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專題一 生物實驗及設計基礎
一、網絡導學包括必修和選修教材考試大綱規定的17個常規實驗及實驗設計的原則、方法與解題思路。

二、考綱提示
實驗能力是高考“考試說明”要求學生掌握的一項基本能力（設計和完成實驗的能力）。此能力要求也包括兩方面的內容：一是獨立實驗的能力（大綱歸定學生實驗和教師演示實驗），即理解實驗原理、目的、要求、材料、用具；掌握實驗的步驟、控制實驗條件、使用有關儀器、安全問題處理；觀察現象、分析數據、得出結論；常規實驗非常規做法。二是能根據要求靈活運用已學過的自然科學理論、實驗方法和儀器，設計簡單的實驗方案并處相關的實驗問題。
（一）實驗方法要素及處理要素關系的基本原則
　1．假設與假設驗證原則
　　 實驗的第一個要素：“假設”；第一項原則是“假設驗證”原則。
第一個要素：假設 第一項原則：假設驗證原則
假設：較概括的假定
預期：較具體的推斷
驗證：用事實證實或證偽 科學實驗遵循的程序準則：
假設——預期——驗證
　2．變量與單一變量原則
　　 實驗的第二個要素：“變量”；第二項原則是“單一變量”原則。
第二個要素：變量 第二項原則：單一變量原則
①實驗變量(自變量)
②反應變量(因變量)
實驗目的在于操縱自變量，獲取因變
③無關變量(控制變量)
④額外變量(干擾變量)
實驗關鍵在于控制無關變量，減少干擾變量 一個實驗變量對應觀測一個反應變量。
如A實驗變量對應觀測A反應變量，不可混入B反應變量。
單一變量原則，有兩層意思：一是確保“單一變量”的實驗觀測，即不論有幾個實驗變量，都應做到一個實驗變量對應觀測一個反應變量；二是確保“單一變量”的操作規范，即實施中要盡可能避免無關變量及額外變量的干擾。
3．控制與平穩控制原則
實驗的第三個要素是“控制”，第三項原則是“平衡控制”原則。
第三個要素：控制 第三項原則：平衡控制原則
①嚴格操縱控制實驗變量與反應變量
②力求平衡抵消無關變量與額外變量 ①單組法：對同一對象，既用A法，又用B法
②等組法：對象狀況相等，甲用A法，乙用B法
③輪組法：甲組：A法→B法
乙組：B法→A法
通過實驗控制，盡量消除實驗誤差，以取得較為精確的實驗結果。
4．對照與實驗對照原則
實驗的第四個要素是“對照”；第四項原則是“實驗對照”原則。
第四個要素：對照 第四項原則：實驗對照原則
設置對照，進一步消除無關變量對實驗結果的影響，以增加實驗結果的可信度 ①空白對照：指明不做任何實驗處理的對照組。
②自身對照：實驗與對照在同一對象上進行。
③條件對照：給實驗組某種處理，給對照組另一條件的處理。
④相互對照：幾個實驗組相互對照。
5．捕獲解釋與真實客觀原則
　 實驗的第五個要素是“捕獲”和“解釋”；第五項原則是“真實客觀”原則。
第五個要素：捕獲與解釋 第五項原則：真實客觀原則
捕獲：捕捉、記錄由實驗變量而引起的反應變量的變化和結果，即捕獲事實。
解釋：論證、說明實驗變量與反應變量的因果關系，并推出結論，即解釋事實。 捕獲解釋事實、現象、數據，一定要實事求是，客觀真實，力戒主觀臆造
（二） 實驗設計的基本內容、三個原則、實例和備考策略
1.實驗設計的基本內容
（1） 實驗名稱 是關于一個什么內容的實驗。
（2） 實驗目的 要探究或者驗證的某一事實。
（3） 實驗原理 進行實驗依據的科學道理。
（4） 實驗對象 進行實驗的主要對象。
（5） 實驗條件 根據實驗原理確定儀器和設備；要細心思考實驗的全過程。
（6） 實驗方法與步驟 采用的方法及最佳操作程序。每一步必須是科學的；能及時對儀器、步驟進行有效矯正。
（7） 實驗測量與記錄 對實驗過程及結果應有科學的測量手段與準確客觀的記錄。
（8）實驗結果預測及分析 能夠預測可能出現的實驗結果并分析導致的原因。
（9） 實驗結論 對實驗結果進行準確的描述并給出一個科學的結論。
2.實驗設計的實例分析
“驗證成熟植物細胞的滲透作用”實驗設計實例：
Ⅰ　實驗名稱：觀察馬鈴薯條的滲透吸水與滲透失水現象。
Ⅱ　實驗目的：驗證成熟植物細胞的滲透作用。
Ⅲ　實驗原理：當外界溶液濃度大于細胞液濃度時，植物細胞通過滲透作用失水；反之則吸水。
Ⅳ　實驗對象：新鮮馬鈴薯條。
Ⅴ　實驗條件：0.8g/mL的蔗糖溶液、蒸餾水、大試管、有刻度的小燒杯、刀片、鑷子等。
Ⅵ　實驗設計的基本原則：對照、等量。
Ⅶ　實驗方法與步驟：
(1)制備3條長度、寬度、體積都相同的新鮮馬鈴薯條。
(2)將其中的2條分別放入盛有等體積的蔗糖溶液與蒸餾水的燒杯中，另1條放入加塞的空試管中。
(3)2h以后，通過比較的方法觀察薯條的長度變化及蒸餾水、蔗糖溶液體積的變化。
Ⅷ　實驗結果預測分析：可能出現的實驗結果是：
(1)放入蒸餾水中的薯條長度增加，而放入蔗糖溶液中的薯條長度變小，且蔗糖溶液體積明顯大于蒸餾水體積。
(2)放入蒸餾水中的薯條長度增加，而放入蔗糖溶液中的薯條長度不變，且蒸餾水的體積小于蔗糖溶液體積。
(3)放入蒸餾水中的薯條長度不變，而放入蔗糖溶液中的薯條長度變小，且蔗糖溶液體積大于蒸餾水體積。
(4)薯條的長度及溶液的體積都沒有明顯的變化。
Ⅸ　 實驗測量與記錄：將放入溶液中的薯條與試管中的薯條比較觀察，并比較燒杯中溶液的體積：放入蒸餾水中的薯條變長、放入蔗糖溶液中的薯條變短，且燒杯中蔗糖溶液的體積比蒸餾水的體積大。
Ⅹ　 實驗結論：放入蔗糖溶液中的薯條滲透失水，放入蒸餾水中的薯條滲透吸水。
3.實驗設計題的分類解析
驗證性實驗的基本內容
（1）實驗題目
（2）實驗原理 即完成實驗所用的理論依據
（3）目的要求 通過實驗要解決的問題
（4）材料用具
（5）方法步驟
（為加強說服力，有時往往對實驗要設立“實驗組”和“對照組”。設計對照實驗時切記：只有遵循“單一變量”原則，這樣才有對照價值。補充實驗步驟時，對每一步有必要先打腹稿然后下筆，并要編號清楚（如⑴……⑵……，表達清晰。）
（6）實驗結果（預測實驗現象）
驗證性實驗由于有明確的實驗目的，預測的結果是科學的、合理的、惟一的。有實驗（題目）中需要記錄實驗結果，這就要搞清楚記錄什么？如何記錄？
①用文字描述：略。
②表格的設計： 要理清設計思路： Ⅰ.首先要讀懂題目要求在表格“工作區”記錄的內容。（題目中有明確的要求） Ⅱ.其次要明確表格的第一列寫什么？第一行寫什么？注意在第一列或第一行中肯定要寫組別，即實驗組和對照組（相互對照中組數可能更多）。 Ⅲ.再繪制表格（切記：表格“工作區”是預留給所設計的實驗中記錄到的數據，而不是要學生造出數據來填入其中。因此只要設計完成一張空白表格即可。設計表格時，要先在草稿紙上畫出表格輪廓，再寫入答題紙中。） Ⅳ.表格設計好后，切勿忘記給表格添上題注（即表格名稱）。
③坐標圖的設計：要理清橫軸的含義？縱軸的含義？縱橫軸的單位？曲線的走勢？關鍵點？
④分析實驗結果： 用書本理論分析實驗結果。
（7）實驗結論 聯系實驗目的得出結論。結論是合理的、科學的、肯定的。不少結論是在實驗要驗證的內容中尋找。
（8）討論
①對實驗操作的理論、具體細節等進行討論。
②也可討論與實驗無直接關系但有一定聯系的其他知識。
注意：
驗證性實驗中，實驗目的、實驗（或預測）結果和實驗結論三者是一致的。結果是指通過實驗所觀察到的實驗現象或通過實驗直接得到的“成果”。
驗證性實驗中，由于要驗證的結論是肯定的，因此無實驗假設。
在驗證實驗中，如果實驗記錄作為題目條件已出現，那么就可得到肯定的實驗結論。
探究性實驗的基本內容
（1）實驗課題 如試題需要學生寫出實驗課題，那對課題的文字描述大多滲透在題干的字里行間，仔細閱讀便可領會。實驗課題的格式有：“×××××××××××研究”、“×××××××××××實驗”
“××××××××××的影響”
（2）實驗原理 完成實驗所應用到的理論依據。有的是書本學到的理論知識，有的在題目中作為條件出現。
（3）實驗目的 大多是寫做了該實驗后要解決的問題。
（4）材料用具：包括實驗材料、儀器、試劑等，有時省略。大多數試題是作為條件提供給學生。
（5）實驗假設 指用來說明某種現象但未經證實的論題，也就是對所提出問題所作出的參考答案。如果要學生寫出來，請參閱實驗課題的名稱，但要比實驗課題的名稱在文字上寫得更具體一些。
（6）實驗步驟的設計（即實驗設計方案或曰實驗設計思路） 涉及到：
①實驗設計思想
②器材藥品
③實驗步驟（要體現單一變量對照原則）。故要設立“實驗組”和“對照組”。設對照組時，只需明確寫出單一變量內容，其余條件（無關變量，如培養條件等）用“其他……條件與（甲）對照組相同”即可。
④觀察記錄（圖表、曲線等。表格的設計要求同驗證性實驗）
（7）實驗預測及分析 探究性實驗是對本不知道，現在需要知道的實驗現象或結果進行探究。即使我們能用掌握的理論知識作出科學的、唯一的預測，但由于我們是作理論上的實驗設計，因此實驗預測應該是開放性的，即要寫出所有可能出現的實驗現象或結果。
探究性實驗不象驗證性實驗能得出一個肯定的結論，往往有幾種預測結果，相應的就有幾種可能的結論。
（8）討論 討論的是與實驗直接有關的內容，也可能是與該實驗內容有關的其他知識。
實驗設計題的內容雖然較多，但在實際考試中由于種種原因，如試題考查內容、試卷長度等，內容往往是不完整的，主要由試題設計者來決定，選取其中主要部分對學生進行考查。
4.實驗設計的三個原則
（1）對照性原則——科學、合理的設置對照可以使實驗方案簡潔、明了，且使實驗結論更有說服力。
“實驗組”與“對照組”確認
一個實驗通常分為實驗組和對照組（控制組）。實驗組是施加實驗變量處理的被試組；對照組是不施加實驗變量處理的對象組，兩者對無關變量的影響是相等的，兩組之間的差別，被認為是來自實驗變量的結果，如 2005年春季高考 3題中為研究光對幼苗生長的影響時實驗變量應為撤掉光照，因而暗處生長的小麥幼苗應為實驗組，而自然狀態（即來接受實驗變量處理）的小麥幼苗應為對照組，通過對照組能增強實驗的信度。按照對照方式的不同可分為4種：
①空白對照：即不作任何實驗處理的對照組。例如，在還原糖鑒定實驗中留一部分樣液不加入斐林試劑，以作對照。
②相互對照：即不設控制組，只在幾個實驗組之間相互對比。例如，在植物激素與向性的設計實驗中，5個實驗組的相互比較。在實驗中要找出一個最佳效果點，就要采取相互對照進行實驗。
