高中生物疑難問(wèn)題集萃

本刊編輯部整理

高中生物疑難問(wèn)題集萃

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編者按：《教學(xué)考試》作者群經(jīng)常討論各種疑難問(wèn)題，一些老師查閱文獻(xiàn)資料、引經(jīng)據(jù)典、撰寫(xiě)成文，對(duì)這些疑難問(wèn)題做了詳盡的詮釋。經(jīng)一些老師的提議，我們將這些問(wèn)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(duì)雜志提出的建設(shè)性建議，讓雜志內(nèi)容更適用于教學(xué)和考試，把我們的雜志辦得更好。

【疑問(wèn)1】轉(zhuǎn)錄是否需要DNA解旋酶？

【釋疑】不需要，RNA聚合酶本身就有這個(gè)功能。真核細(xì)胞mRNA轉(zhuǎn)錄所需的RNA聚合酶是RNA聚合酶Ⅱ。第一步，轉(zhuǎn)錄起始：RNA聚合酶Ⅱ與DNA上的一段特定的核苷酸序列稱為啟動(dòng)子的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)結(jié)合，在此處使DNA雙鏈解開(kāi)，于是轉(zhuǎn)錄從該起點(diǎn)開(kāi)始。第二步，轉(zhuǎn)錄延伸：解開(kāi)的DNA雙鏈中只有一條鏈成為轉(zhuǎn)錄的模板。RNA聚合酶沿這一條模板DNA的3′端向5′移行，一方面使DNA雙鏈陸續(xù)解開(kāi)，同時(shí)將與模板DNA上的核苷酸互補(bǔ)的核糖核苷酸順序連接起來(lái)，而成RNA單鏈。原核生物，如大腸桿菌，RNA聚合酶是一個(gè)復(fù)雜的酶的集合體，它能催化各種RNA的合成。真核生物的聚合酶則分為3種：RNA聚合酶Ⅰ的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物是rRNA，RNA聚合酶Ⅱ主要負(fù)責(zé)不均一核RNA或mRNA前體的轉(zhuǎn)錄，RNA聚合酶Ⅲ負(fù)責(zé)tRNA、5SRNA和其他小RNA的轉(zhuǎn)錄。[1]

[1]吳相鈺，陳守良，陳閱增.普通生物學(xué)[M].2版.北京：高等教育出版社，2005：259-260.

【釋疑老師】上海市曹楊第二中學(xué) 嚴(yán)黎煒

【疑問(wèn)2】提取綠葉中色素時(shí)加入碳酸鈣是防止所有色素被破壞還是單一防止葉綠素被破壞？為什么不加碳酸鈣色素提取液會(huì)明顯偏黃綠色？

【釋疑】提取色素時(shí)加入碳酸鈣是單一防止葉綠素被破壞。不加碳酸鈣色素提取液會(huì)明顯偏黃綠色，是因?yàn)椋?/p>

①葉綠素是雙羧酸的酯，能與堿發(fā)生皂化反應(yīng)[1]，葉綠素的化學(xué)性質(zhì)很不穩(wěn)定，光、酸、堿、氧、氧化劑等都會(huì)使其分解，特別是在酸性條件下，卟啉環(huán)中的鎂會(huì)被H+取代，形成褐色的去鎂葉綠素[2]。

②葉綠體基質(zhì)呈弱堿性環(huán)境，而細(xì)胞液含有機(jī)酸[3]，呈酸性。當(dāng)葉片被研磨后，葉綠體被破壞以后，細(xì)胞液便和葉綠體基質(zhì)發(fā)生中和反應(yīng)，色素就由弱堿性環(huán)境進(jìn)入中性環(huán)境，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)受到破壞[4]。

③加入弱堿性的碳酸鈣可以中和細(xì)胞液的弱酸性，葉綠體破壞以后色素仍然處于弱堿性的環(huán)境，對(duì)色素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)具有一定的保護(hù)作用[5]。

④植物葉子呈現(xiàn)的顏色是葉子各種色素的綜合表現(xiàn)，其主要是綠色的葉綠素和黃色的類胡蘿卜素兩大類色素之間的比例。一般來(lái)說(shuō)，正常葉子的葉綠素和類胡蘿卜素的分子比例約為3∶1，葉綠素a和葉綠素b也約為3∶1，葉黃素和胡蘿卜素約為2∶1。由于綠色的葉綠素比黃色的類胡蘿卜素多，占優(yōu)勢(shì)，所以正常的葉子總是呈現(xiàn)綠色。實(shí)驗(yàn)中正常提取的色素溶液也是綠色的[6]。

由于不加入碳酸鈣，所以葉綠素與細(xì)胞液混合，使得葉綠素中的鎂離子被H+取代，形成褐色的去鎂葉綠素，而類胡蘿卜素比較穩(wěn)定，所以色素溶液呈現(xiàn)黃綠色。

【參考文獻(xiàn)】

[1][4][5]樓柏丹，趙迪.高中生物學(xué)實(shí)驗(yàn)難點(diǎn)解析兩則[J].生物學(xué)教學(xué).2014，39（12）：51-52.

