生物在航天科学中的应用

2024-09-19 17:40:05网络整理

　　1 有关航天的理科综合

　　“和平号”空间站是由一个核心舱和五个功能各异的科学实验舱组成，总重量137吨，总容量470立方米，被誉为雄伟壮观的“航天母舰”，它飞行在350～400千米的太空轨道上，约90分钟绕地球一周，15年中共计飞行8万圈，成为20世纪飞行时间最长的载人航天器。

　　在太空中，重力完全提供了向心力，物体处于失重状态。有关的航天知识能把理化生知识有机结合起来，如：

　　①宇航员在环绕地球做匀速圆周运动时会处于完全失重状态，下列说法正确的是：

　　A.宇航员仍受重力的作用

　　B.宇航员受力平衡

　　C.宇航员不受任何力的作用

　　D.重力提供了向心力

　　②“和平号”在离地高度为 h＝ 400 Km的轨道绕地球做匀速圆周运动时，它的环绕速度为：

　　A.7.82千米/秒 B.3.65千米/秒

　　C.9.88千米/秒 D.5.36千米/秒

　　③在环绕地球做匀速圆周运动的实验舱中做实验，试回答下列仪器哪些不能使用：

　　A.测力计 B.水银气压计

　　C.天平 D.水银温度计

　　④在舱内，水平放置一棵幼苗，在单侧光的照射下，培养若干天后，根和茎的生长方向是：

　　A.根水平方向生长；茎向光生长

　　B.根杂乱生长；茎向上生长

　　C.根水平方向生长；茎向上生长

　　D.根和茎都向水平方向生长

　　⑤宇航员在舱内，消耗了18 mol的O2，在理论上约有 Kj的能量转移到ATP中。

　　⑥在太空中紫外线很强，水易被分解为和，用化学中的方法也易得到氧。

　　解析：本题集物理、化学、生物知识与一体，综合运用了物理中的失重、匀速圆周运动、平抛运动，化学中的电解水，生物中的遗传变异、生命活动的调节、新陈代谢等知识，考查学生的综合应用知识的能力。

　　2 有关航天育种的

　　航天育种就是农业和航天业在科技上结合的产物。它的育种原理是充分利用了空间环境具有的强宇宙射线辐射，高真空，失重等综合因素的有利条件。当这些因素共同作用于DNA分子时，可使DNA分子外围的电子激活，结果造成DNA分子碱基的突变，或者引起染色体的缺失、倒位、易位、重复等畸变，从而对植物种子产生诱变作用，获得优良品种。①紫外线对DNA的损伤，主要是：

　　A.使碱基脱氨基 B.使嘌呤烷化

　　C.脱嘌呤作用 D.形成嘧啶二聚体

　　②下列哪种波长最能有效地诱发基因突变：

　　A.2600um B.260nm

　　C.280um D.280A

　　③把“和平号”实验室内的植物种子，带回地球种植，产量和营养成分都有明显的优势：植物的这种变异来源于：原因是 .

　　解析：①D②B③基因突变，主要是由于辐射及失重，使基因内的碱基排列顺序改变。

　　3 有关航天的材料分析

　　美国的“生物圈2号”实验

　　为了试验人类离开地球能否生存，美国建造了完全封闭的“生物圈2号”实验基地，这是一个占地1.3万平方米的钢架结构的玻璃建筑。远远望去仿佛是一个巨大的温室。温室里有麦田、草地、鱼塘和微型“海洋”等；室内还放养着猪、牛、羊和其他家禽。

　　从1993年1月，8名科学家入住以后，科学家们一边从事科学研究，一边养鸡养鸭，耕种收获，过着完全自给自足的生活。两年中只给他们提供包括种子在内的物品，其余的一切都需要自己解决。能源取自太阳能；氧气，由自己种植的植物制造；粮食，全靠自己在里面种植收获；肉类和蛋白质，取自自己养的鸡、鸭、猪；甚至包括里面的气温和气候，也由自己控制，并尽可能地模拟地球气候。

　　一年以后，科学家们只能靠吃种子勉强度日。最后，不得不提前撤出实验室。更令人意外的是，“生物圈2号”运行3年后，其中的一氧化氮量大幅度增加、足以使人体合成维生素的能力减弱，从而危害人体的健康。

　　请根据材料分析如下问题：

　　①“生物圈2号”模拟的是什么？“生物圈1号”是什么？

　　②请讨论它与地球上的自然生态系统有什么不同？

　　③设想科学家们是怎样维持“生物圈2号”的生态平衡？

　　④分析可能导致实验失败的原因有哪些？

　　解析：①地球上的生态系统，地球②生态系统的各个成分相对简单，生物种类少，稳定性差。③绿色植物不能过多，否则二氧化碳和肥料不足；动物饲养要适量，否则氧气消耗会增加，科学家要维持气候、大气成分、生物种类、数量平衡，创造适合生命生存的环境 ④如钢架结构的玻璃透光性不好；太阳光提供的能量不足；食物网的结构比较单一，容易被破坏；系统的各种成分的比例搭配可能不合理；有人为破坏生态平衡的可能；内部气候的调节不好，粮食欠收，饲养动物死亡，无其他的食物来源；氧气与其他化学成分发生了反应（如Ca、Fe）等等。