時間:2024-01-31 14:51:57
引言:易發表網憑借豐富的文秘實踐,為您精心挑選了九篇光合作用含義范例。如需獲取更多原創內容,可隨時聯系我們的客服老師。
金魚藻是一種高等沉水植物,有關研究結果如圖1所示(圖中凈光合速率是指實際光合速率與呼吸速率之差,以每克鮮重每小時釋放O2的微摩爾數表示)。
據圖回答下列問題:
(1)該研究探討了__________________________對金魚藻________________的影響。其中,因變量是________________。
(2)該研究中凈光合速率達到最大時的光照度為_________________lx。在黑暗中,金魚藻的呼吸速率是每克鮮重每小時消耗氧氣___________________μmol。
(3)該研究中凈光合速率隨pH變化而變化的主要原因是______________________________。
【名師精析】本題綜合考查影響光合作用的因素以及考生的識圖能力、數據處理能力和實驗分析能力。其中第(2)小題易出錯,原因是學生沒有注意到呼吸速率、凈光合速率、實際光合速率之間的關系(凈光合速率=實際光合速率-呼吸速率)。此題正確答案為:(1)光照度、pH、NaHCO3濃度 凈光合速率 凈光合速率;(2)12.5×103 8;(3)酶活性受pH的影響。
【避錯技巧】在解決光合作用和呼吸作用的曲線圖問題時,要注意以下幾個問題:
1. 對“黑暗”、“光照”條件的理解。黑暗(光照強度為零)條件下,植物只進行呼吸作用,在此條件下,測得的數值反映的是呼吸速率;光照條件下,植物既進行光合作用,又進行呼吸作用。
2. 搞清楚幾個“量”的含義。有關光合作用和呼吸作用曲線題中,涉及的“量”往往都有它的特殊含義。如吸收量和固定量,釋放量和產生量,有機物產生量,凈生產量(或積累量)和消耗量等等。如果搞不清楚這些量的含義,解題就很容易出差錯。
3. 明白光合作用強度的不同表示方法:(1)單位時間內光合作用產生有機物的量;(2)單位時間內光合作用吸收CO2的量;(3)單位時間內釋放CO2的量。
4. 搞清楚凈光合作用速率、實際光合作用速率、呼吸作用速率的關系。三者的關系為:凈光合作用速率=實際光合作用速率-呼吸作用速率,其中,凈光合作用速率可以用單位時間內二氧化碳的凈吸收量或者氧氣的凈釋放量或有機物的凈積累量來表示;實際光合作用速率可以用單位時間內二氧化碳的固定量或者單位時間內氧氣的產生量或單位時間內有機物的產生量來表示。
5. 理解圖形中幾個點的含義。如圖2所示,其中的關鍵點有:
(1)當光照強度為0時,植物只進行呼吸作用,A點表示呼吸作用二氧化碳的產生量。
(2)當光照強度大于0小于B時,光合作用強度小于呼吸作用強度,縱坐標表示植物向外界釋放二氧化碳的量(呼吸作用速率-實際光合作用速率)。
(3)當光照強度等于B時,真正光合速率等于呼吸速率,植物向外界釋放二氧化碳的量為零。
(4)當光照強度大于B時,光合作用強度大于呼吸作用強度,縱坐標表示植物從外界吸收二氧化碳的量(實際光合作用速率-呼吸作用速率),此時實驗測得的數據就是凈光合作用速率,植物光合作用大于呼吸作用,吸收二氧化碳,積累有機物,能正常生長;當光照強度小于B時,光合作用小于呼吸作用,二氧化碳吸收量為負值,同化作用小于異化作用,消耗有機物,植物不能積累有機物,不能正常生長。
作者:薛婉豫
光合作用和呼吸作用綜合題是最重要的高考壓軸題之一。光合作用和呼吸作用的試題綜合性強、靈活性大,且與農業生產聯系緊密。學生在作答時對這樣的習題覺得很熟悉,能得高分,但對過答案后卻往往是很苦惱,為什么會的內容得不住分呢?下面我從這幾個方面談下自己在教學中的體會。
一、主要的命題角度:①多以坐標曲線、生理過程圖解為背景切入,考查光合作用和呼吸作用的有關知識;②以光合作用和呼吸作用為核心的實驗設計題;③相關計算題。
二、應對策略:
(一)對于曲線、圖解試題,首先,要對光合作用和呼吸作用的過程有徹底、全面的掌握,要以光反應和暗反應的物質變化和能量變化為主線,以影響光合作用的外界因素、葉綠體中色素的種類及吸收光譜等為主要內容,特別注意光合作用與呼吸作用的聯系。其次要注意題干和問題的表述,正確提取解題信息:要辨析清楚相關概念,一般“生產量”、“合成量”、 “制造量”、“實際值”、“葉綠體O2釋放量”等詞表示總光合作用量;“積累量”、“增加量”、“測得值”、“產量”、“葉片O2釋放量”等詞表示凈光合作用量。再次要讀懂曲線表示的含義,包括曲線的起點、交叉點、最高點的含義,并能根據題意正確處理坐標系中橫縱坐標所示數值。最后要注意呼吸速率的大小及變化。一般認為在實驗條件下,如果溫度不變,呼吸速率在光下和黑暗處相等。事實上,相同溫度下,光下與暗處呼吸速率相差很大,有時要專門考慮,做題時需具體分析。
(二)關于實驗設計試題的類型:①對光合作用和呼吸作用產生或釋放的氣體的定性驗證,定量測定和呼吸商的定量測定②對光合作用和呼吸作用發生的場所的驗證等。其解題策略:首先,要明確測定時選取的方法是:酸堿指示劑或觀葉片沉浮法或半葉法或黑白瓶法,其次要仔細審題,確定試題類題,再次,要了解相關方法容易產生的誤區及原因,最后,多練習同類試題,掌握解題規律,提高解題能力。
(三)對于相關計算題,此類題的解題程序可歸納如下:確定是凈光合作用量還是總光合作用量列方程求出第三個量根據需要求出其他物質的量根據需要求出有關物質的質量或體積。
程中,教師往往花費大量的時間進行評講和練習,但效果卻不甚理想。
我認為原因可能有2個,一是學生雖掌握基礎知識,但還不能熟練運
用。二是缺少實題感悟,不知如何運用所學知識去解題。以上問題的解
決都需要教師精選例題,利用典型例題對學生進行訓練,并及時選擇配
套的練習進行變式訓練,及時進行鞏固,深化。下面就以光合作用和呼
吸作用中的一些難點為例講講例題的選擇。
一、曲線中各點所代表的光合速率和呼吸速率的大小關系的分析
在解題時經常遇到分析光合速率和呼吸速率的大小,且大都都是在
曲線圖上。如下圖:哪些點表示光合速率與呼吸速率相等?
