何立松　楊京舉

教材是教師傳授知識(shí)的載體基礎(chǔ)，更是學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)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(duì)于課本中出現(xiàn)的生物疑難知識(shí)問題，不能強(qiáng)調(diào)死記硬背，也不能有超越中學(xué)生物知識(shí)范疇之上的解釋。充分挖掘教材本身前后知識(shí)的關(guān)聯(lián)，內(nèi)化知識(shí)結(jié)構(gòu)，嘗試以中學(xué)生物知識(shí)去解釋中學(xué)生物教學(xué)中面臨的知識(shí)疑難問題，看起來可能比較膚淺，但符合學(xué)生的認(rèn)知層次要求，不僅能有效易化學(xué)生對(duì)于中學(xué)生物疑難問題的理解和把握，同時(shí)還可以讓學(xué)生感悟教材知識(shí)體系，從而鍛煉和培養(yǎng)的知識(shí)整合能力。

1.從基因表達(dá)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(xì)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(jìn)而形成蛋白質(zhì)。學(xué)生在學(xué)習(xí)中通常會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)比較棘手的問題。①自然界中的氨基酸遠(yuǎn)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(gè)氨基和一個(gè)羧基并連接在同一個(gè)碳原子上？②氨基酸的R基團(tuán)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(shí)內(nèi)化（基因表達(dá)）：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(shí)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(gè)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(tuán)上的氨基和羧基也參與脫水縮合，那么一個(gè)氨基酸就有可能結(jié)合多個(gè)氨基酸，mRNA將無(wú)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(huì)控制合成不特定的蛋白質(zhì)。

2.從細(xì)胞分裂中染色體平均分配機(jī)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(xì)胞有絲分裂的重要細(xì)胞分裂器。其紡錘絲可牽引染色體向細(xì)胞兩極定向移動(dòng)，分裂中期著絲點(diǎn)分裂，姐妹染色單體分離，從而實(shí)現(xiàn)染色體平均分配。那么，對(duì)于這里著絲點(diǎn)的分裂，學(xué)生總是習(xí)慣性的認(rèn)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(duì)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(duì)于染色體數(shù)目變異，特別是個(gè)別增減的變異機(jī)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(shí)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(xì)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(diǎn)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(shí)出現(xiàn)紊亂，譬如有一條染色體在著絲點(diǎn)分裂之前還沒有到達(dá)赤道板位置，那么這兩條姐妹染色單體是否就有機(jī)會(huì)被分到細(xì)胞的一極呢？3從基因突變的本質(zhì)去看等位基因?yàn)楹蔚任淮嬖趩栴}

疑難問題（遺傳）：位于一對(duì)同源染色體的同一位置上、控制相對(duì)性狀的基因被稱之為等位基因。概念中，學(xué)生對(duì)于等位基因控制相對(duì)性狀這一功能比較好理解，因?yàn)檫@是孟德爾在假說演繹時(shí)所規(guī)定的，但對(duì)于“等位”存在，卻很迷惑，真核生物細(xì)胞核中的等位基因?yàn)槭裁磿?huì)等位存在呢？

知識(shí)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(xì)胞中染色體上的基因還沒有發(fā)生突變時(shí)，每對(duì)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(gè)基因發(fā)生基因突變（如A突變?yōu)閍）時(shí)，這個(gè)突變的新基因（a）相對(duì)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(duì)性狀。由此可見，等位基因“等位”存在的事實(shí)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(gè)基因的功能，使他們變成了控制一對(duì)相對(duì)性狀的等位基因，且二者通常會(huì)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(shí)現(xiàn)染色體減半的重要機(jī)制。那么，進(jìn)行減數(shù)分裂的性原細(xì)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(shí)回扣（變異）：從染色體組的內(nèi)涵可以看出，一個(gè)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(xì)胞和性原細(xì)胞中都含有兩個(gè)染色體組，那么減數(shù)分裂中細(xì)胞選擇同源染色體分離，其實(shí)質(zhì)就是同源的兩個(gè)染色體組的分離，而減數(shù)分裂中特有的聯(lián)會(huì)（即同源識(shí)別機(jī)制）會(huì)使得同源的兩個(gè)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(shí)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(jìn)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(cè)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(shí)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(cè)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(wú)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(shí)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(gè)a基因，有時(shí)會(huì)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)可謂證明DNA是遺傳物質(zhì)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。格里菲斯具有關(guān)鍵性的一組實(shí)驗(yàn)是將加熱殺死的S型菌和R型菌混合培養(yǎng)，結(jié)果實(shí)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(shí)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(shí)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(duì)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(shí)，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(shí)有一個(gè)“轉(zhuǎn)化”環(huán)節(jié)，即將重組表達(dá)載體導(dǎo)入受體細(xì)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(shí)驗(yàn)中，轉(zhuǎn)化發(fā)生在兩個(gè)品系之間，要容易得多；試想：S型菌的DNA會(huì)進(jìn)入活的R型菌體內(nèi)并穩(wěn)定存在，那么它就會(huì)復(fù)制、表達(dá)，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(jī)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)。