高中生物教学中“结构与功能观”的培养与渗透

赵立军

摘要：文章主要以例析方式从“结构与功能相关律”和“结构与功能相适应”两个方面来探讨其如何在高中生物教学中的培养与渗透。

关键词：高中生物;结构与功能;渗透

中图分类号：G633.91     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）20-0240-02

最新课程标准提出：“生命观念是把很多的生命现象及这些现象之间的相互关系简化后，通过实验或实践进行证明或推理，使人们更好地理解或解释生命事件和生命现象的能力。学生在学习、实验或经历这些生命现象时能在全面说明生物学理论的基础上形成生命观念。

一、结构功能相关律的渗透

系统论学说中有一项基本规律是“结构功能相关律”，也就是说结构和功能之间能够关联和转化的规律。特定的结构天然具有特定的功能，并控制着结构随机改变，随机改变又能导致部分功能的改进，当改变超越系统内部调节机制的作用大小，改变就会使系统整体的响应放大，造成系统整个结构的变化，这样新形成的结构同时控制新的随机改变的大小。

1.细胞表面积与体积之比会影响到细胞的生长，细胞表面和其生长环境或相邻的细胞进行物质和能量的交换而进行生长，所以它必须有较大的表面积，这样它的代谢作用就能正常进行。细胞生长的同时体积必然增大，这时细胞的体积和表面积之比例就会变得越来越大，最终导致表面积较小，使细胞的物质和能量交换不足以支撑细胞的生长，从而导致细胞进行分裂，达到细胞的体积与表面积的比例较适宜。

2.细胞质基质中的物理、化学反应大都要受到核中遗传物质的控制，从而可以维持细胞质与细胞核体积之间稳定的状态。因此，当细胞基质的体积不断增大时，细胞核就不能有效地控制细胞质，所以会使质、核体积的比例失衡，导致细胞进行分裂，达到细胞质与细胞核体积之间的平衡状态，例如人工培养的变形虫，当其进行分裂时，科学家切掉其一大部分细胞质，发现此变形虫就不会进行分裂。但继续饲喂它长大后准备分裂时，科学家又切掉它的细胞质一部分，这次这个变形虫不再进行分裂，科学家后来发现饲喂它再长大，当其体积大到一定程度时，这个变形虫就会再次分裂。高中生物人教版《稳态与环境》也提出“生态系统中各种生物的数量不能无限增多”，因为生态系统具有一定的自我调节能力，例如生产者增多，初级消费者的食物就会增多导致数量增多，进而导致次级消费者的食物增多而数量也增多，这样生态系统中生物成分之间互相制约，达到一种平衡。

二、“结构与功能相适应”观点的渗透

高中生物人教版《分子与细胞》模块第一章提到生命系统的结构层次从细胞→组织→器官→系统→个体→种群和群落→生态系统→生物圈八大结构层次。每一层次都体现了“结构与功能相适应”的观点。下面笔者结合例题对细胞、个体及生态系统层次分别论述。如讲到“细胞”一节，细胞膜的结构是由磷脂双分子层构成基本骨架，蛋白质分子以不同的程度镶在膜的表面，还有的蛋白质分子部分嵌插或贯穿在磷脂双分子层中。构成细胞膜的磷脂分子和蛋白质分子大多数是可以流动的，因此水分子可以自由通过细胞膜，细胞生长需要的离子和小分子也可以自由通过细胞膜，而细胞不需要的离子、小分子和大分子都不能进出。因此细胞膜的功能特性是选择透过性。再如“红细胞”一节，红细胞内的血红蛋白是由四条链组成，两条α链和两条β链，每一条链有一个包含一个铁原子的环状血红素。氧气结合在铁原子上，被血液运输。血红蛋白的特性是：在氧含量高的地方，容易与氧结合;在氧含量低的地方，又容易与氧分离。血红蛋白的这一特性，使红细胞具有运输氧的功能。

