揭“错”而起,反败为胜
2012-04-29田奇林王玉玺董仲文
生物学科涉及的基本概念、规律、实验探究和解题思想很多、很细,容易混淆,同学们在复习的过程中极易出现概念性、理解性和应用性错误。本文以典型易错题作为切入点,评析错因,盘点高中生物中易错的概念,易错的性质、规律,易错的实验探究和解题方法,给同学们提出警示,以有效避开陷阱。
一.常见的概念错误
错点揭秘1:水绵、蓝藻、黑藻都属于自养型的原核生物。
纠错拓展:误认为生物名称中带有“藻”字的都是植物。
蓝藻(念珠藻、鱼腥藻、颤藻、螺旋藻、发菜等)属于原核藻类,但绿藻、红藻等属于真核藻类;黑藻俗称温丝草,属单子叶多年生沉水植物。
错点揭秘2:线粒体是有氧呼吸的主要场所,叶绿体是光合作用的场所;原核细胞没有线粒体与叶绿体,因此不能进行有氧呼吸与光合作用。
纠错拓展:能进行光合作用的细胞不一定都含有叶绿体。
蓝藻属于原核细胞,没有叶绿体,但它可以进行光合作用,它的光合作用是在细胞质的一些膜结构上进行的,膜上有光合作用所需要的色素。还有一些光合细菌没有叶绿体,但是也可以进行光合作用。
错点揭秘3:基因突变只发生在细胞分裂的间期,且一定导致性状的改变;DNA的碱基序列的改变一定改变遗传信息;导致性状改变的基因突变一定能遗传给子代。
纠错拓展:误认为基因突变一定发生在分裂间期,基因突变就是DNA中碱基对的增添、缺失、改变。
①引起基因突变的外部因素包括物理因素(紫外线辐射等)、化学因素(亚硝酸等化学物质)和生物因素(某些病毒)。外部因素对DNA的损伤发生在各个时期。
②外部因素可直接损伤DNA分子或改变碱基序列,而不是通过DNA的复制来改变碱基对,因此基因突变不只发生在间期。
③引起基因突变的内部因素包括DNA复制出错和DNA碱基组成改变等,其中内部因素引起的DNA碱基组成的改变是随机的。不要把“基因”和“DNA”两个概念等同起来。
④遗传信息就储存在DNA分子中基因的碱基序列中,不携带遗传信息的基因间的间隔区段的DNA序列碱基对的改变不会引起基因结构的改变。
⑤另外,RNA病毒的遗传物质是RNA,RNA中碱基的增添、缺失、改变引起病毒性状变异属于广义上的基因突变。
错点揭秘4:亲代DNA上某碱基对发生改变,其子代的性状一定发生改变。
纠错拓展:
①体细胞中某基因发生改变,生殖细胞中不一定出现该基因。
②若该亲代DNA上某个碱基对发生改变产生的是一个隐性基因,该隐性基因传给子代,其性状不会表现出来。
③密码子具有简并性,可翻译出相同的氨基酸。
④性状表现是遗传基因和环境因素共同作用的结果,改变了的基因其性状需要在特定的环境中才会表现。
错点揭秘5:生长素、细胞分裂素和赤霉素对植物的生长发育有促进作用,属于植物生长的促进剂;脱落酸与乙烯对植物的生长、发育有抑制作用,属于生长抑制剂。
纠错拓展:对植物激素间的相互关系认识不足。
在植物生长发育的过程中,任何一种生理活动都不是受单一激素调节的,而是多种激素共同作用的结果。这些激素之间,有的相互促进,有的相互拮抗,保证植物各部分正常生长。
乙烯、脱落酸促进果实成熟,细胞分裂素、生长素促进植物生长,诱导愈伤组织分化成根和芽,延缓叶片衰老;生长素、细胞分裂素、赤霉素促进坐果和果实生长。生长素促进顶芽生长,细胞分裂素和赤霉素都促进侧芽生长;生长素使雌花增加,赤霉素促进雄花形成;细胞分裂素促进气孔张开,脱落酸却促使其关闭;生长素抑制花朵脱落,脱落酸促进叶、花、果的脱落;赤霉素、细胞分裂素促进种子发芽,脱落酸却抑制其发芽;生长素、细胞分裂素抑制叶片衰老,脱落酸却促进其衰老。
