例析高中生物中的结构与功能观-最新文档

例析高中生物中的“结构与功能观”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。