高中生物教學中“結構與功能觀”的培養與滲透

趙立軍

摘要：文章主要以例析方式從“結構與功能相關律”和“結構與功能相適應”兩個方面來探討其如何在高中生物教學中的培養與滲透。

關鍵詞：高中生物;結構與功能;滲透

中圖分類號：G633.91 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）20-0240-02

最新課程標準提出：“生命觀念是把很多的生命現象及這些現象之間的相互關系簡化后，通過實驗或實踐進行證明或推理，使人們更好地理解或解釋生命事件和生命現象的能力。學生在學習、實驗或經歷這些生命現象時能在全面說明生物學理論的基礎上形成生命觀念。

一、結構功能相關律的滲透

系統論學說中有一項基本規律是“結構功能相關律”，也就是說結構和功能之間能夠關聯和轉化的規律。特定的結構天然具有特定的功能，并控制著結構隨機改變，隨機改變又能導致部分功能的改進，當改變超越系統內部調節機制的作用大小，改變就會使系統整體的響應放大，造成系統整個結構的變化，這樣新形成的結構同時控制新的隨機改變的大小。

1.細胞表面積與體積之比會影響到細胞的生長，細胞表面和其生長環境或相鄰的細胞進行物質和能量的交換而進行生長，所以它必須有較大的表面積，這樣它的代謝作用就能正常進行。細胞生長的同時體積必然增大，這時細胞的體積和表面積之比例就會變得越來越大，最終導致表面積較小，使細胞的物質和能量交換不足以支撐細胞的生長，從而導致細胞進行分裂，達到細胞的體積與表面積的比例較適宜。

2.細胞質基質中的物理、化學反應大都要受到核中遺傳物質的控制，從而可以維持細胞質與細胞核體積之間穩定的狀態。因此，當細胞基質的體積不斷增大時，細胞核就不能有效地控制細胞質，所以會使質、核體積的比例失衡，導致細胞進行分裂，達到細胞質與細胞核體積之間的平衡狀態，例如人工培養的變形蟲，當其進行分裂時，科學家切掉其一大部分細胞質，發現此變形蟲就不會進行分裂。但繼續飼喂它長大后準備分裂時，科學家又切掉它的細胞質一部分，這次這個變形蟲不再進行分裂，科學家后來發現飼喂它再長大，當其體積大到一定程度時，這個變形蟲就會再次分裂。高中生物人教版《穩態與環境》也提出“生態系統中各種生物的數量不能無限增多”，因為生態系統具有一定的自我調節能力，例如生產者增多，初級消費者的食物就會增多導致數量增多，進而導致次級消費者的食物增多而數量也增多，這樣生態系統中生物成分之間互相制約，達到一種平衡。

二、“結構與功能相適應”觀點的滲透

高中生物人教版《分子與細胞》模塊第一章提到生命系統的結構層次從細胞→組織→器官→系統→個體→種群和群落→生態系統→生物圈八大結構層次。每一層次都體現了“結構與功能相適應”的觀點。下面筆者結合例題對細胞、個體及生態系統層次分別論述。如講到“細胞”一節，細胞膜的結構是由磷脂雙分子層構成基本骨架，蛋白質分子以不同的程度鑲在膜的表面，還有的蛋白質分子部分嵌插或貫穿在磷脂雙分子層中。構成細胞膜的磷脂分子和蛋白質分子大多數是可以流動的，因此水分子可以自由通過細胞膜，細胞生長需要的離子和小分子也可以自由通過細胞膜，而細胞不需要的離子、小分子和大分子都不能進出。因此細胞膜的功能特性是選擇透過性。再如“紅細胞”一節，紅細胞內的血紅蛋白是由四條鏈組成，兩條α鏈和兩條β鏈，每一條鏈有一個包含一個鐵原子的環狀血紅素。氧氣結合在鐵原子上，被血液運輸。血紅蛋白的特性是：在氧含量高的地方，容易與氧結合;在氧含量低的地方，又容易與氧分離。血紅蛋白的這一特性，使紅細胞具有運輸氧的功能。

