例析中學(xué)生物疑難知識問題的內(nèi)化教學(xué)

何立松　楊京舉

教材是教師傳授知識的載體基礎(chǔ)，更是學(xué)生學(xué)習(xí)知識的載體。中學(xué)生物教學(xué)中，教師引導(dǎo)學(xué)生必須要以“兩綱”為依據(jù)，以教材為根本，對于課本中出現(xiàn)的生物疑難知識問題，不能強調(diào)死記硬背，也不能有超越中學(xué)生物知識范疇之上的解釋。充分挖掘教材本身前后知識的關(guān)聯(lián)，內(nèi)化知識結(jié)構(gòu)，嘗試以中學(xué)生物知識去解釋中學(xué)生物教學(xué)中面臨的知識疑難問題，看起來可能比較膚淺，但符合學(xué)生的認知層次要求，不僅能有效易化學(xué)生對于中學(xué)生物疑難問題的理解和把握，同時還可以讓學(xué)生感悟教材知識體系，從而鍛煉和培養(yǎng)的知識整合能力。

1.從基因表達的原理去看蛋白質(zhì)形成過程中的氨基和羧基脫水縮合問題

疑難問題（細胞分子）：蛋白質(zhì)作為生物大分子，其基本結(jié)構(gòu)單位為氨基酸，氨基酸之間可以通過相鄰氨基和羧基的脫水縮合反應(yīng)成肽進而形成蛋白質(zhì)。學(xué)生在學(xué)習(xí)中通常會產(chǎn)生兩個比較棘手的問題。①自然界中的氨基酸遠不止20種，但為什么氨基酸結(jié)構(gòu)中卻要求構(gòu)建蛋白質(zhì)的氨基酸必須至少要有一個氨基和一個羧基并連接在同一個碳原子上？②氨基酸的R基團中也可以含有氨基或羧基，但為什么這里的氨基和羧基不參與脫水縮合？

知識內(nèi)化（基因表達）：基因通過轉(zhuǎn)綠和翻譯控制著蛋白質(zhì)的合成。在翻譯階段，mRNA通過tRNA的協(xié)作實現(xiàn)特定氨基酸序列的線性控制。試想，如果氨基酸分子結(jié)構(gòu)中找不到連接在同一個碳原子上的氨基和羧基，翻譯出的肽鏈將失去其線性主鏈結(jié)構(gòu)；而R基團上的氨基和羧基也參與脫水縮合，那么一個氨基酸就有可能結(jié)合多個氨基酸，mRNA將無法保證肽鏈形成中的氨基酸準(zhǔn)確定位，特定的遺傳物質(zhì)（基因）最終就會控制合成不特定的蛋白質(zhì)。

2.從細胞分裂中染色體平均分配機制去看染色體數(shù)目變異問題

疑難問題1（有絲分裂）：紡錘體是細胞有絲分裂的重要細胞分裂器。其紡錘絲可牽引染色體向細胞兩極定向移動，分裂中期著絲點分裂，姐妹染色單體分離，從而實現(xiàn)染色體平均分配。那么，對于這里著絲點的分裂，學(xué)生總是習(xí)慣性的認為是由紡錘絲拉開的，真是這樣嗎？

疑難問題2（染色體變異）：對于三大可遺傳變異，基因突變和基因重組的原理課本上都有很到位的介紹，而對于染色體數(shù)目變異，特別是個別增減的變異機制，學(xué)生通常很模糊，這類變異究竟是如何發(fā)生的呢？

知識內(nèi)化（相互整合）：一定濃度的秋水仙素或低溫誘導(dǎo)，可以有效抑制細胞有絲分裂中紡錘體的形成，從而導(dǎo)致染色體數(shù)目成倍增加，由此即可推斷著絲點的分裂不可能是由紡錘絲拉開的。而如果紡錘體在牽引染色體時出現(xiàn)紊亂，譬如有一條染色體在著絲點分裂之前還沒有到達赤道板位置，那么這兩條姐妹染色單體是否就有機會被分到細胞的一極呢？3從基因突變的本質(zhì)去看等位基因為何等位存在問題

疑難問題（遺傳）：位于一對同源染色體的同一位置上、控制相對性狀的基因被稱之為等位基因。概念中，學(xué)生對于等位基因控制相對性狀這一功能比較好理解，因為這是孟德爾在假說演繹時所規(guī)定的，但對于“等位”存在，卻很迷惑，真核生物細胞核中的等位基因為什么會等位存在呢？

