《高中备考指南-生物必修1》课件-第6章 细胞的生命历程-素养提升（四） 科学思维之模型与建模

第6章

细胞的生命历程素养提升（四）

科学思维之模型与建模课后篇

课时分层训练

在生物教学过程中，我们经常借助模型的形象化、生动性，深化学生对生物知识的认知，从而提高生物教学的效率。在新课程标准教学中，模型方法作为高中生必须掌握的科学方法之一，高中生物教师应该在教学过程中发挥模型的重要作用。建模即建立模型，就是在对生物学现象和知识理解的基础上，建立系统模型的过程。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，以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征。分为实物模型和图画模型，实物模型如DNA双螺旋结构模型、真核细胞亚显微结构模型、细胞分裂的橡皮泥模型等；图画模型如池塘生态系统模式图、动植物细胞结构模式图等。2.概念模型：概念是生物学习的先导，只有把握生物学基本概念的内涵，建立科学的逻辑知识结构，对生物现象进行理解和阐释，如真原核细胞结构共同特征的文字描述；概念图是常见的概念模型，如光合作用过程中物质和能量的变化等。3.数学模型：这一模型呈现的方式为数学形式。很多生物知识点的关系可以用数学关系式或图表等数学方式表达，如曲线图、柱形图表示细胞分裂过程中DNA、染色体数目变化,以函数式表示细胞增殖的数量变化和用曲线图表示细胞增殖的数量变化等。二、实验模拟：细胞大小与物质运输的关系

通过计算填写下表：248_____________________________________表面积与体积的比值____________________________________7_____________物质扩散的体积与整个“细胞”体积的比值________________________249638486451231.50.75127343371690.8750.5780.330【重点突破】1.上述实验结果分析。（1）

分析细胞的表面积与体积的比值和细胞大小的关系？提示:细胞体积越大,细胞的表面积和体积的比值就越小。

减小减小（3）

归纳细胞体积与细胞表面积、物质运输效率之间的关系？提示:细胞体积越大,细胞的表面积和体积的比值就越小,物质运输的效率就越低。（4）

通过以上分析,你认为细胞不能无限长大的原因是什么?提示:细胞表面积与体积的关系限制了细胞体积的增大。【典例1】

运用模型分析细胞不能无限增大的原因时,计算结果如下表所示。下列说法正确的是(

)比值（表面积/体积）比值（物质扩散的体积/琼脂块的体积）162332

A[解析]

在相同时间内,物质扩散的深度相等,而比值（物质扩散的体积/琼脂块的体积）随着细胞体积的增大而减小。

2.正确理解细胞不能无限长大的原因。（1）细胞越小,越有利于细胞与外界的物质交换,那么,细胞是越小越好吗?提示:不是。细胞体积的最小限度是由完成细胞功能所必需的基本结构（如核糖体）和物质（如酶）所需要的空间决定的。细胞内有各种细胞器和多种酶促反应,都要占据一定的空间,因此细胞体积并不是越小越好。（2）细胞不能无限长大的原因（两个原因）①细胞表面积与体积之比。当细胞的体积由于生长而逐步增大时,其相对表面积将变得越来越小,从而使细胞与周围环境之间进行物质运输所需要的时间变长,不能满足细胞代谢的需求。②细胞的核质之比。细胞核是遗传和代谢的控制中心,细胞核所控制的细胞质范围有一定的限度,细胞核所控制的细胞质范围大小与细胞核的大小要有正常的比例。【典例3】

如图为人体细胞的生命历程，下列有关叙述错误的是(

)D

[解析]

3过程是细胞分化，6过程是细胞凋亡，两个过程均存在基因选择性表达，A正确；4过程为细胞衰老，衰老细胞中多种酶活性降低，细胞代谢速率降低，B正确；2过程为细胞有丝分裂过程，其细胞内的染色体形态和数目会发生变化，C正确；1过程为受精卵的有丝分裂过程，产生的两个子细胞的体积变小，但细胞的相对表面积（即表面积/体积）增大，细胞与外界环境物质交换的效率会增加，D错误。名师提醒细胞的生命历程模块教学中涉及的生物模型1.

物理模型：运用橡皮泥或毛线可模拟细胞有丝分裂过程中染色体的形态变化;

运用琼脂块模拟细胞。2.

数学模型：利用直线图或扇形图表示细胞周期概念;

利用柱形图或曲线图表示有丝分裂过程中染色体或DNA的数目变化情况;

利用表格分析细胞大小与物质运输效率的关系。3.

