第3讲 抽象问题具体化的思想
抽象问题具体化的思想在生物学科中的应用充分体现了“能用文字、图表以及数学公式等多种形式描述生物事实、概念、原理、规律和模型等内容”的考纲能力要求。
抽象问题具体化的思想是把难以把握又存在复杂关系的问题，转变成直观的具体问题去思考，这种思想是解决问题的策略化思想。 其中模型方法是抽象问题具体化思想的最重要的体现。模型方法是以研究模型来提示原型的形态、特征和本质的方法，是逻辑方法的一种特有形式，模型一般可分为概念模型、物理模型和数学模型三大类。
命题视角1 概念模型 是指以图示、文字、符号等组成的流程图形式对事物的规律和机理进行描述、阐明。例如光合作用示意图、中心法则图解、免疫过程图解、过敏反应机理图解、达尔文的自然选择学说的解释模型、血糖平衡调节的模型等等。概念模型的特点是图示比较直观化、模式化，由箭头等符号连接起来的文字、关键词比较简明、清楚，它们既能揭示事物的主要特征、本质，又直观形象、通俗易懂。
典例剖析 下图表示内环境稳态的调节机制。请根据图分析回答：
(1)若⑦表示促甲状腺激素，对⑦的分泌具有调节作用的激素是_________________。
(2)若⑤是细胞免疫过程中产生的免疫活性物质，则⑤表示_____________________。
(3)寒冷环境中的即时反应之一是起鸡皮疙瘩，请根据反射弧的知识写出此过程的简图。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)图示表明内环境稳态的维持是_____________________________共同作用的结果。
(5)初生牛犊自身免疫力低，必须到4周龄以后，才开始具备自身特异性免疫力。然而初生牛犊能够通过初乳从母体获得这种免疫。所谓初乳，即母牛分娩后5～7天内产生的乳，与常乳比较其特点主要是：①免疫球蛋白比常乳高20～25倍；②初乳中含有四种蛋白酶抑制素，可保护免疫球蛋白不被消化而直接吸收。试回答下列问题：
①免疫球蛋白在免疫学中又被称为____________________，它们在机体中的作用是________________________________________________________________。
②初乳中若不存在蛋白酶抑制素，进入消化道中的免疫球蛋白会被________________分解成多肽。
③极少数人服用初乳后出现过敏反应，此时的初乳被称为________________________，这种过敏反应发生在________________(“初次”或“再次”)服用初乳时。
答案 (1)甲状腺激素和促甲状腺激素释放激素
(2)淋巴因子
(3)冷刺激→皮肤中冷觉感受器→相关传入神经→下丘脑体温调节中枢→相关传出神经→立毛肌收缩
(4)神经系统、内分泌系统、免疫系统
(5)①抗体 与相应的抗原(病原微生物)发生特异性结合，及时清除抗原 ②蛋白酶 ③过敏原 再次
备考指导
1． 知识链法：分清概念间的隶属关系，把相关的概念串联成知识链，如生物体——细胞——细胞核——染色体——DNA——基因——脱氧核苷酸——遗传信息——遗传密码——氨基酸——蛋白质——性状，从而使学生把分散的知识点整合为知识链，形成知识结构的整体性。还可以进一步拓展形成网络：如
2． 比较法：就是对相近或相对的概念进行比较，明确这些概念的共同点和差异点，从而能够将它们科学有效的区分，使概念的外延和内涵更清晰，从而形成相近或相对概念的知识体系。
3． 分析法：就是把一个概念分成几个点，通过点了解面，再从面掌握概念。也就是说，对教材概念进行逐词逐句挖掘，得到条理化的信息。如减数分裂的概念，在读完之后，可从范围、时期、特点、结果等四个方面进行总结梳理。
4． 图解法：是一种把事物所包含的内容或知识点，用图解的方法表示其动态变化的过程、阶段(或时期)的特点的思维方法。起到化繁为简、重点突出、加深记忆的作用。例如，碳循环过程图解：
生物学中概念复习的方法多种多样，考生根据教材内容，选择科学的学习方法，区分开概念的内涵和外延，揭示概念反映的客观事物的本质，只有这样才能达到事半功倍的学习效果。
思想体验
1． 下图为人体的生命活动调节示意图，有关叙述中不正确的是 ( )
A．饮水过少时，调节过程是A→B→C→D→E
B．血糖平衡调节过程是A→C→D→E
C．瘫痪病人的排便反射调节过程是A→B→E
D．寒冷时，体温调节过程中的内分泌腺C包括下丘脑、胸腺、肾上腺和甲状腺
答案 D
解析 寒冷时参与体温调节过程的内分泌腺中没有胸腺。
