的结构。折光性较强,易于显微镜观察。
②功能:与rRNA合成有关。在有丝分裂的过程中周期性消失(前期)与重建(末期)。
3.染色质和染色体
染色质和染色体是同种物质在不同时期细胞中存在的两种形态,二者比较如下:
染色质 染色体
同种物质 成分相同 主要是DNA和蛋白质
特性相同 易被碱性染料染成深色
功能相同 遗传物质的主要载体
不同时期 分裂间期 分裂期
两种形态 细长的丝状 光镜下能看到呈圆柱状或杆状结构
【特别提醒】
1.染色体的知识归纳
2.无核的细胞不能存活
(1)凡是无核的细胞,既不能生长也不能分裂,如哺乳动物成熟的红细胞;
(2)人工去核的细胞,一般也不能存活太久。
细胞质对细胞核的影响
(1)细胞核处在细胞质的包围中,核物质代谢所需的原料都要依赖于细胞质,核内大分子合成所需的能量也要靠细胞质中的ATP供给。
(2)细胞核中的蛋白质也是在细胞质中合成的,如DNA聚合酶等。
易错起源5、物质进出细胞的方式
例5.人体肝细胞内CO2分压和K+浓度高于细胞外,而O2分压和Na+浓度低于细胞外,上述四种物质中通过主动转运进入该细胞的是( )
A.CO2 B.O2 C.K+ D.Na+
1.物质运输的方式比较
项目 离子和小分子物质 大分子和颗粒物质
自由扩散(简单扩散或单纯扩散) 协助扩散(易化扩散) 主动运输(主动转运) 胞吞(内吞)和胞吐(外排)
方向 高浓度→低浓度 高浓度→低浓度 低浓度→高浓度 与浓度无关
载体 (蛋白) 不需要 需要 需要 不需要
能量 不消耗 不消耗 消耗 消耗
图例
举例 O2、CO2、甘油等脂溶性物质 血浆中葡萄糖进入红细胞 K+进入红细胞Na+出红细胞 白细胞吞噬细菌、胰腺细胞分泌胰岛素
2.影响跨(穿)膜运输的因素
(1)内因:载体(蛋白)的种类和数量。
(2)外因:
①物质浓度(在一定的浓度范围内):
③温度:影响生物膜的流动性和酶的活性,因而会影响物质跨(穿)膜运输的速率。
【特别提醒】
1.主动运输与细胞器
与载体(蛋白)的合成和ATP的产生有关的细胞器都影响主动运输,如核糖体与合成载体(蛋白)有关;线粒体与细胞呼吸有关,能提供能量。
2.主动运输与低温
主动运输需要能量,而低温可使细胞代谢速率下降,产生能量减少;同时低温还会影响组成细胞膜的载体(蛋白)的运动速率。
1.RNA和蛋白质等大分子物质进出细胞核是通过核孔,而不是通过胞吞、胞吐。
2.离子运输≠主动运输
Na+、K+等无机盐离子一般以主动运输进出细胞,但也可通过协助扩散或离子通道进出细胞。
3.植物吸收水分的方式是自由扩散,而对无机盐离子则以主动运输方式吸收,因此可以说植物对水分和无机盐的吸收是两个相对独立的过程。
1.撕取紫色洋葱外表皮,分为两份,假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致,一份在完全营养液中浸泡一段时间,浸泡后的外表皮称为甲组;另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间,浸泡后的外表皮称为乙组。然后,两组外表皮都用浓度为 0.3 g/mL 的蔗糖溶液处理,一段时间后表皮细胞中的水分不再减少,此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小,以及水分运出细胞的方式是( )
A.甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等,主动运输
B.甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高,主动运输
C.甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低,被动运输
D.甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等,被动运输
3.如图表示一种物质的跨(穿)膜运输方式,下列叙述中正确的是( )
A.该膜中载体蛋白也能运输蔗糖
B.碘以该方式进入海带细胞
C.该方式不会出现饱和现象
D.该方式发生在被运输物质从高浓度到低浓度时
4.下列关于物质跨(穿)膜运输的叙述,错误的是( )
A.主动运输过程中,需要载体蛋白协助和ATP提供能量
B.在静息状态下,神经细胞不再进行葡萄糖的跨(穿)膜运输
C.质壁分离过程中,水分子外流导致细胞内渗透压升高
D.抗体分泌过程中,囊泡膜经融合成为细胞膜的一部分
回答问题:
(1)肾小管上皮细胞中的葡萄糖浓度_______(高于、低于、等于)组织液中的。
(2)原尿中的葡萄糖进入肾小管上皮细胞的运输方式是______
_______,需要__________的参与。
(3)肾小管上皮细胞重吸收水分的原理是_________,原尿中葡萄糖未能被完全重吸收从而导致尿量增加的原因是__________________________________________________。
7.将有关生物材料直接制成临时装片,在普通光学显微镜下可以观察到的现象是( )
A.菠菜叶片下表皮保卫细胞中具有多个叶绿体
B.花生子叶细胞中存在多个橘黄色脂肪颗粒
C.人口腔上皮细胞中线粒体数目较多
D.紫色洋葱鳞片叶外表皮细胞中细胞核清晰可见
8.将人的红细胞放入4 ℃ 蒸馏水中,一段时间后红细胞破裂,主要原因是( )
A.红细胞膜具有水溶性
B.红细胞的液泡体积增大
C.蒸馏水大量进入红细胞
D.低温时红细胞膜流动性增大
9.若要在普通显微镜下观察到质壁分离、RNA和脂肪,下列四组材料中应选择的一组是( )
A.水稻胚乳和花生子叶 B.天竺葵叶和水稻胚乳
C.紫色洋葱和花生子叶 D.天竺葵叶和紫色洋葱
11.细胞是生物体结构和功能的基本单位。组成生物体的活细胞都具有( )
A.选择透过性膜 B.遗传物质
C.细胞周期 D.有氧呼吸酶
12.下列有关细胞器的叙述,正确的是( )
A.溶酶体能合成水解酶用于分解衰老的细胞器
B.中心体在动物细胞有丝分裂的前期完成倍增
C.液泡内细胞液的浓度升高导致植物细胞质壁分离
D.叶绿体中基粒和类囊体扩展了捕获光能的膜面积
13.下图是物质进出细胞方式的概念图。下列分析正确的是( )
A.①方式表示协助扩散
B.⑤、⑥两种方式的共同特点是都需要载体
C.③、④两种方式都与细胞膜的流动性有关
D.质壁分离实验中蔗糖进入细胞的方式为④
(1)写出甲中a分子的结构通式:______________________________________。
(2)甲中C1→C2表示的生理过程是________;将C1、C2彻底水解得到的产物中,属于C2特有的物质是______________________________________________________。
(3)鉴定乙图细胞是否为活细胞的一种常用实验方法是________________________;硝化细菌与乙图细胞在结构上最主要的区别是__________________________________。
(4)乙图细胞中与自然界碳循环关系最密切的细胞器有________。(填标号)
(5)若乙图是洋葱根尖细胞,欲观察[9],需用________染色;若将[9]用胰蛋白酶处理会获得长丝状的物质,该物质是____________。
(3)若用含?8O标记的氨基酸培养液培养该图细胞,该细胞在合成分泌蛋白过程中出现?8O的部位依次为________(填序号)。
(4)丙与细胞膜融合,将蛋白质分泌到细胞外的现象叫________,体现了细胞膜具有________的功能。
(5)该细胞核仁比汗腺细胞的______(大/小);⑧________能吞噬并杀死侵入细胞内的病毒或病菌,是因为内部含有________,分解后产生的氨基酸可以转运进入细胞质基质继续使用,与其运输方式密切相关的两种细胞器是________(填序号)。
17.现有A、B、C三瓶失去标签的溶液,已知它们分别属于质量浓度为0.1 g/mL的蔗糖溶液、0.3 g/mL的蔗糖溶液和0.1 g/mL的葡萄糖溶液。某同学利用下图装置设计了两组实验。(注:图中半透膜允许溶剂和葡萄糖通过,不允许蔗糖通过)
实验Ⅰ 同时将等量的A液和B液分别放入到装置中U形管的左、右两侧,一段时间后,左侧的液面升高;
实验Ⅱ 将等量的B液和C液分别放入U形管的左、右两侧,一段时间后,液面发生了下列变化:先右高于左,后左高于右。
(1)本实验应用的原理是______________________________________________。
(2)根据实验现象得出结论:A是________,B是________。
(3)用紫色洋葱鳞片叶探究植物细胞吸水和失水方式的实验中,常选用上述实验中的________溶液,观察指标主要有________________、________________及细胞大小。
(4)若用不含色素的洋葱内表皮作实验材料,为了清晰地观察质壁分离和复原现象,可采用的方法是________________________________。
(5)为探究洋葱表皮细胞液的浓度,需要设计相关实验。请写出设计思路。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
【答案】(1)高于 (2)主动运输 载体和能量
色的脂肪颗粒才清晰可见。C项,人口腔上皮细胞需要健那绿(詹纳斯绿B)染色后观察线粒体。D项,作用。B中的装置是探究酵母菌无氧呼吸的实验,其原理是酵母菌能在无氧条件下进行无氧呼吸,产生CO2和酒精,与渗透作用原理无关。
(2)细胞器膜、细胞膜、核膜 使细胞内能够同时高效地进行多种化学反应且不会相互干扰,保证细胞生命活动高效、有序进行
(3)①②③④
(4)胞吐 控制物质出入1.培育草莓脱毒苗所采用的主要技术是( )
A.组织培养 B.细胞杂交
C.显微注射 D.核移植
2.下列事实能体现细胞全能性的是(多选)( )
A.棉花根尖细胞经诱导形成幼苗
B.单细胞的DNA在体外大量扩增
C.动物杂交瘤细胞产生单克隆抗体
D.小鼠体细胞经诱导培育成小鼠
4.下列关于植物体细胞杂交或植物细胞质遗传的叙述,错误的是( )
A.利用植物体细胞杂交技术可克服生殖隔离的限制,培育远缘杂种
B.不同种植物原生质体融合的过程属于植物体细胞杂交过程
C.两个不同品种的紫茉莉杂交,正交、反交所得F1的表现型一致
D.两个不同品种的紫茉莉杂交,F1的遗传物质来自母本的多于来自父本的
5.下列关于动物细胞培养的叙述,正确的是( )
A.培养保留接触抑制的细胞在培养瓶壁上可形成多层细胞
B.克隆培养法培养过程中多数细胞的基因型会发生改变
C.二倍体细胞的传代培养次数通常是无限的
D.恶性细胞系的细胞可进行传代培养
6.用动植物成体的体细胞进行离体培养,下列叙述正确的是( )
A.都需用CO2培养箱
B.都需用液体培养基
C.都要在无菌条件下进行
D.都可体现细胞的全能性
7.请根据以下提供的实验材料,完善生物制剂W对动物不同细胞的分裂具有促进作用的实验思路,并预测实验结果。
实验材料:培养液、正常体细胞、癌细胞、W、胰蛋白酶。(要求与说明:答题时不考虑加入W后的体积变化等误差。提供的细胞均具有分裂能力,只进行原代培养且培养条件适宜)
请回答:
(1)实验思路:
①取培养瓶若干个,分组如下:____________________。每组设置若干个重复样品。
②各组样品在培养箱中培养一段合适的时间后,各取其中的几个样品,加入___________,摇匀,在显微镜下用血细胞计数板分别计数并记录细胞数。
③重复②若干次。
④_________________________________________________。
(2)预测实验结果(用坐标系和细胞数变化曲线示意图表示):
8.运用转基因技术培养的单细胞“工程硅藻”,可把光合作用合成的有机物以脂质形式储存起来。科学家计划在海水中大量培养“工程硅藻”,捕捞后从中提炼“生物柴油”。与矿物柴油相比,使用这种“生物柴油”的优点是( )
①可再生 ②不显著增加碳排放 ③不排放含硫废气 ④不会对生态环境造成负面影响
A.①②③ B.①③④
C.①②④ D.②③④
10.2011年4月,JMCB(《分子细胞生物学报》)在线出版了“干细胞”主题专辑,集中刊载了干细胞研究领域的多项最新研究成果。医学上常用器官移植来治疗人类的某些疾病,而利用人类胚胎干细胞可以解决器官移植中的很多问题。下列叙述错误的是( )
A.胚胎干细胞具有体积小、核大、核仁明显、蛋白质合成旺盛等特点
B.胚胎干细胞除了可以来自内细胞团外,还可来自原始的性腺
C.胚胎干细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中能够维持不分化的状态
D.将胚胎干细胞成功诱导分化为胰岛B细胞后,若用32P标记的胰岛素基因作探针对胚胎干细胞和胰岛B细胞的mRNA进行检测,均能形成杂交带
(2)根据题干信息可预测4组细胞分裂由快到慢依次为D组、C组、B组、A组。用坐标图表示为:
8.解析:选A 转基因生物柴油来自“工程硅藻”,其成分是脂质,与矿物柴油相比较其优点是:可再生、不显著增加碳排放、不排放含硫废气、减少环境污染;从该转基因生物中提炼的“生物柴油”对
易错起源1、植物细胞工程
例1.请回答:
(1)植物微型繁殖技术属于植物组织培养的范畴。该技术可以保持品种的____________,繁殖种苗的速度_________。离体的叶肉细胞在适宜的条件下培养,最终能够形成完整的植株,说明该叶肉细胞具有该植物的全部____________。
(2)把试管苗转接到新的培养基上时,需要在超净工作台上进行,其原因是避免____________的污染。
(3)微型繁殖过程中,适宜浓度的生长素单独使用可诱导试管苗________,而与_________配比适宜时可促进芽的增殖。若要抑制试管苗的生长,促使愈伤组织产生和生长需使用的生长调节剂是__________(脱落酸、2,4-D)。
(4)将某植物试管苗培养在含不同浓度蔗糖的培养基上一段时间后,单株鲜重和光合作用强度的变化如图。
据图分析,随着培养基中蔗糖浓度的增加,光合作用强度的变化趋势是____________,单株鲜重的变化趋势是_____________。据图判断,培养基中不含蔗糖时,试管苗光合作用产生的有机物的量________________(能、不能)满足自身最佳生长的需要。
(5)据图推测,若要在诱导试管苗生根的过程中提高其光合作用能力,应_____________(降低,增加)培养基中蔗糖浓度,以便提高试管苗的自养能力。
1.植物组织培养和植物体细胞杂交的比较
名称 植物组织培养 植物体细胞杂交
原理 细胞的全能性 细胞膜具有一定的流动性和细胞的全能性
目的 获得植株或大量细胞 终点是培育成杂种植株,而不是形成杂种细胞就结束
特点 保持亲本一切遗传性状,维持性状的稳定性 具备两亲本的遗传特征,克服远缘(源)杂交不亲和的障碍,扩大基因交流的范围 []
过程 离体的植物器官、组织或细胞愈伤组织根、芽或胚状体植物体
注意事项 (1)取材:选取有形成层的部位最容易诱导形成愈伤组织 (2)光照:在愈伤组织的诱导阶段往往要暗培养,有利于细胞的脱分化产生愈伤组织。当愈伤组织分化出芽和叶时,一定要有光照,有利于叶片内叶绿素的合成 (1)酶解法去壁:所用的酶是纤维素酶和果胶酶(2)人工诱导融合的方法:物理法:离心、振动、电激等化学法:聚乙二醇等
实例 花药的离体培养、植物组织培养 白菜—甘蓝、胡萝卜—羊角芹
2.植物细胞工程的应用
(1)植物繁殖的新途径:
①微型繁殖:用于快速繁殖优良品种的植物组织培养技术。
②作物脱毒:选取作物无毒组织(如茎尖)进行组织培养,获得脱毒苗。
③人工种子:以植物组织培养得到的胚状体等为材料,经过人工薄膜包装得到的种子。
(2)培育作物新品种:用植物的花药进行离体培养形成单倍体,再经人工诱导染色体加倍后筛选出需要的新品种;利用组织培养过程中出现的突变体,培育新的品种。[]
(3)细胞产物的工厂化生产:用人工培养的愈伤组织提取细胞中的某种成分。
【特别提醒】
1.生物体内细胞没有表现出全能性的原因
基因在特定的时间和空间条件下选择性表达,细胞分化为不同的组织、器官。
2.细胞全能性表达的难易[]
(1)植物细胞>动物细胞(动物细胞中的细胞核具有全能性)。
(2)受精卵>生殖细胞>体细胞。
(3)体细胞中:
①分化程度低的>分化程度高的;
②幼嫩的>衰老的;
③细胞分裂能力强的>细胞分裂能力弱的。
3.杂种细胞形成的标志
原生质体融合后,诱导再生出细胞壁。
4.植物组织培养的地位
植物组织培养是培育转基因植物、植物体细胞杂交的最后一道工序,也是单倍体育种中的重要工序。
5.植物组织培养的结果因用途而异
(1)繁殖——培育成试管苗→植株;
(2)生产人工种子——培育为胚状体;
(3)生产细胞产物——培育为愈伤组织。
植物组织培养基本知识的熟记是解答这类题目的关键,现总结如下:
(1)原理:细胞发育成个体都是植物组织细胞的全能性的体现。
(2)条件:各种条件影响植物组织培养的进程及结果。
①外植体:离体条件。
②培养基:无菌无毒;适宜的营养,碳源一般为蔗糖;一定浓度的激素,一般为生长素(或类似物)和细胞分裂素。
③其他条件:脱分化需黑暗状态,不需光照;再分化需一定光照条件。
④过程:外植体→脱分化为愈伤组织→再分化为胚状体→试管苗。
易错起源2、生物技术手段的应用
例2.关于现代生物技术应用的叙述,错误的是
A.蛋白质工程可合成自然界中不存在的蛋白质
B.体细胞杂交技术可用于克隆动物和制备单克隆抗体
C.植物组织培养技术可用于植物茎尖脱毒
D.动物细胞培养技术可用于转基因动物的培育
命题规律:生物工程技术在生产中有多种应用,与生产实际的联系符合高考的命题方向。考查时,常以生物技术与具体生产实例相结合的方式,以具体的动植物培养为切入点考查。
备考时要理解各种生物技术的原理和应用的对应关系,牢记其应用的要点,现总结如下:
(1)基因工程技术:
①农业生产中培育抗逆性高的植物新品种;
②培育动物优良品种;
③培育生物反应器;
④利用生物体生产药物或疫苗等。
(2)蛋白质工程:改造或创造新的蛋白质,用于制造电子元件、药物等。
(3)植物组织培养技术:
①植物繁殖新途径:微型繁殖、作物脱毒、人工种子等;
②作物新品种的培育:单倍体培育、突变体的利用;
③细胞产物的工厂化生产。
(4)动物细胞培养技术:①生物制药;②有毒物质的检测;③生理、病理、药理等方面的研究。
易错起源3、 动物细胞工程
例3.红细胞生成素(EPO)是体内促进红细胞生成的一种糖蛋白,可用于治疗肾衰性贫血等疾病。由于天然EPO来源极为有限,目前临床使用的红细胞生成素主要来自于基因工程技术生产的重组人红细胞生成素(rhEPO)。其简要生产流程如图,请据图回答:
(1)图中①所指的是________________技术。
(2)图中②所指的物质是___________,③所指的物质是___________________。
(3)培养重组CHO 细胞时,为便于清除代谢产物,防止细胞产物积累对细胞自身造成危害,应定期更换_____________。
(4)检测rhEPO的体外活性需用抗rhEPO单克隆抗体。分泌单克隆抗体的__________细胞,可由rhEPO免疫过的小鼠B淋巴细胞与小鼠骨髓瘤细胞融合而成。
【审题视角】解答本题的关键点如下:
(1)(2)易忽视图中信息,错填基因文库、化学合成等其他方法。解答此类题目,需牢记获取目的基因方法的要点,PCR扩增目的基因、逆转录法是由RNA得到DNA,基因文库中直接提取、化学方法直接合成。
在对细胞培养进行记忆时,理解其根本目的是为了尽可能方便、快捷地培养细胞。注意以下几点:
(1)取材:健康的幼龄动物的组织、细胞。
(2)处理:酶解法(胰蛋白酶或胶原蛋白酶)将组织分散为单个细胞,不能选择胃蛋白酶,因其最适pH过低。
(3)培养条件:无菌无毒的环境、营养(有机物、无机物、血清、血浆)、温度(36.5 ℃±0.5 ℃)和pH、气体环境
(5%的CO2)。有时会添加抗生素,避免杂菌的污染。预测今后考查多以细胞工程的基本要点为主要内容,综合考查细胞培养和单克隆抗体的基本知识。
易错起源4、细胞融合与单克隆抗体
例4.人类在预防与诊疗传染性疾病过程中,经常使用疫苗和抗体。已知某传染性疾病的病原体为RNA病毒,该病毒表面的A蛋白为主要抗原,且疫苗生产和抗体制备的流程之一如图:
请回答:
(1)过程①代表的是____________。
(2)过程②构建A基因表达载体时,必须使用________________和_________________两种工具酶。
(3)过程③采用的实验技术是______________________,获得的X是___________________。
(4)对健康人进行该传染病免疫预防时,可选用图中基因工程生产的________所制备的疫苗。对该传染病疑似患者确诊时,可从疑似患者体内分离病毒,与已知病毒进行________比较;或用图中的________________________进行特异性结合检测。
1.原理:细胞膜的流动性
2.诱导融合的因素:聚乙二醇(PEG)、灭活的病毒、电激等
3.意义:最重要的用途是制备单克隆抗体
4.应用——单克隆抗体的制备
(1)原理:一个(或一种)浆细胞(效应B细胞)只产生一种抗体,小鼠骨髓瘤细胞能够无限增殖。因此杂交瘤细胞就具备了既能无限增殖,又能大量产生单一抗体的特征。
(2)过程:
(3)培养方法:体内培养和体外培养。
(4)单克隆抗体的主要优点:特异性强、灵敏度高、可大量制备。
1.杂交细胞的特点
具有两个(种)或多个(种)细胞的遗传特点,细胞核中含有多倍遗传物质。
2.小鼠杂交细胞的种类
B-B融合细胞、瘤-瘤融合细胞、B-瘤融合细胞,均为四倍体细胞。
3.两次筛选的作用
(1)第一次筛选:将未融合的B淋巴细胞、未融合的瘤细胞、B-B融合细胞、瘤-瘤融合细胞淘汰掉,选出B-瘤融合细胞。
(2)第二次筛选:是通过抗原-抗体杂交检验,筛选出产生特异性抗体的B-瘤融合细胞,以进行大量增殖,获取单克隆抗体。
1.下列与细胞工程技术相关的表述中,不正确的是( )
A.植物体细胞杂交技术可以克服常规的远缘杂交不亲和障碍
B.动物细胞培养与植物组织培养所用的培养基成分基本相同
C.动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同
D.植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性
2.某研究小组对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行培养,下列叙述正确的是( )
A.制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织,再用胃蛋白酶
B.肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸
C.为了防止培养过程中杂菌的污染,可向培养液中加入适量的干扰素
D.用血球计数板计数的方法,可推断乙细胞比甲细胞增殖周期长
3.对于下面制备单克隆抗体过程示意图,不正确的叙述是( )
A.①表示B淋巴细胞和骨髓瘤细胞均是从小鼠的脾脏中提取的
B.④中的筛选是通过抗原、抗体反应进行的
C.②促进细胞融合的方法可以利用聚乙二醇作介导
D.⑤可以无限增殖
4.下列有关胚胎工程叙述正确的是( )
A.内细胞团的胚胎干细胞具有发育的全能性,体外培养可发育成新个体
B.培养胚胎干细胞过程中加入胚胎成纤维细胞是为了促进细胞分化
C.进行早期胚胎体外培养时,需配制不同成分的营养液,以培养不同发育时期的胚胎
D.通过胚胎干细胞核移植,可以培育出与细胞核供体完全相同的复制品
5.下列关于现代生物技术的叙述中,正确的是( )
A.试管苗、试管牛和克隆羊都属于无性生殖且能保持母本性状
B.用某限制酶切割一个DNA分子,可以得到多个相同目的基因[]
C.同一植株的体细胞融合后形成的新个体,与原植物属于同一物种
D.动物细胞培养过程中CO2的主要作用是维持培养液的pH
6.下列关于胚胎移植生理学基础的叙述,不正确的是( )[][]
A.同种动物之间的生理特征相近,进行胚胎移植易于成功
B.早期胚胎在一段时间是独立存在的,未与子宫建立实质性联系
C.一般来说,同一物种的受体母畜对于具有外来抗原性质的胚胎并没有免疫排斥现象
D.移植的胚胎,依靠自身储存的营养物质继续完成胚胎发育
8.某研究小组进行药物试验时,以动物肝细胞为材料,测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种,甲细胞为肝肿瘤细胞,乙细胞为正常肝细胞。
请回答下列有关动物细胞培养的问题:
(1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养,培养液及其他培养条件均相同。一段时间后,观察到甲细胞数量比乙细胞数量________。
(2)在动物细胞培养时,通常在合成培养基中加入适量血清,其原因是______________________________________________________________。
细胞培养应在含5%的CO2的恒温培养箱中进行,CO2的作用是________________。
(3)在两种细胞生长过程中,当乙细胞铺满瓶壁时,其生长________。药物试验需要大量细胞,两种细胞频繁传代,甲细胞比乙细胞可以传代的次数更________。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液,需用________处理。
(4)为了防止基因培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的________。
(5)已知癌基因X过量表达与肝肿瘤的发生密切相关,要试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响,可将甲细胞分为A、B两组,A组细胞培养液中加入________,B组细胞培养液中加入无菌生理盐水,经培养后,从A、B两组收集等量细胞,通过分别检测X基因在A、B两组细胞中的________或________合成水平的差导,确定Y的药效。
(3)从母牛体内获得的卵母细胞需要到________________(时期)才能与精子结合。在体外培养受精卵时,需要满足以下条件:________________、营养、温度和pH以及气体环境。
(4)生产上常用________期的胚胎进行②进程,应用试管动物的优势在于
________________________________________________________________________。
(2)从资源化、无害化角度分析,途径②、③优于④的原因是______________________
________________________________________________________________________。
(3)少量有机废弃物排入河流,不会使河流中的生物种类和数量发生明显变化,这说明生态系统具有________能力。
(4)焚烧塑料垃圾所产生的二英会诱发________________基因突变,导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。
(5)能降解塑料的微生物属于生态系统的何种成分?________。应在________________的土壤中寻找能降解塑料的微生物,从含有多种微生物的土壤中分离出这类微生物,需使用________培养基。若利用DNA重组技术将降解塑料的基因导入某些土壤微生物(如:根瘤菌)中,则土壤中的塑料有望得到较快降解,该技术的核心是构建基因表达载体,此过程使用到的酶有____________________________________________________________。
后正常发育所需要的营养条件。
的作用下,原癌基因和抑癌基因发生突变,使正常细胞变成不受机体控制的癌细胞。焚烧塑料垃圾所产1. 哺乳动物因长时间未饮水导致机体脱水时,会发生的生理现象是( )
A.血浆渗透压降低
B.抗利尿激素分泌增加
C.下丘脑渗透压感受器受到的刺激减弱
D.肾小管和集合管对水的重吸收作用减弱
选项 表示内容 甲 乙 丙
A 碳元素的流向 消费者 CO2库 生产者
B 内环境成分的关系 血浆 淋巴 组织液
C 生态系统的能量流向 生产者 消费者 分解者
D 甲状腺激素分泌的分级调节 下丘脑 甲状腺 垂体
4.人体稳态的调节能力是有一定限度的。下列现象属于内环境稳态失调的是 ( )
A.寒冷时出现寒颤
B.从平原到高原,有的人出现肺水肿症状
C.接受抗原刺激后,B淋巴细胞增殖和分化
D.饮水不足时,抗利尿激素释放增加[]
5.下列叙述,错误的是( )
A.血液中甲状腺激素增加时会促进垂体分泌促甲状腺激素
B.血浆渗透压的大小主要取决于血浆中无机盐和蛋白质的含量
C.内分泌腺分泌的激素释放到内环境中,然后作用于靶细胞
D.淋巴中的淋巴细胞可以通过淋巴循环由锁骨下静脉汇入血液
6.下列关于内环境的叙述,正确的是 ( )
A.内环境的渗透压下降会刺激下丘脑分泌抗利尿激素增加
B.内环境是一个主要由H2PO4-/HPO42-构成的缓冲体系
C.内环境是机体进行正常生命活动和细胞代谢的场所
D.内环境的变化会引起机体自动地调节器官和系统的活动
8.小杨同学将部分生物学知识归纳如下,其中正确的是(多选)( )
9.下列关于人在剧烈运动时生理变化过程的描述,正确的是( )
A.大量失钠,对细胞外液渗透压的影响大于细胞内液
B.大量乳酸进入血液,血浆由弱碱性变为弱酸性
C.胰高血糖素分泌量上升,促进肝糖原(元)和肌糖原(元)分解[]
D.血液中O2含量下降,刺激了呼吸中枢促进呼吸运动
11.研究发现,胰岛素必须与细胞膜上的胰岛素受体结合,才能调节血糖平衡。如果人体组织细胞膜缺乏该受体,则可能导致 ( )
A.细胞减缓摄取血糖,血糖水平过高
B.细胞减缓摄取血糖,血糖水平过低[]
C.细胞加速摄取血糖,血糖水平过高
D.细胞加速摄取血糖,血糖水平过低
12.某同学感冒发热39℃,伴有轻度腹泻。与病前相比,此时该同学的生理状况是 ( )
A.呼吸、心跳加快,心肌细胞中ATP大量积累[]
B.汗液分泌增多,尿量减少,血浆Na+浓度降低
C.甲状腺激素分泌增多,代谢增强,产热量增加
D.糖原合成增强,脂肪分解加快,尿素合成增多
13. 人体内环境的稳态受神经和体液因素调节。请据图回答:
(1)某人一次性饮1 000 mL清水,1 h 内尿量显著增加,这是由于_________降低,对相关感受器刺激减弱导致下丘脑神经内分泌细胞产生的神经冲动减少,其轴突末梢释放的________,降低了肾小管和集合管对水的________,使水重吸收减少。饮水1 h后,通过图中a所示的________调节机制,尿量逐渐恢复正常。
[]
(2)在剧烈运动状态下,体内会启动一系列调节机制,其中支配肾上腺髓质的内脏神经兴奋增强,其末梢内__________释放的神经递质与肾上腺髓质细胞膜上的____________结合,导致肾上腺素分泌增多,从而促进_________分解,抑制________分泌,引起血糖浓度升高,以满足运动时能量需要。
3.【解析】选A。A项,如果代表碳元素的流向,甲、丙都指向乙,乙为CO2库,生产者进行光合作用的激素反作用于下丘脑和垂体。C项,在血糖调节中,淀粉经消化可生成葡萄糖,过量的葡萄糖可转化为肝糖原(元)和肌糖原(元),淀粉和肝糖原(元)之间不能相互转化。D项,能量流动不具循环性,能量不 (2)突触小泡 特异性受体 肝糖原 胰岛素
易错起源1、人体的内环境与稳态
例1.下列关于人体内环境稳态失调的叙述,错误的是( )
A.淋巴管阻塞引起下肢水肿
B.血液中钙盐过多引起肌无力
C.再次接触同种过敏原引起过敏反应
D.腹泻引起体液中水和蛋白质大量丢失
1.体液与内环境的关系
(1)体液与细胞外液的关系:
体液:人体内的全部液体,统称为体液
(2)内环境三种成分之间的关系:
(3)常见的存在于内环境中的物质和生理反应过程:
①常见物质:水、无机盐、葡萄糖、氨基酸、甘油、脂肪酸、维生素、血浆蛋白、抗体、淋巴因子、神经递质、激素、二氧化碳、尿素等。
②生理反应:
乳酸和碳酸氢钠的反应过程、兴奋传递过程中神经递质与受体的结合、免疫过程中抗原与抗体的结合等。
2.血浆pH稳态的调节机制
(1)正常人的血浆近中性:pH为7.35~7.45。
(2)维持酸碱平衡的因素:存在缓冲对,如H2CO3/NaHCO3、NaH2PO4/Na2HPO4等。
(3)血浆pH调节的过程:
4.内环境图表的识别与分析
图 表 类 型 简 要 分 析
(1)Ⅰ是体内外进行物质交换的系统,并能为内环境提供O2,这说明Ⅰ是呼吸系统,内环境与Ⅰ交换气体必须通过肺泡壁和毛细血管壁;(2)Ⅱ是消化系统,其内的葡萄糖只能通过①进入血液;
(3)Ⅲ是泌尿系统,②表示重吸收作用; (4)皮肤有保护作用,皮肤中的汗腺通过分泌汗液来排出代谢废物,Ⅳ表示的器官是皮肤
(1)A为血浆,B为组织液,C为细胞内液,D为淋巴;(2)消化道吸收水是以自由扩散(或渗透)方式进行的,小肠吸收的脂质有一部分未直接进入毛细血管;
(3)血浆(A)、组织液(B)、淋巴(D)构成了内环境,血浆中的水以消化液形式进入消化道,代谢终产物的排出途径主要是经肾脏,另外肺和皮肤也可排出部分废物
【特别提醒】
1.内环境中不存在的物质及生理过程
(1)物质:
正常情况下,细胞内部的大分子和外界环境(如肠道)的大分子是不会出现在内环境中的:如血红蛋白、绝大多数的酶、结构蛋白、DNA、纤维素、淀粉等。
(2)生理过程:
机体的各种代谢活动(物质合成与分解)基本上都发生在细胞内,一般不能在细胞外进行。只有少数情况例外,如消化道内进行的细胞外消化。
2.组织液、淋巴和血浆成分的比较
(1)组织液和淋巴的成分和含量与血浆相近,但又不完全相同,最主要的差别在于血浆中含有较多的蛋白质,组织液和淋巴中蛋白质含量很少。
(2)淋巴循环有回收组织液中大分子蛋白质的作用。
3.生物体内的常见缓冲对
H2CO3/NaHCO3和NaH2PO4/Na2HPO4,常见的酸性物质为剧烈运动后产生的乳酸,常见的碱性物质为水果中的Na2CO3。
1.内环境成分的判断
(1)要分清它是否为液体环境中的物质;
(2)要看这种物质是否存在于细胞外液中,如血红蛋白、呼吸氧化酶所处的液体环境不属于细胞外液,而是细胞内液,因而血红蛋白、呼吸氧化酶不属于内环境的成分。
2.区别毛细淋巴管和毛细血管的方法
毛细淋巴管具有盲端,毛细血管没有盲端。[]
易错起源2、血糖的平衡及调节
【解析】选B。具体分析如下:
1.血糖平衡的调节激素
名称 胰岛素 胰高血糖素 肾上腺素
分泌部位 胰岛B(β)细胞 胰岛A(α)细胞 肾上腺
作用部位 肝脏、肌肉、脂肪等组织 肝脏 肝脏
生理作用 ①促进糖原的合成②加速血糖的氧化分解③促进血糖转化为脂肪④抑制肝糖原的分解和非糖物质转化为葡萄糖 ①促进肝糖原分解 ②促进非糖物质转化为葡萄糖 促进肝糖原的分解(还能增强心脏活动,使血管收缩、血压上升,与机体的应激反应有关)
作用方向及结 果 ①增加血糖去路 ②减少血糖来源 增加血糖来源 增加血糖来源
降低血糖 升高血糖 升高血糖
联系 ①肾上腺素与胰高血糖素协同作用使血糖浓度升高;②胰岛素和胰高血糖素的拮抗作用使血糖维持相对稳定;③胰高血糖素促进胰岛素的分泌,胰岛素抑制胰高血糖素的分泌; ④血糖平衡是多种激素共同作用的结果,但以胰岛素和胰高血糖素作用为主
曲线表示
2.血糖平衡的调节过程
3.血糖平衡失调及糖尿病
(1)血糖平衡失调:
血糖浓度(正常值:0.8 g/L~1.2 g/L) 异常症状
<0.5 g/L~0.6 g/L 低血糖早期症状(四肢发冷、面色苍白、出冷汗、头晕、心慌等)
<0.45 g/L 低血糖晚期症状(除早期症状外还出现惊厥及昏迷等)
>1.3 g/L 高血糖症
>1.6 g/L~1.8 g/L 糖尿病
(2)糖尿病的发病机理和症状:
①Ⅰ型糖尿病的发病原因:胰岛B(β)细胞受到破坏或免疫损伤导致的胰岛素绝对缺乏。
②Ⅱ型糖尿病的发病原因:胰岛素的缺乏是相对的,即机体组织细胞对胰岛素敏感性降低(可能与细胞膜上胰岛素受体受损有关),而血液中的胰岛素降低并不明显。
③症状:“三多一少”(多尿、多饮、多食;体重减少)。
【特别提醒】
1.激素协同作用的理解
在升高血糖方面,胰高血糖素和肾上腺素有协同作用;在加快代谢方面,肾上腺素和甲状腺激素有协同作用。
2.只能注射不能口服的激素
高中阶段我们接触过的激素,如下丘脑分泌的激素(促激素释放激素)、垂体分泌的激素(促激素)和胰岛分泌的激素(胰高血糖素和胰岛素),其化学本质都是蛋白质(多肽类),此类激素因易被胃肠道消化酶分解而破坏,故补充途径只能注射,不能口服。
3.血糖的三个来源和三个去向
(1)三个来源:食物、肝糖原(元)的分解、非糖物质的转化。
(2)三个去向:氧化分解、转化成肝糖原(元)和肌糖原(元)、转变成非糖物质。[]
易错起源3、体温平衡及调节
例3.关于哺乳动物下丘脑的叙述,错误的是( )
A.下丘脑具有内分泌功能
B.调节产热和散热,维持体温的相对恒定
C.感受细胞外液渗透压变化,调节动物体水盐平衡
D.分泌促甲状腺激素,调节甲状腺激素的合成和分泌
1.正常数值
37.2℃左右(口腔)、36.8℃左右(腋窝)、37.5℃左右(直肠)。
2.意义
是保证酶的活性,维持机体内环境的稳定,保证新陈代谢等生命活动正常进行的必要条件。
3.体温维持机制:体温的相对稳定,是机体产热量和散热量保持动态平衡的结果
(1)人体的体温调节中枢在下丘脑,温度感受器(分为温觉感受器和冷觉感受器)分布于皮肤、黏膜和内脏器官中。
(2)体温调节的过程:
1.产热的主要器官
(1)安静时:主要由内脏器官产热,其中肝脏产热量最大;
(2)运动时:骨骼肌是主要的产热器官。
2.正反馈与负反馈
冷环境下的体温调节是分级调节和反馈调节。反馈调节有正反馈、负反馈之分,一旦正反馈过程启动,就会逐步增强,不可逆地进行,直至反应完成,如排尿反射、分娩过程等。负反馈因为它在生理活动中数量大、涉及面广,更具有重要意义,它可以不断地“纠正”控制信息,从而维持内环境的稳态。
易错起源4、水盐平衡调节
【解析】兔摄取水分减少,体内细胞外液渗透压升高,引起下丘脑渗透压感受器兴奋,增加抗利尿激素的释放,对水的重吸收的场所主要是肾小管和集合管。
【答案】升高 下丘脑 肾小管和集合管
[]
1.水盐平衡调节的激素
名称 抗利尿激素 醛固酮
成分 多肽类物质 固醇类[]
分泌 部位 当细胞外液渗透压升高,下丘脑中的渗透压感受器受到刺激后,由下丘脑神经细胞分泌,经垂体(后叶)释放入血液 属肾上腺皮质激素,当血钾含量升高或血钠含量降低时,可以直接刺激肾上腺,使醛固酮分泌增加
作用 促进肾小管和集合管对水分的重吸收、减少尿的排出,保留体内水分,使细胞外液渗透压恢复正常(降低) 促进肾小管和集合管对Na+的重吸收和K+的分泌,维持血钾和血钠含量的平衡
2.水盐平衡调节过程
1.血糖、体温、水盐平衡的调节既有神经调节参与,又有激素调节参与。
2.下丘脑部分神经细胞既能传导神经冲动,又能分泌激素。
1.下列关于人体内环境的叙述,错误的是( )
A.抗原与抗体的特异性结合发生在内环境中
B.内环境成分中含有 CO2、尿素、神经递质等
C.组织液渗回血浆和渗入淋巴的量相差较大
D.血浆的成分稳定时,机体达到稳态
2.下列关于人体内环境的叙述正确的是( )
A.饮水不足,抗利尿激素增加会导致内环境稳态失调
B.内环境是一个主要由H2PO/HPO构成的缓冲体系
C.内环境中的血浆、淋巴、组织液等成分稳定时,机体达到稳态
D.细胞内外液Na+、K+分布不均匀是神经纤维兴奋传导的基础
3.抽取血液进行化验是医生对患者病情进行诊断的重要依据,下列有关叙述正确的是( )
A.血液中含有多种血细胞,是人体重要的细胞外液
B.血浆渗透压的大小主要取决于无机盐的含量,与蛋白质无关
C.若患者出现病理性溶血,血浆中的血红蛋白含量会偏高
D.若血浆中检验出HIV抗体,说明该患者曾被H5N1病毒感染
4.下列关于人体内环境及其稳态的叙述中,正确的是( )
A.剧烈运动时大量乳酸进入血液,血浆会由弱碱性变为弱酸性
B.人体内任一组织细胞生活的内环境都由血浆、组织液和淋巴组成
C.免疫系统对稳态的维持是通过其防卫、监控和清除功能实现的
D.内环境的稳态都是在神经调节和体液调节下实现的
7.下图表示免疫反应过程,其中①~⑦表示相关物质或细胞,不正确的叙述是( )
A.①和⑤都属于免疫活性物质
B.至少有3种细胞有增殖分化能力
C.二次免疫时,③只能由②增殖分化而来
D.⑤有可能与机体自身物质结合,引起免疫失调
8.我国许多地区有计划地接种“流感疫苗”,接种该疫苗后在体内可引起的免疫反应是( )
A.B细胞、T细胞和浆细胞遇到刺激后都不断进行分裂
B.T细胞受刺激后释放淋巴因子和形成相应的效应T细胞
C.吞噬细胞受刺激后能特异性识别流感病毒
D.“流感疫苗”与病毒结合使其失去侵染宿主细胞的能力
10.艾滋病病人的死亡率极高。当人体感染HIV时( )
A.机体依靠非条件反射立即作出反应
B.T细胞能对侵入的HIV进行攻击
C.RNA病毒疫苗都可有效阻止其扩散
D.HIV能抑制T细胞产生抗体等物质
11.下图中A、B、C表示三种体液,①②③表示某些化学物质。请据图回答:
(1)A、B、C中属于内环境的是________;当组织细胞发生过敏反应时,将导致体液________增多;HIV能特异性攻击________细胞。
(2)如果①为淀粉,当正常人体处于饥饿状态时,发生了③与②之间的转换,则③表示________,此时________(激素)分泌量会降低。
(3)核酸水解的初级产物是________,共有________种。如果要观察核酸的分布,可以用________________染色剂染色。
12.某同学的肝功能检验结果显示:乙肝抗原呈阴性(-),乙肝抗体呈阳性(+)(说明:“+”表示有,“-”表示没有)。请回答下列有关问题:
(1)该同学并没有注射过乙肝疫苗,就此检验结果请你分析可能的原因是________________________________________________________________________。
(2)用图解表示乙肝病毒(含有DNA)感染人体过程中的遗传信息的流动方向:________________________________________________________________________。
(3)由乙肝病毒外壳蛋白制成的乙肝疫苗,注入机体之后,将作为________物质,使________被激活而增殖分化形成浆细胞和________。
(4)该同学在踢足球时不小心被铁钉扎破了脚,及时注射了破伤风抗毒素进行治疗,已知破伤风杆菌可阻止神经末梢释放甘氨酸,因而能引起肌肉痉挛和惊厥。据此分析甘氨酸相当于一种________,它能使下一个神经元的________信号向________信号转换过程受阻。
(1)实验中,对B组小鼠的处理是作为A组小鼠的________处理。
(2)从图2可知,Ⅱ 组与 Ⅳ 组相比,小鼠脾脏中的活细菌数量的增长趋势________,说明血清中的________不能有效抑制脾脏内的细菌繁殖。注射来自A组小鼠的T细胞后,在4天内 Ⅰ 组小鼠脾脏中的活细菌数量________,说明该组T细胞(活化T细胞)________细菌数量的增长。由此推测该细菌生活在________。
(3)实验中,Ⅰ~Ⅳ组小鼠感染的是________,感染的时间是在注射T细胞或血清的________天。
实验二:在体外观察小鼠的T细胞和巨噬细胞(一种吞噬细胞)对细菌X的杀伤力,结果如图3。
(4)由图3可知,能有效杀伤细菌X的是________细胞,而不是活化T细胞。
(5)有人假设,活化T细胞释放某种物质活化了巨噬细胞。若用体外实验验证该假设,实验组应选择的实验材料包括________(填选项前的符号)。
a.培养过活化T细胞的培养液
b.培养过巨噬细胞的培养液
c.A组小鼠的巨噬细胞[]
d.B组小鼠的巨噬细胞
e.培养过未活化T细胞的培养液
f.细菌X
(6)该系列实验的目的是研究___________________________________________。
组成成分和理化性质维持在相对稳定的水平才是稳态。
用甲基绿—派洛宁(或甲基绿—吡罗红)染色观察核酸在细胞中的分布。1.下列实验操作能达到预期结果的是( )
A.在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中,统计每一时期细胞数占计数细胞总数的比例,能比较细胞周期各时期的时间长短
B.在“探究细胞大小与物质运输的关系”实验中,计算紫红色区域的体积与整个琼脂块的体积之比,能反映NaOH进入琼脂块的速率
C.在“探究培养液中酵母菌种群数量变化”实验中,培养期内共三次取样测定密度,即可准确绘制酵母菌种群增长曲线
D.在“探究α-萘乙酸促进插条生根的最适浓度”实验中,用高浓度组的α-萘乙酸溶液浸泡插条基部一天后,观察生根情况以确定最适浓度
2.小杨对4种实验材料的研究及观察记录见下表,正确的是( )
选项 实验材料 观察到的结构或现象
A 胚胎干细胞 同源染色体联会
B 紫色洋葱鳞片叶外表皮 质壁分离及复原
C 黑藻叶片 叶绿体移动
D 大肠杆菌 有核仁
4.下列对实验的相关叙述,正确的是( )
A.探索淀粉酶对淀粉和蔗糖的专一性作用时,可用碘液替代斐林试剂进行鉴定
B.纸层析法分离叶绿体色素的实验结果表明,叶绿素b在层析液中溶解度最低
C.调查人群中某种遗传病的发病率时,应选择有遗传病史的家系进行调查统计
D.鉴定蛋白质时,应将双缩脲试剂A液和B液混合以后再加入待检组织样液中
5.某同学从温度为55 ℃~65 ℃的泉水中筛选出能合成脂肪酶的细菌,并从该细菌中提取了脂肪酶。回答问题:
(1)测定脂肪酶活性时,应选择________作为该酶作用的物质,反应液中应加入_________溶液以维持其酸碱度稳定。
(2)要鉴定该酶的化学本质,可将该酶液与双缩脲试剂混合,若反应液呈紫色,则该酶的化学本质为_____________。
(3)根据该细菌的生活环境,简要写出测定该酶催化作用最适温度的实验思路。
7.为了探究某物质(X)的作用,研究者提出了以下实验思路:
(1)实验分组:
甲组:培养液+Y细胞+3H-TdR(3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)+生理盐水
乙组:培养液+Y细胞+3H-TdR+X(用生理盐水配制)
每组设置若干个重复样品。
(2)分别测定两组的CRD(细胞内的放射性强度),求每组的平均值。
(3)将各样品在适宜条件下培养合适时间后,测定CRD,求每组平均值并进行统计分析。
(要求与说明:答题时用X、CRD、3H-TdR表示相关名词,Y细胞
是能增殖的高等动物体细胞)请回答:
(1)实验目的:_______________________________________。
(2)预测实验结果及结论:_______________________________
______________________________________________________
_____________________________________________________。
(3)实验中采用3H-TdR的原因是:_________________________
_____________________________________________________。
(2)该海藻在无光条件下仍能生长,但需在培养液中添加葡萄糖等有机物,目的是提供__________________。
(3)向培养液中添加葡萄糖配成不同浓度的培养液,在一定光照条件下培养该海藻,测定海藻的生物量如下表:
葡萄糖浓度(g/L) 0 0.1 0.2 0.4 0.6 1.0
海藻生物量(g/L) 0.84 0.93 1.00 1.03 0.79 0.67
要确定培养海藻的最佳葡萄糖浓度,还需设计______________
____________________________________的实验。
(4)综合上述实验,获得该海藻最大生物量的培养条件是_____
_____________________________________。
9.使用染色剂染色是生物学实验常用的方法,某同学对有关实验做了如下归纳:
实验 观察对象 染色剂 实验结果
① 花生子叶细胞的脂肪颗粒 苏丹Ⅲ 脂肪颗粒被染成橘(橙)黄色
② 人口腔上皮细胞中的DNA和RNA分布 吡罗红(派洛宁)甲基绿 细胞内染成绿色的面积显著大于染成红色的面积
③ 人口腔上皮细胞中的线粒体 健那绿(詹纳斯绿B) 线粒体呈现蓝绿色
④ 洋葱根尖分生组织细胞的有丝分裂 龙胆紫 间期细胞不着色,分裂期细胞染色体着色
(1)上述实验结果的归纳,正确的有_________(实验序号)。
(2)实验②和实验④在染色之前,都使用了一定浓度的盐酸处理。其中,实验②用盐酸可改变_________通透性,加速染色剂进入细胞;实验④用盐酸与酒精混合,对材料进行解离。在两个实验操作中,都要注意盐酸浓度,处理材料时的温度和___________________________________。
(3)健那绿使线粒体着色与线粒体内膜的酶系统有关。线粒体内膜上的酶主要催化有(需)氧呼吸的第______阶段反应,该反应变化是__________________________________________。
10.回答下列Ⅰ、Ⅱ题。
(1)本实验除了通过测定氧气释放量,还可以通过测定____________________吸收量来计算净光合速率。
(2)黑暗放置过程中,藻液pH会有所变化,因此在测定氧气释放量前,需多次将各组pH分别调到______________,这是控制实验的___________变量。
(3)若甲藻长时间处于pH为 10.0的条件下,甲藻_______(能、不能)正常生长繁殖,请据图分析并说明原因:____________________________________________________。
(4)实验表明,甲藻光合作用适宜的pH为6.0~9.0。但海水在该pH条件下,一般不会发生赤潮,原因是发生赤潮除了与pH、温度、光照强度等因素有关外,最主要还与海水的______有关。
(二)研究小组进一步探究了温度对甲藻光合作用的影响。根据实验结果得出:甲藻生长繁殖的适宜温度为15 ℃~30 ℃。最适温度为25 ℃左右,当温度为9 ℃和33 ℃时,甲藻不能正常生长繁殖。请根据这些信息在图中画出净光合速率随温度变化的示意曲线。
Ⅱ.棉蚜体型微小,能附着于棉花植株上生活繁殖,以吸取棉花汁液为食。为了对棉蚜虫害进行监测,科研小组从某年6月10日开始对某棉田棉蚜种群数量进行调查。调查结果如表:
(1)棉蚜与棉花的种间关系是____________________________。
(2)调查棉蚜种群数量可采用____________法。据表分析调查期间棉蚜种群数量的增长曲线呈_____________________________型,在__________________(日期)左右棉蚜种群增长量最大。
(3)若长期使用农药防治棉蚜,会导致棉蚜种群的抗药基因频率_________________(增大、不变、减小)。
1. 【解析】选A。具体分析如下:
2.【解析】选B、C。具体分析如下:
(2)碳源和能源
易错起源1、 教材基本实验的综合考查
例1. 下表是生物科学史上一些经典实验的叙述,表中“方法与结果”和“结论或观点”能相匹配的是( )
选项 方法与结果 结论或观点
A 观察到植物通过细胞分裂产生新细胞;观察到动物受精卵分裂产生新细胞 所有的细胞都来源于先前存在的细胞
B 单侧光照射下,金丝雀 草胚芽鞘向光弯曲生长,去尖端的胚芽鞘不生长也不弯曲 生长素具有极性运输的特点
C 将载有水绵和好氧细菌的装片置于黑暗且缺氧的环境中,用极细光束照射后,细菌集中于有光照的部位 [] 光合作用产生的氧气来自于水
D 将活的R型肺炎双球菌与加热杀死的S型肺炎双球菌混合后注入小鼠体内,小鼠体内出现活的S型菌 DNA是主要遗传物质
易错起源2、 实验的类型和设计原则
例2. 科学家为了研究蛋白A的功能,选用细胞膜中缺乏此蛋白的非洲爪蟾卵母细胞进行实验,处理及结果见下表。
实验组号 在等渗溶液中进行的处理 在低渗溶液中测定卵细胞的水通透速率(cm/s×10-4)
Ⅰ 向卵母细胞注入微量水(对照) 27.9
Ⅱ 向卵母细胞注入蛋白A的mRNA 210.0
Ⅲ 将部分Ⅱ组细胞放入含HgCl2的等渗溶液中 [] 80.7
Ⅳ 将部分Ⅲ组细胞放入含试剂M的等渗溶液中 188.0
(1)将Ⅰ组卵母细胞放入低渗溶液后,水分子经自由扩散(渗透)穿过膜的___________进入卵母细胞。
(2)将蛋白A的mRNA注入卵母细胞一定时间后,该mRNA________的蛋白质进入细胞膜,使细胞在低渗溶液中体积___________。
(3)与Ⅱ组细胞相比,Ⅲ组细胞对水的通透性_________,说明HgCl2对蛋白A的功能有_______作用。比较Ⅲ、Ⅳ组的结果,表明试剂M能够使蛋白A的功能________。推测HgCl2没有改变蛋白A的氨基酸序列,而是破坏了蛋白A的__________。
(4)已知抗利尿激素通过与细胞膜上的_______结合,可促进蛋白A插入肾小管上皮细胞膜中,从而加快肾小管上皮细胞对原尿中水分子的____________。
(5)综合上述结果,可以得出_________的推论。
【解析】(1)细胞膜的基本骨架是磷脂双分子层,水分子进入卵母细胞需要穿过磷脂双分子层。
1.探究性实验与验证性实验的区别
类型 验证性实验 探究性实验
现象 每个装置只出现一种现象 可能出现多种情况
结论 只有一种结论 往往有三种可能性:正相关、负相关、中间(无影响)
注意事项 验证性实验只有一种可能性:要么结论成立,要么不成立 探究性实验的预测,可能性较多,且需对每种现象分别说明
2.实验设计的原则
(1)单一变量原则:在实验设计中通常把要研究探讨的条件作为单一变量,其他条件应完全一样。
①所用生物材料要相同,如所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等方面特点要尽量相同或至少大致相同。
②所用实验器具要相同,如试管、烧杯、水槽、广口瓶等器具的型号要完全一样。
③所用实验试剂要相同,如试剂的成分、浓度、体积要相同,尤其要注意体积上等量的问题。
④所用处理方法要相同,如保温或冷却、光照或黑暗、搅拌或振荡都要一致。有时尽管某种处理对对照实验来说似乎是毫无意义的,但最好还是要做同样的处理。
注意无关变量要进行严格控制,不但要等量,而且是在适宜条件下的等量,常态条件下的等量。
(2)对照原则:
对照实验是指除所控因素外其他条件与被对照实验完全相同的实验。科学地设置对照实验,能够有效地排除其他因素干扰结果的可能性。
设置对照组有4种方法:
①空白对照,即不给对照组做任何处理,如在“唾液淀粉酶催化淀粉水解”的实验中,实验组滴加了唾液淀粉酶液,而对照组只加了等量的蒸馏水,起空白对照作用。
②条件对照,即虽给对照组施以部分实验因素,但不是所研究的实验处理因素;这种对照方法是指不论实验组还是对照组的对象都作不同条件的处理,通过得出两种相对立的结论,以验证实验结论的正确性。例如,在“动物激素饲喂小动物”的实验中,采用等组实验法,甲组为实验组(饲喂甲状腺激素),乙组为条件对照(饲喂甲状腺激素抑制剂),不饲喂药剂的是空白对照组。