[2]劉佃林.植物生理學(xué)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2007：253.

[3]搜狗百科.有機(jī)酸.http：//baike.sogou.com，2014，10，11.

[6]潘瑞熾.植物生理學(xué)[M].7版.北京：人民教育出版社.2012，5：253.

【釋疑老師】廣東省揭陽(yáng)市惠來(lái)二中 黃奕珊

【疑問(wèn)3】蛋白質(zhì)都是由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成嗎？

【釋疑】細(xì)胞中的蛋白質(zhì)都是在核糖體上合成的。在真核生物中，大多數(shù)正在進(jìn)行蛋白質(zhì)合成的核糖體都不是在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)自由漂浮，而是直接或間接地與細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)有關(guān)聯(lián)或者與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)相連的。細(xì)菌核糖體大都通過(guò)與mRNA的相互作用，被固定在核基因組上。[1]

也就是說(shuō)，蛋白質(zhì)的合成全部是起始于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體。真核細(xì)胞的蛋白質(zhì)剛起始合成不久便轉(zhuǎn)移至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，繼續(xù)肽鏈延伸并完成蛋白質(zhì)合成。在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，多肽鏈邊延伸邊穿過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，以這類方式合成的蛋白質(zhì)主要包括：

（1）向細(xì)胞外分泌的蛋白質(zhì) 向細(xì)胞外分泌的蛋白質(zhì)，包括胰腺細(xì)胞分泌的酶、漿細(xì)胞分泌的抗體，小腸杯細(xì)胞分泌的黏蛋白、內(nèi)分泌腺分泌的多肽類激素和胞外基質(zhì)成分等。這類蛋白質(zhì)常以分泌泡的形式通過(guò)細(xì)胞的胞吐作用輸送到細(xì)胞外。

（2）膜的整合蛋白 細(xì)胞質(zhì)膜上的膜蛋白及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和溶酶體膜上的膜蛋白，其構(gòu)想都具有方向性，并且在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成時(shí)就已確定，在后續(xù)的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中，其拓?fù)鋵W(xué)特性始終保持不變。

（3）細(xì)胞器中的可溶性駐留蛋白 有些駐留蛋白需要與其他細(xì)胞組分嚴(yán)格隔離，如溶酶體與植物液泡中的酸性水解酶類；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體和胞內(nèi)體中可溶性的蛋白質(zhì)，在合成后進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，然后再進(jìn)一步包裝分選。另外，有些蛋白質(zhì)在合成后需進(jìn)行修飾和加工，這是在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中一系列酶來(lái)完成的。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)各具特點(diǎn)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)為這些蛋白質(zhì)準(zhǔn)確有效地靶向分選提供了必要的條件。[2]

總之，蛋白質(zhì)都是由核糖體合成的，但只有上述三類蛋白質(zhì)是由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體合成。

【參考文獻(xiàn)】

[1]朱玉賢，李毅，鄭曉峰.現(xiàn)代分子生物學(xué)[M].3版.北京：高等教育出版社，2007：122.

[2]翟中和，王喜忠，丁明孝.細(xì)胞生物學(xué)[M].4版.北京：高等教育出版社，2011：118-119.

【釋疑老師】上海市曹楊第二中學(xué) 嚴(yán)黎煒

【疑問(wèn)4】為什么ATP的水解是指遠(yuǎn)離的那個(gè)高能磷酸鍵的斷裂？另外一個(gè)磷酸鍵會(huì)不會(huì)也斷裂？

【釋疑】使ATP水解并釋放大量自由能的因素可以歸納為兩種因素：一種是導(dǎo)致反應(yīng)物不穩(wěn)定的因素，另一種是導(dǎo)致產(chǎn)物穩(wěn)定的因素。具體地說(shuō)，主要決定于分子內(nèi)的靜電斥力和形成產(chǎn)物的共振穩(wěn)定化作用。

