藍(lán)溫

[摘 要]高考生物非選擇題側(cè)重考查學(xué)生的綜合能力。以植物光合作用與細(xì)胞呼吸為例，需要學(xué)生理解兩大生理作用的過程，充分把握?qǐng)D像曲線，理解圖像內(nèi)涵，活用相關(guān)知識(shí)加以解讀。文章以一道植物生理作用?？碱}為例，進(jìn)行問題解析，開展難點(diǎn)突破與總結(jié)反思。

[關(guān)鍵詞]生理作用;光合作用;細(xì)胞呼吸

[中圖分類號(hào)]? ? G633.91? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? ? A? ? ? ? [文章編號(hào)]? ? 1674-6058（2021）05-0092-03

一、背景綜述

高考理綜生物試卷特別注重考查學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力及解題分析和歸納總結(jié)的能力。非選擇題常作為重要素材對(duì)學(xué)生進(jìn)行全面考查，學(xué)生解題中所犯的錯(cuò)誤反映了知識(shí)、方法、思維等方面的不足，同時(shí)折射了教師教學(xué)中存在的問題。因此，解題教學(xué)需關(guān)注思路分析，開展難點(diǎn)突破，重視解題反思。本文主要對(duì)一道植物生理作用?？碱}進(jìn)行探究。

二、試題解析

題目：某生物小組利用圖1甲的裝置在光合作用最適溫度（25 ℃）下培養(yǎng)某種植株的幼苗，通過測定不同時(shí)段密閉玻璃罩內(nèi)幼苗的O2釋放速率來測量植株幼苗的光合速率，圖1乙是所得結(jié)果繪制的圖像。請(qǐng)根據(jù)圖像回答下列問題：

（1）如果用缺鎂的完全培養(yǎng)液來培養(yǎng)幼苗，則葉肉細(xì)胞內(nèi)____合成減少，從而將會(huì)影響植物對(duì)____的吸收。

（2）在光照條件下，植物所吸收的CO2在____（細(xì)胞的具體結(jié)構(gòu)）中參與反應(yīng);在黑暗且氧氣充足的條件下，CO2是由 （細(xì)胞的具體結(jié)構(gòu)）釋放的。另外在光照條件下，根尖細(xì)胞內(nèi)合成ATP的場所除線粒體外，還有____ 。

（3）在補(bǔ)充CO2之前，曲線中[t1～t4]時(shí)間段，玻璃罩內(nèi)增加CO2濃度的最高點(diǎn)為____，最低點(diǎn)為____;[t4]時(shí)刻補(bǔ)充了CO2，此時(shí)植物葉綠體內(nèi)的C3含量將會(huì)____ （填寫“增加”“減少”或“不變”）。

（4）由測量結(jié)果可知，[t4]時(shí)刻玻璃罩內(nèi)的O2含量比[t0]時(shí)刻增加了128 mg，則此時(shí)植株內(nèi)積累的葡萄糖的量為 ____mg。如果[t5]時(shí)刻的溫度由25 ℃上升至35 ℃，則植株光合速率的變化是____ （填寫“升高”“降低”或“不變”）。

解析：本題為植物生理作用考題，主要考查學(xué)生光合作用和有氧呼吸的相關(guān)知識(shí)。問題解析需要把握考點(diǎn)，結(jié)合對(duì)應(yīng)知識(shí)精準(zhǔn)分析。

（1）該問考查葉綠素的合成。鎂是合成葉綠素的重要原料，如果所用的完全培養(yǎng)液中缺鎂，顯然會(huì)造成葉肉細(xì)胞內(nèi)葉綠素合成減少，從而影響植物對(duì)光的吸收。

（2）該問考查植物生理作用的場所以及ATP的產(chǎn)生與消耗。在光照條件下，植物會(huì)進(jìn)行光合作用，吸收CO2，釋放O2，其中CO2將參與光合作用的暗反應(yīng)階段，對(duì)應(yīng)的場所為葉綠體基質(zhì)。而在黑暗、氧氣充足的條件下，植物只會(huì)進(jìn)行有氧呼吸，吸收O2，釋放CO2，其中CO2在有氧呼吸的第二階段產(chǎn)生，對(duì)應(yīng)的場所為線粒體基質(zhì)。植物的根尖細(xì)胞沒有葉綠體，即使在光照條件下也只會(huì)進(jìn)行呼吸作用，有氧呼吸的場所為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，具體過程為：在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中葡萄糖被分解為丙酮酸和[H]，同時(shí)有少量的ATP合成。

（3）該問考查植物光合作用和細(xì)胞呼吸的綜合知識(shí)及氧氣釋放曲線分析，其難點(diǎn)主要集中在對(duì)植物光合作用與細(xì)胞呼吸的內(nèi)在關(guān)系和曲線變化的理解上。

