《普通生物学》（陈阅增第4版）课后习题详解

目　录 课后习题及详解 第1章　绪论：生物界与生物学 第1篇　细　胞 第2章　生命的化学基础 第3章　细胞结构与细胞通讯 第4章　细胞代谢 第5章　细胞的分裂和分化 第2篇　动物的形态与功能 第6章　脊椎动物的结构与功能 第7章　营养与消化 第8章　血液与循环 第9章　气体交换与呼吸 第10章　内环境的控制 第11章　免疫系统与免疫功能 第12章　内分泌系统与体液调节 第13章　神经系统与神经调节 第14章　感觉器官与感觉 第15章　动物如何运动 第16章　生殖与胚胎发育 第3篇　植物的形态与功能 第17章　植物的结构和生殖 第18章　植物的营养 第19章　植物的调控系统 第4篇　遗传与变异 第20章　遗传的基本规律 第21章　基因的分子生物学 第22章　基因表达调控 第23章　重组DNA技术简介 第24章　人类基因组 第5篇　生物进化 第25章　达尔文学说与微进化 第26章　物种形成 第27章　宏进化与系统发生 第6篇　生物多样性的进化 第28章　生命起源及原核生物多样性的进化 第29章　真核细胞起源及原生生物多样性的进化 第30章　绿色植物多样性的进化 第31章　真菌多样性的进化 第32章　动物多样性的进化 第33章　人类的进化 第7篇　生态学与动物行为 第34章　生物与环境 第35章　种群的结构、动态与数量调节 第36章　群落的结构、类型及演替 第37章　生态系统及其功能 第38章　生物多样性及保护生物学 第39章　动物的行为 课后习题 第1章　绪论：生物界与生物学 1．生命体细胞作为基本单位的组构，有哪些重要的特点？ 答：细胞是除病毒外的生命体的基本结构，其重要特点有： （1）细胞质膜将细胞与环境分隔开来，控制细胞内环境与外环境之间物质与能量转换。 （2）在化学组成上，细胞与无生命物体的不同在于： ①细胞中含有大量的水； ②细胞中含有多种有机分子，其中生物大分子（核酸、蛋白质、多糖、脂质）使细胞成为结构复杂且高度有序的系统，并可完成基本新陈代谢外的特定功能。 （3）整个生物体的生命活动取决于其组成细胞功能的总和。 2．为什么说生物体是一个开放系统？ 答：之所以说生物体是一个开放系统，是因为所有生物都要从外部获取自由能来驱动其体内的生化反应。 （1）自养生物以光能为能量来源，利用简单的原料合成自身复杂的有机物。 （2）异养生物以食物（其他生物合成的有机物质）分解所产生的化学能为能量来源，并将分解产生的小分子作为合成自身生物大分子的原料。 总之，生物体和细胞需要与周围环境不断进行物质交换和能量流动，所以生物体是一个开放的系统。 3．三叶草-蝴蝶-蜻蜓-蛙-蛇-鹰是一种常见的食物链，但其中没有分解者，试将分解者以适当方式加到这个食物链中。 答： 图1-1 4．分子生物学的发展如何深化和发展了人们关于生物界统一性的认识？ 答：分子生物学对生物界统一性的深化： （1）所有生物的细胞都是基于相同的组分（如核酸、蛋白质、多糖等）构建的。 （2）所有的蛋白质都由20种氨基酸以肽键的方式连接而产生的。 （3）细胞代谢中的化学反应都依靠酶的催化作用，而大多数酶是蛋白质。 （4）所有生物的遗传物质都是核酸，即DNA或RNA。 ①所有DNA分子的结构都是相同的，即由4种核苷酸以磷酸二酯键的方式连接形成长链，2条互补的长链形成DNA双螺旋分子； ②DNA长链的核苷酸序列决定了蛋白质长链上氨基酸的序列，也就决定了各种不同蛋白质的功能，进而调控生物代谢、生长、发育与生命机能运作。 （5）在所有的生物中，遗传密码是相同的，遗传信息的方向与是相同的。 这些事实证明所有生物有一个共同的起源，整个生物界是由此产生的一个多分支的物种进化系谱。 5．怎样理解科学是一项具有自我修正机制的社会活动？ 