《高中備考指南-生物必修1》課件-第6章 細(xì)胞的生命歷程-素養(yǎng)提升（四） 科學(xué)思維之模型與建模

第6章

細(xì)胞的生命歷程素養(yǎng)提升（四）

科學(xué)思維之模型與建模課后篇

課時(shí)分層訓(xùn)練

在生物教學(xué)過程中，我們經(jīng)常借助模型的形象化、生動(dòng)性，深化學(xué)生對生物知識的認(rèn)知，從而提高生物教學(xué)的效率。在新課程標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)中，模型方法作為高中生必須掌握的科學(xué)方法之一，高中生物教師應(yīng)該在教學(xué)過程中發(fā)揮模型的重要作用。建模即建立模型，就是在對生物學(xué)現(xiàn)象和知識理解的基礎(chǔ)上，建立系統(tǒng)模型的過程。一、高中生物模型概述1.物理模型：物理模型是高中生物模型的代表，以實(shí)物或圖畫形式直觀地表達(dá)認(rèn)識對象的特征。分為實(shí)物模型和圖畫模型，實(shí)物模型如DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型、真核細(xì)胞亞顯微結(jié)構(gòu)模型、細(xì)胞分裂的橡皮泥模型等；圖畫模型如池塘生態(tài)系統(tǒng)模式圖、動(dòng)植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)模式圖等。2.概念模型：概念是生物學(xué)習(xí)的先導(dǎo)，只有把握生物學(xué)基本概念的內(nèi)涵，建立科學(xué)的邏輯知識結(jié)構(gòu)，對生物現(xiàn)象進(jìn)行理解和闡釋，如真原核細(xì)胞結(jié)構(gòu)共同特征的文字描述；概念圖是常見的概念模型，如光合作用過程中物質(zhì)和能量的變化等。3.數(shù)學(xué)模型：這一模型呈現(xiàn)的方式為數(shù)學(xué)形式。很多生物知識點(diǎn)的關(guān)系可以用數(shù)學(xué)關(guān)系式或圖表等數(shù)學(xué)方式表達(dá)，如曲線圖、柱形圖表示細(xì)胞分裂過程中DNA、染色體數(shù)目變化,以函數(shù)式表示細(xì)胞增殖的數(shù)量變化和用曲線圖表示細(xì)胞增殖的數(shù)量變化等。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)M：細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸?shù)年P(guān)系

通過計(jì)算填寫下表：248_____________________________________表面積與體積的比值____________________________________7_____________物質(zhì)擴(kuò)散的體積與整個(gè)“細(xì)胞”體積的比值________________________249638486451231.50.75127343371690.8750.5780.330【重點(diǎn)突破】1.上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。（1）

分析細(xì)胞的表面積與體積的比值和細(xì)胞大小的關(guān)系？提示:細(xì)胞體積越大,細(xì)胞的表面積和體積的比值就越小。

減小減?。?）

歸納細(xì)胞體積與細(xì)胞表面積、物質(zhì)運(yùn)輸效率之間的關(guān)系？提示:細(xì)胞體積越大,細(xì)胞的表面積和體積的比值就越小,物質(zhì)運(yùn)輸?shù)男示驮降汀＃?）

通過以上分析,你認(rèn)為細(xì)胞不能無限長大的原因是什么?提示:細(xì)胞表面積與體積的關(guān)系限制了細(xì)胞體積的增大?！镜淅?】

運(yùn)用模型分析細(xì)胞不能無限增大的原因時(shí),計(jì)算結(jié)果如下表所示。下列說法正確的是(

)比值（表面積/體積）比值（物質(zhì)擴(kuò)散的體積/瓊脂塊的體積）162332

A[解析]

在相同時(shí)間內(nèi),物質(zhì)擴(kuò)散的深度相等,而比值（物質(zhì)擴(kuò)散的體積/瓊脂塊的體積）隨著細(xì)胞體積的增大而減小。

