試論化學原理在生物學解題中的應用

王浩人

古話說生物化學不分家，在生物學解題過程中常常涉及化學原理，并為生物學解題提供一定的方法與技巧。本文針對化學原理在生物學解題過程中的應用展開研究，闡述其運用技巧，以期在日后的生物學學習過程中能夠有所幫助，并廣泛運用。

化學原理在高中生物學解題過程中具有一定的奠定作用，為當代生命起源發展等一系列科學之謎提供理論依據，因此，掌握好化學原理在生物解題中的使用技巧能夠更加深入的理解生物學蘊含的內在知識。二者相互排斥卻又相互依存，是促進生物學發展的重要舉措。

質量守恒原理在生物學解題中的應用

所謂質量守恒定律，即參加化學反應的各種物質的質量總和等于反應后生成的各種物質的質量總和。也就是說反應前后的原子種類與數目沒有改變，數目也未曾增減，質量也就沒有變化。其原理在生物學解題中的具體應用如下：

例題：某蛋白質由n條肽鏈組合而成，相對分子質量為a，假若該蛋白質分子所含有的氨基酸數量為c，那么氨基酸的平均相對分子質量為多少？

首先了解蛋白質的組成主要由氨基酸脫水而成，根據化學反應中的質量守恒原理可以推斷出，在脫水合成過程中，其相對分子的質量并沒有發生變化，蛋白質等于氨基酸質量的總和減去脫水分子的質量，進一步計算便可以得出其氨基酸的平均相對分子質量為[a+18（c-n）]/c

在關于相對質量守恒的例題中都能由化學理論來解答生物學中的疑問。如求多肽的基因相對分子質量時，根據其中給出的已知其他生物相對分子質量數值后，根據質量守恒原理可以得出其二者相等的計算公式，進而能夠算出題目中最終的答案。

平衡原理的解題技巧

化學平衡原理中分為可逆反應與不可逆反應，在一定條件下可逆反應體系中，正、逆反應速率相等，反應物和生成物的濃度不再隨著時間的變化而改變狀態。例如：對某植物做出這樣的處理，分別有甲乙兩株植物，甲持續光照10分鐘，而乙先光照5秒再處于黑暗環境下5秒，反復操作持續20分鐘。假定其他條件均形同，則針對此情況，甲乙兩株植物所制造的有機物總量甲乙哪個比較多。

可知光合作用的反應需要暗反應提供[H]與ATP，并且ATP的提供量要比[H]速率快。所以，在持續光照的情況下反而會造成有機物的含量有所積累。在化學平衡原理中可以知道，當一定產物積累過多時，反而會造成抑制光合作用的現象，因此，在其他條件都相同的情況下，其中乙所產生的有機物較比甲要多很多，也就是說暗者的反應時間比較長，因此可以得知甲少于乙。

同理的題目如在綠色植物進行光合作用時，假設（ CH2O）在運輸時受到阻礙，而其他條件均不變，則在短時間內葉肉細胞中的C3與C5的含量將會有怎樣的變化。根據化學反應可知該題的答案為C3增加，而C5減少。

電離平衡原理的應用

所謂電離平衡便是指在水溶液里的全部電離為離子的電解質叫做強電解質，而在水溶液中僅部分電離為離子的電解質叫做弱電解質。在如下例題中可根據電離平衡原理進行解題。

如：經過研究可得，很多綠色植物的花瓣上的多種顏色都與細胞中含有的色素有關，而部分植物的花瓣在一天之內可以展現出幾種不同的顏色，這與花瓣細胞液中含有的花青素有很大關系。該有機物質在不同的環境中顯現不同的顏色，酸性呈紅色，堿性呈藍色而在中性環境下則顯現紫色。根據已知條件回答下列相關知識：

如：喇叭花的花瓣在早上是紅色的，這說明其細胞液顯（）性，主要原因在于晚上有呼吸作用會產生大量的（），該物質主要產生于（）中。通過（）方式進入細胞液后會與水發生（）化學反應。

由已知條件可以得出，光合作用需要消耗很多的C02，而呼吸作用又會產生C02。當呼吸作用較比光合作用更強一些時，細胞中的二氧化碳便會有所增多。從而平衡便會向右移動，所以細胞液便會呈現酸性。當太陽升起后，光照能力增加，進而光合作用比呼吸作用強，細胞中的二氧化碳隨之減少，使得平衡向左移動，所以細胞液便會呈現中性。因此喇叭花便會變成紫色。所以該題的具體答案為：酸、二氧化碳。線粒體、自由擴散、CO2+HO2一H2CO3。

電荷守恒原理

化學中電荷守恒原理即溶液永遠都是電中性的，陽離子帶的正電荷總量等于陰離子所帶的負電荷總量。化合物中的元素正負化合價代數的和為零，離子所帶的電荷數為多少其離子前便寫幾[2]。在正確分析溶液中存在陰陽離子書寫電荷守恒式能夠充分用到該原理。

例如：根據正常結果可知，2分子葡萄糖代謝的產物形成H+，假如其全部吸附在根細胞表面，那么氫離子可與土壤溶液中發生交換離子種類以及數量分別是多少。

根據化學電荷守恒原理可知，植物的細胞在呼吸作用過程中，其葡萄糖可以氧化分解產生12分子CO2，再與H2O相結合形成H2CO3，其中根系離子交換可根據知識點“同荷等價”原理，可知其總和是一定相等的。所以可知答案為離子種類：Ca+離子個數為6個。

根據化學原子結構理論解釋生命衰老跡象

部分生物學例題中會設計一些生命學知識，比如人衰老的原因。根據生物學，可知人體內細胞老化，進而器官衰竭，最終老化。目前最滿意的答案是自由基理論，當自由基產生后，攻擊和破壞細胞內執行正常功能的生物，所有會產生一定的老化現象。那么自由基的產生便可以依靠化學原子結構理論進行解釋，細胞在代謝過程中會不斷的進行氧化反應，因此，在這個過程中便很容易產生自由基，就好比水在電離輻射下也會產生自由基一樣。

結論：綜上所述，在很多生物學試題中都會借用化學原理，在解答生物學知識時通過已知的化學知識能夠利用計算或理論輕松找到答案。在日常的學習中，化學與生物不可分割，不可偏科。只要巧妙的利用其中相關聯的原理進行解答便能夠分析出其中答案，即便再難的生物學試題都能夠迎刃而解。