③條件對照：即給對象施加某種實驗處理，雖不是檢驗假設需要的，但更能充分說明實驗變量的對照。例如，動物激素飼喂小動物的實驗方案中：飼喂甲狀腺激素的為實驗組；飼喂甲狀腺抑制劑的是條件對照組；不飼喂藥劑的是空白對照組。
④自身對照：即實驗與對照在同一對象上進行。例如，將過氧化氫酶加入過氧化氫溶液中證明酶是生物催化劑可催化過氧化氫水解，即自身對照，處理前的對象狀況為對照組，處理后的對象變化為實驗組。
再如: 在探究溫度(或pH)對酶催化活性影響實驗中溫度(或pH)(0度、50度,100度) 為條件對照。清水(軟水) 、河水(硬水) 對加酶洗衣粉影響中，清水(軟水) 、河水(硬水) 為相互對照。用缺素營養液培養的出現缺素癥狀的植株加入某元素后恢復正常為自身對照。
（2）等量性原則——每次實驗所加試劑的量要相等。
（3）單因子變量的原則。
實驗變量剖析：在實驗過程中變量是指可被操縱控制的在性質和數量上可以變化的特定因素或條件，具體分析如下：
①實驗變量與反應變量：
a．實驗變量是研究者主動操縱的條件和因子，是作用于實驗對象的刺激變量（也稱自變量），自變量須以實驗目的和假設為依據，應具有可變性和可操作性。
b．反應變量（又稱因變量），是隨自變量變化而產生反應或發生變化的變量，反應變量是研究是否成功的證據，應具可測性和客觀性。
c.二者關系：實驗變量是原因，反應變量是結果，即具因果關系。
②無關變量（控制變量）是指與研究目標無關，但卻影響研究結果的變量，實驗者應嚴格控制無關變量，否則實驗結果的真實性無法得到認定、我們常在實驗過程中強調“選取生長狀況相同的幼苗”“數量大小相同的種子”“置于相同并適宜條件下培養”“加入等量的清水”等均是為了控制無關變量對實驗結果的干擾。
【例題剖析】例如，生物課本內溫度對酶活性影響的實驗中：實驗變量是低溫（冰），適溫(60℃），高溫（沸水）；酶的活性變化即反應變量；試管的潔凈度，淀粉酶的稀釋度，可溶性淀粉的濃度，碘液的量和濃度，溫度處理時間，操作程序等是無關變量。實驗中不論有幾個實驗變量，都應做到每個自變量對應一個因變量，此外還要做到操作規范。在實驗設計、實施的全過程中，應嚴格操縱實驗變量，嚴格控制無關變量，盡可能消除誤差，獲取較為精確的反應變量。
5.備考策略
歸類總結，引導構建實驗類型框架高中生物學實驗常見類型和分類的依據參考表
分類依據 生物學實驗類型
實驗的直接目的 探索性實驗、驗證性實驗
實驗的作用 對照實驗、析因實驗、（模擬實驗）
實驗研究的質和量 定性實驗、定量實驗
（1）探索性實驗和驗證性實驗
概念 特點 聯系
探索性實驗 是探索研究對象的未知屬性、特征以及與其他因素的關系的實驗方法。 是對研究對象的不了解，或不完全了解，全憑實驗者去“嘗試”，所以，探索性實驗也稱“試驗”，是一種開創性的研究。解題時，描述實驗現象時是未知的，可不描述。實驗結果預測是對應假設，分類討論。無實驗結論。 兩種類型在生物科學研究的過程中往往是不可分割的，在對研究對象的探索過程中，對未知的研究目標，必然要提出假設或猜想，并做出預期，只有通過驗證性實驗來證明假設的正確與否，才能得出科學的結論
驗證性實驗 是驗證某一個理論是否正確的實驗。 當對研究對象有了一定的了解，并形成一定認識或提出某種假設時，就需要用實驗來證明其正確與否。解題時，描述實驗現象時是已知的，應準確描述。沒有實驗結果預測和分類討論。對應實驗目的做出肯定結論。
（2）比較實驗
比較實驗是通過對照或比較來研究和揭示研究對象某種屬性或某種原因的一種實驗方法。這種實驗要設置兩個或兩個以上的相似組樣，一個是對照組，作為比較的標準；另一個是實驗組，通過某種實驗步驟，在兩組之間判定實驗組是否具有某種性質或影響。
概念 例
對照比較實驗 對照比較實驗是在兩個相似組樣中進行，其中一個是已經確定其結果的事物，稱之為“對照組”，讓其自然發展，實驗者對之不加干涉；另一組是未知的、需要研究的事物，稱其為“實驗組”。將實驗組中的未知因素同對照組的已知因素進行干預，以確定該因素的影響作用。 高中生物平時作的練習大多是對照比較實驗。如實驗證明甲狀腺激素能促進小蝌蚪的發育。
可以把對照比較實驗模式為
對照組 A1A2A3……An=M 注A為研究因素，M為實驗結果。
A2*為干預因素，M*為干預后的結果
實驗組 A1A2*A3……An=M*
（3）定性和定量實驗
定性實驗 定性實驗是判斷研究對象具有哪些性質，并判定某種物質的成分、結構或者鑒別某些因素之間是否具有某種關系的一種實驗方法。一般來說是解決的是“有與無”和“是與否”的問題。 如植物生長素對植物的促進生長作用的證明。 判斷葉綠體中色素的種類和顏色。
定量實驗 為了對研究對象的性質、組成及影響因素有更深入的認識，就必須探究它們之間的數量關系。 證明生長素的量對植物的影響。PH值與酶的活性的關系，植物的光合作用與環境的溫度、CO2、光照強度等的關系，生物體內微量元素對生物代謝的影響，都有其相應的數學表達式或函數曲線圖。
（4）驗證性實驗和探究性實驗有關內容的比較
目的 步驟 假設 預測 結果 結論
驗證性實驗 驗證…… 相同 無 結果惟一 解題前已知 有惟一肯定的結論
探究性實驗 探究……
有 結果多種 解題前后都未知 幾種預測就有幾種結論
當然，涉及到具體的實驗題時，一般不會面面俱到，也就是以上各項實驗要求不會在試題中全部出現，即在題中僅出現其中的部分要求，因此解題時需具體情況具體分析。
（三）實驗設計題的應試技巧 解答實驗設計題的思路
1．明確實驗目的 弄清該題要驗證或探究的是什么樣的生物學事實。一般在題干中有“驗證……”、“證明……”、“探究……”，其后內容就是實驗的目的。
[例題] 為了驗證甲狀腺激素的生理作用，試以大白鼠的耗氧量和活動量為觀察指標，根據給出的實驗材料和用具，設計實驗步驟，預測實驗結果，并作出分析。
(1)材料和用具：日齡相同體重相近的雄性成年大白鼠兩組，甲狀腺激素溶液，蒸餾水，灌胃器，耗氧量測定裝置，小動物活動測定儀等。
(實驗提示：給藥途徑為每日灌胃，給藥劑量和儀器操作不作考試要求，室溫恒定。)
(2)方法與步驟：_____________________________________________。
(3)結果預測與分析：________________________________________。
[解析]（接上例）此實驗目的就是題干中“為了驗證甲狀腺激素的生理作用”這句“驗證”后面的內容，即“驗證甲狀腺激素的生理作用”。
2．分析實驗原理 就是完成該實驗的理論依據是什么？這就需要分析實驗中所涉及的生物學及相關學科中的知識、方法，以及所依據的科學科學原理。另外提供的實驗儀器的使用方法和原理也是應考慮在內。此過程要求學生利用儲備知識獨立分析、運用。
[解析]接上例：實驗原理是甲狀腺激素的生理作用，即加速物質的氧化分解，耗氧量增加，提高神經系統的興奮性，使活動量增加。
3．獨立設計實驗 根據題目給出的材料、用具（一般情況下要用全所給的材料用具），實驗設計應從三個方面入手，即實驗設計“三步曲”：
⑴編組標號。研究對象、器皿等要編組標號，設立實驗組和對照組；
⑵實驗處理。分別對實驗組和對照組施加單一變量；
實驗處理要遵循“單一變量，對照原則”。單一變量，就是對實驗結果有關鍵影響的單一因素；對照原則，就是要有正反兩個方面的實驗。即在實驗中設置對照組，與實驗組進行比較，以顯示實驗的效果，增強實驗結果的可信度和說服力。常見的對照方法有以下幾種：
類型 設置對照實驗 實 例
空白對照 不給對照組以任何處理 “動物激素飼喂小動物的實驗”中，3號缸不加藥
自身對照 實驗組和對照組都在同一實驗對象上進行 植物細胞質壁分離和復原實驗，在同一裝片中先后進行
條件對照 給對照組施以部分實驗因素，但不是所要研究的處理因素（如甲狀腺激素） 上例中給對照組灌蒸餾水
相互對照 不單獨設對照組，而是幾個實驗組相互對照 植物向重力性生長的向性實驗中將玉米種子放置在不同的方向
在對實驗組和對照組進行處理的時候，要注意下圖所示的程序：
⑶培養（或飼養）、觀察、記錄等。
觀察記錄實驗現象和實驗數據，最后根據實驗原理對實驗結果進行預測與分析。
[解析]接上例：方法步驟：
①將兩組大白鼠分別標號為甲組和乙組，并分別用給出儀器測定與記錄耗氧量和活動量。——編組標號
②每日用灌胃器給與甲組鼠灌喂甲狀腺激素溶液，給與乙組灌胃等量的蒸餾水，飼養一段時間。
——實驗處理，設立實驗組（甲組）和對照組（乙），操縱實驗變量“甲狀腺激素和蒸餾水”。
③定期測量與記錄甲、乙兩組鼠的耗氧量和活動量。 ——培養（或飼養）、觀察、記錄
4．實驗結果分析 要弄清題目的目的是“驗證型的”還是“探究型的”。如果是“驗證型的”實驗，則要根據所學知識和原理，分析得出應有的實驗結果和推出相應的結論，（此時一般只有一個結果和相應的結論，且結論與實驗目的相對應）。若是“探究型的” 實驗，則要根據原理、目的，預測出可能的結果和推出相應的結論（此時一般有幾個不同結果及相應的結論）。預測結果“三步曲”
⑴實驗預測
①驗證性實驗 如“驗證……”、“證明……”都可預測到與實驗目的一致的結果。
②探究性（預測結果“三步曲”） 實驗如“探究……”預測的實驗結果不惟一，大多有三種可能：“變量促進結果；變量抑制結果；變量與結果無關”，或“全肯定；全否定；一肯定一否定”等。
[解析]接上例：實驗目的中有“驗證……”，因為是驗證性實驗，所以實驗結果可預測為：未給甲狀腺激素時，甲、乙兩組鼠的耗氧和活動量相近。給甲組鼠甲狀腺激素后，其耗氧和活動量均大于乙組。
⑵很多實驗是化學反應類型，肉眼觀察不到，應該考慮加入指示劑，借助顏色變化或儀器輔助觀察。實驗結果可采用文字描述、表格、坐標曲線等方式描述。
[解析]接上例：甲狀腺激素促進物質氧化分解的化學反應無法觀察，但可以以大白鼠的耗氧量和活動量為觀察指標。
5．實驗結論 通過現象、結果的分析，概括出規律性的問題，結論一般就是實驗的目的。
[解析]接上例：此實驗的目的是：驗證甲狀腺激素的生理作用；結論是甲狀腺激素能促進新陳代謝，加速體內物質的氧化分解，提高神經系統的興奮性，從而使耗氧量和活動量加大。
6．討論 討論的內容可以是實驗中的內容，也可以是跟實驗有關的其他問題。如：
[解析]接上例：①驗證甲狀腺激素的作用，為什么要以耗氧量和活動量作為觀察指標？②如以體重為衡量指標，那么實驗組的大白鼠在實驗前后的體重有何變化？
實驗步驟設計
下面總結一條書寫模式，能夠使書寫條理，思路清晰。
