“細胞和代謝”專題的高考復習探討

(江蘇省南京市金陵中學 210005)

細胞是生物體進行生命活動的單位，所有有關生物生命現象和本質問題的探討，都離不開細胞，深刻理解細胞的結構和功能，是掌握生物學知識的基礎。生物體的各種新陳代謝活動主要是在細胞中進行的，以細胞為載體的新陳代謝也是生物體生長、發育、遺傳、增殖等生命活動的基礎，細胞的結構與細胞的代謝功能相適應的實例不勝枚舉。

在對細胞和代謝專題的復習中，教師既要引導學生關注知識的細節，更應該幫助學生樹立事物普遍聯系的觀點，從宏觀上把握知識的核心、理順知識的脈絡，使學生在生物科學的深刻背景中系統復習考試大綱要求考查的知識；在層層剖析知識、領悟相關原理的過程中提升認知水平；在理論聯系實際的探究中提高運用生物學知識解決問題的能力。

1 圍繞核心知識，理順知識脈絡

生物學科知識點多面廣，只有把握核心知識的事實、概念、原理等基礎知識，才能實現與生產、生活的密切聯系。雖然復習的方法多種多樣，訓練的習題層出不窮，學生在遇到新問題時，應對的策略依然是依托對核心知識深刻理解，因此，復習的立足點依然是抓核心、抓重點、抓考點，使學生能夠在“新”情境中解決“新”問題。在細胞專題中，細胞的結構和功能的知識屬于核心知識，理解細胞的結構和功能的知識是復習的重點，在代謝專題中，水代謝、礦質代謝、有機物代謝(光合作用、呼吸作用、三大營養物質的代謝)、能量代謝(ATP和酶)等是核心知識，運用有關知識解釋生命現象是復習的重點也是賦分較高的考點，對實驗操作的理解是能力考查的基本點。因此，通過復習要幫助學生從生物科學學科知識體系的角度重新認識有關知識，使思維品質在復習中得到提升。

【例1】 (2006年廣東省第34題)生物膜系統在細胞的生命活動中起著重要的作用。請回答：

(1)細胞核的——使基因的轉錄和翻譯兩個過程在時空上分開，細胞核和細胞質之間通過——實現生物大分子的轉運。

(2)脂溶性物質易透過細胞膜，表明細胞膜的主要成分中有________。通常分泌到細胞膜外的蛋白質需經過________加工和修飾后，以分泌小泡的形式排出。

(3)紅細胞膜內K⁺濃度是膜外的30倍，膜外Na⁺濃度是膜內的6倍，維持這種K⁺、Na⁺分布不均勻是由膜上的——所控制；紅細胞膜上糖蛋白的糖支鏈具有高度的特異性，若去掉這些糖支鏈，就不會發生紅細胞的凝集反應，說明細胞膜表面這些糖蛋白是_____________。

(4)人工生物膜的主要用途有哪些?( )(多項選擇)

A．污水處理 B．食品保存

C．海水淡化處理 D．人造器官材料

答案：(1)核膜核孔 (2)脂質內質網和高爾基體(3)載體 抗原(4)ACD

該題考點明確，考查“生物膜系統在細胞的生命活動中起著重要的作用”。考查的具體內容有生物膜的保護、分區、物質交換的功能；生物膜的化學組成；不同生物膜結構的功能；生物膜選擇透過性的結構基礎；物質的跨膜運輸等功能；細胞識別的物質基礎及與免疫的聯系等。

本題實質上就是從化學組成、結構特點、功能特性及實際應用等方面，全面考查了學生對生物膜知識的理解，同時，由于試題的知識跨度較大，要求學生具有較強的綜合處理信息的能力。

有些屬于基礎知識的內容，如細胞內所有的生物膜在結構上的特點，生物膜對通過膜進行的物質交換具有選擇性，生物膜的結構特點和功能特性對保證生命活動高效有序地進行的意義等知識，需要學生在解題時能夠快速識別、準確反饋。

而如本題中“紅細胞膜上糖蛋白的糖支鏈具有高度的特異性，若去掉這些糖支鏈，就不會發生紅細胞的凝集反應，說明細胞膜表面這些糖蛋白是__________________”的內容，就要求學生的思路經歷“細胞膜的結構一紅細胞膜的結構特點→膜上蛋白質的功能→糖蛋白→糖蛋白的功能→細胞識別→紅細胞凝集→抗原抗體反應→糖蛋白與抗原的關系”等復雜的知識再現、整合過程，由聯系細胞方面的知識而涉及免疫等方面的知識，對知識轉換和鏈接能力有較高要求。

【例2】 (2006年江蘇省第28題)圖1為某高等植物葉肉細胞結構模式圖，相關敘述正確的是( )

