一、核心素養之生命觀念概念內涵“生命觀念”是指對觀察到的生命現象及相互關系或特性進行解釋后的抽象，是人們經過實證后的觀點，是能夠理解或解釋生物學相關事件和現象的意識、觀念和思想方法。學生應該在較好地理解生物學概念的基礎上形成生命觀念，如結構與功能觀、進化與適應觀、穩態與平衡觀、物質與能量觀等；能夠用生命觀念認識生物的多樣性、統一性、獨特性和復雜性，形成科學的自然觀和世界觀，并以此指導探究生命活動規律，解決實際問題。練習提升1.“一定的結構必然有與之相對應的功能存在，且任何功能都需要一定的結構來完成”，即結構與功能相統一，這是生物學的基本觀點之一。下列敘述能說明這一觀點的是(D)A．同一條肽鏈經過不同折疊方式形成的蛋白質可以具有相同的性質和行使相同的功能B．癌細胞細胞膜上糖蛋白減少使細胞間黏著性減弱，有利于細胞擴散轉移和無限增殖C．神經細胞軸突末梢形成突觸后膜，有大量突起，有利于附著更多神經遞質受體蛋白D．線粒體內膜比外膜的通透性差，能嚴格控制分子和離子等通過，有利于有氧呼吸第三階段的進行【解析】同一條肽鏈經過不同折疊方式形成的蛋白質具有不同的性質和行使不相同的功能，這一敘述能體現結構與功能相統一的生物學觀點，A錯誤；癌細胞細胞膜上的糖蛋白減少使細胞間的黏著性減弱，有利于細胞擴散轉移，但對癌細胞的無限增殖沒有影響，B錯誤；神經細胞軸突末梢形成突觸前膜，有大量突起，有利于通過胞吐釋放神經遞質，神經遞質的受體蛋白位于突觸后膜，C錯誤；線粒體內膜是有氧呼吸第三階段的場所，線粒體內膜比外膜的通透性差，能嚴格控制分子和離子等通過，有利于有氧呼吸第三階段反應的進行，這一敘述體現了結構與功能相統一，D正確。2.細胞中的蛋白質處于不斷降解與更新的動態過程中。細胞中存在一種依賴泛素化的蛋白質降解途徑。泛素(Ub)是由76個氨基酸組成的單鏈球蛋白，在蛋白質降解過程中，泛素起到“死亡標簽”的作用，即細胞內被泛素標記的蛋白質會被蛋白酶體特異性地識別并迅速降解(如圖所示)。下列敘述正確的是(B)A．泛素在核糖體上合成，合成1分子泛素過程中消耗了75個水分子B．蛋白質合成和泛素化降解的過程都需要消耗能量C．酶E可為蛋白質的泛素化過程降低活化能，且作用后立即被降解D．ATP可為生命活動提供能量，其水解常伴隨著放能反應進行【解析】泛素是由76個氨基酸組成的單鏈球蛋白，所以在核糖體上合成，合成1分子泛素過程中生成了75個水分子，A錯誤；從圖中可看出泛素化降解過程中消耗了ATP，同時蛋白質的合成也消耗能量，因此蛋白質合成和泛素化降解的過程都需要消耗能量，B正確；酶在催化反應完成前后不變，可以重復利用，發揮作用后不會被降解，C錯誤；ATP的水解是伴隨細胞的吸能反應進行的，D錯誤。3.“生命觀念”的內涵是人們對觀察到的生命的整體的認識和看法，是對生命現象及相互關系進行解釋后的抽象，是人們經過實證后的觀點。物質和能量觀是“生命觀念”的重要內容。下列有關物質和能量觀的敘述，錯誤的是(C)A．細胞內ATP的合成和分解總是伴隨著能量的儲存和釋放B．細胞中能量的傳遞、轉化和散失的過程都要以物質為載體C．細胞中有機物氧化分解釋放的能量大多數用于細胞的生命活動D．線粒體內膜、葉綠體的類囊體薄膜上都分布著和能量轉化有關的酶【解析】ATP合成是將能量儲存在特殊化學鍵中，ATP分解是將儲存在特殊化學鍵中的能量釋放，因此細胞內ATP的合成和分解總是伴隨著能量的儲存和釋放，A正確；物質是能量的載體，而能量是物質運輸的動力，因此細胞中能量的傳遞、轉化和散失的過程都要以物質為載體，B正確；細胞中有機物氧化分解釋放的能量大多數作為熱量散失掉，少部分合成ATP用于細胞的各種生命活動，C錯誤；有氧呼吸和光合作用都涉及能量轉化，線粒體內膜是進行有氧呼吸第三階段的場所，葉綠體的類囊體薄膜是進行光反應的場所，因此都分布著和能量轉化有關的酶，D正確。4.