大多數學生都能說出是c,。這源于教師對這部分內容的反復強
調。如學生能真正弄懂原因,那教師立即進行變式訓練:如下圖:
光合速率與呼吸速率相等的是D,H。但很多學生可能都會說是E
點。這時教師就要幫助學生分析:比較兩個圖的縱坐標的含義有什么不
同?CD段上升的原因?DE段下降的原因?
從“CD段時光合速率小于呼吸速率,罩內二氧化碳濃度增加。DE
段光合速率大于呼吸速率,罩內二氧化碳濃度下降”可知,D點時應該
是光合速率增大至與呼吸速率相等。
這時,還可進行再次變式訓練,如下圖:
該圖中光合速率與呼吸速率相等的點是哪些?該題中縱坐標與上圖的
區別是由二氧化碳改為氧氣。上圖弄懂的學生能很輕松的得出是B,C
點。
這樣通過3個圖形的分析,學生應該對這個問題有較好的掌握。
二、光合作用中午休現象的分析
學生常會遇到下圖:e點的形成原因?教師對這一問題強調較多,大
多數學生都能答出“氣孔關閉”。這時,教師可再繼續研究:
是否是所有植物都有午休現象?什么情況下會沒有?
出示下圖:
春季的某一晴天 盛夏的某一晴天
由上圖可知,盛夏季節有午休現象。由此進一步深入分析,午休的
原因是由于溫度過高,植物防止丟失大量水分,從而關閉氣孔。進而分
析氣孔的關閉,影響二氧化碳的吸收,影響光合作用。這時,教師可以選
擇例題進行這一知識點運用的訓練。如下題:
(2011·廣東理綜,26)觀賞植物蝴蝶蘭可通過改變C02吸收方式以適
應環境變化。長期干旱條件下。蝴蝶蘭在夜間吸收C02并貯存在細胞
中。
1.依圖1分析,長期干旱條件下的蝴蝶蘭在0~4時_____(填“有”或“無”)
ATP和[H]的合成,原因是_____;此時段_____(填“有”
或“無”)光合作用的暗反應發生,原因是_____
2.10—16時無明顯C02吸收的直接原因是_____。
該題中可以看出蝴蝶蘭在干旱時有午休現象,原因由于缺水。缺水
時氣孔關閉,二氧化碳的吸收量為0,但由于夜間吸收了二氧化碳,所以
在10~16時是有光合作用的。
三、一段時間內,植物有機物的合成及消耗分析
在題目中,除了比較光合速率和呼吸速率的大小,還會讓學生分析
有機物的變化量。如下圖:
一晝夜后,該植物有機物的量的變化?這對于學生而言較難。教師
需分析到位,先比較24時與0時的二氧化碳濃度的變化,得出24時二
氧化碳濃度下降,說明光合作用消耗的二氧化碳多于呼吸作用產生的
二氧化碳。從而得出答案:增加。分析完這條題目后,教師應立即進行變
式訓練:
一晝夜,植物有機物量的變化?教師可指導學生分析縱坐標含義的
變化。在弄懂上題后,能輕松得到該題的答案:減少。
四、光合速率和呼吸速率的測定實驗
在光合作用和呼吸作用中還有一類題目較為常見,就是光合速率
和呼吸速率的測定實驗。該實驗需學生始終記住植物時刻都進行呼吸
作用,而光合作用只在光下才進行。所以,若用植物研究呼吸作用,裝置
需放在黑暗條件下。而在光下,由于植物進行光合作用又進行呼吸作
用,所以學生一定要理解并牢記實驗測得的數據應表示的是凈光合速
率。在理論分析后,一定要及時進行例題訓練:
(2010·揚州市第一次調研)某轉基因作物有很強的光合作用強度。某中
學生物興趣小組在暑假開展了對該轉基因作物光合強度測試的研究課
題。設計了如下裝置。請你利用下列裝置完成光合作用強度的測試實
驗。并分析回答有關問題。
I.實驗步驟
(1)先測定植物的呼吸作用強度,方法步驟是:
①_____;
②_____;
③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置紅墨水滴移動的方向和刻度。
(2)測定植物的凈光合作用強度,方法步驟是:
①_____;
②_____;
③30分鐘后分別記錄甲、乙兩裝置紅墨水滴移動的方向和刻度。
(3)實驗操作30分鐘后,記錄甲、乙裝置紅墨水滴移動情況
Ⅱ.實驗分析:假設紅墨水滴每移動1 cm,植物體內的葡萄糖增加或減
少1 g。那么該植物的呼吸作用速率是_____g/小時。白天光照15
小時,一晝夜葡萄糖的積累量是_____g。(不考慮晝夜溫差影響)
本題較全面的考查了學生對該知識點的掌握情況。如(1),(2)兩小
題考查學生基礎的實驗操作。第(3)題則較難,需學生能理解乙裝置的
作用:用于校正由于氣體膨脹而造成的誤差。第Ⅱ題則更難,需要學生
會處理校正的數據,并還考查學生關于“光合作用和呼吸作用中有機物
的計算”的能力。
關鍵詞:坐標曲線 識別曲線 分析曲線
