高中生物学中与co2相关的知识点释疑

的疑难知识点：如何检测酵母菌细胞呼吸中CO2的产生情况，血浆中CO2的来源和去路；光合作用

CO2被同化的过程;动物细胞培养加入5% CO2的原因；CO2浓度与温室效应的关系，予以释疑。

关键词 高中生物学;CO2；来源；去路文章编号 1005 -2259(2020)1 -0043 -03高中生物学中有关CO2的问题是学生学习的

可使漠麝香草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄。根据

重点和难点。近年来，随着CO?等温室气体的大量 排放引起全球气候变暖等相关热点问题的出现，以

石灰水混浊程度或澳麝香草酚蓝水溶液变成黄色

的时间长短，可以检测酵母菌培养液中CO?的产生

co2为载体的试题越来越多,学生在学习中应关注

相关知识点。1如何检测酵母菌细胞呼吸中co2的产生情况情况。”对此，很多学生存在疑惑：澄清的石灰水和

漠麝香草酚蓝水溶液检测CO2产生情况的原理是

什么？还有没有其他检测方法？笔者释疑:CO?能

人教版普通高中课程标准实验教科书《生物• 使澄清石灰水变混浊的原理是CO2和石灰水反应 生成难溶于水的CaCO3, g卩CO2 + Ca( OH)2 =

必修1 •分子与细胞》(以下提到的教材均为人教

版)P. 92提道：“CO2可使澄清的石灰水变混浊，也 •+■+■»+«•+--♦■ - + -+-+-+■■+ -+•»+- + - ♦ -+•»■+ - + -十-+■+\"+«■+-+■

CaCO3 ! +H2O,但因CO2的水溶性低生成的碳酸我们也意识到校本课程的开发是一个长期的任务，

3校本课程开发的反思任何一所有教育理想的学校都明白教育的目

的在于唤醒而不是塑造学生，知识绝非他人所能简

在目前的校本课程开发实践中，课程基地资源未能

发挥最大效益，开发未能集合多方力量，以及还存

单灌输的,而是学生在思考和实践的过程中逐渐自

我领悟的。相较于通过纸笔测试检验学习成果的

在如何建立多元化的评价体系等问题。如何将每

一门校本课程做到完善、适切、精品还需要我们不

方式，校本课程中较多实践性的考察项目更利于学

生能力和素养的形成。特别是环境生物技术课程

断去探索和改进。参考文献基地的建设中，通过课程框架的建构，学校特色的 融入，教师资源的开发，开设彰显学科品味的生物

校本课程已经在课程基地实践研究中试航并初获 成果。此外，以课程基地为核心，各类课程为主题

[1] 王峰,张天若•关于江苏省高中课程基地建设的调研

报告[J]•江苏教育,2013(2) :27 - 30.[2] 黄伟.依托课程基地构建特色校本课程[J].江苏

教育,2016(15):70-71.的3个省市级课题正在研究中，教师的若干篇论文

[3] 耿宜宏，蔡卫东,李桂旺.开发特色校本课程丰富课程基

地内涵的实践与思考[J].物理教师,2017( 11) ：93 - 96.相继发表在核心刊物上，学生在研究性学习评比、

科技创新大赛中纷纷获奖。一方面我们看到课程 建设引领下的校本课程开发带来的成效，另一方面

[4] 唐凤.生物学校本课程《奇妙的植物》的开发和实践

[J].生物学通报,2018,53(12)：26 -28. A

http：//www. zxswjx. com---------------教学链接2020年第1期钙少且生成的CaCO3不会聚集成较大的颗粒以沉 生的co2排出体外的过程与上述过程完全相反，但