反應(yīng)是否可能發(fā)生要看一個(gè)反應(yīng)前后的自由能變化ΔG，如果ΔG＜0，反應(yīng)有可能自發(fā)發(fā)生，而ΔG如果是一個(gè)絕對(duì)值很大的負(fù)值，則這個(gè)反應(yīng)很有可能變得不可逆。生物體內(nèi)的許多ΔG＞0的反應(yīng)都是通過(guò)與若干個(gè)ATP的水解偶聯(lián)在一起，從而才有可能發(fā)生的。生物體內(nèi)的確存在直接由ATP到AMP的反應(yīng)，例如在脂肪酸的激活反應(yīng)中，ATP也可以被直接水解為AMP和焦磷酸鹽，由于焦磷酸在水溶液中很容易被水解成無(wú)機(jī)磷酸，因此這個(gè)反應(yīng)的ΔG是一個(gè)較大的負(fù)值（α與β之間高能磷酸鍵ΔG=-32.19 KJ/mol，α與β之間高能磷酸鍵的ΔG=-30.514 KJ/mol），因此在水溶液中是高效的不可逆反應(yīng)。如果反應(yīng)是高度不可逆的，那么弊端也是很明顯的——所有的ATP也就變得一次性了。另外，ADP和無(wú)機(jī)磷酸具有較高的共振穩(wěn)定性，都是共振雜化物，且水解之后，負(fù)電荷之間的靜電斥力減小了，所以一般情況下也就在ADP這里就不再繼續(xù)水解釋放能量了。

【參考文獻(xiàn)】王鏡巖，朱長(zhǎng)庚.生物化學(xué)（下冊(cè)）[M].3.北京：高等教育出版社，2002：32-41.

【釋疑老師】深圳外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高中部 蔡 濤

【疑問(wèn)5】基因突變發(fā)生的時(shí)間是不是一定在細(xì)胞分裂的間期？

【釋疑】事實(shí)上，基因突變只是大多發(fā)生在細(xì)胞分裂的間期，而不是只發(fā)生在細(xì)胞分裂的間期，例如人教版必修2第81頁(yè)上提到“輻射引起的DNA損傷”可發(fā)生在細(xì)胞分裂的任何時(shí)期，甚至不分裂的細(xì)胞也可以發(fā)生。

【參考文獻(xiàn)】劉祖洞.遺傳學(xué)下冊(cè)[M].2版.北京：高等教育出版社，1995：65-66.

原文：電離輻射可誘發(fā)基因突變和染色體斷裂，它的頻率跟輻射劑量成正比，例如用2 000 r的劑量處理果蠅精子，大約產(chǎn)生6%的X連鎖隱形致死突變；另一段文字：第二，輻射效應(yīng)是積累的。處理果蠅精子，誘發(fā)突變數(shù)跟接受的照射量成正比，而跟照射的方式無(wú)關(guān)。另外，第65頁(yè)表格顯示，照射對(duì)象為“成熟精子”時(shí)，研究常染色體隱性可見(jiàn)突變9個(gè)座位，平均突變率6×10-8。

【分析總結(jié)】從以上文字可看出，果蠅成熟精子是高度分化的細(xì)胞，仍可以發(fā)生基因突變，它沒(méi)有細(xì)胞周期，也不可能處于細(xì)胞分裂間期。人教版必修2中81頁(yè)上提到“輻射引起的DNA損傷”，這種損傷引起的基因突變可發(fā)生在細(xì)胞分裂的任何時(shí)期，甚至不分裂的細(xì)胞也可以發(fā)生。

【釋疑老師】河北省盧龍縣中學(xué) 劉曉菊

【疑問(wèn)6】光合作用光反應(yīng)中水的光解是否需要酶來(lái)催化？

【釋疑】光合作用中水的光解是光反應(yīng)的一部分，在中學(xué)階段學(xué)的比較簡(jiǎn)化，特殊狀態(tài)的葉綠素a吸收光能，葉綠素分子中的電子被激發(fā)到較高能級(jí)，此時(shí)電子沿著分布在類囊體膜上的一系列電子傳遞體轉(zhuǎn)移，在傳遞過(guò)程中，質(zhì)子被泵送到類囊體腔中，在類囊體膜兩側(cè)形成質(zhì)子梯度，用來(lái)驅(qū)動(dòng)ATP合成；電子傳遞最后提供給NADP+，把它還原為NADPH；葉綠素分子失去電子后成為強(qiáng)氧化劑，從水分子的氧原子中奪取電子，水中的氧原子被氧化成氧氣，此環(huán)節(jié)需要含錳的酶來(lái)催化。

原圖：注意圖中“分解水的酶”顯示為含Mn元素。

【參考文獻(xiàn)】朱正威，趙占良.生物必修1分子與細(xì)胞教師教學(xué)用書(shū)[M].北京：人民教育出版社，2007：111.

【釋疑老師】河北省盧龍縣中學(xué) 劉曉菊