1．選材：選材應保持條件相同（如上例中：日齡相同、體重相近的雄性成年大白鼠）
2．分組：體現操縱實驗變量。從實驗目的中分析出實驗變量是什么，如“驗證甲狀腺激素的生理作用”即變量為甲狀腺激素，實驗組有甲狀腺激素，對照組無甲狀腺激素。（每日用灌胃器給與甲組鼠灌喂甲狀腺激素溶液，給與乙組鼠灌喂等量的蒸餾水）
3．培養、觀察：除實驗變量外，對實驗組和對照組的培養、飼養等條件應要相同，即控制無關變量。
4．統計分析結果：（定期測量與記錄甲、乙兩組鼠的耗氧量和活動量）
5．得出結論：這一規范并非一成不變，在運用時掌握基本原則，靈活處理，才能以不變應萬變。
關于“假設”“預期”“結果”與“結論”的辨析
（1）假設：“假設”，也稱假說或猜測，是指用來說明某種現象但未經證實的論題，也是對所提出的問題作出的參考答案，即依據發現的事實材料或科學原理，通過創造性思維，提出初步假定。如“孟德爾分離現象解釋驗證”的測交實驗中，提出的假說是：“FI（Dd）產生配子時，因等位基因分離，使得 FI產生含基因D和基因d的兩種配子，且其數目相等。”再如“觀察植物細胞質壁分離和復原”實驗中，提出的假說應為：
當細胞外溶液濃度＞細胞液濃度→細胞失水
當細胞外溶液濃度＜細胞液濃度→細胞吸水
（2）預期：“預期”是在實驗設計方案確定以后，實驗正式實施之前，根據假說和原理，對實驗可能出現的結果的判斷，是依據提出的假說進行推理，得出假定性結果或推論，即“假如假設成立，則應有何種結果”，如“孟德爾分離現象驗證實驗，假如假說成立則有測交的后代應出現Dd與dd為1：1的結果，即高莖與矮莖數量比應為1：1”，而“觀察植物細胞質壁分離與復原實驗”中，假若假設成立，則應有處于高濃度（30％）蔗糖溶液中的洋蔥表皮細胞因不斷失水→質壁分離，而處于清水中的已分離細胞因細胞吸水→質壁分離復原
（3）結果：結果應為實驗實際出現的情況，如“孟德爾分離現象解釋實驗”中出現的結果為“得到的64株后代中，30株高莖，34株矮莖，兩種性狀分離比為1：1”而“質壁分離復原實驗”中處于30％蔗糖溶液中的洋蔥表皮細胞果真發生了質壁分離，而處于清水中的已分離細胞果真發生了復原現象。
（4）結論：結論的得出須依據實驗結果，即若出現的結果與預期結果一致則得出與先前的假說一致的結論或“假說成立”，若實驗出現的結果與預期結果不符，則得出的結論應為“假說不成立”。
由此可知，“假設”應對應“結論”，“預期”應對應“結果”，在實驗討論時應注意描述的科學性即“如果出現何種結果，則應有何種結論”，例如用檢測呼吸裝置的紅色液滴檢測酵母菌呼吸類型時，應為若液滴向左移動則推出什么結論，若液滴向右移動則推出什么結論，而不能描述為“若為有氧呼吸，則液滴向哪移動”，再如在驗證淀粉，碘液能否通過半透膜時應描述為“若袋內外液體均變藍（結果或現象），則淀粉、碘液均能通過半透膜。”而不能描述為“若淀粉、碘液均能通過，則袋內外液體均變藍”。
三、題型解讀
高考實驗考查的基本內容
（1）常規實驗的考查 常規實驗是教材中規定學生必須要掌握的幾個實驗。通過常規實驗的學習，關鍵是要掌握生物學科基本的實驗設計思想，基本的實驗方法及一般的分析方法。對教材中常規實驗的考查一般為：1、對實驗原理、實驗材料和實驗試劑的分析和解釋2、對實驗步驟及實驗順序的分析和解釋3、對實驗設計中對照實驗的分析和解釋4、對實驗結果的分析和解釋5、基本實驗操作儀器的使用（例如顯微鏡）
（2）拓展實驗的考查 拓展實驗也就是實驗設計例題。這類例題有以下幾種類型：
①判斷實驗設計過程正確與否
典例1.證明“唾液淀粉酶對淀粉有消化作用”，某同學制訂了下列實驗方案：
(1)實驗目的(略) (2)實驗材料和用具(略) (3)實驗方法和步驟
①取1支試管，注入2ml漿糊。 ②用涼開水漱口后，用小燒杯收集唾液。 ③向試管內加入2ml唾液。
④往試管中滴加2滴碘液。 ⑤將試管振蕩后放十分鐘。取出試管，觀察溶液顏色的變化。
(2)結論：唾液中含有淀粉酶能將淀粉分解成麥芽糖。 該實驗方法和步驟及結論有沒有錯誤？如有，請指出并改正。
【解題思路】獲取信息-發現謬誤-改正完善
【參考答案】 有三處錯誤： (1)未設立對照實驗，步驟①還應取1支試管，③往這支試管中加入2ml清水 ；(2)步驟順序顛倒，步驟④應與步驟⑤對調；(3)實驗結論錯誤，本實驗只能證明淀粉被水解，而不能證明水解產物是什么。
②補充實驗步驟，分析實驗結果
典例2.黃瓜花是單性花，雄花和雌花容易分辨。現在生物園里有幾株黃瓜正在開花，為你提供必要的器具和藥品，請你完成下面的實驗方案，證明：黃瓜子房發育成果實需要種子提供的生長素。
器具藥品：透明紙袋、回形針、小紙牌、剪刀、鑷子、毛筆、燒杯、適宜濃度的生長素溶液。
步驟一：選擇一批發育正常，即將開放的黃瓜雌花，為每朵花套上透明紙袋，用回形針將紙袋固定好，然后，將這些雌花分為3組，分別掛上1、2、3的小紙牌。
步驟二：
結果預測：第一組雌花________；第二組雌花__________；第三組雌花________。
【解題思路】獲取信息-分析加工-依題作答
【參考答案】 步驟二：待紙袋中的雌花開放后，打開紙袋，將各組花作如下處理：1組—授以黃瓜的花粉，2組—在子房壁上涂抹適宜濃度的生長素，3組—不作任何處理，之后，都套上紙袋。
結果預測：1組—結出有籽黃瓜，2組—結出無籽黃瓜，3組—不結黃瓜。
③實驗過程細節分析
典例3.右圖實驗裝置用于研究溫度對凝乳酶催化乳汁凝固的影響，先將酶和乳汁放入2個試管，然后將2個試管放入同一水浴(溫度用T℃表示)環境中持續15min，再將酶和乳汁倒入同一試管中混合，保溫并記錄凝乳所需的時間。
裝置 水浴溫度(℃) 凝乳時間(min)
A 10 ∞不凝固
B 20 7.0
C 30 4.0
D 40 1.5
E 50 4.0
F 60 ∞不凝固
通過實驗記錄在不同的溫度下凝乳所需的時間，結果如右表：
(1)為什么酶和乳汁混合之前在同一水浴環境中保溫 15 min，實驗結果更準確？
(2)若將酶和乳汁直接放入同一試管內混合并保溫對實驗結果有何影響？
(3)比較并解釋裝置B和D的結果。
(4)解釋以下兩種處理時實驗結果有無什么變化。
①將裝置A內混合物加溫至40℃______________。
②將裝置F內混合物冷卻至40℃______________。
(5)除了溫度，再指出一種能影響酶活性的因素。______________。
【解題思路】獲取信息---分析加工---依題作答
【參考答案】考查學生對酶的性質、酶的作用條件是否掌握。這種具實驗背景的理論題值得注意。(1)使兩者混合時溫度一致，即酶催化反應溫度維持恒定；(2)凝乳時間會延長，因為混合保溫達到指定溫度需一定時間；(3)說明在一定范圍內(20℃～40℃)酶的活性隨溫度升高而升高；(4)①能凝乳 ②不能凝乳； (5)pH值
④完整設計實驗（要求學生掌握實驗設計的基本過程，全面考查）
典例4.設計一個實驗，證明ATP是直接的能源物質。
要求：(1)自選器材試劑(2)寫出實驗步驟(3)預測實驗結果(4)設置對照實驗
【解題思路】這是一道開放性實驗例題，一般是沿著“明確目的要求-確定原理假設-選擇器材用具-設定方法步驟-預測實驗結果”的思路設計實驗。
【參考答案】(1)器材試劑：培養皿、試管，活螢火蟲，ATP制劑、0.1%葡萄糖溶液、生理鹽水、蒸餾水。(2)實驗步驟：
試 管 步驟① 發光器熄滅時，立即進行步驟② 步驟② 現象預測
A 搗碎的發光器、生理鹽水
ATP制劑 5ml
B 搗碎的發光器、生理鹽水
0.1%葡萄糖溶液5ml
C 搗碎的發光器、生理鹽水
蒸餾水 5ml
(3)結果預測：A—恢復發光，B—不再發光，C—不再發光。 (4)對照實驗：B、C是對照實驗組。
典例5.現有一種植物種子，已知它的萌發受水分、溫度和氧氣的影響，但不了解其萌發與光是否有關。為探究光的有無對該種子萌發的影響，請依據所給材料用具設計實驗的方法步驟，預測可能的實驗結果，并分別得出相應的結論。
材料用具：數量充足的鋪有濾紙的培養皿、無菌水、表面消毒過的種子等。
方法步驟：
①_______________________________________；②________________________________；
實驗結果及相應的結論：
①_________________________；②___________________；③___________________；
[分析]1.明確實驗目的：探究光的有無對該種子萌發的影響，推導出變量是“有光”和“無光”。
2．分析實驗原理：種子在適宜的條件下萌發。3．設計實驗過程：
①向培養皿中倒入適量的水，將等量的種子分別放入兩組培養皿中 ←——選材
②將一組置于有光照的環境中，另一組置于黑暗環境中， ←——分組
使兩組所處溫度、水分、空氣狀況適宜且相同。 ←——統計分析結果
4．實驗結果分析：實驗目的“探究……”為探究性試驗，結果可能有多方面。
①有光組萌發，無光組也萌發（或答發芽率差異不顯著），該種植物的種子萌發不受光的影響；
②有光組萌發，無光組不萌發（或答有光組發芽高于無光組，差異顯著），光是該種植物種子萌發的必要條件之一；
③有光組不萌發，無光組萌發（或答無光組發芽高于有光組，差異顯著），光抑制該種植物種子的萌發。
專題二 生命的基礎和延續
一、網絡導學
[本專題包括必修第一章生命的物質基礎、必修第二章生命的基本單位—細胞、必修第五章生物的生殖和發育、選修第四章細胞與細胞工程。]
二、考綱提示
（一）專題能力測試要求 （1）能使用恰當的生物學術語，準確認識和闡述已學細胞生物學現象、方法、概念和原理； （2）能理解有關細胞、細胞分裂圖表含義，會用文字、數據、 圖形等多種形式描述與之相關的生物學現象； （3）能通過分析和綜合，理解細胞的結構與功能、分裂與分化、癌變與衰老的關系；
（4） 能運用細胞工程技術，分析和解決科學、生產、生活和人體健康等有關現實問題。（5）通過分析綜合，形成“元素——化合物——功能——生理活動”完整的知識體系。（6） 能理解種子、果實的基因型（性狀）與減數分裂的關系，胚胎發育過程中物質（特別是自由水、DNA及有機物的數量和種類）、能量的動態變化關系，組織培養和胚胎工程，無性繁殖技術的應用等。
（二）結論性知識要點
1、組成生物體的化學元素雖然大體相同，但是在不同的生物體內，各種化學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礦質元素，共14（13）種。