错点揭秘6:动物体内的B细胞受到抗原刺激后,在物质甲的作用下增殖、分化为浆细胞;注射从某种细菌中获得的物质乙后,动物对这种细菌具有了免疫能力。则甲物质是淋巴因子,乙物质是抗体。
纠错拓展:对抗原与抗体的理解存在误区。注意以下知识:
①抗原具有异物性,但并非所有异物都是抗原,自身的组织或细胞也可成为抗原;抗原具有大分子性,相对分子质量通常大于10000。
②过敏原是指能引起机体产生过敏反应的物质,不一定具有大分子性,且第二次入侵机体后引起过敏反应的抗原才能称为过敏原。
③存在于内环境中的抗原引起的是体液免疫。
④进入细胞内的抗原引起的是细胞免疫。
⑤病毒感染先引发体液免疫,阻止病毒的散播感染,当病毒进入细胞后,再引发细胞免疫,将抗原释放后再由体液免疫把抗原最后清除。
错点揭秘7:下丘脑是内分泌腺调节的枢纽,也是血糖调节、体温调节以及水盐平衡调节的中枢,可直接通过神经支配肾上腺髓质合成与分泌肾上腺激素。
纠错拓展:对下丘脑在生命活动调节中的作用的理解存在误区。
①下丘脑有感受、传导、分泌和调节功能,具有体温调节中枢、血糖调节中枢和水平衡调节中枢。产生渴觉的部位是大脑皮层的神经中枢,而不是下丘脑。下丘脑内的神经分泌细胞既能传导神经冲动,又能分泌激素。
②神经分泌细胞分泌的激素有抗利尿激素和作用于垂体的各种促激素释放激素。垂体分泌的激素有多种促激素,作用于相应腺体,并使该腺体分泌相应的激素,也能合成并释放生长激素。
③下丘脑发出的神经直接支配胰岛A细胞、胰岛B细胞和肾上腺髓质细胞分别合成分泌胰高血糖素、胰岛素和肾上腺素。
错点揭秘8:在一个污水生态系统中,流经生态系统的总能量就是该生态系统生产者所固定的全部太阳能,初级消费者的总质量即为初级消费者的同化量。
纠错拓展:对生态系统的能量来源和能量分流的理解存在误区,误认为各消费者的摄入量等于同化量,没有弄清各级消费者的同化量=摄入量-粪便所含能量,粪便所含能量始终属于上一营养级的同化量。因此,摄入量>同化量>储存量。
能量流动的去向包括以下三条途径:自身呼吸作用消耗;流入下一营养级;被分解者分解利用。其中用于自身生长、发育、繁殖的是指未利用的能量。在一些特殊的生态系统中,流经生态系统的总能量还包括有系统外输入的有机物所含的化学能量和化能合成细菌所固定的化学能。
错点揭秘9:动物细胞培养与植物组织培养依据的原理都是细胞的全能性。在植物组织培养的过程中,脱分化阶段都不需要光照,再分化阶段需要给予光照的条件。
纠错拓展:误认为“细胞全能性”与“细胞核全能性”等同。
植物组织培养实验证明了植物细胞的全能性,但是“多利”羊的克隆实验只是证明了动物细胞核的全能性。到目前为止,人们还没有成功地将单个已分化的动物体细胞培养成新的个体。
细胞的全能性是指已经分化的细胞仍然具有发育成完整个体的潜能。分化的动物细胞不能直接培养成一个个体,即分化的动物细胞不具有全能性,但其细胞核有全能性。植物细胞可以经过植物组织培养形成一个个体,所以细胞的全能性往往指的是植物细胞。
在植物组织培养的过程中,脱分化阶段一般不需要光照,但菊花的组织培养例外。
错点揭秘10:冲卵是从供体母体体内获得早期胚胎的过程,而不是获得受精卵或卵母细胞的过程;卵裂期是指从受精卵分裂到桑葚期前的一个时期;胚胎移植和胚胎分割移植的操作对象都是早期胚胎。