生物課程中的坐標曲線題具有概括性強、知識容量大、隱含信息多、簡單明了等許多特點,是表達、概括、拓展和揭示生物體變化的重要形式。通過坐標曲線能更好地揭示生命現象的復雜性和多樣性,不同生命現象之間的聯系性,生物與環境之間的統一性等問題,有著語言文字無法比擬的直觀簡約的特點,對學生的能力考查層次高,能較好反映學生的綜合分析水平和靈活應變的能力,故此類題在近年高考試題中比重較大,幾乎每套題中都有出現,有的在選擇題中,有的在非選擇題中,因此,對這類題在教學中要足夠的重視。那么如何使學生輕松、準確地作答這種類型的習題呢?根據自己多年的教學經驗,我認為應該把握以下幾點:
一、明圖
讓學生明確知道生物教材中主要有哪些知識點能用坐標曲線的形式反映出來,這樣一旦高考中有出現此種類型的題目時答題速度就會明顯加快。縱觀高中生物人教版的教材,常見的用坐標曲線反映的知識點主要有:細胞分裂的時間與染色體、DNA的關系;酶的活性與溫度、PH、底物的濃度的關系;光合作用的強度與光照強度、二氧化碳的濃度的關系;光合作用與呼吸作用的關系;根的呼吸強度與礦質元素吸收的關系;種群增長的曲線;細菌的生長曲線等等的知識點都可以用坐標曲線來揭示。
二、識圖
識圖的關鍵是三看。一看面:坐標平面上縱坐標和橫坐標所表示的生物學含義,這是理解題意和進行正確思維的前提。二看點:看坐標曲線中的特殊點如頂點、始點、終點、拐點、交叉點的含義。三看線:看曲線的走勢及圖形(走向變化趨勢是上升、下降、波動、正態、偏態等的變化)。
三、析圖
這是將知識與圖像結合的關鍵能力。通過聯想,把課本所學的有關生物學的概念、原理、規律,與圖像中曲線的圖形和相關點建立聯系,在分析圖像時需要弄清這樣幾個為什么?為什么會出現這些特殊點?坐標曲線中的特殊點如頂點、始點、終點、拐點、交叉點的含義是什么?曲線為什么會有這樣的變化趨勢和走向?分析曲線的變化的因果關系。
四、用圖
這是知識的遷移。將相關的生物學知識與圖像曲線緊密結合,在頭腦中構建曲線――知識體系。然后運用新的曲線――知識體系揭示問題的實質,解決實際問題,達到提高學生綜合分析,運用所學知識解決問題的能力。我們以下面兩題為例來分析說明:
例1.下圖為在夏季晴朗白天某植物葉片光合作用強度的變化曲線圖,請觀察后回答:
(1)曲線的哪一段表明光合作用強度隨光照增強 。
(2)對于C點光合作用強度減弱的解釋是:由于中午過高,作用過大,葉片的氣孔關閉,使光合作用原料之一的 供應大量減少,以致
反應階段植物體內的五碳化合物不能與之結合,使 的形成大為減少。
(3)DE段光合作用強度下降的原因是
,以致光合作用
反應發生的 減少,因而影響 反應的進行。
解析:該圖表示植物在一晝夜間(24小時)對二氧化碳吸收量的曲線,橫坐標表示時間,縱坐標表示二氧化碳的吸收量,曲線大體呈現一個大寫的“M”型。這是一道綜合考查植物兩大重要生理功能――光合作用和呼吸的題目。從中可以考查的內容相當多:從曲線變化表明什么時候開始光合作用到什么時候結束;如何表示一天內植物的有機物積累量;為什么中午(12點左右)曲線會有一個低谷出現;為什么早上的最高峰會比下午的最高峰來得高等等。另外還有幾個地方值得注意:一是這張曲線圖是一種理想狀態(夜間溫度變化沒有表示出來);二是這張曲線還有注意適用范圍,這是根據非封閉的場所的植物所繪制,如果是密閉情況下所呈現的圖像就變成一個正弦曲線了。
例2.下圖所示為在不同溫度條件下,被測植物光合作用同化二氧化碳量和呼吸作用釋放二氧化碳量的曲線,據圖回答:
(1)在該實驗條件下,植物體中有機物增加量最快的溫度是 。
(2)在該實驗條件下,植物體中有機物開始減少的溫度是。
(3)要使該植物有機物減少時的溫度降低,可以改變實驗中的 兩個條件。
解析:解答此題的關鍵是要搞清兩條曲線的含義。光合量和呼吸量這兩條曲線都隨溫度的變化而變化。在25℃以前,光合量曲線隨溫度上升而上升,在25℃到達最高點,在25℃以后,隨溫度上升而下降。光合作用受溫度的影響,主要是因為一系列參與光反應和暗反應的酶的催化效率受到溫度的影響。呼吸量曲線隨溫度上升而上升,表明與呼吸作用有關的酶的催化效率隨溫度上升而上升。植物體在進行光合作用的同時不間斷地進行呼吸作用,兩條曲線之間的距離最遠時,即表明此時有機物的增加最快。在40℃時兩條曲線出現了交叉,表明光合量和呼吸量相等,有機物凈積累量為0,在此之后,則會出現負增長,即有機物減少。
關鍵詞: 光合作用 細胞呼吸 曲線 表格
光合作用與細胞呼吸是高中生物的主干知識和歷年高考命題的熱點,特別是影響光合作用和細胞呼吸的因素及在農業生產中的應用更是高考命題的重中之重,并常綜合圖表考查學生對信息的分析和處理能力。本文結合典型例題就光合作用與細胞呼吸中曲線表格題的解題思路和方法進行分析。
一、曲線題解題策略
坐標曲線題能將大量的信息隱藏在圖像之中,較全面地考查學生獲取、處理和用運信息的能力。解題的關鍵是做到以下幾點:一是明確縱橫坐標的含義;二看曲線的特殊點(起點、頂點、轉折點、交叉點、終點)所示的含義;三看曲線的變化趨勢,如上升、平衡、轉折等。