A．圖中能產生ATP的結構有1、2、5

B．1中產生的一分子CO₂擴散出來進入2中被利用，穿過的磷脂雙分子層的層數為4層

C．2與4中都含有葉綠素和類胡蘿卜素等色素

D．3是遺傳物質儲存和復制的主要場所，是細胞遺傳特性和細胞代謝活動的控制中心

答案：ABD。

該題綜合考查了細胞的結構和功能的知識，在“細胞”的基礎上考查“代謝”的知識。解決相關類型的問題，需要考生具有“細胞”與“細胞代謝”專題的扎實基礎。

在系統復習中，為了幫助學生建立良好的知識結構和網絡，教師可以和學生一起，以圖表、分類、知識樹、知識塊等形式進行復習，使學生在類比中獲取各種有聯系的信息。

如在復習生物膜的有關內容時，可以通過列表和畫圖的方式比較各種具有生物膜的細胞結構及其功能，并由生物膜的知識向其他有關知識延展，使學生從具體到一般地理解“生物膜系統在細胞的生命活動中起著重要的作用”。

而在復習細胞的結構和功能時，教師可根據細胞結構的不同功能，引入與代謝有關的問題的討論，使學生體驗細胞的結構與功能的密切聯系，更深刻體會“細胞代謝”的含義。如通過繪制細胞結構圖，加深對細胞結構的認識；繪制細胞亞顯微結構圖，在對細胞器、細胞核等重要結構的細部特征及相關結構的認識中，進一步理解各種結構的功能部位；繪制葉綠體和線粒體的亞顯微結構時，將光合作用和有氧呼吸過程中的各個階段的物質變化、能量變化定位在細胞器的具體結構中，并寫出相應的反應式，使生物的生命活動在細胞結構和細胞代謝的水平上統一起來。以此作為基礎，教師還可以設置不同的環境條件進行探討，使學生理解生物體的生命活動與環境條件相適應的關系。

由于生物學科的知識是在許多事實和科學實驗的基礎上構建起來的，因此理解事實和概念、理解科學實驗的內容和方法，是生物學科復習的基礎。所以，復習中抓核心知識的同時，教師還需要關注各個專題中的基本事實、概念和實驗等。

例如，細胞專題復習中為什么要突出顯微鏡的使用和觀察?因為人們對細胞的認識與顯微鏡的發展密切相關，從低倍鏡到高倍鏡，從光學顯微鏡到電子顯微鏡，在細胞的結構逐漸被認識的同時，許多復雜的生命現象的奧秘終于被破譯。光合作用在哪里進行，怎樣進行，有哪些中間產物，有哪些最終產物；細胞呼吸在哪里進行、怎樣進行、產生了什么物質、對生物體的生命活動有什么影響；……當學生帶著問題回顧所學的知識時，不再是簡單地重復知識，而是經歷一個新的發現過程：細胞是生物體生命活動的結構和功能單位，生物體的各種新陳代謝活動都可以在細胞中找到出發點和歸宿點，對生命提出的所有問題都能在細胞中找到答案。

2 從識記到領悟。提升認知水平

教科書是考試的知識點的來源，考試大綱是考試內容和水平測試的評價依據。學生對于生物學知識的學習，有一個從識記到領悟的過程，學生成長需要時間和空間的支持。根據學生發展特點，特別需要根據學生當時的狀況設計合適的復習方法，選擇適當的內容進行訓練，避免對學生能力的考查停留在反復識記的水平上，逐步提高學生擁有的知識品質，使生物學知識積淀成為生物學能力。

【例3】 (2006年理綜重慶市第2題)下列有關生物新陳代謝的敘述，正確的是( )

A．完成有氧呼吸所需要的酶由線粒體DNA指導合成

B．植物根系吸收礦質元素的速率與土壤溶液中礦質離子的濃度成正比

C．用¹⁵N標記的蛋白質飼喂小白鼠，一段時間后可在其肝糖元中發現¹⁵N

D．用14C02研究玉米的光合作用過程，最早在C₄化合物中檢測到¹⁴C

答案：D。

這是一道“有關生物新陳代謝”的綜合題，涵蓋了有氧呼吸及其條件、細胞核遺傳和細胞質遺傳、礦質代謝和跨膜運輸、三大營養物質代謝、光合作用的兩種碳同化途徑等細胞代謝方面的核心知識，需要學生具備一定的綜合解題能力。

面對這樣的題目，教師在復習時，若能夠由一個知識點帶出一個知識面，將可能取得更好的教學效果。以A選項為例，“完成有氧呼吸所需要的酶由線粒體DNA指導合成”中的主要問題其實就是：

①完成有氧呼吸所需要的酶是由哪里指導合成的?②線粒體DNA能夠指導合成哪些酶?

