精讲册微专题3　精准分析与解释生物学问题

微专题3精准分析与解释生物学问题高考生物学某省市专用微专题解读

高考试题在理解能力这一层次上要求考生能运用所学知识与观点,通过

比较、分析与综合等方法,对某些生物学问题进行解释、推理,作出合理的判断或得出

正确的结论,如解释某种生物学现象出现的原因、推测某种操作(措施)带来的影响或

解释该操作(措施)本身的目的等。解释生物学问题,需要有相关依据(如原理、数据、

条件等)支撑,关键词或关键句之间的逻辑正确,描述所用的限定词恰当,阐述的内容不

存在科学性错误。一、支持生物学问题的依据分析下面的两个案例:案例1:台盼蓝染液可将某哺乳动物的死细胞染成蓝色,而活细胞不会被染色。支持这一现象的依据是:活细胞的细胞膜具有选择透过性,台盼蓝染液不能通过细胞膜

进入活细胞,因此活细胞没有被染成蓝色;死细胞的细胞膜失去了选择透过性,台盼蓝可

进入细胞将其染成蓝色。案例2:农业生产中的一些栽培措施,如中耕(即作物生长期中,在植株之间去除杂草并进

行松土)可以影响作物的生理活动,促进作物的生长发育,达到增加产量等目的。矿质元素、水和光等是影响农作物生长发育的环境因素;同一物种间(如某种作物之

间)和不同物种间(如作物与杂草之间)对以上环境因素的竞争(如对光的竞争)则是生物

因素。中耕对农作物生长发育的影响可以从松土和除杂草两个方面分析:措施所影响的对象依据松土有氧呼吸、主动运输松土能增加土壤孔隙度(反映土壤氧气含量),加快根系有氧呼吸速率以产生更多能量,促进根系以主动运输的方式吸收土壤中的矿质元素除杂草种间竞争减少杂草对光、矿质元素和水分等的竞争分析以上两个实例可以发现:第一,一种生物学现象出现的原因可能有一个,也可能有多个;第二,解释生物学问

题的依据(出现的原因)可以从生物自身的结构特征寻找(如活细胞的细胞膜是完整的,

具有选择透过性),也可以从生物特定的功能特点寻找(如主动运输需要细胞呼吸提供

能量),有时,还需要从实际得到的数据(如实验结果)等来阐述或补充。典例1

(2023新课标,2,6分)我国劳动人民在漫长的历史进程中,积累了丰富的生产、

生活经验,并在实践中应用。生产和生活中常采取的一些措施如下。①低,即果实、蔬菜等收获后在低下存放②春化处理,即对某些作物萌

发的种子或幼苗进行适度低③风干储藏,即小麦、玉米等种子收获后经适当

风干处理后储藏④光理,即在作物生长的某一时期控制每天光照和黑暗的相

对时长⑤合理密植,即栽种作物时做到密度适当,行距、株距合理⑥间作种植,即同

一生长期内,在同一块土地上隔行种植两种高矮不同的作物关于这些措施,下列说法合理的是

(

)A.措施②④分别反映了低夜长短与作物开花的关系B.措施③⑤的主要目的是降低有机物的消耗C.措施②⑤⑥的主要目的是促进作物的光合作用D.措施①③④的主要目的是降低作物或种子的呼吸作用强度A解题分析措施所能达到的目的依据②④影响作物开花②冬性一年生作物(如冬小麦)和某些二年生作物(如白菜、萝卜)需要经历一段时期的低开花;④物的开花受光制,长日植物(如油菜)在昼夜(24h)中,日照长度长于一定时数才能开花;短日植物(如晚稻),日照长度短于一定时数才能开花①③降低细胞呼吸强度,减少有机物

的消耗果实和蔬菜在收获后细胞仍在进行较旺盛的代,包括相应的物质转化和呼吸作用。①利用适度低可降低酶活性,从而减弱呼吸作用,适度低持细胞活体状态,保持果蔬的品质;③风干处理可降低种子中自由水的含量,降低细胞呼吸强度⑤⑥改善或促进光合作用以提高农作物的产量植物通过光合作用制造有机物,光合作用所需的外界条件主要有光、CO2和水等;⑤合理密植可避免因种植密度过大而影响植物整体对光的吸收和利用,同时避免因CO2供应不足而影响光合作用强度;⑥间作能提高作物对光能的利用,提高作物光合作用强度典例2

