高考試題中的負反饋調(diào)節(jié)例析.pdf

摘要從細胞 個體和群體等三個水平結(jié)合近幾年的高考典題對高中生物學中常見的負反饋調(diào)節(jié) 作了簡要分析 關(guān)鍵詞高中生物學反饋調(diào)節(jié)負反饋系統(tǒng) 中圖分類號G633 91文獻標識碼B 第27卷第1期 2011年 中學生物學 Middle School Biology Vol 27 No 1 2011 文件編號 1003 7586 2011 01 0050 03 高考試題中的負反饋調(diào)節(jié)例析 李希明 河南省滑縣第六高級中學河南安陽456400 人教版高中生物新課標教材必修三中對反饋調(diào) 節(jié)進行了定義 即在一個系統(tǒng)中 系統(tǒng)本身工作的效 果 反過來又作為信息調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的工作 這種調(diào)節(jié) 方式叫做反饋調(diào)節(jié) 反饋分為負反饋和正反饋兩種方 式 生命活動中大部分為負反饋調(diào)節(jié) 其結(jié)果是抑制 或減弱最初所發(fā)生的變化 使生命系統(tǒng)趨于穩(wěn)態(tài) 而 正反饋調(diào)節(jié)的結(jié)果卻恰恰相反 常見的例子有血液凝 固 排尿反射 分娩過程等 作為一種重要的生命活動 調(diào)節(jié)方式 反饋調(diào)節(jié)存在于生物的各個層次和各項生 命活動之中 現(xiàn)結(jié)合實例主要對負反饋調(diào)節(jié)加以分 析 以供參考 1細胞水平的反饋調(diào)節(jié) 細胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位 是最基本 的生命系統(tǒng) 細胞代謝過程中物質(zhì)和能量輸入和輸出 的動態(tài)平衡 需要反饋調(diào)節(jié)來實現(xiàn) 1 1酶促反應(yīng)的調(diào)節(jié) 微生物代謝過程中 會產(chǎn)生大量的代謝產(chǎn)物 而 這些產(chǎn)物的積累勢必對微生物的正常生命活動造成 影響 甚至危及生命 在長期的進化過程中 微生物形 成了一整套完善的代謝的調(diào)節(jié)機制 在某個代謝途徑 的末端產(chǎn)物 即最終產(chǎn)物 過量時 這個產(chǎn)物會反過來 與直接或間接催化該產(chǎn)物生成的酶發(fā)生結(jié)合 致使酶 的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變 從而抑制酶的活性 促使整個 反應(yīng)過程減慢或停止 避免了末端產(chǎn)物的過多累積 當代謝產(chǎn)物因消耗濃度下降時 產(chǎn)物與酶分子脫離 酶又會恢復(fù)原來的活性 已完成正常的代謝活動 例1 2009 年全國卷 圖 1 是某種微生物體 內(nèi)某一物質(zhì)代謝過程的示意圖 下列有關(guān)酶活性調(diào)節(jié) 的敘述 錯誤的是 A 丁物質(zhì)既是酶 催化生成的產(chǎn)物 又是酶 的反饋抑制物 B 戊物質(zhì)通過與酶 結(jié)合導致酶 結(jié)構(gòu)變化而 使其活性下降 C 當丁物質(zhì)和戊物質(zhì)中任意一種過量時 酶 的活性都將受到抑制 D 若此代謝途徑的終產(chǎn)物不斷排出菌體外 則 可消除丙物質(zhì)對酶 的抑制作用 解析 丙物質(zhì)在酶 的催化下生成丁物質(zhì) 丁物 質(zhì)過量時 