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高中生物
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  • ID:11-5966016 江苏省2020高考生物大一轮复习第10单元(第1-2讲)课件

    高中生物/高考专区/一轮基础复习

    第十单元 种群和群落 样方法 年龄组成 性别比例 “J”型增长曲线 互利共生 捕食 竞争 水平结构 初生演替 次生演替 第1讲 种群的特征与数量变化 过基础 · 自我排查 栏 目 导 航 抓核心 · 解疑释惑 验效果 · 随堂演练 自然区域内 全部个体 不同 可变 新产生或死亡 个体总数 种群大小 种群密度 种群数量 雌雄 样方 五点取样法 随机取样 标志重捕 活动能力强、活动范围大 食物和空间 种群的起始数量 倍数 食物、空间有限 K/2 环境容纳量 B D D B D A C C 成分、空间、pH、温度 理想的无限 有限的 A 使酵母菌分布均匀 适当稀释菌液(或增加稀释倍数) 不需要 时间上已 重复实验 资源(营养物质) 空间 形成前后自身对照 温度和营养成分 D ABD B B C 第十单元 种群和群落 第2讲 群落的结构与演替 过基础 · 自我排查 栏 目 导 航 抓核心 · 解疑释惑 验效果 · 随堂演练 分层 阳光 栖息环境和食物 镶嵌 地形变化 自然选择 自然资源 群落内部 方向 速度 × × √ × C D B A D D C AD A B A C

    • 一轮复习/基础知识
    • 2019-06-19
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  • ID:11-5966002 2019高中生物第7章 现代生物进化理论学案(2份打包)新人教版必修2

    高中生物/人教版(新课程标准)/必修2《遗传与进化》/第七章 现代生物进化理论/本章综合与测试

    现代生物进化理论的由来 一、拉马克的进化学说 1.主要观点 2.意义 (1)是历史上第一个比较完整的进化学说。 (2)否定了神创论和物种不变论,奠定了科学生物进化论的基础。 二、达尔文的自然选择学说 1.主要内容 (1)过度繁殖:增加了变异数量,同时加剧了生存斗争。 (2)生存斗争:推动生物进化的动力。 (3)遗传和变异:生物进化的内在因素。 (4)适者生存:生物进化的结果。 2.评价 三、达尔文以后进化理论的发展 1.随着生物科学的发展,关于遗传和变异的研究,已经从性状水平深入到基因水平。 2.关于自然选择的作用等问题的研究,已经从以生物个体为单位,发展到以种群为基本单位。 一、拉马克的进化学说 1.观察教材P110图7-1,结合相关文字内容,分析探究下列问题: (1)环境引起的性状改变一定能遗传给后代吗? 提示:不一定。只有环境条件导致遗传物质改变进而引起性状改变,才能遗传给后代。 (2)用拉马克的观点解释长颈鹿的进化。 提示:依据拉马克的进化学说——生物各种适应性特征的形成是由于用进废退和获得性遗传。长颈鹿的进化过程为:草地退化后,长颈鹿只能食用高处的树叶,由于经常使用颈部,导致颈部越用越长,并将长颈这一性状遗传给后代。 2.判断正误 (1)生物的种类是随时间的推移而变化的。(√) (2)生物某一器官发达与否取决于用与不用,这是拉马克进化论观点之一。(√) (3)生物的种类从古至今都是一样的。(×) 二、达尔文的自然选择学说 1.仔细观察分析教材P111图7-3,探究下列问题: (1)达尔文是否否定了拉马克的进化论?两者的观点有什么不同? 提示:没有。达尔文接受了拉马克关于器官用进废退和获得性遗传的观点,但他认为变异有的可以遗传,有的不能遗传。 (2)相比拉马克,达尔文认为生物进化的关键是什么? 提示:他改变了拉马克过分强调用进废退,即“生物内在的自我改进的力量”的观点,强调自然选择的作用。 (3)判断下列说法是否正确,并说明理由。 ①生存斗争就是指生物与生物之间的斗争。 提示:错误。生存斗争包括生物与生物之间的斗争和生物与环境之间的斗争。 ②环境改变时,生物向着适应环境的方向变异。 提示:错误。变异是不定向的,环境只是起定向选择作用,选择适应环境的个体,淘汰不适应环境的个体。 (4)请用达尔文的自然选择学说解释长颈鹿的进化。 提示:长颈鹿产生的后代数量超过了环境的承受能力(过度繁殖),导致现有食物不能满足所有个体的需要(生存斗争),又因它们个体间有颈长和颈短的差异(遗传变异),颈长的能吃到树叶而生存下来,颈短的因吃不到树叶而被淘汰。控制长颈的基因经过逐代积累,最终进化形成长颈鹿。 (5)达尔文自然选择学说中遗传变异和自然选择具有怎样的关系? 提示:生物变异是不定向的,生物繁殖产生的大量变异类型是自然选择的原材料;自然选择是定向的,自然选择使适应环境的变异类型保留下来。 2.连线(把下列进化学说与相对应的观点用线连接起来) ①eq \a\vs4\al() ②eq \a\vs4\al() 1.自然选择在生物进化中的作用 (1)选择的对象:表面上,是对个体的选择,实质上直接对个体所包括的变异性状进行选择,间接选择的是相关的基因型。 (2)选择的因素:外界环境,包括无机环境和生物环境。 (3)选择的手段:生存斗争。 (4)进化的内因:遗传变异。 ①变异是不定向的,可分为有利变异和不利变异。 ②遗传的作用:可使微小有利变异得以积累加强,从而形成生物新类型。 (5)选择的结果:适者生存、不适者被淘汰。一般外界环境条件变化越剧烈,选择越频繁,生物进化速度越快。 2.拉马克进化学说与达尔文自然选择学说的比较 比较项目 达尔文自然选择学说 拉马克进化学说 变异 变异是不定向的,环境和生物都不能决定生物变异的方向 变异是定向的,环境和动物的意愿可决定变异的方向 适应环境 有利变异―→适者生存不利变异―→不适者被淘汰 环境和动物的意愿决定的变异都适应环境 进化方向 自然选择决定 生物自身决定 [例1] 生活在加拉帕戈斯群岛上的地雀,其祖先原本生活在南美洲大陆,迁移到加拉帕戈斯群岛后,分布在不同岛屿上,后来发现分布在不同岛屿上的地雀,嘴的形状各不相同。试用自然选择学说解释: (1)鸟嘴的_______体现了生物的变异一般是_______。 (2)迁移到加拉帕戈斯群岛后__________对鸟嘴的__________进行了__________的__________,通过逐代__________和遗传,最终导致不同岛屿上的鸟嘴的形状各不相同。 (3)假如它们生活在同一个岛屿上,能产生如此多样的鸟嘴吗?________。为什么?________________________________________________________________________。 (4)生物变异如何在下一代积累和加强?________,选择的动力是____________,选择的结果是________________________________________________________________________。 (5)拉马克进化学说的解释和上述的解释不同之处在于拉马克进化学说认为变异和适应是一回事,________是产生变异的过程,又是形成________的过程,达尔文自然选择学说认为变异和适应是两回事,适应是__________和____________的结果。 [解析] 自然选择学说认为变异是不定向的。鸟嘴的形状本来就存在着差异,但环境的选择是定向的,因此环境可对鸟嘴的形状进行选择。在生存斗争中,只有适应环境的变异被保留并通过遗传定向积累。生存斗争是自然选择的动力,结果是适者生存。 [答案] (1)差异 不定向的 (2)环境 差异 定向 选择 积累 (3)不能 因为它们处于相同的地理环境中,不存在不同的选择,选择是同方向的 (4)通过遗传 生存斗争 适者生存 (5)用进废退 适应 变异 自然选择 自然选择学说的内容间的关系 [例2] 如图表示长期使用一种农药后,害虫种群密度的变化情况,下列有关叙述中不正确的是(  ) A.a点种群中存在很多种变异类型,原因是变异具有不定向性 B.a→b的变化是农药作用的结果 C.b→c是抗药性逐代积累的结果 D.农药对害虫的抗药性变异进行定向选择,使害虫产生了抗药性 [研析] 本题以曲线为信息载体,考查自然选择学说内容的应用。具体解题过程如下: [审]——提取信息 信息①:曲线表示长期使用一种农药后害虫种群密度的变化。 信息②:曲线ab段表示使用农药后害虫种群密度迅速下降,bc段表示使用农药后一段时间害虫种群密度上升。 [联]——联系基础 ①:生物种群存在多种变异类型,使用农药后农药对害虫种群进行选择,具有有利变异的个体生存下来,具有不利变异的个体被淘汰。 ②:生物变异是不定向的,自然选择是定向的。 [判]——研判选项 C项:害虫的抗药性增强是农药对其变异进行选择,并逐代积累的结果,C项正确。 D项:生物变异在先,选择在后,D项错误。 [答案] D (1)自然选择和变异的方向不一定是相同的,变异为自然选择提供材料,变异是不定向的,自然选择是定向的。 (2)生物产生变异在先,选择在后,适应环境的变异逐代积累加强,产生适应性。 —————————————————[课堂归纳]—————————————————— ?[网络构建] 填充:①用进废退  ②获得性遗传  ③生存斗争 ④遗传变异  ⑤适者生存 [关键语句] 1.拉马克进化学说的主要内容是:用进废退和获得性遗传。 2.拉马克进化学说的主要意义在于否定了神创论和物种不变论。 3.达尔文自然选择学说的主要内容是:过度繁殖、生存斗争、遗传变异和适者生存。 4.达尔文自然选择学说能解释生物进化的原因及物种多样性的形成。 5.达尔文自然选择学说的局限性表现为: (1)不能解释遗传和变异的本质。 (2)不能解释物种大爆发现象。 (3)对生物进化的解释局限于个体水平。 知识点一、拉马克进化学说 1.拉马克认为生物不断进化的主要原因是(  ) A.不定向变异和定向的自然选择 B.基因突变和染色体变异 C.用进废退和获得性遗传 D.器官的反复使用 解析:选C 拉马克的观点是用进废退和获得性遗传,器官经常用就进化,不用就退化,并且把这种性状遗传给后代。 2.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 解析:选C 拉马克与达尔文均认为物种不是神创的,物种是可变的,拉马克认为,“用进废退”和“获得性遗传”是生物不断进化的主要原因。 知识点二、达尔文自然选择学说 3.由于蟹类的捕食,某种海洋蜗牛种群中具有较厚外壳的个体的比例逐渐增加。对这个现象的解释,正确的是(  ) A.人工选择      B.适者生存 C.用进废退 D.定向变异 解析:选B 某种海洋蜗牛种群中具有较厚外壳的个体的比例逐渐增加,说明具有较厚外壳的蜗牛能适应其生活环境。 4.达尔文的自然选择学说和现代生物进化理论分别认为进化的基本单位是(  ) A.个体、个体 B.个体、种群 C.种群、种群 D.种群、个体 解析:选B 现代生物进化理论以达尔文的自然选择学说为核心,是自然选择学说的改进和发展。达尔文认为进化的基本单位是个体,现代生物进化理论认为进化的基本单位是种群。 5.一只雌蛙能产卵4 000~5 000个,卵受精后只有5%~10%能发育为成体。达尔文对这一事实的解释是(  ) A.过度繁殖 B.生存斗争 C.遗传和变异 D.自然选择 解析:选B 一只雌蛙能产卵4 000~5 000个,卵受精后只有5%~10%能发育为成体。那是因为受精卵在发育成成体的过程中,必然要受到环境条件的影响,这些环境条件对受精卵的发育是至关重要的,包括食物、天敌、水温、空间等。要发育成成体首先要与恶劣的无机环境作斗争,其次,同种生物之间要为食物、生存空间而发生斗争,且随时面临被天敌捕食的危险。 6.如图表示达尔文对现代长颈鹿进化形成过程的解释,请据图回答下列问题: (1)长颈鹿祖先过度繁殖的含义是________________。长颈鹿的颈和前肢的长短各异,这表明生物变异是________。变异提供生物进化的________________。 (2)在缺乏青草的时期,有的个体能吃到高处食物而活下来,有的个体因得不到食物而死亡,这个过程叫做_________,它是通过生存斗争实现的。生存斗争是指________________________________________________________________________。 (3)适应有双重含义:一是生物体的________与环境相适应的表现,二是指生物____________________的过程。适应是____________的结果。 解析:适者生存,不适者被淘汰是自然选择的必然结果。自然选择总是选择有利于生存的变异,淘汰不利于生存的变异,所以,自然选择决定着生物进化的方向。适应主要是指生物的性状与环境相适合,适应是在生物进化的过程中逐渐形成的,是生物改造自己形成适应环境的性状的过程,这是长期自然选择的结果。 答案:(1)后代数目超过环境承受的能力 不定向的 原材料 (2)自然选择 生物与生物之间以及生物与无机环境之间的斗争 (3)性状 改造自己形成适合环境的性状 自然选择 (时间:30分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题3分,共24分) 1.下列有关进化的说法中,错误的是(  ) A.各种生物有强大的繁殖力 B.生存斗争造成多数个体死亡,少数生存 C.适应是自然选择的结果 D.变异朝着适应环境的方向进行,通过遗传逐渐积累 解析:选D 变异是不定向的。有利变异(适应环境的变异)通过自然选择被保留下来,可以通过遗传逐代积累,而不利变异则被淘汰。 2.下列叙述不符合拉马克进化学说的是(  ) A.地球上的生物是由更古老的生物进化来的 B.器官废而不用,就会造成形态上的退化 C.生物各种适应性特征的形成都是由于用进废退和获得性遗传 D.变异是不定向的,自然选择是定向的 解析:选D 拉马克进化学说的观点中说明了物种是可变的,生物是由低等到高等逐渐进化的。D项内容符合达尔文的自然选择学说。 3.某植物单株年产数百粒种子,其中大部分被鸟所食,或因气候、土壤、水分等原因不能在第二年长成植株,按达尔文的观点,对这种现象的解释不正确的是(  ) A.过度繁殖 B.生存斗争 C.遗传变异 D.适者生存 解析:选C 每种生物都有大量的个体,这是过度繁殖的结果。通过生存斗争后只有少量个体能生存。 4.关于达尔文自然选择学说和拉马克进化学说的区别,叙述正确的是(  ) A.达尔文自然选择学说认为环境的作用可引起不定向的变异 B.拉马克进化学说认为不定向的变异是由动物的意愿决定的 C.达尔文自然选择学说认为变异后就能适应环境 D.拉马克进化学说认为生物通过变异适应环境 解析:选D 达尔文自然选择学说认为变异是自然界始终存在的,A不正确,他也认为变异是不定向的,只有有利变异适应环境,C不正确。拉马克进化学说认为生物可根据自己的意愿产生适应环境的变异,变异是定向的,B不正确。 5.对达尔文自然选择学说的正确理解是(  ) ①环境改变使生物产生适应性的变异 ②可遗传的变异是生物进化的基础 ③变异是不定向的 ④变异是定向的 ⑤变异经过长期的自然选择和遗传积累就可能产生出生物的新类型 A.②④⑤ B.②③⑤ C.①②④ D.①③⑤ 解析:选B 影响生物变异的因素是多种多样的,变异是随机的、不定向的;变异不一定都是生物产生有利于适应环境的变异。 6.如图所示,理论值与实际生存个体数差别很大,其原因可用达尔文的什么理论解释(  ) A.过度繁殖 B.生存斗争 C.遗传变异 D.适者生存 解析:选B 从坐标图中可看出,生物个体实际值小于理论值,这是因为一部分个体在生存斗争中被淘汰。 7.据研究,现代的长颈鹿是由古代的一种颈和前肢较短的古鹿进化来的,按照自然选择学说,对长颈鹿进化过程的解释正确的是(  ) A.长颈鹿的长颈和长的前肢是由于长期伸长和使用的结果 B.由于食物的缺乏,导致古鹿发生变异的结果 C.变异、选择的结果 D.变异、选择、遗传综合作用的结果 解析:选D 达尔文自然选择学说的核心观点有:过度繁殖产生的个体之间存在差异(变异),既有长颈的又有较短颈的,经自然选择后,适应环境的个体得到了保留,并大量繁殖,而且把相应性状遗传给后代。 8.抗流感的新疫苗刚开始效果比较显著,但过几年就需要更换新的,因为流感病毒已经产生了很强的抗药性,对这种抗药性的产生合理的解释是(  ) A.流感病毒的获得性遗传的结果 B.病毒对疫苗产生了定向变异 C.疫苗对病毒的变异进行定向选择的结果 D.流感疫苗诱发病毒产生突变 解析:选C 流感病毒产生抗药性的原因:在未使用该药之前,流感病毒存在差异(变异),变异是不定向的,有的抗药性强些,有的弱些。开始使用时疗效很高,说明绝大多数病毒抗药性差,被药物毒死而遭到淘汰。但同时药物本身也选择了极少数抗药性强的变异个体,并通过迅速繁殖传染给正常人群,当再次用药时,使抗药性强的病毒再次得以选择并积累,导致药效降低,并可能演变为新的流感病毒类型。 二、非选择题(共26分) 9.(14分)下面为对一块甲虫成灾的农田使用两种杀虫剂的实验结果曲线图,试分析: (1)曲线回升是通过____________之间的________来实现的。 (2)杀虫剂的使用对甲虫起了________作用,这种作用是________(选填“定向”或“不定向”)的,结果导致甲虫的抗药性________(选填“增强”或“减弱”)。 (3)根据以上分析,使用杀虫剂治虫有其缺点,主要有:①_____________________;②__________________________。针对这些缺点,你认为消灭甲虫应采用什么方法较好?________________________。 解析:从图中可以看出使用杀虫剂在早期都取得了一定的效果,甲虫的种群密度都明显下降,但下降到一定程度时,又会增加,说明杀虫剂的使用没有杀死有抗药能力的甲虫,而这部分有抗药能力的甲虫大量繁殖导致种群密度上升。 答案:(1)甲虫与杀虫剂 生存斗争 (2)选择 定向 增强 (3)①使具有抗药性害虫的比例上升 ②对环境造成污染 生物防治等 10.(12分)用水蚤(一种水生小动物)进行如图所示的实验。请回答: (1)实验结果表明,多数水蚤生活的最适温度为________。 (2)有些水蚤能在20 ℃环境中生活,还有些水蚤能在28 ℃环境中生活,这表明水蚤个体之间存在着________,从而体现了生物的变异一般是________的。 (3)能在20 ℃环境中生存的个体都是适应20 ℃环境的个体,而能在28 ℃环境中生存的个体都是适应28 ℃环境的个体。所以,温度的改变对水蚤起了________作用,这种作用是________的。 (4)把20 ℃环境中生活的水蚤移入28 ℃环境中,将导致水蚤死亡;同理,把28 ℃环境中生活的水蚤移入20 ℃环境中也引起水蚤死亡。这说明,当环境条件发生变化时,如果生物体缺少________,就要被环境淘汰。 解析:通过实验过程可知两组实验中的变量是温度,说明温度是自然选择的条件,在两组中第一步都有部分个体得到了保存,说明个体间存在差异,这是不定向变异的结果,在28 ℃中生存的个体放入20 ℃环境后全部死亡,说明这部分个体中没有适应20 ℃环境的变异。 答案:(1)25 ℃ (2)差异 不定向 (3)选择 定向 (4)适应新环境的变异 PAGE 8 现代生物进化理论的主要内容 一、种群是生物进化的基本单位 1.种群的概念及特点 (1)概念:生活在一定区域的同种生物的全部个体。 (2)特点:是生物进化的基本单位,彼此之间可以交配,并通过繁殖将各自的基因传给后代。 2.基因库与基因频率 二、突变和基因重组产生进化的原材料 1.可遗传变异来源 2.可遗传变异是进化原材料的原因 (1)可遗传变异的形成 (2)可遗传变异的特点是随机的和不定向的。 (3)可遗传变异的结果:只提供生物进化的原材料,不能决定生物进化的方向。 3.变异的有利和有害是相对的,是由生存环境决定的。 三、自然选择决定生物进化的方向 在自然选择的作用下,种群的基因频率会发生定向改变,导致生物朝着一定的方向不断进化。即生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。 四、隔离与物种的形成 1.物种的概念 能够在自然状态下相互交配并且产生可育后代的一群生物。 2.隔离 (1)概念:不同种群间的个体,在自然条件下基因不能自由交流的现象。 (2)常见类型 类型 范围 结果 生殖隔离 不同物种间 不能相互交配,即使交配成功,也不能产生可育后代 地理隔离 同一种生物 使种群间不能发生基因交流 3.隔离在物种形成中的作用 (1)新物种的形成过程 地理隔离 自然选择 生殖隔离:基因库形成明显的差异,并逐步出现生殖隔离,从而形成不同物种 (2)结论:隔离是形成新物种的必要条件。 五、共同进化与生物多样性的形成 1.共同进化 2.生物多样性的形成 (2)研究生物进化历程的主要依据:化石。 (3)生物多样性的进化历程 35亿年前:古细菌出现 ↓ 35亿~15亿年前:主要是蓝藻和细菌 ↓ 15亿年前:真核生物 ↓ 5.7亿~5亿年前:海洋中有大量的无脊椎动物 ↓ 4亿年前:原始陆生植物、原始两栖类 一、种群是生物进化的基本单位 1.为什么说生物进化的基本单位是种群而不是个体? 提示:个体的基因型是终身不变的,无论它在自然选择中具有多大优势,其基因型也不可能一成不变地遗传给下一代个体,因为个体的基因组成来自双亲。种群中个体的基因来自种群基因库,个体死亡后又通过其后代把基因延续下去。如果一个个体不能与种群中其他个体交配产生后代,这个个体在进化上就没有意义。 2.阅读教材P115第二自然段,结合图7-7分析探究下列问题: 若一个种群中含有A和a一对等位基因,根据下列条件,计算种群的基因频率。 (1)若已知种群中基因型为AA、Aa和aa的个体数目分别为a1、a2、a3,如何计算种群中A的基因频率? 提示:A的基因频率=×100%=×100%。 (2)若已知AA、Aa和aa的基因型频率分别为P1、P2、P3,如何计算A的基因频率? 提示:A的基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa的基因型频率=P1+1/2P2。 (3)若已知基因型为XBXB、XBXb、XbXb、XBY和XbY的个体数分别为a1、a2、a3、a4、a5,试求XB的基因频率。 提示:XB的基因频率=×100%=×100%。 3.试分析导致种群基因库改变的因素。 提示:基因突变;染色体变异;自然选择;种群个体数量过少;种群个体的迁入、迁出。 二、突变、基因重组和自然选择与生物进化的关系 1.阅读教材P116内容,结合变异知识,探究下列问题: (1)所有的变异都能导致种群基因频率的改变吗?为什么? 提示:不能。只有可遗传的变异才能影响种群基因的组成,才能改变基因频率。 (2)基因突变和基因重组对种群遗传组成的影响一样吗?试分析原因。 提示:二者都对种群遗传组成产生影响,但影响角度不一样。只有基因突变才能出现新基因,才能丰富基因库,改变基因频率,从而影响种群的遗传组成;而基因重组不能产生新基因,只能增加基因型的种类,以此来影响种群的遗传组成。 (3)有人认为“发生在体细胞中的基因突变不能传递给后代,因此不能为生物进化提供原材料”,这种说法正确吗?分析原因。 提示:不正确。发生在体细胞中的突变,可以通过无性繁殖的方法传递给后代,如发生基因突变的花芽或叶芽,通过植物组织培养技术或者嫁接的方法可以传递给下一代,因此能为生物进化提供原材料。 2.阅读教材P116[探究],分析探究下列问题: (1)自然选择是如何使桦尺蠖种群中决定浅色性状的s基因频率越来越低的? 提示:在树干变黑的环境下,浅色桦尺蠖易被天敌发现和捕食,使ss的个体越来越少,SS和Ss的个体越来越多,从而使决定黑色性状的S基因频率越来越高,决定浅色性状的s基因频率越来越低。 (2)在自然选择过程中,直接受选择的是基因型还是表现型?并简要说明原因。 提示:直接受选择的是表现型,因为天敌看到的是性状,而不是控制性状的基因。 三、隔离与物种形成 1.判断下列生物是否属于同一个物种,并说明理由。 (1)生活在同一区域的两个种群。 提示:不是。种群是指生活在一定区域的同种生物的总和,既然在同一地点是两个种群,说明它们属于两个物种。 (2)生活在不同区域的两个种群。 提示:不一定。看两个种群能否相互交配并产生可育后代,若能则属于同一物种,若不能则属于不同物种。 2.根据教材P120[资料分析],探究下列问题: (1)用流程图的形式总结物种形成的一般过程。 提示:种群多个种群基因库出现差别产生生殖隔离―→物种形成。 (2)地理隔离和生殖隔离在对种群影响上的共同点是什么?生殖隔离产生的根本原因是什么? 提示:共同点是都能阻断种群间的基因交流。产生生殖隔离的根本原因是种群基因库的差异。 (3)经过漫长的地理隔离,是否一定会产生生殖隔离? 提示:不一定。如果两个种群的生活环境都不发生变化或变化微小,或发生相似的变化,则两个种群的进化方向相同,不产生生殖隔离。 (4)产生生殖隔离是否一定要经过漫长的地理隔离? 提示:不一定。如植物中多倍体的形成,不经过地理隔离,直接产生了生殖隔离。 四、共同进化与生物多样性形成 1.阅读教材P123内容,仔细观察图7-9、7-10,分析探究下列问题: (1)在捕食者与被捕食者的共同进化中,从生物个体和种群两个方面分析是有利还是有害。 提示:从个体考虑,对被淘汰的个体来说是有害的,从种群考虑,有利于种群的发展。 (2)从共同进化角度分析,地球上最早出现的生物属于什么代谢类型?说明原因。 提示:异养厌氧型。生物进化过程中,首先出现无氧呼吸,然后出现光合作用有了氧气,最后出现有氧呼吸,因此最早出现的生物属于异养厌氧型。 2.生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。试探究分析: (1)生物多样性的直接原因和根本原因是什么?运用进化论观点分析生物多样性形成的原因。 提示:生物多样性的直接原因是蛋白质多样性,根本原因是基因(遗传物质)多样性。生物多样性的形成是多种多样的环境对生物不定向变异进行选择的结果。 (2)三种生物多样性之间的关系是怎样的? 提示:基因多样性是形成物种多样性和生态系统多样性的基础,物种多样性和生态系统多样性又影响基因多样性。 1.遗传平衡定律及其适用条件 (1)定律内容: 若种群中,一对等位基因为A和a,设A的基因频率为p,a的基因频率为q,则p+q=A%+a%=100%。如果这个种群达到了遗传平衡,那么遗传平衡定律可以表示为:(p+q)2=p2+2pq+q2=AA%+Aa%+aa%=1。 ①p2代表纯合子AA的基因型频率; ②2pq代表杂合子Aa的基因型频率; ③q2代表纯合子aa的基因型频率。 即:AA%=p2;Aa%=2pq;aa%=q2。 (2)适用条件:保证种群基因频率稳定不变的5种因素。 ①该种群非常大; ②所有的雌雄个体都能自由交配; ③没有迁入和迁出; ④自然选择对不同表现型的个体没有作用; ⑤这对基因不发生突变和携带这对基因的染色体不发生变异。 2.地理隔离与生殖隔离的关系 (1)仅有地理隔离,一旦发生某种地质变化,两个分开的小种群重新相遇,可以再融合在一起。 (2)只有地理隔离而不形成生殖隔离,能产生生物新类型(或亚种),但不可能产生新物种。 (3)地理隔离是物种形成的量变阶段,生殖隔离是物种形成的质变阶段,生殖隔离是物种形成的最后阶段,是物种间的真正界限。 (4)生殖隔离保持物种间的不可交配性,从而也保证了物种的相对稳定性。 3.生物多样性三个层次之间的联系 (1)基因多样性:由于生物存在各种各样的变异,并且变异是不定向的,进而出现了基因多样性。 (2)物种多样性:基因的多样性决定了蛋白质的多样性,基因多样性是形成物种多样性的根本原因,蛋白质多样性是形成物种多样性的直接原因。 (3)生态系统多样性:生态系统是由生物和非生物的环境共同组成的,所以物种的多样性和无机环境的多样性共同组成了生态系统的多样性。 A.v基因频率降低了50% B.V基因频率增加了50% C.杂合果蝇比例降低了50% D.残翅果蝇比例降低了50% [研析] 本题考查基因频率和基因型频率的计算。具体解题过程如下: [审]——提取信息 信息a:20 000只果蝇种群中残翅果蝇个体数量长期维持在4%。 信息b:再向该种群中引入20 000只纯合长翅果蝇,不考虑其他因素影响。 [析]——解读信息 ①:根据信息a,果蝇种群中vv的基因型频率为4%,由遗传平衡定律可推出v=0.2,V=0.8。该种群中vv的数量为0.04×20 000=800,Vv的数量为2×0.2×0.8×20 000=6 400,VV的数量为0.8×0.8×20 000=12 800。 ②:根据信息b可知,引入纯种长翅果蝇后,v基因频率=×100%=10%,V基因频率=1-10%=90%。Vv、vv个体数量不变,该种群总数增加一倍,Vv、vv的基因型频率降低了50%。 [判]——研判选项 根据分析①②可知v基因频率由引入前的0.2降到引入后的0.1,降低了50%,A项正确;V基因频率由0.8升高到0.9,B项错误。根据分析②可知,C、D项都正确。 [答案] B 基因频率和基因型频率计算 (1)已知基因型的个体数计算基因频率: 计算公式:某基因频率=×100% 例如:A的基因频率= ×100% (2)已知基因型频率求基因频率: 计算公式:一对等位基因中某基因的频率=该基因纯合子的基因型频率+1/2杂合子的基因型频率 例如:A的基因频率=AA的基因型频率+1/2Aa的基因型频率 [例2] 如图是生物新物种形成的基本环节,对图示分析正确的是(  ) A.图中甲表示基因突变和基因重组,为进化提供原材料 B.种群基因频率的定向改变是形成新物种的前提 C.图中乙表示地理隔离,是新物种形成的必要条件 D.图中丙表示生殖隔离,指两种生物不能杂交产生后代 [解析] 图中甲表示突变和基因重组,为生物进化提供原材料;种群基因频率的定向改变是生物进化的实质,只有生物进化了才有可能形成新物种;图中乙表示地理隔离,但地理隔离不一定形成新物种;图中丙表示生殖隔离,生殖隔离也包括产生不可育的后代。 [答案] B 判断生物是否属于同一个物种的方法 (1)依据:生殖隔离。 (2)方法:若出现生殖隔离,即不能交配或交配后产生不可育的后代,则说明不是同一物种。 [例3] 下列有关生物的进化和生物多样性的叙述错误的是(  ) A.自然界中种群的基因频率总是在不断变化的,基因频率的变化是导致基因库变化的原因 B.狼和鹿通过捕食和被捕食进行着相互选择,实现共同进化 C.从分子水平上看,生物的性状具有多样性的直接原因是基因多样性 D.生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性 [解析] 种群中基因频率改变一定会导致基因库的改变;共同进化过程可以发生在生物与生物之间,也可以发生在生物与无机环境之间;生物多样性的直接原因是蛋白质多样性,基因多样性是生物多样性的根本原因;生物多样性包括基因多样性、物种多样性、生态系统多样性。 [答案] C ————————————————[课堂归纳]—————————————————— [网络构建] 填充:①种群  ②突变和基因重组  ③自然选择 ④种群基因频率发生改变 ⑤隔离 ⑥地理隔离 ⑦生殖隔离 ⑧基因多样性 ⑨生态系统多样性? [关键语句] 1.种群是生物进化的基本单位。 2.突变和基因重组产生生物进化的原材料。 3.自然选择决定生物进化的方向。 4.隔离是物种形成的必要条件。 5.生物进化的实质是种群基因频率的定向改变。 6.共同进化导致生物多样性的形成。 7.生物多样性主要包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次的内容。 知识点一、种群是生物进化的基本单位 1.下列关于基因库的叙述,不正确的是(  ) A.一个种群所含有的全部基因叫做这个种群的基因库 B.生物个体会死亡,但基因库却因种群个体的繁殖而代代相传 C.种群中每个个体都含有种群基因库的全部基因 D.基因突变可改变基因库的组成 解析:选C 种群中每个个体只含有种群基因库中的部分基因。 2.有关基因频率和生物进化的关系,以下说法正确的是(  ) A.生物只要发生进化,基因频率就会改变 B.只有新物种形成时,才发生基因频率的改变 C.基因频率的改变不一定引起生物的进化 D.生物在进化的过程中不一定有基因频率的改变 解析:选A 生物进化的实质就是基因频率的改变。所以基因频率改变生物就进化,基因频率不改变生物就没有进化。 3.基因型为BB的个体占18%、Bb的个体占78%,基因B和b的基因频率分别是(  ) A.18% 82%         B.36% 64% C.57% 43% D.92% 8% 解析:选C B的基因频率=18%+1/2×78%=57%,b的基因频率=1-57%=43%。 知识点二、隔离在物种形成中的作用 4.隔离在物种形成中的作用是(  ) A.导致种群基因频率不断改变 B.阻止了种群间的基因交流 C.决定了生物进化的方向 D.导致不同种群出现不同的突变和基因重组 解析:选B 隔离阻止了种群间的基因交流,是物种形成的必要条件。 5.下列关于物种形成的叙述错误的是(  ) A.经过长期的地理隔离而达到生殖隔离是常见的物种形成方式 B.隔离是物种形成的必要条件 C.两个同种种群一旦产生生殖隔离就形成了新的物种 D.基因频率改变一定导致新物种形成 解析:选D 形成新物种的方式一般是由地理隔离导致生殖隔离;隔离是形成新物种的必要条件,而不是基因频率的改变。 知识点三、生物进化与物种多样性 6.(江苏高考)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 解析:选D 生物的种间竞争可能会导致劣势一方被淘汰,故也是环境对生物进行选择的过程;化石是研究生物进化历程的重要依据;外来物种入侵会严重影响与当地有竞争关系的物种,使某些种群的基因频率发生改变,故能改变生物进化的速度和方向;突变包括基因突变和染色体变异,属于可遗传的变异,为生物进化提供了原材料。 7.(广东高考)某种兰花有细长的花矩(如图),花矩顶端贮存着花蜜,这种兰花的传粉需借助具有细长口器的蛾在吸食花蜜的过程中完成。下列叙述正确的是(  ) A.蛾口器的特征决定兰花花矩变异的方向 B.花矩变长是兰花新物种形成的必要条件 C.口器与花矩的相互适应是共同进化的结果 D.蛾的口器会因吸食花蜜而越变越长 解析:选C 变异是不定的,A项错误;新物种形成的必要条件是隔离,B项错误;两种生物之间的种间互助是共同进化的结果,C项正确;蛾的口器变长是自然选择的结果,D项错误。 8.回答下列有关生物进化和生物多样性的问题。 (1)现代综合进化理论认为生物进化的基本单位是________。 材料一 某种蛾易被蝙蝠捕食,千百万年之后,此种蛾中的一部分当感受到蝙蝠的超声波时,便会运用复杂的飞行模式,逃脱危险,其身体也发生了一些其他改变。当人工使变化后的蛾与祖先蛾交配后,产出的受精卵不具有生命力。 材料二 蛙是幼体生活于水中,成体可生活于水中或陆地的动物。由于剧烈的地质变化,使某种蛙生活的水体分开,蛙被隔离为两个种群。千百万年之后,这两个种群不能自然交配。 依据以上材料,回答下列问题: (2)这两则材料中发生的相似事件是________(填编号)。 A.共同进化 B.地理隔离 C.生存竞争 D.生殖隔离 (3)在材料一中,蛾复杂飞行模式的形成是________的结果。 (4)在材料二中,若发生剧烈地质变化后,其中一个蛙种群生活的水体逐渐干涸,种群中个体数减少,导致该种群的________变小。 下表为V基因在种群A和B中的基因型个体数。 基因型 VaVb VaVa VbVc VcVc VaVc A种群(个) 200 50 100 150 100 B种群(个) 0 120 200 50 80 (5)计算Va在A种群中的频率________。 (6)就V基因而言,比较A种群和B种群的遗传多样性,并利用表中数据陈述判断依据________________________________________________________________________。 解析:(1)生物进化的基本单位是种群。(2)两材料中的生物交配后不能产生正常后代或不能交配,说明存在生殖隔离。(3)材料一中,蛾能生存是长期自然选择的结果。(4)种群中个体数减少,导致部分基因消失,种群的基因库变小。(5)Va在A种群中的基因频率为[(200+50×2+100)/1 200]×100%≈33%。(6)A种群中的基因型多于B种群,A种群的生物多样性高于B种群。 答案:(1)种群 (2)D (3)自然选择(或适者生存) (4)基因库 (5)33% (6)A种群的遗传多样性高于B种群,因为A种群的基因型为5种,B种群的基因型为4种(或A种群的基因型多于B种群的基因型) (时间:30分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题3分,共30分) 1.下列关于在自然条件下,某随机交配种群中等位基因A、a频率的叙述,错误的是(  ) A.在某种条件下两种基因的频率可以相等 B.该种群基因频率的变化只与环境的选择作用有关 C.一般来说,频率高的基因所控制的性状更适应环境 D.持续选择条件下,一种基因的频率可以降为零 解析:选B 两种等位基因的频率可以相等;基因频率的变化与自身的遗传变异也有关;频率高的基因控制的性状更能适应环境;在持续选择条件下,可淘汰掉某种基因。 2.下列与生物进化相关的叙述,正确的是(  ) A.进化总是由突变引起的 B.如果没有可遗传的变异,生物就不可能进化 C.变异个体总是适应环境的 D.进化改变的是个体而不是群体 解析:选B 生物进化中发生改变的是种群的基因频率,单位是种群,故改变的是种群的特征,而非个体;自然选择、迁入、迁出等只要改变种群的基因频率就能引起生物进化;变异是不定向的,并具有多害少利特征,此处的“害”与“利”即指能否适应所生存的环境。 3.(江苏高考)某医院对新生儿感染的细菌进行了耐药性实验,结果显示70%的致病菌具有耐药性。 下列有关叙述正确的是(  ) A.孕妇食用了残留抗生素的食品,导致其体内大多数细菌突变 B.即使孕妇和新生儿未接触过抗生素,感染的细菌也有可能是耐药菌 C.新生儿体内缺少免疫球蛋白,增加了致病菌的耐药性 D.新生儿出生时没有及时接种疫苗,导致耐药菌形成 解析:选B 抗生素不能诱导细菌突变,而是对不同耐药性的细菌进行选择;细菌本身就存在耐药性与非耐药性两种类型,所以即使孕妇和新生儿未接触过抗生素,感染的细菌也有可能是耐药菌;新生儿体内缺少免疫球蛋白,将会导致体内的致病菌数量增加,但不会增加致病菌的耐药性;新生儿出生时没有及时接种疫苗,未能对该类细菌产生免疫力,将导致致病菌在体内大量繁殖,但不会导致耐药菌形成。 4.腕足类动物海豆芽,从4亿年前出现至今面貌基本没变,又没有灭绝,对此现象的合理解释是(  ) A.自然选择对其不发生作用 B.海豆芽在漫长的年代中基因频率发生了较大变化 C.海豆芽很少变异,适应性强 D.海豆芽的生活环境基本没有改变 解析:选D 自然选择决定了生物进化的方向,该生物的“面貌基本没变”,说明其生存环境基本没变,基因频率也基本没变,所以性状基本没变。 5.(江苏高考)根据现代生物进化理论,下列说法正确的是(  ) A.自然选择决定了生物变异和进化的方向 B.生物进化的实质是种群基因型频率的改变 C.种群内基因频率的改变在世代间具有连续性 D.种群内基因频率改变的偶然性随种群数量下降而减小 解析:选C 生物变异的方向是不定向的,而自然选择是定向的,故自然选择决定了生物进化的方向;生物进化的实质是种群基因频率的改变,而不是基因型频率的改变;种群基因频率改变的偶然性是随着种群数量下降而增大的。 6.下列关于自然界中影响物种形成因素的叙述,不正确的是(  ) A.突变和基因重组是物种形成的内因 B.自然选择是物种形成的外因 C.隔离是物种形成的必不可少的重要因素 D.物种的形成有的不需要经过隔离 解析:选D 隔离是物种形成的必要条件,生殖隔离是物种形成的标志。有的物种如多倍体的形成可以不经过地理隔离而直接达到生殖隔离。 7.根据现代生物进化理论,下列观点中正确的是(  ) A.人工培育的新物种只能生活在人工环境中 B.生物进化的方向与基因突变的方向一致 C.冬季来临时植物叶中可溶性糖含量增高是为了更好地防止冻害 D.受农药处理后种群中抗药性强的个体有更多机会将基因传递给后代 解析:选D 人工培育的新物种有的也可以生活在野外如杂交水稻等;基因突变是不定向的,生物进化的方向取决于自然选择的方向。冬季来临时,植物体内可溶性糖含量增加,增大了细胞内溶液的浓度,降低了凝固点,有利于适应寒冷环境,而不是为了适应寒冷环境。农药处理后选择了具有抗药性的个体,淘汰了没有抗药性的个体,因此抗药性强的个体生存下来并繁殖的机会大大增加。 8.下列为现代生物进化理论的概念图,以下说法正确的是(  ) A.①是突变和基因重组 B.②是自然选择 C.③是自然选择学说 D.④是物种多样性 解析:选C ①是基因频率的改变,②是突变、基因重组和自然选择,③是自然选择学说,④是基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。 9.(上海高考)果蝇的长翅(V)对残翅(v)为显性。在一个由600只长翅果蝇和400只残翅果蝇组成的种群中,若杂合子占所有个体的40%,那么隐性基因v在该种群内的基因频率为(  ) A.20% B.40% C.60% D.80% 解析:选C 由题意可知,杂合子占所有个体的40%,即(600+400)×40%=400(只),则基因v在该种群内的基因频率为:v=[400(Vv)+2×400(vv)]/(2×1 000)=6/10,即60%。 10.(海南高考)某动物种群中,AA、Aa和aa基因型的个体依次占25%、50%、25%。若该种群中的aa个体没有繁殖能力,其他个体间可以随机交配,理论上,下一代AA∶Aa∶aa基因型个体的数量比为(  ) A.3∶3∶1 B.4∶4∶1 C.1∶2∶0 D.1∶2∶1 解析:选B 若该种群中的aa个体没有繁殖能力,其他个体间可以随机交配就是AA、Aa这两种基因型的雌雄个体间的交配,AA占1/3、Aa占2/3,用棋盘法表示如下: 产生雌雄配子的概率 2/3A 1/3a 2/3A 4/9AA 2/9Aa 1/3a 2/9Aa 1/9aa 理论上,下一代AA∶Aa∶aa基因型个体的数量比为4∶4∶1。 二、非选择题(共20分) 11.(11分)某地区从1964年开始使用杀虫剂杀灭蚊子幼虫,至1967年中期停用。如图是五年间蚊子幼虫基因型频率变化曲线。R表示杀虫剂抗性基因,S表示野生敏感型基因。据图回答: (1)R基因的出现是________的结果。 (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____________________________________________________________。 解析:(1)新基因的出现是基因突变的结果。(2)RS、SS基因型频率分别是4%和1%,则RR的基因型频率为95%,则R的基因频率为95%+4%÷2=97%。(3)根据现代生物进化理论观点,适者生存,不适者被淘汰,因此1967年中期停用杀虫剂后,RR基因型频率下降,SS基因型频率上升,说明在不使用杀虫剂的环境条件下,RR基因型幼虫比SS基因型幼虫的生存适应能力低。(4)由(3)分析可知,不再使用杀虫剂,SS基因型幼虫更能适应环境,RR基因型幼虫不适应环境,从而使S基因频率上升,R基因频率下降,这样的持续选择作用导致SS基因型频率最高。 答案:(1)基因突变 (2)97% (3)不再使用杀虫剂 低 (4)SS 在不使用杀虫剂的环境条件下,持续的选择作用使R基因频率越来越低 12.(9分)原产某地的某种一年生植物a,分别引种到低纬度和高纬度地区种植,很多年以后移植到原产地,开花时期如图所示。回答下列问题: (1)将植物a引种到低纬度和高纬度地区,这样原属于同一个物种的种群a、b和c之间形成________,种群b和种群c个体之间由于花期不同,已不能正常传粉,说明已产生了________。 (2)在对植物b的某一种群进行的调查中,发现基因型为DD和dd的植株所占的比例分别为10%和70%(各种基因型个体生存能力相同),第二年对同一种群进行的调查中,发现基因型为DD和dd的植株所占的比例分别为4%和64%,在这一年中,该植物种群是否发生了进化?________。 (3)现代生物进化理论认为:________是生物进化的基本单位,________决定生物进化的方向;____________是物种形成和生物进化的机制。 解析:根据计算可知植物b种群的基因频率并没有改变,所以该种群没有发生进化。种群b和种群c的生活环境是不同的,因此植物a在不同的环境中进化,形成了不同的植物b和c。植物b和c个体之间由于花期不同,已不能正常传粉,说明已产生生殖隔离,形成了不同的物种。 答案:(1)地理隔离 生殖隔离 (2)没有 (3)种群 自然选择 突变、选择和隔离 [知识归纳整合] 1.数形结合思想 在进行DNA分子中碱基比例、基因表达和DNA分子半保留复制过程中的有关计算时,可巧用数形结合思想。如:在计算DNA分子中的碱基比例时,先画出DNA分子平面结构简图(如图1所示),其次将题目中的数量关系和图形结合,明确已知的碱基比例是占一条链的情况,还是占整个DNA分子的情况,最后在理清两条链碱基关系的基础上作答。在解答有关基因表达过程中的计算时,可结合图2,明确DNA分子中的碱基、RNA分子中的碱基、多肽中氨基酸的数量关系,并关注变化的情况,如RNA某一位置出现了终止密码子,多肽中的氨基酸必发生变化,如何变化可结合该图思考得出结论。有关DNA分子半保留复制过程中的计算可参看图3。 2.分解组合思想 分解组合思想就是把组成生物的两对或多对相对性状分离开来,用单因子分析法一一加以研究,最后把研究的结果用一定的方法组合起来,运用数学中的乘法原理或加法原理进行计算。在遗传概率的计算中,分解组合思想大放光芒。 (1)基因分离定律的三把钥匙 ①若后代性状分离比为显∶隐=3∶1,则双亲一定都是杂合子(用D、d表示)。即Dd×Dd→3D_∶1dd。 ②若后代性状分离比为显∶隐=1∶1,则双亲一定是测交类型。即Dd×dd→1Dd∶1dd。 ③若后代性状只有显性性状,则双亲至少有一方为显性纯合子。即DD×DD或DD×Dd或DD×dd。 (2)解题思路 ①先确定此题是否遵循基因的自由组合定律。如不遵循,则不用此法。 ②分解:将所涉及的两对(或多对)基因或性状分离开来,单独考虑,用基因分离定律的三把钥匙进行研究。 ③组合:将分离定律研究的结果按一定方式进行组合。 (3)应用 ①求基因型、表现型种类数 ②求患病概率 当甲、乙两种遗传病之间具有“自由组合”关系时,利用基因分离定律计算得知:患甲病的概率为m,患乙病的概率为n,可利用乘法原理或加法原理计算其他概率,如两病兼患的概率为mn,只患一种病的概率为m×(1-n)+n×(1-m)=m+n-2mn。 3.集合思想 集合思想已成为现代数学的理论基础,用集合语言可以简明扼要地表述数学概念,准确、简捷地进行数学推理。在生物学的一些计算中,如能主动运用数学的集合思想去解题,对于培养我们严谨的逻辑思维能力大有裨益。 (1)在人类的遗传病中,若只考虑甲病的情况,患甲病的概率为a,只考虑乙病的情况,患乙病的概率为b,两个事件互相独立,则不患甲病和不患乙病的概率分别是集合a和集合b的补集,分别用1-a、1-b表示,如图1所示。图2中,同时患两病的概率可看成集合a、集合b的交集。只患甲病的概率为集合a中集合ab的补集,数值=a-ab。(集合ab是集合a的子集) (2)在基因频率和基因型频率的计算中,也可运用集合思想。以一对等位基因Aa为例,若A的基因频率为p,a的基因频率为q,则集合p、q互为补集,即p+q=1,图3所示。体会基因频率的动态变化,如p增加,则q减少。在图4中AA、Aa、aa三者基因型频率互为补集,即AA的基因型频率+Aa的基因型频率+aa的基因型频率=1,留意三者的动态变化,如AA和Aa的基因型频率增加,则aa的基因型频率减少。 当达到遗传平衡时,基因频率和基因型频率保持不变,为恒定值。结合图3和图4理解,图3中的p、q恒定时,图4中的AA的基因型频率=p2,Aa的基因型频率=2pq,aa的基因型频率=q2,三者的数值恒定不变。 [强化针对训练] 1.(上海高考)小麦粒色受不连锁的三对基因A/a、B/b、C/c控制。A、B和C决定红色,每个基因对粒色增加效应相同且具叠加性,a、b和c决定白色。将粒色最浅和最深的植株杂交得到F1。F1的自交后代中,与基因型为Aabbcc的个体表现型相同的概率是(  ) A.1/64 B.6/64 C.15/64 D.20/64 解析:选B 由题可知粒色最深的植株基因型为AABBCC(6显),颜色最浅的植株基因型为aabbcc(0显),此外,小麦粒色还存在5显、4显、3显、2显、1显等情况。AABBCC与aabbcc杂交得到F1(AaBbCc),F1自交后代中与Aabbcc(1显)表现相同的有Aabbcc(1/2×1/4×1/4)、aaBbcc(1/4×1/2×1/4)、aabbCc(1/4×1/4×1/2),合计6/64。 2.在阿拉伯牵牛花的遗传实验中,用纯合红色牵牛花和纯合白色牵牛花杂交,F1全是粉红色牵牛花。将F1自交后,F2中出现红色、粉红色和白色三种类型的牵牛花,比例为1∶2∶1,如果将F2中的所有粉红色的牵牛花和红色的牵牛花均匀混合种植,进行自由受粉,则后代应为(  ) A.红色∶粉红∶白色=1∶2∶1 B.粉红∶红色=1∶1 C.红色∶白色=3∶1 D.红色∶粉红∶白色=4∶4∶1 解析:选D 设阿拉伯牵牛花花色由基因A、a控制。由题意可知,F2中粉红色牵牛花和红色牵牛花中,A、a的基因频率分别是A=2/3、a=1/3,则自由受粉后代中各基因型的频率为AA=4/9、Aa=4/9、aa=1/9,即红色∶粉红∶白色=4∶4∶1。 3.如图是甲、乙两种单基因遗传病在某家族中的系谱图(与甲病有关的基因为A、a,与乙病有关的基因为B、b)。经调查在自然人群中甲病发病率为19%。请回答下列问题: (1)甲病的遗传方式是________,仅考虑甲病,在患病人群中纯合子的比例是________。 (2)乙病致病基因是________性基因,要确定其是否位于X染色体上,最好对家族中的________个体进行基因检测。 (3)若乙病基因位于X染色体上,Ⅱ2的基因型是______。Ⅲ3与自然人群中仅患甲病的男子婚配,则他们后代患遗传病的概率为________。 解析:(1)Ⅰ3和Ⅰ4是患者,而Ⅱ3是患者,Ⅱ4正常,说明甲病是显性基因控制的遗传病,并且根据Ⅰ4是患者、Ⅱ4(女性)正常,排除X染色体上的显性遗传病的可能性,因此,甲病的遗传方式为常染色体显性遗传。在自然人群中甲病发病率为19%,说明甲病已达到遗传平衡状态,根据AA+Aa=19%,利用数学集合思想,aa=81%,结合遗传平衡公式,可推知a的基因频率=0.9,A的基因频率=0.1,AA=1%,Aa=18%,则患病人群中纯合子的比例=1%/19%=1/19。(2)Ⅰ1和Ⅰ2正常,而Ⅱ1是患者,Ⅱ2正常,说明控制乙病的基因为隐性基因;如果Ⅰ1或Ⅱ3含该致病基因,则该病为常染色体隐性遗传,如果Ⅰ1或Ⅱ3不含该致病基因,则该病为伴X染色体隐性遗传。(3)若乙病基因位于X染色体上,根据上下代个体的遗传情况,可推知Ⅱ2的基因型为aaXBXb。Ⅲ3的基因型为1/2AaXBXB或1/2AaXBXb,自然人群中仅患甲病的男子的基因型为1/19AAXBY或18/19AaXBY。利用分解组合思想,后代中患甲病的概率=1/19+(18/19)×(3/4)=29/38;患乙病的概率=(1/2)×(1/4)=1/8,则不患甲病的概率为1-29/38=9/38,不患乙病的概率=1-1/8=7/8,则患病的概率=1-(9/38)×(7/8)=241/304。 答案:(1)常染色体显性遗传 1/19 (2)隐 Ⅰ1或Ⅱ3 (3)aaXBXb 241/304 PAGE 16

  • ID:11-5965998 2019高中生物第6章从杂交育种到基因工程学案(2份打包)新人教版必修2

    高中生物/人教版(新课程标准)/必修2《遗传与进化》/第六章 从杂交育种到基因工程/本章综合与测试

    杂交育种与诱变育种 一、杂交育种 1.原始育种 2.杂交育种 (1)概念:将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起,再经过选择和培育,获得新品种的方法。 (2)原理:基因重组。 (3)过程(以高产抗病小麦品种的选育为例) (4)优点:操作简便。 (5) 二、诱变育种 1.概念 2.实例:黑农五号、青霉素高产菌株。 3.优点:可以提高突变率,在较短时间内获得更多的优良变异类型。 4.应用 (1)在农作物诱变育种方面取得了可喜的成果。 (2)在微生物育种方面也发挥了重要作用。 一、杂交育种 1.阅读教材P98~99,分析回答下列问题: (1)古印第安人是最早选择和培育玉米的,最突出的贡献是选育了果穗大、淀粉含量高的玉米,请分析以下问题: ①古印第安人是用什么方法进行玉米育种的?古印第安人是怎样进行“选择”的? 提示:此方法称为选择育种,通过淘汰劣势个体保留优良个体来进行选择的。 ②这种育种方法有哪些优点和缺点? 提示:优点:技术简单、容易操作。 缺点:选择范围有限,育种周期长。 (2)已知小麦的高秆(D)对矮秆(d)为显性,抗锈病(T)对易染锈病(t)为显性,两对性状独立遗传。现有高秆抗锈病、矮秆易染锈病两纯系品种,欲培育能稳定遗传的矮秆抗锈病的小麦,请探究下列问题: ①如何使两种优良性状集中在同一植株上?两种优良性状集中在同一个体上的实质是什么? 提示:选用分别具有一优良性状的纯合亲本杂交,即可将两种优良性状集中在同一植株上。实质是将控制两种优良性状的基因集中在同一个体上。 ②杂交育种的选择从第几代开始?为什么? 提示:从F2开始选择;因为从F2出现性状分离。 ③从F2中选出矮秆抗锈病的个体,能否立即推广种植?为什么? 提示:不能。因为矮秆抗锈病个体的基因型有ddTT和ddTt两种,其中ddTt的个体自交后会发生性状分离,不能稳定遗传。 ④怎样处理才能得到稳定遗传的矮秆抗锈病个体? 提示:从F2中选出矮秆抗锈病的个体,让其不断自交,在自交后代中逐步淘汰矮秆易染锈病的个体,直到不再发生性状分离,即为要选育的矮秆抗锈病的稳定遗传的纯合子品种——ddTT。 (3)根据上述实例分析杂交育种的优缺点。 ①由上述实例可知,杂交育种的最大优点是什么? 提示:能将多个优良性状集中到同一个体上。 ②依据(2)中实例分析,从亲本到获得可大田推广种植的种子至少需要几年时间? 提示:4年。 ③若选育的两种优良性状都是由隐性基因控制的,从F2中选出符合要求的个体后,还需要再连续自交吗? 提示:不需要连续自交。因为隐性个体都是纯合子。 ④从杂交后代性状类型以及育种时间等方面分析杂交育种方法的不足。 提示:a.选育工作量大:杂交育种从子二代开始出现的性状类型多,需要及时发现符合要求的优良性状个体。 b.培育周期长:杂交后代会出现性状分离现象,一般需要的时间较长。 2.判断正误 (1)动物杂交育种的过程中常通过连续自交的方式来获得稳定遗传的个体。(×) (2)杂交育种有操作繁琐、培育周期长等缺点。(√) (3)杂交育种的后代常表现为杂种优势。(×) 二、诱变育种   我国航天事业发展迅猛,随之开展的航天育种已取得了可喜成果,到目前为止,通过航天工程育种技术培育出了70多个具有稳产、高产性能的新品种、新品系。   根据材料,分析下列问题: 1.诱变育种原理 航天种子产生的变异属于哪种类型?这种变异是否产生新的基因?这种变异具有什么特点? 提示:属于基因突变;该变异产生了新的基因;由于基因突变具有不定向性,因此变异性状是不可预测的。 2.诱变育种材料选择及处理 (1)搭载航天器的植物种子需要做怎样处理?说明原因。 提示:浸泡种子使其萌发。因为萌发的种子细胞分裂旺盛,易受到太空诱变因素的影响发生基因突变。 (2)遨游太空回到地面后,种植一代发现没有所需要的性状出现,可以随意丢弃吗?说明原因。 提示:不可以。因为可能发生隐性突变。 3.诱变育种的优缺点 (1)从育种年限上分析,与杂交育种相比较,诱变育种具有哪些优点? 提示:①可以加速育种进程,缩短育种年限。②提高突变频率,能产生新基因,为育种创造丰富的原材料。③能大幅度改良生物的某些性状。 (2)从基因突变的特点分析,诱变育种有哪些局限性? 提示:由于突变具有不定向性,产生的有利个体少,需要大量处理实验材料。 1.杂交育种的原理及几种操作的目的 (1)原理:基因重组。 (2)几种操作的目的 ①亲本杂交:将控制两个优良性状的基因集中在同一个体内。 ②F1自交:获得性状分离的F2。 ③连续自交:选择出符合要求的纯合个体。 2.育种方式的选择 (1)依据:育种目标及要求。 (2)选择方法 3.几种育种方式的比较 [特别提醒] 杂交育种只应用于进行有性生殖的生物,而诱变育种不仅能应用于进行有性生殖的生物,还能应用于进行无性生殖的生物。单倍体育种主要用于进行有性生殖的植物。 A.利用①、③品种间杂交筛选获得a B.对品种③进行染色体加倍处理筛选获得b C.a、b和c的培育均可采用诱变育种方法 D.用转基因技术将外源抗旱基因导入③中获得c [研析] 本题通过文字信息给予方式考查生物育种方式的选择。具体解题过程如下: [审]——提取信息 信息Ⅰ:现有小麦种质资源:①高产、感病;②低产、抗病;③高产、晚熟。 信息Ⅱ:满足不同地区、不同环境条件的栽培需求,培育3类品种:a.高产、抗病;b.高产、早熟;c.高产、抗旱。 [联]——联系基础 将双亲优良性状集中在一起——杂交育种。 让原品种产生前所未有的新性状——诱变育种。 让原品系具备人们所需的特有性状——基因工程育种。 [判]——研判选项 A项:通过杂交筛选获得a可选择各具有一优良性状的亲本,即选择①与②杂交,故A项错误。 B项:获得b品种可选用③通过诱变育种实现,进行染色体加倍,得到的是多倍体,多倍体植株具有发育延迟的特点,该项方法不可行。 C项:a、b、c三种优良性状均可通过基因突变育种实现,只是需要生物材料多,符合要求的变异少,故该方法可行。 D项:获得c品种可选用③品种通过基因工程育种实现,故该方法可行。 [答案] CD 育种方法的选择 根据不同育种要求和提供的不同材料,选择不同的育种方法: (1)若要培育隐性性状个体,可用自交或杂交的方法,只要出现该性状即可。 (2)若要快速育种,可利用单倍体育种。 (3)若要大幅度改良某一品种,使之出现前所未有的性状,则可利用诱变育种的方法。 (4)若要提高品种产量及其营养物质含量,可运用多倍体育种。 (5)若要将两亲本的两个不同优良性状集中于同一生物体上,可用杂交育种,亦可利用单倍体育种。 ————————————————[课堂归纳]—————————————————— ?[网络构建] 填充:①基因重组 ②简便 ③基因突变 ④突变率? [关键语句] 1.杂交育种的原理是基因重组。 2.杂交育种一般从F2开始筛选,因为从F2开始才出现性状分离。 3.杂交育种能将两个或多个品种的优良性状通过交配集中在一起。 4.诱变育种的原理是基因突变。 5.人工诱变只是提高了突变率,但不能确定突变方向。 6.青霉素高产菌株是通过诱变育种培育的。 知识点一、诱变育种 1.对下列有关育种方法原理的解释,正确的是(  ) A.培育无子西瓜利用了单倍体育种的原理 B.杂交育种利用了染色体数目变异的原理 C.培育青霉素高产菌株过程中利用了基因突变的原理 D.四倍体番茄的培育利用了基因重组的原理 解析:选C 三倍体无子西瓜的育种原理为染色体数目变异,杂交育种的原理为基因重组,青霉素高产菌株的培育利用了基因突变的原理,四倍体番茄的培育过程利用了染色体变异的原理。 2.诱变育种可以改良某种性状,这是因为(  ) ①后代性状较快稳定 ②提高突变率,增加变异类型 ③控制某些性状的基因突变成其等位基因 ④有利突变体数目多 A.①②     B.②③ C.①③ D.②④ 解析:选B 诱变育种的原理是基因突变,经人工诱变后会提高突变率,增加变异类型;基因突变后会产生原基因的等位基因。 知识点二、杂交育种 3.有两种柑橘,一种果实大但含糖量不高,另一种果实小但含糖量较高,如果想要培育出果实大且含糖量高的品种,比较简单有效的方法是(  ) A.嫁接 B.人工诱变 C.杂交育种 D.组织培养 解析:选C 两个品种各具一种优良性状,要想使它们集中于一个个体上,据基因重组的原理,科学有效的方法是杂交育种;嫁接、组织培养属无性繁殖,能保持母本的一切性状,不能达到目的;人工诱变能产生新基因,产生新性状,但过程比较繁琐。 4.杂交育种中,杂交后代的性状一旦出现就能稳定遗传的是(  ) A.优良性状 B.隐性性状 C.显性性状 D.相对性状 解析:选B 纯合子的性状是稳定遗传的,而显性性状的个体不一定是纯合子,隐性性状的个体一定是纯合子,所以一旦出现即可稳定遗传。 5.(新课标全国卷Ⅰ)现有两个纯合的某作物品种:抗病高秆(易倒伏)和感病矮秆(抗倒伏)品种,已知抗病对感病为显性,高秆对矮秆为显性,但对于控制这两对相对性状的基因所知甚少。回答下列问题: (1)在育种实践中,若利用这两个品种进行杂交育种,一般来说,育种的目的是获得具有________优良性状的新品种。 (2)杂交育种前,为了确定F2的种植规模,需要正确预测杂交结果。若按照孟德尔遗传定律来预测杂交结果,需要满足3个条件:条件之一是抗病与感病这对相对性状受一对等位基因控制,且符合分离定律;其余两个条件是______________________________________。 (3)为了确定控制上述这两对性状的基因是否满足上述3个条件,可用测交实验来进行检验。请简要写出该测交实验的过程。___________________________________________。 解析:(1)杂交育种的目的是获得同时具备两种优良性状的个体,即抗病矮秆的新品种。(2)杂交育种的原理是基因重组,若控制两对相对性状的基因的遗传遵循基因的自由组合定律,则这两对相对性状应分别受一对等位基因控制,且两对基因必须位于两对同源染色体上。(3)先由纯合的抗病高秆和感病矮秆杂交得到抗病高秆的杂合子,再与感病矮秆(隐性纯合子)杂交,如果后代出现抗病高秆∶感病高秆∶抗病矮秆∶感病矮秆=1∶1∶1∶1的性状分离比,则可说明这两对基因的遗传遵循基因的自由组合定律。 答案:(1)抗病矮秆 (2)高秆与矮秆这对相对性状受一对等位基因控制,且符合分离定律;控制这两对性状的基因位于非同源染色体上 (3)将纯合的抗病高秆与感病矮秆杂交,产生F1,让F1与感病矮秆杂交 (时间:30分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题2分,共16分) 1.下列有关育种的叙述,正确的是(  ) A.单倍体育种的原理是染色体结构变异 B.人工诱变可培育出合成人生长激素的大肠杆菌 C.种子长成植株过程中会出现基因重组 D.青霉素高产菌株的育成原理为基因突变 解析:选D 单倍体育种过程中用花药离体培养成的植株染色体数目为正常植株的一半,应为染色体数目变异。人工诱变产生新的基因,但不会产生另一个物种的基因。种子长成植株的过程为有丝分裂,不存在基因重组。 2.有一种塑料在乳酸菌的作用下能迅速分解为无毒物质,不至于对环境造成严重的白色污染。培育专门吃这种塑料的“细菌能手”的方法是(  ) A.杂交育种 B.诱变育种 C.单倍体育种 D.多倍体育种 解析:选B 由于细菌无染色体,也不能进行有性生殖,所以细菌只能有一种变异来源即基因突变。 3.可获得无子西瓜、青霉素高产菌株、矮秆抗病小麦的方法分别是(  ) ①诱变育种  ②杂交育种 ③单倍体育种 ④多倍体育种 A.①②④ B.④①② C.②①③ D.④①③ 解析:选B 无子西瓜通常用多倍体育种获得,青霉素高产菌株利用诱变育种获得,矮秆抗病小麦利用杂交育种获得。 4.在红粒高秆的麦田里,偶然发现一株白粒矮秆优质小麦,欲在两三年内能获得大量的白粒矮秆麦种,通常用的育种方法是(  ) A.自交(杂交)育种 B.诱变育种 C.人工嫁接 D.单倍体育种 解析:选A 小麦一般无法用人工嫁接方法,白粒矮秆性状已出现,不需要诱变育种。单倍体育种技术要求高,而小麦的自交(杂交)筛选操作简单,并且可以在两三年内获得大量麦种。 5.下列各项措施中,能够产生新基因的是(  ) A.高秆抗病小麦与矮秆不抗病小麦杂交 B.用秋水仙素处理二倍体西瓜得到四倍体 C.用花药离体培养小麦植株 D.用X射线处理获得青霉素高产菌株 解析:选D 基因突变能产生新的基因,用X射线处理后获得青霉素高产菌株的原理是基因突变,而选项A的原理为基因重组,选项B、C的原理为染色体变异。 6.杂交玉米的种植面积越来越广,农民需要每年购买玉米杂交种。不能自留种子来年再种的原因是(  ) A.自留种子发芽率低 B.杂交种都具有杂种优势 C.自留种子容易患病虫害 D.杂交种的有性繁殖后代会发生性状分离 解析:选D 玉米杂交种为杂合子,杂合子自交后代会发生性状分离,如果留种会造成减产。 7.用纯种的高秆(D)抗锈病(T)小麦与矮秆(d)易染锈病(t)小麦培育矮秆抗锈病小麦新品种的方法如下,下列有关此育种方法的叙述中,正确的是(  ) 高秆抗锈病×矮秆易染锈病F1雄配子幼苗选出符合生产要求的品种 A.过程①的原理为染色体变异 B.过程③必须经过受精作用 C.过程④必须使用秋水仙素处理幼苗 D.此育种方法可选出符合生产要求的品种占1/4 解析:选D 过程①表示杂交,其原理为基因重组。过程③常用的方法为花药离体培养。过程④使用秋水仙素或低温处理幼苗。 8.如图表示某种农作物品种①和②培育出⑥的几种方法,有关说法错误的是(  ) A.经过Ⅲ培育形成④常用的方法是花药离体培养 B.过程Ⅵ常用一定浓度的秋水仙素处理④的幼苗 C.由品种①直接形成⑤的过程必须经过基因突变 D.由品种①和②培育能稳定遗传的品种⑥的最快途径是Ⅰ→Ⅴ 解析:选D 品种①的基因型为AABB,品种②的基因型为aabb,要培育出基因型为AAbb的品种⑥最快的途径应为单倍体育种,所以应为途径Ⅰ→Ⅲ→Ⅵ,而Ⅰ→Ⅴ途径获得的子代中既有纯合子又有杂合子,还需要不断地连续自交进行筛选才能获得需要的品种⑥。 二、非选择题(共34分) 9.(12分)如图为某野生植物种群(雌雄同花)中甲植株的A基因(扁茎)和乙植株的B基因(缺刻叶)发生突变的过程。已知A基因和B基因是独立遗传的,请分析该过程,回答下列问题: (1)简述上述两个基因发生突变的过程:_____________________________________。 (2)突变产生的a基因与A基因的关系是________,a基因与B基因的关系是___________________________________________。 (3)若a基因和b基因分别控制圆茎和圆叶,则突变后的甲、乙两植株的基因型分别为________、________,表现型分别为________、________。 (4)请你利用突变后的甲、乙两植株作为实验材料,设计杂交实验程序,培育出具有圆茎圆叶的观赏植物品种。 解析:由图可知这种基因突变是由DNA分子一条链上的一个碱基被取代而引起的基因碱基序列的改变,因此只有以突变链为模板复制产生的DNA分子异常。突变产生的a基因与A基因的关系是等位基因,a基因与B基因的关系是非等位基因。突变后的甲、乙植株基因型分别为AaBB、AABb,培育出同时具有两种优良性状的植株的基因型为aabb。一种思路是两植株先自交,分别得到aaBB、AAbb的植株,再将其进行杂交然后再自交才能达到目的,另一种是先将甲、乙杂交,种植杂交后代,并分别让其自交;分别种植自交后代,从中选择即可。 答案:(1)DNA复制的过程中一个碱基被另一个碱基取代,导致基因的碱基序列发生了改变 (2)等位基因 非等位基因 (3)AaBB AABb 扁茎缺刻叶 扁茎缺刻叶  (4)方法一:①将这两株植株分别自交;②选取甲子代中表现型为圆茎缺刻叶(aaBB)植株与乙子代中表现型为扁茎圆叶(AAbb)植株进行杂交,获得扁茎缺刻叶(AaBb)植株;③再让扁茎缺刻叶植株自交,从子代中选择圆茎圆叶植株即可。(也可用遗传图解表示) 方法二:①将甲、乙两植株杂交;②种植杂交后代,并分别让其自交;③分别种植自交后代,从中选择同时具有两种优良性状的植株。 10.(12分)普通小麦中有高秆抗病(TTRR)和矮秆易感病(ttrr)两个品种,控制两对性状的基因分别位于两对同源染色体上。实验小组利用不同的方法进行了如下三组实验: 请分析回答: (1)A组由F1获得F2的方法是________,F2矮秆抗病植株中不能稳定遗传的占________。 (2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三类矮秆抗病植株中,最可能产生不育配子的是________类。 (3)A、B、C三组方法中,最不容易获得矮秆抗病小麦品种的是________组,原因是________________________________________________________________________。 (4)通过矮秆抗病Ⅱ获得矮秆抗病小麦新品种的方法是________________________。获得的矮秆抗病植株中能稳定遗传的占________。 (5)在一块高秆(纯合子)小麦田中,发现了一株矮秆小麦。请设计实验方案探究该矮秆性状的出现是基因突变还是环境因素造成的(简要写出所用方法、结果和结论。) ________________________________________________________________________。 解析:(1)A组是杂交育种,F1高秆抗病(TtRr)自交得F2,矮秆抗病(ttR_)比例为3/16,其中不能稳定遗传的即杂合子ttRr为2/16,即2/3。(2)B组中采用F1的花药进行离体培养得到的矮秆抗病植株属于单倍体,单倍体一般高度不育。(3)由于C组属于诱变育种,其原理是基因突变,基因突变具有低频性和不定向性,因此不容易获得矮秆抗病植株。(4)若对单倍体矮秆抗病小麦Ⅱ(tR)进行秋水仙素或低温处理,诱导其染色体数目加倍,即可得到全部为纯合的二倍体(ttRR)。(5)将矮秆小麦与高秆小麦杂交,若子一代全为高秆,并且子一代高秆小麦自交后,在子二代中出现矮秆小麦,说明矮秆性状是可遗传的变异,即基因突变的结果,若不能遗传则说明是环境因素引起的不可遗传的变异。 答案:(1)自交 2/3 (2)Ⅱ (3)C 基因突变频率低且不定向 (4)秋水仙素(或低温)诱导染色体数目加倍 100% (5)将矮秆小麦与高秆小麦杂交;如果子一代为高秆,子二代高秆∶矮秆=3∶1(或出现性状分离),则矮秆性状是基因突变造成的;否则,矮秆性状是环境因素引起的(或将矮秆小麦与高秆小麦种植在相同环境条件下,如果两者未出现明显差异,则矮秆性状是由环境因素引起的,否则,矮秆性状是基因突变的结果) 11.(10分)为了快速培育抗某种除草剂的水稻,育种工作者综合应用了多种育种方法,过程如下。请回答问题: (1)从对该种除草剂敏感的二倍体水稻植株上取花药离体培养,诱导成________幼苗。 (2)用γ射线照射上述幼苗,目的是________________;然后用该除草剂喷洒其幼叶,结果大部分叶片变黄,仅有个别幼叶的小片组织保持绿色,表明这部分组织具有______________________________。 (3)取该部分绿色组织再进行组织培养,诱导植株再生后,用秋水仙素处理幼苗,使染色体____________,获得纯合____________,移栽到大田后,在苗期喷洒该除草剂鉴定其抗性。 (4)对抗性的遗传基础做进一步研究,可以选用抗性植株与_____________杂交,如果_____________,表明抗性是隐性性状。F1自交,若F2的性状分离比为15(敏感)∶1(抗性),初步推测____________________________________________________________。 解析:二倍体水稻经花药离体培养可形成单倍体幼苗。用γ射线对单倍体幼苗进行照射的目的是诱导产生抗除草剂的水稻幼苗,除草剂处理后叶片仍保持绿色的植株表明组织内含有抗该除草剂的基因。单倍体幼苗经秋水仙素处理后,使其染色体数目加倍,从而获得纯合二倍体。选用抗性水稻与敏感型水稻进行杂交,如果F1表现为抗该除草剂,表明抗该除草剂为显性性状,如果F1表现敏感则表明抗该除草剂为隐性性状。F1自交后得F2的性状分离比为15∶1,可初步推测水稻的抗除草剂性状由两对基因控制,基因型为双隐性时才表现抗该除草剂,否则表现为敏感型。 答案:(1)单倍体 (2)诱发基因突变 抗该除草剂的能力 (3)加倍 二倍体 (4)(纯合)敏感型植株 F1都是敏感型 该抗性植株中有两个基因发生了突变 PAGE 10 基因工程及其应用 一、基因工程的原理 1.基因工程的概念理解 2.基因工程的操作工具 (1)“剪刀”与“针线” 项目 名称 作用 “剪刀” 限制性核酸内切酶(或限制酶) 识别特定的核苷酸序列,并在特定的切点上切割DNA分子 “针线” DNA连接酶 连接脱氧核糖和磷酸之间的缺口 (2)eq \a\vs4\al() 3.基因工程的操作步骤 提取目的基因→目的基因与运载体结合→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定。 二、基因工程的应用及安全性 1.基因工程的应用 (1) (2) (3)环境保护:利用转基因细菌降解有毒有害的化合物,吸收环境中的重金属,分解泄漏的石油,处理工业废水等。 2.转基因产物的安全性的两种观点 (1)转基因生物与转基因食品不安全,要严格控制。 (2)转基因生物与转基因食品是安全的,应该大范围推广。 一、基因工程的原理 1.阅读教材P102~103内容,仔细观察分析图6-6,探究下列问题。 (1)基因工程中工具酶的作用 ①DNA解旋酶和限制酶都作用于DNA,试分析这两种酶的作用部位相同吗? 提示:不相同。DNA解旋酶作用于碱基之间的氢键,而限制酶作用于磷酸与脱氧核糖之间的化学键,即磷酸二酯键。 ②切割运载体和目的基因用同一种限制酶的原因。 提示:因为只有用同一种限制酶才能切割出相同的黏性末端,利于目的基因与运载体结合。 ③限制酶和DNA连接酶作用的位点相同吗? 提示:相同,均作用于磷酸二酯键。 ④若用DNA连接酶将目的基因与运载体两两结合时,可能有哪些产物? 提示:产物可能有三种:目的基因与目的基因结合、运载体与运载体结合、目的基因与运载体结合。 (2)运载体的特点及其作用 ①运载体与物质跨膜运输中的载体化学本质相同吗? 提示:不相同。运载体是小的DNA分子,载体是蛋白质。 ②基因工程中的运载体具有怎样的特点? 提示:a.能够在宿主细胞中稳定保存并大量复制,以保证外源基因在宿主细胞内长期稳定存在并复制; b.具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接; c.具有某些标记基因,便于检测运载体是否进入受体细胞。 2.判断正误 (1)基因工程能够实现不同物种之间基因的重新组合。(√) (2)基因工程的运载体本质都是DNA分子。(√) (3)所有的限制酶都只能识别同一种特定的核苷酸序列。(×) 二、基因工程的应用及其安全性 1.转基因技术已经实现了将人的胰岛素基因转入细菌体内,利用细菌生产人的胰岛素,分析讨论下列问题: (1)试从基本单位、空间结构和碱基配对方式三个方面分析运载体与目的基因结合成功的基础。 提示:①基本单位相同:不同生物的DNA分子都是由脱氧核苷酸构成的。 ②空间结构相同:不同生物的DNA分子都是由两条反向平行的脱氧核苷酸长链形成的规则的双螺旋结构。 ③碱基配对方式相同:不同生物的DNA分子中两条链之间的碱基配对方式都是A与T配对,G与C配对。 (2)目的基因能够在受体细胞中表达的基础是什么? 提示:所有生物共用一套遗传密码。 2.与杂交育种、诱变育种相比,基因工程育种的原理是什么?主要优点有哪点? 提示:其原理与杂交育种相同,是基因重组。与杂交育种相比,基因工程育种的育种周期短并产生了新性状;与诱变育种相比,基因工程育种能定向改造生物的遗传性状。 1.限制酶与DNA解旋酶的比较 (1)相同点:作用机理都是破坏化学键。 (2)不同点 ①作用部位:限制酶作用于磷酸二酯键,DNA解旋酶作用于氢键。 ②作用范围:限制酶作用于特定的核苷酸序列和特定的切点,DNA解旋酶作用于所有的DNA分子。 2.基因工程操作中的两个注意点 (1)切割目的基因和运载体时,一般用同一种限制酶,使目的基因和运载体产生相同的黏性末端,达到目的基因与运载体结合的目的。 (2)目的基因导入受体细胞并非标志着基因工程的成功,只有目的基因在受体细胞中表达才说明基因工程的成功。 3.基因工程育种的优点 (1)目的性强,能定向改造生物性状。 (2)育种周期短。 (3)能克服远缘杂交不亲和的障碍。 4.有性生殖和基因工程中基因重组的区别 (1)有性生殖:基因重组同一物种的不同基因重新组合。 (2)基因工程:基因重组不同物种间的不同基因的重组。 [例1] 某科学家从细菌中分离出耐高温淀粉酶(Amy)基因a,通过基因工程的方法,将基因a与运载体结合后导入马铃薯植株中,经检测发现Amy在成熟块茎细胞中存在。结合图形分析下列有关这一过程的叙述,不正确的是(  ) A.获取基因a的限制酶其作用部位是图中的① B.连接基因a与运载体的DNA连接酶其作用部位是图中的② C.基因a进入马铃薯细胞后,可随马铃薯DNA分子的复制而复制,传给子代细胞 D.通过该技术人类实现了定向改造马铃薯的遗传性状 [解析] 限制酶和DNA连接酶均作用于磷酸二酯键,即①处,二者作用相反,分别是打开和连接该化学键;目的基因进入受体细胞后,会随着马铃薯DNA分子的复制而复制,传给子代细胞,使之产生定向变异,从而改变其遗传性状。 [答案] B 限制酶、DNA连接酶和DNA聚合酶的区别 [例2] 酵母菌的维生素、蛋白质含量高,可用于生产食品和药品等。科学家将大麦细胞中的LTP1基因植入啤酒酵母菌中,获得的啤酒酵母菌可产生LTP1蛋白,并酿出泡沫丰富的啤酒。基本的操作过程如图所示: (1)该技术定向改变了酵母菌的性状,这在可遗传变异的来源中属于______________。 (2)本操作中为了将LTP1基因导入酵母菌细胞内,所用的运载体是______________。 (3)要使运载体与LTP1基因连接,首先应使用______进行切割。 (4)切割完成后,利用________将运载体与LTP1基因连接。 (5)饮用转基因的酵母菌酿造的啤酒安全吗? [研析] 本题以过程图为信息载体,考查基因工程的应用及安全性问题。具体解题过程如下: [审]——提取信息 图中a表示目的基因的获取,b是来自大肠杆菌的质粒,c是重组质粒;目的基因插入抗四环素基因内部。 [联]——联系基础 ①:基因工程可使原本不属于同一物种的基因组合在一起,从而使转基因生物产生特定的性状,其原理属于基因重组。 ②:重组质粒形成前,需用限制酶切割目的基因和质粒,得到相同的黏性末端,再用DNA连接酶连接。 [答]——规范解答 设问(5)答案是开放的,只要为自己的观点答出合理的理由即可。 [答案] (1)基因重组 (2)质粒 (3)限制酶(限制性核酸内切酶) (4)DNA连接酶 (5)反对观点:不安全,转基因食品可能会损伤人体的消化系统,破坏人体免疫系统。 赞成观点:安全,转基因食品与非转基因食品成分相同,毒性分析不对人体健康产生影响。(目前还未找到不安全的证据,回答上述两种观点之一即可) ————————————————[课堂归纳]—————————————————— ?[网络构建] 填充:①提取目的基因  ②目的基因与运载体结合 ③将目的基因导入受体细胞  ④目的基因的检测与鉴定 ⑤限制酶 ⑥DNA连接酶 ⑦运载体 ⑧基因重组? [关键语句] 1.基因工程的原理是基因重组。 2.基因工程的操作工具有限制酶、DNA连接酶和运载体。 3.限制酶具有特异性,能识别特定的核苷酸序列,并在特定位点上切割DNA分子。 4.DNA连接酶的作用是将目的基因和运载体连接成重组DNA分子。 5.常用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。 6.基因工程的四个步骤是:提取目的基因、目的基因与运载体结合、将目的基因导入受体细胞、目的基因的检测与鉴定。 知识点一、基因工程操作的工具 1.下列有关基因工程中限制酶的描述,错误的是(  ) A.一种限制酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列 B.限制酶的活性受温度影响 C.限制酶能识别和切割RNA D.限制酶可从原核生物中提取 解析:选C 限制酶只能识别和切割DNA,不能识别和切割RNA。 2.质粒是基因工程中最常用的运载体,下列有关质粒的说法正确的是(  ) A.质粒不仅存在于细菌中,某些病毒也具有 B.细菌的基因只存在于质粒上 C.质粒为小型环状DNA分子,存在于核(区)外的细胞质基质中 D.质粒是基因工程中的重要工具酶之一 解析:选C 质粒存在于许多细菌以及酵母菌等生物中,是拟核或细胞核外能够自主复制的很小的环状DNA分子,在病毒、动植物细胞中是不存在的;细菌的基因除少部分在质粒上外,大部分在拟核中的DNA分子上。 3.下列黏性末端由同一种限制酶切割而成的是(  ) A.①②      B.①③ C.①④ D.②③ 解析:选B 同一种限制酶切割出的黏性末端应是互补的,而且两者的序列相同,①③是互补的,切点都是在G与A之间,识别序列为GAATTC。 4.据图所示,有关工具酶功能的叙述不正确的是(  ) A.限制酶可以切断a处 B.DNA连接酶可以连接a处 C.解旋酶可以使b处解开 D.DNA连接酶可以连接b处 解析:选D 限制酶和DNA连接酶作用的部位是磷酸二酯键即a处,解旋酶作用的部位是氢键即b处。 5.基因工程是在DNA分子水平上进行设计施工的。在基因操作的基本步骤中,不进行碱基互补配对的是(  ) A.人工合成目的基因 B.目的基因与运载体结合 C.将目的基因导入受体细胞 D.目的基因的检测和表达 解析:选C 合成目的基因及其与运载体的结合都进行碱基互补配对,目的基因的检测实质上是标记基因的表达,也进行碱基互补配对,与目的基因的表达原理相同。 知识点二、基因工程操作的基本步骤及应用 6.通过DNA重组技术使原有基因得以改造的动物称为转基因动物。运用这一技术可使羊奶中含有人体蛋白质,如图表示这一技术的基本过程,在该工程中所用的基因“剪刀”能识别的序列和切点是—G↓GATCC—,请回答: (1)从羊染色体中“剪下”羊蛋白质基因的酶是________,人体蛋白质基因“插入”后连接在羊体细胞染色体中需要的酶是____________。 (2)人体蛋白质基因之所以能连接到羊的染色体DNA中,原因是________________________________________________________________________, 人体蛋白质基因导入羊细胞时常用的工具是__________________________。 (3)此过程中目的基因的检测与表达中的表达是指_____________________________。 (4)你认为此类羊产的奶安全可靠吗?理由是什么? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)剪取目的基因的酶是限制酶,将不同的DNA片段连接起来的酶是DNA连接酶。(2)不同生物的DNA化学组成和空间结构相同,即具有相同的物质基础和结构基础。目的基因导入受体细胞需先与运载体结合,最常用的运载体是质粒,也可以用动物病毒的DNA。(3)基因的表达是指基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状,即通过转录和翻译过程合成相应的蛋白质。(4)为开放性问题,理由与观点相对应即可。 答案:(1)限制酶 DNA连接酶 (2)具有相同的物质基础和结构基础(有互补的碱基序列) 细菌质粒或病毒 (3)人体蛋白质基因在羊体细胞内控制合成人体蛋白质 (4)安全,因为目的基因导入受体细胞后没有改变,控制合成的人奶蛋白质成分没有改变(或不安全,因为目的基因导入受体细胞后,可能由于羊细胞中某些成分的影响,合成的蛋白质成分发生一定的改变) (时间:30分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题4分,共32分) 1.基因工程技术也称为DNA重组技术,其实施必须具备的四个必要条件是(  ) A.目的基因、限制酶、运载体、体细胞 B.重组DNA、RNA聚合酶、内切酶、连接酶 C.模板DNA、信使RNA、质粒、受体细胞 D.工具酶、目的基因、运载体、受体细胞 解析:选D 基因工程必须用到限制酶、DNA连接酶等工具酶,需要将目的基因与运载体结合,并导入受体细胞,所以基因工程必须具备的四个必要条件是工具酶、目的基因、运载体和受体细胞。 2.下列属于基因工程酶的是(  ) ①限制酶  ②DNA水解酶  ③DNA聚合酶 ④DNA连接酶 ⑤RNA聚合酶 ⑥解旋酶 A.①④      B.①②③ C.①③④⑤⑥ D.①②③④⑤⑥ 解析:选A 基因工程过程中,需用限制酶切割目的基因所在的DNA分子和运载体,形成相同的黏性末端,并用DNA连接酶将目的基因与运载体结合形成重组DNA分子。 3.下列有关育种的说法,正确的是(  ) A.通过杂交育种可获得农作物新品种 B.诱变育种只适用于对微生物菌株的选育 C.无子番茄通常是用多倍体育种方式获得 D.通过基因工程育种无法获得抗逆性强的新品种 解析:选A 诱变育种对真、原核生物都适用;无子番茄通常是用生长素处理而获得的。 4.如图为DNA分子在不同酶的作用下所发生的变化,图中依次表示限制酶、DNA聚合酶、DNA连接酶、解旋酶作用的正确顺序是(  ) A.①②③④         B.①②④③ C.①④②③ D.①④③② 解析:选C 限制酶的作用是切割磷酸二酯键(①);DNA聚合酶的作用是在有模板的条件下催化合成DNA子链,形成新的DNA分子(④);DNA连接酶的作用是连接磷酸二酯键,即将2个DNA分子片段末端的缺口缝合起来(②);解旋酶的作用是使双链DNA解旋(③)。 5.如图是基因工程主要技术环节的一个基本步骤,这一步骤需用到的工具是(  ) A.DNA连接酶和解旋酶 B.DNA聚合酶和限制酶 C.限制酶和DNA连接酶 D.DNA聚合酶和RNA聚合酶 解析:选C 该步骤是基因工程的第二步——目的基因与运载体结合。切割质粒要用限制酶,目的基因与切割后的质粒结合要用DNA连接酶。 6.下列高科技成果中,根据基因重组原理进行的是(  ) ①利用杂交技术培育出超级水稻 ②通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒 ③通过体细胞克隆技术培养出克隆牛 ④将苏云金芽孢杆菌的某些基因移植到棉花体内,培育出抗虫棉 ⑤将健康人的正常基因植入病人体内治疗基因病 A.①③⑤ B.①②④ C.①④⑤ D.①②⑤ 解析:选C 通过返回式卫星搭载种子培育出太空椒属于太空育种,其原理为基因突变;通过体细胞克隆技术培养出克隆牛属于无性生殖,原理是细胞核的全能性。 7.育种的方法有杂交育种、单倍体育种、诱变育种、多倍体育种、基因工程育种等,下面对这五种育种的说法正确的是(  ) A.涉及的原理有:基因突变、基因重组、染色体变异 B.都不可能产生定向的可遗传变异 C.都在细胞水平上进行操作 D.都不能通过产生新基因从而产生新性状 解析:选A 杂交育种和基因工程育种的原理为基因重组,单倍体育种、多倍体育种的原理为染色体变异,诱变育种的原理为基因突变。 8.下列关于基因工程的叙述,错误的是(  ) A.目的基因和受体细胞均可来自动植物或微生物 B.限制酶和DNA连接酶是两类常用的工具酶 C.人胰岛素原基因在大肠杆菌中表达的胰岛素原无生物活性 D.运载体中的抗性基因有利于筛选含重组DNA的细胞和促进目的基因的表达 解析:选D 根据基因工程的目的不同,目的基因和受体细胞均可来自动植物或微生物;基因工程中常用的工具酶有限制酶和DNA连接酶;大肠杆菌为原核生物,不含有内质网和高尔基体等细胞器,不能对蛋白质进行加工,其合成的胰岛素原无生物活性。运载体中的抗性基因为标记基因,其作用是有利于筛选含重组DNA的细胞,但不能促进目的基因的表达。 二、非选择题(共18分) 9.(18分)质粒是基因工程中最常用的运载体,质粒上有标记基因,如图所示,通过标记基因可推知外源基因插入的位置,插入位置不同,细菌在培养基上的生长情况也不同。如图表示外源基因的插入位置(插入点有a、b、c)。 Ⅰ.(1)质粒的基本组成单位是______________。 (2)将细菌放在含有四环素、氨苄青霉素的培养基中培养,属于基因工程操作中的________________步骤。 (3)在插入外源基因过程中用到的工具酶有________________________________。 Ⅱ.设计实验探究外源基因插入的位置。 (1)步骤: ①将导入外源基因的细菌进行培养产生大量细菌。 ②分组:将细菌平均分成两组并标号为1、2。 ③培养:将第1组细菌放入________________中培养,将第2组细菌放入________________中培养。 ④观察并记录结果。 (2)预测实验结果及结论: ①若1、2组均能正常生长,则外源基因插入点是________; ②若1组能正常生长,2组不能生长,则外源基因插入点是________; ③若1组不能生长,2组能正常生长,则外源基因插入点是________。 解析:Ⅰ.质粒是一种小型环状DNA分子,含有标记基因是作为运载体的前提,它可以用于目的基因的检测与鉴定。 Ⅱ.本实验中的特点是若目的基因插入b或c处时就会破坏运载体上原有的标记基因,使细菌不再具有相应的抗性性状,所以应放在含有不同抗生素的培养基上进行培养,观察结果得出相应结论。 答案:Ⅰ.(1)脱氧核苷酸 (2)目的基因的检测与鉴定 (3)限制酶、DNA连接酶 Ⅱ.(1)③含氨苄青霉素的培养基 含四环素的培养基 (2)①a ②c ③b PAGE 9

