高中生物學(xué)有關(guān)原理及運(yùn)用分析

高凱迪

（中國(guó)人民大學(xué)附屬中學(xué)國(guó)際部，北京 100000）

什么叫原理？《現(xiàn)代漢語(yǔ)詞典》解釋為:原理是具有普遍意義的道理。是帶有普遍性的、最基本的、可作為其他規(guī)律的基礎(chǔ)的規(guī)律?，F(xiàn)將有關(guān)的原理及具體運(yùn)用分類(lèi)歸納如下。

1 細(xì)胞學(xué)原理

植物細(xì)胞增殖、分化及全能性的原理運(yùn)用于植物組織培養(yǎng)。細(xì)胞膜流動(dòng)性的原理運(yùn)用于動(dòng)物細(xì)胞融合、原生質(zhì)體融合。細(xì)胞的全能性和細(xì)胞膜流動(dòng)性原理運(yùn)用于植物體細(xì)胞雜交。動(dòng)物細(xì)胞融合和動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)的原理運(yùn)用于單克隆抗體的制備。抑制DNA分子復(fù)制的化學(xué)藥物能抑制癌細(xì)胞分裂，運(yùn)用于治療癌癥。人工生物膜材料選擇透過(guò)性的特性，運(yùn)用于海水淡化和污水凈化，以及透析型人工腎的研制。

2 生理學(xué)原理

2.1 酶的特性的原理

纖維素酶、果膠酶用于除去植物細(xì)胞壁，得到原生質(zhì)體。胰蛋白酶處理動(dòng)物組織分散細(xì)胞，可以得到單細(xì)胞懸浮液。蛋白質(zhì)酶、脂肪酶、淀粉酶制成有助于消化的多酶片。添加蛋白質(zhì)酶、脂肪酶、淀粉酶制成加酶洗衣粉，提高洗滌效果。高溫破壞酶的活性運(yùn)用于高溫消毒法。酶的合成調(diào)節(jié)和酶的活性調(diào)節(jié)運(yùn)用于微生物發(fā)酵過(guò)程的控制。

2.2 光合作用原理

光合作用的原理在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上運(yùn)用很廣。根據(jù)影響光合作用的因素分析，可以從五個(gè)方面來(lái)提高光能利用率:延長(zhǎng)光照時(shí)間、增大光合作用面積、控制光照強(qiáng)度、提供足夠的二氧化碳、確保礦質(zhì)元素的供應(yīng)。如生產(chǎn)上采取的一些具體措施:合理密植既能增大光合作用面積又能增加二氧化碳的供應(yīng)，間種套種能增大光合作用面積，多施有機(jī)肥能提高二氧化碳的濃度又能增加土壤中的礦質(zhì)元素，溫室內(nèi)通過(guò)調(diào)節(jié)溫度控制光合作用，補(bǔ)充光照，合理施肥等等。

生長(zhǎng)素（包括生長(zhǎng)素類(lèi)似物）促進(jìn)果實(shí)發(fā)育運(yùn)用于培育無(wú)子番茄、辣椒、黃瓜。高濃度生長(zhǎng)素抑制植物生長(zhǎng)，甚至殺死植物的原理，運(yùn)用于研制植物除草劑。生長(zhǎng)素能促進(jìn)扦插枝條生根運(yùn)用于提高扦插枝條的成活率。生長(zhǎng)素能保蕾保鈴，防止落花落果，運(yùn)用于棉花保蕾保鈴。頂端優(yōu)勢(shì)原理運(yùn)用于園林修剪造型。

2.3 高等動(dòng)物生命活動(dòng)調(diào)節(jié)原理

激素調(diào)節(jié)的原理運(yùn)用于治療內(nèi)分泌失調(diào)癥。例如，注射胰島素治療糖尿病。注射性激素調(diào)整運(yùn)動(dòng)員的月經(jīng)期。條件反射的建立和強(qiáng)化的原理運(yùn)用于訓(xùn)練動(dòng)物表演節(jié)目。二氧化碳刺激呼吸中樞的原理，運(yùn)用于搶救病人輸入含有二氧化碳的氧氣。興奮在神經(jīng)元之間傳遞的原理運(yùn)用于研制止痛藥、鎮(zhèn)痛藥、安眠藥麻醉藥等。

3 遺傳學(xué)原理

基因是控制生物性狀的基本單位，是有遺傳效應(yīng)的DNA片段，具有一定的獨(dú)立性。不同生物的DNA化學(xué)組成相同，空間結(jié)構(gòu)相似，可以進(jìn)行拼接和重組。生物共用一套密碼子，同一種基因在不同的生物體內(nèi)表達(dá)出來(lái)的蛋白質(zhì)是相同的。這些基本原理都運(yùn)用在基因工程之中。利用運(yùn)載體上的標(biāo)記基因的性狀容易觀察和檢測(cè)的特點(diǎn)，用來(lái)篩選含有目的基因（重組質(zhì)粒）的受體細(xì)胞。

DNA分子雜交的原理運(yùn)用于研制DNA探針。DNA探針是指用放射性標(biāo)記或熒光分子標(biāo)記的DNA片段（基因）。鑒定被測(cè)標(biāo)本上的遺傳信息（堿基排列順序）。