可負反饋抑制酶 的活性 丙物質(zhì)還可在 酶 的催化下生成戊物質(zhì) 當戊物質(zhì)過量時 可負反 饋抑制酶 的活性 酶 酶 的活性下降 會導致丙 物質(zhì)積累 當丙物質(zhì)過量時 可負反饋抑制酶 的活 性 如果此代謝途徑的最終產(chǎn)物丁或者戊物質(zhì)不斷地 排出菌體 酶 酶 的活性恢復(fù) 丙物質(zhì)不再積累 從而消除了丙物質(zhì)對酶 的抑制作用 戊物質(zhì)過量 時 反饋抑制酶 的活性 其原因是戊物質(zhì)通過與酶 結(jié)合導致得酶 結(jié)構(gòu)的變化 以致活性下降 參考答案 C 1 2細胞呼吸的調(diào)節(jié) 在細胞呼吸的過程中 負反饋調(diào)節(jié)體現(xiàn)的非常顯 著 例如 由于骨骼肌細胞劇烈運動 產(chǎn)生大量 CO2 當血液中 CO2含量增多時 就會刺激控制呼吸活動的 神經(jīng)中樞 促使呼吸活動增強 增加通氣量 從而將 CO2排出體外 以維持肺泡和動脈血中的 CO2的正常 水平 再如 劇烈運動會導致供氧不足 從而使肌細胞 圖 1微生物酶活性的調(diào)節(jié)示意 甲 酶 酶 抑制 抑制 抑制 乙丙 丁 戊 酶 酶 50 因無氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸 乳酸在肌肉中的積累 最 終會減弱肌肉纖維的收縮力 并導致肌肉疲勞 例2 2000 年上海卷 一運動員正在進行長 跑鍛煉 從他的大腿肌細胞中檢測到 3 種化學物質(zhì) 其濃度變化如圖 2 所示 圖中 P Q R 三曲線依次代 表 A O2 CO2 乳酸B 乳酸 CO2 O 2 C CO2 O 2 乳酸 D CO2 乳酸 O2 解析 人體在劇烈運動時 盡管呼吸運動和血液 循環(huán)都大大加強了 但是仍然不能滿足骨骼肌對能量 的需求 這時骨骼肌內(nèi)就會出現(xiàn)無氧呼吸 但仍以有 氧呼吸為主 在有氧呼吸過程中 消耗氧氣 產(chǎn)生二氧 化碳 這樣肌細胞內(nèi) 氧的含量會逐漸下降 二氧化碳 的量會逐漸上升 作為調(diào)節(jié)呼吸的有效的生理刺激 二氧化碳可通過呼吸運動及時排出 上升到一定程度 就不再上升 在無氧呼吸過程中 人體內(nèi)會產(chǎn)生乳酸 在肌細胞內(nèi)短時間無法排出 最終乳酸在細胞內(nèi)的含 量就會逐漸上升 參考答案 B 2個體水平的反饋調(diào)節(jié) 生物體生命活動的正常進行離不開內(nèi)環(huán)境的穩(wěn) 態(tài) 它是在神經(jīng) 體液 免疫的調(diào)節(jié)下 各種器官 系 統(tǒng)協(xié)調(diào)活動的結(jié)果 而反饋調(diào)節(jié)機制在體液調(diào)節(jié)中體 現(xiàn)的最為明顯 尤其是激素的調(diào)節(jié)過程 2 1甲狀腺激素的分泌調(diào)節(jié) 在大腦皮層的影響下 下丘腦可以產(chǎn)生促激素釋 放激素 如促甲狀腺激素釋放激素 通過垂體分泌促 激素 如促甲狀腺激素 來調(diào)節(jié)和控制某些內(nèi)分泌腺 如甲狀腺 中某激素 如甲狀腺激素 的合成和分泌 而該激素進入血液后 其濃度的高低又可以反過來調(diào) 節(jié)下丘腦和垂體中相關(guān)激素的合成和分泌 通過反饋 調(diào)節(jié)作用 血液中的激素能夠經(jīng)常維持在正常的相對 穩(wěn)定的水平 例3 2008 年江蘇卷 圖 3 為人體甲狀腺激 素分泌調(diào)節(jié)的示意圖 下列敘述中正確的是 A 