解题中结构与功能统一的观点培养刍议

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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哺乳动物成熟中细胞质较少，有利于运动

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