例谈细胞器知识在中学教学中的延伸

施惠林

摘要：细胞器的结构和功能的理解是高中生物教材的重点之一，也是各级各类考试命题的要点和采分点，学生需要在理解的基础上加以识记。但是如果只是拘于教材知识，好多习题就无法解决，教师只有在新课或者复习阶段对有关知识加以拓展延伸，才能顺利解决一些综合试题中的难点。

关键词：细胞器知识 中学教学 教学延伸

高中生物人教版必修1《分子与细胞》第3章“细胞的基本结构”中，细胞器相关知识的教学活动是重点和难点。细胞器种类繁多，功能和结构各异，识别和记忆的内容很多。教材提到：线粒体是细胞的“动力车间”，叶绿体是植物细胞的“养料制造车间”和“能量转换站”。线粒体和叶绿体中含有少量DNA和RNA。至于其中的核酸（DNA、RNA）的功能就没有做详细介绍。但是习题中经常会出现要应用这些知识解决的一些问题。

下面我就列举几个在平时经常会涉及有关细胞器知识的判断题，给予归纳总结。

问题1：某细胞中，一条还未完成转录的mRNA已有核糖体与之结合，并翻译合成蛋白质，则该细胞一定不可能是真核细胞。

问题2：在根尖细胞中进行DNA转录的结构只有细胞核。

大部分学生认为这两个判断的答案是正确的。

问题1中的表述可以得知，该细胞可以边转录边翻译。而真核细胞转录在细胞核内进行，翻译在细胞质（核糖体）中进行的。很显然转录和翻译不是同步的。而原核细胞无细胞核只有拟核，在转录还未结束的同时就可以进行翻译了。

问题2中根尖细胞中核内含有DNA，可以进行DNA转录。

拘于高中生物教材中的知识回答似乎没有太大问题。因为高中教材虽然介绍了在线粒体、叶绿体中含有DNA和RNA，那么其中的基因是如何表达发挥作用的呢？

研究发现，线粒体和叶绿体中除有DNA外，还有RNA（mR—NA，tRNA，rRNAl、核糖体等，说明这两种细胞器都具有独立进行转录和转译的功能。就内共生学说看，线粒体和叶绿体都是被真核生物内吞的原核生物，所以线粒体和叶绿体与原核生物类似，其中的DNA不与蛋白质构成染色体，而是环状DNA，并且具有自己的核糖体。由此来看，它们的基因表达过程应该与原核生物的相同，在转录的同时，正在延长的mRNA～：就可以开始翻译了。

经过上面知识的补充、延伸，发现问题1的错误在于忽略了真核细胞内细胞器（线粒体、叶绿体）的转录翻译也是同步的。而问题2中根尖细胞内的转录还可以发生在细胞器（线粒体）内。

问题3：在真核细胞中，DNA的复制在细胞核中完成，而蛋白质的合成在细胞器中完成。

问题4：在一个正在分裂的大肠杆菌细胞中，既有DNA的复制又有转录与翻译过程：在一个人体的神经细胞中，只有转录与翻译过程，没有DNA的复制过程。

同样大部分学生认为这两个判断的答案是正确的。

真核细胞的DNA主要分布在细胞核内，只有细胞分裂时细胞核内的才能进行DNA复制。而只要是活的细胞，均可以进行转录、翻译过程。人体的神经细胞是高度分化的细胞，失去了分裂能力，不进行DNA复制，只有转录与翻译过程，没有DNA的复制过程。

线粒体DNA、叶绿体DNA都呈双链环状，与细菌DNA相似。而且其中的DNA都可以自我复制，复制也是以半保留方式进行的。它们的复制都受细胞核的控制，复制所需的DNA聚合酶都是由核DNA编码，在细胞质核糖体上合成的。而且细胞器的复制与细胞分裂不是同步的。

经过分析，如果只考虑细胞细胞核中DNA，则问题3、4这两句话都是对的。但是如果考虑到人的神经细胞内的细胞器中DNA的复制，那么这两题的叙述显然是不够正确的。

问题5：细胞分裂过程中叶绿体、线粒体是如何增殖的？分裂后细胞器的数量会均等吗？

在高中生物教材必修1《细胞的增殖》一节中提到，正常动物细胞中的中心体由两个相互垂直的中心粒构成。在细胞分裂间期一个中心体复制，形成两个中心体，并在前期逐渐移向两极，发出星射线形成纺锤体。细胞分裂后每个子细胞中又各含一个中心体。

细胞分裂中不仅要进行染色体的复制并且平分到两个子细胞中，各种细胞器同样要增殖，随着细胞质的分裂进入子细胞中，不同细胞器其增殖方式亦有所不同。

线粒体的增殖是由原来的线粒体分裂或出芽而来的。线粒体的DNA进行复制，线粒体中部缢缩或中间产生隔膜而一分为二。有的线粒体以“出芽”方式进行繁殖，先在线粒体上出现球形小芽，然后与母体分离，不断长大而形成新的线粒体。

叶绿体由原生质分化而来，叶绿体靠分裂而增殖，这个分裂是靠中部缢缩而实现的。

细胞器经过复制增殖后，子细胞中的各种细胞器数量并不一定是均等分配的。因为细胞器并没有类似纺锤体的帮助精确平分的机构。不过细胞质近似液体，所以细胞器原本分布就较匀，所以细胞质一分为二后两个新细胞中细胞器数量近似。

问题：6：内质网是细胞内蛋白质合成和加工，以及脂质合成的“车间”。

高中生物必修1教材介绍，内质网是蛋白质合成和加工，以及脂质合成的车间。高尔基体是对内质网的蛋白质进行加工，分类，包装。核糖体是生产蛋白质的机器。学生就要问了，内质网难道也是合成蛋白质的场所吗？

要解决这个问题，必须对内质网的知识做重要拓展。内质网分为粗面内质网光面和滑面内质网。粗面内质网的表面所附着的核糖体（也叫核糖核蛋白体）是合成蛋白质的场所，新合成的蛋白质就进入内质网的囊腔内。粗面内质网既是新合成的蛋白质的运输通道，又是核糖体附着的支架。很显然分泌蛋白在细胞质基质中的核糖体上起始后都会被转运到内质网上的核糖体合成，边合成多肽链边进入内质网进行糖基化修饰。准确地说，多肽是在内质网的核糖体上合成的，但蛋白质不只是多肽，还要经过各种复杂的修饰。因此对于蛋白质来说，内质网可以说参与了蛋白质的合成。