生物學科涉及的基本概念、規律、實驗探究和解題思想很多、很細,容易混淆,同學們在復習的過程中極易出現概念性、理解性和應用性錯誤。本文以典型易錯題作為切入點,評析錯因,盤點高中生物中易錯的概念,易錯的性質、規律,易錯的實驗探究和解題方法,給同學們提出警示,以有效避開陷阱。
一.常見的概念錯誤
錯點揭秘1:水綿、藍藻、黑藻都屬于自養型的原核生物。
糾錯拓展:誤認為生物名稱中帶有“藻”字的都是植物。
藍藻(念珠藻、魚腥藻、顫藻、螺旋藻、發菜等)屬于原核藻類,但綠藻、紅藻等屬于真核藻類;黑藻俗稱溫絲草,屬單子葉多年生沉水植物。
錯點揭秘2:線粒體是有氧呼吸的主要場所,葉綠體是光合作用的場所;原核細胞沒有線粒體與葉綠體,因此不能進行有氧呼吸與光合作用。
糾錯拓展:能進行光合作用的細胞不一定都含有葉綠體。
藍藻屬于原核細胞,沒有葉綠體,但它可以進行光合作用,它的光合作用是在細胞質的一些膜結構上進行的,膜上有光合作用所需要的色素。還有一些光合細菌沒有葉綠體,但是也可以進行光合作用。
錯點揭秘3:基因突變只發生在細胞分裂的間期,且一定導致性狀的改變;DNA的堿基序列的改變一定改變遺傳信息;導致性狀改變的基因突變一定能遺傳給子代。
糾錯拓展:誤認為基因突變一定發生在分裂間期,基因突變就是DNA中堿基對的增添、缺失、改變。
①引起基因突變的外部因素包括物理因素(紫外線輻射等)、化學因素(亞硝酸等化學物質)和生物因素(某些病毒)。外部因素對DNA的損傷發生在各個時期。
②外部因素可直接損傷DNA分子或改變堿基序列,而不是通過DNA的復制來改變堿基對,因此基因突變不只發生在間期。
③引起基因突變的內部因素包括DNA復制出錯和DNA堿基組成改變等,其中內部因素引起的DNA堿基組成的改變是隨機的。不要把“基因”和“DNA”兩個概念等同起來。
④遺傳信息就儲存在DNA分子中基因的堿基序列中,不攜帶遺傳信息的基因間的間隔區段的DNA序列堿基對的改變不會引起基因結構的改變。
⑤另外,RNA病毒的遺傳物質是RNA,RNA中堿基的增添、缺失、改變引起病毒性狀變異屬于廣義上的基因突變。
錯點揭秘4:親代DNA上某堿基對發生改變,其子代的性狀一定發生改變。
糾錯拓展:
①體細胞中某基因發生改變,生殖細胞中不一定出現該基因。
②若該親代DNA上某個堿基對發生改變產生的是一個隱性基因,該隱性基因傳給子代,其性狀不會表現出來。
③密碼子具有簡并性,可翻譯出相同的氨基酸。
④性狀表現是遺傳基因和環境因素共同作用的結果,改變了的基因其性狀需要在特定的環境中才會表現。
錯點揭秘5:生長素、細胞分裂素和赤霉素對植物的生長發育有促進作用,屬于植物生長的促進劑;脫落酸與乙烯對植物的生長、發育有抑制作用,屬于生長抑制劑。
糾錯拓展:對植物激素間的相互關系認識不足。
在植物生長發育的過程中,任何一種生理活動都不是受單一激素調節的,而是多種激素共同作用的結果。這些激素之間,有的相互促進,有的相互拮抗,保證植物各部分正常生長。
乙烯、脫落酸促進果實成熟,細胞分裂素、生長素促進植物生長,誘導愈傷組織分化成根和芽,延緩葉片衰老;生長素、細胞分裂素、赤霉素促進坐果和果實生長。生長素促進頂芽生長,細胞分裂素和赤霉素都促進側芽生長;生長素使雌花增加,赤霉素促進雄花形成;細胞分裂素促進氣孔張開,脫落酸卻促使其關閉;生長素抑制花朵脫落,脫落酸促進葉、花、果的脫落;赤霉素、細胞分裂素促進種子發芽,脫落酸卻抑制其發芽;生長素、細胞分裂素抑制葉片衰老,脫落酸卻促進其衰老。