3、生物界與非生物界具有統一性和差異性。
4、水的存在形式有兩種：自由水和結合水。當自由水的相對比例增大時，細胞代謝會加強；相反，當結合水的相對比例增大時，植物抗性增強。
5、自由水的作用： ①細胞內的良好溶劑；②運輸營養物質和廢物；③參與各種反應；④是各種反應的介質；⑤維持細胞正常的形態。
6、無機鹽的作用： ①細胞的重要組成物質；②維持生物體的生命活動；③維持細胞滲透壓和酸堿平衡。
7、生物組織中各種化合物的鑒定
①還原糖：還原糖溶液 + 斐林試劑 磚紅色沉淀
②脂肪：富含脂肪的種子 臨時切片 + 蘇丹III染液 橘黃色
③蛋白質：蛋白質溶液 + 雙縮脲試劑 紫色
④DNA： DNA的NaCl溶液 + 二苯胺 藍色
8、細胞膜主要是由磷脂分子和蛋白質分子構成的。
9、構成細胞膜的磷脂分子和蛋白質分子大多數不是靜止的，而是可以流動的。細胞膜的結構特點：具有一定的流動性；細胞膜的功能特點：選擇透過性。
10、植物細胞壁的化學成分主要是纖維素和果膠；
細菌的細胞壁主要成分是由糖類與蛋白質結合而成的化合物（即肽聚糖），細胞壁上帶有多種抗原決定簇；
真菌（如酵母菌）細胞壁的化學成分不是纖維素和果膠，但含多糖和蛋白質。
11、各種細胞器
分 布 植物特有的細胞器 質體（葉綠體、白色體）、液泡
動物和低等植物特有的細胞器 中心體
動、植物都有的細胞器 線粒體、內質網、高爾基體、核糖體
結 構 無膜的細胞器 中心體、核糖體
單層膜的細胞器 內質網、高爾基體、液泡、溶酶體
雙層膜的細胞器 線粒體、葉綠體
成 分 含DNA（基因）的細胞器 線粒體、葉綠體
含RNA的細胞器 線粒體、葉綠體、核糖體
含色素的細胞器 葉綠體、液泡
功 能 能產生水的細胞器 線粒體、葉綠體、核糖體
能產生ATP的細胞器 線粒體、葉綠體
能復制的細胞器 線粒體、葉綠體、中心體
能合成有機物的細胞器 核糖體、葉綠體、內質網、高爾基體
能發生堿基配對的細胞器 線粒體、葉綠體、核糖體
12、液泡：植物細胞特有的細胞器，單層膜，其內部液體叫細胞液，細胞液中含有糖類、無機鹽、色素、蛋白質等物質。它的作用有：①保持細胞一定的滲透壓，使細胞保持一定的膨脹狀態；②具有儲存水分和營養物質的作用，是細胞內的水鹽庫和代謝庫。
13、內質網的作用：增大細胞內的膜面積；與蛋白質、脂質（如性激素）和糖類的合成有關；是蛋白質等的運輸通道。
高爾基體的作用：與細胞分泌物的形成有關（與植物細胞壁的形成有關）；對蛋白質進行加工和轉運。
14、原核生物包括有：細菌、藍藻、放線菌等。原核細胞不同于真核細胞的結構有：
①細胞壁主要成分是由糖類與蛋白質結合而成的化合物（即肽聚糖）；②細胞質內沒有復雜的細胞器，但有分散的核糖體；③沒有由核膜包圍的細胞核，擬核內有絲狀（或者說環狀）的DNA。
15、細胞分化是一種持久性的變化，它發生在生物體的整個生命進程中，但在胚胎時期達到最大限度。
16、高度分化的植物細胞仍然具有發育成完整植株的能力，也就是保持著細胞全能性。
一般而言，受精卵的全能性大于生殖細胞，生殖細胞的全能性大于體細胞，植物細胞全能性大于動物細胞。
17、癌細胞具有的主要特征是： （1）能夠無限增殖；（2）形態結構發生了變化；（3）表面發生了變化，細胞膜上的糖蛋白等物質減少，使細胞的黏著性減少，易在有機體內分散和轉移。
18、衰老細胞具有的主要特征是： （1）水分減少；（2）有些酶活性降低；（3）色素逐漸積累；（4）呼吸速度減慢，細胞核體積增大，染色質固縮、染色加深；（5）細胞膜通透性功能改變，使物質運輸功能降低。
19、為何細胞具有全能性？ 生物體每個細胞都含有該物種的全套遺傳物質，都有發育成為完整個體所必需的全部基因。
20、在生物體內，細胞沒有表現出全能性，而是分化為不同的組織器官，這是基因在特定的時間和空間條件下選擇性表達的結果。
21、從大量培養的紫草愈傷組織中可以提取紫草素；用植物組織培養的方法，誘導形成具有生根發芽能力的胚狀結構，包裹上人造種皮，可以造成人工種子。
22、植物體細胞雜交時人工誘導原生質體融合的方法：（1）物理法：離心、振動、電刺激；（2）化學法：用聚乙二醇（PEG）等作為誘導劑。
23、植物體細胞雜交克服了遠源雜交不親和的障礙，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍。
基因工程也可以克服遠源雜交不親和的障礙。
24、動物細胞培養：
細胞株細胞的遺傳物質沒有發生改變。細胞系的遺傳物質發生了改變，并且帶有癌變的特點，有可能在培養條件下無限制地傳代下去。
25、動物細胞融合與植物原生質體融合的基本原理是相同的，誘導方法類似，動物細胞還可用滅活的病毒作為誘導劑。
26、單抗上連接抗癌藥物，制成“生物導彈”，將藥物定向帶到癌細胞所在部位，既消滅了癌細胞，又不傷害健康細胞。
27、無性生殖的優點：新個體基本上能夠保持母本的一切性狀。進行無性生殖的生物，變異的來源有2種：基因突變和染色體變異，沒有基因重組。
有性生殖的優點：后代具備雙親的遺傳特性，具有更強的生活能力和變異性，對于生物的生存和進化具有重要意義。
28、進行有性生殖的動植物，個體發育的起點都是受精卵。
29、陸生脊椎動物（包括爬行類、鳥類和哺乳類），在胚胎發育的早期，會形成羊膜。羊膜和羊水不僅保證了胚胎發育所需要的水環境，還具有防震和保護作用，因此，使這些動物增強了對陸地環境的適應能力。
（三）規律總結
1、蛋白質的有關計算：
m——肽鏈數； n——氨基酸分子數；a——氨基酸平均分子量
肽鍵數=失水數=m – n； 蛋白質分子量=na - 18（n - m）； 蛋白質中游離的氨基和羧基數：各至少m個，計算蛋白質中氨基數或羧基數＝所有氨基酸中氨基數或羧基數-肽鍵數。
2、蛋白質中氨基酸的數目與基因、mRNA的堿基數的關系：基因堿基數： mRNA堿基數：蛋白質中氨基酸數＝6：3：1
3、細胞分裂DNA、染色體數的變化：
規律： （1）有絲分裂的染色體變化的兩個關鍵時期：①后期著絲點分裂時染色體加倍；②末期平分給兩個子細胞時染色體數恢復。（其他時期染色體數不變。切記：染色體復制時其數目不改變。）
（2）有絲分裂的DNA： ①間期染色體復制時DNA數目加倍； ②末期平分給兩個子細胞時DNA數目恢復。（其他時期不變。）
（3）減數分裂的染色體變化： ①減數第一次分裂的末期染色體數目減半（說明：減數分裂染色體的減半就是發生在第一次分裂的末期，這時同源染色體分離，導致了染色體的減半。）； ②第二次分裂的后期染色體暫時增加（這時的染色體數等于體細胞的染色體數）； ③分裂之后染色體數減半。
（4）減數分裂的DNA變化：復制后加倍，然后二次減半，最后DNA是原來的一半。
4、細胞分裂圖形的辨別：
5、果實的形成：
從以上圖解可以看出：種皮和果皮都是由母本直接發育而成的，基因型可以用母本基因型表示。
說明：雙受精時的兩個精子的基因型相同；卵細胞和極核的基因型相同。（但精子和卵細胞的基因型可能不同。）
三、題型解讀
高考熱點考查內容及題型有： （1）細胞的化學成分；（2）物質出入生物膜的方式及其原理；（3）動植物細胞的亞顯微結構及各部分的功能（特別是細胞生物膜系統及其功能 ) 、真核細胞與原核細胞的結構特點等；（4）細胞分裂、分化、癌變和衰老；（5）細胞工程；（6）生殖的種類；（7）減數分裂；（8）生殖發育與遺傳的聯系；
本專題多以選擇題和圖表、圖像、坐標曲線圖等分析題的形式出現。
專題三 生物的新陳代謝
一、網絡導學
[本專題包括必修第三章生物的新陳代謝、選修第二章光合作用與生物固氮、選修第五章微生物與發酵工程。]
二、考綱提示
（一）高考命題趨勢
1．從考點內容看 本專題知識涉及植物代謝 (水分代謝、礦質代謝、光合作用、呼吸作用)，動物代謝(物質代謝、能量代謝)，每個知識點都極其重要。
本專題采分點也特別多，其中光合作用和呼吸作用，糖類、脂肪、蛋白質三大營養物質的消化、吸收、代謝的全過程是常考的內容。本章知識涉及相當多的初中知識，諸如呼吸、消化、循環、排泄四大系統，激素調節、酵母菌、乳酸菌等，與高中生物中許多章節的知識，如前面的葉綠體、線粒體、細胞質基質、細胞的分裂，后面的環境保護、生態系統的物質循環和能量流動等知識相聯系，也與理、化知識如能源、做功、同位素標記、化學中的摩爾計算等知識聯系。
2．從考查能力要求看
(1)要求能解釋和說明所學自然科學基本知識的含義，并能運用適當的形式(如文字、圖或表)進行表達。本專題內容重要概念多，如光合作用、呼吸作用、消化、吸收、代謝、同化作用、異化作用、外呼吸、內呼吸、交換吸附、自養型、異養型、需氧型、厭氧型、兼性厭氧型生物、脫氨基作用、轉氨基作用等重要概念，光合作用和呼吸作用、三大營養物質代謝等圖解，內環境中的成分、三大營養物質之間的關系圖解。
(2)要求能掌握《考試說明》中規定的實驗，并能夠根據要求設計簡單的實驗方案。高中生物教材中的實驗中，本專題有四個實驗，當然有關實驗方面的考查也將以本專題為主。
(3)要求讀懂自然科學有關這方面的資料，看懂圖表所包含的信息，并能從中找出規律。本章知識涉及酶、ATP、光合作用、呼吸作用、水分代謝、礦質代謝等諸多重要內容，資料、圖表相當多，要能認清所涉及的相關知識的本質，讀懂資料信息中與本章相關的內容。
(4)要求在理解知識的基礎上，應用這些知識去指導自然科學的研究、社會的生產和人類的生活，必須懂得自然科學知識的實用性和社會價值。 本章內容可與實際應用相聯系的知識較多，如水分代謝與灌溉、礦質代謝與施肥、光合作用和呼吸作用與大棚作物及農作物產量的提高等。
3．從歷年高考試題看
本專題知識內容在各類試卷中的權重均在 20％以上，且圖表題和應用型題將光合作用呼吸作用等知識與其他學科、環保、能源等熱點問題結合的題，實驗的完成與設計題等呈上升趨勢。
4.專題考向預測
