高中生物几个常见疑难问题的解析

广东 刘建峰

高中生物几个常见疑难问题的解析

广东 刘建峰

1.特定种类的小分子或离子的跨膜运输方式是唯一的吗？

小分子或离子跨膜运输的方式，课本上列举了许多例子，如水分子的自由扩散，Na+的主动运输，红细胞吸收葡萄糖时的协助扩散等。但或许正是这些例子的出现，让部分同学出现了误读，认为每种小分子或离子只能采取一种特定的方式跨膜运输。事实上大量的实验结果表明，一种分子或离子完全可能有不止一种跨膜运输的方式：抗利尿激素作用下的水分子在肾小管和集合管处的重吸收是借助于膜上水通道蛋白的协助扩散；产生和维持静息电位时K+的外流和产生动作电位时Na+的内流则是借助于膜上的K+、Na+通道，同样属于协助扩散；葡萄糖分子可以在两种不同的膜载体SGLT1（主动运输的载体）和GLUT2（协助扩散的载体）的参与下，分别采取主动运输或协助扩散的方式实现跨膜运输（此时决定因素为膜两侧的浓度差，见下图）。

小肠绒毛微绒毛面葡萄糖的转运

2.实验中配制试剂何时采用质量浓度，何时采用质量分数、体积分数？

必修1实验《观察DNA和RNA在细胞中的分布》中，使用了质量分数0.9%的NaCl溶液和质量分数8%的盐酸溶液；探究实验《植物细胞的吸水和失水》中，使用了0.3 g/L的蔗糖溶液；在实验《观察根尖分生组织细胞的有丝分裂》中，使用了质量分数为15%的盐酸，体积分数为95%的酒精，以及质量浓度为0.01 g/mL或0.02 g/mL的龙胆紫溶液或醋酸洋红溶液。尤其是一个实验中同时出现了三种情况时，会觉得混乱。如何理解和理顺这个问题呢？

首先，要先明确什么是质量浓度，质量分数以及体积分数。国家标准对质量浓度、质量分数、体积分数的定义如下：①质量浓度：某物质B的质量除以混合物的体积，单位常用g/L、mg/L。②质量分数：某物质的质量除以混合物的质量，单位常用%。③体积分数：某物质的体积除以混合物的体积，单位常用%。不难看出，首先浓度和分数根据单位的不同是易于区分的。而两种分数，体积分数通常用于两种液体混合时，质量分数则可通用。在实验中三者的不同，与配制相关试剂时溶质的状态有关，溶质为固态，通常采用质量浓度，溶质为液态，通常采用质量分数或体积分数。

3.如何理解蛋白质是生命活动的主要承担者？

蛋白质是生命活动的主要承担者，是必修1的一个核心概念。但是许多同学并没有注意到“主要”这个词，或者注意到了，却无法解释，既然蛋白质是主要的，那肯定还有其他承担者，是什么呢？如果没有注意到这个问题，就会误认为一切生命活动的承担者都是蛋白质。其实在学到酶这个知识点时，这个问题就比较容易理解了：蛋白质的功能具有多样性，包括催化生化反应，但是少数种类的酶是RNA。可见，在确保生命活动中的生化反应快速进行的功能方面，RNA也可以作为承担者。

4.蛋白质变性一定是不可逆的过程吗？

蛋白质在受到一些理化因素的作用时，其空间结构会改变，主要是内部的氢键等非共价键被破坏。因为多肽链是依靠氢键、离子键、范德华力以及疏水作用等非共价键来保证肽链进行有序的折叠和卷曲，而这些键被破坏，就自然会使蛋白质原有的结构无法维持。从而使得蛋白质的理化性质以及生物活性改变或丧失。

关于变性是否可逆，首先要看影响蛋白质的理化因素是否强烈。如果十分强烈，那么就会给蛋白质造成不可逆性变性；如果作用不是太强烈，但是蛋白质的表现也的确说明其变性了，这时去除该理化因素蛋白质又可复性，这就是可逆的蛋白质变性。例如胃蛋白酶加热至80～90℃时，失去溶解性，也无消化蛋白质的能力，可以说已经变性了，但如将温度再降低到37℃，则又可恢复溶解性和消化蛋白质的能力。

另外，分子伴侣如热休克蛋白（HSPs）是广泛存在于从原核到真核细胞中的一类具有高度保守性的蛋白质，当细胞在受到某些不利因素（如高热、感染、缺血、缺氧及化学物质等）刺激时，受转录调控会迅速短暂地大量合成，并通过与细胞内部分变性的蛋白质结合，协助其复性。

