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【摘要】树立正确的生物学观点是学习生物的重要目标之一,正确的生物学观点又是学习、研究生物学的有力武器,有了正确的生物学观点,就可以准确地理解生物学知识。常见的生物学观点有生命物质性,结构与功能统一性、生物的整体性,生物进化和生态学等。
【关键词】生物学 解题 结构与功能
【中图分类号】G424 【文献标识码】A 【文章编号】1006-5962(2012)12(a)-0185-01
结构与功能统一的观点(又称结构与功能统一原理),它的含义为:任何事物都具有一定结构与功能,小到分子水平,大到生态系统水平,都存在结构与功能的统一;结构与功能是互相联系、互相制约的,一方面,任何结构都具有相应的功能,任何功能都需要一定的结构来完成,二者_的统一性体现了生命活动的特殊性,也形成了区别于其它事物的主要标志;另一方面,功能又可反作用于结构,功能在外在因素的影响下会发生变化,而这种变化又反过来影响结构的变化。笔者在此作些尝试,举例说明。
例1 细胞作为生命活动的基本单位,其结构和功能高度统一。下列有关叙述正确的是:
①卵细胞体积较大有利于和周围环境进行物质交换,为胚胎早期发育提供所需养料
②哺乳动物成熟的红细胞表面积与体积之比相对较大,有利于提高气体交换效率
③小肠绒毛上皮细胞内有大量的线粒体,有助于物质运输的能量供应
④哺乳动物成熟精子中细胞质较少,有利于精子运动
A、①②③ B、②③④ C、①③④ D、①②④
细胞的物质交换等功能与细胞结构中的体积与表面积之比密切相关;线粒体的分布数量与其功能(有氧呼吸产生能量)是统一的;哺乳动物精子中细胞质少这一特殊结构与它的运动功能是相统一的。(答案:B)
任何事物都具有结构和功能,且结构和功能是统一的,是长期的进化的结果,是结构与功能统一的观点的一个主要方面。这种统一性表现在多个水平(层次)上。分子水平中如DNA的结构与其遗传信息的储存、传递、表达、改变的功能的统一;蛋白质的空间结构与其催化、运输、免疫等功能的统一;细胞水平中如神经细胞的特殊结构与其接受刺激、产生兴奋、传导兴奋的功能的统一;植物根尖成熟区的表皮细胞长有根毛,增大了吸收面积,这与其吸收水分和矿质元素的功能相统一;生态系统水平中,其结构(食物链和食物网)与其功能(物质循环、能量流动、信息传递)相统一的。
例2如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对,可能的后果是(多选)
A 没有蛋白质产物
B 翻译为蛋白质时在缺失位置终止
C 所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸
D 翻译的蛋白质中,缺失部位以后的氨基酸序列发生变化
基因是由于许多核苷酸组成的,如果其中的某一核苷酸由于外界因素的作用而发生改变(或缺失),将会导致其功能~即表达产物的改变。在讲解时,可提出如下问题:该题中结构发生了怎样的改变?导致了功能怎么样的变化?基因的结构改变的原因是什么?由此让学生悟出:结构的改变会导致功能的改变,同时,通过最后一个问题的设问,也让学生明白,结构不是一成不变的。(答案
BCD)
结构和功能统一的观点的第二个方面的含义是,结构不是一成不变的,结构是决定因素,有什么样的结构就必然出现相应的功能,结构的改变必然导致功能的改变。这充分揭示了结构与功能的内在联系及对事物发展的作用,也正是它在唯物辩证法的具体体现。这方面常见的例子有:如果蛋白质结构的改变会导致其运输、代谢等功能的变化,如镰刀型细胞贫血症;细胞器或细胞的结构如果受到损伤,事必会导致细胞器或细胞失去功能。当接触到与这些素材有关的试题时,往往只要稍加点拔,即可让学生豁然开朗。
例3右图是某种微生物体内某一物质代谢过程的示意图。
下列有关酶活性调节的叙述,错误的是
A 丁物质既是酶③催化生成的产物,又是酶③的反馈抑制物
B 戊物质通过与酶④结合导致酶④结构变化而使其活性下降
C 当丁物质和戊物质中任意一种过量时,酶①的活性都将受到抑制
D 若此代谢途径的终产物不断排出菌体外,则可消除丙物质对酶①的抑制作用
当酶在催化作用过程中,产生的一些代谢物(称为效应物)与酶的调节中心结合,可改变酶分子的构象,从而改变酶的活性。在此原理基础上,教师在讲解时,适时引导:题中的丙、丁、戍抑制酶活性的根本原因是什么?从酶的活性受抑制与酶的结构改变之间关系是什么?从这些问题的思考中,不难得出酶在实现功能时,受代谢产物的影响,酶的构象会发生变化,其结构发生改变。(答案:C)
结构与功能统一的观点的第三方面含义是,功能又可反作用于结构,功能在外在因素的影响下,可以破坏结构的稳定性。常见的例子有:酶在作用于底物时,受底物的诱导,酶的构象就要发生变化,使酶变得适宜与底物结合,从而作用于底物;血红蛋白在输氧过程中,一旦与氧结合,就可引起血红蛋白结构的改变。
综上所述,结构与功能是自然界存在和发展的主要范畴之一。任何结构都有相应的功能,而任何功能都以相应的结构为依据,二者是相辅相成的统一体。由此,通过事物的结构可以去探索其功能,反过来也可以从事物的功能变化探索其结构变化,这也正是唯物辩证法的方法论,也是指导我们研究实践的方向,所以对它的研究可启发人们利用其中的规律,来研究生物的新的功能、改造或制造新的物质服务于社会。