例題:圖中甲表示A、B兩種植物光合效率隨光照強度的變化曲線,乙表示將A植物放在不同濃度CO環境條件下,A植物光合效率受光照強度影響的變化曲線,請分析回答:
(1)在較長時間連續陰雨的環境中,生長受到顯著影響的植物是 。
(2)圖甲中的“b”點表示 。
(3)在c點時,葉綠體中ADP的移動方向是 。
(4)e點與d點相比較,e點時葉肉細胞中C的含量 ;e點與f點相比較,e點時葉肉細胞C中的含量 。(填“高”“低”或“基本一致”)
解析:本題以曲線形式考查光合作用的影響因素和學生的識圖、分析推理能力。從圖甲中可以看出a點時完全沒有光照,此時光合作用強度為零,此點對應的值為呼吸速率;b點時光合作用強度與呼吸作用強度相等,該點對應的光照強度為光補償點;c點光合作用強度達到最大,即c點對應的光照強度為光飽和點。曲線a到c段,光合速率隨著光照強度的增強而增大,這時光照強度通過影響光反應限制光合速率;c點以后光合速率不在隨著光照強度的增強而增加,此時限制光合作用的因素將是CO等。
(1)A和B兩條曲線相比較,B植物適宜在弱光下生長,長時間連續陰雨A植物生長受影響。
(2)b點對應的光照強度為光補償點。
(3)考查葉綠體中ATP的合成與水解,即光反應與暗反應的場所。ADP由葉綠體基質移向類囊體膜合成ATP。
(4)分析圖乙可知,d點與e點比較,CO濃度相同,而光照強度d點低于e點,影響光反應,產生的ATP和NADPH不足,C的還原受阻,因此葉肉細胞中C的含量d點高于e點;e點與f點相比,光照強度相同,是CO濃度對光合速率的影響,f點CO的濃度低,暗反應中CO的固定受限制,而e點不受影響,因此葉肉細胞中C的含量e點較高。
二、表格題及解題策略
表格數據題以表格的形式呈現數據,通過數據的變化及關系反映生物學現象及規律之間的聯系,具有文字量小、信息量大、直觀明了的特點,有利于考查學生分析和處理信息的能力。
例題:為了探究植物體呼吸強度的變化規律,研究人員在不同的溫度和不同的氧含量下,測定了一定大小新鮮菠菜葉的CO釋放量(表中為相對值),請據表分析回答:
(1)為了能使實驗數據真實地反映呼吸強度的變化,在實驗環境條件上應特別注意的是什么?為什么? 。
(2)表中數據反映出當氧含量從0.1%上升到3.0%時,CO釋放量下降,其原因是O含量上升,抑制了 呼吸的 階段;當氧含量從20%上升到40%時,植物呼吸強度的變化是 。其原因 。
(3)就圖中數據分析,蔬菜長期貯藏的最佳環境控制條件是 。此條件下植物細胞內CO的產生場所是 。
解析:解答表格題首先要完整提取表中的信息,讀表的方法有:一看(看第一橫行和第一縱列所示的統計內容和指標),二比(縱橫比較找出數據間的關系和變化規律),三找(找出表格中的特殊數據,如最大、最小、關鍵數據或某數據處出現拐點的獨特數據等)。做到這三點,表中信息就不會有遺漏,然后挖掘表中的隱含信息,聯系相關知識點,將表中數據的進行處理和轉換。
〔中圖分類號〕 G633.91〔文獻標識碼〕 C
〔文章編號〕 1004―0463(2011)09(B)―0093―01
一、 教材分析
《光合作用》一課主要講述光合作用的發現、葉綠體中的色素、光合作用的過程及重要意義。根據近年來高考命題的發展趨勢,這部分內容主要考查影響光合作用的因素、實驗設計與分析及相關原理在農業生產上的應用。
二、 教學目標
1.知識目標。(1)光合作用的發現(了解);(2)葉綠體中的色素(理解);(3)光合作用的過程和重要意義(應用)。
2.能力目標。(1)在光合作用的教學中培養學生獲取、解讀實體中以圖解、圖表、文字等形式所傳達生物信息的能力;(2)在分析實例的過程中培養學生運用所學知識分析問題、解決問題的能力。
3.情感目標。通過多媒體演示光合作用的發現使學生認識到科學發現的艱難、科學研究方法的重要,培養嚴肅認真的科學態度。
三、 教學過程
教師課前制作好Microsoft PowerPoint課件。教學過程如下:
1.明確學習任務。(1)光合作用的概念;(2)光合作用的發現;(3)葉綠體中的色素;(4)光合作用的總反應式;(5)光合作用的過程;(6)光合作用的實質;(7)光合作用的重要意義;(8)植物栽培與光能的合理利用。
2.邊引導邊學習,并積極創設問題情境,實施啟發式、討論式教學,完成學習任務。
(1)提問:光合作用的概念;
(2)多媒體演示光合作用的發現過程:①18世紀中期,荷蘭赫爾蒙特的實驗。②1771年,英國普里斯特利的實驗。③1864年,德國薩克斯的實驗。④ 1880年,美國恩格爾曼的實驗。⑤20世紀30年代,美國魯賓和卡門的實驗。在學生觀察每個實驗之后,通過教師提問讓學生描述實驗現象,回答實驗的原理、結論。
問題1:恩格爾曼的實驗在設計上有何巧妙之處?