錯點揭秘6:動物體內的B細胞受到抗原刺激后,在物質甲的作用下增殖、分化為漿細胞;注射從某種細菌中獲得的物質乙后,動物對這種細菌具有了免疫能力。則甲物質是淋巴因子,乙物質是抗體。
糾錯拓展:對抗原與抗體的理解存在誤區。注意以下知識:
①抗原具有異物性,但并非所有異物都是抗原,自身的組織或細胞也可成為抗原;抗原具有大分子性,相對分子質量通常大于10000。
②過敏原是指能引起機體產生過敏反應的物質,不一定具有大分子性,且第二次入侵機體后引起過敏反應的抗原才能稱為過敏原。
③存在于內環境中的抗原引起的是體液免疫。
④進入細胞內的抗原引起的是細胞免疫。
⑤病毒感染先引發體液免疫,阻止病毒的散播感染,當病毒進入細胞后,再引發細胞免疫,將抗原釋放后再由體液免疫把抗原最后清除。
錯點揭秘7:下丘腦是內分泌腺調節的樞紐,也是血糖調節、體溫調節以及水鹽平衡調節的中樞,可直接通過神經支配腎上腺髓質合成與分泌腎上腺激素。
糾錯拓展:對下丘腦在生命活動調節中的作用的理解存在誤區。
①下丘腦有感受、傳導、分泌和調節功能,具有體溫調節中樞、血糖調節中樞和水平衡調節中樞。產生渴覺的部位是大腦皮層的神經中樞,而不是下丘腦。下丘腦內的神經分泌細胞既能傳導神經沖動,又能分泌激素。
②神經分泌細胞分泌的激素有抗利尿激素和作用于垂體的各種促激素釋放激素。垂體分泌的激素有多種促激素,作用于相應腺體,并使該腺體分泌相應的激素,也能合成并釋放生長激素。
③下丘腦發出的神經直接支配胰島A細胞、胰島B細胞和腎上腺髓質細胞分別合成分泌胰高血糖素、胰島素和腎上腺素。
錯點揭秘8:在一個污水生態系統中,流經生態系統的總能量就是該生態系統生產者所固定的全部太陽能,初級消費者的總質量即為初級消費者的同化量。
糾錯拓展:對生態系統的能量來源和能量分流的理解存在誤區,誤認為各消費者的攝入量等于同化量,沒有弄清各級消費者的同化量=攝入量-糞便所含能量,糞便所含能量始終屬于上一營養級的同化量。因此,攝入量>同化量>儲存量。
能量流動的去向包括以下三條途徑:自身呼吸作用消耗;流入下一營養級;被分解者分解利用。其中用于自身生長、發育、繁殖的是指未利用的能量。在一些特殊的生態系統中,流經生態系統的總能量還包括有系統外輸入的有機物所含的化學能量和化能合成細菌所固定的化學能。
錯點揭秘9:動物細胞培養與植物組織培養依據的原理都是細胞的全能性。在植物組織培養的過程中,脫分化階段都不需要光照,再分化階段需要給予光照的條件。
糾錯拓展:誤認為“細胞全能性”與“細胞核全能性”等同。
植物組織培養實驗證明了植物細胞的全能性,但是“多利”羊的克隆實驗只是證明了動物細胞核的全能性。到目前為止,人們還沒有成功地將單個已分化的動物體細胞培養成新的個體。
細胞的全能性是指已經分化的細胞仍然具有發育成完整個體的潛能。分化的動物細胞不能直接培養成一個個體,即分化的動物細胞不具有全能性,但其細胞核有全能性。植物細胞可以經過植物組織培養形成一個個體,所以細胞的全能性往往指的是植物細胞。
在植物組織培養的過程中,脫分化階段一般不需要光照,但菊花的組織培養例外。
錯點揭秘10:沖卵是從供體母體體內獲得早期胚胎的過程,而不是獲得受精卵或卵母細胞的過程;卵裂期是指從受精卵分裂到桑葚期前的一個時期;胚胎移植和胚胎分割移植的操作對象都是早期胚胎。
糾錯拓展:對沖卵、卵裂期和早期胚胎的理解不當。
體外受精過程中的沖卵,由于沒有受精,獲取的是卵母細胞。在良種牛胚胎移植的培育流程中,超數排卵的母牛發情后,選擇同種優良的公牛進行配種或人工授精,在體內受精發育成早期胚胎后才進行沖卵,獲取的是早期胚胎。
卵裂是早期胚胎發育的一部分,是在透明帶中進行的,桑葚胚和囊胚的外側均有透明帶,因此均屬于卵裂期。早期胚胎包括桑葚胚、囊胚、原腸胚。原腸胚不適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對象是桑葚胚和囊胚,而不是原腸胚。
二、易錯的性質、規律
錯點揭秘11:一個基因型為AaXbY的果蠅,產生了一個AaaXb的精子,則與此同時產生的另三個精子的基因型為AXb、Y、Y。一對表現正常的夫婦,生了一個XbXbY(色盲)的兒子,如果異常的原因是夫婦中的一方減數分裂產生配子時發生了一次差錯,則這次差錯一定發生在父方減數第一次分裂的過程中。
糾錯拓展:沒有弄清減數分裂過程中基因的異常變化行為。
要弄清減數第一次和第二次分裂中基因的異常變化,需建構如下模型,加深對減數分裂的理解。
錯點揭秘12:對于呼吸作用來說,有H2O生成的一定是有氧呼吸,有CO2生成的一定不是乳酸發酵。有酒精生成的呼吸一定有無氧呼吸,動物細胞無氧呼吸一定不會產生酒精。在有氧呼吸過程的第三個階段,[H]與O2結合生成水,在無氧呼吸過程中,則沒有此過程。據此,是否有[H]產生可以作為判斷有氧呼吸與無氧呼吸的依據。
糾錯拓展:沒有掌握有氧呼吸與無氧呼吸的過程及細胞呼吸類型判斷的依據。
有氧呼吸與無氧呼吸的關系如圖2所示:
細胞呼吸類型的判斷方法:(1)根據反應物、產物來判斷:如果要消耗氧氣,則一定進行了有氧呼吸;如果產物有水,則一定是有氧呼吸;如果產物中有酒精或乳酸,則進行了無氧呼吸。但要注意,產物中如果有二氧化碳,要分類討論。
(2)根據反應中的物質的量的關系進行判斷:不消耗氧氣,釋放二氧化碳,只進行產生酒精的無氧呼吸;酒精量等于二氧化碳的量,只進行無氧呼吸;二氧化碳的釋放量大于氧氣的吸收量,既進行有氧呼吸,又進行無氧呼吸,多余的二氧化碳來自于無氧呼吸;酒精量小于二氧化碳量,既進行有氧呼吸,又進行無氧呼吸,多余的二氧化碳來自于有氧呼吸。
(3)根據反應場所來判斷:有氧呼吸的第一階段在細胞質基質中進行,第二、三階段在線粒體中進行;無氧呼吸在細胞質基質中進行。
錯點揭秘13:圖3、圖4為植物的某個葉肉細胞中兩種膜結構以及發生的生化反應模式圖。圖3、圖4中的兩種生物膜依次存在于線粒體和葉綠體中;圖3中的[H]來自水,圖4中的[H]來自丙酮酸;兩種生物膜除了產生上述物質外,還均可產生ATP;影響圖中兩種膜上生化反應的主要外界因素分別是溫度和光。
糾錯拓展:混淆光合作用、呼吸作用過程中的[H]和ATP的來源和去路。
光合作用、呼吸作用過程中的[H]和ATP的來源和去路歸納如下表:
錯點揭秘14:線粒體和葉綠體中遺傳信息的傳遞遵循中心法則,DNA中的遺傳信息是通過轉錄傳遞給mRNA的,它決定蛋白質中氨基酸的排列順序。
糾錯拓展:沒有正確理解遺傳信息的概念。RNA病毒中沒有DNA,不存在遺傳信息的傳遞。
遺傳信息并非都在染色體上,在以DNA為遺傳物質的生物中,遺傳信息是DNA的脫氧核苷酸的排列順序;在以RNA為遺傳物質的生物中,遺傳信息是RNA的核糖核苷酸的排列順序;DNA中的遺傳信息主要存在于染色體上。線粒體、葉綠體和擬核中含有DNA,質粒屬于小型環狀DNA分子,其上都含有遺傳信息;RNA病毒的遺傳信息存在于RNA上;基因是有遺傳效應的DNA片段,基因之間的間隔區域不含遺傳信息;細胞中DNA上的遺傳信息和病毒中RNA上的遺傳信息的傳遞均遵循中心法則;只有染色體上的遺傳信息的遺傳遵循遺傳定律。
三、易錯的實驗
錯點揭秘15:一個處于細胞周期中的細胞,如果堿基T與U被大量利用,則該細胞處于細胞周期的分裂期。在觀察根尖分生區細胞分裂細胞時,在每個視野范圍中總可能觀察到處于分裂期的細胞。
糾錯拓展:對細胞周期概念的實質理解不準確。
只有連續分裂的細胞才具有周期性;一個細胞周期包括間期和分裂期,間期在前,分裂期在后;細胞周期圖示中線段長與短、扇形圖面積大小分別表示細胞分裂周期中的間期和分裂期,間期沒有染色體出現,主要完成DNA復制和有關蛋白質的合成(包括轉錄和翻譯),分裂期主要完成遺傳物質的均分。選擇觀察細胞周期的材料時最好選分裂期較長且整個細胞周期較短的物種。由于各時期的持續時間長短與顯微鏡視野中相應時期的細胞數目成正相關,因此分裂期相對越長的細胞,越容易觀察各期的染色體行為的變化規律。觀察時,每個視野中只有少數細胞或沒有細胞處于分裂期的細胞。
錯點揭秘16:低溫誘導植物染色體數目變化的實驗。
實驗步驟:
①培養、固定。將洋蔥放在裝滿清水的廣口瓶上,待根長出1 cm左右,剪取根尖0.5~1 cm,置于盛有清水的培養皿內,并在冰箱的冷藏室誘導培養36 h。
②將誘導后的根尖放入卡諾氏液中浸泡0.5~1 h,然后用體積分數為95%的酒精沖洗兩次。
③解離→染色→漂洗→制片。
④觀察。先用低倍鏡尋找染色體形態較好的分裂相,確認某個細胞染色體發生數目變化后,再用高倍鏡觀察。
實驗結論:低溫條件下根尖所有細胞染色體數目都加倍。
糾錯拓展:不能正確地對實驗進行評價。
對實驗方案的正確評價要學會“五看”。
錯點揭秘17:用血球計數板計數某酵母菌樣品中的酵母菌數量。血球計數板的計數室由25×16=400個小室組成,容納的液體總體積是0.1 mm3。某同學操作時取靜止酵母菌樣品1 mL加入99 mL無菌水中稀釋,然后利用血球計數板觀察計數。如果該同學觀察到血球計數板計數的5個中格80個小室中共有酵母菌48個,則估算1 mL樣品中有酵母菌2.4×108個。
糾錯拓展:沒有掌握探究實驗的需注意的事項。
探究溫度(或pH)對酶活性的影響時,必須在達到預設溫度(pH)的條件下,讓反應底物與酶接觸,避免在未達到預設的溫度(或pH)時反應底物已與酶接觸發生反應,影響實驗結果。
探究酵母菌細胞呼吸的方式時,新配制的質量分數為5%的葡萄糖溶液應先加熱煮沸以殺死里面的微生物,除去溶液中的空氣,等冷卻(防止高溫殺死酵母菌)后再將食用酵母菌加入;酵母菌培養液應封口放置一段時間,待酵母菌將瓶內的氧氣消耗完,再連通盛有澄清石灰水的錐形瓶,以保證檢測到的一定是酵母菌無氧呼吸產生的CO2使澄清的石灰水變混濁。
