高中生物疑難問題集萃

本刊編輯部整理

高中生物疑難問題集萃

本刊編輯部整理

編者按： 《教學(xué)考試》作者群經(jīng)常討論各種疑難問題，一些老師查閱文獻(xiàn)資料、引經(jīng)據(jù)典、撰寫成文，對這些疑難問題做了詳盡的詮釋。經(jīng)一些老師的提議，我們將這些問題編輯整理，由我刊陸續(xù)發(fā)表，方便老師和學(xué)生在教與學(xué)中參考。編輯部非常感謝老師們對雜志提出建設(shè)性建議，讓雜志內(nèi)容更適用于教學(xué)考試，把我們的雜志辦得更好。

【疑問1】藍(lán)細(xì)菌和光合細(xì)菌到底哪個產(chǎn)氧氣哪個不產(chǎn)氧氣？

【釋疑】藍(lán)細(xì)菌產(chǎn)氧氣，沒有爭議；一般認(rèn)為光合細(xì)菌不產(chǎn)氧氣，具體看光合細(xì)菌如何分類。

藍(lán)藻也稱藍(lán)綠藻、藍(lán)細(xì)菌。包含色球藻綱、段殖體綱和真枝藻綱，常見的有念珠藻、發(fā)菜、藍(lán)球藻、顫藻等。在電鏡下可見在核區(qū)周圍的細(xì)胞質(zhì)（通常稱周質(zhì)或色素質(zhì)）中有許多扁平的膜狀光合片層系統(tǒng)，即類囊體（或稱光合片層）。藍(lán)藻的光合色素均存在于類囊體的表面。所以，除了細(xì)胞膜外，藍(lán)藻細(xì)胞具有較廣闊的類囊體膜結(jié)構(gòu)，是其光合作用的場所。現(xiàn)在還發(fā)現(xiàn)極少數(shù)藍(lán)藻沒有類囊體，例如膠菌藻，其光合色素分布在質(zhì)膜上，由質(zhì)膜行使光合膜的功能。藍(lán)藻或者綠色植物所進(jìn)行的光合作用，無機(jī)物CO2和H2O是反應(yīng)物，其產(chǎn)物是碳水化合物以及O2。

然而，光合細(xì)菌在進(jìn)行光合作用的過程中并不釋放出O2。光合細(xì)菌是地球上最早出現(xiàn)的具有原始光能合成體系的原核生物，廣泛分布于土壤、水田、沼澤、湖泊、江海等處的光照缺氧區(qū)域，如綠硫細(xì)菌、紅硫細(xì)菌等。綠硫細(xì)菌光合作用的光反應(yīng)階段，使用光能運(yùn)輸H2S中的氫原子（一個電子加一個質(zhì)子）至NADPH中，從而產(chǎn)生碳固定反應(yīng)所需的強(qiáng)大的還原力。與H2O相比，電子更容易從H2S獲取。因?yàn)镠2S具有更高的氧化還原電位，只需要一個光系統(tǒng)來生產(chǎn)NADPH，而最終的副產(chǎn)物是硫元素而不是O2[1]。

之所以也有人認(rèn)為光合細(xì)菌會產(chǎn)氧氣，還有一個分類的問題，有些文獻(xiàn)認(rèn)為：光合細(xì)菌是以光為能源，以CO2或以有機(jī)碳化物為碳源進(jìn)行光合作用的一類細(xì)菌。光合細(xì)菌包括兩大類群，即不產(chǎn)氧型光合細(xì)菌和產(chǎn)氧型光合細(xì)菌。我們高中階段的光合細(xì)菌往往專指不產(chǎn)氧型光合細(xì)菌，進(jìn)行著不放氧的光合作用。它由紅色非硫黃細(xì)菌（Rhodospirillaceae）、紅色硫黃細(xì)菌（Chromatiaceae）、綠色硫黃細(xì)菌（Chlorobiaceae）和滑行絲狀綠色硫黃細(xì)菌（Chloroflexaceae）四個科組成[2]。

以滬科版高中生物教材為例，光合細(xì)菌的體內(nèi)沒有葉綠體，但含有類囊體或類似類囊體的結(jié)構(gòu)，細(xì)菌葉綠素和胡蘿卜素結(jié)合在它們的膜上能進(jìn)行光反應(yīng)。光合細(xì)菌在光照下利用二氧化碳作碳源，進(jìn)行光合作用維持自養(yǎng)生活。光合細(xì)菌并不光解水，而是利用某些無機(jī)物（如硫化物）或有機(jī)物（如脂肪酸）參與二氧化碳的還原，不釋放氧氣[3]。

[1]鄧純臻，隆平.關(guān)于原核生物的幾個易混淆觀點(diǎn)之辨析[J].生物學(xué)教學(xué)，2016，（03）：72.