命题视角2 物理模型 就是根据相似原理，把真实事物按比例大小放大或缩小制成的模型，其状态变量和原事物基本相同，可以模拟客观事物的某些功能和性质。如生物体结构的模式标本、细胞结构模式图、减数分裂图解、DNA分子双螺旋结构、生物膜流动镶嵌模型、食物链和食物网等。物理模型的特点是：实物或图画的形态结构与真实事物的特征、本质非常相像，大小一般是按比例放大或缩小的。
典例剖析 如图为细胞内蛋白质合成示意图。请据图回答：
(1)图示的生理过程是基因控制蛋白质合成的____________过程。
(2)在蛋白质合成过程中，将多肽链中氨基酸种类与mRNA上的遗传信息联系起来的物质是____________________。其分子中G和C的数目是否相等？______________。
(3)与该蛋白质合成相关的RNA有________种。有人认为“一个基因经多次转录分别形成三种RNA”，据图分析，你认为这种说法对吗？________。
(4)A基因与a基因的本质区别是______________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 (1)图示以DNA的一条链为模板合成mRNA的过程为转录，以mRNA为模板合成蛋白质的过程为翻译。(2)在蛋白质合成过程中需要tRNA作转运工具。tRNA呈三叶草状，有双链配对区域，有单链区域，无法确定G与C的数目是否相等。
(3)合成蛋白质的过程以mRNA为模板、以tRNA作运载工具，以核糖体(由rRNA和蛋白质组成)为合成场所。由图示知，不同的RNA是由DNA的不同区段转录来的。从理论上分析，相同的DNA作模板，合成的RNA的碱基序列应相同。(4)A基因与a基因的本质区别体现了基因的特异性，即碱基(或脱氧核苷酸)的排列顺序不同。
答案 (1)转录和翻译 (2)tRNA 不一定 (3)3 不对 (4)碱基(或脱氧核苷酸)的排列顺序不同
备考指导
在教材中，物理模型主要体现在生物体的形态结构、生理过程和生命现象的模式图或示意图，在高考试卷中出现的这类模型与教材相关插图有一定的联系，但是很少完全相同。在复习备考时应该注意以下几点：
(1)首先，要明确教材中各种物理模型中的结构分别是什么，其名称术语如何规范书写。
(2)其次，要把各种物理模型与相关的理论知识结合在一起，既要熟练掌握重要物理模型，又要注意细枝末节。除了清楚各物理模型在知识点中说明了什么问题、如何读懂它外，还要进行知识的迁移和延伸，并要通过一些变式训练加深对知识的理解，从而提高解题的判断和推理能力。只有这样，才能在学习中将相关知识串联起来。
思想体验
2． 下图表示人体神经调节过程中的部分结构示意图，其中甲图是反射弧，乙图是膜电位示意图，丙图是可卡因作用原理示意图，请据图回答：
(1)在c点放置一电位测定仪，刺激a点，可观察到肌肉收缩，但却观察不到c点电位变化，原因是刺激产生的神经冲动在b处只能________传递。
(2)乙图是刺激a点后引起的膜电位变化，由电位变化可知________(上侧、下侧)表示神经细胞的内侧，请在图中绘出神经冲动在神经纤维上传导时产生的电流方向。
(3)兴奋性递质与受体结合后，________离子内流，导致[ ]________上产生动作电位，继而引起肌肉收缩。研究人员发现某一药物会引起人的肌肉僵直(肌肉持续性收缩)，经研究发现该药物作用于甲图b结构，其作用机理如丙图所示。分析丙图可知该药物可导致突触间隙中的兴奋性递质____________，从而导致突触后膜持续兴奋，最终导致肌肉持续性收缩。
答案 (1)单向
(2)下侧 如图所示
(3)钠 g 突触后膜 增多
解析 (1)神经细胞受到刺激产生神经冲动，由于在b突触处只能单向传递，因此刺激a点，c点电位无变化。
(2)受刺激后产生的动作电位是内正外负，因此由图示可知上侧为膜外，下侧为膜内。电流是电荷的移动引起的，其方向由正电荷移动方向决定，因此在膜两侧的电流方向如图所示。
(3)兴奋性递质与受体结合后，钠离子内流，导致突触后膜上产生动作电位。丙图中作用机理显示：药物与递质的载体结合，阻止了神经递质向细胞内转运，导致神经递质在突触间隙中滞留，浓度增大，从而使突触后膜持续兴奋。
命题视角3 数学模型 就是用来定性或定量表述生命活动规律的计算公式、函数式、曲线图以及由实验数据绘制成的柱形图、饼状图等。如组成细胞的化学元素饼状图，酶的活性受温度、酸碱度影响的曲线，光合作用中随光照强度、温度、CO2等条件的变化时光合作用强度的变化曲线，有丝分裂和减数分裂过程中染色体、染色单体以及DNA数量的变化规律，碱基与氨基酸对应关系，基因分离定律和自由组合定律的图表模型，用数学方法讨论基因频率的变化，探究自然选择对种群基因频率的影响，同一植物不同器官对生长素浓度的反应曲线，“J”型种群增长的数学模型增长曲线和公式Nt＝N0λt，能量金字塔等。