探究生長素類似物促進插條生根的最適濃度時,裝置的設計應有利于觀察,如觀察促進生根的實驗可以用水培法;所設組別除用不同濃度的生長素類似物處理外,還要增加一組用蒸餾水處理的做空白對照。
探究培養液中的酵母菌數量的動態變化時,從試管中吸出培養液進行計數之前,要輕輕振蕩幾次,使酵母菌均勻分布,以確保計數準確,減小誤差。該探究不需要設置對照,因為隨著時間的延續,酵母菌種群數量的變化能在時間上形成前后自身對照,但要獲得準確的實驗數據,必須重復實驗,求得平均值。對于壓在小方格界線上的酵母菌,應只計算相鄰兩邊及其頂角的酵母菌。實驗結束后,要對血細胞計數板進行浸泡和沖洗。
四、易錯的解題方法
錯點揭秘18:組成蛋白質的氨基酸都只含有一個氨基與一個羧基,并且連接在同一個碳原子上;每一條肽鏈至少含有一個游離的氨基與一個游離的羧基。
糾錯拓展:不能熟練掌握蛋白質的結構、功能及相關計算。
鍵數=失去的水分子數若蛋白質是一條鏈,則肽鍵數(失水數)=氨基酸數-1
若蛋白質是由多條鏈組成,則肽鍵數(失水數)=氨基酸數-肽鏈數
若蛋白質是一個環狀結構,則肽鍵數=失水數=氨基酸數
蛋白質相對分子質量=氨基酸相對分子質量總和-失去水的相對分子質量總和(有時也要考慮因其他化學鍵的形成而導致相對分子質量的減少,如形成二硫鍵時)
蛋白質至少含有的氨基和羧基數=肽鏈數
基因的表達過程中,DNA中的堿基數∶RNA中的堿基數∶蛋白質中的氨基酸數=6∶3∶1
錯點揭秘19:已知某雙鏈DNA分子的一條鏈中(A+C)/(T+G)=0.25,(A+T)/(G+C)=0.25,則同樣是這兩個比例在該DNA分子的另一條鏈中的比例均為0.25,在整個DNA分子中的比例是1與0.25。
糾錯拓展:計算DNA結構中的堿基問題時易出錯。
解答這類題目時,要采用“繪圖釋義”建立幾何模型,把已知和未知條件直觀地表示出來。堿基互補配對原則是核酸中堿基數量計算的基礎。根據該原則可推知:
①在雙鏈DNA分子中,互補堿基兩兩相等,即A=T,C=G;且A+G=C+T,即嘌呤堿基總數等于嘧啶堿基總數。
②在雙鏈DNA分子中,互補的兩堿基之和(如A+T或C+G)占全部堿基的比等于其任何一條單鏈中該種堿基比例的比值,且等于其轉錄形成的mRNA中該種比例的比值。
③DNA分子一條鏈中(A+G)/(C+T)的值的倒數等于其互補鏈中該種堿基的比值。
④DNA分子一條鏈中(A+T)/(C+G)的值等于其互補鏈和整個DNA分子中該種比例的比值。
⑤不同生物的DNA分子中其互補配對的堿基之和的比值不同,即(A+T)/(C+G)的值不同。
錯點揭秘20:已知Y染色體上有一個睪丸決定基因,它有決定男性第二性征的作用。甲、乙兩病人染色體組成均為44+XX,癥狀是出現了男性的第二性征。經鑒定,其父母均正常,兩病人染色體上均含有睪丸決定基因,甲的位于X染色體上,乙的位于常染色體上。甲、乙兩病人產生變異的機理分別是基因重組、染色體變異。
糾錯拓展:不能準確區分“交叉互換”和“易位”;未對“甲的位于X染色體上,乙的位于常染色體上”加以分析,沒有注意睪丸決定基因只位于Y染色體的非同源區段上,X染色體沒有等位基因;錯誤地認為“基因轉移到同源染色體上就是交叉互換,轉移到非同源染色體上就是易位”;誤認為“染色體上出現新基因,就一定發生基因突變”,不清楚交叉互換和易位也能使某條染色體出現新基因。
下表是對性染色體相關規律的總結: