[ID:11-5440939] 高三生物二轮专题复习资料(整理)
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专题一 生物实验及设计基础 一、网络导学包括必修和选修教材考试大纲规定的17个常规实验及实验设计的原则、方法与解题思路。 二、考纲提示 实验能力是高考“考试说明”要求学生掌握的一项基本能力(设计和完成实验的能力)。此能力要求也包括两方面的内容:一是独立实验的能力(大纲归定学生实验和教师演示实验),即理解实验原理、目的、要求、材料、用具;掌握实验的步骤、控制实验条件、使用有关仪器、安全问题处理;观察现象、分析数据、得出结论;常规实验非常规做法。二是能根据要求灵活运用已学过的自然科学理论、实验方法和仪器,设计简单的实验方案并处相关的实验问题。 (一)实验方法要素及处理要素关系的基本原则  1.假设与假设验证原则    实验的第一个要素:“假设”;第一项原则是“假设验证”原则。 第一个要素:假设 第一项原则:假设验证原则 假设:较概括的假定 预期:较具体的推断 验证:用事实证实或证伪 科学实验遵循的程序准则: 假设——预期——验证  2.变量与单一变量原则    实验的第二个要素:“变量”;第二项原则是“单一变量”原则。 第二个要素:变量 第二项原则:单一变量原则 ①实验变量(自变量) ②反应变量(因变量) 实验目的在于操纵自变量,获取因变 ③无关变量(控制变量) ④额外变量(干扰变量) 实验关键在于控制无关变量,减少干扰变量 一个实验变量对应观测一个反应变量。 如A实验变量对应观测A反应变量,不可混入B反应变量。 单一变量原则,有两层意思:一是确保“单一变量”的实验观测,即不论有几个实验变量,都应做到一个实验变量对应观测一个反应变量;二是确保“单一变量”的操作规范,即实施中要尽可能避免无关变量及额外变量的干扰。 3.控制与平稳控制原则 实验的第三个要素是“控制”,第三项原则是“平衡控制”原则。 第三个要素:控制 第三项原则:平衡控制原则 ①严格操纵控制实验变量与反应变量 ②力求平衡抵消无关变量与额外变量 ①单组法:对同一对象,既用A法,又用B法 ②等组法:对象状况相等,甲用A法,乙用B法 ③轮组法:甲组:A法→B法 乙组:B法→A法?[1]? 通过实验控制,尽量消除实验误差,以取得较为精确的实验结果。 4.对照与实验对照原则 实验的第四个要素是“对照”;第四项原则是“实验对照”原则。 第四个要素:对照 第四项原则:实验对照原则 设置对照,进一步消除无关变量对实验结果的影响,以增加实验结果的可信度 ①空白对照:指明不做任何实验处理的对照组。 ②自身对照:实验与对照在同一对象上进行。 ③条件对照:给实验组某种处理,给对照组另一条件的处理。 ④相互对照:几个实验组相互对照。 5.捕获解释与真实客观原则   实验的第五个要素是“捕获”和“解释”;第五项原则是“真实客观”原则。 第五个要素:捕获与解释 第五项原则:真实客观原则 捕获:捕捉、记录由实验变量而引起的反应变量的变化和结果,即捕获事实。 解释:论证、说明实验变量与反应变量的因果关系,并推出结论,即解释事实。 捕获解释事实、现象、数据,一定要实事求是,客观真实,力戒主观臆造 (二) 实验设计的基本内容、三个原则、实例和备考策略 1.实验设计的基本内容 (1) 实验名称 是关于一个什么内容的实验。 (2) 实验目的 要探究或者验证的某一事实。 (3) 实验原理 进行实验依据的科学道理。 (4) 实验对象 进行实验的主要对象。 (5) 实验条件 根据实验原理确定仪器和设备;要细心思考实验的全过程。 (6) 实验方法与步骤 采用的方法及最佳操作程序。每一步必须是科学的;能及时对仪器、步骤进行有效矫正。 (7) 实验测量与记录 对实验过程及结果应有科学的测量手段与准确客观的记录。 (8)实验结果预测及分析 能够预测可能出现的实验结果并分析导致的原因。 (9) 实验结论 对实验结果进行准确的描述并给出一个科学的结论。 2.实验设计的实例分析 “验证成熟植物细胞的渗透作用”实验设计实例: Ⅰ 实验名称:观察马铃薯条的渗透吸水与渗透失水现象。 Ⅱ 实验目的:验证成熟植物细胞的渗透作用。 Ⅲ 实验原理:当外界溶液浓度大于细胞液浓度时,植物细胞通过渗透作用失水;反之则吸水。 Ⅳ 实验对象:新鲜马铃薯条。 Ⅴ 实验条件:0.8g/mL的蔗糖溶液、蒸馏水、大试管、有刻度的小烧杯、刀片、镊子等。 Ⅵ 实验设计的基本原则:对照、等量。 Ⅶ 实验方法与步骤: (1)制备3条长度、宽度、体积都相同的新鲜马铃薯条。 (2)将其中的2条分别放入盛有等体积的蔗糖溶液与蒸馏水的烧杯中,另1条放入加塞的空试管中。 (3)2h以后,通过比较的方法观察薯条的长度变化及蒸馏水、蔗糖溶液体积的变化。 Ⅷ 实验结果预测分析:可能出现的实验结果是: (1)放入蒸馏水中的薯条长度增加,而放入蔗糖溶液中的薯条长度变小,且蔗糖溶液体积明显大于蒸馏水体积。 (2)放入蒸馏水中的薯条长度增加,而放入蔗糖溶液中的薯条长度不变,且蒸馏水的体积小于蔗糖溶液体积。 (3)放入蒸馏水中的薯条长度不变,而放入蔗糖溶液中的薯条长度变小,且蔗糖溶液体积大于蒸馏水体积。 (4)薯条的长度及溶液的体积都没有明显的变化。 Ⅸ  实验测量与记录:将放入溶液中的薯条与试管中的薯条比较观察,并比较烧杯中溶液的体积:放入蒸馏水中的薯条变长、放入蔗糖溶液中的薯条变短,且烧杯中蔗糖溶液的体积比蒸馏水的体积大。 Ⅹ  实验结论:放入蔗糖溶液中的薯条渗透失水,放入蒸馏水中的薯条渗透吸水。 3.实验设计题的分类解析 验证性实验的基本内容 (1)实验题目 (2)实验原理 即完成实验所用的理论依据 (3)目的要求 通过实验要解决的问题 (4)材料用具 (5)方法步骤 (为加强说服力,有时往往对实验要设立“实验组”和“对照组”。设计对照实验时切记:只有遵循“单一变量”原则,这样才有对照价值。补充实验步骤时,对每一步有必要先打腹稿然后下笔,并要编号清楚(如⑴……⑵……,表达清晰。) (6)实验结果(预测实验现象) 验证性实验由于有明确的实验目的,预测的结果是科学的、合理的、惟一的。有实验(题目)中需要记录实验结果,这就要搞清楚记录什么?如何记录? ①用文字描述:略。 ②表格的设计: 要理清设计思路: Ⅰ.首先要读懂题目要求在表格“工作区”记录的内容。(题目中有明确的要求) Ⅱ.其次要明确表格的第一列写什么?第一行写什么?注意在第一列或第一行中肯定要写组别,即实验组和对照组(相互对照中组数可能更多)。 Ⅲ.再绘制表格(切记:表格“工作区”是预留给所设计的实验中记录到的数据,而不是要学生造出数据来填入其中。因此只要设计完成一张空白表格即可。设计表格时,要先在草稿纸上画出表格轮廓,再写入答题纸中。) Ⅳ.表格设计好后,切勿忘记给表格添上题注(即表格名称)。 ③坐标图的设计:要理清横轴的含义?纵轴的含义?纵横轴的单位?曲线的走势?关键点? ④分析实验结果: 用书本理论分析实验结果。 (7)实验结论 联系实验目的得出结论。结论是合理的、科学的、肯定的。不少结论是在实验要验证的内容中寻找。 (8)讨论 ①对实验操作的理论、具体细节等进行讨论。 ②也可讨论与实验无直接关系但有一定联系的其他知识。 注意: ? 验证性实验中,实验目的、实验(或预测)结果和实验结论三者是一致的。结果是指通过实验所观察到的实验现象或通过实验直接得到的“成果”。 ? 验证性实验中,由于要验证的结论是肯定的,因此无实验假设。 ? 在验证实验中,如果实验记录作为题目条件已出现,那么就可得到肯定的实验结论。 探究性实验的基本内容 (1)实验课题 如试题需要学生写出实验课题,那对课题的文字描述大多渗透在题干的字里行间,仔细阅读便可领会。实验课题的格式有:“×××××××××××研究”、“×××××××××××实验” “××××××××××的影响” (2)实验原理 完成实验所应用到的理论依据。有的是书本学到的理论知识,有的在题目中作为条件出现。 (3)实验目的 大多是写做了该实验后要解决的问题。 (4)材料用具:包括实验材料、仪器、试剂等,有时省略。大多数试题是作为条件提供给学生。 (5)实验假设 指用来说明某种现象但未经证实的论题,也就是对所提出问题所作出的参考答案。如果要学生写出来,请参阅实验课题的名称,但要比实验课题的名称在文字上写得更具体一些。 (6)实验步骤的设计(即实验设计方案或曰实验设计思路) 涉及到: ①实验设计思想 ②器材药品 ③实验步骤(要体现单一变量对照原则)。故要设立“实验组”和“对照组”。设对照组时,只需明确写出单一变量内容,其余条件(无关变量,如培养条件等)用“其他……条件与(甲)对照组相同”即可。 ④观察记录(图表、曲线等。表格的设计要求同验证性实验) (7)实验预测及分析 探究性实验是对本不知道,现在需要知道的实验现象或结果进行探究。即使我们能用掌握的理论知识作出科学的、唯一的预测,但由于我们是作理论上的实验设计,因此实验预测应该是开放性的,即要写出所有可能出现的实验现象或结果。 探究性实验不象验证性实验能得出一个肯定的结论,往往有几种预测结果,相应的就有几种可能的结论。 (8)讨论 讨论的是与实验直接有关的内容,也可能是与该实验内容有关的其他知识。 实验设计题的内容虽然较多,但在实际考试中由于种种原因,如试题考查内容、试卷长度等,内容往往是不完整的,主要由试题设计者来决定,选取其中主要部分对学生进行考查。 4.实验设计的三个原则 (1)对照性原则——科学、合理的设置对照可以使实验方案简洁、明了,且使实验结论更有说服力。 “实验组”与“对照组”确认 一个实验通常分为实验组和对照组(控制组)。实验组是施加实验变量处理的被试组;对照组是不施加实验变量处理的对象组,两者对无关变量的影响是相等的,两组之间的差别,被认为是来自实验变量的结果,如 2005年春季高考 3题中为研究光对幼苗生长的影响时实验变量应为撤掉光照,因而暗处生长的小麦幼苗应为实验组,而自然状态(即来接受实验变量处理)的小麦幼苗应为对照组,通过对照组能增强实验的信度。按照对照方式的不同可分为4种: ①空白对照:即不作任何实验处理的对照组。例如,在还原糖鉴定实验中留一部分样液不加入斐林试剂,以作对照。 ②相互对照:即不设控制组,只在几个实验组之间相互对比。例如,在植物激素与向性的设计实验中,5个实验组的相互比较。在实验中要找出一个最佳效果点,就要采取相互对照进行实验。 ③条件对照:即给对象施加某种实验处理,虽不是检验假设需要的,但更能充分说明实验变量的对照。例如,动物激素饲喂小动物的实验方案中:饲喂甲状腺激素的为实验组;饲喂甲状腺抑制剂的是条件对照组;不饲喂药剂的是空白对照组。 ④自身对照:即实验与对照在同一对象上进行。例如,将过氧化氢酶加入过氧化氢溶液中证明酶是生物催化剂可催化过氧化氢水解,即自身对照,处理前的对象状况为对照组,处理后的对象变化为实验组。 再如: 在探究温度(或pH)对酶催化活性影响实验中温度(或pH)(0度、50度,100度) 为条件对照。清水(软水) 、河水(硬水) 对加酶洗衣粉影响中,清水(软水) 、河水(硬水) 为相互对照。用缺素营养液培养的出现缺素症状的植株加入某元素后恢复正常为自身对照。 (2)等量性原则——每次实验所加试剂的量要相等。 (3)单因子变量的原则。 实验变量剖析:在实验过程中变量是指可被操纵控制的在性质和数量上可以变化的特定因素或条件,具体分析如下: ①实验变量与反应变量: a.实验变量是研究者主动操纵的条件和因子,是作用于实验对象的刺激变量(也称自变量),自变量须以实验目的和假设为依据,应具有可变性和可操作性。 b.反应变量(又称因变量),是随自变量变化而产生反应或发生变化的变量,反应变量是研究是否成功的证据,应具可测性和客观性。 c.二者关系:实验变量是原因,反应变量是结果,即具因果关系。 ②无关变量(控制变量)是指与研究目标无关,但却影响研究结果的变量,实验者应严格控制无关变量,否则实验结果的真实性无法得到认定、我们常在实验过程中强调“选取生长状况相同的幼苗”“数量大小相同的种子”“置于相同并适宜条件下培养”“加入等量的清水”等均是为了控制无关变量对实验结果的干扰。 【例题剖析】例如,生物课本内温度对酶活性影响的实验中:实验变量是低温(冰),适温(60℃),高温(沸水);酶的活性变化即反应变量;试管的洁净度,淀粉酶的稀释度,可溶性淀粉的浓度,碘液的量和浓度,温度处理时间,操作程序等是无关变量。实验中不论有几个实验变量,都应做到每个自变量对应一个因变量,此外还要做到操作规范。在实验设计、实施的全过程中,应严格操纵实验变量,严格控制无关变量,尽可能消除误差,获取较为精确的反应变量。 5.备考策略 归类总结,引导构建实验类型框架高中生物学实验常见类型和分类的依据参考表 分类依据 生物学实验类型 实验的直接目的 探索性实验、验证性实验 实验的作用 对照实验、析因实验、(模拟实验) 实验研究的质和量 定性实验、定量实验 (1)探索性实验和验证性实验 概念 特点 联系 探索性实验 是探索研究对象的未知属性、特征以及与其他因素的关系的实验方法。 是对研究对象的不了解,或不完全了解,全凭实验者去“尝试”,所以,探索性实验也称“试验”,是一种开创性的研究。解题时,描述实验现象时是未知的,可不描述。实验结果预测是对应假设,分类讨论。无实验结论。 两种类型在生物科学研究的过程中往往是不可分割的,在对研究对象的探索过程中,对未知的研究目标,必然要提出假设或猜想,并做出预期,只有通过验证性实验来证明假设的正确与否,才能得出科学的结论 验证性实验 是验证某一个理论是否正确的实验。 当对研究对象有了一定的了解,并形成一定认识或提出某种假设时,就需要用实验来证明其正确与否。解题时,描述实验现象时是已知的,应准确描述。没有实验结果预测和分类讨论。对应实验目的做出肯定结论。 (2)比较实验 比较实验是通过对照或比较来研究和揭示研究对象某种属性或某种原因的一种实验方法。这种实验要设置两个或两个以上的相似组样,一个是对照组,作为比较的标准;另一个是实验组,通过某种实验步骤,在两组之间判定实验组是否具有某种性质或影响。 概念 例 对照比较实验 对照比较实验是在两个相似组样中进行,其中一个是已经确定其结果的事物,称之为“对照组”,让其自然发展,实验者对之不加干涉;另一组是未知的、需要研究的事物,称其为“实验组”。将实验组中的未知因素同对照组的已知因素进行干预,以确定该因素的影响作用。 高中生物平时作的练习大多是对照比较实验。如实验证明甲状腺激素能促进小蝌蚪的发育。 ◆ 可以把对照比较实验模式为 对照组 A1A2A3……An=M 注A为研究因素,M为实验结果。A2*为干预因素,M*为干预后的结果 实验组 A1A2*A3……An=M* (3)定性和定量实验 定性实验 定性实验是判断研究对象具有哪些性质,并判定某种物质的成分、结构或者鉴别某些因素之间是否具有某种关系的一种实验方法。一般来说是解决的是“有与无”和“是与否”的问题。 如植物生长素对植物的促进生长作用的证明。 判断叶绿体中色素的种类和颜色。 定量实验 为了对研究对象的性质、组成及影响因素有更深入的认识,就必须探究它们之间的数量关系。 证明生长素的量对植物的影响。PH值与酶的活性的关系,植物的光合作用与环境的温度、CO2、光照强度等的关系,生物体内微量元素对生物代谢的影响,都有其相应的数学表达式或函数曲线图。 (4)验证性实验和探究性实验有关内容的比较 目的 步骤 假设 预测 结果 结论 验证性实验 验证…… 相同 无 结果惟一 解题前已知 有惟一肯定的结论 探究性实验 探究…… 有 结果多种 解题前后都未知 几种预测就有几种结论 当然,涉及到具体的实验题时,一般不会面面俱到,也就是以上各项实验要求不会在试题中全部出现,即在题中仅出现其中的部分要求,因此解题时需具体情况具体分析。 (三)实验设计题的应试技巧 解答实验设计题的思路 1.明确实验目的 弄清该题要验证或探究的是什么样的生物学事实。一般在题干中有“验证……”、“证明……”、“探究……”,其后内容就是实验的目的。 [例题] 为了验证甲状腺激素的生理作用,试以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标,根据给出的实验材料和用具,设计实验步骤,预测实验结果,并作出分析。 (1)材料和用具:日龄相同体重相近的雄性成年大白鼠两组,甲状腺激素溶液,蒸馏水,灌胃器,耗氧量测定装置,小动物活动测定仪等。 (实验提示:给药途径为每日灌胃,给药剂量和仪器操作不作考试要求,室温恒定。) (2)方法与步骤:_____________________________________________。 (3)结果预测与分析:________________________________________。 [解析](接上例)此实验目的就是题干中“为了验证甲状腺激素的生理作用”这句“验证”后面的内容,即“验证甲状腺激素的生理作用”。 2.分析实验原理 就是完成该实验的理论依据是什么?这就需要分析实验中所涉及的生物学及相关学科中的知识、方法,以及所依据的科学科学原理。另外提供的实验仪器的使用方法和原理也是应考虑在内。此过程要求学生利用储备知识独立分析、运用。 [解析]接上例:实验原理是甲状腺激素的生理作用,即加速物质的氧化分解,耗氧量增加,提高神经系统的兴奋性,使活动量增加。 3.独立设计实验 根据题目给出的材料、用具(一般情况下要用全所给的材料用具),实验设计应从三个方面入手,即实验设计“三步曲”: ⑴编组标号。研究对象、器皿等要编组标号,设立实验组和对照组; ⑵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,对照原则”。单一变量,就是对实验结果有关键影响的单一因素;对照原则,就是要有正反两个方面的实验。即在实验中设置对照组,与实验组进行比较,以显示实验的效果,增强实验结果的可信度和说服力。常见的对照方法有以下几种: 类型 设置对照实验 实 例 空白对照 不给对照组以任何处理 “动物激素饲喂小动物的实验”中,3号缸不加药 自身对照 实验组和对照组都在同一实验对象上进行 植物细胞质壁分离和复原实验,在同一装片中先后进行 条件对照 给对照组施以部分实验因素,但不是所要研究的处理因素(如甲状腺激素) 上例中给对照组灌蒸馏水 相互对照 不单独设对照组,而是几个实验组相互对照 植物向重力性生长的向性实验中将玉米种子放置在不同的方向 在对实验组和对照组进行处理的时候,要注意下图所示的程序: ⑶培养(或饲养)、观察、记录等。 观察记录实验现象和实验数据,最后根据实验原理对实验结果进行预测与分析。 [解析]接上例:方法步骤: ①将两组大白鼠分别标号为甲组和乙组,并分别用给出仪器测定与记录耗氧量和活动量。——编组标号 ②每日用灌胃器给与甲组鼠灌喂甲状腺激素溶液,给与乙组灌胃等量的蒸馏水,饲养一段时间。 ——实验处理,设立实验组(甲组)和对照组(乙),操纵实验变量“甲状腺激素和蒸馏水”。 ③定期测量与记录甲、乙两组鼠的耗氧量和活动量。 ——培养(或饲养)、观察、记录 4.实验结果分析 要弄清题目的目的是“验证型的”还是“探究型的”。如果是“验证型的”实验,则要根据所学知识和原理,分析得出应有的实验结果和推出相应的结论,(此时一般只有一个结果和相应的结论,且结论与实验目的相对应)。若是“探究型的” 实验,则要根据原理、目的,预测出可能的结果和推出相应的结论(此时一般有几个不同结果及相应的结论)。预测结果“三步曲” ⑴实验预测 ①验证性实验 如“验证……”、“证明……”都可预测到与实验目的一致的结果。 ②探究性(预测结果“三步曲”) 实验如“探究……”预测的实验结果不惟一,大多有三种可能:“变量促进结果;变量抑制结果;变量与结果无关”,或“全肯定;全否定;一肯定一否定”等。 [解析]接上例:实验目的中有“验证……”,因为是验证性实验,所以实验结果可预测为:未给甲状腺激素时,甲、乙两组鼠的耗氧和活动量相近。给甲组鼠甲状腺激素后,其耗氧和活动量均大于乙组。 ⑵很多实验是化学反应类型,肉眼观察不到,应该考虑加入指示剂,借助颜色变化或仪器辅助观察。实验结果可采用文字描述、表格、坐标曲线等方式描述。 [解析]接上例:甲状腺激素促进物质氧化分解的化学反应无法观察,但可以以大白鼠的耗氧量和活动量为观察指标。 5.实验结论 通过现象、结果的分析,概括出规律性的问题,结论一般就是实验的目的。 [解析]接上例:此实验的目的是:验证甲状腺激素的生理作用;结论是甲状腺激素能促进新陈代谢,加速体内物质的氧化分解,提高神经系统的兴奋性,从而使耗氧量和活动量加大。 6.讨论 讨论的内容可以是实验中的内容,也可以是跟实验有关的其他问题。如: [解析]接上例:①验证甲状腺激素的作用,为什么要以耗氧量和活动量作为观察指标?②如以体重为衡量指标,那么实验组的大白鼠在实验前后的体重有何变化? 实验步骤设计 下面总结一条书写模式,能够使书写条理,思路清晰。 1.选材:选材应保持条件相同(如上例中:日龄相同、体重相近的雄性成年大白鼠) 2.分组:体现操纵实验变量。从实验目的中分析出实验变量是什么,如“验证甲状腺激素的生理作用”即变量为甲状腺激素,实验组有甲状腺激素,对照组无甲状腺激素。(每日用灌胃器给与甲组鼠灌喂甲状腺激素溶液,给与乙组鼠灌喂等量的蒸馏水) 3.培养、观察:除实验变量外,对实验组和对照组的培养、饲养等条件应要相同,即控制无关变量。 4.统计分析结果:(定期测量与记录甲、乙两组鼠的耗氧量和活动量) 5.得出结论:这一规范并非一成不变,在运用时掌握基本原则,灵活处理,才能以不变应万变。 关于“假设”“预期”“结果”与“结论”的辨析 (1)假设:“假设”,也称假说或猜测,是指用来说明某种现象但未经证实的论题,也是对所提出的问题作出的参考答案,即依据发现的事实材料或科学原理,通过创造性思维,提出初步假定。如“孟德尔分离现象解释验证”的测交实验中,提出的假说是:“FI(Dd)产生配子时,因等位基因分离,使得 FI产生含基因D和基因d的两种配子,且其数目相等。”再如“观察植物细胞质壁分离和复原”实验中,提出的假说应为: 当细胞外溶液浓度>细胞液浓度→细胞失水 当细胞外溶液浓度<细胞液浓度→细胞吸水 (2)预期:“预期”是在实验设计方案确定以后,实验正式实施之前,根据假说和原理,对实验可能出现的结果的判断,是依据提出的假说进行推理,得出假定性结果或推论,即“假如假设成立,则应有何种结果”,如“孟德尔分离现象验证实验,假如假说成立则有测交的后代应出现Dd与dd为1:1的结果,即高茎与矮茎数量比应为1:1”,而“观察植物细胞质壁分离与复原实验”中,假若假设成立,则应有处于高浓度(30%)蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞因不断失水→质壁分离,而处于清水中的已分离细胞因细胞吸水→质壁分离复原 (3)结果:结果应为实验实际出现的情况,如“孟德尔分离现象解释实验”中出现的结果为“得到的64株后代中,30株高茎,34株矮茎,两种性状分离比为1:1”而“质壁分离复原实验”中处于30%蔗糖溶液中的洋葱表皮细胞果真发生了质壁分离,而处于清水中的已分离细胞果真发生了复原现象。 (4)结论:结论的得出须依据实验结果,即若出现的结果与预期结果一致则得出与先前的假说一致的结论或“假说成立”,若实验出现的结果与预期结果不符,则得出的结论应为“假说不成立”。 由此可知,“假设”应对应“结论”,“预期”应对应“结果”,在实验讨论时应注意描述的科学性即“如果出现何种结果,则应有何种结论”,例如用检测呼吸装置的红色液滴检测酵母菌呼吸类型时,应为若液滴向左移动则推出什么结论,若液滴向右移动则推出什么结论,而不能描述为“若为有氧呼吸,则液滴向哪移动”,再如在验证淀粉,碘液能否通过半透膜时应描述为“若袋内外液体均变蓝(结果或现象),则淀粉、碘液均能通过半透膜。”而不能描述为“若淀粉、碘液均能通过,则袋内外液体均变蓝”。 三、题型解读 高考实验考查的基本内容 (1)常规实验的考查 常规实验是教材中规定学生必须要掌握的几个实验。通过常规实验的学习,关键是要掌握生物学科基本的实验设计思想,基本的实验方法及一般的分析方法。对教材中常规实验的考查一般为:1、对实验原理、实验材料和实验试剂的分析和解释2、对实验步骤及实验顺序的分析和解释3、对实验设计中对照实验的分析和解释4、对实验结果的分析和解释5、基本实验操作仪器的使用(例如显微镜) (2)拓展实验的考查 拓展实验也就是实验设计例题。这类例题有以下几种类型: ①判断实验设计过程正确与否 典例1.证明“唾液淀粉酶对淀粉有消化作用”,某同学制订了下列实验方案: (1)实验目的(略) (2)实验材料和用具(略) (3)实验方法和步骤 ①取1支试管,注入2ml浆糊。 ②用凉开水漱口后,用小烧杯收集唾液。 ③向试管内加入2ml唾液。 ④往试管中滴加2滴碘液。 ⑤将试管振荡后放十分钟。取出试管,观察溶液颜色的变化。 (2)结论:唾液中含有淀粉酶能将淀粉分解成麦芽糖。 该实验方法和步骤及结论有没有错误?如有,请指出并改正。 【解题思路】获取信息-发现谬误-改正完善 【参考答案】 有三处错误: (1)未设立对照实验,步骤①还应取1支试管,③往这支试管中加入2ml清水 ;(2)步骤顺序颠倒,步骤④应与步骤⑤对调;(3)实验结论错误,本实验只能证明淀粉被水解,而不能证明水解产物是什么。 ②补充实验步骤,分析实验结果 典例2.黄瓜花是单性花,雄花和雌花容易分辨。现在生物园里有几株黄瓜正在开花,为你提供必要的器具和药品,请你完成下面的实验方案,证明:黄瓜子房发育成果实需要种子提供的生长素。 器具药品:透明纸袋、回形针、小纸牌、剪刀、镊子、毛笔、烧杯、适宜浓度的生长素溶液。 步骤一:选择一批发育正常,即将开放的黄瓜雌花,为每朵花套上透明纸袋,用回形针将纸袋固定好,然后,将这些雌花分为3组,分别挂上1、2、3的小纸牌。 步骤二: 结果预测:第一组雌花________;第二组雌花__________;第三组雌花________。 【解题思路】获取信息-分析加工-依题作答 【参考答案】 步骤二:待纸袋中的雌花开放后,打开纸袋,将各组花作如下处理:1组—授以黄瓜的花粉,2组—在子房壁上涂抹适宜浓度的生长素,3组—不作任何处理,之后,都套上纸袋。 结果预测:1组—结出有籽黄瓜,2组—结出无籽黄瓜,3组—不结黄瓜。 ③实验过程细节分析 典例3.右图实验装置用于研究温度对凝乳酶催化乳汁凝固的影响,先将酶和乳汁放入2个试管,然后将2个试管放入同一水浴(温度用T℃表示)环境中持续15min,再将酶和乳汁倒入同一试管中混合,保温并记录凝乳所需的时间。 装置 水浴温度(℃) 凝乳时间(min) A 10 ∞不凝固 B 20 7.0 C 30 4.0 D 40 1.5 E 50 F 60 ∞不凝固 通过实验记录在不同的温度下凝乳所需的时间,结果如右表: (1)为什么酶和乳汁混合之前在同一水浴环境中保温 15 min,实验结果更准确? (2)若将酶和乳汁直接放入同一试管内混合并保温对实验结果有何影响? (3)比较并解释装置B和D的结果。 (4)解释以下两种处理时实验结果有无什么变化。 ①将装置A内混合物加温至40℃______________。 ②将装置F内混合物冷却至40℃______________。 (5)除了温度,再指出一种能影响酶活性的因素。______________。 【解题思路】获取信息---分析加工---依题作答 【参考答案】考查学生对酶的性质、酶的作用条件是否掌握。这种具实验背景的理论题值得注意。(1)使两者混合时温度一致,即酶催化反应温度维持恒定;(2)凝乳时间会延长,因为混合保温达到指定温度需一定时间;(3)说明在一定范围内(20℃~40℃)酶的活性随温度升高而升高;(4)①能凝乳 ②不能凝乳; (5)pH值 ④完整设计实验(要求学生掌握实验设计的基本过程,全面考查) 典例4.设计一个实验,证明ATP是直接的能源物质。 要求:(1)自选器材试剂(2)写出实验步骤(3)预测实验结果(4)设置对照实验 【解题思路】这是一道开放性实验例题,一般是沿着“明确目的要求-确定原理假设-选择器材用具-设定方法步骤-预测实验结果”的思路设计实验。 【参考答案】(1)器材试剂:培养皿、试管,活萤火虫,ATP制剂、0.1%葡萄糖溶液、生理盐水、蒸馏水。(2)实验步骤: 试 管 步骤① 发光器熄灭时,立即进行步骤② 步骤② 现象预测 A 捣碎的发光器、生理盐水 ATP制剂 5ml B 捣碎的发光器、生理盐水 0.1%葡萄糖溶液5ml C 捣碎的发光器、生理盐水 蒸馏水 5ml (3)结果预测:A—恢复发光,B—不再发光,C—不再发光。 (4)对照实验:B、C是对照实验组。 典例5.现有一种植物种子,已知它的萌发受水分、温度和氧气的影响,但不了解其萌发与光是否有关。为探究光的有无对该种子萌发的影响,请依据所给材料用具设计实验的方法步骤,预测可能的实验结果,并分别得出相应的结论。 材料用具:数量充足的铺有滤纸的培养皿、无菌水、表面消毒过的种子等。 方法步骤: ①_______________________________________;②________________________________; 实验结果及相应的结论: ①_________________________;②___________________;③___________________; [分析]1.明确实验目的:探究光的有无对该种子萌发的影响,推导出变量是“有光”和“无光”。 2.分析实验原理:种子在适宜的条件下萌发。3.设计实验过程: ①向培养皿中倒入适量的水,将等量的种子分别放入两组培养皿中 ←——选材 ②将一组置于有光照的环境中,另一组置于黑暗环境中, ←——分组 使两组所处温度、水分、空气状况适宜且相同。 ←——统计分析结果 4.实验结果分析:实验目的“探究……”为探究性试验,结果可能有多方面。 ①有光组萌发,无光组也萌发(或答发芽率差异不显著),该种植物的种子萌发不受光的影响; ②有光组萌发,无光组不萌发(或答有光组发芽高于无光组,差异显著),光是该种植物种子萌发的必要条件之一; ③有光组不萌发,无光组萌发(或答无光组发芽高于有光组,差异显著),光抑制该种植物种子的萌发。 专题二 生命的基础和延续 一、网络导学 [本专题包括必修第一章生命的物质基础、必修第二章生命的基本单位—细胞、必修第五章生物的生殖和发育、选修第四章细胞与细胞工程。] 二、考纲提示 (一)专题能力测试要求 (1)能使用恰当的生物学术语,准确认识和阐述已学细胞生物学现象、方法、概念和原理; (2)能理解有关细胞、细胞分裂图表含义,会用文字、数据、 图形等多种形式描述与之相关的生物学现象; (3)能通过分析和综合,理解细胞的结构与功能、分裂与分化、癌变与衰老的关系; (4) 能运用细胞工程技术,分析和解决科学、生产、生活和人体健康等有关现实问题。