驅動蛋白是由兩條輕鏈和兩條重鏈構成的四聚體，其具有兩個球形的頭、一個螺旋狀的桿和兩個扇子狀的尾，如圖所示。驅動蛋白通過頭結合和水解ATP，導致頸部發生構象改變，使兩個頭部交替與細胞骨架結合，從而沿細胞骨架定向“行走”，將尾部結合的“貨物”(運輸泡或細胞器)轉運到指定位置。下列相關敘述錯誤的是(C)A．驅動蛋白“行走”所需要的ATP可直接來自細胞質基質B．驅動蛋白既能轉運“貨物”，又能催化ATP水解供能C．圖示轉運“貨物”的途徑廣泛存在于真核細胞和原核細胞中D．細胞中合成細胞骨架和驅動蛋白的原料都是氨基酸【解析】細胞質基質中可以產生少量ATP，因此驅動蛋白“行走”所需要的ATP可直接來自細胞質基質，A正確；根據題干“驅動蛋白通過頭結合和水解ATP”和“將尾部結合的‘貨物’(運輸泡或細胞器)轉運到指定位置”，可知驅動蛋白既能轉運“貨物”又能催化ATP水解供能，B正確；驅動蛋白是通過與細胞骨架結合后，沿細胞骨架定向“行走”來轉運“貨物”的，而細胞骨架不存在于原核細胞中，因此圖示轉運“貨物”的途徑不存在于原核細胞中，C錯誤；細胞骨架的成分是蛋白質，合成蛋白質的原料是氨基酸，因此細胞中合成細胞骨架和驅動蛋白的原料都是氨基酸，D正確。5.報春花具有二型花柱和同型花柱兩種不同花型(如圖1)。研究發現，傳粉昆蟲隨海拔增加而減少。為研究上述現象對報春花花型的影響，研究者進行模擬實驗，處理及結果如圖2。相關分析錯誤的是(D)A．傳粉昆蟲與報春花間的相互作用是長期自然選擇的結果B．實驗中套袋處理是為了模擬高山上傳粉昆蟲減少的條件C．據圖2推測二型花柱報春花的傳粉方式主要為異花傳粉D．異花傳粉增加了遺傳多樣性因此高海拔二型花柱報春花更具優勢【解析】傳粉昆蟲在吸食花筒底部花蜜的同時，也起到幫助報春花傳粉的作用，這是長期自然選擇的結果，A正確；根據題意“研究發現，傳粉昆蟲隨海拔增加而減少”可知，套袋處理可以防止外來花粉的干擾，模擬了高山上傳粉昆蟲減少的條件，B正確；結合圖1和圖2分析，套袋處理后，二型花柱報春花結實率低或不結實，說明其主要傳粉方式為異花傳粉，C正確；套袋處理后，二型花柱報春花結實率低或不結實，說明其主要傳粉方式為異花傳粉，這種傳粉方式雖然有利于增加報春花的遺傳多樣性，但同型花柱報春花主要為自花傳粉，在傳粉昆蟲減少條件下結實率更高，有利于繁殖，因此高海拔環境下同型花柱報春花更具優勢，D錯誤。6.“酸堿體質理論”認為大部分疾病都是由酸性體質造成的，人若要健康，應多攝入堿性食物，但該理論并沒有堅實的科學依據。下列敘述正確的是(D)A．測得某人的唾液pH為6.5，則可判斷其內環境呈弱酸性B．喝“堿性水”后，人體內環境的pH將從酸性轉變成堿性C．丙酮酸在組織液中轉化成乳酸會導致人體血漿的pH降低D．內環境pH穩態是機體進行正常生命活動的必要條件之一【解析】唾液不屬于內環境，因此測得某人的唾液pH為6.5，不能說明其內環境呈弱酸性，A錯誤；喝“堿性水”后，一般不會明顯改變人體內環境的酸堿度，因為內環境中存在緩沖物質，能維持內環境的酸堿平衡，B錯誤；丙酮酸轉化成乳酸是無氧呼吸的第二階段，場所是細胞質基質，C錯誤；內環境pH穩態是機體進行正常生命活動的必要條件之一，如適當的pH可保證機體酶促反應的正常進行，D正確。7.利用木聚糖酶進行紙漿漂白，可以大幅度減少氯化物的用量，減輕造紙工業對環境的污染。紙漿漂白需要在高溫堿性條件下進行，因此需要耐熱耐堿的木聚糖酶。根據生產需要，科學家對已知氨基酸序列的木聚糖酶進行改造，獲得了耐高溫耐堿的新木聚糖酶，減少了紙漿漂白時木聚糖酶的用量，提高了生產效率?；卮鹣铝袉栴}：(1)蛋白質工程的目標是根據人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質的結構進行設計改造。與蛋白質工程相比，基因工程原則上只能生產自然界中已存在的蛋白質，它們的結構和功能符合特定物種生存的需要。