例析以“神舟”号航天器为背景的生物学综合题

1 / 5 例析以“神舟”号航天器为背景的生物学综合题 例析以 “ 神舟 ” 号航天器为背景的生物学综合题综合理科高考命题的趋势是注重学科内综合和对学生基础知识、综合能力的考查，紧密联系生活、生产、社会环境和前沿科学实际是近年来理综命题的重要特点。但试题中能力的考查又总是以知识为载体，通过灵活的方式来实现。伴随着我国 “ 神舟 ” 五号载人宇宙飞船实现了中国人 “ 摘星揽月上九天 ”的梦想， “ 航天 ” 成了当前我国乃至世界的科研热点之一。单从生物学的角度来分析，在载人航天器发射、运行和回收过程中，其所处的独特的内外部环境就蕴含了生态学、生理学、遗传学等诸多基础知识。在高三第二轮的专题复习中，以 “ 神舟 ” 号航天器作为背景知识引申出的专题练习，应该能体现高考命题的综合性、时代性、新颖性等特点。例 1、自从 1957 年前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星，开发太空资源便成了人类梦寐以的愿望。多少年来科学家利用太空环境失重的显著特点进行了许多有价值的实验并把人类的活动范围扩展到太空，同时积累了丰富的经验。 1999 年11 月 21 日我国 “ 神舟一号 ” 试验飞船首次飞行成功； XX 年月 10 月 15 日我国又成功发射 “ 神舟五号 ” 载人飞船， 10 月16 号航天员杨利伟安全着落，从而 使我国成为继美国、俄罗2 / 5 斯之后第三个载人航天飞船飞行成功的国家。试回答下列问题：（ 1）下列有关在围绕地球作匀速圆周运动的宇宙飞船中，说法正确的是（） A、处于失重环境中的一切物体都不受地球引力的作用 B、太空中生长的植物的根将会失去向地生长的特性 c、飞船中宇航员无法使用天平、量筒以及水银温度计等仪器 D、飞船要追上空间站并与之对接只能从较低高度的轨道上加速（ 2）载人航天器在发射升空时，如果宇航员保持直立姿势，则他的心血管系统会受到何种影响？你认为宇航员应采取什么姿态？（ 3）载人试验飞船的返回舱中有多种植物种子，将这 些植物种子携带上天再带回是为了。（ 4）将一株幼嫩的盆栽植物横向放置在太空航行的飞船暗箱中，幼苗生长方向是，若暗箱中给以单侧光照，幼苗生长方向为。解析 （ 1）本题涉及学科间的综合。绕地球作匀速圆周运动的宇宙飞船及其中一切物体都处于完全失重状态，但地球对其的重力始终存在，大小也无变化；平常一切由重力产生的物理现象都会消失，如天平无法称量，量筒不能使用；而水银温度计的原理是热胀冷缩，因此能正常使用；植物在失重状态下根内生长素分布均匀无向地性现象但其特性仍存在；飞船要追上空间站只能从较低高度的轨道上加速，从而变轨 到较高轨道并与之对接，故选 D。（ 2）如果采用直立姿势，加速度太大使人处于超重状态，人头部血液会流向下肢并淤积在下肢静脉中，从而影响血液回流。心脏输血量减少3 / 5 使动脉血压降低，脑部供血不足，轻则引起头晕、视物模糊、反应迟钝、操纵准确度下降；重则意识丧失，完全失去控制飞船的能力。因此，宇航员在发射和降落时应采取平卧或斜躺姿态。（ 3）可以试验在飞行过程中的超重、失重状态，轨道上的高速飞行状态和空间环境，以及宇宙射线对植物的遗传、变异和生长发育的影响，以便为作物的诱变育种提供依据。（ 4）在太空失重状态下若无其他刺激因素 ，幼苗体内生长素分布均匀，从而使幼苗表现为横向生长；但在有单侧光照的条件下，较易引起背光侧生长素分布多，细胞生长快，使幼苗向光弯曲生长。（答案见解析）例 2、 XX 年 1 月 5 日18 时 28 分，已在太空遨游 92 圈的 “ 神舟四号 ” 运行到主着落场，随后成功回收。 “ 神舟四号 ” 飞船上曾进行了 B 淋巴细胞和骨髓瘤细胞的融合、黄花烟草原生质体和 “ 革新 ” 一号烟草原生质体的融合两个科学实验，在电融合仪内经过160 in 后，终于获得成功。（ 1）细胞融合技术与传统的有性 杂交相比，其优越性在于，在太空进行细胞融合与地面进行细胞融合相比，其优越性在于。（ 2）动物细胞融合技术最重要的用途是。（ 3）人工诱导动物细胞融合的技术除物理法、化学法以外，还可用作为诱导剂。根据上述材料，你认为在“ 神舟四号 ” 飞船上所用的诱导方法是。 解析 （ 1）因为不同种生物之间存在着生殖隔离，所以用传统的有性杂交方法不可能做到这一点，但细胞融合能够在一定程度上克服远4 / 5 缘杂交不亲和的障碍，大大扩展了可用于杂交的亲体组合范围；由于细胞的密度不同，在地面上受重力影响，细胞的融合就非常困难，融合率大约在万分之一至十 万分之一之间，而利用神舟飞船在轨道飞行时处于微重力的条件下进行细胞融合，其融合率则大大提高。（ 2）通过动物细胞融合技术获得的杂交瘤细胞一方面可分泌抗体，另一方面可在体外培养条件下移植到体内无限增殖，从而分泌大量的化学性质单一、特异性强的抗体 单克隆抗体。（ 3）病毒表面的糖蛋白能使细胞膜上的蛋白质和脂类分子重新排布，打开细胞膜，细胞融合；经灭活处理的病毒其体内有用的抗原并没被破坏，因此仍保留了诱导细胞融合的能力，但不会感染细胞。利用离心、振动、电刺激等物理方法能促使原生质体融合，太空的微重力环境引起的融合现 象当属物理方法。（答案见解析）例 3、载人航天器是一个相对封闭的人类生存环境，除了从地面携带人的生存必需品以外，你能否运用生态系统的知识，设计一个更有利于宇航员生存的宇航舱生态系统。解析 这是一道开放性的设计题，目的是考查学生在航天器这个新情境下应用生态学原理设计小生态系统的能力。航天器离开地球到宇宙空间，可以看作是一个密闭的大生态瓶，其内部生态系统的成分、结构、物质循环及能量流动，同样遵循生态平衡原理。但相对于地面生态系统就显得十分简单，为使宇航员能够生存得更好，工作时间更长，必须建立5 / 5 一个稳定的小生态系统 。可以设想：（ 1）航天器内辟出一块能见到光的场所，携带种植一些生长旺盛的绿色蔬菜（如番茄、黄瓜等），采用无土栽培的方法，使其生长。一可给宇航员提供氧气；二可吸收宇航员呼出的 co2；三可给宇航员提供一些新鲜蔬菜，可谓一举三得。（ 2）对宇航员的排泄物，是否可采用一些微生物分解