(5)通过分析综合,形成“元素——化合物——功能——生理活动”完整的知识体系。(6) 能理解种子、果实的基因型(性状)与减数分裂的关系,胚胎发育过程中物质(特别是自由水、DNA及有机物的数量和种类)、能量的动态变化关系,组织培养和胚胎工程,无性繁殖技术的应用等。 (二)结论性知识要点 1、组成生物体的化学元素虽然大体相同,但是在不同的生物体内,各种化学元素的含量相差很大。 2、 大量元素:C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg 微量元素:Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo、Cl、(Ni) 以上元素除C、H、O外,其他都是植物必需的矿质元素,共14(13)种。 3、生物界与非生物界具有统一性和差异性。 4、水的存在形式有两种:自由水和结合水。当自由水的相对比例增大时,细胞代谢会加强;相反,当结合水的相对比例增大时,植物抗性增强。 5、自由水的作用: ①细胞内的良好溶剂;②运输营养物质和废物;③参与各种反应;④是各种反应的介质;⑤维持细胞正常的形态。 6、无机盐的作用: ①细胞的重要组成物质;②维持生物体的生命活动;③维持细胞渗透压和酸碱平衡。 7、生物组织中各种化合物的鉴定 ①还原糖:还原糖溶液 + 斐林试剂 砖红色沉淀 ②脂肪:富含脂肪的种子 临时切片 + 苏丹III染液 橘黄色 ③蛋白质:蛋白质溶液 + 双缩脲试剂 紫色 ④DNA: DNA的NaCl溶液 + 二苯胺 蓝色 8、细胞膜主要是由磷脂分子和蛋白质分子构成的。 9、构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数不是静止的,而是可以流动的。细胞膜的结构特点:具有一定的流动性;细胞膜的功能特点:选择透过性。 10、植物细胞壁的化学成分主要是纤维素和果胶; 细菌的细胞壁主要成分是由糖类与蛋白质结合而成的化合物(即肽聚糖),细胞壁上带有多种抗原决定簇; 真菌(如酵母菌)细胞壁的化学成分不是纤维素和果胶,但含多糖和蛋白质。 11、各种细胞器 分 布 植物特有的细胞器 质体(叶绿体、白色体)、液泡 动物和低等植物特有的细胞器 中心体 动、植物都有的细胞器 线粒体、内质网、高尔基体、核糖体 结 构 无膜的细胞器 中心体、核糖体 单层膜的细胞器 内质网、高尔基体、液泡、溶酶体 双层膜的细胞器 线粒体、叶绿体 成 分 含DNA(基因)的细胞器 线粒体、叶绿体 含RNA的细胞器 线粒体、叶绿体、核糖体 含色素的细胞器 叶绿体、液泡 功 能 能产生水的细胞器 线粒体、叶绿体、核糖体 能产生ATP的细胞器 线粒体、叶绿体 能复制的细胞器 线粒体、叶绿体、中心体 能合成有机物的细胞器 核糖体、叶绿体、内质网、高尔基体 能发生碱基配对的细胞器 线粒体、叶绿体、核糖体 12、液泡:植物细胞特有的细胞器,单层膜,其内部液体叫细胞液,细胞液中含有糖类、无机盐、色素、蛋白质等物质。它的作用有:①保持细胞一定的渗透压,使细胞保持一定的膨胀状态;②具有储存水分和营养物质的作用,是细胞内的水盐库和代谢库。 13、内质网的作用:增大细胞内的膜面积;与蛋白质、脂质(如性激素)和糖类的合成有关;是蛋白质等的运输通道。 高尔基体的作用:与细胞分泌物的形成有关(与植物细胞壁的形成有关);对蛋白质进行加工和转运。 14、原核生物包括有:细菌、蓝藻、放线菌等。原核细胞不同于真核细胞的结构有: ①细胞壁主要成分是由糖类与蛋白质结合而成的化合物(即肽聚糖);②细胞质内没有复杂的细胞器,但有分散的核糖体;③没有由核膜包围的细胞核,拟核内有丝状(或者说环状)的DNA。 15、细胞分化是一种持久性的变化,它发生在生物体的整个生命进程中,但在胚胎时期达到最大限度。 16、高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力,也就是保持着细胞全能性。 一般而言,受精卵的全能性大于生殖细胞,生殖细胞的全能性大于体细胞,植物细胞全能性大于动物细胞。 17、癌细胞具有的主要特征是: (1)能够无限增殖;(2)形态结构发生了变化;(3)表面发生了变化,细胞膜上的糖蛋白等物质减少,使细胞的黏着性减少,易在有机体内分散和转移。 18、衰老细胞具有的主要特征是: (1)水分减少;(2)有些酶活性降低;(3)色素逐渐积累;(4)呼吸速度减慢,细胞核体积增大,染色质固缩、染色加深;(5)细胞膜通透性功能改变,使物质运输功能降低。 19、为何细胞具有全能性? 生物体每个细胞都含有该物种的全套遗传物质,都有发育成为完整个体所必需的全部基因。 20、在生物体内,细胞没有表现出全能性,而是分化为不同的组织器官,这是基因在特定的时间和空间条件下选择性表达的结果。 21、从大量培养的紫草愈伤组织中可以提取紫草素;用植物组织培养的方法,诱导形成具有生根发芽能力的胚状结构,包裹上人造种皮,可以造成人工种子。 22、植物体细胞杂交时人工诱导原生质体融合的方法:(1)物理法:离心、振动、电刺激;(2)化学法:用聚乙二醇(PEG)等作为诱导剂。 23、植物体细胞杂交克服了远源杂交不亲和的障碍,大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。 基因工程也可以克服远源杂交不亲和的障碍。 24、动物细胞培养: 细胞株细胞的遗传物质没有发生改变。细胞系的遗传物质发生了改变,并且带有癌变的特点,有可能在培养条件下无限制地传代下去。 25、动物细胞融合与植物原生质体融合的基本原理是相同的,诱导方法类似,动物细胞还可用灭活的病毒作为诱导剂。 26、单抗上连接抗癌药物,制成“生物导弹”,将药物定向带到癌细胞所在部位,既消灭了癌细胞,又不伤害健康细胞。 27、无性生殖的优点:新个体基本上能够保持母本的一切性状。进行无性生殖的生物,变异的来源有2种:基因突变和染色体变异,没有基因重组。 有性生殖的优点:后代具备双亲的遗传特性,具有更强的生活能力和变异性,对于生物的生存和进化具有重要意义。 28、进行有性生殖的动植物,个体发育的起点都是受精卵。 29、陆生脊椎动物(包括爬行类、鸟类和哺乳类),在胚胎发育的早期,会形成羊膜。羊膜和羊水不仅保证了胚胎发育所需要的水环境,还具有防震和保护作用,因此,使这些动物增强了对陆地环境的适应能力。 (三)规律总结 1、蛋白质的有关计算: m——肽链数; n——氨基酸分子数;a——氨基酸平均分子量 肽键数=失水数=m – n; 蛋白质分子量=na - 18(n - m); 蛋白质中游离的氨基和羧基数:各至少m个,计算蛋白质中氨基数或羧基数=所有氨基酸中氨基数或羧基数-肽键数。 2、蛋白质中氨基酸的数目与基因、mRNA的碱基数的关系:基因碱基数: mRNA碱基数:蛋白质中氨基酸数=6:3:1 3、细胞分裂DNA、染色体数的变化: 规律: (1)有丝分裂的染色体变化的两个关键时期:①后期着丝点分裂时染色体加倍;②末期平分给两个子细胞时染色体数恢复。(其他时期染色体数不变。切记:染色体复制时其数目不改变。) (2)有丝分裂的DNA: ①间期染色体复制时DNA数目加倍; ②末期平分给两个子细胞时DNA数目恢复。(其他时期不变。) (3)减数分裂的染色体变化: ①减数第一次分裂的末期染色体数目减半(说明:减数分裂染色体的减半就是发生在第一次分裂的末期,这时同源染色体分离,导致了染色体的减半。); ②第二次分裂的后期染色体暂时增加(这时的染色体数等于体细胞的染色体数); ③分裂之后染色体数减半。 (4)减数分裂的DNA变化:复制后加倍,然后二次减半,最后DNA是原来的一半。 4、细胞分裂图形的辨别: 5、果实的形成: 从以上图解可以看出:种皮和果皮都是由母本直接发育而成的,基因型可以用母本基因型表示。 说明:双受精时的两个精子的基因型相同;卵细胞和极核的基因型相同。(但精子和卵细胞的基因型可能不同。) 三、题型解读 高考热点考查内容及题型有: (1)细胞的化学成分;(2)物质出入生物膜的方式及其原理;(3)动植物细胞的亚显微结构及各部分的功能(特别是细胞生物膜系统及其功能 ) 、真核细胞与原核细胞的结构特点等;(4)细胞分裂、分化、癌变和衰老;(5)细胞工程;(6)生殖的种类;(7)减数分裂;(8)生殖发育与遗传的联系; 本专题多以选择题和图表、图像、坐标曲线图等分析题的形式出现。 专题三 生物的新陈代谢 一、网络导学 [本专题包括必修第三章生物的新陈代谢、选修第二章光合作用与生物固氮、选修第五章微生物与发酵工程。] 二、考纲提示 (一)高考命题趋势 1.从考点内容看 本专题知识涉及植物代谢 (水分代谢、矿质代谢、光合作用、呼吸作用),动物代谢(物质代谢、能量代谢),每个知识点都极其重要。 本专题采分点也特别多,其中光合作用和呼吸作用,糖类、脂肪、蛋白质三大营养物质的消化、吸收、代谢的全过程是常考的内容。本章知识涉及相当多的初中知识,诸如呼吸、消化、循环、排泄四大系统,激素调节、酵母菌、乳酸菌等,与高中生物中许多章节的知识,如前面的叶绿体、线粒体、细胞质基质、细胞的分裂,后面的环境保护、生态系统的物质循环和能量流动等知识相联系,也与理、化知识如能源、做功、同位素标记、化学中的摩尔计算等知识联系。 2.从考查能力要求看 (1)要求能解释和说明所学自然科学基本知识的含义,并能运用适当的形式(如文字、图或表)进行表达。本专题内容重要概念多,如光合作用、呼吸作用、消化、吸收、代谢、同化作用、异化作用、外呼吸、内呼吸、交换吸附、自养型、异养型、需氧型、厌氧型、兼性厌氧型生物、脱氨基作用、转氨基作用等重要概念,光合作用和呼吸作用、三大营养物质代谢等图解,内环境中的成分、三大营养物质之间的关系图解。 (2)要求能掌握《考试说明》中规定的实验,并能够根据要求设计简单的实验方案。高中生物教材中的实验中,本专题有四个实验,当然有关实验方面的考查也将以本专题为主。 (3)要求读懂自然科学有关这方面的资料,看懂图表所包含的信息,并能从中找出规律。本章知识涉及酶、ATP、光合作用、呼吸作用、水分代谢、矿质代谢等诸多重要内容,资料、图表相当多,要能认清所涉及的相关知识的本质,读懂资料信息中与本章相关的内容。 (4)要求在理解知识的基础上,应用这些知识去指导自然科学的研究、社会的生产和人类的生活,必须懂得自然科学知识的实用性和社会价值。 本章内容可与实际应用相联系的知识较多,如水分代谢与灌溉、矿质代谢与施肥、光合作用和呼吸作用与大棚作物及农作物产量的提高等。 3.从历年高考试题看 本专题知识内容在各类试卷中的权重均在 20%以上,且图表题和应用型题将光合作用呼吸作用等知识与其他学科、环保、能源等热点问题结合的题,实验的完成与设计题等呈上升趋势。 4.专题考向预测 (1)酶与代谢的关系   (2)设计或分析实验;验证酶的特性及温度、pH对酶活性的影响 (3)ATP与代谢的关系   (4)ATP再生的能量来源   (5)光反应、暗反应中物质变化、能量变化以及二者之间的关系和发生部位  (6)某些因素对光合作用中细胞内物质变化以及光合效率的影响   (7)用同位素示踪法研究光合作用过程中不同元素的去向及来源的实验设计原理 (8)植物细胞渗透吸水原理的分析以及渗透现象的判别 (9)矿质元素的吸收和呼吸作用的关系以及温度、02、载体种类及数量对矿质元素吸收的影响。 (10)矿质元素选择吸收性对土壤溶液pH的影响以及多合理施肥的指导 (11)矿质元素在植物体内的存在以及缺乏症,首发部位的判断分析 (12)三大营养物质的相互转化 (13)体内三大营养物质的来源及去路  (14)高等动物内环境的组成及其稳态的形成和意义 (15)有氧呼吸、无氧呼吸的过程以及能量利用率 (16)呼吸作用原理在生产实践中的应用 (17)光合作用、呼吸作用以及两者综合的有关计算 (18)生物新陈代谢类型的特点及判断 (19)微生物的营养、代谢、生长 (20)发酵工程的原理及应用 (二)结论性知识要点 1.新陈代谢是生物最基本的特征,是生物与非生物的最本质的区别。 2.酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA。 3.酶的特性:①高效性;②专一性;③需要适宜条件。另:酶的催化反应速率与底物浓度、酶浓度等因素有关。 4.ATP是新陈代谢所需要能量的直接来源。 5.叶绿体中的色素分布在囊状结构的薄膜上。 6.叶绿体的色素有:①叶绿素(叶绿素a和叶绿素b);②类胡萝卜素(胡萝卜素和叶黄素)。溶解度最高、扩散最快、在色素带最上方的是胡萝卜素(橙黄色);含量最多、色素带最宽的是叶绿素a;叶绿素含N、Mg,类胡萝卜素不含N、Mg。 7.叶绿体的色素分为两类:①一类具有吸收和传递光能的作用,包括绝大多数的叶绿素a以及全部的叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素;②另一类是少数处于特殊状态的叶绿素a,它不仅能够吸收光能,还能使光能转换成电能。 8.渗透作用的产生必须具备两个条件:一是具有一层半透膜,二是这层半透膜两侧的溶液具有浓度差。 9.原生质层(主要包括细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质)可以看做是一层半透膜。它具有选择透过性。当高温、过酸、过碱、过度失水或过度吸水胀破使细胞死亡时,原生质层失去选择透过性,变为全透性。 10.根吸收的水分,95%~99%通过蒸腾作用散失掉。 11.植物蒸腾作用产生的拉力是:①植物吸水的重要动力;②水分在植物内运输的动力;③矿质元素在体内运输的动力。 12.植物吸收矿质元素的动力是呼吸作用。(根吸收矿质元素的过程是主动运输的过程,需要两个条件:能量和载体。) 13.植物成熟区表皮细胞吸收矿质元素和渗透吸水是两个相对独立的过程。 14.糖类、脂质和蛋白质之间是可以转化的。 糖类、脂质和蛋白质之间的转化是有条件的,只有在糖类供应充足的情况下,糖类才有可能大量转化脂质。糖类可以大量转化为脂肪,脂肪不能大量转化为糖类。 糖类、脂质和蛋白质之间除了能转化外,还相互制约着的。只有当糖类代谢发生障碍时,才由脂肪和蛋白质氧化分解供给能量。 15.血糖正常值:80~120mg/dl 低血糖早期症状(血糖50~60mg/dl):头昏、心慌、出冷汗、面色苍白、四肢无力等。处理:吃含糖较多的食物,或是喝一杯浓糖水。 低血糖晚期症状(血糖低于45mg/dl):出现惊厥或昏迷等。处理:静脉输入葡萄糖溶液。 高血糖:130mg/dl 糖尿病:160~180mg/dl 16.为什么低血糖时会出现惊厥或昏迷呢?因为脑组织功能活动所需的能量主要来自葡萄糖的氧化分解,而脑组织中含糖元极少,需要随时从血液中摄取葡萄糖来氧化供能。当血糖低于45mg/dl时,脑组织就会因得不到足够的能量供给而发生功能障碍,出现上述低血糖晚期症状。 17.脂肪肝:①病因:肝脏功能不好,或是磷脂等的合成减少时,脂蛋白的合成受阻,脂肪就不能顺利地从肝脏中运出去,因而造成脂肪在肝脏中的堆积,形成脂肪肝。 ②防治:合理膳食,适当的休息和活动,并注意吃一些含卵磷脂较多的食物,是防治脂肪肝的有效措施。 18.新陈代谢的类型: (1)自养需氧型:绿色植物、蓝藻、硝化细菌、硫细菌、铁细菌等 (2)自养厌氧型:绿硫细菌(在有光无氧的条件下,以H2S作为氢供体合成糖类。) (3)异养需氧型:各种固氮菌、谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌 (4)异养厌氧型:乳酸菌、破伤风杆菌等 *特殊类型:酵母菌(兼性厌氧型)、红螺菌(兼性营养型细菌) 19.特殊状态叶绿素a吸收光能后,变成激发态而失去电子,失去电子的叶绿素a变成强氧化剂,能从水中夺取电子。 20.NADPH的作用:①为暗反应提供能量;②作为强的还原剂还原C3(三碳化合物)。 21.C4植物:玉米、甘蔗、高梁、苋菜 等 22.共生固氮微生物:根瘤菌(不同的根瘤菌,只能侵入特定种类的豆科植物。) 自生固氮微生物:圆褐固氮菌 23.根瘤菌拌种,是提高豆科作物产量的一项有效措施。 24.反应式: (1).ATP ADP+Pi+能量 (2).光合反应总反应方程式: CO2+H2O (CH2O)+O2 光反应: 2H2O4 H++O2+4e ADP+Pi+能量ATP NADP++2e+H+NADPH (3).有氧呼吸: C6H12O6+6H2O+6O2 6CO2+12H2O+能量 无氧呼吸: ①C6H12O62 C2H5OH+2CO2+能量 ②C6H12O6 2C3H6O3+能量 25.等式:净光合作用速率=真光合作用速率-呼吸速率 26.关于病毒: 27.关于细菌: ①细菌的质粒上面一般含有几个到几百个基因,控制着细菌的抗药性、固氮、抗生素生成等性状。 ②细菌的核区:有一个大型环状DNA分子,控制着细菌的主要遗传性状。 ③细菌的的繁殖:二分裂 ④菌落:指同种细菌在固体培养基上大量繁殖时形成的肉眼可见的、具有一定形态结构的子细胞群体。 菌落特征(如大小、形状、光泽度、颜色、硬度、透明等)可作为菌种鉴定的重要依据。无鞭毛的球菌,常形成较小较厚、边缘较整齐的菌落;有鞭毛的细菌则形成大而扁平、边缘呈波状或锯齿状的菌落。(注:放线菌高考不作要求。) 28.微生物需要的营养物质:碳源、氮源、生长因子、无机盐和水。 生长因子是指微生物生长不可缺少的微量有机物,主要包括维生素、氨基酸和碱基等。 29.在谷氨酸生产中,当培养基中的C∶N=4∶1时,菌体大量生长而合成谷氨酸少;当C∶N=3∶1时,菌体的繁殖受抑制,但谷氨酸合成量大增。 30.真菌的最适PH为5.0~6.0; 细菌的最适PH为6.5~7.5; 放线菌的最适PH为 7.5~8.5。 31.培养基的种类 划分标准 培养基种类 用途 物理 性质 液体培养基 用于工业生产 半固体培养基 用于观察微生物的运动、鉴定菌种 固体培养基 用于微生物的分离、计数 化学 成分 天然培养基 用于工业生产 合成培养基 用于分类、鉴定 用 途 选择 培养基 分离特定的微生物(如要分离酵母菌和霉菌时,可在培养基中加入青霉素;分离金黄色葡萄球菌时,可在培养基中加入高浓度的食盐。) 鉴别 培养基 鉴别不同种类的微生物。如可用伊红—美蓝培养基鉴别饮水或乳制品中是否有大肠杆菌(若有,其代谢产物有机酸就与伊红和美蓝结合,使菌落呈深紫色,并有金属光泽) 32.微生物代谢的产物 初级代谢产物 次级代谢产物 作用 自身生长和繁殖所必需的物质 对自身无明显生理功能,或并非微生物生长和繁殖所必需的物质 产生时期 生长全过程一直在产生 生长到一定阶段才产生 分布 细胞内 细胞内或外 种的特异性 无(不同种类微生物基本相同) 有(不同种类微生物不相同) 化学结构 比较简单 十分复杂 举例 氨基酸、核苷酸、多糖、脂类、维生素 抗生素、毒素、激素、色素等 33.组成酶和诱导酶 产生 合成 举例 组成酶 一直存在 只受遗传物质的控制 大肠杆菌分解葡萄糖的酶 诱导酶 诱导产生 既受遗传物质控制,又须诱导物的诱导 大肠杆菌分解乳糖的酶 34.酶活性发生改变的主要原因是,代谢过程中产生的物质与酶结合,致使酶的结构产生变化。但这种变化是可逆的,当代谢产物与酶脱离时,酶结构便会复原,又恢复原有的活性。 35.酶活性的调节是一种快速、精细的调节方式。 36.在谷氨酸的生产过程中,可以采取一定的手段改变细胞膜的透性,使谷氨酸能迅速排放到细胞外面,从而解除谷氨酸对谷氨酸脱氢酶的抑制作用,提高谷氨酸产量。 37.测定微生物群体生长规律的条件:(1)接种一种细菌;(2)用恒定容积的液体培养基培养。 38.微生物群体生长的测定方法:(1)测定细菌的细胞数目;(2)测定湿重或干重。 39.微生物的生长规律 时期 调整期 对数期 稳定期 衰亡期 菌体生 长状况 不立即开始分裂繁殖 进入快速分裂阶段 繁殖速度与死亡速度相等 死亡速率超过繁 殖速率,活菌数 目急剧下降 形成 原因 对新环境的短暂调节或适应 生存条件(空间、营养等)适宜 生存条件恶化(有害代谢产物积累、PH变化等),种内斗争加剧 生存条件极度恶化,与无机环境的斗争最为激烈 菌体 特征 体积增长较快 形态、生理特征稳定 有些种类开始出现芽孢 出现多种形态甚至畸形,有些细胞开始解体 代谢 特点 代谢活跃,大量合成分裂所需的酶类、ATP及其它细胞成分 代谢旺盛 大量积累代谢产物,特别是次级代谢产物 释放代谢产物 应用 与控制 缩短该期的措施:①采用与原培养基相同的培养基②增大接种量③接种对数期的菌种 可作为菌种和科研材料。