(3)依次投影出示:①高等植物細胞的結構。②植物細胞中葉綠體立體結構模型圖和電子顯微鏡下的結構圖。③葉綠體中的色素系統示意圖。④葉綠素和類胡蘿卜素的吸收光譜。讓學生觀察并回答葉綠體中色素的種類、含量、溶解度、擴散速度、各種色素的顏色、生理作用及在條形濾紙和圓形濾紙上的擴散圖譜 。
問題2:為什么通常看到的葉片是綠色的?
問題3:葉綠素溶液在透射光下呈綠色,在反射光下呈紅色,原因是什么?
(4)投影光合作用的總反應式:
6CO2+12H2OC6H12O6+6H2O+6O2
問題4:光合作用生成物C6H12O6、H2O、O2中氧分別來自何種反應物?
(5)多媒體演示:光合作用的動態過程,以問題導學,解決光反應和暗反應的場所、條件、物質變化、能量變化、反應產物以及光反應和暗反應的聯系。
討論1:光照與CO2 的變化對C5、C3、NADPH、 ATP以及葡萄糖的合成量的影響。
(6)提問:光合作用的實質。(要求依據光合作用的動態過程回答)
(7)提問:光合 作用的重要意義。(依據光合作用的總反應式回答)
(8)演示植物栽培與光能的合理利用。
討論2:影響光合作用速率的因素:①光的波長和光照強度(注意:光的補償點和飽和點)。②溫度。③CO2濃度(注意:CO2的補償點和飽和點)。④ 必 需礦質元素的供應 。
討論3:光合作用中CO2 的濃度是否越高越好?
(9)課后思考題:圖解說明下述因素對光合作用速率的影響,并指出每一個圖解中關鍵點的含義及基本應用。①單因子影響:光照強度、葉面積、CO2 濃度、溫度、葉齡。②多因子影響:當溫度分別為10℃、20℃、30℃時,光合速率隨光照強度變化的曲線;當光照強度分別為:高光強、中光強、低光強時,光合速率隨溫度變化的曲線;當CO2 濃度分別為:高CO2 濃度、中CO2 濃度、低CO2 濃度時,光合速率隨光照強度變化的曲線。
1.例題
(2006年四川卷)將川芎植株的一葉片置于恒溫的密閉小室,調節小室CO2濃度,在適宜光照強度下測定葉片光合作用的強度(以CO2吸收速率表示),測定結果如下圖.下列相關敘述正確的是
A.如果光照強度適當降低,a點左移,b點左移
B.如果光照強度適當降低,a點左移,b點右移
C.如果光照強度適當增強,a點右移,b點右移
D.如果光照強度適當增強,a點左移,b點右移
2.分析
在光照下,植物既進行光合作用,也進行呼吸作用.在適宜光照強度下,圖中a點為光合作用吸收的CO2量與呼吸作用放出的CO2量相等時的外界CO2濃度,稱CO2補償點;b點為光合作用強度達到最大時的最低CO2濃度,稱CO2飽和點.若增強光照,在CO2濃度不變的條件下,光合作用增強.所以增強光照時要達到與呼吸作用相等,需要的CO2的濃度應小一些,即a點向左移動;而光合作用增強,要達到最大時,需要的CO2的濃度應大一些,即b點向右移動.
3.模型構建與考例分析
(1)基本圖形和問題模型一:(圖形如例題中所示)
考例1在上圖中,如果其他條件不變,光照強度減弱,問a點和b點位置分別如何變化?
分析a點CO2濃度下植物光合作用強度與呼吸作用強度相等,當其處于弱光照時,同等CO2濃度下光合作用強度減弱,呼吸作用強度基本不變,要達到與呼吸強度相等,則需要較高的CO2濃度,故a點右移.而光合作用減弱,要達到最大時,需要的CO2的濃度應小一些,即b點向左移動.