由圖像可知，在t1時(shí)刻之前為黑暗條件，此時(shí)植物只進(jìn)行呼吸作用，消耗O2，釋放CO2，故玻璃罩內(nèi)的CO2濃度會(huì)升高;[t1]時(shí)刻變更為光照條件，植物進(jìn)行光合作用，但在[t1～t2]時(shí)間段內(nèi)，植物的光合速率小于呼吸速率，故玻璃罩內(nèi)的CO2濃度將繼續(xù)升高;而在[t2～t4]時(shí)間段內(nèi)，植物的光合速率大于呼吸速率，光合作用將消耗掉玻璃罩內(nèi)的CO2，故玻璃罩內(nèi)的CO2濃度有所降低。綜上可知，在[t1～t4]時(shí)間段內(nèi)，玻璃罩內(nèi)CO2濃度的最高點(diǎn)為[t2]，CO2濃度的最低點(diǎn)為[t4]。在[t4]時(shí)刻補(bǔ)充了CO2，則CO2與C5相結(jié)合生成C3的速率會(huì)加快，而短時(shí)間內(nèi)C5的還原速率不變，因此此時(shí)葉綠體內(nèi)的C3含量會(huì)增加。

（4）該問考查植物凈光合作用的葡萄糖積累以及外界因素對(duì)光合作用的影響，需要結(jié)合光合作用的總反應(yīng)式來分析計(jì)算葡萄糖的增加量，考慮溫度對(duì)酶活性的影響來分析溫度對(duì)光合作用的影響。

已知光合作用的總反應(yīng)式為[6CO2+6H2O酶、光能、葉綠體C6H12O6+6O2]，由測量結(jié)果可知[t4]時(shí)刻玻璃罩內(nèi)的O2含量比[t0]時(shí)刻增加了128 mg，則氧氣增加的物質(zhì)的量為n（O2）= [12832 ]= 4（mol）=6n（C6H12O6），對(duì)應(yīng)增加的葡萄糖的質(zhì)量為m（C6H12O6）=[180×46 ]=120（mg）。植物光合作用過程中需要酶的參與，由題干可知光合作用的最適溫度為25 ℃，將溫度升高至35 ℃，則酶的活性會(huì)降低，光合速率隨之也會(huì)降低。

三、難點(diǎn)突破

上述對(duì)一道植物光合作用與細(xì)胞呼吸綜合題進(jìn)行了詳細(xì)解析，整體把握植物生理作用的過程。深刻理解知識(shí)難點(diǎn)是問題突破的關(guān)鍵，下面對(duì)其開展難點(diǎn)突破，并總結(jié)知識(shí)規(guī)律。

1.物質(zhì)及能量轉(zhuǎn)化

植物光合作用與細(xì)胞呼吸過程中涉及物質(zhì)與能量的轉(zhuǎn)化，其中物質(zhì)轉(zhuǎn)化可以核心元素為紐帶進(jìn)行串聯(lián)，包括C、H、O;而能量轉(zhuǎn)化則是[H]和ATP的產(chǎn)生與消耗。具體如下：

（1）C、H、O元素的轉(zhuǎn)移

（2）[H]和ATP的產(chǎn)生與消耗

[項(xiàng)目 產(chǎn)生 消耗 [H] 光合作用 光反應(yīng)中水的光解 用于暗反應(yīng)中C3的還原 有氧呼吸 產(chǎn)生于第一、第二階段 消耗于第三階段，與O2結(jié)合生成H2O ATP 光合作用 產(chǎn)生于光反應(yīng)階段，而能量來自光能 用于暗反應(yīng)過程中C3的還原，ATP轉(zhuǎn)變成有機(jī)物中穩(wěn)定的化學(xué)能 有氧呼吸 有氧呼吸的三個(gè)階段均有產(chǎn)生，第三階段相對(duì)較多 用于各項(xiàng)生命活動(dòng)（光合作用的暗反應(yīng)除外） ]

2.曲線變化與代謝特點(diǎn)

（1）圖像分析

植物在不同的環(huán)境中其代謝過程會(huì)有所差異，以自然環(huán)境中的植物為例，其光合作用和呼吸作用受光照的影響，不同時(shí)刻葉肉細(xì)胞的氣體代謝具有一定的特點(diǎn)。

