高考試題中的負(fù)反饋調(diào)節(jié)例析.pdf

摘要從細(xì)胞 個(gè)體和群體等三個(gè)水平結(jié)合近幾年的高考典題對(duì)高中生物學(xué)中常見(jiàn)的負(fù)反饋調(diào)節(jié) 作了簡(jiǎn)要分析 關(guān)鍵詞高中生物學(xué)反饋調(diào)節(jié)負(fù)反饋系統(tǒng) 中圖分類號(hào)G633 91文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B 第27卷第1期 2011年 中學(xué)生物學(xué) Middle School Biology Vol 27 No 1 2011 文件編號(hào) 1003 7586 2011 01 0050 03 高考試題中的負(fù)反饋調(diào)節(jié)例析 李希明 河南省滑縣第六高級(jí)中學(xué)河南安陽(yáng)456400 人教版高中生物新課標(biāo)教材必修三中對(duì)反饋調(diào) 節(jié)進(jìn)行了定義 即在一個(gè)系統(tǒng)中 系統(tǒng)本身工作的效 果 反過(guò)來(lái)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(fù)反饋和正反饋兩種方 式 生命活動(dòng)中大部分為負(fù)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(jiàn)的例子有血液凝 固 排尿反射 分娩過(guò)程等 作為一種重要的生命活動(dòng) 調(diào)節(jié)方式 反饋調(diào)節(jié)存在于生物的各個(gè)層次和各項(xiàng)生 命活動(dòng)之中 現(xiàn)結(jié)合實(shí)例主要對(duì)負(fù)反饋調(diào)節(jié)加以分 析 以供參考 1細(xì)胞水平的反饋調(diào)節(jié) 細(xì)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(xì)胞代謝過(guò)程中物質(zhì)和能量輸入和輸出 的動(dòng)態(tài)平衡 需要反饋調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn) 1 1酶促反應(yīng)的調(diào)節(jié) 微生物代謝過(guò)程中 會(huì)產(chǎn)生大量的代謝產(chǎn)物 而 這些產(chǎn)物的積累勢(shì)必對(duì)微生物的正常生命活動(dòng)造成 影響 甚至危及生命 在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中 微生物形 成了一整套完善的代謝的調(diào)節(jié)機(jī)制 在某個(gè)代謝途徑 的末端產(chǎn)物 即最終產(chǎn)物 過(guò)量時(shí) 這個(gè)產(chǎn)物會(huì)反過(guò)來(lái) 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(gè) 反應(yīng)過(guò)程減慢或停止 避免了末端產(chǎn)物的過(guò)多累積 當(dāng)代謝產(chǎn)物因消耗濃度下降時(shí) 產(chǎn)物與酶分子脫離 酶又會(huì)恢復(fù)原來(lái)的活性 已完成正常的代謝活動(dòng) 例1 2009 年全國(guó)卷 圖 1 是某種微生物體 內(nèi)某一物質(zhì)代謝過(guò)程的示意圖 下列有關(guān)酶活性調(diào)節(jié) 的敘述 錯(cuò)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(guò)與酶 結(jié)合導(dǎo)致酶 結(jié)構(gòu)變化而 使其活性下降 C 當(dāng)丁物質(zhì)和戊物質(zhì)中任意一種過(guò)量時(shí) 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(duì)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(guò)量時(shí) 可負(fù)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(dāng)戊物質(zhì)過(guò)量時(shí) 可負(fù)反 饋抑制酶 的活性 酶 酶 的活性下降 會(huì)導(dǎo)致丙 物質(zhì)積累 當(dāng)丙物質(zhì)過(guò)量時(shí) 可負(fù)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(duì)酶 的抑制作用 戊物質(zhì)過(guò)量 時(shí) 反饋抑制酶 的活性 其原因是戊物質(zhì)通過(guò)與酶 結(jié)合導(dǎo)致得酶 結(jié)構(gòu)的變化 以致活性下降 參考答案 C 1 2細(xì)胞呼吸的調(diào)節(jié) 在細(xì)胞呼吸的過(guò)程中 負(fù)反饋調(diào)節(jié)體現(xiàn)的非常顯 著 例如 由于骨骼肌細(xì)胞劇烈運(yùn)動(dòng) 產(chǎn)生大量 CO2 當(dāng)血液中 CO2含量增多時(shí) 就會(huì)刺激控制呼吸活動(dòng)的 神經(jīng)中樞 促使呼吸活動(dòng)增強(qiáng) 增加通氣量 從而將 CO2排出體外 以維持肺泡和動(dòng)脈血中的 CO2的正常 水平 再如 劇烈運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致供氧不足 從而使肌細(xì)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(wú)氧呼吸產(chǎn)生大量乳酸 乳酸在肌肉中的積累 最 終會(huì)減弱肌肉纖維的收縮力 并導(dǎo)致肌肉疲勞 例2 2000 年上海卷 一運(yùn)動(dòng)員正在進(jìn)行長(zhǎng) 跑鍛煉 從他的大腿肌細(xì)胞中檢測(cè)到 3 種化學(xué)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(yùn)動(dòng)時(shí) 盡管呼吸運(yùn)動(dòng)和血液 循環(huán)都大大加強(qiáng)了 但是仍然不能滿足骨骼肌對(duì)能量 的需求 這時(shí)骨骼肌內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)無(wú)氧呼吸 但仍以有 氧呼吸為主 在有氧呼吸過(guò)程中 消耗氧氣 產(chǎn)生二氧 化碳 這樣肌細(xì)胞內(nèi) 氧的含量會(huì)逐漸下降 二氧化碳 的量會(huì)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(guò)呼吸運(yùn)動(dòng)及時(shí)排出 上升到一定程度 就不再上升 在無(wú)氧呼吸過(guò)程中 人體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生乳酸 在肌細(xì)胞內(nèi)短時(shí)間無(wú)法排出 最終乳酸在細(xì)胞內(nèi)的含 量就會(huì)逐漸上升 參考答案 B 2個(gè)體水平的反饋調(diào)節(jié) 生物體生命活動(dòng)的正常進(jìn)行離不開(kāi)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(dòng)的結(jié)果 而反饋調(diào)節(jié)機(jī)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(guò)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(guò)垂體分泌促 