(2023北京,18节选)为了某省市人工光照对节肢动物群落的影响,研究者某省市森林边缘进行了延长光照时间的实验(此实验中人工光源对植物的影响可以忽略;实

验期间,天气等环境因素基本稳定)。实验持续15天:1~5天,无人工光照;6~10天,每日黄

昏后和次日太阳升起前人为增加光照时间;11~15天,无人工光照。在此期间,每日黄昏

前特定时间段,通过多个调查点的装置捕获节肢动物,按食性将其归入三种生态功能团,

即植食动物(如蛾类幼虫)、肉食动物(如蜘蛛)和腐食动物(如蚂蚁),结果如图。(1)动物捕获量直接反映动物的活跃程度。本研究说明人为增加光照时间会影响节肢

动物的活跃程度,依据是:与1~5、11~15天相比,

。6~10天肉食动物和腐食动物的平均捕获量较多,植食动物的平均捕获量较少解题分析从图中数据观察到,与1~5、11~15天相比,6~10天增加光照时间(人工干预)导

致的现象是肉食动物和腐食动物的平均捕获量较多,植食动物的平均捕获量较少,该实

验结果的数据是支持人为增加光照时间会影响节肢动物的活动程度的现实依据。二、关键词(关键句)之间的逻辑造成一种生物学现象的条件可能仅一个,也可能是多方面的。多种条件之间,有些

是相对独立的,有些存在多种类型的逻辑关系(如因果关系)。解释生物学现象要按照

各条件之间的逻辑关系阐述。分析下面的两个案例:案例1:某生态系统中存在食物链:植物甲→食草动物乙→食肉动物丙,甲、乙、丙种群

数量保持相对稳定,请分析原因。以乙为对象进行分析,造成乙种群数量相对稳定的条件主要有两个:①存在捕食者;

②环境资源量(如食物等)有限。这两个条件基本是相互独立的,解释该现象出现的原

因不需要分谁先谁后。乙种群数量保持相对稳定的主要原因,一方面是丙会捕食乙,使

乙的数量不会无限制增加;另一方面是该生态系统的环境资源量有限,不容限制繁殖。案例2:根据光合作用中CO2的固定方式不同,可将植物分为C3植物和C4植物等类型。C4植物的CO2补偿点(环境CO2浓度降低导致光合速率与呼吸速率相等时的环境CO2浓度)比C3植物的低。研究发现,在同等程度干旱条件下,C4植物比C3植物生长得好,请分析原因。仅分析以上内容,影响C3植物和C4植物生长发育的条件有两个,一是干旱(环境因

素),二是各自的CO2补偿点不同(自身因素)。影响因素干旱CO2补偿点特点干旱环境通常高、湿度较低

主要影响对象气孔光合速率导致的现象植物蒸腾作用较强,为防止水分散失过多,气孔会关闭或开度减小气孔开度减小使叶片吸收CO2的量减少;当CO2浓度减少至C3植物的CO2补偿点时(净光合速率为0),C4植物的净光合速率仍大于0以上两个条件是存在因果关系的:干旱导致气孔开度减小,气孔开度减小又影响植

物的光合速率。因此,解释该现象需要注重关键句之间的逻辑,即在同等程度干旱条件

下,C4植物比C3植物生长得好,原因是干旱导致叶片气孔开度减小,叶片吸收CO2的量减

少;与C3植物相比,C4植物更适应低CO2浓度的环境。典例

(2023湖南,17节选)如图是水稻和玉米的光合作用暗反应示意图。卡尔文循环

的Rubisco对CO2的Km为450μmol·L-1(Km越小,酶对底物的亲和力越大),该酶既可催化

RuBP与CO2反应,进行卡尔文循环,又可催化RuBP与O2反应,进行光呼吸(绿色植物在光

照下消耗O2并释放CO2的反应)。该酶的酶促反应方向受CO2和O2相对浓度的影响。与

水稻相比,玉米叶肉细胞紧密围绕维管束鞘,其中叶肉细胞叶绿体是水光解的主要场所,

维管束鞘细胞的叶绿体主要与ATP生成有关。玉米的暗反应先在叶肉细胞中利用

PEPC(PEPC对CO2的Km为7μmol·L-1)催化磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)与CO2反应生成C4,固

定产物C4转运到维管束鞘细胞后释放CO2,再进行卡尔文循环。回答下列问题:

(2)在干旱、高光照强度环境下,玉米的光合作用强度

(填“高于”或“低于”)水稻。从光合作用机制及其调控分析,原因是

(答出两点即可)。高于玉米的PEPC的Km值较低,可以利用低浓度的CO2;玉米CO2的浓缩机制使维管束鞘细胞内CO2/O2的值比水稻叶肉细胞的高,更利于卡尔文循环解题分析