（1）酶與代謝的關系 　　（2）設計或分析實驗；驗證酶的特性及溫度、pH對酶活性的影響 （3）ATP與代謝的關系 　　（4）ATP再生的能量來源 　　（5）光反應、暗反應中物質變化、能量變化以及二者之間的關系和發生部位 　（6）某些因素對光合作用中細胞內物質變化以及光合效率的影響 　　（7）用同位素示蹤法研究光合作用過程中不同元素的去向及來源的實驗設計原理 （8）植物細胞滲透吸水原理的分析以及滲透現象的判別 （9）礦質元素的吸收和呼吸作用的關系以及溫度、02、載體種類及數量對礦質元素吸收的影響。 （10）礦質元素選擇吸收性對土壤溶液pH的影響以及多合理施肥的指導 （11）礦質元素在植物體內的存在以及缺乏癥，首發部位的判斷分析 （12）三大營養物質的相互轉化 （13）體內三大營養物質的來源及去路 　（14）高等動物內環境的組成及其穩態的形成和意義 （15）有氧呼吸、無氧呼吸的過程以及能量利用率 （16）呼吸作用原理在生產實踐中的應用 （17）光合作用、呼吸作用以及兩者綜合的有關計算 （18）生物新陳代謝類型的特點及判斷 （19）微生物的營養、代謝、生長 （20）發酵工程的原理及應用
（二）結論性知識要點
1．新陳代謝是生物最基本的特征，是生物與非生物的最本質的區別。
2．酶是活細胞產生的一類具有生物催化作用的有機物，其中絕大多數酶是蛋白質，少數酶是RNA。
3．酶的特性：①高效性；②專一性；③需要適宜條件。另：酶的催化反應速率與底物濃度、酶濃度等因素有關。
4．ATP是新陳代謝所需要能量的直接來源。
5．葉綠體中的色素分布在囊狀結構的薄膜上。
6．葉綠體的色素有：①葉綠素（葉綠素a和葉綠素b）；②類胡蘿卜素（胡蘿卜素和葉黃素）。溶解度最高、擴散最快、在色素帶最上方的是胡蘿卜素（橙黃色）；含量最多、色素帶最寬的是葉綠素a；葉綠素含N、Mg，類胡蘿卜素不含N、Mg。
7．葉綠體的色素分為兩類：①一類具有吸收和傳遞光能的作用，包括絕大多數的葉綠素a以及全部的葉綠素b、胡蘿卜素和葉黃素；②另一類是少數處于特殊狀態的葉綠素a，它不僅能夠吸收光能，還能使光能轉換成電能。
8．滲透作用的產生必須具備兩個條件：一是具有一層半透膜，二是這層半透膜兩側的溶液具有濃度差。
9．原生質層（主要包括細胞膜、液泡膜和這兩層膜之間的細胞質）可以看做是一層半透膜。它具有選擇透過性。當高溫、過酸、過堿、過度失水或過度吸水脹破使細胞死亡時，原生質層失去選擇透過性，變為全透性。
10．根吸收的水分，95%~99%通過蒸騰作用散失掉。
11．植物蒸騰作用產生的拉力是：①植物吸水的重要動力；②水分在植物內運輸的動力；③礦質元素在體內運輸的動力。
12．植物吸收礦質元素的動力是呼吸作用。（根吸收礦質元素的過程是主動運輸的過程，需要兩個條件：能量和載體。）
13．植物成熟區表皮細胞吸收礦質元素和滲透吸水是兩個相對獨立的過程。
14．糖類、脂質和蛋白質之間是可以轉化的。
糖類、脂質和蛋白質之間的轉化是有條件的，只有在糖類供應充足的情況下，糖類才有可能大量轉化脂質。糖類可以大量轉化為脂肪，脂肪不能大量轉化為糖類。
糖類、脂質和蛋白質之間除了能轉化外，還相互制約著的。只有當糖類代謝發生障礙時，才由脂肪和蛋白質氧化分解供給能量。
15．血糖正常值：80~120mg/dl
低血糖早期癥狀（血糖50~60mg/dl）：頭昏、心慌、出冷汗、面色蒼白、四肢無力等。處理：吃含糖較多的食物，或是喝一杯濃糖水。
低血糖晚期癥狀（血糖低于45mg/dl）：出現驚厥或昏迷等。處理：靜脈輸入葡萄糖溶液。
高血糖：130mg/dl
糖尿病：160~180mg/dl
16．為什么低血糖時會出現驚厥或昏迷呢？因為腦組織功能活動所需的能量主要來自葡萄糖的氧化分解，而腦組織中含糖元極少，需要隨時從血液中攝取葡萄糖來氧化供能。當血糖低于45mg/dl時，腦組織就會因得不到足夠的能量供給而發生功能障礙，出現上述低血糖晚期癥狀。
17．脂肪肝：①病因：肝臟功能不好，或是磷脂等的合成減少時，脂蛋白的合成受阻，脂肪就不能順利地從肝臟中運出去，因而造成脂肪在肝臟中的堆積，形成脂肪肝。 ②防治：合理膳食，適當的休息和活動，并注意吃一些含卵磷脂較多的食物，是防治脂肪肝的有效措施。
18．新陳代謝的類型：
（1）自養需氧型：綠色植物、藍藻、硝化細菌、硫細菌、鐵細菌等
（2）自養厭氧型：綠硫細菌（在有光無氧的條件下，以H2S作為氫供體合成糖類。）
（3）異養需氧型：各種固氮菌、谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌
（4）異養厭氧型：乳酸菌、破傷風桿菌等
*特殊類型：酵母菌（兼性厭氧型）、紅螺菌（兼性營養型細菌）
19．特殊狀態葉綠素a吸收光能后，變成激發態而失去電子，失去電子的葉綠素a變成強氧化劑，能從水中奪取電子。
20．NADPH的作用：①為暗反應提供能量；②作為強的還原劑還原C3（三碳化合物）。
21．C4植物：玉米、甘蔗、高梁、莧菜 等
22．共生固氮微生物：根瘤菌（不同的根瘤菌，只能侵入特定種類的豆科植物。）
自生固氮微生物：圓褐固氮菌
23．根瘤菌拌種，是提高豆科作物產量的一項有效措施。
24.反應式： （1）．ATP ADP＋Pi＋能量
（2）．光合反應總反應方程式： CO2＋H2O （CH2O）＋O2
光反應： 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
無氧呼吸： ①C6H12O62 C2H5OH＋2CO2＋能量 ②C6H12O6 2C3H6O3＋能量
25.等式：凈光合作用速率＝真光合作用速率－呼吸速率
26.關于病毒：
27.關于細菌：
①細菌的質粒上面一般含有幾個到幾百個基因，控制著細菌的抗藥性、固氮、抗生素生成等性狀。
②細菌的核區：有一個大型環狀DNA分子，控制著細菌的主要遺傳性狀。
③細菌的的繁殖：二分裂
④菌落：指同種細菌在固體培養基上大量繁殖時形成的肉眼可見的、具有一定形態結構的子細胞群體。
菌落特征（如大小、形狀、光澤度、顏色、硬度、透明等）可作為菌種鑒定的重要依據。無鞭毛的球菌，常形成較小較厚、邊緣較整齊的菌落；有鞭毛的細菌則形成大而扁平、邊緣呈波狀或鋸齒狀的菌落。（注：放線菌高考不作要求。）
28.微生物需要的營養物質：碳源、氮源、生長因子、無機鹽和水。
生長因子是指微生物生長不可缺少的微量有機物，主要包括維生素、氨基酸和堿基等。
29.在谷氨酸生產中，當培養基中的C∶N＝4∶1時，菌體大量生長而合成谷氨酸少；當C∶N＝3∶1時，菌體的繁殖受抑制，但谷氨酸合成量大增。
30.真菌的最適PH為5.0~6.0； 細菌的最適PH為6.5~7.5； 放線菌的最適PH為 7.5~8.5。
31.培養基的種類
劃分標準 培養基種類 用途
物理 性質 液體培養基 用于工業生產
半固體培養基 用于觀察微生物的運動、鑒定菌種
固體培養基 用于微生物的分離、計數
化學 成分 天然培養基 用于工業生產
合成培養基 用于分類、鑒定
用 途 選擇
培養基 分離特定的微生物（如要分離酵母菌和霉菌時，可在培養基中加入青霉素；分離金黃色葡萄球菌時，可在培養基中加入高濃度的食鹽。）
鑒別
培養基 鑒別不同種類的微生物。如可用伊紅—美藍培養基鑒別飲水或乳制品中是否有大腸桿菌（若有，其代謝產物有機酸就與伊紅和美藍結合，使菌落呈深紫色，并有金屬光澤）
32.微生物代謝的產物
初級代謝產物 次級代謝產物
作用 自身生長和繁殖所必需的物質 對自身無明顯生理功能，或并非微生物生長和繁殖所必需的物質
產生時期 生長全過程一直在產生 生長到一定階段才產生
分布 細胞內 細胞內或外
種的特異性 無（不同種類微生物基本相同） 有（不同種類微生物不相同）
化學結構 比較簡單 十分復雜
舉例 氨基酸、核苷酸、多糖、脂類、維生素 抗生素、毒素、激素、色素等
33.組成酶和誘導酶
產生 合成 舉例
組成酶 一直存在 只受遺傳物質的控制 大腸桿菌分解葡萄糖的酶
誘導酶 誘導產生 既受遺傳物質控制，又須誘導物的誘導 大腸桿菌分解乳糖的酶
34.酶活性發生改變的主要原因是，代謝過程中產生的物質與酶結合，致使酶的結構產生變化。但這種變化是可逆的，當代謝產物與酶脫離時，酶結構便會復原，又恢復原有的活性。
35.酶活性的調節是一種快速、精細的調節方式。
36.在谷氨酸的生產過程中，可以采取一定的手段改變細胞膜的透性，使谷氨酸能迅速排放到細胞外面，從而解除谷氨酸對谷氨酸脫氫酶的抑制作用，提高谷氨酸產量。
37.測定微生物群體生長規律的條件：（1）接種一種細菌；（2）用恒定容積的液體培養基培養。
38.微生物群體生長的測定方法：（1）測定細菌的細胞數目；（2）測定濕重或干重。
39.微生物的生長規律
時期 調整期 對數期 穩定期 衰亡期
菌體生 長狀況 不立即開始分裂繁殖 進入快速分裂階段 繁殖速度與死亡速度相等 死亡速率超過繁
殖速率，活菌數
目急劇下降
形成 原因 對新環境的短暫調節或適應 生存條件（空間、營養等）適宜 生存條件惡化（有害代謝產物積累、PH變化等），種內斗爭加劇 生存條件極度惡化，與無機環境的斗爭最為激烈
菌體 特征 體積增長較快 形態、生理特征穩定 有些種類開始出現芽孢 出現多種形態甚至畸形，有些細胞開始解體
代謝 特點 代謝活躍，大量合成分裂所需的酶類、ATP及其它細胞成分 代謝旺盛 大量積累代謝產物，特別是次級代謝產物 釋放代謝產物
應用 與控制 縮短該期的措施：①采用與原培養基相同的培養基②增大接種量③接種對數期的菌種 可作為菌種和科研材料。延長該期可在開始時多放些培養基 用連續培養法來延長穩定期、提高代謝產物的產量
40.什么是單細胞蛋白？
微生物含有豐富的蛋白質，如細菌的蛋白質含量占細胞干重的60％～80％，酵母菌的占45％～65％，而且它們的生長繁殖速度很快。因此，許多國家就利用淀粉或纖維素的水解液、制糖工業的廢液、石化產品等為原料，通過發酵獲得大量的微生物菌體。這種微生物菌體就叫做單細胞蛋白。
41.關于發酵工程
發酵工程的內容包括：①菌種的選育；②培養基的配制；③滅菌；④擴大培養和接種；⑤發酵過程；⑥分離提純。
發酵工程生產產品的流程：
問題：（1）如何進行擴大培養？
（2）發酵過程要嚴格控制哪些條件？要嚴格控制溫度、PH、溶氧、通氣量與轉速。
（3）舉例說明發酵條件控制不好會出現的問題。在谷氨酸發酵過程中，當pH呈酸性時，谷氨酸棒狀桿菌就會生成乙酰谷氨酰胺；當溶氧不足時，生成的代謝產物就會是乳酸或琥珀酸。
（4）分離提純有哪些方法？產品不同，分離提純的方法一般也不同。如果產品是菌體，可采用過濾、沉淀等方法將菌體從培養液中分離出來；如果產品是代謝產物，可采用蒸餾、萃取、離子交換等方法進行提取。（在味精生產過程中，提取出來的谷氨酸要用適量的Na2CO3溶液中和后，再經過過濾、濃縮、離心分離等步驟，才能能制成味精。）
（四）規律總結
1.酶的特性的實驗探究
（1）專一性
實驗設計思路