作者简介:薛进,(1960-),男,汉,本科,职称:中教一级,研究方向:中学生物
【关键词】生物学 解题 结构与功能
【中图分类号】G424 【文献标识码】A 【文章编号】1006-5962(2012)12(a)-0185-01
结构与功能统一的观点(又称结构与功能统一原理),它的含义为:任何事物都具有一定结构与功能,小到分子水平,大到生态系统水平,都存在结构与功能的统一;结构与功能是互相联系、互相制约的,一方面,任何结构都具有相应的功能,任何功能都需要一定的结构来完成,二者_的统一性体现了生命活动的特殊性,也形成了区别于其它事物的主要标志;另一方面,功能又可反作用于结构,功能在外在因素的影响下会发生变化,而这种变化又反过来影响结构的变化。笔者在此作些尝试,举例说明。
例1 细胞作为生命活动的基本单位,其结构和功能高度统一。下列有关叙述正确的是:
①卵细胞体积较大有利于和周围环境进行物质交换,为胚胎早期发育提供所需养料
②哺乳动物成熟的红细胞表面积与体积之比相对较大,有利于提高气体交换效率
③小肠绒毛上皮细胞内有大量的线粒体,有助于物质运输的能量供应
④哺乳动物成熟精子中细胞质较少,有利于精子运动
A、①②③ B、②③④ C、①③④ D、①②④
细胞的物质交换等功能与细胞结构中的体积与表面积之比密切相关;线粒体的分布数量与其功能(有氧呼吸产生能量)是统一的;哺乳动物精子中细胞质少这一特殊结构与它的运动功能是相统一的。(答案:B)
任何事物都具有结构和功能,且结构和功能是统一的,是长期的进化的结果,是结构与功能统一的观点的一个主要方面。这种统一性表现在多个水平(层次)上。分子水平中如DNA的结构与其遗传信息的储存、传递、表达、改变的功能的统一;蛋白质的空间结构与其催化、运输、免疫等功能的统一;细胞水平中如神经细胞的特殊结构与其接受刺激、产生兴奋、传导兴奋的功能的统一;植物根尖成熟区的表皮细胞长有根毛,增大了吸收面积,这与其吸收水分和矿质元素的功能相统一;生态系统水平中,其结构(食物链和食物网)与其功能(物质循环、能量流动、信息传递)相统一的。
例2如果一个基因的中部缺失了1个核苷酸对,可能的后果是(多选)
A 没有蛋白质产物
B 翻译为蛋白质时在缺失位置终止
C 所控制合成的蛋白质减少多个氨基酸
D 翻译的蛋白质中,缺失部位以后的氨基酸序列发生变化
基因是由于许多核苷酸组成的,如果其中的某一核苷酸由于外界因素的作用而发生改变(或缺失),将会导致其功能~即表达产物的改变。在讲解时,可提出如下问题:该题中结构发生了怎样的改变?导致了功能怎么样的变化?基因的结构改变的原因是什么?由此让学生悟出:结构的改变会导致功能的改变,同时,通过最后一个问题的设问,也让学生明白,结构不是一成不变的。(答案
BCD)
结构和功能统一的观点的第二个方面的含义是,结构不是一成不变的,结构是决定因素,有什么样的结构就必然出现相应的功能,结构的改变必然导致功能的改变。这充分揭示了结构与功能的内在联系及对事物发展的作用,也正是它在唯物辩证法的具体体现。这方面常见的例子有:如果蛋白质结构的改变会导致其运输、代谢等功能的变化,如镰刀型细胞贫血症;细胞器或细胞的结构如果受到损伤,事必会导致细胞器或细胞失去功能。当接触到与这些素材有关的试题时,往往只要稍加点拔,即可让学生豁然开朗。
例3右图是某种微生物体内某一物质代谢过程的示意图。
下列有关酶活性调节的叙述,错误的是
A 丁物质既是酶③催化生成的产物,又是酶③的反馈抑制物
B 戊物质通过与酶④结合导致酶④结构变化而使其活性下降
C 当丁物质和戊物质中任意一种过量时,酶①的活性都将受到抑制
D 若此代谢途径的终产物不断排出菌体外,则可消除丙物质对酶①的抑制作用
当酶在催化作用过程中,产生的一些代谢物(称为效应物)与酶的调节中心结合,可改变酶分子的构象,从而改变酶的活性。在此原理基础上,教师在讲解时,适时引导:题中的丙、丁、戍抑制酶活性的根本原因是什么?从酶的活性受抑制与酶的结构改变之间关系是什么?从这些问题的思考中,不难得出酶在实现功能时,受代谢产物的影响,酶的构象会发生变化,其结构发生改变。(答案:C)
结构与功能统一的观点的第三方面含义是,功能又可反作用于结构,功能在外在因素的影响下,可以破坏结构的稳定性。常见的例子有:酶在作用于底物时,受底物的诱导,酶的构象就要发生变化,使酶变得适宜与底物结合,从而作用于底物;血红蛋白在输氧过程中,一旦与氧结合,就可引起血红蛋白结构的改变。
综上所述,结构与功能是自然界存在和发展的主要范畴之一。任何结构都有相应的功能,而任何功能都以相应的结构为依据,二者是相辅相成的统一体。由此,通过事物的结构可以去探索其功能,反过来也可以从事物的功能变化探索其结构变化,这也正是唯物辩证法的方法论,也是指导我们研究实践的方向,所以对它的研究可启发人们利用其中的规律,来研究生物的新的功能、改造或制造新的物质服务于社会。
作者简介:薛进,(1960-),男,汉,本科,职称:中教一级,研究方向:中学生物