纠错拓展:对冲卵、卵裂期和早期胚胎的理解不当。
体外受精过程中的冲卵,由于没有受精,获取的是卵母细胞。在良种牛胚胎移植的培育流程中,超数排卵的母牛发情后,选择同种优良的公牛进行配种或人工授精,在体内受精发育成早期胚胎后才进行冲卵,获取的是早期胚胎。
卵裂是早期胚胎发育的一部分,是在透明带中进行的,桑葚胚和囊胚的外侧均有透明带,因此均属于卵裂期。早期胚胎包括桑葚胚、囊胚、原肠胚。原肠胚不适于胚胎移植和胚胎分割移植。因此,胚胎移植以及胚胎分割移植的操作的主要对象是桑葚胚和囊胚,而不是原肠胚。
二、易错的性质、规律
错点揭秘11:一个基因型为AaXbY的果蝇,产生了一个AaaXb的精子,则与此同时产生的另三个精子的基因型为AXb、Y、Y。一对表现正常的夫妇,生了一个XbXbY(色盲)的儿子,如果异常的原因是夫妇中的一方减数分裂产生配子时发生了一次差错,则这次差错一定发生在父方减数第一次分裂的过程中。
纠错拓展:没有弄清减数分裂过程中基因的异常变化行为。
要弄清减数第一次和第二次分裂中基因的异常变化,需建构如下模型,加深对减数分裂的理解。
错点揭秘12:对于呼吸作用来说,有H2O生成的一定是有氧呼吸,有CO2生成的一定不是乳酸发酵。有酒精生成的呼吸一定有无氧呼吸,动物细胞无氧呼吸一定不会产生酒精。在有氧呼吸过程的第三个阶段,[H]与O2结合生成水,在无氧呼吸过程中,则没有此过程。据此,是否有[H]产生可以作为判断有氧呼吸与无氧呼吸的依据。
纠错拓展:没有掌握有氧呼吸与无氧呼吸的过程及细胞呼吸类型判断的依据。
有氧呼吸与无氧呼吸的关系如图2所示:
细胞呼吸类型的判断方法:(1)根据反应物、产物来判断:如果要消耗氧气,则一定进行了有氧呼吸;如果产物有水,则一定是有氧呼吸;如果产物中有酒精或乳酸,则进行了无氧呼吸。但要注意,产物中如果有二氧化碳,要分类讨论。
(2)根据反应中的物质的量的关系进行判断:不消耗氧气,释放二氧化碳,只进行产生酒精的无氧呼吸;酒精量等于二氧化碳的量,只进行无氧呼吸;二氧化碳的释放量大于氧气的吸收量,既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,多余的二氧化碳来自于无氧呼吸;酒精量小于二氧化碳量,既进行有氧呼吸,又进行无氧呼吸,多余的二氧化碳来自于有氧呼吸。
(3)根据反应场所来判断:有氧呼吸的第一阶段在细胞质基质中进行,第二、三阶段在线粒体中进行;无氧呼吸在细胞质基质中进行。
错点揭秘13:图3、图4为植物的某个叶肉细胞中两种膜结构以及发生的生化反应模式图。图3、图4中的两种生物膜依次存在于线粒体和叶绿体中;图3中的[H]来自水,图4中的[H]来自丙酮酸;两种生物膜除了产生上述物质外,还均可产生ATP;影响图中两种膜上生化反应的主要外界因素分别是温度和光。
纠错拓展:混淆光合作用、呼吸作用过程中的[H]和ATP的来源和去路。
光合作用、呼吸作用过程中的[H]和ATP的来源和去路归纳如下表:
错点揭秘14:线粒体和叶绿体中遗传信息的传递遵循中心法则,DNA中的遗传信息是通过转录传递给mRNA的,它决定蛋白质中氨基酸的排列顺序。
纠错拓展:没有正确理解遗传信息的概念。RNA病毒中没有DNA,不存在遗传信息的传递。
