從能力考查的角度分析高考題中“結構和功能觀”

安徽 吳孝良

近年高考試題中加強了對生物學科素養(yǎng)的考查，既是高考改革的過渡，也是越來越關注以人為本教育觀的體現(xiàn)。生命觀念是生物學核心素養(yǎng)的最基本體現(xiàn)，“結構和功能觀”是生命觀念的重要組成成分，貫穿高中生物教材，是培養(yǎng)生命觀念最直接的教學材料。筆者將從四個方面分析高考試題中“結構和功能觀”的考查形式，提出教學中培養(yǎng)生命觀念的一些方法，以期達到拋磚引玉的效果。

1.分子與細胞水平

蛋白質是由氨基酸通過脫水縮合的方式組成的多肽鏈經(jīng)過盤曲折疊形成的具有一定空間結構的物質，構成氨基酸的數(shù)目、種類、排列順序，以及形成蛋白質的空間結構，決定了蛋白質的結構，作為生命活動的主要承擔者，蛋白質因其千變萬化的結構，而具有多種功能。比如載體蛋白并不是固定在膜表面，而是不斷運動的，以便于進行協(xié)助擴散和主動運輸?shù)龋惶堑鞍追植荚谀ね鈧龋哂凶R別、免疫和潤滑等作用。二者除了蛋白質空間結構不同，所處細胞結構中位置也是不同的，功能自然不同。以此類推，由脫氧核苷酸構成的DNA，具有控制細胞生物遺傳和代謝的功能；由核糖核苷酸構成的RNA有很多種，tRNA、mRNA、rRNA等因結構不同，功能也不同。具有三葉草形的tRNA含有氫鍵，結構相對穩(wěn)定，3 ? 端連接一種特定的氨基酸，起到轉運的功能等。

細胞的結構更為復雜，功能千變萬化。細胞的結構和功能及二者之間的聯(lián)系是高考熱點，更是難點。比如細胞核的結構及控制遺傳和代謝的物質基礎的功能，線粒體中產(chǎn)生大量ATP的部位和ATP通過特殊結構運出線粒體，葉綠體中光反應和暗反應的場所——類囊體與葉綠體基質，囊泡的形成與物質運輸?shù)年P系等。

【例1】（2017年，全國卷Ⅱ，第29題）下圖是表示某植物葉肉細胞光合作用和呼吸作用的示意圖。

據(jù)圖回答下列問題：

（1）圖中①②③④代表的物質依次是____________ 、_____、___________ 、____________ ，[H]代表的物質主要是_____________ 。（2）B代表一種反應過程，C代表細胞質基質，D代表線粒體，則ATP合成發(fā)生在A過程，還發(fā)生在_______（填“B和C”“ C和D”或“B和D”）。

（3）C中的丙酮酸可以轉化成酒精，出現(xiàn)這種情況的原因是_________________________________________ 。

【答案】（1）O2NADP+ADP+Pi C5NADH（或還原型輔酶Ⅰ）

（2）C和D

（3）在缺氧條件下進行無氧呼吸

【評價】本題以細胞的結構決定其功能的關系為主旨，主要考查識記能力、理解能力和獲取信息能力。識記的是葉綠體和線粒體的結構和功能，需要理解的是為什么葉綠體是光合作用的場所，線粒體是細胞呼吸的主要場所，以及光合作用和細胞呼吸的過程，每一階段都是由兩種細胞器特定的結構決定的。原核細胞的結構相對于真核細胞比較簡單，對于藍藻如何進行光合作用，好氧細菌如何進行有氧呼吸等問題，如果用真核細胞中葉綠體和線粒體的結構與功能推測藍藻細胞和好氧細菌細胞，將會有所收獲。學生通過發(fā)散思維，再結合結構與功能的關系，將更為輕松地構建相關知識網(wǎng)絡。

2.個體水平

動植物生命活動的調節(jié)是高考試題的重要組成，包括“人體的內環(huán)境與穩(wěn)態(tài)”“動物和人體生命活動的調節(jié)”和“植物的激素調節(jié)”。

【例2】（2017年，全國卷Ⅰ，第4題）某同學將一定量的某種動物的提取液（A）注射到實驗小鼠體內，注射后若干天，未見小鼠出現(xiàn)明顯的異常表現(xiàn)。將小鼠分成兩組，一組注射少量的A，小鼠很快發(fā)生了呼吸困難等癥狀；另一組注射生理鹽水，未見小鼠有異常表現(xiàn)。對實驗小鼠在第二次注射A后的表現(xiàn)，下列解釋合理的是 （ ）

A.提取液中含有胰島素，導致小鼠血糖濃度降低

B.提取液中含有乙酰膽堿，使小鼠骨骼肌活動減弱

C.提取液中含有過敏原，引起小鼠發(fā)生了過敏反應

D.提取液中含有呼吸抑制劑，可快速作用于小鼠呼吸系統(tǒng)

【答案】C

【評價】本題通過理解能力、實驗與探究能力、獲取信息能力和分析能力主要考查過敏反應，反映了個體生命活動調節(jié)的結構和功能。

動物生命活動的調節(jié)較為復雜，從細胞、組織、器官、系統(tǒng)到個體的聯(lián)系，研究神經(jīng)系統(tǒng)調節(jié)、激素調節(jié)和免疫調節(jié)，神經(jīng)-體液-免疫的調節(jié)網(wǎng)絡，仍然是結構決定功能的體現(xiàn)。

