生物模型复习

生物模型
一、模型的概念和种类
1．模型的概念
模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所做的一种简化的描述，这种描述可以是定性的，也可以是定量的；有的借助于具体的实物或其他形象化的手段，有的则通过抽象的形式来表达。

它是人们为了认识自然界中某一复杂的对象（如非常庞大的太阳系或非常微小的细胞），或事物发生的过程、规律等，用形象化的具体实物或抽象的语言文字、图表、数学公式等对认识对象进行模拟或简化描述的一种方法。

2．模型的基本特点：
①对实际对象的模仿和抽象；②组成体现认识对象系统中的主要因素；
③反映主要因素之间的关系。

3．模型的种类：高中生物教材中的模型主要有物理模型、概念模型、数学模型等。

（一）物理模型
1．定义：
以实物或图画形式直观反映认识对象的形态结构或三维结构，这类实物或图画即为物理模型。

(1)常见的实物模型：DNA双螺旋结构模型、真核细胞亚显微结构模型等
(2)常见的图画模型：三倍体无子西瓜的培育过程图解、池塘生态系统模式图等
2．特点：
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。

3．教材中涉及的内容：
生物体结构的模式标本，模拟模型如细胞结构模型、各种组织器官的立体结构模型、DNA 分子双螺旋结构模型、生物膜镶嵌模型、减数分裂中染色体变化模型、血糖调节模型等。

1.1 形态结构模型
描述生物体、器官、组织、细胞的形态结构示意图或模式图或部分图解。

常考的形态结构模型如下：
(1)动植物细胞模型示意图
(2)细胞膜模型示意图
(3)根尖结构示意图
(4)突触的亚显微结构模式图
1.2 过程模型
描述生命活动的动态过程或生物进化的过程。

常考的过程模型如下：(1)物质跨膜运输过程模型图
(2)分泌蛋白合成与分泌过程示意图
(3)酶的专一性解释模型
物理模型应用
应用1CO2从一个叶肉细胞的线粒体的基质中扩散出来，进入同一个叶肉细胞的叶绿体中，共穿过几层膜？
应用2人体组织细胞(如骨骼肌细胞)有氧呼吸时需要的O2从外界进入该细胞参与反应，需要通过多少层生物膜？
A．4 B．5 C．7 D．11
应用3含有一对同源染色体的精原细胞用15N标记，并供给含14N的原料。

该细胞进行减数分裂产生的四个精子中，含15N标记的DNA所占的比例是()
A．0 B．25 % C．50 % D．100 %
（二）概念模型
1．定义：
以图示、文字、符号等组成的流程图形式对事物的生命活动规律、机理进行描述、阐明，这就是概念模型。

常见的概念模型：用光合作用图解描述光合作用的主要反应过程，甲状腺激素的分级调节等
2．特点：
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。

3．构建的一般步骤：
(1)理清概念之间关系；(2)画出初步关系图并建立连接；
(3)标明概念之间关系；(4)修改和完善。

4．教材中涉及的内容：
高中生物新课程教材中涉及概念的内容非常多，几乎每一章、每一节内容都可以用概念图的形式加以表示，在复习时，还可以将不同章节的相关内容以概念图的形式表现出来，以便同学们形成一定的知识网络，便于对知识的理解和复习。

2.1 过程模型
描述生命活动的动态过程或生物进化的过程。

常考的过程模型如下：
(1)光合作用过程模型
(2)有氧呼吸过程模型
(3)人体细胞与外界环境的物质交换模型
(4)体温调节过程模型
(5)甲状腺激素分泌的反馈调节模型
(6)血糖平衡调节模型
(7)体液免疫与细胞免疫过程模型
(8)生态系统的能量流动模型
2.2 集合形式的模型
2.2.1 独立型理清具有独立关系的生物学概念(1)模型图示：
(2)实例运用：
2.2.2 包含型理清一系列具有从属关系的生物学概念(1)模型图示：
(2)实例运用：
2.2.3 重合型理清完全等同关系的生物学概念(1)模型图示：
(2)实例运用：
2.2.4 重叠型理清具有公共关系的生物学概念(1)模型图示：
(2)实例运用：
2.2.5 混合型分散的生物学概念知识理顺为系统化(1)模型图示：
(2)实例运用：
2.3 知识树形式的模型
模式图
(1)模型图示：
(2)实例运用：
①细胞的生命历程概念图
②遗传的分子基础概念图
③物种的形成概念图
④内环境的组成与稳态概念图
⑤种群的数量特征及变化
概念模型应用
应用1下图可以表示高中生物中的多个生命过程，请按照题目要求思考相应过程。

