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经过长期的进化过程,造就了现在各生物体和互依存,协调统一,这种和谐,既体现在各生物体的组分之间,又体现在个体之间,个体与环境的关系上。通过笔者多年教学,深深感悟到生物体基本的生命系统各组分间的和谐之美。
1物质特殊
1.1生命系统的物质性、特殊性
世界物质的。以细胞为基本生命系统的奇妙而五彩缤纷的生物世界,其组成的化学元素在无机自然界都可以找到,无生命元素的存在,说明它与非生物世界的统一性,但却又有重大的区别,尤其是组成细胞的两大有机大分子,如生命活动的主要体现者——蛋白质,遗传信息的携带者——核酸,它们以碳链为基本支架,作为细胞的结构基础,演绎着不同的生命之歌。
1.2生物催化劑——酶
细胞每时每刻都在进行着化学反应,要在常温、常压下快速地完成,就必须要一种高效的催化剂——酶,它既有同于无机催化剂之处,又有别于它,如具专一性,易变性、反应条件温和性,催化活性受到调节控制等生命特征。
2结构巧妙
2.1和谐一体
任何系统都有它的边界、由相互作用,相互依赖的组分组成,就细胞而言,细胞膜——系统的边界,结构具有一定流动性。细胞核是系统的控制中心。各细胞器之间的分工合作是各组分之间的重要关系,细胞结构复杂而精巧,各种结构组分配合协调,使生命活动能在变化的环境中自我调控,高度有序地进行。
2.2 造型独特
细胞质基质是呈胶质状态,不是简单的胶状物质,其中含有如ATP、葡萄糖、水等各种成分,犹如孕育生命的海洋,是细胞代谢的主要场所。在细胞的大海里,承载着一艘艘功能不同的个体-细胞器,它们为了完成自己的不同使命,增加反应的场所而采用不同的方式来增加膜面积,呈现独特之美。如:内质网是由一层膜形成的囊状、泡状和管状结构,与细胞核的外层膜相连,内与细胞膜相连,增加了细胞内的膜面积;线粒体由两层膜构成,内膜某些部位向腔内折叠成嵴,嵴使内膜的表面积增加;叶绿体的每个基粒是由2-100个类囊体膜结构堆叠而成,极大地扩展了受光面积。据计算,一克菠菜叶片 类囊体的总面积竞达60平方米左右。
3功能完善
3.1 各组分既有分工又相互合作
如分泌蛋白的合成与运输过程。细胞核中DNA经转录形成的mRNA经核孔出来后,在核糖体上指导合成,经内质网、高尔基体的加工运输至细胞膜,以外排形式到细胞外。
3.2完善的防控体系
我们的身体无时无刻不在病菌的包围之中,但在一般情况下,我们并不得病,那是因为,在人类经过漫长的进化过程形成了非特异性免疫和特异性免疫,它能识别“自己”和“非已”成分,实施防卫,监控和消除功能。
3.3应对多变的环境
低等的细胞生物草履虫等,都可感知外界环境改变产生系列的变化,做出相应反应,趋于有利刺激,逃避有害刺激。更何况高等生物。
3.4控制物质进出
细胞膜对物质的进出具控制功能,细胞需要的营养物可从外界进入细胞,细胞不需要的或对细胞有害的物质不易进入细胞,即使是细胞生命活动所需的物质,进入细胞的方式也不相同,如气体进入是自由扩散方式,细胞选择吸收的小分子或离子虽以主动运输的方式,而大分子物质则是以胞吞方式进入细胞。
3.5能量的转化
作为最基本的生命系统,细胞是一种动态的开放系统,不仅时刻与周围环境中获取能量,并利用这些能量维持自身的各项生命活动。能量的最终来源是光,通过叶绿体的光合作用,转化成稳定的化学能,储存在糖类、脂肪等有机物中,而这些能量只有转移至ATP中,才能被细胞利用。动植物体内有机物中的化学能主要以细胞有氧呼吸的方式逐步将能量释放出来,部分转移到ATP中供生命活动所利用。