答：各种科学研究的方法有相同的关键要素：观察、提问、假说、预测和检验，它们是环环相扣的： （1）观察是对自然有目的考察和审视； （2）问题的提出是基于观察中发现事实； （3）某种设想或假说的提出是对问题作出的可能解释； （4）预测是根据假说，通过推测和类推的方法得到的； （5）最后根据预测，设计实验，在进一步的观察和实验中检验假说。 科学方法的各个关键要素是基于事实、符合逻辑的，且科学中任何思想、假说、理论都必须是可以检验的，所以科学是一项具有自我修正机制的社会活动。 6．为什么说地球上的生态系统是目前人类生存的地球表层环境得以维持的支持系统？ 答：今日的地球表面成为适宜人类生存的环境，是由于地球生物和环境37亿年的协同进化，主要表现在： （1）由于生态系统的作用，大气中的CO2浓度恰好使地表温度适合生物生存，没有让地表液态水过度蒸发，进而为生物维持了一个适合生存的液态水圈。 （2）由于生态系统的作用，大气中含有足够的分子态氧，使得： ①人类的呼吸得到保证； ②岩石风化产生生命所需的矿物质； ③臭氧层形成，保护地表生命免于宇宙紫外线辐射； ④大多数陨石在到达地表之前燃烧掉。 （3）由于生命活动，产生了储存在地下的煤、石油、天然气，为人类活动提供了能量。 要维持以上这些环境状态，仍然需要依靠具有相当规模和质量的生态系统，所以说地球上的生态系统是目前人类生存的地球表层环境得以维持的支持系统。 第1篇　细　胞 第2章　生命的化学基础 1．动物是由于氧气（O2）氧化糖（C6H12O6）产生CO2和H2O而获得能量。假设你想知道所产生的CO2中的氧是来自于糖还是氧气，试设计一个18O作为示踪原子的实验来回答你的问题。 答：自然界中的氧元素含有三种同位素，即16O、17O、18O。其中18O是一种稳定的同位素，常作为示踪原子用于化学反应机理的研究中。实验设计如下： （1）实验组：用18O作为未示踪原子标记糖并供给动物的有氧呼吸，质谱分析检测生成物CO2的放射性，如果CO2中的氧具有放射性说明CO2中的氧是来自于糖。 （2）对照组：用18O标记O2作为对照实验，同样分析检测CO2是否具有放射性，如果有放射性，则说明CO2中的氧是来自于O2；如果CO2没有放射性，则进一步表明CO2中的氧来自糖而并非来自O2。 2．有人说：“不必担心工农业所产生的化学废料会污染环境，因为组成这些废料的原子本来就存在于我们周围的环境中。”你如何驳斥此种论调？ 答：这种观点是错误的。 （1）化合物都是由元素组成，原子的化学特性取决于最外层的电子数，电子的得失或共用，即化学键的形成决定了化合物的形成。 （2）不同化合物具有不同的性质，工农业所产生的化学废料会对人类的健康以及动植物的生长发育产生不良的影响，同时还会干扰自然界的物质循环，对地球物质化学循环产生深远的影响。 （3）化学废料经过生产生活之后，其存在的形式会发生变化，例如重金属在矿石里面存在时基本对环境无害，但经过工农业生产后其稳定的形式发生改变，极易排放到环境中，造成对水体的严重污染。 3．兔子吃的草中有叶黄素，但叶黄素仅在兔子的脂肪中积累而不在肌肉中积累。发生这种选择性积累的原因在于这种色素的什么特性？ 答：之所以发生选择性积累是因为叶黄素的溶解性特性。 叶黄素是脂溶性色素，不溶于水但溶于油脂和脂肪等有机溶剂。叶黄素被吸收后易在脂肪等非极性组织器官中积累，而肌肉中易积累的是水溶性的色素。 4．牛能消化草，但人不能，这是因为牛胃中有一种特殊的微生物而人胃中没有。你认为这种微生物进行的是什么生化反应？如果用一种抗生素将牛胃中所有的微生物都消灭掉，牛会怎样？ 答：（1）人体不能消化纤维素，是因为人体的消化道中没有纤维素酶。但牛能消化纤维素是因为牛的胃中寄生着一种特殊的微生物，瘤胃微生物，具有能分解纤维素的酶，能使纤维素水解产生纤维二糖，纤维二糖再进一步水解形成葡萄糖。 （2）纤维素是牛的主要食物，如果用抗生素将牛胃中所有的微生物都消灭掉，牛将不能消化纤维素从而导致牛缺乏营养物质甚至死亡。 5．