用系统科学的视角来审视高中生物课标教材的有关内容

论文核心提示:

不同版本的高中生物课标教材中都充分体现了系统科学理论中的系统论、信息论和控制论的思想。如:细胞。细胞作为最基本的生命系统,要不断地从系统外获得物质、能量和接收信息,做出恰当的反应后,也要不断地从系统内排出物质、释放能量和发出信息。

细胞的生命性是由细胞内全部有序的化学变化来实现的,也就是细胞只有通过从系统外获得信息,对系统内所进行的物质变化和能量变化做出合理的安排和控制,才能维持生命活动的有序进行。
  如人教版《生物·必修1·分子与细胞》第6章“细胞的生命历程”中的癌变一节就充分体现了系统科学理论。
  癌症是威胁人类健康的最严重的疾病之一。据统计,目前世界上因病死亡的总死亡率中,癌症居第二位,仅次于心血管病。下面我们从系统科学理论的角度来理解一个正常的细胞是如何发生癌变的。
  正常机体内的细胞,有的在生长、分裂或分化;有的在凋亡;有的(如心肌细胞、神经细胞等)虽然不再分裂和分化,但是执行着重要的生理功能。每一个正常细胞(系统)独特的变化过程,都是在机体的精确调控之中(控制论)。当一个正常的细胞从系统外获得物质、能量(系统论)的同时,意外地接收了环境中致癌因子发出的信息(信息论),细胞正常的精确调控出现了差错,使细胞的DNA分子中原癌基因和抑癌基因发生突变。发生了突变的基因通过“中心法则”表达成了“有毒”蛋白质,“有毒”蛋白质在体现生命活动的过程中导致正常细胞的生长和分裂失控而变成癌细胞,这样的系统(癌细胞)对物质和能量的摄入也会失去控制,在适宜的条件下,癌细胞就会表现为无限增殖等特征。
  只有真正的理解正常细胞癌变的机理,才能更有效地预防癌症。因此,在人们日常生活中注意远离致癌因子(信息论),尽量规避罹患癌症的风险,就显得尤为重要。
  又如人教版《生物·选修3·现代生物科技专题》专题2中的“植物组织培养技术”也很好地体现了系统科学理论。
  当胡萝卜的韧皮部细胞脱离了原来所在植株的根部而处于离体状态时,在一定的营养物质、激素和其他外界条件的作用下,就可能表现出全能性,发育成完整的植株。
  为什么在“离体”、“营养物质”、“激素”等这样一些条件下,植物细胞的全能性才能实现呢?如果从系统科学理论中的系统论、信息论和控制论的角度来理解植物组织培养过程中这些培养条件的确立就容易得多。下面就一些关键的条件进行分析:
  1.关于“离体”。
  胡萝卜韧皮部的细胞是高度分化的细胞,这个系统(细胞)具有胡萝卜的全部遗传信息,有发育成完整植株的潜能。在植物体内,这样的细胞并没有表现出全能性,是因为这个系统(细胞)要接受植物体通过植物激素对它的调控。细胞中的基因不能“随意”表达,只有在特定的时间和空间条件下,根据系统(细胞)所获得的“信息”——基因进行选择性表达。因此,欲使具有全能性的韧皮部细胞充分发挥潜能,首要条件就是—离体,即让系统(细胞)脱离植物体通过植物激素所传递的信息对细胞进行控制。
  2.关于“营养物质”。
  植物组织培养时的人工合成培养基中,包含有植物生长和发育所需要的全部营养成分,包括矿质元素(分为大量元素和微量元素)、蔗糖、有机添加物等。
  培养基中为什么要加入上述这些营养物质呢?
  离体的高度分化的胡萝卜韧皮部细胞,尽管摆脱了植物体对它的控制,但同时也丧失了植物体对它的物质和能量输入,系统(细胞)的这些需求只能由培养基来实现了。
 

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