①的答案是：完成有氧呼吸所需要的酶是由細胞核DNA和線粒體DNA指導合成的。②的答案是：完成有氧呼吸所需要的酶主要是由細胞核DNA指導合成的，少量是由線粒體DNA指導合成的。學生解題需要具備的知識包括：有氧呼吸在哪里進行?有氧呼吸的條件有哪些?酶的本質是什么?DNA如何控制酶的合成?線粒體DNA也能指導酶的合成?……

這道題啟發我們，要特別重視基本知識和概念的復習，適當拓展知識的寬度，使學生獲得在寬闊的知識背景中搜索答案的可能。

【例4】(2006年北京市第2題)夏季，在晴天、陰天、多云、高溫干旱四種天氣條件下，獼猴桃的凈光合作用強度(實際光合速率與呼吸速率之差)變化曲線不同，表示晴天的曲線圖是( )

答案：B(A高溫干旱、C夏季多云、D夏季陰天)。

本題考查影響光合作用和呼吸作用的條件，包括溫度(夏季)、光照(晴、陰、多云)和水(高溫干旱)等條件的影響。從發展學生能力的角度考察本題，可以從知識準備人手，注意引導學生在進行條件分析的基礎上，通過比較推斷等途徑選擇適合的選項。

①知識準備：教師要指導學生做好知識準備。如在自然條件下，夏季的晴天、陰天、多云、高溫干旱的氣候變化有什么特點?在這些不同的氣候條件下，一天中溫度、光照等因素變化與時間的關系是怎樣的?對植物的光合作用速率和呼吸作用速率會產生什么影響?由于凈光合作用強度是實際光合速率與呼吸速率之差，所以在考慮光合作用強度時，還要考慮此時呼吸作用的強度，即在不同溫度、光照和水條件下，光合作用和呼吸作用的速率都將發生變化。如在一定的溫度范圍內，溫度升高會提高呼吸作用速率；綜合影響光合作用和呼吸作用的因素，在一定的范圍內，隨著溫度的升高，由于呼吸作用速率升高較快，凈光合作用強度可能下降等。

②分析條件：從A選項的曲線可以讀到的信息是：白天6點～8點左右，隨著時間的變化，凈光合作用強度由3上升到最大值9，隨后，凈光合作用強度下降，在約11點時降到0。11點以后到17點之間，曲線表示這一階段的光合速率小于呼吸速率，凈光合作用強度為負值。依據題干的條件解釋應該是：獼猴桃在高溫干旱的情況下生長時，上午8時前，氣溫相對較低，植物的呼吸速率相對較低，而此時光合速率相對較高，隨著時間的推移，氣溫升高很快，植物的呼吸速率越來越高，導致凈光合作用強度下降。

植物對高溫的適應有多方面，如降低細胞中自由水的含量；具有比較強的蒸騰作用，降低植物體的溫度；氣溫上升到一定溫度時，氣孔關閉等。11點到17點之間是高溫干旱天氣中最熱的一段時間，植物通過關閉氣孔以避免高溫傷害，氣孔關閉將導致植物體失去來自外部的CO₂的供應，高溫還可能引起植物體一系列生理變化，如光合作用停止，而呼吸作用則可繼續進行，正是多種因素的影響，最終使凈光合作用強度呈現出如A所示的曲線變化。

選項B反映在夏季晴天植物體發生的凈光合作用強度的變化，特別是兩個凈光合作用高峰，分別出現在上午10點左右和下午16點左右，中午12點～14點之間凈光合作用強度降到低谷。中午低谷的出現是由于中午氣溫較高，氣孔大多關閉，CO₂的供應減少，導致中午及午后一段時間里，凈光合作用強度下降。與A圖情況不同的是，此時的植物仍然維持著一定的蒸騰作用，葉片溫度不至于過高，光合作用速率仍然高于呼吸作用速率。

根據選項C和選項D的凈光合作用強度曲線，都是在中午前隨著時間變化呈現單調增，在中午時達到最大值，午后則隨著時間變化而呈現單調減，選項C比選項D中的凈光合作用強度要高許多，則可推測依次反映了夏季多云和夏季陰天時獼猴桃的凈光合作用強度情況。

在這道題中，僅僅選出B選項可能并不困難，復習的意義還在于使學生在懂得4個曲線所表達的生物體生命活動規律的同時，體驗生物體生命活動與環境關系的問題，真正懂得影響光合作用的因素的含義，理解提高光合作用效率在生產實踐中的意義；使學生學會在復雜的知識情境中理性分析、合理推測、據理判斷的同時，不斷完善知識結構，建構多層次的知識體系，將識記水平的知識上升到對生物體生命活動的理解的層次上，實現從準確識記到靈活應用的能力提升。

對生物學知識進行系統復習的過程，也是積極思維、科學探究的過程，教師帶領學生對水代謝與合理灌溉、礦質營養與合理施肥、光合作用與生物固氮、新陳代謝與代謝類型、物質代謝與健康生活等問題的逐漸深入探討，必將使學生的知識品質和思維品質得到提高。

當然，高考是對知識儲備和運用知識的能力的一種評價形式，有針對性的復習還應該考慮：相關知識在往年的高考題中是怎樣考查的?以專題的核心知識為主干復習相關知識時，生物學科考試大綱的考點是否成為生物學這一參天大樹的繁枝茂葉、似錦繁花、累累果實?同時，細胞和新陳代謝專題的知識是所有其他生物學知識和能力的基礎，應對生物學科的知識考查，僅僅依靠背誦是不可能獲得滿意的成績的，但準確豐富的知識積累，有利于將所學的知識恰當、完整、及時地再現在解題過程中。教師應期望通過科學有效的復習過程，不僅提高學生的生物學能力，更能提高學生的綜合素養。

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