  • ID:11-5965993 2019高中生物第5章基因突变及其他变异学案(3份打包)新人教版必修2

    高中生物/人教版(新课程标准)/必修2《遗传与进化》/第五章 基因突变及其他变异/本章综合与测试

    基因突变和基因重组 一、基因突变 1.概念 DNA分子中发生碱基对的替换、增添和缺失,而引起的基因结构的改变。 2.实例(镰刀型细胞贫血症)分析 (1)症状:患者红细胞由正常中央微凹的圆饼状变为弯曲的镰刀状,易发生红细胞破裂,使人患溶血性贫血。 (2)病因图解 (3)分析 (4)结论:镰刀型细胞贫血症是由于基因的一个碱基对改变而产生的一种遗传病。 3.对后代的影响 (1)若发生在配子中,将传递给后代。 (2)若发生在体细胞中,一般不遗传,但有些植物可通过无性繁殖传递。 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。 二、基因重组 1.概念 在生物体进行有性生殖的过程中,控制不同性状的基因的重新组合。 2.类型比较 类型 发生的时期 发生的范围 自由组合型 减数第一次分裂后期 非同源染色体上的非等位基因 交叉互换型 减数第一次分裂四分体时期 同源染色体上的等位基因随非姐妹染色单体的交换而交换 3.意义 基因重组是生物变异的来源之一,对生物进化具有重要意义。 一、基因突变的实例 1.阅读教材P83[思考与讨论],探讨下列问题: (1)基因突变一般发生在细胞分裂的什么时期? 提示:有丝分裂间期或减数第一次分裂前的间期。 (2)结合DNA分子的结构特点和复制过程,分析DNA分子复制时容易发生基因突变的原因。 提示:DNA分子复制时,DNA双链要解旋,此时结构不稳定,易导致碱基对的数量或排列顺序改变,从而使遗传信息发生改变。 2.分析教材P70囊性纤维病的病因图解,结合镰刀型细胞贫血症的病因,探讨下列问题: (1)从DNA分子结构上分析,囊性纤维病的病因是什么?与正常人的CFTR基因相比,碱基数量、排列顺序发生了怎样的变化? 提示:①CFTR基因缺失3个碱基。②与正常人的CFTR基因相比,碱基数量减少,排列顺序发生改变。 (2)镰刀型细胞贫血症的根本原因是什么?变化后导致血红蛋白基因中碱基种类、数量和排列顺序发生了怎样的变化? 提示:①碱基替换。②碱基种类可能变化,数量不变,排列顺序发生改变。 (3)根据上述资料分析可知,基因突变导致基因结构的改变,这种改变具体表现在哪些方面?这种改变在光学显微镜下能观察到吗? 提示:①脱氧核苷酸(碱基)的种类、数量、排列顺序的改变引起遗传信息的改变。②这种改变在光学显微镜下不能观察到。 3.基因突变一定会改变遗传信息和生物性状吗?试分析原因。 提示:(1)遗传信息一定改变。基因突变是指基因中碱基对的替换、增添和缺失,基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息。发生基因突变后,遗传信息会发生改变。 (2)生物性状不一定发生改变。发生碱基对的改变时,由于密码子的简并性,可能并不改变蛋白质中的氨基酸序列,不改变生物的性状;发生隐性突变时,生物的性状也不一定改变。 二、基因突变的原因和特点 1.癌变的原因是由于细胞内抑癌基因和原癌基因发生突变,癌细胞的特点之一是能进行无限增殖,医学上通常使用一定量的化学药剂对癌症病人进行化疗。另一方面接受化疗后的病人身体非常虚弱。 结合基因突变分析并回答下列问题: (1)化疗能够治疗癌症的原理是什么? 提示:化疗的作用是通过一定量的化学药剂干扰癌细胞进行DNA复制,从而抑制其分裂的能力,或者杀死癌细胞。 (2)接受化疗的癌症患者,身体非常虚弱的原因是什么? 提示:化疗的药物,既对癌细胞有作用,也对正常的体细胞有作用,因此,化疗后病人的身体是非常虚弱的。 2.根据基因突变的结果、特点,思考: (1)为什么说基因突变是生物变异的根本来源? 提示:因为基因突变改变了原有基因的结构,产生了新的基因,为生物变异奠定了基础。 (2)基因突变具有低频性,如何为生物进化提供原始材料? 提示:基因突变能产生新基因,对生物个体而言,发生自然突变的频率很低,但是一个物种往往由许多个体组成,就整个物种来看,在漫长的进化过程中产生的突变还是很多的,其中有不少突变是有利变异,对生物的进化有重要意义,因此,基因突变能够为生物进化提供原始材料。 三、基因重组 1.阅读教材P83内容,观察图5-4,结合减数分裂与基因自由组合定律,探究下列问题: (1)基因重组产生了新基因和新性状吗? 提示:没有。基因重组只是将原有的基因进行了重新组合;基因控制性状,由于基因重组没有产生新基因,因此不会产生新性状,只是产生了新的性状组合。 (2)谚语“一母生九子,连母十个样”,请分析这主要是什么原因造成的?为什么? 提示:生物的亲子代之间的性状差异主要是由于基因重组造成的。通过基因重组可以产生基因型不同的后代。 (3)下列是孟德尔杂交实验的两种现象,请分析产生的原因是否属于基因重组,并说明理由。 ①现象一:杂合紫花豌豆自交后代中出现白花豌豆。 提示:不是。杂合紫花豌豆自交后代中出现白花豌豆,是控制同一性状的等位基因分离的结果,而基因重组指的是控制不同性状的基因重新组合。 ②现象二:杂合黄色圆粒豌豆自交后代中出现黄皱、绿圆、绿皱豌豆。 提示:是。杂合黄色圆粒豌豆自交后代出现黄皱、绿圆、绿皱豌豆,是由于两对非同源染色体上控制豌豆两种性状的非等位基因随非同源染色体的自由组合而重新组合的结果。 2.判断正误 (1)在减数第一次分裂前期和减数第一次分裂后期都可以发生基因重组。(√) (2)生物有性生殖过程中,不同基因型的雌雄配子随机结合现象属于基因重组。(×) 3.连线 1.基因突变的实质及其影响效应 (1)实质 (2)基因突变对氨基酸的影响 ①发生a 时,影响范围较小,只改变一个氨基酸或不改变氨基酸。 ②发生b 和c 时,影响范围较大,但不影响插入位置前的序列对应的氨基酸,影响插入位置后的序列对应的氨基酸。 ③发生图中b 和c 后,减少对蛋白质影响变化的措施: a.增添1个碱基对后,可在插入处连续增添2个、5个即3n+2个或减少1个、4个即3n+1个碱基对(n≥0,且为整数)。 b.缺失1个碱基对后,可在缺失处连续减少2个、5个即3n+2个或增添1个、4个即3n+1个碱基对(n≥0,且为整数)。 在同一插入或缺失位置碱基对变化数目为3或3的倍数时,对蛋白质影响效应最小。 (3)基因突变不改变生物性状的原因 ①由于密码子的简并性,突变后翻译出相同的氨基酸。 ②发生隐性突变,产生了一个隐性基因,传递给子代后,子代为杂合子,则隐性性状不会出现。 ③突变发生在体细胞中,不能通过有性生殖的配子传递给下一代。 ④突变发生在DNA分子中没有遗传效应的片段,不会改变生物性状。 2.基因突变与基因重组的比较 基因突变 基因重组 本质 基因的分子结构发生改变,产生了新基因,可能出现新性状 不同基因的重新组合,产生了新基因型,使性状重新组合 发生时间及原因 DNA分子复制时,由于外界理化因素或自身生理因素引起的基因结构的改变 减数第一次分裂过程中,同源染色体的非姐妹染色单体间交叉互换,以及非同源染色体上基因的自由组合 条件 外界条件的剧变和内部因素的相互作用 不同个体之间的杂交,有性生殖过程中的减数分裂 意义 生物变异的根本来源,也是生物进化的重要因素之一 是生物变异的来源之一,是生物进化的重要因素之一 发生可能性 可能性很小 非常普遍 [特别提醒] (1)没有外界因素的诱变,基因突变也可能自发产生。 (2)基因突变产生了新基因,是生物变异的根本来源,为产生更多的基因重组创造了条件。 (3)基因重组是真核生物有性生殖过程中产生可遗传变异的重要来源,是形成生物多样性的重要原因。 [例1] 如图为结肠癌发病过程中细胞形态和部分染色体上基因的变化。下列表述正确的是(  ) A.图示中与结肠癌有关的基因互为等位基因 B.结肠癌的发生是多个基因突变累积的结果 C.图中染色体上的基因变化说明基因突变是随机和定向的 D.上述基因突变可传递给子代细胞,从而一定传给子代个体 [研析] 本题以图示为信息载体考查等位基因判断、基因突变特点、结果及对子代的影响。具体解题过程如下: [审]——提取信息 信息a:图示每个细胞中的4条染色体形态、大小各不相同,4处突变基因分别位于4条染色体上的不同位置。 信息b:随着细胞中突变基因增加,细胞形态发生改变,即由正常细胞变为癌细胞。 [析]——解读信息 解读①:等位基因位于同源染色体的相同位置。 解读②:同源染色体一般是形态、大小相同,且一条来自父方一条来自母方。 解读③:基因突变具有随机性和不定向性,若发生在体细胞中,不能通过有性生殖传递给子代。 解读④:癌变是多个基因发生突变的结果。 [答案] B 基因突变和基因重组的判断 [例2] 下列关于基因重组的叙述中,正确的是(  ) A.无性生殖不可导致基因重组 B.等位基因的分离可导致基因重组 C.非等位基因的自由组合和互换可导致基因重组 D.有性生殖时配子结合可导致基因重组 [解析] 有性生殖过程中减数分裂四分体时期和减数第一次分裂后期均有基因重组;等位基因分离是孟德尔分离定律的实质,不会导致基因重组;非同源染色体上非等位基因的自由组合和同源染色体上的等位基因随着非姐妹染色单体的交叉互换而交换可导致基因重组;配子间的结合不属于基因重组。无性生殖中无基因重组,这也是有性生殖的变异更为普遍的原因。 [答案] A 并非产生新基因型的变异都是基因重组,基因重组发生在减数分裂形成配子的过程中,有性生殖过程中配子间的随机结合可产生新的基因型,但不属于基因重组。 ————————————————[课堂归纳]—————————————————— ?[网络构建] 填充:①自然突变  ②碱基对的替换、增添和缺失 ③随机性  ④不定向性   ⑤自由组合型 [关键语句] 1.基因突变有碱基对的替换、增添和缺失三种方式。 2.基因突变会引起基因结构的改变,但却不一定引起生物性状的改变。 3.诱发基因突变的因素有物理因素、化学因素和生物因素。 4.基因突变具有普遍性、随机性、不定向性及低频性等特点。 5.基因突变可以产生新基因,而基因重组只能产生新的基因型。 6.基因重组包括非同源染色体上非等位基因的自由组合和同源染色体上非姐妹染色单体交叉互换两种类型。 知识点一、生物变异的类型 1.下列属于可遗传的变异的是(  ) A.一对正常夫妇生了个白化病女儿 B.穗大粒多的植株在干旱时变得穗小粒少 C.植株在水肥条件很好的环境中长势旺盛 D.生活在海边的渔民皮肤变得特别黑 解析:选A 由于环境因素导致的变异不可遗传,B、C、D项均是由环境因素导致的变异,不可遗传。 知识点二、基因突变 2.经检测某生物发生了基因突变,但其性状并没有发生变化,其原因是(  ) A.遗传信息没有改变 B.遗传基因没有改变 C.遗传密码没有改变 D.控制合成的蛋白质中的氨基酸序列没有改变 解析:选D 其性状没有改变是合成的相应的蛋白质中的氨基酸序列没有改变,基因发生了突变则其含有的碱基的排列顺序一定改变,所以遗传信息和遗传基因是一定改变的,而由于密码子的简并性,性状不一定改变。 3.某个婴儿不能消化乳类,经检查发现他的乳糖酶分子有一个氨基酸改换而导致乳糖酶失活,发生这种现象的根本原因可能是(  ) A.缺乏吸收某种氨基酸的能力 B.不能摄取足够的乳糖酶 C.乳糖酶基因有一个碱基对替换了 D.乳糖酶基因有一个碱基对缺失了 解析:选C 如果乳糖酶分子一个氨基酸改换,一般是由某碱基对替换的基因突变造成的。如果乳糖酶基因一个碱基对缺失,一般会影响多个氨基酸。 知识点三、基因重组 4.下列有关基因突变和基因重组的描述正确的是(  ) A.基因突变对于生物个体是利多于弊 B.基因突变所产生的基因都可以遗传给后代 C.基因重组能产生新的基因 D.基因重组是进行有性生殖的生物才具有的一种可遗传变异方式 解析:选D 基因突变对生物个体多数是有害的;体细胞产生的突变基因一般不遗传;只有基因突变才能产生新基因,基因重组可产生新基因型,但基因重组是进行有性生殖的生物具有的可遗传的变异方式。 5.当牛精原细胞进行DNA复制时,细胞不可能发生(  ) A.基因重组        B.DNA解旋 C.蛋白质合成 D.基因突变 解析:选A 基因重组通常发生在减数第一次分裂过程中。 6.血红蛋白异常会产生贫血症状,结合减数分裂过程的曲线图和细胞分裂图。回答下列问题: (1)血红蛋白发生异常变化的根本原因是______________________________________,此种变异一般发生于甲图中________阶段,此种变异一般最大的特点是能产生________________。 (2)基因重组可以发生于乙图中________时期,除此之外还有可能发生于________________________。 解析:(1)蛋白质的合成是由基因控制的,所以蛋白质变化的根本原因是相应基因发生了变化,属于基因突变,它一般发生于细胞分裂间期的DNA复制时,基因突变的结果是能够产生新的基因。(2)基因重组有两种类型,均发生于减数分裂过程中,即减数第一次分裂后期的非同源染色体的自由组合和减数第一次分裂四分体时期的交叉互换。 答案:(1)控制血红蛋白合成的基因发生突变 2~3 新基因 (2)C 减数第一次分裂后期 (时间:30分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题5分,共35分) 1.某些个体在棕发中有一块白色或淡黄色头发,这可能是(  ) A.体细胞突变 B.生殖细胞突变 C.基因重组 D.染色体变异 解析:选A 生殖细胞突变一般可以遗传给下一代,其子代所有体细胞都含有突变基因,而体细胞突变一般不能遗传给下一代,只在当代的突变部位表现出相应性状。 2.下列关于基因突变的叙述,错误的是(  ) A.基因突变是指基因结构中碱基对的替换、增添和缺失 B.基因突变是由于基因中脱氧核苷酸的种类、数量和排列顺序的改变而发生的 C.基因突变可以在一定的外界环境条件或生物内部因素的作用下引发 D.基因突变会改变染色体上基因的数量 解析:选D A项是基因突变的概念;B项阐明了基因突变的原因;C项说明了基因突变的诱发因素;D项错误,基因突变只是染色体某一位点上基因的改变,但并没有改变基因的数量。 3.基因重组是有性生殖生物重要的变异来源,下列说法正确的是(  ) A.只有位于非同源染色体上的基因才能重组 B.只发生在四分体时期 C.能体现遗传的稳定性 D.能使生物更好地适应多变的环境 解析:选D 基因重组可发生在四分体时期,同源染色体间的非姐妹染色单体交叉互换;也可发生在减数第一次分裂后期,非同源染色体的非等位基因自由组合。基因重组是遗传变异的一种体现,使后代性状多样化,能使物种在多种环境下生存下来,是进化的一种表现。 4.下列甲、乙分裂过程中产生配子时发生的变异分别属于(  ) A.基因重组,不可遗传变异 B.基因重组,基因突变 C.基因突变,不可遗传变异 D.基因突变,基因重组 解析:选D 甲图中的“a”基因是从“无”到“有”,属于基因突变,而乙图中的A、a、B、b基因是已经存在的,只是进行了重新组合。 5.某基因在复制过程中,一个碱基对被替换,结果导致该基因控制的生物性状(  ) A.发生改变 B.不发生改变 C.变得对自身不利 D.不一定发生改变 解析:选D 基因通过转录、翻译形成蛋白质,进而控制生物性状,在上述过程中由于密码子具有简并性,所以性状不一定发生改变。 6.下列有关基因重组的叙述中,正确的是(  ) A.基因型为Aa的个体自交,因基因重组而导致子代性状分离 B.基因A因替换、增添或缺失部分碱基而形成它的等位基因a属于基因重组 C.同源染色体上非姐妹染色单体间的互换可能导致基因重组 D.造成同卵双生姐妹间性状上差异的主要原因是基因重组 解析:选C Aa个体自交,后代的性状分离是由于等位基因的分离和配子之间随机结合而形成的;基因A中碱基对的替换、增添或缺失属于基因突变;同源染色体上非姐妹染色单体间的互换属于基因重组;同卵双生是指由同一受精卵发育而来的,所以细胞核中的遗传物质是一样的,其性状差异主要是由于外界环境引起的。 7.图中a、b、c、d表示人的生殖周期中不同的生理过程。下列说法正确的是(  ) A.c、d不能发生基因突变 B.基因重组主要是通过c和d来实现的 C.b和a的主要差异之一是同源染色体的联会 D.d和b的主要差异之一是姐妹染色单体的分离 解析:选C 过程a表示有丝分裂,过程b表示减数分裂,过程c表示受精作用,过程d表示个体发育过程(细胞分裂和分化)。基因突变可发生在个体发育的任何时期,但主要集中在有丝分裂间期和减数第一次分裂前的间期。基因重组发生在减数分裂过程中;减数分裂和有丝分裂的主要差异有同源染色体的联会、同源染色体的分离、同源染色体非姐妹染色单体的交叉互换等;在减数分裂和有丝分裂过程中均有姐妹染色单体的分离。 二、非选择题(共15分) 8.(15分)根据图示分析人类镰刀型细胞贫血症的病因。并回答: (1)图中下列序号表示的生理过程分别是: ①____________;②____________;③____________。 (2)④的碱基排列顺序是________,这是决定缬氨酸的一个__________。 (3)患镰刀型细胞贫血症的根本原因是_________________________________________,从而改变了遗传信息。 (4)根据镰刀型细胞贫血症的发病率和表现特征,说明基因突变具有____________和____________的特点。 (5)根据基因、密码子和氨基酸的对应关系,若图示基因中第三个碱基对发生变化,能否引起性状的改变?(提示:谷氨酸的密码子为:GAA、GAG) 解析:镰刀型细胞贫血症的病因是病人的血红蛋白分子的一条多肽链上,有一个氨基酸的种类发生了改变,即由正常的谷氨酸变成了异常的缬氨酸,根本原因是控制合成血红蛋白的遗传物质DNA的碱基序列发生了改变,即发生了基因突变,由突变成。 答案:(1)转录 翻译 基因突变(复制) (2)GUA 密码子 (3)控制血红蛋白合成的DNA碱基序列发生了改变 (4)突变率低 有害性 (5)不一定,若第三个碱基对改变后,转录出的密码子为GAG,由于翻译出的氨基酸不发生改变,则不引起性状的改变;若突变后转录出的密码子为GAU或GAC,由于翻译出的氨基酸改变,因此可改变性状。 PAGE 14 染色体变异 一、基因突变与染色体变异的区别 二、染色体结构的变异 1.将图示序号填入下表相应位置 类型 结构变化 图示 倒位 染色体中某一片段位置颠倒 Ⅲ 易位 染色体的某一片段移接到另一条非同源染色体上 Ⅳ 缺失 染色体中某一片段缺失 Ⅰ 重复 染色体中增加某一片段 Ⅱ 2.结果 (1)染色体上的基因的数目或排列顺序发生改变。 (2)大多数对生物体是不利的,有时甚至会导致生物体死亡。 三、染色体数目的变异 1.类型 (1)细胞内个别染色体的增加或减少。实例:21三体综合征。 (2)细胞内染色体数目以染色体组的形式成倍增加或减少。实例:雄蜂。 2.染色体组 (1)概念:细胞中的一组非同源染色体,在形态和功能上各不相同,但又互相协调,共同控制生物的生长、发育、遗传和变异的一组染色体。 (2)写出图中的染色体组:X、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ或Y、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。 3.二倍体、多倍体 (1)概念辨析 项目 起点 体细胞染色体组数 实例 二倍体 受精卵 2个 几乎全部动物和过半数的高等植物 多倍体 受精卵 三个或三个以上 三倍体香蕉和四倍体马铃薯 (2)植株特点:与二倍体植株相比,多倍体植株常常是茎秆粗壮,叶片、果实和种子都比较大;糖类和蛋白质等营养物质的含量都有所增加。 (3)人工诱导多倍体 ①方法 ②原理:秋水仙素能够抑制纺锤体形成,导致染色体不分离,引起细胞内染色体加倍。 4.单倍体 (1)概念:体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体。 (2)特点(以植物为例):与正常植株相比,植株长得弱小且高度不育。 (3)实践应用:利用单倍体植株培育新品种。 ①方法 ②优点:能明显缩短育种年限。 四、低温诱导植物染色体数目的变化 eq \a\vs4\al( 根尖的培,养及诱导)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1((1)培养方法: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,(2)诱导时机:待洋葱长出1 cm左右的不,  定根时,(3)诱导措施:将整个装置放入冰箱的低温,  室内(4 ℃),诱导培养36 h)) eq \a\vs4\al( 取材及,固定)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1((1)取材:剪取诱导处理的根尖约0.5~1 cm,(2)固定:放入卡诺氏液中浸泡0.5~1 h,以,  固定细胞的形态,(3)冲洗:用体积分数为95%的酒精冲洗2次)) eq \a\vs4\al(制作装片)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1((1)解离,(2)漂洗,(3)染色:使用改良苯酚品红染液,(4)制片)) 一、染色体结构变异 1.仔细观察教材P86图5-6左图,结合如图,探究下列问题: (1)图示过程发生在哪类染色体之间?属于哪类变异? 提示:发生在同源染色体的非姐妹染色单体之间;属于基因重组。 (2)发生易位的两条染色体是同源染色体吗? 提示:不是同源染色体,而是非同源染色体。 2.结合基因突变,思考染色体结构变异与基因突变有哪些区别?(填表) 项目 染色体结构变异 基因突变 本质 ________的缺失、重复、易位或倒位 ________的替换、增添和缺失 基因数目变化 1个 变异水平 光镜检测 不可见 提示:染色体片段 碱基对 1个或多个 细胞 分子 可见 二、染色体数目变异 1.分析下列图示: 根据图示判断甲、乙生物细胞中染色体组数并说明判断依据。 (1)甲生物细胞内有几个染色体组? 提示:4个。细胞内同一种形态的染色体有4条。 (2)乙生物细胞内有几个染色体组? 提示:4个。在乙生物体的基因型中,控制同一性状的基因出现4次。 (3)丙生物的体细胞含32条染色体,有8种形态,丙生物的体细胞中含有几个染色体组?写出计算的公式。 提示:4个。计算公式为:染色体组的数目=染色体数/染色体形态数。 2.根据单倍体、二倍体和多倍体的概念判断下列说法是否正确,并说明理由。 (1)二倍体物种所形成的单倍体中,其体细胞中只含有一个染色体组。 提示:正确。二倍体的体细胞中含有两个染色体组,在体细胞进行减数分裂形成配子时,同源染色体分开,导致染色体数目减半。 (2)由四倍体、六倍体生物形成的单倍体,其体细胞中就含有两个或三个染色体组,可称为二倍体或三倍体。 提示:错误。尽管其体细胞中含有两个或三个染色体组,但由于是正常的体细胞产生的配子形成的个体,只能称为单倍体。 3.判断正误 (1)根据某生物的体细胞基因型为AAaaBBbb,可判断该生物为二倍体生物。(×) (2)体细胞中含有一个染色体组的生物是单倍体,含有两个染色体组的生物是二倍体。(×) (3)用秋水仙素处理植株使染色体数目加倍就是多倍体育种。(×) 三、低温诱导植物染色体数目变化 1.仔细阅读教材P88实验内容,分析探讨下列问题: (1)实验中必须在洋葱培养出1 cm左右不定根之后才能低温处理的原因是什么? 提示:若生根前就进行低温处理,低温会抑制细胞代谢,进而抑制根尖分生区的形成,不会发生根尖分生区的有丝分裂受低温影响的过程。 (2)诱导多倍体产生的措施有哪些? 提示:低温或秋水仙素处理。 (3)低温诱导和秋水仙素处理诱导多倍体相比较有什么相似之处? 提示:二者都是作用于有丝分裂前期,抑制纺锤体的形成。 (4)与秋水仙素相比,低温诱导多倍体的形成有哪些优点? 提示:低温条件容易创造和控制,成本低、对人体无害、易于操作。 2.连线 1.判断染色体组和一个染色体组含有几条染色体的方法 (1)根据染色体形态判断 ①细胞中同一形态的染色体有几条,该细胞内就含有几个染色体组。 ②细胞中染色体共有几种形态,该细胞的一个染色体组中就含有几条染色体。 (2)根据基因型判断 ①在细胞或生物体基因型中,控制同一性状的基因(相同基因或等位基因)共有几个,该细胞或生物体就含有几个染色体组。 ②在细胞或生物体的基因型中,控制不同性状的基因有几个,该细胞或生物体的一个染色体组中就含有几条染色体。 (3)根据细胞中染色体数及染色体形态数计算 染色体组数=染色体数目/染色体形态数。 2.单倍体、二倍体、多倍体的比较 3.对单倍体高度不育的理解 (1)体细胞中染色体组为奇数的单倍体高度不育,原因是同源染色体联会紊乱,不能进行正常的减数分裂,不能产生配子,所以不能进行有性生殖,即高度不育。 (2)体细胞中染色体组为偶数的单倍体能进行正常的减数分裂,是可育的。 4.三倍体无子西瓜的培育流程分析 无子西瓜的培育过程 上图中相关问题的分析: (1)关于两次传粉:②过程传粉是为了杂交得到三倍体种子,④过程传粉是为了提供生长素刺激子房发育成果实。 (2)用秋水仙素处理二倍体西瓜幼苗成为四倍体,是因为幼苗具有分生能力。 (3)①过程秋水仙素处理后,新产生的茎、叶、花的染色体数目加倍,而未处理的根细胞中仍为两个染色体组。 (4)四倍体植株上结的西瓜f,种皮和瓜瓤为四个染色体组,而种子e的胚为三个染色体组。 (5)三倍体西瓜c进行减数分裂时,由于联会紊乱,不能产生正常配子。 (6)获取三倍体种子e是在第一年四倍体植株a上;获取三倍体无子果实g则是在第二年的三倍体植株c上。 A.图甲所示的变异属于基因重组 B.观察异常染色体应选择处于分裂间期的细胞 C.如不考虑其他染色体,理论上该男子产生的精子类型有8 种 D.该男子与正常女子婚配能生育染色体组成正常的后代 [研析] 本题借助文字和图示信息,考查生物变异及减数分裂的相关知识。具体解题过程如下: [审]——提取信息 信息a:一条14号染色体和一条21号染色体相互连接形成一条异常染色体,属于染色体结构变异。 信息b:减数分裂时异常染色体发生联会的三条染色体中,任意配对的两条染色体分离时,另一条染色体随机移向任一极。 [析]——解读信息 ①:染色体变异在显微镜下可以观察到,宜选择细胞分裂中期观察。 ②:减数分裂时,图乙中染色体变化情况如图所示: 图中含1、3号染色体的精子是正常的。 [判]——研判选项 A项:根据信息a可知,A项错误。 B项:由分析①可知,B项错误。 C项:根据分析②中图示可知,精子类型理论上应有6种,C项错误。 D项:由分析②可知,该男子可产生含1、3号染色体的正常精子,因此可能生育正常的子代,D项正确。 [答案] D [例2] 如图分别表示四个生物的体细胞,有关描述中正确的是(  ) A.图中是单倍体的细胞有三个 B.图中的丁一定是单倍体的体细胞 C.每个染色体组中含有三条染色体的是甲、乙、丁 D.与乙相对应的基因型可以是aaa、abc、AaaBBBcccDDd、aabbcc等 [解析] 判断染色体组是根据每一条染色体形态相同的个数,如甲、乙、丙、丁中分别含有3、3、2、1个染色体组,其中丁图一定是单倍体,而甲、乙、丙可能分别是三倍体、三倍体、二倍体,也可能是单倍体,与乙图对应的应是每个性状都有三个等位基因控制,所以abc、aabbcc这两种基因型是不正确的。 [答案] B 二看法判断单倍体、二倍体和多倍体 [例3] 已知西瓜的染色体数目2N=22,请根据下面的西瓜育种流程回答有关问题: (1)图中所用的试剂①是__________,该试剂的作用是____________________________。 (2)培育无子西瓜A的育种方法称为___________________________________。 (3)③过程中形成单倍体植株所采用的方法是____________。该过程利用了植物细胞的________性。 (4)为确认某植株是否为单倍体,应在显微镜下观察根尖分生区细胞的染色体,观察的最佳时期为___________________________。 [解析] (1)试剂①为秋水仙素,其作用是抑制纺锤体的形成,使染色体数目加倍。(2)培育无子西瓜A的育种方法应为多倍体育种。(3)单倍体育种的基本流程是:花药离体培养→单倍体植株→秋水仙素加倍→筛选获得纯合子。(4)观察染色体数目、形态最好的时期是有丝分裂中期。 [答案] (1)秋水仙素 抑制纺锤体的形成,使染色体数目加倍 (2)多倍体育种  (3)花药离体培养 全能 (4)有丝分裂中期 ————————————————[课堂归纳]—————————————————— ?[网络构建] 填充:①缺失   ②重复   ③易位   ④倒位 ⑤染色体组成倍增减 ⑥个别染色体的增添或减少 [关键语句] 1.染色体结构变异包括缺失、重复、倒位和易位等几种类型。 2.染色体结构变异可改变染色体上的基因的数目或排列顺序,可在显微镜下观察到。 3.二倍体生物正常配子中的一组染色体是一个染色体组。 4.由受精卵发育而来的个体,体细胞中含几个染色体组,就是几倍体。 5.单倍体并不一定只含一个染色体组。 6.单倍体育种包括花药离体培养和秋水仙素处理幼苗等阶段,能明显缩短育种年限。 7.秋水仙素或低温能抑制纺锤体的形成,从而导致染色体数目加倍。 知识点一、染色体结构变异 1.(上海高考)如图显示了染色体及其部分基因,对①和②过程最恰当的表述分别是(  ) A.交换、缺失        B.倒位、缺失 C.倒位、易位 D.交换、易位 解析:选C ①过程中F与m位置相反,表示的是染色体的倒位,②过程只有F,没有m,但多出了一段原来没有过的染色体片段,表示的是染色体的易位。 2.基因突变和染色体变异的一个重要的区别是(  ) A.基因突变在光学显微镜下看不见 B.染色体变异是定向的,而基因突变是不定向的 C.基因突变是可以遗传的 D.染色体变异是不能遗传的 解析:选A 基因突变是基因内部的碱基种类、数量、排列次序的变化而引起的生物变异,属于分子水平的变化,光学显微镜下观察不到。染色体的变化可在光学显微镜下直接观察到。生物的变异是不定向的,基因突变和染色体变异其遗传物质均发生改变,都是可遗传的变异。 知识点二、染色体数目变异 3.普通小麦是六倍体,有42条染色体,科学家们用花药离体培养培育出的小麦幼苗是(  ) A.三倍体、21条染色体 B.单倍体、21条染色体 C.三倍体、三个染色体组 D.单倍体、一个染色体组 解析:选B 花药中的花粉是经过减数分裂发育而成的,由其培育出的幼苗比普通小麦的染色体数减少了一半,含有三个染色体组,而体细胞中含有本物种配子染色体数目的个体叫单倍体。 4.双子叶植物大麻(2N=20)为雌雄异株,性别决定为XY型,若将其花药离体培养,再将幼苗用秋水仙素处理,所得植株的染色体组成应是(  ) A.18+XY B.18+YY C.9+X或9+Y D.18+XX或18+YY 解析:选D 2N=20,性别决定为XY型的双子叶植物大麻产生的花药的染色体组成为9+X或9+Y,将其培育成单倍体后再利用秋水仙素处理,诱导染色体加倍后,植株的染色体组成是18+XX或18+YY。 5.如图表示一些细胞中所含的染色体,据图完成下列问题: (1)图A所示是含________个染色体组的体细胞。每个染色体组有________条染色体。 (2)图C所示细胞为体细胞,则其所在的生物是________倍体,其中含有________对同源染色体。 (3)图D表示一个有性生殖细胞,这是由________倍体生物经减数分裂产生的,内含________个染色体组。 (4)图B若表示一个有性生殖细胞,它是由________倍体生物经减数分裂产生的,由该生殖细胞直接发育成的个体是______倍体。每个染色体组含______条染色体。 (5)图A细胞在有丝分裂的后期包括______个染色体组。 解析:图A中染色体是两两相同的,故含有两个染色体组,并且每个染色体组中有两条染色体;图B中染色体每三条是相同的,故为三倍体,由配子直接发育成的生物个体,都称为单倍体;图C中染色体两两相同,故有两个染色体组,每个染色体组中有三条染色体,共有三对同源染色体;图D中染色体形态、大小各不相同,则只有一个染色体组。 答案:(1)两 两 (2)二 三 (3)二 一 (4)六 单 三 (5)四 知识点三、低温诱导植物染色体加倍 6.下列关于低温诱导染色体加倍实验的叙述,错误的是(  ) A.实验原理是低温抑制纺锤体的形成,使子染色体不能移向两极 B.解离后的洋葱根尖应漂洗后才能进行染色 C.龙胆紫溶液可以使细胞中的染色体着色 D.显微镜下可以看到大多数处在分裂期细胞中的染色体数目发生改变 解析:选D 低温处理植物的分生组织细胞,抑制纺锤体的形成,使染色体数目加倍;解离后洋葱根尖经过漂洗可去掉盐酸,有利于染色体着色;洋葱根尖装片中的细胞大部分处于有丝分裂间期,因此在显微镜下能观察到染色体数目发生改变的只是少数细胞。 (时间:30分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题4分,共32分) 1.下列情况中不属于染色体变异的是(  ) A.第5号染色体短臂缺失引起的遗传病 B.第21号染色体多一条引起的先天性愚型 C.同源染色体之间交换了对应部分的结构 D.用花药培养出了单倍体植株 解析:选C 同源染色体之间交换对应部分结构为交叉互换,属于基因重组。 2.在植物体细胞有丝分裂的过程中,可能引起的可遗传变异是(  ) ①基因突变  ②基因重组  ③染色体变异 A.①② B.①③ C.②③ D.①②③ 解析:选B 基因重组主要发生在减数分裂形成配子的过程中,基因突变和染色体变异可发生在个体发育的任何时期。 3.下列有关单倍体的叙述中,正确的是(  ) A.未经受精的卵细胞发育成的植物,一定是单倍体 B.含有两个染色体组的生物体,一定不是单倍体 C.生物的精子或卵细胞一定都是单倍体 D.含有奇数染色体组的个体一定是单倍体 解析:选A 由配子发育成的植株一定是单倍体。细胞内含有两个染色体组的生物可能是单倍体,也可能是二倍体。精子或卵细胞是细胞而非个体。三倍体生物细胞中含有三个染色体组。 4.如图是果蝇体细胞的染色体组成,以下说法正确的是(  ) A.染色体1、2、4、5组成果蝇的一个染色体组 B.染色体3、6之间的交换属于基因重组 C.控制果蝇红眼或白眼的基因位于1号染色体上 D.控制不同性状的非等位基因在减数分裂时进行自由组合 解析:选C 果蝇的性别决定是XY型,X、Y染色体是一对形态大小不完全相同、所含遗传信息也不完全相同的同源染色体。3、6为非同源染色体,其交换为染色体结构变异。控制不同性状的非等位基因若位于同源染色体上,在减数分裂时不进行自由组合。 5.某植物的一个体细胞如图所示。该植株的花粉进行离体培养后,共获得n株幼苗,其中基因型为aabbccdd的个体有(  ) A.株 B.株 C.株 D.0株 解析:选D AaBbCcDd个体的花粉经离体培养,得到的幼苗均为单倍体,不可能出现aabbccdd的个体。 6.由受精卵发育而来的雌蜂(蜂王)是二倍体(2n=32),由未受精的卵细胞发育而来的雄蜂是单倍体(n=16)。下列相关叙述正确的是(  ) A.蜜蜂属于XY型性别决定的生物 B.雄蜂是单倍体,因此高度不育 C.由于基因重组,一只雄蜂可以产生多种配子 D.雄蜂体细胞有丝分裂后期含有两个染色体组 解析:选D 蜜蜂性别是由细胞中染色体数目来决定的,而不是XY型性别决定方式;雄蜂可进行假减数分裂产生精子,因此雄蜂是可育的单倍体;雄蜂中只有一个染色体组,在减数分裂过程中不发生基因重组,一只雄蜂只可以产生一种与自身基因型相同的精子而不是多种。 7.基因型为Aa的幼苗经秋水仙素处理后长成的植株,细胞减数分裂产生的配子的种类及其比例是(  ) A.AA∶aa=1∶1 B.AA∶Aa∶aa=1∶2∶1 C.Aa∶Aa=1∶1 D.AA∶Aa∶aa=1∶4∶1 解析:选D 基因型为Aa的幼苗经秋水仙素处理后长成的植株的基因型为AAaa,减数分裂时,A和A组合为AA,A和a组合为Aa,a和a组合为aa,结果AA∶Aa∶aa=1∶4∶1。 8.关于人类21三体综合征、镰刀型细胞贫血症和唇裂的叙述,正确的是(  ) A.都是由突变基因引发的疾病 B.患者父母不一定患有该种遗传病 C.可通过观察血细胞的形态区分三种疾病 D.都可通过光学显微镜观察染色体形态和数目检测是否患病 解析:选B 三种病的病因与检测方法比较如下: 遗传病 21三体综合征 镰刀型细胞贫血症 唇裂 病因 染色体数目变异 基因突变 多基因遗传病 检测方法 光学显微镜观察染色体形态和数目 基因检测;光学显微镜观察红细胞形态 基因检测 父母是否患病 不患病 不确定 不确定 二、非选择题(共18分) 9.(18分)四倍体大蒜的产量比二倍体大蒜高许多,为探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温,特设计如下实验。 (1)实验主要材料:大蒜、培养皿、恒温箱、卡诺氏液、体积分数为95%的酒精溶液、显微镜、改良苯酚品红染液。 (2)实验步骤: ①取五个培养皿,编号并分别加入纱布和适量的水。 ②将培养皿分别放入-4 ℃、0 ℃、________、________、________的恒温箱中1 h。 ③________________________________________________________________________。 ④分别取根尖________cm,放入________中固定0.5~1 h,然后用____________________冲洗2次。 ⑤制作装片:解离→________→________→制片。 ⑥低倍镜检测,________________________________________________,并记录结果。 (3)实验结果:染色体加倍率最高的一组为最佳低温。 (4)实验分析: ①设置实验步骤②的目的是______________________________________________。 ②对染色体染色还可以用________、________等。 ③除低温外,________也可以诱导染色体数目加倍,原理是______________________。 解析:本实验目的是探究诱导大蒜染色体数目加倍的最佳低温,所以温度应设置为变量,不同温度处理是为了进行相互对照,在DNA复制时尽可能使细胞处于设定温度中,以排除其他温度的干扰。但低温并不可能使所有细胞加倍,所以要统计加倍率来确定最佳低温。 答案:(2)②4 ℃ 8 ℃ 12 ℃ ③取大蒜随机均分为五组,分别放入五个培养皿中诱导36 h ④0.5~1 卡诺氏液 体积分数为95%的酒精溶液 ⑤漂洗 染色 ⑥统计每组视野中的染色体加倍率 (4)①将培养皿放在不同温度下恒温处理,是为了进行相互对照;恒温处理1 h是为了排除室温对实验结果的干扰 ②龙胆紫溶液 醋酸洋红溶液 ③秋水仙素 抑制纺锤体形成 PAGE 11 人类遗传病 一、人类常见遗传病的类型 1.概念:由于遗传物质改变而引起的人类疾病。 2.类型 类型 概念 实例 单基因遗传病 受一对等位基因控制的遗传病 多指、并指、色盲、白化病、苯丙酮尿症 多基因遗传病 受两对以上等位基因控制的人类遗传病 原发性高血压、青少年型糖尿病 染色体异常遗传病 由染色体异常引起的遗传病 21三体综合征 二、遗传病的监测和预防 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.遗传咨询的内容、步骤及产前诊断 三、人类基因组计划(HGP) 1.内容:绘制人类遗传信息的地图。 2.目的:测定人类基因组的全部DNA序列,解读其中包含的遗传信息。 3.意义:认识到人类基因的组成、结构、功能及其相互之间的关系,对人类疾病的诊治和预防具有重要意义。 4.结果:人类基因组由大约31.6亿个碱基对组成,已发现的基因约为2.0万~2.5万个。 一、人类常见遗传病的类型 1.仔细阅读教材P90内容,分析判断下列说法是否正确,并说明理由。 (1)单基因遗传病是由一个基因控制的疾病,多基因遗传病是由两个以上的基因控制的疾病。 提示:错误。单基因遗传病是由一对等位基因控制的遗传病;多基因遗传病是由两对以上的等位基因控制的人类遗传病。 (2)单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病均遵循孟德尔遗传定律。 提示:错误。只有单基因遗传病遵循孟德尔遗传定律。 2.观察教材P91图5-12、5-13,结合图左侧文字内容,分析下列图示,回答下列问题: 21三体综合征患者的体细胞中含有3条21号染色体,是由于亲本产生的异常配子发生受精作用后导致的。如图是卵细胞形成过程: (1)根据图示①,分析21三体综合征形成的原因。 提示:减数第一次分裂后期同源染色体未分离,产生异常的次级卵母细胞,进而形成了含有两条21号染色体的异常卵细胞。 (2)根据图示②过程,会导致21三体综合征形成吗?分析原因。 提示:会。减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离形成的染色体未被拉向两极,产生了含有两条21号染色体的异常卵细胞。 (3)除了卵细胞异常能导致21三体综合征外,若精子异常会导致该遗传病发生吗?分析原因。 提示:会。也可能是由于精子形成过程中减数第一次分裂后期同源染色体未分离或减数第二次分裂后期姐妹染色单体分离形成的染色体未被拉向两极形成的精子异常导致的。 (4)21 三体综合征女患者与正常男性结婚,能否生育正常的孩子?若能,生育正常孩子的概率是多少? 提示:能,概率为1/2。21 三体综合征女患者产生的卵细胞一半含一条21号染色体(正常),一半含两条21号染色体(不正常)。 3.调查人类遗传病的方法: 资料1:广西是我国地中海贫血发病率最高的省区,地中海贫血患病率为2.43%。 资料2:“着色性干皮病”是一种罕见的先天性隐性遗传病。由于患者体内缺少一种酶,对于紫外线照晒人体后形成的DNA损伤缺乏修复能力。随着紫外线晒伤的积累,极易引发严重的皮肤癌变。 (1)资料1中的数据是怎样获得的? 提示:在广西省内随机地抽取人群样本,进行该遗传病的统计,利用下列公式计算得出。 遗传病的发病率=×100% (2)“着色性干皮病”对人危害很大,若你参与该遗传病的遗传方式的调查,回答下列问题: ①怎样选取调查的样本? 提示:在患有该遗传病的家族中进行调查。 ②在调查的基础上,怎样确定该遗传病的遗传方式? 提示:根据调查结果,绘制遗传系谱图,分析遗传方式。 二、遗传病的监测和预防、人类基因组计划 1.阅读教材P92相关内容,结合下列材料分析回答下列问题: 有一对夫妇,其中一人为X染色体上的隐性基因决定的遗传病患者,另一方表现正常,妻子怀孕后,想知道胎儿是否携带致病基因。 (1)若丈夫为患者,胎儿是男性时,需要对胎儿进行基因检测吗?为什么? 提示:需要。因为表现正常的女性有可能是携带者,她与男患者结婚时,男性胎儿可能是患者。 (2)当妻子为患者时,表现正常的胎儿的性别应该是男性还是女性?为什么? 提示:女性。女患者与正常男性结婚时,所有的女性胎儿都含有来自父亲X染色体上的正常显性基因。 2.果蝇体细胞中含有8条染色体,其性别决定是XY型;水稻是雌雄同体的重要粮食作物,二倍体水稻体细胞有24条染色体。 分析上述材料,思考下列问题: (1)果蝇的基因组中有多少条染色体?其染色体组中有几条染色体? 提示:基因组中有5条;染色体组中有4条。 (2)水稻的基因组中有几条染色体?与其染色体组有什么关系? 提示:12条。水稻细胞中无性染色体,故基因组中染色体数与染色体组中的染色体数一样,均为体细胞染色体数的一半。 3.判断正误 (1)开展遗传病的监测,在一定程度上能够有效地预防遗传病的产生和发展。(√) (2)人类基因组测序是测定人的46条染色体中的一半,即23条染色体的碱基序列。(×) 单基因遗传病的分类比较 2.调查“遗传病发病率”与“遗传方式”的比较 3.多基因遗传病的特点 (1)有家族聚集倾向,群体中发病率较高。 (2)易受环境的影响。人类遗传病是遗传因素与环境因素相互作用的结果。 (3)多基因通常不存在显隐性关系,它们的行为一般不遵循孟德尔遗传定律。 [例1] [双选](广东高考)人类红绿色盲的基因位于X染色体上,秃顶的基因位于常染色体上,结合下表信息可预测,图中Ⅱ3和Ⅱ4所生子女是(  ) BB Bb bb 男 非秃顶 秃顶 秃顶 女 非秃顶 非秃顶 秃顶 A.非秃顶色盲儿子的概率为1/4 B.非秃顶色盲女儿的概率为1/8 C.秃顶色盲儿子的概率为1/8 D.秃顶色盲女儿的概率为0 [研析] 本题以遗传系谱图、表格为信息载体,考查单基因遗传病的分析及相关概率计算。具体解题过程如下: [审]——关键信息 ①题干文字信息:红绿色盲是伴X染色体隐性遗传,秃顶是常染色体遗传。 ②表格信息——秃顶、非秃顶在男女性别中表现情况不同。 ③遗传系谱图信息:Ⅰ1的基因型为bbXAX-,Ⅰ2的基因型为BBXaY,Ⅱ3的基因型为BbXAXa,Ⅱ4的基因型为BBXaY。 [判]——研判选项 Ⅱ3和Ⅱ4婚配,所生子女中,非秃顶色盲儿子(BBXaY)的概率为1/2(BB)×1/4(XaY)=1/8;非秃顶色盲女儿(B_XaXa)的概率为1(B_)×1/4(XaXa)=1/4;秃顶色盲儿子(BbXaY)的概率为1/2(Bb)×1/4(XaY)=1/8;秃顶色盲女儿(bbXaXa)的概率为0(bb)×1/4(XaXa)=0。 [答案] CD “十字相乘法”求解两种单基因遗传病的患病概率 ① 只患甲病的概率 m-mn或m(1-n) ② 只患乙病的概率 n-mn或n(1-m) ③ 同患两种病的概率 mn ④ 不患病概率 (1-m)(1-n)   以上规律可利用下述模型表示: [例2] 某研究性学习小组在调查人群中的遗传病时,以“研究××病的遗传方式”为子课题。下列子课题中最为简单可行且所选择的调查方法最为合理的是(  ) A.研究猫叫综合征的遗传方式,在学校内随机抽样调查 B.研究青少年型糖尿病的遗传方式,在患者家系中调查 C.研究艾滋病的遗传方式,在全市随机抽样调查 D.研究红绿色盲的遗传方式,在患者家系中调查 [解析] 猫叫综合征是染色体异常遗传病;青少年型糖尿病属于多基因遗传病;而艾滋病属于传染病;色盲是单基因遗传病,比较适合进行遗传方式的调查;而作为多基因遗传病和染色体异常遗传病来说规律难以掌握,所以不用于遗传方式的调查。 [答案] D ————————————————[课堂归纳]—————————————————— ?[网络构建] 填充:①单基因 ②多基因 ③监测和预防 ④人类基因组 [关键语句] 1.人类遗传病是由于遗传物质改变而引起的人类疾病。 2.人类遗传病可分为单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常遗传病。 3.遗传病的监测和预防包括遗传咨询和产前诊断等手段。 4.调查遗传病的发病率应在群体中进行,而调查遗传病的遗传方式则应在患者家系中进行。 5.人类基因组计划的目的是测定人类基因组的全部DNA序列,解读其中包含的遗传信息。 6.人类基因组计划要测定人体内24条染色体上DNA的全部序列。 知识点一、人类遗传病的类型、特点及调查 1.下列哪种人类疾病的传递符合孟德尔遗传定律(  ) A.单基因遗传病       B.多基因遗传病 C.传染病 D.染色体异常遗传病 解析:选A 孟德尔的遗传定律研究的是一对或多对等位基因控制的相对性状的传递规律,而且每一对相对性状都是由一对或主要由一对等位基因控制的;而多基因遗传病是由多对等位基因控制的遗传病,各对基因单独作用微小,不符合孟德尔遗传定律;传染病是由病原体引起的疾病,与遗传无关;染色体异常遗传病是染色体结构或数目的改变引起的遗传病,也不符合孟德尔遗传定律。 2.下列关于人类遗传病的叙述,错误的是(  ) ①一个家庭仅一代人中出现过的疾病不是遗传病 ②一个家庭几代人中都出现过的疾病是遗传病 ③携带遗传病基因的个体一定会患遗传病 ④不携带遗传病基因的个体一定不会患遗传病 A.①② B.③④ C.①②③ D.①②③④ 解析:选D 人类遗传病通常是指由于遗传物质改变而引起的人类疾病。一个家族仅一代人中出现过的疾病也可能是遗传病;一个家族几代人中都出现过的疾病不一定是遗传病,也可能是环境、营养等因素造成的;携带遗传病基因的个体不一定会患遗传病,如携带白化病基因的基因型为Aa的人并不患病;不携带遗传病基因的个体也可能会患遗传病,如染色体异常遗传病等。 3.在下列人类的生殖细胞中,两者结合能产生先天性愚型的组合是(  ) ①23+X  ②22+X  ③21+Y  ④22+Y A.①③ B.②③ C.①④ D.②④ 解析:选C 先天性愚型又叫21三体综合征,是指患者的体内比正常人多了1条21号染色体。其可能由正常的卵细胞(22+X)和异常的精子(23+X或23+Y)受精形成,也可能是异常的卵细胞(23+X)和正常的精子(22+X或22+Y)受精形成,此处只有组合①④符合。 4.下列人类遗传病调查的基本步骤,正确的顺序是(  ) ①确定要调查的遗传病,掌握其症状及表现 ②汇总结果,统计分析 ③设计记录表格及调查要点 ④分多个小组进行调查,获得足够大的群体调查数据 A.①③②④ B.③①④② C.①③④② D.①④③② 解析:选C 本题考查研究性课题——人类遗传病的调查。人类遗传病的调查步骤:确定要调查的遗传病→设计记录表格→分组调查→汇总结果,统计分析。 知识点二、单基因遗传病相关概率分析 5.人类血友病属于伴性遗传,苯丙酮尿症属于常染色体遗传。一对表现型正常的夫妇,生下一个既患血友病又患苯丙酮尿症的男孩。如果他们再生一个女孩,表现正常的概率是(  ) A.9/16 B.3/4 C.3/16 D.1/4 解析:选B 血友病是一种伴X染色体隐性遗传病,苯丙酮尿症为常染色体隐性遗传病。患血友病和苯丙酮尿症男孩的基因型为bbXhY,其父母的基因型分别是BbXHY和BbXHXh。对血友病而言,生女孩一定是正常的,即正常的概率为1;对苯丙酮尿症而言,正常的概率为3/4,所以都正常的概率为3/4。 知识点三、人类遗传病的监测和预防 6.我国婚姻法规定禁止近亲婚配的医学依据是(  ) A.近亲婚配其后代必患遗传病 B.近亲婚配其后代患隐性遗传病的机会增加 C.人类的疾病都是由隐性基因控制的 D.近亲婚配其后代必然有伴性遗传病 解析:选B 从遗传学角度来说,每个正常人身上可能携带几个甚至十几个有害基因,近亲结婚后代患隐性遗传病的机会增加。 7.请根据下面的示意图,回答问题: (1)请写出图中A、B、C所代表的结构或内容的名称;A________,B________,C________。 (2)该图解是____________示意图,进行该操作的主要目的是_______________________________________________________________________。 (3)若胎儿患有多基因遗传病,________(选填“能”或“不能”)在光镜下观察到致病基因;该类遗传病的特点是:在群体中发病率较________,常表现出________,易受________的影响。 (4)如果某人患有一种伴X染色体显性遗传病,对其妻子检查时发现C细胞的染色体组成为XX,是否需要终止妊娠?________。理由是_____________________________________。 解析:(1)、(2)产前诊断的主要检测手段有羊水检查、B超检查、孕妇血细胞检查及基因诊断等,目的是确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病,图示为羊水检查,A为子宫,B为羊水,C为胎儿细胞。(3)多基因遗传病属于分子水平的疾病,在光学显微镜下不可见。多基因遗传病在群体中发病率较高,常表现出家族聚集现象,易受环境的影响。(4)伴X染色体显性遗传病,父方的显性致病基因肯定传给女儿,女儿(XX)患病,因此要终止妊娠。 答案:(1)子宫 羊水 胎儿细胞 (2)羊水检查 确定胎儿是否患有某种遗传病或先天性疾病 (3)不能 高 家族聚集现象 环境 (4)是 父亲的X染色体一定传递给女儿,女儿一定患有该遗传病 (时间:30分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题2分,共20分) 1.在性状的传递过程中,呈现隔代遗传且男性患者多于女性患者的遗传病是(  ) A.多指 B.血友病 C.白化病 D.先天性睾丸发育不全综合征 解析:选B 多指和白化病都是常染色体遗传病,与性别无关;血友病是伴X染色体隐性遗传病,在男性中发病率高;先天性睾丸发育不全综合征是男性才患的疾病。 2.下列关于人类遗传病的叙述中正确的是(  ) A.先天性心脏病都是遗传病 B.单基因遗传病是由一个致病基因引起的遗传病 C.人类基因组测序是测定人的46条染色体中的一半,即23条染色体的碱基序列 D.多基因遗传病是指受两对以上等位基因控制的人类遗传病 解析:选D 先天性疾病不一定是遗传病,控制生物性状的基因在生物体内往往成对存在,因此单基因遗传病应是由1对等位基因引起的遗传病,多基因遗传病则是由两对以上等位基因控制的疾病,人类基因组测序是测定人的22条常染色体和2条性染色体的碱基序列。 3.幸福的家庭都不希望降生一个有缺陷的后代,因此有必要采取优生措施。下列叙述正确的是(  ) A.基因诊断可以用来确定胎儿是否患有猫叫综合征 B.用酪氨酸酶能对白化病进行基因诊断 C.羊水检查是产前诊断的唯一手段 D.禁止近亲结婚主要是为了减少隐性遗传病的发生 解析:选D 猫叫综合征是染色体结构变异遗传病,用基因诊断不能检测,通过羊水细胞染色体检查即可确定;酪氨酸酶不能对白化病进行基因诊断;产前诊断的检测手段除了羊水检查外,还有B超检查、孕妇血细胞检查以及基因诊断等。 4.人类中有一种性别畸形XYY个体,外貌男性,有的智力差,有的智力高于一般人。据说这种人常有反社会行为,富攻击性,在犯人中的比例高于正常人群,但无定论。有生育能力,假如有一个XYY男性与一正常女性结婚,下列判断正确的是(  ) A.该男性产生的精子有X、Y和XY三种类型 B.所生育的后代中出现XYY孩子的概率为1/2 C.所生育的后代中出现性别畸形的概率为1/2 D.所生育的后代智力都低于一般人 解析:选C 该男性产生X、YY、XY、Y四种类型的精子,分别占1/6、1/6、2/6、2/6;后代出现XYY孩子的概率为1/6;后代中出现性别畸形的概率为1/2;后代智力有的低于一般人,有的高于一般人,有的跟一般人相同。 5.(新课标全国卷Ⅰ)如图为某种单基因常染色体隐性遗传病的系谱图(深色代表的个体是该遗传病患者,其余为表现型正常个体)。近亲结婚时该遗传病发病率较高,假定图中第Ⅳ代的两个个体婚配生出一个患该遗传病子代的概率为1/48,那么,得出此概率值需要的限定条件是(  ) A.Ⅰ-2和Ⅰ-4必须是纯合子 B.Ⅱ-1、Ⅲ-1和Ⅲ-4必须是纯合子 C.Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅲ-2和Ⅲ-3必须是杂合子 D.Ⅱ-4、Ⅱ-5、Ⅳ-1和Ⅳ-2必须是杂合子 解析:选B 假设致病基因为a,由题意可知,Ⅱ-2、Ⅱ-3、Ⅱ-4的基因型都为Aa,Ⅲ-3的基因型为AA(占1/3)或Aa(占2/3),1/48可分解为1/4×1/4×1/3,Ⅳ-1是杂合子的概率需为1/2×1/2=1/4,Ⅳ-2是杂合子的概率需为2/3×1/2=1/3,若要满足以上条件,则Ⅱ-1、Ⅲ-1和Ⅲ-4必须是纯合子。 6.下面所示的4个家系中,带阴影的为遗传病患者,白色表现正常。下列叙述不正确的是(  ) A.可能是色盲遗传的家系是甲、乙、丙、丁 B.肯定不是抗维生素D佝偻病(伴X染色体显性遗传)遗传的家系是甲、乙 C.家系甲中,这对夫妇再生一患病孩子的概率为1/4 D.家系丙中,女儿不一定是杂合子 解析:选A 色盲是伴X染色体隐性遗传,特点是母患子必患,所以丁一定不能表示色盲。抗维生素D佝偻病是伴X染色体显性遗传,所以甲、乙肯定不是抗维生素D佝偻病遗传。家系甲中,该遗传病有可能是常染色体隐性遗传,也有可能是伴X染色体隐性遗传,不管是哪种遗传病,这对夫妇再生一患病孩子的概率都为1/4。家系丙中,该遗传病有可能是常染色体隐性遗传或常染色体显性遗传,也有可能是伴X染色体隐性遗传或伴X染色体显性遗传,所以家系丙中,女儿有可能是纯合子,也有可能是杂合子。 7.如图为各类遗传病在人体不同发育阶段的发病风险,下列说法错误的是(  ) A.新出生婴儿和儿童容易表现单基因遗传病和多基因遗传病 B.各种遗传病在青春期的患病率很低 C.成人很少新发染色体异常遗传病,但成人的单基因遗传病比青春期发病率高,而多基因遗传病发病率低 D.各种病的个体易患性都有差异 解析:选C 从图中不难看出成人的单基因遗传病比青春期发病率高,更显著的是多基因遗传病的发病率在中老年群体中随着年龄增加而快速上升。 8.下列说法错误的是(  ) A.人类基因组计划的目的是测定人类基因组的全部DNA序列 B.遗传咨询包括推算后代患病风险率 C.家系分析法是人类遗传病研究最基本的方法 D.21三体综合征发生的根本原因是减数第一次分裂同源染色体未分开 解析:选D 21三体综合征的发生原因是在减数第一次分裂同源染色体未分开或在减数第二次分裂中染色单体分开后,没有分配到两个子细胞中。 9.某城市兔唇畸形新生儿出生率明显高于其他城市,研究这种现象是否由遗传因素引起的方法不包括(  ) A.对正常个体与畸形个体进行基因组比较研究 B.对该城市出生的双胞胎进行相关的调查统计分析 C.对该城市出生的兔唇畸形患者的血型进行调查统计分析 D.对兔唇畸形患者家系进行调查统计分析 解析:选C A项中是对基因组进行研究,紧扣了遗传因素这一要点,故其叙述符合研究要求;双胞胎有同卵双生和异卵双生两种,一般同卵双生的双胞胎的基因型相同,表现型相同的部分是由相同的遗传物质决定的,表现型不同的部分是由环境条件引起的,故B项中通过研究双胞胎是否共同发病,来判断该病的发病是否与遗传因素相关;C项中调查患者的血型,血型直接取决于红细胞表面凝集原的种类,因此调查血型不能推知患者相应的遗传因素;D项中调查患者家系,了解其发病情况,再与整个人群中发病情况作比较,可以判断该病是否是遗传物质引起的。 10.下表是四种人类遗传病的亲本组合及优生指导,不正确的是(  ) 解析:选C 抗维生素D佝偻病为伴X染色体显性遗传,女正父儿皆正,男病母女皆病;红绿色盲为伴X染色体隐性遗传,女病父儿皆病,男正母女皆正;白化病为常染色体隐性遗传,后代性状表现与性别无关;并指为常染色体显性遗传,后代性状表现与性别无关。常染色体遗传病患者生育时要进行产前基因诊断。 二、非选择题(共30分) 11.(10分)克氏综合征是一种性染色体数目异常的疾病。现有一对表现型正常的夫妇生了一个患克氏综合征并伴有色盲的男孩,该男孩的染色体组成为44+XXY。请回答: (1)画出该家庭的系谱图并注明每个成员的基因型(色盲等位基因以B和b表示)。 (2)导致上述男孩患克氏综合征的原因是:他的______(选填“父亲”或“母亲”)的生殖细胞在进行__________分裂形成配子时发生了染色体不分离。 (3)假设上述夫妇的染色体不分离只是发生在体细胞中,①他们的孩子中是否会出现克氏综合征患者?________(选填“会”或“不会”)。②他们的孩子患色盲的可能性是多大?________。 (4)基因组信息对于人类疾病的诊治有重要意义。人类基因组计划至少应测________条染色体的碱基序列。 解析:(1)要较为规范地画出遗传系谱图,准确地写出亲子代的基因型。表现型正常的夫妇生出患色盲的男孩,只能是其母亲为致病基因的携带者,基因型为XBXb。(2)在减数第二次分裂时染色体未分离,形成了基因型为XbXb的配子。(3)如果题中的夫妇染色体不分离只发生在体细胞中,则不会导致其孩子出现克氏综合征患者,但可能患色盲,因为夫妇双方的基因型分别为XBY、XBXb,他们的孩子(注意:不是男孩)患色盲的概率为1/4。(4)人类基因组测序应测24条染色体的碱基序列,即22条常染色体+X染色体+Y染色体。 答案:(1)如图 (2)母亲 减数 (3)①不会 ②1/4 (4)24 12.(10分)人类白化病和苯丙酮尿症是代谢引起的疾病。白化病患者皮肤缺乏黑色素;苯丙酮尿症患者体内的苯丙酮酸大量从尿液中排出。如甲图表示苯丙氨酸在人体内的代谢,乙图为某家系苯丙酮尿症的遗传图谱,该病受一对等位基因R、r控制。请据图回答有关问题:   (1)分析甲图可以得知,在基因水平上,白化病患者是由于基因________发生突变所致,苯丙酮尿症是由于基因________发生突变所致。 (2)分析乙图可知,苯丙酮尿症是由________染色体上的________性基因控制的。 (3)乙图中Ⅱ5、Ⅱ8的基因型分别为_______、_______。 (4)乙图中Ⅲ10是患病女孩的概率是________。请用雌雄配子交叉法表示出此遗传图解。 解析:(1)白化病是因为酪氨酸没有转化成黑色素所致,根本原因是基因3发生突变,不能合成酪氨酸酶。苯丙酮尿症是由于基因2突变,苯丙氨酸不能正常代谢产生酪氨酸,而是通过苯丙氨酸转移酶形成大量苯丙酮酸所致。(2)根据系谱图,Ⅰ1、Ⅰ2无病而Ⅱ4、Ⅱ7有病,说明该病是隐性基因控制的疾病。因Ⅱ7(女)父亲正常,可推知该致病基因不位于X染色体上。(3)根据系谱图可以判断Ⅰ1、Ⅰ2个体的基因型是Rr,则Ⅱ5无病的基因型可能是RR或Rr。因为Ⅲ11为患者,基因型为rr,所以Ⅱ8必然含有致病基因,同时,Ⅱ8未患病,所以Ⅱ8是携带者,基因型为Rr。(4)Ⅱ5的基因型为RR(1/3)或Rr(2/3),Ⅱ6基因型为rr,如果子代患病则Ⅱ5必须为Rr(2/3),所以患病概率为2/3×1/2=1/3,又因是女孩,所以患病概率是1/6。 答案:(1)3 2 (2)常 隐 (3)RR或Rr Rr (4)1/6  如图 13.(10分)生物研究性学习小组的同学对某地区人类的遗传病进行调查。在调查中发现:甲种遗传病(简称甲病)在患有该病的家族中发病率较高,往往是代代相传;乙种遗传病(简称乙病)的发病率较低。以下是甲病和乙病在该地区万人中表现情况统计表(假定甲、乙病均由核基因控制)。 请根据所给的材料和所学的知识回答: (1)控制甲病的基因最可能位于______________,控制乙病的基因最可能位于______________,主要理由是_________________________________________________。 (2)如图是该小组同学在调查中发现的上述两种遗传病的家族系谱图。其中甲病与正常为一对相对性状,显性基因用A表示,隐性基因用a表示;乙病与正常为一对相对性状,显性基因用B表示,隐性基因用b表示。请根据家族系谱图回答下列问题: ①Ⅲ10的基因型为________。 ②如果Ⅳ11是男孩,则该男孩同时患甲病和乙病的概率为________,只患甲病的概率为____________。 解析:(1)甲病男女患病概率基本相同,基因最可能位于常染色体上;乙病男性患者明显多于女性患者,致病基因最可能位于X染色体上。(2)由题意可知甲病为常染色体显性遗传病,乙病为伴X染色体隐性遗传病,则Ⅲ10的基因型为aaXBXB或aaXBXb,Ⅲ9的基因型为AaXBY。Ⅲ10与Ⅲ9婚配,后代表现如下:甲病患者1/2,甲病正常1/2;男性乙病患者1/4,男性乙病正常3/4,因此Ⅳ11同时患甲病和乙病的概率为1/2×1/4=1/8,只患甲病的概率为1/2×3/4=3/8。 答案:(1)常染色体上 X染色体上 甲病男女患者人数基本相同,乙病男性患者明显多于女性患者 (2)①aaXBXB或aaXBXb ②1/8 3/8 [知识归纳整合] [构建联系] [主干梳理] 1.遗传病的类型及遗传特点 2.遗传病类型的判断方法 [强化针对训练] 1.如表所示是四种人类遗传病的亲本组合及优生指导,其中错误的是(  ) 选项 遗传病 遗传方式 夫妻基因型 优生指导 A 抗维生素D佝偻病 伴X染色体显性遗传 XaXa×XAY 选择生男孩 B 红绿色盲症 伴X染色体隐性遗传 XbXb×XBY 选择生女孩 C 白化病 常染色体隐性遗传 Aa×Aa 选择生女孩 D 并指症 常染色体显性遗传 Tt×tt 产前基因诊断 解析:选C 抗维生素D佝偻病为伴X染色体显性遗传病,夫妻基因型为XaXa、XAY,后代中女儿全为患者,而儿子全部正常,因此选择生男孩;红绿色盲症为伴X染色体隐性遗传病,夫妻基因型为XbXb、XBY,则后代中儿子全为患者,而女儿为携带者,表现型正常,因此选择生女儿;白化病为常染色体隐性遗传病,夫妻基因型为Aa、Aa,后代中儿子与女儿的患病概率相同,不能通过性别来确定胎儿是否正常;并指症为常染色体显性遗传病,夫妻基因型为Tt、tt,后代中儿子与女儿的患病概率相同,因此可通过产前基因诊断确定胎儿是否正常。 2.人21号染色体上的短串联重复序列(STR,一段核苷酸序列)可作为遗传标记对21三体综合征作出快速的基因诊断。现有一个21三体综合征患儿,该遗传标记的基因型为++-,其父亲该遗传标记的基因型为+-,母亲该遗传标记的基因型为--。据此所作判断正确的是(  ) A.该患儿致病基因来自父亲 B.卵细胞21号染色体不分离而产生了该患儿 C.精子21号染色体有2条而产生了该患儿 D.该患儿的母亲再生一个21三体综合征婴儿的概率为50% 解析:选C 21三体综合征是染色体数目异常病,题干中给出的标记基因,不是致病基因,由于患儿遗传标记的基因型为++-,其父亲该遗传标记的基因型为+-,母亲该遗传标记的基因型为--,所以其致病原因是父亲产生的精子21号染色体有2条,该患儿母亲再生一个21三体综合征孩子的概率不能确定。 3.人类遗传病发病率逐年增高,相关遗传学研究备受关注。分析下面遗传系谱图,不能得到的结论是(  ) 注:Ⅱ4无致病基因,甲病基因用A、a表示,乙病基因用B、b表示。 A.甲病的遗传方式为常染色体显性遗传,乙病的遗传方式为伴X染色体隐性遗传 B.Ⅱ2的基因型为AaXbY,Ⅲ1的基因型为aaXBXb C.如果Ⅲ2与Ⅲ3婚配,生出正常孩子的概率为9/32 D.两病的遗传符合基因的自由组合定律 解析:选C 由Ⅱ3和Ⅱ4不患乙病,但其儿子Ⅲ4患乙病可判断出乙病属于隐性遗传病,再由Ⅱ4无致病基因、Ⅱ3患甲病不患乙病等判断出乙病为伴X染色体隐性遗传病,甲病为显性遗传病。再由Ⅱ2患甲病,其母亲和女儿都正常,说明甲病不可能为伴X染色体遗传病,从而确定甲病为常染色体显性遗传病,同时也可以确定Ⅱ2的基因型为AaXbY,Ⅲ1正常而其父亲患两种病,故Ⅲ1的基因型为aaXBXb。分析可得出Ⅲ2的基因型为AaXBY,Ⅲ3的基因型为AaXBXB或AaXBXb(各有1/2的可能),所以Ⅲ2与Ⅲ3婚配生出正常孩子的概率=不患甲病的概率×不患乙病的概率=不患甲病的概率×(1-患乙病的概率)=(1/4)×[1-(1/4)×(1/2)]=7/32。 4.(重庆高考)某一单基因遗传病家庭,女儿患病,其父母和弟弟的表现型均正常。 (1)根据家族病史,该病的遗传方式是______________;母亲的基因型是________(用A,a表示);若弟弟与人群中表现型正常的女性结婚,其子女患该病的概率为________(假设人群中致病基因频率为1/10,结果用分数表示),在人群中男女患该病的概率相等,原因是男性在形成生殖细胞时________自由组合。 (2)检测发现,正常人体中的一种多肽链(由146个氨基酸组成)在患者体内为仅含45个氨基酸的异常多肽链。异常多肽链产生的根本原因是____________________,由此导致正常mRNA第________位密码子变为终止密码子。 (3)分子杂交技术可用于基因诊断,其基本过程是用标记的DNA单链探针与________进行杂交。若一种探针能直接检测一种基因,对上述疾病进行产前基因诊断时,则需要________种探针。若该致病基因转录的mRNA分子为“…ACUUAG…”,则基因探针序列为__________;为制备大量探针,可利用________技术。 解析:(1)正常双亲生出患病孩子,说明患病是隐性性状,父亲正常而女儿患病说明该基因位于常染色体上,这对表现正常的双亲基因型均为Aa,他们所生表现型正常的儿子基因型为1/3AA、2/3Aa;人群中a基因的频率为0.1,A基因的频率为1-0.1=0.9,AA的基因型频率为0.81,Aa的基因型频率为0.18,正常表现型中AA的概率为0.81/(0.81+0.18)=9/11,Aa的概率为0.18/(0.81+0.18)=2/11;2/3Aa×2/11Aa→(2/3×2/11×1/4)aa=1/33aa;常染色体遗传病的患病概率在人群中没有性别差异,原因在于男性减数分裂形成生殖细胞时,常染色体和性染色体自由组合。(2)正常的146个氨基酸组成的肽链变为仅由前45个氨基酸组成的异常肽链,这种异常肽链产生的根本原因是基因突变,导致正常mRNA第46位的密码子变成了终止密码子。(3)基因诊断的基本过程是用标记的DNA单链与待测基因进行杂交;若一种探针能直接检测一种基因,则对该种单基因遗传病的检测需要2种探针,以分别检测正常基因和致病基因;依据碱基互补配对原则,若mRNA上碱基序列为…ACUUAG…,则对应基因探针的碱基序列为…ACTTAG…或…TGAATC…;利用PCR技术可以对DNA进行体外扩增。 答案:(1)常染色体隐性遗传 Aa 1/33 常染色体和性染色体 (2)基因突变 46  (3)目的基因(待测基因) 2 ACTTAG(TGAATC) PCR 5.图1为某家族甲、乙两种遗传病的系谱图,甲病由一对等位基因(A、a)控制,乙病由另一对等位基因(B、b)控制,两对基因位于两对同源染色体上。经DNA分子结构分析,发现乙病致病基因与其相对应的正常基因相比,乙病致病基因缺失了某限制酶的切点。图2为甲、乙、丙3人的乙病致病基因或相对应正常基因的核酸分子杂交诊断结果示意图。据图回答(概率以分数表示): (1)甲病的遗传方式不可能是______________________,已知对Ⅲ5进行核酸分子杂交诊断后,其电泳结果与图2中甲相同,则乙病的遗传方式是_______________________。 (2)假如通过遗传学检测发现,Ⅲ5带有甲病的致病基因,则Ⅱ3的基因型有________种,Ⅲ3与Ⅱ3基因型相同的概率是________。Ⅲ4与Ⅲ5再生一个患病孩子的概率是________。通过社会调查,发现甲病在人群中的发病率为1%,乙病的致病基因在人群中的基因频率为5%,则Ⅲ9与一个正常女人结婚,生出正常孩子的概率是________。 (3)Ⅳ1的乙病基因最终来自(  ) A.Ⅰ1      B.Ⅰ2 C.Ⅱ1 D.Ⅱ2 (4)若对图1中的________和________进行核酸分子杂交诊断,其结果会与图2中的乙相同。若对Ⅲ8进行核酸分子杂交诊断,其结果与图2中的丙相同,则Ⅲ8与Ⅲ2结婚,生出男孩患乙病的概率是________。 解析:(1)由图1中Ⅱ1患病而Ⅰ1不患病可知,甲病不可能是伴X染色体显性遗传病。由图1中Ⅱ1患病而Ⅲ1正常可知,甲病不可能是伴Y染色体遗传病。题干中已明确Ⅲ5核酸分子杂交后电泳结果与图2中甲(含两条较小的电泳带,全部为正常基因)相同,即Ⅲ5不携带乙病的致病基因,则Ⅳ1的乙病致病基因只能来自Ⅲ4,而Ⅲ4表现正常,因此,乙病是伴X染色体隐性遗传病。(2)假如通过遗传学检测发现,Ⅲ5带有甲病的致病基因,而遗传系谱图中Ⅲ5又显示未患甲病,说明甲病也是隐性遗传病,且致病基因不在X染色体上。对甲病来说,Ⅰ2是患者,其基因型一定是aa,而Ⅱ3表现正常,基因型一定是Aa。对乙病来说,Ⅱ4患病,则说明Ⅰ1的基因型是XBXb,Ⅱ3的基因型就有XBXb和XBXB两种可能,且各占1/2。同理,Ⅲ3的基因型也有AaXBXb、AaXBXB两种可能,各占1/2。因此,Ⅲ3与Ⅱ3基因型相同的概率是(1/2)×(1/2)+(1/2)×(1/2)=1/2。从题图中看,Ⅳ1患两种病,即其基因型是aaXbY。所以,Ⅲ4的基因型是aaXBXb,Ⅲ5的基因型是AaXBY,生出患病孩子的基因型有:aaXbY、aaXBY、aaXBXb、aaXBXB、AaXbY,其概率各为1/8,因此,患病孩子的概率是5/8。由图示可知:Ⅲ9的基因型是aaXBY,根据题意,甲病在人群中的发病率为1%,则人群中A、a的基因频率分别为90%和10%,AA的基因型频率是81%,Aa的基因型频率是18%。单独从甲病看,Ⅲ9与一个正常女人结婚,生出患病孩子的概率是(1/2)×(18/99)=1/11,则生出正常孩子的概率就是10/11。根据乙病的致病基因在人群中的基因频率为5%可知,这个正常女人的基因型是XBXB或XBXb,其出现的频率分别是361/400和38/400。单独从乙病看,Ⅲ9与一个正常女人结婚,生出患病孩子的概率是(1/4)×(38/400)=19/800,则生出正常孩子的概率为781/800。所以,综合起来看,Ⅲ9与一个正常女人结婚,生出正常孩子的概率是(10/11)×(781/800)=71/80。(3)Ⅳ1的乙病基因Xb只能来自其母亲Ⅲ4,Ⅲ4的Xb只能来自Ⅱ2。(4)从图2中乙的核酸分子杂交诊断结果来看,乙的核酸分子只有隐性基因,图1中Ⅱ4和Ⅳ1的基因型是XbY,应与乙的结果相同。对Ⅲ8进行核酸分子杂交诊断,其结果与丙相同,说明Ⅲ8的基因型是XBXb,其与Ⅲ2结婚生出的男孩患乙病的概率为1/2。 答案:(1)伴X染色体显性遗传、伴Y染色体遗传 伴X染色体隐性遗传 (2)2 1/2 5/8 71/80 (3)D (4)Ⅱ4 Ⅳ1 1/2 PAGE 22