③自身对照,指对照组和实验组都在同一研究对象上进行,不再另外设置对照组。例如,“植物细胞的质壁分离与复原”实验,自身对照简便,但关键要看清楚实验处理前后的现象及变化差异。
④相互对照,不单独设置对照组,而是几个实验相互对照。即实验与对照在同一对象上进行,这种方法常用于等组实验中。“植物向光性”实验中,燕麦胚芽鞘的不同条件处理的若干实验组之间的对照,说明了生长素与植物生长弯曲的关系。
“四步走”设计对照实验
第一步:取材、分组、编号。
第二步:相同处理和不同处理。根据实验变量设置对照(注意:单一因素不同,其他因素相同且最适)。
第三步:进一步做相同处理(其他因素相同且最适)。
第四步:检测、观察、统计、比较。
易错起源3、实验修订与评价
例3. 回答下列问题。
某实验室通过手术获得下丘脑部分损毁却能存活的大鼠,进行了相关研究。
(1)实验一 按下表准备两组实验大鼠并做如下处理:向大鼠皮下注入等量的SRBC(山羊红细胞);7天后,取脾脏组织制成细胞悬液;将适量脾细胞悬液与SRBC混合培养一段时间,然后检测SRBC破裂情况(注:特异性抗体与红细胞表面的抗原结合后,红细胞会破裂,释放出血红蛋白。培养液中血红蛋白的含量越高,OD值越大)。
组别 材料准备 数量(只) 培养液的OD值
甲 手术损毁组(做手术并损毁下丘脑前部) 12 0.20
乙 正常组(未做手术) 12 0.40
①向大鼠皮下注入SRBC的目的是________________________。
②脾细胞悬液会引起SRBC破裂,说明悬液中含有___________
物质,产生该物质的细胞称为__________________________。
③有人认为该实验还应增设一组:做手术却不损毁下丘脑。你认为有必要吗?______________________________________。
请说明理由:________________________________________。
④请为此实验拟定一个题目:__________________________。
(2)实验二 另取正常鼠和手术损毁鼠多组,在不同温度的环境中放置30分钟,然后测定大鼠单位时间的耗氧量。正常鼠的结果如图所示:
①请在图中绘出手术损毁鼠单位时间的耗氧量变化曲线。
②将正常鼠从室温移至低温环境,其血糖浓度会升高,原因是_____________
____________________________。
③在适宜条件下喂养一段时间后,发现手术损毁鼠的性腺萎缩,这是由于该大鼠下丘脑释放的_________减少,使垂体释放的_____________________降低所致。
产生抗体。
1.实验评价类试题的评价角度及改进技巧
(1)实验材料用具:
评价角度 改 进 技 巧
材料用具是否恰当 明确实验原理,分析确定所给材料用具应具备的条件(如浓度、规格等),如观察洋葱表皮细胞的质壁分离与复原实验不能用0.5 g/mL的蔗糖溶液
是否遗漏重要的实验用具 分析处理操作对象和观察现象时所用到的重要用具,仔细排查在所给用具中是否存在,如观察叶绿体的形态和分布,不能缺少显微镜
材料用具是否充分利用 思考所给材料用具分别起什么作用、怎样运用,应做到充分利用
是否随意增加材料用具 思考用哪种所给材料用具进行取代
药剂选择、使用、用量是否准确 根据所学实验要求合理选择、使用,做到用量准确
(2)实验步骤:
评价角度 改 进 技 巧
步骤是否完整 若没有设置对照实验,要依据实验目的、原理,确定应设置的对照实验类型进行补充
步骤是否合理 若操作步骤颠倒,应依据已有生物学知识进行调换,如用双缩脲试剂鉴定蛋白质时,双缩脲试剂A液(NaOH溶液)和B液(CuSO4溶液)的滴加顺序不能颠倒
操作是否违反生物学原理 若具体操作违反生物学基本原理,应根据已学的生物学基本原理进行纠正,如在探究pH对酶活性影响的实验中,不能用碘液检测
是否遵循单一变量原则、等量原则,是否排除干扰因素 若没有遵循单一变量原则,应先找出实验变量,保证除自变量外其他条件完全一致,尤其应注意实验过程中是否因添加试剂或进行某个操作而引起控制条件的不一致性,同时注意要给实验进行标记,注意遵循等量原则,排除干扰因素的影响,如探究温度影响酶活性的实验中,要保证对照组、实验组仅温度不同,其他条件(如pH、加入底物的量等)要完全相同
观察指标是否正确 若观察指标错误,应仔细分析操作对象,做到所选观察指标能使结果更准确地表达出来,如在探究光照强度对光合作用强度的影响实验中,观察指标为小圆形叶片浮起的数量,而不是检测有机物的生成量
实验条件是否正确 若实验条件错误,要依据实验的可行性、安全性等进行调整,同时要注意语言叙述的严密性,如是否需要搅拌、加热,实验所需的温度、光照等条件是否合理等
1.补充完善类试题常见的考查形式
(1)添加实验假设;
(2)完善实验步骤;
(3)总结实验结论;
(4)补充添加对照实验。
2.生物实验设计改错题常见错误归纳
(1)缺少对照实验;
(2)违反单一变量原则和等量原则;
(3)实验过程违反科学性原则。
1.下列实验或探究活动中关于酒精作用的叙述错误的是( )
选项 实验或探究活动的名称 酒精的作用
A. 检测生物组织中的脂肪 洗去花生子叶薄片上的浮色
B. 绿叶中色素的提取和分离 提取绿叶中的色素
C. 低温诱导植物染色体数目的变化 漂洗被解离后的根尖
D. 土壤小动物类群丰富度的研究 对小动物进行固定和防腐
2.下列物质的鉴定与所用试剂、实验手段、实验现象搭配正确的是( )
3.下列有关实验的表述正确的是( )
A.孟德尔的豌豆杂交实验中将母本去雄的目的是防止异花授粉
B.研究细胞核的功能时把蝾螈的受精卵横缢成有核和无核两部分
C.CuSO4在“检测生物组织中的还原糖”和“检测生物组织中的蛋白质”中的作用相同
D.研究光照强度对植物光合作用的影响,分别在黑暗和光照条件下进行
5.下列相关实验原理和方法的描述中正确的是( )
A.用纸层析法提取绿叶中的色素
B.探究酵母菌细胞呼吸方式的实验中,用重铬酸钾检测CO2
C.通过显微镜观察可检测出镰刀型细胞贫血症
D.在探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化时,在血球计数板中央滴一滴培养液后盖上盖玻片,即可用显微镜观察
6.下列有关实验及实验方法的描述,哪项不正确( )
A.用含15N尿苷的营养液培养洋葱,根尖分生区细胞的呼吸峰值出现在间期
B.研究遗传病发病率需在人群中随机抽样调查,研究其遗传方式需分析患者家系系谱图
C.低温诱导植物染色体数目变化的实验中,卡诺氏液起固定细胞形态的作用
D.DNA被15N标记的一个精原细胞,在含14N培养液中进行减数分裂,产生两个含15N和两个不含15N的精细胞
7.下列生物学实验的原理、技术或方法正确的是( )
A.若探究温度对酶活性的影响,可选择过氧化氢溶液作为底物
B.诱导植物细胞染色体数目加倍必须使用一定浓度的秋水仙素处理
C.恩格尔曼的水绵实验中好氧细菌的作用是检测氧气的释放部位
D.分离叶绿体中的色素时,不同色素随层析液在滤纸上的扩散速度相同
8.下列调查活动或实验中,实验所得到的数值与实际数值相比,肯定偏小的是( )
A.标志重捕法调查池塘中鲤鱼的种群密度,部分鲤鱼身上的标志物脱落
B.调查遗传病发病率,选择在有患者的家族中进行
C.调查土壤中小动物类群丰富度,用诱虫器采集小动物时注意打开电灯
D.样方法调查草地中的蒲公英,不统计样方边线上的个体
(3)图3是分离洋葱管状叶中色素得到的滤纸条,由该结果可知洋葱管状叶中________。
A.色素的种类
B.不同色素在层析液中溶解度的相对大小
C.不同色素的相对含量
D.各种色素的颜色
(4)某同学在秋天做色素提取分离实验时,提取和分离过程操作正确,而实验结果只出现了图3中色素带1和2,最可能的原因是___________________________________。
(5)有同学用洋葱鳞片叶内表皮细胞进行图1所示实验,为清晰地观察到实验现象,需对光学显微镜的光圈进行的操作是________。
10.金鱼草(2n=16)属多年生雌雄同株花卉,其花的颜色由一对等位基因A和a控制,花色有红色、白色和粉红色三种;金鱼草的叶形由一对等位基因B和b控制,叶形有窄叶和宽叶两种,两对基因独立遗传。请根据下表所示的实验结果回答问题。
组别 纯合亲本的表现型[][] F1的花色和叶形[]
低温、强光照条件下培养 高温、遮光条件下培养
1 红花窄叶×白花宽叶 红花窄叶 粉红花窄叶
2 红花宽叶×红花窄叶 红花窄叶 红花窄叶
3 白花宽叶×白花宽叶 白花宽叶 白花宽叶
(1)金鱼草的叶形中________是显性性状。
(2)在高温、遮光条件下,第1组所产生的F1植株相互受粉得到F2,F2的表现型有________种,其中能稳定遗传个体的基因型有______________________,粉红花窄叶的个体占F2的比例是________。
(3)研究发现,金鱼草自花传粉不能产生种子。现有一株正在开红花的植株,若想通过以下实验来确定其是否为纯合体,请完成实验设计。
第一步:给该植株授以白花花粉,继续培养至种子成熟,收获种子;
第二步:__________________________________________________________;
第三步:___________________________________________________________。
结果预测及结论:
①若结果是______________________,则该植株为纯合体;
②若结果是______________________,则该植株为杂合体。
11.大蒜含有各种抗氧化物质如维生素A、C与E以及硒,能清除各种自由基,有保护心脏的作用。大蒜切开或压碎后,其含有的蒜素半胱氨酸经酵素(如胱硫醚连接酶)的作用,会分解并产生多种呛鼻气味的硫化物(如硫化氢),具有降低胆固醇作用。蒜素半胱氨酸能减轻心肌梗塞症状:使梗塞面积、心室肥大减小,心肌收缩力增强。实验结果显示经蒜素半胱氨酸处理的动物,左心室肌细胞内胱硫醚连接酶的活性增加,血浆里的硫化氢量增加,死亡率大为降低。
根据上文,回答下列问题:
(1)大蒜保护心脏的主要作用是什么?___________________________________
________________________________________________________________________。
(2)某实验小组阅读该文后,想进行与此相关的实验探究,以下为实验报告的部分内容,请予以完善。
①拟定课题名称:______________________________________________________。
②实验自变量为________________;实验观察指标(因变量)是_______________。
③实验过程:
第一步:取九只小鼠,结扎部分冠状动脉后,随机分成三组,编号为A、B、C。
第二步:A组小鼠不做处理作为______________;B组小鼠________;C组小鼠
________________________________________________________________________。
第三步:在其他条件相同且适宜的情况下,饲养三组小鼠。一段时间后,解剖观察小鼠心肌梗塞情况。
(3)由以上材料我们得到如下生活启示:食用大蒜的正确方法是( )
①生吃 ②熟食 ③整瓣直接食用 ④切片或压碎后放置一段时间食用 ⑤煮熟 烤熟
A.①③ B.②⑤
C.①④ D.②⑥
不需要水浴加热;DNA与二苯胺试剂在沸水浴中加热后,冷却观察呈蓝色,而不是绿色。
→制片。(3)四条色素带代表洋葱管状叶中的色素种类有四种;每条色素带的宽度代表不同色素的相对含量;溶解度大的色素随层析液在滤纸条上扩散得速度快,因此四种色素在滤纸条上的位置代表在层析液用大蒜的正确方法是生吃、切片或压碎后放置一段时间食用。
答案:(1)a.抗氧化,清除自由基;b.产生硫化氢,降低胆固醇1.取某植物的胚芽鞘和幼根,切除胚芽鞘尖端和幼根根尖的尖端(即切除根冠和分生区),然后将胚芽鞘(近尖端向上)和幼根(近尖端向上)直立放置,分别在两者切面的左侧放置含有生长素的琼脂块(生长素浓度为促进胚芽鞘生长的最适浓度),培养在黑暗条件下,幼根和胚芽鞘弯曲生长的方向相反,关于这一现象的说法,合理的是( )
A.胚芽鞘向左弯曲生长,生长素在胚芽鞘中是极性运输[]
B.胚芽鞘向右弯曲生长,生长素在胚芽鞘中是极性运输
C.幼根向左弯曲生长,生长素在胚芽鞘中是非极性运输
D.幼根向右弯曲生长,生长素在胚芽鞘中是非极性运输
3.为研究根背光生长与生长素的关系,将水稻幼苗分别培养在含不同浓度生长素或适宜浓度NPA(生长素运输抑制剂)的溶液中,用水平单侧光照射根部(如图),测得根的弯曲角度及生长速率如下表:
处理方式测定指标 [] 外源生长素(mg/L) [] NPA(μmol/L) [][][]
0.001 0.01 0.1 3
弯曲角度α(度) 37 40 31 22 16
生长速率(mm/天) 5 17 13 11 8
据此实验的结果,不能得出的结论是( )
A.根向光一侧的生长速率大于背光一侧
B.生长素对水稻根生长的作用具有两重性
C.单侧光对向光一侧生长素的合成没有影响
D.单侧光照射下根的背光生长与生长素的运输有关
5.当某植物顶芽比侧芽生长快时会产生顶端优势,其主要原因是( )
A.侧芽附近的生长素浓度过高,其生长受抑制
B.侧芽附近的生长素浓度较低,其生长受抑制
C.顶芽附近的脱落酸浓度较高,其生长被促进
D.侧芽附近的细胞分裂素浓度较高,其生长受抑制
6.在验证生长素类似物A对小麦胚芽鞘(幼苗)伸长影响的实验中,将如图1所示取得的切段放入蒸馏水中1小时后,再分别转入5种浓度的A溶液(实验组)和含糖的磷酸盐缓冲溶液(对照组)中。在 23 ℃的条件下,避光振荡培养24小时后,逐一测量切段长度(取每组平均值),实验进行两次,结果如图2。
请分析并回答:
(1)生长素类似物是对植物生长发育有重要___________作用的一类化合物。本实验中_________mg/L浓度的溶液促进切段伸长的效果最明显。振荡培养的目的是:①增加溶液中的______以满足切段细胞呼吸的需求;②使切段与溶液成分接触更_____。
(2)生长素类似物A应溶解于________中,以得到5种浓度的A溶液。将切段浸泡在蒸馏水中的目的是减少___________对实验结果的影响。
(3)图2中,对照组切段的平均长度是________mm。浓度为
0.001 mg/L的溶液对切段伸长_______(选填“有”或“无”)促进作用;与浓度为1 mg/L的结果相比,浓度为10 mg/L的溶液对切段的影响是________。
(4)图2中,浓度为0.1 mg/L时实验二所得数据与实验一偏差较大,在做原始记录时对该数据应_________(选填下列选项前的字母)。
A.舍弃 B.修改 C.如实填写
(5)为检验该浓度下相关数据的可靠性,还应________。
7.从某植物长势一致的黄化苗上切取等长幼茎段(无叶和侧芽)。自茎段顶端向下对称纵切至约3/4处。将切开的茎段浸没在蒸馏水中。一段时间后,观察到半边茎向外弯曲生长,如图所示。若上述黄化苗茎段中的生长素浓度是促进生长的,放入水中后半边茎内、外两侧细胞中的生长素浓度都不会升高。请仅根据生长素的作用特点分析半边茎向外弯曲生长这一现象,推测出现该现象的两种可能原因。
原因一是_________________________________________。
原因二是_________________________________________。
8.果实生长发育和成熟受多种激素调节。下列叙述正确的是( )
A.细胞分裂素在果实生长中起促进作用
B.生长素对果实的发育和成熟没有影响
C.乙烯在果实生长和成熟中起抑制作用
D.脱落酸在果实成熟中促进细胞分裂和果实脱落
9.下列关于植物激素或类似物的叙述,正确的是( )
A.脱落酸能够调控细胞的基因表达
B.杨树顶芽的快速生长需要侧芽提供生长素
C.喷施生长素类似物可以保花保果但不能疏花疏果
D.密封贮藏导致水果各种激素合成增加
11.留树保鲜是通过延迟采收保持果实品质的一项技术。喷施赤霉素和2,4-D对留树保鲜柑橘的落果率和果实内源脱落酸含量的影响如图所示。下列有关分析不正确的是( )
A.喷施赤霉素和2,4-D能有效减少留树保鲜过程中的落果
B.留树保鲜过程中赤霉素与2,4-D对落果的调控有协同作用
C.喷施赤霉素和2,4-D能延缓留树保鲜过程中果实脱落酸含量的升高
D.赤霉素、2,4-D与内源脱落酸对落果的调控有协同作用
12.某植物种子成熟后需经低温贮藏才能萌发,为探究其原因,检测了该种子中的两种植物激素在低温贮藏过程中的含量变化,结果如图所示。根据激素的作用特点,推测图中a、b依次为( )
A.赤霉素、脱落酸
B.细胞分裂素、生长素
C.脱落酸、细胞分裂素
D.赤霉素、乙烯
13.为研究细胞分裂素的生理作用,研究者将菜豆幼苗制成的插条插入蒸馏水中(图1),对插条的处理方法及结果见图2。
(1)细胞分裂素是一种植物激素,它是由植物体的特定部位________,再被运输到作用部位,对生长发育起________作用的________有机物。
(2)制备插条时除去根系和幼芽的主要目的是___________;插条插在蒸馏水中而不是营养液中培养的原因是__________。
(3)从图2中可知,对插条进行的实验处理包括__________。
(4)在实验Ⅰ中,对A叶进行实验处理,导致B叶_________。该实验的对照处理是____________。
(5)实验Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的结果表明,B叶的生长与A叶的关系是:
__________________。
(6)研究者推测“细胞分裂素能够引起营养物质向细胞分裂素所在部位运输”。为证明此推测,用图1所示插条去除B叶后进行实验,实验组应选择的操作最少包括______(填选项前的符号)。
a.用细胞分裂素溶液涂抹A1叶
b.用细胞分裂素溶液涂抹A2叶
c.用14C-淀粉溶液涂抹A1叶
d.用14C-淀粉溶液涂抹A2叶
e.用14C-氨基酸溶液涂抹A2叶
f.用14C-细胞分裂素溶液涂抹A2叶
g.检测A1叶的放射性强度
因:一是开始时内侧和外侧细胞中的生长素浓度就有不同,但内侧比外侧的浓度高些,更促进内侧细胞生长;二是内外两侧细胞中的生长素浓度相同,而内侧细胞和外侧细胞对相同浓度的生长素敏感程度不一样,该浓度更促进内侧细胞生长。
8. 【解析】选A。具体分析如下:
10. 【解析】选D。具体分析如下:
选项 具体分析 结论
A项 从图中可知随乙烯浓度增加,脱落率先增加后降低 错误
B项 随生长素浓度增加乙烯浓度不断增加,但脱落率先增加后降低 错误
C项 一定适宜的生长素浓度和乙烯浓度是促进脱落的,并不是相互对抗 错误
D项 从图中可知在高生长素浓度下,脱落率很低,所以生产上可喷施较高浓度的生长素类似物降低脱落率 正确
(6)a、e、g
易错起源1、生长素的作用
例1. 从某植物长势一致的黄化苗上切取等长幼茎段(无叶和侧芽),将茎段自顶端向下对称纵切至约3/4处后,浸没在不同浓度的生长素溶液中,一段时间后,茎段的半边茎会向切面侧弯曲生长形成弯曲角度(α)如图甲,与生长素浓度的关系如图乙。请回答:
(1)从图乙可知,在两个不同浓度的生长素溶液中,茎段半边茎生长产生的弯曲角度可以相同,请根据生长素作用的特性,解释产生这种结果的原因,原因是____________________________________。
(2)将切割后的茎段浸没在一未知浓度的生长素溶液中,测得其半边茎的弯曲角度α1,从图乙中可查到与α1对应的两个生长素浓度,即低浓度(A)和高浓度(B)。为进一步确定待测溶液中生长素的真实浓度,有人将待测溶液稀释至原浓度的80%,另取切割后的茎段浸没在其中,一段时间后测量半边茎的弯曲角度将得到α2。请预测α2与α1相比较的可能结果,并得出相应的结论:______________________________________________。
1.生长素的生理作用及其特性
(1)生长素作用的两重性
①既能促进生长,也能抑制生长
②既能促进发芽,也能抑制发芽
③既能防止落花落果,也能疏花疏果
2.影响生长素生理作用的因素:
①浓度:一般情况下,低浓度时促进生长,浓度过高时抑制生长,甚至会杀死细胞,如图1。
②器官:根、芽、茎敏感程度为根>芽>茎,如图2。
③成熟程度:幼嫩细胞敏感,老细胞则比较迟钝。
④植物种类:双子叶植物一般比单子叶植物敏感,如图3。
生长素作用的两重性
(1)生长素对植物生长的促进作用具有最适浓度,此浓度下促进作用最大;
(2)在最适浓度之前,随着生长素浓度升高,促进作用逐渐加强,反之促进作用减弱,并非浓度越低越促进生长;
(3)在最适浓度之后,随生长素浓度升高促进作用逐渐减弱直至不再具有促进作用;若再提高生长素浓度,则会抑制生长甚至杀死植物。
易错起源2、生长素的合成、运输和分布
例2.取生长状态一致的燕麦胚芽鞘,分为a、b、c、d四组,将a、b两组胚芽鞘尖端下方的一段切除,再从c、d两组胚芽鞘中的相应位置分别切取等长的一段,并按图中所示分别接入a、b两组胚芽鞘被切除的位置,得到a′、b′两组胚芽鞘。然后用单侧光照射,发现a′组胚芽鞘向光弯曲生长,b′组胚芽鞘无弯曲生长,其原因是( )
A.c组尖端能合成生长素,d组尖端不能
B.a′组尖端能合成生长素,b′组尖端不能
C.c组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输,d组尖端的生长素不能
D.a′组尖端的生长素能向胚芽鞘基部运输,b′组尖端的生长素不能
【解析】选D。具体分析如下:
选项 具体分析 结论
A项 c组、d组的尖端都能合成生长素 错误
B项 a′组、b′组的尖端都能合成生长素 错误
C项 c组、d组的尖端的生长素都能通过极性运输向胚芽鞘基部运输 错误
D项 a′组尖端的生长素能够通过极性运输向胚芽鞘基部运输,在单侧光的作用下,分布不均,出现向光弯曲生长;b′组中接入的胚芽鞘的形态学上端在下,形态学下端在上,胚芽鞘尖端合成的生长素不能运输到胚芽鞘基部,胚芽鞘无弯曲生长 正确
生长素的产生、运输、分布
1.产生
(1)主要合成部位:幼嫩的芽、叶和发育中的种子。成熟的叶片和根尖虽然也产生生长素,但数量很少。
(2)反应:色氨酸 生长素。
2.运输原因及特点
3.生长素的分布
(1)产生部位<积累部位,如顶芽<侧芽、分生区<伸长区。
(2)生长旺盛的部位>衰老组织,如分生区>老根。
1.植物激素、植物生长调节剂和生长素类似物
(1)区别:
①植物激素是由植物体内产生,能从产生部位运送到作用部位,对植物的生长发育有显著影响的微量有机物。
②植物生长调节剂是人工合成的对植物的生长发育有调节作用的化学物质。
③生长素类似物是由人工合成并具有与生长素相似生理效应的化学物质,如NAA、2,4-D等。
(2)联系:生长素类似物也是植物生长调节剂,植物激素和植物生长调节剂虽然来源不同,但都能调节植物的生长。
2.无子西瓜与无子番茄形成的原理不同
(1)无子西瓜是利用染色体变异的原理,奇数倍的染色体组不能正常减数分裂形成配子,因而不能受精获得种子。
(2)无子番茄是利用生长素能促进子房发育成果实的原理,染色体数目没有变化。
易错起源3、植物激素的种类和作用
例3. 研究人员进行了多种植物激素对豌豆植株侧芽影响的实验,结果如图。
请回答:
(1)比较曲线1、2、3与4,可知_____对侧芽的生长有抑制作用,其中起作用的主要激素是______,而且_______(激素)能解除这种激素的抑制作用。在保留顶芽的情况下,除了曲线3所采用的措施外,还可通过喷施_______的化合物促进侧芽生长。
(2)比较曲线4与5,可知赤霉素能明显促进___________。而在完整豌豆植株的顶芽中,赤霉素产生于_______组织。
(3)分析上图,推测侧芽生长速度不同的原因是侧芽内______浓度或比例的改变。
名称 产生部位 生理作用 对应生长调节剂 应 用
生长素 幼根、幼芽及发育的种子 促进生长,促进果实发育 萘乙酸、2,4-D ①促进扦插枝条的生根②促进果实发育,防止落花落果③农业除草剂
赤霉素 幼芽、幼根、未成熟的种子等幼嫩的组织和器官 ①促进细胞伸长,引起植株增高 ②促进种子萌发和果实发育 赤霉素 ①促进植物茎秆伸长②解除种子和其他部位休眠,提早用来播种
细胞分裂素 正在进行细胞分裂的器官(如幼嫩根尖) ①促进细胞分裂和组织分化②延缓衰老 青鲜素 蔬菜贮藏中,常用它来保持蔬菜鲜绿,延长贮存时间
乙烯 植物各部位,成熟的果实中更多 促进果实成熟 乙烯利 处理瓜类幼苗,能增加雌花形成率,增产
脱落酸 根冠、萎蔫的叶片等 抑制细胞分裂,促进叶和果实衰老与脱落 矮壮素 落叶与棉铃在未成熟前的大量脱落
在植物生长发育的过程中,任何一种生理活动都不是受单一激素控制的,而是多种激素相互作用的结果。这些激素之间,有的是相互促进的,有的是相互拮抗的。
1.右图所示一去掉尖端的胚芽鞘一侧放置含适宜浓度的生长素的琼脂块,将花盆放入暗箱中,以一定速度匀速旋转一段时间后,在图示的位置停止。胚芽鞘的生长情况是( )
A.直立生长
B.向右弯曲生长
C.向左弯曲生长
D.不生长不弯曲
2.下列关于植物激素调节的叙述,正确的是( )
A.植物激素的效应通过其直接参与的代谢过程体现
B.扦插带芽枝条易成活是因为芽能产生生长素
C.温特实验证明了造成胚芽鞘弯曲的刺激是IAA
D.苹果果实的自然生长与乙烯有关而与生长素无关
3.经实验检测出某一植株的不同器官对不同生长素浓度的反应如右图所示,横坐标表示生长素的浓度。根据实验结果,可以获得的正确结论是( )
A.当生长素浓度为10-9 mol·L-1时,抑制根的生长
B.若解除顶端优势,应确保侧芽的生长素浓度低于10-6 mol·L-1
C.低浓度生长素促进根、芽的生长,高浓度生长素则促进茎的生长
D.根向地生长的原因是其远地侧生长素浓度高于10-8 mol·L-1
4.实验表明,乙烯能抑制根系生长;低浓度的生长素可以促进根系生长,稍高浓度的生长素则抑制根系生长。有关解释合理的是( )
A.生长素与乙烯相互转化
B.生长素可诱导乙烯的合成
C.生长素与乙烯的化学本质相同
D.生长素对乙烯进行负反馈调节
5.不同浓度的生长素影响某植物乙烯生成和成熟叶片脱落的实验结果如右图所示。下列有关叙述正确的是( )
A.乙烯浓度越高脱落率越高
B.脱落率随生长素和乙烯浓度增加而不断提高
C.生长素和乙烯对叶片脱落的作用是相互对抗的
D.生产上可喷施较高浓度生长素类似物降低脱落率
6.将甲、乙、丙三株大小相近的同种植物,分别进行如下表的处理,实验结果如下图所示。据图表判断,下列叙述正确的是( )
组别 甲 乙 丙
顶芽 摘除 保留 保留
细胞分裂素(浸泡浓度) 0 ppm 2 ppm 0 ppm
A.细胞分裂素的作用可抵消顶端优势
B.顶芽摘除后,侧芽生长停滞
C.顶芽的存在并不影响侧芽的生长
D.细胞分裂素与侧芽的生长无关
7.某同学取一段玉米胚芽鞘,切去顶端2 mm,在上端放一块有生长素的琼脂,下端放一块不含生长素的琼脂(如图甲所示,胚芽鞘形态学上端朝上)。过一段时间检测,发现下端的琼脂块逐渐有了生长素(如图乙所示)。该同学就此实验做出结论:①下端琼脂块上的生长素来自上端的琼脂块;②生长素在胚芽鞘内只能由形态学的上端运输到形态学的下端。关于这个实验与结论的图评价正确的是( )
A.从该实验不能得出结论①,也不能得出结论②
B.这个实验设计严密,实验与结论间推理正确
C.如果增加一组胚芽鞘形态学上端朝下的实验就可以得出结论②
D.这个实验结论是“生长素不能从形态学上端运输到形态学下端”
8.在切去尖端的燕麦胚芽鞘切面一侧,放置含不同浓度生长素的琼脂块,测定各胚芽鞘弯曲生长的角度,下表数据能说明( )
琼脂中生长素浓度(mg/L) 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35
胚芽鞘弯曲的角度α(°) 0 3 7 12 15 18 15 10
A.生长素浓度不同,促进效应就一定不同
B.胚芽鞘弯曲的程度与生长素浓度呈正相关
C.琼脂中生长素浓度为0.30 mg/L时,对胚芽鞘的生长起促进作用
D.琼脂中生长素浓度为0.35 mg/L时,胚芽鞘生长受到抑制
9.留树保鲜是通过延迟采收保持果实品质的一项技术。喷施赤霉素和2,4 D 对留树保鲜柑橘的落果率和果实内源脱落酸含量的影响如下图所示。下列有关分析不正确的是( )
A.喷施赤霉素和2,4 D能有效减少留树保鲜过程中的落果
B.留树保鲜过程中赤霉素与2,4 D对落果的调控有协同作用
C.喷施赤霉素和2,4 D能延缓留树保鲜过程中果实脱落酸含量的升高
D.赤霉素、2,4 D与内源脱落酸对落果的调控有协同作用
10.拟南芥X基因的突变体表现为花发育异常。用生长素极性运输抑制剂处理正常的拟南芥,也会造成相似的花发育异常。下列有关的叙述中,正确的是( )
A.花的发育与生长素的运输方向无关
B.X基因与植物生长素的合成有关
C.花的发育受基因控制和环境条件的影响
D.生长素极性运输抑制剂诱发X基因突变
11.回答下列关于植物激素调节的问题。
为获得棉纤维既长又多的优质棉花植株,研究者对棉花植株中生长素与棉纤维生长状况的关系做了一系列研究。
(1)在研究中发现,生长素在棉花植株中可以逆浓度梯度运输,缺氧会严重阻碍这一过程,这说明生长素在棉花植株中的运输方式是 ________。
(2)下图所示棉花植株①、②、③三个部位中,生长素合成旺盛的部位是________,生长素浓度最高的部位是________。
(3)研究者比较了棉纤维将要从棉花胚珠上发生时,无纤维棉花、普通棉花和优质棉花胚珠表皮细胞中生长素的含量,结果如下图。从图中信息可知,生长素与棉纤维生长状况的关系是_____________________________________________________________。
(4)研究者用生长素类似物处理细胞,得到结果如表,据此分析生长素类似物作用于植物细胞的分子机制是__________________________________________。
细胞内物质含量比值 处理前 处理后
DNA∶RNA∶蛋白质 1∶3.1∶11 1∶5.4∶21.7
12.某生物兴趣小组为研究某植物生长发育过程中植物激素间的共同作用,进行了相关实验。
(1)下图为去掉其顶芽前后,侧芽部位生长素和细胞分裂素的浓度变化及侧芽长度变化坐标曲线图。
①激素甲代表的是________。
②高浓度的生长素和细胞分裂素对侧芽萌动分别起的作用是_________________。
(2)为研究根的向地生长与生长素和乙烯的关系,该兴趣小组又做了这样的实验:将该植物的根尖放在含不同浓度的生长素的培养液中,并加入少量蔗糖做能源。发现在这些培养液中出现了乙烯,且生长素浓度越高,乙烯的浓度也越高,根尖生长所受的抑制也越强。
①该实验的因变量是_________________________________________________。
②为使实验严谨,还需要另设对照组,对照组的处理是________________________。
③据此实验结果可推知水平放置的植物根向重力生长的原因是:高浓度的生长素诱导产生了乙烯,从而__________________________________。
11. 解析:(1)由生长素在植物体内逆浓度梯度运输,且与有氧呼吸相联系可知,生长素在棉花植株中运输方式是主动运输。1. 人类对遗传物质本质的探索经历了漫长的过程,下列有关叙述正确的是( )
A.孟德尔发现遗传因子并证实了其传递规律和化学本质
B.噬菌体侵染细菌实验比肺炎双球菌体外转化实验更具说服力
C.沃森和克里克提出在DNA双螺旋结构中嘧啶数不等于嘌呤数
D.烟草花叶病毒感染烟草实验说明所有病毒的遗传物质是RNA
2.关于“噬菌体侵染细菌的实验”的叙述,正确的是( )
A.分别用含有放射性同位素35S和放射性同位素32P的培养基培养噬菌体
B.分别用35S和32P标记的噬菌体侵染未被标记的大肠杆菌,进行长时间的保温培养
C.用35S标记噬菌体的侵染实验中,沉淀物存在少量放射性可能是搅拌不充分所致
D.32P、 35S标记的噬菌体侵染实验分别说明DNA是遗传物质、蛋白质不是遗传物质
5.某同学分离纯化了甲、乙两种噬菌体的蛋白质和DNA,重新组合为“杂合”噬菌体,然后分别感染大肠杆菌,并对子代噬菌体的表现型作出预测,见表。其中预测正确的是( )
“杂合”噬菌[][][]体的组成[] 实验预期结果[][][][][]
预期结果序号 子代表现型
甲的DNA+乙的蛋白质 1 与甲种一致
2 与乙种一致
乙的DNA+甲的蛋白质 3 与甲种一致
4 与乙种一致
A.1、3 B.1、4 C.2、3 D.2、4
6.假设一个双链均被32P标记的噬菌体DNA由5 000个碱基对组成,其中腺嘌呤占全部碱基的20%。用这个噬菌体侵染只含31P的大肠杆菌,共释放出100个子代噬菌体。下列叙述正确的是( )
A.该过程至少需要3×105个鸟嘌呤脱氧核苷酸
B.噬菌体增殖需要细菌提供模板、原料和酶等
C.含32P与只含31P的子代噬菌体的比例为1∶49
D.该DNA发生突变,其控制的性状即发生改变
7.双脱氧核苷酸常用于DNA测序,其结构与脱氧核苷酸相似,能参与DNA的合成,且遵循碱基互补配对原则。DNA合成时,在DNA聚合酶作用下,若连接上的是双脱氧核苷酸,子链延伸终止;若连接上的是脱氧核苷酸,子链延伸继续。在人工合成体系中,有适量的序列为GTACATACATG的单链模板、胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。则以该单链为模板合成出的不同长度的子链最多有( )
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
10.同一物种的两类细胞各产生一种分泌蛋白,组成这两种蛋白质的各种氨基酸含量相同,但排列顺序不同。其原因是参与这两种蛋白质合成的( )
A.tRNA种类不同
B.mRNA碱基序列不同
C.核糖体成分不同
D.同一密码子所决定的氨基酸不同
11.关于转录和翻译的叙述,错误的是( )
A.转录时以核糖核苷酸为原料
B.转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定的碱基序列
C.mRNA在核糖体上移动翻译出蛋白质
D.不同密码子编码同种氨基酸可增强密码子的容错性
13.下列物质合成时,需要模板的是( )
A.磷脂和蛋白质 B.DNA和酶
C.性激素和胰岛素 D.神经递质和受体
14.以“—GAATTG—”的互补链转录mRNA,则此段mRNA的序列是( )
A.—GAAUUG— B.—CTTAAC—
C.—CUUAAC— D.—GAATTG—
15.根据表中的已知条件,判断苏氨酸的密码子是( )
DNA双链
T G
mRNA
tRNA反密码子 A
氨基酸 苏氨酸
A.TGU B.UGA C.ACU D.UCU
16.下列叙述正确的是( )
A.DNA是蛋白质合成的直接模板
B.每种氨基酸仅由一种密码子编码
C.DNA复制就是基因表达的过程
D.DNA是主要的遗传物质
6. 【解析】选C。具体分析如下:
选项 具体分析 结论
A项 A=T=5 000×2×20%=2 000,G=C=5 000×2×30%=3 000。DNA复制n次后需要加入鸟嘌呤脱氧核苷酸的个数=(2n-1)×1个DNA中的鸟嘌呤脱氧核苷酸数=99×3 000=2.97×105 错误
B项 噬菌体侵染细菌时,噬菌体的DNA进入作为模板,不需要细菌提供 错误
C项 1个被32P标记的噬菌体经半保留复制形成的100个子代有2个子代噬菌体含32P,98个含31P,所以含32P的子代噬菌体与含31P的子代噬菌体的比例为2∶98=1∶49 正确
D项 由于一种氨基酸可以由多个密码子编码,所以DNA发生基因突变对应的氨基酸可能不变,控制的性状可能不变 错误
10. 【解析】选B。具体分析如下:
11. 【解析】选C。具体分析如下:
选项判断 内容分析
A项正确 转录时以4种核糖核苷酸为原料,合成RNA
B项正确 转录时,RNA聚合酶识别转录的起始部位,识别转录终止信号,促使聚合酶反应的停止
C项错误 核糖体在mRNA上移动翻译出蛋白质
D项正确 不同密码子编码同种氨基酸降低了翻译出错的几率,有利于稳定遗传
易错起源1、 DNA分子的结构和复制
例1. 甲、乙图示真核细胞内两种物质的合成过程,下列叙述正确的是
A.甲、乙所示过程通过半保留方式进行,合成的产物是双链核酸分子
B.甲所示过程在细胞核内进行,乙在细胞质基质中进行
C.DNA分子解旋时,甲所示过程不需要解旋酶,乙需要解旋酶
D.一个细胞周期中,甲所示过程在每个起点只起始一次,乙可起始多次
一、DNA分子的结构
2.DNA的两条链反向平行
3.碱基对的形成遵循碱基互补配对原则
由该原则知:A=T,G=C,
因此:A+G=T+C=A+C=T+G=50%。
4.碱基比的共性与特性
(1)共性:
注意:上述比值不因生物种类的不同而不同,即不具有物种特异性。
(2)特异性:
每个DNA分子的的比值是不同的,恰是DNA分子多样性和特异性的体现。
5.碱基互补配对原则及其应用
(1)碱基互补配对原则:A-T,G-C,即
(2)有关碱基互补配对计算的一般规律:
①规律一:
一个双链DNA分子中,A=T,C=G,A+G=T+C,A+C=G+T,即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数,各占全部碱基数的50%;不互补配对的两个碱基之和占全部碱基数的50%,简记为“不配对碱基之和占总数一半”。
根据碱基互补配对原则有:
简记为“双链中,不配对的两种碱基之和的比值为1。”
②规律二:
双链DNA分子中一条链中的两个不互补碱基之和的比值是另一条互补链中这一比值的倒数。
设双链DNA分子中,一条链上:
简记为:DNA两互补链中,不配对的两种碱基之和的比值乘积为1。
③规律三:
双链DNA分子中互补配对的碱基之和在两条单链中所占比例等于在整个DNA分子中所占比例。
设双链DNA分子中的一条链上A1+T1=n%, 因为A1=T2,A2=T1,则:A1+T1=A2+T2=n%。
所以A+T=(A1+A2+T1+T2)/2= =n%。
简记为:配对的两种碱基之和在双、单链中所占比例相等。
④规律四:
在一个双链DNA分子中,某碱基占碱基总量的百分数等于两条链中百分比的平均值。
设双链DNA分子中的一条链上的腺嘌呤A所占的百分数为A1%,另一条链上的腺嘌呤A所占的百分数为A2%,则整个DNA分子中腺嘌呤A所占的比例为 。
简记为:整个双链DNA分子中,某种碱基所占百分比等于两条链中百分比的平均值。
【特别提醒】
1.游离磷酸基团的数量
每个DNA片段中,游离的磷酸基团有2个。
2.基本单位成分的比例
磷酸∶脱氧核糖∶碱基=1∶1∶1
3.磷酸与五碳糖之间的连接方式
磷酸和五碳糖之间的化学键为磷酸二酯键。相邻两脱氧核苷酸之间的磷酸二酯键用限制酶(限制性核酸内切酶)处理可切断,用DNA连接酶处理可连接。
4.碱基与碱基之间的连接方式及特点
碱基与碱基之间的化学键为氢键,可用解旋酶断裂,也可加热断裂,A与T之间有两个氢键,G与C之间有三个氢键。含G—C碱基对较多的DNA片段热稳定性高。
5.除DNA分子两端的两个脱氧核糖外,每个脱氧核糖连接着2个磷酸,每条单链上相邻碱基不直接相连。
【锦囊妙计,战胜自我】 运用碱基互补配对原则时的两个注意
(1)应注意题中所给的和所求的碱基比例,是占整个DNA分子的比例还是占其中一条链的比例。
(2)应注意熟练掌握在双链DNA分子中,不配对的两种碱基之和占总数的一半。
二、DNA分子的复制
1.概念:以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程
2.发生时期:有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期
3.过程
(1)解旋:在解旋酶的作用下,两条螺旋的双链解开。
(2)合成子链:以解开的每一段母链为模板,在DNA聚合酶等酶的作用下,按照碱基互补配对原则,合成与母链互补的子链。
(3)形成子代DNA分子:延伸子链,母子链盘绕成双螺旋结构。
4.特点
(1)边解旋边复制。
(2)半保留复制。
5.条件
6.准确复制的原因
(1)DNA分子独特的双螺旋结构提供精确模板。
(2)通过碱基互补配对保证了复制的准确进行。
7.意义:将遗传信息从亲代传给了子代,保持了遗传信息的连续性
8.若取一个全部N原子被15N标记的DNA分子(0代),转移到只含 14N的培养基中培养(复制)若干代,其结果分析如下表:
世代 DNA分子的特点 DNA中脱氧核苷酸的特点
分子总数 DNA分子离心后在管中的位置 不同DNA分子占全部DNA分子之比 链总数 不同脱氧核苷酸链占全部链之比
只含 15N的分子 含 14N、15N的杂种分子 只含 14N的分子 含15N的链 含 14N的链
0 1 全在下部 1 0 0 2 1 0
1 2 全在中部 0 1 0 4 1/2 1/2
2 4 1/2中部;1/2上部; 0 1/2 1/2 8 1/4 3/4
3 8 1/4中部;3/4上部; 0 1/4 3/4 16 1/8 7/8
n 2n 0 2n+1
DNA复制中有关数量计算
DNA的复制为半保留复制,一个DNA分子复制n次,则有:
(1)DNA分子数:
子代DNA分子数=2n个;
含有亲代DNA链的子代DNA分子数=2个;
不含亲代链的子代DNA分子数=(2n-2)个。
(2)脱氧核苷酸链数:
子代DNA分子中脱氧核苷酸链数=2n+1条;
亲代脱氧核苷酸链数=2条;
新合成的脱氧核苷酸链数=(2n+1-2)条。
(3)消耗的脱氧核苷酸数:
若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,经过n次复制需要消耗该脱氧核苷酸(2n-1)·m个,第n次复制需要消耗的该脱氧核苷酸为2n-1·m个。
易错起源2、 遗传信息的转录和翻译
例2. 图示细胞内某些重要物质的合成过程,该过程发生在
A.真核细胞内,一个mRNA分子上结合多个核糖体同时合成多条肽链
B.原核细胞内,转录促使mRNA在核糖体上移动以便合成肽链
C.原核细胞内,转录还未结束便启动遗传信息的翻译
D.真核细胞内,转录的同时核糖体进入细胞核启动遗传信息的翻译
DNA复制、转录和翻译
1.区别
复制 转录 翻译
时间 细胞分裂(有丝分裂和减数第一次分裂前)的间期 个体生长发育的整个过程
场所 主要在细胞核 主要在细胞核 细胞质的核糖体
模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA
原料 4种游离的脱氧核苷酸 4种游离的核糖核苷酸 20种游离的氨基酸
条件 酶(DNA解旋酶、DNA聚合酶等)、ATP 酶(RNA聚合酶等)、ATP 酶、ATP、tRNA
产物 2个双链DNA 1个单链RNA(mRNA、tRNA、rRNA) 多肽链
模板去向 分别进入2个子代DNA分子中 恢复原样,与非模板链重新绕成双螺旋结构 分解成单个核苷酸
特点 边解旋边复制,半保留复制 边解旋边转录 一个mRNA上结合多个核糖体同时合成多条肽链
碱基配对 A-T,T-A,C-G,G-C A-U,T-A,C-G,G-C A-U,U-A, C-G,G-C
遗传信息传递 DNA→DNA DNA→mRNA mRNA→蛋白质
意义 使遗传信息从亲代传给子代 表达遗传信息,使生物表现出各种性状
2.联系
【特别提醒】
1.提高翻译效率的方式
在翻译过程中,一条mRNA上可同时结合多个核糖体,可同时合成多条多肽链,但不能缩短每条肽链的合成时间。
2.翻译后的加工
合成的肽链需要进一步加工才能成为具有活性的蛋白质。
翻译在核糖体上进行,但从核糖体上脱离下来的只是多肽链,还要在相应的细胞器内加工,最后才合成具有一定空间结构的蛋白质。
1.DNA与mRNA之间的等量关系
DNA结构和转录图解
由图示得出
(1)α链碱基数=β链碱基数=γ链碱基数=DNA分子总碱基数×1/2。
(2)Aα+Tα=Tβ+Aβ=Aγ+Uγ;
Gα+Cα=Cβ+Gβ=Gγ+Cγ。
2.碱基与氨基酸之间的数量关系(不考虑终止密码子)
(1)转录形成的RNA分子碱基数目是基因碱基数目的1/2。
(2)翻译合成的蛋白质分子中的氨基酸数目是mRNA中碱基数目的1/3。
总之,在转录和翻译过程中,基因中的碱基数(指双链)、 RNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之比为6∶3∶1。参考图:
易错起源3、 中心法则及其应用
例3.下列关于遗传信息传递的叙述,错误的是( )
A.线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则
B.DNA中的遗传信息是通过转录传递给mRNA的
C.DNA中的遗传信息可决定蛋白质中氨基酸的排列顺序
D.DNA病毒中没有RNA,其遗传信息的传递不遵循中心法则
1.中心法则的提出
(1)提出人:克里克。
(2)基本内容(用关系简式表示):
适用于以RNA为遗传物质的生物的中心法则(如 RNA病毒等):
易错起源4、基因、蛋白质与性状的关系
例4. 艾弗里和同事用R型和S型肺炎双球菌进行实验,结果如下表。从表可知( )
实验组号 接种菌型 加入S型菌物质 培养皿长菌情况
① R 蛋白质 R型
② R 荚膜多糖 R型
③ R DNA R型、S型
④ R DNA(经DNA酶处理) R型
A.①不能证明S型菌的蛋白质不是转化因子
B.②说明S型菌的荚膜多糖有酶活性
C.③和④说明S型菌的DNA是转化因子
D.①~④说明DNA是主要的遗传物质
1.基因对性状的间接控制
(1)机理:基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物体的性状。
(2)实例:白化病是由于控制酪氨酸酶的基因异常引起的。
2.基因对性状的直接控制
(1)机理:基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状。
(2)实例:囊性纤维病是编码一个跨膜蛋白(CFTR蛋白)的基因缺失了3个碱基导致蛋白质结构改变而引起的。
3.基因与性状的关系
(1)基因与性状的关系并不都是简单的线性关系。
(2)生物体性状的调控:
①性状(表现型)是由基因型和环境共同控制的。
②基因与基因、基因与基因产物、基因与环境之间存在着复杂的相互作用,精细地调控着生物体的性状。
等位基因和性状的关系
1.肺炎双球菌的转化实验和噬菌体侵染细菌的实验,均不能证明的是( )
A.DNA可以产生可遗传的变异
B.蛋白质不是遗传物质
C.DNA可以控制生物的性状
D.DNA是主要的遗传物质
3.DNA是以半保留方式进行复制的,如果放射性完全标记的1个双链DNA分子在无放射性标记的溶液中复制两次,那么所产生的4个DNA分子的特点是( )
A.部分DNA分子含有放射性
B.全部DNA分子含有放射性
C.所有分子的一条链含有放射性
D.所有分子的两条链都没有放射性
4.在噬菌体侵染细菌实验中,分别用标记的噬菌体去侵染未标记的细菌,噬菌体在细菌体内复制了三代,则下列说法正确的是( )
A.噬菌体侵染细菌的实验可以证明DNA是主要的遗传物质
B.含有32P的子代噬菌体和含有?5S的子代噬菌体分别占子代噬菌体总数的1/4和0
C.标记噬菌体的方法是分别用含32P的培养基和35S的培养基培养噬菌体
D.上述过程中噬菌体的遗传信息流动方向是:RNA→DNA→RNA→蛋白质
5.关于复制、转录和翻译的叙述,正确的是( )
A.转录时以脱氧核糖核苷酸为原料
B.真核细胞染色体DNA的复制发生在有丝分裂前期
C.转录时RNA聚合酶能识别DNA中特定碱基序列
D.细胞中有多种tRNA,一种tRNA能转运多种氨基酸
6.关于基因表达的叙述中,正确的是( )
A.基因表达的最终场所都是核糖体
B.DNA聚合酶催化DNA转录为RNA
C.遗传信息只能从DNA传递到RNA
D.tRNA上的反密码子是由mRNA转录而来
9.下列关于基因、蛋白质与性状的关系的描述中,正确的是( )
A.皱粒豌豆种子中,编码淀粉分支酶的基因被打乱,不能合成淀粉分支酶,淀粉含量低而蔗糖含量高
B.人类白化病症状是基因通过控制蛋白质的结构直接控制生物体的性状来实现的
C.基因与性状的关系呈线性关系,即一种性状由一个基因控制
D.囊性纤维病患者中,编码一个CFTR蛋白的基因缺失了3个碱基,这种变异属于染色体结构变异
11. 1952年,赫尔希和蔡斯进行的噬菌体侵染细菌的实验,是人类探究“什么是遗传物质”的最具说服力的实验。如下图为用含?2P的T2噬菌体侵染大肠杆菌(T2噬菌体专性寄生在大肠杆菌细胞内)的实验,据图回答下列问题:
(1)T2噬菌体的组成成分是蛋白质和DNA。如果仅凭猜想,控制其性状的遗传物质有可能是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)你认为怎样才能得到被?2P标记的T2噬菌体?请简述你的实验方案。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)一个噬菌体含有一个DNA分子。理论上分析,一个被?2P标记的T2噬菌体侵染细菌后,复制出n个子代噬菌体,其中携带?2P的噬菌体有________个。复制用的原料来自于______________________________________________________________________。
12.下图表示某植物在红光照射下,叶肉细胞中发生的一系列生化反应(图中的SSU、LSU和LHCP表示三种不同的蛋白质)。
请分析回答:
(1)完成图中的过程①时,需遵循的碱基互补配对原则是________________,此过程既需要________作为原料,还需要与基因启动部位结合的________酶进行催化。由图分析,过程②发生在位于________________________的核糖体上。
(2)若图中的LHCP中有一段氨基酸序列为“—丝氨酸—谷氨酸—”,携带丝氨酸和谷氨酸的tRNA上的反密码子分别为AGA、CUU,则基因b中供转录用的模板链碱基序列为________。从图中分析,LHCP合成后转移至________上发挥作用,影响与之相关的光合作用过程的主要环境因素是________________(至少答两点)。
(3)图中的SSU和LSU组装成Rubisco酶,说明Rubisco酶的合成受________________________控制。从其分布位置推断,Rubisco酶与光合作用的________阶段有关。
(3)人们通过研究发现,有些抗生素通过阻断细菌细胞内蛋白质的合成抑制细菌的繁殖。现发现一种新型抗生素,请你根据上述模拟实验的方法探究这种抗生素能否阻断细菌DNA和人体DNA的转录过程。
实验步骤:
第一步:取A、B、C、D 4支试管,各加入足量的ATP、核糖核苷酸、相关酶的混合溶液;
第二步:____________________________________________________________
_____________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
第三步:___________________________________________________________
________________________________________________________________________;
预期实验结果并得出实验结论:
该实验有可能会出现________种实验结果,如果出现_______________________,则说明该抗生素只阻断细菌DNA的转录,不阻断人体DNA的转录。1.夏季晴朗的一天,甲、乙两株同种植物在相同条件下CO2吸收速率的变化如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲植株在a点开始进行光合作用
B.乙植株在e点有机物积累量最多
C.曲线b~c段和d~e段下降的原因相同
D.两曲线b~d段不同的原因可能是甲植株气孔无法关闭
4.某同学从杨树叶片中提取并分离得到4种色素样品,经测定得到下列吸收光谱图,其中属于叶绿素b的是( )
5.光反应为暗(碳)反应提供的物质是( )
A.[H]和H2O B.[H]和ATP
C.ATP和CO2 D.H2O和CO2
6.在叶肉细胞中,CO2的固定和产生场所分别是( )
①叶绿体基质 ②类囊体薄膜[]
③线粒体基质 ④线粒体内膜
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
7.下列关于叶绿体的描述,错误的是( )
A.基粒由类囊体堆叠而成
B.叶绿体被膜由双层膜组成
C.暗反应发生在类囊体膜上
D.类囊体膜上具有叶绿素和酶
8.番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后,与对照组相比,其叶片光合作用强度下降,原因是( )
A.光反应强度升高,暗反应强度降低
B.光反应强度降低,暗反应强度降低
C.光反应强度不变,暗反应强度降低
D.光反应强度降低,暗反应强度不变
10.保水剂是一类高分子聚合物,可提高土壤持水能力及水肥利用率。某生物兴趣小组探究“保水剂和氮肥对小麦光合作用的影响”,进行了以下实验:
材料用具:相同土壤基质栽培的小麦幼苗若干,保水剂,氮肥等。
方法步骤:①选取长势一致的小麦幼苗若干,平均分为A、B、C三组,分别施用适量的保水剂(60 kg·hm-2)、氮肥(255 kg·hm-2)、保水剂(60 kg·hm-2)+氮肥(255 kg·hm-2),置于相同的轻度干旱条件下培养,其他培养条件相同且适宜。
②在小麦灌浆期选择晴朗无风的上午,于10:00~11:00 从每组选取相同数量的叶片,进行CO2吸收量及叶绿素含量的测定。结果(均值)如表:
组号 CO2吸收量/μmol·m-2·s-1 叶绿素含量/mg·g-1
A 10.66 3.07
B 13.04 3.02
C 15.9 13.05
实验结论:适量的保水剂与氮肥配施有利于提高小麦光合作用强度。
(1)请指出上述方法步骤的缺陷并改正:
步骤①______________________________________________;
步骤②______________________________________________。
(2)如不考虑方法步骤中的缺陷,从影响光合作用的内在因素分析,保水剂与氮肥配施提高了CO2吸收量的原因可能是___________________________________________。
(3)实验测得的CO2 吸收量________(大于、等于、小于)光合作用过程中CO2实际消耗量,理由是__________________________________。光合作用强度可通过测定CO2吸收量,也可以通过测定____________释放量计算。
1.【解析】选D。具体分析如下:素a和叶绿素b。类胡萝卜素包括胡萝卜素和叶黄素。且叶绿素a和叶绿素b主要吸收红光和蓝紫光;的实验。步骤②是对因变量的检测。题中检测的步骤考虑到了实验材料对实验结果的影响,强调了相同
易错起源1、 光合作用的原理
例1. 在光照等适宜条件下,将培养在CO2浓度为1%环境中的某植物迅速转移到CO2浓度为0.003%的环境中,其叶片暗(碳)反应中C3和C5微摩尔浓度的变化趋势如图,回答问题:
(1)图中物质A是_________(C3、C5)。
(2)在CO2浓度为1%的环境中,物质B的浓度比A低,原因是___
___________________________;将CO2浓度从1%迅速降低到0.003%后,物质B浓度升高的原因是________________________________________________________。
(3)若使该植物继续处于CO2浓度为0.003%的环境中,暗反应中C3和C5浓度达到稳定时,物质A的浓度将比B的_____(低、高)。
(4)CO2浓度为0.003%时,该植物光合速率最大时所需要的光照强度比CO2浓度为1%时的______(高、低),其原因是___________________。
1.光合作用的过程图解
2.光反应和暗(碳)反应的区别与联系
项目 光反应 暗反应
区别 条件[] 需要叶绿素、光、酶和水[][][][] 需要酶、ATP、[H](NADPH)、CO2[][]
场所 在叶绿体类囊体薄膜上 在叶绿体基质中
物质转化 ①水的光解:2H2O4 [H]+O2②ATP形成:ADP+Pi+能量→ATP ③CO2的固定:CO2+C5 2C3④C3的还原:2C3 C5+(CH2O)+ H2O
区别 能量转化 光能→电能→储存于ATP中的活跃的化学能 ATP中活跃的化学能→(CH2O)中稳定的化学能
实质 光能转变成活跃的化学能,并生成O2和[H] 同化CO2形成(CH2O)、储存能量
联系 光反应为暗反应提供[H]、ATP;暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+
1.写光合作用的总反应式时,需注意的问题
(1)反应条件不能漏掉:
没有光能,没有叶绿体中的酶和色素,反应不能进行。
(2)有机产物:
光合作用产生的有机物可以是葡萄糖,再转化成蔗糖、淀粉,也可以形成氨基酸、脂质等。为了方便理解,通常用“(CH2O)”代表。
(3)反应式最后不要加能量:
通过光合作用,植物将光能转换为有机物中的化学能,反应过程中没有能量放出。
2.光反应必须在光下进行,而暗反应有光无光都能进行。
3.催化光反应与暗反应的酶,其种类和场所均不同,前者分布在类囊体的薄膜上,后者分布在叶绿体基质中。
易错起源2、影响光合作用的因素及在生产上的应用
例2.某植物在停止供水和恢复供水条件下,气孔开度(即气孔开放程度)与光合速率的变化如图所示。请回答:
(1)停止供水后,光合速率下降。这是由于水是________的原料,又是光合产物在植物体内________的主要介质。
(2)在温度、光照相同的条件下,图中A点与B点相比,光饱和点低的是________点,其主要原因是________。
(3)停止供水一段时间后,叶片发黄,原因是______________________。此时类囊体结构破坏,提供给碳反应的________减少。
(4)生产实践中,可适时喷施植物激素中的________,起到调节气孔开度的作用。
(3)叶绿素合成速度变慢或停止(或叶绿素分解),类胡萝卜素的颜色显露出来(答出一项即可) NADPH和ATP
(4)脱落酸
因素 图像 关键点的含义 在生产上的应用
光照强度 ①A点光照强度为0,此时只进行细胞呼吸;②AB段表明随光照强度增强,光合作用逐渐增强;③B点细胞呼吸释放的CO2全部用于光合作用,即光合作用强度=细胞呼吸强度;④BC段表明随着光照强度不断加强,光合作用强度不断加强;⑤C点为光合作用的饱和点 延长光合作用时间:通过轮作,延长全年内单位土地面积上绿色植物进行光合作用的时间
光合作用面积 ①OA段表明随叶面积的不断增大,光合作用实际量不断增大;②A点为光合作用面积的饱和点,随叶面积的增大,光合作用不再增加。③OB段干物质量随光合作用增加而增加,而由于A点以后光合作用量不再增加,而叶片随叶面积的不断增加呼吸量不断增加,所以干物质积累量不断降低,如BC段。④植物的叶面积指数不能超过C点,若超过C点,植物将入不敷出,无法正常生长 适当间苗、修剪,合理施肥、浇水,避免徒长,上部叶片太多,使中下层叶片所受的光照往往在光补偿点以下,白白消耗有机物,造成不必要的浪费
CO2浓度 ①在一定范围内,植物光合速率随CO2浓度增大而加快;②当CO2浓度达到一定值时,再增加CO2浓度,光合速率也不再增加,甚至减弱(细胞呼吸被抑制,植物代谢减弱) 施用有机肥及采取其他措施,如提高大田或温室CO2浓度(有机肥可在微生物作用下产生CO2)
温度 光合作用是在酶的催化下进行的,温度直接影响酶的活性。一般植物在10 ℃~35 ℃下正常进行光合作用,其中AB段(10 ℃~35 ℃),随温度的升高而光合作用逐渐加强,B点(35 ℃)以上酶活性下降,光合作用强度开始下降,50 ℃时光合作用基本停止 增加昼夜温差,白天调到光合作用最适温度,以提高光合作用强度;晚上适当降低温室的温度,以降低呼吸消耗,保证植物有机物的积累
叶龄 ①随幼叶不断生长,叶面积不断增大,叶内叶绿体不断增多,叶绿素含量不断增加,光合速率不断提高;②壮叶时,叶面积、叶绿体、叶绿素都处于稳定状态,光合速率基本稳定; ③老叶时,随叶龄增加,叶内叶绿素被破坏,光合速率下降 农作物、果树管理后期适当摘除老叶、残叶
必需矿质元素 直接或间接影响光合作用。主要有:①N、Mg、Fe、Mn等是叶绿素合成所必需的元素;②K、P等参与碳水化合物代谢,缺乏时会影响糖类的转变和运输;③P参与叶绿体膜的构成及光合作用中间产物的转化和能量的传递 合理施肥
【特别提醒】
光合作用和细胞呼吸的两个注意
(1)注意时间长短:
①若是“短时间内”,一般只考虑光合作用或细胞呼吸中的其中一个;
②若是“若干时间”、“足够长时间”则应同时考虑光合作用和细胞呼吸两个过程。
(2)注意无光照时的细胞呼吸:
①植物进行光合作用的同时,一定进行着细胞呼吸;
②进行细胞呼吸时不一定进行光合作用,因为光合作用只有在有光存在时才能进行,而细胞呼吸无时无刻不在进行着。
1.光合作用与呼吸作用的综合计算
(1)光合作用的实际产氧量=实测氧气的释放量+呼吸作用的消耗量;
(2)光合作用的实际二氧化碳消耗量=实测二氧化碳的吸收量+呼吸作用的二氧化碳释放量;
(3)光合作用实际葡萄糖生产量=光合作用的葡萄糖净产量+呼吸作用葡萄糖消耗量。
2.光合总产量和光合净产量常用的判定方法
(1)若CO2吸收量出现负值,则纵坐标为光合净产量;
(2)CO2吸收量、O2释放量和葡萄糖积累量都表示光合净产量;
(3)光合作用CO2吸收量、光合作用O2释放量和葡萄糖制造量都表示光合总产量。分析坐标图时,首先要明确纵坐标和横坐标的含义,然后根据相关问题深入分析。
易错起源3、光合作用与细胞呼吸的综合问题分析
例3.观赏植物蝴蝶兰可通过改变CO2吸收方式以适应环境变化。长期干旱条件下,蝴蝶兰在夜间吸收CO2并贮存在细胞中。
(1)据图1分析,长期干旱条件下的蝴蝶兰在0~4时______(填“有”或“无”)ATP和[H]的合成,原因是_______________________________;此时段______(填“有”或“无”)光合作用的暗反应发生,原因是___________________________________;10~16时无明显CO2吸收的直接原因是________________________________________。
(2)从图2可知,栽培蝴蝶兰应避免__________,以利于其较快生长。此外,由于蝴蝶兰属阴生植物,栽培时还需适当_______________。
(3)蝴蝶兰的种苗可利用植物细胞的___________,通过植物组织培养技术大规模生产,此过程中细胞分化的根本原因是________________。
1.光合作用与细胞呼吸的区别与联系
比较项目 光合作用 细胞呼吸
场所 叶绿体 细胞质基质和线粒体或细胞质基质
代谢类型 合成作用(同化作用) 分解作用(异化作用)
物质变化 无机物 有机物 有机物 无机物
能量变化 光能→ATP中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 有机物中稳定的化学能→ATP中活跃的化学能+热能
实质 合成有机物,储存能量 分解有机物,释放能量,供细胞利用
条件 只在光下进行 有光、无光都能进行
范围 绿色植物细胞和光合细菌 几乎所有活细胞
联系
2.关于总光合量与净光合量的比较、分析与计算
(1)曲线及其解读:
绿色植物每时每刻都在进行细胞呼吸,当在光下测定植物光合作用强度时,由于植物的细胞呼吸同时进行,因而实际测得的数值应为光合作用与细胞呼吸的代数和。
(2)相关计算:
植物的光合作用与细胞呼吸同时进行时,应存在如下关系:
①光合作用实际产氧量(叶绿体产氧量)=实测植物氧气释放量+细胞呼吸耗氧量。
②光合作用实际CO2消耗量(叶绿体消耗CO2)=实测植物CO2吸收量+细胞呼吸CO2释放量。
③光合作用葡萄糖净生产量(葡萄糖积累量)=光合作用实际葡萄糖生产量(叶绿体产生或合成葡萄糖量)-细胞呼吸葡萄糖消耗量。
(3)对应于总光合量或净光合量的几种常见描述方法:
①植物或叶片吸收CO2(或释放O2)量——净光合量;
②植物或叶片“积累”葡萄糖量(或有机物量)——净光合量;
③植物或叶片“制造”或“生产”或“合成”有机物量——总光合量;
④叶绿体吸收CO2 (或释放O2)量——总光合量。
【特别提醒】
光合作用速率与呼吸作用速率的测定方法
(1)光合作用速率表示方法:通常以一定时间内CO2等原料的消耗或O2、(CH2O)等产物的生成数量来表示。但由于测量时的实际情况,光合作用速率又分为净光合速率和真正光合速率。
①净光合速率:常用一定时间内O2释放量、CO2吸收量或有机物(葡萄糖)积累量表示。
②真正光合速率:常用一定时间内O2产生量、CO2固定量或制造、生产、合成有机物的量表示。
(2)呼吸速率:将植物置于黑暗中,实验容器中CO2增加量、O2减少量或有机物减少量,即表示呼吸速率。
①绿色组织在黑暗条件下或非绿色组织测得的数值为呼吸速率。
②绿色组织在有光条件下光合作用与细胞呼吸同时进行,测得的数据为净光合速率。
环境条件变化与点的移动参照“关于总光合量与净光合量的比较、分析与计算”的曲线图
(1)当CO2浓度由1%降至0.003%时
B点右移;C点下移;D点左移。
(2)当温度由25 ℃升至30 ℃时(光合作用最适温度25 ℃,呼吸作用最适温度30℃)
A点下移;B点右移;C点下移;D点左移。
1.一种在叶绿体内与光合作用有关的酶,其活性受到pH及镁离子浓度的影响如图所示。据右图分析,试推测与夜晚相比,叶绿体内的pH及镁离子浓度在白天最可能发生下列哪一种变化 (
A.pH不变,镁离子浓度不变
B.pH下降,镁离子浓度下降
C.pH下降,镁离子浓度上升
D.pH上升,镁离子浓度上升
2.历经一个多世纪,经过许多科学家的实验,才逐渐发现光合作用的场所、条件、原料和产物,在下面几个著名实验中,相关叙述不正确的是 ( )
A.普里斯特利的实验证明了植物可以更新空气
B.萨克斯的实验也可证明光是光合作用的必要条件
C.恩格尔曼的实验定量分析了水绵光合作用生成的氧气量
D.鲁宾和卡门的实验中,用18O分别标记H2O和CO2,证明了光合作用产生的氧气来自于H2O而不是CO2
3.将竖直放置的水绵和某种好氧细菌的混合溶液放在暗处,白光透过三棱镜照在混合液处,一段时间后,好氧细菌的分布情况最可能是( )
A.随机、均匀分布在混合液中
B.集中分布在上下两侧
C.集中分布在中央位置
D.集中分布在溶液的下
4.有一种蓝色染色剂DCPIP(二氯酚靛酚),被还原后变为白色。将DCPIP加入下列哪组试管中,其颜色变化最大 ( )
A.叶绿体色素提取液,置于黑暗中
B.叶绿体悬浮液,置于光下
C.线粒体悬浮液,置于葡萄糖溶液中
D.叶绿体基质提取液,置于光下
5.用高速离心法打破叶绿体膜后,类囊体薄膜和基质都释放出来。在缺二氧化碳的条件下,给予光照,然后再用离心法去掉类囊体薄膜。黑暗条件下,在去掉类囊体薄膜的基质中加入14CO2,结果在基质中检测到含14C的光合产物。为证明①光照条件下,在类囊体薄膜上产生ATP、[H]等物质;②CO2被还原成光合产物的过程不需要光。在上述实验进行的同时,应追加一个怎样的实验(已知肯定要加14CO2)来说明问题 ( )
A.备无类囊体薄膜的基质,在无任何光照的条件下加入ATP、[H]
B.备有类囊体薄膜的基质,在无任何光照的条件下加入ATP、[H]
C.备无类囊体薄膜的基质,在有光照的条件下加入ATP、[H]
D.备有类囊体薄膜的基质,在有光照的条件下加入ATP、[H]
6.番茄幼苗在缺镁的培养液中培养一段时间后,与对照组相比,其叶片光合作用强度下降,原因是 ( )
A.光反应强度升高,暗反应强度降低
B.光反应强度降低,暗反应强度降低
C.光反应强度不变,暗反应强度降低
D.光反应强度降低,暗反应强度不变
7.下图是新鲜绿叶的四种光合色素在滤纸上分离的情况,以下说法正确的是( )
A.水稻在收获时节,叶片中色素含量是(甲+乙)<(丙+丁)
B.提取色素时加入碳酸钙是为了防止滤液挥发
C.四种色素都能溶解在层析液中,乙色素的溶解度最大
D.四种色素中,丙和丁主要吸收红光
8.卡尔文等人在小球藻培养液中通入14CO2,再给予不同的光照时间后,从小球藻中提取并分析放射性物质。预测实验结果是 ( )
A.光照时间越长,三碳化合物的积累越多
B.光照时间越长,五碳化合物的积累越多
C.光照时间越长,产生的放射性物质的种类越多
D.无论光照时间长短,放射性物质都会集中分布在类囊体膜上
10.下图为植物光合作用强度随光照强度变化的坐标图,下列叙述中不正确的是( )
A.A点叶肉细胞产生ATP的细胞器只有线粒体
B.B点植物光合作用强度与细胞呼吸强度相等
C.已知某植物光合作用和细胞呼吸最适温度分别为25 ℃和30 ℃,如图表示该植物处于25 ℃环境中,则将温度提高到30 ℃时,A点上移,B点左移,D点下移
D.当植物缺镁时,B点将向右移
11.在一定浓度的CO2和适宜温度条件下,测定不同光照强度下放有某双子叶植物叶片的密闭装置中CO2的变化量,结果如下表。分析表中数据,不正确的推论是 ( )
光照强度/klx 1.0 3.0 5.0 7.0 8.0 10.0
+2.0 -3.0 -6.0 -10.0 -12.0 -12.0
A.光照强度为1 klx时,光合作用吸收的CO2少于呼吸作用释放的CO2
B.光照强度为2 klx时,该植物净光合作用速率应为0
C.光照强度由5 klx增强为7 klx时,叶肉细胞中C3化合物合成速率增大
D.光照强度为9 klx时,叶绿体中色素的含量是限制植物光合作用速率的内因之一
12.通过实测一片叶子在不同光照条件下CO2吸收和释放的情况得到如图1所示曲线。图1中所示细胞发生的情况与曲线中AB段(不包括A、B两点)相符的一项是图2中的 ( )
13.为了验证叶片在光合作用和呼吸作用过程中有气体的产生和消耗,请用所提供的实验材料与用具,在给出的实验步骤和预测实验结果的基础上,继续完成实验设计、结果预测和分析。
实验材料与用具:烟草幼苗、试管两支、NaHCO3稀溶液(为光合作用提供原料)、真空泵、暗培养箱、日光灯(实验过程中光照和温度等条件适宜,气体在空气中和在水中的溶解量及无氧呼吸忽略不计)。
实验步骤和预测实验结果:
第1步:剪取两小块相同的烟草叶片,分别放入盛有等量蒸馏水和NaHCO3稀溶液的甲、乙两支试管中。此时,叶片均浮在水面。
第2步:用真空泵抽去两支试管内液体中和叶肉细胞间隙中的气体后,敞开试管口,可观察到叶片均下沉到试管底部。
第3步:将这两支试管先放在________________一段时间。结果:甲试管中________________,乙试管中叶片仍在试管底部。
第4步:再将这两支试管放在________________一段时间,结果:甲试管中________________,乙试管中叶片仍在试管底部。
结果分析:
(1)第3步中甲试管中出现上述现象的原因:_______________________________
___________________________________________________________________。
(2)第4步中甲试管中出现上述现象的原因:___________________________
___________________________________________________________________。
(3)第3、4步中乙试管中叶片均不变化的原因:_____________________________
___________________________________________________________________。
14.为探究影响光合速率[单位/(μmol·m2·s-1)]的因素,科研人员利用玉米和大麦在适宜的温度、光照强度下进行有关实验,结果如下图。请回答下列问题。
(1)从图中可以看出,影响光合作用的因素有________、________和________。
(2)如果将长势相同的玉米和大麦幼苗共同种植在一个透明密闭的装置中,保持题干中的条件和21%的O2环境,一段时间后,________幼苗先死亡。理由是___________________________________________________________________。
(3)由图可知,大麦植株处于不同CO2浓度下,其光合作用速率均以含O2量为________时最高;随着含O2量增加,光合速率会________。
(4)某人拟利用下列材料用具设计实验,进一步探究较低和较高氧气浓度对玉米光合速率的影响。请帮助完成下列实验方案。
材料用具:玉米幼苗3株,适宜浓度的完全培养液(含植物生长的全部必需无机盐离子),适宜浓度的NaHCO3溶液(维持CO2含量在大气水平),培养装置,照明灯,O2发生器等。
实验步骤:
①组装培养装置并编号为甲、乙、丙。培养装置除规格满足实验需要并方便添加物质和取样分析外,还应________________________。
②向甲、乙、丙中分别加入等量且适量的完全培养液和NaHCO3溶液,振荡摇匀,各放入1株玉米幼苗。
③向装置甲、乙中分别充入相同体积的4% O2和50% O2,丙组________作为对照。
④在________条件下培养一段时间,实验过程中保持培养液的有氧环境。
⑤观察记录实验数据,比较得出结论。
结果与结论(略)。
讨论:为尽量减少实验的偶然误差,对实验材料的处理应注意:
a.________________________________________________________________;
b.________________________________________________________________。
生的氧气最多,因此好氧细菌集中分布在两端。
11. 解析 光照强度为1 klx时,CO2变化量为正值,说明此时呼吸作用释放的CO2大于光合作用吸收的CO2;光照强度由1 klx到3 klx时,CO2变化量由正值变为负值,说明在1~3 klx某点时,植物净光1.下列符合现代生物进化理论的叙述是( )
A.物种是神创的
B.物种是不变的
C.种群是生物进化的基本单位
D.用进废退是生物进化的原因
2.下列符合现代生物进化理论的叙述是( )
A.物种的形成可以不经过隔离
B.生物进化过程的实质在于有利变异的保存
C.基因突变产生的有利变异决定生物进化的方向
D.自然选择通过作用于个体而影响种群的基因频率
3.根据现代生物进化理论,下列观点中正确的是( )
A.人工培育的新物种只能生活在人工环境中
B.生物进化的方向与基因突变的方向一致
C.冬季来临时植物叶中可溶性糖含量增多是为了更好地防止冻害
D.受农药处理后种群中抗药性强的个体有更多机会将基因传递给后代
5. 某地区共同生活着具有捕食关系的甲、乙两种动物,两者的个体数长期保持稳定。下列叙述正确的是
A.乙物种的灭绝必然导致甲物种的灭绝,反之亦然
B.在长期进化中,甲、乙两物种必然互为选择因素
C.甲物种基因的突变必然导致乙物种基因的突变,反之亦然
D.甲、乙个体数的长期稳定说明两个种群的基因频率没有改变
6.如图是物种形成的一种模式。物种a由于地理障碍分隔为两个种群a1和a2,经过漫长的进化,分别形成新物种b和c。在此进程中的某一时刻,a1种群的部分群体越过障碍外迁与a2同域分布,向d方向进化。下列有关叙述正确的是( )
A.b和d存在地理隔离,故一定存在生殖隔离
B.c和d不存在地理隔离,可能存在生殖隔离
C.a1中的外迁群体与当时留居群体的基因频率相同,则b和d是同一物种
D.a1中的外迁群体与当时a2种群的基因频率不同,则c和d是不同物种
7.某动物种群中AA、Aa和aa的基因型频率分别为0.3、0.4和0.3,请回答:
(1)该种群中a基因的频率为___________。
(2)如果该种群满足四个基本条件,即种群__________、不发生_________、不发生_________、没有迁入迁出,且种群中个体间随机交配,则理论上该种群的子一代中aa的基因型频率为________;如果该种群的子一代再随机交配,其后代中aa的基因型频率_________(填“会”或“不会”)发生改变。
(3)假定该动物种群满足上述四个基本条件,但不发生随机交配,只在相同基因型之间进行交配,则理论上该种群的子一代中AA、Aa和aa的基因型频率分别为_________、___________和__________;如果子一代也同样只发生相同基因型之间的交配,其后代中AA、Aa和aa的基因型频率_________(填“会”或“不会”)发生改变。
________。
(2)该小岛上的蜥蜴原种由许多个体组成,这些个体的总和称为________,这是生物进化的________。
(3)小岛上能进行生殖的所有蜥蜴个体含有的全部基因,称为蜥蜴的________。
(4)小岛上蜥蜴原种的脚趾逐渐出现两种性状,W代表蜥蜴脚趾的分趾基因;w代表联趾(趾间有蹼)基因。图2表示这两种性状比例变化的过程。
①由于蜥蜴过度繁殖,导致_______加剧。
②小岛上食物短缺,联趾蜥蜴个体比例反而逐渐上升,其原因可能是_____________________________________________。
③图2所示的过程说明,自然环境的变化引起不同性状蜥蜴的比例发生变化,其本质是因为蜥蜴群体内的________发生了改变。
(5)从生物多样性角度分析,图2所示群体中不同个体的存在反映了_______多样性;若从分子水平检测这种多样性,可采用的简便技术是________。
(2)在RR基因型频率达到峰值时,RS、SS基因型频率分别为4%和1%,此时R基因的频率为___________。
(3)1969年中期RR基因型几近消失,表明在________的环境条件下,RR基因型幼虫比SS基因型幼虫的生存适应能力_________。
(4)该地区从此不再使用杀虫剂。预测未来种群中,最终频率最高的基因型是_________,原因是________________________。
4. 【解析】选C。具体分析如下:
5. (5)生物多样性有三个层次,蜥蜴个体的多种类型体现的是遗传(基因)多样性,其在分子水平上常使用PCR扩增后进行电泳的方式来检测基因的多样性。
易错起源1、 自然选择学说
例1.《物种起源》出版已有150年,但依然深深影响着现代科学研究,达尔文(多选)( )
A.提出了适者生存,不适者被淘汰的观点
B.提出了用进废退的理论
C.认为种群是生物进化的基本单位
D.认识到变异广泛存在并能遗传给后代
1.过度繁殖:各种生物均有很强的繁殖能力,可产生大量后代相对于环境承受能力
(资源有限),该能力表现为“过度”
2.生存斗争
(1)起因:因生物过度繁殖与有限生存条件之间的矛盾而引发
(2)斗争方式 :种内斗争;种间斗争;生物与无机环境(如干旱、寒冷等) 之间的斗争
(3)斗争结果:大量死亡,少量生存
自然选择学说与现代生物进化理论
(1)达尔文进化论没有阐明遗传和变异的本质以及自然选择的作用机理,而现代生物进化理论着重研究并克服了这个缺点;
(2)达尔文的进化论研究生物“个体”的进化,而现代生物进化理论则强调“群体”的进化,认为种群是生物进化的基本单位。
易错起源2、 现代生物进化理论
例2.下列关于生物进化的叙述,错误的是( )
A.生物的种间竞争是一种选择过程
B.化石是研究生物进化的重要依据
C.外来物种入侵能改变生物进化的速度和方向
D.突变的可遗传性阻碍生物进化
1.以达尔文自然选择学说为核心的现代生物进化理论,提出了种群是生物进化的基本单位、生物进化的实质在于种群基因频率的改变这两个基本观点
2.物种形成过程的三大基本环节:突变和基因重组、自然选择、隔离
3.从现代分子遗传水平看,自然选择实质上是对变异所对应的基因的选择,从而改变着群体中不同基因的基因频率
4.现代生物进化理论的内容
(1)种群是生物进化的基本单位:[]
个体携带的基因随个体死亡而从基因库中消失,但随着繁殖它把自身一部分基因传给了后代,通过突变使新基因进入了基因库。如果一个个体不能与种群中其他个体交配产生后代,该个体在进化上就没有意义。[]
(2)突变和基因重组产生进化的原材料:
①可遗传的变异来源于基因突变、基因重组以及染色体变异。其中染色体变异和基因突变统称为突变。
②基因突变产生新的等位基因,这就可能使种群的基因频率发生变化。
③突变的频率虽然很低,但一个种群往往由许多个个体组成,而且每一个个体中的每一个细胞都含有成千上万个基因,所以在种群中每一代都会产生大量的突变。[]
④生物的变异是否有利取决于它们的生存环境,同样的变异在不同的生存环境中可能有利,也可能有害。
⑤突变是不定向的,基因重组是随机的,只为进化提供原材料,而不能决定生物进化的方向。
(3)隔离与物种的形成:
隔离是物种形成的必要条件,包括地理隔离和生殖隔离。其实质是阻止生物之间的基因交流,仅有地理隔离不能产生新的物种,生殖隔离才是物种形成的关键。
(4)自然选择决定生物进化的方向:
【特别提醒】
1.变异与环境的关系
变异在环境变化之前已经产生,环境只是起选择作用,不是影响变异的因素,通过环境的选择将生物个体中产生的不定向的有利变异选择出来,其余变异遭到淘汰。例如,喷洒杀虫剂只是将抗药性强的个体选择出来,而不是使害虫产生抗药性变异。
2.自然选择和人工选择
无人为参与的为自然选择,有人为参与的为人工选择。一般情况下,人工选择的性状是有利于人类的,否则应视为自然选择,如抗生素和杀虫剂的选择作用应为自然选择。
判断两种生物是否为同一物种的方法
依据为是否出现生殖隔离。若可以自然交配,并且后代为可育后代,那么就是同一物种;不能进行自然交配,或者交配繁殖出的后代为不可育后代(如马和驴交配生出骡子,骡子不可生育后代),那么就为不同物种。
易错起源3、基因频率的相关计算
例3. 关于在自然条件下,某随机交配种群中等位基因A、a频率的叙述,错误的是( )
A.一般来说,频率高的基因所控制的性状更适应环境
B.持续选择条件下,一种基因的频率可以降为零
C.在某种条件下两种基因的频率可以相等
D.该种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关
1.基因频率和基因型频率
(1)基因频率是在一个种群基因库中,某个基因占全部等位基因数的比率。
(2)基因型频率是指群体中某一个基因型所占的百分率。
(3)计算:假定等位基因为 A、a,则A与a的频率为基因频率,AA、Aa、aa的频率为基因型频率。计
2.哈迪-温伯格定律
(1)内容:
在一个有性生殖的自然种群中,在符合以下5个条件的情况下,各等位基因的频率和基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的,或者说是保持着基因平衡的。
(2)条件:
①种群足够大;②种群中个体间的交配是随机的;③没有突变发生;④没有新基因加入;⑤没有自然选择。
(3)基因频率与基因型频率的计算:
在一个有性生殖的自然种群中,当等位基因只有一对(A、a)时,设p代表A基因的频率,q代表a基因的频率,则:(p+q)2=p2+2pq+q2=1。
其中p2是AA(纯合子)基因型的频率,2pq是Aa(杂合子)基因型的频率,q2是aa(纯合子)基因型的频率。 []
3.影响基因频率变化的因素
基因突变、基因重组、自然选择、迁移和遗传漂变。
4.种群基因频率和基因型频率的相关计算
(1)通过基因型频率计算基因频率:
如从某种群抽取100个个体,测知基因型为AA、Aa、aa的个体分别为30、60、10个,求A、a的基因频率。
已知100个个体的基因型为30个AA、60个Aa、10个aa,就这对等位基因来说,每个个体可看作含2个等位基因,那么100个个体共有200个基因,其中A基因有2×30+60=120个,a基因有2×10+60=80个,于是在这个种群中,A基因的基因频率为120÷200=60%,a基因的基因频率为80÷200=40%。
(2)由基因型频率来计算基因频率:
若已经确定了基因型频率,用下面公式很快就可以计算出基因频率。
A的基因频率=(AA的频率+1/2Aa的频率)
a的基因频率=(aa的频率+1/2Aa的频率)
AA基因型频率为30/100=0.3,Aa基因型频率为60/100=0.6,aa基因型频率为10/100=0.1。则A基因的频率为0.3+1/2×0.6=0.6,a基因的频率为0.1+1/2×0.6=0.4。
所以,种群中一对等位基因的频率之和等于1,种群中基因型频率之和也等于1。
性染色体上基因频率的计算[]
对于性染色体上的基因,在计算基因频率时,要注意:若该基因位于性染色体非同源区段,计算基因总数时应只考虑该基因所在性染色体上的基因总数;若该基因位于性染色体同源区段,计算基因总数时,要考虑该基因在两条性染色体上的基因总数。
1.下列关于生物进化的说法,正确的是( )
A.在黑褐色环境背景下,黑色桦尺蠖被保留,浅色桦尺蠖被淘汰
B.生物进化的实质是种群基因型频率的改变
C.杂合高茎豌豆通过连续自交导致后代纯合子频率越来越高,说明生物发生了进化
D.自然选择决定了生物变异和进化的方向
2.下列叙述与现代生物进化理论相符合的是( )[]
A.进化地位越高等的生物适应环境的能力越强
B.生物体所发生的变异都可为进化提供原材料
C.喷洒农药可使害虫种群的抗药基因频率提高,从而使害虫的抗药性逐代增强
D.生殖隔离是形成新物种的标志,物种是生物进化和繁殖的基本单位
4.大约一万年前,某大峡谷中的松鼠被一条河流分隔成两个种群,两个种群现在已经发生了明显的分化,过程如下图所示,相关说法正确的是( )
[]
A.地球上新物种的形成都必须先经历a过程
B.b过程的实质就是定向改变种群的基因频率
C.①~⑥只能表示物种形成过程中基因突变是不定向的
D.品系1和品系2种群基因库出现了较大差异,立刻形成物种1和物种2
5.烟草叶片腺毛能够产生分泌物,以阻止烟粉虱的侵害,而烟粉虱则能够依靠表皮特殊结构形成的物理障碍,以减弱烟草分泌物对自身的危害。这种现象说明( )
A.烟草分泌物属于化学信息,能诱导烟粉虱产生变异
B.不同物种间能在相互影响中,不断发展,共同进化
C.两个种群都能通过突变和基因重组,定向改变基因频率
D.个体能在生存斗争中形成新性状,是进化的基本单位
7.在一个海岛上,一种海龟中有的脚趾是连趾(ww),有的脚趾是分趾(WW、Ww),连趾便于划水,游泳能力强,分趾则游泳能力较弱。若开始时,连趾和分趾的基因频率各为50%,当海龟数量增加到岛上食物不足时,连趾的海龟容易从海水中得到食物,分趾的海龟则不易获得食物而饿死,若干万年后,基因频率变化成W为20%,w为80%。下列选项正确的是( )
A.任一海龟都含有该种群基因库的全部基因
B.根据题中信息可知该海岛上的海龟没有发生进化
C.可以预测再过若干万年后该海岛上的海龟中一定能产生新物种
D.基因频率变化后,从理论上计算,海龟种群中连趾占整个种群的比例为64%,分趾的海龟中杂合子所占的比例为8/9
9.下列关于基因及基因型的描述中,不正确的是( )
A.突变既可能改变基因的结构,又可能改变基因的数量或排列顺序
B.自然选择通过选择不同表现型的个体,使基因频率定向改变
C.S型肺炎双球菌的基因位于拟核的染色体上,呈线性方式排列
D.基因型为Aa的植物自交,其雄配子比雌配子的数量多
10.生物多样性是共同进化的结果。下列事实不属于共同进化的是( )
A.随着工业的发展,导致大量温室气体排放,全球气温升高
B.随着光合生物的出现,大气中有了氧气,为好氧生物的出现创造了条件
C.生活在草原上的斑马和猎豹都能迅速奔跑,是长期相互选择的结果
D.4亿年前形成了原始的陆生植物,随后出现了适应陆地生活的动物
11.图1显示了某种甲虫的两个种群基因库的动态变化过程。种群中每只甲虫都有相应的基因型,A和a这对等位基因没有显隐性关系,共同决定甲虫的体色,甲虫体色的基因型和表现型如图2所示。请据图回答:
(1)在种群1中出现了基因型为A′A的甲虫,A′基因最可能的来源是________。A′A个体的出现将会使种群1的________发生改变,导致生物进化。
(2)由图1可知,种群1和种群2(选填“是”或“不是”)________同一物种。
(3)根据图1两个种群中不同体色的甲虫分布比例,可以初步推测种群2中具有基因型________的个体更能适应环境,基因A和a在该种群中出现的比例发生变化是________的结果。
(4)图2中的甲虫具有多种体色体现了生物的________多样性。
(1)上图表示“超级病菌”NDM 1进化的基本过程。A、B表示进化过程中的某些基本环节。B是________。
(2)目前医疗、畜牧等行业中抗生素的广泛使用,由于“筛选压力”加大,使耐药性状病菌比例发生变化,其本质是因为病原菌群的________发生改变。
(3)“超级病菌”NDM 1耐药原理可能是NDM 1基因通过________过程控制酶的合成,降解抗生素。这些耐药基因起的作用是主要通过控制酶的合成来控制________,进而控制________。
(4)NDM 1基因在微生物不同个体中易于传播,我们可初步判断该基因存在于________(“拟核”或“质粒”)上。
(5)目前临床对“超级病菌”NDM 1从分子水平检测,更倾向采用的技术是________________________________________________________________________。
13.桦尺蛾是一种栖息在密林中、白天停歇在树干上的昆虫,一般为浅色,它借助与环境相似的体色躲避鸟类天敌。在工业污染区,黑色桦尺蛾的数量有增多的趋势。为证实两种体色的桦尺蛾因环境不同而数量比例不同,进行了如下探究。请完成下列探究方案。
(1)假设:____________________________________________________________。
(2)实验步骤:[]
①选择工业污染区A和________区B;
②收集桦尺蛾,并在翅下用有色颜料分别标记黑色蛾和浅色蛾若干;
③_________________________________________________________________;
④一段时间后用诱蛾灯诱捕,记录、统计结果。
(3)实验结果:如下表。根据表内数据在下面空白处绘制A、B两地区不同体色蛾回收率的柱形图。
桦尺蛾释放数和回收数表
地区 项目 浅色蛾 黑色蛾
工业污染区A 释放数 400 500[]
回收数 52 150
B 释放数 500 600
回收数 120 48
(4)结论:________________________________________________________。
(5)分析与讨论:
①人们观察到工业污染导致树皮变黑,从这个角度解释上述实验结果。
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
②已知桦尺蛾的体色由常染色体上一对等位基因控制。为了进一步探究桦尺蛾的黑色与浅色的显隐性关系,有人将一对黑色蛾与浅色蛾杂交,F1中黑色蛾与浅色蛾的数量比为1∶1。请利用F1的蛾,在此基础上设计遗传实验完成探究。
a.实验步骤:_________________________________________________________
________________________________________________________________________。
b.结果与分析:______________________________________________________
________________________________________________________________________。
8.解析:选C 突变(基因突变和染色体变异)和基因重组为生物进化提供原材料;生物进化的标志是基 (5)①不同污染程度区域的树皮颜色不同,使停歇在树干上不同体色的蛾被鸟类捕食的概率不同,导致它们的存活率不同1.下列关于“DNA粗提取与鉴定实验”的叙述,正确的是( )
A.洗涤剂能瓦解细胞膜并增加DNA在NaCl溶液中的溶解度
B.将DNA丝状物放入二苯胺试剂中沸水浴后冷却变蓝
C.常温下菜花匀浆中有些酶类会影响DNA的提取
D.用玻棒缓慢搅拌滤液会导致DNA获得量减少[]
2.以下关于猪血红蛋白提纯的描述,不正确的是( )
A.洗涤红细胞时,使用生理盐水可防止红细胞破裂
B.猪成熟红细胞中缺少细胞器和细胞核,提纯时杂蛋白较少
C.血红蛋白的颜色可用于凝胶色谱法分离过程的监测
D.在凝胶色谱法分离过程中,血红蛋白比相对分子质量较小的杂蛋白移动慢
3.在利用鸡血进行“DNA的粗提取与鉴定”的实验中,相关叙述正确的是( )
A.用蒸馏水将NaCl溶液浓度调至0.14 mol/L,滤去析出物
B.调节NaCl溶液浓度或加入木瓜蛋白酶,都可以去除部分杂质
C.将丝状物溶解在2 mol/L NaCl溶液中,加入二苯胺试剂即呈蓝色
D.用菜花替代鸡血作为实验材料,其实验操作步骤相同
(3)测定培养液中微生物数量,可选用______________________法直接计数;从微生物M分离提取的脂肪酶通常需要检测____________,以确定其应用价值;为降低生物柴油生产成本,可利用________技术使脂肪酶能够重复使用。
(4)若需克隆脂肪酶基因,可应用耐热DNA聚合酶催化的__________________技术。[]
5.下列是与芳香油提取相关的问题,请回答:
(1)玫瑰精油适合用水蒸气蒸馏法提取,其理由是玫瑰精油具有__________的性质。蒸馏时收集的蒸馏液_______(是、不是)纯的玫瑰精油,原因是_______________________。
(2)当蒸馏瓶中的水和原料量一定时,蒸馏过程中,影响精油提取量的主要因素有蒸馏时间和____________。当原料量等其他条件一定时,提取量随蒸馏时间的变化趋势是____________________________________________________________________。
(3)如果蒸馏过程中不进行冷却,则精油提取量会_______,原因是_______________________________________________。
(4)密封不严的瓶装玫瑰精油保存时最好存放在温度_______的地方,目的是_________________________________。
(5)某植物花中精油的相对含量随花的不同生长发育时期的变化趋势如图所示。提取精油时采摘花的最合适时间为__________天左右。
(6)从薄荷叶中提取薄荷油时________(能、不能)采用从玫瑰花中提取玫瑰精油的方法,理由是__________________________。
7.下列关于酶和固定化酵母细胞的研究与应用的叙述,错误的是( )
A.从酶的固定方式看,吸附法比化学结合法对酶活性影响小
B.作为消化酶使用时,蛋白酶制剂以口服方式给药
C.尿糖试纸含有固定化的葡萄糖酶和过氧化氢酶,可以反复使用
D.将海藻酸钠凝胶珠用无菌水冲洗,目的是洗去CaCl2和杂菌
8.下列有关酶的制备和应用的叙述,正确的是( )
A.酶解法和吸水涨破法常用于制备微生物的胞内酶
B.透析、电泳和酸解等方法常用于酶的分离与纯化
C.棉织物不能使用添加纤维素酶的洗衣粉进行洗涤
D.多酶片中的胃蛋白酶位于片剂的核心层
9.某种蛋白酶是由129个氨基酸脱水缩合形成的蛋白质,下列叙述正确的是( )
A.该蛋白酶分子结构中至少含有129个氨基和129个羧基
B.该蛋白酶溶液与双缩脲试剂发生作用,产生紫色反应
C.利用透析法纯化该蛋白酶时,应以蒸馏水作为透析液
D.用含该蛋白酶的洗衣粉去除油渍,效果比其他类型加酶洗衣粉好
A.刚溶化的海藻酸钠应迅速与活化的酵母菌混合制备混合液
B.图1中X溶液为CaCl2溶液,其作用是使海藻酸钠形成凝胶珠
C.图2发酵过程中搅拌的目的是为了使培养液与酵母菌充分接触
D.图1中制备的凝胶珠用蒸馏水洗涤后再转移到图2装置中
11.下列有关植物组织培养的叙述,正确的是( )
A.愈伤组织是一团有特定结构和功能的薄壁细胞
B.二倍体植株的花粉经脱分化与再分化后得到稳定遗传的植株
C.用人工薄膜将胚状体、愈伤组织等分别包装可制成人工种子
D.植物耐盐突变体可通过添加适量NaCl的培养基培养筛选而获得
12.为了探究6-BA和IAA对某菊花品种茎尖外植体再生丛芽的影响,其研究小组在MS培养基中加入6-BA和IAA,配制成四种培养基(见下表),灭菌后分别接种数量相同、生长状态一致、消毒后的茎尖外植体,在适宜条件下培养一段时间后,统计再生丛芽外植体的比率(m),以及再生丛芽外植体上的丛芽平均数(n),结果如下表。
回答下列问题:
13.某研究组对籼稻开展了组织培养及相关研究,请回答下列问题:
(1)2,4-D常用于籼稻愈伤组织的诱导,对形态的发生有一定的抑制作用。为促进愈伤组织再分化,在配制分化培养基时需__________(填“升高”“保持”或“降低”)2,4-D的浓度。
(2)当籼稻愈伤组织在只含有细胞分裂素的培养基上培养时,出现具有分生能力的绿色芽点,但不能继续出芽,通常在培养基中添加____________________,以促进幼苗形成。
(3)研究中用显微镜可以观察到的现象是______(填下列序号)。
①绿色芽点细胞排列松散
②刚融合的籼稻和稗草杂交细胞发生质壁分离
③胚状体细胞中有叶绿体[]
④分化的愈伤组织内各细胞的形态大小一致
(4)经组织培养筛选获得的籼稻叶绿素突变体,其叶绿素a与叶绿素b的比值显著大于对照,叶绿素总量不变。某同学用_____________(填序号:①绿色;②红色;③蓝紫色;④黄色)光照射突变体和对照叶片,检测到两者光合放氧速率差异不大。若取等量色素提取液进行层析,会发现突变体第_________条色素带(自上而下)窄于对照组。
(5)胚乳(3n)由一个精子与两个极核受精发育而成。若用籼稻种子的胚乳诱导愈伤组织,培育三倍体,需适时剔除胚,以免胚的存在影响愈伤组织细胞的____________,还可避免再生苗中混有_____________。
14. 人参是一种名贵的中药材,其有效成分主要是人参皂苷。利用细胞培养技术生产人参皂苷的大致流程如下:
请回答:
(1)配制诱导愈伤组织的固体培养基,分装后要进行________。接种前,要对人参根进行_____________。
(2)用于离体培养的根切块,叫做_______。培养几天后发现少数培养基被污染,若是有颜色的绒毛状菌落,属于______污染;若是有光泽的黏液状菌落,属于_________污染。
(3)用少量_______酶处理愈伤组织,获取单细胞或小细胞团,在液体培养基中进行悬浮培养,可有效提高人参皂苷合成量。
(4)人参皂苷易溶于水溶性(亲水性)有机溶液,从培养物干粉中提取人参皂苷宜选用________方法,操作时应采用_______加热。
15.请回答基因工程方面的有关问题:
(2)设计引物是PCR技术关键步骤之一。某同学设计的两组引物(只标注了部分碱基序列)都不合理(如图),请分别说明理由。
①第1组:________________________________________;
②第2组:________________________________________。
(3)PCR反应体系中含有热稳定DNA聚合酶,下面的表达式不能正确反映DNA聚合酶的功能,这是因为______________________________________________。
(4)用限制酶EcoR Ⅴ、MboⅠ单独或联合切割同一种质粒,得到的DNA片段长度如下图(1 kb即1 000个碱基对),请画出质粒上EcoR Ⅴ、MboⅠ的切割位点。
5. 【解析】本题考查芳香油的性质、提取、保存、影响提取量的因素等问题。
6. 【解析】选B。具体分析如下:
7. 【解题指南】解答本题的关键是明确:
(1)固定化酶和固定化细胞的常用方法。
(2)固定化酶的应用。
(4)萃取 水浴
易错起源1、物质提取与分离技术
例1.许多植物含有天然香料,如薄荷叶中含有薄荷油。现用薄荷叶提取薄荷油。
回答问题:
(1)薄荷油是挥发性物质,提取薄荷油时应选用______(鲜、干)薄荷叶作原料,其原因是______________________________。
(2)用萃取法提取薄荷油时,采用的溶剂是__________等,原理是____________________________________。
(3)用水蒸气蒸馏法提取薄荷油时,在油水混合物中加入氯化钠的作用是______________。常用于分离油层和水层的器皿是_______________。分离出的油层中加入无水硫酸钠的作用是______________,除去固体硫酸钠的常用方法是________________。
近几年的高考命题不仅全面考查芳香油提取的有关内容,还进一步将生物知识与化学物质的性质、原理结合起来考查。预测今后考查的重点会主要集中在对植物芳香油提取原理、常用试剂的作用的理解上。
解答这类问题的方法就是将生物学实验与物质化学性质原理相结合。解答此题的关键是明确薄荷油的理化性质,从而根据其挥发性来确定提取的方法——蒸馏,再根据其不溶于水,易溶于有机溶剂,可进一步确定用水蒸气蒸馏法进行提取,因此,在蒸馏过程中控制蒸馏的温度、时间、冷却液的回收要及时、保存要低温等就都有了理论基础。
易错起源2、 植物的组织培养技术[]
例2.辣椒素作为一种生物碱广泛用于食品保健、医药工业等领域。辣椒素的获得途径如图。
(1)图中①和②分别表示辣椒组织培养中细胞的____________和____________过程。
(2)图中培养外植体的培养基中常用的凝固剂是___________。培养基中的生长素和细胞分裂素用量的比值_____________(填“高”或“低”)时,有利于芽的分化。对培养基彻底灭菌时,应采取的灭菌方法是_____________。
(3)图中外植体的消毒所需酒精的体积分数是_________。用酶解法将愈伤组织分离成单细胞时,常用的酶是_________和纤维素酶。
(4)提取辣椒素过程中,萃取加热时需安装冷凝回流装置,其目的是_______________。
植物组织培养是选修1和选修3同时具备的知识。针对选修1模块的命题,多以组织培养的过程为核心考查外植体的选择、培养基的制备、激素比例对组织培养的影响以及无菌操作的有关内容,有时也会联系选择性培养基进行考查。
植物组织培养的核心内容是组织培养的过程,备考时,需关注以下注意事项和基本原则:
(1)培养基配制过程的关键点是培养基中包含有植物生长发育所必需的各种元素,通常还要添加适量的植物激素以促进分化。
(2)熟悉外植体的内容核心知识是选取生长旺盛的嫩枝、嫩芽。如培养脱毒苗,则必须选择分生组织,如根尖、茎尖,原因是这两个部位含有的病毒少,甚至不含病毒。
(3)无菌技术主要理解实验各步骤都要进行严格灭菌、消毒:培养基要进行灭菌,外植体也要进行消毒处理,超净工作台上进行接种。
(4)培养条件,以理解适宜温度和避免污染为中心:18 ℃~22 ℃ 左右进行培养,定期消毒。
易错起源3、 DNA的粗提取与鉴定
例3.某生物兴趣小组开展DNA粗提取的相关探究活动。具体步骤如下:
材料处理:称取新鲜的菜花、辣椒和蒜黄各2份,每份10 g。剪碎后分成两组,一组置于20 ℃,另一组置于-20 ℃条件下保存24 h。[]
DNA粗提取:
第一步:将上述材料分别放入研钵中,各加入15 mL研磨液,充分研磨。用两层纱布过滤,取滤液备用。
第二步:先向6只小烧杯中分别注入10 mL滤液,再加入20 mL 体积分数为95%的冷酒精溶液,然后用玻璃棒缓缓地向一个方向搅拌,使絮状物缠绕在玻璃棒上。
第三步:取6支试管,分别加入等量的2 mol/L NaCl溶液溶解上述絮状物。
DNA检测:在上述试管中各加入4 mL二苯胺试剂,混合均匀后,置于沸水中加热5 min,待试管冷却后比较溶液的颜色深浅,结果如下表。
材料保存温度 菜花 辣椒 蒜黄
20 ℃ ++ + +++
-20 ℃ +++ ++ ++++
(注:“+”越多表示蓝色越深)
分析上述实验过程,回答下列问题:
(1)该探究性实验课题名称是_____________。
(2)第二步中“缓缓地”搅拌,这是为了减少____________。
(3)根据实验结果,得出结论并分析。
①结论1:与20 ℃相比,相同实验材料在-20 ℃条件下保存,DNA的提取量较多。
结论2:_____________________________________________。
②针对结论1,请提出合理的解释:_____________________。
(4)氯仿密度大于水,能使蛋白质变性沉淀,与水和DNA均不相溶,且对DNA影响极小。为了进一步提高DNA纯度,依据氯仿的特性,在DNA粗提取第三步的基础上继续操作的步骤是:__________________________________________。然后用体积分数为95%的冷酒精溶液使DNA析出。
【审题视角】解答本题需注意以下几点:
(1)思路图示:
DNA的粗提取与鉴定是选修1中的一个实验考点,考查对实验过程中有关步骤和注意事项的理解。提取DNA的方法(盐析)和去除蛋白质的方法(酒精溶解)、提取DNA所用植物材料与动物材料的不同处理方法是考查的重要内容。实验现象和结果结论的解释和DNA的鉴定方法也是重要考点。在2013年的高考中很可能会以DNA的鉴定、提取DNA的原理和过程为切入点命题。
[]
备考该考点内容时,应多注意对DNA粗提取和分离的知识总结。[]
(1)提取原理是实验的中心,是识记和理解实验的关键。DNA与杂质在提取液中的溶解度不同,对温度、酶、洗涤剂的耐受性不同。
(2)理解物质提取实验选材一定是选取待检测物质含量丰富的组织。含DNA相对较多的生物组织有菜花、洋葱、鸡血细胞等。
(3)去杂质步骤要与原理相联系进行理解。
DNA在不同浓度的NaCl溶液中的溶解度不同;在0.14 mol/L 的NaCl溶液中溶解度最小而析出。
易错起源4、酶的制备、应用和固定化技术
例4.某同学进行苹果汁制作实验,工艺如图所示:
(1)图中用KMnO4溶液浸泡苹果的目的是___________________。黑曲霉提取液中含有的___________可水解果胶,从而使果汁澄清。固定化柱中填充的石英砂通过________方式将酶固定化,酶被固定后用蒸馏水洗涤固定化柱是为了除去_____________。
(2)实验中,操作流程A和B的先后顺序为__________。在苹果汁澄清过程中,应关闭的流速调节阀是_________。要测定从固定化柱流出的苹果汁中是否还含有果胶,可取一定量的果汁与等量的________混合,如果出现________现象,说明果胶还没有被完全水解。为使果胶完全水解,应将流速调__________。
(3)实验后,将洗涤过的固定化柱在低温环境中保存若干天,该固定化柱仍可用于苹果汁制作实验,说明固定化酶可被_____使用。
可以提高酶的利用率,制备固定化柱后要用蒸馏水洗去未被固定的酶等。
对于流程图没有看明白,不理解果汁制作流程,未明白实验流程中各步骤的作用及注意事项。
(1)蒸馏水洗涤固定化柱的目的是洗去未固定的酶,以防止反应过程受到干扰,易错答为“清洗吸附剂或石英砂”;
(2)忽视KMnO4强氧化性的特性,不明白KMnO4的强氧化性是其消毒、灭菌的原理,易错认为是化学催化剂。
在复习时要注意以下四个方面:
(1)固定化柱是酶的固定化的主要方式,固定化柱的制作中选择吸附剂是关键。注入酶液后,洗去未吸附的酶,是固定化酶技术的一个重要环节。
(2)为防止其他微生物代谢对实验的影响,必须对实验材料进行消毒灭菌。
(3)固定化酶技术对于提高酶的利用率具有积极的意义。
(4)处理后果汁的澄清透明度可以看作是果汁制作成功与否的标准。
1.PCR技术不仅为遗传病的诊断带来了便利,而且改进了检测细菌和病毒的方法。若要检测一个人是否感染了乙肝病毒,你认为可以用PCR扩增血液中的( )
A.白细胞DNA B.病毒蛋白质
C.血浆抗体 D.病毒DNA
2.下列关于固定化酶和固定化细胞的叙述,正确的是( )
A.固定化细胞技术在多步连续催化反应方面优势明显
B.固定化酶的应用中,要控制好pH、温度和溶解氧
C.利用固定化酶降解水体中有机磷农药,需提供适宜的营养条件
D.利用固定化酵母细胞进行发酵,糖类的作用只是作为反应底物
3.下列有关酶的应用的叙述,正确的是( )
A.酶对重金属盐不敏感,但对低温、强酸、强碱非常敏感
B.加酶洗衣粉因为添加了酶制剂,比普通洗衣粉更易污染环境
C.固定化酶可以反复利用,但反应物与酶接触受影响而会降低反应效率[]
D.酶的催化功能很强,但需给以适当的营养物质才能较长时间维持其作用
4.下列有关生物技术实践的叙述正确的是( )
A.生产腐乳所用的毛霉能够耐受高盐环境
B.加酶洗衣粉在各种洗涤条件下都有较好的洗涤效果
C.进行DNA鉴定时,将析出的DNA溶解在二苯胺试剂中,水浴加热后溶液呈现蓝色
D.电泳法可用于蛋白质、DNA、RNA等生物大分子的分离
5.红细胞中含有大量血红蛋白,我们可以选用猪、牛、羊或其他脊椎动物的血液进行实验来提取和分离血红蛋白。下列对血红蛋白提取和分离的叙述,错误的是( )
A.血红蛋白提取和分离一般按照样品处理→粗分离→纯化→纯度鉴定的顺序进行
B.纯化过程中要用生理盐水充分溶胀凝胶来配制凝胶悬浮液
C.粗分离时透析的目的是去除相对分子质量较小的杂质
D.可经SDS—聚丙烯酰胺凝胶电泳进行纯度鉴定
6.下列关于植物芳香油的叙述错误的是( )
A.挥发性强,易溶于有机溶剂,一般来说价格昂贵
B.都是由天然植物的茎、叶、树干、花、果实和种子等部位萃取出来的浓缩液体
C.它是植物免疫和维护系统的精华
D.植物芳香油广泛地应用于轻工、化妆品、饮料和食品制造等方面
7.右图表示某研究小组在探究果胶酶的用量的实验结果。有关说法不正确的是( )
A.在ab段限制反应速率的主要因素是酶的用量
B.在bc段限制反应速率的因素是温度、pH、反应物浓度等
C.在ac段增加反应物浓度,可以明显加快反应速率
D.在该实验给定条件下,果胶酶的最佳用量是b点对应的值
8.下列有关固定化酶和固定化细胞的叙述错误的是( )
A.酶具有多样性,固定化酶能够催化一系列酶促反应
B.CaCl2溶液能够使海藻酸钠形成凝胶珠
C.滴加酵母细胞与海藻酸钠混合液过快,会使凝胶珠带有尾巴
D.固定化细胞可重复利用的前提是防止其他微生物的污染
9.下列关于植物组织培养的叙述中,不正确的是( )
A.培养基中添加蔗糖的目的是提供营养和调节渗透压
B.培养基中的生长素和细胞分裂素影响愈伤组织的生长和分化
