江蘇 吳久宏

運(yùn)用生物學(xué)基本觀點(diǎn)解題

江蘇 吳久宏

在“知識立意”向“能力立意”轉(zhuǎn)變的高考命題趨勢下，高考試題越發(fā)凸顯對學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)、學(xué)科視角的綜合考查，如學(xué)科思想觀點(diǎn)、研究方法、基本技能等多層面的綜合考查。本文試著結(jié)合相關(guān)試題的具體分析，談?wù)勥\(yùn)用生物學(xué)基本觀點(diǎn)解題的一般方法。

一、生物結(jié)構(gòu)與功能整體性的觀點(diǎn)

如何理解生物體是一個(gè)統(tǒng)一的整體？

（1）從結(jié)構(gòu)上看：①細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)通過核孔互相溝通；②核膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、細(xì)胞膜、高爾基體膜等互相連接，構(gòu)成細(xì)胞完整的“生物膜系統(tǒng)”。

（2）從功能上看：細(xì)胞各部分的結(jié)構(gòu)、功能雖不同，但它們是相互聯(lián)系、分工合作、協(xié)調(diào)一致地共同完成各項(xiàng)生命活動。

（3）從調(diào)控上看：細(xì)胞核內(nèi)攜帶遺傳信息的DNA是決定細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的主要因素，因此細(xì)胞的整個(gè)生命活動主要是由DNA調(diào)控和決定的，使細(xì)胞形成一個(gè)整體的調(diào)控系統(tǒng)。

（4）從與外界的關(guān)系看：細(xì)胞的整體性還表現(xiàn)在每一個(gè)細(xì)胞都要與相鄰細(xì)胞進(jìn)行物質(zhì)交換和能量轉(zhuǎn)換，而與外界環(huán)境直接接觸的細(xì)胞都可與外界進(jìn)行物質(zhì)交換和能量轉(zhuǎn)換，因此，細(xì)胞與外界之間形成一個(gè)統(tǒng)一整體。

【例1】人的紅細(xì)胞和精子的壽命都較短，這一事實(shí)體現(xiàn)了 （ ）

A. 環(huán)境因素的改變 B. 功能對壽命的決定

C. 核質(zhì)相互依存的關(guān)系 D. 遺傳因素的作用

【解析】本題考查的角度比較新穎，選擇兩種較典型的細(xì)胞：人的成熟紅細(xì)胞無細(xì)胞核，精子核物質(zhì)和質(zhì)物質(zhì)均較少，充分說明細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)相互依存、不可分割的關(guān)系。

【答案】C

二、生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)

這一觀點(diǎn)滲透在高中課本各個(gè)章節(jié)，著重體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）細(xì)胞體積趨于小的原因：①細(xì)胞體積越小，其相對表面積（表面積與體積之比）越大，細(xì)胞與周圍環(huán)境交換物質(zhì)能力越大，有利于物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)與交換；②細(xì)胞大小受細(xì)胞核所能控制的范圍的限制。

（2）細(xì)胞功能的特殊性導(dǎo)致細(xì)胞器種類和數(shù)量的差異。①不同功能的細(xì)胞所含的細(xì)胞器不同，如腎小管上皮細(xì)胞重吸收葡萄糖，為與之功能相適應(yīng)則該細(xì)胞中就有大量的線粒體，效應(yīng)B細(xì)胞與效應(yīng)T細(xì)胞相比較，前者細(xì)胞中應(yīng)含有較多核糖體，因?yàn)樗懿粩嗪铣煽贵w，抗體的合成離不開核糖體；②同一細(xì)胞在不同的生理狀態(tài)下，細(xì)胞器也不同，如冬眠動物肝臟細(xì)胞中線粒體數(shù)量明顯多于正常狀態(tài)；③同一中不同部位由于功能不同，細(xì)胞器分布也不同，如精子中線粒體主要集中于頸部；④細(xì)胞的某一生理功能是由多種細(xì)胞器協(xié)同完成的。

（3）生物體為適應(yīng)其功能出現(xiàn)的一些結(jié)構(gòu)上的變化：小腸是營養(yǎng)物質(zhì)消化和吸收的主要場所，具有環(huán)形皺襞和小腸絨毛等結(jié)構(gòu)；神經(jīng)細(xì)胞，為增大其膜面積，與其他細(xì)胞相比較在結(jié)構(gòu)上的最大的特點(diǎn)是具有突起；線粒體為增大其內(nèi)膜面積，內(nèi)膜向內(nèi)折疊形成嵴；葉綠體囊狀結(jié)構(gòu)薄膜疊加增大膜面積，等等。

【例2】下圖是一種哺乳動物，根根其形態(tài)特征，這種動物最可能具有的行為習(xí)性是 （ ）

A. 夜行性、匍匐行走 B. 夜行性、跳躍行走

C. 晝行性、跳躍行走 D. 晝行性、匍匐行走

【解析】生物體結(jié)構(gòu)與生活習(xí)性相適應(yīng)。從圖中看該動物眼睛大而明亮、身體黑色，適應(yīng)夜間活動；而后肢明顯長于前肢，適于跳躍行走。

【答案】B

三、生物體與環(huán)境相適應(yīng)的觀點(diǎn)

生物體形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能與周圍環(huán)境相適應(yīng)，這是長期的自然選擇的結(jié)果。這一觀點(diǎn)是貫穿“生物與環(huán)境”這一重要模塊的主線，試題可結(jié)合“影響生物分布的主要非生物因素有：陽光、溫度與水”“植物的新陳代謝”等知識進(jìn)行綜合考查。

1．對“貝格曼定律”的理解與運(yùn)用

貝格曼定律指出，分布在高緯度地區(qū)的物種個(gè)體比低緯度地區(qū)的同物種個(gè)體體型大得多，如東北虎比華南虎個(gè)體大，東北野豬比華南野豬個(gè)體大。

貝格曼認(rèn)為原因有二：其一是生理機(jī)制，因?yàn)楹涞臍夂虿粌H能夠延緩恒溫動物的生長速度，而且也使其性成熟的時(shí)間較晚，所以個(gè)體也就長得更大一些；其二是物理機(jī)制，因?yàn)橥N物質(zhì)在同等溫度下，體積越大散熱越慢，例如一碗開水要比一桶開水涼得快得多，體積較大的溫室要比體積較小的溫室更利于保溫。

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【例3】長期的自然選擇使生物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能都與其生存環(huán)境相適應(yīng)。比如高緯度地區(qū)動物的體型大，體表面積與其體積的比值小，皮下脂肪厚。有人設(shè)計(jì)了以下試驗(yàn)對此開展研究：將兩個(gè)等容積的玻璃容器盛滿90℃的水，乙外罩保溫套（圖1），定期測量水溫變化，繪制成曲線（圖2）。

圖1

圖2

圖3

（1）你認(rèn)為該人確立的研究課題是_______________。

（2）說出曲線C、D的不同________________________：_______________。

（3）結(jié)合圖3，推測A、B誰的脂肪層厚：______ _____。

【解析】本題以模擬實(shí)驗(yàn)的形式出現(xiàn)，旨在對“貝格曼定律”的靈活考查，在解題時(shí)要能從現(xiàn)象深入到本質(zhì)，準(zhǔn)確、簡潔地組織文字。

【答案】（1）皮下脂肪有保溫作用 （2）D的下降速度開始較快，C的下降速度恒定 （3）B

2．不同生活環(huán)境動、植物形態(tài)結(jié)構(gòu)差異較大

【例4】某個(gè)春季低溫潮濕、夏季高溫干旱的地區(qū)生長著一種春、夏季葉型不同的植物，其葉型數(shù)據(jù)如下表。試推斷： （ ）

_______項(xiàng)目 ___甲______ ___型葉________________乙型葉___表面積_（mm2） ____________ ______29___________________2_144 ____體_積（mm3） ____________ ____________________________64_63 __表皮厚度（um）__ __________________ _____________14_24

A. 甲型葉生長在春季，利于光合作用

B. 乙型葉生長在春季，利于光合作用

C. 甲型葉生長在夏季，降低蒸騰作用

D. 乙型葉生長在夏季，增強(qiáng)蒸騰作用

【解析】本題以數(shù)據(jù)型表格的形式出現(xiàn)，考查學(xué)生收集信息和處理信息的能力。從表中的數(shù)據(jù)對比不難推斷：表皮厚利于保水、貯水，是對高溫干旱環(huán)境的適應(yīng)；表面積大，表皮薄是對低溫潮濕環(huán)境的適應(yīng)。又如，高寒荒漠中的植物都呈墊狀或匍匐狀，其適應(yīng)意義在于：造成相對濕潤和溫暖的小環(huán)境。

【答案】A

3．植物抗逆性的表現(xiàn)

植物對寒冷、干旱、水澇和鹽堿等逆境具有一定限度的忍受能力，這種對不良的特殊環(huán)境的適應(yīng)性和抵抗力，稱為植物的抗性。如抗寒的生理適應(yīng)主要表現(xiàn)在：①植株含水量下降。細(xì)胞內(nèi)自由水含量相對減少，結(jié)合水含量相對提高，以降低代謝強(qiáng)度；②呼吸減弱。細(xì)胞呼吸減弱，消耗糖分少，有利于糖分積累，再者代謝活動低，有利于對不良環(huán)境條件的抵抗；③保護(hù)物質(zhì)增多?？扇苄蕴窃龆啵梢蕴岣呒?xì)胞液的濃度，使冰點(diǎn)降低，保護(hù)細(xì)胞質(zhì)膠體不致遇冷凝固，等等。