典例剖析 如图甲表示A、B两种植物光合速率随光照强度改变的变化曲线，图乙表示将A植物放在不同浓度CO2环境条件下，A植物光合速率随光照强度影响的变化曲线。
请分析回答：
(1)在较长时间连续阴雨的环境中，生长受到显著影响的植物是______。
(2)图甲中的a点表示____________________。如果以缺镁的完全营养液培养A植物幼苗，则b点的移动方向是____________________。
(3)在c点时，叶绿体中ADP的移动方向是从________向________移动。如图所示中与c点相符合的是______。
(4)与d点相比，e点时叶肉细胞中C3的含量__________；与f点相比，e点时叶肉细胞中C3的含量____________。(填“高”、“低”或“基本一致”)
(5)当光照强度为g时，比较植物A、B的有机物积累速率M1、M2的大小和有机物合成速率N1、N2的大小，结果应分别为M1______M2、N1______N2。
(6)增施农家肥可以提高光合效率的原因是______________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析 根据坐标曲线的含义可知，图甲是以光照强度和植物种类为自变量的多变量模型，图乙是以光照强度和CO2浓度为自变量的多变量模型。(1)在较长时间连续阴雨的环境中，由于光照不足，A植物生长受到显著影响。(2)图甲中，a点光照强度为零，植物不能进行光合作用，此时a点表示A植物的呼吸速率。若缺Mg，A植物中的叶绿素减少，使光反应受到抑制，只有通过增加光照强度来提高光合速率，才能使光合速率与呼吸速率相等，即b点右移。(3)c点时，光合作用强度最大，在叶绿体基质中ATP不断被分解产生ADP，并移向类囊体薄膜参与ATP的合成。(4)e点与d点相比，两者CO2浓度相等，所以C3的来源不变，但e点的光照强度较大，光反应产生的ATP和[H]多，有利于C3的还原，使其去路增多，所以C3含量降低；e点与f点相比，光照强度相同，光反应产生的ATP和[H]相等，所以C3的去路不变，但e点CO2浓度较大，即有利于C3的生成，故C3的含量增加。(5)g点是A与B曲线的交点，所以此时M1＝M2，而A植物的呼吸速率大于B植物的，因此N1>N2。(6)农家肥即有机肥，分解后可为农作物提供CO2和矿质元素，有利于光合作用的进行。
答案 (1)A (2)A植物的呼吸速率 向右 (3)叶绿体基质 类囊体薄膜 D (4)低 高 (5)＝ > (6)农家肥被微生物分解后为农作物提供CO2；提供矿质元素；促进土壤微生物的活动，提高土壤的通气性，促进植物对矿质元素的吸收(答出任意两项即可)
备考指导
1． 数学模型的特点是定性或定量描述各个变量之间的生物关系。其中，曲线图的特点是在利用坐标系描述两个或多个变量之间的定性或定量关系；柱形图是依据实验数据在坐标系内用柱形方式表示两个或多个变量之间不连续的定量关系；饼形图通常利用百分比含量的圆饼状表示；计算公式或函数式则是根据数学上的等量关系、用字母符号建立起的变量之间的定量关系式。
2． 数学建模是对生物学规律的高度概括和抽象，要引导学生利用生物学基本概念和原理，理解数学符号、公式、图表、函数图像等数学语言表现出生物学现象、本质特征和量变关系，利用构建数学模型的思维学习生物学理论知识，能很好地解决一些生物学实际问题，使考生的知识能力发生正迁移，起到举一反三的效果。在复习过程中构建数学模型既有利于考生对知识的理解和掌握(在一些实际的解题应用过程中)，又可以充分锻炼考生的分析、推理和综合能力，同时也体现了现在高考的“以能力立意”的理念。
3． 在高中生物学习中，考生应树立理科意识，注意应用理科思维，学会用数学建模思想解决生物学问题。比如：用数学上的排列组合来分析减数分裂过程配子的基因组成；用数学上的概率相加、相乘原理来解决一些遗传病概率的计算问题等等。
思想体验
3． 图中甲、乙、丙、丁表示某种哺乳动物(2n)中处于有性生殖过程中某些时期的细胞，a、b、c表示各种结构或物质在不同时期的连续数量变化规律，下列可以与图中甲、乙、丙、丁相对应的细胞是 ( )
A．初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞、精子
B．精原细胞、初级精母细胞、次级精母细胞、精细胞
C．卵原细胞、次级卵母细胞、第1极体、第2极体
D．卵原细胞、次级卵母细胞、次级卵母细胞、第1极体
答案 B
解析 从图中的变化特点可以看出，a代表DNA，b代表染色体，c代表染色单体。然后再根据各个时期的变化特点进一步判断细胞名称。
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