5.基因突变因为是分子水平的变异，所以只能借助电子显微镜检测出吗？

由于基因突变和基因重组是分子水平的变异，所以通常被误认为只能直接在能观察到分子水平的电子显微镜下检测出。

基因突变的研究是当今生命科学研究的热点之一，对于基因突变的检测，1985以前，利用Southern印迹法，可以筛选出基因的缺失、插入和移码重组等突变形式。对于用该方法不能检测的突变，只能应用复杂费时的DNA序列测定分析法。PCR技术的应用，使基因突变检测技术有了长足的发展，目前几乎所有的基因突变检测的分子诊断技术都是建立于PCR的基础之上，并且由PCR衍生出的新方法不断出现，目前已达二十余种，自动化程度也愈来愈高，分析时间大大缩短，分析结果的准确性也有很大提高。例如：采用RNA原位杂交技术，可实现基因分析和诊断方面的定性、定位和定量分析。其原理是，在细胞或组织结构保持不变的条件下，用标记的已知的RNA核苷酸片段，按核酸杂交中碱基配对原则，与待测细胞或组织中相应的基因片段相结合（杂交），所形成的杂交体 （Hybrids）经显色反应后在光学显微镜或电子显微镜下观察其细胞内相应的mRNA、rRNA和tRNA分子。

6.只有基因突变、基因重组和染色体变异引起的变异才能传递给后代吗？

可遗传的变异来源有三个：基因突变、基因重组和染色体变异。它们都发生了遗传物质（遗传信息）的改变。在知识理解上，我们也很容易接受其传递给后代的可能性。但是，真的只有这三种情况引起的变异才能传递给后代吗？随着表观遗传学等研究的深入，人们发现许多可遗传的变异与遗传信息的改变无关。

简单地说，表观遗传是指不涉及遗传信息改变或者蛋白表达的变化，却可以在发育和细胞增殖过程中稳定传递的现象，主要包括DNA甲基化、组蛋白共价修饰、染色质重塑、基因沉默和RNA编辑等调控机制。

7.静息电位的维持与恢复、动作电位的产生仅与K+外流、Na+内流有关吗？

静息电位和动作电位的本质特征是膜内外的电位差为外正内负和外负内正。电位差的产生与带电粒子的跨膜运输有关。毫无疑问，K+外流、Na+内流确实是造成静息电位和动作电位的主要原因，但是，每次兴奋后的动作电位恢复为静息电位的过程，需要钠钾泵向外泵钠离子向内泵钾离子，需要耗能，是主动运输。人体处于静息状态下神经细胞70%左右的ATP是被钠钾泵消耗掉了。

8.单侧光照下，胚芽鞘尖端的生长素横向运输只是由向光侧到背光侧吗？

由于课本上只是明确了单侧光照射下，胚芽鞘尖端背光侧浓度大于向光侧，向下运输后尖端以下伸长区背光侧的生长较快，表现为向光生长。造成一些同学想当然地认为在胚芽鞘尖端的横向运输就是向光侧到背光侧。事实上是这样吗？

（汕头市2016年二模试题）对某植物的胚芽鞘尖端进行如下图所示的处理，胚芽鞘中数据是一定时间后所测得的胚芽鞘向光侧和背光侧的3H-IAA百分比含量。此实验可以得出的结论是 （ ）

A. 单侧光能引起IAA的极性运输

B. IAA可以从背光侧横向转移到向光侧

C. IAA横向运输的方式很可能是自由扩散

D. IAA通过韧皮部进行运输

从本实验的结果不难看出：3H-IAA在两组实验中均处理胚芽鞘尖端的同一侧，仅左面的一组就说明放射性标记的IAA可以向向光侧运输。结合右面的一组结果，结论是：单侧光照下，胚芽鞘尖端的横向运输是双向的，但单位时间内向光侧运至背光侧的较多，引起两侧存在差异。

9.天然抗体是信息分子吗？

动物生命活动的正常进行离不开神经-体液-免疫调节网络。调节是通过改变靶细胞、靶器官的代谢活动来实现的。信息分子在调节中具有非常重要的作用。

信息分子是指生物体内的某些化学分子，它们主要是用来在细胞间和细胞内传递信息，如激素、神经递质和淋巴因子等统称为信息分子，它们的唯一功能是同细胞受体结合，传递细胞信息。

信息分子的特性包括：①特异性，只能与特定的受体结合；②高效性，几个分子即可发生明显的生物学效应，这一特性有赖于细胞的信号逐级放大系统；③可被灭活，完成信息传递后可被降解或修饰而失去活性，保证信息传递的完整性和细胞免于疲劳。

正是由于抗体与抗原结合后被吞噬细胞吞噬灭活，且是体液免疫中的活性物质，易使我们误认为是信息分子。

（作者单位：广东省汕头市澄海苏北中学）