高中生物學與其他學科之間的觸類旁通

舒端陽

(廣東省揭陽華僑高級中學 522000)

1 差速離心與物理學公式F=mv2/r

有關細胞器的教學中涉及到差速離心法，由于學生對差速離心的原理沒有完全理解，因此對“在使用差速離心法時，離心的轉速是先慢后快還是先快后慢？是分子量大的細胞器先分離出來，還是小的先分離出來”等問題一時回答不出來。這時，教師引導學生回憶物理學上的一個公式——F=mv2/r(同時在黑板上寫下該公式)，并提示：所謂差速離心的‘差’就是差異、不同、差別的意思。“大家試想，在一個試管中有各種不同的細胞器，它們的質量是不一樣的，而離心速度和半徑都是一定的，那么是不是m越大產生的離心力就越大，首先產生沉降呢？”“對！”“這樣大分子的物質就最先分離出來；那么若還要把核糖體這類質量小的細胞器也分離出來該怎么辦呢？”“加大轉速！”“是的，增加v值才能達到較大的離心力將質量較小的細胞器分離出來，所以可以得出結論：在利用差速離心法分離細胞器時，轉速應該先慢后快，轉速低時可以將大分子的物質先分離出來，而后逐步加大轉速可依次將小分子的物質分離。”

2 植物的水平分布與等高線

任何一個群落都有其垂直結構和水平結構這兩種空間分布形式。垂直結構是指群落由于光照、食物或棲息場所等外界條件的作用而引起的垂直分層現象；水平結構是指群落在水平方向上的配置呈鑲嵌格局。導致水平分布的主要因素是酸堿度、濕度、地形的起伏變化等。

在學習“群落的空間結構”時會涉及高山植被的分布情況(圖1A)。其實，高山植物的分布既有垂直分層現象也存在水平分布。學生大都能理解垂直分層現象，但對為什么會存在水平分布存有疑慮。對此，應用地理學上的等高線來解釋，疑惑就迎刃而解了。所謂等高線就是地圖上所有海拔相等的點連成的一條閉合的曲線，假設把這座高山海拔相同的點都用等高線連接，那么從空中俯視它其實看到的是一個平面結構(圖1B)，其中的高山草原、高山灌木林、針葉闊葉混交林和山腳的常綠闊葉林都是呈平行分布的。這樣就不難理解為什么高山植被也存在水平結構分布的現象。

3 原核生物的呼吸方式與醋酸的制備

在高中生物學必修1和選修1中分別提及醋酸桿菌是一種嚴格的好氧細菌，在通氣的條件下可以產生醋酸。然而，學生往往先入為主地認為原核生物沒有線粒體，所以只能進行無氧呼吸。那么如何深入理解醋酸桿菌制備醋酸是一個有氧呼吸的過程呢？可聯想化學教材上乙醇氧化生成乙酸的反應，通過方程式(圖2)可以很直觀地看出乙醇先通過加氧轉化成乙醛，乙醛再被氧化生成醋酸，整個反應不僅需要加氧還需要持續加熱。醋酸桿菌發酵得到醋酸是在35℃的環境下進行的，是一系列的酶促反應的結果。雖不需要加熱，但要求不斷地通入氧氣，先將乙醇氧化得到乙醛，再氧化乙醛得到乙酸。所以，兩者發生化學變化的本質都是以O2作為氧化劑將反應物徹底氧化的過程；反之，如果中斷O2的供應，非但不能得到醋酸，就連醋酸桿菌的正常繁殖都不能進行。醋酸桿菌盡管沒有線粒體，但因為具備了有氧呼吸所需的各種生物酶，所以，它可以像真核生物一樣進行有氧呼吸。

圖1 高山植物的垂直分層和水平分布圖

圖2 乙醇氧化生成乙酸的反應式

4 自由組合定律與乘法分配律

由孟德爾自由組合定律衍生出很多的遺傳概率問題，是教學的一個難點。其實，初中數學所講的乘法分配律與之有很大的相似性。乘法分配律的公式(a+b)(c+d)=ac+ad+bc+bd，可以從中演變出(a∶b)(c∶d)=ac∶ad∶bc∶bd。例如，兩株純合豌豆親本黃色圓粒(YYRR)和綠色皺粒(yyrr)雜交得到F1(YyRr)，F1自交比例9∶3∶3∶1，可變換為(3∶1)(3∶1)。如果其中一對性狀存在純合致死時，F1自交比例為(3∶1)(2∶1)或(2∶1)(3∶1)，根據乘法分配律展開為6∶3∶2∶1。如果兩對性狀都存在純合致死時，F1自交比例則為(2∶1)(2∶1)，展開為4∶2∶2∶1。