圖2是植物在自然環(huán)境中一晝夜CO2的吸收與釋放速率變化曲線，圖3為對(duì)應(yīng)的葉肉細(xì)胞的氣體代謝圖式，可將其歸納如下。

a點(diǎn)之前、fg段：只進(jìn)行呼吸作用，此時(shí)吸收O2，釋放CO2，對(duì)應(yīng)圖式為圖3（a）。

bc段、ef段：光合作用強(qiáng)度<呼吸作用強(qiáng)度，此時(shí)吸收O2，釋放CO2，對(duì)應(yīng)圖式為圖3（b）。

c點(diǎn)、e點(diǎn)：光合作用強(qiáng)度=呼吸作用強(qiáng)度，此時(shí)不與外界發(fā)生氣體交換，對(duì)應(yīng)圖式為圖3（c）。

ce段：光合作用強(qiáng)度>呼吸作用強(qiáng)度，此時(shí)吸收CO2，釋放O2，對(duì)應(yīng)圖式為圖3（d）。

（2）內(nèi)在關(guān)系

上述過程中隱含著真正光合速率、凈光合速率和細(xì)胞呼吸速率等內(nèi)容，需重點(diǎn)理解三者的概念與關(guān)系，具體如下。

細(xì)胞呼吸速率：單位時(shí)間內(nèi)一定量組織的CO2釋放量或O2吸收量，會(huì)受到溫度的影響。

凈光合速率：單位時(shí)間內(nèi)一定量葉面積所吸收的CO2量或釋放的O2量。

真正光合速率：凈光合速率+細(xì)胞呼吸速率。

因此，由a點(diǎn)之前、fg段可以計(jì)算植物細(xì)胞呼吸速率，而ce段植物細(xì)胞的凈光合速率為正，有糖類積累;bc段和ef段，凈光合速率為負(fù)，消耗自身糖類。實(shí)際分析時(shí)可通過植物的光合作用與呼吸作用相對(duì)強(qiáng)度來確定。

四、教學(xué)反思

上述所呈現(xiàn)的問題解析、難點(diǎn)突破具有一定的參考價(jià)值。下面基于教學(xué)實(shí)踐提出幾點(diǎn)建議。

1.注重知識(shí)歸納

從上述?？碱}的解析過程不難發(fā)現(xiàn)，植物生理作用考題往往圍繞核心知識(shí)開展綜合探究，其中的概念、規(guī)律、原理、方法是解題突破的關(guān)鍵。課堂教學(xué)中，教師應(yīng)把握教材基礎(chǔ)，詳細(xì)解讀重點(diǎn)，開展知識(shí)歸納，引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建知識(shí)框架，使學(xué)生深刻理解知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)涵與外延，形成對(duì)應(yīng)的知識(shí)體系。此外，在總結(jié)歸納教學(xué)中可以結(jié)合具體的應(yīng)用場景，以光合作用與細(xì)胞呼吸為例，結(jié)合植物在外界環(huán)境中一晝夜的代謝曲線，深入總結(jié)不同時(shí)刻或時(shí)間段內(nèi)植物的代謝特點(diǎn)、細(xì)胞內(nèi)的氣體交換圖式，讓學(xué)生直觀感知、加深記憶，為后續(xù)的知識(shí)應(yīng)用打好基礎(chǔ)。

2.強(qiáng)化能力培養(yǎng)

高考既是對(duì)學(xué)生知識(shí)水平的考查，同時(shí)也是對(duì)學(xué)生能力的考查，側(cè)重考查學(xué)生的問題分析與解決能力。從上述模考題的解析過程來看，需要強(qiáng)化學(xué)生的信息獲取能力、圖像分析能力和科學(xué)推理能力。因此，教學(xué)中需要教師強(qiáng)化學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，提升學(xué)生的科學(xué)思維。對(duì)于信息獲取與圖像分析能力的培養(yǎng)，教師可整合與之相關(guān)的知識(shí)模塊，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行讀圖、識(shí)圖。而解題過程應(yīng)注重學(xué)生的思維培養(yǎng)，無須直接給出答案，可讓學(xué)生提取問題的關(guān)鍵信息，思考問題所涉及的知識(shí)點(diǎn)，然后結(jié)合圖像進(jìn)行分析，教師只需進(jìn)行引導(dǎo)總結(jié)，幫助學(xué)生形成解析問題的方法策略。

五、寫在最后

以植物光合作用與細(xì)胞呼吸為基礎(chǔ)命制的綜合題對(duì)學(xué)生的知識(shí)理解和解題思維有著較高的要求，教學(xué)中教師不僅需要引導(dǎo)學(xué)生深刻理解植物的兩大生理過程，還需要讓學(xué)生掌握?qǐng)D像問題的解析方法和分析思路。由于該部分內(nèi)容含有眾多的知識(shí)規(guī)律，教學(xué)中提倡開展難點(diǎn)知識(shí)突破，總結(jié)知識(shí)重點(diǎn)，形成知識(shí)規(guī)律，依托教學(xué)重點(diǎn)發(fā)展學(xué)生的核心素養(yǎng)。

（責(zé)任編輯 黃春香）