(2)基本圖形和問題模型二:
下圖為某植物光合作用強度與光照強度的關系.圖中B點為光合作用強度與呼吸作用強度相等時的光照強度,稱光補償點,C點為光合作用強度達到飽和時的最低光照強度,稱光飽和點.
考例2在上圖中,在其他條件不變的情況下,降低環境中CO2濃度,問B點位置如何改變?
分析單獨降低CO2濃度,會使光合作用強度降低,要使光合作用強度與原呼吸作用強度相等,必須增強光照,即B點右移.
考例3上圖中如視為無土栽培中的情況,用缺鎂的“全培養液”代替全培養液,則曲線中B點位置如何改變?
分析植物缺鎂,葉綠素合成減少,光合作用合成的有機物減少,而呼吸強度不變,要使植物有機物總量平衡,則需要更強的光照強度,B點向右移動.
考例4上圖中的植物如為松樹,現改成人參,問B點和C點位置分別如何變化?
分析人參為陰生植物,松樹為陽生植物.一般地說,陽生植物的光補償點在全光照的3%~5%,陰生植物的光補償點在全光照的1%以下,因而B點應左移;又陽生植物只有在較強的光照下才能長得好,而陰生植物太強的光照反而不利于其生長,因而C點應左移.
考例5上圖中,在其他條件不變的情況下,增大環境中的CO2濃度,問B點和C點位置分別如何變化?
分析單獨增加CO2濃度,會使細胞呼吸強度減弱(從化學平衡分析),因而要使光合作用強度與減弱后的呼吸作用強度相等,必須減弱光照,即B點應左移;據圖分析,C點以后,限制光合作用強度的外界因素應是溫度和CO2濃度.當其他條件不變時,CO2濃度增加,生成的C3化合物增多,需要光反應提供更多的ATP和NADPH才能還原,因而C點應右移.
4.適應性訓練
題1下圖表示某綠色植物30 ℃時光合作用、細胞呼吸與光照強度的關系(已知光合作用、細胞呼吸的最適溫度分別為25 ℃和30 ℃).若溫度降到25 ℃(原光照強度和二氧化碳濃度不變),理論上圖中相應點a、b、d移動分別為
A.下移;右移;上移B.下移;左移;下移
C.上移;左移;上移D.上移;右移;上移
題2如圖表示某綠色植物在最適溫度下光合速率、呼吸速率與光照強度的關系,請據圖回答下列問題:
①圖中O點時ATP的來源場所為,影響O點上下移動的主要因素有.
②a點的含義是,若在一定范圍內增加CO2濃度,a點將(左移、右移).
這類題型,以簡潔的方式表達大量的信息,能考查學生的綜合能力。特別是能有效地考查學生對生物概念的理解和對某些生理過程的認識。另外,理科綜合生物部分,高考中還未出現過畫圖作答的題型,因此,不但要加強圖形分析能力的培養,還要加強畫圖作答能力的訓練。
一、關于坐標曲線題的解題思路
1、單一變量問題
坐標曲線圖中,常見的是二維坐標,X軸表示自變量,Y軸表示因變量,如果圖形中沒有其它的變量出現,我們把這類圖形歸納為單一變量問題,通常只有一條曲線。如圖一,研究的是其它條件(溫度等)不變的情況下,植物CO2吸收量與光照強度的關系。這類曲線的解答常分三步:
①讀圖:
識標:讀懂坐標X、Y所表示的生物學含義(定量時注意數值和單位),理解兩者之間的相關性。如圖,CO2吸收量是隨光照強度的改變而改變的。
找點:讀懂曲線中的特殊點(起點,終點,頂點,低點,交點等)的含義。如圖一, A點體現了一定條件下植物的呼吸強度; B點為光補償點;C點為光飽和點。
走線:讀懂曲線的走勢及線形,即從全局上把握曲線的趨勢是上升,下降,波動或者穩定,線形是“S”形、“J”形或者其它。
②.析圖:
分析圖中為什么會出現這些特殊點,為什么曲線有這樣的趨勢?分析過程中,要分點、分段地研究,要把圖中曲線體現出來的知識與課本內的有關生物學概念、原理、規律等建立起聯系。
如圖一,CO2的吸收量體現了凈光合速率,考查的內容是影響光合作用的外界因素(光照強度)、光合作用與呼吸作用的關系等。圖中A點時光照強度為0,植物只有呼吸作用,CO2放出量(吸收量為負值)就是呼吸量;AB段表明隨著光照強度的增強,光合作用逐漸加強,CO2放出量逐漸減少(部分用于光合作用),但光合作用呼吸作用強度,植物需要吸收更多的CO2。C點以后,由于CO2濃度、溫度等的制約,影響了暗反應的強度,從而制約了整個光合作用的強度,所以C點以后光合作用不再加強。
③作答:
理解題意的基礎上,結合以上的分析,用曲線幫助思考,理清頭緒,挖掘信息,抓住曲線的本質,確定解題思路。
總之,解題時,基礎是讀圖,關鍵是分析,目的是將圖中信息與課本知識建立起聯系,強調的是收集圖中的信息。如果出現畫曲線圖的試題,在解題思路上,首先要對材料和題意進行分析,確定X軸和Y軸,建立坐標系,標上數值和單位。關鍵找出因果關系:X軸是原因,Y軸是結果。第二,確定一些特殊點的位置,包括起點、終點、最高點、最低點、交點、拐點等。第三,將這些特殊的點連起來后,確定曲線的變化趨勢和整體形狀是否正確。