C.离体器官或组织的细胞都必须通过脱分化才能形成愈伤组织
D.同一株绿色开花植物不同部位的细胞经培养获得的愈伤组织的基因相同
10.下列关于DNA和血红蛋白的粗提取与分离(鉴定)实验的叙述,正确的是( )
A.提取DNA或血红蛋白都可用猪的成熟红细胞
B.DNA的粗提取与鉴定实验中,两次DNA析出的方法相同
C.实验中都要去除杂质以便得到较纯净的DNA或血红蛋白
D.提取出的血红蛋白溶解在双缩脲试剂中即可观察到紫色
11.某化工厂生产的一种加酶洗衣粉,其包装袋上印有如下说明。
某研究性学习小组为探究该洗衣粉中酶催化作用的最适温度,设计了如下装置进行实验,并将结果用下列曲线图A、B表示。
请回答以下各题:
(1)由图可知,使用该加酶洗衣粉的最适宜温度为________。
(2)在0℃和75℃时,酶的催化效率基本都为零。但当温度再度回到45℃时,后者酶的催化能力已不能恢复,这是因为____________________________________________。
(3)在实验过程中可以通过直接测定______________________________(指标)来表示该洗衣粉中酶的催化效率。
(4)目前使用的加酶洗衣粉都是一次性的,某洗涤公司为降低生产成本研制了一种能多次重复使用加酶洗衣粉的设备,他们将酶固定在不溶于水的尼龙载体上,洗涤完衣物后,经过简单处理,这些酶还可以多次重复利用,这种方法制成的酶叫________。
(5)除加酶外,很多洗衣粉中还加有香精,高档洗衣粉中的香精都是由植物芳香油制成的,目前从植物中提取芳香油的方法有(答出两种即可)____________________。
(6)加酶洗衣粉中的淀粉酶可以从霉菌中提取。用固体培养基分离、纯化霉菌的方法有____________、__________。
12.自1973年博耶和科恩成功地使外源基因在原核细胞中表达开始,基因工程正式问世了,人们对DNA的关注也越来越多。分析并回答下列问题:
(1)从生物组织中提取DNA时,若要获取含有DNA的滤液,需破碎细胞;若为鸡的成熟红细胞,可以加入一定量的蒸馏水,原因是细胞________而涨破;若为植物细胞可以加入一定量的洗涤剂。
(2)利用DNA和RNA、蛋白质和脂质等在物理和化学性质方面的差异,可以将它们分离。如DNA的溶解度在NaCl溶液浓度为________时最小,可以使DNA与其他杂质初步分离。
(3)为了纯化提取的DNA,可以用95%的酒精去除滤液中的杂质。其原理是DNA不溶于酒精溶液,但细胞中的某些物质却可以溶于酒精溶液,可以推测溶于酒精中的物质可能有________。
(4)一般DNA的鉴定试剂为________,沸水浴后溶液中有DNA则颜色为________。
物,又是酵母细胞的碳源物质、能源物质。
可通过直接测定胶片上的蛋白膜存在时间的长短(指标)来表示该洗衣粉中酶的催化效率。(4)将酶固定在1.下列关于膝跳反射的叙述,错误的是( )
A.反射活动由一定的刺激引起
B.反射活动中兴奋在突触处双向传递
C.反射活动的发生需要反射弧结构完整
D.反射活动中需要神经递质参与兴奋的传递
2.当人看到酸梅时唾液分泌会大量增加。对此现象的分析,错误的是( )
A.这一反射过程需要大脑皮层的参与
B.这是一种反射活动,其效应器是唾液腺
C.酸梅色泽直接刺激神经中枢引起唾液分泌
D.这一过程中有“电—化学—电”信号的转化
4.如图是反射弧的模式图(a、b、c、d、e表示反射弧的组成部分,Ⅰ、Ⅱ表示突触的组成部分),有关说法正确的是( )
A.正常机体内兴奋在反射弧中的传导是单向的
B.切断d,刺激b,不会引起效应器收缩
C.兴奋在结构c和结构b的传导速度相同
D.Ⅱ处发生的信号变化是电信号→化学信号→电信号
5.下列关于神经肌肉(肌肉指骨骼肌)接点及其相关结构和功能的叙述,正确的是( )
A.一个骨骼肌细胞中只有一个细胞核
B.神经肌肉接点的突触间隙中有组织液
C.突触后膜的表面积与突触前膜的相同
D.一个乙酰胆碱分子可使突触后膜产生动作电位
7.将神经细胞置于相当于细胞外液的溶液(溶液S)中,可测得静息电位。给予细胞一个适宜的刺激,膜两侧出现一个暂时性的电位变化,这种膜电位变化称为动作电位。适当降低溶液S中的Na+浓度,测量该细胞的静息电位和动作电位,可观察到( )
A.静息电位值减小 B.静息电位值增大
C.动作电位峰值升高 D.动作电位峰值降低
8.将记录仪(R)的两个电极置于某一条结构和功能完好的神经表面,如图,给该神经一个适宜的刺激使其产生兴奋,可在R上记录到电位的变化。能正确反映从刺激开始到兴奋完成这段过程中电位变化的曲线是( )
9.人手指意外触到蜡烛火焰,引起屈肘反射。其反射弧示意图如下。
(1)图中神经元a产生的兴奋在传入神经纤维上以_______形式进行传导。当神经冲动传到神经末梢时,引起突触前膜内______释放神经递质,该递质与神经元b细胞膜上________结合,使神经元b兴奋。神经元b的神经冲动进一步引起神经元c兴奋,最终
导致屈肌收缩。
(2)图中M点兴奋时,此处神经纤维膜两侧的电位表现为______。若N点受刺激产生兴奋,则在神经元b上________(填“有”或“无”)膜电位的变化,其原因是_________________________________________________________________________。
(3)手指意外触到火焰引起局部皮肤红肿,是因为皮肤毛细血管舒张和通透性增加,________引起组织间隙液体积聚。若手指伤口感染,可引起体液中吞噬细胞和杀菌物质抵御病菌侵害,此过程属于_______免疫。
10. (1)将3根离体神经纤维(枪乌贼的巨轴突)分别放置于盛有海水(A)、等渗KCl溶液(B)、等渗葡萄糖溶液(C)3个培养皿中。若都给予适宜的刺激,______(填A、B、C编号)培养皿中的神经纤维可以产生神经冲动,原因是______。
(3)重症肌无力是自身免疫病,多数患者的免疫系统误将自身肌 肉细胞膜(突触后膜)上的神经递质受体当作_______________,
产生的自身抗体攻击了此类神经递质受体,从而使神经冲动传 递受阻,肌肉收缩无力,图中免疫细胞C2的名称为______________________。
11.短跑运动员听到发令枪声后迅速起跑,下列叙述正确的是( )
A.起跑动作的产生是非条件反射的结果
B.调节起跑动作的神经中枢是听觉中枢
C.该反射有多个中间神经元先后兴奋
D.起跑反应的快慢取决于小脑兴奋的程度
12.用去除脑但保留脊髓的蛙(称脊蛙)为材料,进行反射活动实验。请回答与此有关的问题:
(1)用针刺激脊蛙左后肢的趾部,可观察到该后肢出现收缩活动。该反射活动的感受器位于左后肢趾部的__________中,神经中枢位于______________中。
(2)反射活动总是从感受器接受刺激开始到效应器产生反应结束,这种方向性是由________________________________所决定的。
(3)剪断支配脊蛙左后肢的传出神经(见图),立即刺激A端_______(能、不能)看到左后肢收缩活动;刺激B端________(能、不能)看到左后肢收缩活动。若刺激剪断处的某一端出现收缩活动,该活动________(能、不能)称为反射活动,主要原因是_______________________________________。
13.下列有关生理现象的叙述,正确的是( )
A.被阉割动物血液中的促性腺激素含量将降低
B.寒冷刺激皮肤引起皮肤血管收缩是条件反射
C.某人眼球被意外撞击,产生金星四溅的感觉是非条件反射
D.叩击膝盖下的韧带,小腿前踢过程中有化学物质传递信息
14.一次性过量饮水会造成人体细胞肿胀,功能受损。可用静脉滴注高浓度盐水(1.8%NaCl溶液)对患者进行治疗。其原因是( )
A.升高细胞外液的离子浓度
B.促进抗利尿激素的分泌
C.降低细胞内液的离子浓度
D.减少细胞外液液体总量
15.成年大鼠血液中甲状腺激素浓度升高时,可能出现( )
A.体温升高、耗氧量减少
B.体温下降、耗氧量增加
C.神经系统兴奋性提高、耗氧量增加
D.神经系统兴奋性提高、体温下降
A.方式①②的信息传递缓慢,方式③传递迅速
B.方式③的信息传递不通过体液
C.体温调节可能涉及①②③三种传递方式
D.方式①②的信息传递都经过血液循环,存在反馈调节
17.为了研究乙醇对人体神经行为能力的影响,科研人员选取若干自愿者,等量饮用同一种酒,参照世卫组织神经行为能力测试标准,测试简单反应时(对简单信号作出反应的最短时间)、视觉保留(对视觉信号记忆的准确数)和血液中乙醇浓度。以受试者自身未饮酒时为对照,计算能力指数相对值,结果如图所示。请回答下列问题:
(1)测试期间受试者血液中乙醇浓度的变化说明人体能通过调节维持___________。
(2)随着血液中乙醇浓度的迅速升高,神经行为能力指数相对值明显降低,可以推测乙醇会________兴奋在相应反射弧上的传输时间,从而降低机体的反应速度和判断能力。
(3)对视觉信号作出判断与反应需经过的神经中枢位于______。
(4)动物实验显示,乙醇能增加脑组织中某种抑制性神经递质与相应受体的结合。由此推测乙醇可能影响了兴奋在________处的传输。
(5)凡有神经系统疾患、视听觉及手部运动障碍者不能作为测试对象,原因是受试者的_______必须结构完整和功能正常;甲状腺功能亢进的患者也不宜作为受试者,原因是________,从而干扰测试结果。
1. 【解析】选B。具体分析如下:
5. 【解析】选B。具体分析如下:
(3)能 不能 不能 反射弧的结构不完整
13. 【解析】选D。具体分析如下:
(3)视觉产生于大脑皮层,其发出的指令需要通过脊髓传导到效应器处产生反应。(4)神经递质与相应受体的结合发生在突触处。(5)反射弧必须保持完整性才能完成各项生命活动,甲状腺激素能提高神经系统
易错起源1、 反射与反射弧
例1.肺牵张反射是调节呼吸的反射之一,图(a)为肺牵张反射示意图。该反射的感受器位于肺中。深吸气后肺扩张,感受器兴奋,神经冲动经传入神经传入脑干,抑制吸气,引起呼气。
回答下列问题:
(1)图(a)中a、b、c、d是反射弧的组成部分,a是_______,b是_______,c是_______,d是_______。
(2)人体要屏住呼吸必须受到图(a)中_______的调控。
(3)图(a)中神经元①和②之间形成的突触[放大后的突触如图(b)所示]中,突触小体是神经元①的_______(填“轴突”“树突”或“细胞体”)末端膨大形成的。突触后膜位于神经元②的_______(填“轴突”“树突”或“细胞体”)。
脑干,所以可以判断出b为传入神经,a为神经中枢,c为传出神经,d为对应的效应器。
[]
兴奋传导 组织结构 结构特点 功 能 结构破坏[]
感受器[]↓[]传入神经[]↓神经中枢↓传出神经[]↓ 效应器[] 感受器[][] 感觉神经末梢的特殊结构[] 将内外刺激的信息转变成兴奋 既无感觉又无效应
传入神经 感觉神经元 将兴奋由感受器传入神经中枢 既无感觉又无效应
感受器↓传入神经↓神经中枢↓传出神经↓ 效应器 神经中枢 调节某一特定生理功能的神经元群 对传入的兴奋进行分析和综合 既无感觉又无效应
传出神经 运动神经元 将兴奋由神经中枢传出至效应器 只有感觉无效应
效应器 传出神经末梢和它所支配的肌肉或腺体 对内外刺激产生相应的反应 只有感觉无效应
相互联系 ①反射弧的各部分是由反射活动连接起来的,是反射活动的结构基础;②反射弧中任何一个环节中断,反射都不能发生,因此必须保证反射弧结构的完整性
判断传入神经和传出神经的四种方法
(1)根据是否具有神经节:有神经节的是传入神经。
(2)根据脊髓灰质内突触结构判断:图示中与“”相连的为传入神经,与“”相连的为传出神经。
(3)根据脊髓灰质结构判断:与前角(膨大部分)相连的为传出神经,与后角(狭窄部分)相连的为传入神经。
(4)切断实验法:若切断某一神经,刺激外周段(远离中枢的位置),肌肉不收缩,而刺激向中段(近中枢的位置),肌肉收缩,则切断的为传入神经,反之则为传出神经。
易错起源2、兴奋在神经元之间的传递
例2.如图为反射弧中神经—肌肉接头的结构及其生理变化示意图。
(1)发生反射时,神经中枢产生的兴奋沿_______神经传到突触前膜,导致突触小泡与前膜_______,释放神经递质(Ach);Ach与Ach受体结合后,肌膜发生_______,引起肌肉收缩。
(2)重症肌无力是自身免疫病,其病因是患者免疫系统把Ach受体当作抗原,使B细胞被激活而增殖、分化,产生Ach受体抗体。Ach受体抗体与Ach受体特异性结合,造成Ach不能与Ach受体正常结合,导致_______信号转换过程受阻。
1.兴奋在神经纤维上的传导
(1)神经元的结构示意图:
2.兴奋在神经元之间的传递
(1)突触:一般情况下每一神经元的轴突末梢只与其他神经元的细胞体或树突形成接点,由此可分为两类:
(2)神经冲动的传递:
说明:①突触小泡释放的神经递质:乙酰胆碱、单胺类物质等。
②递质移动方向:突触小泡→突触前膜→突触间隙→突触后膜。
③信号转换:电信号→化学信号→电信号。
④兴奋传导过程:轴突→突触小体→突触小泡→神经递质→突触前膜→突触间隙→突触后膜(下一个神经元)。
⑤兴奋传递特点:单向性。原因是神经递质只能由突触前膜释放,作用于突触后膜。
⑥兴奋在突触处传递比在神经纤维上的传导速度要慢。原因是:兴奋由突触前膜传至突触后膜,需要经历神经递质的释放、扩散以及对突触后膜作用的过程。
1.兴奋在神经纤维上传导的五个特点
(1)生理的完整性:结构和生理功能都必须完整。
(2)绝缘性:各条神经纤维上传导的兴奋互不干扰。
(3)双向传导性:冲动沿着神经纤维向两侧同时传导。
(4)非递减性传导:兴奋在神经纤维上传导很快,并且不会衰减。
(5)相对不疲劳性:神经纤维与突触相比较,不容易发生疲劳。
2.注意突触小体与突触的关系,范围不同,位置不同,但都包括突触前膜。
3.神经递质的作用效果有两种:兴奋或抑制。
4.神经递质释放的过程为胞吐(外排),体现细胞膜的流动性,由突触后膜(下一神经元的细胞体或树突部分)上的糖蛋白(受体)识别。
5.突触小体内线粒体和高尔基体两种细胞器的含量较多。
6.在一个反射活动的完成过程中,同时存在兴奋在神经纤维上的传导和神经元之间的传递,突触数量的多少决定着该反射活动所需时间的长短。
7.释放到突触间隙中的神经递质发挥完作用后就立即消失,失去作用。
易错起源3、神经系统的分级调节及人脑的高级功能
例3.下列实例能够说明神经系统中的高级中枢对低级中枢有控制作用的是
A.针刺指尖引起缩手反射
B.短期记忆的多次重复可形成长期记忆
C.大脑皮层语言H区损伤,导致人不能听懂别人讲话
D.意识丧失的病人能排尿但不能控制,意识恢复后可控制
【解析】选D。具体分析如下:
神经系统的结构和功能
结构名称 主要神经中枢 功能
脑 大脑 语言中枢、躯体运动中枢、躯体感觉中枢、视觉中枢、听觉中枢等 具有感知、控制躯体运动,语言、学习、记忆和思维等方面的高级功能
小脑 维持身体平衡的中枢 维持身体平衡
脑 脑干 呼吸中枢、心血管运动中枢 调节呼吸、心血管运动
下丘脑 体温调节中枢、水盐平衡调节中枢、血糖调节中枢等 调节体温、水盐、血糖平衡等
脊髓 调节躯体运动的低级中枢 受大脑的控制
大脑皮层言语区
易错起源4、神经调节和体液调节
例4.为了更好地揭示人体生理功能的调节机制,可用猴进行科学实验(如图)。请回答下列问题:
(1)实验猴右手指受到电刺激时,会产生缩手反应。在此反射的反射弧中,神经冲动是_______向传递的。头部电极刺激大脑皮层某区域引起猴右手运动,其兴奋传递过程是:中枢兴奋→传出神经兴奋→神经末梢释放_______→ _______→后膜电位变化→右手肌肉收缩。若某动物离体神经纤维在两端同时受到刺激,产生两个同等强度的神经冲动,两冲动传导至中点并相遇后会________________________。
(2)实验猴受到寒冷刺激,皮肤温度感受器兴奋,经传入神经引起_________兴奋,导致__________分泌增加,机体产热增多以维持体温稳定。此调节方式为__________________________。
(3)实验猴对屏幕上呈现的某些影像会产生明显的应激反应。在受到多次此类影像刺激后,猴出现应激性高血糖症。产生这一结果的直接原因是_______________导致了糖代谢异常。
(4)猴大脑皮层下的某区域出现病理性损伤后,表现为日排尿量异常增多、饮水剧增。推测脑内____________区域被损伤,引起了____________________缺乏。
1.激素调节的四个特点
(1)微量和高效。激素在血液中含量很低,但却能产生显著的生理效应,这是由于激素的作用被逐级放大的结果。
(2)通过体液运输。内分泌腺没有导管,所以激素弥散到体液中,由血液来运输。
(3)作用于靶器官、靶细胞。激素的作用具有特异性,它能选择性地作用于靶器官、靶腺体或靶细胞。
(4)激素既不组成细胞结构,又不提供能量,也不起催化作用,只是使靶细胞原有的生理活动发生变化,起到调节作用。
2.脊椎动物激素的种类及功能
激素名称 来源 主 要 功 能
甲状腺激素 甲状腺 促进新陈代谢,提高神经系统兴奋性,加速体内物质氧化分解,促进幼小动物的个体发育
肾上腺素 肾上腺髓质 促进肝糖原分解,使血糖升高
胰岛素 胰岛B(β)细胞 促进血糖合成糖原,加速血糖分解,抑制非糖物质转化为葡萄糖,降低血糖浓度
胰高血糖素 胰岛A(α)细胞 加速肝糖原分解,促进非糖物质转化为葡萄糖,使血糖浓度升高
生长激素 垂体 促进生长,主要是促进蛋白质的合成和骨的生长
促甲状腺激素 垂体 维持甲状腺的正常生长发育,促进甲状腺合成和分泌甲状腺激素
促性腺激素 垂体 维持性腺的正常生长发育,促进性腺合成和分泌性激素
雄性激素 主要是睾丸 分别促进雌、雄生殖器官的发育和生殖细胞形成,激发和维持各自的第二性征;雌性激素还能激发和维持雌性正常的性周期
雌性激素 主要是卵巢
3.激素分泌的分级调节
(1)神经调节:
当体外环境条件发生变化时,中枢神经系统对传入的信号经过分析和综合以后发出神经冲动,可以直接控制某些内分泌腺的分泌,也可通过下丘脑、垂体间接控制某些内分泌腺的分泌。如图所示:
(2)反馈调节:
1.正反馈与负反馈
(1)正反馈:
反馈控制促进原来激素的分泌。
(2)负反馈:
反馈控制抑制原来激素的分泌,此种类型最常见,如甲状腺激素分泌的调节。
2.下丘脑在机体稳态中的作用
(1)感受:渗透压感受器感受渗透压升降,维持水代谢平衡。
(2)传导:可将渗透压感受器产生的兴奋传导至大脑皮层,使之产生渴感。
(3)分泌:分泌促激素释放激素,作用于垂体,使之分泌相应的激素或促激素。在细胞外液渗透压升高时分泌抗利尿激素。
(4)调节:体温调节中枢、血糖调节中枢、渗透压调节中枢(下丘脑中有渗透压感受器,可以感受内环境中渗透压的变化;也有效应器,可以分泌抗利尿激素,调节水盐平衡)。
1.生物体内细胞间通讯的一种重要方式如下图所示,图中“化学物质”最可能是
( )
A.维持机体稳态的重要激素
B.催化细胞内生理过程的酶
C.构成细胞结构的必需物质
D.为细胞生命活动提供能量的能源物质
2.细胞信息传递是细胞间或细胞内通过高度精确和高效率地发送与接受信息,对环境作出综合反应的细胞行为机制。下表列出的是部分细胞信息传递的类型,有关叙述错误的是( )
类型 产生信号分子的细胞或器官 信号分子 信号分子传递的途径 接受信号分子的受体所在细胞 细胞反应
甲 垂体 激素a 血液 甲状腺细胞 分泌活动增强
乙 性腺 激素b 血液 多种细胞 调节基因的转录
丙 神经细胞 ① 突触 唾液腺细胞 分泌活动增强
A.激素a只能作用于甲状腺,这与甲状腺细胞膜上特定的受体有关
B.激素b属于脂溶性激素,能够促进生殖细胞的形成
C.若某种神经毒素能够阻止①的分解,唾液的分泌将停止
D.上述三种信息传递都离不开内环境
3.右图表示正常人体内环境稳态的调节,以下关于导致ab段和bc段变化的相应叙述不正确的是( )
A.剧烈运动和出汗增加时体温的变化
B.口渴和大量饮水后抗利尿激素含量的变化
C.在寒冷的室外和进入温暖室内时甲状腺激素含量的变化
D.饭后和饥饿时胰高血糖素的含量变化
4.下列有关人体生命活动调节的叙述中,错误的是( )
A.血糖浓度升高后,胰岛B细胞分泌活动增强
B.激素能使靶细胞中原有的生理活动发生变化,且在发挥作用后灭活
C.参与体温调节、水平衡调节等生理过程的神经中枢位于下丘脑
D.人体剧烈运动排汗后,此时抗利尿激素分泌减少
5.下图是人体体温调节的曲线图,请据图分析,下列说法错误的是 ( )
A.人体热量的来源主要是细胞中有机物的氧化放能
B.时间t1~t2,散热量增加产热量也增加
C.时间t2~t3,散热量减少是体温调节的结果
D.时间t3以后,产热量小于散热量
7.下丘脑在人体内环境的稳态与调节过程中发挥至关重要的作用。关于下丘脑功能的叙述错误的是( )
A.下丘脑分泌的抗利尿激素可引起尿量增加
B.下丘脑的活动受其他相关内分泌腺分泌的激素负反馈调节
C.下丘脑体温调节中枢发出的神经可支配肾上腺的活动
D.下丘脑分泌促甲状腺激素释放激素可引起机体产热量增加
8.为证明“甲状腺激素有提高物质代谢的功能”,切除甲状腺的鼠,其物质代谢与未切除鼠相比降低了,血液中也不能检出甲状腺激素。从手术后第5天起的后5 d内注射一定量的甲状腺激素,10 d后物质代谢水平不发生下降。注射时将甲状腺激素溶解于某种溶剂中。实验应同时设置的对照组是( )
A.不切除甲状腺,也不注射甲状腺激素
B.注射甲状腺激素,手术第5天再移植甲状腺
C.仅注射该实验中所用的溶解甲状腺激素的某溶剂
D.可注射不同于某溶剂的任何其他溶剂
9.下图为人体内某些信息分子作用的示意图,a、b、c、d表示信息分子,据图分析,下列叙述错误的是( )
A.a是促甲状腺激素释放激素,是由下丘脑分泌的
B.c激素是由下丘脑分泌的,e表示水的重吸收过程
C.d表示胰岛素,通过促进葡萄糖的利用和转化降低血糖浓度
D.信息分子参与的a、c、d调节过程均存在反馈调节
11.请回答下列人体生命活动调节的相关问题:
(1)上图为某科研小组探究饮水量对人体尿量生成速率的影响,获取相关数据后所描绘的曲线。据曲线分析:某健康成年人一次性口服1升清水后1 h内尿量显著增加,这是由于________________降低,对相关感受器刺激减弱,导致抗利尿激素分泌量变化,请根据图中所给的相关信息,在图中画出抗利尿激素相对量随时间(0.5 h~3.5 h之间)变化趋势的曲线。
(2)产生抗利尿激素的部位是________,抗利尿激素作用于________________,促进其对水分的重吸收。
(3)在尿排出过程中存在神经调节。当尿量增加时,刺激位于膀胱的感受器,产生兴奋传到位于________的排尿低级中枢,最终到达效应器,形成排尿反射,该反射的结构基础是________。健康成年人的排尿反射还受大脑皮层控制,这说明人体的神经调节系统具有分级调节的特点。
12.血糖浓度保持平衡对机体生命活动具有重要作用,下图为胰岛素作用机理模式图,请分析回答:
(1)胰岛素降低血糖浓度的机理是胰岛素与________结合后,一方面促进________________合成,另一方面使________________增加,促进葡萄糖进入细胞。除此之外,胰岛素的作用还表现在能促进________,同时抑制非糖物质(脂肪、蛋白质)转化为葡萄糖。
(2)某人因体内含有胰岛素受体的抗体而表现出高血糖症状。若给其注射胰岛素________(能,不能)有效调节其血糖水平,原因是_____________________________。
(3)影响胰岛素分泌的主要因素是________,其一方面可以直接作用于胰岛以调节胰岛素的分泌,此外也作用于胰岛组织中的神经末梢或血管内的感受器,反射性地引起胰岛素分泌。因此血糖平衡受________的调节。
(4)胰岛素是由________细胞分泌的,与胰岛素作用相互拮抗的激素是___________。
13.下图是动物体部分稳态的调节示意图(A、B、C、D表示激素),据图回答:
(1)下丘脑是调节内脏活动的高级中枢。若刺激某人下丘脑中的某区域,导致皮肤毛细血管扩张、汗腺分泌增加,则该区域是________中枢。
(2)为了解下丘脑和其他激素的关系,某科研小组切断家兔下丘脑和垂体之间的联系,测定并记录实验后家兔血液中促甲状腺激素和甲状腺激素的含量,发现与实验前相比二者的含量分别_______________________________________________________________。
(3)使用某种药物使分解某种神经递质的酶失活,则会使突触后膜________。若另一药物能阻断突触上神经冲动的传递,已知它对神经递质的合成、释放和降解(或再摄取)等都没有影响,那么导致神经冲动不能传递的原因可能是药物影响了神经递质与________上______的结合。
(4)寒冷时激素B的分泌会________,产生冷觉的部位在________,寒冷时人体体温调节的方式是________。激素B的靶细胞是________。
(5)请以文字、箭头构建一个个体反馈调节的概念模型(以血糖调节为例)。
10.解析:选C 图中甲表示下丘脑,乙表示垂体,丙表示甲状腺,①、②都通过血液运输;③、④过 (3)神经递质可以使突触后膜兴奋或抑制,因此,若神经递质不能被分解,突触后膜将持续兴奋或抑制。1.下列有关细胞结构和功能的叙述,正确的是( )
A.在植物细胞有丝分裂末期高尔基体参与细胞壁形成
B.在动物细胞有丝分裂间期能观察到纺锤体和中心体
C.分泌蛋白合成后在内质网和细胞质基质(细胞溶胶)中加工
D.质粒和线粒体是既有核酸又有外膜的细胞结构
2.有关动物细胞有丝分裂的叙述,正确的是( )
A.细胞板在细胞有丝分裂末期形成
B.同源染色体配对通常发生在分裂前期
C.在分裂末期,细胞膜内陷,细胞缢裂形成两个子细胞
D.在分裂中期,两个中心粒复制形成两组中心粒
3.下列是关于细胞分裂过程中细胞内变化的叙述,能正确表示一个细胞周期内分裂过程顺序的是( )
①两个相同DNA分子完全分开
②出现放射状排列的细丝
③中心体发生倍增
④着丝点(粒)排列在一个平面上
A.②→③→①→④ B.②→④→③→①
C.③→②→④→① D.②→③→④→①
6.下列能说明某细胞已经发生分化的是( )
A.进行ATP的合成 B.进行mRNA的合成
C.存在血红蛋白 D.存在纤维蛋白原基因
7.骨髓移植是治疗白血病常用的有效方法之一,最主要的原因是移植骨髓中的造血干细胞可在患者体内( )
A.正常生长 B.增殖并分化成多种细胞
C.分泌抗体 D.杀死各种病原菌
8.下列关于细胞癌变的叙述,错误的是
A.癌细胞在条件适宜时可无限增殖
B.癌变前后,细胞的形态和结构有明显差别
C.病毒癌基因可整合到宿主基因组诱发癌变
D.原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖
9.脊椎动物在胚胎发育中产生了过量的运动神经元,它们竞争肌细胞所分泌的神经生长因子,只有接受了足够量神经生长因子的神经元才能生存,并与靶细胞建立连接,其他的则发生凋亡。下列叙述正确的是( )
A.脊椎动物细胞凋亡仅发生在胚胎发育时期
B.一个存活的神经元只与一个靶细胞建立连接
C.神经元凋亡是不受环境影响的细胞编程性死亡[]
D.神经元凋亡是由基因控制的、自动的细胞死亡[]
10.研究表明细胞癌变是细胞从已分化转变到未分化状态的过程,下列叙述正确的是( )
A.癌细胞具有和正常分化细胞相近的细胞类型
B.癌细胞的分裂能力与分化程度呈正相关
C.诱导癌细胞的正常分化是癌症治疗的一种策略
D.癌细胞类似于胚胎细胞都脱离了细胞的正常分化
12.关于人体细胞分化、衰老、凋亡和癌变的叙述,正确的是( )
A.细胞分化导致基因选择性表达,细胞种类增多
B.细胞衰老表现为酶活性降低,细胞核体积减小
C.细胞凋亡受基因控制,不利于个体生长发育
D.细胞癌变导致细胞黏着性降低,易分散转移
13.下列叙述正确的是( )
A.胚胎发育过程中不存在细胞衰老或凋亡的现象
B.用小鼠不同器官和组织构建的cDNA文库相同
C.垂体功能受损的幼犬会出现抗寒能力减弱等现象
D.刺激支配肌肉的神经,引起该肌肉收缩的过程属于反射
14.某小组进行观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂的实验,下列关于该实验的叙述正确的是( )[]
A.盐酸和酒精混合液主要起固定作用
B.碱性染料吡罗红(派洛宁)可用于染色体染色
C.观察到分裂末期细胞内细胞板向四周扩展形成新的细胞壁
D.细胞内染色体的存在状态可作为判断有丝分裂各时期的依据
4. 【解析】选C。A项,断尾壁虎长出的新尾巴为器官,是由不断分裂的细胞群经过分裂分化逐渐形成的;B项,砍伐后的树桩上长出的新枝条是由茎、叶等器官构成的,所以要由不断分裂的细胞群经过分12. 【解析】选D。A项,基因的选择性表达导致细胞的分化,细胞种类增多;B项,细胞衰老表现为细胞内酶活性降低,细胞核体积增大;C项,细胞凋亡受基因控制,对机体有利;D项,由于细胞膜上14. 【解析】选D。具体分析如下:
易错起源1、细胞的有丝分裂
例1. 细胞周期包括分裂间期(分为G1期、S期和G2期)和分裂期(M期)。如图标注了甲动物(体细胞染色体数为12)肠上皮细胞的细胞周期各阶段的时长及DNA含量。请回答下列问题:[]
(1)若用含放射性同位素的胸苷(DNA复制的原料之一)短期培养甲动物肠上皮细胞后,处于S期的细胞都会被标记。洗脱含放射性同位素的胸苷,换用无放射性的新鲜培养液培养,定期检测。预计最快约______h后会检测到被标记的M期细胞。
(2)从被标记的M期细胞开始出现到其所占M期细胞总数的比例达到最大值时,所经历的时间为______期的时间,处于该期的一个细胞中染色体数目的变化情况是______________________。
(3)若向甲动物肠上皮细胞培养液中加入过量胸苷,处于S期的细胞立刻被抑制,而处于其他时期的细胞不受影响。预计加入过量胸苷约______h后,细胞都将停留在S期。
(4)乙动物肠上皮细胞的细胞周期时长为24 h,M期时长为1.9 h。若要在显微镜下观察细胞有丝分裂过程中染色体形态的变化,选用______(填“甲”或“乙”)动物肠上皮细胞更合适。
(5)在光学显微镜下观察,同处于分裂末期的动物肠上皮细胞与洋葱根尖细胞,形态上最主要的区别是_________________________________________________________。
【审题视角】解答本题的关键:
1.有丝分裂过程中不同时期特点的比较(以高等植物细胞为例)
时期[][] 染色体特点[][][] 其他特点
图像 变化规律
间期 呈细丝状染色质状态,每条染色体经复制后含有2条姐妹染色单体 ①合成了大量的蛋白质②时间比分裂期长很多③细胞有生长
前期 由细丝状染色质变成染色体,排列散乱 ①出现纺锤体②核仁、核膜逐渐消失
中期 每条染色体的着丝点(粒)两侧均有纺锤丝牵引,着丝点(粒)排列在赤道板上;染色体形态稳定,数目清晰 ①赤道板并不是一个具体结构,是细胞中央的一个平面②观察染色体的最佳时期
后期 着丝点(粒)分裂,姐妹染色单体变成子染色体,在纺锤丝牵引下向细胞两极运动 纺锤丝缩短,分向两极的两套染色体形态和数目完全相同
末期 染色体变成细丝状染色质 ①核仁、核膜重新出现②纺锤体消失③赤道板位置上出现细胞板,向四周扩展,形成新的细胞壁,将一个细胞分成两个子细胞
2.动、植物有丝分裂的不同
(1)二者的不同点:
时期 高等植物细胞有丝分裂 动物细胞有丝分裂
间期 无中心粒的复制 完成中心粒的复制
前期 细胞两极发出纺 锤丝形成纺锤体 中心粒移到细胞两 极,并发出星射线形成纺锤体
末期 细胞板扩展为细胞壁,分割细胞质 细胞膜由中部向内凹陷,细胞缢裂成两部分
(2)二者的相同点:
①分裂过程及时期相同;
②核内的染色体变化相同。
3.有丝分裂过程中染色体数目、DNA含量的变化规律
(1)DNA含量、染色体数、染色单体数、同源染色体对数和染色体组数变化(二倍体生物):
间期 前期 中期 后期 末期
DNA含量(2C) 2C→4C 4C 4C 4C 4C→2C
染色体数(2N) 2N 2N 2N 4N 4N→2N
染色单体数 0→4N 4N 4N 0 0
同源染色体对数 N N N 2N N
染色体组数 2 2 2 4 2
(2)DNA含量、染色体数、每条染色体上DNA含量变化曲线(细胞中):
要明确每条曲线的变化特点及原因:
①a→b、l→m是因DNA分子复制;
②g→h、n→o是因着丝点(粒)分裂,姐妹染色单体分开,形成子染色体;
③d→e、n→o的变化很相似,都是DNA含量减半,但发生的时期不同。
4.细胞分裂过程中相关细胞器作用归纳
细胞器名称 细胞类型 时期 生理作用
核糖体 动物、植物 主要是分裂间期 各种蛋白质(组成染色体的蛋白质和细胞内的蛋白质)的合成
中心体 动物、低等植物 前期 纺锤体的形成
高尔基体 植物 末期 细胞板、细胞壁的形成
线粒体 动物、植物 分裂全过程 提供能量
【特别提醒】
1.分裂间期的三个时期
(1)G1期:合成DNA复制所需的蛋白质;
(2)S期:合成DNA;
(3)G2期:合成有丝分裂所需的蛋白质;
其中G1期是有丝分裂中时间最长的时期。
2.前期细胞图像的特征
(1)含有同源染色体;
(2)每条染色体上含有两条染色单体;
(3)染色体的分布无规则。
1.各时期特点归类
(1)存在核仁、核膜的时期:分裂间期、前期、末期;
(2)存在染色单体的时期:分裂间期、前期、中期;
(3)染色体最清晰的时期:中期。
2.染色单体与染色体和DNA的数量关系
(1)当有染色单体存在时,染色体∶染色单体∶DNA=1∶2∶2;
(2)当无染色单体存在时,染色体∶DNA=1∶1。
3.解答染色体、DNA曲线的技巧
(1)DNA加倍时期:分裂间期;染色体加倍时期:后期;
(2)DNA数是染色体数2倍的时期:前期、中期,DNA数与染色体数相等的时期:后期、末期。
4.动、植物细胞图像的识别方法
(1)植物细胞:细胞为方形,有细胞板,无中心体。
(2)动物细胞:细胞为圆形,细胞缢裂,有中心体。
但有中心体的不一定都是动物细胞,低等植物细胞也有中心体。
易错起源2、细胞的分化和细胞的全能性
例2. 下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是
A.玉米种子萌发长成新植株
B.小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞
C.小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株
D.胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成新植株
【解析】选D。具体分析如下:
1.细胞分化的机理
在同一个生物体内,不同部位的细胞核中遗传物质都是一样的,只是在个体发育的不同阶段,细胞内表达的基因不相同,翻译合成的蛋白质分子不一样,从而形成了不同的组织和器官。
2.细胞的分化和细胞的全能性的比较
细胞分化 细胞全能性
原理 细胞内基因选择性表达 含有本物种全套遗传信息
特点 ①持久性:细胞分化贯穿于生物体整个生命进程中,在胚胎期达到最大限度②稳定性和不可逆性:一般来说,分化了的细胞将一直保持分化后的状态,直到死亡③普遍性:生物界中普遍存在,是生物个体发育的基础 ①高度分化的植物细胞具有全能性,植物细胞在离体的情况下,在一定的营养物质、激素和其他适宜的外界条件下,才能表现其全能性 ②动物已分化的体细胞全能性受限制,但细胞核仍具有全能性
结果 形成形态、结构、功能不同的细胞 形成新的个体
大小比较 细胞分化程度有高低之分,如体细胞>生殖细胞 细胞全能性有大小之分,如受精卵>生殖细胞>体细胞
关系 ①两者的遗传物质都不发生变化②已分化的细胞仍具有全能性③一般情况下,分化程度越高,全能性相对越低
3.干细胞
(1)概念:一类具有自我更新和分化发育潜能的原始细胞。机体内的各种细胞、组织和器官都是由干细胞分化发育而来的。
(2)类型:全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞。
(3)应用:医学上,干细胞的研究为器官移植提供了新的思路,为癌症、癫痫、糖尿病等疾病的根治带来了希望。
【特别提醒】
1.动植物细胞全能性的差异
(1)分化的动物细胞,在一定的条件下经过培养只能形成细胞群,不能体现细胞的全能性,但动物细胞的细胞核具有全能性;
(2)植物细胞在一定条件下经过培养可以形成植物体。
2.细胞的全能性以产生个体为标志,若无个体产生,不能体现全能性。
同一生物体不同类型的细胞中mRNA和蛋白质种类存在差异,但核DNA相同。
易错起源3、细胞的衰老、凋亡、癌变
例3. 细胞衰老和凋亡对维持个体的正常生长发育及生命活动具有重要意义。下列叙述错误的是( )
A.细胞普遍衰老会导致个体衰老
B.效应T细胞可诱导靶细胞发生凋亡
C.细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡
D.衰老细胞内染色质固缩影响DNA复制和转录
【解析】选C。具体分析如下:
1.细胞衰老的特征
(1)细胞内水分减少,导致细胞萎缩,体积变小,细胞新陈代谢速率减慢。
(2)细胞内多种酶的活性降低。
(3)细胞内色素会随着细胞衰老而逐渐积累。
(4)细胞内呼吸速率减慢,细胞核的体积增大,核膜内折,染色质收缩,染色加深。
(5)细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低。
2.细胞的凋亡
(1)概念:由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。
(2)意义:细胞凋亡不仅保证了多细胞生物个体发育的正常进行,而且在维持生物体内部环境的稳定以及抵御外界各种因素的干扰方面也都起着非常关键的作用。
【特别提醒】
(1)细胞衰老特征的记忆口诀——“一大、一小、一多、两低”
一大 ——细胞核体积增大;
一小 ——细胞体积变小;
一多 ——色素增多;
两低 ——酶的活性降低;膜通透性改变,运输功能降低。
(2).细胞凋亡的时间
细胞凋亡贯穿于整个生命活动的始终,而不仅仅发生在个体发育的胚胎时期。
4.原癌基因与抑癌基因的关系
(1)原癌基因是维持机体正常活动所必需的基因,在细胞分裂过程中它负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程。
(2)抑癌基因和原癌基因共同对细胞的生长和分化起着调节作用。
(3)癌变是由于原癌基因和抑癌基因发生突变,导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。
5.细胞的凋亡、坏死和癌变的比较
项目 细胞凋亡 细胞坏死 细胞癌变
与基因的关系 受基因控制 不受基因控制 受突变基因控制
细胞膜的变化 内陷 破裂 糖蛋白等减少,黏着性降低
形态变化 细胞变圆,与周围细胞脱离 细胞外形不规则 呈球形
影响因素 由遗传机制决定的程序性调控 电、热、冷、机械等不利因素 分为物理、化学和病毒(生物)致癌因子
对机体的影响 有利 有害 有害
1.癌细胞与分裂分化
一种只分裂而不能分化或畸形分化的细胞。
2.癌细胞的一二三三
指一个机理,两种相关基因,三个特点,三种诱变因子。
易错起源4、观察根尖分生组织细胞的有丝分裂
例4.下列关于“观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂”的叙述,错误的是( )
A.解离和压片都有利于根尖分生区细胞分散
B.先用低倍镜找到分生区细胞,再换用高倍镜观察
C.显微镜下绝大多数细胞中能观察到染色体
D.探究有丝分裂日周期性可为实验取材时机提供依据
1.实验原理
(1)高等植物体的分生区细胞能进行有丝分裂,可以利用高倍显微镜观察这个过程,根据各个时期内染色体的变化情况,识别该细胞处于有丝分裂的时期。
(2)细胞核内的染色体容易被碱性染料(如龙胆紫溶液)染色,便于观察。
2.方法步骤
(1)洋葱根尖的培养:待根长至约5 cm时,剪取根尖。
(2)装片的制作:
3.实验成功的关键
(1)选取实验材料,应剪取生长旺盛、带有分生区的根尖,同时注意一般在上午10时至下午2时左右(此时洋葱根尖分生区细胞处于分裂期的较多)剪取或在剪取根尖以前用35 ℃的温水浸泡1小时左右。
(2)压片时用力必须恰当,过重会将组织压烂,过轻则细胞未分散,二者都影响观察效果。
(3)对细胞有丝分裂的过程观察不可能看到连续的分裂过程,因为在解离过程中细胞已经死亡,我们观察到的只是一个固定的时期,要不断移动装片,在不同的视野中找到各个时期的分裂图像,所以在制作装片时要让细胞分散成一层细胞,这样才能找到细胞的各个分裂时期。
1.在装片中找不到处于分裂期细胞的原因
(1)取材时间不合适;
(2)剪取的根尖过长,大多数细胞为伸长区细胞和成熟区细胞。
2.严格控制解离的时间
(1)时间过短,细胞之间的果胶未溶解,压片时,细胞不容易分散;
(2)时间过长,解离过度,根尖易烂掉。
3.漂洗时间应充足的原因
漂洗时洗去细胞内部的盐酸,因此要保证足够的时间,否则染色时细胞质也会被染成深色。
4.实验中染色不当产生的现象
(1)染色过浅,细胞中的染色体着色不明显,无法观察到染色体的形态;
(2)染色过深,视野中一片紫色,无法观察到细胞的图像。
1.有关动物细胞有丝分裂的叙述,正确的是( )
A.细胞板在细胞有丝分裂末期形成
B.同源染色体配对通常发生在分裂前期
C.在分裂末期,细胞膜内陷形成两个子细胞
D.在分裂中期,两个中心粒复制形成两组中心粒
4.下列关于细胞癌变的叙述,错误的是( )
A.癌细胞在条件适宜时可无限增殖
B.癌变前后,细胞的形态和结构有明显差别
C.病毒癌基因可整合到宿主基因组诱发癌变
D.原癌基因的主要功能是阻止细胞发生异常增殖
5.脊椎动物在胚胎发育中产生了过量的运动神经元,它们竞争肌细胞所分泌的神经生长因子,只有接受了足够量神经生长因子的神经元才能生存,并与靶细胞建立连接,其他的则发生凋亡。下列叙述正确的是( )
A.脊椎动物细胞凋亡仅发生在胚胎发育时期
B.一个存活的神经元只与一个靶细胞建立连接
C.神经元凋亡是不受环境影响的细胞编程性死亡
D.神经元凋亡是由基因控制的、自动的细胞死亡
6.基因型为AaX狟Y的小鼠因为减数分裂过程中染色体未正常分离,而产生一个不含性染色体的AA型配子。等位基因A、a位于2号染色体。下列关于染色体未分离时期的分析,正确的是( )
①2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离
②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离
③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离
④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
A.在Ⅰ过程中某时期细胞的染色体组最多
B.细胞中染色体数目减半发生于Ⅱ过程中
C.一个A细胞产生的C细胞染色体组成有2种
D.该哺乳动物一定为雄性个体
9.下图为某二倍体生物体内的一组细胞分裂示意图,据图分析正确的是( )
A.图②产生的子细胞一定为精细胞
B.图中属于体细胞有丝分裂过程的有①③⑤
C.图示5个细胞均具有同源染色体
D.该生物的体细胞中均含有2个染色体组
10.下图表示人的细胞在一个细胞周期中每条染色体的DNA含量变化的曲线。下列有关叙述正确的是( )
A.若为有丝分裂,则EF时期的细胞都含有两个染色体组
B.若为有丝分裂,则细胞板和纺锤体都只出现于DE时期
C.若为减数分裂,则CD时期的细胞都有23对同源染色体
D.若为减数分裂,则基因的分离与自由组合发生于CD时期
11.下图简单表示一雄性哺乳动物体内细胞的某些生命活动。请据图回答下列问题。
(1)a是动物体内仍然保留着的少数具有分裂和分化能力的细胞,这一类细胞被称为________。
(2)若要研究e图细胞内各种细胞器的组成成分和功能,需要将这些细胞器分离出来,常用的方法是_______________________________________________________。
(3)c图含有的染色体组数是________。
(4)在d图中,理论上说,要合成1条含有141个氨基酸的多肽链,最多时可有________种tRNA参与运输氨基酸。
(5)f细胞中含有RNA的结构有____________________________________________。
(6)若右图是上述细胞的核DNA变化的相对值,则基因重组发生在________阶段(用字母表示);若在图中A点将核DNA带上同位素标记后放在不含同位素标记的地方培养,则在GH段可检测到有放射性的脱氧核苷酸链占________。
12.下图表示细胞内发生的一系列重大生命活动,据图回答:
(1)对于人体来说,在A、B、C、D四项生命活动中,有积极意义的是________。
(2)B过程表示一个细胞增殖的后代,在形态、结构和功能上发生________________的过程。
(3)该生物为________生物,其中A过程的方式可能有
______________________。
(4)在细胞有丝分裂末期染色体的动态变化是指______________________,在高度分化的生物体细胞中基因的表达特点是________________________。
(5)下列关于细胞凋亡的说法正确的是________。
A.效应T细胞与靶细胞结合,可导致靶细胞凋亡
B.肿瘤细胞能够无限增殖,与细胞凋亡不足有关
C.AIDS是获得性免疫缺陷综合症,与T细胞过度凋亡有关
D.细胞凋亡属于程序性死亡,对机体有积极的意义
13.洋葱是中学生物实验常用材料之一,下图是与洋葱有关实验的部分步骤,请据图回答:
Ⅰ.(1)①表示提取洋葱叶子色素时的研磨步骤,研钵中除了加无水乙醇外,还需加入的化学试剂有_______________________________________________________________;
②表示符合要求的滤纸条,但该滤纸条层析一段时间后,滤纸条上没有一条色素带,则最可能的原因是______________________________。
(2)③表示观察洋葱根尖细胞有丝分裂时装片制作的压片步骤,该步骤的目的是________________;数染色体数目最好的是________期,此时细胞内染色体、DNA、染色单体数目之比为________。④表示在低倍镜下观察洋葱根尖细胞时的一个视野,若要在高倍镜下观察洋葱细胞染色体的形态和数目,应将装片向________方移动。
Ⅱ.(1)某同学绘制了细胞分裂期的三个时期模式图,请你在下图方框中画出细胞分裂期中所缺时期的模式图。
(2)动物细胞有丝分裂与上图不同之处主要表现在________图。
(3)图中染色体数与其他各图不同的是图________,此时有染色体________条,染色单体________条;同源染色体________对。
4.解析:选D 癌细胞的主要特点是能够无限增殖。细胞癌变后,形态和结构发生显著变化。病毒通同位素标记后,经过一次有丝分裂,1个细胞中的DNA都带有放射性,但1个DNA只是一条链有放射性,带放射性的链占1/2,再经过减数第一次分裂间期的复制,这样的1个DNA分子复制后得到4条链,1.下列叙述中,不能说明“核基因和染色体行为存在平行关系”的是( )
A.基因发生突变而染色体没有发生变化
B.非等位基因随非同源染色体的自由组合而组合
C.二倍体生物形成配子时基因和染色体数目均减半
D.Aa杂合体(子)发生染色体缺失后,可表现出a基因的性状
2.与无性生殖相比,有性生殖的优越性表现在通过有性生殖( )
A.可增加遗传物质重组的机会
B.可保持亲、子代遗传性状的一致
C.产生的子代都是二倍体
D.可在短时间内迅速增加子代数量
A.减数第一次分裂中有一对染色体没有相互分离
B.减数第二次分裂中有一对染色单体没有相互分离
C.减数第一次分裂前有一条染色体多复制一次
D.减数第二次分裂前有一条染色体多复制一次
6. 雄蛙的一个体细胞经有丝分裂形成两个子细胞(C1、C2),一个初级精母细胞经减数第一次分裂形成两个次级精母细胞(S1、S2)。比较C1与C2、S1与S2细胞核中DNA数目及其贮存的遗传信息,正确的是
A.DNA数目C1与C2相同,S1与S2不同
B.遗传信息C1与C2相同,S1与S2不同
C.DNA数目C1与C2不同,S1与S2相同
D.遗传信息C1与C2不同,S1与S2相同
8.如图为基因型AABb的某动物进行细胞分裂的示意图。相关判断错误的是( )
A.此细胞为次级精母细胞或次级卵母细胞
B.此细胞中基因a是由基因A经突变产生
C.此细胞可能形成两种精子或一种卵细胞
D.此动物体细胞内最多含有四个染色体组
9.某人染色体组成可表示为44+XYY,有可能是亲代产生配子时,细胞分裂后期两条性染色体移向细胞同一侧所致,此时的细胞名称为( )
A.初级精母细胞 B.次级精母细胞
C.初级卵母细胞 D.次级卵母细胞
10.如图所示为某动物卵原细胞中染色体的组成情况,该卵原细胞经减数分裂产生3个极体和1个卵细胞,其中一个极体的染色体组成是1、3,则卵细胞中染色体组成是( )
A.2、4 B.1、3
C.1、3或2、4 D.1、4或2、3
理由:没有同源染色体,着丝点(粒)分裂。④为减数第二次分裂中期,理由:没有同源染色体,着丝点(粒) 5. 【解析】选A。具体分析如下:
解析:此细胞中不含同源染色体,故为次级精母细胞或次级卵母细胞或第一极体,A项错误。由题可知,
易错起源1、 减数分裂
例1.基因型为AaXBY的小鼠仅因为减数分裂过程中染色体未正常分离,而产生一个不含性染色体的AA型配子。等位基因A、a位于2号染色体上。下列关于染色体未分离时期的分析,正确的是( )
①2号染色体一定在减数第二次分裂时未分离
②2号染色体可能在减数第一次分裂时未分离
③性染色体可能在减数第二次分裂时未分离
④性染色体一定在减数第一次分裂时未分离
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【名师点睛】
1.减数分裂的概念
(1)范围:进行有性生殖的生物。
(2)场所:发生在有性生殖器官内。
(3)特点:染色体只复制一次,而细胞连续分裂两次。(“复制一次,分裂两次”)
(4)结果:成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞的减少一半。
2.减数分裂过程
3.减数分裂中染色体和DNA的数目变化(设体细胞染色体数为2N)
项目 减数第一次分裂 减数第二次分裂
进行分裂的细胞名称 初级性母细胞 次级性母细胞(或极体)
着丝点(粒)变化 不分裂 分裂
染色体数目 2N→N(减半) N→2N→N
DNA分子数目 4N→2N 2N→N(减半)
染色体主要行为 有联会、四分体现象,四分体的非姐妹染色单体的交叉互换,同源染色体分离,非自由组合同源染色体 着丝点(粒)分裂,染色单体分开
同源染色体 有(N对) 无
产生子细胞 次级性母细胞或极体 精细胞或卵细胞和极体
1.形成的精子细胞中染色体或基因型的特点——“两两相同,并且互补”
(1)两两相同:
减数第二次分裂,姐妹染色单体分开,平均分配到两个子细胞中去,所以形成的子细胞细胞核中的遗传物质是两两相同的。
(2)互补 (不考虑交叉互换的情况):
因为减数第一次分裂同源染色体分开,等位基因彼此分开,所以互补。
2.性原细胞的增殖方式
精原细胞、卵原细胞与体细胞染色体数相同,都是经过有丝分裂产生的。
3.减数分裂过程中不含同源染色体的细胞(正常情况下)
次级精母细胞、精细胞、精子、次级卵母细胞、卵细胞、极体。
4.减数分裂的核心变化
(1)减数第一次分裂的核心变化是同源染色体的分离,所以染色体的行为变化是四分体的形成、排列、分开(离)。
(2)减数第二次分裂的核心变化是姐妹染色单体的分离,但要注意此时无同源染色体。
易错起源2、精子与卵细胞形成过程及比较
例2.人类精子发生过程中,下列说法正确的是(多选)( )
A.细胞中染色单体数最多可达92条
B.姐妹染色单体携带的遗传信息可能是不同的
C.染色单体的交叉互换发生在同源染色体分离之前
D.一个精原细胞产生两个相同精子的概率最大为1/223
1.精子的形成过程[]
3.精子与卵细胞形成的比较
项目 精子形成 卵细胞形成
场所 精巢(睾丸) 卵巢[]
细胞质分裂方式 两次都均等分裂 初级和次级卵母细胞的分裂均为不均等分裂
产生的生殖细胞数 1个精原细胞产生4个精细胞 1个卵原细胞产生1个卵细胞
生殖细胞是否变形 是 否
相同点 染色体复制一次,细胞连续分裂两次,子细胞染色体数目均减半
1.配子来源的简易判断方法——补集法
1个精原细胞减数分裂产生4个精子:有2种类型,每种类型有2个,这两种类型的精子的染色体组合起来就是这个精原细胞的染色体,类似于数学上集合中的补集关系,即可简记为:2种精子染色体组成互为“补集”。
2.解答配子种类问题时的注意事项
(1)运用减数分裂解决配子种类问题时,应注意原始生殖细胞中的染色体组成和同源染色体的分离。
(2)考查此类问题时,题目中常限定为一个性原细胞,目的是排除非同源染色体更多自由组合的可能性。
易错起源3、有丝分裂与减数分裂的区别
例3. 玉米花药培养的单倍体幼苗,经秋水仙素处理后形成二倍体植株。如图是该过程中某时段细胞核DNA含量变化示意图。下列叙述错误的是( )
A.a~b过程中细胞内不会发生基因重组
B.c~d过程中细胞内发生了染色体数加倍
C.e点后细胞内各染色体组的基因组成相同
D.f~g过程中同源染色体分离,染色体数减半
]
1.分裂过程的比较
比 较 项 目 减 数 分 裂 有 丝 分 裂
发生部位 卵巢、睾丸(精巢) 各组织器官
分裂次数 连续分裂两次 一次
子细胞染色体数目变化 减半,发生在减数第一次分裂完成时 不变
联会、四分体 出现 不出现
非姐妹染色单体交叉互换 有 无
同源染色体分离 有,发生在减数第一次分裂后期 无
着丝点(粒)分裂 减数第二次分裂后期 后期
子细胞间的遗传组成 不一定相同 正常情况下相同
2.分裂图像的比较
有丝分裂 减数第一次分裂 减数第二次分裂
前[]期 []
①与②的主要区别在于同源染色体的排列方式不同 ③、②与③的主要区别在于有无同源染色体
中期
①与②的主要区别在于同源染色体的行为特点不同③、②与③的主要区别在于有无同源染色体
后期
①与②比较:①中染色单体分离,②中同源染色体分离①与③比较:①中有同源染色体,③中无同源染色体 ②与①、③比较:②中有染色单体,①、③中无染色单体
3.细胞分裂图像的识别方法
(1)“三看法”识别:
(2)根据减数分裂后期细胞质分裂方式判断细胞:
分辨雄性、雌性个体的减数分裂主要看细胞质分裂是否均等:
均等分裂——雄性减数分裂或雌性(第一)极体的分裂;
不均等分裂——雌性减数分裂。
4.有丝分裂与减数分裂坐标曲线的比较(细胞内染色体数目和DNA含量的变化)
项目 有丝分裂 减数分裂
染色体数目变化
DNA含量变化
1.区分有丝分裂和减数分裂的关键
(1)减数第一次分裂和有丝分裂的区别是:前者有形成四分体的变化,后者则不形成四分体。
(2)减数第二次分裂同有丝分裂的区别是:减数第二次分裂的细胞无同源染色体,而有丝分裂有同源染色体。
2.末期染色体的数目
(1)对于一个细胞来说,末期染色体数目和后期相同。
(2)对于一个细胞核来说,末期染色体数目是后期的一半。
(3)一般的曲线描述对象是细胞。
