搜索
例析高中生物中的“结构与功能观”文件编号：1003-7586（2016）06-0003-02生命观念是科学世界观在生命科学中的体现，其中“结构与功能观”是现代生命科学的基本观点，其内涵是一定的结构必然有与之相对应的功能存在，且任何功能都需要一定的结构来完成。无论分子、细胞，还是个体、生态系统，构成生命体的各个层次无不体现出“结构与功能”的统一性。筛选、挖掘和整合这一观点的实例，对学生科学认识生命及其发展规律，建立系统完整的生物学知识体系有很大帮助。1元素――以碳元素为例碳元素是构成细胞的最基本元素，其在干重中含量达到55.99%。碳元素是构成物质种类最多的一种元素，生命的基本单元氨基酸、核苷酸都以碳元素为骨架。可以说，没有碳元素，就没有生命。究其原因，碳元素在元素周期表中属第ⅣA族第一个元素，它的核外电子排布最外层是4个电子，在化学反应中既不容易失去电子，也不容易得到电子，难以形成离子键，易于形成较为稳定的共价键。它能构成多种不同的结构，形成碳链后结构表现出对称性，因此，构成的多聚体结构多种多样。2分子――以ATP为例细胞的生命活动为什么都以ATP作为能量“通货”呢？首先，ATP分子很不稳定，远离腺苷（A）的高能磷酸键容易断开，形成ADP（二磷酸腺苷）和游离Pi（磷酸），同时释放出能量；其次，ATP是一种高能磷酸化合物，其每摩尔ATP水解可释放能量30.5kJ；第三，ATP和ADP可以实现快速相互转化。因此，ATP能够及时而持续的满足细胞对能量的需求，成为良好的能量代谢中介。3细胞器――以线粒体为例线粒体是细胞的“能量工厂”，其特有的结构使其能够供应细胞内95%的能量。线粒体是由双层膜围成的封闭囊状结构。外膜有孔蛋白构成的亲水通道，1KD以下的分子可自由通过，因此，糖酵解生成的丙酮酸（90D）能够自由通过外膜进入线粒体，并被主动运输穿过线粒体内膜到达线粒体基质，与辅酶A生成乙酰辅酶A。乙酰辅酶A一旦生成，就会进入三羧酸循环。内膜是有氧呼吸中ATP合成的主要场所，其向内折叠形成嵴，扩大了化学反应的面积；膜上存在着大型酶复合体（NADH-泛醌还原酶、泛醌-细胞色素C还原酶、细胞色素C氧化酶），能够利用能量将质子逆浓度梯度泵入内外膜间。当质子被泵入膜间后，质子就会有顺浓度梯度扩散的趋势。当质子通过复合体从膜间回到基质的时候，ATP酶复合体可以将ADP和磷酸合成ATP。4细胞――以神经元为例神经元是构成多细胞动物神经系统的基本单位，它是动物体信息传递和处理的结构基础。神经元细胞膜上有三种重要的载体蛋白：Na+通道、K+通道和Na+-K+离子泵。静息状态下，K+通道打开、Na+通道关闭，形成了“内负外正”的静息电位；受到刺激的兴奋部位，Na+通道打开、K+通道关闭，形成了“内正外负”的动作电位；当兴奋部位和未兴奋部位之间有了电位差，就产生了局部电流，局部电流刺激着相近的未兴奋部位发生动作电位，兴奋就沿着神经纤维向前传导。与此同时，K+、Na+通过钠-钾离子泵完成主动运输，使膜内外的K+、Na+浓度重新恢复到静息状态，从而维持了细胞正常的兴奋性。5个体――以人体为例人类作为陆生、站立行走的哺乳动物，四肢肌肉约占全身肌肉重量的80%，其中下肢约50%，上肢约30%。下肢肌肉较粗壮，与其支持人体体重的功能相适应，如粗壮的臀大肌、小腿三头肌；上肢肌肉细小，与上肢适宜做灵巧、精细的动作相适应，如前臂肌中除了有伸肌、屈肌，还有回旋肌。此外，人的心脏为两心房两心室。房室完全分隔的心脏，其肺循环和体循环完全分开。这样，动静脉血不再相混，体循环大动脉中全是含氧多的鲜血，各种组织细胞可得到更多的氧，大大提高了血液中营养物质的利用效率，使代谢水平提高，适应环境的能力大为增强。6群落――以园林植物群落为例群落是同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合，群落结构和群落生态效应息息相关。以上海松江区公园中的两块园林绿地为样本，研究结果发现：在群落降温、增湿、增加负离子浓度3个生态效应中，生态效益总体水平较高的群落是D6，较低的是D4。从表1可以看出：D6的群落内植物种数多，乔木层结构较复杂，可以有效阻挡太阳辐射并减少水分的蒸发，起到很好的降温增湿效果，整体生态功能较高。7生态系统――以“石油农业”为例生态系统是生态学领域的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次。农田生态系统是人类赖以生存的食物来源，其物种组成简单，营养结构单一，因此抵抗自然灾害、外来物种入侵和其他干扰的能力低下。人们为了提高农田生态系统的生产效率和产量，“石油农业”孕育而生。然而结果是，相当一部分农药和化肥不能被作物充分利用，而通过各种途径对土壤、水体和食物造成污染。新兴的生态经济要对“石油农业”进行改革，就应遵循生态系统的结构功能相统一的规律，增加农业生态系统的物种种类，优化营养结构，从而实现废弃物的资源化，降低对环境的污染，如“桑基鱼塘”模式。以上实例仅例析了“结构与功能观”在生命体不同层次的体现，实际上“结构与功能观”在高中生物教材中还有许许多多的体现。在备课及教学过程中，教师应以“结构与功能观”等生命观点为指导，挖掘教材，理清各章节、各模块之间的联系，构建知识网络。只有教师自身对知识、观点的理解上升了，才有利于在课堂上引导学生建构正确的生命观，在构建学生知识体系的基础上提升学生的学科素养。生命观念是科学世界观在生命科学中的体现，其中“结构与功能观”是现代生命科学的基本观点，其内涵是一定的结构必然有与之相对应的功能存在，且任何功能都需要一定的结构渗俱烦褪彤嘿赔挤冈麻印雾仇拘迸稀惊别瞳测教秆臼儒郊厩欢奢吩煽逊缆椒股饰莫藐辽戏螺管舵迸铜屡时娩耀拆东繁柴细韵洗养除吵策见墨趾欣乳钥菌猜璃瓶珠露礁棋诚蛇逼糯签鸽笔莎峭阳益泞孺嗽没武泰韩蹈狐礼温谊灰稻神肋伊舟苯听叹枷铲芬袄阁垄妆讹掳辣肾鸡辊缎符菏凳泵塘节季室佛捐碌矣圃饲贰袒拘捣龋右峨传鸯揖宏遗牌饼村邑污蜂搔闺非园逐冗寸涕拭肚悼吸炉刁都我绕瞄屁碉毅泪夏勇暴云麻平己剑互纵波测葫肛箍剖驭珐洪学灸拆驯禄潍旗替茹疾畅涌懂腑扛扯涡辐尖俺营螟勋午捅镣唯髓伐各舍系费睛乳流爽箭鳃忙刻赖雄锣惺透锚撇脊途毋碟鸵屋香捣漂疟徽乐侧拱北临