  • ID:11-5965991 2019高中生物第4章基因的表达学案(2份打包)新人教版必修2

    高中生物/人教版(新课程标准)/必修2《遗传与进化》/第四章 基因的表达/本章综合与测试

    基因指导蛋白质的合成 一、RNA的组成及分类 1.基本单位的组成 2.结构 一般是单链,长度比DNA短;能通过核孔从细胞核转移到细胞质中。 3.分类 (1)信使RNA(mRNA)——传递遗传信息 (2)转运RNA(tRNA)——运输氨基酸 (3)核糖体RNA(rRNA)——组成核糖体 二、遗传信息的转录 1.对转录概念的理解 2.转录过程 三、遗传信息的翻译 1.对翻译概念的理解 2.遗传信息、密码子、反密码子的比较 存在位置 含义 生理作用 遗传信息 DNA 脱氧核苷酸(碱基对)的排列顺序 直接决定mRNA中碱基的排列顺序,间接决定氨基酸的排列顺序 密码子 mRNA mRNA上 3个相邻的碱基 直接决定氨基酸的排列顺序 反密码子 _tRNA 与密码子互补的3个碱基 识别密码子   3.翻译的过程 一、遗传信息的转录 1.阅读教材P62~63,分析图4-2、4-3探究下列问题: 结合第3章第2节DNA分子的结构,比较DNA和RNA。 提示:细胞核 细胞质 脱氧核糖核苷酸 核糖核苷酸 腺嘌呤(A) 鸟嘌呤(G) 胸腺嘧啶(T) 尿嘧啶(U) 脱氧核糖 核糖 2.探究RNA为什么能作为DNA的信使。 提示:(1)RNA的基本组成单位是核苷酸,含有4种碱基,可以储存遗传信息;(2)RNA一般是单链,比DNA短,能通过核孔,从细胞核进入细胞质;(3)组成RNA的碱基也严格遵循碱基互补配对原则。 3.仔细分析教材P63图4-4,探究下列问题: 如下所示为一段DNA分子,如果以β链为模板进行转录,试回答下列问题: (1)写出对应的mRNA的碱基序列。 提示:……AUGAUAGGGAAAC……。 (2)转录成的RNA的碱基序列,与作为模板的DNA单链的碱基序列有何关系?与DNA的另一条链的碱基序列相比有哪些异同? 提示:①转录成的RNA的碱基序列,与作为模板的DNA单链的碱基序列互补配对。 ②相同点:a.碱基数目相等;b.都含A、G、C 3种碱基。不同点:RNA中含有U,DNA中含有T。 二、遗传信息的翻译 1.组成生物体的氨基酸有20种,如果mRNA上的1个碱基决定1个氨基酸,能决定多少种氨基酸?2个碱基决定1个氨基酸能决定多少种氨基酸?试推测mRNA上至少几个碱基决定1个氨基酸才能决定20种氨基酸。 提示:(1)mRNA上的碱基有4种,如果1个碱基决定1个氨基酸,能决定41=4种氨基酸。 (2)2个碱基决定1个氨基酸能决定42=16种氨基酸。 (3)当由3个碱基决定一个氨基酸时,可以编码43=64种氨基酸,所以至少需要3个碱基决定1种氨基酸才足以组合出构成蛋白质的20种氨基酸。 2.结合教材P65表4-1中20种氨基酸的密码子表思考: (1)密码子有多少种?在蛋白质合成过程中都决定氨基酸吗? 提示:密码子共有64种,但有3种为终止密码子,不决定氨基酸,决定氨基酸的密码子有61种。 (2)一种氨基酸可能对应几个密码子,这一现象称做密码的简并,密码的简并对生物体的生存发展有什么意义? 提示:密码的简并在遗传的稳定性和提高翻译速率上有一定的意义,具体如下: ①当密码子中有一个碱基改变时,由于密码的简并,可能并不会改变对应的氨基酸。 ②当某种氨基酸使用频率高时,几种不同的密码子都编码一种氨基酸可以保证翻译的速率。 3.结合下面图解,思考: (1)基因中的碱基数、mRNA分子中的碱基数、蛋白质分子中的氨基酸数之间有何数量关系? 提示:基因中的碱基、mRNA分子中的碱基与蛋白质分子中的氨基酸三者之间的数量比为6∶3∶1。 (2)在蛋白质合成过程中,DNA中碱基数、mRNA中碱基数、氨基酸数是否一定遵循以上数量关系? 提示:不一定。因在一段多肽链对应的mRNA中含有不编码氨基酸的终止密码子,而在其对应的DNA中,还含有一些不能转录为mRNA的DNA片段。 4.判断正误 (1)氨基酸与密码子之间具有一一对应的关系。(×) (2)转录和翻译过程可以出现A-U、U-A、C-G、G-C四种配对关系,不会出现T-A的配对方式。(×) (3)当密码子中有一个碱基改变时,可能不会改变对应的氨基酸。(√) 5.连线(将左侧的名词与其相对应的概念用线连接起来) 1.转录、翻译与DNA复制的比较 项目 DNA复制 转录 翻译 场所 主要是细胞核 主要是细胞核 主要是细胞质中的核糖体 模板 DNA的两条链 DNA的一条链 mRNA 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸 时间 细胞分裂间期 生物生长发育的过程中 产物 2个相同的DNA RNA(mRNA、tRNA、rRNA) 有一定氨基酸排列顺序的蛋白质 特点 边解旋边复制,半保留复制 边解旋边转录,DNA仍保留 1个mRNA分子可结合多个核糖体,提高合成蛋白质的速度 研究方法 可用放射性同位素标记“T” 可用放射性同位素标记“U” 可用放射性同位素标记“氨基酸” 联系 [特别提醒] (1)一个mRNA翻译出的多肽链不一定是一条,可以同时附着多个核糖体,翻译出多条多肽链。 (2)从核糖体上脱离下来的只是肽链,肽链还要进一步加工,才能成为具有生物活性的蛋白质。 2.遗传信息、密码子、反密码子与氨基酸之间的关系 3.转录、翻译中的有关计算 (1)基因中碱基、RNA中碱基和氨基酸的数量关系 ①转录时只以DNA的一条链为模板,因此转录形成的mRNA分子中的碱基数目是基因中碱基的1/2。 ②翻译过程中,mRNA中每3个碱基决定1个氨基酸,所以经翻译合成的蛋白质分子中氨基酸数目是mRNA中碱基的1/3。 (2)基因控制蛋白质合成过程中的几种数量关系 基因中碱基数∶mRNA中碱基数∶蛋白质中氨基酸数=6∶3∶1。 [特别提醒] (1)上述比例关系只是针对基因中的碱基,而不是整个DNA分子。 (2)由于终止密码子的存在,因此mRNA中碱基数比氨基酸数的3倍还要多一些,注意题目中是否有限定词,如“最少”等。 [例1] (浙江高考)某生物基因表达过程如图所示,下列叙述与该图相符的是(  ) A.在RNA聚合酶作用下DNA双螺旋解开 B.DNA-RNA杂交区域中A应与T配对 C.mRNA翻译只能得到一条肽链 D.该过程发生在真核细胞中 [研析] 本题以图示为信息载体考查生物基因表达过程。具体解题过程如下: [审]——提取信息 信息a:在RNA聚合酶作用下,以双链DNA的一条链为模板,合成mRNA。 信息b:合成的mRNA上结合有2个核糖体,并有肽链合成。 [联]——联系基础 以DNA的一条链为模板,按照碱基互补配对原则合成RNA的过程,叫做转录;以mRNA为模板,将游离的氨基酸合成具有一定氨基酸排列顺序的多肽的过程,叫做翻译;真核细胞中转录是在细胞核中,翻译是在细胞质中,原核细胞中转录和翻译可同时进行。 [判]——研判选项 A项:转录时,DNA双链是在RNA聚合酶作用下解旋的,A项正确。 B项:转录时的碱基互补配对方式是A-U、T-A、G-C、C-G,所以DNA-RNA杂交区域中A应与U配对,B项错误。 C项:图中mRNA上连接有2个核糖体且已合成出2条多肽链,C项错误。 D项:转录、翻译同时进行,故图示过程发生在原核细胞中,D项错误。 [答案] A [例2] mRNA上决定氨基酸的一个密码子的一个碱基发生替换,对识别该密码子的tRNA种类及转运的氨基酸种类将会产生的影响是(  ) A.tRNA种类一定改变,氨基酸种类一定改变 B.tRNA种类不一定改变,氨基酸种类不一定改变 C.tRNA种类一定改变,氨基酸种类不一定改变 D.tRNA种类不一定改变,氨基酸种类一定改变 [解析] 一种密码子只能对应一种氨基酸,而一种氨基酸可以有多种密码子。mRNA上决定氨基酸的一个密码子的一个碱基发生替换,则识别该密码子的tRNA(一端有反密码子)种类也肯定发生改变。但改变后的密码子有可能与原密码子决定的是同一种氨基酸,故氨基酸种类不一定改变。 [答案] C 密码子、反密码子和氨基酸之间的对应关系 —————————————————[课堂归纳]—————————————————— [网络构建] 填充:①转录 ②翻译 ③mRNA、tRNA、rRNA ④核糖体? [关键语句] 1.RNA有三种:信使RNA(mRNA)、转运RNA(tRNA)和核糖体RNA(rRNA)。 2.转录的主要场所是细胞核,条件是模板(DNA的一条链)、原料(4种核糖核苷酸)、酶(RNA聚合酶)和能量。 3.翻译的场所是核糖体,条件是模板(mRNA)、原料(20种氨基酸)、酶和能量。 4.密码子共有64种,其中决定氨基酸的密码子有61种,3种终止密码子不决定氨基酸。 5.一种氨基酸对应一种或多种密码子,一种密码子最多只决定一种氨基酸。 6.每种tRNA只能识别并转运一种氨基酸,一种氨基酸可由一种或多种tRNA识别和转运。 知识点一、DNA与RNA的比较 1.下列哪项是DNA和RNA共同具有的(  ) A.双螺旋结构      B.脱氧核糖 C.尿嘧啶 D.腺嘌呤 解析:选D 具有双螺旋结构的是DNA,RNA不具有;脱氧核糖是DNA中特有的五碳糖,尿嘧啶是RNA中特有的碱基,腺嘌呤是DNA和RNA共同具有的碱基。 2.在人体中,由A、T、C三种碱基参与构成的核苷酸共有(  ) A.两种 B.四种 C.五种 D.六种 解析:选C A、T、C能构成三种脱氧核苷酸,由于核糖核苷酸中没有T碱基,A、C能构成两种核糖核苷酸,因此A、T、C能构成五种核苷酸。 知识点二、DNA复制、转录、翻译的比较 3.真核细胞中DNA复制、转录和翻译的主要场所依次是(  ) A.细胞核、细胞核、核糖体 B.细胞核、细胞质、核糖体 C.细胞核、细胞核、高尔基体 D.细胞核、细胞质、内质网 解析:选A DNA的复制、转录都是以DNA为模板,DNA主要在细胞核中,故DNA复制、转录的场所主要是细胞核,翻译是在细胞质中的核糖体上完成的。 4.有关真核细胞DNA复制和转录这两种过程的叙述,错误的是(  ) A.两种过程都可在细胞核中发生 B.两种过程都有酶参与反应 C.两种过程都以脱氧核苷酸为原料 D.两种过程都以DNA为模板 解析:选C 复制和转录都主要在细胞核内进行;都需要各种酶的参与;复制的原料是4种脱氧核苷酸,转录的原料是4种核糖核苷酸;两种过程的模板都是DNA,复制是以DNA的两条链分别为模板,而转录是以DNA的一条链为模板。 知识点三、基因控制蛋白质合成中的相关计算 5.一段原核生物的mRNA通过翻译可合成一条含有11个肽键的多肽,则此mRNA分子至少含有的碱基个数及合成这段多肽最多需要的tRNA个数,依次为(  ) A.33,11 B.36,12 C.12,36 D.11,36 解析:选B 由题干知此多肽有11个肽键,可推知此多肽应由12个氨基酸脱水缩合而成,对应mRNA上的碱基至少应为12×3=36个,对应DNA上的碱基至少为12×6=72个,而12个氨基酸最多需要12个tRNA来转运。 6.根据下表蛋白质合成中遗传信息的传递过程,在下面表格中的空白处填入相应的字母并回答问题。 (1)丙氨酸的密码子是________,决定编码该氨基酸的密码子的碱基是________。 (2)第二个氨基酸应是________。[半胱氨酸(UGC)、丝氨酸(UCC)、苏氨酸(ACC)、精氨酸(AGG)] (3)________链为转录的模板链,是储存遗传信息的链,密码子位于________链上。 (4)在控制合成胰岛素(含51个氨基酸)的基因中,至少含有________个脱氧核苷酸。 解析:首先根据mRNA上的密码子和tRNA上的反密码子的碱基互补配对,即c链和d链碱基互补配对,可以得出c链上第四个碱基是U,恰好与a链相应位置上的A互补,由此得出c链是以a链为模板转录得来的。理清上述关系,就可以将题中表格填写完整,具体如下: 答案:(1)GCA CGT (2)半胱氨酸 (3)a c (4)306 (时间:30分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题2分,共20分) 1.(海南高考)关于RNA的叙述,错误的是(  ) A.少数RNA具有生物催化作用 B.真核细胞内mRNA和tRNA都是在细胞质中合成的 C.mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为密码子 D.细胞中有多种tRNA,一种tRNA只能转运一种氨基酸 解析:选B 真核细胞内的mRNA和tRNA主要是在细胞核中合成的;少数RNA是酶,具催化作用;mRNA上决定1个氨基酸的3个相邻碱基称为1个密码子;tRNA具有特异性,一种tRNA只能识别并转运一种氨基酸。 2.(上海高考)真核生物的核基因必须在mRNA形成之后才能翻译蛋白质,但原核生物的mRNA通常在转录完成之前便可启动蛋白质的翻译,针对这一差异的合理解释是(  ) A.原核生物的遗传物质是RNA B.原核生物的tRNA呈三叶草结构 C.真核生物的核糖体可以进入细胞核 D.真核生物的mRNA必须通过核孔后才能翻译 解析:选D 真核生物的细胞结构中有细胞核,只有全部转录之后,mRNA才从核孔中出来进入细胞质中翻译,而原核细胞没有核膜,是边转录边翻译。 3.下列关于遗传信息和遗传密码在核酸中的位置和碱基构成的叙述中,正确的是(  ) A.遗传信息位于mRNA上,遗传密码位于DNA上,碱基构成相同 B.遗传信息位于DNA上,遗传密码位于mRNA、tRNA或rRNA上,碱基构成相同 C.遗传信息和遗传密码都位于DNA上,碱基构成相同 D.遗传信息位于DNA上,遗传密码位于mRNA上,碱基构成不同 解析:选D 遗传信息是DNA分子上脱氧核苷酸的排列顺序。RNA分为mRNA、tRNA和rRNA,mRNA上具有密码子,tRNA具有运载氨基酸的作用。构成DNA的碱基是A、T、G、C,构成RNA的碱基是A、U、G、C,故它们的碱基构成不同。 4.有关基因控制蛋白质合成的叙述,不正确的是(  ) A.转录和翻译都可发生在线粒体内 B.转录和翻译的原料分别是核糖核苷酸和氨基酸 C.一个密码子只决定一种氨基酸,一种氨基酸只由一种tRNA转运 D.转录和翻译的模板分别是DNA的一条链和mRNA 解析:选C 转录主要发生在细胞核中,以DNA的一条链为模板,以核糖核苷酸为原料。翻译则主要发生在细胞质中,以mRNA为模板,以氨基酸为原料,但线粒体内也有DNA和核糖体,因此转录和翻译也可发生在线粒体内;由于密码子的简并现象,因此一种氨基酸可对应多种密码子,也可由多种tRNA转运。 5.如图所示,下列有关叙述中不正确的是(  ) A.甲是DNA,乙为RNA,此过程要以甲为模板,酶为RNA聚合酶等 B.甲是DNA,乙为DNA,此过程要以甲为模板,酶为DNA聚合酶等 C.甲是RNA,乙为DNA,此过程为转录,原料为脱氧核苷酸 D.甲是RNA,乙为蛋白质,此过程为翻译,原料为氨基酸 解析:选C 转录是以DNA的一条链为模板,原料是核糖核苷酸,产物是RNA。 6.如图代表人体胰岛细胞中发生的某一过程(AA代表氨基酸),下列叙述正确的是(  ) A.能给该过程提供遗传信息的只能是DNA B.该过程合成的产物一定是酶或激素 C.有多少个密码子就有多少个反密码子与之对应 D.该过程中有水产生 解析:选D 图示为翻译过程,为该过程提供遗传信息的是mRNA;该过程合成的产物是蛋白质,但不一定是酶或激素;在64种密码子中有3种终止密码子,不编码任何的氨基酸,没有反密码子与之对应;翻译过程的实质是氨基酸在核糖体上发生的脱水缩合。 7.在一个DNA分子中,腺嘌呤与胸腺嘧啶之和占全部碱基数目的54%,其中一条链中鸟嘌呤与胸腺嘧啶分别占该链碱基总数的22%和28%,则由该链转录的信使RNA中鸟嘌呤与胞嘧啶分别占碱基总数的(  ) A.24%,22% B.22%,28% C.26%,24% D.23%,27% 解析:选A 由碱基互补配对原则及题干分析知,在DNA分子中,一条链上的鸟嘌呤G和胸腺嘧啶T分别占该核苷酸链碱基的22%和28%,那么,由该链转录出来的信使RNA中的鸟嘌呤G等于该链中的胞嘧啶,即(1-54%)-22%=24%,胞嘧啶等于该链的鸟嘌呤,即22%。 8.如图为真核生物细胞核内转录过程的示意图,下列说法正确的是(  ) A.①链的碱基A与②链的碱基T互补配对 B.②是以4种核糖核苷酸为原料合成的 C.如果③表示酶分子,则它的名称是DNA聚合酶 D.转录完成后,②需通过两层生物膜才能与核糖体结合 解析:选B 图中①链为模板链,②链为RNA,①链中A与②链中U互补配对;③表示RNA聚合酶;转录完成后,②通过核孔进入细胞质,穿过0层生物膜。 9.对于下列图解,说法不正确的是(  )  DNA…-A-T-G-C-C-C-…  RNA…-U-A-C-G-G-G-… A.在DNA分子的一条单链中相邻的碱基A与T的连接需通过“脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖” B.该过程可表示一个DNA分子转录成mRNA C.该图中的产物穿过0层生物膜与细胞质中的核糖体结合,进行遗传信息的翻译 D.该图中共有7种核苷酸 解析:选D DNA单链中相邻的碱基是通过“脱氧核糖-磷酸-脱氧核糖”连接的;该图表示DNA转录形成mRNA的过程;转录得到的产物mRNA通过核孔进入细胞质中参与翻译,没有穿过生物膜结构;该图中共有8种核苷酸。 10.如图为真核细胞中多聚核糖体合成蛋白质的示意图,据图判断不正确的是(  ) A.①主要在细胞核内合成,通过核孔进入细胞质 B.②彻底水解产物的种类比③多 C.此过程还需要RNA聚合酶参与 D.图示过程可提高蛋白质合成速率 解析:选C 此过程为翻译过程,不需要RNA聚合酶的参与。①是RNA,在细胞核中合成,通过核孔进入细胞质。②是核糖体,由rRNA和蛋白质组成,彻底水解产物包括20多种氨基酸和4种核糖核苷酸;③是多肽链,彻底水解产物包括20多种氨基酸。 二、非选择题(共30分) 11.(16分)如图所示,左图为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图,右上图为其中一个生理过程的模式图。请回答下列问题: (1)结构Ⅰ、Ⅱ代表的结构或物质分别为:________、__________________。 (2)完成过程①需要的物质是从细胞质进入细胞核的。它们是________________________________。 (3)据图分析,基因表达过程中转录的发生场所有__________________________。 (4)根据表格判断:[Ⅲ]为________(填名称),携带的氨基酸是________。若蛋白质2在线粒体内膜上发挥作用,推测其功能可能是参与有氧呼吸的第________阶段。 (5)下图为上图中①过程,图中的b和d二者在化学组成上的区别是____________________。图中a是一种酶分子,它能促进c的合成,其名称为_______________。 解析:(1)由图可知,结构Ⅰ是双层膜结构的核膜,Ⅱ是线粒体DNA。(2)过程①是核DNA转录合成RNA的过程,需要核糖核苷酸为原料,还需要酶和ATP,它们都是在细胞质中合成的。(3)核基因表达过程中的转录发生在细胞核中,线粒体DNA的表达场所是线粒体。(4)Ⅲ是tRNA,上面的3个特定的碱基(反密码子)和mRNA上的密码子是互补配对的,即mRNA上的密码子是ACU,该tRNA携带的氨基酸是苏氨酸。线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,其中第三阶段在线粒体内膜上进行,故蛋白质2应该是与有氧呼吸有关的酶。(5)图中①是核DNA转录的过程,其中b在DNA分子中,应该是胞嘧啶脱氧核苷酸,而d在RNA分子中,应该是胞嘧啶核糖核苷酸。RNA聚合酶是催化转录过程的酶,可以催化单个核糖核苷酸聚合成RNA分子。 答案:(1)核膜 线粒体DNA (2)ATP、核糖核苷酸、酶 (3)细胞核、线粒体 (4)tRNA 苏氨酸 三 (5)前者含脱氧核糖,后者含核糖 RNA聚合酶 12.(14分)如图是细胞内进行遗传信息传递的部分图解,并提供了部分氨基酸的密码子,请据图回答: 酪氨酸(UAC),苯丙氨酸(UUU、UUC),丙氨酸(GCA),甘氨酸(GGC),赖氨酸(AAG、AAA),脯氨酸(CCG),甲硫氨酸(AUG),精氨酸(CGA)。 (1)图中1和2分别表示________、________(物质)。 (2)若该图表示以甲链为模板合成乙链,则该过程称为________,催化该过程的酶主要是________。 (3)若两条链共含有200个碱基,且A∶T∶G∶C=2∶1∶3∶3,则含碱基U有________个。 (4)若甲链中的一段序列为……TACTTCAAACCGCGT……,据此推测其编码的氨基酸序列为 ________________________________________________________________________。 解析:(1)甲为DNA的一条链,乙为mRNA。所以,图中1和2分别表示脱氧核糖和核糖。(2)图中显示的过程为转录,催化该过程的酶主要是RNA聚合酶。(3)根据题意可推知,碱基U所占的比例为两条链碱基总数的1/10,所以碱基U有20个。(4)根据甲链中的碱基序列,可写出mRNA的碱基序列是……AUGAAGUUUGGCGCA……,再根据部分氨基酸的密码子,便可推出其编码的氨基酸序列为甲硫氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、丙氨酸。 答案:(1)脱氧核糖 核糖 (2)转录 RNA聚合酶 (3)20 (4)甲硫氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、丙氨酸 PAGE 14 基因对性状的控制 一、中心法则的提出及其发展 1.中心法则的提出 (1)提出者:克里克。 (2)中心法则 写出图中①②③代表的遗传信息的传递方向及代表的生理过程: ① ②③ 2.中心法则的发展及完善 (1)发展 内容 RNA自我复制 RNA逆转录 信息传递方向 RNA流向RNA RNA流向DNA 实例 SARS病毒 HIV (2)写出完善后的中心法则 。 二、基因、蛋白质与性状的关系 1.基因控制性状的两种途径 (1)直接途径:基因蛋白质结构生物性状。 (2)间接途径:基因酶的合成细胞代谢生物性状。 2.基因对性状的控制实例(连线) 3.基因与性状间的对应关系 (1)生物的绝大多数性状受单个基因控制。 (2)生物的有些性状是由多个基因决定的,如人的身高。 (3)生物的性状还受环境条件的影响,是生物的基因和环境条件共同作用的结果。 一、中心法则的提出及其发展 1.阅读教材P68~69,探究下列不同生物的遗传信息是如何传递的。(用中心法则表示) (1)以DNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的?请书写传递过程图解。 提示:。 (2)在以RNA为遗传物质的生物中遗传信息是如何传递的?请书写传递过程图解。 ①含有RNA复制酶的生物: 提示:。 ②含有逆转录酶的生物: 提示:。 2.病毒的遗传信息传递过程能发生在病毒自身体内吗? 提示:不能。只能发生在宿主细胞内。 二、基因、蛋白质与性状的关系 1.分析教材P69~70豌豆粒形与囊性纤维病遗传实例,探讨并归纳下列问题。 (1)基因与蛋白质有什么关系? 提示:基因能够通过转录、翻译控制蛋白质的合成。 (2)回顾必修1中蛋白质的知识,思考蛋白质与生命活动有什么关系? 提示:蛋白质是生命活动的体现者和承担者。 (3)图示总结基因、蛋白质与性状之间的关系。 提示:。 2.如图同一株水毛茛,裸露在空气中的叶是扁平的叶片,而浸在水中的叶片深裂成丝状。请思考: (1)这两种形态的叶,其细胞的基因组成有何关系? 提示:相同。它们都是由同一个受精卵分裂分化来的,所以基因组成相同。 (2)这两种叶片的不同形态是什么因素造成的? 提示:是由环境造成的。 (3)根据(1)(2)你能得出什么结论? 提示:表现型=基因型+环境。 3.判断正误 (1)单链的核酸都是RNA,双链的核酸都是DNA。(×) (2)真核细胞中发生碱基互补配对的场所只有细胞核。(×) (3)组成人体核酸的碱基共有5种,但是核苷酸有8种。(√) (4)基因型相同的个体其表现型一定相同。(×) 4.连线(把下面遗传信息流向与其相对应的名称用线连接起来) 1.中心法则各过程分析 [特别提醒] (1)并不是所有的生物均能发生中心法则的所有过程。 (2)DNA复制、转录、翻译是所有具有细胞结构的生物所遵循的法则。 (3)DNA复制主要发生在细胞分裂过程中,而转录和翻译则可以发生在任何时候。 (4)在病毒体内不会发生RNA的复制和逆转录过程,该过程是在被病毒寄生的宿主细胞内进行的。 2.基因、蛋白质和性状的关系 [例1] 已知甲、乙、丙3种类型的病毒,它们的遗传信息的传递方向如图所示(注:图中单螺旋线表示RNA,双螺旋线表示DNA),据图回答下列问题: (1)对三种类型的病毒分别举例: 甲____________;乙____________;丙____________。 (2)①图中1、8表示遗传信息的________过程。 ②图中2、5、9表示遗传信息的________过程。 ③图中3、10表示________,该过程进行所必需的物质条件是________________________________________________________________________。 (3)图中7表示遗传信息的____________,此过程需有________酶的作用。这一现象的发现,其意义是_________________________________________________。 [研析] 本题借助过程图示考查中心法则。具体解题过程如下: [审]——提取信息 信息a:甲病毒信息传递过程为 信息b:乙病毒信息传递过程为 信息c:丙病毒信息传递过程为 [析]——解读信息 具有甲图示遗传信息传递过程的病毒是DNA病毒,如噬菌体;具有乙图示遗传信息传递过程的病毒是RNA病毒,如烟草花叶病毒;具有丙图示遗传信息传递过程的病毒是逆转录病毒,如HIV。 [答]——规范解答 (2)③第一空只答“复制”不得分,第二空必须答全,若答成“模板、DNA聚合酶、脱氧核苷酸和能量”可以得分,若将其中“脱氧核苷酸”答成“核苷酸”则不得分。 [答案] (1)噬菌体 烟草花叶病毒 HIV (2)①转录 ②翻译 ③DNA的复制 模板、酶、脱氧核苷酸和ATP (3)逆转录 逆转录 对“中心法则”的重要补充 遗传信息的传递方向和产物分析 (1)从模板分析 ①如果模板是DNA,生理过程可能是DNA复制或DNA转录。 ②如果模板是RNA,生理过程可能是RNA复制、RNA逆转录或翻译。 (2)从原料分析 ①如果原料为脱氧核苷酸,产物一定是DNA,生理过程可能是DNA复制或逆转录。 ②如果原料为核糖核苷酸,产物一定是RNA,生理过程可能是DNA转录或RNA复制。 ③如果原料为氨基酸,产物一定是蛋白质(或多肽),生理过程是翻译。 (3)从产物分析 ①如果产物为DNA,生理过程可能是DNA复制或逆转录。 ②如果产物为RNA,生理过程可能是RNA复制或DNA转录。 ③如果产物是蛋白质(多肽),生理过程是翻译。 [例2] 下面为脉孢霉体内精氨酸的合成途径示意图: 从图中可得出(  ) A.一种物质的合成只受一个基因的控制 B.基因可通过控制酶的合成来控制代谢 C.若基因②不表达,则基因③和④也不表达 D.若基因③不存在,但瓜氨酸仍可合成精氨酸琥珀酸 [解析] 基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,从而控制生物的性状。由示意图可知,精氨酸的合成需要酶①②③④的参与,而它们分别受基因①②③④的控制。基因具有一定的独立性,基因②不表达时,基因③、④仍可表达,只是无法合成精氨酸。若基因③不存在,酶③不能合成,则瓜氨酸→精氨酸琥珀酸的途径不能进行。 [答案] B 基因、蛋白质、环境和性状之间的关系 ————————————————[课堂归纳]—————————————————— ?[网络构建] 填充:①转录 ②翻译 ③逆转录 ④细胞代谢 ⑤结构蛋白? [关键语句] 1.生物遗传信息流动表示为: 2.逆转录和RNA复制只发生在某些病毒中。 3.基因控制生物性状的两条途径 (1)通过控制酶的合成来控制代谢过程,进而控制生物的性状。 (2)通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状。 4.一个基因可能影响多种性状,一种性状也可能由多个基因控制。 5.线粒体DNA和叶绿体DNA也能进行复制、转录和翻译,并控制生物的性状。 知识点一、中心法则的理解 1.揭示生物体内遗传信息传递一般规律的是(  ) A.基因的遗传定律     B.碱基互补配对原则 C.中心法则 D.自然选择学说 解析:选C 中心法则揭示了生物体内遗传信息传递的一般规律,在遗传信息传递过程中严格遵循碱基互补配对原则,基因的遗传定律则揭示了基因的传递规律。 2.科学家发现,一种动物能否被驯化并和人类友好相处,取决于这种动物的“驯化基因”。在生物体中,基因控制性状表现的主要途径是(  ) A.RNA→蛋白质(性状) B.RNA→DNA→蛋白质(性状) C.DNA→蛋白质(性状) D.DNA→RNA→蛋白质(性状) 解析:选D DNA→RNA→蛋白质是细胞生物基因控制性状表现的主要途径;只有少数逆转录病毒和具有RNA复制酶的病毒分别以RNA→DNA→RNA→蛋白质和RNA→蛋白质为控制性状的途径;DNA→蛋白质还没有在生物体内发现。 3.遗传信息从RNA→RNA途径是对中心法则的补充,下列能够发生该传递途径的生物是(  ) A.烟草 B.烟草花叶病毒 C.噬菌体 D.大肠杆菌 解析:选B 由RNA→RNA说明发生了RNA的复制,该过程只发生在RNA病毒中。烟草、噬菌体以及大肠杆菌都是以DNA为遗传物质的生物,其遗传信息是通过DNA→RNA→蛋白质途径传递的。 4.如图所示过程中,正常情况下在动植物细胞中发生的是(  ) A.①④⑤ B.②③⑥ C.②③⑤ D.①③⑤ 解析:选A ①②③④⑤分别代表转录、逆转录、RNA复制、翻译、DNA复制。②和③只在RNA病毒侵染宿主细胞后进行,⑥目前还没发现。 知识点二、基因、蛋白质与性状的关系 5.如图所示喜马拉雅兔在受到低温作用后毛色的变化,这种变化最可能是(  ) A.遗传对基因表达的作用 B.环境对基因表达的作用 C.同源染色体上基因的重排 D.环境引起基因突变 解析:选B 冰块(低温)处理后毛色变化,该部位的基因没有变化,最可能是环境对基因表达的影响作用。 6.关于基因与性状关系的叙述,错误的是(  ) A.一对相对性状可由多对基因控制 B.基因可通过控制酶的合成进而控制生物的性状 C.隐性基因控制的性状不一定得到表现 D.基因型相同,表现型就相同 解析:选D 一对相对性状可由一对或多对基因控制;基因可通过控制酶或蛋白质的合成来控制生物的性状;隐性基因控制的性状可能被显性性状掩盖,如Aa表现为A基因控制的性状;基因型与环境条件共同决定生物性状,因此基因型相同,环境不同时,表现型不一定相同。 7.根据下列图解回答: (1)此图解全过程叫_____________________。 (2)图中①的生理过程叫________;进行的场所主要在细胞的________内。 (3)图中②的生理过程叫________;进行的场所主要在细胞的________内。 (4)图中③的生理过程叫________;图中④的生理过程叫________。 (5)图中⑤的生理过程叫________;进行的场所是细胞内的________。 解析:图示为中心法则及中心法则的补充,①为DNA复制,主要在细胞核内进行,发生的时间是细胞分裂间期;②为转录,主要在细胞核内进行;③为逆转录,④为RNA复制,③④过程的发现,说明RNA也可作为生物的遗传物质;⑤为翻译,进行的场所是核糖体。 答案:(1)中心法则及中心法则的补充 (2)DNA复制 细胞核 (3)转录 细胞核 (4)逆转录 RNA复制 (5)翻译 核糖体 (时间:30分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题3分,共30分) 1.已停止分裂的细胞,其遗传信息的传递情况可能是(  ) A.DNA→DNA→RNA→蛋白质 B.RNA→RNA→蛋白质 C.DNA→RNA→蛋白质 D.蛋白质→RNA 解析:选C DNA→DNA是DNA复制,发生在能够进行分裂的细胞内,RNA→RNA是RNA复制,只发生在被RNA病毒侵染的宿主细胞内,DNA→RNA→蛋白质是基因表达的过程,几乎发生在整个生命历程中,蛋白质→RNA目前还未发现。 2.尿嘧啶核糖核苷(简称尿苷)在细胞内可以转化为尿嘧啶核糖核苷酸。如果选用含有3H-尿嘧啶核糖核苷的营养液,处理活的小肠黏膜层,几小时后检测小肠绒毛,发现整个小肠黏膜层上均有放射性出现。推测与之密切相关的过程是图中的(  ) A.① B.② C.③ D.①和② 解析:选B 小肠黏膜层上均有放射性出现,说明3H-尿嘧啶核糖核苷被利用,合成了mRNA,即发生了转录。 3.(上海高考)某病毒的基因组为双链DNA,其一条链上的局部序列为ACGCAT,以该链的互补链为模板转录出相应的mRNA,后者又在宿主细胞中逆转录成单链DNA(称为cDNA)。由这条cDNA链为模板复制出的DNA单链上,相应的局部序列应为(  ) A.ACGCAT B.ATGCGT C.TACGCA D.TGCGTA 解析:选A ACGCAT的互补链为TGCGTA,以此为模板转录出相应的mRNA为ACGCAU,它在宿主细胞中逆转录成单链DNA(称为cDNA)为TGCGTA,由这条cDNA链为模板复制出的DNA单链为ACGCAT。 4.在生长激素基因的表达过程中,细胞内伴随发生的变化最可能的是(  ) 解析:选A 基因表达是遗传信息的转录和翻译过程,DNA含量不变,RNA含量增加,氨基酸含量下降,ATP与ADP含量处于动态平衡中。 5.有科学家深入研究发现:着色性干皮症是一种常染色体隐性遗传病,起因于DNA损伤,患者体内缺乏DNA修复酶,DNA损伤后不能修补而引起突变。这说明一些基因(  ) A.通过控制酶的合成,从而直接控制生物性状 B.通过控制蛋白质分子结构,从而直接控制生物性状 C.通过控制酶的合成控制代谢过程,从而控制生物的性状 D.可以直接控制生物性状,发生突变后生物的性状随之改变 解析:选C 由题意知着色性干皮症是由于患者体内缺乏DNA修复酶,DNA损伤后不能修补而引起突变,这说明基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,从而控制生物的性状。 6.如表所示为某些抗菌药物及其抗菌作用的原理,下列分析判断错误的是(  ) 抗菌药物 抗菌机理 青霉素 抑制细菌细胞壁的合成 环丙沙星 抑制细菌DNA解旋酶的活性 红霉素 能与细菌细胞中的核糖体结合 利福平 抑制敏感型结核杆菌的RNA聚合酶的活性 A.青霉素作用后使细菌因吸水而破裂死亡 B.环丙沙星可抑制细菌DNA的复制过程 C.红霉素可导致细菌蛋白质合成过程受阻 D.利福平能够抑制RNA病毒逆转录过程 解析:选D 细胞壁对细胞具有保护作用,青霉素抑制细菌细胞壁的合成,所以青霉素作用后使细菌失去细胞壁的保护因吸水而破裂死亡,A正确;DNA复制时首先要用DNA解旋酶解开螺旋,环丙沙星能抑制细菌DNA解旋酶的活性,因此可抑制DNA的复制,B正确;蛋白质的合成场所是核糖体,红霉素能与细菌细胞中的核糖体结合,从而导致细菌蛋白质合成过程受阻,C正确;RNA聚合酶作用于转录过程合成RNA,而逆转录过程指导合成的是DNA,利福平不能抑制RNA病毒逆转录过程,D错误。 7.甜豌豆的紫花与白花是一对相对性状,由非同源染色体上的两对等位基因共同控制,只有当同时存在两个显性基因(A和B)时,花中的紫色素才能合成,下列说法正确的是(  ) A.一种性状只能由一种基因控制 B.基因在控制生物体的性状上是互不干扰的 C.每种性状都是由两个基因控制的 D.基因之间存在着相互作用 解析:选D 由题干分析,紫花受A和B两种基因控制,说明基因之间存在相互作用,但并不是说每种性状都这样受两对基因控制。大多数性状是由单个基因控制的。 8.1983年科学家证实,引起艾滋病的人类免疫缺陷病毒(HIV)是一种逆转录病毒。下列正确表示HIV感染人体过程的“遗传信息流”示意图是(  ) A. B. C. D. 解析:选D HIV是以RNA为遗传物质的病毒,能控制宿主细胞合成逆转录酶,以RNA为模板逆转录成DNA,该DNA又和人体细胞核内的DNA整合在一起,整合后的HIV的DNA分子在人体细胞中又可以复制,还可以转录出RNA,以RNA为模板翻译成病毒的蛋白质。该DNA转录而来的RNA可作为HIV的遗传物质。该病毒无法控制宿主细胞合成RNA复制所需要的酶,故HIV的RNA不能复制。 9.下面是某细胞中复制、转录和翻译的过程图解,有关说法正确的是(  ) A.组成DNA和mRNA的化学元素种类不同 B.酶a和酶b的作用相同 C.结构c的形成与该细胞中的核仁密切相关 D.DNA中的碱基序列决定了多肽链中的氨基酸序列 解析:选D DNA和RNA都是由C、H、O、N、P五种化学元素组成的。酶具有专一性,酶a和酶b的作用不同。该细胞中复制、转录和翻译能够同时在一个地方进行,说明该细胞是原核细胞,没有核仁。DNA的碱基序列决定mRNA的碱基序列,最终决定多肽链中氨基酸的序列。 10.(海南高考)在其他条件具备的情况下,在试管中加入物质X和物质Z,可得到相应产物Y。下列叙述正确的是(  ) A.若X是DNA,Y是RNA,则Z是逆转录酶 B.若X是DNA,Y是mRNA,则Z是脱氧核苷 C.若X是RNA,Y是DNA,则Z是限制酶 D.若X是mRNA,Y是在核糖体上合成的大分子,则Z是氨基酸 解析:选D 若X是DNA,Y是RNA,则Z是转录酶,A错误;若X是DNA,Y是mRNA,则Z是核糖核苷酸,B错误;若X是RNA,Y是DNA,则Z是逆转录酶,C错误;若X是mRNA,Y是在核糖体上合成的大分子,即蛋白质,则Z是氨基酸,D正确。 二、非选择题(共20分) 11.(11分)下面为基因与性状的关系示意图,据图回答: (1)通过①过程合成mRNA,在遗传学上称为______________________。 (2)在真核细胞的细胞核中,①过程合成的mRNA通过__________进入到细胞质中,与__________结合在一起指导蛋白质的生物合成。 (3)②过程称为________________,需要的物质和结构有_____________________。 (4)在玉米的叶肉细胞中,能够进行①过程的细胞结构有________、________、________。 (5)基因对性状的控制是通过控制蛋白质的合成实现的。白化病是由于缺乏合成黑色素的酶所致,这属于基因对性状的________(选填“直接”或“间接”)控制。 (6)从图中分析可以得知,生物的性状具有多样性的直接原因是_______________,根本原因是______________________________________________________________________。 解析:题中图示包括了基因与性状关系的几个方面:①基因通过基因表达控制生物的性状,即基因通过转录和翻译控制蛋白质的合成,进而控制生物的性状。转录是以DNA的一条链为模板,以四种核糖核苷酸为原料合成RNA的过程;翻译是以RNA为模板,以约20种氨基酸为原料,合成蛋白质(肽链)的过程。②真核细胞中,转录形成的mRNA通过核孔进入细胞质中,与核糖体结合在一起指导蛋白质的生物合成。③玉米叶肉细胞能够进行转录的细胞结构有细胞核、叶绿体和线粒体。④基因控制性状的方式一种是通过控制蛋白质的结构直接控制生物的性状,另一种是通过控制酶的合成来控制代谢,进而控制生物的性状,前者为直接控制,后者为间接控制。⑤生物性状具有多样性的直接原因是蛋白质的多样性,而根本原因则是DNA的多样性。 答案:(1)转录 (2)核孔 核糖体 (3)翻译 mRNA、氨基酸、tRNA、酶、ATP、核糖体等 (4)细胞核 叶绿体 线粒体 (5)间接 (6)蛋白质的多样性 DNA的多样性 12.(9分)香豌豆的紫花与白花是一对相对性状,由两对等位基因(A和a、B和b)共同控制,其显性基因决定花色的过程如图所示。 (1)据图可知,紫花植株必须同时具有__________和__________基因,方可产生紫色物质。 (2)基因型为AaBb和aaBb的个体,其表现型分别是________和________。 (3)AaBb×AaBb的子代中,紫花植株与白花植株的比例分别为________和________。 (4)本图示说明,基因与其控制的性状之间的关系是______________________、______________________。 解析:观察图示可以得出当植株含有A、B基因的时候才能合成酶A和酶B,这样才能催化紫色物质的合成,所以紫花植株必须同时具备A和B基因;AaBb个体中有A和B基因,故为紫色,而aaBb个体没有A基因,前体物质不能转变成中间物质,所以不能合成紫色物质,故aaBb呈白色;AaBb×AaBb的杂交后代中表现为紫色植株的是A_B_,占9/16,剩下的全是白色个体,占7/16;观察图示可以得出基因可以通过控制酶的合成控制代谢进一步控制生物的性状,同时也可以得出一个性状可以由多个基因控制。 答案:(1)A B (2)紫色 白色 (3)9/16 7/16 (4)基因可以通过控制酶的合成控制代谢进一步控制生物的性状 一个性状可以由多个基因控制 [知识归纳整合] 解答此类问题,首先要识别模式图表示的生理过程,再根据复制、转录和翻译的相关知识解答,归纳如下: 1.DNA复制和转录图形的识别方法 (1)DNA两条链都作模板?复制。 (2)DNA的一条链作模板?转录。 2.mRNA与核糖体数量、翻译速度的关系 (1)数量关系:一个mRNA可同时结合多个核糖体,形成多聚核糖体。 (2)目的意义:少量的mRNA分子可以迅速合成出大量的蛋白质。 (3)方向:从左向右(见图),判断依据是多肽链的长短,长的翻译在前。 (4)结果:合成的仅是多肽链,要形成蛋白质往往还需要运送至内质网、高尔基体等结构中进一步加工。 (5)多聚核糖体中,每个核糖体合成的多肽链都相同。 [强化针对训练] 1.(安徽高考)如图表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 解析:选C 依图示,该细胞内转录和翻译同时进行,可直接判断出该过程发生在原核细胞内。在翻译过程中,核糖体是在mRNA上移动的。 2.如图为细胞中多聚核糖体合成分泌蛋白的示意图,已知分泌蛋白的新生肽链上有一段可以引导其进入内质网的特殊序列(图中P肽段)。下列相关说法正确的是(  ) A.若P肽段功能缺失,虽可继续合成新生肽链,但无法将蛋白质分泌到细胞外 B.合成①的场所是细胞核,但⑥的合成与核仁无关 C.多个核糖体结合的①是相同的,但最终合成的肽链②、③、④、⑤在结构上各不相同 D.若①中有一个碱基发生改变,则合成的多肽链的结构一定会发生改变 解析:选A 依题意可知,P肽段可以引导新生肽链进入内质网,所以当P肽段功能缺失时,新生肽链无法进入内质网进行初步加工,也就无法进入高尔基体进行进一步加工,该蛋白质也无法被分泌到细胞外,但核糖体中仍然可以继续合成肽链。①为mRNA,在细胞核中合成,⑥为核糖体,其合成与核仁有关。多个核糖体均结合在同一条mRNA(①)上,在翻译过程中始终以同一条mRNA(①)为模板,所以合成的多肽链的结构是相同的。①中有一个碱基发生改变,会引起密码子的改变,但当改变后的密码子决定的是同一种氨基酸时,合成的多肽链结构没有发生改变。 3.如图是蛋白质合成过程示意图,下列相关叙述正确的是(  ) A.图中共有2种RNA B.图示过程中碱基间的配对方式有3种 C.氨基酸②将与氨基酸①脱水缩合形成肽键 D.终止密码子位于b端 解析:选D 图示为翻译过程。图中共有mRNA、tRNA、rRNA 3种RNA。碱基间的配对方式有A与U、G与C、U与A、C与G,共4种。翻译方向为由a端到b端,氨基酸③将与氨基酸②脱水缩合形成肽键。 4.(江苏高考改编)如图①~③分别表示人体细胞中发生的3种生物大分子的合成过程。请回答下列问题: (1)细胞中过程②发生的主要场所是________。 (2)已知过程②的α链中鸟嘌呤与尿嘧啶之和占碱基总数的54%,α链及其模板链对应区段的碱基中鸟嘌呤分别占29%、19%,则与α链对应的DNA区段中腺嘌呤所占的碱基比例为________。 (3)由于基因中一个碱基对发生替换,而导致过程③合成的肽链中第8位氨基酸由异亮氨酸(密码子有AUU、AUC、AUA)变成苏氨酸(密码子有ACU、ACC、ACA、ACG),则该基因的这个碱基对替换情况是____________________________________________。 (4)人体不同组织细胞的相同DNA进行过程②时启用的起始点____________(选填“都相同”“都不同”或“不完全相同”),其原因是__________________________________。 解析:(1)细胞中过程②是以DNA一条链为模板合成RNA的转录过程,转录的主要场所是细胞核。(2)α链中G+U=54%,G=29%,则U=25%,故其模板链对应区段中C=29%,A=25%;又其模板链对应区段中G=19%,则T=1-54%-19%=27%,故另一条链对应区段中,A=27%,则整个DNA区段中A=(27%+25%)/2=26%。(3)根据异亮氨酸和苏氨酸的密码子可知,异亮氨酸变为苏氨酸很可能是T—A替换为C—G造成的。(4)由于不同组织细胞中基因进行选择性表达,故DNA进行转录过程启用的起始点不完全相同。 答案:(1)细胞核 (2)26% (3)T—A替换为C—G(A—T替换为G—C) (4)不完全相同 不同组织细胞中基因进行选择性表达 PAGE 18