【例5】植物體內(nèi)的脂肪有飽和脂肪和不飽和脂肪，前者凝固點(diǎn)較高，后者凝固點(diǎn)較低。植物在嚴(yán)寒來臨之際，體內(nèi)物質(zhì)發(fā)生一定變化，其中正確的是 （ ）

A. 耐寒植物在低溫下合成的不飽和脂肪較少

B. 經(jīng)抗寒鍛煉后，細(xì)胞中的不飽和脂肪含量會增加

C. 經(jīng)抗寒鍛煉后，體內(nèi)可溶性糖含量將減少

D. 低溫時(shí)植物細(xì)胞呼吸作用加強(qiáng)產(chǎn)熱量增多

【解析】首先，在低溫時(shí)如果細(xì)胞中的水凝固結(jié)冰對植物生存很不利，因此耐寒植物和經(jīng)抗寒鍛煉后的植物凝固點(diǎn)降低，不飽和脂肪含量增加。其次，溫度降低，植物的呼吸隨溫度下降而降低，故產(chǎn)熱減少。

【答案】B

四、生物發(fā)展進(jìn)化的觀點(diǎn)

生物進(jìn)化總的趨勢：由低等到高等、由水生到陸生、由簡單到復(fù)雜。針對這一點(diǎn)，首先要整體把握；其次，要與高中課本聯(lián)系起來?？键c(diǎn)主要分布在以下幾個(gè)方面：

1．呼吸作用的進(jìn)化

無氧呼吸消耗的有機(jī)物多，能量利用率低，是一種原始的呼吸方式，所以現(xiàn)今的生物大都進(jìn)行有氧呼吸，長期生活在缺氧環(huán)境里的生物（如動物體內(nèi)的寄生蟲）進(jìn)行無氧呼吸。另外，有些低等生物如乳酸菌保持著無氧呼吸方式，在有氧環(huán)境下反而生長不好，酵母菌可以看成一種過渡類型，兼有氧呼吸和無氧呼吸。即使高等多細(xì)胞生物，其局部組織器官在缺氧時(shí)也能暫時(shí)通過無氧呼吸供能，維持生命。

2．代謝類型的進(jìn)化

由異養(yǎng)到自養(yǎng)，由厭氧到需氧是生命起源條件決定的。代謝類型的進(jìn)化趨勢總結(jié)如下：

3．生殖方式的進(jìn)化

主線：從卵生到胎生，從無羊膜到有羊膜的進(jìn)化。胎生是哺乳動物最典型的特征，大大提高了后代的成活率。爬行類、鳥類和哺乳類等動物羊膜、羊水的出現(xiàn)，大大增強(qiáng)了對陸地生活環(huán)境的適應(yīng)能力。

【例6】下表是黃豆和花生食用部分營養(yǎng)成分表（表中數(shù)據(jù)表示每百克含量）：

糖類（g）___黃豆 _100 1 502 10.2 _35.1 _16.0 _18.6_花生（生） 53 1 247 48.3 _12.1 _25.4 _5.2__食部_________（%）能量（kJ）水分（g）蛋白質(zhì)（g）脂肪（g）

請運(yùn)用生物學(xué)思想分析并回答下列問題：

（1）根據(jù)黃豆中含蛋白質(zhì)比花生多這一事實(shí)，可以推知黃豆生長需要的氮元素肯定比花________（填“多”或“少”），黃豆細(xì)胞膜上運(yùn)輸含氮礦質(zhì)離子的載體數(shù)目比花生________。你得出這一結(jié)論所依據(jù)的學(xué)科觀點(diǎn)是________ ________________________________________________。

（2）若取出根表皮細(xì)胞的細(xì)胞核，則取出細(xì)胞核的細(xì)胞比未取出細(xì)胞核的細(xì)胞吸收離子的功能_____（填“強(qiáng)”或“弱”）。你得出以上結(jié)論所依據(jù)的學(xué)科觀點(diǎn)是__________ _______________________________________________。

（3）在同一塊比較貧瘠的地里同時(shí)種上花生和黃豆，在不施肥的情況下，花生的長勢比黃豆_______（填“強(qiáng)”或“弱”）。你得出該結(jié)論所依據(jù)的學(xué)科觀點(diǎn)是____________ ____________________________________。（4）黃豆和花生吸收化合態(tài)氮離子的量有較大差異，形成這種差異的原因是它們各自祖先所處的______________不同，各自的進(jìn)化方向____________?？傊?，分析這種差異形成的原因要依據(jù)哪一種學(xué)科觀點(diǎn)？__________________ _______________________________________________。

【答案】（1）多 多 生物體結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的觀點(diǎn)（2）弱 生物體結(jié)構(gòu)與功能整體性的觀點(diǎn) （3）弱 生物體與環(huán)境相適應(yīng)的觀點(diǎn) （4）環(huán)境 不同 生物體與環(huán)境相適應(yīng)的觀點(diǎn)和生物發(fā)展進(jìn)化的觀點(diǎn)

（作者單位：江蘇省溧水高級中學(xué)）