2.正確理解細(xì)胞不能無限長大的原因。（1）細(xì)胞越小,越有利于細(xì)胞與外界的物質(zhì)交換,那么,細(xì)胞是越小越好嗎?提示:不是。細(xì)胞體積的最小限度是由完成細(xì)胞功能所必需的基本結(jié)構(gòu)（如核糖體）和物質(zhì)（如酶）所需要的空間決定的。細(xì)胞內(nèi)有各種細(xì)胞器和多種酶促反應(yīng),都要占據(jù)一定的空間,因此細(xì)胞體積并不是越小越好。（2）細(xì)胞不能無限長大的原因（兩個(gè)原因）①細(xì)胞表面積與體積之比。當(dāng)細(xì)胞的體積由于生長而逐步增大時(shí),其相對表面積將變得越來越小,從而使細(xì)胞與周圍環(huán)境之間進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸所需要的時(shí)間變長,不能滿足細(xì)胞代謝的需求。②細(xì)胞的核質(zhì)之比。細(xì)胞核是遺傳和代謝的控制中心,細(xì)胞核所控制的細(xì)胞質(zhì)范圍有一定的限度,細(xì)胞核所控制的細(xì)胞質(zhì)范圍大小與細(xì)胞核的大小要有正常的比例?！镜淅?】

如圖為人體細(xì)胞的生命歷程，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(

)D

[解析]

3過程是細(xì)胞分化，6過程是細(xì)胞凋亡，兩個(gè)過程均存在基因選擇性表達(dá)，A正確；4過程為細(xì)胞衰老，衰老細(xì)胞中多種酶活性降低，細(xì)胞代謝速率降低，B正確；2過程為細(xì)胞有絲分裂過程，其細(xì)胞內(nèi)的染色體形態(tài)和數(shù)目會發(fā)生變化，C正確；1過程為受精卵的有絲分裂過程，產(chǎn)生的兩個(gè)子細(xì)胞的體積變小，但細(xì)胞的相對表面積（即表面積/體積）增大，細(xì)胞與外界環(huán)境物質(zhì)交換的效率會增加，D錯(cuò)誤。名師提醒細(xì)胞的生命歷程模塊教學(xué)中涉及的生物模型1.

物理模型：運(yùn)用橡皮泥或毛線可模擬細(xì)胞有絲分裂過程中染色體的形態(tài)變化;

運(yùn)用瓊脂塊模擬細(xì)胞。2.

數(shù)學(xué)模型：利用直線圖或扇形圖表示細(xì)胞周期概念;

利用柱形圖或曲線圖表示有絲分裂過程中染色體或DNA的數(shù)目變化情況;

利用表格分析細(xì)胞大小與物質(zhì)運(yùn)輸效率的關(guān)系。3.

概念模型：可利用概念圖形式闡釋細(xì)胞生命歷程（細(xì)胞增殖、分化、衰老和死亡）的各個(gè)過程,及其相關(guān)聯(lián)系；利用相關(guān)文字?jǐn)⑹鲇薪z分裂過程中染色體、染色單體和DNA的變化情況；利用文字?jǐn)⑹黾?xì)胞分化的特點(diǎn)及衰老細(xì)胞的特征等。課后篇

課時(shí)分層訓(xùn)練【基礎(chǔ)通關(guān)練】單選題1.下列有關(guān)細(xì)胞衰老的主要特征中，屬于結(jié)構(gòu)改變但敘述錯(cuò)誤的是(

)A.細(xì)胞膜通透性改變，使物質(zhì)運(yùn)輸功能降低

B.細(xì)胞核體積增大，染色質(zhì)收縮C.細(xì)胞內(nèi)色素積累

D.細(xì)胞萎縮，體積變大D[解析]

根據(jù)題意，A項(xiàng)的描述屬于細(xì)胞功能的改變；B項(xiàng)的描述雖然屬于細(xì)胞結(jié)構(gòu)的改變但是正確的描述；C項(xiàng)屬于衰老細(xì)胞的特征，但不屬于細(xì)胞結(jié)構(gòu)改變；D項(xiàng)屬于衰老細(xì)胞的主要特征，描述的是衰老細(xì)胞的結(jié)構(gòu)變化，并且衰老細(xì)胞體積變大是錯(cuò)誤的，與題意相符。故選D。2.老年人有老年斑,對此最合理的解釋是(