1.鉴别细胞分裂图像的关键
鉴别细胞分裂图像有多种方法,但最关键的是看细胞中是否有同源染色体的变化。若无则是减数第二次分裂,若有则是有丝分裂或减数第一次分裂。
2.根据图形判断有丝分裂与减数分裂的技巧
(1)看“染色体峰值”。染色体数目最大为4N的是有丝分裂;染色体数目最大为2N的是减数分裂;
(2)看“DNA复制和分裂次数”。斜线代表DNA复制,竖直下降代表细胞分裂完成。因此斜线出现1次,而竖直下降2次的为减数分裂;斜线出现1次,而竖直下降1次的为有丝分裂。
(3)看“结果”。分裂完成后,染色体或核DNA的数量与分裂前相等则为有丝分裂;若减半则为减数分裂。
3.DNA和染色体数量变化规律
(1)两者数量增加不同步:
只有复制,DNA数量才加倍;而只有着丝点分裂,染色体数量才加倍。
(2)两者数量同步减少:
因为染色体是DNA的主要载体,对核DNA来说,会随着同源染色体分开进入两个子细胞减半而减半,也会随着姐妹染色单体分开进入两个子细胞减半而减半。
(3)从DNA复制完成时开始到着丝点分裂之前,一条染色体上始终有两个DNA分子。
易错起源4、 观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片
例4. 如图为蝗虫精母细胞减数分裂某一时期的显微照片,该时期(多选)( )
A.是减数分裂第一次分裂的前期
B.是减数分裂第一次分裂的中期
C.非姐妹染色单体发生了互换
D.结束后,同源染色体发生联会
1.目的要求
通过观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片,识别减数分裂不同阶段的染色体的形态、位置和数目,加深对减数分裂过程的理解。
2.方法步骤
(1)在低倍显微镜下观察蝗虫精母细胞减数分裂固定装片。识别初级精母细胞、次级精母细胞和精细胞。
(2)先在低倍镜下依次找到减数第一次分裂中期、后期和减数第二次分裂中期、后期的细胞,再在高倍镜下仔细观察染色体的形态、位置和数目。
(3)根据观察结果,尽可能多地绘制减数分裂不同时期的细胞简图。
减数分裂装片观察的原理
(1)方法:可通过观察多个精原细胞的减数分裂,推测出一个精原细胞减数分裂过程中染色体的连续变化。
(2)原因:①同一生物的细胞所含遗传物质相同,增殖过程相同;
②同一时刻不同细胞可能处于不同细胞周期的不同阶段。
1.同源染色体是指( )
A.一条染色体复制形成的2条染色体
B.分别来自父方和母方的任意两条染色体
C.形态特征大体相同的染色体
D.减数分裂过程中联会的2条染色体
4.下列符号代表精子的染色体,A和a,B和b分别是两对同源染色体,下列哪四个精子来自同一个初级精母细胞(不考虑染色单体间的互换)( )
A.Ab、Ab、ab、ab B.aB、Ab、AB、AB
C.Ab、aB、Ab、aB D.AB、Ab、ab、aB
5.下图表示雄果蝇进行某种细胞分裂时,处于四个不同阶段的细胞(Ⅰ~Ⅳ)中遗传物质或其载体(①~③)的数量。下列表述与图中信息相符的是( )
A.Ⅱ所处阶段发生基因自由组合
B.Ⅲ代表初级精母细胞
C.②代表染色体
D.Ⅰ~Ⅳ中③的数量比是2∶4∶4∶1
7.某雄性动物(基因型为AaBbCc,三对基因位于三对同源染色体上)的一个初级精母细胞在四分体时期,一对同源染色体的非姐妹染色单体上含A、a基因的部位发生了交叉互换。该细胞以后进行正常的减数分裂,产生的精子类型有( )
A.1种 B.2种
C.4种 D.8种
8.交叉互换若发生在减数分裂过程中,应为减数分裂四分体时期,其结果是产生更多基因型的配子,使后代形成更多的重组类型,关于交叉互换可用下述方法验证。
高中生物课本中叙述:在细胞周期中,染色体的两条姐妹染色单体之间可发生部分交换。某生物兴趣小组为了在显微镜下观察这一观象,便进行了研究。同学们在互联网上收集的资料如下。
资料一 将细胞置于含有某种BrdU的培养基中培养,细胞能不断增殖。当DNA复制时,BrdU可替代胸腺嘧啶脱氧核苷酸掺入到DNA子链中。
资料二 由于BrdU掺入的情况不同,经特殊染色后,着色的深浅也不同。在染色单体中,若DNA只有一条链掺有BrdU,则染色后着色深;若DNA的两条单链都掺有BrdU,则使DNA双螺旋程度降低,染色后着色浅。
资料三 将处于不同细胞周期的中期细胞进行常规制片,经特殊染色后在显微镜下可观察到每条染色体的姐妹染色单体的着色情况。
根据资料生物兴趣小组进行了如下实验操作:
(1)此实验的实验原理:一是根据DNA半保留复制原则;二是使用________的方法。
(2)实验步骤:
①_____________________________。
②______________________________________。
③______________________________________________。
(3)实验结果分析:若要观察姐妹染色单体是否发生交换,应选择第二个细胞周期的中期细胞进行观察,请描述可能观察到的现象:___________________________。
(1)图中含同源染色体的细胞有________,其中①细胞继续分裂可出现的细胞是________。
(2)可表示减数分裂某时期的细胞图是_________________。
(3)基因突变和基因重组分别发生在________所示的细胞中。
(4)图2中不含有染色单体的区间是________。②与图2对应的区间________。
(3)因为细胞在复制过程中要用到培养基中的BrdU,使子代DNA中着色深浅发生变化,经过半保留复1.某人群中某常染色体显性遗传病的发病率为19%,一对夫妇中妻子患病,丈夫正常,他们所生的子女患该病的概率是( )
A.10/19 B.9/19 C.1/19 D.1/2
2.果蝇的红眼基因(R)对白眼基因(r)为显性,位于X染色体上;长翅基因(B)对残翅基因(b)为显性,位于常染色体上。现有一只红眼长翅果蝇与一只白眼长翅果蝇交配,F1的雄果蝇中约有1/8为白眼残翅。下列叙述错误的是( )
A.亲本雌果蝇的基因型是BbXRXr
B.亲本产生的配子中含Xr的配子占1/2
C.F1出现长翅雄果蝇的概率为3/16
D.白眼残翅果蝇能形成bbXrXr类型的次级卵母细胞
3.假定五对等位基因自由组合,则杂交组合AaBBCcDDEe×AaBbCCddEe产生的子代中,有一对等位基因杂合、四对等位基因纯合的个体所占的比率是( )
A.1/32 B.1/16 C.1/8 D.1/4
4.决定小鼠毛色为黑(B)/褐(b)色、有(s)/无(S)白斑的两对等位基因分别位于两对同源染色体上。基因型为BbSs的小鼠间相互交配,后代中出现黑色有白斑小鼠的比例是( )
A.1/16 B.3/16 C.7/16 D.9/16
6.黄曲霉毒素是主要由黄曲霉菌产生的可致癌毒素,其生物合成受多个基因控制,也受温度、pH等因素影响。下列选项正确的是( )
A.环境因子不影响生物体的表现型
B.不产生黄曲霉毒素菌株的基因型都相同
C.黄曲霉毒素致癌是表现型
D.黄曲霉菌产生黄曲霉毒素是表现型
7.食指长于无名指为长食指,反之为短食指,该相对性状由常染色体上一对等位基因控制(TS表示短食指基因,TL表示长食指基因),此等位基因表达受性激素影响,TS在男性为显性,TL在女性为显性。若一对夫妇均为短食指,所生孩子既有长食指又有短食指,则该夫妇再生一个孩子是长食指的概率为( )
A.1/4 B.1/3 C.1/2 D.3/4
8.喷瓜有雄株、雌株和两性植株,G基因决定雄株,g基因决定两性植株,g-基因决定雌株。G对g、g-是显性,g对g-是显性,如Gg是雄株,gg-是两性植株,g-g-是雌株。下列分析正确的是( )
A.Gg和Gg-能杂交并产生雄株
B.一株两性植株的喷瓜最多可产生三种配子
C.两性植株自交不可能产生雌株
D.两性植株群体内随机传粉,产生的后代中,纯合子(体)比例高于杂合子(体)
10.某种自花受粉植物的花色分为白色、红色和紫色。现有4个纯合品种:1个紫色(紫)、1个红色(红)、2个白色(白甲和白乙)。用这4个品种做杂交实验,结果如下:
实验1:紫×红,F1表现为紫,F2表现为3紫∶1红;
实验2:红×白甲,F1表现为紫,F2表现为9紫∶3红∶4白;
实验3:白甲×白乙,F1表现为白,F2表现为白;[]
实验4:白乙×紫,F1表现为紫,F2表现为9紫∶3红∶4白。
综合上述实验结果,请回答:
(1)上述花色遗传所遵循的遗传定律是__________________。
(2)写出实验1(紫×红)的遗传图解(若花色由一对等位基因控制,用A、a表示,若由两对等位基因控制,用A、a和B、b表示,以此类推)。
(3)为了验证花色遗传的特点,可将实验2(红×白甲)得到的F2植株自交,单株收获F2中紫花植株所结的种子,每株的所有种子单独种植在一起可得到一个株系,观察多个这样的株系,则理论上,在所有株系中有4/9的株系F3花色的表现型及其数量比为_________________________________________________。
11.如图为某家族甲、乙两种遗传病的系谱图。甲遗传病由一对等位基因(A、a)控制,乙遗传病由另一对等位基因(B、b)控制,这两对等位基因独立遗传。已知Ⅲ-4 携带甲遗传病的致病基因,但不携带乙遗传病的致病基因。
回答问题:
(1)甲遗传病的致病基因位于_______(X、Y、常)染色体上,乙遗传病的致病基因位于________(X、Y、常)染色体上。
(2)Ⅱ-2的基因型为_______,Ⅲ-3的基因型为_______。
(3)若Ⅲ-3和Ⅲ-4再生一个孩子,则这个孩子为同时患甲、乙两种遗传病男孩的概率是________。
(4)若Ⅳ-1与一个正常男性结婚,则他们生一个患乙遗传病男孩的概率是________。
(5)Ⅳ-1的这两对等位基因均为杂合的概率是________。
含有Xr的比例占1/2,故亲代产生的配子中含有Xr的比例占1/2;F1中出现长翅雄果蝇的概率为
色体隐性遗传病;
易错起源1、分离定律及其应用
例1. 已知某环境条件下某种动物的AA和Aa个体全部存活,aa个体在出生前会全部死亡。现有该动物的一个大群体,只有AA、Aa两种基因型,其比例为1∶2。假设每对亲本只交配一次且成功受孕,均为单胎,在上述环境条件下,理论上该群体随机交配产生的第一代中AA和Aa的比例是( )
A.1∶1 B.1∶2 C.2∶1 D.3∶1
♀AA(1/3) ♀Aa(2/3)
♂AA(1/3) AA(1/9) AA(1/9)Aa(1/9)
♂Aa(2/3) AA(1/9)Aa(1/9) AA(1/9)Aa(2/9) aa(1/9)死亡
统计可得AA∶Aa=(4/9)∶(4/9)=1∶1。
1. 对性状分离现象的解释
由此可见,F2性状表现及比例为:3高∶1矮。
2.对分离现象解释的验证——测交实验
让F1与隐性纯合子杂交,用来测定F1的基因型,证实杂合子形成配子时等位基因分离的正确性。图解表示如下:
目的:验证对分离现象的解释
选材:F1与隐性纯合子
预期结果:Dd×dd→1Dd∶1dd
实验结果:高茎∶矮茎≈1∶1
结论:F1的遗传因子组成为Dd,形成配子时,成对的遗传因子发生分离,分别进入不同的配子中,产生D和d两种比例相等的配子
3.最基本的6种交配组合(以豌豆的高茎D和矮茎 d为例)
(1)DD×DD→DD高茎;
(2)dd×dd→dd矮茎;
(3)DD×dd→Dd高茎;
(4)Dd×Dd→1DD∶2Dd∶1dd=3高∶1矮;
(5)Dd×dd→1Dd∶1dd=1高∶1矮;
(6)DD×Dd→1DD∶1Dd高茎。
1.显隐性的确定
(1)具有相对性状的纯合亲本杂交,F1表现出来的那个性状为显性性状。
(2)杂种后代有性状分离,数目占3/4的性状为显性性状。
2.验证基因分离定律的三种方法
(1)测交法:杂种F1与隐性纯合子杂交,后代出现两种基因型与表现型的个体,证明杂种后代产生了两种配子,即等位基因彼此分离。
(2) F1自交法:杂种F1自交后代F2中出现显隐性两种表现型的个体,也是由于F1产生了两种配子,即等位基因彼此分离。
(3)花粉鉴定法:非糯性与糯性水稻的花粉遇碘呈现不同的颜色,杂种非糯性水稻的花粉是减数分裂的产物,遇碘呈现两种不同的颜色,比例为1∶1,从而直接证明了杂种非糯性水稻在产生花粉的减数分裂过程中,等位基因彼此分离。
易错起源2、 自由组合定律
例2.果蝇中灰身(B)与黑身(b)、大翅脉(E)与小翅脉(e)是两对相对性状且独立遗传,灰身大翅脉的雌蝇与灰身小翅脉的雄蝇杂交,子代中47只为灰身大翅脉,49只为灰身小翅脉,17只为黑身大翅脉,15只为黑身小翅脉。回答下列问题:
(1)在上述杂交子代中,体色和翅脉的表现型比例依次为______________和______________。
(2)两个亲本中,雌蝇的基因型为______________,雄蝇的基因型为___________________。
(3)亲本雌蝇产生卵的基因组成种类数为_____________,其理论比例为_____________________。[]
(4)上述子代中表现型为灰身大翅脉个体的基因型为________,
黑身大翅脉个体的基因型为__________________________。
【方法技巧】加法定理和乘法定理
1.对自由组合定律现象的分析
(1)解释:
①两对相对性状分别由两对遗传因子控制。
②F1产生配子时,每对遗传因子彼此分离,不同对的遗传因子自由组合。F1产生的雌配子和雄配子各有4种,且数目相等。
③受精时,雌雄配子的结合是随机的。
(2)验证——测交实验:
①实验过程和现象:
②结论:测交结果与预期设想相符,证实了F1产生了4种配子,F1产生配子时,等位基因分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合,并进入不同的配子中。
【特别提醒】自由组合定律的“三性” []
(1)同时性:同源染色体上等位基因的分离与非同源染色体上非等位基因的自由组合同时进行。
(2)独立性:同源染色体上等位基因之间的相互分离与非同源染色体上非等位基因的自由组合互不干扰,各自独立地分配到配子中去。
(3)普遍性:自由组合定律广泛存在于生物界,发生在有性生殖过程中。基因重新组合会产生极其多样基因型的后代,这也是生物种类具有多样性的重要原因。
两大遗传规律的比较
项目 基因的分离定律 基因的自由组合定律
研究对象 一对相对性状 两对及两对以上相对性状
等位基因 一对等位基因 两对及两对以上等位基因
等位基因与 染色体的关系 位于一对同源染色体上 分别位于两对及两对以上的同源染色体上
细胞学基础 减Ⅰ后期同源染色体彼此分离 减Ⅰ后期非同源染色体自由组合
遗传实质 遗传实质在杂合子的细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因具有一定的独立性。F1形成配子时,等位基因随同源染色体的分开而分离,分别进入到两个配子中,独立地随配子遗传给后代 位于非同源染色体上的非等位基因的分离与组合是互不干扰的。在减数分裂形成配子时,同源染色体上的等位基因彼此分离,非同源染色体上的非等位基因自由组合
项目 基因的分离定律 基因的自由组合定律
遗传[][]表[]现 F1产生配子[]类型数及比例 2种,1∶1[] 22或2n种,数量相等
F1配子组合数 4种 42或4n种
F1测交结果 2种,1∶1 22种,(1∶1)2或2n种,(1∶1)n
F2基因型 3种 32或3n种
F2表现型 2种,(3∶1) 22种,(3∶1)2或2n种,(3∶1)n
联系 在减数分裂形成配子时,两个定律同时发生,在同源染色体上的等位基因分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。其中分离定律是自由组合定律的基础
【特别提醒】
1.适用生物类别:真核生物。凡原核生物及病毒的遗传均不符合。
2.遗传方式:细胞核遗传。真核生物的细胞质遗传不符合。
3.在进行有丝分裂的过程中不遵循两大定律。
4.单基因遗传病(含性染色体上的基因)符合两大定律,多基因遗传病和染色体异常遗传病不符合两大定律。
易错起源3、人类遗传病与伴性遗传
例3.人类遗传病调查中发现两个家系都有甲遗传病(基因为H、h)和乙遗传病(基因为T、t)患者,系谱图如下。以往研究表明在正常人群中Hh基因型频率为10-4。请回答下列问题(所有概率用分数表示):
(1)甲病的遗传方式为________________,乙病最可能的遗传方式为___________________。
(2)若Ⅰ-3无乙病致病基因,请继续以下分析。
①Ⅰ-2的基因型为_________;Ⅱ-5的基因型为_________。
②如果Ⅱ-5与Ⅱ-6结婚,则所生男孩同时患两种遗传病的概率为______________。
③如果Ⅱ-7与Ⅱ-8再生育一个女儿,则女儿患甲病的概率为_____________。
④如果Ⅱ-5与h基因携带者结婚并生育一个表现型正常的儿子,则儿子携带h基因的概率为_______________。
人类遗传病是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病。主要包括以下三种情况:
1.单基因遗传病
含义 受一对等位基因控制的遗传病
分类 显性遗传病 隐性遗传病
常染色体遗传 伴X染色体遗传 常染色体遗传 伴X染色体遗传
举例 并指多指软骨发育不全 抗维生素D佝偻病 白化病、先天性聋哑、苯丙酮尿症、镰刀型细胞贫血症 红绿色盲、血友病、进行性肌营养不良
2.多基因遗传病
(1)含义:受两对以上的等位基因控制的人类遗传病。
(2)特点:在群体中发病率比较高,容易受环境影响。性状的表现是遗传物质和环境共同作用的结果。
(3)类型:主要包括一些先天性发育异常和一些常见病,如原发性高血压、冠心病、哮喘病和青少年型糖尿病等。
3.染色体异常遗传病
(1)含义:由染色体异常引起的遗传病。
(2)分类:
①染色体结构异常引起的疾病,如猫叫综合征。
②染色体数目异常引起的疾病,如21三体综合征。
【特别提醒】
1.单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病,都是可遗传的。
2.单基因突变可引起单基因遗传病。
3.这三类遗传病的发病都受环境因素的影响,其中多基因遗传病更易受环境的影响。
4.注意区分遗传病、先天性疾病、家族性疾病。
解答此类问题首先应判断相关遗传病的遗传方式,判断遗传方式应将各种遗传病分开来进行判断,一般应“三看”:一看是否为伴Y染色体遗传;二看显隐性,“无中生有是隐性,有中生无是显性”;三看是伴X染色体还是常染色体遗传,隐性遗传找女患者(其父或子有正常者,即为常染色体遗传);显性遗传找男患者(其母或女有正常者,即为常染色体遗传)。
易错起源4、 人类遗传病及监测和预防
例4.某致病基因h位于X染色体上,该基因和正常基因H中的某一特定序列经BclⅠ酶切后,可产生大小不同的片段(如图1,bp表示碱基对),据此可进行基因诊断。图2为某家庭该病的遗传系谱。
下列叙述错误的是( )
A.h基因特定序列中BclⅠ酶切位点的消失是碱基序列改变的结果
B.Ⅱ-1的基因诊断中只出现142 bp片段,其致病基因来自母亲
C.Ⅱ-2的基因诊断中出现142 bp、99 bp和43 bp三个片段,其基因型为XHXh
D.Ⅱ-3的丈夫表现型正常,其儿子的基因诊断中出现142 bp片段的概率为1/2
1.手段:主要包括遗传咨询和产前诊断
2.意义:在一定程度上有效地预防遗传病的产生和发展
3.我国开展优生工作的主要措施
措 施 理论依据 具 体 手 段
禁止近 亲结婚 近亲携带同一种隐性致病基因概率高 ①搞好宣传;②法律限制
进行遗传咨询 各种遗传病的遗传规律 ①调查家庭病史;②分析遗传病的传递方式;③推算后代再发风险率;④提出防治对策和建议,如终止妊娠、进行产前诊断等
进行产前诊断 胚胎发育原理 ①羊水检查;②B超检查;③孕妇血细胞检查;④基因诊断;确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病
4.人类基因组计划
(1)检测对象:全部的碱基(对)序列,包括基因片段中的和非基因片段中的,不是检测基因序列。
(2)需检测的染色体条数:
①对于XY型或ZW型性别决定的生物,其基因组和染色体组的情况与人的一致,即基因组包含常染色体的一半加一对性染色体;而染色体组包含常染色体的一半加一条性染色体。
②对于无性别决定的生物以及无性染色体的动物,如水稻,因无性染色体,故基因组与染色体组一样,均为体细胞染色体数的一半。
遗传调查咨询的注意事项
(1)确认调查对象:
①宜选择群体中发病率较高的单基因遗传病。
②宜选取“可操作性强”的调查类型,如:红绿色盲,多(并)指,高度近视等(本类遗传病只需通过观察、问卷、调查、访谈等方式即可进行,不必做复杂的化验、基因检测等)。
③欲调查遗传病发病率,需在“广大人群”中随机抽样调查。
④欲确认遗传方式,需对“患者家系”展开调查。
(2)保证调查群体足够大,以便获得较多数据,并经统计学分析得出较科学的结论。统计的数量越大,越接近理论值。
1.在一个成员血型各不相同的家庭中,妻子是A型血,她的红细胞能被丈夫和儿子的血清凝集,则丈夫的血型和基因型分别是( )
A.B型,IBIB B.B型,IBi
C.AB型,IAIB D.O型,ii
2.等位基因一般位于( )
A.DNA两条链上
B.联会时形成的四分体上
C.两条非同源染色体上
D.复制时产生的两条姐妹染色单体上
3.豌豆的高茎对矮茎是显性,现进行高茎豌豆间的杂交,后代既有高茎豌豆又有矮茎豌豆,若后代中的全部高茎豌豆进行自交,则所有自交后代中高茎豌豆与矮茎豌豆的比为( )
A.3∶1 B.5∶1
C.9∶6 D.1∶1
4.苏格兰牛的耳尖V形与非V形是一对相对性状,由一对等位基因控制。以下是苏格兰牛耳尖性状遗传的家系图,下列叙述正确的是( )
A.V形耳尖由X染色体上的显性基因控制
B.由Ⅲ2的表现型可推定Ⅲ1为杂合子
C.Ⅲ3中控制非V形耳尖的基因可来自Ⅰ1
D.Ⅲ2与Ⅲ5生出V形耳尖子代的可能性为1/3
5.玉米是一种雌雄同株的植物,正常植株的基因型为A_B_,其顶部开雄花,下部开雌花;基因型为aaB_的植株不能长出雌花而成为雄株;基因型为A_bb或aabb植株的顶端长出的是雌花而成为雌株(两对基因位于两对同源染色体上)。育种工作者选用上述材料作亲本,杂交后得到下表中的结果。则所用亲本的基因型组合是( )
A.aaBb×Aabb或AaBb×aabb
B.AaBb×Aabb或AaBb×aabb
C.aaBb×AaBb或AaBb×Aabb
D.aaBb×aabb或Aabb×aabb
6.豌豆子叶的黄色(Y)对绿色(y)为显性,圆粒种子(R)对皱粒种子(r)为显性。某人用黄色圆粒和绿色圆粒的豌豆进行杂交,发现F1出现4种类型,对性状的统计结果如图所示,如果用F1中的一株黄色圆粒豌豆与绿色皱粒豌豆杂交,得到的F2的性状类型的种类和数量比例是( )
A.黄色圆粒∶黄色皱粒∶绿色圆粒∶黄色皱粒=2∶1∶2∶1
B.黄色圆粒∶黄色皱粒∶绿色圆粒∶绿色皱粒=2∶2∶1∶1
C.黄色圆粒∶黄色皱粒∶绿色圆粒∶绿色皱粒=1∶1∶1∶1
D.黄色圆粒∶绿色圆粒=1∶1或黄色圆粒∶黄色皱粒∶绿色圆粒∶绿色皱粒=1∶1∶1∶1
7.某植物花瓣的大小受一对等位基因A、a控制,基因型AA的植株表现为大花瓣,Aa的为小花瓣,aa的为无花瓣。花瓣颜色受另一对等位基因R、r控制,基因型为RR和Rr的花瓣是红色,rr的为黄色,两对基因独立遗传。若基因型为AaRr的亲本自交,则下列有关判断错误的是( )
A.子代共有9种基因型
B.子代共有4种表现型
C.子代有花瓣植株中,AaRr所占的比例约为1/3
D.子代的所有植株中,纯合子约占1/4
8.荠菜的果实形状有三角形和卵圆形两种,该性状的遗传由两对等位基因控制。将纯合的结三角形果实荠菜和纯合的结卵圆形果实荠菜杂交,F1全部结三角形果实,F2的表现型及比例是结三角形果实植株∶结卵圆形果实植株=15∶1。下列有关说法,正确的是( )
A.荠菜果实形状的遗传不遵循基因的自由组合定律
B.对F1测交,子代表现型的比例为1∶1∶1∶1
C.纯合的结三角形果实植株的基因型有四种
D.结卵圆形果实荠菜自交,子代植株全结卵圆形果实
11.在蜜蜂的蜂巢中,有由受精卵发育来的蜂王和工蜂(均为雌性),以及由未受精的卵细胞发育来的雄蜂。蜜蜂的附肢有沟(花粉筐)、沟边有毛(花粉刷),自然界的野生工蜂为短毛、浅沟性状的“非富蜜型”。科研人员在自然界中偶然得到极少数具有长毛、深沟性状的“富蜜型”雄蜂,作了如下杂交实验,请分析回答下列问题:
组别 母本(♀) 父本(♂) 杂交结果
实验一 非富蜜型 富蜜型 ♀、♂均为非富蜜型(F1)
实验二 F1非富蜜型 富蜜型 ♀、♂均为四种表现型且比例为1∶1∶1∶1
实验三 富蜜型 F1非富蜜型 ♂富蜜型,♀非富蜜型
(1)一个蜂巢中的蜂王、工蜂、雄蜂等全部个体构成了一个________。同样由受精卵发育来的个体,由于获得的营养不同,只有一只雌蜂发育为蜂王,其余都发育为雌性工蜂,可见生物的性状是________共同作用的结果。
(2)用________将雄蜂和工蜂的有丝分裂细胞染色,在________下观察并记录有丝分裂中期细胞的染色体数目,则观察到的结果为________________________________。
(3)蜜蜂的长毛、深沟的性状最初是通过________产生的。据实验结果分析,这两对相对性状中________为显性。
(4)由实验二结果可推知母本产生了________配子,说明控制两对相对性状的基因的遗传符合________定律。由实验三结果分析,父本产生了________种配子,子代雄蜂均为富蜜型,这是由于它们没有从父本获得________________________基因。
(5)若培育富蜜型工蜂,可选择实验________中的母本和富蜜型雄蜂杂交,从而确保子代工蜂均为富蜜型。
12.燕麦颖片颜色的遗传受不同对染色体上的两对等位基因控制,其中基因B控制黑色素的形成,基因Y控制黄色素的形成,但黑色会掩盖黄色。基因b、y均不产生色素,而表现为白颖。
(1)基因型为BbYy的个体的表现型为________,该个体自交后代的表现型及比例为
____________________________________________________________________。
(2)表现型为黑颖和黄颖的两个亲本杂交,子代表现为2黑颖∶1 黄颖∶1 白颖,则两亲本的基因型为________。
(3)为鉴定一黑颖植株的基因型,将该植株与白颖植株杂交得F1,F1自交得F2,请回答下列问题:
①表现为黑颖的植株的基因型共有________种。
②根据F1的表现型及其比例,可确定的亲本基因型有________________三种。
③根据F1的表现型及其比例,尚不能确定的亲本基因型中,若F2中黑颖∶黄颖∶白颖比例为________,则亲本植株的基因型为BByy。
(3)现有一批纯种白羽鸡,甲组:EEdd,乙组:EEDD,丙组:eedd。若想利用这批纯种白羽鸡通过杂交方法培育出纯种黑羽鸡,请完成实验方案并讨论。
①实验方案:
Ⅰ.选择________的两个品种进行杂交获得F1;
Ⅱ.让F1雌雄个体相互交配获得F2;
Ⅲ.让F2的________,后代不发生性状分离的为纯种黑羽鸡。
②讨论:F2中黑羽鸡与白羽鸡的比例为________。若将F2黑羽的雌雄个体自由交配,后代中黑羽的纯合子占全部F3个体的比例为________。
同源染色体联会形成的。
11.解析:(1)一个蜂巢中所有的蜂组成一个种群。(2)常用龙胆紫或醋酸洋红对染色体进行染色。因雄基因共同控制生物体的性状。(3)黑羽鸡的基因型是eeD_,白羽鸡的基因型是E_D_、E_dd或eedd。利用这批纯种白羽鸡(甲组:EEdd,乙组:EEDD,丙组:eedd)通过杂交方法培育出纯种黑羽鸡(eeDD),1.下列关于高等哺乳动物受精与胚胎发育的叙述,正确的是( )
A.绝大多数精卵细胞的识别具有物种特异性
B.卵裂球细胞的体积随分裂次数增加而不断增大
C.囊胚的滋养层细胞具有发育全能性
D.原肠胚发育分化形成内外两个胚层
2.通过胚胎移植技术,可以实现良种牛的快速繁殖。下列相关叙述正确的是( )
A.对供体和受体母牛都要进行相同激素处理
B.受精和胚胎的早期培养都需要在体外进行
C.对冲卵获得的原肠胚检查合格后方可移植
D.胚胎分割移植实现同卵多胎的成功率较低
3.下列有关干细胞的叙述,错误的是( )
A.自体干细胞移植通常不会引起免疫排斥反应
B.胚胎干细胞在体外培养能增殖但不能被诱导分化
C.组织细胞的更新包括细胞凋亡和干细胞增殖、分化等过程
D.造血干细胞具有分化出多种血细胞的能力,可用于治疗白血病
4.华南虎是国家一级保护动物,可采用试管动物技术进行人工繁殖,该技术包括的环节有( )
①转基因 ②核移植 ③体外受精
④体细胞克隆 ⑤胚胎移植
A.①③ B.①④ C.②⑤ D.③⑤
6.培育“试管山羊”的基本过程如图所示,若要培育成功,下列叙述正确的是( )
A.甲过程中可通过给母山羊注射有关激素使其超数排卵
B.乙过程的目的之一是促进卵母细胞和精子的成熟
C.丙过程与乙过程中应采用相同成分的培养液
D.丁过程中早期胚胎需移植到与供体性状相同的代孕母羊子宫内
7.老年痴呆症患者的脑血管中有一种特殊的β-淀粉样蛋白体,它的逐渐积累可能导致神经元损伤和免疫功能下降,某些基因的突变会导致β-淀粉样蛋白体的产生和积累。下列技术不能用于老年痴呆症治疗的是( )
A.胚胎移植技术 B.胚胎干细胞技术
C.单克隆抗体技术 D.基因治疗技术
9.下列关于哺乳动物胚胎发育和胚胎工程的叙述,正确的是( )
A.卵裂期胚胎中细胞数目和有机物总量在不断增加
B.胚胎分割时需将原肠胚的内细胞团均等分割
C.胚胎干细胞具有细胞核大、核仁小和蛋白质合成旺盛等特点
D.胚胎干细胞是一类未分化细胞,可从早期胚胎中分离获取
10.下列关于转基因植物的叙述正确的是
A.转入到油菜的抗除草剂基因,可能通过花粉传入环境中
B.转抗虫基因的植物,不会导致昆虫群体抗性基因频率增加
C.动物的生长激素基因转入植物后不能表达
D.如转基因植物的外源基因来源于自然界,则不存在安全性问题
11.运用转基因技术培养的单细胞“工程硅藻”,可把光合作用合成的有机物以脂质形式储存起来。科学家计划在海水中大量培养“工程硅藻”,捕捞后从中提炼“生物柴油”。与矿物柴油相比,使用这种“生物柴油”的优点是
( )
①可再生 ②不显著增加碳排放
③不排放含硫废气 ④不会对生态环境造成负面影响
A.①②③ B.①③④ C.①②④ D.②③④
12.利用泥浆生物反应器处理污染土壤,原理是将污染土壤用水调成泥浆状,同时加入部分营养物质和菌种等,在有氧条件下剧烈搅拌,使污染物快速分解。由此推知,该反应器( )[]
A.能够实现物质循环
B.主要处理有机污染
C.可看做一个小型生态系统
D.存在能量输入、传递、转化和散失
13.为加强水体治理,珠江流域某城市构建了较大面积的人工湿地。
(1)当污染物随水流进入该湿地时,湿地水体中碳元素的迁移和转化途径如图。请用箭头和文字补充虚线框中的碳转化途径。
(2)一段时间后,湿地中出现了轮虫等浮游动物,可控制绿藻等浮游植物的增殖;管理员还放养了一些鱼和鸭,为城市增添自然气息。请写出可能存在的食物链(两条)。
(3)如果含有重金属的工业废水进入该系统,请根据生态学基本原理,指出可能产生哪些负面影响。
14.材料:饲料原料中的磷元素有相当一部分存在于植酸中,猪、禽等动物由于缺乏有关酶,无法有效利用植酸,造成磷源浪费,而且植酸随粪便排出后易造成环境有机磷污染。植酸酶能催化植酸水解成肌醇和磷酸,因此成为目前重要的饲料添加剂之一。
(1)饲料加工过程温度较高,要求植酸酶具有较好的高温稳定性。利用蛋白质工程技术对其进行改造时,首先必须了解植酸酶的_______________,然后改变植酸酶的______________,从而得到新的植酸酶。
(2)培育转植酸酶基因的大豆,可提高其作为饲料原料磷的利用率。将植酸酶基因导入大豆细胞常用的方法是_____________。请简述获得转基因植株的完整过程:
_____________________________________________________________________。
(3)为了提高猪对饲料中磷的利用率,科学家将带有植酸酶基因的重组质粒通过__________法转入猪的受精卵中。该受精卵培养至一定时期可通过______________方法,从而一次得到多个转基因猪个体。
(4)若这些转基因动、植物进入生态环境中,对生态环境有何影响?
(2)绿藻→轮虫→鱼,黑藻→鱼→鸭。
易错起源1、胚胎工程的理论基础和胚胎工程
例1.毛角蛋白Ⅱ型中间丝(KIFⅡ)基因与绒山羊的羊绒质量密切相关。获得转KIFⅡ基因的高绒质绒山羊的简单流程如图。
(1)过程①中最常用的运载工具是____________,所需要的酶是限制酶和__________________。
(2)在过程②中,用____________处理将皮肤组织块分散成单个成纤维细胞。在培养过程中,将成纤维细胞置于5% CO2的气体环境中,CO2的作用是_______________。
(3)在过程③中,用___________处理以获取更多的卵(母)细胞。成熟卵(母)细胞在核移植前需要进行__________处理。
(4)从重组细胞到早期胚胎过程中所用的胚胎工程技术是_______________。在胚胎移植前,通过_________技术可获得较多胚胎。
DNA连接酶。
1.胚胎工程的理论基础
(1)精子、卵子(卵细胞)发生的比较:
项目[] 精子发生 卵子(卵细胞)发生
区别[] 场所[][] 睾丸曲细精管 卵巢(MⅠ)、输卵管(MⅡ) [][][]
时间 初情期后 MⅠ:卵泡形成时期;MⅡ:精、卵结合过程中完成
区别 过程
区别 特点 ①MⅠ、MⅡ连续②需要变形③细胞质均等分配 ①MⅠ和MⅡ不连续②不需要变形③细胞质不均等分配(第一极体分裂时均等分配)
结果 形成4个精子 形成1个卵子(卵细胞)和3个极体
相同点 ①原始生殖细胞的增殖方式为有丝分裂;②生殖细胞的成熟为减数分裂③成熟过程均经一次复制和两次分裂,子细胞中染色体数目减半
(3)胚胎发育的过程:
(2)胚胎移植的培育流程:
①以牛胚胎移植为例:
②生理基础:
a.动物发情排卵后,同种动物的供、受体生殖器官的生理变化是相同的。
b.早期胚胎处于游离状态。
c.受体对移入子宫的外来胚胎基本上不发生免疫排斥反应。
d.供体胚胎的遗传性状在孕育过程中不受受体环境影响。
(3)胚胎分割:
①概念:采用机械方法将早期胚胎切割成2等份、4等份或8等份等,经移植获得同卵双胎或多胎的技术。
②技术关键:选择发育良好、形态正常的桑椹胚或囊胚,操作时内细胞团要均等分割,以免影响分割后胚胎的恢复和进一步发育。
(4)胚胎干细胞(ES或EK细胞):
①来源:是由早期胚胎或原始性腺中分离出来的一类细胞。
1.胚胎移植中的“两次”
(1)两次使用促性腺激素:第一次对受、供体进行同期发情处理;第二次用于供体的超数排卵。
(2)两次检查:第一次对收集的胚胎进行检查;第二次对受体母牛是否妊娠进行检查。
2.关于胚胎移植的三点说明
(1)产下的犊牛性状取决于所用公牛和供体牛,性别取决于公牛提供何种类型的精子,与受体牛没有关系。
(2)冲卵是从子宫中冲出胚胎,而非冲出卵子(卵细胞)。
(3)胚胎移植、胚胎分割、核移植都以动物细胞培养技术为基础;胚胎移植是胚胎工程技术的最后环节。
易错起源2、生物技术的安全性和伦理问题
例2.下列关于转基因生物安全性的叙述,错误的是( )
A.种植转基因作物应与传统农业种植区隔离
B.转基因作物被动物食用后,目的基因会转入动物体细胞中
C.种植转基因植物有可能因基因扩散影响野生植物的遗传多样性
D.转基因植物的目的基因可能转入根际微生物
1.转基因生物的安全性
2.生物技术的伦理问题
(1)几种生物技术的伦理观点:
(2)克隆人:
①过程:
②分类:
③态度:
中国政府的态度是禁止生殖性克隆人,但不反对治疗性克隆。
(3)基因检测:
①概念:指通过基因芯片对被检测者细胞中的DNA分子进行检测,分析出被检测者所含的各种致病基因和疾病易感基因的情况的一种技术。
②争论焦点:
a.基因检测能否达到预防疾病的目的。
b.是否引起基因歧视及其他危害。
3.生物武器对人类的威胁
(1)种类:致病菌、病毒、生化毒剂,以及经过基因重组的致病菌等。
(2)散布方式:吸入、误食、接触带菌物品、被带菌昆虫叮咬等。
(3)特点:致病力强、多数具传染性、传染途径多、污染面广、有潜伏期、不易被发现、危害时间长等。
(4)《禁止生物武器公约》及中国政府的态度:在任何情况下不发展、不生产、不储存生物武器,并反对生物武器及其技术和设备的扩散。
1.生物安全
(1)生物安全是指现代生物技术的研究、开发、应用以及转基因生物的跨国转移可能会对生物多样性、生态环境和人体健康构成潜在的风险与威胁。
(2)转基因生物及其产品的安全性主要包括三个方面:
①导入的外源基因及其产物对受体生物是否有不利影响;
②有关转基因生物释放或使用带来的生态学上的安全性;
③转基因生物在食品、饲料和其他消费领域的安全性。
2.克隆技术存在的问题
成功率低,克隆动物存在健康问题。
易错起源3、生态工程
例3.现有一生活污水净化处理系统,处理流程为“厌氧沉淀池→曝气池→兼氧池→植物池”,其中植物池中生活着水生植物、昆虫、鱼类、蛙类等生物。污水经净化处理后,可用于浇灌绿地。回答问题:
(1)污水流经厌氧沉淀池、曝气池和兼氧池后得到初步净化。在这个过程中,微生物通过_______________呼吸将有机物分解。
(2)植物池中,水生植物、昆虫、鱼类、蛙类和底泥中的微生物共同组成了_____________(生态系统、群落、种群)。在植物池的食物网中,植物位于第_______营养级。植物池中所有蛙类获得的能量最终来源于_________所固定的_________能。
(3)生态工程所遵循的基本原理有整体性、协调与平衡、_____________和__________等原理。
(4)一般来说,生态工程的主要任务是对_______________进行修复,对造成环境污染和破坏的生产方式进行改善,并提高生态系统的生产力。
1.生态工程的概念
指人类应用自然生态系统、系统学等学科的基本原理和方法,通过系统设计和调控技术组装,对已被破坏的生态环境进行修复、重建,对造成环境污染和破坏的传统生产方式进行改善,并提高生态系统的生产力,追求生态、经济、社会效益的统一,从而促进人类社会和自然环境的和谐发展。
2.生态工程的原理
项目 理论基础 意义 实例
物质循环再生原理 物质循环 可避免环境污染及其对系统稳定和发展的影响 无废弃物农业
物种多样性原理 生态系统的稳定性 生物多样性高可提高系统的抵抗力稳定性,提高系统的生产力 “三北防护林”建设中的问题,珊瑚礁生态系统的生物多样性的问题
协调与平衡原理 生物与环境的协调与平衡 生物数量不超过环境承载力,可避免系统的失衡和破坏 太湖富营养化问题、过度放牧等
整体性原理 社会—经济—自然复合系统 统一协调各种关系,保障系统的平衡与稳定 林业建设中自然系统与社会、经济系统的关系问题
系统学和工程学原理 系统的结构决定功能原理:分布式优于集中式和环式 改善和优化系统的结构以改善功能 桑基鱼塘
1.生态经济的优点
生态经济实现了原料-产品-原料-产品的生产体系,实现了废弃物资源化的循环经济。具有少消耗、高效率、可持续的特点。
2.生态工程的三点说明
(1)生态工程建设的基本过程包括拟定目标与实施调查、系统分析、可行性评价与决策和技术设计等,其中技术设计是生态工程建设的核心环节。
(2)建立不同的生态工程时要依据不同的原理,因地制宜,不能相互照搬。
(3)生态系统自我调节能力是有限的,不能因为有了生态工程就可以先污染破坏再治理。
1.下列与细胞工程技术相关的表述中,不正确的是( )
A.植物体细胞杂交技术可以克服常规的远缘杂交不亲和障碍
B.动物细胞培养与植物组织培养所用的培养基成分基本相同
C.动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理相同
D.植物组织培养技术的理论基础是细胞的全能性
2.某研究小组对某种动物的肝肿瘤细胞(甲)和正常肝细胞(乙)进行培养,下列叙述正确的是( )
A.制备肝细胞悬浮液时先用剪刀剪碎肝组织,再用胃蛋白酶
B.肝细胞培养过程中通常在培养液中通入5%的CO2刺激细胞呼吸
C.为了防止培养过程中杂菌的污染,可向培养液中加入适量的干扰素
D.用血球计数板计数的方法,可推断乙细胞比甲细胞增殖周期长
3.对于下面制备单克隆抗体过程示意图,不正确的叙述是( )
A.①表示B淋巴细胞和骨髓瘤细胞均是从小鼠的脾脏中提取的
B.④中的筛选是通过抗原、抗体反应进行的
C.②促进细胞融合的方法可以利用聚乙二醇作介导
D.⑤可以无限增殖
4.下列有关胚胎工程叙述正确的是( )
A.内细胞团的胚胎干细胞具有发育的全能性,体外培养可发育成新个体
B.培养胚胎干细胞过程中加入胚胎成纤维细胞是为了促进细胞分化
C.进行早期胚胎体外培养时,需配制不同成分的营养液,以培养不同发育时期的胚胎
D.通过胚胎干细胞核移植,可以培育出与细胞核供体完全相同的复制品
5.下列关于现代生物技术的叙述中,正确的是( )
A.试管苗、试管牛和克隆羊都属于无性生殖且能保持母本性状
B.用某限制酶切割一个DNA分子,可以得到多个相同目的基因
C.同一植株的体细胞融合后形成的新个体,与原植物属于同一物种
D.动物细胞培养过程中CO2的主要作用是维持培养液的pH
6.下列关于胚胎移植生理学基础的叙述,不正确的是( )
A.同种动物之间的生理特征相近,进行胚胎移植易于成功
B.早期胚胎在一段时间是独立存在的,未与子宫建立实质性联系
C.一般来说,同一物种的受体母畜对于具有外来抗原性质的胚胎并没有免疫排斥现象
D.移植的胚胎,依靠自身储存的营养物质继续完成胚胎发育
7.培育“试管山羊”的基本过程如下图所示,若要培育成功,下列叙述正确的是( )
8.运用转基因技术培养的单细胞“工程硅藻”,可把光合作用合成的有机物以脂质形式储存起来。科学家计划在海水中大量培养“工程硅藻”,捕捞后从中提炼“生物柴油”。与矿物柴油相比,使用这种“生物柴油”的优点是( )
①可再生 ②不显著增加碳排放 ③不排放含硫废气 ④不会对生态环境造成负面影响
A.①②③ B.①③④
C.①②④ D.②③④
9.下列有关生态工程的说法,不正确的是( )
A.超载放牧导致草地退化,主要违背协调与平衡原理
B.矿区生态环境的恢复工程中,关键的措施是植被恢复
C.对湿地的恢复,只要注意退耕还湿地和建立自然保护区就可以
D.城市生活垃圾实现废物资源化利用的依据是物质循环再生原理
10.2011年4月,JMCB(《分子细胞生物学报》)在线出版了“干细胞”主题专辑,集中刊载了干细胞研究领域的多项最新研究成果。医学上常用器官移植来治疗人类的某些疾病,而利用人类胚胎干细胞可以解决器官移植中的很多问题。下列叙述错误的是( )
A.胚胎干细胞具有体积小、核大、核仁明显、蛋白质合成旺盛等特点
B.胚胎干细胞除了可以来自内细胞团外,还可来自原始的性腺
C.胚胎干细胞在饲养层细胞上或在添加抑制因子的培养液中能够维持不分化的状态
D.将胚胎干细胞成功诱导分化为胰岛B细胞后,若用32P标记的胰岛素基因作探针对胚胎干细胞和胰岛B细胞的mRNA进行检测,均能形成杂交带
11.某研究小组进行药物试验时,以动物肝细胞为材料,测定药物对体外培养细胞的毒性。供培养的细胞有甲、乙两种,甲细胞为肝肿瘤细胞,乙细胞为正常肝细胞。
请回答下列有关动物细胞培养的问题:
(1)将数量相等的甲细胞和乙细胞分别置于培养瓶中培养,培养液及其他培养条件均相同。一段时间后,观察到甲细胞数量比乙细胞数量________。
(2)在动物细胞培养时,通常在合成培养基中加入适量血清,其原因是______________________________________________________________。
细胞培养应在含5%的CO2的恒温培养箱中进行,CO2的作用是________________。
(3)在两种细胞生长过程中,当乙细胞铺满瓶壁时,其生长________。药物试验需要大量细胞,两种细胞频繁传代,甲细胞比乙细胞可以传代的次数更________。若用动物的肝脏组织块制备肝细胞悬液,需用________处理。
(4)为了防止基因培养过程中细菌的污染,可向培养液中加入适量的________。
(5)已知癌基因X过量表达与肝肿瘤的发生密切相关,要试验一种抗肿瘤药物Y对甲细胞生长的影响,可将甲细胞分为A、B两组,A组细胞培养液中加入________,B组细胞培养液中加入无菌生理盐水,经培养后,从A、B两组收集等量细胞,通过分别检测X基因在A、B两组细胞中的________或________合成水平的差导,确定Y的药效。
(2)对供体母牛的要求是________________________,通常母牛每次只排出一枚卵母细胞,可用________激素对其进行超数排卵处理。
(3)从母牛体内获得的卵母细胞需要到________________(时期)才能与精子结合。在体外培养受精卵时,需要满足以下条件:________________、营养、温度和pH以及气体环境。
(4)生产上常用________期的胚胎进行②进程,应用试管动物的优势在于
________________________________________________________________________。
13.下图是对有机废弃物进行处理的一种方案,请回答问题:
(1)施用有机肥料有利于提高农作物的产量,原因是土壤微生物分解有机肥料所产生的________使农作物的光合作用强度得到提高。
(2)从资源化、无害化角度分析,途径②、③优于④的原因是______________________
________________________________________________________________________。
(3)少量有机废弃物排入河流,不会使河流中的生物种类和数量发生明显变化,这说明生态系统具有________能力。
(4)焚烧塑料垃圾所产生的二英会诱发________________基因突变,导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。
(5)能降解塑料的微生物属于生态系统的何种成分?________。应在________________的土壤中寻找能降解塑料的微生物,从含有多种微生物的土壤中分离出这类微生物,需使用________培养基。若利用DNA重组技术将降解塑料的基因导入某些土壤微生物(如:根瘤菌)中,则土壤中的塑料有望得到较快降解,该技术的核心是构建基因表达载体,此过程使用到的酶有____________________________________________________________。
的流动性,但植物细胞培养基除基本成分外还需要植物激素,而动物细胞培养液还需要动物血清。
10. 解析:选D 将胚胎干细胞成功诱导分化为胰岛B细胞后,胚胎干细胞虽含有胰岛素基因但不表达,探针检测时无杂交带;分化成的胰岛B细胞含有胰岛素基因且可以表达,探针检测时可形成杂交带。
(2)通过多层分级利用有机废弃物中的物质,既充分利用有机物中的能量、又减少环境污染
(3)自我调节(自我净化)1.在生态学研究中,下列方法与研究目的不相符的是( )
A.给海龟安装示踪器调查其洄游路线
B.给大雁佩戴标志环调查其迁徙路线
C.用样方法研究固着在岩礁上贝类的种群关系
D.用标志(记)重捕法调查达乌尔黄鼠的丰富度
2.下表是调查某野山羊种群生存状况的原始数据。若把表中数据转换为种群存活曲线图并进行分析,下列叙述错误的是( )
年龄 (年) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
存活数 (只) 1 000 801 789 776 764 734 688 640 571 439 252 96 6 3
死亡数 (只) 199 12 13 12 30 46 48 69 132 187 156 90 3 3
A. 存活曲线图中横坐标采用的数据来源于年龄,纵坐标的来源于存活数
B.该种群的存活曲线呈凹形(类型Ⅲ)
C.该种群中大多数个体在平均生理年龄后死亡
D.分析存活曲线可知该种群对环境有较强的适应能力
3.甲、乙、丙是同一物种的三个种群,其年龄组成见表。三个种群年龄结构的类型为( )
年龄期[][][] 个体数[][][][][][]
甲 乙 丙
幼年期 600 400 200
成年期 400 400 400
老年期 200 400 600
A.甲是增长型,乙是稳定型,丙是衰退型
B.甲是稳定型,乙是增长型,丙是衰退型
C.甲是增长型,乙是增长型,丙是衰退型
D.甲、乙、丙三个种群都是稳定型
5.关于酵母菌的叙述,错误的是( )
A.酵母菌既含有核基因,又含有线粒体基因
B.酵母菌无氧呼吸的终产物经主动运输运到细胞外
C.培养液中酵母菌的种群数量在培养早期呈“J”型增长
D.碳源充足和不充足的培养液中酵母菌种群的K值不同
6.在野外试验站,研究棉蚜发生期开放和封闭条件下,不同初始密度(1和20头/叶)的棉蚜种群密度变化,各实验组均放置规格、数量相同的棉叶,结果如图。有关叙述正确的是(多选)( )
A.初始密度相同的种群开放条件下先于封闭条件下衰退,可能与迁出有关
B.初始密度相同的种群开放条件下先于封闭条件下达到密度峰值,可能与迁入有关
C.开放和封闭条件下种群数量均在达到K值时开始衰退
D.开放和封闭条件下种内斗争均在种群衰退时开始减弱
8.某生态系统中生活着多种植食性动物,其中某一植食性动物种群个体数量的变化如图所示。若不考虑该系统内生物个体的迁入与迁出,下列关于该种群个体数量变化的叙述,错误的是( )
A.若a点时环境因素发生变化,但食物量不变,则a点以后个体数量变化不符合“S”型增长
B.若该种群出生率提高,个体数量的增加也不会大幅超过b点
C.天敌的大量捕食会导致该种群个体数量下降,下降趋势与b~c段相似
D.年龄结构变动会导致该种群个体数量发生波动,波动趋势与c~d段相似
9.下列关于森林群落垂直结构的叙述,错误的是( )
A.群落中的植物具有垂直分层现象
B.群落中的动物具有垂直分层现象
C.动物在群落中的垂直分层与植物的分层有关
D.乔木层的疏密程度不会影响草本层的水平结构
10.有关土壤动物研究的叙述,正确的是( )
A.土壤动物群落不存在分层现象
B.土壤动物种间关系主要是互利共生
C.土壤盐碱度不同,土壤动物群落结构有差异
D.随机扫取表层土取样,可以调查土壤小动物类群丰富度
12.金合欢蚁生活在金合欢树上,以金合欢树的花蜜等为食,同时也保护金合欢树免受其他植食动物的伤害。如果去除金合欢蚁,则金合欢树的生长减缓且存活率降低。由此不能得出的推论是( )
A.金合欢蚁从金合欢树获得能量
B.金合欢蚁为自己驱逐竞争者
C.金合欢蚁为金合欢树驱逐竞争者
D.金合欢蚁和金合欢树共同(协同)进化
13.关于群落演替的叙述,错误的是 ( )
A.围湖造田活动对群落演替有影响
B.演替过程中群落的物种组成不断变化
C.次生演替的速度比初(原)生演替的速度快
D.弃耕农田上发生的群落演替是初(原)生演替
14.为防治农田鼠害,研究人员选择若干大小相似、开放的大豆田,在边界上每隔一定距离设置适宜高度的模拟树桩,为肉食性猛禽提供栖息场所。设桩一段时间后,测得大豆田中田鼠种群密度的变化如图所示。请回答下列问题:
(1)该农田生态系统的主要成分是____________,猛禽与田鼠的种间关系是____________。
(2)该生态系统中田鼠的种群密度是由____________决定的;b点以后田鼠种群密度大幅上升,从田鼠生存环境变化的角度分析,其原因是____________________________。
(3)与曲线Ⅱ相比,曲线Ⅰ所示环境中猛禽的密度_________。若在农田周围合理植树可控制鼠害,从而帮助人们合理地调整该生态系统中的____________关系,使人们从中更多获益。
5. 【解析】选B。A项,酵母菌是真核生物,含有线粒体和细胞核,因此含有核基因和线粒体基因;B项, 11. 【解析】选C。由图可知,纯茶园的物种数少,说明抵抗力稳定性差,易暴发虫害;10月份的杉茶间作园的物种数最大,但并不能说明各物种在此时的种群密度最大;同时也可以看出,6月份时,梨茶
易错起源1、种群的特征
例1.某岛屿上生活着一种动物,其种群数量多年维持相对稳定。该动物个体从出生到性成熟需要6个月。下图为某年该动物种群在不同月份的年龄结构(每月最后一天统计种群各年龄组的个体数)。关于该种群的叙述,错误的是( )
A.该种群10月份的出生率可能为零
B.天敌的迁入可影响该种群的年龄结构
C.该种群的年龄结构随着季节更替而变化
D.大量诱杀雄性个体不会影响该种群的密度
1.种群特征
(1)种群概念:
在一定的自然区域内,同种生物的全部个体形成种群,如一块棉田中的所有棉蚜。
(2)种群的特征包括种群密度、出生率和死亡率、迁入率和迁出率、年龄组成、性别比例等内容。
2.种群特征之间的相互关系
(1)种群密度是种群最基本的数量特征。种群密度越高,一定范围内种群个体数量越多,即种群密度与种群数量呈正相关。
(2)出生率、死亡率以及迁入率、迁出率是决定种群大小和种群密度的直接因素。出生率与死亡率及迁入率与迁出率的差值为正时,种群数量增加:反之,种群数量减少。
(3)年龄组成和性别比例(性比率)则是通过影响出生率和死亡率而间接影响种群密度和种群数量的,是预测种群密度(数量)未来变化趋势的重要依据。
1.种群必须具备“三同”
同一时间、同一地点、同一物种。
2.标志(记)重捕法的要求
(1)标志个体在整个调查种群中分布均匀;
(2)未标志个体和被标志个体都有同样被捕获的机会;
(3)调查期中没有迁入和迁出;
(4)调查期中没有新个体的出生和死亡;
(5)活动能力强,活动范围大的动物。
3.种群的特征在生产中的应用
(1)城市人口的剧增——迁入率>迁出率造成的;
(2)中国人口的增长——出生率>死亡率造成的,不能单纯说是出生率高造成的;
(3)计划生育政策——控制出生率,使增长率下降;
(4)利用性外激素诱捕雄蛾——改变性别比例(性比率)来降低出生率;
(5)将性外激素释放到大田里,干扰雌雄蛾正常交尾——降低出生率;
(6)性别比例(性比率)中,♂多于♀的,如蚂蚁等;♀多于♂的,如人工控制的种群——牛、鸡等。
易错起源2、种群数量的变化
例2.如图中,曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示某野生动物种群数量超过环境容纳量后,其未来种群数量变化三种可能的情况。
(1)图中曲线______说明该种群对其栖息地的破坏程度较轻。当曲线Ⅲ趋近零时,对该动物种群已不宜采取______保护的措施。图中阴影部分可能引起该种群的______发生改变,进而导致物种进化。
(2)若图中物种处于最高营养级,当其数量下降,且其他条件不变时,流向该营养级其他物种的能量会______。处于该营养级物种的种间关系是______。
(3)若图中物种为食草动物,当看到青草明显减少时,部分个体会另觅取食地,这体现了生态系统的______功能。
(4)人类对野生动物栖息地的过度利用也会导致出现图中的三种情况。16世纪以来,世界人口表现为“J”型增长,因此需控制“J”型增长数学方程式中_______参数,以实现人口和野生动物资源的协调发展。
(4)“J”型增长数学方程式为Nt=N0λt,λ为该种群数量是一年前种群数量的倍数,因此控制λ参数,可以
1.种群增长的“J”型和“S”型曲线比较