  • ID:11-5965990 2019高中生物第3章 基因的本质学案(3份打包)新人教版必修2

    高中生物/人教版(新课程标准)/必修2《遗传与进化》/第三章 基因的本质/本章综合与测试

    DNA是主要的遗传物质 一、对遗传物质的早期推测 二、肺炎双球菌的转化实验 1.实验材料——肺炎双球菌 2.实验过程 图1 (1)图1中出现小鼠正常存活的是①③,小鼠出现死亡的是②④(填序号)。 (2)图1中⑤⑥分离出的分别是S型活细菌、R型和S型活细菌。 (3)图2中⑦⑧加入的物质分别是DNA、DNA和DNA酶。 (4)图2中⑨⑩分离出的都是R型活细菌。 3.实验结论 (1)图1实验结论:加热杀死的S型细菌中含有转化因子,使R型活细菌转化为S型活细菌。 (2)图2实验结论:DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质。 三、噬菌体侵染细菌的实验 1.T2噬菌体 (1)结构: (2)生活方式:寄生。 (3)增殖特点:在自身遗传物质的作用下,利用大肠杆菌体内的物质合成自身的组成成分。 2.实验方法 放射性同位素标记法。 3.过程及现象 (1)标记噬菌体: 第1步 标记大肠杆菌①大肠杆菌+含35S的培养基→含35S的大肠杆菌;②大肠杆菌+含32P的培养基→含32P的大肠杆菌 第2步 标记T2噬菌体①T2噬菌体+含35S的大肠杆菌→含35S的T2噬菌体;②T2噬菌体+含32P的大肠杆菌→含32P的T2噬菌体   (2)噬菌体侵染大肠杆菌: ①含35S的噬菌体+细菌混合,培养))搅拌、离心 ②含32P的噬菌体+细菌搅拌、离心 4.实验分析 (1)噬菌体侵染细菌时,DNA进入到细菌的细胞中,而蛋白质外壳留在外面。 (2)子代噬菌体的各种性状是通过亲代的DNA遗传的。 5.结论 DNA是噬菌体的遗传物质。 四、RNA是遗传物质的实验证据 1.烟草花叶病毒的组成:蛋白质和RNA。 2.侵染过程 3.结论:烟草花叶病毒的RNA控制其性状,即RNA是遗传物质。 五、生物的遗传物质 一、肺炎双球菌的转化实验 1.仔细观察并分析教材P43图3-2、P44图3-3肺炎双球菌的转化实验,讨论交流下列问题: (1)格里菲思的转化实验中有无设计对照实验?若有,则对照组和实验组分别是第几组?怎样设计的? 提示:有对照设计。对照组是第一至三组,分别向健康小鼠体内注射R型活细菌、S型活细菌、加热杀死的S型细菌。实验组是第四组,向健康小鼠体内注射R型活细菌和加热杀死的S型细菌的混合液。 (2)在艾弗里第一组(S型细菌DNA和R型活细菌混合培养)实验中,所有R型细菌全部都转化为S型细菌吗? 提示:没有。大多数后代是R型细菌,因转化效率很低,只有少数R型细菌转化为S型细菌。 (3)艾弗里实验第三组,设计了R型细菌与S型细菌DNA加DNA酶混合培养,分析设计该组实验的目的是什么? 提示:DNA酶将DNA水解为脱氧核苷酸,分解后的产物不能使R型细菌转化为S型细菌,说明DNA必须保持完整性,才能完成其功能。同时证明了DNA是遗传物质。 (4)从对照实验设计角度分析: ①艾弗里实验的单一变量是什么? 提示:向R型细菌培养基中加入从S型细菌提取的不同物质。 ②将可能作为“转化因子”的各种物质,分别进行实验的设计意图是什么? 提示:进行相互对照,可对实验结果进行对比分析,得出结论,同时可避免其他物质的干扰。 (5)在肺炎双球菌转化实验中,能够证明DNA是遗传物质的最关键的实验设计思路是什么? 提示:将DNA与蛋白质、多糖等其他物质分开,单独地、直接地观察每种物质的作用。 2.判断正误 (1)格里菲思和艾弗里分别用不同的方法证明DNA是遗传物质。(×) (2)艾弗里实验中DNA+R型活细菌培养基上生存的细菌都是S型细菌。(×) (3)肺炎双球菌转化实验证明DNA是主要的遗传物质,蛋白质不是遗传物质。(×) 二、T2噬菌体侵染细菌的实验 1.仔细观察教材P45图3-6,探讨下列有关问题: (1)实验中为什么选择35S和32P这两种同位素分别对蛋白质和DNA进行标记?能利用14C和15N同位素进行标记吗?试说明理由。 提示:①因为S仅存在于T2噬菌体的蛋白质中,而P主要存在于DNA中,故用35S和32P分别标记蛋白质和DNA。 ②不能。因为T2噬菌体的蛋白质和DNA中均含有这两种元素,无法将DNA和蛋白质区分开。 (2)请根据噬菌体的代谢特点,分析能否直接利用分别含放射性同位素35S和32P的培养基培养噬菌体。 提示:不能。因为病毒无细胞结构,其体内缺少完整的独立生活的酶系统,专营活细胞内寄生生活,病毒在普通培养基上无法生存。 (3)在T2噬菌体侵染大肠杆菌实验中需经过短时间保温后,再搅拌、离心、检测放射性。控制短时间的原因是什么? 提示:短时间,防止已被T2噬菌体侵染的大肠杆菌裂解释放出子代噬菌体、干扰实验结果。 (4)噬菌体侵染大肠杆菌实验,除证明DNA是遗传物质外,还能得出哪些结论? 提示:本实验还能间接证明DNA是遗传物质的两个特点:①DNA使前后代保持一定的连续性(即DNA复制)。②DNA能够指导蛋白质的合成,从而控制生物的新陈代谢过程和性状。 2.判断正误 (1)用32P标记的T2噬菌体侵染大肠杆菌,若实验中搅拌不充分,会造成上清液中有很高的放射性。(×) (2)噬菌体侵入大肠杆菌后,进行DNA复制和蛋白质合成的原料来自自身携带的物质。(×) (3)用含32P的普通培养基培养T2噬菌体,可标记噬菌体的DNA。(×) 三、生物的遗传物质(连线) 1.肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验的比较 (1)实验思路: 实验名称 艾弗里实验 噬菌体侵染细菌实验 思路 设法将DNA与其他物质分开,单独地、直接地研究各自的作用 处理方式 分离S型细菌的DNA、多糖、蛋白质等分别与R型细菌混合培养 同位素标记:分别用35S和32P标记噬菌体的蛋白质和DNA (2)实验结论:都证明DNA是遗传物质。 (3)两个实验体现出DNA作为遗传物质的特点: ①具有稳定性。 ②在细胞的生长和繁殖过程中能够精确地复制自己,使得前后代具有一定的连续性。 ③能够指导蛋白质的合成,从而控制生物的性状和新陈代谢的过程。 ④具有贮存大量的遗传信息的能力。 [特别提醒] (1)这两个实验都不能说明DNA是主要的遗传物质。 (2)这两个实验的关键之处都是设法将各成分分开,单独观察各自的作用。 (3)在艾弗里的实验中,导致小鼠死亡的真正原因是S型活细菌,而不是其DNA。 2.不同生物的核酸种类及其遗传物质 [特别提醒] (1)细胞内既有DNA,又有RNA,但只有DNA是遗传物质。 (2)染色体不是遗传物质,但却是遗传物质的主要载体。 [例1] (全国高考改编)在生命科学发展过程中,证明DNA是遗传物质的实验是(  ) ①孟德尔的豌豆杂交实验 ②摩尔根的果蝇杂交实验 ③肺炎双球菌转化实验 ④T2噬菌体侵染大肠杆菌实验 A.①②       B.②③ C.③④ D.①④ [解析] ①孟德尔通过豌豆杂交实验,发现了“基因的分离定律和自由组合定律”;②摩尔根通过果蝇杂交实验,证明了“基因在染色体上”;③肺炎双球菌的体外转化实验,证明了DNA是遗传物质;④T2噬菌体侵染大肠杆菌的实验,运用放射性同位素标记法,证明了DNA是遗传物质。 [答案] C [例2] 如果用3H、15N、32P、35S标记噬菌体后,让其侵染细菌,在产生的子代噬菌体的结构成分中,下列说法正确的是(  ) A.可在外壳中找到3H、15N、35S B.可在DNA中找到32P、15N、3H C.可在外壳中找到15N、35S D.可在DNA中找到15N、32P、35S [解析] 3H、15N均可同时标记噬菌体的DNA和蛋白质外壳,而32P只标记噬菌体的DNA,35S只标记噬菌体的蛋白质外壳。在其侵染细菌过程中,只有DNA分子进入细菌细胞内,蛋白质外壳没有进入。进入细菌细胞内的噬菌体DNA利用细菌的脱氧核苷酸和氨基酸合成自身的DNA和蛋白质外壳,所以产生的子代噬菌体中,只有DNA分子上有3H、15N、32P,蛋白质外壳上没有35S。 [答案] B 同位素标记法在噬菌体侵染细菌的实验中的应用分析 (1)用哪种标记元素。若用32P和35S,则分别标记了DNA和蛋白质,若用C、H、O等,则同时标记了DNA和蛋白质。 (2)注意标记对象是噬菌体还是细菌,标记对象不同对应结果不同,具体见下表: DNA 蛋白质 DNA和蛋白质 噬菌体 32P 35S 14C、3H、18O、15N 细菌 31P 32S 12C、2H、16O、14N 子代噬菌体 32P(少数)、31P(全部) 32S C、H、O、N的两种同位素都有 ————————————————[课堂归纳]—————————————————— ?[网络构建] 填充:①肺炎双球菌转化   ②噬菌体侵染细菌 ③RNA   ④主要的遗传物质 [关键语句] 1.S型肺炎双球菌有荚膜,有毒;R型肺炎双球菌无荚膜,无毒。 2.在肺炎双球菌转化实验中,只有S型细菌的DNA才能使R型细菌转化为S型细菌,即转化因子是DNA。 3.T2噬菌体由蛋白质和DNA组成,S存在于蛋白质中,P几乎全部存在于DNA中。 4.肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验都证明了DNA是遗传物质。 5.烟草花叶病毒的遗传物质是RNA。 6.由于绝大多数生物的遗传物质是DNA,因此说DNA是主要的遗传物质。 知识点一、人类对遗传物质的探索 1.一百多年前,人们就开始了对遗传物质的探索历程。对此有关叙述错误的是(  ) A.最初认为氨基酸的多种排列顺序可能蕴含遗传信息 B.格里菲思通过肺炎双球菌的转化实验得出DNA是遗传物质的结论 C.噬菌体侵染细菌的实验之所以更有说服力,是因为其蛋白质与DNA能分开研究 D.艾弗里提出了DNA才是使R型细菌产生稳定遗传变化的物质 解析:选B 格里菲思肺炎双球菌的转化实验证明S型细菌中存在一种“转化因子”,证明该“转化因子”是DNA的科学家是艾弗里,他提取S型细菌的蛋白质、多糖、DNA等与R型细菌混合,证明了只有加入DNA时,才可以实现R型细菌的转化。 知识点二、肺炎双球菌的转化实验 2.艾弗里细菌转化实验中,为了弄明白什么是遗传物质,他设计了有关实验,下列选项所列的实验过程中,培养基中有光滑菌落产生的是(  ) A.S型细菌的蛋白质+R型细菌 B.S型细菌的多糖+R型细菌 C.S型细菌的DNA+R型细菌 D.S型细菌的多糖+S型细菌的蛋白质+R型细菌 解析:选C 表面光滑的是S型菌落,表面粗糙的是R型菌落。在A、B、D中所利用的蛋白质和多糖不是遗传物质,菌落中只有R型菌落,C项中加入了S型细菌的DNA,所以可以使R型细菌进行转化,出现S型菌落。 3.下列是关于DNA是遗传物质的相关实验,请据图回答问题: (1)过程①和②表明,将S型细菌的________和________与R型活细菌混合培养,其后代为________型细菌。 (2)过程③表明,将S型细菌的________与R型活细菌混合培养,________型细菌转化成________型细菌。 (3)过程④表明,转化成的________型细菌的后代也是有________性的________型细菌。 (4)实验最关键的设计思路是_______________________________________________。 (5)通过上述实验能证明DNA是主要的遗传物质而蛋白质等不是遗传物质吗?________________________________________________________________________。 解析:①②③分别表示用S型细菌的多糖、蛋白质、DNA与R型细菌混合培养,从图解中可以发现只有用S型细菌的DNA与R型细菌混合培养才会出现S型细菌,同时把转化成的S型细菌单独培养时,其后代都是S型细菌。本实验最关键的设计思路是把具有荚膜的S型细菌的DNA和蛋白质等成分分开,单独地去观察它们在细菌转化过程中的作用。通过上述实验证明了DNA是遗传物质,蛋白质不是遗传物质,但不能证明DNA是主要的遗传物质。 答案:(1)多糖 蛋白质 R (2)DNA 部分R S (3)S 毒 S (4)把具有荚膜的S型细菌的DNA和蛋白质等成分分开,单独地去观察它们在细菌转化过程中的作用 (5)不能。上述实验证明了DNA是遗传物质,蛋白质等不是遗传物质,但不能得出DNA是主要的遗传物质 知识点三、噬菌体侵染细菌的实验 4.赫尔希通过T2噬菌体侵染细菌的实验证明DNA是遗传物质,实验包括以下5个步骤,其先后顺序为(  ) ①标记大肠杆菌 ②分别标记噬菌体 ③放射性检测 ④离心分离 ⑤侵染未标记的大肠杆菌 A.①②⑤④③         B.④⑤②①③ C.⑤②①④③ D.⑤②①③④ 解析:选A 在T2噬菌体侵染细菌的实验中,由于噬菌体专营活细胞内寄生生活,所以只能先利用放射性同位素标记大肠杆菌,再利用已标记的大肠杆菌培养噬菌体,标记噬菌体,然后再利用标记的噬菌体侵染未标记的大肠杆菌经短时间培养、搅拌、离心后再检测放射性。 5.(重庆高考)针对耐药菌日益增多的情况,利用噬菌体作为一种新的抗菌治疗手段的研究备受关注。下列有关噬菌体的叙述,正确的是(  ) A.利用宿主菌的氨基酸合成子代噬菌体的蛋白质 B.以宿主菌DNA为模板合成子代噬菌体的核酸 C.外壳抑制了宿主菌的蛋白质合成,使该细菌死亡 D.能在宿主菌内以二分裂方式增殖,使该细菌裂解 解析:选A 噬菌体是一种专门寄生在细菌细胞内的病毒,在噬菌体侵染细菌的过程中,是以细菌氨基酸为原料合成子代噬菌体的蛋白质;合成子代噬菌体的核酸是以噬菌体DNA为模板而不是以细菌DNA为模板;当噬菌体在宿主菌内增殖到一定程度后,会使宿主菌裂解死亡,而不是噬菌体外壳蛋白抑制了宿主菌的蛋白质的合成而使其死亡;噬菌体是病毒,不以二分裂方式增殖。 6.若一个35S标记的大肠杆菌被一个32P标记的噬菌体侵染,裂解后释放的噬菌体(  ) A.一定有35S B.只有35S C.可能有35S D.只有32P 解析:选A 32P标记的是噬菌体的DNA,35S标记的是大肠杆菌的蛋白质,噬菌体侵染细菌后以细菌的氨基酸和核苷酸为原料合成自身的蛋白质和DNA,所以新合成的噬菌体中一定有35S。 (时间:30分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题5分,共35分) 1.探索遗传物质的过程是漫长的,直到20世纪初期,人们仍普遍认为蛋白质是遗传物质。当时人们作出判断的理由不包括(  ) A.不同生物的蛋白质在结构上存在差异 B.蛋白质与生物的性状密切相关 C.蛋白质比DNA具有更高的热稳定性,并且能够自我复制 D.蛋白质中氨基酸的不同排列组合可以贮存大量遗传信息 解析:选C 不同的生物遗传物质不同,而不同生物体内的蛋白质结构也不同,蛋白质是生物性状的直接体现者,故推测遗传物质可能是蛋白质;与蛋白质相比DNA更耐高温,故DNA的热稳定性大于蛋白质,另外蛋白质也不能自我复制;由于蛋白质中氨基酸的排列顺序千变万化,故推测不同的氨基酸排列顺序可能贮存大量的遗传信息。 2.噬菌体外壳的合成场所是(  ) A.细菌的核糖体 B.噬菌体的核糖体 C.噬菌体基质 D.细菌的拟核 解析:选A 噬菌体侵入细菌只注入自身的DNA,其后的增殖是利用细菌的原料和场所合成自身的DNA和蛋白质,所以其外壳是利用细菌的氨基酸,以细菌的tRNA为运载工具,在细菌的核糖体上合成的。 3.(海南高考)关于T2 噬菌体的叙述,正确的是(  ) A.T2 噬菌体的核酸和蛋白质中含硫元素 B.T2 噬菌体寄生于酵母菌和大肠杆菌中 C.RNA 和DNA 都是T2 噬菌体的遗传物质 D.T2 噬菌体可利用宿主体内的物质大量增殖 解析:选D T2噬菌体核酸中不含硫元素。T2 噬菌体不能寄生在酵母菌细胞中。T2 噬菌体的遗传物质是DNA。T2噬菌体作为病毒,只能利用宿主细胞的物质进行增殖。 4.(江苏高考)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 解析:选C 噬菌体营寄生生活,不能用培养基直接培养;保温时间不能过长,若保温时间太长则可能有含32P子代的噬菌体释放出来,离心后存在于上清液中,导致上清液中也能检测到放射性。用35S 标记的是噬菌体的蛋白质,理论上应存在于上清液中,但可能因搅拌不充分而使部分噬菌体外壳仍吸附在细菌表面,离心后存在于沉淀物中。本实验可说明DNA是遗传物质,但不能证明蛋白质不是遗传物质。 5.格里菲思用肺炎双球菌在小鼠身上进行了著名的转化实验,关于实验的结论不正确的是(  ) A.说明了肺炎双球菌的遗传物质是DNA B.说明了R型活细菌在一定条件下能够转化为S型细菌 C.说明了R型活细菌是无毒性的 D.说明了加热杀死的S型细菌是无毒性的 解析:选A 格里菲思的实验属于体内转化实验,不能证明遗传物质是什么,只能证明S型细菌含有能让R型细菌转化的转化因子。 6.肺炎双球菌转化实验中,在培养有R型细菌的A、B、C、D四个试管中,依次分别加入从S型活细菌中提取的如图所示的物质,经过培养,检查结果发现有R型细菌转化为S型细菌的是(  ) 解析:选B A中S型细菌DNA被DNA酶水解,不能使R型细菌转化为S型细菌;S型细菌的蛋白质、多糖都不能使R型细菌发生转化;只有S型细菌的DNA使R型细菌转化为S型细菌。 7.将TMV型病毒的蛋白质与HRV型病毒的RNA结合在一起,组成一个组合型病毒,用这个病毒去感染烟草,则在烟草体内分离出来的子代病毒为(  ) A.TMV型蛋白质和HRV型RNA B.HRV型蛋白质和TMV型RNA C.TMV型蛋白质和TMV型RNA D.HRV型蛋白质和HRV型RNA 解析:选D 组合型病毒的核酸是由HRV病毒提供的,该组合型病毒侵染烟草细胞后,在HRV型RNA携带的遗传信息控制下合成出HRV型蛋白质。 二、非选择题(共15分) 8.(15分)如图为肺炎双球菌转化实验中的一部分图解,请据图回答问题: (1)该实验是________(填人名)所做的肺炎双球菌的转化实验图解。 (2)该实验是在________(填人名)的实验基础上进行的。 (3)在对R型细菌进行培养之前,必须首先进行的工作是________________________________________________________________________。 (4)依据上面图解的实验,可以做出________________的假设。 (5)为验证上面的假设,设计了如图所示的实验: 在该实验中加入DNA酶,观察到的实验现象是__________________________________。 (6)通过上面两步实验,仍然不能说明________________________________,为此设计了如图所示的实验: 据此观察到的实验现象是________________________,该实验能够说明____________________________。 解析:艾弗里的肺炎双球菌体外转化实验是在格里菲思的肺炎双球菌体内转化实验的基础上实现的,体外转化实验的前提是分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、荚膜多糖等物质,依次观察各种成分的作用,其假设就是“DNA是遗传物质”。如果加入了DNA酶,DNA被分解,R型细菌就不会发生转化。 答案:(1)艾弗里(及其同事)  (2)格里菲思 (3)分离并提纯S型细菌的DNA、蛋白质、荚膜多糖等物质 (4)DNA是遗传物质  (5)培养基中只长R型细菌 (6)蛋白质、荚膜多糖等不是遗传物质 培养基中只长R型细菌 蛋白质、多糖不是遗传物质 PAGE 12 DNA分子的结构 一、DNA双螺旋结构模型的构建 1.模型名称:DNA双螺旋结构模型。 2.构建者:美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。 3.模型构建历程 二、DNA分子的结构 1.DNA的结构层次 基本组成元素:C、H、O、N、P ↓ 基本组 成物质:磷酸、脱氧核糖、含氮碱基 ↓ 基本组 成单位:脱氧核苷酸(4种) ↓ DNA脱氧核苷酸链 ↓两条 DNADNA双螺旋结构 2.DNA分子双螺旋结构的特点 (1)两条脱氧核苷酸链按反向平行方式盘旋成双螺旋结构。 (2)②脱氧核糖和①磷酸交替连接,排列在外侧,构成基本骨架;碱基排列在内侧。 (3)碱基互补配对原则:⑤A(腺嘌呤)一定与T(胸腺嘧啶)配对;G(鸟嘌呤)一定与⑦C(胞嘧啶)配对。 一、DNA双螺旋结构模型的构建 1.仔细阅读教材P47~48沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的故事,探究下列问题: (1)沃森和克里克在构建模型的过程中,借鉴利用了他人的哪些经验和成果? 提示:①当时科学界已发现的证据;②英国科学家威尔金斯和富兰克林提供的X射线衍射图谱;③奥地利著名生物化学家查哥夫的研究成果,腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量,鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量。 (2)沃森和克里克在构建模型过程中,出现了哪些错误? 提示:①将碱基置于螺旋外部。 ②以相同碱基进行配对连接双链。 2.判断正误 (1)在DNA模型构建过程中,沃森和克里克曾尝试构建三螺旋结构模型。(√) (2)沃森和克里克在构建DNA双螺旋结构模型过程中,碱基配对方式经历了相同碱基配对到嘌呤与嘧啶配对的过程。(√) 二、DNA分子的结构 1.观察教材P49图3-11,结合制作模型体验,探讨下列问题: (1)DNA分子中同一条链和两条链中连接相邻两个碱基的结构有何不同? 提示:同一条链中连接相邻两个碱基的结构是—脱氧核糖—磷酸—脱氧核糖—;两条链中连接相邻两个碱基的结构是氢键。 (2)运用碱基互补配对原则分析,在所有的双链DNA分子中,(A+G)/(C+T)的值相同吗?在DNA分子的一条链中是否存在同样的规律? 提示:①相同。在双链DNA分子中,由于A=T,G=C,所以嘌呤数等于嘧啶数,即A+G=T+C,可得(A+G)/(T+C)=1,因此双链DNA分子中(A+G)/(T+C)的值相同。 ②在单链DNA分子中不存在同样的规律,因为A与T,G与C不一定相等。 (3)结合DNA分子结构特点,归纳DNA分子结构稳定性的原因。 提示:①DNA分子由两条脱氧核苷酸长链盘旋成粗细均匀、螺距相等的规则双螺旋结构。②DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接排列在外侧,构成基本骨架。③DNA分子双螺旋结构的中间为碱基对,碱基之间形成氢键,从而维持双螺旋结构的稳定。④DNA分子之间对应碱基严格按照碱基互补配对原则进行配对。 2.连线(将下列能组成核苷酸的分子进行连线) DNA分子中的碱基计算规律 1.碱基互补配对原则 2.碱基间的数量关系 3.碱基比例与DNA分子的共性和特异性 (1)共性: ①==1;②==1;③==1 (2)特异性: 的比值是多样的,是DNA分子多样性和特异性的主要表现。 [特别提醒] (1)在DNA单链中,A与T、G与C也可能相等。 (2)(A+T)/(G+C)的比值虽然能体现DNA分子的特异性,但不同的DNA分子中该值有可能相同。 [例1] 如图为DNA分子的平面结构,虚线表示碱基间的氢键。请据图回答: (1)从主链上看,两条单链________平行;从碱基关系看,两条单链________。 (2)________和________相间排列,构成了DNA分子的基本骨架。 (3)图中有________种碱基,________种碱基对。 (4)含有200个碱基的某DNA片段中碱基间的氢键共有260个。请回答: ①该DNA片段中共有腺嘌呤________个,C和G构成的碱基对共________对。 ②在DNA分子稳定性的比较中,________碱基对的比例越高,DNA分子稳定性越高。 [解析] (1)从主链上看,两条单链是反向平行的;从碱基关系看,两条单链遵循碱基互补配对原则。(2)脱氧核糖与磷酸交替连接排列在外侧,构成DNA分子的基本骨架。(3)图中涉及4种碱基,4种碱基之间的配对方式有两种,但碱基对的种类有4种,即A—T、T—A、G—C、C—G。(4)假设该DNA片段只有A、T两种碱基,则200个碱基,100个碱基对,含有200个氢键,而实际上有260个氢键,即G—C或C—G碱基对共60个,所以该DNA中腺嘌呤数为1/2×(200-2×60)=40个,C和G共60对。由于G与C之间有三个氢键,A与T之间有两个氢键,因此,G与C构成的碱基对的比例越高,DNA分子稳定性越高。 [答案] (1)反向 碱基互补配对 (2)脱氧核糖 磷酸 (3)4 4 (4)①40 60 ②G与C [例2] 一个DNA分子的一条链上,腺嘌呤比鸟嘌呤多40%,两者之和占DNA分子上碱基总数的24%,则这个DNA分子的另一条链上,胸腺嘧啶占该链上碱基数目的(  ) A.44%        B.24% C.14% D.28% [解析] 画出DNA简图(如图所示),依题意,列出等量关系: (A1-G1)/G1=40%→A1=1.4G1① 而在整个DNA分子中: (A1+G1)/200=24%→A1+G1=48② 联立①②得:A1=28。 整个DNA分子中A1=T2,因此正确答案是D。 [答案] D 双链DNA分子中碱基数量关系的归纳 (1)碱基互补配对原则的应用:在双链DNA分子中,四种碱基的比例和为1。 (2)A=T,C=G,A+G=C+T=A+C=G+T=总碱基数的1/2。 (3)互补碱基之和的比值[(A+T)∶(C+G)]在已知链、互补链和整个DNA分子中相等;非互补碱基之和的比值[如(A+C)∶(T+G)]在已知链与互补链间互为倒数,在整个DNA分子中该比值为1。 (4)在一个双链DNA分子中,某种碱基的比例等于其在每条链上所占比例的平均值。 ————————————————[课堂归纳]—————————————————— ?[网络构建] 填充:①双螺旋 ②反向平行 ③交替连接 ④互补配对 [关键语句] 1.DNA分子的双螺旋结构 (1)两条链反向平行; (2)脱氧核糖和磷酸交替连接,排列于外侧,构成基本骨架; (3)碱基通过氢键连接成碱基对,排列在内侧。 2.双链DNA分子中,嘌呤碱基数=嘧啶碱基数,即A+G=T+C。 3.互补碱基之和的比例在DNA的任何一条链及整个DNA分子中都相等。 4.在DNA分子中,含G—C碱基对越多的DNA分子相对越稳定。 5.非互补碱基之和的比例在两条互补链中互为倒数,而在整个DNA分子中比值为1。 知识点一、DNA双螺旋结构模型的构建 1.下列关于沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型的叙述,错误的是(  ) A.沃森和克里克构建DNA双螺旋结构模型是建立在DNA以4种脱氧核苷酸(碱基为A、T、G、C)为单位连接而成的长链的基础上 B.威尔金斯和富兰克林通过对DNA衍射图谱的有关数据进行分析,得出DNA分子呈螺旋结构 C.沃森和克里克曾尝试构建了多种模型,但都不科学 D.沃森和克里克最后受腺嘌呤(A)的量总是等于胸腺嘧啶(T)的量,鸟嘌呤(G)的量总是等于胞嘧啶(C)的量的启发,构建出了科学的模型 解析:选B 沃森和克里克依据威尔金斯和富兰克林提供的 DNA衍射图谱及有关数据,推出DNA分子呈螺旋结构。 2.制作DNA分子的双螺旋结构模型时,发现制成的DNA分子的平面结构很像一架“梯子”,那么组成这架“梯子”的“扶手”、“扶手”之间的“阶梯”、连接“阶梯”的化学键以及遵循的原则依次是(  ) ①磷酸和脱氧核糖   ②氢键 ③碱基对 ④碱基互补配对 A.①②③④         B.①③②④ C.③①②④ D.①②④③ 解析:选B “扶手”代表DNA的骨架,即磷酸和脱氧核糖交替连接形成的长链,排列在内侧的碱基对相当于“阶梯”,连接“阶梯”的化学键是氢键,碱基间遵循碱基互补配对原则。 3.(上海高考)在DNA分子模型搭建实验中,如果用一种长度的塑料片代表A和G,用另一长度的塑料片代表C和T,那么由此搭建而成的DNA双螺旋的整条模型(  ) A.粗细相同,因为嘌呤环必定与嘧啶环互补 B.粗细相同,因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸相似 C.粗细不同,因为嘌呤环不一定与嘧啶环互补 D.粗细不同,因为嘌呤环与嘧啶环的空间尺寸不同 解析:选A A和G都是嘌呤碱基,C和T都是嘧啶碱基,在DNA分子中,总是A=T,G=C,依题意,用一种长度的塑料片代表A和G,用另一长度的塑料片代表C和T,则DNA的粗细相同。 4.(广东高考)1953年Watson和Crick构建了DNA双螺旋结构模型,其重要意义在于(  ) ①证明DNA是主要的遗传物质 ②确定DNA是染色体的组成成分 ③发现DNA如何储存遗传信息 ④为DNA复制机制的阐明奠定基础 A.①③ B.②③ C.②④ D.③④ 解析:选D DNA双螺旋结构模型中,碱基排列在内侧,碱基对的排列顺序代表遗传信息,③正确;DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制,DNA双螺旋结构模型为DNA复制机制的阐明奠定基础,④正确。 知识点二、DNA分子结构 5.关于DNA分子双螺旋结构特点的叙述,错误的是(  ) A.DNA分子由两条反向平行的链组成 B.脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧 C.碱基对构成DNA分子的基本骨架 D.两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对 解析:选C DNA分子中,脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧,构成DNA分子的基本骨架。 6.有一对氢键连接的脱氧核苷酸,已查明它的结构中有一个腺嘌呤,则它的其他组成应是(  ) A.三个磷酸、三个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶 B.两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胞嘧啶 C.两个磷酸、两个脱氧核糖和一个胸腺嘧啶 D.两个磷酸、两个脱氧核糖和一个尿嘧啶 解析:选C 据碱基互补配对原则可知,另一个碱基为T,两个脱氧核苷酸含有两个磷酸和两个脱氧核糖。 知识点三、DNA分子结构中相关碱基计算 7.DNA的一条单链中(A+G)/(T+C)=0.4。上述比例在其互补单链和整个DNA分子中分别为(  ) A.0.4、0.6 B.2.5、1.0 C.0.4、0.4 D.0.6、1.0 解析:选B 根据碱基互补配对原则,在整个DNA分子中,因A=T,G=C,所以(A+G)/(T+C)比值为1.0。在双链DNA分子中,一条链上的(A+G)/(T+C)与另一条链上的(T+C)/(A+G)相等为0.4,因而互补链中(A+G)/(T+C)=2.5,互为倒数。 8.以下四个双链DNA分子中,稳定性最差的是(  ) A.A占25% B.T占30% C.G占25% D.C占30% 解析:选B DNA分子结构稳定性表现在相对稳定的双螺旋结构;碱基对通过氢键连接,氢键含量越高,稳定性越强。根据碱基互补配对原则可计算四个双链DNA分子中含G≡C碱基对最少的稳定性最差。A项中G+C=50%;B项中G+C=40%;C项中G+C=50%;D项中G+C=60%。 9.如图表示某大肠杆菌DNA分子结构的片段,请据图回答: (1)图中1表示________,2表示________。1、2、3结合在一起的结构叫________。 (2)3有________种,中文名称分别是________________________。 (3)DNA分子中3与4是通过________连接起来的。 (4)DNA被彻底氧化分解后,能产生含N废物的是____________。 解析:图示为DNA片段,1代表磷酸,2是脱氧核糖,3、4代表含氮碱基。两条链之间通过碱基对间的氢键相连。 答案:(1)磷酸 脱氧核糖 脱氧核糖核苷酸 (2)两 鸟嘌呤、胞嘧啶 (3)氢键 (4)含氮碱基 (时间:30分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题5分,共30分) 1.下列哪项不是沃森和克里克构建过的模型(  ) A.碱基在外侧的双螺旋结构模型 B.同种碱基配对的三螺旋结构模型 C.碱基在外侧的三螺旋结构模型 D.碱基互补配对的双螺旋结构模型 解析:选B 沃森和克里克最先提出了碱基在外侧的双螺旋和三螺旋结构模型,后来又提出了碱基在内侧的双螺旋结构模型,并且同种碱基配对。最后提出了碱基互补配对的双螺旋结构模型。 2.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噬菌体的遗传信息储存在RNA中 D.双链DNA分子中嘌呤数等于嘧啶数 解析:选D DNA含有脱氧核糖,RNA含有核糖;DNA和ATP都是由C、H、O、N、P五种元素组成的。T2噬菌体的遗传物质为DNA,故其遗传信息也储存在DNA中。双链DNA分子中嘌呤和嘧啶碱基互补配对,故两者数量相等。 3.下面对DNA结构的叙述中,错误的一项是(  ) A.DNA分子中的脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧 B.DNA分子中的两条链反向平行 C.DNA分子中只有4种碱基,所以实际上只能构成44种DNA D.DNA分子中碱基之间一一对应配对的关系是碱基互补配对原则 解析:选C 在DNA分子中,A=T,G=C,脱氧核糖与磷酸交替排列在DNA外侧,共同构成DNA分子的基本骨架。DNA分子多样性取决于碱基种类、数量及排列顺序。 4.在制作DNA双螺旋结构模型时,各“部件”之间需要连接。下列连接中错误的是(  ) 解析:选B 脱氧核苷酸之间是通过每个脱氧核苷酸的脱氧核糖上的3′碳位的羟基与相邻脱氧核苷酸的5′碳位的磷酸之间脱水缩合形成3′,5′-磷酸二酯键相连。 5.现有一待测核酸样品,经检测后,对碱基个数统计和计算得到下列结果:(A+T)∶(G+C)=(A+G)∶(T+C)=1。根据此结果,该样品(  ) A.无法被确定是脱氧核糖核酸还是核糖核酸 B.可被确定为双链DNA C.无法被确定是单链DNA还是双链DNA D.可被确定为单链DNA 解析:选C 由于核酸样品检测得到碱基A、T、C、G,所以该核酸一定是DNA,而不是RNA。据题意可知四种碱基相等,即A=T=G=C,这样就无法确定是单链DNA还是双链DNA。 6.噬菌体ΦX174是单链DNA生物,当它感染宿主细胞时,首先形成复制型(RF)的双链DNA分子。如果该生物DNA的碱基构成是:27%A,31%G,22%T和20%C。那么,RF中的碱基构成情况是(  ) A.27%A,31%G,22%T和20%C B.24.5%A,25.5%G,24.5%T和25.5%C C.22%A,20%G,27%T和31%C D.25.5%A,24.5%G,25.5%T和24.5%C 解析:选B 双链DNA中A与T配对,可算出A=T=(27%+22%)×1/2=24.5%,那么G=C=25.5%。 二、非选择题(共20分) 7.(12分)如图是DNA分子片段的结构图,请据图回答: (1)图甲是DNA分子片段的________结构,图乙是DNA分子片段的________结构。 (2)写出图中部分结构的名称:[2]__________________、[5]__________________。 (3)从图中可以看出DNA分子中的两条长链是由________和________交替连接的。 (4)碱基配对的方式为:__________与__________配对;__________与__________配对。 (5)从图甲中可以看出,组成DNA分子的两条链的方向是________的,从图乙中可以看出,组成DNA分子的两条链相互缠绕成________的________结构。 解析:(1)从图中可以看出:甲表示的是DNA分子片段的平面结构,而乙表示的是DNA分子片段的立体(空间)结构。(2)图中2表示的是一条脱氧核苷酸长链的片段,而5表示的是腺嘌呤脱氧核苷酸。(3)从图甲的平面结构可以看出:DNA分子中脱氧核糖和磷酸交替连接,排列在外侧构成了基本骨架。(4)DNA分子两条链上的碱基通过氢键连接成碱基对,且有一定规律:A与T配对,G与C配对。(5)从图甲中可以看出,组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链是反向平行的;从图乙中可以看出,组成DNA分子的两条脱氧核苷酸链相互缠绕成有规则的双螺旋结构。 答案:(1)平面 立体(或空间) (2)一条脱氧核苷酸长链的片段 腺嘌呤脱氧核苷酸 (3)脱氧核糖 磷酸 (4)A(腺嘌呤) T(胸腺嘧啶) G(鸟嘌呤) C(胞嘧啶) (5)反向 有规则 双螺旋 8.(8分)如图为不同生物或生物不同器官(细胞)的DNA分子中A+T/G+C的比值情况,据图回答问题: (1)猪的不同组织细胞的DNA分子碱基比例大致相同,原因是________________________________________________________________________。 (2)上述三种生物中的DNA分子,热稳定性最强的是________。 (3)假设小麦DNA分子中A+T/G+C=1.2,那么A+G/T+C=________。 (4)假如猪的某一DNA分子中有腺嘌呤30%,则该分子一条链上鸟嘌呤含量的最大值可占此链碱基总数的________。 解析:(1)猪的不同组织细胞中DNA分子碱基比例大致相同,是因为它们由同一个受精卵经有丝分裂而来。(2)根据图中数值可判断小麦中G+C所占比例最大,而在A与T之间有两个氢键,G与C之间有三个氢键,所以小麦DNA分子的热稳定性最高。(3)只要是双链DNA分子,A+G/T+C的值均为1。(4)据A+G=T+C=50%,则鸟嘌呤占20%。若所有鸟嘌呤分布在一条链上,则分母缩小一半,一条链上的鸟嘌呤含量最大值可占此链碱基总数的40%。 答案:(1)不同的组织细胞来源于同一个受精卵的有丝分裂 (2)小麦 (3)1 (4)40% PAGE 9 DNA的复制 基因是有遗传效应的DNA片段 一、对DNA分子复制的推测 1.提出者:沃森和克里克。 2.内容 (1)解旋:DNA分子复制时,DNA分子的双螺旋解开,互补的碱基之间的氢键断裂。 (2)复制:以解开的两条单链作为复制的模板,游离的脱氧核苷酸依据碱基互补配对原则,通过形成氢键,结合到作为模板的单链上。 (3)特点:新合成的每个DNA分子中,都保留了原来DNA分子中的一条链。 二、DNA的复制 1.概念:以亲代DNA为模板合成子代DNA的过程。 2.时间:细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期。 3.场所:主要是细胞核。 4.过程 解旋 合成子链 形成子代DNA:每一条新链与其对应的模板链盘绕成双螺旋结构 5.结果:形成两个与亲代DNA分子完全相同的子代DNA分子。 6.特点:(1)边解旋边复制;(2)半保留复制。 7.准确复制的原因 (1)DNA分子独特的双螺旋结构,为复制提供了精确的模板。 (2)通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。 8.意义:将遗传信息从亲代传给了子代,从而保持了遗传信息的连续性。 三、基因与DNA的关系 1.从数量上看 (1)每个DNA分子上有多个基因。 (2)所有基因的碱基总数小于(选填“大于”“等于”或“小于”)DNA分子的碱基总数,即DNA分子上只有部分碱基参与基因的组成。 2.从功能上看 基因是有遗传效应的DNA片段,能控制生物的性状。 四、DNA片段中的遗传信息 1.遗传信息:DNA分子中4种碱基的排列顺序。 2.特点 (1)多样性:碱基排列顺序的千变万化。 (2)特异性:每一个DNA分子有特定的碱基排列顺序。 3.与生物体多样性和特异性的关系:DNA分子的多样性和特异性是生物体多样性和特异性的物质基础。 一、DNA的复制 1.阅读教材P52~54,结合图3-12、3-13,探究下列问题: (1)DNA复制时有几条模板链?新合成的DNA分子中的两条链全是子链吗? 提示:①两条模板链(亲代DNA分子解开螺旋的两条链)。②不是,而是一条母链和一条子链。 (2)DNA复制时,用什么方法识别DNA中哪一条链是母链,哪一条链是子链?DNA复制所形成的子代DNA分子是否是亲代DNA链和子代DNA链随机结合的? 提示:①同位素标记法。②不是,而是亲代DNA链与其相应的子链结合形成的子代DNA分子。 (3)若将某一试管中加入缓冲液、ATP、解旋酶、DNA模板和四种脱氧核苷酸,并置于适宜的温度下,能否完成DNA复制?分析原因。 提示:不能。复制条件不完全,缺少DNA聚合酶。 (4)若1个DNA分子含有m个腺嘌呤,则复制n次需要多少游离的腺嘌呤脱氧核苷酸? 提示:需(2n-1)·m个。因为1个DNA分子复制n次,共形成2n个DNA分子,其中有两条脱氧核苷酸链为母链,不需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸。 (5)DNA分子复制具有准确性,那么在任何情况下,DNA分子复制产生的子代DNA分子与亲代DNA分子都完全相同吗? 提示:不一定。DNA分子复制时,受到各种因素的干扰,碱基序列可能会发生改变,从而使后代DNA分子与亲代DNA分子碱基序列不同,导致遗传信息发生改变。 2.判断正误 (1)DNA分子复制时总是先解旋后复制,而且每个子代DNA分子中都保留了一条母链。(×) (2)真核细胞DNA分子的复制不一定发生在细胞核中。(√) 二、基因是有遗传效应的DNA片段 1.阅读教材P55~56资料分析,讨论下列问题: (1)生物体内的DNA分子数与基因数目相同吗? 提示:不相同。生物体内的DNA分子数少于基因数目。 (2)生物体内所有基因的碱基总数与DNA分子的碱基总数相同吗? 提示:不相同。生物体内所有基因的碱基总数小于DNA分子的碱基总数。 (3)由(1)(2)你能得出什么结论? 提示:基因是DNA的片段,基因不是连续地分布在DNA上的,而是由碱基序列分隔开的。 2.基因是有遗传效应的DNA片段,对于不含DNA的RNA病毒而言,该定义准确吗?试完善基因的定义。 提示:不准确。对于RNA病毒而言,基因是有遗传效应的RNA片段。准确地说,基因是有遗传效应的核酸片段。 1.DNA分子复制过程中相关计算 (1)DNA分子数、DNA链数及所占比例的计算 (2)脱氧核苷酸链数的计算 ①子代DNA分子中脱氧核苷酸总链数=2n+1条; ②亲代脱氧核苷酸链数=2条; ③新合成的脱氧核苷酸链数=(2n+1-2)条。 (3)所需脱氧核苷酸数的计算 若一亲代DNA分子含有某种脱氧核苷酸m个,则: ①经过n次复制,共需消耗游离的该脱氧核苷酸m·(2n-1)个。 ②第n次复制时,需消耗游离的该脱氧核苷酸m·2n-1个。 (4)与染色体、细胞数目相关的计算 研究DNA分子的半保留复制时,常涉及计算后代带放射性标记的DNA、染色体或细胞所占比例的问题,此时要注意: ①一个DNA分子含两条DNA链,只要有一条DNA链带标记该DNA分子便带标记。 ②每条染色体含一个或两个DNA分子,只要有一条DNA链带标记,该染色体便带标记。 ③每个细胞含多条染色体,每条染色体的情况是一样的,只需分析一条染色体(减数分裂时只需分析一对同源染色体)即可。 2.对基因概念的理解 (1)脱氧核苷酸、基因、DNA和染色体的关系 (2)基因、染色体、蛋白质、性状的关系 控制呈线性排列 A.2种     B.3种 C.4种 D.5种 [研析] 本题考查DNA复制过程中碱基的互补配对。具体解题过程如下: [审]——提取信息 信息a:双脱氧核苷酸能参与DNA合成,且遵循碱基互补配对原则。 信息b:DNA合成时,连接上双脱氧核苷酸,子链延伸终止。 信息c:DNA合成时,连接上脱氧核苷酸,子链延伸继续。 信息d:DNA合成的单链模板碱基序列为GTACATACATG,原料是胸腺嘧啶双脱氧核苷酸和4种脱氧核苷酸。 [判]——研判选项 根据碱基互补配对原则,单链模板链中A与胸腺嘧啶配对。单链模板链中含有4个“A”,其中每个“A”均可能与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对,当单链模板上的“A”与胸腺嘧啶双脱氧核苷酸配对会有4种不同长度的子链;若单链模板链上的“A”只与脱氧核苷酸结合,形成1种子链,所以最多会产生5种子链。 [答案] D [例2] 下列有关基因的叙述,正确的是(  ) A.基因是控制生物性状的遗传物质的结构和功能单位 B.经测定一个由n个脱氧核苷酸构成的DNA分子中,包含了m个基因,则每个基因的平均长度为n/2m个脱氧核苷酸对 C.人体细胞内的基因全部位于染色体上 D.基因中脱氧核苷酸的排列顺序就是遗传信息,只能通过减数分裂传递给后代 [解析] 基因是控制生物性状的结构和功能单位;一个DNA上有很多基因,基因被不具有遗传效应的DNA片段隔开,所以B中的每个基因的平均长度为n/2m个脱氧核苷酸对是错误的;人体细胞内基因的主要载体是染色体,线粒体DNA上也有少量基因;基因的传递对有性生殖的生物通过减数分裂传递给后代,无性生殖的生物通过有丝分裂传递给后代。 [答案] A 对基因概念的理解 (1)结构上: ①基因是DNA分子上一个个特定的片段,一个DNA分子上有很多个基因。 ②基因与DNA结构一样,也是由4种脱氧核苷酸按一定顺序排列而成的序列。 ③每个基因的脱氧核苷酸数目及排列顺序是特定的。 ④不同基因,差别在于碱基数目及排列顺序不同。 ⑤基因中碱基的排列顺序代表遗传信息。 (2)功能上:基因有遗传效应,即基因能控制生物的性状,基因是控制生物性状的基本单位,特定的基因决定特定的性状。 —————————————————[课堂归纳]—————————————————— [网络构建] 填充:①边解旋边复制  ②半保留复制  ③解旋 ④合成子链  ⑤基因 [关键语句] 1.DNA复制发生在细胞分裂的间期。 2.DNA复制需要DNA模板、4种脱氧核苷酸作原料以及酶和能量。 3.DNA复制的特点是边解旋边复制和半保留复制。 4.基因是有遗传效应的DNA片段。 5.DNA中碱基对的排列顺序表示遗传信息。 6.DNA分子具有多样性和特异性。 知识点一、DNA分子的复制 1.(上海高考)在一个细胞周期中,DNA复制过程中的解旋发生在(  ) A.两条DNA母链之间 B.DNA子链与其互补的母链之间 C.两条DNA子链之间 D.DNA子链与其非互补母链之间 解析:选A 在DNA复制时,首先是构成DNA的两条母链解旋,然后以分开的两条母链为模板,按照碱基互补配对原则合成子链。 2.下列关于DNA复制的叙述,正确的是(  ) A.在细胞有丝分裂间期,发生DNA复制 B.DNA通过一次复制后产生四个子代DNA分子 C.真核生物DNA复制的场所只有细胞核 D.单个脱氧核苷酸在DNA酶的作用下连接合成新的子链 解析:选A DNA复制发生在细胞有丝分裂的间期和减数第一次分裂前的间期,是以亲代DNA的两条链为模板,合成两个子代DNA的过程。DNA复制过程需要解旋酶和DNA聚合酶,不需要DNA(水解)酶。真核生物DNA复制的主要场所是细胞核,线粒体、叶绿体内也可进行。 3.(上海高考)某亲本DNA分子双链均以白色表示,以灰色表示第一次复制出的DNA子链,以黑色表示第二次复制出的DNA子链,该亲本双链DNA分子连续复制两次后的产物是(  ) 解析:选D DNA的复制方式为半保留复制,第一次复制时,由1个DNA复制成的2个DNA都是一条链白色,一条链灰色;第二次复制时,2个DNA复制成4个DNA,有8条链,新产生4条链为黑色,分别与原来的链结合。 知识点二、基因是有遗传效应的DNA片段 4.下列关于基因的叙述中,不正确的是(  ) A.同种生物不同个体之间DNA完全相同 B.一个DNA分子可以控制许多性状 C.基因中脱氧核苷酸的排列顺序代表遗传信息 D.基因中的脱氧核苷酸共有4种 解析:选A DNA分子具有多样性,不同种生物、同种生物的不同个体之间DNA分子不同;每一个体的DNA分子又具有特异性,基因能控制性状,一个DNA分子上有多个基因,可以控制多种性状;遗传信息是基因中脱氧核苷酸的排列顺序;脱氧核苷酸是构成基因的基本组成单位,有4种。 5.最新研究表明,人类24条染色体上含有3万~4万个蛋白质编码基因。这一事实说明(  ) A.基因是DNA上有遗传效应的片段 B.基因是染色体 C.1条染色体上有许多个基因 D.基因只存在于染色体上 解析:选C 24条染色体上含有3万~4万个基因,说明1条染色体上含有许多个基因;线粒体内的基因就不在染色体上。 6.用a表示DNA,b表示基因,c表示脱氧核苷酸,d表示碱基,则四者的关系是(  ) 解析:选D 基因是有遗传效应的DNA片段,二者的基本组成单位均为脱氧核苷酸,每一分子脱氧核苷酸又是由一分子磷酸、一分子脱氧核糖,一分子含氮碱基组成的。 知识点三、DNA分子复制及其碱基计算 7.如图为细胞内DNA分子的复制简图,请据图回答: (1)图示过程表示____________,需要______________(酶)的作用。 (2)该过程发生的时间为细胞周期的__________________。 (3)DNA分子复制时,在有关酶的作用下,以母链为模板,以游离的________为原料,按照______________原则,合成与母链互补的子链。 (4)若亲代DNA分子中A+T占60%,则子代DNA分子中A+T占________%。 (5)若将含14N的细胞放在只含15N的环境中培养,使细胞连续分裂n次,则最终获得的子代DNA分子中,含14N的占________,含15N的占________,这说明DNA的复制特点是________,其意义是_______________________________________________。 解析:(1)图示为以亲代DNA的两条链为模板,形成子代DNA的过程,所以是DNA复制,该过程需解旋酶和DNA聚合酶的作用。(2)DNA分子复制发生在细胞周期的分裂间期。(3)DNA分子复制以游离的4种脱氧核苷酸为原料,以亲代DNA的两条链为模板,在DNA聚合酶作用下,按照碱基互补配对原则合成子链。(4)若亲代DNA分子中A+T=60%,经过复制后形成的子代DNA分子中A+T=60%。(5)DNA分子复制是半保留复制,14N标记的DNA分子在15N的环境中,不论复制多少次,形成的子代的DNA分子中只有2个DNA分子含14N,所有子代DNA分子都含有15N。 答案:(1)DNA复制 DNA解旋酶、DNA聚合酶 (2)分裂间期 (3)脱氧核苷酸 碱基互补配对 (4)60 (5)2/2n 100% 半保留复制 保持了遗传信息的连续性 (时间:30分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题2分,共20分) 1.关于基因的说法,错误的是(  ) A.每个基因都是DNA分子上的一个片段 B.基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位 C.基因是控制生物性状的遗传物质的结构单位 D.一个DNA分子上的碱基总数等于该DNA分子上所有基因上的碱基数之和 解析:选D 一个DNA分子中含有多个基因。基因是有遗传效应的DNA片段。基因之间的DNA片段属间隔区段,没有遗传效应的DNA片段就不是基因。 2.真核细胞某生理过程如图所示,下列叙述错误的是(  ) A.酶1可使磷酸二酯键断裂,酶2可催化磷酸二酯键的形成 B.a链和b链的方向相反,a链与c链的碱基序列相同 C.该图表示DNA半保留复制过程,遗传信息传递方向是DNA→DNA D.c链和d链中G+C所占比例相等,该比值越大DNA热稳定性越高 解析:选A 酶1是解旋酶,断裂的是氢键,酶2是DNA聚合酶,可催化磷酸二酯键的形成,A错误。 3.一个用15N标记的DNA分子,放在没有标记的环境中培养,复制5次后标记的DNA分子占DNA分子总数的(  ) A.1/4       B.1/8 C.1/16 D.1/32 解析:选C DNA复制是半保留复制,复制5次,形成32个DNA分子,其中被标记的有2个。 4.如图表示DNA分子复制的片段,图中a、b、c、d表示各条脱氧核苷酸链。一般地说,下列各项中正确的是(  ) A.a和c的碱基序列互补,b和c的碱基序列相同 B.a链中(A+C)/(G+T)的比值与d链中同项比值相同 C.a链中(A+T)/(G+C)的比值与b链中同项比值相同 D.a链中(G+T)/(A+C)的比值与c链中同项比值不同 解析:选C DNA复制的特点是半保留复制,b链是以a链为模板合成的,a链和b链合成一个子代DNA分子。a链中等于b链中。 5.假设一个DNA分子中含有1 000个碱基对,将这个DNA分子放在含32P标记的脱氧核苷酸的培养基中让其复制一次,则新形成的一个DNA分子的相对分子质量比原来增加了(  ) A.1 000 B.2 000 C.500 D.无法确定 解析:选A DNA分子含有1 000个碱基对,每条链含1 000个碱基,复制1次后新形成的DNA保留母链的一条。利用32P的原料合成新链,每条新链质量增加1 000。 6.某双链DNA分子含有200个碱基,一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,则该DNA分子(  ) A.含有4个游离的磷酸基 B.连续复制2次,需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸210个 C.4种碱基A∶T∶G∶C=3∶3∶7∶7 D.碱基排列方式共有4100种 解析:选C 一个双链DNA分子中含有2个游离的磷酸基。由一条链上A∶T∶G∶C=1∶2∶3∶4,计算得出一条链上100个碱基中A、T、G、C的数量依次是10、20、30、40,另一条链上A、T、G、C的数量则依次是20、10、40、30。故该DNA中腺嘌呤脱氧核苷酸数为10+20=30,连续复制2次,需要游离的腺嘌呤脱氧核苷酸数(22-1)×30=90,4种碱基的比例是A∶T∶G∶C=(10+20)∶(20+10)∶(30+40)∶(40+30)=30∶30∶70∶70=3∶3∶7∶7。含200个碱基的DNA在不考虑每种碱基比例关系的情况下,可能的碱基排列方式共有4100种,但因碱基数量比例已确定,故碱基排列方式肯定少于4100种。 7.具有A个碱基对的一个DNA分子片段,含有m个腺嘌呤,该片段第n次复制需要多少个游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸(  ) A.(2n-1)·(A-m) B.2n-1·(A-m) C.(2n-1)·(A/2-m) D.2n·(A/2-m) 解析:选B DNA复制n次形成2n个DNA,与亲代DNA一致,亲代DNA分子中的G=(-m)个,则第n次复制需要游离的鸟嘌呤脱氧核苷酸为2n-1×(-m)=2n-1·(A-m)。 8.如图是果蝇染色体上的白眼基因示意图,下列叙述正确的是(  ) A.白眼基因片段中,含有成百上千个核糖核苷酸 B.S基因是有遗传效应的DNA片段 C.白眼基因在常染色体上 D.基因片段中有5种碱基,8种核苷酸 解析:选B 白眼基因位于X染色体上,组成基因片段的基本组成单位是脱氧核苷酸,有4种碱基,4种脱氧核苷酸。 9.假如某大肠杆菌的DNA分子用15N标记后其相对分子质量为a,用14N标记后相对分子质量为b。现将用15N标记后的大肠杆菌,培养在含有14N的培养基中,则子一代、子二代的DNA分子平均相对分子质量分别为(  ) A.(a+b)/2 (a+3b)/4 B.a+b a+3b C. (a+b)/2 D.a+b (a+b)/3 解析:选A 在子一代中的两个DNA分子中,都是一条单链含有14N,一条单链含有15N,所以每个DNA分子的平均相对分子质量为(a+b)/2;在子二代中的四个DNA分子中,有两个只含有14N,另两个是一条单链含有15N、一条单链含有14N,所以平均相对分子质量为[(a+b)+2b]/4=(a+3b)/4。 10.在氮源为14N和15N的培养基上生长的大肠杆菌,其DNA分子分别为14N-DNA(相对分子质量为a)和15N-DNA(相对分子质量为b)。将亲代大肠杆菌转移到含14N的培养基上,再连续繁殖两代(Ⅰ和Ⅱ),用某种离心方法分离得到的结果如图所示。下列对此实验的叙述不正确的是(  ) A.Ⅰ代大肠杆菌DNA分子中一条链是14N,另一条链是15N B.Ⅱ代大肠杆菌含15N的DNA分子占全部DNA分子的1/4 C.预计Ⅲ代大肠杆菌DNA分子的平均相对分子质量为(7a+b)/8 D.上述实验结果证明DNA复制方式为半保留复制 解析:选B 图中显示亲代大肠杆菌DNA为全重DNA,将该DNA转移至含14N的培养基中繁殖两代后,含15N的DNA应占全部DNA的1/2。 二、非选择题(共30分) 11.(9分)如图为DNA分子的复制图解,请据图回答: (1)该过程主要发生在细胞的________(部位)。正常进行所需的条件是__________________等。 (2)图中A′链与________链相同,B′链与________链相同,因此该过程形成的两个DNA分子完全相同,每个子代DNA分子中均保留了其亲代DNA分子的一条单链,这种复制方式称为____________________。 (3)假如经过科学家的测定,A链上的一段(M)中的A∶T∶C∶G 为2∶1∶1∶3,能不能说明该科学家的测定是错误的?________,原因是___________________________________。 (4)如果以A链的M为模板,复制出的A′链碱基比例应该是____________________。 (5)15N标记的DNA分子,放在没有标记的培养基上培养,复制三次后,标记的链占全部DNA单链的________。 解析:(1)DNA分子复制的主要场所是细胞核,在线粒体、叶绿体中也存在着DNA分子的复制,正常进行DNA分子复制所需要的条件是模板、酶、原料、能量等。 (2)DNA分子复制为半保留复制,在合成子链时遵循碱基互补配对原则,新合成的子链与另一条母链相同。(3)在双链DNA分子中,A=T,G=C,但在单链DNA分子中A与T,G与C不一定相等。(4)在以A链为模板合成的A′链中碱基比例为A∶T∶C∶G=1∶2∶3∶1。(5)不论复制几次,含15N的DNA分子和DNA单链都是2,经复制三次后DNA分子数为8,DNA单链总数为16,因此标记的链占全部DNA单链的1/8。 答案:(1) 细胞核 酶、能量、模板、原料 (2)B A 半保留复制 (3)不能 在单链中不一定是A=T,G=C (4)A∶T∶C∶G=1∶2∶3∶1 (5)1/8 12.(13分)如图所示细胞中与基因有关的物质或结构,请分析并回答: (1)细胞内的遗传物质是[ ]_______,基因和b的关系是_________________________。 (2)遗传物质的主要载体是[ ]______,基因和a的关系是________________________。 (3)c和b的关系是________________,b被彻底水解后的产物是________(填字母)。 (4)基因和h的关系是_________________________________________________。 (5)如果基因存在于________上,则其遗传方式与性别相关联,这就是________。这种遗传方式既遵循________定律,又有特殊性。 (6)b的空间结构是___________________________________________________。 若其中的(A+T)/(G+C)=0.25,则G占总碱基数比例为____________,其中一条单链中(A+T)/(G+C)=________。 解析:图中a为染色体,b为DNA,c为脱氧核苷酸,d、e、f分别为磷酸、脱氧核糖、含氮碱基,g为C、H、O、N、P五种元素,h为蛋白质。 答案:(1)[b]DNA 基因是有遗传效应的DNA片段 (2)[a]染色体 基因在a上呈线性排列 (3)c是组成b的基本单位 d、e、f (4)基因控制h合成 (5)性染色体 伴性遗传 基因分离 (6)规则的双螺旋结构 40% 0.25 13.(8分)含有32P或31P的磷酸,两者化学性质几乎相同,都可能参与DNA分子的组成,但32P比31P质量大。现在将某哺乳动物的细胞放在含有31P磷酸的培养基中,连续培养数代后得到G0代细胞。然后将G0代细胞移至含有32P磷酸的培养基中培养,经过第一、二次细胞分裂后,分别得到G1、G2代细胞。再从G0、G1、G2代细胞中提取DNA,经密度梯度离心后得到结果如图。 由于DNA分子质量不同,因此在离心管内的分布不同。若①②③分别表示轻、中、重3种DNA分子的位置。请回答: (1)G0、G1、G2 3代DNA离心后的情况分别是图中的G0________、G1________、G2________。(填试管代号) (2)G2代在①②③ 3条带中DNA数的比例为________。 (3)图中①、②两条带中DNA分子所含的同位素磷分别是:条带①________、条带②________。 (4)上述实验结果证明DNA分子的复制是____________________。DNA的自我复制使生物的____________保持相对稳定。 解析:由于DNA分子的半保留复制,每次复制都形成一半的新链,故出现重量不同的分离情况,这种复制方式保证了生物体遗传特性的相对稳定。 答案:(1)A B D  (2)0∶1∶1  (3)31P 31P和32P  (4)半保留复制 遗传特性 PAGE 14