遗传信息并非都在染色体上,在以DNA为遗传物质的生物中,遗传信息是DNA的脱氧核苷酸的排列顺序;在以RNA为遗传物质的生物中,遗传信息是RNA的核糖核苷酸的排列顺序;DNA中的遗传信息主要存在于染色体上。线粒体、叶绿体和拟核中含有DNA,质粒属于小型环状DNA分子,其上都含有遗传信息;RNA病毒的遗传信息存在于RNA上;基因是有遗传效应的DNA片段,基因之间的间隔区域不含遗传信息;细胞中DNA上的遗传信息和病毒中RNA上的遗传信息的传递均遵循中心法则;只有染色体上的遗传信息的遗传遵循遗传定律。
三、易错的实验
错点揭秘15:一个处于细胞周期中的细胞,如果碱基T与U被大量利用,则该细胞处于细胞周期的分裂期。在观察根尖分生区细胞分裂细胞时,在每个视野范围中总可能观察到处于分裂期的细胞。
纠错拓展:对细胞周期概念的实质理解不准确。
只有连续分裂的细胞才具有周期性;一个细胞周期包括间期和分裂期,间期在前,分裂期在后;细胞周期图示中线段长与短、扇形图面积大小分别表示细胞分裂周期中的间期和分裂期,间期没有染色体出现,主要完成DNA复制和有关蛋白质的合成(包括转录和翻译),分裂期主要完成遗传物质的均分。选择观察细胞周期的材料时最好选分裂期较长且整个细胞周期较短的物种。由于各时期的持续时间长短与显微镜视野中相应时期的细胞数目成正相关,因此分裂期相对越长的细胞,越容易观察各期的染色体行为的变化规律。观察时,每个视野中只有少数细胞或没有细胞处于分裂期的细胞。
错点揭秘16:低温诱导植物染色体数目变化的实验。
实验步骤:
①培养、固定。将洋葱放在装满清水的广口瓶上,待根长出1 cm左右,剪取根尖0.5~1 cm,置于盛有清水的培养皿内,并在冰箱的冷藏室诱导培养36 h。
②将诱导后的根尖放入卡诺氏液中浸泡0.5~1 h,然后用体积分数为95%的酒精冲洗两次。
③解离→染色→漂洗→制片。
④观察。先用低倍镜寻找染色体形态较好的分裂相,确认某个细胞染色体发生数目变化后,再用高倍镜观察。
实验结论:低温条件下根尖所有细胞染色体数目都加倍。
纠错拓展:不能正确地对实验进行评价。
对实验方案的正确评价要学会“五看”。
错点揭秘17:用血球计数板计数某酵母菌样品中的酵母菌数量。血球计数板的计数室由25×16=400个小室组成,容纳的液体总体积是0.1 mm3。某同学操作时取静止酵母菌样品1 mL加入99 mL无菌水中稀释,然后利用血球计数板观察计数。如果该同学观察到血球计数板计数的5个中格80个小室中共有酵母菌48个,则估算1 mL样品中有酵母菌2.4×108个。
纠错拓展:没有掌握探究实验的需注意的事项。
探究温度(或pH)对酶活性的影响时,必须在达到预设温度(pH)的条件下,让反应底物与酶接触,避免在未达到预设的温度(或pH)时反应底物已与酶接触发生反应,影响实验结果。
探究酵母菌细胞呼吸的方式时,新配制的质量分数为5%的葡萄糖溶液应先加热煮沸以杀死里面的微生物,除去溶液中的空气,等冷却(防止高温杀死酵母菌)后再将食用酵母菌加入;酵母菌培养液应封口放置一段时间,待酵母菌将瓶内的氧气消耗完,再连通盛有澄清石灰水的锥形瓶,以保证检测到的一定是酵母菌无氧呼吸产生的CO2使澄清的石灰水变混浊。
探究生长素类似物促进插条生根的最适浓度时,装置的设计应有利于观察,如观察促进生根的实验可以用水培法;所设组别除用不同浓度的生长素类似物处理外,还要增加一组用蒸馏水处理的做空白对照。