2、多變量問題
如圖二,共有三個變量:光照強度、CO2濃度、光合速率。該圖是反映光照強度和CO2濃度對光合速率的影響。我們把圖中有三個或更多個變量的題型歸納為多變量問題。圖中常出現多條曲線。解決問題的關鍵是先確定其中一個自變量對因變量的影響,逐一進行分析。
(1)造成A、B兩點光合速率不同的主要因素是什么?由于A、B兩點位于同一曲線上,即同一CO2濃度下,因此就轉化成了單一變量的問題了,答案是:光照強度。(2)造成B、C兩點光合速率不同的主要因素是什么?由于B、C兩點所處的光照強度相同,同樣也轉化成了單一變量的問題,答案是:CO2濃度。(3)幾個因素綜合,這類曲線圖的分析有這樣的規律:P點以前,影響縱坐標(光合速率)的因素是橫坐標所示的變量(光照強度);Q點以后,橫坐標所示的變量,不再是影響縱坐標的因素,要改變光合速率,就要適當改變圖中其他的變量(CO2濃度);而在PQ之間,光照強度和CO2濃度共同影響到光合速率。
二、坐標曲線圖與其他形式的轉換
曲線圖與其他圖形之間,與表格數據之間,都可以進行轉換,這是命題的熱點,復習的重點。現在以曲線圖與直方圖的轉換為例進行討論。直方圖的特點是在坐標中,使數據更加直觀化。解題的關鍵不僅要理解橫、縱坐標的含義,而且更強調所示數據的本質。
如圖三表示某植物的非綠色器官在不同氧濃度下CO2釋放量與O2吸收量的變化。根據以葡萄糖為底物的有氧呼吸的反應式可知, O2的吸收量等于有氧呼吸中CO2的釋放量。因此,P點以前,CO2的釋放量大于O2的吸收量,說明該器官無氧呼吸與有氧呼吸同時進行,且陰影部分就是無氧呼吸釋放的CO2量。P點以后,兩線重合,說明該器官只進行有氧呼吸。P點是無氧呼吸的消失點。
圖三也可轉換成圖四所示的直方圖形式。對照兩圖,a點就是氧濃度為0時的情況; c點就是CO2總釋放量為最低時的情況;d點就是圖三中P點的情況。
三、典型例題
例1.如圖可代表的生物學含義是
A.如X表示蔗糖溶液濃度,Y可表示溶液中蘿卜塊質量的變化。
B.如X表示光照強度,Y可表示光合作用強度。
C.如X表示環境溫度,Y可表示變溫動物的耗氧量。
D.如X表示氧濃度,Y可表示酵母菌產生酒精的量。
【解析】當蔗糖溶液濃度增加,蘿卜細胞滲透作用失去水分增多,溶液中蘿卜塊質量減小。一定范圍內,隨光照強度增強,植物光合作用增強。一定范圍內溫度增強,變溫動物體溫增高,耗氧量增加。隨氧濃度增加,酵母菌無氧呼吸減弱,酒精量減少,直至完全停止。
這是一種下降趨勢曲線,其它還有上升趨勢、上升后下降、下降后上升等等。建議復習中,將一些動態的生理過程按趨勢歸納到對應的曲線中。
答案是A。
例2.某植物種子在適宜條件下,鮮重的變化情況如圖所示,A表示萌發的種子,B表示休眠或死亡的種子。據圖判斷,種子萌發時干重發生的變化是
A.在第Ⅰ階段顯著增加,第Ⅱ階段相對不變。
B.在第Ⅰ階段顯著減少,第Ⅲ階段顯著增加。
C.在第Ⅰ、Ⅱ階段變化很小,第Ⅲ階段顯著減少。
D.在第Ⅰ、Ⅲ階段顯著增加,第Ⅱ階段變化很小。
【解析】除了對圖中兩條曲線分析外,還要從圖中提取有用的信息,特別要注意萌發種子形態變化,第Ⅲ階段是胚根突破種皮長成根,并非長出幼葉。第Ⅰ階段通過吸脹吸水、第Ⅲ階段主要通過滲透吸水,鮮重顯著增加。整個過程中,并沒有光合作用,反而在第Ⅰ、Ⅱ階段通過無氧呼吸,消耗一定量的有機物。進入第Ⅲ階段,有氧呼吸增加,有機物大量消耗。
答案是C
例3.細胞增殖過程中,測定一定數量細胞的DNA含量,根據細胞DNA含量不同,將某種連續增殖的細胞分為三組,每組的細胞數如圖例3-1所示。據圖分析其細胞周期,不正確的是
A.乙組細胞正在進行DNA復制
B.細胞分裂間期的時間比分裂期長
C.丙組中只有部分細胞的染色體數目加倍
D.將周期阻斷在DNA復制前會導致甲組細胞數減少
【解析】根據橫坐標上DNA分子數的變化,可知本題考查的是細胞有絲分裂。解題的關鍵是要明確三組細胞分別對應細胞周期的哪個時期,比較直觀的方法就是對照圖例3-2。甲組包含間期末復制的細胞(包括子細胞,因為子細胞進入了下一細胞周期的間期),如果細胞周期阻斷在復制前,甲組細胞會增多;乙組指的是間期正在復制的細胞;丙組包括了復制完成后,一直到子細胞形成前的各個時期的細胞,其中只有在后期細胞著絲點分裂以后,才出現染色體加倍。
答案是D。
例4.如圖表示大豆種子萌發成幼苗的過程中,其鮮重和有機物含量的變化曲線。請據圖回答問題。
(1)曲線②表示______的變化?為什么會有這樣的走勢?