(2)在蛋白質工程和基因工程中常用大腸桿菌作為受體細胞，原因是大腸桿菌為單細胞、繁殖快、遺傳物質相對較少(答出兩點)。分離純化大腸桿菌時，可使用接種環采用平板劃線法將聚集的菌種逐步分離并培養成單菌落；實驗室中利用選擇培養基篩選微生物的原理是人為提供有利于目的菌生長的條件，同時抑制或阻止其他微生物的生長。(3)人工合成的新木聚糖酶的基因在導入受體細胞前要先構建基因表達載體，以使目的基因能夠表達和發揮作用。若要將重組大腸桿菌分泌的耐熱耐堿木聚糖酶應用于造紙工業生產，除了需要研究木聚糖酶的產量外，還需要檢測木聚糖酶的生物活性(或催化效率)。(4)有研究表明，在木聚糖酶中特定部位引入精氨酸可以增加木聚糖酶中的離子鍵數目，從而增加該酶在堿性環境中的穩定性。利用蛋白質工程技術改造木聚糖酶，其基本思路是根據需要的耐堿的木聚糖酶的功能特點，設計新木聚糖酶中特定部位引入精氨酸以后的氨基酸序列，推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀合成新木聚糖酶基因。根據新木聚糖酶的氨基酸序列設計新木聚糖酶的基因，會設計出多種脫氧核苷酸序列，原因是密碼子具有簡并現象(或存在多種密碼子決定同一種氨基酸的現象)。【解析】(1)蛋白質工程的目標是根據人們對蛋白質功能的特定需求，對蛋白質的結構進行設計改造。與蛋白質工程相比，基因工程在原則上只能生產自然界中已存在的蛋白質，這些天然蛋白質是生物在長期進化過程中形成的，它們的結構和功能符合特定物種生存的需要，卻不一定完全符合人類生產和生活的需要。(2)由于大腸桿菌為單細胞、繁殖快、遺傳物質相對較少，所以在蛋白質工程和基因工程中常用大腸桿菌作為受體細胞。采用平板劃線法分離純化大腸桿菌時，使用的接種工具為接種環。實驗室中利用選擇培養基篩選微生物的原理是：人為提供有利于目的菌生長的條件，同時抑制或阻止其他微生物的生長。(3)人工合成的新木聚糖酶的基因在導入受體細胞前，需要先將其與載體結合，構建基因表達載體，以使目的基因能夠表達和發揮作用。在將重組大腸桿菌分泌的耐熱耐堿的木聚糖酶應用于造紙工業生產前，需要研究該木聚糖酶的產量并對木聚糖酶的生物活性(或催化效率)進行檢測。(4)利用蛋白質工程技術改造木聚糖酶，其基本思路是：根據需要的耐堿的木聚糖酶的功能特點，設計新木聚糖酶中特定部位引入精氨酸以后的氨基酸序列，推測出其基因中的脫氧核苷酸序列，然后利用DNA合成儀合成新木聚糖酶基因。由于密碼子具有簡并現象(或存在多種密碼子決定同一種氨基酸的現象)，導致根據新木聚糖酶的氨基酸序列設計的新木聚糖酶的基因會有多種脫氧核苷酸序列。8.“碳捕集與封存”是指將大型發電廠所產生的CO2收集起來，并用一定的方法儲存以避免排放到大氣中的一種技術。這種技術被認為是未來大規模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖最經濟、可行的方法。土壤是生物圈的巨大碳庫，植樹造林一定程度上可以“抵消”全球的碳排放，有利于實現“碳中和”。人工造林前，研究人員需對該區域不同植被的土壤儲碳量(主要指有機物)進行相關研究，結果如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：(1)燃燒后捕集(碳捕集技術之一)即在燃燒排放的煙氣中捕集CO2，大氣中的CO2除了來自于化石燃料的燃燒還來源于動植物的呼吸作用和微生物的分解作用。目前常用的CO2分離技術主要有化學吸收法或物理吸收法，而在自然生態系統中植物通過光合作用(暗反應)捕獲CO2。(2)從緩解溫室效應的角度考慮，適合選擇圖中柳杉進行人工造林。(3)有研究表明闊葉林的凋落物歸還量大于柳杉林，推測形成如圖結果可能與凋落物的分解有關。從物質循環的角度分析，闊葉林有機碳小于柳杉林的原因是柳杉林凋落物不易被分解者分解，闊葉林的凋落物容易被分解。