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高三生物学-生命系统的结构与功能-1教案
对于K+、Na+、Cl-来说,生物膜对它们的通透性远大于人工膜。对于人工膜来说,这很好解释,这些离子尽管微粒小,但具有很强的极性,因此很难通过非极性的磷脂双分子层;对于生物膜来说,一定有特殊的结构为这些离子的通透提供保障。如离子通道和Na+- K+泵。
对于H2O来说,它是极性的小分子,但是它的极性较之离子来说却要弱得多,能够比较容易地通过人工膜,然而,生物膜对它们的通透性也大于人工膜。因此推测,生物膜中一定具有促进水分子通过的机制,现在我们知道那是因为生物膜中存在着水通道。
3.生态系统的功能取决于生物群落的结构和生物群落与无机环境的相互作用
生态系统都具有类似的结构从而实现其功能:
(1)基于生产者的光合作用、生物群落的呼吸作用的物质循环;
(2)基于生物之间营养关系的能量流动功能;
(3)生态系统的信息传递往往依赖于信息发生和接收者的特定结构。
结合实际的科学研究分析结构是功能的基础。
从根的生长情况来看:适度的盐碱胁迫,其根系更加发达——利于吸水。
气孔具有适于开闭的结构特点:保卫细胞吸水时,细胞向外侧弯曲,气孔开放;保卫细胞失水时,细胞弯曲度减小,气孔关闭。
应用:培育的突变体小麦,从生长状况来看,拥有更好的抗干旱能力。
至此,我们发现,即便是我们从个体水平去分析结构与功能的适应关系,最后都能够回到细胞甚至分子的层面就行解读,这其实也正反映了“细胞是最基本的生命系统”,正如生物学家Wilson所说:“一切生命的关键问题都要到细胞中去找答案”。
从细胞层面来说,其具有细胞代谢等功能;个体层面的应急(生命活动调节)、生长、发育等,而对于遗传变异繁殖这些功能来说,要结合个体和群体两个层次加以理解才有意义,比如种群是繁殖的基本单位,基因在种群中能够因此交流和遗传,种群才是进化的基本单位;
对于生态系统来说,具有信息传递等功能,因此才能实现其稳定性,我们需要从结构与功能关系的角度重新审视这些功能的实现!
教案
教学基本信息
课题
生命系统的结构与功能
学科
生物学
学段:高中
年级
三年级
教材
书名:出版社:出版日期:年月
教学设计参与人员
姓名
单位
联系方式
设计者
实施者
指导者
课件制作者
其他参与者
教学目标及教学重点、难点
基于实例分析,构建以下概念:生命系统都具有一定的结构和功能、生命系统功能的实现必须以一定的结构为基础、结构与功能相适应是长期自然选择的结果,形成生命的结构与功能观。
引导基于层次性的结构与功能的梳理
环节二
生命系统功能的实现必须以一定的结构为基础
1.细胞生物膜系统的功能多样性取决于其结构的复杂程度
首先由“生物膜与人工磷脂双分子层对多种物质的通透性比较”引入科学分析
可以发现甘油、二氧化碳、氧等非极性分子在两种结构中相同,原因是,生物膜同样是以磷脂双分子层为基本骨架的,对于非极性的小分子具有相同的通透性。
功能实现的整体与局部之间的关系
结合科学探究更利于观念的形成
与生产实践相结合,更体现学科价值
用实例分析其关系、意义
环节三
结构与功能相适应是长期自然选择的结果
1.真核细胞复杂的结构和功能起源于古细菌
细胞是一个基本的生命系统,具有各种有序的结构与功能,这都是长期进化的结果。
2.生物与生物之间相互选择共同进化
善于奔跑的、机警的、掘地的、保护色的、拟态的等等形态结构以及由此产生的行为功能都在不断地进化与适应中产生。就连整个生态系统、甚至生物圈来说,一切都是发展变化的,选择与适应贯穿其中。
3.综合因素的作用推动着系统结构和功能的演进
环境变化引起的演替,生物与环境相互作用,选择与适应总在不断发生。
从进化与适应观的角度看待结构与功能的关系,利于生命观念的厚度和内涵
小结
生命系统都有一定的结构和功能,不同层次的结构和功能要考虑系统内多种结构的综合作用;生命系统功能的实现必须以一定的结构为基础,细胞或者说细胞中的分子可以为问题提供关键的答案;生物是不断进化的,适应是进化的结果,结构与功能的统一性是适应的具体体现。
认知活动总结利于认知结构的形成与明晰
肾小球、肾小管的特点决定了它的功能,而且,重吸收功能还与垂体的功能有密切关系。
在这里,我们依然可以从细胞和分子水平找到结构与功能相适应的证据:ADH与膜上受体结合,然后发生信号转导,增加肾小管上皮细胞水通道的数量,加快水分的重吸收。
(2)植物体的抗逆生长过程中有多种结构变化
对于植物来说,它同样具有结构与功能相适应的特点,比如,在植物的抗逆性生长过程中,就非常能够体现由此(结构与功能相适应)形成的适应性特点。
重点:生命系统结构与功能的适应关系
难点:不同层次生命系统的结构与功能关系解读
教学过程(表格描述)
教学环节
主要教学活动
设置意图
引入
从结构与功能的认识,引导回顾生命系统的层次:无论从物理、化学还是从技术的层面,我们都知道结构对功能的决定作用,然而,对于生命系统来说,二者之间的关系如何理解呢?这节课,我们将从结构与功能的角度重新审视生命系统。
跨学科的重现认知体系
环节一
生命系统都具有一定的结构和功能
展示并梳理不同层次生命系统的结构和功能:以细胞为基础,生命系统具有多个不同层次,每个层次上都有自己的结构特点和整体的、综合的功能,并且具有向下“兼容”的特点,现在,我们主要从细胞、个体、生态系统三个层次审视结构与功能的关系。
细胞具有生物膜系统等各种有序结构;生物体具有多个彼此关联的系统或者器官;种群包含着一定时空同种生物的全部个体,有其数量特征、空间特征、遗传特征;而对于生态系统来说,这是生物群落和无机环境相互作用的统一的整体,具有空间的、营养的多重结构。
再根据水分子通道发现的科学史进行深入分析,列出:细胞膜能够控制物质进出细胞的结构基础;
类囊体膜是植物光反应的结构基础;
线粒体膜为细胞有氧呼吸提供保障。
2.个体生命活动的实现依赖于其具有的结构
(1)人体稳态维持过程中需要各器官系统的密切配合
泌尿系统对于维持稳态来说具有重要的意义等等都与之有关。