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
λ 保持不变 随种群密度上升而下降
种群增长率 保持稳定 随种群密度上升而下降
图像模型
种群增长速率
K值 无K值 种群数量在K值上下波动
联系 “J”型增长曲线 “S”型增长曲线
2.K值与K/2在实践中的应用
灭鼠 捕鱼
K/2(最大增长速率) 灭鼠后,鼠的种群数量若在K/2附近,这时鼠的种群数量会迅速增加,无法达到灭鼠效果 捕捞后使鱼的种群数量维持在K/2,鱼的种群数量会迅速回升
K值(环境容纳量) 改变环境,降低K值,使之不适合鼠生存 保证鱼生存的环境条件,尽量提升K值
种群增长的“J”型曲线
(1)前提条件(判断依据):若出现以下五种情况即可判断为“J”型曲线:
①理想条件下;②实验室条件下;③食物和空间条件充裕、气候适宜和没有敌害等几个条件同时满足;④无环境阻力。
(2)公式:Nt=N0·λt(N0为种群的起始数量,t为时间,Nt表示t年后种群的数量,λ表示种群数量是一年前种群数量的倍数。若λ>1,种群密度增大,为增长型种群;λ<1,种群密度减小,为衰退型(下降型)种群;λ=1,数量不变,为稳定型种群)。
易错起源3、 群落的结构
例3.一块农田中有豌豆、杂草、田鼠和土壤微生物等生物,其中属于竞争关系的是( )
A.田鼠和杂草 B.豌豆和杂草
C.豌豆和其根中的根瘤菌 D.细菌和其细胞内的噬菌体
1.群落的种间关系
关系 名称 数量坐标图 物质、能量关系图 特点 举例
互利 共生 相互依赖、彼此有利。如果彼此分开,则双方或者一方不能独立生存。数量上两种生物同时增加,同时减少,呈现出“同生共死”的同步性变化 地衣中真菌与藻类、大豆与根瘤菌
寄生 ---------------- 对寄主B有害,对寄生生物A有利,如果分开,则寄生生物难以单独生存,而寄主会生活得更好 蛔虫与人、菟丝子与大豆、噬菌体与被侵染的细菌
竞争 数量上呈现出“你死我活”的同步性变化;两种生物生存能力不同,如图a;生存能力相同,如图b 农作物与杂草、牛与羊
捕食 一种生物以另一种生物为食,呈现出“先为食,数量上先增加者先减少,后增加者后减少”的不同步性变化 狼与兔、羊和草、青蛙与昆虫
2.群落的空间结构
(1)垂直结构:
①影响因素:阳光。
②意义:充分利用光能、为动物提供了栖息空间和食物条件。
(2)水平结构:
不同地段生物种群有差别,在水平方向上呈镶嵌分布。
种间关系的判断
(1)同一物种之间大鱼吃小鱼不叫捕食,应叫种内斗争,因为捕食必须是两物种之间的关系。
(2)关于捕食坐标曲线中捕食者与被捕食者的判定:
①从最高点判断,捕食者数量少,被捕食者数量多;
②从变化趋势看,先达到波峰的为被捕食者,后达到波峰的为捕食者,即被捕食者变化在先,捕食者变化在后。
易错起源4、群落的演替
例4.某岛屿由海底火山喷发形成,现已成为旅游胜地,岛上植被茂盛,风景优美。下列叙述不正确的是( )
A.该岛屿不同地段物种组成上的差异是群落水平结构的体现
B.该岛屿形成后最初进行的群落演替属于次生演替
C.旅游可能使岛上的群落演替按照不同于自然演替的速度进行
D.该岛屿一定发生过漫长的群落演替过程
1.初(原)生演替和次生演替的比较
内容 初(原)生演替 次生演替
概念 从来没有被植物覆盖的地面,或者是原来存在过植被、但被彻底消灭了的地方发生的演替 原有植被虽已不存在,但原有土壤条件基本保留,甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体的地方发生的演替
速度 缓慢 较快
主要影响因素 自然因素 人类活动较为关键
2.群落演替的原因
(1)决定群落演替的根本原因存在于群落内部。
(2)群落之外的环境条件诸如气候、地貌、土壤和火灾等常可成为引起演替的重要条件。
(3)种内和种间关系不断发生变化。
(4)人类活动的干扰。
区分演替类型的两种方法
(1)从起点上:
①原先从没有过植被或原有植被被彻底消灭的环境发生的演替是初(原)生演替;
②原有群落环境只是失去了原有植被发生的演替是次生演替。
(2)从时间速度上:
①经历的时间长,速度缓慢是初(原)生演替;
②经历的时间短,速度较快是次生演替。
1.有关种群的说法,错误的是( )
A.稻田中秧苗的均匀分布有利于产量提升
B.通常自然界中的种群增长曲线呈“S”型,达到K值时种群数量往往表现出明显上下波动,因此K值总是固定不变的
C.池塘养鱼过程中为保持鲫鱼种群的增长需持续投放饲料等
D.预测一个国家或地区人口数量未来动态的信息主要来自现有居住人口的年龄组成
2.假定当年种群数量是一年前种群数量的λ倍,右图表示λ值随时间的变化曲线。下列相关叙述正确的是( )
A.0~a年,种群数量不变
B.b年时,种群数量最少
C.b~c年,种群数量增加,种群呈“J”型增长
D.b~d年,种群数量增加,种群呈“S”型增长
3.右图中的实线表示某岛屿上鹿的种群数量随时间的变化情况。下列有关分析错误的是( )
A.该环境中鹿群的K值始终恒定不变
B.c点时鹿群的出生率约等于死亡率
C.a点时的增长率小于d点时的增长率
D.cd段时间内可能有较多的捕食者
4.太平洋深处的一座岛屿由海底火山喷发形成。由于植被茂盛、物种独特,登岛研究的人员逐渐增多。下列叙述不正确的是( )
A.该岛屿物种发展到现阶段是初生演替的结果
B.研究人员的到来可能会影响该岛屿的群落演替
C.调查岛上一种陆生动物的种群密度需要考虑迁入和迁出的影响
D.群落演替过程中岛屿上物种多样性增加
5.巨尾桉具有速生、高产的特点。某地区将天然林全部砍伐烧毁,大量单一种植巨尾桉,对环境造成不利的影响,下列叙述正确的是( )
A.天然林替换成巨尾桉林的过程属于初生演替
B.天然林替换成巨尾桉林后物种丰富度增加
C.在巨尾桉林中混种其他林木有利于改善该地区环境
D.巨尾桉林比天然林的抵抗力稳定性高
6.一块农田中有豌豆、杂草、田鼠和土壤微生物等生物,其中属于竞争关系的是( )
A.田鼠和杂草
B.豌豆和杂草
C.豌豆和其根中的根瘤菌
D.细菌和其细胞内的噬菌体
7.科技人员选取某地同一自然条件下三种不同类型的茶园,进行物种丰富度的调查,结果如下图。据图判断正确的是( )
A.纯茶园物种数变化幅度最小,不易产生暴发性虫害
B.杉茶间作园各物种的种群密度在10月份时最大
C.梨茶间作园的营养结构在6月份时最为复杂
D.人类生产活动不会改变茶园的群落结构
8.为探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化,某同学进行了如下操作。其中错误的是( )
A.将适量干酵母放入装有一定浓度葡萄糖溶液的锥形瓶中,在适宜条件下培养
B.将培养液振荡摇匀后,用吸管从锥形瓶中吸取一定量的培养液
C.在血球计数板中央滴一滴培养液,盖上盖玻片,若边缘有多余培养液,用滤纸吸去
D.将计数板放在载物台中央,待酵母菌沉降到计数室底部,在显微镜下观察、计数
9.珍稀物种保护的最大问题是栖息地的破碎。人类已经把大部分陆地表面积用于从事农业,而很多野生动物是无法在农业景观中生存的。其余的陆地表面积很多都在经历破碎过程或已经破碎成许多很小的板块。下图可以体现出栖息地破碎对种群动态有影响。下列关于栖息地破碎对种群影响的叙述错误的是( )
A.对于白脸猴来说,栖息地越大,种内斗争越少,个体生存机会越大
B.白脸猴种群越大,种群维持时间越长,是出生率高的缘故
C.白脸猴种群越小,种群维持时间越短,是因为气候和疾病等容易导致种群内生物忽然灭绝
D.栖息地的破碎也会导致基因交流的机会减少
10.蓝藻、绿藻和硅藻是湖泊中常见藻类。某课题组研究了不同pH对3种藻类的生长及光合作用的影响,实验结果见图1、图2。请回答下列问题:
(1)根据图1和图2分析,3种藻类中pH适应范围最广的是________;在pH为8.0时,3种藻类中利用CO2能力最强的是________。
(2)在培养液中需加入缓冲剂以稳定pH,其原因是____________________________。
(3)在实验中需每天定时对藻细胞进行取样计数,请回答以下问题:
①取出的样液中需立即加入固定液,其目的是____________________________。
②在计数前通常需要将样液稀释,这是因为____________________。
③将样液稀释100倍,采用血球计数板(规格为1 mm×1 mm×0.1 mm)计数,观察到的计数室中细胞分布见图3,则培养液中藻细胞的密度是________个/mL。
11.薇甘菊是多年生藤本植物,能攀爬树冠迅速生长,繁殖能力强,植株覆盖密度大。薇甘菊入侵后,以其入侵点为圆心向外扩散,划分出薇甘菊入侵区、群落交替区和本土植物区三类样区。在薇甘菊入侵区,薇甘菊覆盖度大于90%,入侵年龄在5年以上;群落交错区,薇甘菊与当地植物竞争生长,薇甘菊的覆盖度在10%~30%,入侵年龄在3年左右;本土植物区没有薇甘菊生长、优势种群为本土植物,其覆盖度大于80%。下表为不同样区(取土样的数量、体积相同)中小型土壤动物的个体数量和类群数统计结果。请分析回答:
线虫 蜱螨目 弹尾目 其他昆虫或小动物 个体、总数 类群数
薇甘菊入侵区 1 890 226 123 48 2 287 15
群落交错区 1 198 132 99 114 1 543 15
本土植物区 1 084 120 143 49 1 376 14
数量总计 4 172 478 365 211 5 209 44
(1)从表中数据可知,在不同样区捕获到的中小型土壤动物个体数量不尽相同,动物个体数量最多的样区是________________。薇甘菊入侵后对中小型土壤动物的________变化影响不大,而对土壤中动物的________变化影响较大。
(2)在该生态系统的成分中,薇甘菊属于________,土壤中的小动物属于________。
(3)薇甘菊入侵5年后,本土植物成片枯萎死亡的主要原因是________,植物大量死亡会使该生态系统中________的数量增加。因薇甘菊入侵引起的一些物种取代另一些物种等的一系列变化称________。
(4)经研究发现一种叫田野菟丝子的植物能吸收薇甘菊的营养并将其致死,使薇甘菊的覆盖度大幅度下降,并使受害群落的物种多样性明显增加,田野菟丝子不会致死其他植物。使用田野菟丝子对付薇甘菊十分奏效。田野菟丝子与薇甘菊的种间关系是________,根据题干信息可知这种关系具有一定的________性。
12.某山区25年前发生过森林火灾,焚毁所有林木。现有一位生态学者对该山区植被进行调查,得到部分数据如下表,请回答下列问题:
树龄(年)株数树种 1~2 3~4 5~6 7~8 9~10 11~12 13~14 15~16 17~18 19~20 21~22
赤杨 0 2 5 8 12 20 25 19 14 9 4
栎树 21 15 10 7 5 4 2 0 0 0 0
松树 0 0 0 5 7 11 13 10 5 3 2
杜鹃 2 2 3 1 3 3 4 1 3 2 1
(1)火灾后该地区群落的演替类型是________。
(2)若以大树(树龄>5年)的数量作为森林中树种优势度的指标,则目前该山区优势度指标最高的树种是________。
若此山区不受人为干扰,若干年后,上述四种植物中,优势度指标最高的是________。
(3)请绘制该群落中松树种群不同树龄的株数分布柱状图。
(4)火灾后该地区曾引入一种外地植物,引入物种的种群基因型频率变化如下表:
基因型 引入前,原地 引入后5年,本地 引入后8年,本地
AA 51% 57% 61%
aa 11% 17% 21%
通过对该物种在引入前后种群基因频率的比较,请说明该物种在引入前后有没有发生进化?________。判断的依据是______________________________________________。
5.解析:选C 天然林替换成巨尾桉林的过程属于次生演替;天然林替换成巨尾桉林后物种丰富度减少;在巨尾桉林中混种其他林木增加了物种丰富度,增强了该生态系统的抵抗力稳定性,有利于改善该答案:(1)薇甘菊入侵区 类群数 个体数量
(2)生产者 消费者、分解者1.下列有关酶的叙述正确的是( )
A.酶的基本组成单位是氨基酸和脱氧核糖核苷酸
B.酶通过为反应物供能和降低活化能来提高化学反应速率
C.在动物细胞培养中,胰蛋白酶可将组织分散成单个细胞
D.DNA连接酶可连接DNA双链的氢键,使双链延伸
2.下列有关人体中酶和激素的叙述正确的是( )
A.酶和激素都是蛋白质
B.酶和激素都与物质和能量代谢有关
C.酶和激素都由内分泌细胞分泌
D.酶和激素都要释放到血液中才能发挥作用
3.如图表示细胞中某条生化反应链,图中E1~E5代表不同的酶,A~E代表不同的化合物。据图判断下列叙述中正确的是( )
A.若E1催化的反应被抑制,则A的消耗速度加快
B.若E5催化的反应被抑制,则B积累到较高水平
C.若E3的催化速度比E4快,则D的产量比E多
D.若E1的催化速度比E5快,则B的产量比A多
4. 甲、乙两种酶用同一种蛋白酶处理,酶活性与处理时间的关系如图,下列分析错误的是( )
A.甲酶能够抗该种蛋白酶降解
B.甲酶不可能是具有催化功能的RNA
C.乙酶的化学本质为蛋白质
D.乙酶活性的改变是因为其分子结构的改变
5. 回答下列问题。
大菱鲆是我国重要的海水经济鱼类。研究性学习小组尝试对大菱鲆消化道中蛋白酶的活性进行研究。
(1)查询资料得知,18 ℃时,在不同pH条件下大菱鲆消化道各部位蛋白酶活性如图1。由图可知,在各自最适pH下,三种蛋白酶催化效率最高的是_________。
(2)资料表明大菱鲆人工养殖温度常年在15 ℃~18 ℃之间。学习小组假设:大菱鲆蛋白酶的最适温度在15 ℃~18 ℃间。他们设置15 ℃、16 ℃、17 ℃、18 ℃的实验温度,探究三种酶的最适温度。
①探究实验中以干酪素为底物。干酪素的化学本质是______,可用_______试剂鉴定。
②胃蛋白酶实验组和幽门盲囊蛋白酶实验组的pH应分别控制在_______。
③为了控制实验温度,装有酶和底物的试管应置于__________
___中以保持恒温。单位时间内______________可以表示蛋白酶催化效率的高低。
④实验结果如图2,据此能否确认该假设成立?______。理由是:_______________________________________________。
(3)研究还发现大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低,所以人工养殖投放的饲料成分中要注意降低______的比例,以减少对海洋的污染。
6. 为探究植酸酶对鲈鱼生长和消化酶活性的影响,研究者设计并进行了相关实验,实验步骤及结果如下:
①鲈鱼的驯养:将从海洋中捕获的鲈鱼鱼苗在浮式海水网箱中饲养14 d,用普通饲料投喂,备用。
②饲料的配制:在每千克普通饲料中添加200 mg植酸酶,配制成加酶饲料;并将普通饲料和加酶饲料分别制成大小相同的颗粒,烘干后储存。
③鲈鱼的饲养:挑选体格健壮、大小一致的鲈鱼随机分组,放养于规格相同的浮式海水网箱中,放养密度为60尾/箱。给对照组的鲈鱼定时投喂适量的普通饲料,给实验组的鲈鱼同时投喂等量加酶饲料。
④称重并记录:投喂8周后,从每个网箱中随机取20尾鲈鱼称重。结果显示,对照组、实验组鱼体平均增重率分别为859.3%、947.2%。
⑤制备鲈鱼肠道中消化酶样品,并分别测定消化酶的活性,结果如下表。
蛋白酶活性(U/mg) 脂肪酶活性(U/mg) 淀粉酶活性 (U/mg)
对照组 1.09 0.08 0.12
实验组 1.71 0.10 0.13
根据上述实验,回答下列问题:
(1)步骤①中选用鲈鱼鱼苗而不是成体的主要原因是____________________;实验前的驯养是为了_____________________。
(2)步骤②中将配制好的饲料进行烘干要特别注意_______________,其原因是______________。
(3)步骤③中还应控制好的无关变量主要有_______________。
(4)本实验得出的初步结论是_________________________________________。
(5)推测鲈鱼的食性并说明理由:_____________________________________。
7.食品种类多,酸碱度范围广。生物兴趣小组拟探究在食品生产中应用范围较广的蛋白酶,查阅相关文献,得知:
(1)pH对不同蛋白酶的活力影响有差异。据图可知,______更适宜作为食品添加剂,理由是_______。蛋白酶的活力可用______________来表示。
(2)该蛋白酶的提取工艺流程如下:
兴趣小组分别对酶保护剂浓度、提取液pH进行了探究实验。结果显示,酶保护剂浓度在0.02 mol/L~0.06 mol/L范围内,酶活力较高;提取液pH在6.0~8.0范围内,酶活力较高。他们认为,要进一步提高粗酶制剂的酶活力,以达到最佳提取效果,还需对酶保护剂浓度和提取液pH进行优化,并确定以此为探究课题。请拟定该课题名称,设计实验结果记录表。
8.请用所给的实验材料和用具,设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性。要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论,并回答问题。
实验材料与用具:适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液、斐林试剂、37 ℃恒温水浴锅、沸水浴锅。
(1)若“+”代表加入适量的溶液,“-”代表不加溶液,甲、乙等代表试管标号,请用这些符号完成下表实验设计。
溶液试管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液
甲 + - + -
(2)实验步骤:
①按照上表中的设计,取试管、加溶液。
②_________________________________________________。
③_______________________________________________________________。
④_________________________________________________。
(3)结果预测:______________________________________________________。
(4)结论:_______________________________________________________________。
(5)在上述实验中,如果仅将37 ℃恒温水浴锅的温度调到20 ℃,而在其他条件不变的情况下重做上述实验,出现砖红色的试管中的颜色会比37 ℃时浅,其原因是_________________________________。
4. 【解析】选B。具体分析如下:
选项 内容分析
A项正确 通过曲线可以看出甲酶活性没有变化,因此蛋白酶不能水解甲酶
B项错误 甲酶不能被蛋白酶水解,因此甲酶不是蛋白质,可能是RNA
C项正确 乙酶能被蛋白酶水解,因此乙酶是蛋白质
D项正确 乙酶的活性降低,是因为蛋白酶水解破坏了乙酶的分子结构
而失去活性。[]
(2)课题:探究酶保护剂的最适浓度和提取液的最适pH
单位时间内[][][][][]底物的消耗量[] 提取液的pH[][]
6.0 6.2 6.4 6.6 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0
酶保护剂的浓度 0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
答案:(1)
试管 蔗糖溶液 淀粉溶液 蔗糖酶溶液 唾液淀粉酶溶液
甲 + - + -
乙 - + - +
丙 + - - +
丁 - + + -
记录等。
易错起源1、酶的本质及其催化机理
例1.正常人体内的激素、酶和神经递质均有特定的生物活性,这三类物质都是( )
A.在细胞内发挥作用
B.由活细胞产生的蛋白质
C.与特定分子结合后起作用
D.在发挥作用后还能保持活性
素等是作用于细胞后,使细胞内反应类型、反应速率等发生改变。
1.酶本质的探索过程
(1)巴斯德之前:发酵是纯化学反应,与生命活动无关
(2)巴斯德(法国)1857年提出:只有活酵母细胞参与才能进行发酵
(3)毕希纳(德国):获得含有酶的提取液,但提取液中还含有许多其他物质,无法直接对酶进行鉴定
(4)萨姆纳(美国):1926年用丙酮作溶剂提取出了刀豆种子中的脲酶,并证明了脲酶是蛋白质(后来,科学家证明了绝大多数酶都是蛋白质)
(5)切赫和奥特曼(美国):20世纪80年代,发现少数RNA也具有生物催化功能
2.酶的本质及生理功能
化学本质 酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物
绝大多数是蛋白质 少数是RNA
合成原料 氨基酸 核糖核苷酸
合成场所 核糖体 细胞核(真核生物)
来源 一般来说,活细胞都能产生酶
生理功能 生物催化剂
作用机理 降低化学反应的活化能
作用特性 高效性;专一性;作用条件温和
酶与无机催化剂的比较
(1)相同点:
①改变化学反应速率,本身不被消耗;
②加快化学反应速率,缩短达到平衡的时间,但不改变平衡点;
③降低活化能,使速率加快。
(2)不同点:
①高效性,指催化效率很高,使得反应速率加快;
②专一性,每一种酶只能催化一种或一类化学反应,这就是酶对底物的专一性;
③多样性,指生物体内具有种类繁多的酶;
④易变性,由于大多数酶是蛋白质,因而会被高温、强酸、强碱等破坏;
⑤反应条件的温和性,酶促反应在常温、常压、生理pH条件下进行。
易错起源2、酶的特性及其影响酶促反应的因素
例2.某一不可逆化学反应(S→P+W)在无酶和有酶催化时均可以进行。当该反应在无酶条件下进行到时间t时,向反应液中加入催化该反应的酶。如图中能正确表示加酶后反应物浓度随反应时间变化趋势的曲线是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
1.酶的本质和生理作用的实验验证
(1)酶是蛋白质:
对照组:标准蛋白质溶液+双缩脲试剂出现紫色
实验组:待测酶溶液+双缩脲试剂 是否出现紫色反应。
通过对照,实验组若出现紫色,则证明待测酶溶液是蛋白质,否则不是蛋白质。可以看出实验中自变量是待测酶溶液和标准蛋白质溶液,因变量是是否出现紫色反应。同理,也可用吡罗红(派洛宁)来鉴定酶是RNA。
(2)酶的催化作用:
对照组:反应物+清水反应物不被分解;
实验组:反应物+等量的相应酶溶液反应物被分解。
实验中的自变量是相应的酶溶液的有无,因变量是底物是否被分解。
2.有关酶特性的实验探究
(1)酶的专一性:
此实验中的自变量可以是不同反应物,也可以是不同酶溶液,
因变量是反应物是否被分解。
设计思路一:换反应物不换酶
实验组:反应物+相应酶溶液反应物被分解;
对照组:另一反应物+等量相同酶溶液 反应物不被分解。
设计思路二:换酶不换反应物
实验组:反应物+相应酶溶液反应物被分解;
对照组:相同反应物+等量另一种酶溶液反应物不被分解。
此实验过程中要注意:
①选择好检测反应物的试剂。如反应物选择淀粉和蔗糖,酶溶液为淀粉酶,验证酶的专一性、检测反应物是否被分解的试剂宜选用斐林试剂(或班氏试剂或本尼迪特试剂),不能选用碘液,因为碘液无法检测蔗糖是否被水解。
②保证蔗糖的纯度和新鲜程度是做好实验的关键。
(2)酶的高效性:
①设计思路:
对照组:反应物+无机催化剂底物分解速度;
实验组:反应物+等量酶溶液底物分解速度。
实验中自变量是无机催化剂和酶,因变量是底物分解速度。
②比较过氧化氢(H2O2)在不同条件下的分解:
a.每滴质量分数为3.5%的FeCl3溶液中的Fe3+数,大约是每滴质量分数为20%的新鲜肝脏研磨液中过氧化氢酶分子数的25万倍。
b.H2O2在加热或催化剂的作用下,将产生水和氧气;
c.氧气可以用点燃的卫生香插入反应试管内液面上方,观察哪支试管中的卫生香燃烧猛烈来检验。
【特别提醒】
1.有关酶实验的注意事项
(1)要求用新鲜肝脏,因其内过氧化氢酶的含量及活性较高。(除肝脏研磨液外,其他生物材料中也含过氧化氢酶)
(2)实验使用肝脏的研磨液,可以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中过氧化氢的接触面积,从而加速过氧化氢的分解。
(3)滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液不能用一支滴管。
(4)注意安全,H2O2具有一定的腐蚀性,不要溅到皮肤上。如果不慎溅到皮肤上,要及时用清水冲洗。
2.酶的最适温度
酶的来源不同,其催化作用的最适温度也不同。
(1)来源于恒温动物的酶,最适温度一般为其体温值,如从人体内提取的酶,一般在37℃左右时活性最高,其他恒温动物也比较接近这一数值。
(2)植物的不同酶类,最适温度差别较大,如光合作用酶类,最适温度多为25 ℃~30 ℃,而呼吸作用酶的最适温度多为35 ℃~45 ℃。
(3)从低等生物体内提取的酶,最适温度一般与其生活环境的温度相当,如从深海热泉口耐热菌体内分离的Taq酶,可以在90℃以上高温条件下继续行使功能。
3.酶催化活性≠酶促反应速率
(1)酶催化活性的强弱以单位时间(每分)内底物的减少量或产物的生成量来表示。研究某一因素对酶促反应速率的影响时,应在保持其他因素不变的情况下,单独改变所研究的因素。
(2)温度和pH是通过影响酶活性而影响酶促反应速率的。
(3)底物浓度和酶浓度是通过影响底物与酶的接触而影响酶促反应速率的,并不影响酶的活性。
有关酶的实验中的两个“不要”
(1)在探究淀粉酶的最适温度的实验中,不要用斐林试剂,因为斐林试剂需要加热,这样在检测实验结果时,会改变实验的自变量。
(2)在用淀粉酶、淀粉和蔗糖为原料来验证酶的专一性时,不要用碘液来检测实验结果,因为碘液不能检测蔗糖是否被淀粉酶水解。
易错起源3、ATP在能量代谢中的作用
例3.下列关于细胞内化合物的叙述,正确的是( )
A.ATP脱去2个磷酸基团后是RNA的基本组成单位之一
B.糖原(元)代谢的最终产物是葡萄糖
C.蔗糖和乳糖水解的产物都是葡萄糖
D.脂肪和生长激素是生物体内的能源物质
1.ATP的分子结构与功能
3.ATP合成与水解的比较
ATP的合成 ATP的水解
反应式 ADP + Pi +能量 ATP ATPADP + Pi +能量
所需酶 ATP合成酶 ATP水解酶
能量来源 光能(光合作用),化学能(细胞呼吸) 储存在高能磷酸键中的能量
能量去路 储存于形成的高能磷酸键中 用于各项生命活动
反应场所 细胞质基质(细胞溶胶)、线粒体、叶绿体 生物体的需能部位
1.ATP的功能
(1)供能——直接能源物质;
(2)储能——一种高能磷酸化合物。
2. ATP产生量与O2供给量之间的关系模型分析
(1)生物细胞可通过无(厌)氧呼吸分解有机物,产生少量ATP,因此在O2供给量为零的情况下,ATP产生量仍然有一定数值。
(2)随O2供给量增加,有(需)氧呼吸明显增强,ATP产生量随之增加;但当O2供给量达到一定值后,ATP产生量不再增加,此时的限制因素可能是酶、有机物、ADP、磷酸等。
(3)当横坐标表示呼吸强度时,ATP产生量曲线应从原点开始。
1.关于酶的叙述,正确的是( )
A.酶提供了反应过程所必需的活化能
B.酶活性的变化与酶所处环境的改变无关
C.酶结构的改变可导致其活性部分或全部丧失
D.酶分子在催化反应完成后立即被降解成氨基酸
2.生态酶制剂是一种无毒、无残留、无污染的微生物制剂。它不仅能改善养殖环境、畜禽品质和降低饲料成本,还能提高饲料营养成分的利用率,使质量较差的饲料能和优质饲料具有同样的饲喂效果,从而提高饲料行业和养殖行业的经济效益,所以生态酶的研究及其应用前景大为广阔。下列有关生态酶或酶的叙述正确的是( )
A.组成酶的基本单位都是氨基酸
B.低温、高温、过酸、过碱都会使生态酶失活
C.物质的跨膜运输、CO2的固定和还原都需要酶的参与
D.酶催化效率高是因为其降低活化能的作用更显著
3.右图表示生物体内三种蛋白酶活性与pH的关系,据图分析正确的是( )
A.人体内的胃蛋白酶活性与pH的关系曲线最类似c
B.如研究a酶的活性与pH的关系,最少要设计3组实验
C.对c酶,如将处于pH=14的含酶反应物溶液改变为pH=7的溶液,反应速率将显著提高
D.b酶在任何pH溶液中活性均不变
4.某人通过实验研究化合物X对淀粉酶活性的影响,结果如右图所示。曲线Ⅰ为只在底物中加入淀粉酶,曲线Ⅱ为在底物中加入淀粉酶和化合物X。下列分析不正确的是( )
A.化合物X未影响淀粉酶活性的最适温度
B.曲线Ⅰ作为实验对照
C.化合物X对淀粉酶的活性有抑制作用,但未使酶完全失活
D.若底物溶液的pH升高,则曲线Ⅱ的顶点上移
5.下列有关酶的叙述中,正确的是( )
A.都是在模板的指导下经过核糖体的合成、内质网加工和高尔基体进一步加工等几个阶段形成的
B.DNA解旋酶可使DNA的氢键断裂,DNA连接酶则可使DNA片段的黏性末端通过氢键连接起来
C.在pH约为8.0时,用胰蛋白酶液处理剪碎的动物组织最容易获得单细胞悬浮液
D.向任何酶溶液中加入双缩脲试剂,溶液都将呈现紫色
6.下列关于细胞生命活动过程中ATP、ADP的说法不正确的是 ( )
A.细胞内的蛋白质合成总与ATP的水解反应相关联
B.ATP是高能化合物,其分子中有三个高能磷酸键
C.细胞内有机物氧化分解时总是伴随有ATP的合成
D.细胞呼吸过程中产生大量ATP的阶段需要氧气参与
7.植物细胞中存在“ADP+Pi+能量ATP”的反应,其中①和②分别表示ATP合成和水解的反应条件和过程。下列有关叙述正确的是( )
A.夜间有O2存在时①主要发生在线粒体中
B.①和②互为可逆反应,由相同的酶催化
C.①发生在光合作用的光反应和暗反应过程中
D.突然停止CO2供应,叶绿体中ADP由类囊体向基质转移
8.某同学为了探究“植物体内有关过氧化氢酶催化过氧化氢分解的问题”设计了如下实验,将四种植物器官各称取3 g,切成小薄片,放入试管中,编号后进行实验。
以下分析不正确的是( )
A.试管1在本实验中起空白对照的作用
B.不同植物组织器官中过氧化氢酶的活性或含量可能不同
C.胡萝卜直根中过氧化氢酶的催化活性最高
D.若用以上3 g各器官研磨液,实验组的反应速率都加快
9.下列关于酶特性实验设计的叙述中,正确的是( )
A.验证酶的专一性时,自变量是酶的种类
B.验证酶的高效性时,自变量是酶的浓度
C.探究温度对酶活性影响时,自变量是温度
D.探究酶催化作用的最适pH时,应设置过酸、过碱、中性三组
10.右图是含有淀粉琼脂的实验装置。将该装置经表中的方法处理后,放在37℃下培养24 h后,再用碘液冲洗圆点。琼脂块各圆点的处理方法和结果如下,依据实验分析的说法中正确的是 ( )
A.面包霉能分泌淀粉酶,酶可在细胞外发挥作用
B.酶的活性受温度影响,并随温度升高催化活性逐渐增强
C.圆点e实验可说明酶具有高效性和专一性的特点
D.酶的催化需适宜的温度,据此可推断表中“?”处应是蓝黑色
11.请回答下列问题:
生物体内的新陈代谢与ATP、酶有密切关系。下面甲图表示了细胞某些代谢过程与ATP的关系;乙图表示酶在化学变化中的作用。请分析回答:
(1)甲图中,若生物体为蓝藻,细胞消耗ADP的主要场所是________。而在玉米体内,叶肉细胞通过生理过程①产生ATP的具体部位是________________。
(2)从太阳光能转变为骨骼肌收缩所需的能量,需要依次经过甲图中________(填数字)过程。
(3)乙图中,若表示过氧化氢酶作用于一定量的H2O2(温度和pH等条件都保持最适宜)时生成物量与反应时间的关系,在d min后曲线变成水平的主要原因是
________________________。若其他条件不变,将该酶的浓度增加一倍,请在图上画出生成物量变化的曲线。
(4)过氧化氢酶之所以能够加快化学反应的速率是因为它能_____________________。Fe3+也能催化H2O2的分解,但与过氧化氢酶相比,要达到生成物量的最大值,反应时间一般________d min。
12.某研究性学习小组利用荧光素—荧光素酶生物发光法,测定人参愈伤组织中ATP的含量,以研究人参细胞能量代谢的特点。
实验原理:荧光素在荧光素酶、ATP等物质参与下,进行反应发出荧光,用分光光度计可测定发光强度;当荧光素和荧光素酶都足量时,在一定范围内,ATP的含量与发光强度成正比。
实验步骤:
一、ATP的提取:称取一定量人参愈伤组织,研磨后沸水浴10 min,冷却至室温,离心,取上清液。
二、ATP的测定:吸取一定量的上清液,放入分光光度计反应室内,并注入适量的所需物质,在有氧等适宜条件下进行反应,记录发光强度并计算ATP含量。
请回答:
(1)步骤一中的沸水浴处理,使酶的________被破坏而失活。
(2)步骤二注入的物质中,属于反应物的是________;分光光度计反应室内能量形式的转换是__________________。
①学习小组配制了1×10?8 mol/L ATP标准液、70 mg/L荧光素溶液(过量)和________________________________________溶液进行实验。
②结果表明:图中________点所对应的荧光素酶浓度为最佳浓度。e、f、g点所对应的荧光素酶浓度不同,但发光强度相同,这是因为________________。
(4)ATP测定对食品卫生监控有重要意义。食品卫生检验人员利用上述生物发光法测定某熟食品样品中细菌的ATP总含量,测算出了细菌的数量,从而判断食品污染程度。做出上述判断的理由是:每个细菌细胞中ATP的含量________。
13.猪笼草以其分泌物消化所捕食的昆虫。为检测此分泌物的性质,有个同学做了如下实验:取甲、乙两支洁净的试管,分别加入1 cm?瘦肉块,向甲试管中注入2 mL新鲜的分泌物,向乙试管中注入2 mL清水。振荡两支试管,然后将两试管下半部浸入35℃左右的温水中,2小时后观察发现,甲试管内瘦肉块明显变小,乙试管内肉块无明显变化。请回答下列问题:
(1)该分泌物中可能含有________酶。
(2)甲、乙两试管中,________为对照组。
(3)若要验证温度对分泌物活性的影响,可再取丙、丁两支洁净的试管,两试管内均应加__________________,并将两试管分别放入________中,2小时后观察试管内瘦肉块的变化。
(4)若要验证pH对分泌物活性的影响,可再取戊、己两支洁净的试管,两试管所加入的成分与丙、丁试管相同,向戊、己两试管中分别加入__________________溶液,然后将两试管下半部放入 ________的温水中,2小时后观察两试管瘦肉块的变化。
(5)该同学为鉴定该分泌物含蛋白质,向试管中加入1 mL双缩脲试剂A液和4滴双缩脲试剂B液,振荡均匀,然后加入2 mL新鲜的分泌物,在水浴中加热到60℃以上,观察溶液的颜色。请指出其中两处错误:
10. 解析:选A 根据表格中a、b两个圆点对比结果相同可推知,面包霉能分泌淀粉酶,且可在细胞 (3)①浓度分别为0、10、20、30、40、50、60 mg/L荧光素酶 ②e ATP已经全部水解(或ATP数量限制)1. 在白花豌豆品种栽培园中,偶然发现了一株开红花的豌豆植株,推测该红花表现型的出现是花色基因突变的结果。为了确定该推测是否正确,应检测和比较红花植株与白花植株中
A.花色基因的碱基组成 B.花色基因的DNA序列
C.细胞的DNA含量 D.细胞的RNA含量
2.关于植物染色体变异的叙述,正确的是
A.染色体组整倍性变化必然导致基因种类的增加
B.染色体组非整倍性变化必然导致新基因的产生
C.染色体片段的缺失和重复必然导致基因种类的变化
D.染色体片段的倒位和易位必然导致基因排列顺序的变化
3.育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗”植株,经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是( )
A.这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的
B.该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体
C.观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置
D.将该株水稻的花药离体培养后即可获得稳定遗传的高产品系
5. 火鸡的性别决定方式是ZW型(♀ZW,♂ZZ)。曾有人发现少数雌火鸡(ZW)的卵细胞未与精子结合,也可以发育成二倍体后代。遗传学家推测,该现象产生的原因可能是:卵细胞与其同时产生的三个极体之一结合,形成二倍体后代(WW的胚胎不能存活)。若该推测成立,理论上这种方式产生后代的雌雄比例是( )
A.雌∶雄=1∶1 B.雌∶雄=1∶2[]
C.雌∶雄=3∶1 D.雌∶雄=4∶1
6.为解决二倍体普通牡蛎在夏季因产卵而出现肉质下降的问题,人们培育出三倍体牡蛎。利用普通牡蛎培育三倍体牡蛎合理的方法是( )
A.利用水压抑制受精卵的第一次卵裂,然后培育形成新个体
B.用被γ射线破坏了细胞核的精子刺激卵细胞,然后培育形成新个体
C.将早期胚胎细胞的细胞核植入去核卵细胞中,然后培育形成新个体
D.用化学试剂阻止受精后的次级卵母细胞释放极体,然后培育形成新个体
7.芥酸会降低菜籽油的品质。油菜有两对独立遗传的等位基因(H和h,G和g)控制菜籽的芥酸含量,如图是获得低芥酸油菜新品种(HHGG)的技术路线。已知油菜单个花药由花药壁(2n)及大量花粉(n)等组分组成,这些组分的细胞都具有全能性。据图分析,下列叙述错误的是( )
A.①②两过程均需要植物激素来诱导细胞脱分化
B.与④过程相比,③过程可能会产生二倍体再生植株
C.图中三种途径中,利用花粉培养筛选低芥酸植株(HHGG)的效率最高
D.F1减数分裂时,H基因所在染色体会与G基因所在染色体发生联会
8.有关“低温诱导大蒜根尖细胞染色体加倍”的实验,正确的叙述是( )
A.可能出现三倍体细胞
B.多倍体细胞形成的比例常达100%
C.多倍体细胞形成过程无完整的细胞周期
D.多倍体形成过程增加了非同源染色体重组机会
(2)白眼雌果蝇(XrXrY)最多能产生Xr、XrXr、______和______四种类型的配子。该果蝇与红眼雄果蝇(XRY)杂交,子代中红眼雌果蝇的基因型为____________。
(3)用黑身白眼雌果蝇(aaXrXr)与灰身红眼雄果蝇(AAXRY)杂交,F1雌果蝇表现为灰身红眼,雄果蝇表现为灰身白眼。F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为________,从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交,子代中出现黑身白眼果蝇的概率为________。
(4)用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交,在F1群体中发现一只白眼雄果蝇(记为“M”)。M果蝇出现的原因有三种可能:第一种是环境改变引起表现型变化,但基因型未变;第二种是亲本果蝇发生基因突变;第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。请设计简便的杂交实验,确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。
实验步骤:_________________________________________。
结果预测:Ⅰ.若__________,则是环境改变;
Ⅱ.若___________,则是基因突变;
Ⅲ.若___________,则是减数分裂时X染色体不分离。
(1)在黑暗条件下,野生型和突变型豌豆的叶片总叶绿素含量的变化如图1。其中,反映突变型豌豆叶片总叶绿素含量变化的曲线是____________。
(2)Y基因和y基因的翻译产物分别是SGRY蛋白和SGRy蛋白,其部分氨基酸序列如图2。据图2推测,Y基因突变为y基因的原因是发生了碱基对的_______和________。进一步研究发现,SGRY蛋白和SGRy蛋白都能进入叶绿体。可推测,位点_______的突变导致了该蛋白的功能异常。从而使该蛋白调控叶绿素降解的能力减弱,最终使突变型豌豆子叶和叶片维持“常绿”。
(3)水稻Y基因发生突变,也出现了类似的“常绿”突变植株y2,其叶片衰老后仍为绿色。为验证水稻Y基因的功能,设计了以下实验,请完善。
(一)培育转基因植株:
Ⅰ.植株甲:用含有空载体的农杆菌感染______________的细胞,培育并获得纯合植株。
Ⅱ.植株乙:________________________________________,
培育并获得含有目的基因的纯合植株。
(二)预测转基因植株的表现型:
植株甲:___________维持“常绿”;植株乙:__________。
(三)推测结论:____________________________________。
1. 【解析】选B。具体分析如下:
选项 内容分析
A项错误 基因中的碱基包括A、T、C、G四种,不存在差异
B项正确 基因是具有遗传效应的DNA片段,不同基因的差异表现为DNA序列的差异
C项错误 基因突变不会改变细胞的DNA含量
D项错误[] 细胞中的RNA含量和细胞蛋白质合成功能强弱有关,和基因突变无关
般不改变表现型,由此判断A项错误;B项,连续自交属于杂交育种中的核心过程,其目的是获得能够
7.【解析】选D。具体分析如下:
选项 具体分析 结论
A项 ①②过程均属于植物组织培养过程中的脱分化过程,需要生长素和细胞分裂素的共同作用 正确
B项 ④过程只能产生单倍体植株,而③过程可以产生单倍体植株,也可以产生二倍体植株 正确
C项 根据两对相对性状的遗传实验,F1自交获得HHGG的概率是1/16;花粉培养筛选获得HHGG的概率是1/4;而花药培养筛选过程包括花粉筛选培养过程,有可能产生二倍体植株,获得HHGG的概率低于花粉筛选培养过程 正确
D项 H基因和G基因位于非同源染色体上,在减数分裂过程中只能自由组合,不会发生联会现象 错误
比例为:2/3×2/3×1/4×1/2=1/18
易错起源1、基因突变
例1.如图为人WNK4基因部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生一种突变,导致1 169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是( )
A.①处插入碱基对G-C B.②处碱基对A-T替换为G-C
C.③处缺失碱基对A-T D.④处碱基对G-C替换为A-T
基因突变的特征和原因
1.实例:镰刀型细胞贫血症
(1)症状:红细胞呈镰刀状,容易破裂,使人患溶血性贫血。
(2)病因:基因中的碱基替换。
直接原因:血红蛋白分子的多肽链上一个谷氨酸变成了缬氨酸。
根本原因:控制血红蛋白分子合成的基因上一个碱基对发生替换。
2.概念
DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失,而引起的基因结构的改变。
3.基因突变的位置效应
(1)基因突变若发生在配子中,将遵循遗传规律传递给后代。
(2)基因突变若发生在体细胞中,一般不能遗传。
(3)有些植物的体细胞发生基因突变,可通过无性繁殖传递。
(4)人体某些体细胞基因的突变,有可能发展为癌细胞。
4.时间、原因、特点及意义
(1)时间:主要发生在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。
(2)原因:
①物理因素:如紫外线、X射线等
②化学因素:如亚硝酸、碱基类似物等
③生物因素:某些病毒等
(3)特点
① 普遍性:在生物界中普遍存在
②随机性:个体发育的任何时期和部位
③低频性:突变频率很低
④不定向性:可产生一个以上的等位基因
(4)意义
①新基因产生的途径
②生物变异的根本来源
③生物进化的原始材料
5.“增添”或“缺失”碱基的数目对肽链合成的影响
(1)如“增添”或“缺失”的碱基数目是3的倍数,往往使多肽链增加或减少几个氨基酸,而对后面的氨基酸的种类和顺序没有影响。
(2)如“增添”或“缺失”的碱基数目是“3n+1”或“3n+2”形式,除了使氨基酸增加或减少外,对后面的氨基酸的种类和顺序有影响。
1.基因突变的时期及原因
DNA分子复制时因解螺旋,易发生差错导致基因突变,因此基因突变主要发生在细胞分裂间期。
2.基因突变属于分子水平的变化,无法在显微镜下观察到。
3.基因突变对生物性状的影响
(1)引起生物性状的改变:
如某些碱基对的增添或缺失,引起部分氨基酸改变,改变蛋白质的结构和功能,从而引起生物性状改变。
(2)未引起生物性状的改变:
①碱基对替换前后所对应的氨基酸未发生改变(密码子的简并性)。
②由纯合子(体)的显性基因突变成杂合子(体)中的隐性基因。
易错起源2、 染色体变异及其应用
例2.某植株的一条染色体发生缺失突变,获得该缺失染色体的花粉不育,缺失染色体上具有红色显性基因B,正常染色体上具有白色隐性基因b(如图)。如以该植株为父本,测交后代中部分表现为红色性状。下列解释最合理的是( )
[]
A.减数分裂时染色单体1或2上的基因b突变为B
B.减数第二次分裂时姐妹染色单体3与4自由分离
C.减数第二次分裂时非姐妹染色单体之间自由组合
D.减数第一次分裂时非姐妹染色单体之间交叉互换
1.染色体结构变异
类型 遗传效应 图解 实例
缺失 缺失片段越大,对个体影响越大。轻则影响个体生活力,重则引起死亡 猫叫综合征
重复 引起的遗传效应比缺失小,重复部分太多会影响个体生活力 果蝇的棒状眼
倒位 形成配子大多异常,从而影响个体的生育 -----
易位 产生部分异常配子,使配子的育性降低或产生有遗传病的后代 [] 人慢性粒细胞白血病
2.二倍体、单倍体和多倍体的比较及应用
二 倍 体 多 倍 体 单 倍 体
来源 受精卵发育 受精卵发育 配子发育
概念 体细胞中含有两个染色体组的个体 体细胞中含有三个或三个以上染色体组的个体 体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体
染色体组数 两个 三个或三个以上 不确定(是正常体细胞染色体组数的一半),一至多个
发育过程
例子 几乎全部动物和过半数高等植物 香蕉、马铃薯、普通小麦、无子西瓜等 雄蜂、雄白蚁;玉米、小麦的单倍体等
1.染色体组的三个确认条件
条件一:一个染色体组中不含同源染色体;
条件二:一个染色体组中所含的染色体形态、大小和功能各不相同;
条件三:一个染色体组中含有控制生物性状的一整套基因,但不能重复。
方法二:根据基因型判断:在细胞或生物体的基因型中,控制某一性状的基因出现几次,则有几个染色体组。如基因型为AaaBBb的细胞,含有3个染色体组,基因型为Aa的细胞含2个染色体组,基因型为ABcd的细胞则含1个染色体组。
方法三:根据染色体的数目和染色体的形态数来推算:染色体组的数目=染色体数/染色体形态数,如果蝇体细胞中有8条染色体,分为4种形态,则染色体组的数目为2个,韭菜细胞共32条染色体有8种形态,可推出每种形态有4条,进而推出韭菜细胞内应含4个染色体组。
易错起源3、变异在育种方面的应用
例3.玉米的抗病和不抗病(基因为A、a)、高秆和矮秆(基因为B、b)是两对独立遗传的相对性状。现有不抗病矮秆玉米种子(甲),研究人员欲培育抗病高秆玉米,
进行以下实验:
取适量的甲,用合适剂量的γ射线照射后种植,在后代中观察到白化苗4株、抗病矮秆1株(乙)和不抗病高秆1株(丙),将乙与丙杂交,F1中出现抗病高秆、抗病矮秆、不抗病高秆和不抗病矮秆。选取F1中抗病高秆植株上的花药进行离体培养获得幼苗,经秋水仙素处理后选出纯合二倍体的抗病高秆植株(丁)。[]
另一实验表明,以甲和丁为亲本进行杂交,子一代均为抗病高秆。
请回答:[]
(1)对上述1株白化苗的研究发现,控制其叶绿素合成的基因缺失了一段DNA,因此该基因不能正常___________,功能丧失,无法合成叶绿素,表明该白化苗的变异具有___________的特点,该变异类型属于______________。
(2)上述培育抗病高秆玉米的实验运用了_______、单倍体育种和杂交育种技术,其中杂交育种技术依据的原理是_________。花药离体培养中,可通过诱导愈伤组织分化出芽、根获得再生植株,也可通过诱导分化成_______获得再生植株。
(3)从基因组成看,乙与丙植株杂交的F1中抗病高秆植株能产生______种配子。
(4)请用遗传图解表示乙与丙植株杂交得到F1的过程。
(3)由题干甲和丁杂交,子一代都为抗病高秆,可知抗病和高秆都为显性。由乙和丙杂交得到后代可知:
几种育种方式的比较
项目 杂交育种 人工诱变育种 单倍体育种 多倍体育种 基因工程育种 细胞融合技术 细胞核移植
依据原理 基因重组 基因突变 染色体变异 染色体变异 基因重组 染色体变异 细胞核的 全能性
常用方法 杂交→自交→选种→自交 辐射诱变、激光诱变、空间技术育种 花药的离体培养,然后再加倍 秋水仙素处理萌发的种子、幼苗 转基因(DNA重组)技术将目的基因引入生物体内,培育新品种 让不同生物或同种生物细胞原生质融合为多倍体 将具备所需性状的体细胞核移植到去核卵细胞中
优点 将不同个体的优良性状集中于一个个体上 可以提高变异的频率,加速育种进程,或大幅度地改良某些品种性状 可以明显缩短育种年限 器官较大,提高产量和营养成分 打破物种界限,定向改变生物的性状 按照人们的意愿改变细胞内遗传物质,且克服了远缘杂交不亲和的障碍 可改良动物品种或保护濒危物种
缺点 时间长,需及时发现优良品种 有利变异少,需大量处理实验材料 技术复杂且需与杂交育种配合 发育延迟,结实率低 有可能引起生态危机 技术难度高 技术要求高
举例 矮秆抗锈病小麦 青霉素高产菌株、太空椒 单倍体育种获得的矮秆抗锈病小麦 三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦 产生人胰岛素的大肠杆菌、抗虫棉 白—甘蓝、番—马铃薯 克隆羊
根据育种目的选择育种方式
(1)若要培育隐性性状个体,可用自交或杂交,只要出现该性状即可;
(2)有些植物如小麦、水稻等,杂交实验较难操作,其最简便的方法是自交;[]
(3)若要快速获得纯种,可用单倍体育种方法;
(4)若要提高品种产量,提高营养物质含量,可用多倍体育种方法;
(5)若要培育原先没有的性状,可用诱变育种;
(6)若实验植物为营养繁殖,如土豆、地瓜等,则只要出现所需性状即可,不需要培育出纯种。
易错起源4、低温诱导多倍体实验
例4.下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述,正确的是( )
A.原理:低温抑制染色体着丝点(粒)分裂,使子染色体不能分别移向两极
B.解离:盐酸酒精混合液和卡诺氏液都可以使洋葱根尖解离
C.染色:改良苯酚品红溶液和醋酸洋红溶液都可以使染色体着色
D.观察:显微镜下可以看到大多数细胞的染色体数目发生改变
1.原理解读
(1)进行正常有丝分裂的植物分生组织细胞,在有丝分裂后期,染色体的着丝点(粒)分裂,子染色体在纺锤丝的作用下分别移向两极,最终被平均分配到两个子细胞中去。
(2)用低温处理植物分生组织细胞(如根尖分生区细胞),能够抑制纺锤体的形成,以致染色体不能被拉向两极,细胞也不能分裂成两个子细胞,使植物细胞染色体数目发生变化。
2.流程展示
(1)洋葱根尖培养:将洋葱(或大葱、蒜)放在装满清水的广口瓶上,让洋葱的底部接触水面。待不定根长至 1 cm左右时,将整个装置放入冰箱,4 ℃下诱导培养 36 h
(2)取材:剪取诱导处理的根尖约 0.5 cm~1 cm,放入卡诺氏液中浸泡0.5 h~1 h,以固定细胞的形态,然后用体积分数为95%的酒精冲洗2次
(3)制作装片 :与实验“观察植物细胞的有丝分裂”相同
(4)先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相。 视野中既有正常的二倍体细胞,也有染色体数目发生改变的细胞。确认某个细胞发生染色体数目变化后,再用高倍镜观察。
(5)实验结论:低温处理植物分生组织,能抑制前期形成纺锤体,从而使染色体数目加倍
1.处理萌发种子或幼苗的原因
萌发的种子或幼苗是植物体分生组织的部位,或者说是细胞有丝分裂旺盛的部位,通过秋水仙素处理后,才能使植物体产生的新细胞染色体数目加倍,从而形成多倍体。
2.低温诱导多倍体的原理
低温诱导多倍体和秋水仙素的作用原理相同,都是抑制细胞分裂时纺锤体的形成,使细胞的染色体数目加倍。[]
1.下列能产生新基因的是( )
A.基因突变 B.基因的重新组合
C.基因分离 D.染色体数目变异
2.下图为小鼠结肠癌发病过程中细胞形态和部分染色体上基因的变化。以下表述不正确的是( )
A.结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果
B.图示中与结肠癌有关的基因互为等位基因
C.小鼠细胞的染色体上本来就存在着与癌变有关的基因
D.与正常细胞相比,癌细胞的表面发生了变化
3.原核生物某基因原有213对碱基,现经过突变,成为210对碱基(未涉及终止密码子改变),它指导合成的蛋白质分子与原蛋白质相比,差异可能为( )
A.少一个氨基酸,氨基酸顺序不变
B.少一个氨基酸,氨基酸顺序改变
C.氨基酸数目不变,但顺序改变
D.A、B都有可能
5.下列有关基因重组的说法中,正确的是( )
A.基因重组是生物体遗传变异的主要方式之一,可产生新的基因[]
B.同源染色体指的是一条来自父方,一条来自母方,两条形态大小一定相同的染色体
C.基因重组仅限于真核生物细胞减数分裂过程中
D.基因重组可发生在四分体时期的同源染色体非姐妹染色单体之间的交叉互换
6.玉米糯性与非糯性、甜粒与非甜粒为两对相对性状。一般情况下用纯合非糯非甜粒与糯性甜粒两种亲本进行杂交时,F1表现为非糯非甜粒,F2有4种表现型,其数量比为9∶3∶3∶1。若重复该杂交实验时,偶然发现一个杂交组合,其F1仍表现为非糯非甜粒,但某一F1植株自交,产生的F2只有非糯非甜粒和糯性甜粒2种表现型。对这一杂交结果的解释,理论上最合理的是( )
A.发生了染色体易位
B.染色体组数目整倍增加
C.基因中碱基对发生了替换
D.基因中碱基对发生了增减
7.下列有关单倍体的叙述中不正确的是( )
①未经受精的卵细胞发育成的植物,一定是单倍体 ②含有两个染色体组的生物体,一定不是单倍体 ③生物的精子或卵细胞一定都是单倍体 ④基因型是aaaBBBCcc的植株一定是单倍体 ⑤基因型是Abcd的生物体一般是单倍体
A.③④⑤ B.②③④
C.①③⑤ D.②④⑤
8.已知小麦无芒(A)与有芒(a)为一对相对性状,用适宜的诱变方式处理花药可导致基因突变。为了确定基因A是否突变为基因a,有人设计了以下4个杂交组合,杂交前对每个组合中父本的花药进行诱变处理,然后与未经处理的母本进行杂交。若要通过对杂交子一代表现型的分析来确定该基因是否发生突变,则最佳的杂交组合是( )
A.♂无芒×♀有芒(♂AA×♀aa)
B.♂无芒×♀有芒(♂Aa×♀aa)
C.♂无芒×♀无芒(♂Aa×♀Aa)
D.♂无芒×♀无芒(♂AA×♀Aa)
10.关于低温诱导洋葱染色体数目变化的实验,不正确的描述是( )
A.处于分裂间期的细胞数目最多
B.在显微镜视野内可以观察到二倍体细胞和四倍体细胞
C.在高倍显微镜下可以观察到细胞从二倍体变为四倍体的过程