[2]陳聲明，賈小明，葉旭紅.光合細(xì)菌的生態(tài)意義及應(yīng)用價值[J].環(huán)境污染與防治，1994，（02）：29-31.

[3]顧?？担苤伊?生命科學(xué)高中第一冊[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2007：76.

【疑問2】酶是不是都是蛋白質(zhì)，有RNA的酶嗎？

【釋疑】酶絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)；少數(shù)是RNA，稱為核酶。

先回顧酶的概念，不同的教材不同，人教版的說法是：酶的化學(xué)本質(zhì)不同于無機(jī)催化劑。酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)酶是蛋白質(zhì)[1]。而滬科版的說法是：酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化能力的生物大分子。絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA[2]。由此可見，兩者并不矛盾。只是后者說得更加詳細(xì)了一點(diǎn)。

1981年，Cech和他的同事在研究四膜蟲的26S前體rRNA加工去除內(nèi)含子時驚奇地發(fā)現(xiàn)，內(nèi)含子的切除是由26S前體的rRNA自身催化的，而不是蛋白質(zhì)，這一現(xiàn)象稱為RNA自剪接。這說明RNA分子具有催化功能，因此被命名為核酶。Cech因?yàn)槭状伟l(fā)現(xiàn)了核酶而獲得1989年諾貝爾化學(xué)獎。核糖體是一種相對分子量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的細(xì)胞器，由大約2/3的RNA和1/3的蛋白質(zhì)組成。2000年核糖體大小亞基三維結(jié)構(gòu)研究進(jìn)一步證實(shí)，rRNA負(fù)責(zé)核糖體整體結(jié)構(gòu)的確定、tRNA在mRNA上的定位等。最有意義的發(fā)現(xiàn)是肽鍵形成位點(diǎn)，即肽酰轉(zhuǎn)移酶中心僅由23SrRNA組成。顯然，肽鍵形成的催化反應(yīng)是由rRNA執(zhí)行。另外，核糖體的3個結(jié)合位點(diǎn)，即A位點(diǎn)、P位點(diǎn)和E位點(diǎn)也主要是由核糖體RNA組成。因此核糖體的實(shí)質(zhì)是核酶[3]。

現(xiàn)在看來，可能至少有兩類核酶。一類是催化分子內(nèi)的反應(yīng)，即分子的一部分與另一部分反應(yīng)，例如RNA的一段在該分子內(nèi)改換位置。這時RNA分子本身既是底物，又是催化劑。這種RNA分子具有特定的折疊形式。另一類核酶則催化分子間的反應(yīng)，就是催化別的分子發(fā)生反應(yīng)，而作為核酶的RNA分子在反應(yīng)前后無變化。細(xì)胞中有許多與小的RNA分子有關(guān)的重要反應(yīng)，例如從基因的RNA拷貝上切去不需要片段的反應(yīng)、促進(jìn)線粒體內(nèi)DNA復(fù)制的反應(yīng)等[4]。

【參考文獻(xiàn)】

[1]朱正威，趙占良.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書生物1必修分子與細(xì)胞[M].2.北京：人民教育出版社，2007：83.

[2]顧?？?，周忠良.生命科學(xué)高中第一冊[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2007：59.

[3]翟中和，王喜忠，丁明孝.細(xì)胞生物學(xué)[M].4.北京：高等教育出版社，2011：270.

[4]吳相鈺，陳守良，葛明德.陳閱增普通生物學(xué)[M].4.北京：高等教育出版社，2014：57.