實驗組：底物+相應酶液 檢測 底物被分解
對照組：另一底物+與實驗組相同酶液 檢測 底物不被分解
或者
實驗組：底物+相應物酶夜 檢測 底物被分解
對照組：相同底物+另一種酶液 檢測 底物不被分解
實驗單一變量：不同底物或相同底物中加入不同的酶液。
（2）高效性
實驗設計思路：
實驗組：底物+生物催化劑（酶） 檢測 底物分解速度
對照組：底物+無機催化劑 檢測 底物分解速度
實驗單一變量：相同底物中加入生物催化劑（酶）或無機催化劑。
（3）酶的適宜條件的探究
①適宜的溫度
實驗設計思路： 實驗步驟設計：
底物+t1+酶液 檢測 底物分解的速度或存在的量
底物+t2+酶液
實驗單一變量控制：不同的溫度處理
底物+t3+酶液
┆ ┆ ┆
底物+tn+酶液
②適宜的PH
實驗設計思路： 實驗步驟設計：
底物+pH1+酶液 檢測 底物分解的速度或存在的量
底物+pH2+酶液
實驗單一變量控制：不同的pH處理
底物+pH3+酶液
┆ ┆ ┆
底物+tn+酶液
2.提高光合作用效率的措施
陽光、溫度、水分、礦質元素和CO2等都可以影響綠葉單位面積的光合作用效率。C4植物利用CO2效率較高，光合作用效率也高。分析見下表。
因素 對光合作用的影響 在生產上的應用
光照 光照時間的長短、光質、光照強度的高低都可以影響光合作用速率。①光照時是：光照時間越長，產生的光合產物越多；②光質：色素吸收可見太陽光中的紅光和藍紫光最多，吸收綠光最少；③光照強度：在一定光照強度范圍內，增加光照強度可提高光合作用速率 ①適當提高光照強度；②延長光合作用時間—輪作；③增加光合作用面積—合理密植；④溫室用無色透明的玻璃頂棚
溫度 溫度是通過影響光合作用中酶的效率來影響光合作用速率的。一般植物以10℃~35℃為最適溫度，35℃以上時光合作用速率開始下降，40℃~50℃即停止。高溫：一方面破壞葉綠體和細胞質的結構，并使葉綠體酶鈍化；另一方面，在高溫時，呼吸速率大于光合速率；低溫時，酶促反應下降，限制了光合作用的進行 ①適時播種；②溫室栽培植物時，白天適當提高溫度，晚上適當降低溫度
CO2濃度 CO2是光合作用的原料，原料增加，產物必然增加。大氣中的CO2濃度是0.03%，如果濃度提高到0.1%，產量可提高1倍左右；當濃度提高到一定程度后，產量不再提高；如果CO2濃度降低到0.005%，就會出現午休現象（夏日中午） ①施用有機肥；②溫室栽培植物時，可以適當提高室內CO2濃度
水分 水既是光合作用的原料，又是體內各種化學反應的介質；另外，水分還能影響氣孔的開閉，間接影響CO2進入植物體，所以，水對光合作用的影響很大 ①預防干旱；②及時灌溉
礦質元素 礦質元素是光合作用的產物——葡萄糖進一步合成許多有機物時所必需的物質，如缺少N，就會影響蛋白質的生物合成；缺少P就會影響ATP的合成；缺少Mg就會影響葉綠素的合成，而這些物質又進一步影響光合作用 合理施肥
3.影響光合作用、細胞呼吸的因素及其應用
因素 對光合作用的影響 在生產上應用 對細胞呼吸的影響 在生產上
的應用
內部因素 ①不同種類的植物體內所含葉綠體色素的種類、數量不同
②同一植物的不同發育時期，光合作用強度不同
③同一植物的不同器官光合作用強度不同
④同一植物的同一器官的不同發育時期，光合作用強度不同 選擇優良品種，提高光合作用強度，從而提高糧食產量 ①不同種類的植物呼吸速率不同，如旱生植物小于水生植場，陰生植物小子陽生植物
②同一植物在不同的生長發育時期呼吸速率不同，如幼苗期、開花期呼吸速率升高，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，如生殖器官大于營養器官 適當修剪去除植物衰老葉片
外部因素 光 ①光照強度：光照弱時減慢，光照逐步增強時光合作用隨之加快。但是光照增強到一定程度，光全作用速度不再增加
②光質不同影響光全速率：白光為復色光，光合作用能力最強，單色光中紅光作用最快，藍紫光次之，綠光最差
③日變化：光合速率在一天中的變化一般與太陽輻射進程相符合。但也有例外，如炎熱的夏天，中午前后光合速率下降（氣孔關閉，CO2供給不足） ①適當提高光照強度
②延長光合作用時間——套種
③增加光合作用面積——合理密植
④溫室大棚用無色透明玻璃
⑤若要降低光合作用則用有色玻璃，則透紅光，吸收其他波長的光，光合能力較白光弱，但較其他單色光強 有關無光均可進行
溫
度 光合作用的暗反應是酶促反應，溫度直接影響酶的活性，從而影響光合速率。溫度過高，影響植物葉片氣孔開放，影響CO2供應，進而影響暗反應，從而影響光合速率 ①適時播種
②溫室栽培植物時，白天適當提高溫度，晚上適當降溫
③植物“午體”現象的原因之一 如圖所示，細胞呼吸在最適溫度（20-35℃）時最強，超過最適溫度呼吸酶活性降低，甚至變性失活，呼吸受抑制
低于最適溫度酶活性下降，呼吸受抑制 在低溫下貯存蔬菜、水果，在大棚蔬菜的栽培過程中夜間適當降溫，降低細胞呼吸強度、減少有機物的消耗，提高產量
CO2
或
O2
濃
度 二氧化碳是光合作用的原料之一。環境中二氧化碳濃度的高低明顯影響光合速率。在一定范圍內，植物的光合速率隨CO2濃度增加而增加，但到達一定程度時再增加CO2濃度，光合速率不再增加 溫室栽培植物時適當提高室內CO2的濃度，如釋放一定量的干冰或多施有機肥，使溫室中CO2增多 在O2濃度為零時只進行無氧呼吸，一般濃度為10%以下，既進行有氧呼吸，一般濃度為10%以上，只進行有氧呼吸 ①中耕松土
②利用降低氧的濃度能夠抑制細胞呼吸、咕少有機物消耗這一原理來延長蔬菜、水果的保鮮時間
礦
質
元
素
和
H2O 礦質無素直接或間接影響光合作用。N、Mg、Fe、Mn、Cu、P（N對酶的含量，N、Mg、Fe、Mn對葉綠素的組成或生物合成）產生直接影響；K、P、B對光合產物的運輸和轉化起促進作用，對光合作用產生間接影響水分是光合作用原料之一，缺少時光合速率下降 合理施肥
合理灌溉 有些礦質元素是酶的激活劑，影響與細胞呼吸有關的酶，在一定范圍內，細胞呼吸強度隨含水量的增加而加強，隨含水量的減少而減弱 種子貯藏必須曬干
專題四 生命活動的調節
一、網絡導學[本專題包括必修第四章生命活動的調節、選修第一章人體生命活動的調節和免疫。]
二、考綱提示
（一）高考能力測試要求及復習建議
能力測試要求： （1）對實驗現象的觀察和分析，測試理解能力。（2）分析示意圖、曲線、表格，測試獲取知識的能力。（3）考察對實驗條件的控制，要求分析實驗原理，選擇實驗器材，安排實驗步驟，設計數據處理的方法，分析結論和預測結果，測試科學探究的一般方法。
復習建議： （1）本專題內容中，概念既多且抽象，可采用比較法，找出知識點間的共性和個性。如：酶、激素和維生素，神經調節和體液調節，條件反射和非條件反射，先天性行為和后天性行為，血糖、水、體溫、無機鹽的平衡和調節，體液免疫和細胞免疫，雙向傳導和單向傳遞等。（2）復習專題內容要求重視知識的發生過程。（3）本專題在復習中既要注意知識的內在聯系，也要注意與其他章節的聯系，如生長素與植物果實的發育、性激素與高等動物的生殖發育、甲狀腺激素與動物的個體發育、免疫與細胞工程等。
（二）結論性知識要點
1．胚芽鞘： 產生生長素的部位——尖端；感光的部位——尖端；促生長的部位——尖端下面的一段。
2．生長素在尖端產生后，可以從形態學的上端向形態學的下端運輸（極性運輸）；如果受單側光刺激，還可以橫向運輸（從向光側向背光側運輸），從而使背光側生長素分布較多。
3．生長素的雙重性：低濃度促進生長，高濃度抑制生長，且隨器官不同而不同的。具體來說，根對生長素最敏感，芽次之，而莖最不敏感。[注：自然狀態下，生長素在植物體的的積累（包括單側光使背光側生長素的濃度增高和重力作用使近地側生長素的濃度增高等），會使進植物莖的生長而抑制根、芽生長。]
4．生長素的作用：①促進生長；②促進扦插的枝條生根；③促進果實發育；④防止落花落果。
5．細胞分裂素存在于正在進行細胞分裂的部位，它的作用主要是促進細胞分裂和組織分化。乙烯在成熟的果實中含量較多，它的作用是促進果實的成熟。
6．協同作用是指不同激素對同一生理效應都發揮作用，從而達到增強效應的目的。（如腎上腺素和甲狀腺激素對體溫調節的作用。） 拮抗作用是指不同激素對某一生理效應發揮相反作用。（如胰島素和胰高血糖素對血糖的調節。）
7．激素調節對動物行為的影響，表現最顯著的是在性行為和對幼仔的照顧方面。
垂體分泌的催乳素不僅能夠調控動物對幼仔的照顧，還能促進哺乳動物乳腺的發育和泌乳，促進鴿的嗉囊分泌鴿乳等。
8．神經纖維的電位： 靜息時：外正內負 興奮后：外負內正
9．興奮在神經纖維上的傳導是雙向的。 興奮在神經元之間的傳導是單向的。這是因為遞質只存在于突觸小體內，只能由突觸前膜釋放，然后作用于突觸后膜上，使后一個神經元發生興奮或抑制。
10．先天性行為包括趨性、非條件反謝、本能等；后天性行為包括印隨、模仿、條件反謝等。本能是由一系列非條件反謝按一定順序連鎖發生構成的，如蜜蜂采蜜，螞蟻做巢，蜘蛛織網，鳥類遷徙，哺乳動物哺育后代等都屬本能。
動物建立后天性行為的主要方式是條件反射。判斷和推理是動物后天性行為發展的最高級形式。
11．K+不僅在維持細胞內液的滲透壓上起到決定性作用，而且還具有維持細胞心肌舒張、保持心肌正常興奮性等作用。
12．水鹽調節、血糖調節、體溫調節的主要中樞都在下丘腦。（注意：體溫感覺的中樞在大腦皮層。）
13．抗原的特性：異物性、大分子性、特異性
14．抗體主要分布在血清中，也分布在組織液及外分泌液中。（但：過敏反應產生的抗體吸附在皮膚、呼吸道或消化道黏膜以及血液中某些細胞的表面。）
15．自身免疫病的病例有：風濕性心臟病、類風濕關節炎、系統性紅斑狼瘡等。
16．艾滋病（AIDS）是由“人類免疫缺陷病毒（HIV）引起的。HIV能夠攻擊人體的免疫系統，特別是能夠侵入T細胞，使T細胞大量死亡，導致患者喪失一切免疫功能。
（三）規律總結
1. 生長素的雙重性及其應用
濃度 生理作用 二重性 實踐應用
低濃度(適宜) 促進果實發育
促進植物生長
促進植物發芽 ①促進扦插枝條生根
②促進果實發育，培育無籽果實
③防止落花落果
高濃度 頂端優勢
抑制植物生長
抑制植物發芽
①果樹整枝修剪，棉花摘心
②田間除草
③根的向地性
2.人體內主要內分泌腺分泌的激素及其主要生理作用
內分泌腺 激素名稱 化學本質 主要生理作用 分泌異常時的主要表現