D.在诱导染色体数目变化方面,低温与秋水仙素诱导的原理相似
11.在一个常规饲养的实验小鼠封闭种群中,偶然发现几只小鼠在出生第二周后开始脱毛,以后终生保持无毛状态。为了解该性状的遗传方式,研究者设置了6组小鼠交配组合,统计相同时间段内繁殖结果如下。
组合编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
交配组合 × ×■ × ●×■ ●×□ ○×■
产仔次数 6 6 17 4 6 6
子代小鼠总数(只) 脱毛 9 20 29 11 0 0
有毛 12 27 110 0 13 40
注:●纯合脱毛♀,■纯合脱毛♂,○纯合有毛♀,□纯合有毛♂,杂合♀,杂合♂
(1)已知Ⅰ、Ⅱ组子代中脱毛、有毛性状均不存在性别差异,说明相关基因位于________染色体上。
(2)Ⅲ组的繁殖结果表明脱毛、有毛性状是由________基因控制的,相关基因的遗传符合____________________________________________________________________定律。
(3)Ⅳ组的繁殖结果说明,小鼠表现出脱毛性状不是________影响的结果。
(4)在封闭小种群中,偶然出现的基因突变属于________。此种群中同时出现几只脱毛小鼠的条件是_________________________________________________________。
12.优质彩棉是通过多次杂交获得的品种,其自交后代常出现色彩、纤维长短等性状遗传不稳定的问题。请分析回答:
(1)欲解决彩棉性状遗传不稳定的问题,理论上可直接培养________,通过________育种方式,快速获得纯合子。但此技术在彩棉育种中尚未成功。
(2)为获得能稳定遗传的优质彩棉品种,研究人员以白色棉品种57 4做母本,棕色彩棉做父本杂交,受粉后存在着精子与卵细胞不融合但母本仍可产生种子的现象。这样的种子萌发后,会出现少量的父本单倍体植株、母本单倍体植株及由父本和母本单倍体细胞组成的嵌合体植株。
①欲获得纯合子彩棉,应选择________植株,用秋水仙素处理植株的________,使其体细胞染色体数目加倍。
②下图是研究人员在诱导染色体数目加倍时的实验处理和结果,本实验的目的是探究________________________________________________________________________
__________________________,实验效果最好的实验处理是____________________。
③欲鉴定枝条中染色体数目是否加倍,可以通过直接测量________________,并与单倍体枝条进行比较作出判断。
(3)欲检测染色体数目已加倍的植株是否为纯合体,在实践中应采用________的方法,依据后代是否出现________作出判断。
13.几种性染色体异常果蝇的性别、育性等如下图所示。
(1)正常果蝇在减数第一次分裂中期的细胞内染色体组数为________,在减数第二分裂后期的细胞中染色体数是________条。
(2)白眼雌果蝇(XrXrY)最多能产生Xr、XrXr、________和________四种类型的配子。该果蝇与红眼雄果蝇(XRY)杂交,子代中红眼雌果蝇的基因型为________。
(3)用黑身白眼雌果蝇(aaXrXr)与灰身红眼雄果蝇(AAXRY)杂交,F1雌果蝇表现为灰身红眼,雄果蝇表现为灰身白眼。F2中灰身红眼与黑身白眼果蝇的比例为________,从F2灰身红眼雌果蝇和灰身白眼雄果蝇中各随机选取一只杂交,子代中出现黑身白眼果蝇的概率为________。
(4)用红眼雌果蝇(XRXR)与白眼雄果蝇(XrY)为亲本杂交,在F1群体中发现一只白眼雄果蝇(记为“M”)。M果蝇出现的原因有三种可能:第一种是环境改变引起表现型变化,但基因型未变;第二种是亲本果蝇发生基因突变;第三种是亲本雌果蝇在减数分裂时X染色体不分离。请设计简便的杂交实验,确定M果蝇的出现是由哪一种原因引起的。
实验步骤:__________________________________________________________。
结果预测:
Ⅰ.若_______________________________________________________________,则是环境改变;
Ⅱ.若_______________________________________________________________,则是基因突变;
Ⅲ.若_______________________________________________________________,则是减数分裂时X染色体不分离。
现性状分离来作出判断。1.下列叙述符合基因工程概念的是( )
A.B(淋巴)细胞与肿瘤细胞融合,杂交瘤细胞中含有B(淋巴)细胞中的抗体基因
B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌,获得能产生人干扰素的菌株
C.用紫外线照射青霉菌,使其DNA发生改变,通过筛选获得青霉素高产菌株
D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上[]
2.根据基因工程的有关知识,回答下列问题:
(1)限制性内切酶切割DNA分子后产生的片段,其末端类型有____________和___________。
(2)质粒运载体用EcoRⅠ切割后产生的片段如下:
AATTC……G
G……CTTAA
为使运载体与目的基因相连,含有目的基因的DNA除可用EcoRⅠ切割外,还可用另一种限制性内切酶切割,该酶必须具有的特点是___________________________。
(3)按其来源不同,基因工程中所使用的DNA连接酶有两类,即__________DNA连接酶和_________DNA连接酶。
(4)反转录作用的模板_________是,产物是___________。若要在体外获得大量反转录产物,常采用___________技术。
(5)基因工程中除质粒外,________和_______也可作为运载体。
(6)若用重组质粒转化大肠杆菌,一般情况下,不能直接用未处理的大肠杆菌作为受体细胞,原因是________________________________________________________。
据图回答:
(1)过程①酶作用的部位是__________键,此过程只发生在非结合区DNA,过程②酶作用的部位是_________键。
(2)①②两过程利用了酶的_________特性。
(3)若将得到的DNA片段用于构建重组质粒,需要将过程③的测序结果与________酶的识别序列进行比对,以确定选用何种酶。
(4)如果复合体中的蛋白质为RNA聚合酶,则其识别、结合的DNA序列区为基因的______________________。
(5)以下研究利用了生物分子间特异性结合性质的有_________(多选)。
A.分离得到核糖体,用蛋白酶酶解后提取rRNA
B.用无水乙醇处理菠菜叶片,提取叶绿体基粒膜上的光合色素
C.通过分子杂交手段,用荧光物质标记的目的基因进行染色体基因定位
D.将抑制成熟基因导入番茄,其mRNA与催化成熟酶基因的mRNA互补结合,终止后者翻译,延迟果实成熟
(1)一个图1所示的质粒分子经SmaⅠ切割前后,分别含有____________个游离的磷酸基团。
(2)若对图中质粒进行改造,插入的SmaⅠ酶切位点越多,质粒的热稳定性越___________。
(3)用图中的质粒和外源DNA构建重组质粒,不能使用SmaⅠ切割,原因是__________________________________________。
(4)与只使用EcoR Ⅰ相比较,使用BamHⅠ和Hind Ⅲ两种限制酶同时处理质粒和外源DNA的优点在于可以防止________________________________________________。
(5)为了获取重组质粒,将切割后的质粒与目的基因片段混合,并加入__________酶。
(6)重组质粒中抗生素抗性基因的作用是为了________________________________。
(7)为了从cDNA文库中分离获取蔗糖转运蛋白基因,将重组质粒导入丧失吸收蔗糖能力的大肠杆菌突变体,然后在___________________的培养基中培养,以完成目的基因表达的初步检测。
A.过程①获取的目的基因,可用于基因工程和比目鱼基因组测序
B.将多个抗冻基因编码区依次相连成能表达的新基因,不能得到抗冻性增强的抗冻蛋白
C.过程②构成的重组质粒缺乏标记基因,需要转入农杆菌才能进行筛选
D.应用DNA探针技术,可以检测转基因抗冻番茄植株中目的基因的存在及其完全表达
6.在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中,下列操作错误的是( )[]
A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C.将重组DNA分子导入烟草原生质体
D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
7.家蚕细胞具有高效表达外源基因的能力。将人干扰素基因导入家蚕细胞并大规模培养,可提取干扰素用于制药。
(1)进行转基因操作前,需用_________酶短时处理幼蚕组织,以便获得单个细胞。
(2)为使干扰素基因在家蚕细胞中高效表达,需要把来自cDNA文库的干扰素基因片段正确插入表达载体的________________和_______________之间。
(3)采用PCR技术可验证干扰素基因是否已经导入家蚕细胞。该PCR反应体系的主要成分应包含:扩增缓冲液(含Mg2+)、水、4种脱氧核糖核苷酸、模板DNA、__________________________和_____________________________。
(4)利用生物反应器培养家蚕细胞时,贴壁生长的细胞会产生接触抑制。通常将多孔的中空薄壁小玻璃珠放入反应器中,这样可以_________________,增加培养的细胞数量,也有利于空气交换。
8.回答有关基因工程的问题:
(1)构建基因工程表达载体时,用不同类型的限制酶切割DNA后,可能产生黏性末端,也可能产生________末端。若要在限制酶切割目的基因和质粒后使其直接进行连接,则应选择能使二者产生___________(相同、不同)黏性末端的限制酶。
(2)利用大肠杆菌生产人胰岛素时,构建的表达载体含有人胰岛素基因及其启动子等,其中启动子的作用是_____________。在用表达载体转化大肠杆菌时,常用_________________处理大肠杆菌,以利于表达载体进入;为了检测胰岛素基因是否转录出了mRNA,可用标记的胰岛素基因片段作探针与mRNA杂交,该杂交技术称为_________________。为了检测胰岛素基因转录的mRNA是否翻译成_________________,常用抗原—抗体杂交技术。
(3)如果要将某目的基因通过农杆菌转化法导入植物细胞,先要将目的基因插入农杆菌Ti质粒的________________中,然后用该农杆菌感染植物细胞,通过DNA重组将目的基因插入植物细胞的________________________上。
9.人类疾病的转基因动物模型常用于致病机理的探讨及治疗药物的筛选。利用正常大鼠制备遗传性高血压转基因模型大鼠的流程如图所示。
(1)卵母细胞除从活体输卵管中采集外,还可从已处死的雌鼠__
______________中获取。
(2)图中的高血压相关基因作为________,质粒作为________,二者需用_______________切割后连接成重组载体,该过程与质粒上含有_______________有关。
(3)子代大鼠如果____________和___________,即可分别在分子水平和个体水平上说明高血压相关基因已成功表达,然后可用其建立高血压转基因动物模型。
(4)在上述转基因大鼠的培育过程中,所用到的主要胚胎工程技术是___________、早期胚胎培养和胚胎移植。
10.转基因抗病香蕉的培育过程如图所示。质粒上有Pst Ⅰ、Sma Ⅰ、EcoR Ⅰ、Apa Ⅰ等四种限制酶切割位点。请回答:
(1)构建含抗病基因的表达载体A时,应选用限制酶___________________,对__________________________进行切割。
(2)培养基中的卡那霉素会抑制香蕉愈伤组织细胞的生长,欲利用该培养基筛选已导入抗病基因的香蕉细胞,应使基因表达载体A中含有_______________________,作为标记基因。
(3)香蕉组织细胞具有____________________,因此,可以利用组织培养技术将导入抗病基因的香蕉组织细胞培育成植株。图中①、②依次表示组织培养过程中香蕉组织细胞的__________________________________________。
位点,都可以被SmaⅠ破坏,故不能使用该酶剪切含有目的基因的DNA。
易错起源1、 基因工程的工具
例1. 将ada(腺苷酸脱氨酶基因)通过质粒pET28b导入大肠杆菌并成功表达腺苷酸脱氨酶。下列叙述错误的是
A.每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒
B.每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C.每个限制性核酸内切酶识别位点至少插入一个ada
D.每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
【精讲精析】选C。具体分析如下:
选项 内容分析
A项正确 每个大肠杆菌细胞至少含一个重组质粒才能表达出腺苷酸脱氨酶
B项正确 要让目的基因与质粒形成重组质粒,两者必须用同种限制性核酸内切酶切割,所以每个重组质粒至少含一个限制性核酸内切酶识别位点
C项错误 质粒作为(运)载体的条件之一是有多种限制性核酸内切酶的识别位点,但每种限制性核酸内切酶只有一个识别位点,只能插入一个目的基因(ada)
D项正确 ada导入大肠杆菌成功的标志是表达腺苷酸脱氨酶,因此每个插入的ada至少表达一个腺苷酸脱氨酶分子
1.有关酶的比较
项目 限制(性核酸内切)酶 DNA连接酶 DNA聚合酶 解旋酶
作用底物 DNA分子 DNA分子片段 脱氧核苷酸 DNA分子
作用部位 磷酸二酯键 磷酸二酯键 磷酸二酯键 碱基对间的氢键
作用特点 切割目的基因及载体,能专一性识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列,并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开 将双链DNA片段“缝合”起来,恢复被限制酶切开了的两个核苷酸之间的磷酸二酯键 只能将单个脱氧核苷酸添加到脱氧核苷酸链上 将DNA两条链之间的氢键打开
作用结果 形成黏性末端或平末端 [] 形成重组DNA分子 形成新的DNA分子 形成单链DNA分子
2.载体
作用 ①作为运载工具,将目的基因转移到受体细胞内②利用它在受体细胞内实现目的基因的大量复制
具备的条件 ①能在受体细胞内稳定保存并大量复制②有多个限制酶切割位点,以便与外源基因连接③具有特殊的标记基因,以便进行筛选
种类 [] ①质粒:一种裸露的、结构简单、独立于细菌拟核DNA之外,并能够自我复制的小的双链环状DNA分子②λ噬菌体的衍生物③动植物病毒
1.限制酶的应用特点
(1)在获取目的基因和切割载体时最好用同一种限制酶,以获得相同的黏性末端。
(2)为了防止载体或目的基因的黏性末端自己连接,可用不同的限制酶处理目的基因和载体。
2.载体的两点说明
(1)一般来说,天然载体往往不能满足人类的所有要求,因此人们根据不同的目的和需要,对某些天然的载体进行人工改造。
(2)限制酶切割位点所处的位置必须是在所需的标记基因之外,这样才能保证标记基因的完整性,有利于对目的基因的检测。
易错起源2、基因工程的操作程序
例2. 肺细胞中的let-7基因表达减弱,癌基因RAS表达增强,会引发肺癌。研究人员利用基因工程技术将let-7基因导入肺癌细胞实现表达,发现肺癌细胞的增殖受到抑制。该基因工程技术基本流程如图1。
请回答:
(1)进行过程①时,需用_________酶切开载体以插入let-7基因。载体应有RNA聚合酶识别和结合的部位,以驱动let-7基因转录,该部位称为__________。
(2)进行过程②时,需用_________酶处理贴附在培养皿壁上的细胞,以利于传代培养。
(3)研究发现,let-7基因能影响癌基因RAS的表达,其影响机理如图2。据图分析,可从细胞中提取________进行分子杂交,以直接检测let-7基因是否转录。肺癌细胞增殖受到抑制,可能是由于细胞中_________(RAS mRNA/RAS蛋白)含量减少引起的。
1.目的基因的获取方法[]
(1)从基因文库中获取;
(2)利用PCR技术扩增目的基因;
(3)人工合成,常用的方法是反转录法和化学合成法。
2.基因表达载体的构建
(1)目的:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并可以遗传给下一代,并使目的基因能够表达和发挥作用。
(2)组成(如图)
3.将目的基因导入受体细胞的方法
植物细胞 动物细胞 微生物细胞
常用方法 农杆菌转化法、基因枪法、花粉管通道法 [] 显微注射技术 感受态细胞法(或Ca2+处理法)
受体细胞 体细胞或受精卵 受精卵 原核细胞
转化过程 目的基因插入Ti质粒的T-?DNA上→进入农杆菌→导入植物细胞→稳定维持和表达 目的基因表达载体提纯→取受精卵→显微注射→受精卵移植→ 新性状动物 首先用Ca2+处理大肠杆菌细胞,使细胞壁的通透性增大,细胞处于一种能吸收周围环境中DNA分子的感受态。第二步是将重组表达载体DNA分子溶于缓冲液中与感受态细胞混合,在一定温度下促进感受态细胞吸收DNA分子,完成转化过程
4.目的基因的检测和鉴定
1.基因工程操作过程中发生碱基互补配对的步骤
(1)获取目的基因和同种限制酶处理载体:得到的黏性末端碱基互补;
(2)构建基因表达载体:目的基因的黏性末端与载体的黏性末端互补;
(3)表达检测DNA-DNA、DNA-RNA杂交时,遵循碱基互补配对原则。
2.原核细胞、真核细胞基因结构的异同
(1)相同点:都有编码区、非编码区,在非编码区都有调控遗传信息表达的核苷酸序列,在编码区上游均有与RNA聚合酶结合的位点。
(2)不同点:原核细胞的基因结构简单,编码区连续;真核细胞的基因结构复杂,编码区间隔,不连续。
3.操作的注意问题
(1)获取目的基因时要保证其完整性。
(2)质粒的切割要保证标记基因的完整性。
易错起源3、基因工程的原理和操作程序
例3. 图1表示含有目的基因D的DNA片段长度(bp即碱基对)和部分碱基序列,图2表示一种质粒的结构和部分碱基序列。现有MspⅠ、BamHⅠ、MboⅠ、SmaⅠ4种限制性核酸内切酶,它们识别的碱基序列和酶切位点分别为C↓CGG 、G↓GATCC、↓GATC、CCC↓GGG。请回答下列问题:
(1)图1的一条脱氧核苷酸链中相邻两个碱基之间依次由____________________连接。
(2)若用限制酶SmaⅠ完全切割图1中DNA片段,产生的末端是_________末端,其产物长度为__________________。
(3)若图1中虚线方框内的碱基对被T-A碱基对替换,那么基因D就突变为基因d。从杂合子中分离出图1及其对应的DNA片段,用限制酶SmaⅠ完全切割,产物中共有___________种不同长度的DNA片段。
(4)若将图2中质粒和目的基因D通过同种限制酶处理后进行连接,形成重组质粒,那么应选用的限制酶是________。在导入重组质粒后,为了筛选出含重组质粒的大肠杆菌,一般需要用添加________的培养基进行培养。经检测,部分含有重组质粒的大肠杆菌菌株中目的基因D不能正确表达,其最可能的原因是_______。
1.下列关于基因工程中有关酶的叙述不正确的是( )
A.限制酶水解相邻核苷酸间的化学键打断DNA
B.DNA连接酶可将末端碱基互补的两个DNA片段连接
C.DNA聚合酶能够从引物末端延伸DNA或RNA
D.逆转录酶以一条RNA为模板合成互补的DNA
2.用某人的胰岛素基因制成的DNA探针检测下列物质,能形成杂交分子的是( )
①该人胰岛A细胞中的DNA ②该人胰岛B细胞中的mRNA ③该人胰岛A细胞中的mRNA ④该人肝细胞中的DNA
A.①②③④ B.①②③
C.①②④ D.②
3.据下图分析,下列有关基因工程的说法不正确的是( )
A.为防止目的基因与质粒任意结合而影响基因的表达,应用限制酶Ⅰ、Ⅱ同时切割二者
B.限制酶、DNA连接酶的作用部位都是磷酸二酯键
C.与启动子结合的应该是RNA聚合酶
D.能够检测到标记基因表达产物的受体细胞中,也一定会有目的基因的表达产物
4.下列关于蛋白质工程的叙述,错误的是( )
A.实施蛋白质工程的前提条件是了解蛋白质结构和功能的关系
B.基因工程是蛋白质工程的基础
C.蛋白质工程是对蛋白质分子的直接改造
D.蛋白质工程是在基因工程的基础上延伸出来的第二代基因工程
5.美国科学家将萤火虫的荧光素基因转入烟草植物细胞,获得高水平的表达,长成的植物通体光亮,堪称奇迹。下列有关发光烟草培育的叙述正确的是( )
A.在培育过程中需用同一种限制酶分别切割荧光素基因和质粒
B.将目的基因直接导入烟草细胞常用的方法是显微注射法
C.受体细胞只能用烟草的受精卵,因为受精卵的全能性最大
D.导入目的基因的烟草细胞不需进行植物组织培养就能发育成一个完整的植株
6.基因芯片技术是近几年发展起来的新技术,将待测DNA分子用放射性同位素或荧光物质标记,如果能与芯片上的单链DNA探针配对,它们就会结合起来,并出现“反应信号”。下列说法中不正确的是( )
A.基因芯片的工作原理是碱基互补配对
B.待测的DNA分子首先要解旋变为单链,才可用基因芯片测序
C.“反应信号”是由待测DNA分子与基因芯片上的放射性探针结合产生的
D.由于基因芯片技术可以检测待测DNA分子,因而具有广泛的应用前景[]
7.有人认为转基因生物有可能成为入侵的外来物种,威胁生态系统中其他生物的存在。其依据是( )
A.转入的外源基因有可能与感染转基因生物的某些细菌杂交,形成新的病原体
B.转基因植物的抗除草剂基因,有可能通过花粉传播而进入杂草中,使杂草成为超级杂草
C.科学家赋予了转基因生物某些特殊性,增强了它们在该地区生存条件下的竞争能力
D.转基因植物花粉传播的距离有限,只能在种植区以内繁殖
8.ch1 L基因是蓝细菌拟核DNA上控制叶绿素合成的基因。为研究该基因对叶绿素合成的控制,需要构建该种生物缺失ch1 L基因的变异株细胞。技术路线如下图所示,对此描述错误的是( )
A.ch1 L基因的基本组成单位是脱氧核苷酸
B.①②过程中使用限制酶的作用是将DNA分子的磷酸二酯键打开
C.①②过程都要使用DNA聚合酶
D.若操作成功,可用含红霉素的培养基筛选出该变异株
9.科学家培育出一种转基因小鼠,其膀胱上皮细胞可以合成人的生长激素并分泌到尿液中。下列有关叙述不正确的是( )
A.通常用小鼠受精卵作为受体细胞
B.通常用显微注射法将含有人生长激素基因的表达载体导入受体细胞
C.采用DNA分子杂交技术可以检测人的生长激素基因是否表达
D.构建含有人生长激素基因的表达载体需要用到DNA连接酶
10.如同发明炸药时没有想把炸药用于人类互相残杀的战争一样,科学家在创造DNA重组技术时,也不是为了用于战争,但却无法抵挡新技术在军事方面的运用,生物武器就这样悄然出现了。下列关于生物武器的说法错误的是( )
A.生物武器难以检测,杀伤时可能并不会被马上察觉
B.生物武器没有明确的标识,潜在危害大
C.依靠科学力量和人类的文明合作,生物武器也会受到限制
D.生物武器适应能力强,不受气候影响
11.人外周血单核细胞能合成白介素2(IL 2)。该蛋白可增强机体免疫功能,但在体内易被降解。研究人员将IL 2基因与人血清白蛋白(HSA)基因拼接成一个融合基因,并在酵母菌中表达,获得具有IL 2生理功能、且不易降解的IL 2 HSA融合蛋白。其技术流程如下图。请回答:
(1)培养人外周血单核细胞的适宜温度为________℃;图中②表示________过程。
(2)表达载体1中的位点________应为限制酶BglⅡ的识别位点,才能成功构建表达载体2。
(3)表达载体2导入酵母菌后,融合基因转录出的mRNA中,与IL 2蛋白对应的碱基序列不能含有________(起始、终止)密码子,才能成功表达出IL 2 HSA融合蛋白。
(4)应用________杂交技术可检测酵母菌是否表达出IL 2 HSA融合蛋白。
12.普通番茄细胞中含有多聚半乳糖醛酸酶基因,控制细胞产生多聚半乳糖醛酸酶,该酶能破坏细胞壁,使番茄软化,不耐贮藏。科学家们通过基因工程技术,培育出了抗软化、保鲜时间长的番茄新品种,操作流程如下图。请据图回答:
(1)在番茄新品种的培育过程中,将目的基因导入受体细胞采用最多的方法是____________,筛选出含重组DNA的土壤农杆菌时通常依据质粒上的________的表达。
(2)为促使图中②、③过程的顺利完成,需要在________________条件下进行。要快速繁殖转基因抗软化番茄植株,目前常用的科技方法是________。为获得这种番茄的脱毒苗,应用其________进行培养。
(3)除了图示培育方法外,还可通过蛋白质工程技术,对________________的结构进行特定的改变,从而获得抗软化的番茄品种,关键的操作是对________________进行定向改造。
(4)为防止转基因番茄通过花粉将抗多聚半乳糖醛酸酶基因传播给其他植物而造成基因污染,可将抗多聚半乳糖醛酸酶基因导入番茄植物细胞的________(结构)中。
13.我国目前临床使用的乙肝疫苗大多为基因工程疫苗,其有效成分是一种叫做乙肝表面抗原的蛋白(S蛋白质,对应的基因为S基因),回答下列问题。
(1)在这项技术中,S基因属于________。
(2)用________________处理S基因和运载体,并用________使之结合,这里的DNA片段两两结合的产物有________种,除了S基因,构建好的表达载体还应具有________________等结构。
(3)将表达载体导入到哺乳动物细胞,筛选得到工程细胞。使用合成培养基培养工程细胞时,通常需要加入________等天然成分。工程细胞在生长过程中有________________现象,需要定期使用________酶处理,以便于分瓶继续培养,在培养过程中,定期收集培养液,分离纯化即可得到所需产品。
(4)由于哺乳动物细胞娇嫩挑剔,培养较难,成本较高,近些年科学家们又发明了“乳腺生物发生器”,从饲养的转基因动物分泌的乳汁中提取所需产品。在这种技术中,构建表达载体时需要将S基因与________________等调控组件重组在一起,并将表达载体通过________的方式,导入到哺乳动物的________中(填细胞名称)。
(5)人的肠道具有独立的黏膜免疫系统,这使得口服疫苗成为可能,但有效的口服疫苗必须要在到达肠道的过程中躲避胃酸和蛋白酶的降解,否则就会失效。如果要生产口服的乙肝疫苗,理想的受体是植物细胞,理由是___________________________________
________________________________________________________________________。
可食的转基因的植物疫苗的优点有(至少答出两点):_________________________
________________________________________________________________________。1.高中生物学实验中,在接种时不进行严格无菌操作对实验结果影响最大的一项是( )
A.将少许干酵母加入到新鲜的葡萄汁中
B.将毛霉菌液接种在切成小块的鲜豆腐上
C.将转基因植物叶片接种到无菌培养基上
D.将土壤浸出液涂布在无菌的选择培养基上
2.下列有关细菌培养的叙述,正确的是( )
A.在琼脂固体培养基上长出的单个菌落含有多种细菌
B.在培养基中加入青霉素可抑制真菌而促进细菌生长
C.向液体培养基中通入氧气能促进破伤风杆菌的生长
D.在半固体培养基中接种细菌培养后可以观察其运动
(4)抑菌实验时,在长满致病菌的平板上,会出现以抑菌物质为中心的透明圈。可通过测定透明圈的_________来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。
4.下列关于制作果酒、果醋和腐乳的叙述,合理的是(多选)( )
A.在果酒发酵后期拧开瓶盖的间隔时间可延长
B.条件适宜时醋酸菌可将葡萄汁中的糖分解成醋酸
C.果酒发酵过程中发酵液密度会逐渐减小
D.将长满毛霉的豆腐装瓶腌制时,底层和近瓶口处需加大用盐量
5.下列与果酒、果醋和腐乳制作相关的叙述,正确的是( )
A.腐乳制作所需要的适宜温度最高
B.果醋发酵包括无(厌)氧发酵和有(需)氧发酵
C.使用的菌种分别是酵母菌、醋酸菌、乳酸菌
D.使用的菌种都具有细胞壁、核糖体、DNA和RNA
6.小李尝试制作果酒,他将葡萄汁放入已灭菌的发酵装置中进行实验,恰当的做法
是(多选)( )
A.加入适量的酵母菌
B.一直打开阀a通气
C.一直关紧阀a,偶尔打开阀b几秒钟
D.把发酵装置放到4 ℃冰箱中进行实验
8.请在标有序号的空白处填空。
下面是有关食醋和泡菜制作的实验。请回答:
(1)食醋可用大米为原料经三步发酵来制作:
第一步:大米经蒸熟、冷却后加入淀粉酶,将原料中的淀粉分解成_________(填中间产物),然后进一步分解成葡萄糖,这一过程可用________(填淀粉指示剂)来检测,因为该试剂遇淀粉呈蓝色,遇上述中间产物呈红色。
第二步:用______菌将葡萄糖转化成乙醇,这一发酵过程中,玻璃发酵瓶不应完全密闭的主要原因是___________________。
第三步:用______菌将乙醇转化成乙酸,这一过程_______氧气。
(2)泡菜发酵过程中,会产生多种酸,其中主要是__________,还有少量的亚硝酸。对亚硝酸盐的定量测定可以用_________________法,因为亚硝酸盐与对氨基苯磺酸的反应产物能与N—1—萘基乙二胺盐酸盐偶联成______________色化合物。进行样品测定时,还要取等量水进行同样的测定,目的是__________________________。
1. 【解析】选C。具体分析如下:
来比较柚皮精油和乳酸菌素的抑菌效果。
4. 【解析】选A、B、C。具体分析如下:
所以B错误。酒精发酵需要的温度在18 ℃~25 ℃,4 ℃时温度太低,将影响发酵的速度,所以D错误。
易错起源1、微生物的培养、分离及无菌技术
例1.有些细菌可分解原油,从而消除由原油泄漏造成的土壤污染,某同学欲从污染的土壤中筛选出能高效降解原油的菌株。回答问题:
(1)在筛选过程中,应将土壤样品稀释液接种于以______为惟一碳源的固体培养基上,从功能上讲,该培养基属于________培养基。
(2)纯化菌种时,为了得到单菌落,常采用的接种方法有两种,即____________和_________________。
(3)为了筛选出高效菌株,可比较单菌落周围分解圈的大小,分解圈大说明该菌株的降解能力________________。
(4)通常情况下,在微生物培养过程中,实验室常用的灭菌方法有灼烧灭菌、_______________和______________。无菌技术要求实验操作应在酒精灯____________附近进行,以避免周围环境中微生物的污染。
一、微生物的培养
1.培养基的成分
营养物质 概念[] 作用 主要来源
碳源 凡能提供所需碳元素的物质 构成生物体的细胞物质和一些代谢产物,有些是异养生物的能源物质 无机化合物:CO2、NaHCO3;有机化合物:糖类、脂肪酸、花生粉饼、石油等
氮源 凡能提供所需氮元素的物质 合成蛋白质、核酸以及含氮的代谢产物 无机化合物:NH3、铵盐、硝酸盐;有机化合物:尿素、牛肉膏、蛋白胨等
生长因子 生长必不可少的微量有机物 [] 酶和核酸的组成成分 维生素、氨基酸、 碱基等
水 在生物体内含量很高,在低等生物体内含量更高 不仅是优良的溶剂,而且可维持生物大分子结构的稳定 ------------
无机盐 为微生物提供除碳、氮以外的各种重要元素,包括大量元素 细胞内的组成成分,生理调节物质,某些化能自养菌的能源,酶的激活剂 -----------------
2.培养基的制备步骤
计算→称量→溶化→灭菌→倒平板(半固体、液体培养基不需倒平板)
3.培养基的种类及应用
分类标准 培养基类型 配制特点 主要应用
物理性质 [] 固体培养基 [][] 加入琼脂较多 [][] 菌种分离、鉴定、计数 [][]
半固体培养基 加入琼脂较少 菌种保存
液体培养基 不加入琼脂 工业生产、连续培养
化学组成 天然培养基 天然成分配制而成,培养基成分不明确 工业生产、降低成本
合成培养基 培养基成分明确,由已知成分配制而成 菌种的分离、鉴定
目的用途 鉴别培养基 添加某种指示剂或化学药剂 菌种鉴别
选择培养基 添加或缺少某种化学成分 菌种分离
1.培养基中各成分的作用
(1)琼脂是一种多糖,一般不能被微生物分解利用,只作为凝固剂,不能作为碳源和能源。
(2)无机碳源只作为碳源,不能作为能源,而有机碳源既能作为碳源,又能作为能源。微生物最常用的碳源是糖类,尤其是葡萄糖,最常用的氮源是铵盐、硝酸盐。
(3)无机氮源除作为氮源外,有的也可以作为能源,如NH3对于硝化细菌来说,既是氮源又是能源;有机氮源都可作为能源。
(4)生长因子是培养基必需的成分。
(5)培养基配制时目的要明确、营养要协调、pH要适宜。
2.选择培养基的选择作用
普通培养基可生长多种菌株,而选择培养基只能生长一类菌或一种菌株。因此应用选择培养基可分离出所需要的微生物。
二、无菌技术
1.关键:防止外来杂菌的入侵
2.无菌技术的内容
(1)对实验操作的空间、操作者的衣着和手,进行清洁和消毒;
(2)将用于微生物培养的器皿、接种用具和培养基等进行灭菌,应在酒精灯火焰附近的无菌区进行操作;
(3)操作时应避免已经灭菌处理的材料用具与周围的物品相接触,防止二次污染。
3.无菌技术的方法——消毒和灭菌的比较
条件 结果 常用方法 应用范围
消毒 较为温和的物理或化学方法 仅杀死物体表面或内部的部分对人体有害的微生物 煮沸消毒法 日常用品
巴氏消毒法 不耐高温的液体
化学药剂消毒法 用酒精擦拭双手,用氯气消毒水源
灭菌 强烈的理化因素 杀死物体内外所有的微生物,包括芽孢和孢子 灼烧灭菌法 接种工具
干热灭菌法 玻璃器皿、金属用具
高压蒸汽灭菌法 培养基及容器的灭菌
【特别提醒】
1.灭菌的原理
利用强烈的理化手段使细菌蛋白质变性,从而达到消灭细菌的目的。
2.化学灭菌法的局限性
化学物质难以透过孢子、活芽孢的坚硬外层而不能进入细胞内,因此用化学方法难以消灭孢子和芽孢。
3.酒精消毒时,70%的酒精杀菌效果最好,原因是浓度过高,使菌体表面蛋白质凝固成一层保护膜,乙醇分子不能渗入其中;浓度过低,杀菌力减弱。
备考时,重点要注意微生物培养知识的归纳
(1)细菌培养的条件:
①营养条件:碳源、氮源、无机盐、水分、生长因子;
识记关键:理解微生物培养需要全面的营养成分。
②环境条件:无菌无毒的环境、适宜的温度、渗透压、pH等培养条件。
(2)作为遗传学材料的原因:体积小、结构简单、变异类型容易选择、易培养、生活周期短。
识记关键:类比果蝇作为摩尔根实验材料的优点。
(3)培养后的注意问题:因培养物易突变,难预测其变异的利与害,因此,实验后一定要注意灭菌处理后才能丢弃,以防止造成环境、生态污染。
识记关键:生物实验后通常都要对材料进行严格的无害化处理。
(4)灭菌、消毒对象的选择:环境、培养器具、培养基选择用合适方法灭菌,实验操作者的衣物、双手要消毒。
识记关键:微生物培养时要注意各个环境均避免污染。
(5)分离方法与原理:微生物分离的方法有平板划线法、稀释涂布平板法,可以使菌株充分分散,培养得到由单一菌株形成的菌落,以利于选种、鉴定、计数。菌落鉴定的依据是菌落特征。
识记关键:细胞生活环境要求适宜的条件。
易错起源2、果酒、果醋及腐乳的制作原理
例2.葡萄发酵可产生葡萄酒,请利用相关的知识回答问题:
(1)利用葡萄制作葡萄酒的过程中,发挥作用的微生物是_________________。
(2)该微生物通过无(厌)氧呼吸可分解_____________,产生的终产物是__________和__________。
(3)甲、乙、丙三位同学将葡萄榨成汁后分别装入相应的发酵瓶中,在温度等适宜的条件下进行发酵,如图所示。
发酵过程中,每隔一段时间需排气一次。据图分析,甲和丙同学的操作有误,其中甲同学的错误是__________,导致发酵中出现的主要异常现象是_____________。丙同学的错误是_________,导致发酵中出现的主要异常现象是_________。上述发酵过程结束后,甲、乙、丙同学实际得到的发酵产品依次是_____、____、______。
(4)在上述制作葡萄酒的过程中,假设乙同学的某一步骤操作错误导致发酵瓶瓶塞被冲开,该操作错误是________________。
一、果酒、果醋的制作
1.原理
(1)果酒制作的原理:
酵母菌在有氧条件下能大量繁殖,在无氧条件下,能通过无(厌)氧呼吸产生酒精。
反应式:C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O C6H12O6 2C2H5OH+2CO2
(2)果醋制作的原理:
①当氧气、糖源都充足时,醋酸菌将葡萄汁中的糖分解成醋酸。
反应式:C6H12O6 3CH3COOH
②当缺少糖源时,醋酸菌将乙醇氧化为乙醛,再将乙醛变为醋酸。
反应式:2C2H5OH+O2 2CH3CHO+2H2O
2CH3CHO+O2 2CH3COOH
2.步骤比较
制果酒 制果醋
相同过程 ①选材和材料处理:选择新鲜的葡萄,先用清水冲洗葡萄1~2遍除去污物后,再去枝梗②制作发酵液,防止杂菌污染③发酵:将葡萄汁注入发酵瓶,注意液体量不要超过发酵瓶总体积的2/3
不同过程 ④将温度严格控制在18 ℃~25 ℃,时间控制在10 d~12 d左右。发酵旺盛期的CO2产量非常大,要及时排气,防止发酵瓶爆裂⑤检测指标:7 d~10 d以后,可以开始进行取样检测工作。例如,可以嗅味和品尝、用重铬酸钾检验酒精含量,进行酵母菌的镜检、测定pH等工作 ④将温度严格控制在30 ℃~35 ℃,并注意适时通过充气口充气⑤检测指标:果醋的制作是否成功可以通过观察菌膜的形成、嗅味和品尝初步鉴定,再通过检测和比较醋酸发酵前后的pH进一步鉴定。还可以在显微镜下观察发酵液中是否有醋酸菌,并统计其数量作进一步鉴定
【特别提醒】
控制好发酵条件是实验成败的关键
(1)果酒:
①温度:20 ℃左右,最适合繁殖:18 ℃~25 ℃,酒精发酵。
②氧气:前期通O2,然后控制无O2。
(2)果醋:
①温度:30 ℃~35 ℃。
②氧气:氧气充足。
二、腐乳的制作
1.腐乳制作的原理、条件
菌种 反应 发酵条件 操作提示
毛霉等需氧型微生物 蛋白质→小分子的肽→氨基酸脂肪→甘油、脂肪酸 温度为15 ℃~18 ℃,此温度不适于细菌、酵母菌和曲霉的生长 防止杂菌污染;控制盐、酒、香辛料的用量;控制前、后期的发酵条件
2.实验设计流程
让豆腐坯上长出毛霉→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制
3.操作过程的控制
(1)水的控制:含水量约70%,用含水量过高的豆腐制腐乳,不易成形。
(2)盐的控制:盐浓度过高会影响腐乳的口味,浓度过低会导致豆腐腐败变质。
(3)酒精的控制:卤汤中酒的含量,一般控制在12%左右。酒精含量过高,对蛋白酶的抑制作用增大,使腐乳成熟期过长;酒精含量过低,蛋白酶的活性高,加快蛋白质的水解,杂菌繁殖快,豆腐易腐败,难以成块。
(4)温度的控制:温度15 ℃~18 ℃,适合毛霉生长。发酵时间宜控制在6个月左右。
【特别提醒】
1.影响腐乳品质的条件
(1)卤汤直接关系到腐乳的色、香、味。
(2)防止杂菌污染。
2.防止杂菌污染的措施
(1)用来腌制腐乳的玻璃瓶,洗刷干净后要用沸水消毒。
(2)装瓶时,操作要迅速小心。加入卤汤后,要用胶条将瓶口密封。封瓶时,最好将瓶口通过酒精灯的火焰,防止瓶口被污染。
备考策略:(1)明确发酵的菌种来源和条件:
菌种来源 发酵条件
温度 氧气
果酒制作 空气中的酵母菌 20 ℃左右 无氧
果醋制作 空气中的醋酸菌 30 ℃~35 ℃ 连续通空气
(2)注意事项:在实验操作中装置的选择、装置的组装及原理、装置的共性与差异性、正确使用方法等都应是考查和复习的重点,错误选择仪器的确认、错误组装的辨析纠错、操作不当引起的不良后果分析等,也是需要注意的。
1.下列关于微生物培养的叙述,不正确的是( )
A.获得纯净培养物的关键是防止外来杂菌入侵
B.高温灭菌的目的是杀死微生物的细胞、孢子、芽孢
C.划线分离可在培养基上获得均匀分布的单菌落
D.稀释涂布平板法易获得单菌落和计数活菌数目
2.从土壤中分离以尿素为氮源的细菌,下列实验操作不正确的是( )
A.将土壤用无菌水稀释,制备10-3~10-5土壤稀释液
B.将不同浓度的土壤稀释液涂布于不同平板上
C.用加入刚果红指示剂的选择培养基筛选分解尿素的细菌
D.从周围出现红色环带的菌落中挑取能够分泌脲酶的菌株
3.组氨酸缺陷型沙门氏菌是由野生菌种突变形成的,自身不能合成组氨酸。将其接种在缺乏组氨酸的平板培养基上进行培养,有极少量菌落形成。2 氨基芴是一种致突变剂,将沾有2 氨基芴的滤纸片放到上述平板培养基中,再接种组氨酸缺陷型沙门氏菌进行培养,会有较多菌落出现。以下叙述不正确的是( )
A.在接种前,2 氨基芴和滤纸片须进行灭菌处理
B.若用划线法接种可以根据菌落数计算活菌数量
C.基因突变的可逆性与是否存在致突变剂无关
D.此方法可以用于检测环境中的化学致突变剂
4.用葡萄制作果酒和果醋是一个连续的过程,下列有关的叙述中,错误的是( )
A.制作果酒和果醋的连续过程中要保持温度恒定
B.制作葡萄酒的过程中,要定时拧松瓶盖放出CO2
C.葡萄酒的自然发酵中,起主要作用的是野生型酵母菌
D.变酸的酒表面常有一层由醋酸菌大量繁殖而形成的菌膜
6.细菌培养过程中分别采用了高压蒸汽、酒精、火焰灼烧等几种不同的处理,这些方法依次用于杀灭哪些部位的杂菌( )
A.接种环、手、培养基 B.高压锅、手、接种环
C.培养基、手、接种环 D.接种环、手、高压锅
7.通过实验测定土壤中的细菌数量,下列与此操作有关的叙述中,不正确的是( )
A.用蒸馏水配制牛肉膏蛋白胨培养基,经高温、高压灭菌后倒平板
B.取104、105倍的土壤稀释液0.1 mL,分别涂布于各组平板上
C.将培养皿倒置,37℃恒温培养24~48小时
D.选择菌落数在300个以上的培养皿进行计数
8.下列关于微生物培养和利用的叙述不正确的是( )
A.利用稀释涂布平板法只能分离微生物不能对微生物进行计数
B.接种时连续划线的目的是将聚集的菌种逐步稀释获得单菌落
C.以尿素为唯一氮源且含酚红的培养基可选择和鉴别尿素分解菌
D.用大白菜腌制泡菜的过程中亚硝酸盐含量变化是先增加后减少
9.下列关于微生物的培养和分离的叙述中,不正确的是( )
A.细菌能在液体培养基中以二分裂方式迅速扩增
B.噬菌体或大肠杆菌可在蛋白胨培养基中增殖
C.灭菌的目的是消灭与培养菌竞争的杂菌
D.稀释涂布法分散细菌得到单菌落的效果更好
10.果酒、果醋和腐乳等发酵食品已经深入到人们的日常生活当中,关于其制备过程的描述正确的是( )
A.制备上述发酵食品的主要微生物的生命活动所需能量都主要由其线粒体提供
B.腐乳制备过程中毛霉产生的蛋白酶、脂肪酶属于胞外酶
C.三种发酵过程中都可以通过控制发酵温度实现对微生物类型的控制
D.果酒、果醋发酵在无氧环境下进行,腐乳发酵在有氧条件下进行
(3)一般对配制的培养基采用高压灭菌,其中“高压”是为了____________________。
在高温淀粉酶运用到工业生产前,需对该酶的最佳温度范围进行测定。图中的曲线①表示酶在各种温度下酶活性相对最高酶活性的百分比。将酶在不同温度下保温足够长的时间,再在酶活性最高的温度下测其残余酶活性,由此得到的数据为酶的热稳定性数据,即图中的曲线②。
(4)根据图中的数据,判断该酶使用的最佳温度范围是________。
A.40℃~50℃ B.50℃~60℃
C.60℃~70℃ D.70℃~80℃
(5)据图判断下列叙述错误的是________。
A.该酶只能在最佳温度范围内测出活性
B.曲线②35℃数据点是在80℃时测得的
C.曲线①表明80℃是该酶活性最高的温度
D.曲线②表明该酶的热稳定性在70℃之后急剧下降
(2)如果要对培养的菌落进行纯化,在培养基上划线操作中,操作的第一步及每次划线之前都要灼烧接种环,目的是对接种环进行________,灼烧的接种环冷却后才能接种的原因是________________________________________________________________________。
(3)下面是两种培养基的配方:
表1:A培养基配方
KH2PO4 Na2HPO4 MgSO4·7H2O 葡萄糖 尿素 琼脂 H2O
1.4 g 2.1 g 0.2 g 10.0 g 1.0 g 15.0 g 1 000 mL
表2:B培养基配方
纤维素粉 NaNO3 Na2HPO4·7H2O KH2PO4 MgSO4·7H2O KCl 酵母浸膏 H2O
5 g 1 g 1.2 g 0.9 g 0.5 g 0.5 g 0.5 g 1 000 mL
①配制培养基的操作步骤________(用字母顺序回答)。
a.倒平板 b.计算 c.溶化 d.称量 e.灭菌
②通常培养基采用________________法灭菌,在制备固体培养基的倒平板操作时,平板冷凝后,应将平板倒置,目的是____________________________。
③如果要分离土壤中能分解尿素的细菌,应选择上述________(A、B)配方的培养基,在该培养基中加入________指示剂,可初步鉴定出该种细菌能否分解尿素。
④据B培养基的成分,所培养微生物的同化作用类型是________。
(4)如果进一步从尿素分解菌中提取出DNA,利用PCR技术扩增,则每次循环复制可分为________________三步。而尿素分解菌能分解尿素的直接原因是它们能合成________,该物质被提取出后的纯化方法通常是________。
13.利用不同微生物的发酵作用制作食品,历史悠久、惠及民生。请分析回答下列问题:
(1)腐乳制作的流程是:让豆腐上长出________→加盐腌制→加卤汤装瓶→密封腌制。用盐腌制时,应注意控制________;配制卤汤时,要使卤汤中酒的含量控制在________%左右。
(2)制作泡菜的原理是_______________________________________________。
(3)蔬菜在腌制过程中,会产生亚硝酸盐。在________条件下,亚硝酸盐与对氨基苯磺酸发生________反应后,与N 1 萘基乙二胺盐酸盐结合形成________色染料。将显色反应后的样品与已知浓度的标准液进行目测比较,估算出的亚硝酸盐含量如图曲线所示,据图可以得出的结论是:___________________________________________________
________________________________________________________________________。1.利用地窖贮藏种子、果蔬在我国历史悠久。地窖中的CO2浓度较高,有利于( )
A.降低呼吸强度 B.降低水分吸收
C.促进果实成熟 D.促进光合作用
2.细胞内糖分解代谢过程如图,下列叙述错误的是( )
A.植物细胞能进行过程①和③或者过程①和④
B.真核细胞的细胞质基质(细胞溶胶)中能进行过程①和②
C.动物细胞内,过程②比过程①释放的能量多
D.乳酸菌细胞内,过程①产生[H],过程③消耗[H]
3.在人和植物体内部会发生的物质转化过程是( )
①葡萄糖彻底氧化 ②葡萄糖转化为乙醇
③葡萄糖脱水缩合 ④葡萄糖分解为丙酮酸
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④
4.下列关于呼吸作用的叙述,正确的是 ( )
A.无氧呼吸的终产物是丙酮酸
B.有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水
C.无氧呼吸不需要O2的参与,该过程最终有[H]的积累
D.质量相同时,脂肪比糖原(元)有氧氧化释放的能量多
5.如图为线粒体的结构示意图,其中不可能发生的反应是( )
A.②处发生三羧酸循环
B.①处产生ATP
C.②处产生二碳化合物
D.③处发生H+([H])与O2的结合反应
6.如图是酵母菌发酵实验示意图, 其中X、Y、Z分别代表( )
A.石蜡油、CO2、蓝色 B.石蜡油、O2、黄色
C.菜油、O2、蓝色 D.菜油、CO2、黄色
7.为探究酵母菌的细胞呼吸,将酵母菌破碎并进行差速离心处理,得到细胞质基质和线粒体,与酵母菌分别装入A~F试管中,加入不同的物质,进行了如下实验(见下表)。
加入的物质[][][] 细胞质基质 线粒体[][][] 酵母菌[][]
A B C D E F
葡萄糖 - + - + + +
丙酮酸 + - + - - -
氧气 + - + - + -
注:“+”表示加入了适量的相关物质,“-”表示未加入相关物质。
(1)会产生CO2和H2O的试管有__________,会产生酒精的试管有_________,根据试管___________的实验结果可判断出酵母菌进行无氧呼吸的场所。(均填试管编号)
(2)有氧呼吸产生的[H],经过一系列的化学反应,与氧结合形成水。2,4-二硝基苯酚(DNP)对该氧化过程没有影响,但使该过程所释放的能量都以热的形式耗散,表明DNP使分布在________________的酶无法合成ATP。若将DNP加入试管E中,葡萄糖的氧化分解_____________(填“能”或“不能”)继续进行。
8.将玉米种子置于25 ℃、黑暗、水分适宜的条件下萌发,每天定时取相同数量的萌发种子,一半直接烘干称重,另一半切取胚乳烘干称重,计算每粒的平均干重,结果如图所示。若只考虑种子萌发所需的营养物质来源于胚乳,据图回答下列问题。
(1)萌发过程中胚乳组织中的淀粉被水解成__________,再通过________作用为种子萌发提供能量。
(2)萌发过程中在________小时之间种子的呼吸速率最大,在该时间段内每粒种子呼吸消耗的平均干重为________mg。
(3)萌发过程中胚乳的部分营养物质转化成幼苗的组成物质,其最大转化速率为________mg·粒-1·d-1。
(4)若保持实验条件不变,120小时后萌发种子的干重变化趋势是________,原因是_______________________。
10. 如图表示的是测定保温桶内温度变化实验装置。某研究小组以该装置探究酵母菌在不同条件下呼吸作用的情况。
材料用具:保温桶(500 mL)、温度计、活性干酵母、质量浓度为0.1 g/mL的葡萄糖溶液、棉花、石蜡油。
实验假设:酵母菌在有氧条件下呼吸作用比无氧条件下呼吸作用放出热量更多。
(1)取A、B两装置设计实验如下,请补充下表中内容:
装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三
A 加入240 mL的葡萄糖溶液 加入10 g活性干酵母 ①_________
B 加入240 mL煮沸后冷却的葡萄糖溶液 ②___________ 加入石蜡油,铺满液面
(2)B装置葡萄糖溶液煮沸的主要目的是________,这是控制实验的________变量。
(3)要测定B装置因呼吸作用引起的温度变化量,还需要增加一个装置C。请写出装置C的实验步骤:
装置 方法步骤一 方法步骤二 方法步骤三
C ③_____________ ④________ 加入石蜡油,铺满液面
(4)实验预期:在适宜条件下实验,30分钟后记录实验结果,若装置A、B、C温度大小关系是:________(用“<、=、>”表示),则假设成立。
5. 【解析】选B。由图可知,①、②、③分别为内外膜之间的基质、线粒体基质和线粒体内膜。在②处
易错起源1、细胞呼吸原理和过程
例1.下列有关豌豆的叙述,正确的是( )
A.萌发初期,种子的有机物总重量增加
B.及时排涝,能防止根细胞受酒精毒害
C.进入夜间,叶肉细胞内ATP合成停止
D.叶片黄化,叶绿体对红光的吸收增多
【解析】选B。具体分析如下:
选项 具体分析 结论
A项 种子萌发初期新陈代谢增强,消耗有机物增加,总重量减少 错误
B项 积水过多,根细胞的无氧呼吸可产生酒精,对细胞有害,及时排涝,可以减少酒精毒害 正确
C项 进入夜间,叶肉细胞通过呼吸作用也可以产生ATP 错误
D项 叶绿素吸收的光是红橙光和蓝紫光。叶片黄化,说明叶绿素含量减少,这样对红光的吸收会减少 错误
细胞呼吸的原理
1.有氧呼吸三个阶段
比较项目 第一阶段 第二阶段 第三阶段
反应场所 细胞质基质 线粒体基质 线粒体内膜
需要条件 酶 酶 酶和氧气
反应底物 葡萄糖 丙酮酸和H2O [H]和O2
生成物质 丙酮酸+[H] CO2+[H] H2O
与氧的关系 无关 无关 需氧
产生的能量 少量 少量 大量
三阶段 过程图示
注意 ①有氧呼吸利用的呼吸底物主要是葡萄糖,其他有机物如蛋白质、脂肪等也可以作为细胞呼吸的底物。②有氧呼吸的场所:在真核生物中主要是线粒体,原核生物细胞内由于没有线粒体,其有氧呼吸的主要场所是细胞膜。
2.有氧呼吸与无氧呼吸比较
比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸
过程模型
比较项目 有氧呼吸 无氧呼吸
不同点 反应条件 需要O2、酶和适宜的温度 不需要O2,需要酶和适宜的温度
呼吸场所 第一阶段:细胞质基质第二阶段:线粒体基质第三阶段:线粒体内膜 第一阶段:细胞质基质第二阶段:细胞质基质
分解产物 CO2和H2O CO2、酒精或乳酸
释放能量 1 mol葡萄糖释放能量2 870 kJ,其中1 161 kJ左右转移至ATP中 1 mol葡萄糖释放能量196.65 kJ(生成乳酸)或225 kJ(生成酒精),其中均有61.08 kJ转移至ATP中
特点 有机物彻底分解,能量完全释放 有机物没有彻底分解,能量没完全释放
相同 点 实质 分解有机物,释放能量,生成ATP供生命活动需要
意义 ①为生命活动提供能量 ②为体内其他化合物的合成提供原料
联系 第一阶段完全相同
【特别提醒】
1.妙记有氧呼吸三阶段的特点
一丙少氢少能,二碳多氢少能,三氢氧合水大量能。
2.无氧呼吸的产物
(1)无氧呼吸的产物与酶有关
无氧呼吸产生乳酸还是酒精,与细胞内的酶有关,最终是由细胞的遗传特性决定的,一种细胞的无氧呼吸产物只能是其中一种。
(2)不同生物产物不同
①大多数植物、酵母菌无氧呼吸的产物为酒精和二氧化碳;
②有些高等植物的某些器官,如玉米胚、马铃薯块茎、甜菜块根等进行无氧呼吸时产生乳酸;
③高等动物、人及乳酸菌的无氧呼吸只产生乳酸。
3.有氧呼吸过程中有机物的利用率高。
有氧呼吸与无氧呼吸的三大计算规律
(1)规律1:消耗等量的葡萄糖时产生的CO2摩尔数:
无氧呼吸∶有氧呼吸=1∶3。
(2)规律2:消耗等量的葡萄糖时消耗的氧气和产生的CO2摩尔数:
有氧呼吸消耗的氧气∶有氧和无氧呼吸产生的CO2之和=3∶4。
(3)规律3:产生等量的CO2时消耗的葡萄糖摩尔数:
无氧呼吸∶有氧呼吸=3∶1。
易错起源2、 影响细胞呼吸的因素及应用
例2. 按下表设计进行实验,分组后,在相同的适宜条件下培养8~10小时,并对实验结果进行分析。
实验材料 取样 处理 分组 培养液 供氧情况
适宜浓度酵母菌液 50 mL 破碎细胞(细胞不完整) 甲 25 mL 75 mL 无氧
乙 25 mL 75 mL 通氧
50 mL 未处理 丙 25 mL 75 mL 无氧
丁 25 mL 75 mL 通氧
下列叙述正确的是( )
A.甲组不产生CO2而乙组产生
B.甲组的酒精产量与丙组相同
C.丁组能量转换率与丙组相同
D.丁组的氧气消耗量大于乙组
1.内部因素
项目 规律 举例
遗传特性 不同种类的植物呼吸速率不同 旱生植物小于水生植物,阴生植物小于阳生植物
生长发育时期不同 同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同 幼苗、开花期呼吸速率高,成熟期呼吸速率低
器官类型 同一植物的不同器官呼吸速率不同 生殖器官大于营养器官
2.外部因素
因素 原因 曲线 应用
温度 ①最适温度时,细胞呼吸最强;②超过最适温度呼吸酶活性降低,甚至变性失活,细胞呼吸受抑制;③低于最适温度酶活性下降,细胞呼吸受抑制 ①低温下贮存蔬菜、水果②大棚蔬菜夜间适当降温以降低呼吸消耗,提高产量
O2 ①O2浓度低时,无氧呼吸占优势;②随O2浓度增大,无氧呼吸逐渐被抑制,有氧呼吸不断加强;③当O2浓度达到一定值后,随O2浓度增大,有氧呼吸不再加强(受呼吸酶数量等因素的影响) 适当降低氧气浓度,减少呼吸消耗,延长蔬菜、水果的保鲜时间
水 在一定范围内,细胞呼吸速率随含水量的增加而加快,随含水量的减少而减慢 将种子晒干,以减少呼吸消耗,有利于贮藏
CO2 CO2是细胞呼吸的产物,对细胞呼吸有抑制作用 在蔬菜、水果保鲜中,增加CO2浓度(或充入N2)可抑制细胞呼吸,减少有机物消耗
细胞呼吸原理的应用
(1)根据外部因素对细胞呼吸的影响,若需要增强相关植物或器官的细胞呼吸强度,可采取供水、升温、高氧等措施;若需减弱细胞呼吸强度,可以采取干燥、低温、低氧等措施。
(2)蔬菜、水果在贮藏时都应在低温低氧条件下,种子应保持干燥,而蔬菜、水果应保持一定的湿度。低温以不破坏植物组织为标准,一般为零上低温。
易错起源3、测定细胞呼吸方式
例3.现有等量的A、B两个品种的小麦种子,将它们分别置于两个容积相同、密闭的棕色广口瓶内,各加入适量(等量)的水。在25 ℃的条件下,瓶内O2含量变化如图所示。请回答:
(1)在t1~t2期间,瓶内O2含量的降低主要是由种子的_________引起的,A种子比B种子的呼吸速率________,A、B种子释放CO2的量的变化趋势是____________。
(2)在0~t1期间,广口瓶内的CO2有少量增加,主要原因可能是______________。
1.设计思路
测定细胞呼吸或确认呼吸类型常采取玻璃管液滴移动观察法(或U型管液面升降观察法),即在广口瓶或锥形瓶内放入被测生物(活种子或植物或动物),通过生物细胞呼吸过程中释放CO2或吸入O2引起的气压变化而推测或计算生物的呼吸状况,装置如图所示。
2.细胞呼吸类型的确认
欲确认某生物的细胞呼吸类型,应设置两套呼吸装置,即对照组用等量的蒸馏水取代实验组的NaOH溶液,其他所有项目均应一致,加蒸馏水的装置内气压变化由 CO2与O2共同决定。
当然,此时仍有必要设置另一组做误差校正之用,两套装置如图所示:
结果与分析:
(1)若装置一液滴左移,装置二液滴不动,则表明所测生物只进行有氧呼吸(因有氧呼吸产生CO2量与消耗O2量相等)。
(2)若装置一液滴不动,装置二液滴右移,则表明所测生物只进行无氧呼吸(因无氧呼吸只产生CO2,不消耗O2)。
(3)若装置一液滴左移,装置二液滴右移,则既进行有氧呼吸,也进行无氧呼吸。
由气体的变化判断细胞呼吸类型
(1)呼吸过程中始终不消耗O2,则呼吸方式一定是无氧呼吸。
(2)呼吸过程中消耗了O2,肯定存在有氧呼吸。
(3)不消耗O2、也无CO2释放时,细胞只进行产生乳酸的无氧呼吸。
(4)不消耗O2、有CO2释放时,细胞进行产生酒精的无氧呼吸。
(5)如果细胞呼吸中产生了酒精,则细胞进行无氧呼吸,但不一定只进行无氧呼吸。
1.图中表示的是某绿色植物细胞内部分物质的转变过程,有关下列叙述不正确的有几项 ( )
①图中①②两物质依次是H2O和O2 ②图中(二)、(三)两阶段产生[H]的场所都是线粒体 ③图中(三)阶段产生的水中的氢最终都来自葡萄糖 ④该过程只能在有光的条件下进行,无光时不能进行
A.一项 B.二项 C.三项 D.四项
2.向正在进行有氧呼吸的细胞悬液中分别加入a、b、c、d四种抑制剂后,有关推测正确的是 ( )
A.若a能抑制丙酮酸分解,则丙酮酸的消耗增加
B.若b能抑制葡萄糖分解,则丙酮酸增加
C.若c能抑制ATP的形成,则ADP的消耗增加
D.若d能抑制[H]被氧化成H2O,则O2的消耗减少
3.某生物实验小组为“探究酵母菌呼吸方式”设计了如右实验装置。实验中,先向气球中加入10 mL酵母菌培养液,再向气球中注入一定量的氧气,扎紧气球,置于装有20 ℃温水的烧杯中。再将整个装置置于20 ℃的恒温水浴中,记录实验开始30 min后烧杯中液面变化量。下列说法错误的是 ( )
A.还应设置一个气球中加入等量煮沸过的酵母菌培养液的相同装置作为对照
B.若30 min后液面没有变化是因为酵母菌只进行了有氧呼吸
C.若酵母菌进行了无氧呼吸,则液面应该下降
D.该装置还可以用来“探究酵母菌进行无氧呼吸的最适温度”
4.提取鼠肝细胞的线粒体为实验材料,向盛有线粒体的试管中注入丙酮酸时,测得氧的消耗量较大;当注入葡萄糖时,测得氧的消耗量较小,同时注入细胞质基质和葡萄糖时,氧消耗量又较大。下列叙述中与实验结果不符合的是( )
A.有氧呼吸中,线粒体内进行的是第二、三阶段
B.线粒体内能分解丙酮酸,不能分解葡萄糖
C.葡萄糖只能在细胞质基质内被分解成丙酮酸
D.水是在细胞质基质中生成的
5.下列关于呼吸作用的叙述,正确的是 ( )
A.无氧呼吸的终产物是丙酮酸
B.有氧呼吸产生的[H]在线粒体基质中与氧结合生成水
C.无氧呼吸不需要O2的参与,该过程最终有[H]的积累
D.质量相同时,脂肪比糖原有氧氧化释放的能量多
6.下列细胞中,其呼吸过程会产生乙醇的是 ( )
A.缺氧条件下的马铃薯块茎细胞
B.剧烈运动时的人骨骼肌细胞
C.酸奶生产中的乳酸菌
D.受涝的植物根细胞
8.下图是探究酵母菌进行呼吸方式类型的装置,下列叙述错误的是( )
A.假设装置1中的液滴左移,装置2中的液滴不动,说明酵母菌只进行有氧呼吸
B.假设装置1中的液滴不移动,装置2中的液滴右移,说明酵母菌只进行无氧呼吸
C.假设装置1中的液滴左移,装置2中的液滴右移,说明酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸
D.假设装置1、2中的液滴均不移动,说明酵母菌只进行有氧呼吸或只进行无氧呼吸
9.某同学画了一个人体内的部分代谢过程示意图,请指出图中产生ATP的途径及一处错误的地方分别是 ( )
A.①②③④、人体内无③过程
B.①②③④、人体内无②过程
C.①③④、人体内无③过程
D.①③④、人体内无②过程
10.用含18O的葡萄糖跟踪有氧呼吸过程中的氧原子,18O转移的途径是 ( )
A.葡萄糖→丙酮酸→水
B.葡萄糖→丙酮酸→氧
C.氧→氧→水
D.葡萄糖→丙酮酸→二氧化碳
11.恒温条件下,测得某密闭容器中苹果细胞呼吸强度(用CO2的释放量来表示)随氧气浓度的变化情况如下图,下列有关说法错误的是 ( )
A.该温度下,苹果只进行无氧呼吸时释放的CO2比只进行有氧呼吸时多
B.氧气浓度为6%时,苹果只进行有氧呼吸
C.氧气浓度大于18%后,氧气不再是有氧呼吸的限制因素
D.随着氧气浓度的增加,CO2的释放量先减少,后增加,最后趋于稳定
12.下列关于呼吸作用原理的应用正确的是 ( )
A.提倡慢跑等有氧运动的原因之一是体内不会因剧烈运动产生大量的酒精对细胞造成伤害
B.对于多数植物来说,土壤板结应及时进行松土透气,促进根系有氧呼吸,防止植物发酵
C.利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等,在控制通气的情况下,可以产生各种酒
D.包扎伤口时,需要选用松软的创可贴,否则破伤风杆菌容易感染伤口表面并大量繁殖
(2)如果不做任何处理,该实验的最终结果是种子将会________,其原因可用反应式________________表示。
(3)若要矫正室内气压等因素对读数造成的误差,应怎样设计对照实验?请简述设计方案:____________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(4)如果将种子换为具有生物活性的植物叶片,将KOH溶液换为NaHCO3溶液,同时给予适宜强度的光照,则该装置用来测定________________,U形管两侧的液面变化将是________________。
14.日常生活中人们常用酵母菌发面蒸馒头,某学生想探究酵母菌的细胞呼吸方式,设计了下列实验,请你帮助他完成有关内容。
(1)实验目的:探究酵母菌的细胞呼吸方式。
(2)实验原理:细胞的不同呼吸方式释放的能量多少不同,但每种方式所释放的能量中都有一部分以热能的形式散失,从而导致细胞周围的环境温度升高。
(3)材料用具:酵母菌培养液、质量浓度为0.1 g/mL的葡萄糖溶液、液体石蜡油、蒸馏水、保温瓶、温度计、棉花。
(4)实验步骤:
①将质量浓度为0.1 g/mL的葡萄糖溶液加热沸腾后冷却备用;
②取3只保温瓶,编号为A、B、C,并将C瓶设计为对照;
③在3只保温瓶中分别加入等量的葡萄糖溶液;
④_________________________________________________________________;
⑤3个保温瓶中均放入温度计,用棉花轻轻塞上瓶口,并保证保温瓶通气;
⑥24 h后观察并记录3个保温瓶中温度的变化。
(5)预测实验现象和实验结果:
若A瓶温度>C瓶温度,B瓶温度=C瓶温度,则________________;
若B瓶温度>C瓶温度,A瓶温度=C瓶温度,则________________;
若________________,则________________。
(6)某同学也想以酵母菌为实验材料探究相关问题,请你帮他设计探究性实验课题名称:________________。
(1)图1中,催化过程①②的酶存在于细胞的________,物质E表示________。
(2)图2实验装置乙中,KOH溶液中放置筒状滤纸的目的是________。
(3)假设小麦种子只以糖类为呼吸底物,在25 ℃下经10 min观察墨滴的移动情况,如发现甲装置中墨滴不动,乙装置中墨滴左移,则10 min内小麦种子发生图1中的________(填序号)过程;如发现甲装置中墨滴右移,乙装置中墨滴不动,则10 min内小麦种子发生图1中的________(填序号)过程。
(4)为校正装置甲中因物理因素引起的气体体积变化,还应设置一个对照装置。对照装置的大试管和小烧杯中应分别放入_____________________________________________。
亡。
(注意和步骤④对应,答案顺序可颠倒) B瓶温度>C瓶温度,A瓶温度>C瓶温度
酵母菌既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸 (6)探究酵母菌在不同氧气浓度下的代谢产物(合理即可)1.下列选项中,含有相同元素的一组化合物是( )
A.纤维素和尿素 B.脂肪酸和磷脂
C.腺苷三磷酸和核糖核酸 D.胆固醇和血红蛋白
2.下列过程中,涉及肽键数量变化的是( )
A.洋葱根尖细胞染色体的复制
B.用纤维素酶处理植物细胞
C.小肠上皮细胞吸收氨基酸
D.蛋清中加入NaCl使蛋白质析出
3.关于核酸的叙述,正确的是
A.只有细胞内的核酸才是携带遗传信息的物质
B.DNA分子中两条脱氧核苷酸链之间的碱基一定是通过氢键连接的
C.分子大小相同、碱基含量相同的核酸分子所携带的遗传信息一定相同
D.用甲基绿和吡罗红混合染色SARS病毒可观察到DNA和RNA的分布
4.下表中有关人体细胞化合物的各项内容,正确的是( )
编 [][][][]号 [][] 化合物 实验检测 [][] 组成单位 主要功能 [][]
检测试剂 颜色反应
① 脂肪 苏丹Ⅲ染液 橘黄色 脂肪酸 储存能量
② 糖原 斐林试剂 砖红色 葡萄糖 提供能量
③ 蛋白质 双缩脲试剂 紫色 氨基酸 承担生 命活动
④ 核酸 甲基绿染液 绿色 核苷酸 携带遗 传信息
A.① B.② C.③ D.④
5. 下表中根据实验目的,所选用的试剂与预期的实验结果正确的是( )
选项 实验目的 试剂 预期的实验结果
A 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 醋酸洋红 染色体被染成紫红色
B 检测植物组织中的脂肪 双缩脲试剂 脂肪颗粒被染成红色
C 检测植物组织中的葡萄糖 甲基绿 葡萄糖与甲基绿作用,生成绿色沉淀
D 观察DNA和RNA在细胞中的分布 斐林试剂吡罗红 斐林试剂将DNA染成绿色,吡罗红将RNA染成红色
6.向一定浓度的淀粉溶液中加入适量的唾液淀粉酶,37 ℃水浴保温后再加入适量的双缩脲试剂,摇匀试管中溶液后可观察到的现象应该是( )
A.产生砖红色沉淀 B.溶液呈蓝色
C.溶液呈紫色 D.溶液无明显变化
7.下列有关糖的描述不正确的是( )
A.葡萄糖是细胞所需要的主要能源物质
B.果糖和葡萄糖缩合成蔗糖的过程有水生成
C.植物多糖中包括糖元、淀粉和纤维素
D.糖类可以分布在细胞膜上
8.有关组成细胞的糖类的叙述正确的是( )
A.乳糖是所有细胞中的二糖
B.少数糖类的组成元素中含有N、P
C.淀粉、纤维素、糖元的最终水解产物都是葡萄糖
D.糖类是细胞代谢中的直接能源物质
9.下图表示糖类的化学组成和种类,则相关叙述正确的是( )
A.①、②、③依次代表单糖、二糖、多糖,它们均可继续水解
B.①、②均属还原糖,在加热条件下与本尼迪特试剂发生反应将产生红黄色沉淀
C.④、⑤分别为纤维素、肌糖元,二者均贮存能量,可作为贮能物质
D.④是植物细胞壁的主要成分,使用纤维素酶可将其破坏,④的合成与高尔基体有关
10. 如图所示的图解表示构成细胞的元素、化合物及其作用,a、b、c、d、e代表不同的小分子物质,A、B、C、E代表不同的大分子物质,下列分析不正确的是( )
A.在动物细胞内与A作用最相近的物质是糖元
B.物质d的化学本质是固醇
C.e和c的区别是空间结构不同
D.在人体细胞中物质e共有4种
易错起源1、混淆元素化合物的性质
例1.下列关于细胞中化学元素的叙述,正确的是( )
A.细胞中一种元素的作用能被其他元素替代
B.细胞中的脱氧核苷酸和脂肪酸都不含有氮元素
C.主动运输机制有助于维持细胞内元素组成的相对稳定
D.细胞中的微量元素因含量极少而不如大量元素重要
组成生物体的化学元素
1.组成生物体的化学元素种类
(1)按元素在生物体内的含量可分:
注:无论是大量元素还是微量元素,都是生物体必需的,对于维持生物体的生命活动起着非常重要的作用。
(2)按元素在生物体内的作用可分:
注:无论是细胞干重还是鲜重,C、H、O、N是含量最多的元素。
2.生物界的统一性和差异性
(1)统一性:
①从化学元素角度分析:组成生物体的化学元素种类大体相同。
②从分子水平角度分析:所有生物DNA分子的空间结构(规则的双螺旋结构)和化学组成(四种脱氧核苷酸)相同;所有生物共用一套遗传密码子;蛋白质的基本单位——氨基酸的种类基本相同。
③从结构角度分析:除病毒外,生物体都是由细胞构成的。
(2)差异性:生物界的差异性从元素的角度分析主要体现在不同生物体内同种元素的含量差别较大。
3.特殊物质的元素组成和作用
物质名称 元素组成 作用
ATP C、H、O、N、P 细胞内的直接能源物质
叶绿素 C、H、O、N、Mg 吸收、传递并转换光能
血红蛋白 C、H、O、N、 Fe 主要运输氧气和部分二氧化碳
胰岛素、胰高血糖素 C、H、O、N、S 调节血糖浓度
甲状腺激素 C、H、O、N、I 促进生长发育和新陈代谢、提高神经系统的兴奋性
1.元素与化合物的含量的界定
(1)在组成细胞的元素中,占鲜重百分比:O>C>H>N;
占干重百分比:C>O>N>H。
(2)在组成细胞的化合物中,占鲜重百分比:水>蛋白质>脂质>糖类,但在占干重百分比中,蛋白质最多。
(3)水是细胞中含量最多的化合物,氧元素是水的主要组成部分,因此组成生物体的元素中,O元素含量最多。
2..判断元素和化合物的四点“明确”
(1)判断元素的含量时要明确是鲜重还是干重。
(2)判断元素的差异时要明确是种类还是含量。
(3)判断化合物的元素组成时要明确每一种化合物的化学本质。
(4)判断微量元素时,要明确含量和是否是生物体所必需的。
3.常见的含P的有机物
DNA、RNA、ATP、ADP、NADP+(辅酶Ⅱ)、NADPH(还原型辅酶Ⅱ)、磷脂等。
易错起源2、蛋白质的计算错误
例2.某蛋白质由m条肽链、n个氨基酸组成。该蛋白质至少含有氧原子的个数是( )
A.n-m B.n-2m C.n+m D.n+2m
1.蛋白质的合成过程分析及相关计算
(1)多肽形成过程的分析:
①形成过程中的产物H2O中的H来自于—COOH和—NH2,而O只来自于—COOH。
②一条肽链上至少有一个游离的氨基和一个游离的羧基,分别位于肽链的两端。多余的氨基和羧基位于R基中。
(2)相关计算:
①氨基数=肽链数+R基上的氨基数=各氨基酸中氨基总数-肽键数。
②羧基数=肽链数+R基上的羧基数=各氨基酸中羧基总数-肽键数。
③N原子数=肽键数+肽链数+R基上的N原子数=各氨基酸中N原子的总数。
④O原子数=肽键数+2×肽链数+R基上的O原子数=各氨基酸中O原子的总数-脱去水分子数。
⑤H原子数=各氨基酸中H的总数-2×脱去水分子数。
⑥假设氨基酸的平均相对分子质量为a,由n个氨基酸分别形成1条肽链或m条肽链:
形成肽链数 形成肽键数 脱去水分子数 氨基数目 羧基数目 多肽相对分子质量
1 n-1 n-1 至少1个 至少1个 na-18(n-1)
m n-m n-m 至少m个 至少m个 na-18(n-m)
2.氨基酸与相应DNA及RNA片段中碱基数目之间的关系
DNA(基因) mRNA 蛋白质
碱基数 ∶ 碱基数 ∶ 氨基酸数
6 ∶ 3 ∶ 1
由于mRNA中有终止密码子等原因,上述关系应理解为每合成1个氨基酸至少需要mRNA上的3个碱基和DNA(基因)上的6个碱基。
1.“种类”≠“数量”
关于蛋白质的计算,要特别注意题中问的是“氨基酸的数量”还是“氨基酸的种类”。
2.注意R基中是否含有氨基和羧基
在一条肽链主链的两端分别是-COOH和-NH2,侧链R基中的-COOH和-NH2不参与脱水缩合过程,所以计算肽链中氨基与羧基数目时,应关注R基中是否也含氨基或羧基。
3.环状肽中的计算
对于由n个氨基酸构成的环状肽而言,产生的肽键数=脱去的水分子数=n;所含的氨基(或羧基)只存在于R基中。
4.特殊情况下蛋白质相对分子质量的计算
如二硫键(-S-S-)的形成。蛋白质相对分子质量的计算中,若通过图示或其他形式告知蛋白质中有二硫键存在时,要考虑脱去氢的相对分子质量。形成1个二硫键脱去2个H,相对分子质量减少2。
5.氨基酸与相应的DNA、RNA片段中碱基数目之间计算时,当出现关键词“最多”、“至少”时,不应考虑该计算过程中终止密码子的碱基数。
易错起源3、混淆蛋白质和核酸的性质
例3下列关于核酸的叙述中,正确的是( )
A.DNA和RNA中的五碳糖相同
B.组成DNA与ATP的元素种类不同
C.T2噬菌体的遗传信息贮存在RNA中
D.双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数
1.核酸的组成分析
2.蛋白质和核酸的区别与联系
(1)区别:
项目 核酸 蛋 白 质
DNA RNA
元素 C、H、O、N、P C、H、O、N等
分子结构 一般为规则的双螺旋结构 一般为单链结构 氨基酸→多肽→蛋白质
结构多样性 核苷酸的数量及排列顺序 氨基酸的种类、数量、排列顺序及多肽链空间结构不同
形成场所 主要在细胞核复制产生 主要在细胞核转录生成 核糖体
检测试剂 甲基绿(绿色) 吡罗红(派洛宁)(红色) 双缩脲试剂(紫色反应)
(2)联系:
①DNA指导蛋白质的合成:
②DNA多样性与蛋白质多样性的关系:
1.RNA在细胞中的分布场所
(1)RNA主要存在于细胞质中的核糖体中,在细胞质的线粒体和叶绿体中也含有少量的RNA;
(2)细胞质基质(细胞溶胶)中含有转运RNA和信使RNA;
(3)少量RNA存在于细胞核的核仁和染色质等处。
2.蛋白质和核酸具有特异性
可以从分子水平上为生物进化、亲子鉴定、案件侦破等提供依据,但生物体内的水、无机盐、糖类、脂质、氨基酸、核苷酸等不存在物种的特异性。
3.细胞中的“同”与“不同”
(1)同一生物体不同细胞中核DNA相同,因为所有的体细胞均由受精卵经有丝分裂而产生。
(2)同一生物体不同细胞中mRNA和蛋白质不同,因基因的选择性表达所致。
4. 由于DNA含有A、T、C、G四种碱基,RNA含有A、U、C、G四种碱基,因此研究DNA的复制时可标记胸腺嘧啶(T),研究RNA的形成时可标记尿嘧啶(U)。
易错起源4、混淆糖类和脂质性质
例4.下列关于糖的叙述,正确的是( )
A.葡萄糖和果糖分子均有还原性
B.葡萄糖和麦芽糖可被水解
C.构成纤维素的单体是葡萄糖和果糖
D.乳糖可以被小肠上皮细胞直接吸收
1.糖类的种类和功能
种类 概念 分子式 分布 主要功能
单糖 不能水解的糖 核糖 C5H10O5 动、植物细胞 组成核酸的物质
脱氧核糖 C5H10O4
葡萄糖 C6H12O6 光合作用产物,细胞的重要能源物质
二糖 水解后能够生成两分子单糖的糖 蔗糖 C12H22O11 植物细胞 能水解成葡萄糖供能
麦芽糖
乳糖 动物细胞
多糖 水解后能够生成许多单糖的糖 淀粉 (C6H10O5)n 植物细胞 植物细胞中重要的储能物质
纤维素 植物细胞壁的基本组成成分
糖原(元) 动物细胞 动物细胞中重要的储能物质
不同糖的转化关系
2.脂质的种类及功能
种类 功能
脂肪 ①细胞内良好的储能物质②是一种很好的绝热体,皮下的脂肪层起到保温作用③分布在内脏器官周围的脂肪具有缓冲和减压作用,保护内脏器官
类脂 磷脂 构成细胞膜、线粒体膜、叶绿体膜等多种膜结构的重要成分
糖脂
固醇类 胆固醇 构成动物细胞膜的重要成分,在人体内参与血液中脂质的运输
性激素 促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞的形成,激发并维持第二性征
维生素D 促进人和动物肠道对钙和磷的吸收
1.还原(性)糖和非还原(性)糖的不同
(1)还原(性)糖:常见的有葡萄糖、果糖、麦芽糖,用斐林试剂(班氏试剂或本尼迪特试剂)能够检测。
(2)非还原(性)糖:常见的有蔗糖、淀粉、纤维素、糖原(元)等,用斐林试剂(班氏试剂或本尼迪特试剂)不能检测。
易错起源5、分不清双缩脲试剂和斐林试剂
例5.分析下表,可推测( )
溶液 双缩脲试剂 碘液 斐林试剂
甲 + - -
乙 - ++ -
甲、乙混合 + + +
注:“+”显色,“++”显色更深;“-”不显色
A.甲溶液含有淀粉 B.乙溶液含有还原糖
C.混合溶液不含淀粉 D.混合溶液含有淀粉酶
1.鉴定生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
(1)还原(性)糖的检测:
方法一:斐林试剂检验(人教版和苏教版)
方法二:用本尼迪特试剂检验(浙科版)
组织样液与本尼迪特试剂热水浴(80 ℃~100 ℃)加热2 min~
3 min,生成红黄色沉淀,说明组织样液中含有可溶性还原糖。
方法三:用班氏试剂检验(中图版)
组织样液与班氏试剂沸水加热1 min~2 min,产生砖红色沉淀,说明组织样液中含有可溶性还原性糖。
(2)脂肪的检测:
方法一:花生种子匀浆+3滴苏丹Ⅲ染液→橘黄色(橙黄色)
方法二:
(4)斐林试剂与双缩脲试剂的比较:
项目 斐林试剂 双缩脲试剂
甲液 乙液 A液 B液
成分 质量浓度为0.1 g/mLNaOH溶液 质量浓度为0.05 g/mL CuSO4溶液 质量浓度为0.1 g/mL NaOH溶液 质量浓度为0.01 g/mL CuSO4溶液
鉴定物质 还原(性)糖 蛋白质
添加顺序 甲、乙液等量混匀后立即使用 先加入A液1 mL,摇匀,再加入B液4滴,摇匀
反应条件 水浴加热 不需加热,摇匀即可
反应现象 样液中出现砖红色沉淀 样液变紫色
2.观察DNA和RNA在细胞中的分布
(1)实验原理:
①甲基绿染色剂+DNA 绿色。
②吡罗红(派洛宁)染色剂+RNA 红色。
③盐酸:改变细胞膜的通透性,加速染色剂进入细胞,同时使染色质中的DNA与蛋白质分离,有利于DNA与染色剂结合。
(2)实验流程:
(3)实验结论:DNA主要分布在细胞核中,RNA主要分布在细胞质中。
1.实验材料的选择
(1)还原(性)糖的鉴定实验中应选择含还原(性)糖量高的生物组织或器官,组织颜色较浅或近于白色,如苹果、梨;
(2)脂肪的鉴定实验中应选择富含脂肪的种子,如花生;
(3)蛋白质的鉴定实验中应选用富含蛋白质的生物组织,如大豆、鸡蛋清。
2.试剂用量的控制
双缩脲试剂使用时,注意每次使用时试剂要少量,否则,过量的双缩脲试剂B液会与双缩脲试剂A液反应,使溶液呈蓝色,从而掩盖生成的紫色。
3.实验中的注意事项
(1)检测还原(性)糖、脂肪和蛋白质的实验中,还原(性)糖的检测需要水浴加热,脂肪的检测可用显微镜。
(2)检测脂肪的实验中,用体积分数为50%的酒精溶液处理时,时间不能太长,否则会使脂肪溶解于酒精溶液中而影响实验观察。
(3)在检测蛋白质的实验中,若用鸡蛋清作实验材料,必须稀释,以免实验后粘住试管,不易洗刷。
(4)检测还原(性)糖的过程中,反应溶液中的颜色变化为:浅蓝色→棕色→砖红色(沉淀)。
4.三个实验中都不宜选取有颜色的材料,否则会干扰实验结果的颜色变化。
5.Cu2+呈现蓝色,因此CuSO4的用量应当较少,以免因过量使用而遮盖实验结果的颜色。
6.斐林试剂与双缩脲试剂的“四个不同”
(1)浓度不同:二者成分中CuSO4浓度不同;
(2)使用方法不同:斐林试剂是甲、乙液等量混匀后使用,双缩脲试剂是先加A液后加B液;
(3)条件不同:斐林试剂需水浴加热,而双缩脲试剂则不需加热;
(4)现象不同:前者产生砖红色沉淀,后者生成紫色物质。
1.下列关于生物体内化合物的叙述正确的是( )
A.细胞内的化合物都以碳链为骨架
B.蔗糖和乳糖水解的产物都是葡萄糖
C.蛋白质是细胞代谢的主要能源物质
D.核糖是构成ATP和RNA的基本成分
2.元素和化合物是细胞的物质基础,下列叙述正确的是( )
A.ATP、染色体中含有的五碳糖都是核糖
B.磷脂、质粒都含有的元素是C、H、O、N、P
C.具有生物催化作用的酶都是由氨基酸组成的
D.性激素和胰岛素与双缩脲试剂反应均呈紫色
3.下列有关无机盐的叙述,正确的是( )
A.人体的血浆渗透压由无机盐维持
B.细胞中的无机盐主要以化合物形式存在
C.细胞进行脂肪、DNA、RNA等物质合成时都需要磷酸盐
D.K是构成细胞的大量元素,对维持细胞正常功能有重要作用
4.下列关于真核生物体内化合物的叙述,正确的是( )
A.DNA分子同一条链上的碱基A与T通过氢键连接
B.胆固醇是对细胞有害的一类物质
C.抗利尿激素会促进人体肾小管对水分的重吸收
D.植物生长素的化学本质是蛋白质
5.在胰岛B细胞中先合成胰岛素原,胰岛素原再通过蛋白酶的水解作用,生成胰岛素(如下图);胰岛素原水解所需的水分子中的氢用于( )
A.形成—COOH和—SH
B.形成—NH2和—COOH
C.形成—SH和—OH
D.形成—COOH和连接碳的—H
6.经分析某条多肽链中有O原子p个,N原子q个,它彻底水解后,只得到下列四种氨基酸。分析推算可知,1分子该多肽水解得到的赖氨酸个数为( )
半胱氨酸 丙氨酸
赖氨酸 苯丙氨酸
A.p-q B.q-p
C.p-q+1 D.q-p+1
7.下列有关生物体内水和无机盐的叙述错误的是( )
A.细胞代谢过程中,叶绿体、核糖体和中心体中都有水生成
B.水既是细胞内良好的溶剂,又是生物体内物质运输的主要介质
C.无机盐离子对维持血浆的正常浓度和酸碱平衡等有重要作用
D.镁是构成叶绿素的必需成分,植物缺乏镁时会导致叶片发黄
8.生物组织中还原糖、脂肪和蛋白质三种有机物的鉴定实验中,以下操作错误的是
( )
A.只有脂肪的鉴定需要使用显微镜
B.用双缩脲试剂检测蛋白质不需要加热
C.使用斐林试剂和双缩脲试剂最好是现配现用
D.可溶性还原糖的鉴定,可用酒精灯直接加热产生砖红色沉淀
9.判定从植物体榨出的黄色液体是否含有脂肪、酵母菌酒精发酵是否彻底、提取的DNA是否被DNA酶污染、酪蛋白是否充分水解成氨基酸,依次选择的试剂是( )
①苏丹Ⅲ染液 ②Ca(OH)2 ③斐林试剂 ④双缩脲试剂 ⑤二苯胺
A.①③⑤⑤ B.①②④⑤
C.①③④⑤ D.①③⑤④
10.下列有关细胞中的化合物的描述,正确的一项是( )
A.细胞内外的液体环境和磷脂分子的性质决定磷脂在细胞膜上排成两层分子
B.构成蛋白质、核酸、淀粉等生物大分子的单体在排列顺序上具有多样性
C.血浆中的蛋白质含量高于无机盐含量,因此血浆渗透压主要来源于蛋白质
D.自由水在衰老、癌变细胞中含量较少,而在分裂、成熟的细胞中含量较多
11.如下图中a、b为有机小分子物质,甲、乙、丙代表有机大分子物质。请据图分析回答:
(1)物质b种类的不同取决于__________,其结构通式是______________________。
(2)过程①是________,进行的场所是________,连接两个b之间的化学键叫做________,结构式为________________________________________________________。
(3)在人体内进行②过程的主要场所是________,人的神经细胞和肝脏细胞中,甲的种类一般是________(填“相同”或“不同”)的;丙一般是________(填“相同”或“不同”)的。
(4)仅含有C、H、O三种元素且参与a组成的物质是________。
12.胆固醇是人体内一种重要的脂质,既可在细胞内以乙酰COA为原料合成,也可以LDL(一种脂蛋白)的形式进入细胞后水解形成。下图表示人体细胞内胆固醇的来源及调节过程。
请分析并回答下列问题。
(1)胆固醇在细胞中合成的场所是__________,它是构成________结构的重要成分。
(2)血浆中的LDL与细胞膜上的受体结合,以________方式进入细胞,这一过程与细胞膜结构的________特点有关。
(3)从图中分析可知,细胞内过多的胆固醇可作为信息,使细胞通过①________________、②__________________、③____________________________三条途径调节胆固醇的含量,这种调节机制属于________调节。
(4)姜黄素是降脂中药姜黄的提取物,科学家为研究姜黄素的降脂机理,设计实验研究姜黄素对培养的小鼠吞噬细胞LDL受体的影响。
第一步:取小鼠的吞噬细胞用培养液制成细胞悬液,放入CO2培养箱中,在适宜的________条件下进行增殖培养。为避免代谢产物积累对细胞造成伤害,应__________。
第二步:分别用含姜黄素浓度为0.3 μg/mL、0.6 μg/mL、0.9 μg/mL的培养液培养吞噬细胞,对照组则用____________________________培养,每组5个样本,每个样本中吞噬细胞数量为5.0×10?。
第三步:培养2d后,将样本经一系列处理,再分别用仪器测定每组的光密度值(光密度值与受体数量呈正相关)。
实验结果如下:
上述实验可以得出的结论是____________________________________________
________________________________________________________________________。
13.一切生命活动都离不开蛋白质,如下图表示部分细胞结构和多种蛋白质,请回答下列有关问题。
(1)A蛋白参与细胞间的相互粘连,所以在动物细胞工程中常用________________处理组织碎块,使细胞分散开。
(2)B蛋白与物质跨膜运输有关,如果转运过程需ATP供能,则转运方式称为________,若转运过程不消耗ATP,则转运方式称为________,动力来自于所转运物质________形成的势能。
(3)C蛋白只能与特定的分子结合,结合后使蛋白质的________发生变化,像“分子开关”一样,引起细胞内一系列变化,是细胞膜________功能的分子基础。
(4)D蛋白和细胞骨架共同完成细胞内的物质运输,细胞骨架其化学本质是________。
(5)E蛋白是具有催化功能的酶,因其只能___________________________________
________________________________________________________________________,
所以E蛋白的功能具有专一性的特点。
(6)F蛋白的功能是与DNA分子的某一部位结合,以DNA分子的一条链为模板合成RNA分子,F蛋白的名称是____________________。
10.【解析】选A 磷脂分子有亲水的头部和疏水的尾部,细胞内外的水环境决定了磷脂分子排成两层,1.南极冰藻是以硅藻为主的一大类藻类植物,长期生长在南极海冰区-2 ℃~4 ℃的环境中,其最适生长温度为2 ℃。磷虾主要以南极冰藻为食,企鹅主要以磷虾为食,自1975年以来,磷虾种群密度下降高达80%。下列叙述错误的是( )
A.南极冰藻组成了一个种群
B.企鹅种群密度也会随着磷虾种群密度下降而下降
C.南极冰藻、磷虾、企鹅与该海冰区的其他生物组成群落
D.-2 ℃~2 ℃范围内,随着温度升高南极冰藻的光合作用强度增大
3.罗非鱼是杂食性鱼类,在珠江三角洲地区大量养殖,能适应咸、淡水环境。
(1)当罗非鱼由淡水进入咸水,机体会大量脱水,细胞外液渗透压_________,渗透压感受器产生兴奋,并将兴奋传给______________,促使其分泌__________,该物质促进肾小管和集合管重吸收水,使尿量减少以适应咸水环境。
(2)某实验基地水库中放养了一批罗非鱼。监测数据显示,a~e段这种罗非鱼的种群数量发生了明显波动,调查发现有人在该水库中放生了大型肉食性鱼(FNE);一段时间后,罗非鱼种群数量达到了相对稳定状态(如图)。图中显示,罗非鱼种群在a~b段呈________型增长。据图推测,FNE最可能是在________对应的时间点进入水库;在捕食压力下,罗非鱼种群的环境容纳量接近______________。
(3)富营养化导致藻类大量繁殖,该水库出现水华现象,浮游动物和鱼类均受到影响。请用文字和箭头描述藻毒素从产毒藻逐级积累到FNE体内的途径。
4.某岛屿居民与该岛上的植物、兔、鼠、鼬和鹰构成的食物网如图。某个时期,当地居民大量捕杀鼬,导致岛上鼠种群暴发,随后由鼠疫杆菌引起的鼠疫通过跳蚤使人感染。
回答问题:
5.回答下列与生态学有关的问题:
(1)某人将未经检疫的外来鱼类和水草大量引进某水域生态系统后,导致生物多样性下降。从种间关系的角度分析,引起这种不良后果的原因是本地原有物种和外来物种之间可能存在着__________、__________、________的关系。
(2)某相对稳定的水域生态系统中主要有甲、乙、丙、丁、戊5个种群,各种群生物体内某重金属的含量如下表。已知水中的该重金属被生物体吸收后难以通过代谢排出体外。假设在这5个种群构成的食物网中,消费者只能以其前一个营养级的所有物种为食。
种群 甲 乙 丙 丁 戊
重金属含量(μg/kg鲜重) 0.003 7 0.003 7 0.035 0.035 0.34
据表中数据绘出该生态系统的食物网。
6.有人发起“多吃素食、少吃肉食”的运动,以支援粮食短缺地区的灾民。运用生态学知识对此的合理解释是( )
A.多吃肉食会增加心血管病的发病率
B.直接以低营养级的生物为食将消耗生态系统更多的能量
C.多吃肉食比多吃素食消耗的粮食总量多
D.节省的肉食可以帮助灾民提高营养水平
8.以下表示动物利用食物的过程正确的分析是( )
A.恒温动物的④/③值一般高于变温动物
B.哺乳动物的③/①值一般为10%~20%
C.提高圈养动物生长量一般需提高③/②值
D.食肉哺乳动物的③/②值一般低于食草哺乳动物
9.下列4种现象中,不适宜用生态系统中能量流动规律进行合理分析的是( )
A.虎等大型肉食动物容易成为濒危物种
B.蓝藻易在富营养化水体中爆发
C.饲养牛、羊等动物,成本低、产量高
D.巨大的蓝鲸以微小的浮游动物为食
10.某地区常年栖息着30万只鸟类,其中灰椋鸟占了最大优势,数量达10万只之多。灰椋鸟是农林害虫的天敌,喜好群体活动,常集结成庞大的鸟群在天空盘旋,形成壮观的风景。该地区为打造灰椋鸟品牌,计划在林区大规模清除其他树种,并改种灰椋鸟喜居的树种,欲招引20万只以上灰椋鸟。该计划的实施将使该地区( )
A.灰椋鸟种内竞争必然减弱
B.鸟的种类必然增加
C.农林害虫数量必然大幅度上升
D.生态系统的结构必然发生变化
11.下列有关生态系统稳定性的叙述,不正确的是( )
A.生态系统具有自我调节能力,这是生态系统稳定性的基础
B.生态系统内部结构与功能的协调,可以提高生态系统稳定性
C.生物多样性对维持生态系统稳定性具有重要作用,体现了其间接价值
D.生态系统中的组成成分越多,食物网越复杂,生态系统恢复力稳定性就越强
12.全球范围内生物多样性有降低的趋势,对此所作的分析正确的是( )
A.栖息地总量减少和栖息地多样性降低是重要原因
B.栖息地破碎化造成小种群有利于维持生物多样性[]
C.这种变化是由于新物种产生量少于现有物种灭绝量
D.过度的人为干扰导致生物多样性降低
14. 请回答:
(1)碳在生物群落与无机环境之间的循环主要以________的形式进行。驱动整个生态系统运转的能量主要来源于_________的太阳能。
(2)分解者通过________和_______的方式将有机物分解成CO2等释放到无机环境中。
(3)如图所示的食物网中共有________条食物链,其中初级消费者是________。
(4)如果环境中的某种有毒物质在生物体内既不能分解,也不能排出体外,则该物质经_______的传递后,便可在不同的生物体内积累。因此,通常生物所在的______越高,该有毒物质在其体内的积累量越大。
15.池塘养殖普遍存在由于饵料、鱼类排泄物、换水不及时等引起的水体污染现象,研究者设计了一种循环水池塘养殖系统(如图)。
请回答下列问题:
(1)与自然池塘相比,人工养殖池塘生态系统恢复力稳定性_________________。人工养殖池塘水体的N、P含量容易升高,会引起水体的富营养化;藻类等浮游生物大量繁殖,加之死亡后被微生物分解,引起水体的溶氧量下降,造成鱼类等死亡,进一步破坏了生态系统的稳态,这种调节方式称为____________。
(2)与传统养殖池塘相比,该养殖系统增加的生态工程设施有_______________。可以通过在这些设施内栽植水生植物、放养滤食动物等措施,起到对水体的____________,有效减少水体中的N、P等含量。
(3)该养殖系统设计为前一池塘上层水流入后一池塘底部,实现水层交换,其目的有____________、____________。
(4)该养殖系统中串联的池塘不宜过多,因为______________________________。
(5)保持池塘水体中适当的N、P含量是必要的,该养殖系统可以通过_____________、_____________进行调控。
南极冰藻的最适生长温度为2 ℃,所以在-2 ℃~2 ℃范围内,随温度升高,其光合作用强度逐渐增大。
量传递效率一般是10%~20%,可推算出相邻营养级的生物之间重金属含量是5~10倍的关系。结合表因此成本低,产量高。D中蓝鲸以浮游动物为食,能量便由浮游动物流向了蓝鲸。
(1)理解题目中提供的循环水池塘系统模式图和自然池塘相比较生物多样性减少;
易错起源1、 生态系统的结构
例1.某岛屿栖息着狐和野兔,生态系统相对稳定。后来有人登岛牧羊、捕食野兔和狐,狐也捕食羊羔。第5年,岛上狐濒临灭绝,但野兔数量大大超过人登岛前的数量。第6年,野兔种群暴发了由兔瘟热病毒引起的瘟疫,其数量骤减。回答问题: []
(1)人和狐的种间关系是____________,兔瘟热病毒与野兔的种间关系是______________。
(2)画出由人、羊、狐、野兔和牧草组成的食物网。
(3)人登岛后的第5年,与登岛前相比,野兔种内竞争强度_____________(增加、减小、不变)。
(4)一般情况下,被捕食者传染病的流行程度将随捕食者种群密度的增加而_______(增强、减弱、不变)。
1.生态系统的成分
成分 归类 各成分的组成 在生态系统中的作用 [] 地位
非生物的物质和能量 无机物、有机物、气候、能源 生物群落中的物质和能量的根本来源 必需成分
生产者 自养型生物 (1)绿色植物;(2)光合细菌和蓝藻;(3)化能合成细菌,如铁细菌 将无机环境中的物质和能量通过光合作用或化能合成作用引入生物群落,为消费者、分解者提供物质和能量 必需的主要成分(基石)
消费者 异养型生物 (1)绝大多数动物(2)寄生生物 帮助生产者传粉、传播种子等 最活跃的成分
分解者 异养型生物 (1)腐生细菌和真菌(2)腐食动物,如蚯蚓、蜣螂等 把动植物遗体、排出物和残落物中的有机物分解成简单的无机物 物质循环的关键成分
2.生态系统的营养结构
(1)食物链:
①形成:生态系统中,各种生物因食物关系而形成的联系。
②基本模式:生产者+不同级别的消费者。
③书写原则:植物(起点)→植食性动物→小型肉食性动物→大型肉食性动物。
④分类:捕食链、寄生链、腐生链。
⑤环节:一般不超过4~5个营养级。
(2)食物网:
①形成:一种绿色植物可能是多种植食性动物的食物;一种植食性动物既可吃多种植物,也可被多种肉食性动物所食。
②功能:生态系统物质循环和能量流动的渠道。
1.生态系统中四种成分的地位
(1)基础:非生物的物质和能量;
(2)桥梁(必需成分):生产者、分解者;
(3)主导(基石):生产者。
(4)非必需成分:消费者。
2.生态系统成分之间的关系
(1)从理论上讲,消费者的功能及活动不会影响生态系统的根本性质,所以消费者不是生态系统必要的基础成分。
(2)虽然单从物质循环角度看,消费者不是生态系统的必要成分,但在自然生态系统中,生产者、消费者和分解者是紧密联系、缺一不可的。
易错起源2、生态系统的功能
例2. 关于生态系统的叙述,正确的是 ( )
A.生态系统中生产者得到的能量必然大于消费者得到的
B.生态系统中的信息传递对所有捕食者都必然是有利的
C.生态系统的食物链中营养级越高的生物,其体型必然越大
D.生态系统的食物链中营养级越高的生物,其体型必然越小
【误区警示】没能够深刻理解能量金字塔的各个营养级之间的关系,误认为营养级越大,所对应的生物体型越大,错选C。
1.生态系统的能量流动
(1)能量流动的过程:
(2)解读能量流动图:
①流动的起点:从生产者固定太阳能开始(极少数特殊空间除外)。
②流动的途径:食物链和食物网。
③流动中能量形式的变化:太阳光能→生物体有机物中的化学能→热能。
④在食物链中流动的形式是:有机物(食物)中的化学能。
⑤散失的主要途径:呼吸作用(包括各营养级生物本身的呼吸及分解者的呼吸),能量散失的主要形式:热能。
⑥流动的方向:单向流动。
(3)能量流动的特点:
①单向流动:能量只能沿着食物链由低营养级流向高营养级。
②逐级递减:
a.每个营养级生物都因呼吸作用而散失部分热能。
b.每个营养级生物总有一部分不能被下一营养级利用。[]
c.传递效率为10%~20%(形象地用能量金字塔表示)。
2.生态系统的物质循环
(1)物质循环分析:
范围 生物圈(全球)
物质对象 组成生物体的化学元素
形式 生物群落与无机环境间:无机物生物群落内:有机物
动力 能量
重要生物类群 生产者:物质、能量输入分解者:物质、能量输出
特点 全球性、循环性
(2)碳循环图解:
(3)温室效应:
成因:
①工厂、汽车、飞机、轮船等对化学燃料的大量使用,向大气中释放大量的CO2。
②森林、草原等植被大面积被破坏,大大降低了对大气中CO2的调节能力。
危害:
加快极地冰川融化,导致海平面上升,对陆地生态系统和人类的生存构成威胁。
缓解措施:
①植树造林,增加绿地面积。
②开发清洁能源,减少化学燃料燃烧。
(4)能量流动和物质循环的关系:
项目 能量流动 物质循环
形式 以有机物形式流动 以无机物形式流动
过程 沿食物链(网)单向流动 在无机环境和生物群落间往复循环
范围 生态系统各营养级 全球性
特点 单向流动,逐级递减 反复出现,循环流动
联系 ①能量的固定、转移、释放离不开物质的合成和分解②物质是能量沿食物链(网)流动的载体③能量是物质在生态系统中往复循环的动力
3.生态系统的信息传递
(1)信息传递的具体作用:
(2)生态系统中信息的种类:
类别 概念 传递形式 来源 实例
物理信息 生态系统中的光、声、温度、湿度、磁力等,通过物理过程传递的信息 物理过程 生物体、无机环境 萤火虫发出的荧光、植物五颜六色的花
化学信息 生物在生命活动过程中,自身产生的可以传递信息的化学物质 信息素 生物体 昆虫的性外激素、狗利用其小便记路
行为信息 对于同种或异种生物能够通过其特殊行为特征传递的信息 植物或动物的异常表现及行为 生物体 昆虫的舞蹈、各种类型的求偶炫耀
4.生态系统功能之间的关系
项目 能量流动 物质循环 信息传递
特点 单向流动,逐级递减 循环运动,反复利用 往往是双向的
范围 生态系统中各营养级 生物圈 生物之间,生物与无机环境之间
途径 食物链和食物网 多种
地位 生态系统的动力 生态系统的基础 决定能量流动和物质循环的方向和状态
联系 同时进行,相互依存,不可分割,形成一个统一整体
1.信息传递的特点
信息传递不像物质循环那样是循环的,也不像能量流动那样是单向的,而往往是双向的,有从输入到输出的信息传递,也有从输出向输入的信息反馈。
2.一个稳定的生态系统具备两个特点
(1)从生态系统的结构上看:生产者、消费者和分解者的种类、数量比例相对稳定,食物链、食物网相对稳定。
(2)从生态系统的功能上看:物质和能量的输入和输出相对平衡。
易错起源3、生态系统的稳定性
例3. 如图为某地东亚飞蝗种群数量变化示意图,下列叙述错误的是( )
A.为有效防治蝗灾,应在a点之前及时控制种群密度
B.a~b段,该种群的增长率与种群密度之间呈正相关
C.利用性引诱剂诱杀雄虫改变性别比例可防止c点出现
D.控制种群数量在d~e水平,有利于维持该地生态系统的抵抗力稳定性
项目 抵抗力稳定性(自我修复) 恢复力稳定性(自我延续)
区[][][]别 [] 实质 [] 保持自身结构功能相对稳定 恢复自身结构功能相对稳定
核心 抵抗干扰、保持原状 遭到破坏,恢复原状
影响因素 生态系统中物种丰富度越大,营养结构越复杂,抵抗力稳定性越强 生态系统中物种丰富度越小,营养结构越简单,恢复力稳定性越强
联系 反关系:抵抗力稳定性强的生态系统,恢复力稳定性弱,反之亦然;②二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力,它们相互作用共同维持生态系统的稳定。如图所示:
1.自我调节能力的有限性
生态系统的自我调节能力不是无限的,当外界干扰因素的强度超过一定限度时,其自我调节能力会丧失,生态系统难以恢复。
2.正反馈与负反馈的作用
(1)负反馈调节在生态系统中普遍存在,它是生态系统自我调节能力的基础。
(2)正反馈调节往往具有极大的破坏作用,但它常常是爆发性的,所经历的时间也很短。从长远看,生态系统中的负反馈和自我调节起主要作用。
易错起源4、 生态系统的能量流动
例4. 某弃耕地的主要食物链由植物→田鼠→鼬构成。生态学家对此食物链能量流动进行了研究,结果如下表,单位是J/(hm2·a)。
(1)能量从田鼠传递到鼬的效率是______________________。
(2)在研究能量流动时,可通过标志重捕法调查田鼠种群密度。在1 hm2范围内,第一次捕获并标记40只田鼠,第二次捕获30只,其中有标记的15只。该种群密度是_______只/hm2。若标记的田鼠有部分被鼬捕食,则会导致种群密度估算结果_________
_________________________________。
(3)田鼠和鼬都是恒温动物,同化的能量中只有3%~5%用于_______________,其余在呼吸作用中以热能的形式散失。
(4)鼬能够依据田鼠留下的气味去猎捕后者,田鼠同样也能够依据鼬的气味或行为躲避猎捕。可见,信息能够___________________________________,维持生态系统的稳定。
本考点在高考中多以图像、图解、数据表格等形式结合食物网进行命题,题型有选择题,也有非选择题。能量流动的内涵、能量流动的有关运算和能量流动图解分析需要在复习中多加关注,2014年高考中结合物质循环以生活实际为素材,通过食物网、生态农业等模式进行综合考查的可能性极大。
对于能量流动的备考应该从以下几个方面着手:
(1)明确能量流动的起点、终点,以及能量流动的效率。
(2)生态系统能量流动的特点分析:
①能量传递效率=某一营养级的同化量/上一营养级的同化量×100%。
②某营养级生物同化总能量=该营养级生物呼吸消耗的能量+该营养级流入下一营养级的能量+流向分解者的能量+未被利用的能量。
③食入量=同化量+未同化量=有机物质积累量+呼吸消耗量+未同化量。
④利用能量流动的特点解决生态农业的问题。
1.某种甲虫通过分解土壤中的落叶获得养分,可推测这种甲虫( )
A.与落叶树之间为捕食关系
B.属于次级消费者
C.对落叶林的物质循环有促进作用
D.在能量金字塔中位于底部
2.在生态系统中,营养级越高的生物获得的总能量越少。下列解释错误的是( )
A.各营养级中总有一部分能量被分解者利用
B.各营养级中的能量一部分以热能形式散失
C.生物维持自身的生命活动消耗一部分能量
D.能量金字塔顶层的生物数量少,需要能量少
3.右图为一个生态系统碳循环的模式图,则( )
A.碳通过光合作用和化能合成作用进入甲
B.乙只表示初级消费者
C.丙处于最高营养级
D.丁主要是微生物
5.下图为某人工松林18年间能量流动情况的调查统计(单位略),有关说法正确的是( )
A.“能量Q”是指生产者固定的太阳能总量
B.无需人工能量投入该松林就可维持其稳定性
C.18年间该松林中分解者获取总能量是285×1010
D.动物的存在加快了人工松林的物质循环
6.某河流中五年前引进了一种外来植物(甲)。跟踪调查发现,五年来,该河流中甲种群密度逐年显著增加,土著食草鱼类和水草的种群密度逐年显著减少。下列叙述正确的是( )
A.五年来该河流中甲种群的种内竞争不断增强
B.甲的引进并不能改变该河流生态系统的结构
C.大量投放土著食草鱼类可有效地控制甲的蔓延
D.该河流中所有的生物和底泥共同组成河流生态系统
7.下列关于生物多样性的叙述,错误的是( )
A.生物与生物之间、生物与无机环境的共同进化导致生物多样性
B.湿地可以调节气候、净化污水,体现了生物多样性的间接价值
C.基因重组导致多种等位基因的产生,从而形成遗传多样性
D.就地保护是对生物多样性最有效的保护
9.下列有关生物多样性的叙述,正确的是( )
A.四川地震灾区的部分大熊猫转移到成都、北京等地饲养属于就地保护
B.共同进化导致生物多样性的形成
C.生物的多样性包括物种、种群、生态系统三个层次
D.森林能调节气候属于生物多样性的直接价值
10.右图为某一生态系统的能量金字塔,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别代表不同的营养级,E1、E2代表能量的形式。下列叙述正确的是( )
A.Ⅰ和Ⅳ是实现物质循环的关键生态成分
B.该图所示的食物网只有1条食物链:Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ
C.E1表示主要通过光合作用所摄入的能量
D.能量可在食物链中循环利用
11.为防治农田鼠害,研究人员选择若干大小相似、开放的大豆田,在边界上每隔一定距离设置适宜高度的模拟树桩,为肉食性猛禽提供栖息场所。设桩一段时间后,测得大豆田中田鼠种群密度的变化如下图所示。请回答下类问题。
(1)该农田生态系统的主要成分是________,猛禽与田鼠的种间关系是________。
(2)该生态系统中田鼠的种群密度是由________________决定的;b点以后田鼠种群密度大幅上升,从田鼠生存环境变化的角度分析,其原因是____________________________
____________________________________________。
(3)与曲线Ⅱ相比,曲线Ⅰ所示环境中猛禽的密度________。若在农田周围合理植树可控制鼠害,从而帮助人们合理地调整该生态系统中的________关系,使人们从中获益更多。
12.某弃耕地的主要食物链由植物→田鼠→鼬构成。生态学家对此食物链能量流动进行了研究,结果如下表,单位是J/(hm2·a)。
植物 田鼠 鼬
固定的太阳能 摄入量 同化量 呼吸量 摄入量 同化量[ 呼吸量
2.45×1011 1.05×109 7.50×108 7.15×108 2.44×107 2.25×107 2.18×107
(1)能量从田鼠传递到鼬的效率是____________________________________________
____________________________。
(2)在研究能量流动时,可通过标志重捕法调查田鼠种群密度。在1 hm2范围内,第一次捕获并标记40只田鼠,第二次捕获30只,其中有标记的15只。该种群密度是____________只/hm2。若标记的田鼠有部分被鼬捕食,则会导致种群密度估算结果____________。
(3)田鼠和鼬都是恒温动物,同化的能量中只有3%~5%用于____________________,其余在呼吸作用中以热能的形式散失。
(4)鼬能够依据田鼠留下的气味去猎捕后者,田鼠同样也能够依据鼬的气味或行为躲避猎捕。可见,信息能够________________,维持生态系统的稳定。
(3)富营养化的原因是含氮、磷等元素丰富的污染物的排放量超过了湖泊________的限度,使其自我调节能力下降。浮游植物暴发后大量死亡时,使水体发臭。从生物因素的角度分析,导致水体发臭的有害物质主要来自________________________________。
(4)为了加快治理,还可以放养鲢鱼等植食性鱼类构建生物修复系统。该生态系统中蓝藻与芦苇存在________关系。藻类与植食性鱼类的种间关系是________。
(5)若经过一段时间,由于生态系统各营养级之间通过________调节形式,使群落结构趋于稳定。则群落的这个变化过程属于________演替。太湖的污染与治理体现了人类的活动影响群落演替的________。
者和分解者;每一营养级的生物种类很多,各种生物之间会形成错综复杂的食物网;生态系统中能量流 (5)(负)反馈 次生 方向和速度