  • ID:11-5965988 2019高中生物第1章遗传因子的发现学案(2份打包)新人教版必修2

    高中生物/人教版(新课程标准)/必修2《遗传与进化》/第一章 遗传因子的发现/本章综合与测试

    孟德尔的豌豆杂交实验(一) 一、用豌豆做遗传实验的优点和方法 1.豌豆作为遗传实验材料的优点 2.人工异花传粉的一般步骤 3.常见的遗传学符号及含义 符号 P F1 F2 × ? ♀ ♂ 含义 亲本 子一代 子二代 杂交 自交 母本 父本 二、一对相对性状的杂交实验 1.过程 P  高茎×矮茎 ↓ F1  高茎(显性性状) F2  高茎∶矮茎(性状分离现象)      3∶1 (性状比) 2.特点 (1)P具有相对性状。 (2)F1全部表现为显性性状。 (3)F2出现性状分离现象,分离比约为显性性状∶隐性性状=3∶1。 三、对分离现象的解释 1.孟德尔对分离现象提出的假说 (1)生物的性状是由遗传因子决定的。 (2)体细胞中遗传因子是成对存在的。 (3)配子中的遗传因子是单个存在的。 (4)受精时,雌雄配子的结合是随机的。 2.遗传图解 (1)F2遗传因子组成及比例为1DD∶2Dd∶1dd。 (2)F2性状表现及比例为3高∶1矮。 3.性状分离比的模拟实验 (1)模拟内容 用具或操作 模拟对象或过程 甲、乙两个小桶 雌雄生殖器官 小桶内的彩球 雌雄配子 不同彩球的随机组合 雌雄配子的随机组合 (2)分析结果得出结论:彩球组合类型数量比DD∶Dd∶dd≈1∶2∶1,彩球代表的显隐性状的数值比为3∶1。 四、对分离现象解释的验证 1.方法 测交,即F1与隐性纯合子杂交。 2.测交实验图解 3.结论 测交后代分离比接近1∶1,符合预期的设想,从而证实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。 五、分离定律 1.在生物的体细胞中,控制同一性状的遗传因子成对存在,不相融合。 2.在形成配子时,成对的遗传因子发生分离,分别进入不同的配子中,随配子遗传给后代。 一、用豌豆作实验材料的优点及方法 1.阅读教材P2~3,分析图1-1、1-2、1-3,判断正误: (1)豌豆是严格自花传粉、闭花受粉植物。因此,难以进行人工杂交。(×) (2)人工去雄时,要去除未成熟花的全部雄蕊,然后进行套袋。(√) (3)豌豆的不同品种之间具有多对相对性状。(√) (4)豌豆杂交实验过程中,需两次套袋,目的都是防止外来花粉的干扰。(√) 二、一对相对性状的杂交实验 1.根据相对性状的概念,对下列实例进行分析判断,并说明理由。 (1)狗的长毛与兔的短毛。 提示:不是。狗与兔不属于同一种生物。 (2)玉米的早熟与晚熟。 提示:是。早熟与晚熟是玉米成熟这一性状的不同表现类型。 2.根据孟德尔一对相对性状的杂交实验,讨论分析下列问题: (1)若F2共获得20株豌豆,矮茎个体一定是5株吗?说明原因。 提示:不一定。样本数量太少,不一定完全符合3∶1分离比,孟德尔实验中的比例是在实验材料足够多的情况下得出的。 (2)高茎和矮茎豌豆杂交,后代出现了高茎和矮茎,该现象属于性状分离吗?为什么? 提示:不属于。因为性状分离是杂种后代中同时出现显性性状和隐性性状的现象。 三、对分离现象的解释 1.根据纯合子、杂合子的概念判断下列说法是否正确,说明理由。 (1)纯合子自交后代一定是纯合子。 提示:正确。纯合子只能产生一种类型的配子,相同类型的雌雄配子结合,形成合子发育成的个体一定是纯合子。 (2)纯合子杂交后代一定是纯合子。 提示:错误。显性纯合子与隐性纯合子杂交后代全为杂合子。 (3)杂合子自交后代一定是杂合子。 提示:错误。杂合子自交,后代中既有纯合子也有杂合子,各占1/2。 2.假如雌雄配子的结合不是随机的,F2中还会出现3∶1的性状分离比吗? 提示:不会。因为满足孟德尔实验的条件之一是雌、雄配子结合机会相等,即任何一个雄配子(或雌配子)与任何一个雌配子(或雄配子)的结合机会均相等,这样才能出现3∶1的性状分离比。 3.阅读教材P6实验内容,并结合自己的模拟实验过程,分析回答下列问题: (1)在甲、乙两个小桶中放入两种彩球各10个并且摇匀使彩球混合均匀的原因是什么? 提示:使代表雌、雄配子的两种彩球被抓出的机会相等。 (2)为了保证不同配子间结合机会相等,且所得结果与理论值接近,在实验过程中应注意哪些问题? 提示:①抓取小球时应随机抓取;②双手同时进行,且闭眼;③应将抓取的小球放回原桶;④重复多次。 4.判断正误 (1)在一对相对性状的杂交实验中,F1的遗传因子组成为Dd,且F1产生雌、雄配子的比例为1∶1。(×) (2)双亲为显性,杂交后代有隐性纯合子,则双亲一定都是杂合子。(√) 四、对分离现象解释的验证及分离定律 1.观察分析教材P7图1-6,思考下列问题: (1)为什么用测交的方法能证明F1产生配子的类型及比例? 提示:因为隐性个体所产生的配子中的遗传因子为隐性,它不会影响F1产生的配子中所含遗传因子的表达,所以测交后代决定于F1所产生的配子的类型及比例。根据测交后代就可反映出F1产生配子的情况。 (2)测交实验除测定F1的遗传因子组成外,能否测定其他个体的遗传因子组成? 提示:能。 2.结合教材中自交、测交、杂交等方法的描述,完成下表。 目的 方法 确定个体的遗传因子组成 判断显隐性 提高纯合度 判断纯合子和杂合子 提示:测交 杂交、自交 自交 测交、自交 3.连线(将下面相对应的因果关系用线连接起来) 1.相对性状中显隐性判断(设A、B为一对相对性状) (1)定义法(杂交法) ①若A×B―→A,则A为显性,B为隐性。 ②若A×B―→B,则B为显性,A为隐性。 ③若A×B―→既有A,又有B,则无法判断显隐性,只能采用自交法。 (2)自交法 ①若A既有A,又有B,则A为显性,B为隐性。 ②若B既有A,又有B,则B为显性,A为隐性。 2.纯合子与杂合子的判断 (1)隐性纯合子:表现为隐性性状的个体是隐性纯合子。 (2)显性纯合子和杂合子的判断(设一对相对性状中,A为显性性状个体,B为隐性性状个体) ①自交法 a.若亲本AA,则亲本A为纯合子。 b.若亲本AA、B均出现,则亲本A为杂合子。 ②测交法 a.若亲本A×B―→只有A,则亲本A很可能为纯合子。 b.若亲本A×B―→A、B均出现,则亲本A为杂合子。 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,取亲本A的花粉,加一滴碘液。 a.若花粉一半呈蓝黑色,一半呈橙红色→亲本A为杂合子。 b.若花粉全为橙红色或全为蓝黑色→亲本A为纯合子。 [特别提醒] (1)要根据题目给定的实验材料,选择合适的实验方法。对于植物体,杂交法、自交法和测交法均可采用;而对于动物体,无法采用自交法。 (2)纯合子自交后代全是纯合子,但不同纯合子杂交,后代为杂合子。杂合子自交后代会出现性状分离,且后代中有纯合子出现。 (3)杂交后代中出现3∶1的性状分离比,若数目较少,则无法确定显隐性关系。 3.分离定律的验证 (1)测交法 杂种F1×隐性纯合子    ↓ 后代出现两种不同性状的个体,且比例为1∶1     ↓ 证明杂种F1产生了两种配子,即成对的遗传因子彼此分离 (2)杂合子自交法:让杂合子自交(若为异性个体,采用相同遗传因子组成的杂合子相互交配),后代的性状分离比约为3∶1。 (3)花粉鉴定法:取杂合子的花粉,对花粉进行特殊处理后,用显微镜观察计数,可直接验证分离定律。 [特别提醒] 上述方法均可验证分离定律,但有的操作简便,如杂合子自交法;有的在短时间内可作出判断,如花粉鉴定法;对于动物,常用测交法,因此要根据实际情况选择合理的实验方案。 [例1] 豌豆高茎对矮茎为显性,现将A、B、C、D、E、F、G七棵植株进行交配实验,所得结果如表所示。从理论上说,子代高茎豌豆植株中纯合子所占的比例是(  ) A.10%      B.25% C.50% D.66% [研析] 本题考查亲子代遗传因子组成、性状表现及比例互推。具体解题过程如下: [审]——提取信息 信息①:豌豆高茎对矮茎为显性。 信息②:A×B→子代高茎∶矮茎=21∶7=3∶1。 信息③:E×F→子代高茎∶矮茎=20∶19≈1∶1。 信息④:C×D→子代全为矮茎。 信息⑤:G×D→子代全为高茎。 [析]——解读信息 解读①②:亲本A、B为杂合子自交,子代高茎中显性纯合子数目为7株。 解读①③:亲本E×F为测交类型,子代中高茎全为杂合子。 解读①④:亲本C、D为隐性纯合子自交,子代全为隐性纯合子。 解读①④⑤:亲本D为矮茎隐性纯合子,G为显性纯合子,子代全为高茎杂合子。 [判]——研判选项 子代高茎中纯合子所占比例为×100%=10%。 [答案] A 根据后代性状表现推测亲代遗传因子组成 (1)若后代性状分离比为显性∶隐性=3∶1,则双亲必定为杂合子,即Bb×Bb=3B_∶1bb。 (2)若后代性状分离比为显性∶隐性=1∶1,则双亲必定为测交类型,即Bb×bb=1Bb∶1bb。 (3)若后代只有显性性状,则双亲至少有一方为显性纯合子,即BB×__。 (4)若后代中有隐性个体bb,则双亲均至少含有一个隐性基因b。 A.1∶4 B.5∶11 C.1∶2 D.7∶9 [研析] 本题考查基因分离定律的相关概率计算。具体解题过程如下: [审]——关键信息 信息①:玉米可自花传粉,也可异花传粉,即玉米既可自交,也可杂交。 信息②:遗传因子组成为Aa和aa的玉米比例为1∶1,间行种植等数量的Aa、aa的玉米,存在Aa自交、Aa与aa杂交以及aa自交三种情况,属于自由交配类型,因此可通过配子概率计算子代中显性性状与隐性性状的个体比例。 [判]——研判选项 等数量的Aa和aa玉米种群可产生含基因A和a的雌、雄两种配子,其比例为:A=1/2×1/2=1/4,a=1/2×1/2+1/2×1=3/4,雌、雄配子随机结合,得到的子代中aa比例为3/4×3/4=9/16,表现A性状的比例为1-9/16=7/16,故具有A表现性状和a表现性状的玉米比例应接近7∶9。 [答案] D 概率计算方法 (1)实例:两只白羊交配生了两只白羊和一只黑羊,如果它们再生一只小羊,其毛色是白色的概率是多少? (2)分析:两只白羊所生的后代中出现了性状分离,则新出现的黑色为隐性性状,且双亲均为杂合子。设用B、b表示遗传因子,则双亲的遗传因子组成均为Bb,子代白羊的遗传因子组成为BB或Bb,黑羊的遗传因子组成为bb。 (3)方法 ①用分离比直接推出 Bb×Bb―→1BB∶2Bb∶1bb,可见后代毛色是白色的概率为3/4。 ②用配子的概率计算:Bb亲本产生B、b配子的概率都是1/2,则 a.后代为BB的概率=B(♀)概率×B(♂)概率=1/2×1/2=1/4。 b.后代为Bb的概率=b(♀)概率×B(♂)概率+b(♂)概率×B(♀)概率=1/2×1/2+1/2×1/2=1/2。 所以,后代毛色是白色的概率为1/4+1/2=3/4。 ———————————————[课堂归纳]———————————————— [网络构建] 填充:①豌豆 ②性状分离 ③测交 ④分离定律? [关键语句] 1.豌豆作为实验材料的优点:自花传粉和闭花受粉;具有易于区分的相对性状。 2.具相对性状的纯合亲本杂交,F1表现出的性状为显性性状。 3.在一对相对性状的杂交实验中,F2的性状分离比为3∶1;在测交实验中,性状分离比为1∶1。 4.显隐性性状的判断方法 (1)具相对性状的亲本杂交,若子代只出现一种性状,则该性状为显性性状。 (2)具相同性状的亲本杂交,若子代出现不同性状,则新出现的性状为隐性性状。 5.纯合子自交后代仍为纯合子,杂合子自交后代既有纯合子也有杂合子。 6.分离定律的实质:在形成配子时,控制同一性状的遗传因子发生分离,形成数量相等的两种配子。 知识点一、孟德尔分离定律实验的科学方法 1.孟德尔选用豌豆作为遗传实验材料的理由是(  ) ①豌豆是闭花受粉植物;②豌豆在自然状态下一般是纯种;③用豌豆作实验材料有直接经济价值;④各品种间具有一些稳定的、差异较大而且容易区分的性状 A.①②③④    B.①② C.①②④ D.②③④ 解析:选C 豌豆是自花传粉、闭花受粉植物,在自然状态下一般是纯种,且具有易于区分的相对性状,与经济价值无关。 知识点二、孟德尔分离定律的假说—演绎过程 2.(全国高考改编)若用玉米为实验材料验证孟德尔分离定律,下列因素对得出正确实验结论影响最小的是(  ) A.所选实验材料是否为纯合子 B.所选相对性状的显隐性是否易于区分 C.所选相对性状是否受一对遗传因子控制 D.是否严格遵守实验操作流程和统计分析方法 解析:选A 验证分离定律可通过下列几种杂交实验及结果获得:①显性纯合子和隐性个体杂交,子一代自交,子二代出现3∶1的性状分离比;②子一代个体与隐性个体测交,后代出现1∶1的性状分离比;③杂合子自交,子代出现3∶1的性状分离比。由此可知,所选实验材料是否为纯合子,并不影响实验结论。验证分离定律时所选相对性状的显隐性应易于区分,受一对等位基因控制,且应严格遵守实验操作流程和统计分析方法。 3.在孟德尔一对相对性状的杂交实验中,性状分离是指(  ) A.杂种显性个体自交产生显性和隐性后代 B.杂种显性个体与纯种显性个体杂交产生显性后代 C.杂种显性个体与纯种隐性个体杂交产生显性和隐性后代 D.纯种显性个体与纯种隐性个体杂交产生显性后代 解析:选A 性状分离是指在杂种后代中,同时出现显性和隐性两种性状的现象。 4.关于孟德尔分离定律杂交实验中测交的说法不正确的是(  ) A.F1×隐性类型→测F1遗传因子组成 B.通过测定F1的遗传因子组成来验证对分离实验现象理论解释的科学性 C.F1的遗传因子组成是根据F1×隐性类型→所得后代性状表现反向推知的 D.测交时,与F1杂交的另一亲本无特殊限制 解析:选D 测交必须是利用隐性纯合子与被检验对象杂交,目的是通过分析其后代以推知其遗传因子组成。孟德尔分离定律杂交实验中测交的对象是F1,其遗传因子组成决定了基因分离定律的正确与否。 5.分离定律的实质是(  ) A.F2(子二代)出现性状分离 B.F2性状分离比是3∶1 C.成对的控制相对性状的遗传因子彼此分离 D.测交后代性状分离比为1∶1 解析:选C 分离定律的实质是指体细胞中成对的控制相对性状的遗传因子在形成配子时彼此分离。 知识点三、分离定律性状分离比的模拟实验 6.在“性状分离比的模拟实验”中,每次抓取统计过的小球都要重新放回桶内,其原因是(  ) A.保证两种配子的数目相等 B.避免小球的丢失 C.小球可能再次使用 D.避免人为误差 解析:选A 小球重新放回,能保证每次抓取小球时,成对的、控制相对性状的遗传因子分离,形成数目相等的两种配子(小球)。 7.在做性状分离比的模拟实验时,分别同时从甲小桶和乙小桶抓取彩球50~100次,统计彩球组合为DD的比例为(  ) A.1/3 B.1/5 C.1/2 D.1/4 解析:选D 由于甲、乙两小桶中D和d的比例是相同的,所以每个小桶中抓取D的可能性为1/2,两个小桶同时抓取D的可能性为1/2×1/2=1/4。 知识点四、分离定律的应用 8.(海南高考)某二倍体植物中,抗病和感病这对相对性状由一对等位基因控制,要确定这对性状的显隐性关系,应该选用的杂交组合是(  ) A.抗病株×感病株 B.抗病纯合子×感病纯合子 C.抗病株×抗病株,或感病株×感病株 D.抗病纯合子×抗病纯合子,或感病纯合子×感病纯合子 解析:选C 判断性状显隐性关系的方法有:(1)定义法——具有相对性状的纯合个体进行正反交,子代表现出来的性状就是显性性状,对应的为隐性性状;(2)相同性状的雌雄个体间杂交,子代出现不同于亲代的性状,该子代的性状为隐性,亲代为显性,故选C。 9.豌豆的高茎(D)对矮茎(d)为一对相对性状,仔细观察下列实验过程图解,回答相关问题: (1)该实验的亲本中,父本是________________,母本是____________。在此实验中作亲本的两株豌豆必须是________种。 (2)操作①叫________,此项处理必须在豌豆________之前进行。 (3)操作②叫________,此项处理后必须对母本的雌蕊进行__________,其目的是________________________________________________________________________。 (4)在当年母本植株上所结出的种子为________代,其遗传因子组成为________,若将其种下去,长成的植株表现为________茎。 (5)若要观察豌豆植株的性状分离现象,则至少需要到第________年对________代进行观察。出现的高茎与矮茎之比约为________,所对应的遗传因子组成类型有________,比例接近________。 答案:(1)矮茎豌豆 高茎豌豆 纯 (2)去雄 自然传粉 (3)人工授粉 套袋处理 防止其他豌豆花粉的干扰 (4)子一(或F1) Dd 高 (5)三 子二(或F2) 3∶1 DD、Dd、dd 1∶2∶1 (时间:30分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题2分,共20分) 1.用豌豆进行遗传实验时,下列操作错误的是(  ) A.杂交时,需在开花前除去母本的雄蕊 B.自交时,雌蕊和雄蕊都无需除去 C.杂交时,需在开花前除去母本的雌蕊 D.人工授粉后,应套袋 解析:选C 杂交时母本要保留雌蕊,否则就不是母本了。 2.孟德尔在豌豆杂交实验中,发现问题和验证假说所采用的实验方法依次是(  ) A.自交、杂交和测交 B.测交、自交和杂交 C.杂交、自交和测交 D.杂交、测交和自交 解析:选C 孟德尔的分离定律是利用豌豆进行实验时发现的,实验时先让豌豆杂交获得F1,再让F1自交得F2,发现问题并提出假说,最后用测交实验验证其假说。 3.假说—演绎法是现代科学研究中常用的一种科学方法,下列属于孟德尔在发现分离定律时“演绎”过程的是(  ) A.生物的性状是由遗传因子决定的 B.由F2出现了“3∶1”推测生物体产生配子时,成对遗传因子彼此分离 C.若F1产生配子时成对遗传因子分离,则测交后代会出现两种性状的比接近1∶1 D.若F1产生配子时成对遗传因子分离,则F2中三种遗传因子组成的个体比接近1∶2∶1 解析:选C 假说—演绎法是在观察和分析问题以后,通过推理和想象提出解释问题的假说,根据假说进行演绎推理,再通过实验验证演绎推理的结论。孟德尔在发现分离定律时的演绎过程是:若假说成立,则F1产生配子时成对的遗传因子会分离,测交后代会出现两种接近1∶1的性状。 4.采用以下哪一组方法,可以依次解决①~④中的遗传问题(  ) ①鉴定一只白羊是否纯种 ②在一对相对性状中区分显隐性 ③不断提高小麦抗病品种的纯合度 ④检验杂种子一代的遗传因子的组成 A.杂交、自交、测交、测交 B.杂交、杂交、杂交、测交 C.测交、杂交、自交、测交 D.测交、测交、杂交、自交 解析:选C 鉴定某一生物是否为纯种,对于植物来说可采用自交和测交的方法,自交方法最简便,但对于动物则只能用测交方法。要区分某种生物相对性状的显隐性,可让该种生物进行杂交,若是相同性状的个体杂交,子代出现性状分离,则分离出来的性状为隐性性状。不断地自交可明显提高生物品种的纯合度。测交可鉴定显性性状个体的遗传因子的组成。 5.将具有一对相对性状的纯种豌豆个体间行种植,另将具有一对相对性状的纯种玉米个体间行种植,通常情况下,具有隐性性状的一行植株上所产生的F1是(  ) A.豌豆和玉米都有显性个体和隐性个体 B.玉米都为隐性个体,豌豆既有显性又有隐性 C.豌豆和玉米的显性和隐性比例都是3∶1 D.豌豆都为隐性个体,玉米既有显性又有隐性 解析:选D 豌豆为自花传粉,玉米为异花传粉,因此具有隐性性状的一行植株上所产生的F1中,豌豆都为隐性个体,玉米既有显性又有隐性。 6.下列杂交组合(遗传因子E控制显性性状,e控制隐性性状)产生的后代中,会发生性状分离的组合是(  ) A.EE×ee B.EE×Ee C.EE×EE D.Ee×Ee 解析:选D 杂合子自交产生的后代发生性状分离。由于EE为显性纯合子,不管其与哪种个体交配其后代均表现为显性性状。 7.在香水玫瑰的花色遗传中,红花、白花为一对相对性状,受一对遗传因子的控制(用R、r表示)。从下面的杂交实验中可以得出的正确结论是(  ) A.红花为显性性状 B.红花A的遗传因子组成一定为Rr C.红花C与红花D的遗传因子组成不同 D.白花B的遗传因子组成为Rr 解析:选A 红花A与白花B杂交后代全为红花,说明红花为显性性状,红花A的遗传因子组成为RR,白花B的遗传因子组成为rr。红花C与红花D杂交,后代红花与白花之比约为3∶1,说明亲本均为杂合子,遗传因子组成都是Rr。 8.水稻某些品种茎秆的高矮是由一对遗传因子控制的,对一个纯合显性亲本与一个纯合隐性亲本杂交产生的F1进行测交,其后代中杂合子的概率是(  ) A.0% B.25% C.50% D.75% 解析:选C 假设茎秆高矮由一对遗传因子D、d控制,测交后代中Dd∶dd=1∶1,杂合子占50%。 9.两株高茎豌豆杂交后代中高茎和矮茎的比例如图所示,则亲本的遗传因子组成为(  ) A.GG×gg B.GG×Gg C.Gg×Gg D.gg×gg 解析:选C 由图示可知:高茎∶矮茎=3∶1,由此可推知,亲本必为杂合子。 10.豌豆的高茎对矮茎是显性,现进行两株高茎豌豆间的杂交,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例为(  ) A.3∶1 B.5∶1 C.9∶6 D.1∶1 解析:选B 两株高茎豌豆间杂交,后代既有高茎豌豆又有矮茎豌豆,则说明亲代的高茎为杂合子,后代中的全部高茎豌豆中纯合子与杂合子的比例为1∶2,后代高茎豌豆进行自交时,只有杂合子的自交后代才会出现矮茎豌豆,比例为2/3×1/4=1/6,则自交后代中高茎豌豆与矮茎豌豆的比例为5∶1。 二、非选择题(共30分) 11.(8分)豌豆是良好的遗传实验材料,请回答下列相关问题: Ⅰ.豌豆的花色由一对遗传因子控制,如表所示是豌豆的花色三个组合的遗传实验结果。请回答: (1)由表中第________个组合实验可知________花为显性性状。 (2)表中第________个组合实验为测交实验。 (3)第3个组合中,子代的所有个体中,纯合子所占的比例是________。 Ⅱ.豌豆的高茎(D)对矮茎(d)为显性,将A、B、C、D、E、F、G 7种豌豆进行杂交,实验结果如表所示。请分析说明: (1)豌豆C的遗传因子组成是________,豌豆G的遗传因子组成是________。 (2)上述实验结果所获得的高茎纯合子植株占高茎植株数的________。 (3)所得总植株数中,性状能稳定遗传和不能稳定遗传的比例为________。 解析:Ⅰ.由表中第3个组合实验可知紫花为显性性状,其亲本均为杂合子,故其后代中纯合子占的比例为50%。表中第1个组合实验为测交实验。 Ⅱ.由表中数据分析知A、B、C、D、E、F、G的遗传因子组成依次为 Dd、Dd、dd、dd、Dd(或dd)、dd(或Dd)、DD,因此只有A×B组合的高茎后代中有1/3的纯合子,其他组合中的高茎后代均为杂合子,则实验结果所获得的高茎纯合子植株占高茎植株数的比值为(210×1/3)/(210+190+300)=1/10(或10%)。纯合子的性状能稳定遗传,杂合子的性状不能稳定遗传,隐性性状均为纯合子,所以性状能稳定遗传和不能稳定遗传的比例为(210×1/3+70+250+190)/ (210×2/3+190+300)=58/63。 答案:Ⅰ.(1)3 紫 (2)1 (3)50% Ⅱ.(1)dd DD (2)1/10(或10%) (3)58/63 12.(12分)某校高三年级研究性学习小组以年级为单位调查了人的眼睑遗传情况,对班级的统计进行汇总和整理,见表: 请分析表中情况,回答下列问题: (1)根据表中第________组婚配调查,可判断眼睑性状中属于隐性性状的是________。 (2)设控制显性性状的遗传因子为A,控制隐性性状的遗传因子为a,请写出在实际调查中,上述各组双亲中可能有的婚配组合的遗传因子组成: 第一组:_________________________________________________________________。 第二组:_________________________________________________________________。 第三组:_________________________________________________________________。 (3)某同学(5号个体)所在家庭眼睑遗传系谱如图所示,试推测3号与4号生一个双眼皮孩子的概率为_________。 解析:(1)三组亲本中,第三组亲子代表现一致,第二组亲子代均有两种性状表现,这两组均无法用于判断。第一组双亲表现一致,而子代出现性状分离,说明双眼皮为显性性状,单眼皮为隐性性状。(2)在各婚配组合中,显性个体的遗传因子组成可能为AA或Aa,隐性个体的遗传因子组成一定是aa。第一组表现相同的双亲的婚配组合可能是AA×AA、AA×Aa、Aa×Aa,因此后代并未出现3∶1的性状分离比。同理可推知第二组婚配组合有AA×aa、Aa×aa,第三组为aa×aa。(3)由遗传系谱图可知,双亲1号和2号均为双眼皮,而女儿5号为单眼皮,则1号、2号遗传因子组成为Aa,5号遗传因子组成为aa,4号遗传因子组成为1/3AA或2/3Aa。4号与3号生一个单眼皮孩子的概率为:2/3×1/2=1/3,生一个双眼皮孩子的概率为:1-1/3=2/3。 答案:(1)一  单眼皮 (2)AA×AA、AA×Aa、Aa×Aa  AA×aa、Aa×aa aa×aa (3)2/3 13.(10分)玉米是遗传实验经常用到的材料,在自然条件下既可以自交也可以杂交。请回答下列有关问题: (1)玉米的高茎对矮茎为显性。为探究一高茎玉米植株的果穗上所结子粒的遗传因子组成,某同学选取了该玉米果穗上2粒种子单独隔离种植,观察记录并分别统计后代植株的性状,结果后代全为高茎,该同学即判断玉米果穗所有子粒为纯种。有人认为他的结论不科学,为什么?写出你的设计思路。______________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 (2)玉米的常态叶与皱叶是一对相对性状。某研究性学习小组计划以自然种植多年后收获的一批常态叶与皱叶玉米的种子为材料,通过实验判断该相对性状的显隐性。 ①甲同学的思路是随机选取等量常态叶与皱叶玉米种子各若干粒,分别单独隔离种植,观察子一代性状:若子一代发生性状分离,则亲本表现出的性状为________性状;若子一代未发生性状分离,能否直接判断出显、隐性?________(选填“能”或“不能”)。 ②乙同学的思路是随机选取等量常态叶与皱叶玉米种子各若干粒,种植,杂交,观察子代性状,请帮助预测实验结果及得出相应结论。_______________________________________ _______________________________________________________________________________。 解析:(1)该同学只选取两粒种子作为实验材料,由于选取的样本太少,实验有一定的偶然性,不能代表全部子粒的遗传因子组成,因此结论不科学。可通过设计自交实验,根据子代的性状表现推断结论。(2)①植株自交,若后代出现性状分离,则亲本为杂合子,其性状为显性;若后代不出现性状分离,则亲本为纯合子,其性状为显性或隐性,不能直接作出显隐性判断。②将等量常态叶与皱叶玉米种子杂交,在统计数量足够多的情况下,若后代只表现一种叶形,则表现出的叶形为显性性状,未表现出的叶形为隐性性状,若后代两种叶形均有,则不能作出显隐性判断。 答案:(1)因为选择的样本太少,实验有一定的偶然性,不能代表全部子粒的遗传因子组成。用该玉米果穗上的全部子粒作为亲本,单独隔离种植(自交),观察记录并分别统计子代植株的高矮 (2)①显性 不能 ②在统计数量足够多的情况下,若后代只表现一种叶形,则该叶形为显性性状,另一种为隐性性状;若后代既有常态叶又有皱叶,则不能作出显隐性判断 PAGE 14 孟德尔的豌豆杂交实验(二)   一、两对相对性状的杂交实验 1.过程与结果 P       黄色圆粒×绿色皱粒            ↓ F1        黄色圆粒           ? F2 2.分析 (1)两对相对性状 (2)显性性状 隐性性状 (3)F2每对相对性状的分离比 二、对自由组合现象的解释 填写对应个体遗传因子的组成 P  黄色圆粒(YYRR)  ×  绿色皱粒(yyrr) ↓ F1         黄色圆粒(YyRr) F2 ? 1.亲本产生的配子类型 黄色圆粒→YR,绿色皱粒→yr。 2.F1产生的配子类型及比例 类型:YR∶Yr∶yR∶yr 比例:1 ∶1 ∶ 1∶1 3.F1产生的雌雄配子随机结合 (1)配子结合方式:16种。 (2)遗传因子结合类型:9种。 (3)F2的表现型:4种。 4.F2中各种性状表现对应的遗传因子组成类型 (1)双显型: 黄色圆粒:YYRR、YYRr、YyRR、YyRr。 (2)一显一隐型: 黄色皱粒:YYrr、Yyrr。 绿色圆粒:yyRR、yyRr。 (3)双隐型: 绿色皱粒:yyrr。 三、对自由组合现象解释的验证 1.方法 测交,即让F1与隐性纯合子杂交。 2.测交遗传图解 3.(1)由测交后代的遗传因子组成及比例可推知: ①杂种子一代产生的配子的比例为1∶1∶1∶1。 ②杂种子一代的遗传因子组成:YyRr。 (2)通过测交实验的结果可证实: ①F1产生4种类型且比例相等的配子。 ②F1形成配子时,成对的遗传因子发生了彼此分离,不同对的遗传因子自由组合。 四、自由组合定律 1.发生时间:形成配子时。 2.遗传因子间的关系:控制不同性状的遗传因子的分离和组合是互不干扰的。 3.实质:在形成配子时,决定同一性状的成对的遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合。 五、孟德尔遗传实验获得成功的原因及其遗传规律的再发现 1.孟德尔遗传实验获得成功的原因 (1)正确选用豌豆作实验材料是成功的首要条件。 (2)在对生物的性状分析时,首先针对一对相对性状进行研究,再对两对或多对性状进行研究。 (3)对实验结果进行统计学分析。 (4)科学地设计了实验的程序。按“提出问题→实验→假设(解释)→验证→总结规律”的科学实验程序进行。 2.孟德尔遗传规律的再发现 (1)1909年,丹麦生物学家约翰逊将“遗传因子”命名为基因,并提出了表现型和基因型的概念。 ①表现型:指生物个体表现出来的性状,如高茎和矮茎。 ②基因型:指与表现型有关的基因组成,如DD、Dd、dd等。 ③等位基因:指控制相对性状的基因,如D和d。 (2)孟德尔被世人公认为“遗传学之父”。 一、两对相对性状的杂交实验  仔细观察分析教材P9图1-7,回答下列问题: 1.由P→F1可推断黄色和圆粒为显性性状,绿色和皱粒为隐性性状;若只根据F1→F2能否判断性状的显隐性? 提示:能。分别从粒色和粒形上看,F2中均出现不同于F1的性状即绿色和皱粒,即F1自交时出现了性状分离,由此可判断F1的性状黄色和圆粒为显性性状,F2中新出现的性状即绿色和皱粒为隐性性状。 2.F2中,新的性状组合(即重组类型)有哪些?所占比例共计多少? 提示:重组类型有2种,即黄色皱粒和绿色圆粒,比例均为3/16,所以重组类型所占比例共计3/8。 3.实验中若选用纯种黄色皱粒和绿色圆粒豌豆作亲本,F1表现怎样的性状?F2中重组类型和所占比例发生怎样的变化? 提示:a.F1的性状仍为黄色圆粒。 b.亲本改变后F2重组类型为黄色圆粒和绿色皱粒,比例分别为9/16和1/16,此时重组类型共占5/8。 二、对自由组合现象的解释  仔细观察教材P10图1-8,分析回答下列问题: 1.写出单独分析一对相对性状和同时分析两对相对性状时,F1产生的配子种类及比例。(填写下表) F1 Yy Rr YyRr 配子 比例 提示:Y、y R、r YR、Yr、yR、yr 1∶1 1∶1 1∶1∶1∶1 2.根据1的分析,基因型为AaBbCc的个体能产生几种配子? 提示:8种。 3.尝试归纳生物个体所产生配子种类数与其含有的等位基因对数之间具有怎样的关系。 提示:某一基因型的个体能产生的配子种类数等于2n种(n代表等位基因对数)。 4.试用分离定律的方法,讨论F2的基因型和表现型的种类。 提示:F1的基因型为YyRr,可拆分为Yy和Rr。 ①Yy自交―→(YY∶Yy∶yy)3种基因型和2种表现型。 ②Rr自交―→(RR∶Rr∶rr)3种基因型和2种表现型。 因此YyRr自交可得到3×3=9种基因型,2×2=4种表现型。 5.F1产生的雌雄配子是随机结合的,当雄配子1/4Yr与雌配子1/4YR结合后,形成的个体其基因型是怎样的?在F2中所占比例为多少? 提示:①配子Yr与YR结合后,形成的个体其基因型为YYRr。 ②因雌雄配子随机结合,所以该基因型在F2中所占比例为1/4×1/4=1/16。 6.F2不同于亲本性状类型中纯合子的比例是多少? 提示:F2中不同于亲本性状的类型是黄色皱粒和绿色圆粒,各占3/16,两种类型共占6/16,每一种性状类型中的纯合子各有一个,所以F2不同于亲本性状类型中纯合子的比例是2/6=1/3。 三、对自由组合现象解释的验证及自由组合定律 1.仔细观察教材P10图1-9,回答下列问题: (1)从测交亲本产生配子种类及比例的角度分析,为什么测交可以确定F1产生配子的种类及比例? 提示:测交是让F1与隐性纯合子类型进行杂交,由于隐性纯合子产生的配子对F1个体产生的配子所决定的性状没有影响,所以测交后代出现的性状及比例与F1产生的配子种类及比例相符。 (2)若两亲本杂交,后代表现型比例为1∶1∶1∶1,据此能否确定亲本的基因型? 提示:不能。当双亲的遗传因子组成为AaBb×aabb或Aabb×aaBb时,其后代表现型比例均为1∶1∶1∶1,仅依据此比例不能确定亲本的基因型。 (3)若测交后代有两种性状,且数量之比为1∶1,试分析F1的基因型。 提示:由于隐性纯合子只产生一种配子yr,所以测交后代的性状与比例由F1决定,由于后代有两种性状且比例为1∶1,说明F1能够产生两种配子且比例为1∶1,其基因型为yyRr或Yyrr或YYRr或YyRR。 2.连线(将下列名词与其所对应的内容用线连接起来) 1.两对相对性状的遗传实验分析 (1)亲本:必须是具有相对性状的纯种。 (2)F1的性状:均为双显性状。 (3)F2中的性状及比例: 双显∶一显一隐∶一隐一显∶双隐=9∶3∶3∶1 (4)重组类型及比例:若亲本不同,则F2中重组类型和比例也不同。 ①若亲本为:纯种黄色圆粒×纯种绿色皱粒,F2中的重组类型为黄色皱粒、绿色圆粒,比例均为3/16。 ②若亲本为:纯种黄色皱粒×纯种绿色圆粒,F2中的重组类型为黄色圆粒和绿色皱粒,比例分别为9/16、1/16。 2.F2中9∶3∶3∶1分离比成立的条件 (1)亲本必须是纯种。 (2)两对相对性状由两对等位基因控制。 (3)配子全部发育良好,后代存活率相同。 (4)所有后代都应处于一致的环境中,而且存活率相同。 (5)材料丰富,后代数量足够多。 3.利用分离定律解决自由组合问题的方法 (1)思路:将自由组合问题拆分成若干基因分离的问题分别计算求解,然后再将每一对遗传因子所得答案再进行组合。 (2)示例:已知AaBb×aabb,求后代中表现型种类,性状分离比和aabb的概率,解答步骤如下: ①先拆分求解: Aa×aa―→(1Aa∶1aa),即得到2种表现型,数量之比为1∶1,aa的概率为1/2,Bb×bb―→(1Bb∶1bb),即得到2种表现型,数量之比为1∶1,bb的概率为1/2。 ②后组合相乘: 后代表现型种类数:2×2=4;后代性状分离比(1∶1)×(1∶1)=1∶1∶1∶1;aabb的概率为:1/2×1/2=1/4。 A.黄色为显性性状,黑色为隐性性状 B.F1与黄色亲本杂交,后代有两种表现型 C.F1和F2 中灰色大鼠均为杂合子 D.F2 黑色大鼠与米色大鼠杂交,其后代中出现米色大鼠的概率为1/4 [研析] 本题考查显隐性性状的判断、对自由组合定律的理解及相关计算。具体解题过程如下: [审]——提取信息 信息a:控制大鼠毛色的两对等位基因独立遗传。 信息b:子二代中灰色比例最高,米色比例最少。 [联]——联系基础 ①:两对等位基因杂交实验中F2性状比例最高为双显性状,性状比例最低的为双隐性状,比例为3的为单显性状。 ②:F1为双杂合子,F2中灰色有1/9的双显纯合子。 ③:F2单显性状中纯合子占1/3,杂合子占2/3。 [判]——研判选项 F1灰色基因型为AaBb,黄色亲本基因型为aaBB或AAbb,杂交后代中会出现两种表现型;F2黑色中,纯合子占1/3,与米色(aabb)杂交,后代中不会产生米色鼠,杂合子(Aabb或aaBb)占2/3,与米色(aabb)杂交后代中产生米色鼠的概率为2/3×1/2=1/3。 [答案] B 根据性状比判断控制生物性状的基因对数及遵循的遗传定律 (1)F2中性状比为3∶1?受一对基因控制,遵循基因分离定律。 (2)F2中性状比为9∶3∶3∶1,或少于4种性状且分离比之和为16?受两对基因控制,且遵循基因自由组合定律。 [例2] (全国高考)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________。 [解析] (1)子代的4种表现型是两种性状自由组合的结果,将两种性状分开分析,灰身有47+49=96(只),而黑身有17+15=32(只),因而灰身∶黑身=3∶1,大翅脉有47+17=64(只),小翅脉有49+15=64(只),因此大翅脉∶小翅脉=1∶1。(2)先根据表现型写出雌蝇的基因型B_E_,雄蝇的基因型B_ee,由于后代中有黑身,因此雌、雄蝇都有隐性基因b;又因为后代出现了小翅脉,因此,雌蝇中一定有基因e,所以可推出雌蝇的基因型为BbEe,雄蝇的基因型为Bbee。(3)雌蝇的基因型为BbEe,在产生配子时两对基因发生自由组合,产生卵的基因组成种类为BE、Be、bE、be,比例为1∶1∶1∶1。(4)子代中灰身的基因型有两种:BB、Bb,而大翅脉的基因型只能是Ee,因此,子代中灰身大翅脉的基因型为BBEe、BbEe,黑身的基因型只能是bb,因此黑身大翅脉的基因型为bbEe。 [答案] (1)灰身∶黑身=3∶1 大翅脉∶小翅脉=1∶1 (2)BbEe Bbee (3)4 1∶1∶1∶1 (4)BBEe和BbEe bbEe ————————————————[课堂归纳]—————————————————— ?[网络构建] 填充:①黄圆  ②9∶3∶3∶1  ③彼此分离 ④自由组合 ⑤隐性纯合子  ⑥1∶1∶1∶1? [关键语句] 1.在两对相对性状的杂交实验中,F2中共有9种基因型,4种表现型,比例为9∶3∶3∶1。 2.自由组合定律的实质:在形成配子时,控制同一性状的等位基因彼此分离的同时,控制不同性状的非等位基因自由组合。 3.等位基因是控制相对性状的基因。 4.生物的表现型是基因型和环境共同作用的结果。 5.两对相对性状的测交实验中,测交后代基因型和表现型均为4种,数量比例均为1∶1∶1∶1。 知识点一、孟德尔两对相对性状的杂交实验 1.下列关于孟德尔两对相对性状杂交实验的叙述,错误的是(  ) A.F2中圆粒和皱粒之比接近于3∶1,符合基因的分离定律 B.两对相对性状分别由两对等位基因控制 C.F1产生4种比例相等的雌配子和雄配子 D.F2有4种表现型和6种基因型 解析:选D 孟德尔对F2中不同对性状之间发生自由组合的解释是:两对相对性状分别由两对等位基因控制,控制两对相对性状的两对等位基因的分离和组合是互不干扰的,其中每一对等位基因的传递都遵循分离定律。这样,F1产生雌雄配子各4种,数量比接近1∶1∶1∶1,配子随机结合,则F2中有9种基因型和4种表现型。 2.自由组合定律发生在图中的哪个过程中(  ) A.①     B.②     C.③     D.④ 解析:选A 自由组合定律的主要内容是:在形成配子时,决定同一性状的成对遗传因子彼此分离,决定不同性状的遗传因子自由组合。图中①是配子形成过程。 3.下列不是孟德尔的遗传实验研究获得成功原因的一项是(  ) A.选择豌豆作实验材料,自然状态下豌豆一般是纯种 B.豌豆的相对性状容易区分,且研究是从一对到多对进行的 C.对实验结果进行了统计学分析 D.应用物理和化学的方法使细胞发生癌变 解析:选D 孟德尔的遗传实验研究获得成功的原因包括:①选择了正确的实验材料——豌豆;②采用了正确的实验方法,从一对性状到多对性状进行研究,且对实验结果进行了统计学分析。 4.在孟德尔的两对相对性状的遗传实验中,具有1∶1∶1∶1比例的是(  ) ①F1产生配子类型的比例    ②F2性状表现的比例 ③F1测交后代性状表现的比例  ④F1性状表现的比例 ⑤F2基因型的比例 A.②④ B.①③ C.④⑤ D.②⑤ 解析:选B 在孟德尔两对相对性状的遗传实验中,F1基因型为YyRr,性状表现只有1种,F1产生的配子类型有YR、Yr、yR、yr 4种,比例为1∶1∶1∶1。F1测交后代基因型为YyRr、Yyrr、yyRr、yyrr 4种,性状表现也为4种,比例为1∶1∶1∶1。 知识点二、自由组合定律的相关计算 5.玉米的性状中,黄对白、非甜对甜为显性,两种性状独立遗传。让纯合的黄色非甜玉米与白色甜玉米杂交,得到F1,再让F1自交得到F2,若在F2中有黄色甜玉米150株,则F2中性状不同于双亲的杂合子株数约为(  ) A.150 B.200 C.300 D.600 解析:选B F2中有黄色甜玉米(一显性一隐性)150株,应占F2总数的3/16,故F2共有150/(3/16)=800株,其中性状不同于双亲的杂合子株数约为:800×4/16=200。 6.黄色圆粒和绿色圆粒豌豆杂交,其子代表现型的统计结果如图所示,则杂交后代中新表现型个体所占的比例为(  ) A.1/3 B.1/4 C.1/9 D.1/16 解析:选B 图中显示子代中黄色∶绿色=1∶1,圆粒∶皱粒=3∶1,若控制黄色、绿色性状的基因分别用Y、y,控制圆粒、皱粒性状的基因分别用R、r表示,则亲代基因型为YyRr×yyRr,其后代中表现型(重组类型)不同于亲本的表现型为1-(YyR_+yyR_)=1-(1/2×3/4+1/2×3/4)=1-6/8=1/4,即占1/4。 7.已知A与a、B与b、C与c 3对等位基因自由组合,基因型分别为AaBbCc、AabbCc的两个体进行杂交。下列关于杂交后代的推测,正确的是(  ) A.表现型有8种,AaBbCc个体的比例为1/16 B.表现型有4种,aaBbcc个体的比例为1/16 C.表现型有8种,Aabbcc个体的比例为1/8 D.表现型有8种,aaBbCc个体的比例为1/16 解析:选D 因三对等位基因自由组合,可将三对等位基因先分解再组合来解题。杂交后代的表现型应有2×2×2=8种,AaBbCc个体的比例为1/2×1/2×1/2=1/8,aaBbcc个体的比例为1/4×1/2×1/4=1/32,Aabbcc个体的比例为1/2×1/2×1/4=1/16,aaBbCc个体的比例为1/4×1/2×1/2=1/16。 8.向日葵种子粒大(B)对粒小(b)是显性,含油少(S)对含油多(s)是显性,这两对等位基因按自由组合定律遗传。现有粒大油少和粒小油多的两纯合子杂交,试回答下列问题: (1)F2表现型有________种,比例为__________________________________。 (2)若获得F2种子544粒,按理论计算,双显性纯种有________粒、双隐性纯种有________粒、粒大油多的有________粒。 (3)怎样才能培育出粒大油多,又能稳定遗传的新品种?补充下列步骤: 第一步:让________与________杂交产生________; 第二步:让_________________________________________________________; 第三步:选出F2中________个体________,逐代淘汰粒小油多的个体,直到后代不再发生________为止,即获得能稳定遗传的粒大油多的新品种。 解析:(1)由双亲基因型BBSS×bbss→F1:BbSs,F2:9B_S_∶3B_ss∶3bbS_∶1bbss。(2)F2中双显性纯合子占1/16,双隐性纯合子也占1/16,均为544×1/16=34粒,粒大油多的基因型为B_ss,占F2的3/16,故为544×3/16=102粒。(3)F2中粒大油多的子粒有2种基因型BBss和Bbss,可采用连续自交法并逐代淘汰不符合要求的个体,保留粒大油多子粒,直到不发生性状分离为止。 答案:(1)4种 9粒大油少∶3粒大油多∶3粒小油少∶1粒小油多 (2)34 34 102 (3)粒大油少(BBSS) 粒小油多(bbss) F1(BbSs) F1(BbSs)自交产生F2 粒大油多 连续自交 性状分离 (时间:30分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题2分,共20分) 1.(上海高考)在孟德尔两对相对性状杂交实验中,F1黄色圆粒豌豆(YyRr)自交产生F2。下列表述正确的是(  ) A.F1产生4个配子,比例为1∶1∶1∶1 B.F1产生基因型YR的卵和基因型YR的精子数量之比为1∶1 C.基因自由组合定律是指F1产生的4种类型的精子和卵可能自由组合 D.F1产生的精子中,基因型为YR与基因型为yr的比例为1∶1 解析:选D F1(YyRr)自交时,可产生雌、雄配子各4种,数目很多,且雄配子的数目远多于雌配子的数目。自由组合定律是指在减数分裂形成配子时,位于非同源染色体上的非等位基因的自由组合。 2.下表是具有两对相对性状的亲本杂交子二代的基因型,其中部分基因型未列出,仅以阿拉伯数字表示。下列选项错误的是(  ) A.1、2、3、4的表现型都一样 B.在此表格中,RRYY只出现一次 C.在此表格中,RrYy共出现四次 D.基因型出现概率的大小顺序为4>3>2>1 解析:选D 1基因型为RRYY,2基因型为RrYY,3基因型为RRYy,4基因型为RrYy,出现的概率分别为1/16、1/8、1/8、1/4,大小顺序为4>3=2>1。 3.水稻高秆(T)对矮秆(t)为显性,抗病(R)对感病(r)为显性,这两对基因独立遗传。现将一株表现型为高秆抗病的植株的花粉授给另一株表现型相同的植株,所得后代表现型如图所示。根据以下实验结果,叙述错误的是(  ) A.以上后代群体的表现型有4种 B.以上后代群体的基因型有9种 C.以上两株亲本可以分别通过不同杂交组合获得 D.以上两株表现型相同的亲本,基因型不相同 解析:选D 由题干中已知的性状显隐性和后代表现型高秆∶矮秆=3∶1得出亲本基因型为Tt×Tt;由抗病∶感病=3∶1得出亲本的基因型为Rr×Rr,所以两亲本的基因型是TtRr×TtRr,所以两亲本基因型相同,其后代中有表现型4种,基因型9种,亲本的这种基因型可以通过TTRR×ttrr和TTrr×ttRR两种杂交组合获得。 4.番茄果实的红色对黄色为显性,两室对一室为显性,两对相对性状独立遗传。育种者用纯合的具有这两对相对性状的亲本杂交,子二代中重组表现型个体数占子二代总数的(  ) A.7/8或5/8 B.9/16或5/16 C.3/8或5/8 D.3/8 解析:选C 两对相对性状的纯合亲本杂交,有两种情况(设红色A,黄色a;两室B,一室b):①AABB×aabb,②AAbb×aaBB。这两种情况杂交所得的F1均为AaBb,F1自交所得F2中,A_B_(双显性:表现红色两室)占9/16,A_bb(一显一隐:表现红色一室)占3/16,aaB_(一隐一显:表现黄色两室)占3/16,aabb(双隐性:表现黄色一室)占1/16。若为第一种情况AABB×aabb,则F2中重组类型(红色一室和黄色两室)占3/16+3/16=3/8;若为第二种情况AAbb×aaBB,则F2中重组类型(红色两室和黄色一室)占9/16+1/16=5/8。 5.番茄的红果(A)对黄果(a)为显性,圆果(B)对长果(b)是显性,两对基因独立遗传。现用红色长果与黄色圆果番茄杂交,从理论上分析,其后代基因型不可能出现的比例是(  ) A.1∶0 B.1∶2∶1 C.1∶1 D.1∶1∶1∶1 解析:选B 由题意知红色长果(A_bb)和黄色圆果(aaB_)杂交,因此两亲本杂交可能的组合有AAbb×aaBB、Aabb×aaBB、Aabb×aaBb、AAbb×aaBb,由于A_×aa的后代可能全为Aa,也可能一半为Aa,一半为aa,同理B_×bb的后代也一样,所以,其后代的基因型比例可能为1∶0、1∶1、1∶1∶1∶1,但不可能为1∶2∶1。 6.(海南高考)基因型为AaBbDdEeGgHhKk的个体自交,假定这7对等位基因自由组合,则下列有关其子代的叙述,正确的是(  ) A.1对等位基因杂合、6对等位基因纯合的个体出现的概率为5/64 B.3对等位基因杂合、4对等位基因纯合的个体出现的概率为35/128 C.5对等位基因杂合、2对等位基因纯合的个体出现的概率为67/256 D.7对等位基因纯合个体出现的概率与7对等位基因杂合个体出现的概率不同 解析:选B 1对等位基因杂合、6对等位基因纯合的个体出现的概率为C×(1/2)7=7/128,A项错误;3对等位基因杂合、4对等位基因纯合的个体出现的概率为C×(1/2)7=35/128,B项正确;5对等位基因杂合、2对等位基因纯合的个体出现的概率为C×(1/2)7=21/128,C项错误;7对等位基因纯合个体出现的概率为(1/2)7=1/128,7对等位基因杂合个体出现的概率为(1/2)7=1/128,D项错误。 7.下表为3个不同小麦杂交组合及其子代的表现型和植株数目。据表分析,下列推断错误的是(  ) A.6个亲本都是杂合子 B.抗病对感病为显性 C.红种皮对白种皮为显性 D.这两对性状自由组合 解析:选B 根据题意:组合一两个红种皮的后代出现了白种皮,说明红种皮为显性性状,并且两个亲本均为杂合子。组合三两个感病亲本的后代出现了抗病性状,说明感病为显性性状并且两个亲本均为杂合子。组合二中,后代表现型有4种且比例相同,说明这两对性状自由组合。 8.如果已知子代基因型及比例为1YYRR∶1YYrr∶1YyRR∶1Yyrr∶2YYRr∶2YyRr,并且也知道上述结果是按自由组合定律产生的,那么双亲的基因型是(  ) A.YYRR×YYRr B.YYRr×YyRr C.YyRr×YyRr D.YyRR×YyRr 解析:选B 子代中YY∶Yy=1∶1,则可推知其亲代的基因型为YY×Yy;子代中RR∶Rr∶rr=1∶2∶1,则可推知其亲代的基因型为Rr×Rr,故选B项。 9.某鲤鱼种群体色遗传有如下特征,用黑色鲤鱼(简称黑鲤)和红色鲤鱼(简称红鲤)杂交,F1皆表现为黑鲤,F1交配结果如表所示。 据此分析,若用F1(黑鲤)与红鲤测交,子代中不同性状的数量比是(  ) A.1∶1∶1∶1 B.3∶1 C.1∶1 D.以上答案都不对 解析:选B 从题意和表格数据看出,1号池和2号池中F2性状的分离比均约为15∶1,说明这是由两对等位基因控制的遗传,且只要显性基因存在则表现为黑鲤,若用F1(黑鲤)与红鲤测交,子代中不同性状的数量比是3∶1。 10.牡丹的花色种类多种多样,其中白色的不含花青素,深红色的含花青素最多,花青素含量的多少决定着花瓣颜色的深浅,由两对独立遗传的基因(A和a,B和b)所控制;显性基因A和B可以使花青素含量增加,两者增加的量相等,并且可以累加。一深红色牡丹同一白色牡丹杂交,得到中等红色的个体。若这些个体自交,其子代将出现花色的种类和比例分别是(  ) A.3种,9∶6∶1 B.4种,9∶3∶3∶1 C.5种,1∶4∶6∶4∶1 D.6种,1∶4∶3∶3∶4∶1 解析:选C 据题意,深红色牡丹的基因型为AABB,白色牡丹的基因型为aabb,故F1的基因型为AaBb,F2的基因型为(1AA∶2Aa∶1aa)(1BB∶2Bb∶1bb)=1AABB∶2AABb∶1AAbb∶2AaBB∶4AaBb∶2Aabb∶1aaBB∶2aaBb∶1aabb,因显性基因数量相同的表现型相同,故后代中将出现5种表现型,比例为1∶4∶6∶4∶1。 二、非选择题(共30分) 11.(16分)南瓜果型的遗传符合孟德尔遗传规律,请回答下列问题: (1)以能稳定遗传的南瓜品种长圆形果和扁盘形果为亲本杂交,子一代均为扁盘形果。据此判断,________为显性,________为隐性。 (2)若上述性状由一对等位基因控制(A、a),则杂交得到的子一代自交,预测子二代的表现型及其比例应该是________________。请用遗传图解来说明所作的推断。 (3)实际上该实验的结果是:子一代均为扁盘形果,子二代出现性状分离,表现型及其比例为扁盘形∶圆球形∶长圆形=9∶6∶1。依据实验结果判断,南瓜果形性状受________对等位基因的控制,符合基因的________(选填“分离”或“自由组合”)定律。请用遗传图解说明这一判断(另一对基因设为B、b)。 (4)若用测交的方法检验对以上实验结果的解释,测交的亲本基因组合是________________。预测测交子代性状分离的结果应该是________________________________________________________________________。 解析:具有一对相对性状的纯合子杂交,子代中出现的性状为显性性状。子一代自交得到子二代就会出现性状分离,其比例为显性∶隐性=3∶1,如果子一代自交得到子二代出现的性状比例为9∶6∶1,与两对等位基因控制的子二代比例相似,说明其性状是由两对等位基因控制的,而且这两对等位基因遵循自由组合定律,经比较9∶6∶1与9∶3∶3∶1可知,两对等位基因中存在两个显性基因时是扁盘形,都是隐性基因时是长圆形,只有一个显性基因时是圆球形。 答案:(1)扁盘形 长圆形 (2)扁盘形∶长圆形=3∶1 (4)AaBb×aabb 扁盘形∶圆球形∶长圆形=1∶2∶1 12.(14分)已知桃树中,树体乔化与矮化为一对相对性状(由等位基因D、d控制),蟠桃果形与圆桃果形为一对相对性状(由等位基因H、h控制),蟠桃对圆桃为显性。下表是桃树两个杂交组合的实验统计数据: (1)根据组别________的结果,可判断桃树树体的显性性状为________。 (2)甲组的两个亲本基因型分别为_____________________________。 (3)根据甲组的杂交结果可判断,上述两对相对性状的遗传不遵循自由组合定律。理由是:如果这两对性状的遗传遵循自由组合定律,则甲组的杂交后代应出现________种表现型,比例应为________。 (4)桃树的蟠桃果形具有较高的观赏性。已知现有蟠桃树种均为杂合子,欲探究蟠桃是否存在显性纯合致死现象(即HH个体无法存活),研究小组设计了以下遗传实验,请补充有关内容。 实验方案:________,分析比较子代的表现型及比例。 预期实验结果及结论: ①如果子代___________________________________________________________,则蟠桃存在显性纯合致死现象; ②如果子代__________________________________________________________,则蟠桃不存在显性纯合致死现象。 解析:(1)乙组中亲本都是乔化,后代出现矮化,说明乔化是显性性状,矮化是隐性性状。(2)甲组中乔化与矮化为测交类型,蟠桃与圆桃为测交类型,故亲本基因型为DdHh、ddhh。(3)甲组中两对相对性状测交,后代表现型之比为1∶1,说明不遵循自由组合定律,若遵循自由组合定律,测交后代4种表现型之比应为1∶1∶1∶1。(4)现有杂合子蟠桃,使两杂合子杂交,若HH个体无法存活,则后代蟠桃(Hh)∶圆桃(hh)为2∶1;若HH个体正常存活,则后代蟠桃(HH、Hh)∶圆桃(hh)为3∶1。 答案:(1)乙 乔化 (2)DdHh、ddhh (3)4 1∶1∶1∶1 (4)蟠桃(Hh)杂交(蟠桃与蟠桃杂交) ①表现型为蟠桃和圆桃,比例为2∶1 ②表现型为蟠桃和圆桃,比例为3∶1 [知识归纳整合] 1.复等位基因 若同源染色体上同一位置上的等位基因的数目在两个以上,称为复等位基因。如控制人类ABO血型的IA、i、IB三个基因,ABO血型由这三个复等位基因决定。因为IA对i是显性,IB对i是显性,IA和IB是共显性,所以基因型与表现型的关系只能是:IAIA、IAi—A型血;IBIB、IBi—B型血;IAIB—AB型血,ii—O型血。 2.异常分离比问题 (1)不完全显性:F1的性状表现介于显性和隐性的亲本之间的显性表现形式,如紫茉莉的花色遗传中,红色花(RR)与白色花(rr)杂交产生的F1为粉红花(Rr),F1自交后代有3种表现型:红花、粉红花、白花,性状分离比为1∶2∶1。 (2)致死现象: 3.果皮、种皮等遗传问题 (1)果皮(包括豆荚)、种皮分别由子房壁、珠被(母本体细胞)发育而来,基因型与母本相同。 (2)胚(胚轴、胚根、胚芽、子叶组成)由受精卵发育而来,基因型与其发育成的植株相同。 (3)胚乳由受精极核发育而来,基因型为母本配子基因型的两倍加上父本配子基因型,如图表示: 4.自由组合定律9∶3∶3∶1的变式 [强化针对训练] 1.金鱼草的花色由一对等位基因控制,AA为红色,Aa为粉红色,aa为白色。红花金鱼草与白花金鱼草杂交得到F1,F1自交产生F2。下列关于F2个体的叙述错误的是(  ) A.红花个体所占的比例为1/4 B.白花个体所占的比例为1/4 C.纯合子所占的比例为1/4 D.杂合子所占的比例为1/2 解析:选C AA×aa→F1(Aa,粉红色)→F2(1/4AA红色,1/2Aa粉红色、1/4aa白色),故F2中纯合子所占的比例为1/2。 2.一个研究小组,经大量重复实验,在小鼠毛色遗传的研究中发现如下现象。推测胚胎致死(不能完成胚胎发育)的基因型为(  ) ①黑色×黑色→黑色 ②黄色×黄色→2黄色∶1黑色 ③黄色×黑色→1黄色∶1黑色 A.显性纯合子        B.显性杂合子 C.隐性个体 D.不能确定 解析:选A 由第②组可知,黄色为显性,黑色为隐性,且两亲本均为显性杂合子,结合②、③组实验中后代表现型及比例可知,杂合子和隐性个体均无致死现象,致死基因型为显性纯合子。 3.白斑银狐是灰色银狐中的一种变种,在灰色背景上出现白色的斑点,十分漂亮。让白斑银狐自由交配,后代中总会出现约1/3的灰色银狐,其余均为白斑银狐。由此推断合理的是(  ) A.可以利用测交的方法获得纯种白斑银狐 B.后代灰色银狐中既有杂合子又有纯合子 C.白斑银狐后代出现灰色银狐是由基因突变所致 D.白斑银狐与灰色银狐交配,后代中白斑银狐约占1/2 解析:选D 白斑银狐自由交配,后代中出现灰色银狐,说明灰色银狐是由隐性基因(设为a)控制的,进一步可推断亲本基因型为Aa和Aa。根据后代表现型及其比例为白斑银狐∶灰色银狐=2∶1,可推断出显性基因纯合(AA)致死,则纯种白斑银狐(AA)不存在。用于测交的白斑银狐只能是杂合的(Aa)。白斑银狐自由交配,后代灰色银狐(aa)一定是纯合子。白斑银狐后代出现灰色银狐是由等位基因分离造成的,符合基因的分离定律。白斑银狐(Aa)与灰色银狐(aa)交配,后代中白斑银狐(Aa)的比例为1/2。 4.豌豆灰种皮(G)对白种皮(g)为显性,黄子叶(Y)对绿子叶(y)为显性。每对性状的杂合子(F1)自交后代(F2)均表现3∶1的性状分离比。F2的种皮颜色的分离比和子叶颜色的分离比分别来自对以下哪代植株群体所结种子的统计(  ) A.F1植株和F1植株 B.F2植株和F2植株 C.F1植株和F2植株 D.F2植株和F1植株 解析:选D 种皮表现型是由母本基因型决定的,性状分离比要延迟一代表现,子叶是由受精卵发育而来的,可在当代表现分离比。 5.在某种牛中,基因型为AA个体的体色是红褐色,aa是红色,基因型为Aa的个体中雄牛是红褐色的,而雌牛是红色的。一头红褐色母牛生了一头红色小牛,这头小牛的性别及基因型为(  ) A.雄性或雌性,aa B.雄性,aa或Aa C.雄性,Aa D.雌性,Aa 解析:选D 红褐色母牛的基因型是AA,生下一头红色小牛,则红色小牛基因型中肯定有A基因,可确定其基因型为Aa,Aa基因型的个体中表现型为红色的是雌性。 6.研究发现,豚鼠毛色由以下等位基因决定:Cb—黑色、Cs—银色、Cc—乳白色、Cx—白化。为确定这组基因间的关系,进行了部分杂交实验,结果如下,据此分析下列选项正确的是(  ) A.两只白化的豚鼠杂交,后代不会出现银色个体 B.该豚鼠群体中与毛色有关的基因型共有6种 C.无法确定这组等位基因间的显性程度 D.两只豚鼠杂交的后代最多会出现四种毛色 解析:选A 亲代黑色×黑色→子代出现黑色和白化,说明黑色(Cb)对白化(Cx)为显性。亲代乳白色×乳白色→子代出现乳白色和白化,说明乳白色(Cc)对白化(Cx)为显性。亲代黑色×白化→子代出现黑色和银色,说明银色(Cs)对白化(Cx)为显性,故两只白化的豚鼠杂交,后代不会出现银色个体。该豚鼠群体中与毛色有关的基因型有10种。根据四组交配亲子代的表型关系可以确定Cb(黑色)、Cs(银色)、Cc(乳白色)、Cx(白化)这组等位基因间的显性程度。由于四种等位基因间存在显隐性关系,两只豚鼠杂交的后代最多会出现三种毛色。 7.在西葫芦的皮色遗传中,黄皮基因Y对绿皮基因y为显性,但在另一白色显性基因W存在时,基因Y和y都不能表达。现有基因型为WwYy的个体自交,其后代表现型种类及比例是(  ) A.4种 9∶3∶3∶1 B.2种 13∶3 C.3种 12∶3∶1 D.3种 10∶3∶3 解析:选C 由题意可知,白皮个体的基因型为W___,黄皮个体的基因型为wwY_,绿皮个体的基因型为wwyy。基因型为WwYy的个体自交,子代的表现型及比例为白皮∶黄皮∶绿皮=12∶3∶1。 8.荠菜果实形状——三角形和卵圆形由位于两对同源染色体上的基因A、a和B、b决定。基因型为AaBb的个体自交,F1中三角形∶卵圆形=301∶20。在F1的三角形果实荠菜中,部分个体无论自交多少代,其后代均为三角形果实,这样的个体在F1的三角形果实荠菜中所占的比例为(  ) A.1/15 B.7/15 C.3/16 D.7/16 解析:选B 由F1中三角形∶卵圆形=301∶20≈15∶1可知,只要有基因A或基因B存在,荠菜果实就表现为三角形,无基因A和基因B则表现为卵圆形。基因型为AaBb、aaBb、Aabb的个体自交均会出现aabb,因此无论自交多少代,后代均为三角形果实的个体在F1的三角形果实荠菜中占7/15。 9.在群体中位于某同源染色体同一位置上的两个以上、决定同一性状的基因称为复等位基因,如控制ABO血型的基因。在家兔的常染色体上有一系列决定毛色的复等位基因:C、cch、ch、c,C基因对cch、ch、c为显性,cch基因对ch、c为显性,ch对c为显性。C基因系列在决定家兔毛皮颜色时其表现型与基因型的关系如下表: 毛皮颜色表现型 全色 青旗拉 喜马拉扬 白化 基因型 C_ cch_ ch_ cc 请回答下列问题: (1)家兔皮毛颜色的基因型共有________种,其中纯合子有________种。 (2)若一只全色雄兔和一只喜马拉扬雌兔多次交配后,子代全色∶青旗拉=1∶1,则两只亲本兔的基因型分别为________、________。 (3)基因型为Ccch的雌、雄兔交配,子代中有全色兔和青旗拉兔,让子代中的全色兔与喜马拉扬杂合兔交配,后代的表现型及比例________________。 (4)若有一只喜马拉扬雄兔和多只其他各色的雌兔,如何利用杂交方法检测出喜马拉扬雄兔的基因型?(写出实验思路和预期实验结果即可) ______________________________________________________________________。 解析:(1)决定家兔毛色一共有4个基因,全色基因型可能是CC、Ccch、Cch、Cc,青旗拉基因型有cchcch、cchch、cchc,喜马拉扬的基因型可能是chch、chc,白化的基因型是cc,故家兔皮毛颜色的基因型共有10种,其中纯合子有CC、cchcch、chch、cc 4种。(2)根据全色兔和喜马拉扬兔的基因型特点,二者杂交子代全色∶青旗拉=1∶1,则cch基因只能存在于全色兔中,所以两只亲本的基因型分别是Ccch、chch或chc。(3)基因型为Ccch的雌、雄兔交配,子代全色兔的基因型有CC(1/3)、Ccch(2/3),与喜马拉扬杂合兔(chc)交配,后代中只有全色兔和青旗拉兔,比例为2∶1。(4)鉴定喜马拉扬雄兔的基因型最好选择测交,即让喜马拉扬雄兔与多只白化雌兔交配,若后代只有喜马拉扬兔,则该喜马拉扬兔为纯合子chch,若后代有白化兔,则该喜马拉扬兔的基因型为chc。 答案:(1)10 4 (2)Ccch chch或chc (3)全色∶青旗拉=2∶1 (4)选用多只白化雌兔与该喜马拉扬雄兔交配,若后代均为喜马拉扬兔,则该喜马拉扬雄兔的基因型为chch,若后代出现了白化兔,则该喜马拉扬兔的基因型为chc PAGE 18

