例谈高中生物学“分子与细胞”中的结构与功能观

程涛　李翔

摘 要：结构与功能观作为生命观念之一，旨在使学生在了解生命的结构与功能的基础上，树立结构决定功能，功能反映结构，结构与功能相统一的观念.现行高中生物学教材《分子与细胞》章节中较多内容体现结构与功能观，梳理教材中的内容，有助于教师的教和学生的学.

关键词：结构与功能观;分子与细胞;高中生物

作者简介：程涛（1992-），男，安徽滁州人，硕士，中学二级教师，研究方向：中学生物教学.

1 结构与功能观简述

结构与功能观是生物学科中的生命观念之一，是生物学教学目标之一.生命世界中，结构与功能是不可分割的统一整体，我们探究某一物质或结构的功能时，往往从其结构入手，而研究其结构时，通常需要联系其功能[1].结构与功能密不可分，相互适应，相互协调.长期的自然选择决定生物体需要具备某些结构，进而表现出某些功能.结构与功能紧密联系，小到分子与细胞，大到个体、种群、甚至生态系统.本文例谈人教版《分子与细胞》中的结构与功能观.

1.1 蛋白质——生命活动的主要承担者

组成生物体蛋白质的氨基酸约有20种，氨基酸在脱水缩合形成肽链时，会因种类、数目和排列顺序的不同而形成不同的肽链，肽链盘曲折叠形成不同的空间结构，进而形成不同结构的蛋白质.可见，蛋白质结构具有多样性，正是因为其结构的多样性使其具有运输、催化、免疫、调节等多种功能.

1.2 ATP——细胞的能量“通货”

首先，ATP是一种高能磷酸化合物，很不稳定，一个ATP分子含有两个高能磷酸键，其中远离A（腺苷）的那个高能磷酸键容易断裂，释放出大量的能量，同时，生成ADP和Pi，据测，每摩尔的ATP水解可以释放30.54KJ的能量[2].其次，ATP常与细胞内的放能反应与吸能反应相联系，细胞内发生放能反应时，常伴随ATP的合成，而吸能反应伴随ATP的水解.ATP与ADP在细胞内的快速转化可以及时满足细胞的能量需求.

1.3 线粒体——有氧呼吸的主要场所

线粒体是动植物细胞都具有的细胞器，双层膜，内膜向内折叠形成嵴，增大内膜面积，为酶的附着提供位点.有氧呼吸是细胞能量来源主要途径，该反应的进行需要多种呼吸酶的催化，而线粒体内膜的结构特点使有氧呼吸能够顺利进行.

1.4 叶绿体——光合作用的场所

光能是能量之源，能直接利用光能的生物体，必须具备能捕获光能的结构与物质，并通过一系列的复杂反应将光能转化成自身利用的化学能.叶绿体作为植物细胞的一种细胞器，其内具有类囊体，多个类囊体堆叠成基粒，增大膜面积，为与光合作用有关的酶和色素提供大量附着位点，便于光合作用的顺利进行.

1.5 细胞核——系统的控制中心

细胞核是细胞的控制中心，控制细胞代谢与遗传，这与其结构密切相关，核膜——分开核内物质与细胞质，保证核内代谢反应不受干扰;核仁——与rRNA的合成以及核糖体形成有关，进而影响遗传信息传递的翻译过程;核孔——复合性蛋白孔，实现核质之间的物质交换和信息交流，具有选择性;染色质——DNA的主要载体，而DNA是遗传信息的载体[2].细胞核具备的结构使其拥有控制代谢和遗传的功能.

1.6 细胞——生物体结构与功能的基本单位

细胞是一个复杂的生命系统，单细胞生物，拥有口、肛、伸缩泡、纤毛、鞭毛等结构，依靠单个细胞可以完成一系列生命活动.多细胞生物，由细胞形成组织、器官、系统，进而形成个体.不同的细胞行使不同的功能，从而完成复杂的生命活动.细胞的组分具有多样性，但细胞不是各种组分的简单堆叠，而是各种组分的结构与功能密切联系形成的统一整体.

2 结构与功能观教学的几点思考

2.1 认清事实，理解概念，提炼结构与功能观

生物具备的结构，是长期自然选择的结果，这是事实.教学中要让学生认清这些事实，从而认识结构，在事实的基础上提炼出概念，总结功能，相互联系，总结出结构与功能观.例如，线粒体教学中，先让学生认识线粒体，比如形态，内外膜的面积，膜上所附着的物质，基质中的成分等事实，再以资料展示线粒体的功能，最后，提炼出结构与功能观.

2.2 小概念到大概念，提炼结构与功能观

结构与功能观有小方面的，也有大方面的.大方面的结构与功能观的提炼，可以从小概念入手，聚焦大概念（核心概念），再提炼结构与功能观.例如，对于细胞的结构与功能观提炼，可以从细胞核、细胞器、细胞膜的概念入手，总结出大概念：细胞是各种结构相互联系形成的整体.

2.3 多途径、多方法提炼结构与功能观

对于结构与功能观的提炼，不应局限于某一方法.教师在日常教学中，可以采用概念图、图形结合、模型建构等多种方法培养学生的结构与功能观.例如，细胞器教学时，可以采用图形结合法，形象生动;ATP教学时，可采用资料分析法，让学生认识ATP功能，再给出结构，进而联系二者;讲解细胞的结构与功能时，可采用概念图法，认识小概念，聚焦大概念.

2017年版生物学课程标准将生命观念纳入生物学核心素养，结构与功能观作为生命观念之一，是学生学习生物学必须具备的基本素养，也是深入研究生命的基础.教师教学时，要将结构与功能观的教学落到实处，从细节入手，避免空洞.

参考文献：

[1]刘丹.高中生物必修教材中渗透结构与功能观的研究[J].中学生物教学，2016（21）：4-6.

[2]朱正威，趙占良.普通高中课程标准实验教科书生物（必修1）[M].北京：人民教育出版社.2016：44-90.

（收稿日期：2019-07-27）