A．如果该图表示反射弧
B．如果该图表示细胞内遗传信息的传递过程
C．如果该图表示甲状腺激素分级调节过程
D．如果该图表示细胞免疫过程
E．若表示有氧呼吸的第一、二阶段
F．若a、b、c表示生态系统中各营养级的能量值
G．若表示减数分裂
H．若表示抗体的加工与分泌
应用2如图是用集合的形式表示各种生物名词之间的关系，则下列表格中与图示相符的是
A真核生物植物蓝藻叶绿体
B能源物质糖类多糖乳糖
C免疫特异性免疫细胞免疫浆细胞
D生态系统群落种群个体
（三）数学模型
1．定义：
用来表达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、
饼状图等称为数学模型。

常见的数学模型：酶的活性变化曲线、种群增长曲线、微生物生长曲线，还有种群密度
计算公式、组成细胞的化学元素饼状图、能量金字塔等
2．特点：
(1)曲线图的特点：在利用坐标系描述2个变量之间的定性或定量关系；
(2)柱形图的特点：依据实验数据在坐标系内用柱形方式表示的2个变量之间不连续的定
量关系；
(3)饼形图的特点：通常是百分比含量的圆饼状表示；
(4)计算公式或函数式的特点：根据数学上的等量关系、用字母符号建立起来的变量之间
定量关系式。

3．教材中涉及的内容：
蛋白质的合成分子量和脱水量计算，蛋白质或多肽链水解后的某氨基酸数量，DNA的结
构中碱基数量及比例计算，DNA分子的复制子代DNA数量、标记DNA比例及所需某
种脱氧核苷酸比例，遗传规律的比例计算，遗传病概率计算，减数分裂配子类型计算，
基因控制蛋白质合成的脱氧核苷酸、核糖核苷酸、氨基酸数量计算，基因频率计算，种
群密度调查（样方法、标志重捕法、血球计数板计数等），种群“J”型增长，能量流动规
律等。

3.1 坐标曲线型
3.1.1 单曲线常表示某种生物的数量或某一生理过程与某一相关因素之间的关系。

常有以下种类：
(1)升曲线：
(2)降曲线：
(3)先升后降：
(4)先降后升：
(5)升降不断变化：
3.1.2 双曲线和多曲线 指在一个坐标系中，有两条或两条以上的曲线，通常表示不同生物
图例
相关变量
图例
相关变量
种群数量－时间(共生)
果实发育、果实不发育－是否受粉
种群数量－时间(捕食)
恒温动物、变温动物的耗氧量－温度 厌氧生物、好氧生物的呼吸强度－氧气浓度
种群数量－时间(寄生) 阴生植物、阳生植物的光合强度－光照强度 C 3植物、C 4植物光合强度－CO 2浓度
种群数量－时间(竞争)
根、芽、茎的生长状况－生长素浓度
★突破“坐标曲线”的关键是“三看”(识标、明点和析线) 1．“识标”——理解图中纵、横坐标的含义，找出纵、横坐标的关系，再结合教材联系相应的知识点。

2．“明点”——明确曲线中的特殊点(顶点、始终点、转折点、交叉点)所表示的生物学含义。

3．“析线”——分析曲线的走向、变化趋势，揭示各段曲线的变化含义和原因。

若为“多重变化曲线”，则应先确定某一自变量来分析，然后再多重综合考虑。

3.2 表格分析型
例1 (四川绵阳诊断)为探究“影响酶活性的因素”，某同学设计了一个实验方案，见下表：
试管 底物和试剂 实验条件 1 1 mL 10 % 鸡蛋清溶液
水浴 2 1 mL 10 % 鸡蛋清溶液＋1 mL 胰蛋白酶 水浴；pH 为5
3 1 mL 10 % 鸡蛋清溶液＋1 mL 胰蛋白酶 ？ 4
1 mL 10 % 鸡蛋清溶液＋1 mL 胰蛋白酶
水浴；pH 为8
A．实验想要探究影响酶活性的因素是温度
B．1号试管设置正确合理，为空白对照组
C．3号试管的实验条件是37 ℃水浴，pH为8
D．蛋清液和酶液应在混合均匀后再进行水浴
★表格分析题的一般解题方法
1．审题：首先，要明白行标题、列标题和数据标题的含义。

其次，分析各行各列的数据变化。

2．找答案：首先，把表格转变成文字，经联想找出所要考的知识。

其次，分析各行各列的数据变化，找出最大值、最小值和数据变动的原因。

第三，要行与行、列与列进行比较，看有无单一变量的对照关系或因果关系等，从而得出结论。

3．定答案：结合概念和原理答题，把表格转变成文字。

表达要准确，尽量用课本上的生物学术语表述；书写要工整、条理要清楚，同时也可把信息变成表格，即表格设计题，如过程表格设计、实验表格设计。

3.3 柱(条)形坐标图(或坐标直方图)
例2 直方图能直接明了地描述生物学的原理与本质，因此得到了广泛地运用，请你依据所学的生物学知识，分析下列直方图，其中错误的是()
例3 (2008·汕头市一模，10)模型是人们为了某种特定目的而对认识对象所作的一种简化的概括性的描述。

