常見坐標曲線知識歸納與透析

　　生物坐標曲線題是藉助數學方法來分析生命現象，從而揭示出生物體結構、生理等方面的本質特性。它可以考查多個知識點，涉及到生物學的各個方面，具有情景新、重能力、區分度高的特點。現將高中生物人教版教材中所涉及到與坐標曲線題有關的知識歸納透析如下：

　　1 「V」型曲線和「Λ」型曲線

⑴曲線走勢：

「Λ」型曲線（圖A）：在一定橫坐標範圍內，縱坐標隨著橫坐標的增加而不斷增大；當橫坐標達到一定值後，縱坐標隨著橫坐標的增加而逐漸減少。「V」型曲線（圖B）的走勢，則與「Λ」型曲線相反。

⑵相關變數：

「Λ」型曲線：①溫度對酶的活性的影響；②pH值對酶的活性的影響；③生長素濃度對植物器官（根、芽、莖）生長（或生長速率）的影響；④溫度（或pH）與呼吸作用強度、光合作用強度的關係；⑤植物葉片中干物質積累量與葉面積指數的關係；⑥群落中物種的豐富度與地球緯度的關係；⑦發生質壁分離及復原的植物細胞，其細胞液濃度（或細胞吸水能力）大小與時間的關係；⑧在食物鏈中，被捕食者被捕殺前後在數量上的變化與時間的關係；⑨在生活資源有限的條件時，種群的增長率與時間（或種群數量）的關係；⑩植物葉片中K含量與葉齡的關係等。

「V」型曲線：①溫度(或pH)對酶的活性（用反應物的剩餘量來表示）的影響；②DNA的溶解度與NaCl溶液濃度之間的關係；③害蟲的種群密度與殺蟲劑使用次數的關係；④種子萌發時，種子的乾重與萌發時間的關係；⑤酵母菌的呼吸強度與O₂濃度的關係；⑥發生質壁分離及復原的植物細胞，其原生質層（或液泡）體積大小與時間的關係；⑦綠色植物在夏季中午出現光合午休現象時，光合作用強度與時間的關係等等。

例1下列甲、乙、丙三圖分別表示有關生物學過程，對其曲線變化的描述中正確的是（）

①甲圖中，A點的生長素濃度促進植物生長，C點的生長素濃度抑制生長

②甲圖中，若B點為莖背光側的生長素濃度，則C點時不可能為莖向光側的生長素濃度

③乙圖B點時的害蟲種群抗藥個體所佔百分比大於A點的害蟲種群抗藥個體所佔百分比

④乙圖A點時，害蟲不存在抗藥個體

⑤丙圖曲線表示胰麥芽糖酶對澱粉水解為麥芽糖的催化特性

⑥丙圖曲線表示腸脂肪酶對脂肪水解為甘油和脂肪酸的催化特性

⑦丁圖曲線表示溫度從0→M變化過程中，酶的活性逐漸降低

⑧丁圖曲線表示pH值從6升高到8，酶的最適溫度不變

A．①④⑤⑦ B．①④⑥⑧ C．②③⑤⑦ D．②③⑥⑧

解析：主要考查對坐標曲線及其特殊點含義的理解能力。從甲圖看出，A、B、C三點均能促進植物生長。若B點為莖背光側的生長素濃度，則向光側的生長素濃度在B點以前曲線上任一點均可，因為背光側的生長素濃度大於向光側的生長素濃度，兩者都是促進生長且背光側生長的比向光側要快。圖乙中，曲線上每一點具有抗藥性的害蟲個體，但其所佔百分比是C>B>A。酶具有專一性，胰麥芽糖酶只能催化麥芽糖的水解；胰液、腸液的pH一般在8.0~9.0左右。丁圖中，縱坐標用反應物的剩餘量來表示酶的活性，溫度從0→M變化過程中，酶的活性是逐漸增強的；而pH值從6升高到8，酶的最適溫度不變，為溫度M。

