高中生物光合作用圖像問(wèn)題的突破探究

摘?? 要：光合作用是高中生物的重難點(diǎn)，尤其部分習(xí)題常結(jié)合圖像設(shè)問(wèn)，考查學(xué)生對(duì)光合作用知識(shí)的理解深度以及靈活應(yīng)用程度.教學(xué)實(shí)踐中為提高學(xué)生解答光合作用圖像問(wèn)題的能力，在認(rèn)真收集、歸納圖像問(wèn)題的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體問(wèn)題情境，灌輸相關(guān)突破思路，使學(xué)生在以后解題中少走彎路，迅速破題.

關(guān)鍵詞：光合作用；圖像問(wèn)題；高中生物

中圖分類號(hào)：G632???????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A???????? 文章編號(hào)：1008-0333（2023）07-0143-03

光合作用涉及很多知識(shí)點(diǎn)，主要有光合作用的階段、各階段發(fā)生的場(chǎng)所、不同階段的物質(zhì)及其轉(zhuǎn)化等

.學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)掌握分析圖像問(wèn)題的相關(guān)技巧，才能順利解答相關(guān)習(xí)題，因此，教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)做好基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)，并做好不同圖像問(wèn)題突破思路的講解.

1 光合作用中O2釋放與吸收?qǐng)D像問(wèn)題

解答該類圖像應(yīng)搞清楚光合作用過(guò)程中O2釋放與吸收對(duì)應(yīng)的生命過(guò)程以及彼此之間的聯(lián)系.光合作用吸收CO2產(chǎn)生O2（可用于衡量總光合速率）.當(dāng)光合速率和呼吸速率相等時(shí)，產(chǎn)生的O2完全被呼吸作用利用，植物并不對(duì)外釋放O2，但是此時(shí)光合作用已經(jīng)開(kāi)始.當(dāng)光合速率強(qiáng)于呼吸速率時(shí)O2會(huì)有兩種去路：一部分O2用于細(xì)胞呼吸，一部分?jǐn)U散到細(xì)胞外（可用于衡量?jī)艄夂纤俾剩?在把握這一關(guān)系的基礎(chǔ)上認(rèn)真觀察給出的圖像變化關(guān)系，結(jié)合影響光合作用的因素，通過(guò)圖像的縱橫向?qū)Ρ葘ふ彝黄瓶?

例1?? 使用密閉培養(yǎng)瓶培養(yǎng)等量綠藻，獲得四組培養(yǎng)液，而后將培養(yǎng)液放在不同的溫度條件下，其中從t1至t4溫度依次升高，在光照和黑暗條件下測(cè)得培養(yǎng)瓶中O2含量的變化如圖1所示，則以下說(shuō)法不正確的是（????? ）.

A.實(shí)驗(yàn)中綠藻呼吸作用相關(guān)酶的活性和溫度正相關(guān)

B.t3條件下產(chǎn)生的O2擴(kuò)散到線粒體內(nèi)以及細(xì)胞外

C.t4條件下綠藻細(xì)胞群體的總光合速率等于呼吸速率

D.t4條件下光下O2增加值低于t3，和t4下呼吸速率增加有關(guān)

分析?? 解答該題的關(guān)鍵在于搞清楚總光合速率與凈光合速率之間的關(guān)系，不能將兩者混淆在一起.由圖1可知不同溫度下黑暗中O2的消耗值不斷增加，可推出與呼吸作用相關(guān)酶與溫度正相關(guān)；t3條件下光下O2增加值大于零，表明部分O2擴(kuò)散到了細(xì)胞外；t4溫度條件下光下O2增加值和黑暗中O2的消耗值相等，表明凈光合作用速率和呼吸速率相等，而總光合速率為呼吸速率的兩倍；t3和t4相比光合速率增加幅度小于呼吸速率增加幅度.綜上分析C項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤.

