科学家访谈探索生物大分子的奥秘

对高中生物必修1新旧教材中“科学家访谈”的比较广州大学生命科学学院关钡琪胡位荣*摘要：通过对高中生物必修1新旧教材“科学家访谈”的访谈对象、标题、人物介绍反馈说背景、访谈内容和“我最想对高中生说的话”部分的比较，突出生物科学家的优良品德，挖掘生物学科的四大核心素养及其相互关系，体现育人价值，助力教师上好高中生物的第一课。

关键词：高中生物“科学家访谈”新旧教材随着《普通高中生物学课程标准（2017年版）》的出台，普通高中教科书《生物学·必修1·分子与细胞》也于2019年在部分地区的学校进行试教。

新版教材开篇依旧保留了“科学家访谈”栏目，它不仅是“分子与细胞”模块的开篇，也是高中生物的第一课。

如何上好第一课，对落实立德树人的根本任务和贯彻生物学核心素养理念有着重要影响。

因此，我希望通过对比新旧教材中“科学家访谈”的差别，挖掘其中的核心素养，给高中生物教师以启示。

一、内容更新榜样的力量是无穷的，“科学家访谈”激励了一代又一代学生投身科学事业，因此，该栏目仍然按照人物简介、采访背景、一问一答式的访谈、“我最想对高中生说的话”的顺序呈现，并辅以彩色图片，但内容有了较大的变化。

1.访谈对象新教材将“科学家访谈”的对象更改为世界著名的结构生物学家施一公院士，同时将邹承鲁院士作为世界上第一个人工合成蛋白质的主要参与者的内容迁移到第二章第四节后的生物科学史话中。

2.标题访谈标题有两处改变，将“探索”更新为“探究”“生物大分子”换成“微观生命世界”，即将“探索生物分子的奥秘”更新为“探究微观生命世界的奥秘”。

在代汉语词典中，“探索”是指寻求结论，解决疑难，侧重寻找答案，解决疑问，对象多为事物的性质、原因；“究”是指反复深入地探讨研究，侧重于追究、弄明白象多为原因、奥秘、真相等。

