高中生物学中“结构与功能观”的一个例子
来源:本站原创    发布日期:2019-11-18 10:59    

高中生物学中“结构与功能观”的一个例子

生命的概念是生命科学中科学世界观的体现。 “结构与功能观”是现代生命科学的基本观点。其内涵是某些结构必须具有相应的功能,任何功能都需要一定的结构才能完成。无论分子,细胞,个体和生态系统如何,构成生命体的所有层面都反映了“结构和功能”的统一。筛选,挖掘和整合这一观点的例子,对学生对生命及其发展规律的科学认识,建立系统完整的生物学知识体系有很大帮助。

1元素 - 以碳为例

高中生物学中“结构与功能观”的一个例子

碳是细胞中最基本的元素,其干重含量达到55.99%。碳是最多样化的物质之一。生命的基本单位氨基酸和核苷酸基于碳。可以说,没有碳,就没有生命。原因是碳是元素周期表中第IVA族的第一个元素,其最外层电子排列是最外面的四个电子。在化学反应中不容易失去电子,并且不容易获得电子。难以形成离子键,并且易于形成相对稳定的共价键。它可以形成各种不同的结构,并且碳链形成后的结构呈现对称性,因此,多聚体的结构是多种多样的。

2分子 - 以ATP为例

为什么细胞生命活动使用ATP作为能量“货币”?首先,ATP分子非常不稳定,远离腺苷(A)的高能磷酸键很容易被破坏,形成ADP(二磷酸腺苷)和游离Pi(磷酸),同时释放能量。其次,ATP是一种高能磷酸。该化合物,每摩尔ATP水解可水解30.5千焦;第三,ATP和ADP可以实现快速的相互转换。因此,ATP能够及时,连续地满足细胞的能量需求,成为良好的能量代谢中介。

3个细胞器 - 以线粒体为例

线粒体是细胞的“能量工厂”,它们独特的结构使它们能够为细胞提供95%的能量。线粒体是由双层膜包围的封闭的囊泡结构。外膜由孔蛋白组成的亲水通道组成。低于1KD的分子可以自由通过。因此,通过糖酵解产生的丙酮酸(90D)可以通过外膜自由地进入线粒体并且通过线粒体内膜主动转运至线粒体。具有辅酶A的基质产生乙酰-CoA。一旦形成,乙酰辅酶A进入克雷布斯循环。子宫内膜是有氧呼吸中ATP合成的主要部位,向内折叠形成锶,扩大了化学反应区域;膜上有一个大的酶复合物(NADH-泛醌还原酶,泛醌 - 细胞色素C还原酶,细胞色素C氧化酶),可以利用能量泵送内膜和外膜之间的质子反向浓度梯度。当质子被泵入膜中时,质子倾向于以浓度梯度扩散。当质子通过复合物从膜传递回基质时,ATPase复合物可以将ATP和磷酸合成为ATP。

4个细胞 - 以神经元为例

神经元是构成多细胞动物的神经系统的基本单元。它们是动物信息传播和处理的结构基础。在神经元细胞膜上有三个重载体蛋白Na +通道,K +通道和Na + -K +离子泵。静止时,K +通道打开,Na +通道关闭,形成“内部负外部正面”的静息电位;刺激的激动部分,Na +通道打开,K +通道关闭,形成“内部正面和负面”动作。潜在;当激发部分和未激发部分之间存在电位差时,产生局部电流,并且局部电流刺激类似的未激发部分的动作电位,并且激励沿着神经纤维向前传输。同时,通过钠 - 钾离子泵主动转运K +和Na +,膜内外的K +和Na +浓度恢复到静止状态,从而维持细胞的正常兴奋性。

5个人 - 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。

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。

生态系统是生态学领域的一个主结构和功能单位,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。