答案 D

　　2 「

」型曲線及其變型曲線

⑴曲線走勢

「

」型曲線(圖C)走勢：在一定橫坐標範圍內，縱坐標隨橫坐標的增加而不斷增大；當橫坐標超過某個值時，縱坐標隨橫坐標增加而趨於平緩或不變。它的變形曲線一般有圖中C₁、C₂、C₃所示的幾種曲線，其走勢和它基本相同，主要區別是起點不同。

⑵相關變數：

「

」型曲線：①有氧呼吸強度與O₂濃度的關係；②植物細胞吸收礦質元素離子速率與呼吸強度的關係；③主動運輸某種物質（如K⁺）的數量與呼吸強度的關係；④ATP的產生量與呼吸強度的關係；⑤物質運輸以協助擴散或主動運輸的方式進行時，物質運輸速率與物質濃度的關係；⑥酶促反應速度與反應物濃度的關係；⑦在環境有限時，種群的種內鬥爭與種群數量的關係；⑧植物光合作用強度與光照強度的關係；⑨一對等位基因的雜合子，其自交後代中純合子的數量與其自交代數的關係等。

「

」型變形曲線：

C₁曲線：①細胞呼吸強度與O₂濃度的關係；②ATP生成量與O₂濃度的關係；③植物細胞吸收礦質元素離子速率與O₂濃度的關係；④主動運輸某種物質（如K⁺）的數量與O₂濃度關係；⑤自然狀態下，種群數量與時間的關係（即種群數量的S型增長曲線）；⑥發生滲透吸水的細胞重量與時間的關係；⑦質壁分離後進行復原的細胞重量與時間關係。

C₂曲線：植物光合作用強度與CO₂濃度的關係。

C₃曲線：①植物CO₂吸收量與光照強度的關係；②植物O₂釋放量與光照強度的關係；③植物有機物的積累量與光照強度的關係等。

例2如圖所示為研究光照強度和CO₂濃度對某植物光合作用速率的影響。下列敘述中不正確的是（ ）

A.曲線中a點轉向b點，葉綠體中C₃濃度降低

B.曲線中b點轉向d點，葉綠體中C₅濃度升高

C.曲線中b點轉向c點，葉綠體中C₅濃度幾乎不變

D.d點時，影響光合作用的環境因素主要有光照強度、二氧化碳濃度、溫度等等

解析：主要考查了影響光合作用的因素。在CO₂濃度為1%的曲線上，從a點到b點即增加光照強度，光反應加快產生的ATP、[H]增多，使得暗反應也加快，故C₃含量降低；從b點到c點雖增加了光照強度，但受溫度和CO₂濃度的限制，暗反應不在增加從而導致光合作用強度趨於平緩，故C₅含量基本不變。在光照強度相同時， d點的CO₂濃度比b點要低，會影響到CO₂的固定，故C₅含量增加。從中可以看出，影響d點光合作用的主要環境因素是CO₂濃度等。

答案 D

　　3 「╯」型曲線與「╰」型曲線

⑴曲線走勢：

「╯」型曲線（圖D）走勢：在一定的橫坐標範圍內，縱坐標隨橫坐標增加而不斷增加。「╰」型曲線（圖E）走勢則相反：在一定的橫坐標範圍內，縱坐標隨橫坐標增加而不斷減小。

⑵相關變數：

「╯」型曲線：①在理想條件下，種群數量與時間的關係（即種群數量的J型增長曲線）；②變溫動物耗氧量與環境溫度的關係；③蛙的受精卵發育成囊胚的過程中，細胞數量（或核DNA的含量）與時間（或細胞有絲分裂次數）的關係；④細菌進行二分裂時，產生的細菌數量與分裂時間的關係等。

「╰」型曲線：①一對等位基因的雜合子，其自交後代中雜合子的數量與雜合子自交代數的關係；②無氧呼吸與O₂濃度的關係；③恆溫動物耗氧量與環境溫度的關係；④發生滲透作用失水(或質壁分離)的細胞重量與時間的關係；⑤盛有一定濃度蔗糖溶液的透析袋放在蒸餾水中，透析袋中蔗糖溶液濃度與時間的關係；⑥蛙的受精卵發育成囊胚的過程中，每個細胞的體積與分裂時間的關係；⑦抗利尿激素分泌量與飲水量的關係；⑧T細胞濃度與HIV濃度的關係；⑨在激素分泌的負反饋調節過程中，促甲狀腺激素釋放激素、促甲狀腺激素的濃度與甲狀腺激素濃度的關係；⑩在激素分泌的負反饋調節過程中，促性腺激素釋放激素、促性腺激素的濃度與性激素濃度的關係等。

例3 （2001廣東·19）下圖表示蛙的受精卵發育至囊胚過程中，DNA總量、每個細胞體積、所有細胞體積之和、有機物總量的變化趨勢（橫坐標指發育時間）。其中正確的是( )

A.①②　　B.①③　　C.②④　　 D.③④

解析:本題的信息是以坐標曲線的形式出現，重點考查了蛙的受精卵發育至囊胚過程中DNA總量、每個細胞體積、所有細胞體積之和、有機物總量的變化趨勢，出題角度較新穎，綜合性強，要求學生能從多個角度分析：受精卵發育至囊胚過程中，由於卵裂，細胞數目增加，每個分裂形成的細胞都有一份DNA，因此DNA總量隨時間增加而增多；在卵裂過程中，細胞以幾何級數不斷分裂，每個細胞體積隨時間增長而減小；在分裂過程，由於需要大量的能量，而能量的來源主要來自呼吸作用，呼吸過程需要分解有機物，故選A。

答案 A

　　4 「―」型曲線與「╱」型曲線

⑴曲線走勢：

「―」型曲線（圖F）走勢：在一定的橫坐標範圍內，縱坐標隨橫坐標的增加而保持不變。「╱」型曲線（圖G）走勢：在一定的橫坐標範圍內，縱坐標隨著橫坐標的增加而不斷增加，兩者成正比關係。

⑵相關變數：

「―」型曲線：①有絲分裂過程中，DNA含量與前、中、後期的關係，染色體數目與分裂間期、前期、中期的關係等；②自由擴散或協助擴散與氧氣濃度的關係；③哺乳動物的紅細胞吸收氨基酸與氧濃度的關係；④在理想條件下種群數量呈J型增長曲線時，種群的增長率與時間的關係；⑤蛙的受精卵發育至囊胚過程中，所有細胞體積之和（或總胚胎體積）與分裂時間的關係等。

「╱」型曲線：①自由擴散的運輸速率與物質濃度的關係；②在反應物足夠且其他條件適宜的條件下，酶促反應速率與酶濃度的關係等。

　　5 「

」型曲線

⑴曲線走勢（圖H）：在一定橫坐標範圍內，曲線a隨著橫坐標的增大而增大，曲線b則隨著橫坐標的增大而減小。

⑵相關變數：

①生態系統的抵抗力穩定性(a）、恢復力穩定性(b)與生態系統的營養結構複雜程度（或物種豐富度）的關係；②植物根、芽（或莖）的生長速率與一定的生長素濃度之間的關係；③在水平衡調節過程中，抗利尿激素分泌量、細胞外液滲透壓變化與時間的關係；④胰島素、胰高血糖素（腎上腺素）的含量變化與血糖濃度的關係；⑤變溫動物、恆溫動物的耗氧量與環境溫度的關係；⑥酵母菌進行有氧呼吸、無氧呼吸的強度與O₂濃度的關係；⑦植物細胞的細胞液濃度（或細胞吸水能力）、原生質層的體積（或液泡體積）與發生質壁分離（或復原）時間的關係；⑧在競爭關係中，兩個競爭者的種群數量與時間的關係；⑨在激素分泌的負反饋調節過程中，甲狀腺激素（或性激素）、促甲狀腺激素（或促性腺激素）與時間的關係；⑩在體液免疫過程中，抗體數量、抗原（如病菌等）數量與一段時間的關係；