题中的核心内容可以转为表中所示内容。主要因素(条件)主要特点主要影响对象导致的现象环境因素干旱通常高、湿度较低气孔气孔关闭或开度减小光照强度高光强光反应光反应强度(O2的产生速率)较大自身因素O2产生、卡尔文循环、光呼吸的场所水稻产生O2、卡尔文循环和光呼吸的场所均在叶肉细胞;玉米O2在叶肉细胞产生,卡尔文循环和光呼吸发生在维管束鞘细胞中卡尔文循环和光呼吸强度受环境因素影响(一定范围内,光照强度越大,O2产生速率越大;干旱导致气孔开度减小,叶片吸收CO2的量减少),与水稻相比,玉米的CO2浓缩机制使维管束鞘细胞CO2/O2的值较高,卡尔文循环强度较大、光呼吸强度较低Rubisco/PEPC对CO2的Km值Km值越小,越利于CO2的固定干旱这一环境因素导致水稻和玉米叶片的气孔开度减小,使叶片吸收CO2的量减少;此

外,高光照强度使水稻和玉米产生O2的速率较高。结合自身因素分析,水稻O2的产生、

光呼吸和卡尔文循环均发生在叶肉细胞中,低CO2浓度环境加上相对较高的O2浓度使

得Rubisco催化光呼吸速率更高;与水稻相比,玉米水光解产生O2主要在叶肉细胞中,光

呼吸和卡尔文循环发生在维管束鞘细胞中,进入叶肉细胞的CO2在PEPC作用下形成C4

并压缩至维管束鞘细胞,之后又分解成CO2,使维管束鞘细胞中的CO2/O2的值较大,维管

束鞘细胞中光呼吸速率低于卡尔文循环的速率。由此可以发现,环境因素和自身因素

对植物光合作用强度的影响有一定的顺序性,即先是环境因素影响叶片气孔开度和O2

产生速率,后是自身因素影响光合作用强度。此外,自身因素又具有一定的独立性,体现在:Rubisco和PEPC对CO2的亲和力不同,使得CO2的固定存在差异,这一差异进而影响光合作用强度。综上所述,在干旱、高光照强度环境下,玉米的光合作用强度高于水稻。三、限定词的恰当性限定词是指概括或解释某种生物学现象时,不能随意笼统地概括,也不能把面说得

太窄。分析下面的两个案例:案例1:原核生物没有线粒体,不能进行有氧呼吸。细胞呼吸是指有机物在细胞内经过一系列的氧化分解,生成CO2或其他产物,释放

能量并生成ATP的过程。对于大多数生物而言,有氧呼吸是细胞呼吸的主要形式,有氧

呼吸的主要场所是线粒体。与真核细胞相比,原核细胞没有以生物膜为基础的各种细

胞器(如线粒体、叶绿体等)。原核生物可以分为好氧菌、专性厌氧菌、兼性厌氧菌等

不同类型,好氧菌细胞膜上存在与有氧呼吸相关的酶,是细胞的产能场所。因此,可以描

述为原核生物没有线粒体,但一部分原核生物可以进行有氧呼吸。案例2:DNA与RNA所含碱基的种类相同。DNA所含碱基种类有4种,分别是A(腺嘌呤)、T(胸腺嘧啶)、G(鸟嘌呤)、C(胞嘧

啶);RNA所含碱基种类有4种,分别是A、U(尿嘧啶)、G、C。二者既有相同的碱基(即

A、G、C),也有不同的碱基(DNA含特有碱基T,RNA含特有碱基U),因此,不能说DNA

与RNA所含碱基的种类相同,也不能说不同,可以表述为不完全相同或有所不同。对以上实例分析时所用到的限定词“一部分”“不完全”是准确描述生物学现象的

核心,要做到准确描述,就必须清楚知道生物学现象背后的多种限定条件和可能性。只

有这样,解释生物学现象才能准确,有意义。典例

(多选)(2021山东,16改编,3分)关于细胞中的H2O和O2,下列说法正确的是(

)A.由葡萄糖合成糖原的过程中一定有H2O产生B.有氧呼吸第二阶段一定消耗H2OC.植物细胞产生的O2只能来自光合作用D.光合作用产生的O2中的氧元素只能来自H2OABD限定词

“一定”“只能”。解题分析

糖原(为多糖)的单体是葡萄糖,葡萄糖合成糖原的反应属于脱水缩合反应,一定有H2O产生,A选项所用的限定词是准确的,A正确。有氧呼吸第二阶段在线粒体基质中进行,丙酮酸和H2O彻底分解成CO2和NADH,并释放出少量的能量,因此,B选项所用

的限定词是准确的,B