(2)能否確定幼苗的光合作用是從時間B開始的?
(3)綜合圖中信息,設計和繪出植物在此過程中CO2吸入量變化的曲線。
縱觀近幾年的高考生物學試題,考點分布有如下特點:
《新陳代謝和酶》與《新陳代謝和ATP》這兩節中,重要考點有:①酶的特性及酶在不同環境條件(如PH、溫度)下活性的改變,這樣的題目往往是設計一個實驗,讓學生去分析歸納。②ATP的結構及與其他物質的轉化可能是選擇題,也可能是簡答題。
《植物的新陳代謝》中,高考的重點是植物的光合作用和細胞呼吸,尤其是光合作用,因為它是生物界最基本的物質代謝和能量代謝。試題往往考查學生對光合作用過程,以及光合作用與細胞呼吸的關系、影響光合作用和細胞呼吸的因素等知識的掌握與理解的程度。
《人和動物的新陳代謝》中,高考的重點在動物和人體細胞的物質交換,以及同化作用和異化作用過程。如某種消化液的作用,運動員劇烈運動時的能量供應等。
《新陳代謝的類型》中,可能會結合到具體的題目中去考查某種生物的代謝類型,也可以在選擇題中直接考查。
二、高考要求
(1)要求學生能解釋和說明所學自然科學基本知識的含義,并能運用適當的形式(如文字、圖或表)進行表達。本部分內容重要概念多,如光合作用、呼吸作用、消化、吸收、代謝、同化作用、異化作用、外呼吸、內呼吸、交換吸附、自養型、異養型、需氧型、厭氧型、兼性厭氧型生物、脫氨基作用、轉氨基作用等重要概念,光合作用和呼吸作用、三大營養物質代謝等圖解,內環境中的成分、三大營養物質之間的關系圖解,都要求學生重點掌握。
(2)要求學生能掌握《考試說明》中規定的實驗,并能夠根據要求設計簡單的實驗方案。高中生物教材中的實驗中,本部分有四個實驗,當然有關實驗方面的考查也將以本專題為主。
(3)要求學生讀懂自然科學中有關這方面的資料,看懂圖表所包含的信息,并能從中找出規律。本部分知識涉及酶、ATP、光合作用、呼吸作用、水分代謝、礦質代謝等諸多重要內容,資料、圖表相當多,要能認清所涉及的相關知識的本質,讀懂資料信息中與本部分相關的內容。
(4)要求學生在理解知識的基礎上,能應用這些知識去指導自然科學的研究、社會的生產和人類的生活,懂得自然科學知識的實用性和社會價值。本部分內容可與實際應用相聯系的知識較多,如水分代謝與灌溉、礦質代謝與施肥、光合作用和呼吸作用與大棚作物及農作物產量的提高等。
三、復習對策
(一)把握綠色植物新陳代謝的內在聯系
1.水分代謝為光合作用提供反應物和反應介質。充分吸水能維持植物枝葉充分伸展,以利接受更多的光照。水分代謝與礦質代謝相對獨立,前者為后者提供良好的溶劑,有助離子的運輸,而后者可通過改變濃度差而影響水分的代謝等。
2.呼吸作用通過維持細胞的活性而影響水分代謝的總體強度,還可以影響礦質代謝而間接作用于水分代謝。
3.礦質代謝為光合作用提供必需的N、P、Mg等礦質元素,光合作用又為礦質代謝提供需要的有機物等條件。光合作用為呼吸作用提供O2、有機物和能量,而呼吸作用又為光合作用提供CO2等原料及C3、C5等可能的中間產物。
(二)三大營養物質的代謝
1.細胞中各種物質代謝的相互關系
(1)分解代謝的全過程:①首先大分子降解為組成它們的單體分子,如多糖降解為葡萄糖或五碳糖;脂肪降解為甘油和脂肪酸;蛋白質降解為氨基酸;②第二階段,多種分子轉化成較少種類的更小分子;③第三階段,通過共同的代謝途徑最后氧化成CO2和H2O。
(2)合成代謝的全過程與分解代謝正好相反。以蛋白質為例:①最簡單的前身小分子;②由前身小分子轉化成氨基酸;③氨基酸合成肽鏈。
(3)合成代謝和分解代謝的關系:兩種代謝的“生返”過程看似基本一樣,但兩個過程所需的酶常有差別;同一物質的合成和分解,各有通道、互不干擾。
2.肝與血糖的調節
四、高考應對策略
由于本專題考點內容多、分數比例大、能力要求高、聯系實際廣,做好本部分試題,在各類考試中至關重要。
1.應全面復習本專題知識,并將知識系統化、網絡化,使本專題的各知識點牢牢地刻在大腦。
2.找出與相關章節、相關學科交叉的知識點,經過大腦的過濾、梳理,做到心中有數。
3.關注本專題內容與現實生活和科學發展相聯系的知識點,要透過現象看本質,弄清相關的生物學原理。
4.要搞清書中的四個實驗,包括其實驗原理、方法步驟、材料器具、實驗過程中可能遇到的情況、實驗結果,還要注意與初中生理、理化等自然學科共用的實驗器具、科學探究方法的聯系,并學會獨立設計相關實驗。