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生命科学中的哲学观点、方法论、研究方法

发布者:杨珑 张欣桐 日期:2013年10月08日 11:12 来源: 人教网 【字号 :

生物膜在结构和功能上的联系。在结构上内质网膜外连细胞膜,内连核膜。高尔基体的膜通过小泡间接与细胞膜,内质网膜相连。在功能上,他们通过分泌蛋白的形成过程联系起来。

  1.哲学观点

  1.1 联系的普遍性

  例如:生物膜在结构和功能上的联系。在结构上内质网膜外连细胞膜,内连核膜。高尔基体的膜通过小泡间接与细胞膜,内质网膜相连。在功能上,他们通过分泌蛋白的形成过程联系起来。

  1.2发展的客观性

  例1. 个体的生殖与发育。生物体是不断发展和变化的,从受精卵卵裂开始,通过细胞分裂、分化形成成熟的个体,直至细胞衰老和死亡以及生物体的衰老和死亡。都是一个变化发展的过程。

  例2.第四章 细胞的物质输入和输出。生物体通过细胞这一结构与外界环境进行物质和能量的交换,并且把物质和能量在生物体内进行转换。这一代谢过程使生物体处于不断更新的过程。

  例3.《遗传和进化》——生命的延续。这一模块从微观领域分析生命的实质。有机体的组织和功能被看作是随机突变和选择的产物。比如由于量子的打击引起突变或由于热涨落引起自发的突变,会迁跃到新的稳态,由此引起可遗传的变异。(实质就是人工诱变和自然突变的实质)通过选择生物有了进化。从这个意义上分析,生命是一个组织,基因分子向新的温态的转变,只能通过跳跃的方式发生,因为能量的转变不是以微小量的方式发生的,而是以量子化的方式发生的。那么,生命系统就有它的连续性和不连续性。

  1.3对立统一的观点

  例1.光合作用和呼吸作用既是对立的,又是统一的。一方面,光合作用合成有机物,储存能量;呼吸作用分解有机物,释放能量;另一方面,光合作用制造的有机物可以为呼吸作用提供物质和能量来源。

  例2.水分代谢和矿质代谢。从对立的角度来分析,两者的过程是相对独立的过程;从统一的角度分析,矿质元素吸收前必须溶解在水中,吸收后必须随水分的运输而运输,矿质元素的浓度又在一定程度上制约水分的吸收。

  1.4 辨证思维

  1.4.1 归纳和演绎

  例如: 昆虫的概念,通过蜜蜂、蝗虫等归纳出它有头胸腹,3对脚,两对翅。然后我们在演绎分析具体的某一种生物是否属于昆虫。

  1.4.2 分析和综合

  例如:新陈代谢和人体内的糖类代谢。新陈代谢的外延是指生物体与外界环境进行物质和能量的交换,同时物质和能量在生物体内的转换的过程。那么,糖类代谢就是人从外界环境获取糖类(包括储存在其中的化学能),并且把它转化为自身的物质(如血糖、糖原等)。

  1.4.3 抽象和具体。概念和原理就是有直观的感性材料得到的抽象的事物,而其中的实例就是具体的事物。

  例如:无性生殖的概念是指不经过生殖细胞的结合,由母体直接产生出新个体的生殖方式。这是抽象的概念,怎样理解它呢?我们可以通过变形虫的分裂生殖、酵母菌的出芽生殖等具体的生殖方式让学生通过归纳得出无性生殖的抽象的概念。

  1.4.4 逻辑和历史的统一

  例如:神经调节和体液调节的关系:神经调节控制体内大多数内分泌腺的作用,而内分泌腺所分泌的激素也可以影响神经系统的功能,如甲状腺分泌的甲状腺激素是神经系统的生长发育所必需的。他们两者是共同协调、相辅相成的。

  2.生物学思想

  2.1 整体性思想。如:细胞器的分工合作。激素的协同和拮抗作用。《稳态与环境》——生命系统的稳态。这一模块分析了不同生物受到外界刺激(或称为扰动)时,怎么样通过自身的调节来维持自身的稳态,这样就把环境和生物作为一个整体来研究,生物生活的环境包括内环境和外环境。两者都是生命系统的一部分,我们不能割裂他们单独来分析。而生物的平衡,不仅仅是体内稳态的平衡,也包括生物群落和生态系统的平衡。

  2.2 结构和功能相适应。如:细胞膜的结构与它的物质交换、分泌、排泄、免疫等功能。

  2.3 物质和能量守恒。能量的输入通过绿色植物吸收太阳能,转化为有机物中的化学能。再通过呼吸作用释放能量,一部分储存在ATP中,一部分以热能形式转化为内能散失。

  3.生物学基本研究方法

  3.1 细胞分级离心法:如细胞器的结构和功能。

  3.2 水培法:矿质元素的作用。

  3.3 信息转换(尼伦伯格实验):密码子表的获得。

  3.4 割除法:证明生长激素产生的部位(割除垂体)。

  3.5 电刺激法:大脑功能区的定位,反射弧结构的完整以及背根和腹根的功能等。

  3.6 注射法:验证胰岛素和胰高血糖的作用。

  4.生物学方法论

  4.1 一般系统论

  例1 细胞在新教材中是这样描述的:细胞膜——系统的边界;细胞器——系统内的分工合作;细胞核——系统的控制中心。《分子与细胞》——基本的生命系统

  在旧教材上先在必修第一册介绍细胞质的结构和功能,又在选修教材中设计了一节细胞的生物膜系统。这样把本来是一个整体的系统的知识割裂来分析,不利于学生的理解。而新教材避免了这一点,通过分泌蛋白的形成过程很好的将各种细胞器结合起来,这正体现了机体论中的整体性概念。甚至由此我们可以延伸出一个问题,蛋白质的合成到底受什么控制?于是,就过度到细胞核──系统的控制中心。这样就把生命活动的基本单位细胞进行了整体性的阐释。

  例2 细胞的物质输入和输出;细胞的能量供应和利用

  这两章从物质和能量的角度,将细胞与周围环境的关系联系起来,包括物质的跨膜运输,细胞的能量,能量之源等将细胞与外界环境进行物质和能量的交换并且在细胞内的转化溶为一体,有利于学生形成整体性思维。从动态的角度分析,有机体是物质和能量不停流动的体现,物质和能量不停的流经有机体同时又构成了有机体,这样有利于学生对自然科学体系的深入理解。

  例3 生态系统的结构和功能

  不同生物种群甚至生物个体都是生态系统中的一个元素,它不能独立与这个系统起作用,在生态系统中它有特殊的结构地位和营养级别,也有它的生态位。某一种群的变化,都会在整个系统内产生扰动,直到系统通过自身的调节产生新的平衡。

  4.2 信息论

  例如:遗传密码的破译正是nirenberg和matthei等人在莫尔斯发电报的信息转换中得到灵感,通过信息的转换把DNA中特有的遗传信息以蛋白质的形式表达出来。又如遗传信息的携带者——核酸;;生态系统的信息传递。

  4.3 控制论

  例如:生命活动的调节中,稳态的控制;免疫调节;体液中的反馈调节;细胞核——系统的控制中心,都体现了控制论的思想。

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