知識回扣（變異）：基因突變產(chǎn)生等位基因。不妨這樣假設(shè)：在真核細胞中染色體上的基因還沒有發(fā)生突變時，每對同源染色體上的基因是相同的，也就是說，這兩條同源染色體上的DNA序列是完全相同的，其中的基因自然也就等位存在了；當(dāng)某條染色體上的某個基因發(fā)生基因突變（如A突變?yōu)閍）時，這個突變的新基因（a）相對于另一條同源染色體上原有基因（A），就構(gòu)成了等位基因，而它們所控制的兩種不同的性狀也就成了相對性狀。由此可見，等位基因“等位”存在的事實是由基因突變這一可遺傳變異根本來源所決定的，突變前的基因已經(jīng)“等位”存在，突變后只是改變了其中一個基因的功能，使他們變成了控制一對相對性狀的等位基因，且二者通常會具備一定的顯隱性關(guān)系。

4.從染色體組的內(nèi)涵去看減數(shù)分裂為何存在同源染色體分離問題

疑難問題（遺傳）：減數(shù)分裂中，同源染色體的分離是實現(xiàn)染色體減半的重要機制。那么，進行減數(shù)分裂的性原細胞為什么一定要選擇同源染色體分離這種減半方式呢？

知識回扣（變異）：從染色體組的內(nèi)涵可以看出，一個染色體組包含了該物種每一種同源染色體中的一條，基本含蓋了該物種的一整套遺傳信息。以二倍體為例，其體細胞和性原細胞中都含有兩個染色體組，那么減數(shù)分裂中細胞選擇同源染色體分離，其實質(zhì)就是同源的兩個染色體組的分離，而減數(shù)分裂中特有的聯(lián)會（即同源識別機制）會使得同源的兩個染色體組的分離變得較為容易，這樣不僅可以保證染色體數(shù)目減半的有效實現(xiàn)，而且還可以將遺傳物質(zhì)的傳遞損失降到了最低程度。設(shè)想生物在進化過程中出現(xiàn)同源染色體組合也許就是為了有性生殖的這一需要。5從測交的原理和功能去看性染色體上成單基因的遺傳效應(yīng)問題

疑難問題（伴性遺傳）：從基因型上看，AA和aa為純合，Aa為雜合，那么X^AY和X^aY是純合還是雜合呢？

知識回扣（分離定律）：X^Ay和X^ay從染色體類型角度都叫性雜合子。但從基因型的角度，由于基因成單，稱其為純合子或雜合子都不合適。但如果利用孟德爾測交鑒定純、雜合子的原理和功能，將它們分別與X^aX^a雜交，則：X^AY其后代有性狀分離，而X^ay其后代無性狀分離。因此，從控制性狀遺傳上來說，X^AY和X^AY^a相同，即具備雜合子遺傳效應(yīng)；而X^AY和X^aY^a相同，即具備純合子遺傳效應(yīng)。由此，在實際常規(guī)遺傳問題分析中，通常就可以給Y染色體上虛擬一個a基因，有時會顯得很方便。

6.從基因工程相關(guān)技術(shù)環(huán)節(jié)去看肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗中的轉(zhuǎn)化問題

疑難問題（遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)）：肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗可謂證明DNA是遺傳物質(zhì)的經(jīng)典實驗。格里菲斯具有關(guān)鍵性的一組實驗是將加熱殺死的S型菌和R型菌混合培養(yǎng)，結(jié)果實現(xiàn)了轉(zhuǎn)化。這里的疑問是：加熱殺死了的S型菌的蛋白質(zhì)已經(jīng)失活，但其DNA能仍然還存在承擔(dān)轉(zhuǎn)化因子的活性作用嗎？如果能，那轉(zhuǎn)化的實質(zhì)又是怎樣的呢？為什么說轉(zhuǎn)化因子就應(yīng)是遺傳物質(zhì)？

知識回扣（基因工程）：PCR技術(shù)是基因工程中獲取目的基因重要方法之一，它的主要原理是相對高溫的循環(huán)變換控制；從中可以看出，DNA比蛋白質(zhì)要耐高溫得多，所以在格里菲斯的加熱處理時，只要掌握好溫度，完全可以在殺死S型菌的情況下仍能保持其DNA的生物活性。基因工程操作時有一個“轉(zhuǎn)化”環(huán)節(jié)，即將重組表達載體導(dǎo)入受體細胞的過程，這是超越種間之上的人工轉(zhuǎn)化，有較高的難度；但在肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實驗中，轉(zhuǎn)化發(fā)生在兩個品系之間，要容易得多；試想：S型菌的DNA會進入活的R型菌體內(nèi)并穩(wěn)定存在，那么它就會復(fù)制、表達，從而也就繁殖出了更多的S型菌，這是一種自然轉(zhuǎn)化。從這種自然轉(zhuǎn)化的機制上說，由于只有DNA在此起到了連接親、子代的橋梁作用，所以找到了轉(zhuǎn)化因子，也就找到了生物的遺傳物質(zhì)。