艾滋病感染者在某一時期內，體內T淋巴細胞濃度、HIV濃度與時間的關係；

葉綠體體內[H]和ATP的生成量、C₃化合物的剩餘量與光照強度的關係；

長日照植物、短日照植物的開花時間和日照時間長短之間的關係；

某細胞有絲分裂過程中染色體的著絲點與中心粒之間的平均距離、著絲點分裂後形成的兩個子染色體的著絲點之間距離與時間的關係等。

例4將植物橫放，測量根和莖生長素濃度與其生長狀況的關係如甲圖所示。則曲線上P點最可能對應於乙圖中的位置是( )

A．a B．b C．c D．d

解析：主要考查了生長素的作用特點。甲圖顯示P點濃度時生長lcm所需時間較多，即促進作用很弱。乙圖中由於重力的影響，對根來說：c點的生長素濃度低，促進生長的較快；d點因重力影響生長素濃度較高，抑制生長，使該側細胞伸長生長慢。對莖來說：生長素的濃度a點<b點，a點和b點都促進莖的生長，其中b點生長更快些。因此，甲圖P點最可能對應乙圖中的d點。

答案 D

　　6 「

」型曲線

⑴曲線走勢：可以簡單的理解成兩個「Λ」型曲線走勢的疊加。

⑵相關變數：

①植物根、芽（或莖）的生長速率與生長素濃度的關係；②不同種植物（如雙子葉植物、單子葉植物雜草）的生長速率與生長素濃度的關係；③不同酶（如唾液澱粉酶和胰澱粉酶）的活性與pH的關係；④捕食關係中，被捕食者與捕食者的數量與時間的關係；⑤綠色植物中葉綠素a、葉綠素b吸收光能的百分比與光的波長（如藍紫光區域、紅橙光區域）的關係等。

例5

某科學家用放射性同位素分別標記的T和U培養基培養蠶豆根尖分生區細胞，觀察其有絲分裂，已知蠶豆有絲分裂周期為20小時，根據這兩種鹼基被細胞利用的速率繪製的曲線如右圖所示。下列對此結果的分析中，不正確的是（ ）

A.b點時刻，細胞正大量合成RNA

B.d點時刻，細胞中DNA含量達到最大值

C.ce階段，細胞最容易發生基因突變

D.在顯微鏡下，處於ae階段的細胞數目最多

解析：根據題意可知，圖中曲線主要處於有絲分裂的分裂間期。因為縱坐標表示鹼基的利用速率，故b點表示大量合成RNA，d點表示大量合成DNA，而不是DNA量達到最大值，其最大值大約在e點。可見，正確理解縱坐標是最關鍵的。

答案 B

　　7 與計算有關的坐標曲線

有些坐標曲線，可通過具體的數量更為準確表示生命活動與相關因素之間的關係，常伴隨著一些生物量的計算，此類題難度較大。常見的有：①無氧呼吸與有氧呼吸之間的生物量關係；②光合作用和呼吸作用之間的物質計算關係；③細胞分裂過程中染色體與DNA的數量關係等等。

例6 現有一瓶混有酵母菌和葡萄糖的培養液，通入不同濃度的氧氣時，其產生的酒精和二氧化碳的量如圖所示（兩種呼吸作用速率相等），則在氧氣濃度為a時（ ）

A.酵母菌只進行發酵 B.67%的酵母菌進行發酵 C.23%的酵母菌進行發酵 D.酵母菌停止發酵

解析：主要考查有氧呼吸和無氧呼吸有關的計算。由圖中的氧濃度為a時讀出酒精為6mol，根據無氧呼吸的化學反應式：C₆H₁₂O₆^酶→2CO₂+2C₂H₅OH+能量，可知無氧呼吸消耗了3mol葡萄糖，產生了6mol二氧化碳。而氧濃度為a時的二氧化碳的釋放量為15mol，可知有氧呼吸放出的二氧化碳為9mol，所以酵母菌既進行有氧呼吸，也進行無氧呼吸。根據有氧呼吸的化學反應式：C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O^酶→6CO₂ + 12H₂O + 能量,可知有氧呼吸消耗了1.5mol的葡萄糖，故有2/3的酵母菌進行了無氧呼吸。

