高中生物学与其他学科之间的触类旁通

舒端阳

(广东省揭阳华侨高级中学 522000)

1 差速离心与物理学公式F=mv2/r

有关细胞器的教学中涉及到差速离心法，由于学生对差速离心的原理没有完全理解，因此对“在使用差速离心法时，离心的转速是先慢后快还是先快后慢？是分子量大的细胞器先分离出来，还是小的先分离出来”等问题一时回答不出来。这时，教师引导学生回忆物理学上的一个公式——F=mv2/r(同时在黑板上写下该公式)，并提示：所谓差速离心的‘差’就是差异、不同、差别的意思。“大家试想，在一个试管中有各种不同的细胞器，它们的质量是不一样的，而离心速度和半径都是一定的，那么是不是m越大产生的离心力就越大，首先产生沉降呢？”“对！”“这样大分子的物质就最先分离出来；那么若还要把核糖体这类质量小的细胞器也分离出来该怎么办呢？”“加大转速！”“是的，增加v值才能达到较大的离心力将质量较小的细胞器分离出来，所以可以得出结论：在利用差速离心法分离细胞器时，转速应该先慢后快，转速低时可以将大分子的物质先分离出来，而后逐步加大转速可依次将小分子的物质分离。”

2 植物的水平分布与等高线

任何一个群落都有其垂直结构和水平结构这两种空间分布形式。垂直结构是指群落由于光照、食物或栖息场所等外界条件的作用而引起的垂直分层现象；水平结构是指群落在水平方向上的配置呈镶嵌格局。导致水平分布的主要因素是酸碱度、湿度、地形的起伏变化等。

在学习“群落的空间结构”时会涉及高山植被的分布情况(图1A)。其实，高山植物的分布既有垂直分层现象也存在水平分布。学生大都能理解垂直分层现象，但对为什么会存在水平分布存有疑虑。对此，应用地理学上的等高线来解释，疑惑就迎刃而解了。所谓等高线就是地图上所有海拔相等的点连成的一条闭合的曲线，假设把这座高山海拔相同的点都用等高线连接，那么从空中俯视它其实看到的是一个平面结构(图1B)，其中的高山草原、高山灌木林、针叶阔叶混交林和山脚的常绿阔叶林都是呈平行分布的。这样就不难理解为什么高山植被也存在水平结构分布的现象。

3 原核生物的呼吸方式与醋酸的制备

在高中生物学必修1和选修1中分别提及醋酸杆菌是一种严格的好氧细菌，在通气的条件下可以产生醋酸。然而，学生往往先入为主地认为原核生物没有线粒体，所以只能进行无氧呼吸。那么如何深入理解醋酸杆菌制备醋酸是一个有氧呼吸的过程呢？可联想化学教材上乙醇氧化生成乙酸的反应，通过方程式(图2)可以很直观地看出乙醇先通过加氧转化成乙醛，乙醛再被氧化生成醋酸，整个反应不仅需要加氧还需要持续加热。醋酸杆菌发酵得到醋酸是在35℃的环境下进行的，是一系列的酶促反应的结果。虽不需要加热，但要求不断地通入氧气，先将乙醇氧化得到乙醛，再氧化乙醛得到乙酸。所以，两者发生化学变化的本质都是以O2作为氧化剂将反应物彻底氧化的过程；反之，如果中断O2的供应，非但不能得到醋酸，就连醋酸杆菌的正常繁殖都不能进行。醋酸杆菌尽管没有线粒体，但因为具备了有氧呼吸所需的各种生物酶，所以，它可以像真核生物一样进行有氧呼吸。

图1 高山植物的垂直分层和水平分布图

图2 乙醇氧化生成乙酸的反应式

4 自由组合定律与乘法分配律

由孟德尔自由组合定律衍生出很多的遗传概率问题，是教学的一个难点。其实，初中数学所讲的乘法分配律与之有很大的相似性。乘法分配律的公式(a+b)(c+d)=ac+ad+bc+bd，可以从中演变出(a∶b)(c∶d)=ac∶ad∶bc∶bd。例如，两株纯合豌豆亲本黄色圆粒(YYRR)和绿色皱粒(yyrr)杂交得到F1(YyRr)，F1自交比例9∶3∶3∶1，可变换为(3∶1)(3∶1)。如果其中一对性状存在纯合致死时，F1自交比例为(3∶1)(2∶1)或(2∶1)(3∶1)，根据乘法分配律展开为6∶3∶2∶1。如果两对性状都存在纯合致死时，F1自交比例则为(2∶1)(2∶1)，展开为4∶2∶2∶1。