3.6细胞具全能性
由于体细胞一般是受精卵通过有丝分裂增殖而来的,携带具有本物种特征的全部遗传信息。因此,分化的细胞仍具发育成完整新个体的潜能,在适宜的条件下,可重新分化发育成完整新个体,如利用植物的组织培养技术快速繁殖花卉。
4曲折历程
细胞如同生物体一样,也要经历出生、生成、成熟、繁殖、衰老、死亡的过程。
4.1细胞分裂
单细胞生物体通过细胞分裂增殖而繁衍多细胞生物从受精卵这个细胞开始,由于细胞不能无限长大,多细胞生物体积的增加主要依赖于细胞通过分裂进行增殖。真核细胞的分裂方式有三种:有丝分裂(主要方式,形成体细胞)、无丝分裂(不常见)和减数分裂(特殊的有丝分裂,形成有性生殖细胞)。
4.2细胞分化
在胚胎发育早期,各个细胞彼此相似,与此同时,有的细胞在形态、结构和生理功能上发生变化,这种变化具有持久性、不可逆性、稳定性,是基因在不同时间、空间选择性表达的结果,即细胞分化。没有细胞分化,就无组织、器官可言,生物体也就不可能正常发育。
4.3衰老、凋亡
再好的剧情总会落下帷幕,细胞的衰老和凋亡是生物界的普遍现象。细胞的衰老和凋亡与人的衰老和寿命有关,目前细胞衰老机制,科学家提出了众多假说中,为大家普遍接受的是自由基学说和端粒学说。获得2009年度诺贝尔生理或医学奖的美国科学的研究成果揭示,端粒变短,细胞就老化;如果端粒酶活性很高,端粒的长度就能得到保持,细胞老化就被延缓,从而解决了生物学一个长期存在的重大问题。
参考文献
〔1〕 朱正威,赵占良.高中生物新课程〔M〕.北京:人民教育出版社,2007.
〔2〕 3名美国科学家获2009年诺贝尔生理学或医学奖〔J〕,中学生物教学,2009(11);1.
1物质特殊
1.1生命系统的物质性、特殊性
世界物质的。以细胞为基本生命系统的奇妙而五彩缤纷的生物世界,其组成的化学元素在无机自然界都可以找到,无生命元素的存在,说明它与非生物世界的统一性,但却又有重大的区别,尤其是组成细胞的两大有机大分子,如生命活动的主要体现者——蛋白质,遗传信息的携带者——核酸,它们以碳链为基本支架,作为细胞的结构基础,演绎着不同的生命之歌。
1.2生物催化劑——酶
细胞每时每刻都在进行着化学反应,要在常温、常压下快速地完成,就必须要一种高效的催化剂——酶,它既有同于无机催化剂之处,又有别于它,如具专一性,易变性、反应条件温和性,催化活性受到调节控制等生命特征。
2结构巧妙
2.1和谐一体
任何系统都有它的边界、由相互作用,相互依赖的组分组成,就细胞而言,细胞膜——系统的边界,结构具有一定流动性。细胞核是系统的控制中心。各细胞器之间的分工合作是各组分之间的重要关系,细胞结构复杂而精巧,各种结构组分配合协调,使生命活动能在变化的环境中自我调控,高度有序地进行。
2.2 造型独特
细胞质基质是呈胶质状态,不是简单的胶状物质,其中含有如ATP、葡萄糖、水等各种成分,犹如孕育生命的海洋,是细胞代谢的主要场所。在细胞的大海里,承载着一艘艘功能不同的个体-细胞器,它们为了完成自己的不同使命,增加反应的场所而采用不同的方式来增加膜面积,呈现独特之美。如:内质网是由一层膜形成的囊状、泡状和管状结构,与细胞核的外层膜相连,内与细胞膜相连,增加了细胞内的膜面积;线粒体由两层膜构成,内膜某些部位向腔内折叠成嵴,嵴使内膜的表面积增加;叶绿体的每个基粒是由2-100个类囊体膜结构堆叠而成,极大地扩展了受光面积。据计算,一克菠菜叶片 类囊体的总面积竞达60平方米左右。