答案 B

例7 (2007山東，8)以測定的CO₂吸收量與釋放量為指標，研究溫度對某綠色植物光合作用與呼吸作用的影響，結果如圖所示。下列分析正確的是（ ）

A.光照相同時間，35℃時光合作用製造的有機物的量與30℃相等

B.光照相同時間，在20℃條件下植物積累的有機物的量最多

C.溫度高於25℃時，光合作用製造的有機物的量開始減少

D.兩曲線的交點表示光合作用製造的與呼吸作用消耗的有機物的量相等

解析：主要考查了光合作用與呼吸作用有機物產生（消耗）與溫度、光照等的關係以及綜合分析能力。

在黑暗條件下，光合作用不能進行，只能進行呼吸作用；在光照下，光合作用和呼吸作用都進行，測的值是光合作用吸收的CO₂量-呼吸作用釋放CO₂的量的差。在兩曲線的交點（約32℃時），呼吸作用釋放CO₂的量是3.50mg/h，而光合作用吸收CO₂的量是3.50+3.50=7.00mg/h，可知道光合作用的強度明顯大於呼吸作用的強度，所以D錯誤。在光照相同時間的條件下，在30℃時，光合作用吸收的CO₂量=3.00（呼吸作用）+3.50（光下）=6.50mg/h；在35℃時，光合作用吸收的CO₂量=3.50（呼吸作用）+ 3.00（光下）=6.50mg/h。即35℃時光合作用製造的有機物的量與30℃相等。在25℃時，光合作用吸收的CO₂量是2.25+3.75=6.25mg/h，比30℃還要少，所以當溫度高於25℃時，光合作用製造的有機物還在增加，而此時有機物的凈積累量開始減少。

答案 A

　　8其他類型曲線

常見曲線還很多，如圖G₁所示曲線可表示生物之間的互利共生關係，圖G₂所示曲線可表示陽生植物、陰生植物與光照強度的關係，圖G₃所示曲線可表示減數分裂、受精作用、有絲分裂過程中核DNA、染色體數目的變化，圖G₄所示曲線可表示植物根、芽、莖器官的生長受生長素濃度影響，圖G₅所示曲線可表示光合速率受溫度、光照強度、CO₂濃度影響，等等。

例8 甲、乙、丙三圖分別表示幾種環境因素對小麥光合作用速率的影響，除各圖中所示的因素外，其他因素均控制在適中範圍。請據圖回答以下問題：

(1)甲圖中P點，限制小麥光合作用速率的因素為 ；乙圖中Q點，高C0₂濃度條件下，若要進一步提高小麥光合作用速率，可嘗試採取的措施是 ；預計丙圖中Q點之後，三條曲線的走勢為 。

(2)乾旱初期，小麥光合作用速率下降的主要原因可以用 圖來說明，其具體解釋是 。

(3)除上述因素外， 也是影響光合作用速率的主要因素之一。

解析：P點時，限制光合作用因素主要為橫坐標所示的因子，該因子不斷增加，光合作用速率不斷提高。當達到Q點時，橫坐標所示的因子已不再是影響光合作用速率的因子，要想進一步提高光合作用速率，就要靠適當改變其他因素。

答案 (1)光照強度 適當增加環境溫度都會隨溫度的升高而呈逐漸下降趨勢(2)乙小麥氣孔逐漸關閉，導致體內C0₂濃度降低，光合作用速率下降(3)必需礦質元素的供應

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