)A.細(xì)胞內(nèi)水分增多,體積增大

B.細(xì)胞核體積增大,染色質(zhì)收縮、染色加深C.細(xì)胞中的酪氨酸酶活性降低

D.細(xì)胞內(nèi)的色素會隨著細(xì)胞的衰老而積累D[解析]

進(jìn)入老年后,細(xì)胞代謝機(jī)能減退,體內(nèi)脂肪容易發(fā)生氧化,產(chǎn)生老年色素,這種色素不能排出體外,細(xì)胞內(nèi)的色素會隨著細(xì)胞的衰老而逐漸積累,從而形成老年斑。故選D。3.衰老細(xì)胞代謝速率減慢的直接原因是(

)A.酶活性下降

B.水分減少

C.色素積累

D.染色質(zhì)收縮A[解析]

新陳代謝離不開酶的催化作用，因此酶活性下降是衰老細(xì)胞代謝速率減慢的直接原因，A項(xiàng)正確；水分減少是衰老細(xì)胞的特征之一,但不是細(xì)胞代謝速率減慢的直接原因，B項(xiàng)錯(cuò)誤；色素積累是衰老細(xì)胞的特征之一,但不是細(xì)胞代謝速率減慢的直接原因，C項(xiàng)錯(cuò)誤；染色質(zhì)收縮是衰老細(xì)胞的特征之一,但不是細(xì)胞代謝速率減慢的直接原因，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4.20世紀(jì)90年代以來，關(guān)于細(xì)胞衰老機(jī)制的研究取得了重大進(jìn)展，其中自由基學(xué)說被廣泛接受，下列關(guān)于自由基學(xué)說的描述中，錯(cuò)誤的是(

)A.自由基的產(chǎn)生與細(xì)胞的基因和代謝有關(guān)，不受環(huán)境因素影響B(tài).自由基可使蛋白質(zhì)活性降低，導(dǎo)致細(xì)胞衰老C.自由基可破壞細(xì)胞內(nèi)的生物膜結(jié)構(gòu)D.自由基可攻擊DNA分子導(dǎo)致基因突變A[解析]

自由基的產(chǎn)生與細(xì)胞的基因和代謝有關(guān)，也受環(huán)境因素影響，A項(xiàng)錯(cuò)誤；自由基能使蛋白質(zhì)分子交聯(lián)，影響其正常功能，B項(xiàng)正確；自由基可使細(xì)胞中的多種物質(zhì)發(fā)生氧化，損害生物膜，C項(xiàng)正確；自由基可引起DNA損傷從而導(dǎo)致基因突變，D項(xiàng)正確。5.三位美國科學(xué)家憑借他們在探尋和揭示衰老奧秘方面的杰出成就，共同獲得了2009年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。這三位科學(xué)家的研究成果主要是發(fā)現(xiàn)了位于染色體末端的端粒和端粒酶保護(hù)染色體的機(jī)理，對進(jìn)一步了解人類衰老過程有重要意義，下列相關(guān)描述錯(cuò)誤的是(

)A.單細(xì)胞生物體的細(xì)胞衰老與個(gè)體衰老是同步的B.衰老細(xì)胞不再合成蛋白質(zhì)C.衰老細(xì)胞的細(xì)胞核體積增大D.端粒和端粒酶可能通過防止染色質(zhì)固縮來防止細(xì)胞衰老B[解析]

衰老細(xì)胞的細(xì)胞核體積增大，核膜內(nèi)折，染色質(zhì)收縮，染色加深。端粒及端粒酶可能通過防止染色質(zhì)固縮來防止細(xì)胞衰老。衰老細(xì)胞只是新陳代謝速率減慢，在衰老過程中還會有蛋白質(zhì)的合成。故選B。6.下列關(guān)于個(gè)體衰老與細(xì)胞衰老關(guān)系的敘述中，錯(cuò)誤的是(

)A.正在衰老的個(gè)體，體內(nèi)有幼嫩的細(xì)胞B.處于青春期的年輕人，體內(nèi)沒有衰老的細(xì)胞C.總體上看，衰老的個(gè)體內(nèi)，細(xì)胞普遍衰老D.對于單細(xì)胞生物來說，個(gè)體衰老即細(xì)胞衰老B[解析]

總體上看，衰老的個(gè)體內(nèi)，細(xì)胞普遍衰老。對于單細(xì)胞生物來說，個(gè)體衰老就是細(xì)胞衰老。故選B。7.細(xì)胞衰老和凋亡對維持個(gè)體的正常生長和發(fā)育及生命活動(dòng)具有重要意義。下列敘述錯(cuò)誤的是(

)A.細(xì)胞普遍衰老會導(dǎo)致個(gè)體衰老

B.凋亡是由基因控制的，自動(dòng)的細(xì)胞死亡C.細(xì)胞凋亡是各種不利因素引起的細(xì)胞死亡

D.衰老細(xì)胞內(nèi)染色質(zhì)收縮，染色加深C[解析]

細(xì)胞凋亡是由基因決定的細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過程，并不是由不利因素引起的。故選C?！舅仞B(yǎng)提升練】單選題8.下列實(shí)例不屬于細(xì)胞凋亡的是(

)A.蝌蚪長到一定程度后尾巴消失

B.人皮膚表皮細(xì)胞的脫落C.白細(xì)胞吞噬過多的細(xì)菌導(dǎo)致死亡

D.腦細(xì)胞因缺血而死亡D[解析]

A、B、C中提到的都是細(xì)胞正常死亡，只有D項(xiàng)腦細(xì)胞缺血死亡屬于不利因素使細(xì)胞受損傷而死亡的實(shí)例。故選D。9.細(xì)胞程序性死亡學(xué)說認(rèn)為，生物在發(fā)育過程中受到基因的控制，許多細(xì)胞會正常地走向死亡。下列關(guān)于這種細(xì)胞死亡現(xiàn)象說法正確的是(

)①細(xì)胞凋亡受基因調(diào)控

②細(xì)胞凋亡等同于細(xì)胞壞死

③細(xì)胞凋亡是在不利環(huán)境因素影響下形成的

④感染病毒的細(xì)胞的清除也屬于細(xì)胞凋亡A.①③

B.②④

C.③④

D.①④D[解析]

細(xì)胞凋亡是由基因所決定的細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過程，對生物個(gè)體的生存有利；而細(xì)胞壞死是在不利環(huán)境因素的影響下發(fā)生的細(xì)胞死亡，對生物體的生存是不利的。故選D。10.下列關(guān)于細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死的敘述中，錯(cuò)誤的是(

)A.細(xì)胞凋亡是主動(dòng)的，細(xì)胞壞死是被動(dòng)的B.細(xì)胞凋亡是生理性的，細(xì)胞壞死是病理性的C.細(xì)胞凋亡是基因調(diào)控的，細(xì)胞壞死是外界因素引起的D.細(xì)胞凋亡是急性的，細(xì)胞壞死是慢性的D[解析]

細(xì)胞凋亡是由基因所決定的細(xì)胞自動(dòng)結(jié)束生命的過程，細(xì)胞壞死是強(qiáng)烈的外界因素造成的被動(dòng)性死亡，A項(xiàng)正確；細(xì)胞凋亡是正常的生理性死亡，細(xì)胞壞死是外界因素造成細(xì)胞損傷引起的病理性死亡，B項(xiàng)正確；細(xì)胞凋亡受特定基因控制，又稱細(xì)胞編程性死亡，細(xì)胞壞死是不利因素造成的，C項(xiàng)正確；細(xì)胞凋亡是正常的自然死亡，細(xì)胞壞死是意外的急性死亡，D項(xiàng)錯(cuò)誤。11.在人類中有時(shí)會出現(xiàn)一些返祖特征,如有尾巴、毛孩等。出現(xiàn)這些現(xiàn)象的原因是細(xì)胞的下列哪一過程受阻(