淀的形式出现，所以我们只能观察到混浊观象。假

血液中血红蛋白结合的CO2占CO2总运输量的

若为酵母菌提供适宜的有氧呼吸条件,持续不断地 95%，主要以碳酸氢盐和氨基甲酰血红蛋白的形式

向澄清石灰水通入过量的CO?,我们会发现混浊现 运输（图1）。象消失，这是因为难溶于水的CaCO3和CO2与尽0

血液循环反应生成易溶于水的碳酸氢钙，即CaCO3 + CO2 +

H20 = Ca（HC03）2o澳麝香草酚蓝（BTB）是一种 非常灵敏的酸碱指示剂，变色范围为pH 6. 0-7.6,

中性呈淡蓝，酸性呈黄色，碱性呈蓝色。呼吸作用 释放的CO2溶于水后变成H2CO3，并进一步离解成

H*与HC（V，酸度的变化能使BTB变色⑴。因此

与澄清石灰水的检测方法相比较，可以根据漠麝香

肺通气 肺换气气体在血液 组织细胞内氧中的运输换.气严代谢草酚蓝水溶液由蓝变绿再变黄的时间长短精度更 外呼吸

内呼吸高地检测酵母菌培养液中CO2的产生情况。有条 图1呼吸全过程示意图⑷件的学校可以改进酵母菌细胞呼吸实验装置，借助

co2是促进呼吸的生理性刺激,是调节呼吸运 电脑程序和CO2传感器等设备更准确地测量呼吸

动的最重要体液因素⑵。CO2对呼吸的刺激作用

作用产生CO2的量。是通过两条途径实现的:一是通过直接刺激中枢化

2如何分析人体血浆中CO?的来源和去路学感受器再兴奋呼吸中枢;二是刺激外周化学感受

《生物•必修3 •稳态与环境》P. 4提道：“血

器，再兴奋呼吸中枢，反射性地使呼吸加深、加快, 浆中含有各种营养物质、各种代谢废物、气体、激素

增加肺通气。因此临床上给患者输02时,往往采

等”，P. 5提道:“体内细胞产生的代谢废物，如尿素

用含5%左右的CO2的混合气体，以达到刺激呼吸

和CO2是怎样从内环境排到体外的?”P. 31提道： 中枢的目的。“激素等化学物质（除激素以外，还有其他调节因

3为什么要在一定浓度的CO2环境下进行动物细 子，如CO2等），通过体液传送的方式对生命活动

胞培养进行调节。”对此,很多学生存在疑惑:血浆中CO2 《生物•选修3 •现代生物科技专题》P. 46提

的来源和去路是什么，与人体的哪些系统有关？体 道:“细胞培养所需气体主要有02和CO?。”很多学 液中的CO?是如何调节生命活动的？笔者释疑:人

生存在疑惑:动物细胞培养为什么需要气体环境? 体活动所需的能量和维持体温所需的热量都来自

笔者释疑：。2是动物细胞代谢必需的，CO?的主要

体内营养物质的氧化，氧化离不开呼吸。呼吸是指

作用是维持培养液的PH0多数细胞生存的适宜pH

机体与外界环境之间进行气体交换的过程，主要是

为7.2-7.4,而生物体的原生质和血浆等都是具备 机体从外界空气中吸入。2和从机体内呼出CO2的

这样性质的一种缓冲液，能够保持pH相对稳定，构 过程⑵。人体与外界空气进行气体交换离不开呼 成生物体内缓冲系统的无机酸或盐类最主要是碳酸

吸系统，原理是气体总是由浓度高的地方向浓度低 氢盐和碳酸（碳酸缓冲系统），即NaHC03/H2C03O

的地方自由扩散，宜到平衡为止。人体内的气体

培养液中的CO2 一部分是溶解的，能与H2O形成

（主要是Ch和CO?）在肺泡和组织内的交换，都是

H2CO3,而解离出的HC（V可与培养液中K+和

通过这种扩散作用实现的。如空气中的。2进入人

Na *结合形成KHCO3和NaHC03O这样，在培养液 体被组织细胞利用依次经过肺泡壁细胞（两层）-

中形成了碳酸氢盐和碳酸的缓冲对，进而维持培养

肺部毛细血管壁（两层）-红细胞（血红蛋白和氧 液的pH。所以，通常将动物细胞置于含95%空气 气结合称为氧合⑵）-全身毛细血管壁-组织细

加5% CO2混合气体的培养箱中进行培养。胞T线粒体（两层），至少穿过11层生物膜被有氧

4光合作用中CO?是如何被同化的呼吸第三阶段利用;人体细胞有氧呼吸第二阶段产

《生物•必修1 •分子与细胞》P. 104提道：http：//www. zxswjx. com

2020年第1期.............................教学链接CO?浓度与温室效应有什么关系？温室效应有什

么危害？怎样防止温室效应加剧？笔者释疑:温室

“在暗反应阶段中，绿叶通过气孔从外界吸收进来

的cc）2,与植物体内的c5结合,这个过程叫做co2

的固定。”很多学生存在困惑:在光合作用的暗反应

中,C02是如何被固定的？什么是卡尔文循环？笔

效应是指大气能使太阳短波辐射到达地面,但地表

受热后向外放出的大量长波热辐射线却被大气中 的CO2等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。