1.細胞層次的滲透。

[例1]請根據下圖，回答問題。

（1）從生物的結構與功能相適應的角度分析，動物細胞中分布較多內質網和高爾基體的細胞有_________。

（2）特異性免疫調節時，其相關淋巴細胞是由 ? ?________分化發育來的。

（3）假設上圖小麥的葉片中的一個細胞及其相關生理過程示意圖。

圖中A是________、B是________現已知A和B的膜面積都比較大，其中A內的膜面積較大是因為________，B內的膜面積校大是因為 ? ? ________。

解析：（1）胰島細胞A細胞分泌胰高血糖素，胰島細胞B細胞分泌胰島素和性腺細胞分泌性激素，也就是這些細胞的功能都是分泌化合物的，胰高血糖素和胰島素都是蛋白質，合成蛋白質的場所是核糖體，性激素是脂質，動物細胞中與分泌化合物有關的細胞器是內質網和高爾基體，所以答案是胰島細胞A細胞、胰島細胞B細胞或性腺細胞。

（2）造血干細胞分化發育成特異性免疫淋巴細胞。

（3）圖中A結構是葉綠體，B結構是線粒體，葉綠肥體內膜面積增大可以提高光反應效率，線粒體內膜面積增大可以提高有氧呼吸第二、三階段的效率。

2.組織、器官層次的滲透。

[例2]結合所學知識，回答下列問題：

（1）植物嫩綠的枝能進行光合作用，那么它的皮層細胞內應該具有_________。

（2）在家中炒莧菜時，會發現莧菜湯出現紅色，這說明炒菜時由于溫度較高，破壞了細胞的_________和_________。

（3）消化道腺細胞能夠合成分泌多種消化酶，消化酶的合成是與細胞內含有_________有關。

解析：（1）幼嫩的枝條也能進行光合作用這種功能，與葉綠體這種結構有關說明與其皮層細胞內具有葉綠體有關。

（2）將莧菜放在鍋內煮炒時，莧菜湯呈紅色，這說明花青素從液泡中釋放出來，高溫破壞了細胞膜和液泡膜。

（3）腸腺細胞合成多種消化酶，消化酶是蛋白質類的酶，細胞內核糖體、內質網和高爾基體與合成蛋白質有關。

3.生態系統層次的滲透。

[例3]將以下生態系統類型和與之相適應的特點用線連起來

A.森林生態系統 a.由海洋和海洋生物組成

B.草原生態系統 b.分布在濕潤地區，生物種類較多

C.海洋生態系統 c.分布在干旱地區，生物種類較少

D.淡水生態系統 d.消費者主要是人，生物種類較少

E.濕地生態系統 e.由淡水和淡水生物組成

F.農田生態系統 f.是在多水和過濕條件下形成的

G.城市生態系統 g.是人造生態系統，生物數量較少

解析：A.森林生態系統，動植物種類數量較多。野生動物是主要的消費者，森林在保持水源、防止水土流失方面起的作用較大。

B.草原生態系統由于全年降雨量稀少，因此比較干旱。草原生態系統的動植物種類比森林生態系統少得多，后者的群落的結構比前者復雜得多。而且草原生態系統降雨量極不均勻。

C.海洋生物和海洋組成海洋生態系統，海水中大部分是浮游植物;海洋動物數量和種類都比較多，主要生活在水中，海洋生態系統難以受人制約。

D.淡水生態系統中的生產者是水生藻類，水生動物是其主要的消費者。

E.在多水和過濕條件下形成了濕地生態系統。濕地生態系統主要是沼澤，沼澤中植物數量和種類最多，動物的種類和數量較植物少，沼澤能凈化水源，并可以蓄洪抗旱。

F.農田生態系統是人為設計的生態系統，人的作用非常大，農民種植各種農作物是其最大特點。由于田中的動植物數量和種類較少，所以抵抗力比較差。

G.城市生態系統中人們種植的植物的種類和數量都比較少，人類是其主要的消費者。

參考文獻：

[1]中華人民共和國教育部制訂.普通高中生物課程標準[M].北京：人民教育出版社，2016.

[2]杰拉爾德·溫伯格（Weinberg G.M.）.系統化思維導論[M].北京：人民郵電出版社，2015：90-91.