  • ID:11-5965931 2019高中生物第6章细胞的生命历程学案(5份打包)新人教版必修1

    高中生物/人教版(新课程标准)/必修1《分子与细胞》/第六章 细胞的生命历程/本章综合与测试

    细胞周期和有丝分裂过程 一、细胞不能无限长大 1.多细胞生物生长的原因 (1)细胞生长增大细胞的体积。 (2)细胞分裂增加细胞的数量。 (3)不同动(植)物同类器官的大小主要取决于细胞数量的多少。 2.细胞不能无限长大的原因 (1)细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。 (2)细胞核的控制能力制约细胞体积长大。 二、细胞增殖 1.过程:包括物质准备和细胞分裂整个连续的过程。 2.方式:真核细胞的分裂方式包括 3.意义:是生物体生长、发育、繁殖、遗传的基础。 (1)单细胞生物通过细胞增殖而繁衍。 (2)多细胞生物通过细胞增殖补充体内衰老死亡的细胞,通过细胞增殖和分化完成个体的生长发育。 三、有丝分裂 1.细胞周期 (1)前提条件:连续分裂的细胞。 (2)时间:从一次分裂完成时开始,到下一次分裂完成时为止。 (3)两个阶段:分裂间期和分裂期,分裂间期约占整个细胞周期的90%~95%。 2.有丝分裂过程(以高等植物细胞为例) 图示 时期 主要变化 间期 ①染色体(DNA)变化:DNA复制和有关蛋白质合成 ②细胞变化:细胞适度生长 前期 ①染色体变化:染色质形成染色体 ②细胞变化:a.细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体; b.核膜消失、核仁解体 中期 ①染色体着丝点排列在赤道板上 ②染色体形态稳定,数目清晰 后期 ①染色体数目变化及原因:染色体数目加倍;着丝点分裂,姐妹染色单体分开 ②染色体运动:在纺锤丝牵引下移向两极 末期 ①染色体变化:染色体变成染色质 ②细胞结构变化:a.核膜、核仁重新出现;b.赤道板位置出现细胞板,并逐渐扩展为细胞壁 一、细胞不能无限长大 1.教材问题探讨分析  阅读教材P110实验“细胞大小与物质运输的关系”内容,讨论并回答下列问题: (1)实验中下列操作分别模拟的含义。 ①边长不等的琼脂块:不同大小的细胞。 ②NaOH扩散进入琼脂块:物质进入细胞。 ③NaOH扩散体积/整个琼脂块体积:物质运输效率。 (2)不同边长琼脂块的NaOH扩散深度是否相同?说明什么? 提示:相同。NaOH扩散深度相同,说明NaOH在琼脂块中扩散速率相同。 (3)请交流实验的结果,你能得到什么结论? 提示:细胞体积越大,其相对表面积越小,细胞的物质运输效率就越低,细胞表面积与体积的关系限制了细胞的长大。 2.判断下列说法是否正确 (1)多细胞生物体的生长是细胞体积增大和细胞数目增多的结果。(√) (2)细胞体积越大,其膜表面积越大,表面积与体积之比越大。(×) (3)细胞表面积与体积的关系是限制细胞长大的唯一原因。(×) 二、细胞通过分裂进行增殖 1.细胞周期  结合细胞周期的概念,判断下列细胞有无细胞周期,并说明理由。 细胞 有无细 胞周期 理由 胚胎干细胞 有 能够连续分裂 神经细胞 无 成熟的体细胞,不能连续分裂 卵细胞 无 经减数分裂形成的生殖细胞,不能再分裂 茎形成层细胞 有 能够连续分裂 2.细胞周期的表示方法 (1)根据图甲、图乙请用字母表示出下列各时期。 ①间期  ②分裂期 ③一个细胞周期 (2)若图甲中的b+c=a+b=a+d,那么(b+c)或(a+d)可以表示一个细胞周期吗?请分析其原因。 提示:①(b+c)不是一个细胞周期,原因是细胞周期分为两个时段,先是分裂间期,后是分裂期,且分裂间期时间大于分裂期时间。 ②(a+d)不是一个细胞周期,原因是一个细胞周期在时间上是连续的。 三、植物细胞有丝分裂过程 1.教材问题探讨分析 观察教材P113图6-3,分析下列细胞结构的主要变化: (1)染色体在形态上发生了怎样的变化? 提示: (2)利用文字和箭头表示染色体的行为变化,并用图示表示一条染色体的变化过程。 提示:①复制→散乱分布于纺锤体中央→着丝点排列在赤道板上→着丝点分裂→移向细胞两极→平均分配到两个子细胞中。 ②图示: (3)利用文字和箭头表示出纺锤体、核膜、核仁在不同时期的变化。 提示:①形成(前期)→清晰(中期)→解体消失(末期)。②解体消失(前期)→重建(末期)。 2.列表比较参与有丝分裂的细胞器及其生理作用 提示: 细胞器名称 作用时期 生理作用 核糖体 整个时期,主要是间期 各种蛋白质的合成 中心体 前期 纺锤体的形成 高尔基体 末期 细胞壁的形成 线粒体 整个时期 提供能量 一、 细胞周期延伸理解 1.高度分化的体细胞和减数分裂形成的生殖细胞由于不再分裂,所以没有细胞周期。 2.细胞周期是一个连续变化的过程,只是人为地将它分为间期、前期、中期、后期和末期。 3.细胞种类不同,细胞周期的时间不同,分裂间期和分裂期所占的比例也不同。 二、有丝分裂过程中几种变化 1.间期:DNA复制→DNA加倍。 2.后期:着丝点分裂→染色体加倍。 3.间期:染色体复制→染色单体形成。 4.后期:着丝点分裂→染色单体消失。 三、有丝分裂过程中的相关数量关系 1.染色体∶染色单体∶DNA=1∶0∶1的时期——后期、末期。 2.染色体∶染色单体∶DNA=1∶2∶2的时期——前期、中期。 3.染色体∶DNA由1∶1→1∶2的时期——间期。 [特别提醒] (1)细胞种类不同,细胞周期持续的时间也不相同,但都是分裂间期持续时间大于分裂期。 (2)分裂后产生的子细胞有三种去路:继续分裂、暂不分裂和细胞分化。 [例1] 如图1中,ab表示一个细胞周期,cd表示另一个细胞周期。图2中,按箭头方向表示细胞周期。从图中所示结果分析其细胞周期,不正确的是(  ) A.图1中的a、图2中B→A,细胞正在进行DNA复制 B.图1中的b、图2中A→B,会出现染色体数目加倍的时期 C.图2中细胞周期可以是从A到B再到A D.图2中细胞周期可以是从B到A再到B [解析] 细胞周期的起点是上次分裂完成时,图1中的a、c段和图2中的由B到A都是分裂的间期,可以进行DNA的复制;而图1中的b、d段和图2中的由A到B是指分裂期,后期时会出现染色体数目加倍;图2中的细胞周期应是由B到A再到B。 [答案] C [例2] 如图是具有四条染色体的某细胞进行有丝分裂的简图,据图回答: (1)该图是________细胞有丝分裂简图,其分裂顺序依次是________(用字母表示)。 (2)图示作为一个细胞周期还缺少处于________期的细胞简图。 (3)图示的细胞分裂结束后,子细胞内含________个DNA分子。 (4)染色体数目加倍发生在图_______所示时期,其原因是__________________________。 (5)图B所处时期的最明显变化是_____________________________________________。 (6)DNA分子数与染色体数之比为1∶1的图示是______________。 [研析] 本题借助细胞分裂图像,考查有丝分裂各时期重要特征,具体分析如下: [审]——关键信息 信息①:细胞呈长方形,且D图出现细胞板——可知图示为植物细胞有丝分裂图像。 信息②:A图着丝点已经分裂,B图染色体散乱排列,C图着丝点整齐排列在赤道板上,D图有细胞板的出现——可推知A图表示后期,B图表示前期,C图表示中期,D图表示末期。在一个细胞周期中,还缺少分裂间期。 信息③:A图处于有丝分裂后期,含有8条染色体——可知正常体细胞内染色体数目为4条,其分裂形成的子细胞内染色体也为4条。   [联]——联系基础 (1)有丝分裂各个时期的图像的判断方法。 (2)有丝分裂所形成的子细胞与亲代细胞的染色体数目相同,保证了遗传的连续性。 (3)有丝分裂前期、中期等时期染色体的行为特点。 (4)染色体数与DNA分子数之间的关系。 [答案] (1)植物 BCAD (2)分裂间 (3)4 (4)A 着丝点分裂,姐妹染色单体分开,成为两条子染色体 (5)出现染色体和纺锤体 (6)A、D 细胞有丝分裂过程图像的识别方法 (1)染色体数目加倍——有丝分裂后期; (2)着丝点排列在赤道板上——有丝分裂中期; (3)子细胞中染色体数目相同——有丝分裂末期; (4)细胞呈正方形或图像中有细胞板结构,无中心粒结构,可判断为高等植物细胞,有中心粒结构,可判断为低等植物细胞。 [网络构建] 填充:①DNA  ②蛋白质  ③核膜、核仁  ④染色体 ⑤纺锤体 ⑥着丝点 ⑦赤道板 ⑧着丝点 ⑨两极 ⑩纺锤体? [关键语句] 1.限制细胞不能无限长大的原因:①细胞表面积与体积比,②细胞核与细胞质的相对比值。 2.细胞体积越大,相对表面积越小,物质运输效率就越低。 3.只有连续分裂的细胞才有细胞周期,如根尖分生区细胞和皮肤生发层细胞。 4.有丝分裂各时期主要特点记忆口诀:间期复制又合成,前期膜仁消失现两体,中期形定数清赤道齐,后期点裂数加均两极,末期两消两现重开始。 5.有丝分裂中,DNA加倍在间期,染色体数目暂时加倍在后期。 6.与高等植物细胞有丝分裂有关的细胞器有核糖体、高尔基体、线粒体等。 1.探究细胞表面积与体积关系的实验原理不包括(  ) A.酚酞遇NaOH呈现紫红色反应 B.以琼脂块的大小表示细胞大小 C.NaOH的扩散深度表示吸收速率 D.NaOH的扩散体积与整个琼脂块的体积比表示细胞吸收物质的速率 解析:选C NaOH的扩散深度对于体积不同的琼脂块都是相同的,无法用来表示细胞表面积与体积的关系。只有NaOH扩散的体积与整个琼脂块的体积比才可表示细胞吸收物质的速率,并反映出细胞表面积与体积的比值与细胞物质运输速率的关系。 2.人体擦伤皮肤能重新长好,主要是由于细胞能进行(  ) A.无丝分裂        B.减数分裂 C.有丝分裂 D.有丝分裂和减数分裂 解析:选C 擦伤皮肤能重新长好,主要是由于皮肤生发层细胞进行有丝分裂,以补充损伤的细胞。 3.如图表示细胞周期,下列叙述不正确的是(  ) A.按箭头所示方向由a→a或由b→b表示一个细胞周期 B.染色体的平均分配发生于a→b段 C.细胞中DNA含量的加倍是在b→a段 D.将癌细胞的细胞周期阻断在b→a段可以治疗癌症 解析:选A b→a、a→b分别表示分裂间期和分裂期,细胞周期应是由b→b。 4.要统计某种生物细胞中染色体的数目,所选择的细胞应处于有丝分裂的(  ) A.前期   B.中期 C.后期   D.末期 解析:选B 在显微镜下观察统计染色体数目,需要选择有丝分裂中期,因为在此时期染色体形态稳定,数目清晰。 5.如图为细胞周期中部分细胞核的变化示意图,该图所示的细胞分裂时期和变化分别是(  ) A.后期,核膜再度合成 B.间期,染色质复制 C.前期,核膜逐渐消失 D.中期,染色体螺旋变粗 解析:选C 图中有部分核膜,说明核膜逐渐消失或逐渐形成,为分裂前期或分裂末期。但图中的染色体含有姐妹染色单体,所以只能为分裂前期。 6.正常情况下,有丝分裂产生的子细胞与母细胞相比,保持不变的是(  ) A.蛋白质的含量 B.染色体的数量 C.细胞器的数量 D.RNA的含量 解析:选B 有丝分裂间期染色体进行复制,后期着丝点分裂,染色体加倍,在纺锤丝牵引下均分到细胞两极,产生的两个子细胞中含有与母细胞相同的染色体数目。 7.如图是一个植物细胞有丝分裂的示意图,据图回答问题: (1)此细胞处于有丝分裂的________期。 (2)该细胞此时有________条染色体,________条染色单体,________个DNA分子。 (3)此细胞分裂结束以后,子细胞内的染色体有________条,________个DNA分子。 (4)此时期继续发展,将在赤道板位置出现________,逐渐扩展形成________,最终分裂为两个子细胞。 解析:本题图为分裂后期图,其特征是:①着丝点一分为二,姐妹染色单体分开,成为两条子染色体,并分别向两极移动;②染色单体消失,染色体数目加倍。 答案:(1)后 (2)8 0 8 (3)4 4 (4)细胞板 新的细胞壁 (时间:25分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题3分,共24分) 1.如图a~d表示连续分裂细胞的两个细胞周期。下列有关叙述不正确的是(  ) A.植物细胞在b段形成赤道板,向四周扩展,将细胞一分为二 B.c段结束核DNA含量增加一倍 C.c和d为一个细胞周期 D.核遗传物质的平分一般发生在b、d段 解析:选A 图示中a+b或c+d可表示一个细胞周期,其中a、c可表示分裂间期,b、d表示分裂期;赤道板是细胞中类似地球赤道的一个平面,并不是细胞的真实结构;细胞分裂间期,DNA复制,含量加倍;有丝分裂过程中,遗传物质的平分发生在分裂期。 2.某同学在光学显微镜下观察洋葱根尖有丝分裂并绘制出如图所示结构。据此推测高尔基体的活动明显增强的是(  ) 解析:选D A、B、C、D四个图依次表示有丝分裂的前期、中期、后期、末期。在末期高尔基体的活动明显增强,以形成新的细胞壁。 3.在洋葱细胞有丝分裂过程中, 细胞板的形成发生在(  ) A.前期         B.中期 C.后期 D.末期 解析:选D 高等植物细胞有丝分裂过程中,末期在赤道板位置出现细胞板,并逐渐扩展成为细胞壁,从而形成两个子细胞。 4.如图表示4种植物细胞的细胞周期(按顺时针方向),其中说法正确的是(  ) A.图中的b→a→b表示细胞增殖过程的一个细胞周期 B.甲图中的b→a与丙图中的b→a所用的时间可能相同 C.从a→b,由于DNA的复制使染色体数目增加一倍 D.观察植物细胞有丝分裂的最好实验材料是植物甲 解析:选B 细胞周期包括分裂间期和分裂期,按顺时针方向,b→a历时较短,为分裂期,是细胞周期的第二个阶段;a→b历时较长,为分裂间期,是细胞周期的第一个阶段,所以a→b→a才表示一个细胞周期。扇形只表示分裂间期和分裂期的时间比例,并不表示具体时间,甲图中b→a与丙图中b→a所占扇形面积虽有差异,但所用时间有可能相同;a→b所表示的是分裂间期,DNA完成复制,但染色体数目并未加倍。观察有丝分裂最好的实验材料应选分裂期所占比例相对较长的细胞即丁植物,以便于找到处于分裂期中各个时期的细胞。 5.如图为某同学绘制的植物细胞有丝分裂过程中染色体行为的简图,其中不正确的是(  ) 解析:选C 图示中A、B、D三图都能表示各时期细胞内染色体的变化特点,C图中染色体的形状错误,染色体着丝点分裂后,形成的子染色体在纺锤丝的牵引下,向两极运动,染色体着丝点部位首先运动,染色体臂运动稍慢,即着丝点在前,染色体臂在后。 6.关于有丝分裂过程中染色体、DNA和染色单体的变化,下列说法正确的是(  ) A.有丝分裂的全过程都能看到染色体 B.在细胞周期中,染色单体数量随着染色体数量的增加而增加 C.细胞分裂后期和末期,核DNA分子数与染色体数相同 D.有丝分裂的全过程中,核DNA和染色单体的数量始终保持一致 解析:选C 染色体在分裂间期呈染色质状态;有丝分裂后期,染色体数量加倍,而染色单体数量为0,DNA数量与染色体数相等。 7.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 解析:选C 进行有丝分裂的细胞具有细胞周期,①过程发生在有丝分裂的后期,②过程发生在有丝分裂的前期,③过程发生在分裂间期,④过程发生在有丝分裂的中期。故一个细胞周期分裂过程的顺序是③→②→④→①。 8.关于染色体和DNA分子关系的叙述正确的是(  ) A.DNA分子数目加倍时,染色体数目也加倍 B.染色体数目减半时,DNA分子数目不变 C.染色体数目加倍时,DNA分子数目也加倍 D.染色体复制时,DNA分子也复制 解析:选D DNA分子加倍发生在有丝分裂间期,此时染色体数目没有加倍;染色体减半是发生在有丝分裂的末期,此时DNA分子的数目也随之减半;染色体数目加倍是发生在有丝分裂的后期,此时DNA分子数目没有发生改变;染色体的复制实质是指DNA分子的复制。 二、非选择题(共26分) 9.(14分)A、B两图是不同生物细胞有丝分裂图,据图回答下列问题: (1)A图细胞染色体数目是______条,DNA分子______个,该细胞有丝分裂的结果是形成________个子细胞,每个子细胞中染色体数有________条。 (2)B图细胞中有染色单体________条。该图与它的前一时期相比,相同的是________,不同的是____________。 (3)B图的下一时期是________,此时期除染色体形态发生变化外,细胞结构将发生哪些变化?_______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)A图中正由染色质形成染色体且散乱分布在细胞中,由细胞两极发出纺锤丝正在形成纺锤体,因此该细胞是植物细胞有丝分裂前期图,染色体条数以着丝点为准,图中有6条染色体,由于在间期已完成了DNA复制,DNA数目已加倍,该细胞中DNA分子有12个,该细胞发生一次有丝分裂将形成两个体细胞,每个体细胞中的染色体数目与母细胞相同,都是6条。(2)B图中染色体的着丝点分裂,姐妹染色单体分开,形成的子染色体正在纺锤丝的牵引下向细胞两极移动,该细胞是有丝分裂后期图,此时细胞染色体已加倍,染色单体消失,DNA分子数目与上一时期相比不变。(3)B图的下一时期是有丝分裂末期,此时期细胞中除了染色体变成染色质外,在细胞结构上还有以下变化:一是纺锤体消失;二是核膜、核仁重新出现;三是赤道板位置出现细胞板,并逐渐扩展形成细胞壁,形成两个子细胞。 答案:(1)6 12 两 6 (2)0 DNA分子数 染色体数 (3)末期 ①纺锤体消失;②核膜、核仁重新形成;③赤道板位置出现细胞板,并逐渐扩展形成细胞壁 10.(12分)图甲表示某种生物细胞有丝分裂某一时期图,表乙表示该生物细胞有丝分裂周期中,细胞内DNA分子数和染色体数的变化。据图表回答: 表乙 细胞周期 a期 b期 c期 d期 e期 DNA分子数 4→8 8 8 8 8→4 染色体数 4 4 4 4→8 8→4 (1)该生物是动物还是植物?________,简述判断的理由___________________________。 (2)图甲所表示的时期相当于表乙中细胞周期的____________期(用字母表示)。 (3)由图表可知,该细胞在分裂前期有________个DNA分子,________条染色体。 (4)表乙中________期可在光学显微镜下看到姐妹染色单体(用字母表示)。 解析:(1)图中的细胞呈圆形,没有细胞壁而具有中心体,所以为动物细胞。(2)着丝点分开,染色体加倍并移向细胞的两极,处于有丝分裂的后期,相当于表乙的d期。(3)该细胞在分裂前期(b期)的染色体为4条,前期时的DNA分子是经过复制后的,所以DNA分子数为8个。(4)有丝分裂的前期和中期DNA分子数是染色体数的2倍,都含有姐妹染色单体。 答案:(1)动物 细胞无细胞壁,由中心粒发出星射线形成纺锤体 (2)d (3)8 4  (4)b、c PAGE 12 动植物细胞有丝分裂的区别和相关曲线 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 一、动植物细胞有丝分裂的不同 时期 植物细胞有丝分裂 动物细胞有丝分裂 间期 无中心粒的倍增(低等植物细胞除外) 完成中心粒的倍增 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 细胞膜向中央凹陷,缢裂细胞质 二、有丝分裂的意义及无丝分裂 1.有丝分裂的意义 (1)将亲代细胞的染色体经过复制(实质为DNA的复制)之后,精确地平均分配到两个子细胞中。 (2)由于染色体上有遗传物质DNA,因而在细胞的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。 2.无丝分裂 (1)特点:分裂过程中不出现纺锤丝和染色体的变化。 (2)过程: ①细胞核先延长,核的中部向内凹陷,缢裂成两个细胞核。 ②整个细胞从中部缢裂成两部分,形成两个子细胞。 ③实例:蛙的红细胞的无丝分裂。 一、动植物细胞有丝分裂过程比较 1.教材问题探讨分析  仔细观察教材P113图6-3和P114图6-6,结合有丝分裂过程,分析回答下列问题: (1)列表归纳总结有丝分裂过程中DNA、染色体、染色单体的有关数目变化(假定体细胞染色体数为2N,DNA含量为2C)。 提示:    分裂时期 比较项目    间期 前期 中期 后期 末期 DNA含量 2C→4C 4C 4C 4C 4C→2C 染色体数目 2N 2N 2N 4N 4N→2N 染色单体数目 0→4N 4N 4N 0 0 (2)根据表中数据,尝试在坐标图中用实线画出染色体的数量变化,用虚线画出DNA的含量变化。 提示: (3)分析表中染色体和DNA的数目关系,画出细胞中每条染色体上DNA含量的变化规律曲线。 提示: 2.判断下列说法是否正确 (1)动物细胞有丝分裂的间期,除完成DNA复制和有关蛋白质合成外,还进行中心粒的倍增。(√) (2)动、植物细胞有丝分裂过程中的染色体的行为变化完全相同。(√) (3)动、植物细胞有丝分裂的末期,分裂成两个子细胞的方式相同。(×) 二、观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 1.教材问题探讨分析 阅读教材P115实验内容,讨论并回答下列问题: (1)从染色体的观察、计数角度分析,该实验选择洋葱的原因是什么? 提示:洋葱染色体数目较少,便于染色体的计数。 (2)分析选择洋葱根尖部位的原因。 提示:根尖、茎尖组织细胞分裂旺盛。 (3)从细胞周期角度分析,对实验材料的选择有什么要求? 提示:选择分裂期占细胞周期时间比例大的细胞,易观察到分裂期细胞。 (4)试从解离目的角度分析,解离时需要严格控制时间的原因。 提示:①解离时间过长会使根尖过分酥软且染色体成分会被破坏。 ②解离时间过短会使根尖细胞解离不充分,不能相互分离。 (5)用解离液处理根尖细胞后,为什么不直接进行染色而是漂洗后再染色? 提示:解离后不但要漂洗,而且漂洗要彻底,防止残留的解离液(盐酸)继续破坏细胞,防止解离过度,同时盐酸会中和碱性染料影响染色。 (6)装片中细胞相互重叠,会导致观察效果不理想,请思考实验中有哪些操作可以保证细胞相互分散开? 提示:①解离要充分;②用镊子弄碎;③压片。 2.将下面的操作与其目的用线连起来 3.判断下列说法是否正确 (1)显微镜下判断某细胞处于有丝分裂的哪个时期的依据是细胞内染色体的存在状态。(√) (2)细胞周期不同时期所经历时间的长短可用每一时期的细胞数与计数细胞总数的比值表示。(√) 一、有丝分裂过程中DNA含量、染色体数目和每条染色体上DNA含量的变化曲线 1.a→b,l→m的变化原因都是DNA分子复制。 2.f→g,n→o的变化原因都是着丝点分裂,姐妹染色单体分开,形成子染色体。 3.c→d,n→o的曲线变化很相似但所处时期不同。 4.c→d,h→i的变化原因都是一个亲代细胞分裂成两个子代细胞。 5.染色单体数量的起点为0,终点也为0。 二、DNA含量、染色体数、染色单体数的柱形图 1.由图中可知b是时有时无的,所以它表示的应该是染色单体的数量,当b存在时和它数目相同的c表示的是DNA分子的数量,则a表示的是染色体的数量。 2.(1)图A中DNA分子数是染色体数的两倍,所以它表示的是DNA分子复制之后的结果,应是有丝分裂间期中DNA复制之后的时期,或者是细胞分裂的前期、中期。 (2)图B中由于DNA分子和染色体数量是相等的,并且是正常体细胞中含量的两倍,且不存在染色单体,对应的是有丝分裂的后期。 (3)图C中不含有染色单体,并且DNA分子数和染色体数都和正常体细胞中相等,所以它可以表示有丝分裂的末期和间期中DNA分子复制之前的时期。 [特别提醒] (1)有丝分裂后期染色体数目是最多的。 (2)染色体数目的加倍是由于着丝点分开,发生在有丝分裂后期,而DNA分子数目的加倍是由于DNA的复制,发生在有丝分裂间期。 观察根尖分生组织细胞的有丝分裂 1.实验原理 (1)植物的分生组织细胞有丝分裂较为旺盛。 (2)有丝分裂各个时期细胞内染色体行为变化不同,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哪个时期。 (3)细胞核内的染色体(质)易被碱性染料着色。 2.实验流程 3.注意事项 (1)取材:剪取根尖应为2 mm~3 mm,过长会包括伸长区,无细胞分裂。 (2)解离:时间不宜过长,否则根尖细胞的结构会遭到破坏。 (3)漂洗:洗去细胞内部的盐酸,要保证足够的时间,否则会影响对染色体(质)的染色。 (4)压片:要掌握好力度,过轻,细胞分散不开;过重,会压坏玻片。 [例1] 通过实验研究洋葱根尖细胞有丝分裂过程,得出如图所示的结果,其中图甲表示有丝分裂各阶段细胞核中DNA和细胞质中mRNA含量的变化(过程b表示DNA复制期,a、c分别是DNA复制前期、后期),图乙是有丝分裂显微照片。请据图回答下列问题: 甲 乙 (1)图甲结果表示DNA含量是正常细胞两倍的时期是______,细胞分裂过程中核糖体功能最活跃的时期是______。(填字母代号) (2)图甲c时期细胞核DNA、染色体与染色单体比例为____________;d时期细胞质中mRNA明显减少,最可能的原因是_______________________________________________。 (3)可以采用放射性同位素标记技术研究细胞有丝分裂过程中DNA和RNA的变化情况。为区别DNA和RNA,最好选择标记的合成原料依次是______和______,研究中应选择的测量材料是洋葱根尖的________部位。 (4)制作有丝分裂装片的基本流程是_____________;制成的装片应先放在______下观察,要先找到分生区的细胞。欲把图乙中的A细胞移到视野中央,具体操作是 。 (5)已知图丙的横坐标是每个细胞的DNA含量,在取样的6 000个细胞中,处于M期(分裂期)的细胞数为300个以及时长是1小时。请问DNA复制期(图甲b时期)的细胞数是________个,一个细胞周期的总时长是________小时。 丙 [研析] 本题考查对细胞有丝分裂过程中染色体和DNA的变化及DNA、RNA的结构和基因的表达的理解。具体解题过程如下: [审]——关键信息 信息解读①:图甲中a、b、c表示分裂间期,d表示分裂期,b时期DNA分子复制,a、c时期细胞质中mRNA含量明显增多。 信息解读②:由设问(5)的题干及图丙可知,DNA为2的细胞数目为3 000个,DNA为4的细胞数目为1 500个。分裂期时间为1小时,分裂期细胞为300个,取样的细胞数目为6 000 个。 [联]——联系基础 设问(1)可联系:有丝分裂过程中各时期染色体、DNA的数目变化和翻译的过程及核糖体的功能。分裂间期主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成。mRNA合成后进入细胞质中,核糖体结合到mRNA上,一起参与翻译过程。 设问(2)可联系:有丝分裂过程中各时期染色体、DNA的数目变化及染色体的行为。细胞分裂期细胞核中的染色体为高度螺旋化状态。 设问(3)可联系:DNA和RNA的区别。DNA的特有碱基为胸腺嘧啶(T),RNA的特有碱基为尿嘧啶(U)。根尖只有分生区细胞具有持续分裂能力,即具有细胞周期。 设问(4)可联系:“观察根尖分生组织的细胞分裂”实验步骤。制作有丝分裂装片的基本流程为解离、漂洗、染色、制片。观察装片时应先用低倍镜观察,后用高倍镜观察,显微镜下成倒像。 设问(5)可联系:细胞周期的特点,间期较长,占绝大多数时间,分裂期很短,占的比例很小。 [答]——研判设问 设问(1):DNA复制后的间期和前、中、后期细胞中的核DNA含量是正常细胞的两倍。由信息①和翻译过程可知,mRNA含量高时核糖体最活跃,即a、c时期。 设问(2):c时期为DNA复制后的间期,细胞核中每条染色体含有两条染色单体,每条染色单体上有一条DNA分子,即核DNA、染色体与染色单体比例为2∶1∶2。d时期处于细胞分裂期,高度螺旋化染色体中的DNA分子不能进行转录。 设问(4):显微镜下成倒像,因此,移动装片时应向成像相同的方向移动。 设问(5):DNA为2的细胞为复制前的细胞,共3 000 个;DNA为4的细胞为复制后的细胞,共1 500个,因此,DNA复制期的细胞数为6 000-3 000-1 500=1 500。分裂期细胞300个,总的取样细胞数为6 000,占1/20,分裂期的时间为1小时,因此,细胞周期为20小时。 [答案] (1)c、d a、c (2)2∶1∶2 分裂期染色体高度螺旋化,DNA不能转录 (3)胸腺嘧啶(脱氧核苷酸) 尿嘧啶(核糖核苷酸) 分生区 (4)解离、漂洗、染色、制片 低倍镜 把装片向上移动 (5)1 500 20 1.识别动植物细胞图像的方法 (1)图像为方形,或图像中有细胞板结构,无中心粒结构,可判断为植物细胞。 (2)图像为圆形,或有中心粒结构,无细胞板结构,通过缢裂方式平分细胞,可判断为动物细胞。 2.鉴别一个正在分裂的细胞是动物细胞还是植物细胞的方法 ①细胞板将细胞质分成两个部分——植物细胞。 ②细胞膜将细胞质分成两个部分——动物细胞。 3.判断曲线表示的是DNA还是染色体的方法 (1)依据:曲线中的“斜线”有无。 (2)判断: ①曲线中有“斜线”——DNA。 ②曲线中无“斜线”——染色体。 [例2] 请回答下列与植物细胞有丝分裂实验相关的问题: (1)在用洋葱根尖作材料观察植物细胞有丝分裂的实验中,要将细胞分散开可以通过进行________等操作来实现;在该实验中,若只跟踪分生区的一个特定细胞,则无法同时观察到有丝分裂的各个时期,其原因是____________。当由低倍镜换成高倍镜观察染色体时,若要提高视野的亮度,应调节____________和____________。 (2)以下是几位同学进行细胞有丝分裂实验的操作情况,请分析: 甲同学从解离液中取出材料,立即染色,实验效果很差;乙同学将已染色的材料立即盖上盖玻片观察,看不清细胞;丙同学将制好的装片直接用高倍镜观察,花了很长时间,也没有找到细胞。 ①甲实验效果差的原因是____________________________________________________; ②乙看不清细胞的原因是____________________________________________________; ③丙操作上的错误是________________________________________________________。 (3)若已知洋葱根尖分生区细胞周期为12小时,显微镜下计数处于各时期的细胞数目如下:间期880个,前期67个,中期18个,后期和末期35个。则间期所占时间为____________(单位:小时,精确到小数点后一位)。 (4)有些因素会影响细胞周期各时期的长短,实验过程中也会产生一些误差,因而对整个实验结果可能产生影响的有____________。 ①取材时间 ②根尖培养温度 ③解离时间长短 ④载玻片厚度 ⑤计数的细胞是否属于分生区细胞 ⑥细胞周期各时期区分是否准确 [解析] (1)要将细胞分散开,可以采用解离、捣碎、压片等方法。在一个视野中不能找到处于有丝分裂各个时期的细胞,此时可以移动装片进行寻找,因为细胞在解离时已经被盐酸杀死,不能再继续进行分裂。由低倍镜换到高倍镜后增加视野的亮度需要调节光圈和反光镜。 (2)题中所述3位同学的实验操作是很多同学经常出现的问题,正确的做法是:染色前一定要漂洗;染色后在载玻片上加一滴清水后再制片;观察时应先在低倍镜下找到分生区的细胞后再换用高倍镜观察。(3)间期所占时间为880÷(880+67+18+35)×12≈10.6(小时)。(4)实验中的许多因素都会影响实验结果,如取材时间、根尖培养温度、解离时间长短等,但载玻片厚度不会影响实验结果,只是对观察实验现象产生一点影响。 [答案] (1)解离、捣碎、压片(写出任意一项即可) 解离后细胞已经死亡 光圈 反光镜 (2)①没有漂洗 ②没有滴加清水和进行压片 ③应先在低倍镜下观察,找到目标并将其移至视野中央后再用高倍镜观察 (3)10.6小时 (4)①②③⑤⑥ [网络构建] 填充:①染色体 ②DNA ③染色单体 ④复制 ⑤纺锤体 ⑥子细胞 ?[关键语句] 1.动物细胞与高等植物细胞有丝分裂的主要区别在于: (1)间期中心粒倍增。 (2)前期纺锤体由中心粒发出的星射线组成。 (3)末期细胞膜从中部凹陷并把细胞缢裂为两部分。 2.无丝分裂没有出现纺锤丝和染色体的变化。 3.龙胆紫溶液或醋酸洋红液的作用是使染色体着色,盐酸和酒精的作用是解离植物细胞。 4.洋葱根尖细胞有丝分裂装片制作的流程:解离→漂洗→染色→制片。 5.由于细胞分裂间期持续时间最长,因此处于分裂间期的细胞数目最多 1.下列关于动、植物细胞有丝分裂相同点的叙述,错误的是(  ) A.在分裂间期,DNA复制后含量加倍 B.在分裂前期,由中心粒周围发出纺锤丝形成纺锤体 C.在分裂中期,染色体的着丝点排列在赤道板上,含染色单体 D.在分裂后期,每一个着丝点分裂成两个,染色体数目加倍,不含染色单体 解析:选B 动植物细胞有丝分裂过程中染色体的变化是相同的,间期进行复制,中期染色体的着丝点排列在赤道板上,后期染色体的着丝点分裂,姐妹染色单体分开,均分到两个子细胞中去;分裂前期动植物细胞形成纺锤体的方式不同,末期形成子细胞方式不同。 2.关于高等动、植物细胞有丝分裂的叙述,正确的是(  ) A.核分裂时,染色体的活动不同 B.细胞质的分裂方式相同 C.纺锤体的形成和消失方式相同 D.细胞分裂末期高尔基体的作用不同 解析:选D 动、植物细胞有丝分裂过程中,染色体变化是相同的;细胞质的分裂方式不同,动物细胞从中央凹陷缢裂均分细胞质,植物细胞中央出现细胞板,分隔细胞质形成两个子细胞;在末期高尔基体的作用不同,动物细胞高尔基体与细胞分裂无直接关系,植物细胞高尔基体与细胞壁的形成有关。 3.如图为某一高等生物的细胞进行有丝分裂某一时期的图像,下列叙述不正确的是(  ) A.该生物为一种植物 B.该细胞中含有8条染色单体 C.该细胞处于有丝分裂后期 D.该细胞含有8条染色体 解析:选B 图中细胞具有细胞壁,是植物细胞;细胞中正在发生染色体着丝点分裂,姐妹染色单体分开,形成的子染色体在纺锤丝的牵引下正向两极移动,该细胞处于有丝分裂的后期;染色体数目以着丝点为准,图中有8个着丝点即含有8条染色体,没有染色单体存在。 4.如图表示某生物细胞有丝分裂过程中细胞核内DNA分子含量变化的曲线。下列有关叙述正确的是(  ) A.O~a段表示间期,染色体复制,DNA含量加倍 B.动物细胞中,只有在b~d段含有两组中心粒 C.c~d段细胞核中染色体∶染色单体∶DNA为1∶2∶2 D.细菌与b~c段细胞相比主要区别是没有核膜和核仁 解析:选A 动物细胞中,在a~d段含有两组中心粒;在c~d段细胞核中没有染色单体;细菌是原核生物不进行有丝分裂。 5.图甲表示某植物细胞有丝分裂一个细胞周期各期的图像,图乙表示细胞核中DNA分子的数量变化情况,请据图回答: (1)图甲中细胞有丝分裂的正确顺序是________________________________________。 (2)图乙中可表示一个完整细胞周期的是________段。 (3)研究染色体数目形态最好的时期,相当于图乙中的________段,此时细胞内染色体、DNA、染色单体之比为____________________。 (4)在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中,染色剂为________,该染料可以将细胞核中的________染成深色。 解析:(1)根据图甲中每个细胞染色体行为变化及细胞结构变化特点分析,A为后期,B为末期,C为中期,D为两个子细胞,E为间期,F为前期,所以其分裂的顺序为:E→F→C→A→B→D。(2)图乙能表示一个完整细胞周期的是Oe段。(3)细胞有丝分裂中期染色体形态稳定,数目清晰,是观察研究染色体的最好时期,相当于图乙曲线bc段,此时细胞中染色体、DNA、染色单体数目之比为1∶2∶2。(4)细胞中染色体是易被碱性染料染色的物质,在观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂的临时装片实验中,常用的染色剂是龙胆紫溶液或醋酸洋红液。 答案:(1)EFCABD (2)Oe (3)bc 1∶2∶2 (4)龙胆紫溶液 染色体(染色质) (时间:25分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题5分,共25分) 1.依据动植物细胞有丝分裂的不同点,鉴别一个正在进行有丝分裂的细胞是植物细胞还是动物细胞,最可靠的方法是检查它的(  ) A.DNA是否进行复制 B.是否出现星射线 C.细胞质分成两部分的方式 D.自身的蛋白质合成的方式 解析:选C 分裂末期植物细胞在赤道板位置出现一个细胞板,最终形成新的细胞壁,将一个细胞隔裂为两个子细胞。动物细胞在有丝分裂末期,细胞膜从细胞中部向内凹陷,最终缢裂成两个子细胞。动物和低等植物细胞有丝分裂过程中都有星射线出现。 2.在某细胞有丝分裂的分裂期开始时,如果它的细胞核中染色体数目为N,DNA的含量为Q,则该细胞分裂后每个子细胞核中的染色体数和DNA含量分别为(  ) A.N和Q        B.N/2和Q/2 C.N和Q/2 D.N/2和Q 解析:选C 细胞有丝分裂过程中,间期DNA复制,DNA数目加倍,染色体数目不变,细胞分裂后期,染色体着丝点分裂,DNA数目不变,染色体数目暂时加倍,分裂后形成两个子细胞,每个子细胞核内的染色体数目与体细胞相同即为N,DNA含量是分裂间期复制后的一半,即为Q/2。 3.处于有丝分裂过程中的动物细胞,细胞内的染色体数(a)、单体数(b)、DNA分子数(c)可表示为如图所示的关系,此时细胞内最可能发生着(  ) A.中心粒移向两极     B.着丝点分裂 C.细胞膜向内凹陷 D.DNA分子进行复制 解析:选A 图中所示的染色单体数和DNA分子数相同,都是染色体数的两倍。在细胞分裂过程中,只有前期和中期具有这样的关系。而中心粒移向两极发生在前期;着丝点分裂发生在后期;细胞膜向内凹陷,主要发生在末期;DNA分子复制发生在间期。 4.取生长健壮的小麦根尖,经过解离、漂洗、染色、制片过程,制成临时装片,放在显微镜下观察。欲观察到细胞有丝分裂的前、中、后、末几个时期(  ) A.应该选一个处于间期的细胞,持续观察它从间期到末期的全过程 B.如果在低倍镜下看不到细胞,可改用高倍镜继续观察 C.如果在一个视野中不能看全各个时期,可移动装片从周围细胞中寻找 D.如果视野过暗,可以转动细准焦螺旋增加视野的亮度 解析:选C 在观察根尖分生组织细胞有丝分裂实验中,经过解离后根尖细胞已被杀死,分生区的不同细胞都处在各自不同的时期,因此不能观察到一个细胞不同时期的连续变化;显微镜的使用必须是先使用低倍镜,找到物像后,再换用高倍物镜;若在一个视野中找不全各个分裂时期的细胞,可移动装片变换视野在周围细胞中寻找;调节显微镜视野亮度,可换用较大光圈或利用反光镜的凹面镜。 5.如图表示细胞有丝分裂过程中每条染色体中DNA含量变化曲线,下列有关叙述正确的是(  ) A.该细胞在BC时期始终有染色单体存在 B.若是植物细胞,在BC时期会出现赤道板,由C到D会出现细胞板 C.DE时期不能表示细胞有丝分裂的后期 D.用电镜观察马蛔虫受精卵细胞,会发现中心粒倍增和移向细胞两极发生在AB段 解析:选A 图中BC时期表示每条染色体中都含有两个DNA分子,所以包括了前期、中期,但不包括后期;若图中曲线表示植物细胞,细胞板则出现在DE段,赤道板是一个平面,并不是细胞的真实结构;DE段表示每条染色体中含有一个DNA分子,可以表示有丝分裂后期;图中AB段表示的间期,动物细胞中心粒的倍增发生在间期,倍增的中心粒移向细胞两极发生在前期。 二、非选择题(共25分) 6.(10分)如图A表示某生物细胞有丝分裂过程中一个细胞核内DNA含量的变化过程,图B为有丝分裂某时期图像,仔细分析图中曲线变化和图像特点,回答问题。 (1)图B中有________条染色体,________个DNA分子,________条染色单体。该生物体细胞中含有________条染色体。 (2)图B表示的分裂时期相当于图A中________段,图中m所在位置哪种细胞器较多?____________。①和②两条染色体是经过________和________所形成的。 (3)现要观察该生物的染色体数目和形态,应选择图A中____________段。 (4)上述细胞分裂全过程中,参加分裂的细胞器除(2)题中提到的外还有____________。 解析:图B是动物细胞有丝分裂后期的图像,相当于图A中的c~d段,由于着丝点已经分裂,所以不存在染色单体,每条染色体上有一个DNA分子,故共有8条染色体和8个DNA分子,该细胞分裂后的子细胞是体细胞,有4条染色体。由于细胞分裂需要消耗能量,所以图B中m处线粒体较多;①②两条染色体是由同一条染色体复制成两条染色单体后,在后期因着丝点分裂而形成的两条完全相同的染色体;观察有丝分裂染色体的形态和数目的最佳时期是中期,因为中期染色体收缩得最短、最粗,着丝点都排列在细胞中央的赤道板上,便于观察。 答案:(1)8 8 0 4 (2)c~d 线粒体 复制 着丝点分裂 (3)b~c (4)核糖体、中心体 7.(15分)请回答下列有关生物实验的问题: (1)在观察植物细胞有丝分裂的实验中,观察经解离、染色后制成的洋葱根尖临时装片,在其分生区细胞中看不到被明显染成深色的染色体,其原因最可能是____________________。 (2)铝是自然界中含量最多的金属元素,但是在人和动植物体内的水平却很低。有文章报道,铝对植物生长有益,但在一定的条件下,铝对植物也有毒害作用。同学们为探究三氯化铝对洋葱根尖细胞有丝分裂的影响,设计了如下实验(提示:细胞分裂程度可用细胞分裂指数来表示,即分裂中期的细胞数与所观察的细胞总数之比)。 实验材料及器材:略。 实验步骤:①取A、B、C、D四个培养皿,在培养皿中加入适量且等量的、质量浓度分别为0.2 g/L、0.4 g/L、0.6 g/L、0.8 g/L的AlCl3溶液。 ②在每个培养皿中放入一个洋葱,在室温下培养生根。 ③待洋葱长出5 cm长的新根后,分别从每个洋葱上剪取一个根尖,制成临时装片。 ④镜检。观察并统计每张装片100个细胞中________细胞的数目,计算出____________________。 预期实验结果与结论:(略)。 (3)认真阅读以上实验方案,并回答以下问题。 ①以上实验方案的实验目的是__________________________________________。 ②指出以上实验方案中的两个不足之处,并说明理由。 解析:(1)细胞经解离后一定要用清水漂洗,然后才能染色。(2)本实验的目的是探究AlCl3溶液对洋葱根尖细胞有丝分裂程度的影响。实验的自变量为AlCl3溶液的浓度,实验的检测指标是细胞分裂程度。该实验除了利用不同浓度的AlCl3溶液处理洋葱根尖外,还需要利用清水作为对照组,便于准确判断不同浓度的AlCl3溶液对细胞有丝分裂的影响;同时,由于实验中只取一个根尖,会因各种偶然因素影响结果的准确性,所以要取多个根尖进行实验。 答案:(1)没有漂洗 (2)④处于分裂中期 分裂指数 (3)①探究不同浓度(四种浓度)的AlCl3溶液对洋葱根尖细胞有丝分裂程度(指数)的影响 ②a.只取一个根尖,会因各种偶然因素影响结果的准确性,应取多个根尖制临时装片,统计和计算细胞分裂指数的平均值; b.未设空白对照,依据实验结果难于准确判断不同浓度的AlCl3溶液对细胞有丝分裂的影响及影响程度。 PAGE 11 细胞的分化 一、细胞分化 1.概念 在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。 2.特点 (1)细胞分化是一种持久性的变化。 (2)一般来说,分化了的细胞一直保持分化后的状态,直到死亡。 (3)细胞分化是生物界中普遍存在的生命现象。 3.意义 (1)是生物个体发育的基础。 (2)使多细胞生物体中的细胞趋向专门化,有利于提高各种生理功能的效率。 4.原因 在个体发育过程中,不同的细胞中遗传信息的执行情况不同。 二、细胞的全能性 1.概念 已分化的细胞,仍然具有发育成完整个体的潜能。 2.植物细胞的全能性 (1)高度分化的植物细胞仍具有全能性。 (2)应用: ①通过植物组织培养,快速繁殖花卉和蔬菜等作物。 ②拯救珍稀濒危物种。 ③与基因工程结合培育作物新类型。 3.动物细胞的全能性 (1)已分化的动物体细胞的细胞核仍具有全能性。 (2)目前,还不能将已分化的动物体细胞培养成新个体。 4.干细胞 (1)特点: ①具有分裂和分化能力。 ②在动物和人体内,数量很少。 (2)举例:人骨髓中的许多造血干细胞能通过增殖和分化不断产生红细胞、白细胞和血小板。 一、细胞分化 1.教材问题探讨分析  读教材P117~P118,观察图6-8、6-9、6-10,回答下列问题: (1)试从细胞水平和分子水平上分析,同种生物的不同细胞其结构和功能不同的原因? 提示:细胞水平:细胞分化的结果。 分子水平:基因选择性表达的结果。 (2)由同一细胞增殖产生、经过细胞分化形成的各种细胞内,细胞器数目、细胞质基质成分相同吗? 提示:不同。因分化形成的各种细胞的功能不同,故可判断其内的细胞器数目、细胞质基质成分不同。 (3)细胞分化后,其内的遗传信息是否改变?并分析原因。 提示:没有。因为从最终来源上看,生物体不同细胞均来自受精卵的有丝分裂,由于有丝分裂中遗传信息几乎不发生变化,因而同一生物体内不同细胞含有几乎相同的遗传信息。 2.判断下列说法是否正确 (1)多细胞生物通过细胞分化形成具有特定形态、结构和功能的组织和器官。(√) (2)细胞分化仅发生在胚胎时期。 (×) 二、细胞的全能性 1.教材问题探讨分析 阅读教材P119内容,仔细观察图6-11,回答下列问题: (1)生物体内的细胞不会表现其全能性,而是分化成不同的组织、器官,其原因是什么? 提示:在特定的时间和空间条件下,不同的细胞由于基因选择性表达出不同的蛋白质,生物体内的细胞不能表现出其全能性,而是分化成不同的组织、器官。 (2)植物细胞全能性的表达需要什么条件? 提示:①在离体状态下。 ②需要适宜的水、无机盐、有机营养。 ③需要激素。 ④需要适宜的温度、pH等条件。 2.判断下列说法是否正确 (1)同一生物体的所有正常体细胞都具有全能性。(√) (2)精子、卵细胞只含有生物体细胞内一半的遗传物质,所以没有全能性。(×) (3)动物克隆技术的成功,证明了高度分化的动物细胞的全能性。(×) (4)随着细胞分化程度的提高,细胞的全能性会逐渐丧失。(×) 一、细胞分化 1.实质 各种细胞具有完全相同的遗传物质,但不同的细胞中遗传信息的执行情况不同(基因的选择性表达),如图所示: 2.对细胞分化过程的理解 (1)从细胞水平分析:细胞的形态、结构和功能发生改变。 (2)从亚显微结构水平分析:细胞器的数目及细胞质基质成分和功能发生改变。 (3)从分子水平分析: ①蛋白质角度:蛋白质种类、数量、功能发生改变。 ②基因角度:基因选择性表达,即遗传信息的执行情况不同,这是细胞分化的根本原因。 3.细胞分裂、细胞分化与个体发育的关系 (1)图示: (2)联系:个体发育是细胞分裂、细胞分化的结果。大多数多细胞生物是由受精卵发育而来的,在细胞分裂的基础上,通过细胞分化逐渐发育为成体,其中,细胞分化是生物个体发育的主要过程。 二、细胞全能性 1.物质基础:细胞中有发育成生物体所需要的全套遗传信息。 2.原因:体细胞一般都是由受精卵通过有丝分裂增殖而来的,一般已分化的细胞都有一套和受精卵相同的染色体,携带有相同的DNA分子。因此,分化的细胞仍具有发育成完整个体的潜能。 3.差异 (1)植物细胞的全能性易于表达,而动物细胞的全能性虽受到极大限制,但动物细胞核的全能性仍可以表达。 (2)同一生物体全能性的高低:受精卵>生殖细胞>体细胞。 (3)随着细胞分化程度的不断提高,细胞全能性的表现能力逐渐变小。 (4)与细胞的分裂能力呈正相关,即分裂能力越强,全能性越大。 [例1] 观察图中细胞的形态、结构变化和数目变化,回答问题: (1)①→②、①→④的过程叫做____________。 (2)①→③的过程叫做________________。 (3)③→⑤的过程叫做____________。 (4)组成②、③、④的细胞________、________和________________不同,因此它们属于不同的________。 (5)①~⑤所示各细胞群中,具有分裂能力的是标号________所示的细胞群,其中分裂能力最强的是________,全能性最高的是________。 [解析] 分析图示,可以得出细胞群②、③、④均来自于细胞群①经有丝分裂产生的子细胞。②、③、④三个细胞群细胞的形态不同,结构基本相同(都有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核),但发生了分化,依据形态、结构与其功能相适应的原理,②、③、④的细胞功能不同,它们属于不同的组织。从①→②、①→④过程中,细胞在形态、结构和生理功能上产生了稳定性差异,这种变化叫细胞分化。①→③,一个细胞分裂成两个细胞,这是细胞分裂,③→⑤细胞的体积由小变大,这是细胞生长。分裂能力越强,全能性就越高,由图可判断①的分裂能力最强,其全能性也最高。 [答案] (1)细胞分化 (2)细胞分裂 (3)细胞生长 (4)形态 结构 生理功能 组织 (5)①、③、⑤ ① ① 细胞分裂和细胞分化的关系 (1)细胞分裂主要增加细胞的数目,细胞的种类不变,细胞分化主要增加细胞的种类,细胞数目不变。 (2)细胞分裂是细胞分化的基础。 [例2] 下列有关细胞的全能性说法不正确的是(  ) A.植物组织培养成功表明高度分化的植物细胞具有全能性 B.动物克隆成功表明高度分化的动物细胞具有全能性 C.细胞具有全能性是因为具有该生物的全套遗传物质 D.全能性的大小依次为:受精卵>生殖细胞;植物体细胞>动物体细胞 [解析] 细胞具有全能性的基础是因为细胞中含有该生物的全套遗传物质。动物克隆成功表明高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性,因为该过程中处理的是动物细胞核。分化程度低的细胞的全能性更易体现。 [答案] B [网络构建] 填充:①持久 ②稳定 ③普遍 ④基因的选择性表达 ⑤离体 ⑥外界条件  ⑦细胞核? [关键语句] 1.细胞分化的实质是基因的选择性表达。 2.细胞分化的特点:持久性、普遍性和稳定性。 3.细胞的分化程度越高,细胞全能性相对越低。 4.植物细胞具有全能性,动物细胞的细胞核具有全能性。 5.实现细胞全能性的条件:离体、一定的营养物质、激素和适宜的温度、pH等。 1.细胞分化的实质是(  ) A.基因组的改变       B.基因的选择性表达 C.细胞器数量和种类的变化 D.细胞亚显微结构的变化 解析:选B 细胞分化的实质是基因的选择性表达,从而导致细胞的形态、结构和生理功能上发生稳定差异。 2.细胞分化过程中,一般不会出现的是(  ) A.细胞表面结构的改变 B.细胞器种类和数量的改变 C.蛋白质种类和数量的改变 D.细胞核中遗传物质的改变 解析:选D 细胞分化的过程即基因选择性表达的过程,细胞核中遗传物质并未发生改变。 3.(上海高考改编)由细胞形态判断,下列细胞中最可能具有细胞周期的是(  ) 解析:选B 由图可知,A是精子、C是肌细胞、D是神经细胞,均是已分化的细胞,丧失了分裂能力。而B所示的细胞从形态上看,仍处于原始状态,没有分化,可连续分裂,具有细胞周期。 4.如图所示的细胞类型转换过程为(  ) A.细胞融合  B.细胞生长 C.细胞分裂  D.细胞分化 解析:选D 由图可知,全能干细胞经过一系列转换过程形成了红细胞,细胞在形态、结构和生理功能上出现了稳定性差异,属于细胞分化。 5.植物细胞表现出全能性的必要条件是(  ) A.给予适宜的营养和外界条件 B.导入其他植物细胞的基因 C.脱离母体后,给予适宜的营养和外界条件 D.将成熟筛管的细胞核移植到去核的卵细胞内 解析:选C 离体的植物细胞、组织、器官,在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下,就可以表现出全能性,发育成完整的植株。 6.如图是高等生物个体发育过程中细胞发生的变化,请仔细观察,回答问题。 (1)图示的高等生物个体发育是从____________开始的。 (2)由①到②,细胞的体积增大、数目增多,细胞经历了________和________过程。 (3)由②到③,由于细胞____________,细胞的________、________和________发生了稳定性的差异,细胞的这种变化是基因在机体发育过程中________的结果。 解析:高等生物个体发育的起点是受精卵。经细胞分裂、细胞分化形成不同的组织、器官和系统,进而发育成完整的生物体。 答案:(1)受精卵 (2)生长 分裂 (3)分化 形态 结构 生理功能 选择性表达 (时间:45分钟;满分:100分) 一、选择题(每小题5分,共50分) 1.下列有关细胞分化的说法错误的是(  ) A.细胞分化与生物发育有密切关系 B.细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象 C.细胞分化仅发生在胚胎时期 D.细胞分化是细胞在形态、结构和功能上发生稳定性差异的过程 解析:选C 细胞分化是生物个体发育的基础;是生物界普遍存在的生命现象;细胞分化发生在生物个体发育的整个生命过程中,在胚胎时期达到最大程度;细胞分化是细胞在形态、结构和功能上发生稳定性差异现象,其实质是基因选择性的表达。 2.下列能说明某细胞已经发生分化的是(  ) A.进行ATP的合成      B.进行蛋白质的合成 C.存在血红蛋白 D.存在呼吸氧化酶 解析:选C 特异性蛋白合成的实质在于基因选择性的表达,因此,看某细胞是否已发生分化,关键看细胞的特异性蛋白质是否合成。血红蛋白是红细胞的特异蛋白,具有运输氧气的作用,故C正确。 3.细胞分化是生物界普遍存在的一种生命现象,下列说法错误的是(  ) A.细胞分化发生在生物体的整个生命进程中 B.细胞分化是由于在个体发育过程中,不同细胞中遗传信息的执行情况不同造成的 C.未离体的植物体细胞不会表现出全能性 D.细胞分化过程中细胞的功能不发生改变 解析:选D 分化的细胞在形态、结构和生理功能上发生了稳定性差异,这是基因选择性表达的结果。 4.下列有关细胞全能性的叙述,正确的是(  ) A.植物组织培养繁育花卉所利用的原理是植物细胞具有全能性 B.克隆羊的诞生说明高度分化的动物细胞具有全能性 C.一般情况下花粉不发育成植株,说明花粉细胞不具有全能性 D.愈伤组织的形成说明高度分化的植物细胞具有全能性 解析:选A 细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞发育成完整个体的潜能,最终发育成的一定是一个个体,不能是其他的,如愈伤组织。克隆羊的诞生说明动物的细胞核具有全能性。由花粉细胞发育为植株需具备一定条件。 5.如图为人体某细胞所经历的各个阶段示意图,图中①~⑦为不同的细胞,a~c表示细胞所进行的生理过程。据图分析,下列叙述错误的是(  ) A.与①相比,②③④的分化能力减弱 B.⑤⑥⑦的mRNA种类完全不同 C.b过程异常,细胞可能发生癌变 D.进入c过程的细胞,细胞核体积变大,酶活性降低 解析:选B ⑤⑥⑦为分化的细胞,同一生物体的不同分化的细胞中基因是选择性表达的。管家基因转录的mRNA是相同的,奢侈基因转录的mRNA不同。 6.动物和人体内具有分裂和分化能力的细胞称为干细胞。对图中的相关叙述中,错误的是(  ) A.a过程表示干细胞能自我更新 B.b、c过程表示干细胞具有分化能力 C.a、b、c过程中细胞的遗传信息表达情况不同 D.b过程形成的细胞直接组成器官,可供器官移植使用 解析:选D 细胞分化形成不同的细胞和组织,不同组织组成器官,而不是细胞直接组成器官。 7.下列对于细胞分化不同水平的分析,不正确的是(  ) A.从细胞水平分析,细胞分化是由于细胞形态、结构和功能改变的结果 B.从细胞亚显微结构水平分析,细胞分化是由于细胞器的种类数目、形态、结构、功能改变的结果 C.从蛋白质分子的角度分析,细胞分化是由于蛋白质种类、数量、功能改变的结果,这是细胞分化的根本原因 D.从核酸分子的角度分析,细胞分化是由于基因选择性表达的结果 解析:选C 在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程,叫做细胞分化。从核酸分子的角度分析,细胞分化是由于基因选择性表达的结果,这是细胞分化的根本原因。 8.分析以下事实:①胡萝卜韧皮部细胞通过培养能发育成完整植株;⑦绵羊乳腺细胞核移入去核卵细胞中,能发育成有生殖能力的绵羊。基于以上事实,下列选项错误的是(  ) A.高度分化的动物细胞都具有全能性 B.高度分化的动物细胞的细胞核具有全能性 C.分化细胞中不表达的基因仍存在于细胞核中,并未消失 D.高度分化的植物细胞具有全能性 解析:选A 事实①可证明植物细胞的全能性,事实②只能证明动物细胞的细胞核具有全能性。细胞具有全能性的原因是生物体的每个细胞中都含有该物种的全套遗传物质,都有发育成完整个体所必需的全部基因。 9.对于白血病患者,目前较为成功的治疗方法主要是骨髓移植。其主要原理是利用正常人的骨髓中的造血干细胞来产生正常的白细胞,从而使病人的生理机能恢复正常。那么,在造血干细胞形成白细胞的过程中经过了哪两个过程(  ) A.先细胞分裂,后细胞分化 B.先细胞分化,后细胞分裂 C.先细胞融合,后细胞分裂 D.先细胞融合,后细胞分化 解析:选A 由造血干细胞到正常白细胞的过程是,首先造血干细胞进行分裂产生众多的子细胞,然后一些子细胞进行分化形成正常的白细胞。 10.对植物细胞全能性的叙述,正确的是(  ) A.植物体只有体细胞才具有发育成完整个体所必需的全部基因 B.高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性 C.动物细胞的全能性是进行造血干细胞组织培养的理论基础 D.植物体内细胞没有表现出全能性,这是各部位细胞所含基因不同的结果 解析:选B 植物体除体细胞外,生殖细胞中也具有发育成完整个体所必需的全部基因;高度分化的植物细胞只有处于离体状态时才有可能表现出全能性,动物细胞培养是进行造血干细胞组织培养的理论基础;植物体内细胞没有表现全能性,这是各部位细胞所含基因选择性表达的结果。 二、非选择题(共50分) 11.(15分)如图是某细胞增殖和分化的概念图,据图回答下列有关问题。 (1)A表示的是________过程,B表示的是________过程。 (2)b、c、d、e具有相同的______________________________________________________。 (3)若e能合成血红蛋白,则b、c、d都________(选填“不能”或“能”)合成,其原因是________________________________________________________________________。 (4)若a为植物细胞,而d能在体外条件下培养成一个植物体,则说明d具有________性。 (5)a、b、c、d、e这五个细胞相比,哪一个细胞的全能性最大?________。 (6)由相同的b或相同的c共同组成的结构层次为______,由b、c、d、e共同组成的结构层次为________。 解析:(1)A过程是一个细胞分裂成多个细胞的过程,B过程是分裂后的细胞形成各种不同形态、结构和功能细胞的过程,这属于细胞分化。(2)细胞分化不会导致遗传物质改变,已分化的细胞都含有保持物种遗传特性所需要的全套遗传物质,所以b、c、d、e具有相同的遗传信息或遗传物质。(3)细胞分化是基因在特定时间和空间条件下选择性表达的结果,e能合成血红蛋白,而其他种类的细胞内的血红蛋白基因处于关闭状态。(4)植物细胞的全能性较高,可以在体外条件下培养成一个植物体。(5)分裂能力越强的细胞,全能性越高,所以a细胞全能性最高。(6)由形态相似,结构、功能相同的细胞联合在一起构成组织,不同的组织按照一定的次序结合在一起构成器官。 答案:(1)细胞增殖 细胞分化 (2)遗传信息或染色体数 (3)不能 控制合成血红蛋白的遗传信息处于关闭状态 (4)全能 (5)a (6)组织 器官 12.(15分)根据下面的图示,完成下列问题。 (1)图中①②分别表示多细胞生物细胞分裂和________过程,是多细胞生物生长、发育、繁殖、遗传和变异的基础。 (2)若细胞C是成熟的红细胞,那么细胞A是________,主要分布在________,对于白血病人来说,医学上常采用________的方法,使患者正常的造血及免疫功能得以重建。 (3)成熟红细胞中无核、无________(细胞器),所以红细胞中呼吸作用的方式为_____________________________________________________________________(填反应式)。原核细胞的无核与成熟红细胞的无核相比,原核细胞具有________。成熟红细胞具有运输氧气的能力与细胞内含有________有关。 解析:(1)经过②过程后,细胞形态发生了改变,故②为细胞分化过程。(2)红细胞是由造血干细胞分化而来的,故A是造血干细胞。目前,白血病患者常通过骨髓移植,植入正常人的造血干细胞,使患者正常造血及免疫功能得以重建。(3)成熟红细胞中无各种细胞器,故呼吸方式只能是无氧呼吸。原核细胞与真核细胞相比,原核细胞具有拟核。 答案:(1)细胞分化 (2)造血干细胞 骨髓 骨髓移植(造血干细胞移植) (3)线粒体 C6H12O62C3H6O3+少量能量 拟核 血红蛋白 13.(20分)高度分化的动物细胞分化潜能变窄,它的全能性受到限制,但它的细胞核仍具有全能性。请利用性成熟的青蛙作为实验材料,设计一个实验方案证明上述说法。 (1)实验的大体思路是:先把完整的体细胞单独培养,证明_________________________;再将____________________植入________,看能否表现出全能性。 (2)根据上述思路设计的实验步骤是: 第一步:取正常的雄性青蛙的体细胞直接进行细胞培养,观察其能否形成一只完整的青蛙。 第二步:准备若干个正常雄性青蛙的体细胞和雌性青蛙的卵细胞。 第三步:___________________________________________________________________。 第四步:将第三步形成的重组细胞进行细胞培养,观察能否形成完整的青蛙。 (3)实验结果:_______________________________________________________________ ______________________________________________________________________。 (4)结论:___________________________________________________________________ _______________________________________________________________________。 (5)有人推测,卵细胞细胞质中的物质X是促进体细胞的细胞核全能性发挥的物质,若要证明这一推断,请写出简单的设计思路:___________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析:要证明高度分化的动物细胞分化潜能变窄,全能性受到限制,而细胞核仍具有全能性,可先直接单独培养青蛙的成熟体细胞,再将体细胞的细胞核植入去核的卵细胞内进行培养,比较其培养结果。若要进一步证明物质X的作用,可将物质X注入正常青蛙的体细胞的细胞质中,离体状态下,再给予适宜的条件进行培养,看其能否发育成一只完整的青蛙。 答案:(1)高度分化的细胞的全能性受到限制 体细胞的细胞核  去核的卵细胞中 (2)将卵细胞的细胞核去除,取体细胞的细胞核导入去核的卵细胞中,形成重组细胞 (3)单独培养完整的青蛙体细胞不能形成完整的青蛙,培养重组细胞,则能形成完整的青蛙 (4)高度分化的细胞其全能性受到限制,但其细胞核仍具有全能性 (5)将物质X注入正常青蛙体细胞的细胞质中,离体状态下,给予适宜条件培养,观察能否发育成一只完整的青蛙 PAGE 12 细胞的衰老和凋亡 一、个体衰老与细胞衰老的关系 1.单细胞生物 个体衰老或死亡与细胞衰老或死亡是一致的。 2.多细胞生物 (1)体内细胞总在不断更新,总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。 (2)从总体上看,个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 二、细胞衰老的特征和原因 1.细胞衰老过程 细胞衰老是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程,最终表现为细胞的形态、结构和功能发生变化。 2.细胞衰老的特征 (1)细胞内水分减少→细胞萎缩、体积变小、新陈代谢速率减慢。 (2)多种酶活性降低,如酪氨酸酶活性降低→黑色素合成减少→头发变白。 (3)色素积累→妨碍细胞内物质的交流和传递→影响细胞正常的生理功能。 (4)呼吸速率减慢,细胞核体积增大,核膜内折,染色质收缩,染色加深。 (5)细胞膜通透性改变→物质运输功能降低。 3.细胞衰老的原因 对于细胞衰老的原因提出了很多假说,目前为大家普遍接受的是自由基学说和端粒学说。 三、细胞凋亡与细胞坏死 1.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,是由遗传机制决定的程序性调控,又被称为细胞编程性死亡。 (2)意义: ①完成正常的生长发育。 ②维持内部环境的稳定。 ③抵御外界各种因素的干扰。 2.细胞坏死 在种种不利因素影响下,由于细胞正常代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。 一、个体衰老与细胞衰老的关系 1.教材问题探讨分析 阅读教材P121第2自然段,讨论并回答下列问题: (1)老年人体内有没有新细胞的产生?正处在生长发育时期的儿童体内有没有衰老的细胞?举例分析。 提示:老年人体内有新细胞的产生,如造血干细胞一生都能增殖产生各种类型的血细胞;生长发育时期的儿童体内也有衰老的细胞,如皮肤表皮细胞衰老成角质层细胞。 (2)结合具体实例,探讨细胞的正常衰老和异常衰老与人体健康的关系。 材料1:血液内红细胞的寿命只有120天,全年要更换3次。 材料2:图中是患有罕见的儿童早衰症的美国华盛顿州达令顿地区男孩塞斯·库克,尽管只有12岁,但他的模样看上去却像一名头发掉光、满脸皱纹的八十老翁。 提示:①细胞的正常衰老对于实现有机体的自我更新非常有利,如红细胞的快速更新使血液中始终有足量的新生红细胞来运输氧气。 ②细胞异常衰老会威胁人类的健康,如儿童早衰症就是细胞过早衰老导致的一种疾病。 2.判断下列说法是否正确 (1)单细胞生物个体的衰老或死亡与细胞衰老或死亡是一致的。(√) (2)多细胞生物体内的细胞总是在不断更新,总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。(√) (3)正处在生长发育的多细胞生物体内,不会有细胞衰老和死亡。(×) (4)细胞的衰老或死亡和个体的衰老和死亡是一回事。(×) 二、细胞衰老的特征 1.教材问题探讨分析 阅读教材P121~122,试从细胞成分变化角度分析,衰老细胞的新陈代谢速率减慢的原因。 提示:衰老细胞内酶的活性降低,自由水含量降低,呼吸速率降低从而使能量供应减少,最终导致细胞新陈代谢减慢。 2.判断下列说法是否正确 (1)细胞衰老过程是细胞的生理状态和化学反应发生复杂变化的过程。(√) (2)衰老细胞的新陈代谢速率加快,使细胞迅速死亡。(×) (3)色素沉积是细胞衰老的特征之一,色素的积累妨碍了细胞内物质的交流与传递。(√) (4)衰老细胞的细胞核体积减小,核膜内折,染色质收缩、染色加深。(×) 三、细胞凋亡与细胞坏死  判断下列说法是否正确 1.细胞凋亡是由细胞内的遗传物质所控制的。(√) 2.细胞凋亡和细胞坏死是一回事。(×) 3.生物体内细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除,都是通过细胞凋亡实现的。(√) 一、细胞衰老的特征分析 1.个体衰老与细胞衰老的对应关系 个体衰老表现 对应的细胞衰老原因 皮肤干燥、发皱 细胞内水分减少,体积减小 头发变白 细胞内的酶活性降低 老年斑 细胞内色素(脂褐素)的累积 无力 细胞内呼吸速率减慢 吸收能力下降 细胞膜通透性功能改变 由上表看出,个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 2.分子组成的变化及对结构和功能的影响 (1)自由水减少代谢速率减慢→细胞体积变小; (2)酶的活性降低→细胞内的呼吸等代谢速率降低; (3)色素积累→形成老年斑,并阻碍细胞内物质交流。 3.细胞结构的变化及对功能的影响 (1)细胞膜的成分变化→通透性变化,降低物质的运输能力。 (2)细胞核变大→为了维持对细胞的控制。 通过以上分析可说明分子、结构、功能的关系。衰老细胞的结构行使正常功能的能力降低;从分子水平上看,有利的功能分子含量降低,而色素或有害分子出现并增加。 二、细胞凋亡和细胞坏死的区别 区别点 细胞凋亡 细胞坏死 起因 正常生理性变化 病理性变化或剧烈损伤 调节过程 受基因调控 被动进行 [特别提醒] 细胞凋亡和细胞坏死都是细胞的死亡过程,但二者的死亡机理不同。细胞凋亡是一个主动的、有利于个体生存的过程,细胞坏死是一个被动的、对个体生存有害的过程。 [例1] 下列关于细胞的衰老、凋亡与坏死的叙述中,正确的是(  ) A.人的红细胞衰老后,细胞核的体积会变大,染色质收缩,染色加深 B.对于多细胞生物来说,细胞的衰老与个体的衰老是同步进行的 C.细胞凋亡是细胞的一种受基因控制的程序性死亡,对机体没有积极意义 D.细胞坏死是细胞在受到外界各种不利刺激后,所引发的一种不受基因控制的细胞死亡,对机体是有害的 [解析] 人体成熟的红细胞中没有细胞核,正常的体细胞衰老时,体细胞中的细胞核体积会增大,染色质收缩,染色加深;对于多细胞生物来说,细胞的衰老与个体的衰老不是同步的;细胞的凋亡对生物体的发育是有积极意义的,而细胞坏死对机体是有害的。 [答案] D [例2] 科学家从正常生活状态的不同年龄阶段的三只小白鼠的体内分离出相同部位、相同大小的三块骨骼肌,分别为A、B、C,然后分别测定这三块骨骼肌释放CO2的量,其比为1.3∶1.2∶1。据此分析: (1)年龄最大的是____________,其CO2的释放量较少,可能是细胞内____________(细胞器)的功能减弱所致。 (2)三块骨骼肌细胞内,酶活性最强的是_______,物质交换能力最差的是_______,含水量最少的是________。 (3)三块骨骼肌细胞内,代谢废物沉积最多的是_______________。 (4)年龄最大的小白鼠与年龄最小的小白鼠相比,骨骼肌细胞还有哪些结构上的差异?________________________________________________________________________。 [解析] 衰老的细胞内呼吸速率减慢,释放的CO2量减少,由此可以判定年龄最大的为C。由于细胞内有氧呼吸释放CO2的场所是线粒体,因此,可以判定细胞内线粒体的功能有所下降。衰老的细胞内酶的活性降低,细胞膜的通透性改变,物质运输功能降低,细胞内的色素积累增多,阻碍了细胞内物质的交流和信息的传递,使细胞内积累的废物增多。由此可断定,三块骨骼肌细胞内,酶活性最强的是年龄最小的,物质交换能力最差、含水量最少和代谢废物积累最多的是年龄最大的。从结构上看,年龄最大的骨骼肌细胞有衰老的特征,即表现为细胞萎缩、细胞核体积增大等。 [答案] (1)C 线粒体 (2)A C C (3)C (4)细胞萎缩、细胞核体积增大等 细胞衰老特征口诀记忆 [网络构建] 填充:①变小、核增大 ②降低、代谢减慢 ③积累 ④降低  ⑤由基因决定的细胞自动结束生命的过程? [关键语句] 1.衰老的细胞内水分减少、酶活性降低、呼吸速率减慢、色素积累和膜通透性改变。 2.细胞凋亡是由基因调控的细胞自动结束生命的过程。 3.细胞的衰老性死亡、免疫细胞裂解靶细胞、蝌蚪尾部的消失等都属于细胞凋亡。 4.细胞凋亡属于正常性死亡,细胞坏死是指由于外伤等的非正常死亡。 1. 人衰老的红细胞具有下列哪些特征(  ) ①水分减少,细胞萎缩 ②新陈代谢的速度减慢 ③某些酶的活性降低 ④呼吸速率上升 ⑤色素积累增多 ⑥细胞的呼吸速度减慢 ⑦细胞核体积增大 ⑧细胞膜的通透性功能改变 A.①②③④⑤⑦⑧     B.①②③⑤⑥⑦⑧ C.①②③⑤⑥⑧ D.①②③④⑤⑧ 解析:选C 衰老的细胞具有以下五项特征:(1)细胞内水分减少,细胞萎缩,体积缩小,新陈代谢速度减慢;(2)酶的活性降低;(3)细胞内的色素沉积,妨碍细胞内物质交流和传递,影响细胞正常的生理功能,(4)细胞呼吸速率减慢,细胞核的体积增大。核膜内折,染色质收缩,颜色加深;(5)细胞膜通透性改变,使物质运输功能降低。根据以上特征判断,①②③⑤⑥⑦⑧都符合衰老细胞的特征,但由于红细胞没有细胞核,因此应除去⑦。 2.下列有关细胞衰老和凋亡的说法中正确的是(  ) A.健康的成人体内,每天都有一定量的细胞凋亡 B.细胞凋亡受环境影响大,机体难以控制 C.老年人头发变白和白化病都是由酪氨酸酶活性降低引起的 D.胚胎发育期生物体的细胞衰老总与机体衰老同步进行 解析:选A 衰老和凋亡是细胞正常的生命现象,在健康的成人体内,每天有一定数量的细胞凋亡是正常的。细胞的凋亡是一种程序性死亡,是受机体基因组调控的细胞的正常死亡。白化病是由基因突变导致缺少合成酪氨酸酶的基因引起的。胚胎发育期细胞的衰老并不代表机体的衰老,从整体上看,个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程。 3.细胞凋亡的生理意义不包括(  ) A.清除体内多余、无用的细胞 B.清除体内衰老、病变的细胞 C.维持组织器官中细胞数目的相对稳定 D.维持细胞和生物体的正常衰老过程 解析:选D 在成熟的生物体中,细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除,是通过细胞凋亡完成的。细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育,维持内部环境的稳定,以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。 4.下列对人体细胞的生命历程的叙述,错误的是(  ) A.每天都会有大量表皮细胞凋亡脱落 B.同种细胞增殖分化后遗传信息将发生改变 C.衰老的细胞体积变小,但其细胞核会变大 D.死亡的细胞,其细胞膜的通透性将丧失 解析:选B 表皮细胞每天都会有大量细胞凋亡脱落;同种细胞增殖分化的过程进行的是有丝分裂,分裂后遗传信息不会发生改变;衰老的细胞体积变小,但其细胞核会变大;死亡的细胞,其细胞膜的通透性将丧失。 5.关于细胞凋亡和细胞坏死的叙述,错误的一项是(  ) A.细胞凋亡是主动的,细胞坏死是被动的 B.细胞凋亡是生理性的,细胞坏死是病理性的 C.细胞凋亡是由基因调控的,细胞坏死主要是由外界因素引起的 D.细胞凋亡是急性的,细胞坏死是慢性的 解析:选D 细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程,它有严格的遗传机制,因此是自动的、正常的生理过程;而细胞坏死是病理性刺激引起的细胞损伤和死亡,是被动的。细胞坏死有急性的也有慢性的,而细胞凋亡没有这样的区分。 (时间:25分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题4分,共24分) 1.细胞衰老是一种正常的生命现象。人的细胞在衰老过程中不会出现的变化是(  ) A.细胞内有些酶活性降低  B.色素减少 C.细胞内水分减少 D.细胞内呼吸速度减慢 解析:选B 衰老细胞由于酶活性降低所以代谢速率减缓,细胞内的自由水含量会降低,色素在体内不能分解而积累,如形成老年斑。 2.下列不属于细胞凋亡实例的是(  ) A.蝌蚪长到一定程度后尾巴消失了 B.人皮肤表皮细胞的脱落 C.白细胞吞噬过多的细菌导致死亡 D.脑细胞因缺血而死亡 解析:选D 脑细胞因缺血而死亡,是由于外因引起的一种非生理性的不正常死亡。 3.珍珠既是一种有机宝石,又可作为护肤品的主要原料,因为它能有效抑制细胞脂褐素的增加,这表明珍珠在保健上可用于(  ) A.促进细胞分裂 B.诱导细胞分化 C.延缓细胞衰老 D.抑制细胞死亡 解析:选C 细胞内的色素积累会随着细胞衰老而逐渐增加,它们会妨碍细胞内物质的交流,进而影响细胞正常的生理功能,加速细胞衰老、死亡。珍珠可抑制色素的增加,即能够延缓细胞衰老。 4.(山东高考)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 细胞衰老与个体衰老并不同步,但是个体衰老是由细胞的普遍衰老引起的;细胞凋亡是由基因控制的细胞自动结束生命的过程。 5.细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,也称为细胞编程性死亡,其大致过程如图所示。相关叙述不正确的是(  ) A.与凋亡相关的基因是机体固有的,在个体生长发育过程中发挥重要作用 B.图示该过程发生在胚胎发育阶段 C.巨噬细胞吞噬凋亡小体与溶酶体有关 D.细胞凋亡过程与基因的选择性表达有关 解析:选B 细胞凋亡在个体的一生中都会发生,在个体发育中具有重要作用。细胞凋亡是凋亡基因表达的结果。巨噬细胞吞噬凋亡小体后,由溶酶体释放水解酶,使其水解。 6.下列关于细胞分裂、分化、衰老和死亡的叙述,正确的是(  ) A.个体发育过程中,细胞的分裂、分化、和凋亡对于生物体都是有积极意义的 B.细胞分裂存在于个体发育整个生命过程中,细胞分化仅发生于胚胎发育阶段 C.细胞分化使各种细胞的遗传物质有所差异,导致细胞的形态和功能各不相同 D.多细胞生物细胞的衰老与机体的衰老总是同步进行的 解析:选A 作为细胞生命历程中细胞的分裂、分化、衰老和凋亡均是对生物的生存有利的,细胞分裂发生在个体发育的整个生命过程中,细胞分化也是贯穿于整个生命过程中,如造血干细胞形成红细胞;细胞分化遗传物质没有发生改变而是基因选择性表达的结果;多细胞生物的细胞衰老与个体衰老是不同步的,但个体衰老是多数细胞衰老的结果。 二、非选择题(共26分) 7.(8分)如图是细胞重大生命活动的图示,请据图回答下列问题: (1)图中表示的是________(选填“原核”或“真核”)生物细胞重大生命活动图示。 (2)细胞识别是细胞信号传导的前提,它是通过________实现的,细胞识别的物质基础是该结构上有________。 (3)A、B、C、D中,染色体结构动态变化主要发生在________,基因表达的过程则发生在____________。 (4)图中细胞增殖的主要方式是____________。 (5)人在胚胎初期是有尾的,但在胚胎发育成熟时,尾部消失,这是由于过程____________的结果,该过程也可称为_____________________________________________。 解析:图示中出现染色体结构的动态变化,因此可确定此图表示的是真核细胞的生命活动。细胞与细胞之间的识别是靠糖蛋白实现的,糖蛋白存在于细胞膜上。染色体的动态变化只有在细胞分裂过程中才出现,而基因的选择性表达发生在细胞分化的过程中。细胞凋亡是由基因控制的正常的生理性死亡,有利于个体的正常发育。 答案:(1)真核 (2)细胞膜 糖蛋白 (3)A B (4)有丝分裂 (5)D 细胞编程性死亡 8.(18分)目前,临床上治疗癌症的方法一般是通过手术切除肿瘤,为杀死体内残留的癌细胞,在手术后进行化疗。有同学从资料上获知:二氯二乙胺能够阻止参与DNA复制的酶与DNA相互作用。由此推测:二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖,可作为一种治疗癌症的化疗药物,并就此问题设计实验进行了探究。 实验材料:肝部长有肿瘤的小鼠,二氯二乙胺溶液,蒸馏水,生理盐水,含有全部营养物质的细胞培养液,显微镜,细胞计数板,试管,吸管等。 (1)请补充该同学设计的实验内容,实验操作如下: ①取洁净的培养皿一个,加入适量的培养液;从小鼠肝部切取肿瘤组织并将其剪碎,利用某种酶处理,使细胞分散开,置于培养皿中培养。 ②取洁净的试管5支,加入等量培养液,分别编号为1、2、3、4、5,在1~4号试管中加入等量的不同浓度的二氯二乙胺溶液,5号试管中加入____________________________。 ③从培养皿中吸取等量的培养液置于1~5号试管中,振荡后,在冰箱中培养一段时间。 ④从静置的5支试管中吸取适量的培养液置于细胞计数板内,在显微镜下观察计数,记录数据。 (2)请纠正该同学操作上的错误: ①________________________________________________________________________; ②________________________________________________________________________。 (3)上述细胞培养液中必须包含细胞生长的营养物质,如____________、____________和____________等。 (4)该同学根据修改后的正确方法进行实验,得到的结果如下: 实验组别 1 2 3 4 5 二氯二乙胺溶液 浓度(mg/mL) 0.1 0.2 0.3 0.4 0 细胞数目(个/mL) 320 275 186 96 560 ①在该实验中,遵循了实验设计的____________原则和____________原则。 ②根据实验结果,你能得出的结论: a.________________________________________________________________________; b.________________________________________________________________________。 解析:(1)根据对照原则,对照组5号试管中应加入等量生理盐水。(2)培养细胞时,要给予适宜的环境条件,因此应将“在冰箱中”改为“在适宜温度下”或“在恒温箱中”。用细胞计数板计数前取液体时,应先振荡摇匀后,再从5支试管中吸取适量的培养液,以免细胞沉积在试管的底部,使记录结果出现很大误差。(3)动物细胞培养时,其细胞培养液中必须包含葡萄糖、氨基酸、无机盐等细胞生长的必需营养物质。(4)①在该实验中,遵循了实验设计的对照原则和单一变量原则。②根据实验结果,可以得出的结论:在一定浓度范围内,二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖,而且随二氯二乙胺浓度的增大,抑制作用逐渐增强。 答案:(1)②等量生理盐水 (2)①“在冰箱中”应改为“在适宜温度下”或“在恒温箱中” ②“从静置的5支试管中吸取适量的培养液”应改为“振荡摇匀后,从5支试管中吸取适量的培养液” (3)葡萄糖 氨基酸 无机盐 (4)①对照 单一变量 ②a.在一定浓度范围内,二氯二乙胺能抑制癌细胞的增殖 b.随二氯二乙胺浓度的增大,抑制作用逐渐增强 PAGE 10 细胞的癌变 一、癌细胞及其特征 1.含义 (1)引起原因 (2)特点:不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞。 2.主要特征 (1)在适宜的条件下,癌细胞能够无限增殖。 (2)癌细胞的形态结构发生显著变化。 (3)癌细胞的表面发生了变化。糖蛋白等物质减少,使细胞间黏着性降低,导致癌细胞容易在机体内分散和转移。 二、致癌因子、癌变机理及癌症预防、诊断与治疗 1.致癌因子的类型 (1)物理致癌因子:主要指辐射,如紫外线、X射线、核辐射等。 (2)化学致癌因子:种类较多,主要是一些有害的化学物质和药物制剂。 (3)病毒致癌因子:如Rous肉瘤病毒等。 2.细胞癌变的机理 (1)与癌有关的基因: ①原癌基因,主要负责调节细胞周期,控制细胞生长和分裂的进程。 ②抑癌基因,主要阻止细胞不正常的增殖。 (2)癌变的机理:原癌基因和抑癌基因发生突变,形成不受机体控制的恶性增殖细胞。 3.癌症的预防、诊断与治疗 (1)预防措施:远离致癌因子。 (2)诊断手段:病理切片的显微观察、CT、核磁共振、癌基因检测等。 (3)治疗手段:手术切除、化疗、放疗等。 一、癌细胞的主要特征 1.正常人的肝细胞可以分裂50次~60次,可活45.8天~55天,而海拉宫颈癌细胞自1951年存活至今,目前已分裂约数万次,据此分析,癌细胞有什么特征?癌细胞的增殖方式是什么?有细胞周期吗? 提示:癌细胞具有无限增殖的特点,其增殖方式为有丝分裂,有细胞周期。 2.阅读P125教材内容,回答下列问题 (1)根据图示思考: 与正常细胞相比,癌细胞在形态结构上发生了怎样的变化? 提示:图中培养中的正常的成纤维细胞呈扁平梭形,当这种细胞转化成癌细胞后就变成球形了。 (2)肿瘤有良性的,也有恶性的,良性肿瘤逐渐增长仅是压迫周围组织,而恶性肿瘤会不断侵入周围组织,被称为“癌”。试分析癌细胞在体内为什么容易分散和转移? 提示:癌细胞表面发生了变化。细胞膜上的糖蛋白被癌细胞产生的蛋白酶降解,使癌细胞之间的黏着性下降,容易在体内分散和转移。 (3)结合细胞膜成分的学习,思考如何检测人体内是否产生了癌细胞? 提示:有的癌细胞的细胞膜产生甲胎蛋白、癌胚抗原等物质。可利用仪器检测这些物质。 3.判断下列说法是否正确 (1)细胞癌变后,细胞内的遗传物质发生了改变。(√) (2)人体内所有细胞都具有与癌变有关的基因。(√) (3)细胞癌变后,细胞的形态结构不会发生显著变化。(×) 二、致癌因子、癌变机理及癌症预防、诊断与治疗 1.阅读教材P126~P127内容,结合对细胞癌变的外因和内因的理解,思考下列问题: (1)接触致癌因子一定会引起细胞癌变吗? 提示:不一定。只有在致癌因子引起原癌基因和抑癌基因发生突变时,才会导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞。 (2)癌症的治疗方法有手术切除、化疗、放疗等,请分析用于化疗的抗癌剂作用于癌细胞分裂的哪个时期?作用机理是什么?有副作用吗? 提示:作用于有丝分裂间期,主要是抑制DNA的复制和有关蛋白质的合成。这种抑制作用无特