在自然生态系统中，光合作用对碳的摄取速率和呼

者释疑:光合作用的过程是十分复杂的，包括一系

列化学反应。根据是否需要光能，可以概括为光反

应和暗反应两个阶段。其中暗反应阶段可分为

吸作用对碳的释放速率大致平衡，但随着现代工业

的迅速发展，人类短期内大量利用煤、石油等化石

co2的固定和还原，统称为co2的同化。co2同化

作用是利用光反应形成的同化力（ATP和NADPH） 将CO?还原形成糖类物质的过程⑶。其中,C3途

燃料和对绿色植被的破坏导致大气中的CO2含量

迅速增加。大气层中的CO?等物质能强烈地吸收

径是高等植物固定CO?的最基本途径，卡尔文等利

用放射性同位素示踪法发现了相当复杂的C02同

红外线，太阳辐射的能量在大气层中“易入难岀”， 就像一层厚厚的玻璃，使地球变成了一个大暖房。

化过程，称卡尔文循环。卡尔文循环分为3个阶 段:竣化、还原和再生（图2）⑷。竣化阶段五碳的

核酮糖-1,5 -二磷酸（RUBP）在相关酶的催化下

地球变暖会加快极地和高山冰川的融化，导致海平

面上升，会淹没沿海城市和农田；气候也易出现异

常的高温和干旱⑶。防止温室效应加剧的办法主

结合1分子CO?,生成的不稳定中间产物快速水解

成2分子三碳的3-磷酸甘油。还原阶段3-磷酸

要是限制对煤、石油等燃料的使用，和鼓励使用风 能、太阳能等新能源以减少碳的排放，保护森林等

自然资源和积极植树造林，吸收C02o甘油在相关酶的催化下消耗1分子ATP,变成1, 3-二磷酸甘油酸，随后被NADPH还原为甘油

醛-3-磷酸（GAP）,继而形成磷酸丙糖和蔗糖、淀

在高中生物学教学中，释疑学生的疑惑，引导

和帮助学生正确认识、理解归纳相关知识点，提高 学生获取信息，应用知识解决问题的能力至关重

粉。再生阶段从GAP经历3 -，4 - ,5 - ,6 - ,7 -

碳糖的一系列反应再生成RUBP,以保持接受C02,

维持卡尔文循环继续运转。要。因此，在教学中，尤其是在一、二轮复习的过程

中，学生已经具备了大量的知识储备•，应适度引导 学生对相同或类似知识点进行“归类”，既可以开 拓学生的知识面还可以提高学生的综合表述能力。

如果再能发挥网络信息时代的优势，充分利用微信

平台等途径，适时发布生物学相关知识点归类教学

信息,汇总及解决学生反馈的问题，做到随时随地

教学,则效果更佳。参考文献[1] 崔辉梅.植物生理学实验教程[M].乌鲁木齐:新疆大

学出版社,2007 = 12.[2] 王玲,左明雪.人体及动物生理学[M].北京:高等教

育出版社,2009:259,272,282.[3] 潘瑞炽.植物生理学[M].北京：高等教育出版社,

图2卡尔文循环的3个阶段:竣化、还原、再生（自 Taiz 和 Zeiger,2009）5大气中CO?浓度与温室效应有什么关系2012:92,113.[4] 周云龙.植物生物学[M].北京：高等教育出版社,

2010：177.《生物•必修3 •稳态与环境》P. 101和P. 124 都提道:“CO?等温室气体的大量排放，形成温室效

*基金项目：安徽省“十三五”教育信息技术 研究课题“基于微信平台进行高中生物知识点归类

应，导致气温升高。”很多学生存在疑惑：大气中 教学的实践研究”，课题编号：AH2018132。 Ahttp：//www. zxswjx. com