“上升后平衡”型曲線模型知識梳理

吳海峰

所謂“上升后平衡”，意即縱坐標隨橫坐標的變化，曲線表現出先升高后處于平衡狀態的特點。在高中生物中，有很多符合“上升后平衡”型曲線特點或與之相似的模型，現筆者將其分類進行歸納如下。

一、物質跨膜運輸

物質跨膜運輸的方式中的協助擴散在受細胞膜內、外的濃度差影響的同時，還受細胞膜上運載物質的載體數量的影響。載體具有飽和現象，當細胞膜上的載體數量達到飽和時，細胞吸收該載體運載的物質的速率不再隨物質濃度的增大而增大（如圖1）。

二、酶的特性

酶和無機催化劑一樣，只能催化已存在的化學反應，不改變反應的可能性。催化劑可加快化學反應的速率，與無機催化劑相比，酶的催化效率更高，但是酶只能縮短達到化學平衡所需要的時間，不能改變化學反應的平衡點（如圖2）。

三、礦質元素吸收

植物的根對礦質元素的選擇性吸收屬于主動運輸，主動運輸方式既需要載體協助，又需要消耗能量。在O2濃度為零的時候，通過無氧呼吸供能，但無氧呼吸產生的能量較少，所以運輸速率較低;在一定范圍內，隨O2濃度的升高，有氧呼吸加強，產生的能量逐漸增多，所以運輸速率不斷增大;當O2濃度足夠高時，能量供應充足，但由于受到載體數量的限制，運輸速率不再隨O2濃度的增大而增大（如圖3）。

四、呼吸作用、光合作用

對于光合作用而言，其隨光照強度、CO2濃度的增加而增強，但達到一定程度后，光合作用強度也不再增加（如圖4甲）。對于有氧呼吸而言，隨O2濃度增加，有氧呼吸強度也增加，但O2濃度增加到一定值時有氧呼吸強度將不再隨O2濃度的增加而增加（此時限制因素主要是酶的活性和呼吸底物的濃度）（如圖4乙）。

五、細胞的有絲分裂

在整個細胞分裂周期中，DNA的數量增加是在分裂間期的S期，而在分裂期的前、中、后期沒有變化，處于穩定狀態，但是到末期DNA數量減少一半，恢復到原有細胞DNA數量（如圖5）。

六、雜合子（Aa）連續自交

Aa連續自交n次后雜合子比例為1/2n，其余為純合子，且比例為1∶1，據此原理，可只記憶雜合子的計算公式，其他比例由此推導即可。

自交代數 Aa 純合子 AA aa

1 1 0 0 0

2 1/2 1/2 1/4 1/4

3 1/4 1/4 3/8 3/8

n （1/2）n 1-（1/2）n 1/2-（1/2）n+1 1/2-（1/2）n+1

例如，子代中顯性純合子所占比例：y=1/2-（1/2）n+1，作曲線，其趨勢線如圖6所示。

七、種群的數量變動

種群的數量變動的規律：在食物充足、空間廣闊、氣候適宜、沒有天敵等優越條件下，種群數量可能會呈“J”型增長。例如，澳大利亞昆蟲學家曾對果園中薊馬種群進行過長達14年的研究，發現在環境條件較好的年份，種群數量迅速增長，表現出季節性的“J”型增長。在有限的環境中，如果種群的初始密度很低，種群數量可能會出現迅速增長;隨著種群密度的增加，種內競爭就會加劇，種群數量增加到一定程度就會停止增長，這就是“S”型增長。例如，柵列藻、小球藻等低等植物的種群增長，常常具有“S”型增長的特點。（如圖7）

除了上述模型，在實際的解題過程中，同學們還會發現與現代生物進化理論分析、生命活動的調節分析、免疫調節分析等知識有關的模型也符合“上升后平衡”型曲線的特點。