個體水平上生命活動的調節(jié)部分最常考查的是實驗與探究能力，此部分培養(yǎng)的是“結構和功能觀”及其所蘊含的邏輯思維，也最能反映教學中學生的能力培養(yǎng)過程。通過練習加強應試能力只是表面，從結構及結構之間的聯(lián)系，分析其與功能之間的因果關系，以此為切入點提高學生的分析能力，才是教學的關鍵。

3.種群和群落水平

高考試題常常借助種群和群落等知識點考查生態(tài)學方面的知識。從概念上看，任何一個種群在自然界都不能孤立存在，必須與其他物種的種群一起形成群落，這同樣能夠反映結構和功能的關系。

【例3】（2017年，全國卷Ⅱ，第31題）林場中的林木常遭到某種山鼠的危害。通常，對于鼠害較為嚴重的林場，僅在林場的局部區(qū)域（苗圃）進行藥物滅鼠，對鼠害的控制很難持久有效。回答下列問題：

（1）在資源不受限制的理想條件下，山鼠種群的增長曲線呈______________型。

（2）在苗圃進行了藥物滅鼠后，如果出現(xiàn)種群數(shù)量下降，除了考慮藥物引起的死亡率升高這一因素外，還應考慮的因素是__________________________________________________________________________ 。

（3）理論上，除藥物滅鼠外還可以采用生物防治的方法控制鼠害，如引入天敵。天敵和山鼠之間的種間關系是_____________ 。

（4）通常，種群具有個體所沒有的特征，如種群密度、年齡結構等。那么種群的年齡結構是指_____________________________ 。

【答案】（1）“J”

（2）苗圃中山鼠種群中個體的遷出

（3）捕食

（4）種群中各年齡期的個體在種群中所占的比例

【評價】本題以山鼠作為知識載體，借助種群的結構和功能，主要考查識記能力、理解能力和分析能力。種群的特征，包括數(shù)量特征、年齡結構和空間特征等，出生率和死亡率、遷入率和遷出率是決定種群密度變化的直接因素；年齡結構和性別比例不直接決定種群密度，年齡結構在一定程度上能預測種群數(shù)量的變化趨勢，性別比例能夠間接影響種群個體數(shù)量的變動，如圖1。

圖1

種群空間結構特點主要有均勻分布、隨機分布和集群分布，空間結構是由于種內競爭與其他種群的種間關系，導致該種群的數(shù)量和個體大小發(fā)生變化，可見其內在聯(lián)系。這種結構特點也決定了相應的功能，其功能包括維持生物多樣性、生產(chǎn)力功能、氣候調節(jié)、生態(tài)的維持。種群是構成生態(tài)系統(tǒng)的結構基礎，影響著生態(tài)系統(tǒng)的功能，從這個角度能夠更好地理解生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能。

4.生態(tài)系統(tǒng)水平

生態(tài)系統(tǒng)的結構包括形態(tài)結構和功能結構。形態(tài)結構包括群落和無機環(huán)境，即為生物成分（生產(chǎn)者、消費者和分解者等）、非生物成分（陽光、水和無機鹽等）；功能結構主要是指系統(tǒng)內的生物成分之間通過食物網(wǎng)（或食物鏈）構成的營養(yǎng)結構。生態(tài)系統(tǒng)的基本功能主要包括物質循環(huán)、能量流動和信息傳遞，而其以自我調節(jié)能力維持著自身系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也是由上述三大基本功能實現(xiàn)的。

【例4】（2017年，海南卷，第28題）回答下列與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性有關的問題：

（1）生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指______________________________________。

（2）在廣袤的非洲草原上，食草動物如同“割草機”一樣，通過遷徙在不同的草場上采食，這一現(xiàn)象年復一年地進行著，然而食草動物所處的草原生態(tài)系統(tǒng)卻表現(xiàn)出了穩(wěn)定性，這是由于該生態(tài)系統(tǒng)具有______________________________________ 。

（3）草→蚱蜢→青蛙→蛇→鷹是草原生態(tài)系統(tǒng)的一條食物鏈，在這條食物鏈中，次級消費者是______________，在生態(tài)系統(tǒng)中消費者的作用有______________ （答出兩點即可）。

【答案】（1）生態(tài)系統(tǒng)所具有的保持或恢復自身結構和功能相對穩(wěn)定的能力

（2）自我調節(jié)能力

（3）青蛙 消費者是實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)物質和能量流動的重要環(huán)節(jié)；調節(jié)種間關系，維持種群和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性

【評價】本題通過生態(tài)系統(tǒng)的結構與功能主要考查識記能力、理解能力和分析能力。由此，小到分子大到生態(tài)系統(tǒng)，因結構決定功能使之成為整體。用整體觀理解結構與功能觀，用事物的普遍聯(lián)系性解讀結構和功能觀，從能力考查的角度分析結構和功能觀，可以幫助學生理清紛繁復雜的生物學知識脈絡。當然，另一方面也反映功能與結構相適應的原理，或者說功能在一定程度上影響結構的改變，促使從單細胞生物到生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生著進化。如果多角度綜合分析問題，很多問題將迎刃而解，比如光合作用的場所——葉綠體的結構，哪些因素又影響著植物的光合作用強度，陽生植物和陰生植物的分布和環(huán)境有什么關系，這樣就把細胞結構——植物生命活動調節(jié)——種群與群落——生態(tài)系統(tǒng)等知識點聯(lián)系起來了。教與學中，這種聯(lián)系的構建，可以幫助學生建立知識網(wǎng)絡，以達到融會貫通的目的，提高學習效率和應試能力。