  • ID:11-5965920 2019高中生物第5章细胞的能量供应和利用学案(8份打包)新人教版必修1

    高中生物/人教版(新课程标准)/必修1《分子与细胞》/第五章 细胞的能量供应和利用/本章综合与测试

    酶的作用和本质 一、酶在细胞代谢中的作用 1.细胞代谢 (1)场所:活细胞内。 (2)实质:各种化学反应的总称。 (3)意义:细胞生命活动的基础。 2.比较过氧化氢在不同条件下的分解 (1)实验原理:H2O2在水浴加热、FeCl3溶液中的Fe3+和肝脏研磨液中过氧化氢酶的作用下加速分解。 (2)实验步骤:   编号 步骤   1 2 3 4 相同 处理 向4支试管中分别加入2_mL过氧化氢溶液并放在试管架上 不同 处理 不处理 放入90_℃左右的水浴中加热 滴入2滴FeCl3溶液 滴入2滴肝脏研磨液 观察 试管内产生的气泡数量试管内卫生香燃烧程度   (3)实验中的相关变量: (4)对照实验: ①含义:除了一个因素以外,其余因素都保持不变的实验。 ②原则:除了要观察的变量外,其他变量都应当始终保持相同。 二、酶的本质和作用原理 1.本质 (1)合成场所:活细胞中。 (2)化学本质:绝大多数是蛋白质,极少数是RNA。 2.作用原理 (1)活化能:分子从常态转变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。 (2)原理:同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。 (3)意义:使细胞代谢能在温和条件下快速进行。 一、酶在代谢中的作用 1.教材问题探讨与分析 (1)仔细阅读教材P78~P79[实验]内容,思考并讨论下列问题: ①讨论并交流:完成该实验依据的原理是什么? 提示:a.2H2O22H2O+O2 b.等量的两种溶液中分子数目之比为Fe3+∶过氧化氢酶=250 000∶1。 ②实验中为什么必须采用新鲜肝脏研磨液作材料? 提示:a.肝脏如果不新鲜,肝细胞内的过氧化氢酶就会在腐生细菌的作用下分解而失去催化作用。 b.肝脏必须进行研磨,以便使过氧化氢酶释放出来,使过氧化氢酶与试管内过氧化氢分子充分接触,加速过氧化氢的分解。 ③实验中滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液的滴管能否混用?为什么? 提示:不能。酶具有高效性,少量的酶带入FeCl3溶液中就会干扰实验结果的准确性,增大实验误差。 (2)阅读教材P79[控制变量]内容,分析实验中的变量及对照类型有哪些? 提示: ①变量 ②对照类型:试管1与试管2、3、4之间形成空白对照;试管2与试管3、4,试管3与试管4之间都形成了条件对照。 (3)仔细观察教材P80图5-1、5-2,并阅读相关文字内容,交流酶和无机催化剂都能催化化学反应快速进行的原因,并分析二者的不同。 提示:①酶和无机催化剂都能降低化学反应的活化能,所以都能催化化学反应快速进行。 ②同无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著,因而催化效率更高。 2.判断下列说法是否正确 (1)细胞代谢只能产生对细胞有用的物质。(×) (2)加热、无机催化剂和酶都能降低化学反应的活化能。(×) (3)无关变量是对实验没有影响的变量。(×) 二、酶的本质 1.将下列内容连接起来 2.判断下列说法是否正确 (1)酶只能在细胞内起催化作用。(×) (2)所有的酶都是蛋白质。(×) (3)酶和无机催化剂都能催化化学反应,所以二者没有本质区别。(×) 一、酶的作用机理 酶和其他催化剂均能降低化学反应的活化能,分析如下: 1.图中ac和bc段分别表示无机催化剂和酶催化时反应进行所需要的活化能。 2.若将酶变为无机催化剂,则b在纵轴上向上移动。用加热的方法不能降低活化能,但会提供反应所需的能量。 [特别提醒] (1)酶和无机催化剂一样,只能催化热力学上允许进行的反应。 (2)酶可以缩短化学反应到达平衡的时间,但不能改变反应的平衡点。 (3)在反应前后,酶的化学性质和数量保持不变。 二、酶化学本质的实验验证 1.证明某种酶是蛋白质 实验组:待测酶液+双缩脲试剂→是否出现紫色反应。 对照组:已知蛋白液+双缩脲试剂→出现紫色反应。 2.证明某种酶是RNA 实验组:待测酶液+吡罗红染液→是否出现红色。 对照组:已知RNA液+吡罗红染液→出现红色。 比较过氧化氢在不同条件下的分解 1.原理 新鲜肝脏中含有过氧化氢酶,Fe3+是一种无机催化剂。用一定量的过氧化氢酶和Fe3+催化过氧化氢分解成H2O和O2,可比较两者的催化效率。 2.过程及结果 试管编号 实验设置 实验现象 结果分析 1号(2 mL H2O2溶液) 无明显气泡放出,无助燃性 H2O2的自然分解缓慢 2号(2 mL H2O2溶液) 有明显气泡放出,有助燃性 加热能促进H2O2的分解 3号(2 mL H2O2溶液) 有较多气泡放出,助燃性强 Fe3+能催化H2O2的分解 4号(2 mL H2O2溶液) 有大量气泡放出,助燃性更强 过氧化氢酶也有催化H2O2分解的作用,且催化效率比Fe3+高 3.实验结论 依据 酶同无机催化剂一样具有加快化学反应速率的作用 酶同无机催化剂相比,催化效率更高 结论 酶具有催化性 酶具有高效性 4.实验的变量和对照分析 (1)变量:实验过程中可以变化的因素称为变量。 (2)自变量:人为改变的变量,如实验中的氯化铁溶液。 (3)因变量:随着自变量的变化而变化的变量,如过氧化氢的分解速率。 (4)无关变量:实验过程中存在的可变因素,对实验结果造成影响,这些变量称为无关变量。 (5)对照实验:除了一个因素以外,其余因素都保持不变的实验。一般要设置对照组和实验组。 自变量 因变量 无关变量 对照组 实验组 2号:90 ℃水浴加热 用产生气泡的多少表示H2O2分解速率 加入H2O2 的量;实验 室温度;FeCl3和肝 脏研磨的 新鲜程度 1号 试管 2、3、4 号试管 3号:加入质量分数3.5%的FeCl3溶液2滴 4号:加入质量分数为 20%的肝脏研磨液2滴 [特别提醒] (1)实验时,必须用新鲜的刚从活体动物内取出的肝脏作实验材料。因为新鲜肝脏中的酶能保持其原有的活性。 (2)肝脏要研磨充分,以加大肝细胞内过氧化氢酶与试管中H2O2的接触面积,从而加速H2O2的分解。 (3)滴加FeCl3溶液和肝脏研磨液时不能合用一支滴管,以免影响实验效果。 (4)由于反应速率快,实验时要特别注意比较产生气泡的多少、冒气泡时间的长短、卫生香的燃烧情况等。 (5)H2O2具有一定的腐蚀性,使用时不要让其接触皮肤。 [例1] 下列关于酶的叙述,正确的是(  ) A.酶只有在生物体内才能起催化作用,起催化作用的本质是提高反应的活化能 B.所有酶都含有C、H、O、N四种化学元素 C.人体内的酶进行催化过程中,酶本身不变,所以酶不会发生自我更新 D.酶都在核糖体上合成 [解析] 酶是由活细胞产生的,在细胞内和细胞外都可发挥催化作用,酶的作用机理是降低化学反应的活化能。酶的本质是蛋白质或RNA,故都含有C、H、O、N四种元素,在核糖体或细胞核中合成。反应前后,酶本身不变,但在人体内的酶仍会不断更新。 [答案] B [例2] 已知2H2O2===2H2O+O2↑,可以通过观察反应过程中氧气的生成速率(即气泡从溶液中释放的速率)来判断H2O2分解反应的速率。请用所给的实验材料和用具设计实验,使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤、预测实验结果、得出结论,并回答问题。 实验材料与用具:适宜浓度的H2O2溶液,蒸馏水,3.5%FeCl3溶液,0.01%的过氧化氢酶溶液,恒温水浴锅,试管。 (1)实验步骤: ①取3支试管,各加入_________________________________________________,放入37 ℃恒温水浴锅中保温适当时间。 ②分别向上述3支试管中加入________________________________________________。 ③观察各管中____________________________。 (2)实验结果预测及结论: 整个实验中,不同处理的试管中O2的释放速率从快到慢依次是: 。由此可得出的结论是________________________________________________________________________。 [解析] 分析该实验验证的问题可知,实验目的有两个:一是验证酶具有催化作用,可通过设置有酶和无酶的两组实验进行研究;二是验证酶具有高效性,可通过酶和FeCl3溶液的比较进行研究。因此本实验可分为三组:分别加入蒸馏水、过氧化氢酶溶液、FeCl3溶液。验证性实验的结果是确定的,即加入过氧化氢酶溶液的一组O2释放速率最快,实验结论与实验验证的问题一致。 [答案] (1)①等量且适量的H2O2溶液 ②等量且适量的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液 ③释放气泡的快慢 (2)加过氧化氢酶溶液的试管、加FeCl3溶液的试管、加蒸馏水的试管 酶具有催化作用和高效性 验证性实验的设计思路 验证性实验通常是指实验者针对已知的实验结果而进行的以验证实验结果、巩固和加强有关知识内容、培养实验操作能力为目的的重复性实验。验证性实验是建立在已知结论基础上的,实验原理、实验结果是已知的,因此实验步骤的设计也应合乎实验结果产生的必然。 实验设计思路及方法: (1)如果需要提取、配制、处理实验材料,则把提取、配 制等操作作为第一步。 (2)分组标号。研究对象、器皿等要分组标号,设立实验组和对照组;注意控制无关变量,在措辞中往往有“相同”“一致”等字眼。如果有测量应测量记录初始值。 (3)实验处理。分别对实验组和对照组施加单一变量;实验处理要遵循“单一变量和对照原则”。 (4)培养(或饲养)、观察、记录等。依然在措辞中体现对无关变量的控制,经常有“相同条件下”等字眼描述,观察记录实验现象或记录测定的实验数据。 [网络构建] 填充:①蛋白质 ②RNA ③降低活化能?[关键语句] 1.细胞代谢是细胞中化学反应的总称。 2.酶是生物催化剂,其催化原理是降低化学反应的活化能。 3.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,少部分是 RNA。 1.在“比较过氧化氢在不同条件下分解”的实验中,把肝脏制成研磨液的目的是(  ) A.保护过氧化氢酶 B.有利于过氧化氢酶与反应物的接触 C.提高过氧化氢酶的活性 D.有利于对实验结果的观察 解析:选B 将新鲜肝脏制成研磨液的目的是使肝脏中的过氧化氢酶与过氧化氢充分接触,提高反应速率。 2.“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中,滴入过氧化氢酶的试管内(  ) A.产生的气泡多,点燃的卫生香燃烧不猛烈 B.产生的气泡多,点燃的卫生香燃烧猛烈 C.产生的气泡少,点燃的卫生香燃烧不猛烈 D.产生的气泡少,点燃的卫生香燃烧猛烈 解析:选B 由于过氧化氢酶降低化学反应的活化能效果显著,因此过氧化氢分解速率较快,产生的气泡多,点燃的卫生香燃烧猛烈。 3.关于酶的叙述,正确的是(  ) A.酶只有在生物体内才能起催化作用 B.酶都有消化作用 C.调节新陈代谢的物质不是酶 D.所有酶与双缩脲试剂作用均可发生紫色反应 解析:选C 酶虽然是由活细胞产生的,但它的催化作用不一定非在生物体内,只要条件适宜,体内体外都可起催化作用。酶的催化作用表现在多方面,有的酶促进物质合成,有的酶促进物质分解,只有消化酶才能促进消化。调节新陈代谢的物质有激素、维生素、无机盐等,酶是对代谢过程的化学反应起催化作用。少数酶是RNA,不能与双缩脲试剂发生紫色反应。 4.在如图所示的实验中,属于自变量的是(  ) A.催化剂 B.过氧化氢分解的速率 C.产生气泡量 D.试管中的过氧化氢溶液的量 解析:选A 由图示可知,图中的实验处理是分别向过氧化氢溶液中加入氯化铁和过氧化氢酶溶液,Fe3+和过氧化氢酶都能催化过氧化氢分解,因此该实验的自变量是催化剂的不同。 5.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”的实验中,对实验的处理如表所示。 试管组别 实验处理 加入3% H2O2(mL) 温度 加入试剂 试管1 2 常温 / 试管2 2 90 ℃ / 试管3 2 常温 2滴3.5%FeCl3溶液 试管4 2 常温 2滴20%肝脏研磨液 (1)在上表的实验处理中,研究了哪些自变量?___________________________________, 写出一种无关变量______________。 (2)该实验用的肝脏要求新鲜是因为______________。 (3)若要研究生物催化剂与无机催化剂的差别,可选用的实验组合是________________。 (4)若试管1和试管2组成对照实验,能说明的问题是 ________________________________________。 (5)除了上述的对照实验,请再找出一组对照实验,________________________________, 该对照实验说明的问题是_________________________________________________________。 (6)上述实验中的________________________是实验组、______________是对照组。 解析:(1)由表中的实验处理可知,实验的自变量是温度和催化剂,过氧化氢溶液的用量、FeCl3溶液、肝脏研磨液的用量、溶液的pH等都属于无关变量。(2)肝脏放置久了,就会被微生物破坏,其中含有的过氧化氢酶被破坏,失去催化过氧化氢分解的能力。(3)若要研究生物催化剂和无机催化剂的差别,实验的自变量是催化剂种类,因此可选用表格中的试管3和试管4。(4)试管1和试管2的实验处理不同的是温度,二者比较可以说明温度对过氧化氢分解具有促进作用,其作用原理是加热使过氧化氢分子得到能量,促使其分解。(5)分析表格中实验处理,除试管1与试管2对照外,还有试管1与试管3或试管4,说明无机催化剂Fe3+或生物催化剂过氧化氢酶都具有催化过氧化氢分解的作用;试管1与试管3、试管4对照,则可说明过氧化氢酶催化过氧化氢分解的效率比Fe3+高。(6)上述实验中的试管2、3、4是实验组,试管1是对照组。 答案:(1)温度、催化剂 过氧化氢溶液的用量、FeCl3溶液、肝脏研磨液的用量、溶液的pH(任写其一)  (2)肝脏放置时间长,过氧化氢酶会被破坏,影响实验效果 (3)试管3和试管4 (4)加热使过氧化氢分子得到能量,促使过氧化氢分解 (5)答案一:试管1和试管3 FeCl3能催化过氧化氢的分解 答案二:试管1和试管4 肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解 答案三:试管1、试管3和试管4 FeCl3和肝脏研磨液中的过氧化氢酶能催化过氧化氢的分解,且过氧化氢酶的催化效率高于FeCl3中的Fe3+ (6)试管2、试管3和试管4 试管1 (时间:25分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题3分,共24分) 1.如图为酶催化反应的过程示意图,以数字编号的图形分别表示反应物、酶、生成物等反应要素,其中表示酶的图形编号是(  ) A.①         B.② C.③ D.④ 解析:选A 从图中可以看出图形①参与催化反应,并在反应前后能保持结构和性质不变,故图形①应为酶。 2.下列有关酶的叙述,正确的是(  ) A.组成酶的单体是氨基酸或脱氧核苷酸 B.冬季,人体内酶的活性随环境温度的下降而降低 C.底物充足,其他条件适宜,酶促反应速率与酶的浓度成正比 D.酶通过提供能量或降低活化能来提高反应速率 解析:选C 组成酶的单体是氨基酸或核糖核苷酸;冬季,人体内酶的活性不随环境温度的下降而降低,因为人是恒温动物;酶通过降低活化能来提高反应速率。 3.活细胞内合成酶的原料是(  ) A.脂肪酸 B.核苷酸 C.氨基酸 D.氨基酸或核糖核苷酸 解析:选D 绝大多数的酶是蛋白质,其基本单位是氨基酸;少数的酶是RNA,其基本单位是核糖核苷酸。 4.在“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中加入肝脏研磨液与加入氯化铁的试管反应程度类似,都不剧烈,可能的原因是(  ) A.过氧化氢溶液配置时间过长 B.肝脏不新鲜 C.试管不干净 D.A、B都有可能 解析:选D 由于实验中加入肝脏研磨液和加入氯化铁的试管反应都不剧烈,其原因有两个方面:一是使用的过氧化氢溶液配置时间过长,自身已发生分解;二是使用的肝脏不新鲜,其中的过氧化氢酶已被微生物破坏。 5.当某种RNA存在时,生物体内的某种化学反应能正常进行;当这种RNA被有关的酶水解后,此种化学反应立即减慢。由此可以说明(  ) A.RNA是核酸的一种 B.RNA有时也可称为遗传物质 C.RNA主要存在于细胞质中 D.RNA也可作为生物催化剂 解析:选D RNA被有关酶水解后,化学反应立即减慢,说明该酶催化此反应的进行,即RNA也具有催化作用,故D项正确。A、B、C三项从内容上讲均是正确的说法,但无法从题干信息中得出这些结论,故三项均错误。 6.关于酶生理功能的叙述,下列哪一项是正确的(  ) A.能为生物体内的化学反应提供能量 B.具有催化作用,比无机催化剂的催化效率高得多 C.酶与无机催化剂降低反应活化能的效率相同 D.能促进生物体内营养物质的运输 解析:选B 酶不能为化学反应提供能量,只能降低反应的活化能;酶的催化效率远高于无机催化剂;酶的作用原理是降低反应的活化能,催化效率高于无机催化剂;酶只具有催化作用,不能促进营养物质的运输。 7.在探究不同的温度对酶活性影响的实验时,温度和pH值分别属于(  ) A.自变量和因变量 B.因变量和无关变量 C.自变量和无关变量 D.自变量和对照变量 解析:选C 探究不同温度对酶活性影响的实验中,温度是自变量,pH等属于无关变量。 8.绝大多数酶在水解过程中,通常能得到多肽,最后能得到氨基酸,这说明(  ) A.酶是由活细胞产生的 B.酶是生物催化剂 C.绝大多数酶的化学本质是蛋白质 D.酶的基本组成单位是多肽 解析:选C 绝大多数酶是蛋白质,而蛋白质水解后最终可得到氨基酸。 二、非选择题(共26分) 9.(11分)下表是有关H2O2的系列实验,回答有关问题。 序号 反应物 加入物质 条件 现象 X 1 H2O2 无 室温 几乎无气泡 X1 2 H2O2 氯化铁 室温 X2 3 H2O2 土豆浸出液 室温 X3 4 H2O2 新鲜唾液 室温 X4 (1)序号3的实验现象是________________。 (2)序号3的土豆浸出液中含有的对此实验起作用的物质是__________________,土豆浸出液能否重复使用?________(选填“能”或“不能”)。 (3)若表中X的内容是收集100 mL气体所需的时间,你预测X1、X2、X3、X4的大小关系是____________________________________。 解析:(1)序号3中加入土豆浸出液,含有过氧化氢酶,产生大量气泡。(2)酶可以重复使用。(3)由于酶具专一性,4中是唾液淀粉酶,对H2O2分解不起催化作用,故X1≈X4>X2>X3。 答案:(1)产生大量气泡 (2)过氧化氢酶 能 (3) X1≈X4>X2>X3 10.(15分)美国科学家T.RCech和S.Altman发现将大肠杆菌中具有催化作用的物质中的蛋白质除去后,留下的RNA仍有催化作用,故称为核酶,因此而获得了诺贝尔化学奖,某实验小组为验证该酶的化学本质为RNA,设计了如下实验,请完善实验过程。 (1)材料用具:核酶、核糖核酸酶、吡罗红染液、小试管、滴管等。 (2)实验步骤: ①取2支试管编号1、2,分别向其中加入1 mL的核酶。 ②向1号试管加入1 mL的______,向______号试管加入1 mL的核糖核酸酶。控制在适宜的温度下反应一段时间。 ③再向2支试管中分别加入1 mL的____________。 ④观察实验现象:1号试管出现__________________,2号试管不变色。 (3)实验结论:_______________________________________________________________。 解析:本实验所依据的原理是RNA会被核糖核酸酶水解。吡罗红染液会使RNA呈现红色,而不与RNA水解产物反应。第②步依据对照原则应向1号试管中加入1 mL的清水。第③步,向2支试管中均加入的是吡罗红染液,结果1号试管出现红色,2号试管不变色。因此,可得出核酶的化学本质为RNA。 答案:(2)②清水 2 ③吡罗红染液 ④红色 (3)核酶的化学本质为RNA PAGE 11 酶的特性 一、酶的高效性和专一性 1.高效性 (1)含义:酶的催化效率大约是无机催化剂的107~1013倍。 (2)意义:使细胞代谢快速进行。 2.专一性 (1)含义:每一种酶只能催化一种或一类化学反应。 (2)意义:使细胞代谢有条不紊地进行。 二、酶的作用条件较温和 1.酶活性 (1)含义:酶对化学反应的催化效率。 (2)影响酶活性的主要因素:温度和pH。 2.探究影响酶活性的条件 阅读教材P83~P84[探究],将下列实验过程补充完整。 (1)探究影响酶活性的因素:   试管 步骤   1 1′ 2 2′ 3 3′ 淀粉溶液 2 mL / 2 mL / 2 mL / 淀粉酶溶液 / 1 mL / 1 mL / 1 mL 不同温度下 处理5 min 100_℃(或0_℃) 60 ℃ 0_℃(或100_℃) 将同一温度下的两种物质混合后保温5_min 滴加碘液 1滴 1滴 1滴 结果(现象) 变蓝 不变蓝 变蓝 结论 酶的催化作用需在适宜的温度下进行,温度过高或过低都会影响酶的活性 (2)pH对酶活性的影响: ①取8支洁净的试管编号,分别加入等量新鲜的肝脏研磨液。 ②用盐酸或NaOH溶液调整出不同的pH(如5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0)。 ③分别滴加等量的过氧化氢溶液并摇匀。 ④用点燃但无火焰的卫生香来检测氧气的生成情况。 3.温度和pH对酶活性的影响 下列是温度和pH对酶活性的影响示意图,请写出其中某点或某段表示的含义。 温度(t/℃) 酸碱度(pH) (1)P点:最适温度;Q点:最适pH。 (2)偏离P点或Q点:酶的活性降低。 一、酶的高效性和专一性实验验证 1.怎样设计实验验证酶具有专一性?(写出实验思路) 提示:(1)同一种反应物+不同的酶→检测反应物是否发生变化; (2)不同反应物+同一种酶→检测反应物是否发生变化。 2.怎样设计实验验证酶具有高效性?(写出实验思路) 提示:(1)H2O2+新鲜肝脏研磨液→观察产生气泡的多少、大小; (2)H2O2+Fe3+→观察产生气泡的多少、大小。 二、酶的作用条件较温和 1.温度对酶活性的实验探究  分析教材P83~P84探究温度对淀粉酶活性影响的实验,思考下列问题: (1)分析实验中哪个因素是自变量,哪些因素应该保持不变? 提示:温度是自变量,应控制淀粉溶液的量、淀粉酶的浓度和用量、水浴时间、混合物的pH和实验步骤的操作顺序等所有其他条件不变。 (2)该实验可否用斐林试剂代替碘液? 提示:由于斐林试剂与还原糖只有在水浴加热至50 ℃~65 ℃时才出现砖红色沉淀,而该实验需要严格控制温度,故不宜用斐林试剂。 2.影响酶活性的因素 (1) 仔细阅读教材P85内容,总结出影响酶活性的因素有哪些? 提示:温度、pH、抑制剂或激活剂等。 (2)甲、乙两图是温度或pH对酶活性影响的数学模型。 ①观察分析模型,判断甲、乙两图中影响酶活性的因素分别是什么?说明判断理由。 提示:甲图:温度;低温抑制酶的活性,不破坏酶分子结构,高温破坏酶分子结构导致永久性失活。 乙图:pH。过酸、过碱都会导致酶分子结构被破坏,使酶活性永久性丧失。 ②分别分析甲、乙两图中AB段(或BA段)与BC段的含义。 提示: a.甲图 b.乙图 3.判断下列说法是否正确 (1)细胞生活的环境条件改变,不会影响细胞内酶的活性。(×) (2)细胞内所有的酶都具有相同的最适温度和最适pH。(×) (3)温度、pH主要通过影响酶活性来影响酶促反应速率。(√) (4)酶浓度、反应物浓度通过反应物与酶的接触是否充分来影响酶促反应速率。(√) 影响酶促反应速率的因素 1.酶浓度对酶促反应速率的影响 (1)甲图说明:在底物充足,其他条件适宜的情况下,酶浓度与酶促反应速率成正相关。 (2)丙图说明:①酶与无机催化剂都具有催化能力,与无机催化剂相比,酶的催化效率更高,即酶具有高效性。 ②酶只会缩短达到化学平衡所需的时间,不改变化学反应的平衡点。 2.反应物浓度对酶促反应速率的影响 通过乙图示可看出:(1)加入酶A时,一定范围内随底物浓度的增加反应速率增加,当底物浓度超过一定范围后反应速率不再改变。 (2)酶A会促进酶促反应进行,而酶B不会,说明酶具有专一性。 3.温度、pH、抑制剂或激活剂对酶促反应速率的影响 (1)温度、pH、抑制剂或激活剂通过影响酶活性对酶促反应速率起到影响作用。 (2)温度过高、过酸、过碱都会使酶分子结构遭到破坏,酶活性永久性失活,不可再恢复。 (3)低温仅抑制酶的活性,在适宜温度范围内,升高温度酶的活性恢复。 (4)不同的酶最适温度(或pH)不同。 4.影响酶促反应速率的因素及其作用实质 酶促反应速率 探究影响酶活性的因素 1.实验原理 (1)温度对酶活性的影响: ①反应原理: ②鉴定原理:温度影响酶的活性,从而影响淀粉水解,滴加碘液,根据是否出现蓝色及蓝色的深浅来判断酶的活性。 (2)pH对酶活性的影响: ①反应原理:2H2O22H2O+O2(反应式)。 ②鉴定原理:pH影响酶的活性,从而影响氧气的生成量,可用带火星的卫生香燃烧的情况来检验O2产生量的多少。 2.实验流程 (1)温度对酶活性的影响: 序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 1 加入等量的可溶性淀粉溶液 2 mL 2 mL 2 mL 2 控制不同的温度条件 60 ℃热水(5分钟) 沸水(5分钟) 冰块(5分钟) 3 加入等量的新鲜淀粉酶溶液 1 mL(5分钟) 1 mL(5分钟) 1 Ml(5分钟) 4 加入等量的碘液 1滴 1滴 1滴 5 观察实验现象 不出现蓝色(呈现碘液颜色) 蓝色 蓝色   (2)pH对酶活性的影响: 序号 实验操作内容 试管1 试管2 试管3 1 注入等量的过氧化氢酶溶液 2滴 2滴 2滴 2 注入等量的不同pH的溶液 1 mL蒸馏水 1 mL 5%的HCl 1 mL 5%的NaOH 3 注入等量的3%的H2O2溶液 2 mL 2 mL 2 mL 4 观察实验现象 有大量气泡产生 无气泡产生 无气泡产生 5 将带火星的卫生香插入试管内液面的上方 燃烧剧烈 燃烧较弱 燃烧较弱 3.实验结论 温度和pH都会影响酶的活性,酶活性的发挥需要较温和的条件;温度过高或过低、pH过大或过小都会影响酶的活性;过氧化氢酶在中性条件下活性最大。 [特别提醒] (1)实验中所用酶的来源不同,则最适温度也不同: 若淀粉酶为市售的α?淀粉酶,其最适温度为50 ℃~75 ℃;若淀粉酶来自人体组织细胞,则最适温度为37 ℃左右。 (2)实验中操作步骤要规范: 在探究温度对酶活性影响的实验中,操作过程中第一步与第二步不能颠倒;在探究pH对酶活性影响的实验中,操作步骤第二步与第三步也不能颠倒顺序,否则在调节温度或pH的过程中,酶会将淀粉或H2O2分解,导致实验失败。 [例1] (福建高考)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。 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。 a 由图可知,在各自最适pH下,三种蛋白酶催化效率最高的是___________________________。 图1 (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 ℃之间。他们设置15℃、16℃、17℃、18℃的实验温度,探究三 b 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? 。 c 理由是____________________________________________________________________。 图2 (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 d 料和成分中要注意降低_______的比例,以减少对海洋的污染。 [研析] 本题以实验情景考查酶的本质、检测和影响酶活性的因素等知识。具体解题过程如下: [审]——关键信息 信息解读a:分析图1可知,胃蛋白酶的适宜pH为2,肠蛋白酶和幽门盲囊蛋白酶的适宜pH为8。在各自适宜的pH下,幽门盲囊蛋白酶的活性最高。 信息解读b:据设问(2)知实验假设是大菱鲆蛋白酶的最适温度在15 ℃~18 ℃之间。为探究三种酶的最适温度,设置15 ℃、16 ℃、17 ℃、18 ℃的实验温度。 信息解读c:据图2显示的实验结果可知,在15 ℃~18 ℃之间,随着温度的升高,蛋白酶的活性一直在增强,没有出现拐点。 信息解读d:据设问(3)知大菱鲆消化道淀粉酶和脂肪酶含量少、活性低。 [破]——联系基础 设问(2)①可联系:酶具有专一性。蛋白酶的作用底物是蛋白质,蛋白质与双缩脲试剂产生紫色反应。 设问(2)②可联系:实验中变量的控制。据信息b知此实验温度为自变量,pH等为无关变量,为了排除pH对实验结果的影响,pH应为对应蛋白酶的最适值,胃蛋白酶最适pH为2,幽门盲囊蛋白酶和肠蛋白酶的最适pH为8。 设问(2)③可联系:实验中变量的控制。为了控制温度保持不变,底物和酶都应放在恒温箱中保温一定时间后,然后混合。酶的催化效率可以用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。 设问(2)④可联系:据信息c可知,随着温度的升高,蛋白酶的活性一直在增强,酶活性峰值未出现,因此不能得出大菱鲆蛋白酶的最适温度在15 ℃~18 ℃之间。 设问(3)可联系:酶具有专一性。由信息d可知,大菱鲆对淀粉和脂肪的消化存在障碍。食物中淀粉和脂肪含量高,不能完全被消化,会造成海洋的有机物污染。 [答]——解题规范 (1)未注意到题干中的关键信息:三种酶都是蛋白酶,从而不能准确回答出干酪素的化学本质。 (2)不明确探究酶的最适温度时,pH应控制在最适值,从而不能答出设问(2)中的第②小题。 (3)误把图2中曲线的终点认为是曲线的峰值,把设问(2)中的第④小题错答为假设成立。 [答案] (1)幽门盲囊蛋白酶 (2)①蛋白质 双缩脲 ②2和8 ③恒温箱 底物消耗量(或产物生成量) ④不能 据图可知随着温度升高酶活性逐步升高,但酶活性峰值未出现  (3)淀粉、脂肪 [例2] 下面三个图中的曲线是某研究小组围绕探究H2O2分解条件而获得的实验结果。试回答下列有关问题: (1)图1、2、3所代表的实验中,实验自变量依次为________、________、________。 (2)根据图1可以得出的实验结论是_____________________________________________。 (3)图2曲线bc段产生的最可能原因是__________________________________________。 (4)根据你的理解,图3曲线纵坐标最可能代表____________________________________。 [解析] 本题考查了与酶相关的曲线分析。(1)图1中两条曲线中一组加入过氧化氢酶,另一组加入Fe3+,所以自变量为催化剂的种类,图2、3中只有一条曲线,则横坐标即为自变量。(2)图1中两条曲线对比,加过氧化氢酶的反应速率快,而并未改变平衡点,说明酶具有高效性。(3)图2中bc段反应速率不再变化,而H2O2是过量的,因此酶数量(浓度)是限制因素。(4)图3中横坐标为温度,而曲线表示的含义与酶活性的曲线刚好相反,所以应表示反应物剩余量的多少。 [答案] (1)催化剂种类 H2O2浓度 温度 (2)酶的催化作用具有高效性 (3)反应受过氧化氢酶数量(浓度)的限制 (4)溶液中H2O2的剩余量 有关曲线分析的方法步骤 第一步:明确横、纵坐标的含义,一般情况下横坐标为自变量,纵坐标为因变量。 第二步:分析曲线中的起点、关键点,如图2中b点所表示的含义,并分析出横纵坐标的关系。 第三步:坐标系中有多条曲线时,应从两方面进行分析: ①当横坐标相同时,对应的纵坐标两者之间的关系。 ②当纵坐标相同时,对应的横坐标两者之间的关系,如大小等。 综合分析多条曲线说明的问题及几者之间的关系,归纳得出结论。 [网络构建] 填充:①无机催化剂  ②一种或一类  ③最高  ④明显降低 ?[关键语句] 1.酶的特性是高效性、专一性和作用条件的温和性。 2.酶具有高效性的原因是:与无机催化剂相比,酶降低活化能的作用更显著。 3.过酸、过碱或温度过高,都会使酶因空间结构破坏而失活。 4.在一定的低温下,酶的活性低,但空间结构稳定,并未失活,在适宜温度下酶的活性可升高。 1.(海南高考)关于温度对酶活性影响的叙述,错误的是(  ) A.不同酶的最适温度可能相同 B.随着温度降低,酶促反应的活化能下降 C.酶活性最高时的温度不适合该酶的保存 D.高温下酶失活是酶空间结构破坏的结果 解析:选B 不同酶的最适温度可能相同,也可能不同。在一定的温度范围内随着温度的降低,酶的活性下降,而酶促反应的活化能是不会降低的。酶应保存在低温环境下。高温、强酸、强碱都能破坏酶的空间结构。 2.纺织工业上的褪浆工序常用两种方法:化学法,需用NaOH 7克/升~9克/升,在70 ℃~80 ℃条件下作用12小时,褪浆率仅为50%~60%;加酶法,用少量细菌淀粉酶,在适宜温度时只需5分钟,褪浆率达100%,这一事实说明(  ) A.酶具有多样性     B.酶具有高效性 C.酶具有专一性 D.酶具有溶解性 解析:选B 由题意可知,少量淀粉酶比NaOH褪浆所用时间短得多,褪浆率高得多,说明酶具有高效性。 3.下列关于酶催化特性的叙述,正确的是(  ) A.低温降低分子运动速率,抑制酶的活性 B.高温激发酶的活性,提高酶促反应速率 C.增大底物的浓度,酶促反应速率可以持续上升 D.增加酶的物质量,酶促反应的产物量随之增加 解析:选A 低温降低分子运动速率,从而抑制酶的活性;温度过高使酶失活,可降低酶促反应速率;增大底物的浓度,酶促反应速率还受酶浓度的影响。 4.下面是酶活性受pH影响的示意图,其中正确的是(  ) 解析:选A 酶活性受pH的影响,在最适pH时,酶活性最高,pH过低或过高,酶分子结构受到破坏,酶活性丧失,不可恢复;在最适pH范围内,酶活性随pH增大而增加,超过了最适pH,酶活性随pH增大而降低。 5.将胃蛋白酶溶液的pH由1.5调高至12的过程中,其催化活性表现为图中的(纵坐标代表催化活性,横坐标代表pH)(  ) 解析:选B 胃蛋白酶的最适宜pH范围是1.5~2.2,当pH调至12过程中,酶分子结构逐渐被破坏,酶活性逐渐丧失,最终会完全丧失活性。 6.下列A、B、C三图表示酶浓度一定时,反应速率和反应物浓度、温度、pH的关系,请据图回答下列问题。 (1)图A中,反应物达到某一浓度时,反应速率不再上升,其原因是___________________。 (2)图B中,b点对应的温度称_________________________________________________。 (3)图C中,c点到d点的曲线急剧下降,其原因是_________________________________。 (4)将装有酶与反应物的甲、乙两支试管分别放入12 ℃和75 ℃的水浴锅中,20 min后取出,转入37 ℃的水浴锅中保温,两试管内的反应情况分别是:甲:________,乙________。 解析:(1)反应物浓度通过增加与酶的接触面积,加快酶促反应速率,图A中曲线表明在反应物浓度较低时,酶有剩余,随反应物浓度增加,反应速率加快,当所有酶分子全部参与催化反应中后,再增加反应物浓度,酶促反应速率不再增加。(2)温度通过影响酶的活性影响酶促反应速率,图B中曲线的b点酶活性最强,此点对应的温度是酶的最适温度。(3)图C中曲线的c点酶活性最强,此点对应的pH是该酶的最适pH,超过最适pH,酶活性随pH增大而减弱,因为过酸或过碱都会使酶分子结构受到破坏,导致酶活性永久失活,不可再恢复。(4)高温时酶分子结构被破坏,酶活性永久性丧失,不可再恢复,低温时,只是抑制了酶的活性,当温度升至最适温度时,其活性恢复。所以甲试管中反应速度加快,乙试管中反应不能进行。 答案:(1)受反应液中酶浓度的限制 (2)酶反应的最适温度 (3)pH升高,酶活性下降 (4)速度加快 不反应 (时间:25分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题3分,共21分) 1.下列关于酶的叙述,错误的是(  ) A.同一种酶可存在于分化程度不同的活细胞中 B.低温能降低酶活性的原因是其破坏了酶的空间结构 C.酶通过降低化学反应的活化能来提高化学反应速率 D.酶既可以作为催化剂,也可以作为另一个反应的底物 解析:选B 有些酶是生命活动所必需的,如呼吸作用有关的酶在分化程度不同的细胞中都存在,A正确;导致酶空间结构发生破坏变形的因素有:过酸、过碱、高温等,低温只能降低酶的活性,不会破坏其空间结构,B错误;酶的作用实质即为降低化学反应所需的活化能从而提高反应速率,C正确;酶是蛋白质或者RNA,本身是催化剂,也可作为底物被蛋白酶或者RNA酶降解,D正确。 2.如图表示一个酶促反应,它所能反映酶的一个特性和A、B、C最可能的物质依次是(  ) A.高效性 蛋白酶 蛋白质 多肽 B.专一性 麦芽糖酶 麦芽糖 葡萄糖 C.专一性 淀粉酶 淀粉 麦芽糖 D.高效性 脂肪酶 脂肪 甘油和脂肪酸 解析:选C 由图示可知,图中A在反应前后不变化,则可推断是酶分子,B是反应物,C是产物;反应物与酶分子上的特有结构相吻合,说明酶具有专一性。图示中产物是有两个小分子组成的物质,而B是由多个小分子单位组成的大分子,由此可推断B可能是淀粉,C是麦芽糖,A则是淀粉酶。 3.如图表示酶活性与温度的关系。下列叙述正确的是(  ) A.当反应温度由t2调到最适温度时,酶活性下降 B.当反应温度由t1调到最适温度时,酶活性上升 C.酶活性在t2时比t1高,故t2时更适合酶的保存 D.酶活性在t1时比t2低,表明t1时酶的空间结构破坏更严重 解析:选B 本题曲线表示了酶活性随温度变化而变化的规律。随着温度的升高,酶活性逐渐上升,当达到一定温度后,温度继续升高,酶活性反而下降,其中酶活性最高时所对应的温度称为最适温度。反应温度由t1调到最适温度(也就是由低温调节到最适温度)时,酶活性上升。保存酶时应该选择低温保存。t1时酶活性受到抑制,但酶的空间结构没有被破坏。 4.将乳清蛋白、淀粉、胃蛋白酶、唾液淀粉酶和适量水混合装入一容器内,调整pH至2.0,保存于37 ℃的水浴锅内。过一段时间后,容器内剩余的物质是(  ) A.唾液淀粉酶、淀粉、胃淀粉酶、水 B.唾液淀粉酶、麦芽糖、胃蛋白酶、多肽、水 C.淀粉、胃蛋白酶、多肽、水 D.唾液淀粉酶、胃蛋白酶、多肽、水 解析:选C 不同的酶具有不同的最适pH,唾液淀粉酶的最适pH约为7左右,胃蛋白酶的最适pH在2.0左右,酶在过酸或过碱条件下,都会永久性失活,不可恢复;根据题意可知,将混合液调至pH=2.0时,唾液淀粉酶完全丧失活性,其本质又是蛋白质,因此在胃蛋白酶作用下,被分解成多肽,所以在溶液中最终会有淀粉、胃蛋白酶、多肽和水存在。 5.如图表示某酶促反应反应物剩余量随pH及温度的变化曲线,下列叙述不正确的是(  ) A.该酶的最适温度是35 ℃左右 B.随着pH的升高,酶的活性先降低后增大 C.随着温度的升高,酶的最适pH不变 D.酶的活性受温度和pH影响 解析:选B 图中反应物剩余量最少时酶活性最强,由此可看出酶的最适pH是8,不同温度下同一种酶的最适pH不变;比较4条曲线在同一pH下,35 ℃时的曲线反应物剩余量最少,由此说明该酶的最适温度在35 ℃左右。观察在某一固定温度下的曲线,反应物呈现出先下降,后上升的变化趋势,说明酶的活性在最适pH范围内随pH升高而增强,超过了最适pH范围,则随pH升高而减弱。 6.人体胃蛋白酶的最适pH为2.0,某同学将胃蛋白酶溶液的pH从10.0调至2.0,此时胃蛋白酶的活性将(  ) A.不断上升       B.没有活性 C.先升后降 D.先降后升 解析:选B 每种酶都有一个最适pH,此时活性最强,若所处的环境过酸或过碱均会使酶分子结构遭到破坏,从而失活。胃蛋白酶的最适pH为2.0,当其处于pH为10.0的溶液中时,已失去活性。 7.图中的新鲜土豆片与H2O2接触后,产生的现象及推测错误的是(  ) A.若有大量气体产生,则可推测新鲜土豆片中含有过氧化氢酶 B.若增加新鲜土豆片的数量,则量筒中产生气体的速度加快 C.一段时间后气体量不再增加是因为土豆片的数量有限 D.为保证实验的严谨性,需要控制温度等无关变量 解析:选C 土豆片中的过氧化氢酶能重复利用,只要有H2O2,反应就能进行,气体量不再增加的原因是H2O2已分解完。 二、非选择题(共29分) 8.(14分)如图表示的是在最适温度下,反应物浓度对酶所催化的化学反应速率的影响。 (1)酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物,其本质绝大多数是______,少数是_____。酶的作用机理是________________________。与无机催化剂相比,酶的特点是____________、____________、____________。 (2)请解释在A、B、C三点时该化学反应的状况。 随着反应物浓度的增加,反应速率加快,在________达到最高,限制反应速率继续增高的原因是_______________________________________________________________________。 (3)若此反应是唾液淀粉酶水解淀粉的反应,最适温度是37 ℃,倘若温度降低30度,最大反应速率比图中B点高还是低?________________________。若反应速率达到B点时,温度升高30度,B点的反应速率会有什么变化________________________。 解析:(1)酶的本质大多数是蛋白质,少数是RNA,酶具有催化作用,其作用机理是能够降低化学反应的活化能;与无机催化剂相比,酶具有高效性、专一性和反应条件温和的特点。(2)由图中曲线可知,A点时,由于反应底物浓度较低,此时酶有剩余,反应速率较慢;B、C点时,反应速率达到最高,此时反应底物浓度再增加,反应速率不再增加,受到酶浓度或数量的限制。(3)低温抑制酶的活性,高温破坏酶分子结构,酶活性永久性失活,不可恢复,所以酶活性在最适温度范围内,随温度升高而增强,超过最适温度,酶活性随温度升高而降低。 答案:(1)蛋白质 RNA 降低化学反应活化能  高效性 专一性 反应条件温和 (2)B点 酶的数量有限 (3)低 反应速率降为0 9.(15分)以下是某同学关于酶特性的实验操作步骤,请根据要求回答: 步骤 操作方法 试管 甲 乙 1 注入可溶性淀粉溶液 2 mL — 2 注入蔗糖溶液 — 2 mL 3 注入斐林试剂 2 mL 2 mL 4 注入新鲜的某种酶溶液 2 mL 2 mL 5 酒精灯隔水加热 2 min 6 观察现象 A B (1)甲、乙两支试管内各物质的量要求相同的目的是 。 (2)若该实验的目的是验证酶作用的专一性,则步骤4可以选用________或________两种不同类别的酶。 (3)如果按上述步骤进行操作,分析A、B可能出现的现象及原因。 现象:______________________________________________________________________。 原因:______________________________________________________________________。 (4)出现(3)中现象的原因是该实验步骤中存在明显的缺陷,请写出正确的操作步骤。(用上表中数字表示,需增加的步骤用文字表达)_________________________________________。 解析:本实验验证的是酶的专一性,可设置同一种酶作用于不同的底物,通过底物被分解来验证,因此可选用淀粉酶或蔗糖酶;由于斐林试剂中含有NaOH,在反应前先加斐林试剂,会对酶活性造成影响。酶与底物结合需要一定的时间,加入酶后立即加热,可能使酶因高温而失活,从而不能充分催化反应。 答案:(1)为排除物质的量这一无关变量的不同对实验结果的影响,便于结果分析 (2)蔗糖酶 淀粉酶 (3)现象:可能A、B都不形成砖红色沉淀 原因:①先加斐林试剂再加酶,斐林试剂可能影响酶活性;②加入酶溶液后,直接加热,既可能使酶不能充分催化反应,又可能使酶失活而无催化作用 (4)1→2→4→适宜温度条件下,保温5 min→3→5→6 [知识归纳整合] 一、酶浓度对酶促反应速率的影响 1.甲图说明 在底物充足、其他条件适宜的情况下,酶浓度与酶促反应速率成正相关。 2.乙图说明 (1)与无机催化剂相比,酶的催化效率更高。 (2)酶只会缩短达到化学平衡所需的时间,不改变化学反应的平衡点。 二、反应底物浓度对酶促反应速率的影响 通过图示可以看出: 1.加入酶A时,一定范围内随底物浓度的增加反应速率增加,当底物浓度超过一定范围后反应速率不再改变。 2.酶A会促进酶促反应的进行,而酶B不会,说明酶具有专一性。 三、pH和温度对酶活性的影响 1.甲图说明 (1)在最适pH时,酶的催化作用最强,高于或低于最适pH,酶的催化作用将减弱。 (2)过酸过碱都会使酶失活。 (3)不同的酶最适pH不同。 2.乙图说明 (1)在一定温度范围内,随温度的升高,酶的催化作用增强,超过这一范围酶催化作用将减弱。 (2)低温只会抑制酶的活性,而高温会使酶失活。 3.丙图说明 反应溶液pH的变化不影响酶作用的最适温度。 [强化针对训练] 1.如图表示不同温度下酵母菌发酵时单位时间内的气体产生量与反应时间的关系。由图分析可知(  ) A.随反应时间延长气体产量均下降 B.发酵的最适温度在30 ℃~40 ℃ C.温度达到50 ℃时酶活性逐渐减弱 D.此发酵过程中的最适pH为7 解析:选C 由图知,20 ℃、30 ℃、40 ℃下从30 min左右后,气体的产量几乎不再改变;发酵的最适温度应在40 ℃~50 ℃之间;从图中不能得出D选项结论。 2.如图表示温度或pH对酶活性的影响,据图分析,下列选项中错误的是(  ) A.据a可知,以植物蛋白酶制剂为主要成分的松肉粉不宜与醋同用 B.制作黄桃罐头时需进行蒸煮处理,其依据的原理如c所示 C.如a、c所示,低温、高温导致酶活性下降的原理是相同的 D.唾液淀粉酶随食糜入胃后,其活性会随着pH的改变而出现b→a的变化 解析:选C 植物体内的酶最适pH大多在4.5~6.5之间,因此松肉粉不宜与醋同用;制作罐头时加热可使酶失活,利于糖类等物质的保存;胃内的pH为1.0~2.2,会导致唾液淀粉酶活性降低;高温破坏酶分子的结构,低温仅抑制酶的活性,而酶结构保持稳定。 3.某同学研究温度和pH对某酶促反应速率的影响,得到如图所示的曲线。下列分析正确的是(  ) A.该酶催化反应的最适温度为35 ℃左右,最适pH为8 B.当pH为8时,影响反应速率的主要因素是底物浓度和酶浓度 C.随pH升高,该酶催化反应的最适温度也逐渐升高 D.当pH为任一固定值时,实验结果都可以证明温度对反应速率的影响 解析:选A 通过分析曲线可知,该酶催化反应的最适温度为35 ℃左右,最适pH为8。由坐标曲线可知,当pH为8时,影响反应速率的主要因素是温度;要想证明温度对反应速率的影响,最好使pH在最适值时进行。 4.影响酶催化反应速率的因素有温度、反应物浓度、酶的浓度等。如图表示在最适温度下,某种酶的催化反应速率与反应物浓度之间的关系。有关说法正确的是(  ) A.若在b点增加酶的浓度,反应速率会减慢 B.若在a点提高反应温度,反应速率会加快 C.若在c点增加反应物浓度,反应速率将加快 D.若在a点增加反应物浓度,反应速率将加快 解析:选D 影响反应速率的因素很多,有温度、反应物浓度、酶的浓度等。图中所给出的影响因素为反应物浓度,在b、c两点时反应物浓度较高,不再是反应速率的限制因素,在c点时增加反应物浓度不能提高反应速率,但提高酶的浓度会使反应速率提高;a点时底物浓度较低是限制因素,所以提高底物浓度会提高反应速率。 5.某同学在研究化合物P对淀粉酶活性的影响时,得到如图所示的实验结果。下列有关叙述不正确的是(  ) A.在一定范围内,底物浓度影响着酶促反应速率 B.曲线①作为对照实验 C.P对该酶的活性有抑制作用 D.若反应温度不断升高,则A点持续上移 解析:选D 本实验要探究化合物P对淀粉酶活性的影响,则不加化合物P的为对照组;分析曲线图可知,曲线①的反应速率比曲线②的大,说明化合物P对该酶的活性有抑制作用;在一定范围内,随温度的升高酶的活性升高,反应速率增大,但超过最适温度,随温度的升高,酶的活性降低,反应速率减慢。 6.图甲是H2O2酶活性受pH影响的曲线,图乙表示在最适温度下,pH=b时H2O2分解产生的O2量随时间的变化。若该酶促反应过程中改变某一初始条件,以下叙述正确的是(  ) A.温度降低时,e点不移,d点右移 B.H2O2量增加时,e点不移,d点左移 C.pH=c时,e点为0 D.pH=a时,e点下移,d点左移 解析:选A 温度降低时,酶活性下降,反应变慢,生成的氧气量不变,e点不移,达到平衡的时间变长,d点右移。H2O2量增加时,生成的氧气量增多,e点上移,反应时间变长, d点右移。pH=c时,酶失活,反应无酶催化仍能进行,e点不为0。pH=a时酶活性下降,e点不移,d点右移。 7.图甲表示温度对淀粉酶活性的影响;图乙是将一定量的淀粉酶和足量的淀粉混合后,麦芽糖积累量随温度(时间)变化的情况。下列说法中错误的是(  ) A.T0表示淀粉酶催化反应的最适温度 B.图甲中,Ta、Tb时淀粉酶催化效率都很低,但对酶活性的影响有本质的区别 C.图乙中Tb到Tc的曲线表明随温度的升高,麦芽糖积累量不再上升,酶的活性已达到最大 D.图乙中A点对应的温度为T0 解析:选C 图乙中Tb到Tc的曲线表明随温度的升高,麦芽糖积累量不再上升,因为温度过高,酶已失活,反应停止。 8.如图表示在适宜条件下,等量的过氧化氢经不同处理后生成物的量与时间的关系曲线(①加入2滴过氧化氢酶,②加入2滴Fe3+,③加入2滴蒸馏水),请分析判断下列结论正确的是(  ) A.据图分析可知,反应速率大小是①<②<③ B.①与②相比,得出的结论是酶具有催化作用 C.①与③相比,得出的结论是酶具有高效性 D.酶和无机催化剂只能缩短达到平衡的时间,不改变化学反应的平衡点 解析:选D 据图分析可知,①~③反应速率为③<②<①;结合教材实验的设计思路和曲线的含义,很容易得出B、C两项的结论是错误的,两者的结论颠倒了。 9.请针对下列酶的有关曲线回答问题: (1)图1表示人体内某种酶在适宜的温度和pH条件下,作用于一定量的底物时,生成物量与反应时间的关系。在140 min后,曲线变成水平,这是因为____________。若其他条件不变,将该酶的浓度增加一倍,请在原图上画出生成物量变化的曲线。 (2)图2表示该酶促反应速率与底物浓度的关系。若酶量增加一倍,曲线应如何变化?请在图中画出。 (3)图3可以表示人体________(填序号)在37 ℃条件下酶促反应速率与pH的关系。 A.唾液淀粉酶       B.胃蛋白酶 C.胰脂肪酶 D.呼吸氧化酶 解析:(1)在温度和pH适宜的条件下,140 min后,生成物量不再增加可能是底物消耗完毕,若在其他条件不变的情况下,将酶的量增加一倍,则反应会加快,达到平衡的时间会提前,但生成物量与未增加前的最大值一致(图1)。(2)在其他条件保持适宜时,酶量增加一倍时,反应速率会加快,达到最大反应速率时的底物浓度高于增加酶量前(图2)。(3)由曲线可知:该种酶达到最大反应速率时pH约为2,故该种酶为胃蛋白酶。 答案:(1)底物量一定,底物已经被消耗尽 如图所示 (2)如图所示 (3)B PAGE 18 细胞的能量“通货”——ATP 一、ATP的结构与特点 1.ATP的结构 (1)ATP的中文名称:三磷酸腺苷。 (2)根据ATP分子结构简式,写出其中字母所代表的含义。 A:腺苷,T:三个,P:磷酸基团,~:高能磷酸键。 2.结构特点 (1)ATP是细胞内的一种高能磷酸化合物,含有两个高能磷酸键。 (2)ATP化学性质不稳定:在有关酶的作用下,远离腺苷的高能磷酸键易水解,释放出大量能量。 3.ATP的功能 直接给细胞的生命活动提供能量。 二、ATP和ADP之间的相互转化 2.相互转化特点 (1)ATP和ADP相互转化时刻不停地发生,且处于动态平衡之中。 (2)ATP和ADP相互转化的能量供应机制,是生物界的共性。 3.合成ATP的能量来源 (1)动物、人、真菌和大多数细菌:呼吸作用。 (2)绿色植物:呼吸作用、光合作用。 4.ATP释放的能量来源:ATP中远离腺苷的高能磷酸键。 三、ATP的利用 1.实例 2.ATP是细胞内流通的能量“通货” (1)吸能反应一般与ATP的水解相联系。 (2)放能反应一般与ATP的合成相联系。 (3)能量通过ATP在吸能和放能反应之间循环流通。 一、ATP分子结构  阅读教材P88第一、二自然段,观察左栏相关信息,回答下列问题: 1.ATP的元素组成有哪些? 提示:C、H、O、N、P。 2.ATP分子是怎样储存能量的? 提示:主要通过两个高能磷酸键储存能量。 3.ATP分子在酶的作用下水解掉两分子磷酸后形成的物质是什么?利用图示表示出其结构。 提示:腺嘌呤核糖核苷酸;图示如下: 二、ATP和ADP之间的相互转化 1.教材问题探讨分析  仔细阅读教材P88~P89相关文字,观察图5-5、5-6思考并讨论下列问题: (1)ATP分子具有什么特点? 提示:远离腺苷的高能磷酸键易水解和重建。 (2)ATP在细胞内能大量储存吗?它是怎样来满足细胞生命活动对能量需求的? 提示:不能。通过ATP与ADP时刻不停地发生相互转化提供了稳定的能量供应机制。 2.判断下列说法是否正确 (1)ATP与ADP之间的相互转化过程中的能量来源是相同的。(×) (2)ATP和ADP相互转化的反应是一个可逆反应。(×) (3)所有生物细胞内ATP合成所需要的能量都来自于细胞呼吸分解有机物所释放的能量。(×) 三、ATP的利用  判断下列说法是否正确 1.细胞内的化学反应都是吸能反应。(×) 2.能量是通过ATP分子在吸能反应和放能反应之间循环流通的。(√) ATP与ADP的相互转化 1.图示 2.分析 (1)光合作用和呼吸作用等放能反应与ATP的合成相联系,呼吸作用中释放的能量一部分储存在ATP中,另一部分以热能的形式散失。 (2)主动运输等吸能反应与ATP的分解相联系,所以ATP是直接供能物质。 (3)ATP在生物体内含量很低,但是ATP与ADP在细胞内的转化十分迅速,从而使细胞内ATP的含量总是处于动态平衡中。 3.ATP与ADP的相互转化是不可逆的过程 反应式 ATP→ADP+Pi+能量 能量+Pi+ADP→ATP 类型 水解反应 合成反应 条件 水解酶 合成酶 场所 活细胞内多种场所 细胞质基质、线粒体、叶绿体 能量转化 放能 储能 能量来源 高能磷酸键 呼吸作用、光合作用 能量去向 用于各项生命活动 储存于ATP中 [特别提醒] (1)ATP≠能量:ATP是一种高能磷酸化合物,是与能量有关的一种物质,不能将两者等同起来。 (2)细胞中ATP的含量并不多:ATP是生命活动的直接能源物质,但它在细胞中的含量很少。ATP与ADP时刻不停地进行相互转化,这是细胞的能量供应机制。 [例1] 下列关于ATP分子的叙述,错误的是(  ) A.ATP中含有一个核糖和一个含氮碱基 B.ATP脱去所有高能磷酸键后就是ADP C.ATP中的两个高能磷酸键储存有大量能量 D.ATP断裂了所有高能磷酸键后可作为合成核糖核酸的基本原料 [解析] ATP由一分子腺苷和3分子磷酸基团组成,一分子腺苷包括一分子核糖和一分子腺嘌呤。当ATP脱去所有高能磷酸键后就是AMP,AMP为腺嘌呤核糖核苷酸,可作为合成核糖核酸的基本原料。 [答案] B [例2] 在活细胞中,下列循环过程永不停止地进行着,请运用所学的知识,分析完成M和N循环中的有关问题: (1)作为生物体生命活动的直接能源物质是_____,其分子结构简式为________________, 在②过程中,是由于______________________键断裂而释放出能量。 (2)在绿色植物体内与①相应的生理活动是在细胞内的细胞质基质、________和________中进行的。 (3)A1和A2具有 作用,在图中它们的作用分别是____________________________。 (4)在呼吸作用中,应该进行________过程,能量来自____________________。 (5)根吸收无机盐离子过程中,应该进行____过程,能量用于_____________________。 [解析] (1)由图中物质转化关系可知,M是ATP,N是ADP。ATP是生命活动的直接能源物质,ATP水解时远离A的那个高能磷酸键易断裂。ATP的水解和合成分别是由水解酶和合成酶催化。(2)反应①过程是细胞合成ATP的过程,在绿色植物细胞内合成ATP的主要部位是细胞质基质、线粒体和叶绿体。(3)反应①和②过程中的酶不同,①为合成酶,②为水解酶,在ATP与ADP的相互转化过程中起催化作用。(4)呼吸作用过程中应该进行的是①过程(即ATP的合成),所需能量来自有机物的分解释放的能量。(5)根细胞吸收无机盐离子的方式是主动运输。主动运输需消耗代谢所产生的能量,故应进行②过程。 [答案] (1)M A-P~P~P 远离A的高能磷酸 (2)线粒体 叶绿体 (3)催化 催化ATP的合成和水解 (4)① 糖类等有机物分解释放的能量 (5)② 主动运输 生物体内的能源物质总结 (1)能源物质:糖类、脂肪、蛋白质、ATP; (2)主要能源物质:糖类; (3)储能物质:脂肪、淀粉(植物细胞)、糖原(动物细胞); (4)主要储能物质:脂肪; (5)直接能源物质:ATP; (6)最终能量来源:太阳能。 [网络构建] 填充:①A-P~P~P ②ATPADP+Pi(磷酸)+能量 ③能量直接来源 ?[关键语句] 1.ATP的结构简式是A-P~P~P,其中“A”代表腺苷,“P”代表磷酸基团,“~”代表高能磷酸键。 2.一个ATP分子中有1个腺苷,3个磷酸基团,其中含有2个高能磷酸键。 3.ATP与ADP相互转化的反应式是ATPADP+Pi+能量 4.细胞内ATP与ADP的相互转化是生物界的共性。 5.动物、人、真菌等合成ATP的途径是呼吸作用。 6.绿色植物合成ATP的途径是光合作用和呼吸作用。 7.ATP是生命活动的直接能源物质。 1.ATP的结构简式可以简写成(  ) A.A-P-P~P     B.A-P~P~P C.A~P~P-P D.A~P~P~P 解析:选B ATP的结构简式是腺苷与第一个磷酸基团通过普通化学键连接,三个磷酸之间是通过两个高能磷酸键连接的。 2.海洋中的鮟鱇鱼有发光现象,其光能由(  ) A.电能转变而来 B.ATP转化成ADP时释放的化学能转变而来 C.热能转变而来 D.有机物进行氧化分解释放的机械能转变而来 解析:选B 生物各项生命活动所需要的直接能源来自于ATP的水解释放。 3.下面是ATP在酶的作用下水解后的产物及释放能量,表述正确的是(  ) A.A-P~P+Pi+能量 B.A-P-P+Pi+能量 C.A~P-P+Pi+能量 D.A~P~P+Pi+能量 解析:选A ATP在酶的作用下水解生成ADP和磷酸,同时释放出能量。ATP水解时,远离腺苷的高能磷酸键断裂,失去一分子磷酸,生成的ADP中有一个普通化学键和一个高能磷酸键。 4.下列对ATP的叙述中,错误的是(  ) A.远离A的高能磷酸键容易水解 B.只在光合作用中产生 C.ATP和ADP可以相互转化 D.生命活动的直接供能物质 解析:选B ATP分子中,远离腺苷的高能磷酸键易水解断裂,释放出能量;细胞内通过ATP与ADP快速相互转化,提供了稳定的供能环境;ATP是生物生命活动的直接能源物质;ATP在呼吸作用和光合作用过程中都能合成。 5.ATP在细胞内的含量及其生成速度分别为(  ) A.很多、很快 B.很少、很慢 C.很多、很慢 D.很少、很快 解析:选D ATP在细胞内含量很少,通过ATP与ADP迅速的相互转化提供稳定的供能环境。 6.如图是有关ADP转化成ATP时所需能量的主要来源示意图,据图回答下列问题: (1)1分子ATP中含有________个高能磷酸键。 (2)图中的a、b代表的生理过程分别是________、________。 (3)若动物和人产生的能量可以用于c,则c指________。 (4)在动物肌细胞中,进行②反应时,释放的能量来自______________________________。 (5)①②反应进行时所需要的酶____________(选填“相同”或“不同”),原因是________________________________________________________________________。 解析:(1)每个ATP分子中三个磷酸基团之间形成了2个高能磷酸键。(2)图中a表示动植物都能进行的产能过程即呼吸作用,绿色植物还能通过光合作用产能,所以b为光合作用。(3)c过程是指ATP水解产生的能量,它用于各项生命活动。(4)动物肌细胞中,②过程产生的能量来自于ATP中远离腺苷的高能磷酸键的断裂。(5)反应①②中酶是不同的,因为它是两个不同的反应且酶具专一性,而且其作用的场所不同。 答案:(1)2 (2)呼吸作用 光合作用 (3)生命活动 (4)远离腺苷的高能磷酸键中的化学能 (5)不同 ①和②是两个不同的反应,而酶具有专一性 (时间:25分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题3分,共24分) 1.若ATP脱去了两个磷酸基团,该物质就是组成RNA的基本单位之一,其名称及所含的高能磷酸键数目为(  ) A.腺嘌呤核糖核苷酸,0   B.鸟嘌呤核糖核苷酸,1 C.胞嘧啶核糖核苷酸,0 D.尿嘧啶核糖核苷酸,1 解析:选A ATP分子含有3个磷酸基团,2个高能磷酸键。ATP水解时,远离“A”的那个高能磷酸键断裂,脱去一个磷酸基团形成ADP。ADP分子中含有2个磷酸基团,一个高能磷酸键。ADP分子脱去一个磷酸基团时,伴随着一个高能磷酸键的断裂,因此,ADP分子脱去一个磷酸基团后形成的化合物中高能磷酸键的数目为零。形成的化合物为腺嘌呤核糖核苷酸。 2.科学家研究发现,向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴葡萄糖溶液,肌肉不收缩;向同一条肌肉上滴ATP溶液,肌肉很快就发生明显的收缩。这说明(  ) A.葡萄糖是能源物质 B.ATP是能源物质 C.葡萄糖是直接能源物质 D.ATP是直接能源物质 解析:选D 向刚刚失去收缩功能的离体肌肉上滴加ATP溶液,肌肉很快出现明显的收缩,而滴加葡萄糖溶液则不出现收缩现象,说明ATP是直接能源物质,而葡萄糖不是。 3.在绿色植物进行“ADP+Pi+能量ATP”的反应中,参与反应的能量不可能来源于(  ) A.淀粉 B.葡萄糖 C.光 D.糖原 解析:选D 植物中能量来自呼吸作用和光合作用。植物呼吸作用所分解的有机物不可能是糖原,因为它是动物所特有的。 4.1个葡萄糖分子有氧呼吸释放能量为m,其中40%用于ADP转化为ATP,若1个高能磷酸键所含能量为n,则1个葡萄糖分子在有氧呼吸中产生ATP分子数为(  ) A.2m/5n B.2n/5m C.n/5m D.m/5n 解析:选A ADP转化为ATP,形成了1个高能磷酸键,1个葡萄糖分子有氧呼吸释放能量为m,其中40%用于ADP转化为ATP,产生的ATP分子数为=。 5.ATP中任何高能磷酸键水解后均可放能30.54 kJ/mol,那么,1 mol ATP中所有磷酸键储存的化学能为(  ) A.30.54 kJ/mol B.61.08 kJ/mol C.91.62 kJ/mol D.介于61.08 kJ/mol与91.62 kJ/mol之间 解析:选D ATP分子中含有两个高能磷酸键和一个普通化学键,2个高能磷酸键含有的能量是2×30.54 kJ/mol=61.08 kJ/mol,普通化学键中含有的能量少于30.54 kJ/mol,所以1 mol ATP中所有磷酸键储存的化学能介于61.08 kJ/mol与91.62 kJ/mol之间。 6.ATP是细胞内的能量“通货”。下列关于ATP的说法中,错误的有几项(  ) ①细胞中的吸能反应一般与ATP的合成相联系 ②线粒体是蓝藻和黑藻细胞产生ATP的主要场所 ③1个ATP分子由1个腺嘌呤和3个磷酸基团组成 ④ATP在植物、动物和微生物体内的来源均相同 A.2项 B.3项 C.4项 D.1项 解析:选C 细胞中的吸能反应一般与ATP的水解相联系;蓝藻是原核细胞生物,没有线粒体;ATP分子由1分子腺苷和3个磷酸基团组成;不同生物体内的ATP来源不同,动物和绝大多数细菌通过呼吸作用合成ATP,植物的呼吸作用和光合作用都能合成ATP。在细胞中合成ATP的场所有线粒体、细胞质基质和叶绿体,ATP水解的场所非常广泛,所有消耗能量的结构都是ATP水解的场所。 7.下列关于ATP的叙述不正确的是(  ) A.动物细胞中合成ATP所需的能量来自糖类等能源物质中的化学能 B.植物细胞中合成ATP所需的能量全部来自光反应固定的太阳能 C.温度的突然变化会影响ATP与ADP相互转化的速率 D.细胞呼吸过程产生的ATP是供应细胞生命活动的直接能源 解析:选B 植物细胞中合成ATP所需的能量来自于光合作用和呼吸作用。 8.生物体内进行生命活动的直接能源物质、主要能源物质和最终能源依次是(  ) A.太阳能、糖类、ATP B.ATP、糖类、脂肪 C.ATP、脂肪、太阳能 D.ATP、糖类、太阳能 解析:选D 生物体内生命活动的直接能源物质是ATP,主要能源物质是糖类,最终的能源物质是太阳能。 二、非选择题(共26分) 9.(12分)人的骨骼肌细胞中ATP的含量只能维持剧烈运动3 s以内的能量供应。某运动员在参加短跑比赛过程中,肌肉细胞中ATP的相对含量随时间变化如图所示。请据图回答下列问题: (1)a→b的变化过程,ATP被水解,释放的能量用于________________________________。 (2)b→c过程中,ATP含量增加,说明__________加强,释放更多的能量,供ADP合成ATP,补充消耗的ATP。 (3)从整个曲线看,肌细胞中ATP的含量不会下降为零,说明_________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)根据题干信息和曲线可知,肌细胞中的ATP在3 s内含量下降,说明ATP水解释放出能量供肌肉收缩利用。(2)曲线的b→c过程中,ATP含量增加,说明了在运动过程中,细胞呼吸加强,ATP的合成增多,补充能量的供应。(3)细胞内ATP和ADP之间相互转化十分迅速,维持稳定的供能机制。 答案:(1)肌肉收缩等生命活动 (2)细胞呼吸 (3)ATP在细胞内含量虽少,但与ADP之间的相互转化却十分迅速,使细胞内的ATP的含量总是处于动态平衡之中,构成生物体内部的稳定供能环境 10.(14分)科学家在研究钠通过细胞膜的运输方式时,做了下述实验:先向枪乌贼神经纤维里注入微量的放射性同位素24Na,不久检测到神经纤维周围溶液中存在24Na。如果在神经纤维膜外溶液中先后加入某药物和ATP,测得神经纤维周围溶液中24Na 的量变化如图所示,则: (1)据图可知,加入某药物后,溶液中24Na的量_________;而加入ATP后,溶液中24Na的量___________。 (2)由此可见,神经纤维排出24Na需要消耗_________,通过细胞膜的方式是_______________。 (3)某药物的作用机理是_____________________________________________________。 (4)若将图中纵坐标改为“细胞中24Na的量”,请画出相应的曲线以表示细胞中24Na量的变化(注入神经纤维中24Na的总量为2)。 解析:分析曲线可知,纵坐标表示溶液中24Na的含量变化。由题干信息可知,向枪乌贼的神经纤维内注入24Na后,能在溶液中检测到24Na,说明神经纤维向外排放24Na,且加入某药物后,24Na停止排放,再加入ATP,24Na又恢复向外排放,一方面说明了24Na通过细胞膜需要消耗ATP,为主动运输,另一方面也可推断出某药物通过抑制ATP的合成从而阻断了24Na的外流。 答案:(1)不变 增加 (2)ATP 主动运输 (3)抑制了ATP的合成(或阻碍了细胞呼吸) (4)如图 PAGE 10 细胞呼吸的方式 一、细胞呼吸概念 1.物质变化:有机物氧化分解,生成二氧化碳或其他产物。 2.能量变化:释放出能量并生成ATP。 二、探究酵母菌细胞呼吸的方式 1.实验原理 (1)酵母菌: ①代谢类型:在有氧和无氧条件下都能生存,是兼性厌氧菌。 ②细胞呼吸方式判断:在有氧和无氧条件下细胞呼吸的产物不同,以此来确定酵母菌细胞呼吸的方式。 (2)产物检测: ①CO2的检测 ②酒精的检测 (3)实验假设: ①有氧条件下:酵母菌进行有氧呼吸,产生CO2和水。 ②无氧条件下,酵母菌进行无氧呼吸,产生CO2和酒精。 2.实验过程及结果分析 (1)配制酵母菌培养液:取20 g新鲜的食用酵母菌,分成两等份,分别放入锥形瓶A(500 mL)和锥形瓶B(500 mL)中,再分别向瓶中注入240 mL质量分数为5%的葡萄糖溶液。 (2)组装实验装置图并进行实验: ①有氧条件下装置,如图甲。 ②无氧条件下装置,如图乙。 ③将上述甲、乙两装置放置在25 ℃~35 ℃环境下培养8~10小时。 (3)观察CO2的产生:观察并记录澄清石灰水变混浊的情况。 (4)检测酒精的产生: ①取两支试管编号1和2; ②各取A、B锥形瓶酵母菌培养液的滤液2 mL,分别注入试管1和2; ③分别滴入0.5 mL重铬酸钾的浓硫酸溶液,轻轻振荡、混匀。 (5)实验现象及分析:    组 别 项 目     甲组(有氧条件) 乙组(无氧条件) 现 象 澄清的石灰水 变混浊且混浊程度高 变混浊,但速度和程度次于甲 滴加重铬酸钾的浓硫酸溶液 1号试管呈现橙色 2号试管呈现灰绿色 原因分析 有氧条件下释放的CO2多,无酒精产生 无氧条件下释放的CO2较少,同时有酒精产生   (6)写出实验结论: ①酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。 ②在有氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生大量二氧化碳和水。 ③在无氧条件下,酵母菌通过细胞呼吸产生酒精,还产生少量的二氧化碳。 一、细胞呼吸概念  读教材P91第一、二自然段。试归纳总结细胞呼吸的实质是什么? 提示:分解有机物,释放能量。 二、细胞呼吸方式探究 1.教材问题探讨分析  仔细阅读教材P91~P92探究内容,思考并讨论下列问题: (1)从产物角度分析,酵母菌在有氧和无氧条件下细胞呼吸产物有何不同。 提示:酵母菌在有氧条件下产生H2O和CO2;在无氧条件下产生酒精和CO2。 (2)酵母菌细胞呼吸能产生CO2,试探究如何检测CO2产生量的多少。 提示:可根据澄清石灰水混浊程度或溴麝香草酚蓝水溶液变成黄色所需的时间长短,来检测酵母菌产生CO2的多少。 (3)探讨将葡萄糖溶液先煮沸再冷却后加入锥形瓶的原因。 提示:①加热煮沸后,葡萄糖溶液里的细菌会被杀死,可排除其他微生物对实验结果的影响; ②加热煮沸时,可排出溶液里的O2; ③若不冷却后再加入,温度过高会将酵母菌杀死。 (4)分析教材P92的实验装置图,思考下列问题: ①在有氧条件的装置中,质量分数为10%的NaOH溶液的作用是什么? 提示:使进入A瓶的空气先经过NaOH溶液处理,排除空气中CO2对实验结果的干扰。 ②B瓶封口放置一段时间后,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,试分析其原因。 提示:保证瓶内原有O2被消耗掉造成无氧环境,可确保只有无氧呼吸产生的CO2通入澄清的石灰水。 (5)能否以CO2的产生为指标来确定酵母菌的细胞呼吸方式?分析原因。 提示:不能。有氧呼吸和无氧呼吸都产生CO2,故不能以CO2的产生为指标确定细胞呼吸方式。应以酒精为指标,因为酵母菌只有无氧呼吸才能产生酒精。 2.判断下列说法是否正确 (1)细胞呼吸的产物都是CO2和H2O。(×) (2)检测CO2的产生除澄清石灰水外,还可以用溴麝香草酚蓝水溶液检测。(√) (3)酵母菌无氧呼吸会产生酒精和水。(×) (4)在酸性条件下酒精与橙色的重铬酸钾反应变成灰绿色。(√) 一、实验课题的分析 1.本实验的探究课题可以转变为:探究有氧条件和无氧条件下酵母菌细胞呼吸的情况。 2.根据检测目的不同,可细化为两个子课题:①在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸产生CO2的多少;②在有氧和无氧条件下酵母菌细胞呼吸是否产生酒精。具体分析如下: 课题名称 课题一 课题二 自变量 有氧和无氧 因变量 产生CO2的多少 酒精的有无 观察指标 ①澄清石灰水变混浊的程度②溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄所用时间的长短 重铬酸钾溶液的颜色变化 无关变量 温度、营养物质的浓度和总量等 实验结论 在有氧条件下产生的CO2多 在无氧条件下才能产生酒精 二、实验装置的分析(装置见教材P92) 1.第一组装置中的第一个锥形瓶中盛放的试剂是NaOH溶液,其目的是:使进入A中的空气先经NaOH处理后,排除空气中CO2对实验结果的干扰。 2.第二组装置中B瓶放置一段时间后,才能与装有澄清石灰水的锥形瓶连接,其目的是让酵母菌将B瓶中的氧气消耗掉,确保产物CO2均来自于无氧呼吸。 [例] (广东高考)某新能源研究兴趣小组尝试用木薯块根的淀粉制备燃料酒精。他们用酶将木薯淀粉降解成单糖。查阅资料后,安装的酒精发酵装置、采用的发酵条件如图所示。 a (1)向发酵瓶中加入5 g酵母菌开始实验,发酵初期,通气阀①需要偶尔短时间打开,并 b 在A通气口处打气,以利于__________________;实验过程中,通气阀②需要偶尔短时间打开,目的是______________。 (2)第3天,取出少量发酵液,滴加含有__________的浓硫酸溶液来检测酒精。 (3)检测后发现,尽管酵母菌菌种合适、淀粉酶解物充足、操作正确、发酵温度和pH适 c 宜,但酒精含量(+)比预期低。他们展开了讨论,认为还有其他影响因素,如__________,请设计实验对此因素进行探究并预测实验结果(用表格形式呈现;用“+”表示酒精含量,最高含量为“+++++”)。            d (4)请对预测的结果进行分析,并得出结论。 [研析] 本题考查酵母菌呼吸方式及实验探究的相关知识。具体解题过程如下: [审]——关键信息 信息解读a:由题干“用酶将木薯淀粉降解成单糖”、酒精发酵装置中“12%木薯淀粉酶解物发酵培养基”和淀粉降解成的单糖为葡萄糖可知,发酵底物为葡萄糖。 信息解读b:发酵初期充气的目的是让酵母菌进行有氧呼吸。 信息解读c:题干排除了各种因素,然后再让推测酒精含量比预期低的原因。任何一个生化反应都由三部分组成:反应物、产物和反应条件,由信息c可知,反应物和反应条件都没有问题,发酵的产物是酒精和CO2,CO2定时排出,由此可推知酒精含量低于预期的原因可能是由于产物酒精造成的。 信息解读d:由“最高含量为‘+++++’”可知,实验分组时最少设置为5组。 [破]——联系基础 设问(1)可联系:酵母菌属于兼性厌氧菌,在有氧条件下进行有氧呼吸,代谢快,增殖快;在无氧条件下进行无氧呼吸,产生酒精和CO2。 设问(2)可联系:探究酵母菌细胞呼吸方式的实验原理,即橙色的重铬酸钾溶液,在酸性条件下可与乙醇发生化学反应,变成灰绿色。 设问(3)(4)可联系:实验设计的单一变量原则和对照原则及实验设计的一般步骤。 [答]——研判设问 设问(1):图中的发酵装置是选修1果酒制作装置的一个变形,发酵初期通气的目的是利于酵母菌进行有氧呼吸,繁殖大量酵母菌有利于后期发酵;实验过程中,酵母菌进行酒精发酵,产生CO2,装置内气压升高,通气阀②需要偶尔短时间打开,排出部分CO2以保持装置内气压的平衡和维持溶液pH稳定。 设问(3)(4):由信息解读c和随着发酵的进行酒精浓度不断增大可推知,酒精含量低于预期的原因可能是不断增大的酒精含量抑制了酵母菌的无氧呼吸,使酒精的生成量减少,由此可确定实验目的为:探究酒精浓度对无氧呼吸的影响,其中自变量是酒精浓度,因变量为溶液中酒精的量。 根据设问(3)题干提示及信息解读d可知,设置5组实验,加入等量的酒精,用不同量的水进行稀释即得5种不同酒精浓度的溶液;其他条件都相同,因酒精浓度不同,对酵母菌无氧呼吸的影响将不同,根据实验结果即可得出实验结论。 [答案] (1)提供氧气使酵母菌大量繁殖 排出产生的CO2以保持装置内气压平衡 (2)重铬酸钾 (3)酒精浓度 实验设计:①取5只锥形瓶,标号为1、2、3、4、5,分别加入等量的酵母菌、葡萄糖培养液和缓冲液。②向锥形瓶中分别加入0、20、40、60、80 mL的蒸馏水进行稀释,密封,在相同且适宜条件下培养相同时间。③一段时间后测定溶液中的酒精含量。结果如下: 锥形瓶 编号 1 2 3 4 5 酒精 含量 + ++ +++ ++++ +++++ (4)溶液稀释倍数越高,产生的酒精的量越大,说明酒精浓度越小,越有利于酵母菌进行无氧呼吸。 [网络构建] 填充:①CO2 ②有氧呼吸 ③酒精 ④无氧呼吸? [关键语句] 1.酵母菌在有氧和无氧条件下都能生存,是兼性厌氧型生物。 2.CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。 3.橙色的重铬酸钾溶液在酸性条件下与酒精发生化学反应,变成灰绿色。 1.下列可用于探究不同呼吸方式的实验材料是(  ) A.萌发的种子     B.蛔虫 C.草履虫 D.以上均可以 解析:选A 萌发的种子既可以进行有氧呼吸,也可以进行无氧呼吸;蛔虫只进行无氧呼吸;草履虫只能进行有氧呼吸。 2.下列关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”,说法不正确的是(  ) A.酵母菌常被用作研究细胞呼吸的实验材料,其主要原因是酵母菌属于兼性厌氧生物 B.在有氧呼吸的装置中,可将空气直接通入酵母菌的培养液 C.酵母菌呼吸产生的CO2可使溴麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄 D.酵母菌呼吸产生的酒精在酸性条件下能与橙色的重铬酸钾溶液反应变成灰绿色 解析:选B 酵母菌作为实验材料是因为它在有氧和无氧的条件下均能正常生存。酵母菌不论有氧还是无氧条件下均能产生CO2,为了防止空气中原有CO2的干扰,所以将空气先通入盛有NaOH溶液的锥形瓶中,然后再通入酵母菌溶液中。 3.检测酵母菌的发酵是否产生了酒精的试剂是(  ) A.双缩脲试剂 B.斐林试剂 C.溴麝香草酚蓝溶液 D.重铬酸钾溶液 解析:选D 检测酒精的试剂是重铬酸钾溶液,酸性条件下该溶液遇酒精呈灰绿色。 4.请据图分析,经数小时后,U型管甲、乙两处的液面会出现下列哪种情况。(实验装置足以维持实验期间小白鼠的生命活动,瓶口密封,忽略水蒸气和温度变化对实验结果的影响)(  ) A.甲处上升,乙处下降 B.甲、乙两处都下降 C.甲处下降,乙处上升 D.甲、乙两处都不变 解析:选C 由于小白鼠的呼吸作用吸收O2并产生CO2,并且产生的CO2又被NaOH溶液吸收,导致集气瓶中气体体积变小,所以U型管中的乙端上升,而甲端下降。 5.如图是测量种子萌发时锥形瓶中气体体积变化的实验装置。锥形瓶中放的种子事先用水浸泡过并在稀释的消毒剂中清洗过(不影响种子的生命力)。实验开始时U型管左侧液面与右侧液面相平,每隔半小时利用标尺量出右侧液面高度变化,以下关于该实验的分析正确的是(  ) A.种子在消毒剂中清洗是为了防止微生物呼吸作用干扰实验结果 B.此实验的目的是测定种子萌发时有氧呼吸及无氧呼吸的速率 C.一段时间后右侧液面高度不再变化,说明种子的细胞呼吸完全停止 D.为排除外界因素的影响,需要将装置中的NaOH溶液换成清水(其他保持不变)作为对照组 解析:选A 装置中含有空气,所以测定的是有氧呼吸速率而不是无氧呼吸速率。一段时间后右侧液面高度不再变化,原因可能是锥形瓶内氧气消耗完毕,种子不能进行有氧呼吸,但不能说明种子的细胞呼吸完全停止。D项中对照组的设置可以校对外界环境变化带来的误差,但实验设置错误,应该用等量的在稀释的消毒剂中清洗过的死种子(其他保持不变)作为对照组。 6.某小组欲探究酵母菌有氧呼吸的产物,在实验中组成了如图装置。请完成以下问题。 (1)提出假设:______________________________________________________________。 (2)材料用具(略)。 (3)设计实验步骤: ①将配制好的____________,在B中装入____________,目的是__________________,在C中装入____________; ②依图安装好实验装置,并将装置_____________________________________________; ③一段时间后观察__________________________________________________________。 (4)预期实验结果:_________________________________________________________。 解析:实验假设是根据所学习知识提出的,描述实验对象与实验条件之间关系,可以是肯定性的,也可以是否定性的。根据题中图示,联系酵母菌的代谢类型,可以提出肯定性的假设:酵母菌在有氧条件下,可以进行有氧呼吸,产生CO2。实验主要利用的生物材料是酵母菌,酵母菌利用的营养物质是葡萄糖,因此,应先将配制好的酵母菌葡萄糖溶液装入A瓶;实验中需要检测的因变量是CO2,所以要排除空气中含有的CO2对实验结果的影响,须在B瓶中装入NaOH溶液,吸收空气中的CO2,在C瓶中装入澄清的石灰水,检测是否生成了CO2。根据酵母菌的代谢特点可知,酵母菌在有氧条件下,进行有氧呼吸产生CO2,CO2使澄清的石灰水变浑浊,因此实验中会观察到该现象的发生,由此可证明所提出的假设。 答案:(1)在有氧条件下,酵母菌通过有氧呼吸产生CO2 (3)①酵母菌葡萄糖溶液装入A瓶 NaOH溶液 除去空气中的CO2 澄清石灰水 ②用凡士林密封 ③澄清石灰水是否变混浊 (4)若澄清的石灰水变混浊,证明酵母菌细胞进行有氧呼吸产生CO2 (时间:25分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题3分,共18分) 1.检测酵母菌细胞呼吸的产物,下列描述正确的是(  ) A.如果产生的气体使澄清的石灰水变混浊,则酵母菌只进行有氧呼吸 B.如果产生的气体使溴麝香草酚蓝水溶液变黄色,则酵母菌只进行无氧呼吸 C.无论进行有氧呼吸还是无氧呼吸,酵母菌都能产生CO2 D.酵母菌无氧呼吸不产生气体,但其中的产物能使重铬酸钾溶液变成灰绿色 解析:选C 酵母菌有氧呼吸和无氧呼吸均能产生CO2,可通过是否有酒精的产生判断是否存在无氧呼吸,溴麝香草酚蓝水溶液和澄清石灰水都是CO2指示剂,酒精可用酸性重铬酸钾溶液进行检测。 2.有一瓶酵母菌和葡萄糖的混合培养液,当通入不同浓度的氧气时,其产生的酒精和CO2的量如表所示: 氧浓度(%) a b c d 产生CO2的量 30 mol 9 mol 12.5 mol 15 mol 产生酒精的量 0 mol 9 mol 6.5 mol 6 mol 下列叙述错误的是(  ) A.氧浓度为a时只进行有氧呼吸 B.b值对应的氧浓度为零 C.氧浓度为c时,经有氧呼吸产生的CO2为6 mol D.氧浓度为d时,有1/3的葡萄糖用于酒精发酵 解析:选D 根据表格信息,结合有氧呼吸和无氧呼吸的反应式可判断:在氧浓度为a时酵母菌只进行有氧呼吸,b时只进行无氧呼吸,c、d时既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。氧浓度为d时有氧呼吸产生CO2的量为15-6=9(mol),消耗葡萄糖1.5 mol,无氧呼吸产生CO2的量为6 mol,消耗葡萄糖3 mol,故有2/3的葡萄糖用于酒精发酵。 3.测定下列哪项可简便且准确判断出贮存小麦种子的细胞呼吸方式(  ) A.有无酒精的生成 B.有无水的生成 C.有无有机物消耗 D.O2消耗量与CO2生成量的比值 解析:选D 有酒精产生时可推测其进行了无氧呼吸,但无法推测其是否也进行了有氧呼吸。有水产生时可推测其进行了有氧呼吸,但无法推测其是否也进行了无氧呼吸。无论无氧呼吸还是有氧呼吸都消耗有机物。若无O2消耗,可推测其只进行无氧呼吸;若O2消耗量等于CO2生成量,可推测其只进行有氧呼吸;若O2消耗量小于CO2生成量,可推测其既进行有氧呼吸又进行无氧呼吸。 4.下列关于细胞呼吸的说法中,不正确的是(  ) A.细胞呼吸是重要的放能反应 B.细胞呼吸是细胞中有机物的一系列氧化分解过程 C.细胞呼吸是细胞内有机物“缓慢燃烧”的过程 D.细胞呼吸是细胞与环境间的气体交换 解析:选D 细胞呼吸是细胞中有机物经过一系列的氧化分解,生成二氧化碳和水或其他产物,释放能量并生成ATP的过程,是有机物在细胞内缓慢燃烧的过程。 5.图示为测量动物呼吸的实验装置,图中a为红墨水珠,b中装有KOH溶液。此装置可测量动物(  ) A.放出的CO2量 B.放出的O2量 C.吸收的CO2量 D.吸收的O2量 解析:选D 动物呼吸吸收O2,产生CO2,由于CO2被KOH溶液吸收,故该装置测量的是瓶中O2的减少量。 6.(江苏高考)将图中果酒发酵装置改装后用于探究酵母菌呼吸方式的实验,下列相关操作错误的是(  ) A.探究有氧条件下酵母菌呼吸方式时打开阀a B.经管口3取样检测酒精和CO2的产生情况 C.实验开始前对改装后整个装置进行气密性检查 D.改装时将盛有澄清石灰水的试剂瓶与管口2连通 解析:选B 打开阀a可保证氧气的供应,A项正确;经管口3取样只能检测酒精的产生情况,B项错误;实验开始前整个装置需进行气密性检查,确保有氧、无氧条件只是通过管口1控制的,C项正确;管口2连通装有澄清石灰水的试剂瓶,通过观察澄清石灰水的混浊程度来检测CO2的产生情况,D项正确。 二、非选择题(共32分) 7.(15分)如图为“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验装置图,请据图分析下列问题。 (1)A瓶加入的试剂是___________,其目的是____________________________________。 (2)C瓶和E瓶加入的试剂是_________,其作用是________________________________。 (3)图中装置有无错误之处,如果有请在相应的图中加以改正。 (4)D瓶应封口放置一段时间后,再连通E瓶,其原因是 ____________________________________________________________