2 光合作用CO2變化圖像問(wèn)題

解答光合作用CO2變化圖像問(wèn)題時(shí)為更好找到切入點(diǎn)應(yīng)注重把握以下幾點(diǎn)：明確光合作用的必需條件，其中光照是時(shí)?？疾榈臈l件；在不同的情況下光合作用強(qiáng)度可能有所不同，其利用的CO2有時(shí)僅來(lái)自呼吸作用，有時(shí)來(lái)自外界以及呼吸作用.由此可見(jiàn)植物不從外接吸收CO2時(shí)，要么沒(méi)有進(jìn)行光合作用，要么光合速率和呼吸速率相等.對(duì)于有多少CO2來(lái)自呼吸作用，可在同條件下僅要求植物呼吸測(cè)得.

例2?? 在溫度最適宜，光照強(qiáng)度不變情況，使用圖2（a）裝置測(cè)量1h內(nèi)密閉溶液中CO2的變化量，并畫出對(duì)應(yīng)的圖線如圖2（b）所示，則以下分析正確的是（????? ）.

A.a-b段葉綠體中ATP的運(yùn)輸方向?yàn)榛|(zhì)→類囊體膜

B.前30min綠色植物真正光合速率平均為64ppm CO2/min

C.適當(dāng)升高溫度，該植物光合作用光飽和點(diǎn)將不變

D.在第10 min突然黑暗，葉綠體基質(zhì)中C3的含量會(huì)迅速下降

分析?? 解答該題的關(guān)鍵在于明確光合作用不同階段的場(chǎng)所以及對(duì)應(yīng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過(guò)程.同時(shí)，理解真正光合速率指的是總光合速率.搞清楚光飽和點(diǎn)指光合作用強(qiáng)度不再隨光照強(qiáng)度增強(qiáng)而升高的點(diǎn).a-b段CO2處于下降狀態(tài)，光合作用強(qiáng)度強(qiáng)于呼吸作用，在暗反應(yīng)階段CO2用于合成三碳化合物，ATP從類囊體膜運(yùn)輸至基質(zhì)；前30min中凈光合作用速率為（1680-180）/30=50ppmCO2/min.由b～c段可知呼吸作用釋放CO2的速率為（600-180）/30=14ppm CO2/min，則真正光合速率平均為50+14=64ppm CO2/min；根據(jù)題干描述升高溫度光合作用速率減小，光飽和點(diǎn)會(huì)下降；第10min突然黑暗A(chǔ)TP和［H］會(huì)降低，C3的還原被抑制，含量會(huì)增加.綜上分析選擇B項(xiàng).

3 光合作用過(guò)程圖像問(wèn)題

為順利解答光合作用過(guò)程圖像問(wèn)題，應(yīng)要求學(xué)生做好以下幾點(diǎn)：其一，做好光合作用知識(shí)整理，畫出光合作用模型圖，以更好地加深記憶.同時(shí)，圍繞關(guān)鍵詞做好相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的歸納，如按照條件、場(chǎng)所、物質(zhì)變化、能量變化畫出思維導(dǎo)圖，形成系統(tǒng)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，切實(shí)打牢基礎(chǔ).其二，認(rèn)真觀察給出的圖像，充分挖掘隱含條件，聯(lián)系光合作用模型，搞清楚圖像中對(duì)應(yīng)的物質(zhì)以及過(guò)程.

例3?? 如圖3為植物葉肉細(xì)胞葉綠體類囊體膜上發(fā)生的部分代謝過(guò)程，在兩種載體蛋白作用下H+能夠在膜兩側(cè)穿梭，則以下說(shuō)法不正確的是（????? ）.

A.圖中過(guò)程產(chǎn)生了O2、ATP以及NADPH等

B.H+可在不消耗ATP下由葉綠體進(jìn)入到類囊體腔

C.通過(guò)類囊體膜轉(zhuǎn)運(yùn)H+的兩種機(jī)制不同

D.產(chǎn)生的O2擴(kuò)散到細(xì)胞外共需穿過(guò)生物膜的層數(shù)為3層

分析?? 該問(wèn)題難度不大，主要考查光反應(yīng)階段相關(guān)知識(shí).但是該題有所創(chuàng)新，解題時(shí)需要結(jié)合圖像，充分理解圖像中各過(guò)程表示的含義.圖3過(guò)程為光反應(yīng)階段，該階段產(chǎn)生O2、ATP以及NADPH；由圖可知在電子傳遞能量驅(qū)動(dòng)下，H+由葉綠體進(jìn)入到類囊體腔可不消耗ATP；由圖可知H+由葉綠體進(jìn)入類囊體腔為主動(dòng)運(yùn)輸，而從類囊體腔進(jìn)入到葉綠體基質(zhì)則是協(xié)助擴(kuò)散.類囊體腔產(chǎn)生O2，經(jīng)過(guò)類囊體膜、葉綠體膜（兩層膜）、細(xì)胞膜擴(kuò)散到細(xì)胞外，共穿過(guò)4層膜.綜上分析D項(xiàng)錯(cuò)誤.

4 光合作用O2和CO2圖像問(wèn)題

光合作用O2和CO2圖像問(wèn)題主要考查學(xué)生對(duì)光合作用以及呼吸作用關(guān)系的理解.當(dāng)然條件改變會(huì)導(dǎo)致某一生理過(guò)程的改變.解答該類圖像問(wèn)題需要深入理解光合作用以及呼吸作用原理，明確光合作用中光反應(yīng)與暗反應(yīng)之間是相互影響的.另外，凈光合作用產(chǎn)生的O2會(huì)擴(kuò)散到細(xì)胞外到葉肉細(xì)胞的間隙中.認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，在結(jié)合對(duì)題干描述便不難回答相關(guān)問(wèn)題.

例4?? 陽(yáng)光穿過(guò)上層植物葉片會(huì)形成光斑.光斑會(huì)隨著太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化.繪制紅薯葉在光斑照射前后吸收CO2和釋放O2的情況圖像如圖4所示，則（ ?????）.

A.ab段變化由光斑移動(dòng)引起，和葉綠體中ADP與NADP+的濃度關(guān)系不大

B.b點(diǎn)葉肉細(xì)胞間隙的O2濃度高于a點(diǎn)

C.光斑開(kāi)始，光合作用開(kāi)始，光斑移開(kāi)光合作用停止

D.ⅠⅡ代表的陰影面積可能不一定相等

分析?? 解答該題的關(guān)鍵在于應(yīng)明確、理解以下內(nèi)容：由光合作用條件可知光斑移動(dòng)會(huì)給光合作用強(qiáng)度產(chǎn)生影響；沒(méi)有光照光合作用光反應(yīng)階段產(chǎn)生的物質(zhì)仍會(huì)提供給暗反應(yīng)階段使用，因此，光合作用不會(huì)立即停止，直到光反應(yīng)階段產(chǎn)生的物質(zhì)被暗反應(yīng)利用完.ab段光合作用先增強(qiáng)后變?nèi)?，原因在于暗反?yīng)提供的ADP和NADP+逐漸消耗減少造成的；a到b點(diǎn)光合作用雖然減弱，但是O2一直在釋放，因此，b點(diǎn)氧氣濃度高于a點(diǎn)；光斑移開(kāi)O2仍有釋放，表明光斑移開(kāi)光合作用仍在進(jìn)行；光斑開(kāi)始積累的ATP和［H］會(huì)在光斑移開(kāi)后被利用完，因此，ⅠⅡ代表的陰影面積是相等的.綜上分析只有B項(xiàng)正確.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 鄧玉金.基于學(xué)科核心素養(yǎng)的高中生物教學(xué)策略——以“光合作用”一節(jié)為例［J］.高考，2022（02）：117-119.

［2］ 許佳.高中生物呼吸作用和光合作用解題技巧分析［J］.數(shù)理化解題研究，2021（19）：108-109.

［責(zé)任編輯：季春陽(yáng)］

收稿日期：2022-12-05

作者簡(jiǎn)介：劉亮（1986.3-），女，安徽省安慶人，碩士，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中生物教學(xué)研究.