分泌不足 分泌過剩
下丘腦神經細胞 促甲狀腺激素釋放激素
多肽 促進垂體合成和分泌促甲狀腺激素

促性腺激素釋放激素
促進垂體合成和分泌促性腺激素

促X X激素釋放激素
促進垂體合成和分泌相應的促激素

抗利尿激素
促進腎小管和集合管對水重吸收，減少尿的排出


垂體 促甲狀腺激素
多肽 促進甲狀腺生長發育，調節甲狀腺激素合成和分泌

促腎上腺皮質激素
促進腎上腺皮質的生長發育，調節糖皮質激素的合成和分泌

促性腺激素
促進性腺的生長發育，調節性激素的合成和分泌

生長激素
促進生長、主要是促進蛋白質的合成和骨的生長 幼年：侏儒癥 幼年：巨人癥
成年：肢端肥大癥
催乳素
促進動物對幼仔的照顧，促進乳腺的發育和泌乳

甲狀腺 甲狀腺激素 含碘的氨基酸 促進新陳代謝，促進生長發育，促進神經系統的發育，提高神經系統的興奮性 幼年：呆小癥 甲亢
胰島 A細胞 胰高血糖素 多肽 升高血糖

B細胞 胰島素 蛋白質 降低血糖 糖尿病
腎上腺髓質 腎上腺素 氨基酸衍生物 引起人體興奮激動，動員全身一切潛力應付緊急狀態；促進糖元分解，對血糖升高起支持作用；加強代謝，使產熱增加

去甲腎上腺素



腎上腺皮質 鹽皮質激素（如醛固酮）
類
固
醇 促進腎小管吸收鈉和排鉀，調節水鹽代謝 血鈉低、血壓低、血鉀高 血鈉高、血壓升高、血鉀低
糖皮質激素（如可的松）
調節糖類等物質的代謝，升高血糖，增加機體的應激功能 低血糖，抗有害刺激能力下降 高血糖，特征性肥胖
性激素
作用見性腺部分 同左 同左
性腺 睪丸 雄性激素
類
固
醇 促進精子生成和男性生殖器官的發育，激發并維持男性第二性征 性器官萎縮、第二性征減退
卵巢 雌性激素
促進卵細胞生成和女性生殖器官的發育，激發并維持女性第二性征，激發和維持女性正常的性周期


孕激素
促進子宮內膜增生和乳腺腺泡發育，為受精卵著床和泌乳準備條件 受精卵著床障礙
3.激素分泌的反饋調節
4.鈉的排出特點：多吃多排，少吃少排，不吃不排。
鉀的排出特點：多吃多排，少吃少排，不吃也排。 （說明：水和無機鹽平衡的調節不作要求。）
5.血糖的調節：

血糖升高
胰島素分泌增加 胰高血糖素、腎上腺素分泌增加
血糖降低
6.與免疫有關的細胞總結
名 稱 來 源 功 能
吞噬細胞 造血干細胞 處理、呈遞抗原，吞噬抗原和抗體復合物
B細胞 造血干細胞（在骨髓中成熟） 識別抗原、分化成為效應細胞、記憶細胞
T細胞 造血干細胞（在胸腺中成熟） 識別、呈遞抗原、分化成為效應細胞、記憶細胞
效應B細胞 B細胞或記憶細胞 分泌抗體
效應T細胞 T細胞或記憶細胞 分泌淋巴因子，與靶細胞結合發揮免疫效應
記憶細胞 B細胞、T細胞、記憶細胞 識別抗原、分化成為相應的效應細胞
三、題型解讀本專題命題主要集中在生長素的生理作用，人體和高等動物的激素調節和神經調節，血糖、水、體溫、無機鹽的平衡和調節，免疫的概念和種類。大多數通過實驗數據，圖表、曲線、結合社會、科技及生產實踐等新情境進行考查。
1．熱點問題： （1）生長素的生理作用；（2）“下丘腦---垂體---相關內分泌腺”的反饋調節；（3）反射弧及興奮的產生和傳導；（4）血糖、水、體溫、無機鹽的平衡和調節；（5）體液免疫和細胞免疫的概念、過程及其關系；2．熱點題型： （1）圖文信息轉換與分析題。如：胚芽鞘的生長示意圖，生長素促進生長的曲線，神經電位變化曲線及其示意圖，血糖、體溫變化曲線，機體抗體水平動態曲線，細胞免疫、體液免疫的示意圖。（2）激素生理作用實驗分析及設計題。如生長素、動物激素、神經調節的實驗設計和分析；探索體液免疫、細胞免疫的機制極其關系的實驗設計和分析。
專題五 生物的遺傳、變異與進化
一、網絡導學
[本專題包括必修第六章遺傳和變異、必修第七章生物的進化、選修第三章遺傳與基因工程。]
二、考綱提示
（一）高考考向預測和策略
　　命題趨向： 遺傳進化和基因工程是高中生物學的重點、又是難點，高考試題該部分占的比例，歷年都較大，出活題考能力的主角。遺傳的物質基礎、遺傳的基本規律和生物的變異，在全書中占有重要位置。它不僅有重要的理論價值，而且在實踐中與人類的生產生活關系極為密切。從近幾年高考試題看，DNA(基因)的結構和功能、孟德爾遺傳實驗過程、分子水平的解釋、遺傳圖譜的判定、遺傳病發病幾率計算等內容，特別是將減數分裂過程，突變過程與不同基因的傳遞過程聯系在一起，是命制大型綜合題的素材，這正是高考"3+X"模式命題的趨向，在單科高考試題中約占20%～30%。
當今社會的一些熱點、焦點問題，例如細胞工程、基因工程、酶工程、克隆、人類基因組計劃、用物理或化學方法進行的誘變育種，數學的概率計算、排列組合等，以及生產、生活實踐中的許多問題都與遺傳和變異的內容密切相關。本單元內容多、難度大，是歷年高考考查學生知能的重點知識，也必將是今后高考命題的熱點和焦點所在。可見，它是高考重(點)中之重，難(點)中之難，熱(點)中之熱。
　 應試策略：　本專題知識點多、概念多，而且需運用概念、原理、定律解釋的生命現象和解決的實踐問題也多。因此，在進行復習時，要始終抓住"能力"這個核心，抓住主干知識，突出重點知識進行復習。對該部分內容，我們可以以中心法則為主線，從DNA(基因)→RNA→蛋白質(性狀)，聯系DNA的結構與復制、染色體與基因、減數分裂、遺傳規律的產生、生物進化等有關知識，通過思考、分析、歸納，構建完整的知識體系。
以"能力"為主線，進行聯系性復習。復習遺傳的基本規律必須聯系減數分裂，因為減數分裂知識是遺傳規律的細胞學基礎。通過減數分裂產生的生殖細胞是聯系親子代之間的橋梁和紐帶，遺傳物質就是通過有性生殖由親代向子代傳遞。因此遺傳規律是遺傳物質在親子代之間傳遞的客觀反映和必然結果。
　　以"能力"為核心，總結規律。本專題知識規律性強，在復習時要總結規律、運用規律，以利于提高自己的思維能力和解決問題的能力。例如：總結有關堿基互補配對原則，遵循的計算規律；基因控制蛋白質的合成中，DNA上堿基數，mRNA堿基數和氨基酸分子數之間的關系規律；遺傳系譜的判斷規律等等。
（二）結論性知識要點
1．肺炎雙球菌的轉化實驗、噬菌體侵染細菌的實驗都可證明DNA 是遺傳物質，而蛋白質不是遺傳物質。。
2．證明DNA 是否遺傳物質的實驗思路：把DNA和蛋白質等物質區分開，直接地、單獨地去觀察DNA和蛋白質等的作用。
3．絕大多數生物（如所有的原核生物、真核生物及部分病毒）的遺傳物質是DNA，只有少數生物（部分病毒等）的遺傳物質是RNA，所以說DNA是主要的遺傳物質。
4．DNA復制的特點：（1）邊解旋邊復制；（2）半保留復制；（3）多點同時復制。
5．DNA分子獨特的雙螺旋結構為復制提供了精確的模板；通過堿基互補配對，保證了復制能夠準確地進行。
6．基因是有遺傳效應的DNA片段，基因在染色體上呈線性排列，染色體是基因的載體。
7．密碼子共有64種，其中能決定氨基酸的密碼子有61種，終止密碼子有3種。
轉運RNA有61種。 所有生物共用一套密碼子。
8．由于不同基因的脫氧核苷酸的排列順序（堿基順序）不同，因此，不同的基因含有不同的遺傳信息。（即：基因的脫氧核苷酸的排列順序就代表遺傳信息）。
9．生物的一切遺傳性狀都是受基因控制的,一些基因通過控制酶的合成來控制代謝過程,從而控制性狀的,一些基因是通過控制蛋白質分子的結構來直接影響性狀的。
10．細胞質遺傳的主要特點是：母系遺傳；后代不出現一定的分離比。細胞質遺傳特點形成的原因：受精卵中的細胞質幾乎全部來自卵細胞；減數分裂時，細胞質中的遺傳物質隨機地、不均等地分配到卵細胞中。
11．原核細胞的和真核細胞的基因結構的聯系：它們的結構都包括編碼區和非編碼區，非編碼區在編碼區的上游和下游，并且在編碼區上游的非編碼區上游都有“與RNA聚合酶結合位點”。
原核細胞和真核細胞的基因結構的區別：真核細胞的基因的編碼區可分為外顯子和內含子，外顯子能夠編碼蛋白質，內含子不能夠編碼蛋白質，因此，真核細胞的基因結構中的編碼區是間隔的、不連續的；而原核細胞的基因結構的編碼區是連續的、不間隔的。
12．基因中不能編碼蛋白質的區域（包括非編碼區和內含子）有調控遺傳信息表達的核苷酸序列。
13．人的單倍體基因組由24個DNA分子組成（包括1～22號染色體的DNA與X、Y染色體DNA）。
14．基因工程（又叫基因拼接技術或DNA重組技術）操作的工具：限制性內切酶、DNA連接酶、運載體。
15．作為運載體必須具備的特點是：能夠在宿主細胞中復制并穩定地保存；具有多個限制酶切點，以便與外源基因連接；具有某些標記基因，便于進行篩選。
16．基因工程常使用的運載體有質粒、噬菌體和動植物病毒等。質粒是基因工程最常用的運載體，它存在于許多細菌以及酵母菌等生物中，是細胞染色體外能夠自主復制的很小的環狀DNA分子。
17．基因工程一般步驟：①提取目的基因 ②目的基因與運載體結合 ③目的基因導入受體細胞 ④目的基因的檢測和表達。
18.基因診斷是用放射性同位素、熒光分子等標記的DNA分子做探針，利用DNA分子雜交原理，鑒定被檢測標本的遺傳信息，達到檢測疾病的目的。
19.基因治療是把健康的外源基因導入有基因缺陷的細胞中，達到治療疾病的目的。
20．現代生物進化理論的基本觀點有：（1）種群是生物進化的基本單位；（2）突變和基因重組產生進化的原材料；（3）自然選擇決定生物進化的方向；（4）隔離導致物種的形成。
21．基因分離定律的實質是：生物體在進行減數分裂形成配子時，等位基因會隨著同源染色體的分開而分離，分別進入到兩個配子中，獨立地隨配子遺傳給后代。
22．基因自由組合定律的實質是：在進行減數分裂形成配子的過程中，同源染色體上的等位基因彼此分離，同時非同源染色體上的非等位基因自由組合。
23．基因分離定律和基因自由組合定律發生作用的時間在配子的形成過程中，而不是在形成合子時。
24．孟德爾成功的原因：（1）正確選用試驗材料；（2）由單因素到多因素的研究方法；（3）應用統計學的方法對實驗結果進行分析；（4）科學地設計了實驗的程序。
25．誘變育種的優點：能提高變異頻率，加速育種進程。
單倍體育種的優點：明顯縮短育種的年限。
基因工程與細胞工程育種的優點：可克服遠緣雜交不親和的障礙，大大擴展了可用于雜交的親本組合范圍。（基因工程育種也可克服遠緣雜交不親和的障礙。）
26．秋水仙素的作用：能夠抑制紡錘體形成，使細胞內染色體加倍。
27．幾種需記住的遺傳病：
白化病、苯丙酮尿癥：常染色體隱性遺傳
多指、軟骨發育不全：常染色體顯性遺傳
色盲、血友病：X染色體隱性遺傳
唇裂、無腦兒、原發性高血壓、青少年型糖尿病：多基因遺傳病
21三體綜合癥（先天愚型）：染色體異常遺傳病（多了一條21號染色體）
28．生物進化的實質在于種群基因頻率的改變。
29．突變和基因重組、自然選擇及隔離是物種形成過程的三個基本環節。
30． 突變(包括基因突變和染色體變異)和基因重組是產生進化的原材料；自然選擇使種群基因頻率定向改變并決定生物進化的方向。隔離是新物種形成的必要條件。
31．生物的變異一般是不定向的，而自然選擇則是定向的。
32．隔離就是指同一物種不同種群間的個體，在自然條件下基因不能自由交流的現象。包括地理隔離和生殖隔離。其作用就是阻斷種群間的基因交流，使種群的基因頻率在自然選擇中向不同方向發展，是物種形成的必要條件和重要環節。
33．種群基因庫間的差異是產生生殖隔離的根本原因。
34．物種形成與生物進化的區別：生物進化是指同種生物的發展變化，時間可長可短，性狀變化程度不一，任何基因頻率的改變，不論其變化大小如何，都屬進化的范圍。物種的形成必須是當基因頻率的改變在突破種的界限形成生殖隔離時，方可成立。
（三）規律總結
1.基因控制蛋白質的合成時：
基因的堿基數：mRNA上的堿基數：氨基酸數＝6：3：1。
2.性狀分離的定義：在雜種后代中，同時顯現出顯性和隱性性狀的現象叫性狀分離。（活用：當兩個親本性狀一樣時，如果子代出現了與親本不一樣的個體，就是性狀分離。） 分析遺傳問題時，性狀分離或者隱性后代常常是解題的突破口。
判斷顯隱性常用方法：如果出現性狀分離，則親本是顯性雜合子。
3.遺傳題時，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：
前題條件：親本AaBb X AaBb
子代表現型比例：顯顯9：顯隱3：隱顯3：隱隱1
子代基因型：雙雜合（AaBa）占4/16；單雜合（如AaBB、aaBb）占2/16；純合：1/16
4．一對相對性狀的交配情況比較：
組別 親本組合 后代基因型 后代表現型
組合名稱 舉例