1.细胞层次的渗透。

[例1]請根据下图，回答问题。

（1）从生物的结构与功能相适应的角度分析，动物细胞中分布较多内质网和高尔基体的细胞有_________。

（2）特异性免疫调节时，其相关淋巴细胞是由    ________分化发育来的。

（3）假设上图小麦的叶片中的一个细胞及其相关生理过程示意图。

图中A是________、B是________现已知A和B的膜面积都比较大，其中A内的膜面积较大是因为________，B内的膜面积校大是因为     ________。

解析：（1）胰岛细胞A细胞分泌胰高血糖素，胰岛细胞B细胞分泌胰岛素和性腺细胞分泌性激素，也就是这些细胞的功能都是分泌化合物的，胰高血糖素和胰岛素都是蛋白质，合成蛋白质的场所是核糖体，性激素是脂质，动物细胞中与分泌化合物有关的细胞器是内质网和高尔基体，所以答案是胰岛细胞A细胞、胰岛细胞B细胞或性腺细胞。

（2）造血干细胞分化发育成特异性免疫淋巴细胞。

（3）图中A结构是叶绿体，B结构是线粒体，叶绿肥体内膜面积增大可以提高光反应效率，线粒体内膜面积增大可以提高有氧呼吸第二、三阶段的效率。

2.组织、器官层次的渗透。

[例2]结合所学知识，回答下列问题：

（1）植物嫩绿的枝能进行光合作用，那么它的皮层细胞内应该具有_________。

（2）在家中炒苋菜时，会发现苋菜汤出现红色，这说明炒菜时由于温度较高，破坏了细胞的_________和_________。

（3）消化道腺细胞能够合成分泌多种消化酶，消化酶的合成是与细胞内含有_________有关。

解析：（1）幼嫩的枝条也能进行光合作用这种功能，与叶绿体这种结构有关说明与其皮层细胞内具有叶绿体有关。

（2）将苋菜放在锅内煮炒时，苋菜汤呈红色，这说明花青素从液泡中释放出来，高温破坏了细胞膜和液泡膜。

（3）肠腺细胞合成多种消化酶，消化酶是蛋白质类的酶，细胞内核糖体、内质网和高尔基体与合成蛋白质有关。

3.生态系统层次的渗透。

[例3]将以下生态系统类型和与之相适应的特点用线连起来

A.森林生态系统 a.由海洋和海洋生物组成

B.草原生态系统 b.分布在湿润地区，生物种类较多

C.海洋生态系统 c.分布在干旱地区，生物种类较少

D.淡水生态系统 d.消费者主要是人，生物种类较少

E.湿地生态系统 e.由淡水和淡水生物组成

F.农田生态系统 f.是在多水和过湿条件下形成的

G.城市生态系统 g.是人造生态系统，生物数量较少

解析：A.森林生态系统，动植物种类数量较多。野生动物是主要的消费者，森林在保持水源、防止水土流失方面起的作用较大。

B.草原生态系统由于全年降雨量稀少，因此比较干旱。草原生态系统的动植物种类比森林生态系统少得多，后者的群落的结构比前者复杂得多。而且草原生态系统降雨量极不均匀。

C.海洋生物和海洋组成海洋生态系统，海水中大部分是浮游植物;海洋动物数量和种类都比较多，主要生活在水中，海洋生态系统难以受人制约。

D.淡水生态系统中的生产者是水生藻类，水生动物是其主要的消费者。

E.在多水和过湿条件下形成了湿地生态系统。湿地生态系统主要是沼泽，沼泽中植物数量和种类最多，动物的种类和数量较植物少，沼泽能净化水源，并可以蓄洪抗旱。

F.农田生态系统是人为设计的生态系统，人的作用非常大，农民种植各种农作物是其最大特点。由于田中的动植物数量和种类较少，所以抵抗力比较差。

G.城市生态系统中人们种植的植物的种类和数量都比较少，人类是其主要的消费者。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部制订.普通高中生物课程标准[M].北京：人民教育出版社，2016.

[2]杰拉尔德·温伯格（Weinberg G.M.）.系统化思维导论[M].北京：人民邮电出版社，2015：90-91.