激素 如促甲狀腺激素 來(lái)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(jìn)入血液后 其濃度的高低又可以反過(guò)來(lái)調(diào) 節(jié)下丘腦和垂體中相關(guān)激素的合成和分泌 通過(guò)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(duì) 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(jī)能亢進(jìn)患者激素 分泌過(guò)多 B 缺碘時(shí)激素 和 濃度都高于正常水平 C 圖中共有 3 處箭頭表示負(fù)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(xiàng)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(jī)能亢進(jìn)患者分泌 過(guò)多 缺碘則 的合成受阻 通過(guò)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(fù)反饋調(diào) 節(jié) 即 下丘腦和 垂體 垂體分泌的生長(zhǎng)激素 同甲狀腺激素通過(guò)協(xié)同作用來(lái)促進(jìn)動(dòng)物的生長(zhǎng)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(shí)血糖濃度又對(duì)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(xì)胞 胰島素分泌增 加 血糖回降至正常 其間 當(dāng)血糖降到一定水平時(shí) 就通過(guò)反饋調(diào)節(jié)抑制胰島素的分泌 從而使血糖濃度 相對(duì)恒定 血糖降低 刺激 A 細(xì)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(huì)通過(guò)神經(jīng)的作用 使胰島素分泌增加 而血糖降低時(shí) 下丘腦會(huì)通過(guò)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(qǐng)據(jù)圖回答 1 寫(xiě)出 A E 組織器官名稱 A B C D E 圖 2鍛煉與大腿細(xì)胞中化學(xué)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(dāng)血糖濃度上升時(shí) 試據(jù)圖說(shuō)明通過(guò)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(wèn)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(chǔ)存 糖少釋放 故為 E 當(dāng)血糖濃度 上升時(shí) 通過(guò)下丘腦的相關(guān)神經(jīng)反饋性地使胰島分泌 胰島素 通過(guò)促進(jìn)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(guò)神經(jīng)調(diào)節(jié)使胰島分泌胰島素 促進(jìn)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(guò)程和散熱過(guò)程的平衡 動(dòng)物具有保持體溫相對(duì)恒定的能力 是在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò) 程中獲得的較高級(jí)的調(diào)節(jié)功能 而負(fù)反饋調(diào)節(jié)在其中 起著非常重要作用 例如 當(dāng)體溫升高時(shí) 通過(guò)溫度感 受器將信息傳到體溫調(diào)節(jié)中樞 通過(guò)抑制產(chǎn)熱 促進(jìn) 散熱來(lái)恢復(fù)體溫 而當(dāng)體溫下降時(shí) 又可增加產(chǎn)熱 抑 制散熱來(lái)使體溫回升 當(dāng)然 這種調(diào)節(jié)總是要等體溫 有所變化后才開(kāi)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(dāng)體溫低于正常值時(shí)機(jī)體產(chǎn)熱加強(qiáng) 散熱停止 B 機(jī)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(duì)恒定的 當(dāng)體溫低于正 常值時(shí)機(jī)體產(chǎn)熱加強(qiáng) 散熱停止也依然進(jìn)行 寒冷環(huán) 境中 一方面機(jī)體散熱減少 另一方面機(jī)體產(chǎn)熱增加 在此過(guò)程中 有關(guān)的神經(jīng)興奮還可以促進(jìn)腎上腺的分 泌活動(dòng) 使腎上腺的分泌增加 導(dǎo)致體內(nèi)代謝活動(dòng)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(jī)體一方面通過(guò)神經(jīng)調(diào)節(jié)以增加散 熱 一方面通過(guò)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(duì)平衡 參考答案 B 3群體水平的反饋調(diào)節(jié) 負(fù)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(jī)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(duì)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(gè)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(zhǎng) 或使幼小蝌 蚪死亡率增加 在植物中 桉樹(shù)有自毒現(xiàn)象 密度高時(shí) 能自行減少其數(shù)量 細(xì)菌也有類似的情況 繁殖過(guò)多 時(shí)它們的代謝物就將限制數(shù)量的再增加 密度降低 時(shí) 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(jìn)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(gè)體逃脫 得到生長(zhǎng)和繁殖的機(jī)會(huì) B 減少捕撈強(qiáng)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(yú)類資源的急劇減少 可以通過(guò)限制 網(wǎng)眼尺寸或適當(dāng)停止捕撈 制定 休漁期 等方法 使 之繁殖增多 當(dāng)然 還可投放人工繁育的魚(yú)苗 加快種 群數(shù)量的增長(zhǎng)速度 網(wǎng)眼尺寸的大小對(duì)性別沒(méi)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(dòng)物就多 動(dòng)物數(shù) 量的增加 引起牧草衰減 由于牧草衰減 又引起動(dòng)物 數(shù)量減少 繼而牧草又恢復(fù)正常 若過(guò)度放牧 則會(huì)引 起草場(chǎng)退化 進(jìn)而引起動(dòng)物種群數(shù)量下降 所以要確 定草場(chǎng)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(dòng)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