3功能完善
3.1 各组分既有分工又相互合作
如分泌蛋白的合成与运输过程。细胞核中DNA经转录形成的mRNA经核孔出来后,在核糖体上指导合成,经内质网、高尔基体的加工运输至细胞膜,以外排形式到细胞外。
3.2完善的防控体系
我们的身体无时无刻不在病菌的包围之中,但在一般情况下,我们并不得病,那是因为,在人类经过漫长的进化过程形成了非特异性免疫和特异性免疫,它能识别“自己”和“非已”成分,实施防卫,监控和消除功能。
3.3应对多变的环境
低等的细胞生物草履虫等,都可感知外界环境改变产生系列的变化,做出相应反应,趋于有利刺激,逃避有害刺激。更何况高等生物。
3.4控制物质进出
细胞膜对物质的进出具控制功能,细胞需要的营养物可从外界进入细胞,细胞不需要的或对细胞有害的物质不易进入细胞,即使是细胞生命活动所需的物质,进入细胞的方式也不相同,如气体进入是自由扩散方式,细胞选择吸收的小分子或离子虽以主动运输的方式,而大分子物质则是以胞吞方式进入细胞。
3.5能量的转化
作为最基本的生命系统,细胞是一种动态的开放系统,不仅时刻与周围环境中获取能量,并利用这些能量维持自身的各项生命活动。能量的最终来源是光,通过叶绿体的光合作用,转化成稳定的化学能,储存在糖类、脂肪等有机物中,而这些能量只有转移至ATP中,才能被细胞利用。动植物体内有机物中的化学能主要以细胞有氧呼吸的方式逐步将能量释放出来,部分转移到ATP中供生命活动所利用。
3.6细胞具全能性
由于体细胞一般是受精卵通过有丝分裂增殖而来的,携带具有本物种特征的全部遗传信息。因此,分化的细胞仍具发育成完整新个体的潜能,在适宜的条件下,可重新分化发育成完整新个体,如利用植物的组织培养技术快速繁殖花卉。
4曲折历程
细胞如同生物体一样,也要经历出生、生成、成熟、繁殖、衰老、死亡的过程。
4.1细胞分裂
单细胞生物体通过细胞分裂增殖而繁衍多细胞生物从受精卵这个细胞开始,由于细胞不能无限长大,多细胞生物体积的增加主要依赖于细胞通过分裂进行增殖。真核细胞的分裂方式有三种:有丝分裂(主要方式,形成体细胞)、无丝分裂(不常见)和减数分裂(特殊的有丝分裂,形成有性生殖细胞)。
4.2细胞分化
在胚胎发育早期,各个细胞彼此相似,与此同时,有的细胞在形态、结构和生理功能上发生变化,这种变化具有持久性、不可逆性、稳定性,是基因在不同时间、空间选择性表达的结果,即细胞分化。没有细胞分化,就无组织、器官可言,生物体也就不可能正常发育。
4.3衰老、凋亡
再好的剧情总会落下帷幕,细胞的衰老和凋亡是生物界的普遍现象。细胞的衰老和凋亡与人的衰老和寿命有关,目前细胞衰老机制,科学家提出了众多假说中,为大家普遍接受的是自由基学说和端粒学说。获得2009年度诺贝尔生理或医学奖的美国科学的研究成果揭示,端粒变短,细胞就老化;如果端粒酶活性很高,端粒的长度就能得到保持,细胞老化就被延缓,从而解决了生物学一个长期存在的重大问题。
参考文献
〔1〕 朱正威,赵占良.高中生物新课程〔M〕.北京:人民教育出版社,2007.
〔2〕 3名美国科学家获2009年诺贝尔生理学或医学奖〔J〕,中学生物教学,2009(11);1.