有一种由9种氨基酸组成的多肽，用3种不同的酶将此多肽消化后，得到下列5个片段（N代表多肽的氨基端）： 丙-亮-天冬-酪-缬--亮 酪-缬-亮 N-甘-脯-亮 天冬-酪-缬-亮 N—甘—脯—亮—丙—亮 试推测此多肽的一级结构。 答：（1）由题意可知蛋白质的N末端氨基酸残基是甘氨酸。 （2）此多肽被3种不同的酶消化后，多肽链断裂成5个肽段。 （3）用重叠法确定肽段在多肽链中的次序，确定此多肽的一级结构为： N-甘-脯-亮-丙-亮-天冬-酪-缬-亮。 第3章　细胞结构与细胞通讯 1．为什么低等动物不能单纯靠细胞体积的膨大而进化为高等生物？ 答：细胞的大小和细胞的机能是相适应的。细胞必须通过细胞膜表面与环境发生物质交换，才能接受外界信息。 （1）细胞相对表面积随着细胞体积的增大而减小，细胞与周围环境交换物质的效率降低，通过扩散进行的物质分配需耗费更长的时间，食物和氧气经膜运输受到限制，从而使细胞缺少生长所需的重要的能源物质或其他重要的分子，影响细胞内的代谢活动。代谢废物大量积累在细胞中难于排出体外。 （2）细胞核控制细胞质的结构取决于核质的化学交流。细胞增大导致距离的增加，从而使核质的化学交流效率受到抑制。 2．原核细胞和真核细胞的差别关键何在？ 答：原核细胞是在地球上出现最早的细胞，原核细胞和真核细胞的差别关键是原核细胞无核膜、核仁等结构，没有复杂的细胞器分化。 （1）原核细胞只有一个拟核区，没有膜包被的细胞核，其染色体是环形DNA分子。 （2）真核细胞具有核膜包被的细胞核，细胞核内有核仁。 3．植物一般不能运动，其细胞的结构如何适应于这种特性？ 答：（1）细胞壁的适应 植物细胞最外围的一层细胞壁，具有一定的弹性和硬度，起支持、防御与保护的作用。 （2）叶绿体的适应 植物细胞中的叶绿体含有叶绿素等色素，是植物进行光合作用的场所，为植物的生长发育提供物质和能量。 4．动物能够运动，其细胞结构如何适应于这种特性？ 答：动物细胞具有细胞膜，细胞质和细胞核等结构。 （1）细胞膜由单位膜构成，参与细胞内外的物质运输，具有流动性。 （2）细胞质包括细胞质基质和细胞器。动物细胞的细胞器包括内质网、线粒体、高尔基体、核糖体、溶酶体以及中心体。内质网，线粒体，高尔基体都具有膜结构，都有流动性，与物质运输有关。 5．细胞器的出现和分工与生物由简单进化到复杂有什么关系？ 答：单细胞生物出现简单分化的细胞器，这些细胞器通过各组成成分的协调配合完成生命活动。生物由简单进化到复杂，生物体内的细胞器数目增多并且分工越来越精细。 6．动物、植物细胞的质膜在成分和功能上基本相同，其生物学意义何在？ 答：质膜又称细胞膜，主要是由脂类和蛋白质以非共价键组合装配而成，还含有少量糖。 （1）磷脂双分子层（脂双层）是质膜的基本骨架，脂双层表面是磷脂分子的亲水端，内部是磷脂分子疏水的脂肪酸链。 ①脂双层具有屏障作用，膜两侧的水溶性物质不能自由通过； ②脂双层具有流动性。 （2）蛋白质以不同方式镶嵌在脂双层中，执行生物膜的许多重要功能。 ①参与物质运输有关； ②有的蛋白质本身就是酶或重要的电子传递体； ③有的蛋白质是激素或其他具有生物学活性物质的受体。 动、植物细胞的质膜在成分和功能上基本相同，例如跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等功能都与膜的流动性密切相关。动、植物细胞的质膜在成分和功能上的统一性，加强了人类对生命现象的有序性和统一性的认识。 7．最近发现了食欲肽（orexin），一种似乎能调节任何动物食欲的信号分子。在饥饿的人体内，可测出血液中食欲肽浓度较高。利用你关于膜受体和信号转导途径的知识，试提出利用食欲肽治疗厌食症和肥胖症的可能疗法的建议。 答：（1）细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子的刺激，经细胞内信号转导系统转换，发生一系列生理生化变化，影