高考生物學的第一主干是以“生物的新陳代謝”為基本內(nèi)容,高考試題常常將“生命活動的調(diào)節(jié)”的相關(guān)內(nèi)容恰當?shù)厝谌肫鋬?nèi),命制成綜合性較強的選擇題或以圖表、實驗設(shè)計等呈現(xiàn)方式的非選擇題。這樣的命題方式和考查形式,不僅可增大知識目標的考查廣度和深度,也大大提升了對考生4項能力要求的考查力度。其重要考點主要可分為以下6個方面。
1 酶的催化特點的實驗探究
酶的催化具有高效性和專一性。影響酶催化的化學反應(yīng)速率的因素不僅有溫度、pH,還有底物的濃度、酶的濃度等。該考點試題的命制多以坐標圖、實驗裝置圖等形式呈現(xiàn)。
例1(2003年上海卷-11)下圖縱軸為酶反應(yīng)速率,橫軸為底物濃度,其中正確表示酶量增加1倍時,底物濃度和反應(yīng)速率關(guān)系的是 ( B )
例2(2005年全國卷Ⅰ-4)將小麥種子分別置于20℃和40℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)4天,依次取等量的萌發(fā)種子分別制成提取液Ⅰ和提取液Ⅱ。取3支試管甲、乙、丙,分別加入等量的淀粉溶液,然后加入等量的提取液和蒸餾水,45℃水浴保溫5分鐘,立即在3支試管中加入等量斐林試劑并煮沸2分鐘,搖勻觀察試管中的顏色,結(jié)果是( D )
A.甲呈藍色,乙呈磚紅色,丙呈無色
B.甲呈無色,乙呈磚紅色,丙呈藍色
C.甲、乙皆呈藍色,丙呈磚紅色
D.甲呈淺紅色,乙呈磚紅色,丙呈藍色
2 植物礦質(zhì)營養(yǎng)的實驗研究——溶液培養(yǎng)法
植物生活所必需的14種礦質(zhì)元素都是采用完全培養(yǎng)液與缺素培養(yǎng)液進行無土栽培的實驗獲知的。高考命題常常選擇這樣的素材,來考查學生的科學探究能力。
例3 (2005年全國Ⅲ-30)取生長狀態(tài)相同的兩組番茄幼苗,置于表中所列A、B兩種培養(yǎng)液中,在相同的適宜條件下培養(yǎng),甲組用A培養(yǎng)液,乙組用B培養(yǎng)液。
培養(yǎng)液成分
A
B
Ca(NO3)2
KH3PO4
KCl
MgSO4
FeSO4
其它微量元素
蒸餾水
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
-
+
+
+
(1)若干天后發(fā)現(xiàn),兩組番茄苗下部葉片顏色不同,甲組呈綠色,乙組呈黃色。(表中+表示有,-表示無)
(2)為了證明發(fā)生此現(xiàn)象的原因,分別取兩組不同顏色的等量葉片提取、分離葉綠體色素。層析結(jié)果表明,兩組葉片的類胡蘿卜顏色相同,但是乙組葉綠素的顏色比甲組的淺,其原因是缺Mg導致下部葉片葉綠素分解,Mg被運至上部葉片中,造成下部葉片葉綠素含量減少。
(3)該實驗采用的方法可用來研究某種元素是否為植物必需的礦質(zhì)元素。
3 光合作用與細胞呼吸(有氧呼吸)的實驗探究
光合作用和細胞呼吸是高中生物教學內(nèi)容的重點,也是在高考中“年年考、重點考、變式考”的主要內(nèi)容。熟悉光合作用和細胞呼吸的基本過程和基本原理,學會分析有關(guān)的實驗探究和坐標圖等變式題。是十分重要的。
光合作用是綠色植物在光照下才能進行生理活動,而細胞呼吸則是所有具細胞結(jié)構(gòu)的生物一刻也不停頓進行著的生理活動。兩者的關(guān)系主要可用下列表達式概述之:
光合作用合成(CH2O)的量-呼吸作用消耗(CH2O)的量=凈光合作用量
光合作用中CO2的消耗量=從外界吸收CO2的量+呼吸作用釋放CO2的量
即:總光合速率(真正光合速率)-呼吸速率=凈光合速率(表觀光合速率)
例4(2006年全國卷Ⅰ-31)為了驗證葉片在光合作用和呼吸作用過程中有氣體的產(chǎn)生和消耗,請用所提供的實驗材料與用具,在給出的實驗步驟和預測實驗結(jié)果的基礎(chǔ)上,繼續(xù)完成實驗步驟的設(shè)計和預測實驗結(jié)果,并對你的預測結(jié)果進行分析。
實驗材料與用具:煙草幼苗、試管兩支、蒸餾水、NaHCO3稀溶液(為光合作用提供原料)、真空泵、暗培養(yǎng)箱、日光燈(實驗過程中光照和溫度等條件適宜,空氣中O2和CO2在水中的溶解量及無氧呼吸忽略不計)。
實驗步驟和預測實驗結(jié)果:
(1)剪取兩小塊相同的煙草葉片,分別放放盛有等量蒸餾水和NaHCO3稀溶液的兩支試管中,此時,葉片均浮在液面上。
(2)用真空泵抽去兩支試管內(nèi)液體中和葉肉細胞間隙中的氣體后,敞開試管口,可觀察到葉片均下沉到試管底部。
(3)將這兩支試管放在日光燈下 ,照光一段時間。結(jié)果:NaHCO3稀溶液中的葉片上浮,蒸餾水中的葉片仍在試管底部。
(4)再將這兩支試管放在暗培養(yǎng)箱中一段時間。結(jié)果:NaHCO3稀溶液中的葉片下沉,蒸餾水中的葉片仍在試管底部。
分析預測的結(jié)果:(1)光照下,NaHCO3稀溶液中的葉片進行光合作用,釋放出的O2多于呼吸作用消耗的O2,葉肉細胞間隙中的O2增加,葉片上浮。而蒸餾水中缺乏CO2和O2,葉片不能進行光合作用和有氧呼吸,葉肉細胞間隙缺乏氣體,因此葉片仍位于試管底部。(2)黑暗中,NaHCO3稀溶液中的葉片進行呼吸作用,消耗了葉肉細胞間隙中的O2,放出的CO2溶于NaHCO3稀溶液中,葉肉細胞間隙缺乏氣體,葉片下沉。蒸餾水中缺乏O2,葉片不能進行有氧呼吸,葉肉細胞間隙仍缺乏氣體,因此葉片仍位于試管底部。
例5 (2007年北京卷-3)科學家研究CO2 濃度、光照強度和溫度對同一植物光合作用強度的影響,得到實驗結(jié)果如右圖。請據(jù)圖判斷下列敘述不正確的是 (D)
A.光照強度為a時,造成曲線II和III光合作用
強度差異的原因是CO2濃度不同
B.光照強度為 b 時,造成曲線 I和 II光合作
用強度差異的原因是溫度不同
C.光照強度為a~b,曲線 I、II光合作用強度
隨光照強度升高而升高
D.光照強度為a~c,曲線 I、III光合作用強度
隨光照強度升高而升高
4 甲狀腺等內(nèi)分泌腺功能的實驗研究
人和高等動物生命活動的調(diào)節(jié)方式是神經(jīng)——體液調(diào)節(jié)。其中以“大腦皮層——下丘腦——垂體——其他內(nèi)分泌腺(如甲狀腺等)”這條主線所串聯(lián)的知識點及其相互聯(lián)系,是高考命題常常要捕捉的方向。
對內(nèi)分泌腺功能的實驗研究方法主要有:飼喂法、摘除法、閹割移植法、切除注射法、注射測定法、同位素示蹤法以及臨床觀察法等。
例6 (2006年天津卷-2)下列有關(guān)激素和氨基酸的敘述,正確的是 (D)
①胰島A細胞分泌的胰高血糖素促進葡萄糖合成為糖元
②生長激素和胰島素均能與雙縮脲試劑發(fā)生作用,產(chǎn)生紫色反應(yīng)
③人體內(nèi)沒有酪氨酸就無法合成黑色素,所以酪氨酸是必需氨基酸
④當血液中甲狀腺激素濃度降低時,引起垂體分泌促甲狀腺激增加
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
5 血糖平衡的調(diào)節(jié)
人體內(nèi)血糖濃度的相對穩(wěn)定是人體穩(wěn)態(tài)維持的重要標志!把瞧胶狻笔恰澳昴曛乜肌⒊?汲P隆钡闹饕键c。試題的呈現(xiàn)方式也表現(xiàn)多樣化,可以是選擇題,也可以是實驗設(shè)計(如2004年全國卷-31);還可以是曲線圖的分析(如,2008年天津卷-30-Ⅱ)等。
例7 (2008年全國卷Ⅰ-1)為了驗證胰島素具有降低血糖含量的作用,在設(shè)計實驗時,如果以正常小鼠注射某種藥物前后小鼠癥狀作為觀察指標,則下列對實驗組小鼠注射藥物的順序正確的是( A)
A.先注射胰島素溶液,后注射葡萄糖溶液
B.先注射胰島素溶液,再注射胰島素溶液
C.先注射胰島素溶液,后注射生理鹽水
D.先注射生理鹽水,后注射胰島素溶液
6 植物的激素調(diào)節(jié)
以“生長素發(fā)現(xiàn)的實驗(重點是溫特的燕麥實驗)”是倡導探究性學習的重要基礎(chǔ)實例。該節(jié)內(nèi)容對培養(yǎng)學生具有科學探究的精神,初步學會科學研究的基本方法,形成一定的科學素養(yǎng),不僅體現(xiàn)新的課程理念的需要,也是近年高考重點考查的主要方向。
例8 [2007年四川卷-31(1)] 蘿卜的生長發(fā)育過程受多種激素的共同調(diào)節(jié),其中細胞分裂素起著重要作用。
(1)細胞分裂素主要存在于正在進行細胞分裂的部位,其主要生理功能是促細胞分裂和組織分化。
(2)研究還發(fā)現(xiàn),氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)可以向細胞分裂素濃度高的部位移動。為驗證這一結(jié)論,有人設(shè)計了下列實驗方案。請根據(jù)提供的實驗材料和用具,寫出第二步及以后的實驗步驟,并預測實驗結(jié)果。
材料用具:生長狀況相同的蘿卜成熟葉片若干,適宜濃度的細胞分裂素溶液,含14C標記氨基酸的溶液(氨基酸可被葉片吸收并在葉片內(nèi)移動),蒸餾水,棉簽,檢測放射性強度的設(shè)備等。
實驗步驟:
第一步:取生長狀況相同的蘿卜成熟葉片若干,在葉片左半葉某一部位涂抹含14C標記氨基酸的溶液(如圖所示)。
第二步:將葉片均分為兩組,編號為a、b。
第三步:在a組葉片右半葉某一部位涂抹適宜濃度的細胞分裂素溶液,在b組葉片的相應(yīng)部位涂抹等量的蒸餾水。
第四步:在相同條件下放置一段時間后,檢測a組葉片涂抹細胞分裂素部位和b組葉片涂抹蒸餾水部位的放射性強度。?
實驗結(jié)果:a組葉片涂抹細胞分裂素部位的放射性強度高于b組葉片涂抹蒸餾水部位的放射性強度。
綜上所述,高考實驗分析題盡管題型各異,能力要求也相對提升,但對任何一個實驗方案的設(shè)計,都突出了實驗基本原則的考查,即:①設(shè)立對照原則(主要有空白對照、自身對照和條件對照);②單因子變量原則;③平行重復原則等。對任何一個實驗分析題的求解思路,都要注意審視基本的設(shè)計程序,即:①取材分組編號;②單一變量處理;③適宜條件培養(yǎng);④觀察預測解釋等。
因此,在高考生物學復習的全過程中,要有針對性地對高考實驗分析題進行診斷和把脈,通過系統(tǒng)性、專題性的基本功訓練,可增強考生對生物學實驗思想、實驗方法、實驗操作技術(shù)的認知,大大提高應(yīng)對高考實驗分析題的實戰(zhàn)方法和技巧。
由于體現(xiàn)新的4項課程理念的《高中生物課程標準》正在全國加大力度地推行,2009年的高考理科綜合中的生物實驗分析題,必將繼續(xù)加強“實驗與探究”能力中的第(2)層次(即,具備驗證簡單生物學事實的能力,并能對實驗現(xiàn)象和結(jié)果進行解釋、分析和處理),以及第(3)層次(即,具有對一些生物學問題進行初步探究的能力。包括確認變量、作出假設(shè)和預期、設(shè)計可行的研究方案、處理和解釋數(shù)據(jù)、根據(jù)數(shù)據(jù)作出合理的判斷等)的考查。
此外,通過深入挖掘熟悉課本中的各種與實驗探究有關(guān)的素材(包括以體現(xiàn)出生物科學史特色的經(jīng)典實驗),了解一些與人類生產(chǎn)、生活緊密相關(guān)的材料,演練一些有代表性的實驗分析題,也是很有實用價值的。
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