延长该期可在开始时多放些培养基 用连续培养法来延长稳定期、提高代谢产物的产量 40.什么是单细胞蛋白? 微生物含有丰富的蛋白质,如细菌的蛋白质含量占细胞干重的60%~80%,酵母菌的占45%~65%,而且它们的生长繁殖速度很快。因此,许多国家就利用淀粉或纤维素的水解液、制糖工业的废液、石化产品等为原料,通过发酵获得大量的微生物菌体。这种微生物菌体就叫做单细胞蛋白。 41.关于发酵工程 发酵工程的内容包括:①菌种的选育;②培养基的配制;③灭菌;④扩大培养和接种;⑤发酵过程;⑥分离提纯。 发酵工程生产产品的流程: 问题:(1)如何进行扩大培养? (2)发酵过程要严格控制哪些条件?要严格控制温度、PH、溶氧、通气量与转速。 (3)举例说明发酵条件控制不好会出现的问题。在谷氨酸发酵过程中,当pH呈酸性时,谷氨酸棒状杆菌就会生成乙酰谷氨酰胺;当溶氧不足时,生成的代谢产物就会是乳酸或琥珀酸。 (4)分离提纯有哪些方法?产品不同,分离提纯的方法一般也不同。如果产品是菌体,可采用过滤、沉淀等方法将菌体从培养液中分离出来;如果产品是代谢产物,可采用蒸馏、萃取、离子交换等方法进行提取。(在味精生产过程中,提取出来的谷氨酸要用适量的Na2CO3溶液中和后,再经过过滤、浓缩、离心分离等步骤,才能能制成味精。) (四)规律总结 1.酶的特性的实验探究 (1)专一性 实验设计思路 实验组:底物+相应酶液 检测 底物被分解 对照组:另一底物+与实验组相同酶液 检测 底物不被分解 或者 实验组:底物+相应物酶夜 检测 底物被分解 对照组:相同底物+另一种酶液 检测 底物不被分解 实验单一变量:不同底物或相同底物中加入不同的酶液。 (2)高效性 实验设计思路: 实验组:底物+生物催化剂(酶) 检测 底物分解速度 对照组:底物+无机催化剂 检测 底物分解速度 实验单一变量:相同底物中加入生物催化剂(酶)或无机催化剂。 (3)酶的适宜条件的探究 ①适宜的温度 实验设计思路: 实验步骤设计: 底物+t1+酶液 检测 底物分解的速度或存在的量 底物+t2+酶液 实验单一变量控制:不同的温度处理 底物+t3+酶液 ┆ ┆ ┆ 底物+tn+酶液 ②适宜的PH 实验设计思路: 实验步骤设计: 底物+pH1+酶液 检测 底物分解的速度或存在的量 底物+pH2+酶液 实验单一变量控制:不同的pH处理 底物+pH3+酶液 ┆ ┆ ┆ 底物+tn+酶液 2.提高光合作用效率的措施 阳光、温度、水分、矿质元素和CO2等都可以影响绿叶单位面积的光合作用效率。C4植物利用CO2效率较高,光合作用效率也高。分析见下表。 因素 对光合作用的影响 在生产上的应用 光照 光照时间的长短、光质、光照强度的高低都可以影响光合作用速率。①光照时是:光照时间越长,产生的光合产物越多;②光质:色素吸收可见太阳光中的红光和蓝紫光最多,吸收绿光最少;③光照强度:在一定光照强度范围内,增加光照强度可提高光合作用速率 ①适当提高光照强度;②延长光合作用时间—轮作;③增加光合作用面积—合理密植;④温室用无色透明的玻璃顶棚 温度 温度是通过影响光合作用中酶的效率来影响光合作用速率的。一般植物以10℃~35℃为最适温度,35℃以上时光合作用速率开始下降,40℃~50℃即停止。高温:一方面破坏叶绿体和细胞质的结构,并使叶绿体酶钝化;另一方面,在高温时,呼吸速率大于光合速率;低温时,酶促反应下降,限制了光合作用的进行 ①适时播种;②温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降低温度 CO2浓度 CO2是光合作用的原料,原料增加,产物必然增加。大气中的CO2浓度是0.03%,如果浓度提高到0.1%,产量可提高1倍左右;当浓度提高到一定程度后,产量不再提高;如果CO2浓度降低到0.005%,就会出现午休现象(夏日中午) ①施用有机肥;②温室栽培植物时,可以适当提高室内CO2浓度 水分 水既是光合作用的原料,又是体内各种化学反应的介质;另外,水分还能影响气孔的开闭,间接影响CO2进入植物体,所以,水对光合作用的影响很大 ①预防干旱;②及时灌溉 矿质元素 矿质元素是光合作用的产物——葡萄糖进一步合成许多有机物时所必需的物质,如缺少N,就会影响蛋白质的生物合成;缺少P就会影响ATP的合成;缺少Mg就会影响叶绿素的合成,而这些物质又进一步影响光合作用 合理施肥 3.影响光合作用、细胞呼吸的因素及其应用 因素 对光合作用的影响 在生产上应用 对细胞呼吸的影响 在生产上 的应用 内部因素 ①不同种类的植物体内所含叶绿体色素的种类、数量不同 ②同一植物的不同发育时期,光合作用强度不同 ③同一植物的不同器官光合作用强度不同 ④同一植物的同一器官的不同发育时期,光合作用强度不同 选择优良品种,提高光合作用强度,从而提高粮食产量 ①不同种类的植物呼吸速率不同,如旱生植物小于水生植场,阴生植物小子阳生植物 ②同一植物在不同的生长发育时期呼吸速率不同,如幼苗期、开花期呼吸速率升高,成熟期呼吸速率下降 ③同一植物的不同器官呼吸速率不同,如生殖器官大于营养器官 适当修剪去除植物衰老叶片 外部因素 光 ①光照强度:光照弱时减慢,光照逐步增强时光合作用随之加快。但是光照增强到一定程度,光全作用速度不再增加 ②光质不同影响光全速率:白光为复色光,光合作用能力最强,单色光中红光作用最快,蓝紫光次之,绿光最差 ③日变化:光合速率在一天中的变化一般与太阳辐射进程相符合。但也有例外,如炎热的夏天,中午前后光合速率下降(气孔关闭,CO2供给不足) ①适当提高光照强度 ②延长光合作用时间——套种 ③增加光合作用面积——合理密植 ④温室大棚用无色透明玻璃 ⑤若要降低光合作用则用有色玻璃,则透红光,吸收其他波长的光,光合能力较白光弱,但较其他单色光强 有关无光均可进行 温 度 光合作用的暗反应是酶促反应,温度直接影响酶的活性,从而影响光合速率。温度过高,影响植物叶片气孔开放,影响CO2供应,进而影响暗反应,从而影响光合速率 ①适时播种 ②温室栽培植物时,白天适当提高温度,晚上适当降温 ③植物“午体”现象的原因之一 如图所示,细胞呼吸在最适温度(20-35℃)时最强,超过最适温度呼吸酶活性降低,甚至变性失活,呼吸受抑制 低于最适温度酶活性下降,呼吸受抑制 在低温下贮存蔬菜、水果,在大棚蔬菜的栽培过程中夜间适当降温,降低细胞呼吸强度、减少有机物的消耗,提高产量 CO2或 O2浓 度 二氧化碳是光合作用的原料之一。环境中二氧化碳浓度的高低明显影响光合速率。在一定范围内,植物的光合速率随CO2浓度增加而增加,但到达一定程度时再增加CO2浓度,光合速率不再增加 温室栽培植物时适当提高室内CO2的浓度,如释放一定量的干冰或多施有机肥,使温室中CO2增多 在O2浓度为零时只进行无氧呼吸,一般浓度为10%以下,既进行有氧呼吸,一般浓度为10%以上,只进行有氧呼吸 ①中耕松土 ②利用降低氧的浓度能够抑制细胞呼吸、咕少有机物消耗这一原理来延长蔬菜、水果的保鲜时间 矿 质 元 素 和 H2O 矿质无素直接或间接影响光合作用。N、Mg、Fe、Mn、Cu、P(N对酶的含量,N、Mg、Fe、Mn对叶绿素的组成或生物合成)产生直接影响;K、P、B对光合产物的运输和转化起促进作用,对光合作用产生间接影响水分是光合作用原料之一,缺少时光合速率下降 合理施肥 合理灌溉 有些矿质元素是酶的激活剂,影响与细胞呼吸有关的酶,在一定范围内,细胞呼吸强度随含水量的增加而加强,随含水量的减少而减弱 种子贮藏必须晒干 专题四 生命活动的调节 一、网络导学[本专题包括必修第四章生命活动的调节、选修第一章人体生命活动的调节和免疫。] 二、考纲提示 (一)高考能力测试要求及复习建议 能力测试要求: (1)对实验现象的观察和分析,测试理解能力。(2)分析示意图、曲线、表格,测试获取知识的能力。(3)考察对实验条件的控制,要求分析实验原理,选择实验器材,安排实验步骤,设计数据处理的方法,分析结论和预测结果,测试科学探究的一般方法。 复习建议: (1)本专题内容中,概念既多且抽象,可采用比较法,找出知识点间的共性和个性。如:酶、激素和维生素,神经调节和体液调节,条件反射和非条件反射,先天性行为和后天性行为,血糖、水、体温、无机盐的平衡和调节,体液免疫和细胞免疫,双向传导和单向传递等。(2)复习专题内容要求重视知识的发生过程。(3)本专题在复习中既要注意知识的内在联系,也要注意与其他章节的联系,如生长素与植物果实的发育、性激素与高等动物的生殖发育、甲状腺激素与动物的个体发育、免疫与细胞工程等。 (二)结论性知识要点 1.胚芽鞘: 产生生长素的部位——尖端;感光的部位——尖端;促生长的部位——尖端下面的一段。 2.生长素在尖端产生后,可以从形态学的上端向形态学的下端运输(极性运输);如果受单侧光刺激,还可以横向运输(从向光侧向背光侧运输),从而使背光侧生长素分布较多。 3.生长素的双重性:低浓度促进生长,高浓度抑制生长,且随器官不同而不同的。具体来说,根对生长素最敏感,芽次之,而茎最不敏感。[注:自然状态下,生长素在植物体的的积累(包括单侧光使背光侧生长素的浓度增高和重力作用使近地侧生长素的浓度增高等),会使进植物茎的生长而抑制根、芽生长。] 4.生长素的作用:①促进生长;②促进扦插的枝条生根;③促进果实发育;④防止落花落果。 5.细胞分裂素存在于正在进行细胞分裂的部位,它的作用主要是促进细胞分裂和组织分化。乙烯在成熟的果实中含量较多,它的作用是促进果实的成熟。 6.协同作用是指不同激素对同一生理效应都发挥作用,从而达到增强效应的目的。(如肾上腺素和甲状腺激素对体温调节的作用。) 拮抗作用是指不同激素对某一生理效应发挥相反作用。(如胰岛素和胰高血糖素对血糖的调节。) 7.激素调节对动物行为的影响,表现最显著的是在性行为和对幼仔的照顾方面。 垂体分泌的催乳素不仅能够调控动物对幼仔的照顾,还能促进哺乳动物乳腺的发育和泌乳,促进鸽的嗉囊分泌鸽乳等。 8.神经纤维的电位: 静息时:外正内负 兴奋后:外负内正 9.兴奋在神经纤维上的传导是双向的。 兴奋在神经元之间的传导是单向的。这是因为递质只存在于突触小体内,只能由突触前膜释放,然后作用于突触后膜上,使后一个神经元发生兴奋或抑制。 10.