甲狀腺機能亢進患者激素 分泌過多 B 缺碘時激素 和 濃度都高于正常水平 C 圖中共有 3 處箭頭表示負反饋調(diào)節(jié) D 垂體還能分泌與激素 有相似生理效應(yīng)的激素 解析 依據(jù)圖解及選項分析 是促甲狀腺激素 釋放激素 是促甲狀腺激素 是甲狀腺激素 碘是 合成甲狀腺激素的原料 甲狀腺機能亢進患者分泌 過多 缺碘則 的合成受阻 通過反饋調(diào)節(jié)使 和 濃度都高于正常水平 圖中有兩處箭頭表示負反饋調(diào) 節(jié) 即 下丘腦和 垂體 垂體分泌的生長激素 同甲狀腺激素通過協(xié)同作用來促進動物的生長發(fā)育 參考答案 A 2 2血糖平衡的調(diào)節(jié) 血糖平衡的調(diào)節(jié)是典型的神經(jīng) 體液液調(diào)節(jié) 但 同時血糖濃度又對激素與神經(jīng)的調(diào)節(jié)起到反饋的作 用 一方面 血糖升高 刺激 B 細胞 胰島素分泌增 加 血糖回降至正常 其間 當血糖降到一定水平時 就通過反饋調(diào)節(jié)抑制胰島素的分泌 從而使血糖濃度 相對恒定 血糖降低 刺激 A 細胞 胰高血糖素分泌 增加 血糖升高 則使胰高血糖素分泌減少 另一方 面 血糖升高 下丘腦的某一區(qū)域會通過神經(jīng)的作用 使胰島素分泌增加 而血糖降低時 下丘腦會通過神 經(jīng)的作用 使胰高血糖素和腎上腺素分泌增加 從而 使血糖升高 例4 2007 年上海卷 圖 4 表示人體血糖以 反饋調(diào)節(jié)方式保持平衡模式圖 虛線表示神經(jīng)調(diào)節(jié) 請據(jù)圖回答 1 寫出 A E 組織器官名稱 A B C D E 圖 2鍛煉與大腿細胞中化學物質(zhì)變化關(guān)系曲線 圖 4人體血糖反饋調(diào)節(jié) 圖 3甲狀腺激素分泌調(diào)節(jié) 51 2 a是糖皮質(zhì)激素 則 b是 c 是 d 是 3 當血糖濃度上升時 試據(jù)圖說明通過反饋調(diào) 節(jié)使血糖濃度降低的主要途徑 解析 依據(jù)題中模型圖結(jié)合問題可知 A E 為組 織器官 a d 是激素 d 的作用是降低血糖 降低血糖 的激素只有胰島素 據(jù)此可判斷 d 是胰島素 D 是胰 腺 c 是胰高血糖素 升高血糖的激素還有腎上腺素 等 因此 b 是腎上腺素 C 是腎上腺 血糖的神經(jīng)調(diào)節(jié) 與下丘腦有關(guān) 據(jù)此推斷 A 是下丘腦 B 是垂體 肝 臟的作用是糖多儲存 糖少釋放 故為 E 當血糖濃度 上升時 通過下丘腦的相關(guān)神經(jīng)反饋性地使胰島分泌 胰島素 通過促進血糖合成糖元 以加速血糖分解 參考答案 1 A下丘腦B腦垂體C腎上腺 D胰臟E肝臟 2 腎上腺素胰高血糖素胰 島素 3 通過神經(jīng)調(diào)節(jié)使胰島分泌胰島素 促進血 糖合成糖元 加速血糖分解 2 3體溫平衡的調(diào)節(jié) 體溫的穩(wěn)定決定于產(chǎn)熱過程和散熱過程的平衡 動物具有保持體溫相對恒定的能力 是在長期進化過 程中獲得的較高級的調(diào)節(jié)功能 而負反饋調(diào)節(jié)在其中 起著非常重要作用 例如 當體溫升高時 通過溫度感 受器將信息傳到體溫調(diào)節(jié)中樞 通過抑制產(chǎn)熱 促進 散熱來恢復(fù)體溫 而當體溫下降時 又可增加產(chǎn)熱 抑 制散熱來使體溫回升 當然 這種調(diào)節(jié)總是要等體溫 有所變化后才開始調(diào)節(jié) 具有滯后性 例 5 