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尹利军:“光合作用”考点命题探析  

2014-12-18 12:16:49|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢,是地球上几乎全部生命的能量来源,是高中生物中的主干知识和历年高考命题的热点,特别是光合作用与呼吸作用对作物产量影响及影响光合作用的因素等更是每年高考命题的高频点。本文以2010年高考理综生物部分试题为例,探究光合作用命题特点及规律,供复习备考参考。

一、考点:光合作用的过程

光合作用过程是研究光合作用的基础,近几年高考理综生物试题多从分子水平围绕光合作用光反应和暗反应中物质变化(如NADPH、ATP、C3、C5等物质在不同条件下的数量变化)及二者间相互关系为命题点,考查对光合作用发生的条件物质的变化能量的变化及对整个过程的理解程度。

“光合作用”考点命题探析 - mlsyxp - mlsyxp的博客

12010年重庆卷·2图1为光能在叶绿体中转换的示意图,U、V、W、X、Y代表参与光能转换的物质。下列选项,错误的是( )

A.U在光合作用里的作用是吸收和传递光能

B.V吸收光能后被激发,使H2O分解产生电子流

C.W为CO2的还原剂,其能量是稳定化学能来源之一

D.U至Y的能量转换在叶绿体囊状结构薄膜上进行

【解析】本题从分子水平考查光合作用过程及识图、析图能力。解题的关键是清楚图中各字母的含义与过程分析,U、V、W、X、Y代表参与光能转换的物质,分别是除少数特殊状态的叶绿素a的其它色素、少数特殊状态的叶绿素a、NADPH、NADP+、(CH20),结合光能在叶绿体中转换过程(光能先转化为电能然后转换为活跃的化学能而后转化为稳定的化学能)教材知识可知,U(类胡萝卜素、叶绿素b和绝大多数叶绿素a)在光合作用里的作用是吸收和传递光能,该光能传递到少数特殊状态的叶绿素a后,处于特殊状态下的叶绿素a从水中不断夺取电子,形成电能,电能一部分以活化能被储存在NADPH中,另一部分以活化能被储存在ATP中,供暗反应合成储存稳定能量的有机物。其中光能转化为电能然后转换为活跃的化学能在光反应过程完成,场所是叶绿体囊状结构薄膜上,活跃的化学能而后转化为稳定的化学能则是暗反应过程在叶绿体的基质中完成。

答案:D

复习启示:过程图、概念图是高考考查学生识图能力题型,解题中首先要具备扎实的基础知识,平时学习过程中注重对教材中涉及的图表内容分析和灵活应用是解答此类题目关键。

二.考点:光合作用的影响因素

作为一个生理反应过程,植物的光合作用受到各种内因和外界因素的影响,内因有植物的种类、植物或器官的不同发育期、叶绿体中色素的数量、酶的数量等;外界因素主要有光照强度、二氧化碳浓度、温度、水、矿质元素种类与数量等。通过图表、曲线、实验等形式考查影响光合作用的因素,进而分析光合作用过程与作物产量的关系,是高考考查学生对光合作用理解程度及分析问题、解决问题能力的常规方式。

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例2(2010年安徽卷·29·Ⅰ为探究影响光合作用强度的因素,将同一品种玉米苗置于25℃条件下培养,实验结果如图2所示。请回答。

⑴与D点相比,B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是__________,C点条件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是__________。

⑵实验结果表明,在__________的条件下施肥效果明显,除本实验所涉及的因素外,从增加光合面积的角度考虑,采取__________措施能提高玉米的光能利用率。

【解析】本题考查光合作用的影响因素及识图分析判断能力。通过图2可以看出光合作用的影响因素有光照强度、含水量、矿质元素(施肥)等影响因素,B点与D点比较,土壤含水量及施肥情况相同,而光照强度D高于B点,故B点条件下限制玉米CO2吸收量的因素是光照强度。C点与D点位于同一条曲线中,光照强度相同,施肥情况相同,C点比D点光合作用弱,是因为C点土壤含水量低。通过图解可看出施肥影响明显是在含水量大于40%。从增加光合面积的角度考虑,增加光能利用率的措施是合理密植。

答案:⑴光照强度;水分⑵土壤含水量在40%~60%;合理密植

复习启示:曲线、图表题型是高考考查学生识图能力、分析能力和思维缜密程度的能力题型,在复习中要加强对相关题型进行组题训练(如曲线组题训练,从曲线数量上可以涉及单曲线题目、双曲线题目、多曲线题目),注意总结相关典型题的解题规律和通性通法,提高解题能力。解答曲线题的关键是:

①识标是基础。认真审题,明确解题要求,仔细识别坐标图中纵坐标、横坐标所表达的变量。找出纵、横坐标之间的联系,是解答此类题目的基础,如例题中植物光合作用速率(因变量)随土壤含水量(自变量)的增加而增强。