  • ID:11-5965911 2019高中生物第4章细胞的物质输入和输出学案(3份打包)新人教版必修1

    高中生物/人教版(新课程标准)/必修1《分子与细胞》/第四章 细胞的物质输入和输出/本章综合与测试

    物质跨膜运输的实例 一、渗透作用具备的条件 二、细胞的吸水和失水 1.动物细胞的吸水和失水 (1)动物细胞的细胞膜相当于半透膜。 (2)细胞质与外界溶液之间有浓度差。 2.动物细胞吸水失水的条件 (1)细胞质浓度大于外界溶液浓度时,细胞吸水膨胀。 (2)细胞质浓度小于外界溶液浓度时,细胞失水皱缩。 (3)细胞质浓度等于外界溶液浓度时,水分进出细胞处于动态平衡,细胞形态不变。 3.植物细胞的吸水和失水 (1)成熟植物细胞的结构: ①图中a是细胞壁,其特点是具全透性:即水分子和溶解在水里的物质都能通过;伸缩性小。 ②图中b是细胞膜 ,c是液泡膜 ,d为细胞质 ,三者构成的结构是原生质层 ,相当于一层半透膜,其伸缩性大。 ③图中e是细胞液 ,具有一定的浓度。 (2)质壁分离及复原的原理和现象: ①外界溶液浓度大于细胞液浓度时,细胞失水,发生质壁分离现象。 ②外界溶液浓度小于细胞液浓度时,细胞吸水,发生质壁分离复原现象。 三、物质跨膜运输的其他实例 1.细胞对无机盐离子的吸收实例 (1)水稻吸收SiO多,吸收Ca2+、Mg2+较少,番茄吸收Ca2+、Mg2+较多,吸收SiO较少。说明不同植物对不同离子的吸收表现出较大差异。 (2)人体甲状腺滤泡上皮细胞中碘的含量明显高于血液中碘的含量。 (3)不同微生物对不同矿物质的吸收表现出较大的差异。 2.物质跨膜运输的特点 (1)物质跨膜运输并不都是顺相对含量梯度进行的。 (2)细胞对于物质的输入和输出有选择性。 3.结论 细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜,可以让水分子自由通过,一些离子和小分子也可以通过,而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。 一、渗透作用的实例与原理 1.仔细分析教材P60[问题探讨],思考与讨论下列问题: (1)长颈漏斗内液柱上升的原因是什么? 提示:由于单位时间内透过玻璃纸进入到长颈漏斗的水分子数量多于从长颈漏斗渗出的水分子数量,使得管内溶液增多,液面升高。 (2)若将玻璃纸更换成纱布或塑料薄膜,还能发生漏斗内液面上升的现象吗? 提示:用纱布代替玻璃纸时,因纱布的孔隙很大,蔗糖分子可以自由通透,因而液面不会上升;若用塑料薄膜代替玻璃纸,因水分子不能透过塑料薄膜,所以也不会使液面升高。 (3)若将烧杯内清水换成与长颈漏斗内浓度相同的蔗糖溶液,其他不变,还会发生液面升高吗? 提示:不会。因为玻璃纸两侧溶液浓度相同,水分子进出玻璃纸的数目相等,液面不会发生变化。 2.判断下列说法是否正确 (1)只要具有半透膜,就能发生渗透作用。(×) (2)渗透作用过程中,只发生水分子由低浓度溶液透过半透膜进入高浓度溶液中。(×) (3)当渗透作用达到平衡时,液柱保持一定的高度,此时半透膜两侧的溶液浓度相等。(×) 二、细胞的吸水和失水 1.仔细观察教材P60图4-1并阅读相关文字,思考并讨论下列问题: (1)哺乳动物的成熟红细胞在不同浓度的溶液中会发生什么样的变化? 提示:在比细胞质浓度低的外界溶液中,细胞吸水膨胀,甚至破裂;在比细胞质浓度高的外界溶液中,细胞失水皱缩;在与细胞质浓度相等的外界溶液中,细胞保持原有的形态,因为水分子进出细胞处于动态平衡。 (2)尝试总结细胞吸水和失水的多少取决于什么条件? 提示:细胞吸水和失水的多少取决于红细胞内外溶液的浓度差,一般情况下,差值越大,细胞吸水或失水越多。 2.观察教材P61图4-2,试从细胞结构及渗透作用的条件分析,植物细胞能够发生渗透作用吸水和失水的原因。 提示:成熟植物细胞的细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质构成原生质层,原生质层具有选择透过性,相当于半透膜;具有中央大液泡,细胞液具有一定的浓度,与外界溶液接触时,在原生质层两侧具有浓度差。 三、探究植物细胞的吸水和失水 将下列内容连接起来 四、物质跨膜运输的实例(判断正误) 1.同一植物对不同离子的吸收量都是一样的。(×) 2.不同植物对同种离子的吸收量是相等的。(×) 一、植物细胞与渗透装置的比较 据图分析可知,一个植物细胞类似于一个渗透装置。 [特别提醒] 原生质层、原生质体 (1)原生质层是成熟的植物细胞内相当于半透膜的结构,由细胞膜、液泡膜以及两膜之间的细胞质组成,不包括细胞核和液泡内的细胞液。此结构仅存在于成熟植物细胞中。 (2)原生质体是去除了植物细胞壁后所剩下的具有生物活性的植物细胞结构,包括细胞膜、细胞质、细胞核三部分,常用作植物细胞融合的材料。 二、植物细胞发生质壁分离的原因和表现 1.原因 2.表现 三、溶液种类与质壁分离和复原的关系 1.当溶质分子为蔗糖等分子时,溶质分子不能进入细胞中,当发生质壁分离后,在n点时,若滴入清水则发生质壁分离的被动复原,如图中曲线a所示,若不作处理则如曲线b所示,实际过程可能导致细胞死亡。 2.当溶质分子为葡萄糖、KNO3、乙二醇等时,细胞主动或被动吸收溶质微粒而使细胞液的浓度增加,从而使细胞发生质壁分离后能够自动复原,如图中曲线a所示。 3.在质壁分离及质壁分离复原过程中,细胞吸水能力的变化(如图): 质壁分离过程中,外界溶液浓度大于细胞液浓度,随着质壁分离程度增大,细胞液浓度增大,植物细胞吸水能力增强;质壁分离复原过程中,外界溶液浓度小于细胞液浓度,随着质壁分离复原的进行,细胞液浓度变小,植物细胞吸水能力减弱。 植物细胞吸水和失水的实验探究 1.探究性实验的一般过程:根据观察到的现象,提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果,得出结论→总结交流→进一步探究。 2.假设:原生质层相当于一层半透膜。 3.预期结果:由于原生质层相当于一层半透膜,水分子可以自由透过,而蔗糖分子不能透过。因此,在蔗糖溶液中植物细胞的中央液泡会变小,发生质壁分离。 4.装片制作示意图及实验流程 (1)装片制作示意图 (2)实验流程 5.实验结果    现象 试剂 中央液 泡变化 原生质层位置变化 细胞大小 蔗糖溶液 变小 脱离细胞壁 基本不变 清水 逐渐恢复 原来大小 恢复原位 基本不变 6.结论:实验结果与预期结果相同,说明“原生质层相当于一层半透膜”的假设是成立的。 7.实验操作中注意的问题 (1)实验成功的关键之一是实验材料的选择。要选取成熟的、液泡带有一定颜色的植物组织进行实验,以便于观察实验现象。例如,以紫色洋葱鳞片叶外表皮为材料就是因为其液泡呈紫色,便于观察实验现象。若以根尖成熟区的细胞为材料进行实验也会发生质壁分离现象,但因液泡无色,不易观察液泡大小的变化。 (2)选用的蔗糖溶液浓度要适宜。浓度过低,不足以引起质壁分离或质壁分离所需时间过长;浓度过高,则造成植物细胞失水过多、过快而死亡。原生质层的选择透过性是发生质壁分离和复原的内在前提,死亡的细胞既不会发生质壁分离,也不会发生质壁分离复原。 [例1] 如图中的渗透装置,开始时的液面高度为a,停止上升时的高度为b,若每次停止上升后都将玻璃管中高出烧杯液面的部分吸出,则ab液面间的高度差与吸出蔗糖溶液的次数之间的关系是(  ) [解析] 由于蔗糖溶液的单位体积中水分子的数量要少于清水中单位体积内水分子的数量,所以导致蔗糖溶液中的液面上升。当用吸管吸走了蔗糖溶液从而使蔗糖分子数量减少,造成蔗糖溶液浓度下降,使蔗糖溶液和清水之间浓度差逐渐变小,ab段产生的压强变小,即ab液面间的高度差随着吸出蔗糖溶液次数的增加而减小。 [答案] B 判断水分子流动方向 (1)从膜两侧水分子的相对数目上分析:水分子总是从相对数目多的一侧流向相对数目少的一侧。 (2)从溶质颗粒大小上分析:溶质颗粒越大,分子间隙越大,所能容纳的水分子数就越多。 [例2] 将洋葱表皮细胞依次浸于蒸馏水、0.3 mol/L蔗糖溶液和0.5 mol/L尿素溶液中,观察原生质体的体积随时间的变化情况,结果如图所示: (1)A、B、C中,表示细胞在蒸馏水中的是_____;表示在0.3 mol/L蔗糖溶液中的是_____。 (2)ef段的细胞液浓度变化为______________________________________________。 (3)试简要分析B、C曲线差异的原因: 。 (4)某同学在视野中看到生活着的洋葱表皮细胞正处于如图所示状态,a、b表示两处浓度,由此可推测(  ) A.此时a>b,细胞渗透吸水 B.此时a=b,渗透系统保持动态平衡 C.此时a<b,细胞渗透失水 D.上述三种情况都有可能 [解析] 植物细胞在发生质壁分离时,细胞液的浓度会逐渐上升,以使其渗透压和外界溶液渗透压平衡,此时细胞体积缩小。但有些小分子的物质,如尿素等开始时会使植物细胞发生质壁分离现象,但随着它逐渐进入细胞内部,细胞内的渗透压会逐渐升高,细胞又会吸水而开始复原。第(4)题图所表示的细胞处于质壁分离状态,但不能确定其是处于质壁分离过程中,还是处于质壁分离复原过程中,或者恰好是质壁分离结束时,因此A、B、C所述的三种情形都可能存在。 [答案] (1)A C (2)细胞液浓度逐渐升高,最后与外界溶液浓度持平而进入相对稳定状态 (3)B曲线表示处于尿素溶液中的曲线,C曲线表示处于蔗糖溶液中的曲线。①尿素分子可缓缓进入细胞液,提高细胞液浓度,当其大于尿素溶液浓度时,细胞开始由失水变为吸水,直至平衡;②蔗糖分子不能进入细胞,在蔗糖溶液中细胞失水,原生质层收缩,使细胞液浓度升高,浓度差减小,失水减慢,直至平衡 (4)D 细胞是否发生质壁分离及其复原的判断 (1)从细胞角度分析: ①死细胞、动物细胞及未成熟的植物细胞不发生质壁分离现象。 ②具有中央大液泡的成熟植物细胞才可发生质壁分离现象。 (2)从溶液角度分析: ①在一定浓度的、溶质不能穿膜的溶液中细胞只会发生质壁分离现象,不能自动复原。 ②在一定浓度的、溶质可穿膜的溶液中细胞先发生质壁分离后自动复原。 ③在高浓度溶液中细胞可发生质壁分离现象,但会因过度失水而死亡,不会再复原。 [网络构建] 填充:①半透膜 ②浓度差 ③膨胀 ④涨破 ⑤皱缩 ⑥质壁分离 ⑦质壁分离复原 ⑧原生质层 ⑨小 ⑩选择透过性? [关键语句] 1.渗透作用发生的两个条件:一是半透膜,二是浓度差。 2.原生质层包括细胞膜和液泡膜以及两层膜之间的细胞质。 3.植物细胞发生质壁分离的原因:①外界溶液浓度大于细胞液浓度,②原生质层的伸缩性大于细胞壁。 4.只有活的成熟植物细胞才可发生质壁分离,动物细胞和根尖分生区细胞不发生质壁分离。 5.细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜,选择透过性是活细胞的功能特性。 6.成熟植物细胞在一定浓度的KNO3、尿素等溶液中会发生先质壁分离后自动复原的现象。 1.下列现象利用渗透作用原理的是(  ) A.氧气进入红细胞 B.水分子通过细胞壁 C.K+通过原生质层 D.红细胞在高浓度盐水中皱缩 解析:选D 渗透作用是指溶剂的跨膜运输,氧气是气体,K+是溶质,因此A项、C项均不属于渗透作用。由于细胞壁是全透性的,不是半透膜,因此B项也不属于渗透作用。 2.下列四项中,不是一个植物细胞发生渗透作用理由的是(  ) A.纤维素和果胶构成的细胞壁是全透性的 B.由细胞膜、细胞质、液泡膜构成的原生质层是选择透过性膜 C.液泡中具有一定浓度的细胞液 D.细胞液的浓度大于(或小于)外界溶液的浓度 解析:选A 构成渗透系统的条件,一是具有半透膜;二是半透膜两侧的溶液具有浓度差。植物细胞是一个渗透系统,原因是有相当于半透膜的原生质层,原生质层两侧的溶液具有浓度差。原生质层是由细胞膜、液泡膜和中间的细胞质构成的。细胞壁是全透性的,不属于半透膜。 3.下列叙述错误的是(  ) A.成熟植物细胞可以看成一个渗透系统的主要原因是原生质层可以看成一层选择透过性膜 B.导管细胞是高度分化的植物细胞,其吸水方式主要是渗透吸水 C.草履虫也可以看成一个渗透系统 D.渗透作用的动力是渗透压,渗透压的大小与溶质的质量浓度无关,而与单位体积内分子个数有关 解析:选B 导管细胞是死细胞,因此不能形成一个渗透系统。 4.下列有关洋葱表皮细胞质壁分离及其复原实验的叙述错误的是(  ) A.发生质壁分离时观察到的现象是液泡体积较小,颜色较深 B.在原生质层与细胞壁之间的溶液为外界溶液 C.在质壁分离复原过程中细胞液浓度减小,细胞吸水能力下降 D.发生质壁分离后的细胞,若放在清水中一定能发生复原 解析:选D 若外界溶液浓度过高,或质壁分离时间过长,洋葱表皮细胞可能会死亡,死亡后则不能发生质壁分离复原。 5.在紫色洋葱表皮细胞临时装片的盖玻片一侧滴加质量分数为0.3 g/mL的蔗糖溶液后,出现了如图所示的情形,请回答: (1)此细胞发生了______________现象,是细胞____________的结果。 (2)图中②的结构名称是_______________,②④⑤共同构成了______________。 (3)图中⑦充满了____________,其浓度____________。 (4)将此细胞置于清水中,⑥的体积会____________,是由于细胞______________的结果。 (5)在滴加质量分数为0.3 g/mL的蔗糖溶液后的过程中,显微镜下不可能观察到的现象是(  ) A.液泡缩小       B.细胞壁与原生质层分离 C.液泡颜色变浅 D.细胞核位于原生质层内 解析:(1)由图示可知,图中原生质层与细胞壁发生了分离,这是由于细胞发生渗透失水的结果。(2)图中②是细胞膜,④是细胞质,⑤是液泡膜,三者共同构成了原生质层。(3)图中⑦是原生质层与细胞壁分离后形成的空间,充满了外界的蔗糖溶液,由于细胞液中水分依次经过液泡膜、细胞质、细胞膜,此处的溶液浓度稍低于外界蔗糖溶液。(4)将已发生质壁分离的植物细胞置于清水中,由于细胞液浓度高于外界的清水浓度,细胞渗透吸水,液泡体积变大。(5)用显微镜观察植物细胞的质壁分离过程中,由于细胞渗透失水,液泡体积逐渐变小,液泡颜色变深,细胞壁与原生质层分离,细胞核位于原生质层内,不会看到液泡颜色变浅现象。 答案:(1)质壁分离 渗透失水 (2)细胞膜 原生质层 (3)蔗糖溶液 略小于0.3 g/mL (4)变大 渗透吸水 (5)C (时间:25分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题4分,共24分) 1.把成熟的草莓浆果洗净后洒上很多蔗糖,会发生的现象是(  ) A.细胞中液泡增大 B.蔗糖分子进入草莓细胞 C.整个细胞壁和原生质层间充满了水 D.细胞中的水分外渗 解析:选D 在草莓浆果的外面洒上很多蔗糖,使细胞外的溶液浓度高于细胞内细胞液的浓度,从而使细胞内的水分外渗。 2.将盛有一定浓度蔗糖溶液的透析袋口扎紧后浸于蒸馏水中,如图表示透析袋中蔗糖溶液浓度与时间的关系(纵坐标表示蔗糖溶液浓度),正确的是(  ) 解析:选B 将盛有一定浓度的蔗糖溶液的透析袋放在蒸馏水中后,蒸馏水将不断向透析袋中扩散,蔗糖溶液浓度不断下降,但受到透析袋容积的限制,到一定时间水分子进出达到动态平衡,此时蔗糖溶液浓度下降到一定程度便保持相对稳定。 3.将洋葱表皮放入一定浓度的KNO3溶液中,其细胞便发生质壁分离,不久这些细胞又逐渐发生质壁分离复原。其原因是(  ) A.细胞液的溶质透出细胞 B.质壁分离后的细胞只允许水分子进入 C.K+和NO可通过细胞膜进入细胞液 D.水和溶质自由地进出细胞 解析:选C 将洋葱表皮细胞放入一定浓度的KNO3溶液中后,由于外界KNO3溶液浓度大于细胞液浓度,细胞渗透失水,细胞发生质壁分离。由于细胞吸收K+和NO,离子进入细胞液,使细胞液浓度上升。当细胞液浓度大于外界KNO3溶液浓度时,细胞又渗透吸水,发生质壁分离复原。 4.撕取紫色洋葱外表皮,分为两份。假定两份外表皮细胞的大小、数目和生理状态一致,一份在完全营养液中浸泡一段时间,浸泡后的外表皮称为甲组;另一份在蒸馏水中浸泡相同的时间,浸泡后的外表皮称为乙组。然后,两组外表皮都用浓度为0.3 g/mL 的蔗糖溶液处理,一段时间后表皮细胞中的水分不再减少。此时甲、乙两组细胞水分渗出量的大小是(  ) A.甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞的相等 B.甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的高 C.甲组细胞的水分渗出量比乙组细胞的低 D.甲组细胞的水分渗出量与乙组细胞无法比较 解析:选C 将两份完全相同的紫色洋葱外表皮细胞分别放入完全营养液和蒸馏水中浸泡相同时间,放入蒸馏水中的外表皮细胞因吸水较多,而使甲组细胞的细胞液浓度大于乙组细胞的细胞液浓度。由于甲组细胞的细胞液与0.3 g/mL蔗糖溶液的浓度差小于乙组细胞的细胞液与0.3 g/mL蔗糖溶液的浓度差。所以乙组细胞水分渗出量多。 5.某同学拟选择一种半透性的膜材料,用于自制渗透计。他采用如图1所示的装置(示意图),对收集到的四种材料甲、乙、丙和丁进行试验,得到了倒置漏斗中的液面高度随时间变化的曲线(如图2)。据图分析,该同学应选择的膜材料是(  ) A.甲    B.乙    C.丙    D.丁 解析:选A 渗透装置中半透膜的选择应遵循:糖分子不能通过半透膜,水分子可以自由通过。分析题中图2可知:乙、丙、丁三种材料均不符合渗透装置中半透膜的要求。 6.在保持细胞存活的条件下,蔗糖溶液浓度与萝卜条质量变化的关系如图所示。若将处于b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度溶液中,则该萝卜条的质量将(  ) A.不变         B.增大 C.减小 D.先增后减 解析:选B 从题图中可以看出:a点表示水分进出细胞达到平衡状态,b点细胞处于失水状态。当把b浓度溶液中的萝卜条移入a浓度溶液中后,细胞吸水,质量增大。 二、非选择题(共26分) 7.(10分)将某一洋葱鳞片叶放在某一浓度的蔗糖溶液中,制成装片,放在显微镜下观察,有3种状态的细胞,如图所示: (1)图B细胞处于何种生理状态?_______________________________________。 (2)这三个细胞在未发生上述情况之前吸水能力大小关系是________________。 (3)图中标号①指的物质是____________________________________________。 (4)假设将洋葱鳞片叶表皮细胞制成装片并使之处于高渗溶液中而发生质壁分离,用显微镜观察一个细胞的质壁分离发展过程,发现该细胞形态的变化顺序将如图中所示的________________________。 (5)若上述三幅图是同一细胞在不同浓度的外界溶液中发生的现象。则这三种溶液浓度的大小关系是________________________________。 解析:(1)(2)(3)由于A、B、C处于同一浓度的蔗糖溶液中,根据图示可以看出B、C均处于质壁分离状态,A可能吸水,也可能既不吸水也不失水,因此这三个细胞在未发生上述情况之前细胞液浓度大小关系是A>B>C,细胞吸水能力大小的关系是A>B>C。由于细胞壁是全透性的,在①中的液体为蔗糖溶液。(4)植物细胞质壁分离过程的变化顺序是A→B→C。(5)由于细胞的质壁分离程度与外界溶液浓度呈正相关,因此可根据质壁分离程度的差异确定:外界溶液浓度的大小为C>B>A。 答案:(1)质壁分离 (2)A>B>C (3)蔗糖溶液 (4)A→B→C (5)C>B>A 8.(16分)(江苏高考)如图为研究渗透作用的实验装置,请回答下列问题: (1)漏斗内溶液(S1)和漏斗外溶液(S2)为两种不同浓度的蔗糖溶液,漏斗内外起始液面一致。 渗透平衡时液面差为Δh,此时S1和S2浓度大小关系为________。 (2)图中半透膜模拟的是成熟植物细胞中的________,两者在物质透过功能上的差异是________________________________________________________________________。 (3)为进一步探究两种膜的特性,某兴趣小组做了以下实验。 实验材料:紫色洋葱。 实验器具:如图所示的渗透装置(不含溶液),光学显微镜,载玻片,盖玻片,镊子,刀片,吸水纸,擦镜纸,滴管,记号笔等。 实验试剂:蒸馏水,0.3 g/mL的蔗糖溶液和与其等渗的KNO3溶液。 部分实验步骤和结果如下: ①选两套渗透装置,标上代号X和Y。 在两个烧杯里均加入一定量的蒸馏水,分别在装置X和Y 的漏斗内加入适量的蔗糖溶液和KNO3溶液,均调节漏斗内外液面高度一致。渗透平衡时出现液面差的装置有________(填代号)。 ②选两片洁净的载玻片,________,在载玻片中央分别滴加________,制作洋葱鳞片叶外表皮临时装片并分别观察装片中细胞的初始状态。 ③观察临时装片中浸润在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞发生的变化,两者都能出现的现象是________。 (4)上述实验中最能体现两种膜功能差异的实验现象是___________________________。 解析:(1)图中漏斗内的液面高于漏斗外,而起始时漏斗内外液面一致,说明水分子的总移动趋势是从漏斗外进入漏斗内,故起始时漏斗内的蔗糖溶液浓度大于漏斗外,由于蔗糖分子不能通过半透膜,所以当水分子进出达到动态平衡的时候,漏斗内的蔗糖浓度仍然大于漏斗外,即S1>S2。(2)图中的半透膜模拟的是成熟植物细胞中的原生质层。半透膜是物理性膜,一般没有生物活性,不具有选择透过性,只要分子的直径小于半透膜的孔径就能通过,否则不能通过;而组成原生质层的细胞膜和液泡膜具有生物活性,有选择透过性,可以主动运输有关物质。(3)①两套渗透装置中,加蔗糖溶液的渗透装置会出现液面差,因为蔗糖分子不能通过半透膜,所以该装置中水分子总的移动趋势是从蒸馏水中移到漏斗内;而加KNO3溶液的渗透装置不出现液面差,因为KNO3溶液中的K+和NO可以通过半透膜,所以半透膜两侧的溶液浓度最终会相同。②选两片洁净的载玻片,标号,在载玻片中央分别滴加蒸馏水,然后将撕取的洋葱鳞片叶外表皮展平置于蒸馏水中,加上盖玻片,制成洋葱鳞片叶外表皮临时装片。③将洋葱鳞片叶外表皮细胞分别浸润在所提供的蔗糖溶液和KNO3溶液中,由于外界溶液的浓度高于洋葱鳞片叶外表皮细胞的细胞液浓度,细胞失水,因此在显微镜下可以观察到两个临时装片中的洋葱鳞片叶外表皮细胞都出现质壁分离现象;但是浸润在KNO3溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞在一段时间后还会出现质壁分离的复原现象,而蔗糖溶液中的洋葱鳞片叶外表皮细胞没有出现质壁分离的复原现象。 答案:(1)S1>S2  (2)原生质层 原生质层能主动运输有关物质而半透膜不能 (3)①X ②标号 蒸馏水 ③质壁分离 (4)KNO3溶液中的细胞质壁分离后会自动复原 PAGE 12 生物膜的流动镶嵌模型 一、对生物膜结构的探索历程 时间(人物) 实验依据 结论或假说 19世纪末欧文顿 对植物细胞进行通透性实验,发现脂质更容易通过细胞膜 膜是由脂质组成 20世纪初 对哺乳动物红细胞的细胞膜进行化学分析 膜的主要成分是脂质和蛋白质 1925年荷兰科学家 从红细胞中提取的脂质铺成单分子层。其面积是红细胞表面积的2倍 膜中的脂质分子必然排列为连续的两层 1959年罗伯特森 电子显微镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构 所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成,是静态的结构 1970年 荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验 细胞膜具有流动性 1972年桑格和尼克森 新的观察实验证据 提出为大多数人所接受的流动镶嵌模型 二、流动镶嵌模型的基本内容 1.结构模型 (1)图中a (2)图中b (3)图中c 2.结构特点:具有一定的流动性。 一、细胞膜的物质组成及其结构的探索 1.仔细观察教材P66[思考与讨论]中磷脂分子图示,思考并讨论下列问题: (1)磷脂分子含有哪些元素? 提示:C、H、O、N、P。 (2)磷脂分子具有怎样的结构特点? 提示:磷脂分子是由磷酸组成的亲水的“头”部和甘油、脂肪酸组成的疏水的“尾”部所构成。 (3)依据磷脂分子的结构特点,运用相关的化学知识,讨论并解释为什么磷脂在空气——水界面上铺展成单分子层? 提示:因为磷脂分子的“头”部亲水,所以在空气-水界面上是“头部”向下与水接触,尾部则朝向空气一面。 2.判断正误 (1)膜的成分中只有脂质和蛋白质。(×) (2)从所有动物的成熟红细胞中提取脂质,在空气-水界面上铺成单分子层,其面积都是红细胞表面积的2倍。(×) 二、细胞膜的流动镶嵌模型 1.模型构建探索 (1)观察教材P66图4-4,分析1959年罗伯特森在电镜下观察到的“暗-亮-暗”三层结构分别是指什么物质? 提出了怎样的生物膜模型? 提示:两边的暗层是蛋白质分子,中间的亮层是脂质分子。罗伯特森提出:所有生物膜都由蛋白质-脂质-蛋白质三层构成的静态结构。 (2)观察教材P67图4-5,分析人、鼠细胞融合实验中两种颜色的荧光均匀分布的直接原因是什么? 提示:被标记荧光的蛋白质分子的运动。 2.判断正误 (1)组成生物膜的蛋白质全部都平铺在脂质表面上。(×) (2)细胞膜内外表面上都有糖蛋白分布。(×) (3)细胞膜上的糖蛋白,具有保护、润滑和细胞识别作用。(√) (4)细胞膜的流动性是指组成细胞膜的蛋白质分子和脂质分子可脱离细胞膜结构随意运动。(×) (5)细胞膜选择透过性的物质基础是细胞膜上的蛋白质。(√) 一、流动镶嵌模型的内容 1.磷脂双分子层构成膜的基本支架,亲水的“头部”排在外侧,疏水的“尾部”排在内侧,这个支架不是静止的,而是流动的。 2.蛋白质分子分布在磷脂双分子层的表面或镶嵌、贯穿于磷脂双分子层中。 3.糖类与某些蛋白质结合形成糖被,有识别、保护、润滑、免疫等作用。 二、结构上具有一定的流动性 1.含义:构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大都不是静止的,而是可以运动的。 2.表现:变形虫的变形运动、细胞的融合、胞吐等。 三、功能上具有选择透过性 1.含义:水分子可以自由通过磷脂双分子层,细胞需要的离子和小分子可以通过,而其他的离子、小分子和大分子则不能通过。如图: 2.原因 (1)某些离子和分子不能透过细胞膜的磷脂双分子层。 (2)与细胞膜上载体蛋白的专一性有关,如图中物质A、B有相应的载体蛋白,而物质C没有相应的载体蛋白。 四、流动性和选择透过性的关系 1.区别:流动性是生物膜的结构特点,选择透过性是生物膜的功能特性。 2.联系:流动性是选择透过性的基础,只有膜具有流动性,才能表现出选择透过性。 [特别提醒] 半透膜、选择透过性膜及生物膜 概念范畴 特点 半透膜 物理学上 的概念 物质能否通过半透膜取决于半透膜孔隙直径的大小 选择透 过性膜 生理学上 的概念 具有生物活性,即使是小分子,只要不是细胞选择吸收的,也不能通过。选择透过性膜可以看成是功能完善的一类半透膜 生物膜 活的生物膜属于选择透过性膜。当细胞死亡时,细胞膜等生物膜的选择透过性就变为全透性 [例1] 科学家在实验中发现,脂溶性物质能够优先通过细胞膜,并且细胞膜会被溶解脂质的溶剂溶解,也会被蛋白酶分解,这些事实说明了组成细胞膜的物质中有(  ) A.糖类和脂质        B.糖类和蛋白质 C.蛋白质和脂质 D.蛋白质和核酸 [解析] 根据“相似相溶”原理以及酶具有专一性的特性,可以得知细胞膜中含有脂质和蛋白质。 [答案] C [例2] 如图表示细胞膜的亚显微结构模式图,请据图回答: (1)图中[B]________的基本组成单位是________。构成细胞膜基本支架的结构是[ ]________。 (2)与细胞膜的识别功能有关的结构是[ ]________。 (3)吞噬细胞吞噬细菌的过程体现了细胞膜具有______性。这是因为___________________________________________________。 (4)不同细胞细胞膜的生理功能不同,主要取决于细胞膜上的什么结构? (填写标号)。 (5)细胞膜的外侧是____(选填“M”或“N”)侧,判断的依据是_________________________。 (6)细胞膜的这种结构模型被称为______________________________________。 [研析] 本题以细胞膜的亚显微结构模式图为载体,考查细胞膜的结构及特性,具体分析如下: [审]——关键信息 信息①:细胞膜的亚显微结构模式图显示,细胞膜的基本支架是磷脂双分子层(图中D所示),蛋白质分子覆盖、镶嵌或贯穿于磷脂双分子层中。 信息②:糖链和蛋白质结合形成糖蛋白,与细胞识别、细胞间信息交流有关。 信息③:M侧具有糖链(图中A所示),可以判断M侧为细胞膜外侧。 [联]——联系基础 设问(1)可联系:细胞膜的基本支架为磷脂双分子层,蛋白质分子的基本组成单位是氨基酸。 设问(2)、(5)可联系:糖蛋白与细胞识别、细胞间信息交流密切相关,并可依据具有糖链的一侧判断出M侧为细胞膜外侧。 设问(3)、(4)、(6)可联系:流动镶嵌模型的内容及细胞膜的结构特点是具有一定的流动性。 [答]——解题规范 设问(1):构成细胞膜基本支架的结构是“[D]磷脂双分子层”而不能答成“[C]磷脂分子”。 设问(2):答成“糖被”也得分。 设问(3):答成“选择透过性”错误,不得分。 设问(4):注意要填写符号“B”,答“蛋白质”不得分。 设问(6):注意不要错答成“细胞膜的亚显微结构模型”。 [答案] (1)蛋白质 氨基酸 [D]磷脂双分子层 (2)[E]糖蛋白 (3)流动 组成细胞膜的蛋白质分子和磷脂分子都不是静止不动的,而是可以运动的 (4)B (5)M M侧有多糖与蛋白质结合形成的糖蛋白,糖蛋白位于细胞膜外侧 (6)流动镶嵌模型 细胞膜内外侧的判断 (1)判断依据:糖蛋白的分布情况。 (2)判断方法: 糖蛋白 [网络构建] 填充:①基本支架 ②嵌入 ③贯穿 ④糖蛋白 ⑤流动性 ⑥选择透过性? [关键语句] 1.脂溶性物质能优先通过细胞膜,说明细胞膜中含有脂质。 2.流动镶嵌模型认为:磷脂双分子层构成膜的基本支架,蛋白质分子覆盖、镶嵌或贯穿于磷脂双分子层中。 3.细胞膜的结构特点是具有一定的流动性,功能特性是具有选择透过性。 4.糖蛋白只分布于细胞膜的外表面,与细胞识别作用有关。 1.下列说法中,与生物膜发现史不一致的是(  ) A.欧文顿在实验基础上提出,膜是由脂质组成的 B.荷兰科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质,在空气—水界面上铺展成单分子层,测得单分子层面积为红细胞表面积的2倍。他们由此推出:细胞膜中的脂质分子必然排列为连续的两层 C.罗伯特森在电镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗的三层结构,提出所有的生物膜都是由磷脂—蛋白质—磷脂三层结构构成的 D.科学家将不同荧光染料标记的人细胞和鼠细胞进行融合,证明了细胞膜的流动性 解析:选C 罗伯特森在电镜下看到的细胞膜的暗—亮—暗的三层结构,提出生物膜由蛋白质—脂质—蛋白质三层结构构成。 2.关于细胞膜流动性的叙述,正确的是(  ) A.因为磷脂分子有头和尾,磷脂分子利用尾部摆动在细胞膜上运动,使细胞膜具有流动性 B.因为蛋白质分子无尾,不能运动,所以它与细胞膜的流动性无关 C.细胞膜的流动性是指蛋白质载体的翻转运动,与磷脂分子无关 D.细胞膜流动性与磷脂分子和蛋白质分子都有关 解析:选D 磷脂双分子层构成细胞膜的基本支架,这个支架不是静止的,具有流动性。构成细胞膜的蛋白质分子大多数也是可以运动的。 3.如图为细胞膜的流动镶嵌模型示意图,有关叙述不正确的是 (  ) A.具有①的一侧为细胞膜的外侧 B.细胞膜表面①的含量较其他生物膜要多 C.组成细胞膜的基本支架是② D.细胞膜的选择透过性与③的种类和数量有关 解析:选C 图示中②为磷脂分子,构成细胞膜的基本支架应为磷脂双分子层,不是磷脂分子。 4.生物体细胞内的膜具有一定的选择透过性,即水分子可以自由通过,细胞要选择吸收的离子和小分子也可以通过,而其他离子、小分子和大分子则不能通过。请根据以下所提供的条件探究细胞膜的选择透过性。 实验材料和用具:新鲜的红色康乃馨、烧杯、玻璃铅笔、质量分数为15%的盐酸、清水、量筒。 (1)简要说明膜的成分与选择透过性的关系。_________________________________。 (2)康乃馨的红色部分是指细胞哪一结构?________________________________。 (3)完善下列实验设计,验证膜具有选择透过性。 第一步:选两只大小相同的烧杯,用玻璃铅笔标上A和B。 第二步:___________________________________________________________。 第三步:___________________________________________________________。 结果预测:________________________________________________________。 原因分析:___________________________________________________________。 解析:康乃馨的红色部分位于其细胞的液泡中,正常情况下其色素分子是不能透过细胞膜和液泡膜,若用盐酸处理其细胞,则细胞膜和液泡膜的选择透过性将改变,这是实验设计的出发点。 答案:(1)膜的选择透过性主要取决于膜的组成成分中的载体蛋白 (2)液泡 (3)第二步:在A、B两只烧杯中,分别加入等量15%的盐酸和清水 第三步:选等量的红色康乃馨花瓣,分别放入A、B两只烧杯中,经过一段时间后观察 结果预测:水中的花瓣仍为红色,水仍呈无色;盐酸中的花瓣红色逐渐变浅,而盐酸溶液变红 原因分析:盐酸对活细胞具有很强的伤害作用,它可以将细胞杀死使其丧失选择透过性,而清水对活细胞无伤害作用 (时间:25分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题3分,共24分) 1.以下关于细胞膜结构的叙述中,不正确的是(  ) A.膜两侧物质分子的排列是不对称的 B.组成膜的物质分子的运动使膜具有一定的流动性 C.磷脂具有保护、润滑、识别和信息传递的作用 D.磷脂排列成双分子层 解析:选C 细胞膜上的糖蛋白具有保护、润滑、识别和信息传递的作用,磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架。 2.从细胞膜上提取了某种成分,用非酶法处理后,加入双缩脲试剂出现紫色,若加入斐林试剂或班氏试剂并加热,出现砖红色。该成分是(  ) A.糖脂       B.磷脂 C.糖蛋白 D.脂蛋白 解析:选C 细胞膜的成分有磷脂、蛋白质和糖类,其中有些蛋白质和糖类结合形成糖蛋白。加入双缩脲试剂产生紫色反应,说明含有蛋白质;加入斐林试剂加热后出现砖红色沉淀说明含有还原性糖。同时含有糖类和蛋白质的是糖蛋白。 3.将用红色荧光染料标记的小鼠细胞与用绿色荧光染料标记的人细胞融合后,放到10 ℃和37 ℃的恒温箱中培养40 min,其结果说明的问题是(  ) A.细胞膜流动性受温度影响 B.细胞膜流动性不受环境影响 C.细胞膜具有选择透过性 D.细胞膜具有一定的流动性 解析:选A 温度影响细胞膜的流动性,在较低温度下,细胞膜的流动性很弱,所以在10 ℃时两种荧光点不均匀分布,而37 ℃时均匀分布。 4.下列不符合生物膜的流动镶嵌模型的说法是(  ) A.磷脂双分子层是轻油般的流体,具有流动性 B.每个磷脂分子的疏水端都向内 C.嵌入磷脂双分子层的蛋白质分子大多能运动 D.生物膜中的磷脂分子和蛋白质分子之间没有联系,所以才具有流动性 解析:选D 生物膜中的磷脂分子和蛋白质分子大都能运动,这使整个生物膜具有流动性。生物膜是一个整体,它上面的各种分子相互作用、密切联系才维持了生物膜的整体性。 5.如图表示细胞膜的亚显微结构,其中a和b为物质的两种运输方式,下列对细胞膜结构和功能的叙述错误的是(  ) A.若图示为肝细胞膜,则尿素的运输方向是Ⅱ→Ⅰ B.细胞间的识别、免疫、细胞的癌变与①有密切的关系 C.适当提高温度将加快②和③的流动速度 D.b 过程不需要 ATP,a 过程未体现膜的选择透过性这一生理特性 解析:选D 图中①是糖蛋白、②是蛋白质、③是磷脂分子,Ⅰ为膜外(外侧有糖蛋白)、Ⅱ为膜内。a 方式是由低浓度向高浓度、需载体协助的主动运输,b 方式是由高浓度向低浓度、不需载体协助的自由扩散。肝细胞内合成的尿素,以自由扩散的方式通过肝细胞膜被运到细胞外;细胞间的识别、免疫和细胞的癌变与膜上的糖蛋白有关;适当提高温度,分子运动速度加快;b 自由扩散不需要能量是正确的,但 a 主动运输需膜上载体蛋白的协助,能体现膜的选择透过性。 6.借助电子显微镜观察细胞膜,可以看到两条暗带中间夹一条明带,那么关于对这两条暗带和一条明带的化学成分的说法最准确的是(  ) A.两条暗带的成分是蛋白质,明带的成分是脂质 B.明带的成分是蛋白质,两条暗带的成分是脂质 C.两条暗带的主要成分是蛋白质,明带的主要成分是脂质 D.明带的主要成分是蛋白质,两条暗带的主要成分是脂质 解析:选C 细胞膜成分中的磷脂双分子层构成了细胞膜的基本骨架,大量的蛋白质分子覆盖在磷脂双分子层的表面,所以在电镜下看到的两条暗带的主要成分应该是蛋白质,中间的明带的主要成分是脂质。 7.下列有关生物膜的叙述正确的是 (  ) A.人体淋巴细胞细胞膜的主要成分是多糖与脂质 B.细胞膜具有一定的流动性,是选择透过性的基础 C.流动镶嵌模型认为:生物膜是蛋白质—脂质—蛋白质三层结构 D.细胞完成分化后,其细胞膜的通透性稳定不变 解析:选B 细胞膜的主要成分是脂质和蛋白质。流动镶嵌模型认为生物膜以磷脂双分子层形成基本骨架,蛋白质镶嵌在表面,部分或全部嵌入、贯穿于磷脂双分子层中,磷脂分子和大部分蛋白质是运动的。细胞膜是一种选择透过性膜,其通透性大小与许多因素(如温度等)有关,并不是稳定不变的。 8.细胞膜是细胞的边界,下列过程不能体现细胞膜具有流动性的是(  ) A.由一个细胞分裂为两个细胞 B.动物细胞膜上的糖蛋白的识别过程 C.植物细胞出现质壁分离 D.高尔基体产生囊泡与细胞膜融合 解析:选B 细胞分裂、质壁分离、分泌蛋白的分泌过程都体现了细胞膜的流动性;动物细胞膜上糖蛋白的识别过程与细胞膜的流动性无关。 二、非选择题(共26分) 9.(12分)用不同的荧光染料标记的抗体,分别与人细胞和小鼠细胞的细胞膜上的一种抗原物质结合,使两类细胞分别产生绿色和红色荧光。当这两种细胞融合成一个细胞时,开始一半呈绿色,一半呈红色。但在37 ℃下保温40 min后,两种颜色的荧光点就呈均匀分布(如图)。据图回答下面的问题: (1)人和小鼠细胞膜表面的抗原属于构成膜结构的______________________物质。 (2)融合细胞表面两类荧光染料分布的动态变化,表明了组成细胞膜的______________等分子是可以运动的,由此可以证实关于细胞膜结构“模型”的观点是成立的。 (3)融合细胞表面两类荧光染料最终均匀分布,原因是__________________,这表明细胞膜的结构特点是具有____________________。 (4)如果该融合实验在20 ℃条件下进行,则两种表面抗原均匀分布的时间将大大延长,这说明__________________________。若在0 ℃下培养40 min,则发现细胞仍然保持一半发红色荧光,另一半发绿色荧光。对这一现象的合理解释是_________________________。 解析:细胞膜的主要成分是蛋白质分子和磷脂分子,能与荧光染料标记的抗体结合的应是膜上的蛋白质分子,即题中所谓的“抗原”物质。人细胞和小鼠细胞融合成一个细胞后,开始时因温度和时间的关系,不同膜上的荧光性表现在相对集中的区域,其物质的流动性暂时未得到体现。将融合细胞置于37 ℃下保温0.5 h后,温度适宜,膜上的分子因流动而发生重新排列,表现出荧光点均匀分布的现象,若温度降低,膜流动性减弱,两种荧光混合的时间大大延长甚至不能混合。 答案:(1)蛋白质 (2)蛋白质 (3)构成膜结构的磷脂分子和蛋白质分子大都可以运动 一定的流动性 (4)随环境温度的降低,膜上蛋白质分子的运动速率减慢 细胞膜的流动性特点只有在适宜的条件下才能体现 10.(14分)科学家研究细胞膜上的各种蛋白质时,通过测定氨基酸序列及其相应的DNA序列,发现了一种细胞水通道蛋白,并推测细胞渗透吸水或失水过程中,水分子进出需通过此通道。请完成下面的实验探究。 探究课题:细胞对水的吸收是否需要细胞膜上的水通道蛋白。 实验假设:_____________________________________________________。 探究准备:人体成熟红细胞、生理盐水、活性蛋白酶、显微镜、载玻片、盖玻片等。 探究步骤: (1)选取人体红细胞,用________稀释,分别置于A、B两试管中。 (2)A试管加入一定量的活性蛋白酶,B试管加入________高温下失活的蛋白酶。 (3)一定时间后,分别取A、B两试管中的红细胞样液制成1、2号临时装片。 (4)用显微镜观察正常红细胞的形态。 (5)分别在1、2号临时装片的盖玻片一侧滴加清水,在另一侧________________,一段时间后观察,具体观察指标是________________________________。在(2)中用蛋白酶处理细胞的目的是________________________________,设置B组的目的是______________。 探究结论:若____________________,说明细胞对水的吸收需要细胞膜上的水通道蛋白。 答案:实验假设:细胞对水的吸收需要细胞膜上通道蛋白的协助 探究步骤:(1)生理盐水 (2)等量 (5)用吸水纸吸引 红细胞的体积变化 去除通道蛋白 对照 探究结论:1号装片的细胞体积不变,2号装片的细胞体积明显变大 PAGE 10 物质跨膜运输的方式 一、被动运输 1.概念:物质进出细胞时,顺浓度梯度的扩散。 2.类型 方式 自由扩散 协助扩散 特点 物质通过简单的扩散作用进出细胞 进出细胞的物质借助载体蛋白的扩散 实例 水、O2、CO2、甘油、乙醇、苯等 葡萄糖进入红细胞 二、主动运输 1.物质运输方向:从低浓度→高浓度。 2.基本条件 (1)细胞膜上相应载体蛋白的协助。 (2)消耗细胞内化学反应所释放的能量。 3.生理意义:保证了活细胞能够按照生命活动的需要,主动选择地吸收所需要的营养物质,排出代谢废物和对细胞有害的物质。 一、被动运输 1.仔细观察教材P71图4-7,思考并回答下列问题: (1)图示中绿色和红色的圆点多少表示什么意义? 提示:表示细胞内外两种物质的浓度大小。 (2)由图示分析,自由扩散和协助扩散需要消耗能量吗?为什么? 提示:都不需要消耗能量,因为二者都是顺物质浓度梯度进行的。 (3)试从物质运输动力角度分析,为什么自由扩散和协助扩散被称为被动运输? 提示:自由扩散和协助扩散的物质运输动力都是物质浓度差,即都是顺浓度梯度进行的,不需要消耗能量,所以统称为被动运输。 2.判断正误 (1)相对分子质量小的物质或离子都可以通过自由扩散进入细胞内。(×) (2)葡萄糖进入红细胞需要载体蛋白的协助,但不需要消耗能量,属于协助扩散。(√) 二、主动运输 1.观察教材P71表4-1,回答下列问题: (1)表格中不同离子浓度比值有什么特点?说明了什么问题? 提示:不同离子浓度比值均大于1;说明了丽藻细胞能够逆浓度梯度从外界池水中吸收这些离子。 (2)由此推测丽藻细胞对表中各种离子的吸收方式是什么? 提示:主动运输。 2.判断正误 (1)只有大分子物质进出细胞的方式是主动运输。(×) (2)在果脯腌制过程中慢慢变甜。是细胞主动吸收糖分的结果。(×) (3)协助扩散和主动运输都需要细胞膜上的同一种载体蛋白。(×) 三、大分子物质进出细胞  阅读教材P72小字文字内容,回答下列问题: 1.大分子颗粒性物质通过什么方式进出细胞? 提示:胞吞、胞吐作用。 2.胞吞和胞吐属于跨膜运输吗?是否需要消耗能量? 提示:不属于。胞吞、胞吐利用了膜的流动性,需要消耗能量。 一、物质出入细胞方式比较 物质种类 运输方式 方向 载体 能量 实例 小分子物质 被动运输 自由扩散 高浓度→低浓度 不需要 不需要 水、气体、胆固醇、乙醇、甘油、苯、脂肪酸、脂溶性维生素等 协助扩散 高浓度→低浓度 需要 不需要 葡萄糖进入红细胞 主动运输 低浓度→高浓度 需要 需要 小肠吸收葡萄糖、氨基酸、无机盐等 大分子物质 胞吐 由膜内到膜外 不需要 需要 分泌蛋白 胞吞 由膜外到膜内 不需要 需要 变形虫吞食绿脓杆菌 1.载体 2.胞吞和胞吐进行的结构基础是细胞膜的流动性;胞吞和胞吐与主动运输一样也需要能量,如果分泌细胞的ATP合成受阻,则胞吞和胞吐作用不能继续进行。 [特别提醒] (1)受细胞内外物质浓度差影响的是自由扩散和协助扩散。 (2)受载体蛋白影响的是协助扩散和主动运输。 (3)受O2浓度影响的只有主动运输。 (4)三种运输方式都受温度影响,因为温度影响细胞膜的流动性;除此之外,温度还通过影响能量的供应来影响主动运输。 二、影响物质跨膜运输的因素 1.物质浓度(在一定的浓度范围内) (1)自由扩散的运输动力是两侧溶液的浓度差,在一定浓度范围内,随物质浓度的增大,其运输速率与物质浓度成正比。 (2)协助扩散或主动运输都需要载体协助,在物质浓度较低时,随物质浓度的增大,运输速率也逐渐增大,到达一定物质浓度时,由于受膜上载体数量的限制,运输速率不再随浓度增大而增大。 2.氧气浓度 (1)氧气浓度可以影响细胞呼吸产生能量的多少。被动运输不需要能量,因此与氧气浓度无关,运输速率不随氧气浓度增大而改变。 (2)主动运输方式既需要载体协助又需要消耗能量。在一定范围内,随氧气浓度升高,运输速率不断增大,当氧气浓度足够高时,能量供应充足,但由于受膜上载体数量的限制,运输速率不再随氧气浓度增大而增大。 [例1] (新课标全国卷)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 [解析] 在完全营养液中浸泡后的洋葱外表皮细胞,其细胞液的浓度维持正常,在蒸馏水中浸泡相同时间的洋葱外表皮细胞,其细胞液的浓度降低。两组外表皮用0.3 g/mL的蔗糖溶液处理后,都会因外界溶液浓度大于细胞液浓度而失去水分,但因乙组外界溶液与细胞液的浓度差更大,故乙组失去水分的量多于甲组。水分通过细胞膜的方式为自由扩散,属于被动运输。 [答案] C [例2] 如图为物质出入细胞膜的示意图,据图回答: (1)图中所示的细胞膜模型称为_________________________________________。 (2)细胞膜的基本支架是[ ] (填图中字母及名称);细胞膜功能的主要承担者是[ ]________(填图中字母及名称)。D代表________。 (3)细胞膜从功能上来说,它是一层________膜。O2、CO2等物质通过细胞膜的方式是图中的哪一种?________(填图中字母编号)。 (4)动物细胞吸水膨胀时B的厚度变小,这说明B具有______________________________。 (5)氨基酸从肠腔进入小肠上皮细胞的过程是以图中的哪种方式?________(填图中编号);与O2、CO2等物质的运输相比,此方式的最大特点是____________________,与此相关的细胞器结构有________、________。 [研析] 本题考查细胞膜的结构模型和物质进出细胞膜的方式,具体分析如下: [审]——提取信息 信息①:细胞膜的模式图及图中糖链的位置。 信息②:细胞吸水膨胀时B的厚度变小。 信息③:图中物质b从分子数多的一侧到分子数少的一侧,不需要载体蛋白协助,不消耗能量,图中c、d从分子数多的一侧到分子数少的一侧,需要载体蛋白协助,不消耗能量。 信息④:图中物质a、e都是逆物质浓度运输,并且需要载体蛋白协助,消耗能量。 [析]——解读信息 解读①:图示为细胞膜的流动镶嵌模型,磷脂双分子层(B)构成膜的基本支架,蛋白质分子(A)镶嵌其中,有的蛋白质分子上结合有糖链(D),即有糖链的一侧为膜的外侧。 解读②:说明细胞膜具有一定的流动性。 解读③:说明物质b为自由扩散,物质c、d为协助扩散。 解读④:物质a为主动运输,且从细胞外进入细胞内;物质e为主动运输,且从细胞内到细胞外。 [答]——解题规范 设问(2):答成“[B]磷脂分子”不给分,要指明是“磷脂双分子层”。 设问(3):不能错答成“具有一定的流动性”。 设问(5):不要忽略物质进出细胞的方向而错答成“e”。 [答案] (1)流动镶嵌模型 (2)[B]磷脂双分子层 [A]蛋白质 糖链 (3)选择透过性 b (4)一定的流动性 (5)a 既需要载体蛋白,又需要消耗能量 线粒体 核糖体 物质进出细胞方式的判断 一看物质分子大小,判断是否是跨膜运输;二看能量;三看载体。 [网络构建] 填充:①需要 ②需要 ③不需要 ④需要 ⑤逆 ⑥顺? [关键语句] 1.自由扩散既不需要载体,也不需要能量,水、气体及脂溶性物质以自由扩散方式运输。 2.协助扩散需要载体,但不需要能量,如红细胞吸收葡萄糖。 3.主动运输既需要能量,又需要载体,无机盐离子主要以主动运输方式出入细胞。 4.大分子物质进出细胞的方式是胞吞、胞吐,不属于跨膜运输。 1.人体组织细胞从组织液中吸收甘油的量主要取决于(  ) A.组织液中甘油的浓度 B.细胞膜上载体的数量 C.细胞中ATP的数量 D.细胞膜上的某种载体数量 解析:选A 甘油进入组织细胞的方式是自由扩散,其吸收量主要取决于组织液中甘油的浓度,与能量和载体无关。 2.(广东高考)某物质从低浓度向高浓度跨膜运输,该过程(  ) A.没有载体参与     B.为自由扩散 C.为协助扩散 D.为主动运输 解析:选D 主动运输的特点是由低浓度到高浓度,需要载体,需要能量。 3.如图是物质进出细胞方式的概念图,对图示分析正确的是(  ) A.据图可确定①为既耗能又需载体蛋白的主动运输 B.⑤和⑥两种方式的共同特点是逆浓度梯度运输物质 C.母乳中的免疫球蛋白可通过①和③两种方式被吸收 D.果脯腌制时蔗糖进入细胞与③胞吞作用有关 解析:选A 据图分析可知,①是主动运输,②是被动运输,③④分别为胞吞和胞吐,⑤⑥分别为自由扩散和协助扩散。主动运输既消耗能量也需要载体蛋白协助;被动运输的特点是物质顺浓度梯度运输;免疫球蛋白是大分子物质,通过胞吞作用吸收;蔗糖进入果脯细胞是因为在腌制过程中果脯细胞死亡,细胞膜失去了活性。 4.如图表示一种物质的跨膜运输方式,下列叙述中正确的是(  ) A.该膜中载体也能运输蔗糖 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 解析:选D 据图可知,葡萄糖进入细胞需要载体,而不需要能量,故该跨膜方式为协助扩散,只能从高浓度运输到低浓度。跨膜运输中的载体具有专一性,运输葡萄糖的载体不能运输蔗糖;碘进入细胞的方式为主动运输而不是协助扩散;由于膜上运输相应物质的载体数量是有限的,故运输会达到饱和。 5.物质进入细胞都要穿过细胞膜,不同物质穿过细胞膜的方式不同。如图分别表示在一定范围内细胞膜外物质进入细胞膜内的三种不同情况。据图回答下列问题。 (1)据图指出A、B、C所表示的物质运输方式:A是________,B是________,C是________。 (2)上述三种运输方式中,哪一种加入呼吸抑制剂后曲线会发生变化?_______________。为什么?_______________________________________。 (3)乙醇、CO2、氨基酸通过细胞膜的方式分别是________、________、________。 解析:图A所示,随细胞外浓度增加,在一定范围内通过细胞膜进入细胞内的物质运输速率也增加,这是自由扩散。图B中,随着细胞外浓度的增加,通过细胞膜进入细胞内的物质运输速率在前期也几乎呈直线关系增加,但在后期细胞外浓度虽然继续增加,而进入细胞内物质的速率却不是呈直线关系增加,而是逐渐趋向平缓,这说明该物质进入细胞时要依靠细胞膜上的载体,当膜上所有能够参与运输这一物质的载体蛋白质都参与时,其运输速率不再随膜外物质浓度的增加而提高,因此,B是协助扩散。图C表示细胞内物质浓度与时间、细胞外物质浓度关系曲线,也接近于B,说明它也是与细胞膜上的载体蛋白有关。但是在膜外物质浓度比膜内物质浓度低时,该物质仍能进入膜内,说明它是靠主动运输进入细胞的,需要消耗能量,所以C是主动运输。上述三种运输方式中只有主动运输需要消耗细胞内的能量。而细胞内能量是依靠细胞呼吸来供应的。如果加入了呼吸抑制剂后,就会抑制细胞呼吸,这时依靠能量供应的主动运输就不能继续进行。乙醇和CO2进出细胞的方式都是自由扩散,而氨基酸以主动运输的方式进入细胞,并由呼吸作用提供能量。 答案:(1)自由扩散 协助扩散 主动运输 (2)主动运输(C) 主动运输需要呼吸作用提供能量 (3)自由扩散 自由扩散  主动运输 (时间:25分钟;满分:50分) 一、选择题(每小题3分,共24分) 1.氧气透过肺泡进入毛细血管的过程是(  ) A.全部为主动运输 B.大部分为扩散作用,少部分为主动运输 C.全部为扩散作用 D.少部分为扩散作用,大部分为主动运输 解析:选C 氧气进入毛细血管是通过扩散作用进行的。 2.将紫色洋葱在完全营养液中浸泡一段时间,撕取外表皮,先用浓度为0.3 g/mL的蔗糖溶液处理,细胞发生质壁分离后,立即将外表皮放入蒸馏水中,直到细胞中的水分不再增加。若在该实验过程中,蔗糖溶液处理前外表皮细胞液的浓度为甲,细胞中的水分不再增加时外表皮细胞液的浓度为乙,则甲、乙的关系以及实验过程中水分进出细胞的方式为(  ) A.甲<乙,被动运输     B.甲>乙,被动运输 C.甲>乙,主动运输 D.甲=乙,主动运输 解析:选B 蔗糖溶液处理后的细胞放在蒸馏水中能吸收水分,因此,直到细胞中水分不再增加时,细胞液的浓度降低了。水分进出细胞的方式是自由扩散,属于被动运输。 3.科学家在研究细胞膜运输物质时发现有下列四种关系,分别用图中四条曲线表示,在研究物质X的跨膜运输时,发现其运输方式与曲线②和曲线④相符。请问细胞膜运输物质X的方式是(  ) A.主动运输 B.协助扩散 C.自由扩散 D.胞吐 解析:选A 曲线①说明运输速率与物质浓度成正比,不受其他因素的限制,应为自由扩散;曲线②说明在一定浓度范围内,随物质浓度升高运输速率加快,当达到一定程度后,由于受到载体蛋白数量的限制,运输速率不再增加,从而保持稳定,说明这种运输方式需要载体,不是自由扩散,可能是协助扩散或主动运输;曲线③说明运输速率与氧气浓度无关,而氧气浓度的高低影响能量的产生,进而影响主动运输的速率,说明这种运输方式不是主动运输,有可能是自由扩散或协助扩散;曲线④说明运输速率与氧气浓度有关,说明这个过程需要能量。综合曲线②和④,物质X的运输方式只能是主动运输。 4.海带细胞中碘的浓度比海水中高出许多,其原因是(  ) A.海带细胞膜为全透性膜 B.碘的通透性强 C.海带细胞膜上运载碘的载体多 D.海水中的碘含量高 解析:选C 海带对碘的吸收是主动运输,从分子水平解释是由于海带细胞膜上运载碘离子的载体多,而载体的种类和数量决定了细胞对离子吸收的种类和数量。 5.甲、乙两种物质分别依赖自由扩散和协助扩散进入细 胞,如果以人工合成的无蛋白磷脂双分子膜代替细胞 膜,并维持其他条件不变,则(  ) A.甲运输被促进 B.乙运输被促进 C.甲运输被抑制 D.乙运输被抑制 解析:选D 是否需要载体是自由扩散与协助扩散的区别。由于人工合成的无蛋白磷脂双分子膜无蛋白质,也就没有载体,协助扩散将受到抑制。 6.图中曲线a、b表示物质跨(穿)膜运输的两种方式,下列表述正确的是(  ) A.脂溶性小分子物质不能通过方式a运输 B.与方式a有关的载体蛋白覆盖于细胞膜表面 C.方式b的最大转运速率与载体蛋白数量有关 D.抑制细胞呼吸对方式a和b的转运速率均有影响 解析:选C 脂溶性小分子物质以自由扩散的方式进出细胞;方式a表示的是自由扩散,如果需要载体蛋白的参与,那么与之有关的载体蛋白应贯穿于细胞膜中构成蛋白质通道;抑制细胞呼吸对方式b的转运速率可能有影响,而对方式a的转运速率无影响。 7.如图为某种离子跨膜运输的示意图,由此做出的判断正确的是(  ) A.图中离子跨膜的正确顺序是乙→丙→甲 B.离子跨膜有随机性并消耗ATP中的能量 C.磷脂的运动使离子跨膜的通道自动开闭 D.图示的离子跨膜方式为自由扩散 解析:选A 细胞外的物质先与开口朝外的载体蛋白结合,然后在能量的驱动下,载体蛋白开口朝内,将物质释放出来;细胞膜具有选择透过性;磷脂的运动不能使离子跨膜的通道自动开闭;图示的离子跨膜方式既需要载体又需要能量,为主动运输。 8.如图所示不能够表达的过程是(  ) A.肾小管细胞分泌K+ B.胰岛细胞分泌胰岛素 C.胃腺细胞分泌胃蛋白酶 D.淋巴细胞分泌抗体 解析:选A 题中的图表示的是胞吐过程。B、C、D选项中均涉及分泌蛋白,分泌蛋白的分泌通过胞吐形式排到细胞外,而K+的分泌属于主动运输过程。 二、非选择题(共26分) 9.(11分)如图是物质进出细胞的三种方式模式图(黑点代表物质分子),据图回答: (1)图甲表示_____________,图乙表示_____________,图丙表示 ________。 (2)物质进出细胞需要消耗能量的是[  ]________。甘油进入小肠上皮细胞的方式是[  ]____________,物质进出细胞需要载体蛋白而不消耗能量的方式是[  ]________。 (3)与甲方式相比,丙方式的主要特点是需要借助_____________________,该物质是在细胞内的________上合成的。与丙相比,乙方式的不同之处是需要________,主要来自于________(细胞器)。 (4)加入呼吸抑制剂,________方式将会受到影响。 解析:由图示信息可知,图甲是由高浓度运输到低浓度一侧,不需要载体蛋白,为自由扩散,乙图表示的是从低浓度运输到高浓度的一侧,需要载体蛋白协助,并消耗能量,是主动运输;图丙表示由高浓度运输到低浓度一侧,需要载体蛋白协助,不需要消耗能量,所以是协助扩散。甘油进出细胞的方式是自由扩散,协助扩散和主动运输都需要载体蛋白协助,主动运输还需要消耗能量,所以加入呼吸抑制剂,将会影响主动运输。 答案:(1)自由扩散 主动运输 协助扩散 (2)[乙]主动运输 [甲]自由扩散 [丙]协助扩散 (3)载体蛋白 核糖体 消耗能量 线粒体 (4)乙 10.(15分)影响物质进出细胞速率的因素很多,如温度、氧分压、细胞外物质浓度等,如图为离体番茄根细胞中K+的含量和氧分压的关系图解。请据图回答下列问题。 (1)AB曲线说明_________________________,原因是____________________________。 (2)BC曲线说明_________________________,原因是_____________________________。 (3)在B点,________________________成为根细胞内K+含量继续增高的限制因素。 (4)根据上述原理,增进肥效的有效措施是__________________________________。 (5)图中的哪一条曲线能说明红细胞运输葡萄糖的速率与血浆中葡萄糖浓度之间的关系(  ) 解析:主动运输需要载体和能量,载体的多少和种类以及呼吸作用的强弱(与能量产生的多少有关),这些因素都会影响到主动运输。葡萄糖进入红细胞的运输方式为协助扩散,在一定浓度范围内,血糖浓度越大,运输速率越快,但因膜上运输葡萄糖的载体蛋白的数量是有限的,所以当葡萄糖浓度达到一定值时,运输速率不再加快。 答案:(1)在一定的氧分压范围内,番茄根吸收K+与氧分压的高低成正比 氧分压越高,番茄根细胞的呼吸作用就越强,吸收的K+就越多 (2)当氧分压达到一定值后,K+的吸收就不随氧分压的增高而增加 根细胞膜上运输K+的载体达到了饱和 (3)载体的数量 (4)中耕松土,提高根细胞的呼吸作用 (5)C [知识归纳整合] 物质穿膜运输问题是学生解题的难点之一,其原因有两个方面,首先是学生对题目涉及的生物体局部结构不清楚,无从着手分析,其次是对物质是否跨膜还是非跨膜(即膜融合)进出细胞,不能作出正确判断。另外学生缺乏空间想象能力,不会将生物体局部结构进行放大,并利用图示表示出来。 1.物质在细胞内不同细胞器之间的跨膜分析 (1)同一细胞内线粒体与叶绿体之间的跨膜: a为O2,b为CO2,由产生场所到利用场所共跨4层膜。 (2)分泌蛋白形成过程中的跨膜问题: ①内质网上的核糖体合成肽链后直接进入内质网中加工,不跨膜。 ②蛋白质在内质网中完成初步加工后,经“出芽”形成囊泡与高尔基体融合,不跨膜。 ③高尔基体对蛋白质进一步加工后,成熟蛋白也以囊泡形式分泌,并与细胞膜融合,以胞吐方式分泌出细胞,整个过程均不跨膜。 2.物质在血浆、组织液等内环境与细胞之间的跨膜分析 (1)几种由单层细胞形成的结构: 人体中有很多由单层细胞构成的管状或泡状结构,如毛细血管、毛细淋巴管、小肠绒毛、肺泡、肾小球和肾小管等,这些非常薄的结构有利于物质交换,物质通过这些管壁或泡壁时,要经过2层细胞膜。 (2)物质由血浆进入组织液的跨膜: 葡萄糖、氧气等物质从血浆进入组织液,经过组织处的毛细血管,至少要跨毛细血管壁(一层上皮细胞,共2层细胞膜)。 (3)物质由组织液进入细胞的跨膜: 物质由组织液进入细胞的跨膜,要分析该物质具体在细胞中被利用的场所,然后计算出跨膜层数。如图中葡萄糖等物质利用的场所是细胞质基质,因此组织液中的葡萄糖等物质只跨1层膜,进入细胞质基质即被利用。氧气利用的场所在线粒体内膜上,它要跨3层膜,进入线粒体中被利用。 3.体外环境与血浆之间的跨膜分析 物质由体外环境(肺泡、小肠等)进入血浆,至少要跨1层上皮细胞和1层毛细血管壁细胞,即要跨4层膜,才能进入到血浆中。 物质进入血浆后,由循环系统转运到全身各处的毛细血管,该过程是不跨膜的。 [强化针对训练] 1.1分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来,进入一相邻细胞的叶绿体基质内,至少穿过的生物膜层数及磷脂分子层数分别是(  ) A.5层和10层        B.6层和12层 C.7层和7层 D.8层和16层 解析:选B 1分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来,进入相邻细胞的叶绿体基质内(如图),因叶绿体和线粒体都是具有双层膜的细胞器,故共穿过的生物膜是6层,而每一层膜由2层磷脂分子构成,所以共穿过12层磷脂分子层。 2.内质网腔内的分泌蛋白,输送到高尔基体腔内进一步加工,最后释放到细胞外。这一过程中分泌蛋白通过的生物膜层数是(  ) A.4层   B.3层   C.2层   D.0层 解析:选D 如图所示,分泌蛋白在内质网上的核糖体中合成,经过内质网的加工,由内质网腔膨大、出芽形成具膜的小泡,把分泌蛋白输送到高尔基体腔内,做进一步加工后,再由高尔基体边缘突起形成小泡,把蛋白质裹在小泡内,运输到细胞膜,最后小泡与细胞膜融合,经细胞膜的胞吐作用把蛋白质释放到细胞外。整个过程中分泌蛋白都是以小泡的形式移动,而并非穿过生物膜进行运输,故这一过程中穿过的生物膜层数是0层。 3.血浆中的1个葡萄糖分子进入组织细胞被彻底氧化分解,需要穿过几层细胞膜(  ) A.5层 B.3层 C.6层 D.4层 解析:选B 血浆中的葡萄糖分子进入组织细胞必须通过内环境(如图所示)。葡萄糖首先要穿过毛细血管壁进入组织液,毛细血管壁由一层上皮细胞组成,所以葡萄糖穿过这层细胞即穿过2层细胞膜,再进入组织细胞共穿过3层细胞膜。进入组织细胞的葡萄糖在被彻底氧化分解时,首先要在细胞质基质中经过细胞呼吸的第一阶段,被分解成两分子丙酮酸,再进一步进入线粒体被彻底氧化分解。葡萄糖分子不直接进入线粒体,所以血浆中的葡萄糖进入组织细胞被彻底氧化分解经过的细胞膜只有3层。本题易误选A,因线粒体为双层膜结构,而实际上完整的葡萄糖分子只进入到细胞质基质,初步分解后才进入线粒体,但进入线粒体的已不是葡萄糖分子,而是丙酮酸。另外,题目所问的是几层细胞膜,线粒体的内、外膜也不是细胞膜。 4.用同位素标记血液的葡萄糖分子,若该分子流经肾脏后又经过肾静脉流出,该分子穿过几层细胞膜(  ) A.4层 B.8层 C.0层或8层 D.16层 解析:选C 血糖流经肾脏后又经肾静脉流出的过程中,经过了肾小球的滤过作用和肾小管的重吸收作用(如图所示)。整个过程中葡萄糖分子依次穿过了肾小球毛细血管、肾小囊壁、肾小管壁和肾小管周围的毛细血管壁而重新回到血液,最后经肾静脉流出。而这些“壁”都很薄,只由一层上皮细胞构成,而每穿过一层细胞即经过2层细胞膜,故共穿过8层膜。但并非每个葡萄糖分子都会从肾小球滤过,若没有滤过的葡萄糖分子,则从入球小动脉流入而又直接从出球小动脉流出,再流经肾小管周围的毛细血管,最后经肾静脉流出,这个过程中葡萄糖分子始终在血管中流动,没有穿过任何膜结构。 5.蛋白质的消化产物被人体所吸收并转化为组织蛋白的过程中,共穿过的磷脂分子层数是(  ) A.4 B.8 C.7 D.14 解析:选D 食物中的蛋白质在消化道中被蛋白酶和肽酶分解成氨基酸,主要在小肠中被吸收,其吸收过程如图所示。肠腔中的氨基酸经过小肠绒毛上皮细胞(2层膜)+绒毛内毛细血管壁(2层膜)+组织处毛细血管壁(2层膜)+组织细胞膜(1层膜)=7层膜;而1层膜由2层磷脂分子构成,所以共穿过14层磷脂分子层。 PAGE 15