1 雜交 黃×綠（YY×yy） 1種：Yy 1種：黃
2 自交 黃×黃（Yy×Yy） 3種：1 YY、2 Yy、1yy 2種：3黃、1綠
3 測交 黃×綠（Yy×yy） 2種：1 Yy、yy 2種：1黃、1綠
說明：牢記以上類型，運用自如，這是學習分離規律、自由組合規律的基礎。
5．兩對相對性狀的交配情況主要有以下6種：
組 別 親本組合 后代基因型
種類 后代表現型
種類 后代表現型比例
舉例


1 YYRR×yyrr 1×1=1 1×1=1 全為顯性（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
說明：一對相對性狀的交配情況是解題的基礎，應做到熟練地計算，牢固地掌握。
自由組合定律是研究兩對或兩對以上相對性狀的遺傳規律。要用好自由組合定律，必須在分離定律的基礎上，把各對相對性狀的遺傳分解成許多一對一對的相對性狀去研究。（分拆法）
6.肺炎雙球菌轉化實驗和噬菌體侵染細菌實驗
[特別提醒]
①加熱殺死S型細菌的過程中，其蛋白質變性失活，但是其內部的DNA在加熱結束后隨溫度的恢復又逐漸恢復其活性。
②R型菌轉化成S型菌的原因是S型菌DNA與R型菌DNA實現重組，表現出S型菌的性狀，變異屬于基因重組。
③培養噬菌體只能利用活體培養，因為病毒是專營寄生生活的。
實驗拓展應用⑴證明煙草花葉病毒的RNA是遺傳物質 ⑵證明某性狀的遺傳方式是細胞質遺傳 如某小鼠癌細胞具氯霉素抗性⑶放射性同位素示蹤法的應用①研究DNA半保留復制方式的特點 ②在基因診斷和環境監測中的應用 ③用放射性同位素研究光合作用、細胞呼吸中元素的去向 ④用放射性元素15N標記氨基酸，研究氨基酸在細胞內合成分泌蛋白的場所、運輸通道、分泌過程。 ⑤用放射性同位素40K證明根吸收的礦質元素的運輸部位 ⑥用放射性同位素15N標記氨基酸 ⑦用放射性同位素標記研究原腸胚三胚層的發育。7.堿基數量計算歸類與應用
（1）堿基互補配對類型
過 程 DNA復制 轉錄 翻譯 逆轉錄
堿基配 對類型 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某條鏈及轉錄生成的mRNA中堿基比例關系
H鏈 h鏈 DNA
分子 mRNA
(以H鏈為模板) 規律(DNA)
m m m
互補堿基之和的比例在整個DNA及任一條鏈中都相等
n n n

a
1
非互補堿基之和的比例在整個DNA分子中為1，在兩條互補鏈中互為倒數
b
1

（3）DNA復制過程中的堿基數量計算
某DNA分子中含某堿基a個。
⑴復制n次需要含該堿基的脫氧核苷酸數為a·(2n-1)； ⑵第n次復制，需要含該堿基的脫氧核苷酸數為a·2n-1。
（4）堿基比例的運用
由核酸所含堿基種類及比例可以分析判斷核酸的種類。 ⑴若有U無T，則該核酸為RNA。
⑵若有T無U，且A=T，G=C，則該核酸一般為雙鏈DNA。 ⑶若有T無U，且A≠T，G≠C，則該核酸為單鏈DNA。
應用指南：
運用核酸分子中所含堿基種類及比例可判斷核酸種類。
運用核酸分子中堿基對的比例來判斷核酸分子的穩定性，進一步確定生物生活的溫度環境。
運用堿基互補配對原則計算DNA復制、轉錄等過程中的堿基數或堿基對比例。
8.基因的結構與功能
原核基因與真核基因結構的比較 ⑴相同點：都分為編碼區和非編碼區。
⑵不同點：原核基因的編碼區是連續的，無外顯子和內含子之分；真核生物的編碼區是間斷的、不連續的，分為能編碼蛋白質的外顯子和不能編碼蛋白質的內含子。
基因的功能 ①傳遞遺傳信息 ②表達遺傳信息 ③功能簡圖
9.基因表達與個體發育的關系
含有相同的遺傳物質或基因在個體發育中，基因的表達具有如下特點：
⑴選擇性表達：不同細胞表達不同的基因。如胰島細胞能表達胰島素基因，但不表達血紅蛋白基因。
⑵順序性表達：同一細胞內基因在其發育的不同階段表達不同基因，即按一定順序表達。
10.基因工程中的問題分析
提取目的基因的兩種方法比較
所需的酶類 內含子的有無
鳥槍法 多種限制性內切酶 有
人工合成法 逆轉錄酶、DNA聚合酶 無
[特別提醒]
①由于一種氨基酸對應多種密碼子，因此，根據蛋白質中氨基酸序列合成出的目的基因可能有多種，但性狀都相同。
②獲得真核生物的目的基因一般多采用人工合成法，因為此法獲得的目的基因不含有內含子。
工具酶及其運用 ⑴切取目的基因和運載體必須用同一種限制性內切酶，獲得相同黏性末端。
⑵限制性內切酶和DNA連接酶都作用于磷酸二酯鍵。
受體細胞 ⑴培育轉基因植物時的受體細胞可以是體細胞，也可以是受精卵。若是前者，通過組織培養培育。⑵培育轉基因動物時的受體細胞一般采用受精卵。
11.孟德爾遺傳規律的適用條件及限制因素
⑴真核生物的性狀遺傳。⑵有性生殖過程中的性狀遺傳。⑶細胞核遺傳。⑷基因的分離定律適用于一對相對性狀的遺傳，只涉及一對等位基因。基因的自由組合定律適用于分別位于兩對或兩對以上的同源染色體上的性狀遺傳。
[特別提醒] ①位于同一對同源染色體上的非等基因的傳遞不遵循基因的自由組合定律。
②性染色體上的基因控制的性狀遺傳，若只研究一對相對性狀則遵循基因的分離定律，由于性染色體的特殊性，描述子代性狀表現時要連同性別一起描述。
限制因素 ⑴所研究的每一對相對勝狀只受一對等位基因控制．而且等位基因要完全顯性。 ⑵不同類型的雌、雄配子都能發育良好，且受精的機會均等。 ⑶所有后代都應處于比較一致的環境中，而且存活率相同。 ⑷供試驗的群體要大，個體數量要足夠多。
12.遺傳規律與減數分裂及個體發育的關系
細胞核遺傳規律與減數分裂的關系： 從細胞水平看，它們之間的關系可用下表表示：
比較項目 遺傳規律 發生時期 染色體與基因行為 配子
基因分離定律 減I后期 同源染色體分開→等位基因分離 配子中含等位基因中的一個
基因自由組合定律 減I后期 非同源染色體自由組合→非同源染色體上的非等位基因自由組合 配子中含不同的基因組合
細胞質遺傳與減數分裂的關系：
⑴母系遺傳的細胞學基礎是卵原細胞減數第一次分裂后期和減數

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