概念模型：可利用概念图形式阐释细胞生命历程（细胞增殖、分化、衰老和死亡）的各个过程,及其相关联系；利用相关文字叙述有丝分裂过程中染色体、染色单体和DNA的变化情况；利用文字叙述细胞分化的特点及衰老细胞的特征等。课后篇

课时分层训练【基础通关练】单选题1.下列有关细胞衰老的主要特征中，属于结构改变但叙述错误的是(

)A.细胞膜通透性改变，使物质运输功能降低

B.细胞核体积增大，染色质收缩C.细胞内色素积累

D.细胞萎缩，体积变大D[解析]

根据题意，A项的描述属于细胞功能的改变；B项的描述虽然属于细胞结构的改变但是正确的描述；C项属于衰老细胞的特征，但不属于细胞结构改变；D项属于衰老细胞的主要特征，描述的是衰老细胞的结构变化，并且衰老细胞体积变大是错误的，与题意相符。故选D。2.老年人有老年斑,对此最合理的解释是(

)A.细胞内水分增多,体积增大

B.细胞核体积增大,染色质收缩、染色加深C.细胞中的酪氨酸酶活性降低

D.细胞内的色素会随着细胞的衰老而积累D[解析]

进入老年后,细胞代谢机能减退,体内脂肪容易发生氧化,产生老年色素,这种色素不能排出体外,细胞内的色素会随着细胞的衰老而逐渐积累,从而形成老年斑。故选D。3.衰老细胞代谢速率减慢的直接原因是(

)A.酶活性下降

B.水分减少

C.色素积累

D.染色质收缩A[解析]

新陈代谢离不开酶的催化作用，因此酶活性下降是衰老细胞代谢速率减慢的直接原因，A项正确；水分减少是衰老细胞的特征之一,但不是细胞代谢速率减慢的直接原因，B项错误；色素积累是衰老细胞的特征之一,但不是细胞代谢速率减慢的直接原因，C项错误；染色质收缩是衰老细胞的特征之一,但不是细胞代谢速率减慢的直接原因，D项错误。4.20世纪90年代以来，关于细胞衰老机制的研究取得了重大进展，其中自由基学说被广泛接受，下列关于自由基学说的描述中，错误的是(

)A.自由基的产生与细胞的基因和代谢有关，不受环境因素影响B.自由基可使蛋白质活性降低，导致细胞衰老C.自由基可破坏细胞内的生物膜结构D.自由基可攻击DNA分子导致基因突变A[解析]

自由基的产生与细胞的基因和代谢有关，也受环境因素影响，A项错误；自由基能使蛋白质分子交联，影响其正常功能，B项正确；自由基可使细胞中的多种物质发生氧化，损害生物膜，C项正确；自由基可引起DNA损伤从而导致基因突变，D项正确。5.三位美国科学家凭借他们在探寻和揭示衰老奥秘方面的杰出成就，共同获得了2009年诺贝尔生理学或医学奖。这三位科学家的研究成果主要是发现了位于染色体末端的端粒和端粒酶保护染色体的机理，对进一步了解人类衰老过程有重要意义，下列相关描述错误的是(

)A.单细胞生物体的细胞衰老与个体衰老是同步的B.衰老细胞不再合成蛋白质C.衰老细胞的细胞核体积增大D.端粒和端粒酶可能通过防止染色质固缩来防止细胞衰老B[解析]

衰老细胞的细胞核体积增大，核膜内折，染色质收缩，染色加深。端粒及端粒酶可能通过防止染色质固缩来防止细胞衰老。衰老细胞只是新陈代谢速率减慢，在衰老过程中还会有蛋白质的合成。故选B。6.下列关于个体衰老与细胞衰老关系的叙述中，错误的是(

)A.正在衰老的个体，体内有幼嫩的细胞B.处于青春期的年轻人，体内没有衰老的细胞C.总体上看，衰老的个体内，细胞普遍衰老D.对于单细胞生物来说，个体衰老即细胞衰老B[解析]

总体上看，衰老的个体内，细胞普遍衰老。对于单细胞生物来说，个体衰老就是细胞衰老。故选B。7.细胞衰老和凋亡对维持个体的正常生长和发育及生命活动具有重要意义。下列叙述错误的是(

)A.细胞普遍衰老会导致个体衰老

B.凋亡是由基因控制的，自动的细胞死亡C.细胞凋亡是各种不利因素引起的细胞死亡

D.衰老细胞内染色质收缩，染色加深C[解析]

细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程，并不是由不利因素引起的。故选C。【素养提升练】单选题8.下列实例不属于细胞凋亡的是(

)A.蝌蚪长到一定程度后尾巴消失

B.人皮肤表皮细胞的脱落C.白细胞吞噬过多的细菌导致死亡

D.脑细胞因缺血而死亡D[解析]

A、B、C中提到的都是细胞正常死亡，只有D项脑细胞缺血死亡属于不利因素使细胞受损伤而死亡的实例。故选D。9.细胞程序性死亡学说认为，生物在发育过程中受到基因的控制，许多细胞会正常地走向死亡。下列关于这种细胞死亡现象说法正确的是(

)①细胞凋亡受基因调控

②细胞凋亡等同于细胞坏死

③细胞凋亡是在不利环境因素影响下形成的

④感染病毒的细胞的清除也属于细胞凋亡A.①③

B.②④

C.③④

D.①④D[解析]

细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，对生物个体的生存有利；而细胞坏死是在不利环境因素的影响下发生的细胞死亡，对生物体的生存是不利的。故选D。10.下列关于细胞凋亡和细胞坏死的叙述中，错误的是(

)A.细胞凋亡是主动的，细胞坏死是被动的B.细胞凋亡是生理性的，细胞坏死是病理性的C.细胞凋亡是基因调控的，细胞坏死是外界因素引起的D.细胞凋亡是急性的，细胞坏死是慢性的D[解析]

细胞凋亡是由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，细胞坏死是强烈的外界因素造成的被动性死亡，A项正确；细胞凋亡是正常的生理性死亡，细胞坏死是外界因素造成细胞损伤引起的病理性死亡，B项正确；细胞凋亡受特定基因控制，又称细胞编程性死亡，细胞坏死是不利因素造成的，C项正确；细胞凋亡是正常的自然死亡，细胞坏死是意外的急性死亡，D项错误。11.在人类中有时会出现一些返祖特征,如有尾巴、毛孩等。出现这些现象的原因是细胞的下列哪一过程受阻(

)A.细胞分裂

B.细胞分化

C.细胞衰老

D.细胞凋亡D[解析]

人类在胚胎发育时期,毛发较多,存在尾巴,通过细胞凋亡,使这些特征在发育过程中逐渐消失,若细胞凋亡受阻,则可能会出现有尾巴、毛孩等返祖特征。故选D。12.下列有关细胞衰老和凋亡的说法中正确的是(

)A.健康的成人体内，每天都有一定量的细胞凋亡B.细胞凋亡受环境影响大，机体难以控制C.衰老细胞内各种酶的活性均下降D.胚胎发育期生物体的细胞衰老总与机体衰老同步进行A[解析]

衰老和凋亡是细胞正常的生命现象，在健康的成人体内，每天有一定数量的细胞凋亡是正常的。细胞的凋亡是一种程序性死亡，是受机体基因组调控的细胞的正常死亡。衰老细胞内不是各种酶的活性均下降。胚胎发育期细胞的衰老并不代表机体的衰老，从整体上看，个体衰老的过程是组成个体的细胞普遍衰老的过程。故选A。非选择题13.有关植物衰老的机理，目前有两种相对立而又有关联的解释。一种是“营养竞争说”，即植物体由于开花结果夺取营养器官的养料使茎、叶衰老；另一种是认为“植物的衰老是由外界环境条件的变化引起的”，这其中比较一致的看法是光照不足会引起细胞中蛋白质和叶绿素等物质减少而导致茎、叶衰老。有人利用有关的材料进行了实验探究：选取20株健壮、生长状况相同的同种开花前的盆栽大豆，平均分成四组，编号甲、乙、丙、丁，下表是有关探究的做法、结果。请据此回答有关问题：光照或遮光保持花蕾或摘除花蕾现象或结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除题中讲明的条件外，其他培养条件均相同且适宜，②衰老以叶片变黄作为指标。

原来正常的叶全部变黄所需的时间（或“相同时间内变黄的叶的数量”）

植株衰老是由光照不足引起的，与开花结果争夺养料无关

增加减少

14.如图是细胞重大生命活动的图示。请据图回答下列问题：（1）

图中表示的是________（填“原核”或“真核”）生物细胞重大生命活动图示。真核（2）

细胞识别是细胞信号传导的前提，它是通过__________实现的，细胞识别的物质基础是该结构上有__________。细胞膜糖蛋白（3）

A、B、C、D中，染色体结构动态变化主要发生在_____，基因选择性表达的过程则发生在_____。（填字母序号