先天性行为包括趋性、非条件反谢、本能等;后天性行为包括印随、模仿、条件反谢等。本能是由一系列非条件反谢按一定顺序连锁发生构成的,如蜜蜂采蜜,蚂蚁做巢,蜘蛛织网,鸟类迁徙,哺乳动物哺育后代等都属本能。 动物建立后天性行为的主要方式是条件反射。判断和推理是动物后天性行为发展的最高级形式。 11.K+不仅在维持细胞内液的渗透压上起到决定性作用,而且还具有维持细胞心肌舒张、保持心肌正常兴奋性等作用。 12.水盐调节、血糖调节、体温调节的主要中枢都在下丘脑。(注意:体温感觉的中枢在大脑皮层。) 13.抗原的特性:异物性、大分子性、特异性 14.抗体主要分布在血清中,也分布在组织液及外分泌液中。(但:过敏反应产生的抗体吸附在皮肤、呼吸道或消化道黏膜以及血液中某些细胞的表面。) 15.自身免疫病的病例有:风湿性心脏病、类风湿关节炎、系统性红斑狼疮等。 16.艾滋病(AIDS)是由“人类免疫缺陷病毒(HIV)引起的。HIV能够攻击人体的免疫系统,特别是能够侵入T细胞,使T细胞大量死亡,导致患者丧失一切免疫功能。 (三)规律总结 1. 生长素的双重性及其应用 浓度 生理作用 二重性 实践应用 低浓度(适宜) 促进果实发育 促进植物生长 促进植物发芽 ①促进扦插枝条生根②促进果实发育,培育无籽果实③防止落花落果 高浓度 顶端优势 抑制植物生长 抑制植物发芽 ①果树整枝修剪,棉花摘心②田间除草③根的向地性 2.人体内主要内分泌腺分泌的激素及其主要生理作用 内分泌腺 激素名称 化学本质 主要生理作用 分泌异常时的主要表现 分泌不足 分泌过剩 下丘脑神经细胞 促甲状腺激素释放激素 多肽 促进垂体合成和分泌促甲状腺激素 促性腺激素释放激素 促进垂体合成和分泌促性腺激素 促X X激素释放激素 促进垂体合成和分泌相应的促激素 抗利尿激素 促进肾小管和集合管对水重吸收,减少尿的排出 垂体 促甲状腺激素 多肽 促进甲状腺生长发育,调节甲状腺激素合成和分泌 促肾上腺皮质激素 促进肾上腺皮质的生长发育,调节糖皮质激素的合成和分泌 促性腺激素 促进性腺的生长发育,调节性激素的合成和分泌 生长激素 促进生长、主要是促进蛋白质的合成和骨的生长 幼年:侏儒症 幼年:巨人症 成年:肢端肥大症 催乳素 促进动物对幼仔的照顾,促进乳腺的发育和泌乳 甲状腺 甲状腺激素 含碘的氨基酸 促进新陈代谢,促进生长发育,促进神经系统的发育,提高神经系统的兴奋性 幼年:呆小症 甲亢 胰岛 A细胞 胰高血糖素 多肽 升高血糖 B细胞 胰岛素 蛋白质 降低血糖 糖尿病 肾上腺髓质 肾上腺素 氨基酸衍生物 引起人体兴奋激动,动员全身一切潜力应付紧急状态;促进糖元分解,对血糖升高起支持作用;加强代谢,使产热增加 去甲肾上腺素 肾上腺皮质 盐皮质激素(如醛固酮) 类 固 醇 促进肾小管吸收钠和排钾,调节水盐代谢 血钠低、血压低、血钾高 血钠高、血压升高、血钾低 糖皮质激素(如可的松) 调节糖类等物质的代谢,升高血糖,增加机体的应激功能 低血糖,抗有害刺激能力下降 高血糖,特征性肥胖 性激素 作用见性腺部分 同左 同左 性腺 睾丸 雄性激素 类 固 醇 促进精子生成和男性生殖器官的发育,激发并维持男性第二性征 性器官萎缩、第二性征减退 卵巢 雌性激素 促进卵细胞生成和女性生殖器官的发育,激发并维持女性第二性征,激发和维持女性正常的性周期 孕激素 促进子宫内膜增生和乳腺腺泡发育,为受精卵着床和泌乳准备条件 受精卵着床障碍 3.激素分泌的反馈调节 4.钠的排出特点:多吃多排,少吃少排,不吃不排。 钾的排出特点:多吃多排,少吃少排,不吃也排。 (说明:水和无机盐平衡的调节不作要求。) 5.血糖的调节: 血糖升高 胰岛素分泌增加 胰高血糖素、肾上腺素分泌增加 血糖降低 6.与免疫有关的细胞总结 名 称 来 源 功 能 吞噬细胞 造血干细胞 处理、呈递抗原,吞噬抗原和抗体复合物 B细胞 造血干细胞(在骨髓中成熟) 识别抗原、分化成为效应细胞、记忆细胞 T细胞 造血干细胞(在胸腺中成熟) 识别、呈递抗原、分化成为效应细胞、记忆细胞 效应B细胞 B细胞或记忆细胞 分泌抗体 效应T细胞 T细胞或记忆细胞 分泌淋巴因子,与靶细胞结合发挥免疫效应 记忆细胞 B细胞、T细胞、记忆细胞 识别抗原、分化成为相应的效应细胞 三、题型解读本专题命题主要集中在生长素的生理作用,人体和高等动物的激素调节和神经调节,血糖、水、体温、无机盐的平衡和调节,免疫的概念和种类。大多数通过实验数据,图表、曲线、结合社会、科技及生产实践等新情境进行考查。 1.热点问题: (1)生长素的生理作用;(2)“下丘脑---垂体---相关内分泌腺”的反馈调节;(3)反射弧及兴奋的产生和传导;(4)血糖、水、体温、无机盐的平衡和调节;(5)体液免疫和细胞免疫的概念、过程及其关系;2.热点题型: (1)图文信息转换与分析题。如:胚芽鞘的生长示意图,生长素促进生长的曲线,神经电位变化曲线及其示意图,血糖、体温变化曲线,机体抗体水平动态曲线,细胞免疫、体液免疫的示意图。(2)激素生理作用实验分析及设计题。如生长素、动物激素、神经调节的实验设计和分析;探索体液免疫、细胞免疫的机制极其关系的实验设计和分析。 专题五 生物的遗传、变异与进化 一、网络导学 [本专题包括必修第六章遗传和变异、必修第七章生物的进化、选修第三章遗传与基因工程。] 二、考纲提示 (一)高考考向预测和策略   命题趋向: 遗传进化和基因工程是高中生物学的重点、又是难点,高考试题该部分占的比例,历年都较大,出活题考能力的主角。遗传的物质基础、遗传的基本规律和生物的变异,在全书中占有重要位置。它不仅有重要的理论价值,而且在实践中与人类的生产生活关系极为密切。从近几年高考试题看,DNA(基因)的结构和功能、孟德尔遗传实验过程、分子水平的解释、遗传图谱的判定、遗传病发病几率计算等内容,特别是将减数分裂过程,突变过程与不同基因的传递过程联系在一起,是命制大型综合题的素材,这正是高考"3+X"模式命题的趋向,在单科高考试题中约占20%~30%。 当今社会的一些热点、焦点问题,例如细胞工程、基因工程、酶工程、克隆、人类基因组计划、用物理或化学方法进行的诱变育种,数学的概率计算、排列组合等,以及生产、生活实践中的许多问题都与遗传和变异的内容密切相关。本单元内容多、难度大,是历年高考考查学生知能的重点知识,也必将是今后高考命题的热点和焦点所在。可见,它是高考重(点)中之重,难(点)中之难,热(点)中之热。   应试策略: 本专题知识点多、概念多,而且需运用概念、原理、定律解释的生命现象和解决的实践问题也多。因此,在进行复习时,要始终抓住"能力"这个核心,抓住主干知识,突出重点知识进行复习。对该部分内容,我们可以以中心法则为主线,从DNA(基因)→RNA→蛋白质(性状),联系DNA的结构与复制、染色体与基因、减数分裂、遗传规律的产生、生物进化等有关知识,通过思考、分析、归纳,构建完整的知识体系。 以"能力"为主线,进行联系性复习。复习遗传的基本规律必须联系减数分裂,因为减数分裂知识是遗传规律的细胞学基础。通过减数分裂产生的生殖细胞是联系亲子代之间的桥梁和纽带,遗传物质就是通过有性生殖由亲代向子代传递。因此遗传规律是遗传物质在亲子代之间传递的客观反映和必然结果。   以"能力"为核心,总结规律。本专题知识规律性强,在复习时要总结规律、运用规律,以利于提高自己的思维能力和解决问题的能力。例如:总结有关碱基互补配对原则,遵循的计算规律;基因控制蛋白质的合成中,DNA上碱基数,mRNA碱基数和氨基酸分子数之间的关系规律;遗传系谱的判断规律等等。 (二)结论性知识要点 1.肺炎双球菌的转化实验、噬菌体侵染细菌的实验都可证明DNA 是遗传物质,而蛋白质不是遗传物质。。 2.证明DNA 是否遗传物质的实验思路:把DNA和蛋白质等物质区分开,直接地、单独地去观察DNA和蛋白质等的作用。 3.绝大多数生物(如所有的原核生物、真核生物及部分病毒)的遗传物质是DNA,只有少数生物(部分病毒等)的遗传物质是RNA,所以说DNA是主要的遗传物质。 4.DNA复制的特点:(1)边解旋边复制;(2)半保留复制;(3)多点同时复制。 5.DNA分子独特的双螺旋结构为复制提供了精确的模板;通过碱基互补配对,保证了复制能够准确地进行。 6.基因是有遗传效应的DNA片段,基因在染色体上呈线性排列,染色体是基因的载体。 7.密码子共有64种,其中能决定氨基酸的密码子有61种,终止密码子有3种。 转运RNA有61种。 所有生物共用一套密码子。 8.由于不同基因的脱氧核苷酸的排列顺序(碱基顺序)不同,因此,不同的基因含有不同的遗传信息。(即:基因的脱氧核苷酸的排列顺序就代表遗传信息)。 9.生物的一切遗传性状都是受基因控制的,一些基因通过控制酶的合成来控制代谢过程,从而控制性状的,一些基因是通过控制蛋白质分子的结构来直接影响性状的。 10.细胞质遗传的主要特点是:母系遗传;后代不出现一定的分离比。细胞质遗传特点形成的原因:受精卵中的细胞质几乎全部来自卵细胞;减数分裂时,细胞质中的遗传物质随机地、不均等地分配到卵细胞中。 11.原核细胞的和真核细胞的基因结构的联系:它们的结构都包括编码区和非编码区,非编码区在编码区的上游和下游,并且在编码区上游的非编码区上游都有“与RNA聚合酶结合位点”。 原核细胞和真核细胞的基因结构的区别:真核细胞的基因的编码区可分为外显子和内含子,外显子能够编码蛋白质,内含子不能够编码蛋白质,因此,真核细胞的基因结构中的编码区是间隔的、不连续的;而原核细胞的基因结构的编码区是连续的、不间隔的。 12.基因中不能编码蛋白质的区域(包括非编码区和内含子)有调控遗传信息表达的核苷酸序列。 13.人的单倍体基因组由24个DNA分子组成(包括1~22号染色体的DNA与X、Y染色体DNA)。 14.基因工程(又叫基因拼接技术或DNA重组技术)操作的工具:限制性内切酶、DNA连接酶、运载体。 15.作为运载体必须具备的特点是:能够在宿主细胞中复制并稳定地保存;具有多个限制酶切点,以便与外源基因连接;具有某些标记基因,便于进行筛选。 16.基因工程常使用的运载体有质粒、噬菌体和动植物病毒等。质粒是基因工程最常用的运载体,它存在于许多细菌以及酵母菌等生物中,是细胞染色体外能够自主复制的很小的环状DNA分子。 17.基因工程一般步骤:①提取目的基因 ②目的基因与运载体结合 ③目的基因导入受体细胞 ④目的基因的检测和表达。 18.基因诊断是用放射性同位素、荧光分子等标记的DNA分子做探针,利用DNA分子杂交原理,鉴定被检测标本的遗传信息,达到检测疾病的目的。 19.基因治疗是把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中,达到治疗疾病的目的。 20.现代生物进化理论的基本观点有:(1)种群是生物进化的基本单位;(2)突变和基因重组产生进化的原材料;(3)自然选择决定生物进化的方向;(4)隔离导致物种的形成。 21.基因分离定律的实质是:生物体在进行减数分裂形成配子时,等位基因会随着同源染色体的分开而分离,分别进入到两个配子中,独立地随配子遗传给后代。 22.基因自由组合定律的实质是:在进行减数分裂形成配子的过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离,同时非同源染色体上的非等位基因自由组合。 23.基因分离定律和基因自由组合定律发生作用的时间在配子的形成过程中,而不是在形成合子时。 24.孟德尔成功的原因:(1)正确选用试验材料;(2)由单因素到多因素的研究方法;(3)应用统计学的方法对实验结果进行分析;(4)科学地设计了实验的程序。 25.诱变育种的优点:能提高变异频率,加速育种进程。 单倍体育种的优点:明显缩短育种的年限。 基因工程与细胞工程育种的优点:可克服远缘杂交不亲和的障碍,大大扩展了可用于杂交的亲本组合范围。(基因工程育种也可克服远缘杂交不亲和的障碍。) 26.秋水仙素的作用:能够抑制纺锤体形成,使细胞内染色体加倍。 27.几种需记住的遗传病: 白化病、苯丙酮尿症:常染色体隐性遗传 多指、软骨发育不全:常染色体显性遗传 色盲、血友病:X染色体隐性遗传 唇裂、无脑儿、原发性高血压、青少年型糖尿病:多基因遗传病 21三体综合症(先天愚型):染色体异常遗传病(多了一条21号染色体) 28.生物进化的实质在于种群基因频率的改变。 29.突变和基因重组、自然选择及隔离是物种形成过程的三个基本环节。 30. 突变(包括基因突变和染色体变异)和基因重组是产生进化的原材料;自然选择使种群基因频率定向改变并决定生物进化的方向。隔离是新物种形成的必要条件。 31.生物的变异一般是不定向的,而自然选择则是定向的。 32.隔离就是指同一物种不同种群间的个体,在自然条件下基因不能自由交流的现象。包括地理隔离和生殖隔离。其作用就是阻断种群间的基因交流,使种群的基因频率在自然选择中向不同方向发展,是物种形成的必要条件和重要环节。 33.种群基因库间的差异是产生生殖隔离的根本原因。 34.物种形成与生物进化的区别:生物进化是指同种生物的发展变化,时间可长可短,性状变化程度不一,任何基因频率的改变,不论其变化大小如何,都属进化的范围。物种的形成必须是当基因频率的改变在突破种的界限形成生殖隔离时,方可成立。 (三)规律总结 1.基因控制蛋白质的合成时: 基因的碱基数:mRNA上的碱基数:氨基酸数=6:3:1。 2.性状分离的定义:在杂种后代中,同时显现出显性和隐性性状的现象叫性状分离。(活用:当两个亲本性状一样时,如果子代出现了与亲本不一样的个体,就是性状分离。) 分析遗传问题时,性状分离或者隐性后代常常是解题的突破口。 判断显隐性常用方法:如果出现性状分离,则亲本是显性杂合子。 3.遗传题时,要用好典型比例:如3:1; 1:2:1; 9:3:3:1; 1:1:1:1 9:3:3:1的活用: 前题条件:亲本AaBb X AaBb 子代表现型比例:显显9:显隐3:隐显3:隐隐1 子代基因型:双杂合(AaBa)占4/16;单杂合(如AaBB、aaBb)占2/16;纯合:1/16 4.一对相对性状的交配情况比较: 组别 亲本组合 后代基因型 后代表现型 组合名称 举例 1 杂交 黄×绿(YY×yy) 1种:Yy 1种:黄 2 自交 黄×黄(Yy×Yy) 3种:1 YY、2 Yy、1yy 2种:3黄、1绿 3 测交 黄×绿(Yy×yy) 2种:1 Yy、yy 2种:1黄、1绿 说明:牢记以上类型,运用自如,这是学习分离规律、自由组合规律的基础。 5.两对相对性状的交配情况主要有以下6种: 组 别 亲本组合 后代基因型 种类 后代表现型 种类 后代表现型比例 举例 1 YYRR×yyrr 1×1=1 1×1=1 全为显性(1×1) 2 YyRr×YyRr 3×3=9 2×2=4 (3:1)2=9:3:3:1 3 YyRr×yyrr 2×2=4 2×2=4 (1:1)2=1:1:1:1 4 YYRr×yyrr 1×2=2 1×2=2 (1:1)×1=1:1 5 YyRR×Yyrr 3×1=3 2×1=2 (3:1)×1=3:1 6 YyRr×Yyrr 3×2=6 2×2=4 (3:1)(1:1)=3:1:3:1 说明:一对相对性状的交配情况是解题的基础,应做到熟练地计算,牢固地掌握。 自由组合定律是研究两对或两对以上相对性状的遗传规律。要用好自由组合定律,必须在分离定律的基础上,把各对相对性状的遗传分解成许多一对一对的相对性状去研究。(分拆法) 6.肺炎双球菌转化实验和噬菌体侵染细菌实验 [特别提醒] ①加热杀死S型细菌的过程中,其蛋白质变性失活,但是其内部的DNA在加热结束后随温度的恢复又逐渐恢复其活性。 ②R型菌转化成S型菌的原因是S型菌DNA与R型菌DNA实现重组,表现出S型菌的性状,变异属于基因重组。 ③培养噬菌体只能利用活体培养,因为病毒是专营寄生生活的。 实验拓展应用⑴证明烟草花叶病毒的RNA是遗传物质 ⑵证明某性状的遗传方式是细胞质遗传 如某小鼠癌细胞具氯霉素抗性⑶放射性同位素示踪法的应用①研究DNA半保留复制方式的特点 ②在基因诊断和环境监测中的应用 ③用放射性同位素研究光合作用、细胞呼吸中元素的去向 ④用放射性元素15N标记氨基酸,研究氨基酸在细胞内合成分泌蛋白的场所、运输通道、分泌过程。 ⑤用放射性同位素40K证明根吸收的矿质元素的运输部位 ⑥用放射性同位素15N标记氨基酸 ⑦用放射性同位素标记研究原肠胚三胚层的发育。7.碱基数量计算归类与应用 (1)碱基互补配对类型 过 程 DNA复制 转录 翻译 逆转录 碱基配 对类型 A=T A=U A=U A=T G≡C G≡C G≡C U=A T=A C≡G C≡G G≡C C≡G U=A U=A C≡G (2)DNA分子、DNA某条链及转录生成的mRNA中碱基比例关系 H链 h链 DNA 分子 mRNA (以H链为模板) 规律(DNA) m m m 互补碱基之和的比例在整个DNA及任一条链中都相等 n n n a 1 非互补碱基之和的比例在整个DNA分子中为1,在两条互补链中互为倒数 b 1 (3)DNA复制过程中的碱基数量计算 某DNA分子中含某碱基a个。 ⑴复制n次需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·(2n-1); ⑵第n次复制,需要含该碱基的脱氧核苷酸数为a·2n-1。 (4)碱基比例的运用 由核酸所含碱基种类及比例可以分析判断核酸的种类。 ⑴若有U无T,则该核酸为RNA。 ⑵若有T无U,且A=T,G=C,则该核酸一般为双链DNA。 ⑶若有T无U,且A≠T,G≠C,则该核酸为单链DNA。 应用指南: 运用核酸分子中所含碱基种类及比例可判断核酸种类。 运用核酸分子中碱基对的比例来判断核酸分子的稳定性,进一步确定生物生活的温度环境。 运用碱基互补配对原则计算DNA复制、转录等过程中的碱基数或碱基对比例。 8.基因的结构与功能 原核基因与真核基因结构的比较 ⑴相同点:都分为编码区和非编码区。 ⑵不同点:原核基因的编码区是连续的,无外显子和内含子之分;真核生物的编码区是间断的、不连续的,分为能编码蛋白质的外显子和不能编码蛋白质的内含子。 基因的功能 ①传递遗传信息 ②表达遗传信息 ③功能简图 9.基因表达与个体发育的关系 含有相同的遗传物质或基因在个体发育中,基因的表达具有如下特点: ⑴选择性表达:不同细胞表达不同的基因。如胰岛细胞能表达胰岛素基因,但不表达血红蛋白基因。 ⑵顺序性表达:同一细胞内基因在其发育的不同阶段表达不同基因,即按一定顺序表达。 10.基因工程中的问题分析 提取目的基因的两种方法比较 所需的酶类 内含子的有无 鸟枪法 多种限制性内切酶 有 人工合成法 逆转录酶、DNA聚合酶 无 [特别提醒] ①由于一种氨基酸对应多种密码子,因此,根据蛋白质中氨基酸序列合成出的目的基因可能有多种,但性状都相同。 ②获得真核生物的目的基因一般多采用人工合成法,因为此法获得的目的基因不含有内含子。 工具酶及其运用 ⑴切取目的基因和运载体必须用同一种限制性内切酶,获得相同黏性末端。 ⑵限制性内切酶和DNA连接酶都作用于磷酸二酯键。 受体细胞 ⑴培育转基因植物时的受体细胞可以是体细胞,也可以是受精卵。若是前者,通过组织培养培育。⑵培育转基因动物时的受体细胞一般采用受精卵。 11.孟德尔遗传规律的适用条件及限制因素 ⑴真核生物的性状遗传。⑵有性生殖过程中的性状遗传。⑶细胞核遗传。⑷基因的分离定律适用于一对相对性状的遗传,只涉及一对等位基因。基因的自由组合定律适用于分别位于两对或两对以上的同源染色体上的性状遗传。 [特别提醒] ①位于同一对同源染色体上的非等基因的传递不遵循基因的自由组合定律。 ②性染色体上的基因控制的性状遗传,若只研究一对相对性状则遵循基因的分离定律,由于性染色体的特殊性,描述子代性状表现时要连同性别一起描述。 限制因素 ⑴所研究的每一对相对胜状只受一对等位基因控制.而且等位基因要完全显性。 ⑵不同类型的雌、雄配子都能发育良好,且受精的机会均等。 ⑶所有后代都应处于比较一致的环境中,而且存活率相同。 ⑷供试验的群体要大,个体数量要足够多。 12.遗传规律与减数分裂及个体发育的关系 细胞核遗传规律与减数分裂的关系: 从细胞水平看,它们之间的关系可用下表表示: 比较项目 遗传规律 发生时期 染色体与基因行为 配
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  • 资料类型: 学案
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