(4)生態系統的物質循環是指組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素不斷的在非生物環境和生物群落之間循環的過程?！窘馕觥?1)大氣中的CO2主要來自于化石燃料的燃燒，動植物的呼吸作用和微生物的分解作用也能產生CO2；植物通過光合作用可以固定CO2，將CO2轉變為有機物。(2)柳杉林有機碳含量高，可以固定更多的CO2，適合用于人工造林。(3)柳杉林凋落物不易被分解者分解，闊葉林的凋落物容易被分解，因此闊葉林有機碳小于柳杉林。(4)組成生物體的C、H、O、N、P、S等元素在生物群落與非生物環境之間的循環稱為生態系統的物質循環，具有全球性、往復循環的特點。9.蜜蜂是一種傳粉昆蟲，它的舌管(吻)較長，適于采集不同花的花蜜，且周身長有絨毛，便于黏附花粉，這是長期進化的結果。(1)我國現有的東方蜜蜂由7個獨立種群組成。研究發現，每個種群中都存在白細胞激肽受體基因(Lkr)，該基因與蜜蜂對糖的敏感度有關。為研究Lkr在蜜蜂適應環境中的作用，研究人員將X基因轉入蜜蜂體內，該基因的轉錄產物能與LkrmRNA結合，從而干擾LkrmRNA的翻譯，檢測不同處理下蜜蜂對蔗糖發生反應的最低濃度的差異，結果如圖所示。注：1.圖形“●”“◆”和“▲”代表蜜蜂個體2．各種圖形的數目代表蜜蜂個體數目回答下列問題：已知該實驗中對照組2轉入了編碼無關RNA的基因，對照組1和實驗組應進行的操作分別是不做處理的同種蜜蜂、轉入X基因的同種蜜蜂。對照組1和2與實驗組在Lkr基因表達上的差異是對照組1和2的Lkr基因表達量正常，而實驗組該基因的表達量較小。由結果可知，Lkr基因的作用是Lkr基因正常表達能提高蜜蜂對蔗糖的敏感程度。(2)我國7個東方蜜蜂種群生活在不同地區，存在不同變異(突變和基因重組)，各種群受到不同的氣候、植物開花期等因素的選擇作用，導致其基因庫形成明顯的差異。如果這種差異繼續增大，以至出現生殖隔離，它們便會發展成不同的物種?！窘馕觥?1)該實驗的自變量為是否轉入X基因，因變量是對蔗糖的反應，實驗要遵循單一變量原則、等量對照原則，要排除無關變量干擾，已知該實驗中對照組2轉入了編碼無關RNA的基因(目的是排除導入無關RNA的影響)，則對照組1應該是不做處理的同種蜜蜂，實驗組應為轉入X基因的同種蜜蜂。由于對照組1不做處理，則其中的Lkr基因應該正常表達，對照組2導入了無關的RNA，則其體內的Lkr基因也應該能正常表達，因此對照組1和2對蔗糖的敏感程度幾乎無差異，而實驗組中有些蜜蜂個體對蔗糖的敏感程度卻有所下降，據此可推測，Lkr基因正常表達能提高蜜蜂對蔗糖的敏感程度。(2)我國7個東方蜜蜂種群生活在不同地區，存在不同變異(突變和基因重組)，各種群受到不同的氣候、植物開花期等因素的選擇作用，導致這些不同的蜜蜂種群基因庫之間形成明顯的差異。如果這種差異繼續增大，以至它們之間無法進行基因交流，進而出現生殖隔離，它們便會發展成不同的物種。10.生態系統達到生態平衡時，其結構和功能處于相對穩定狀態，表現為結構平衡、功能平衡和收支平衡。如圖中“置位點”為生態系統所處的某個平衡狀態，其中P、A、B、C、D、E為該生態系統中的生物成分，箭頭表示物質的傳遞方向。(1)如果C全部遷出，D的數量將會增多并逐漸達到相對穩定。(2)若A攝入的能量為a，其糞便中的能量為b，B通過呼吸作用消耗的能量為c，用于B自身生長、發育和繁殖的能量為d，則A與B間的能量傳遞效率為eq\f(c＋d,a－b)×100%，A到B能量減少的原因是一部分在A的呼吸作用中以熱能的形式散失，一部分流向分解者，一部分未被利用(寫出2點)。(3)圖中碳元素在P、E間以有機物形式傳遞。氮元素也參與物質循環，但農田生態系統在生產過程中需不斷施加氮肥，主要原因是氮元素不斷通過農產品輸出生態系統。(4