②明点是关键。坐标图上的曲线是满足一定条件的点的集合,在这些点的集合中,有些特殊点,如曲线的起点、转折点、终点、曲线与纵横坐标,以及其它曲线的交叉点等,它们隐含着某些限制条件或某些特殊的生物学含义,明确这些特殊点的含义是解答此类题目的关键。

③描线是根本。“坐标曲线题”最终考查的还是对曲线的理解,以及对坐标曲线形状、数值的正确描述。例如,曲线的走势怎样?曲线何时开始上升?何时趋向平缓?何时出现转折?引起转折的原因是什么?能分析清楚这些问题是解答此类题目的根本之所在。

④要注意限制因素的含义,如分析CO2浓度对光合作用的影响时,要注意温度、光强度等外界因素的限制。

三.考点:光合作用与细胞呼吸等其他知识的综合

能综合运用所学知识解决生物学问题或现象是高考考查中一项较高的能力要求。植物光合作用几乎是自然界其它生命体活动的主要能量来源,必然与生物体其它生理活动发生各种联系,这些联系是命题者命题的绝佳考点。在植物细胞代谢中,考查频率最高的是光合作用与呼吸作用的综合,这既能考查学生对学科内知识的理解、掌握及综合运用情况,也能考查学生运用所学知识解释或解决生产实践(如提高粮食产量)问题的能力。

32010年浙江卷·29·Ⅰ试管苗的光合作用能力较弱,需要逐步适应外界环境才能往大田移栽。研究人员进行了“改变植物组织培养条件缩短试管苗适应过程”的实验,实验在适宜温度下进行,图3甲和乙表示其中的两个实验结果。

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请回答:

(1)图甲的实验是在大气CO2浓度下进行的。据图分析,试管苗在不加蔗糖的培养中______和______更高。

(2)图乙是试管苗在密闭、无糖培养基条件下测得的24h内CO2浓度变化曲线。图中bc段CO2浓度升高缓慢是因为______,cd段CO2浓度急剧下降是因为试管苗______。若d点时打开培养瓶塞,试管苗的光合速率______。

(3)根据上述实验结果推知,采用无糖培养基、______和______可缩短试管苗的适应过程。

【解析】本题以曲线形式考查光合作用影响因素与细胞呼吸等其它生理活动的联系,考查学生对曲线的分析推理能力。从甲图来看,不加蔗糖的培养基中在相同的光照强度下光合速率要比加蔗糖的培养基高,且达到最大光合速率时需要的最小光照强度(光饱和点)也比加蔗糖的培养基高。图乙表示一昼夜中环境CO2浓度变化曲线,bc段上升缓慢的原因是凌晨温度较低,酶活性降低,呼吸速率较慢导致CO2释放减少所致;cd段急剧下降是因为光合作用消耗大量CO2所致,d点时光照强度不再是限制光合作用的因素,由图中可以看出此时CO2浓度是影响光合作用的因素,而大气CO2比瓶内高,所以更有利于提高光合速率。从甲乙两图中可以得出不加蔗糖的培养基、适当增加CO2浓度、适当增加光照强度、延长光照时间等可以提高光合作用强度。

答案:(1)光合速率光饱和点(2)温度较低,酶的活性降低,细胞呼吸较弱,产生的CO2较少cd段光照的增强,光合作用增强,消耗大量的CO2,所以CO2浓度急剧下降升高(3)延长光照时间增加光照强度增加CO2浓度(任选两个)

复习启示:生物综合题都是在每个知识点的基础建立起来的,在复习中注意掌握每个知识点的原理、过程及适用条件是解综合题的关键,同时要注意加强进行综合题的训练,如细胞物质结构基础与细胞工程的综合、细胞代谢与调节综合、减数分裂与遗传规律及育种综合、光合作用及呼吸作用与生态学中物质循环和能量流动综合等,建立小型综合知识网络,总结各种综合题的解题技巧和规律,提高审题能力等是解决综合题的另一关键。

四.考点:光合作用的有关实验

生物学是一门实验科学,在高中生物中的每一章节都能涉及实验考查的命题素材。近几年的理综生物实验主要围绕细胞代谢(探究或验证光合作用所需的条件、细胞呼吸的类型及条件、物质跨膜运输方式等)、生命活动调节(探究或验证植物激素的发现、运输、生理作用及作用原理,动物的激素分泌器官、作用原理,神经调节的方式等)、遗传基本规律(探究或验证遗传规律实质、基因位置推断、显隐性状推断、遗传规律与生物育种等)等主干知识及新情境条件下的实验设计、分析等方面考查。

例4(2010年福建卷·26·I东海原甲藻(简称甲藻)是我国东海引发赤潮的藻种之一,研究甲藻光合作用的生理特性可为认识赤潮发生机理提供重要信息。

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(一)某研究小组探究pH对甲藻光合作用的影响,设计了以下实验:

将生长旺盛的甲藻等量分成5组培养,各组藻液pH分别设定为6.0、7.0、8.0、9.O、10.0,在黑暗中放置12h,然后在适宜光照等相同条件下培养,随即多次测定各组氧气释放量并计算净光合速率。将实验结果绘制成图4。

(1)本实验除了通过测定氧气释放量,还可以通过测定______吸收量来计算净光合速率。

(2)黑暗放置过程中,藻液pH会有所变化.因此在测定氧气释放量前.需多次将各组pH分别调到______,这是控制实验的______变量。

(3)若甲藻长时间处于pH=10.0条件下,甲藻(能、不能)正常生长繁殖,请据图分析并说明原因:______。

(4)实验表明,甲藻光合作用适宜pH在6.0~9.0之间,但海水在该pH条件下,一般不会发生赤潮,原因是赤潮除了与pH、温度、光照强度等因素有关外,最主要还与海水的______有关。

(二)研究小组进一步探究了温度对甲藻光合作用的影响。根据实验结果得出:甲藻生长繁殖的适宜温度为15℃~30℃。最适温度为25℃左右,当温度为9℃和33℃时,甲藻不能正常生长繁殖。请根据这些信息在图5中画出净光合速率随温度变化的示意曲线。

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【解析】本题以温度与pH等环境因素对其光合作用的影响角度考查实验设计与分析能力。常用的净光合速率的观察指标有植物氧气释放量、二氧化碳吸收量、有机物的积累量等。由题意可知,本题是为了探究pH对甲藻合作用的影响,所以PH值是自变量,且开始时pH分别设定为6.0、7.0、8.0、9.O、10.0等差别,但是黑暗放置过程中,藻液pH会有所变化,作为实验的自变量要保持稳定,才能说明不同实验组所出现的实验结果不同是由自变量不同引起的,所以在测定氧气释放量前.需多次将各组pH分别调到原设定PH值或起始PH值。从图中可以看出在pH=10.0条件下,净光合速率为负值,甲藻不能积累有机物,故甲藻不能正常生长。赤潮发生的主要原因是水体富营养化,是由与N、P元素增多导致藻类大量繁殖,氧气被大量消耗致使水体缺氧,是水生生物大量死亡,加剧氧气的消耗引起的现象成为赤潮。

 

根据题干“甲藻生长繁殖的适宜温度为15℃~30℃,最适温度为25℃左右,当温度为9℃和33℃时,甲藻不能正常生长繁殖”信息可知,在15℃~30℃这个温度范围来甲藻净光合速率必须大于零;最适温度为25℃左右,所以在25℃曲线达到最高点;当温度为9℃和33℃时,甲藻不能正常生长繁殖,意味在9℃和33℃时,净光合速率必须小于或等于零,然后根据分析绘制曲线。

答案:(1)CO2(2)原设定的PH值(起始PH值)自“光合作用”考点命题探析 - mlsyxp - mlsyxp的博客

(3)不能因为处于PH=10.0的条件下,甲藻的净光合作用速率为负值,甲藻不能生长繁殖。

(4)富营养化(N、P含量或矿质元素含量)

(二)曲线如图6所示。

复习启示:高考实验设计的基本理论在教材,备考实验能力要以教材为依据。首先,要掌握教材基础实验方法与技能,学会迁移与运用。教材中的实验包含了中学生物实验的基本方法与技能,如实验原理、实验材料的选择、实验步骤设计和实验结果的分析等,它们不仅是高考直接考查的内容(考纲规定部分),也是考生进行实验分析与设计的基础。其次,要利用好教材的经典实验。课本中介绍的科学家的典型实验蕴含着科学实验与探究的思想、方法和技术,在复习中充分利用好这些材料是提高实验探究能力的重要途径。例如,“噬菌体侵染细菌的实验”,教材利用这一科学史上的经典实验证明DNA是遗传物质的,这一实验还可以给我们的启示是实验材料如何选择及同位素标记技术的应用等技术、方法层面的知识。 再次,要形成实验设计与探究的基本思路。从解题技巧的角度来看,实验设计题目总体上可以用以下流程进行分析和设计:了解题目要求→明确实验类型(验证和探究)→明确实验目的(干什么)→分析实验原理(根据实验现象、结合教材原理或规律进行推断)→确定实验变量(自变量和无关变量的控制)→设计实验步骤(根据提供的材料或要求进行分组编号、控制变量、确定观测对象)→预期结果与分析及结论。掌握了这个设计流程,在高考中涉及的多数实验设计及分析题目都能迎刃而解。

本文载《高考》2010年第9期

河北省迁安市第一中学河北唐山(064400)尹利军

本文转载自mlsyxp《“光合作用”考点命题探析》

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