模型的形式有多种，下列各项中正确的是()
A．沃森和克里克的DNA双螺旋结构模型属于物理模型
B．种群增长模型属于生物模型
C．血糖调节模型属于化学模型
D．生物膜的流动镶嵌模型属于概念模型
数学模型应用
应用1在一个草原生态系统中，草是生产者，鼠是初级消费者。

现将某动物新物种X引入该生态系统，调查表明鼠与X的种群数量变化如下表。

若不考虑瘟疫等其他因素，下列说法中最可能的是()
时间（年）鼠种群数量（只）X种群数量（只）
118900100
219500120
314500200
410500250
59500180
6 9600 170
7 9500 180 8
9600
170
A B ．若在第9年间，大量捕杀X 种群个体，则第10年鼠种群数量增加 C ．鼠和X 种群为竞争关系
D ．鼠和X 种群为互利共生关系
答案 B
应用2 若让基因型为Aa 的杂合体连续自交（逐代淘汰aa ）则第n 代个体中各基因型所占
F n 显性纯合体（AA ）
杂合体（Aa ）
隐性纯合体（aa ）
所占 比例
基因型为Aa 的植株连续自交，子代中基因型为aa 的个体因不符合育种要求而被逐代淘汰，那么在F 3代所形成的种群中，aa 基因型个体出现的频率是( ) A ．164 B ．18 C ．116 D ．110
分析过程
F n 纯合体（AA ＋aa ）
显性纯合体（AA ）
杂合体（Aa ）
所占 比例 1－⎝⎛⎭
⎫12n 1－⎝⎛⎭
⎫12n 2
⎝⎛⎭⎫12n
答案 D
二、模型的构建步骤
建立特定的模型对于帮助我们更好的掌握知识之间的联系，对更好的理解一些抽象的知识是非常有效的，一般可按以下步骤进行：
(1)掌握原理。

掌握模型所代表的知识、过程、规律、机理等，弄清模型的构成要素或包含内容之间的逻辑关系。

(2)明确类型。

明确所构建的模型属于哪种类型，知道该种模型的特点及表现形式，注意构建这类模型的注意事项。

(3)构建草图(框架)。

选择适当的图形、文字、符号勾勒出草图，或用适当的搭建框架。

基于模型的通适性、典型性，所以在构建时只需要考虑大多数情况即可，一般不考虑极少数情况或特例。

(4)修饰完善。

对照原理查验所构建的草图(框架)，确保其科学性；然后进一步修饰完善模型，力求规范、简洁、直观、有美感；最后构建出正式的模型。

(5)补充诠释。

对一些模型要添加必要的文字说明、示例、图注等，使模型更科学、更清楚、更规范。

如尝试制作真核细胞的三维结构模型，利用废旧物品制作生物膜模型，建立动态的血糖调节的模型，培养液中酵母菌种群数量的变化模型等。

通过具体的构建体验，可以加深对模型特点的认识，理解模型在反映事物或过程方面的简化和直观性。

在细胞呼吸部分复习呼吸方式判断时，与学生一起构建的有氧呼吸和无氧呼吸同时进行时，两者比例关系的数学模型：生物同时进行有氧呼吸和无氧呼吸时，假设两者氧化分解葡萄糖为M，释放的总能量为Q kJ，则有：
①有氧呼吸和酒精生成途径消耗葡萄糖物质的量的比：
X C6H12O6～2870X kJ(有氧呼吸)；
Y C6H12O6～222Y kJ(酒精生成途径)。

则：X＋Y＝M；2870X＋222Y＝Q。

X/Y＝。

即：y＝kx(k＝)
②有氧呼吸和乳酸生成途径消耗葡萄糖物质的量的比：
X C6H12O6～2870X kJ(有氧呼吸)；
Y C6H12O6～196.65Y kJ(乳酸生成途径)。

则：X＋Y＝M；2870X＋196.65Y＝Q。

X/Y＝。

即：y＝kx(k＝)
三、模型之间的转换
例3 (2007·全国卷I，5)下图表示用3H－亮氨酸标记细胞内的分泌蛋白，追踪不同时间具有放射性的分泌蛋白颗粒在细胞内分布情况和运输过程。

其中正确的是()
A．B．
C．D．
不难看出，模型的特点就是以简化和直观的形式来显示复杂事物或过程。

数学模型和物理模型都是通过图解的形式将事物的特点或变化规律勾画出来，也都能够定性和定量地准确描述。

但是，数学模型在定量描述上更加直观；而物理模型则在定性描述上更加形象。

概念模型由于是文字性高度的概括和归纳，可以很好地帮助我们全面理解相关问题的实质。