有關(guān)人體體溫調(diào)節(jié)的描述 正確的是 A 當體溫低于正常值時機體產(chǎn)熱加強 散熱停止 B 機體是以反饋調(diào)控方式維持體溫穩(wěn)定的 C 低溫環(huán)境中激素參與體溫調(diào)節(jié) 神經(jīng)不參與 D 高溫環(huán)境中神經(jīng)參與體溫調(diào)節(jié) 激素也參與 解析 人體體溫的是相對恒定的 當體溫低于正 常值時機體產(chǎn)熱加強 散熱停止也依然進行 寒冷環(huán) 境中 一方面機體散熱減少 另一方面機體產(chǎn)熱增加 在此過程中 有關(guān)的神經(jīng)興奮還可以促進腎上腺的分 泌活動 使腎上腺的分泌增加 導致體內(nèi)代謝活動增 加 因此 寒冷環(huán)境中的體溫調(diào)節(jié)是神經(jīng)體液調(diào)節(jié) 而 在高溫環(huán)境中 機體一方面通過神經(jīng)調(diào)節(jié)以增加散 熱 一方面通過減少甲狀腺激素等激素的分泌量以減 少產(chǎn)熱 二者共同維持體溫的相對平衡 參考答案 B 3群體水平的反饋調(diào)節(jié) 負反饋調(diào)節(jié)是生態(tài)系統(tǒng)維持穩(wěn)態(tài)的主要作用 是 生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ) 種群具有一定的自我 調(diào)節(jié)機能 是物種生存的一種適應(yīng)性反應(yīng) 是維持種 群數(shù)量相對穩(wěn)定的重要方式 主要體現(xiàn)在密度制約因 素的反饋調(diào)節(jié)上 3 1種內(nèi)關(guān)系與種群密度的反饋調(diào)節(jié) 如在蝌蚪密度大的水中 個體較大的蝌蚪能從腸 道分泌有毒物質(zhì) 限制其他蝌蚪的生長 或使幼小蝌 蚪死亡率增加 在植物中 桉樹有自毒現(xiàn)象 密度高時 能自行減少其數(shù)量 細菌也有類似的情況 繁殖過多 時它們的代謝物就將限制數(shù)量的再增加 密度降低 時 這些代謝產(chǎn)物少 就不足以起抑制作用 因而數(shù)量 又能上升 例 6 2007 年江蘇卷 海洋漁業(yè)生產(chǎn)中 合理 使用網(wǎng)眼尺寸較大的網(wǎng)具進行捕撈 有利于資源的可 持續(xù)利用 下列不正確的解釋是 A 更多幼小的個體逃脫 得到生長和繁殖的機會 B 減少捕撈強度 保持足夠的種群基數(shù) C 維持良好的年齡結(jié)構(gòu) 有利于種群數(shù)量的恢復(fù) D 改變性別比例 提高種群出生率 解析 生物資源的可持續(xù)利用 并不是不讓利用 生物資源 但一定要合理利用 保證有足量的出生率 為了避免在海洋魚類資源的急劇減少 可以通過限制 網(wǎng)眼尺寸或適當停止捕撈 制定 休漁期 等方法 使 之繁殖增多 當然 還可投放人工繁育的魚苗 加快種 群數(shù)量的增長速度 網(wǎng)眼尺寸的大小對性別沒有選擇 作用 因而不能改變性別比例 參考答案 D 3 2種間關(guān)系與種群密度的反饋調(diào)節(jié) 如一片草原上 牧草繁茂 食草動物就多 動物數(shù) 量的增加 引起牧草衰減 由于牧草衰減 又引起動物 數(shù)量減少 繼而牧草又恢復(fù)正常 若過度放牧 則會引 起草場退化 進而引起動物種群數(shù)量下降 所以要確 定草場的合理載畜量 不能超載放牧 例 7 2008 年海南卷 某池塘中 早期藻類大 量繁殖 食藻浮游動物水蚤大量繁殖 藻類減少 接著 又引起水蚤減少 后期排入污水 引起部分水蚤死亡 加重