【釋疑老師】上海市曹楊第二中學(xué) 嚴(yán)黎煒

【疑問3】性激素屬于固醇類化合物，性激素的分泌是通過胞吐作用嗎？

【釋疑】睪丸間質(zhì)細(xì)胞位于曲精小管之間，呈多面體。間質(zhì)細(xì)胞中含有大量的線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和脂滴，以及少量的高爾基體和分泌顆粒。間質(zhì)細(xì)胞的主要作用是分泌雄激素，包括睪酮、雙氫睪酮和雄烯二酮，睪酮是主要的雄激素。雄激素屬于固醇類激素，因此它的合成過程不需要經(jīng)過高爾基體包裝和分泌小泡貯存[1]。

【總結(jié)】性激素屬于固醇類物質(zhì)，是脂溶性物質(zhì)，脂溶性物質(zhì)過膜是通過自由擴(kuò)散，不是通過胞吐作用。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王玢，左明雪.人體及動物生理學(xué)[M].3.北京：高等教育出版社，2009：423

【疑問4】“葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞”是協(xié)助擴(kuò)散唯一的實(shí)例嗎？

【釋疑】人教版教材必修1課后“思維拓展”中這樣描述：在順濃度梯度的情況下，葡萄糖、氨基酸等分子可以通過協(xié)助擴(kuò)散進(jìn)入細(xì)胞［1］。

載體蛋白位于細(xì)胞膜上，它能與特定的分子和離子，如糖類、氨基酸，或金屬離子等結(jié)合，將這些分子或離子從膜的一側(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)到另一側(cè)。載體蛋白具有高度的特異性，一種載體蛋白通常只能轉(zhuǎn)運(yùn)一類分子或離子。載體蛋白與分子或離子的結(jié)合是可逆的，即它轉(zhuǎn)運(yùn)到一側(cè)后，就會與所運(yùn)載的分子或離子分離。載體蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)效率與分子在膜兩側(cè)的濃度梯度的大小有關(guān)。在協(xié)助擴(kuò)散過程中，載體蛋白將物質(zhì)從膜的一側(cè)運(yùn)輸?shù)侥さ牧硪粋?cè)，不需要細(xì)胞提供代謝能量，因?yàn)槲镔|(zhì)是順著濃度梯度進(jìn)行運(yùn)輸?shù)?。例如，哺乳動物肝?xì)胞上的葡萄糖載體，是一種橫跨膜的蛋白，這種蛋白有兩種構(gòu)象，一種構(gòu)象是載體的葡萄糖結(jié)合點(diǎn)面向細(xì)胞膜外側(cè)，另一種構(gòu)象是結(jié)合點(diǎn)面向細(xì)胞膜的內(nèi)側(cè)。這種蛋白可將葡萄糖通過膜向細(xì)胞內(nèi)外兩個方向運(yùn)輸。究竟向哪個方向運(yùn)輸，決定于物質(zhì)在膜兩側(cè)的濃度［2］。

【總結(jié)】協(xié)助擴(kuò)散的實(shí)例不僅有“葡萄糖進(jìn)入紅細(xì)胞”，還有葡萄糖進(jìn)出肝細(xì)胞，以及氨基酸在順濃度梯度的情況下進(jìn)入某些細(xì)胞。

【參考文獻(xiàn)】

［1］朱正威，趙占良.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書生物1分子與細(xì)胞，北京：人民教育出版社，2007：76

［2］朱正威，趙占良.普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書生物1分子與細(xì)胞教師教學(xué)用書，北京：人民教育出版社，2007：85

【疑問5】哺乳動物的乳汁中都含有乳糖嗎？植物細(xì)胞中可能含有乳糖嗎？

【釋疑】乳糖存在于所有研究過的哺乳類的乳汁中，含量約為5%，但加利福尼亞海獅的乳汁中含的是葡萄糖，而不是乳糖。乳糖也存在于連翹屬花的雄性器官中，并已從人心果樹的成熟果實(shí)中獲得。乳糖具有還原性、能成脎，有變旋現(xiàn)象。用酸或酶水解產(chǎn)生1分子D-半乳糖和一分子D-葡萄糖［1］。

【總結(jié)】乳糖是二糖的一種，主要存在于哺乳動物的乳汁中，在某些植物組織中也含有，但這樣的植物種類很少，有少數(shù)哺乳動物乳汁中也含有其它的糖類而不含乳糖，這正體現(xiàn)了生物的多樣性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王鏡巖，朱圣庚，徐長法生物化學(xué)上冊[M].3.，北京：高等教育出版社，2002：37

【釋疑老師】河北省盧龍縣中學(xué) 劉曉菊