3.1 遺傳的基本規(guī)律原理

根據(jù)顯隱性關(guān)系和性狀分離的原理，在育種過(guò)程中得到的F1不能隨意丟棄。在F2中才會(huì)出現(xiàn)性狀分離，所以，選擇從F2開(kāi)始。近親結(jié)婚會(huì)增加隱性遺傳病的發(fā)病率的原理運(yùn)用于制定禁止近親結(jié)婚的法律依據(jù)。根據(jù)不同類(lèi)型的遺傳病發(fā)病特點(diǎn)，推算后代患病的概率，進(jìn)行遺傳咨詢(xún)。

3.2 生物變異原理

生物變異的原理主要運(yùn)用于培育生物新品種。用人為的方法改變生物的遺傳物質(zhì)，導(dǎo)致生物出現(xiàn)新的性狀，從中選擇出滿(mǎn)足人們需要的性狀，并加以培育，得到新品種。這是遺傳育種的總原理。具體有:基因突變（人工誘變）的原理運(yùn)用于誘變育種?；蛑亟M（DNA重組）的原理運(yùn)用于雜交育種。染色體數(shù)目（整倍性減少）的變異的原理運(yùn)用于單倍體育種。染色體數(shù)目（整倍性增加）的變異的原理運(yùn)用于多倍體育種。不同物種生物的DNA重組的原理運(yùn)用于基因工程育種。

4 生態(tài)學(xué)原理

4.1 生態(tài)因素原理

光周期長(zhǎng)短影響植物開(kāi)花的原理，運(yùn)用于調(diào)控植物開(kāi)花時(shí)間和花期。光周期長(zhǎng)短影響動(dòng)物繁殖的原理，運(yùn)用于控制人工飼養(yǎng)動(dòng)物的繁殖。生物之間的天敵關(guān)系（捕食或寄生）的原理運(yùn)用于生物防治害蟲(chóng)。昆蟲(chóng)趨光性的原理運(yùn)用于利用黑光燈誘殺農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)。（非生物因素影響生物的原理，見(jiàn)生理學(xué)原理部分。）

4.2 種群特征原理

掌握種群數(shù)量變化的規(guī)律，有利于野生生物資源的合理利用和保護(hù)，以及有害生物的防治。環(huán)境最大承載量（K值）運(yùn)用于草原放牧量、池塘養(yǎng)殖量等的控制。種群數(shù)量在K/2值時(shí)是最佳捕撈時(shí)期?？刂瞥錾实脑磉\(yùn)用于我國(guó)制定計(jì)劃生育國(guó)策。性別比例和出生率的關(guān)系原理，運(yùn)用于性引誘劑誘殺雄性個(gè)體破壞性別比例。

4.3 生態(tài)系統(tǒng)原理

調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)的原理，運(yùn)用于農(nóng)田采取“除草、殺蟲(chóng)、防病”的措施，使能量流向?qū)θ祟?lèi)最有益的部分。增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性的原理，運(yùn)用于“退耕還林、退田還湖”政策的制定。群落垂直結(jié)構(gòu)和不同生物習(xí)性的差異的原理，運(yùn)用于池塘的混合放養(yǎng)，稻田養(yǎng)魚(yú)，農(nóng)作物套種等，提高空間利用率。根據(jù)物質(zhì)循環(huán)使用，能量多級(jí)利用的原理，設(shè)計(jì)和發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)。增加植被面積，綠化環(huán)境減輕溫室效應(yīng)、煙塵、噪聲、酸雨等環(huán)境問(wèn)題。食物鏈和食物網(wǎng)的關(guān)系原理，嚴(yán)格控制外來(lái)物種的引進(jìn)，以及海關(guān)的動(dòng)植物檢疫。

5 免疫學(xué)原理

根據(jù)皮膚是人體的第一道防線(xiàn)的原理，在皮膚受傷擦破時(shí)要及時(shí)消毒，加以保護(hù)。人工自動(dòng)免疫和被動(dòng)免疫的原理，運(yùn)用于免疫預(yù)防和免疫治療。例如，注射乙肝疫苗預(yù)防乙型肝炎，注射免疫球蛋白，增強(qiáng)人體對(duì)疾病的抵抗能力。過(guò)敏反應(yīng)的相關(guān)原理的運(yùn)用，為防止藥物過(guò)敏，注射之前要進(jìn)行皮試，例如，注射青霉素。根據(jù)異體器官移植可能會(huì)產(chǎn)生排斥反應(yīng)的原理，在器官移植之前，對(duì)供體和受體之間的組織相溶性抗原要進(jìn)行檢測(cè)，有一半以上相同，才可以進(jìn)行器官移植，并且可以通過(guò)使用免疫抑制藥物，減弱排斥反應(yīng)。單克隆抗體特異性的原理運(yùn)用于研制生物導(dǎo)彈。

[1]程佳莉，汪忠.美國(guó)高中生物教材《Biology-Principles&Explorations》[J].外國(guó)中小學(xué)教育2007-07-08.

[2]范振全，呂梁高等“.教育原理”指導(dǎo)下的高中生物課之設(shè)想[J].專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2005-09-10.

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