)A.細(xì)胞分裂

B.細(xì)胞分化

C.細(xì)胞衰老

D.細(xì)胞凋亡D[解析]

人類在胚胎發(fā)育時(shí)期,毛發(fā)較多,存在尾巴,通過細(xì)胞凋亡,使這些特征在發(fā)育過程中逐漸消失,若細(xì)胞凋亡受阻,則可能會出現(xiàn)有尾巴、毛孩等返祖特征。故選D。12.下列有關(guān)細(xì)胞衰老和凋亡的說法中正確的是(

)A.健康的成人體內(nèi)，每天都有一定量的細(xì)胞凋亡B.細(xì)胞凋亡受環(huán)境影響大，機(jī)體難以控制C.衰老細(xì)胞內(nèi)各種酶的活性均下降D.胚胎發(fā)育期生物體的細(xì)胞衰老總與機(jī)體衰老同步進(jìn)行A[解析]

衰老和凋亡是細(xì)胞正常的生命現(xiàn)象，在健康的成人體內(nèi)，每天有一定數(shù)量的細(xì)胞凋亡是正常的。細(xì)胞的凋亡是一種程序性死亡，是受機(jī)體基因組調(diào)控的細(xì)胞的正常死亡。衰老細(xì)胞內(nèi)不是各種酶的活性均下降。胚胎發(fā)育期細(xì)胞的衰老并不代表機(jī)體的衰老，從整體上看，個(gè)體衰老的過程是組成個(gè)體的細(xì)胞普遍衰老的過程。故選A。非選擇題13.有關(guān)植物衰老的機(jī)理，目前有兩種相對立而又有關(guān)聯(lián)的解釋。一種是“營養(yǎng)競爭說”，即植物體由于開花結(jié)果奪取營養(yǎng)器官的養(yǎng)料使莖、葉衰老；另一種是認(rèn)為“植物的衰老是由外界環(huán)境條件的變化引起的”，這其中比較一致的看法是光照不足會引起細(xì)胞中蛋白質(zhì)和葉綠素等物質(zhì)減少而導(dǎo)致莖、葉衰老。有人利用有關(guān)的材料進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究：選取20株健壯、生長狀況相同的同種開花前的盆栽大豆，平均分成四組，編號甲、乙、丙、丁，下表是有關(guān)探究的做法、結(jié)果。請據(jù)此回答有關(guān)問題：光照或遮光保持花蕾或摘除花蕾現(xiàn)象或結(jié)果甲正常光照摘除花蕾乙正常光照保持花蕾丙遮光摘除花蕾丁遮光保持花蕾注：①除題中講明的條件外，其他培養(yǎng)條件均相同且適宜，②衰老以葉片變黃作為指標(biāo)。

原來正常的葉全部變黃所需的時(shí)間（或“相同時(shí)間內(nèi)變黃的葉的數(shù)量”）

植株衰老是由光照不足引起的，與開花結(jié)果爭奪養(yǎng)料無關(guān)

增加減少

14.如圖是細(xì)胞重大生命活動(dòng)的圖示。請據(jù)圖回答下列問題：（1）

圖中表示的是________（填“原核”或“真核”）生物細(xì)胞重大生命活動(dòng)圖示。真核（2）

細(xì)胞識別是細(xì)胞信號傳導(dǎo)的前提，它是通過__________實(shí)現(xiàn)的，細(xì)胞識別的物質(zhì)基礎(chǔ)是該結(jié)構(gòu)上有__________。細(xì)胞膜糖蛋白（3）

A、B、C、D中，染色體結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化主要發(fā)生在_____，基因選擇性表達(dá)的過程則發(fā)生在_____。（填字母序號