新教材使用“探究”一词在启示学生要有科学精神和科学探究意识，更加符合中生的发展需求。

同时，“探究”与生物学核心素养之的“科学探究”用词统一。

谈谈对生物大分子起源的看法对生物大分子起源的探讨一直是生命科学领域的热点之一。

生物大分子包括蛋白质、核酸和多糖等，它们是构成生物体的基本组成部分，也是生命活动的重要参与者。

关于生物大分子的起源，科学界有多种假说，其中最著名的是原生生物起源学说和化学进化学说。

本文将针对这两个学说进行探讨，并提出个人的看法。

原生生物起源学说认为，生物大分子起源于早期地球上的原始生物。

根据这个学说，最早的生物是在地球形成后不久就出现的，它们通过原始的化学反应逐渐形成了生物大分子。

这一观点得到了一些实验证据的支持。

例如，科学家在陨石中发现了一些能够催化生物大分子合成的有机物，这表明生物大分子的合成可能与外部天体的输入有关。

此外，实验室中的模拟实验也显示，通过模拟原始地球上的环境条件，可以合成出一些简单的生物分子。

然而，原生生物起源学说也存在一些问题。

首先，目前还没有确凿的证据表明早期地球上存在生命。

虽然有一些化石发现被认为是古代生物的遗迹，但这些证据并不足以支持原生生物起源学说。

其次，即使能够合成出一些简单的生物分子，也无法解释如何形成复杂的生物大分子。

生物大分子的合成需要特定的酶和调控机制参与，这些机制在早期地球上是不存在的。

与原生生物起源学说相对立的是化学进化学说。

这一学说认为，生物大分子起源于早期地球上的化学反应。

根据这个学说，地球上丰富的无机物质通过一系列化学反应逐渐转变为有机物质，进而形成了生物大分子。

化学进化学说得到了大量实验证据的支持。

例如，科学家在实验室中通过模拟早期地球上的化学反应条件，成功合成了一些简单的氨基酸和核苷酸。

此外，一些研究还发现，生命起源可能与海洋热液喷口等特殊环境有关，这些环境中存在着丰富的无机物质和合成生物分子的条件。

然而，化学进化学说也存在一些问题。

首先，尽管实验室中可以合成出一些简单的生物分子，但这些分子与生物体内的复杂大分子之间存在巨大的差距。

其次，化学进化学说无法解释生物大分子的自组装和自复制现象，这是生命活动的重要特征。

（人教课标版）普通高中课程标准实验教科书《生物》目录必修1分子与细胞科学家访谈探索生物大分子的奥秘第1章走近细胞第1节从生物圈到细胞第2节细胞的多样性和统一性科学前沿组装细胞第2章组成细胞的分子第1节细胞中的元素和化合物第2节生命活动的主要承担者科学史话世界上第一个人工合成蛋白质的诞生第3节遗传信息的携带者第4节细胞中的糖类和脂质第5节细胞中的无机物第3章细胞的基本结构第1节细胞膜──系统的边界第2节细胞器──系统内的分工合作科学家的故事细胞世界探微三例第3节细胞核——系统的控制中心第4章细胞的物质输入和输出第1节物质跨膜运输的实例第2节生物膜的流动镶嵌模型第3节物质跨膜运输的方式科学前沿授予诺贝尔化学奖的通道蛋白研究第5章细胞的能量供应和利用第1节降低化学反应活化能的酶一酶的作用和本质二酶的特性科学?技术?社会酶为生活添姿彩第2节细胞的能量“通货”──ATP第3节ATP的主要来源──细胞呼吸第4节能量之源──光与光合作用一捕获光能的色素和结构二光合作用的原理和应用第6章细胞的生命历程第1节细胞的增殖第2节细胞的分化第3节细胞的衰老和凋亡第4节细胞的癌变与生物学有关的职业医院里的检验师必修2遗传与进化科学家访谈我赞叹生命的美丽第1章遗传因子的发现第1节孟德尔的豌豆杂交实验（一）第2节孟德尔的豌豆杂交实验（二）第2章基因和染色体的关系第1节减数分裂和受精作用一减数分裂二受精作用第2节基因在染色体上科学家的故事染色体遗传理论的奠基人第3节伴性遗传第3章基因的本质第1节DNA是主要的遗传物质第2节DNA分子的结构第3节DNA的复制第4节基因是有遗传效应的DNA片段科学?技术?社会DNA指纹技术第4章基因的表达第1节基因指导蛋白质的合成第2节基因对性状的控制科学前沿生物信息学第3节遗传密码的破译（选学）第5章基因突变及其他变异第1节基因突变和基因重组第2节染色体变异第3节人类遗传病科学?技术?社会基因治疗第6章从杂交育种到基因工程第1节杂交育种与诱变育种与生物学有关的职业育种工作者第2节基因工程及其应用与生物学有关的职业生物技术产业的研发人员第7章现代生物进化理论第1节现代生物进化理论的由来第2节现代生物进化理论的主要内容一种群基因频率的改变与生物进化二隔离与物种的形成与生物学有关的职业化石标本的制作三共同进化与生物多样性的形成科学?技术?社会理想的“地质时钟”必修3稳态与环境科学家访谈生物与环境是统一的整体第1章人体的内环境与稳态第1节细胞生活的环境第2节内环境稳态的重要性科学史话稳态概念的提出和发展第2章动物和人体生命活动的调节第1节通过神经系统的调节与生物学有关的职业神经外科医生第2节通过激素的调节科学?技术?社会评价应用激素类药物的利与弊第3节神经调节与体液调节的关系科学?技术?社会拒绝毒品，慎用心理药物第4节免疫调节科学?技术?社会艾滋病——威胁人类的免疫缺陷病第1节植物生长素的发现第2节生长素的生理力作用第3节其他植物激素第4章种群和群落第1节种群的特征科学家的故事从治蝗专家到生态学巨匠第2节种群数量的变化与生物学有关的职业植保员第3节群落的结构科学?技术?社会立体农业第4节群落的演替与生物学有关的职业林业工程师第5章生态系统及其稳定性第1节生态系统的结构第2节生态系统的能量流动科学?技术?社会生态农业第3节生态系统的物质循环选修1生物技术实践走近生物技术专题1传统发酵技术的应用课题1果酒和果醋的制作课题2腐乳的制作课题3制作泡菜并检测亚硝酸盐含量专题2微生物的培养与应用课题1微生物的实验室培养课题2土壤中分解尿素的细菌的分离与计数课题3分解纤维素的微生物的分离专题3植物的组织培养技术课题1菊花的组织培养课题2月季的花药培养专题4酶的研究与应用课题1果胶酶在果汁生产中的作用课题2探讨加酶洗衣粉的洗涤效果课题3酵母细胞的固定化专题5DNA和蛋白质技术课题1DNA的粗提取与鉴定。

生物大分子的结构与功能研究及应用随着人类认知的不断深入和技术的进步，对生物大分子的结构和功能研究也逐渐取得了突破性进展。

大分子生物学作为现代生命科学的重要分支，涉及到蛋白质、核酸、多糖等生物大分子的结构和功能方面的研究。

在这个领域，生物科学家们的探索，既解开了某些细胞水平和分子水平的奥秘，又为我们人类的健康和医学疾病的研究提供了重要的思路和方法。

本篇文将从生物大分子结构与功能的研究及应用入手，来探讨生物大分子的基础和前沿。

一、蛋白质的结构和功能蛋白质作为生命体内最常见的基本生物大分子之一，承担着许多生命活动和功能，如运输氧气、代谢、免疫防御等等。

蛋白质的结构研究一直是生物大分子领域的重要研究方向。

通过X射线晶体学、核磁共振和电子显微镜等多种技术手段，科学家们已经揭示出了大量的蛋白质结构，清晰地描述了蛋白质的三维结构。

这项工作中最著名的应当是诺贝尔奖得主Dorothy Crowfoot Hodgkin的晶体学方法在酶的结构解析中的应用。

不仅如此，蛋白质在结构研究之外，还可以被应用于许多其他领域。

比如，人类基因组计划成功之后，全球科学家开展了人类蛋白质组计划。

这一项目的目标是确定所有编码人类基因组的蛋白质。

这项研究在大规模、高通量的基础上，试图揭示人类蛋白质组的生理功能，解释基础疾病发病机理，从而为药物研发提供新思路和新目标。

二、多糖的结构和功能多糖是一种重要的生物大分子，具有多种生物学功能，如体内免疫防御系统的关键组成部分、抗氧化、与人体代谢有关等。

多糖的结构是研究该类化合物性质和活性的基础，同时也是研发药物和开发食品添加剂的前提。

其中，水溶性多糖可以被广泛地用于生产多种食品和保健品中，如杏仁酸多糖、紫花地丁多糖、胶原蛋白肽和α-淀粉酶等在保健食品领域应用广泛。

此外，多糖还可以作为支架材料用于组织工程和再生医学中，如关节软骨和尿道的再生医学。

三、核酸的结构和功能核酸是一类巨大的生物大分子，包括DNA和RNA两种类型。

生物大分子结构及其与生命过程的关系探究生命是地球上最神奇的现象之一。

它平凡而不可思议，让我们深深地陶醉其中。

在生命过程中，许多分子起到了至关重要的作用。

其中，生物大分子（biomolecule）是构成生命过程的基本单位之一。

它们的结构繁多，包括碳水化合物、脂质、核酸、蛋白质等。

本文将从生物大分子的结构入手，进一步探究生物大分子与生命过程的关系。

一、碳水化合物碳水化合物是由碳、氢、氧三种元素组成的有机分子。

它们在生命过程中具有多种功能。

比如说，葡萄糖是能量的来源之一，而果糖则参与了DNA的合成。

碳水化合物的结构也是多种多样的。

以葡萄糖为例，葡萄糖由六个碳原子组成，这六个碳原子及其周围的氧原子和氢原子构成了一个规则的六角形结构。

此外，碳水化合物还可以通过多糖等形式组成更为复杂的结构。

二、脂质脂质是一类饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的聚合物。

它们在生命过程中担任多种功能。

比如说，细胞膜就是由脂质组成的，它负责细胞的保护和信息转移。

此外，脂质还有储存能量和运输脂溶性物质等功能。

脂质的结构也比较特殊，它们是由一条疏水的脂尾和一条亲水的头部组成的。

脂质的这种结构决定了它们在细胞膜中的位置以及它们的多种功能。

三、核酸核酸是由核苷酸组成的生物大分子，是生命中最基本的单位之一。

它们在遗传信息传递和蛋白质合成等方面起到了重要的作用。

比如说，DNA是大多数生物的遗传物质，它决定了细胞的结构和功能；而RNA则负责将DNA中的遗传信息转译成蛋白质合成的指令。

核酸的结构也非常复杂，它们由核苷酸组成，每个核苷酸有一个糖基、一个碱基和一个磷酸基。

碱基的种类决定了核酸的种类和功能，而糖基和磷酸基则构成了核酸分子的骨架。

四、蛋白质蛋白质是组成生命过程中的最重要的生物大分子之一。

它们在生物体内负责多种功能，包括酶催化、信号传递、结构支撑等。

蛋白质的结构很复杂，它们由氨基酸组成，不同的氨基酸之间通过肽键连接在一起，构成线性的多肽链。

这条链经过折叠，形成了蛋白质的结构。

高中生物教材中的科学家中学生物教材中确实很少见到中国科学家的影子，因为他们可能没有参与细胞学说的建立、没有参与DNA分子结构的建立，但他们也对生命科学的发展做出了杰出的贡献。

教材中的某些内容可能就有他们的贡献，下面就来一睹他们的真容吧。

1.邹承鲁——必修一科学家访谈邹承鲁（1923年5月17日－2006年11月23日），生物化学家。

原籍江苏无锡，生于山东青岛。

发现纯化的细胞色素C与在线粒体结合时性质的差异对呼吸链酶系的研究，为我国酶学研究奠定了基础。

1958年，他参加发起人工合成胰岛素工作，并负责胰岛素A和B链的拆合。

这项工作的完成确定了胰岛素全合成的路线，为胰岛素的人工合成做出了重要贡献。

邹承鲁说：阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上。

2.翟中和——必修一第二章题诗细胞生物学家。

1930年8月18日出生，江苏溧阳人。

在我国较早建立细胞超微结构技术首次研制成鸭瘟细胞疫苗对我国20多种重要家畜（禽）的传染病进行了病毒分离、鉴定与分类，进行了病毒形态及其在细胞内的发生规律研究，在阐述染色体端粒、DNA复制、基因转录活性、RNA分子加工和病毒装配与核骨架关系的研究中，取得了系统的创新性的结果。

在国际上首次证实原始真核细胞存在染色体骨架与核骨架，在植物细胞与原始真核细胞中存在角蛋白中间纤维在国内首次建立了非细胞体系核重建的实验模式，证明核骨架与核纤层在重建核形成过程中起重要作用，体外核装配并非必须核小体的构建。

他的名言：我确信哪怕一个最简单的细胞，也比迄今为止设计出的任何智能电脑更精巧！3.杨焕明——必修二科学家访谈基因组学家。

1952年10月生于浙江温州乐清市，籍贯浙江乐清。

长期从事基因组学研究。

带领团队创建了“北京华大基因研究中心”，领衔完成了“人类基因组序列图”和“人类基因组单体型图”的“中国卷”，为我国的水稻、家鸡、家蚕等大型基因组，以及“非典”病毒等微生物基因组的研究做出了重大贡献，为我国基因组学规模化研究的发展起到了重要作用。