探究培养液中的酵母菌数量的动态变化时,从试管中吸出培养液进行计数之前,要轻轻振荡几次,使酵母菌均匀分布,以确保计数准确,减小误差。该探究不需要设置对照,因为随着时间的延续,酵母菌种群数量的变化能在时间上形成前后自身对照,但要获得准确的实验数据,必须重复实验,求得平均值。对于压在小方格界线上的酵母菌,应只计算相邻两边及其顶角的酵母菌。实验结束后,要对血细胞计数板进行浸泡和冲洗。
四、易错的解题方法
错点揭秘18:组成蛋白质的氨基酸都只含有一个氨基与一个羧基,并且连接在同一个碳原子上;每一条肽链至少含有一个游离的氨基与一个游离的羧基。
纠错拓展:不能熟练掌握蛋白质的结构、功能及相关计算。
键数=失去的水分子数若蛋白质是一条链,则肽键数(失水数)=氨基酸数-1
若蛋白质是由多条链组成,则肽键数(失水数)=氨基酸数-肽链数
若蛋白质是一个环状结构,则肽键数=失水数=氨基酸数
蛋白质相对分子质量=氨基酸相对分子质量总和-失去水的相对分子质量总和(有时也要考虑因其他化学键的形成而导致相对分子质量的减少,如形成二硫键时)
蛋白质至少含有的氨基和羧基数=肽链数
基因的表达过程中,DNA中的碱基数∶RNA中的碱基数∶蛋白质中的氨基酸数=6∶3∶1
错点揭秘19:已知某双链DNA分子的一条链中(A+C)/(T+G)=0.25,(A+T)/(G+C)=0.25,则同样是这两个比例在该DNA分子的另一条链中的比例均为0.25,在整个DNA分子中的比例是1与0.25。
纠错拓展:计算DNA结构中的碱基问题时易出错。
解答这类题目时,要采用“绘图释义”建立几何模型,把已知和未知条件直观地表示出来。碱基互补配对原则是核酸中碱基数量计算的基础。根据该原则可推知:
①在双链DNA分子中,互补碱基两两相等,即A=T,C=G;且A+G=C+T,即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。
②在双链DNA分子中,互补的两碱基之和(如A+T或C+G)占全部碱基的比等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值,且等于其转录形成的mRNA中该种比例的比值。
③DNA分子一条链中(A+G)/(C+T)的值的倒数等于其互补链中该种碱基的比值。
④DNA分子一条链中(A+T)/(C+G)的值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。
⑤不同生物的DNA分子中其互补配对的碱基之和的比值不同,即(A+T)/(C+G)的值不同。
错点揭秘20:已知Y染色体上有一个睾丸决定基因,它有决定男性第二性征的作用。甲、乙两病人染色体组成均为44+XX,症状是出现了男性的第二性征。经鉴定,其父母均正常,两病人染色体上均含有睾丸决定基因,甲的位于X染色体上,乙的位于常染色体上。甲、乙两病人产生变异的机理分别是基因重组、染色体变异。
纠错拓展:不能准确区分“交叉互换”和“易位”;未对“甲的位于X染色体上,乙的位于常染色体上”加以分析,没有注意睾丸决定基因只位于Y染色体的非同源区段上,X染色体没有等位基因;错误地认为“基因转移到同源染色体上就是交叉互换,转移到非同源染色体上就是易位”;误认为“染色体上出现新基因,就一定发生基因突变”,不清楚交叉互换和易位也能使某条染色体出现新基因。
下表是对性染色体相关规律的总结: