生物学学习中的习惯性错误一例_激素论文

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      在高中生物学教学过程中发现,有些知识在教材中并没有给出详细明确的解释,需要读者自己领悟和拓展。然而在自我领悟和拓展的过程中,经常会出现一些理解上的偏差,这给生物学科的教学工作造成了很大的干扰。本文就一些典型的习惯性错误做出探讨。

      误解1:在杂合子(Aa)中隐性基因(a)不能表达

      等位基因的出现是基因突变的结果,主要分为隐性突变和显性突变。其中隐性突变经常涉及基因功能的丢失,即突变后的基因编码功能低下,编码出没有功能的多肽或者不再编码多肽,此时原有基因被称为显性基因。但如果突变基因产生的多肽对细胞有新作用或者有毒时,突变细胞会表现出新性状,此时的突变就称为显性突变,原有基因则被称为隐性基因。

      由此可见,显性基因和隐性基因的概念具有相对性。等位基因中显性、隐性基因的确定依赖于它们所编码的蛋白质。因此,大多数隐性突变中的隐性基因(a)也是要编码蛋白质的,只不过其原有功能被减弱或者丧失而已;在显性突变中,原有基因(a)更是毫无保留地进行表达,但其所编码蛋白质的功能被新基因(A)所编码的蛋白质抵消或者中和。如果了解“隐性基因也表达”,就更容易理解在不完全显性或者共显性中Aa个体的表型了。例如在人教版必修2第84页中有这样一段叙述:“具有一个镰刀型细胞贫血突变基因的个体(即杂合体)并不表现镰刀型细胞贫血症的症状,因为该个体能同时合成正常和异常的血红蛋白”,这说明了隐性基因也是可以表达的。

      误解2:甲状腺激素受体位于靶细胞的细胞膜上

      由于激素的分子结构及组成不同决定了其作用于细胞的方式也不同。一般来说,脂溶性激素可以轻松穿过细胞膜进入细胞,然后结合到细胞质或者细胞核的受体上,通过相似的作用机制诱导基因表达,因而反应时间较慢。而那些分子体积或极性太大以至于不能穿过细胞膜的激素,包括所有肽类和蛋白类激素,以及肾上腺素、去甲肾上腺素等儿茶酚胺类激素等,这些激素由于不能通过细胞膜,它们只能与跨越靶细胞膜的受体蛋白结合,然后通过细胞内的信使激活胞内相关的酶,因而反应时间较快。但也有例外,那就是甲状腺激素,它是酪氨酸的衍生物,受体却位于细胞内。

      误解3:水的光解不需要酶

      很多人都认为水的光解不需要酶,甚至将此作为生化反应中不需要酶的代表。事实上这种说法是欠妥的。在实验室条件下裂解水需要极强的电流或者高达2 000℃的高温,而植物细胞在裂解水时仅仅利用了可见光的能量。为什么可见光的能量可以裂解水呢?这得益于PSⅡ的放氧复合体作用,放氧复合体又称水裂解酶(water-splitting enzyme)。它是由与反应中心蛋白相连的外周蛋白和直接与外周蛋白结合的4个锰离子组成。光照下水裂解酶催化2分子水裂解生成1个

、4个

和4个电子,所以说水的光解是需要酶催化的。

      误解4:

中的C原子不能进入C5

      有些人依据卡尔文循环每6次才能产生1分子葡萄糖并结合教材中的光合作用反应方程式:

,就武断地认为

中的C不能进入C5(五碳糖),只能进入葡萄糖。其实卡尔文循环每循环3次便可利用

分子产生1个磷酸丙糖,具体反应如下页图1所示。从图中可以看出丙糖(C3)既可以用于淀粉或者蔗糖的合成,也可重新进入卡尔文循环,形成更多的1,5-二磷酸核酮糖(C5)。

      此外科学家通过同位素标记也发现

中的C可以进入5-磷酸核酮糖的1号、2号和3号位,但不能进入5号位。

      误解5:透析与渗透一样

      在人教版生物学选修1中进行蛋白质的粗分离时采用了透析的方法。然而很多人却误将透析等同于渗透,这是初学者易犯的错误。所谓透析是指基于分子大小的不同,利用小分子容易通过半透膜的性质,将小分子和大分子分离开来的一种方法。而渗透指的是用半透膜将2种不同浓度的溶液隔开时,浓度较低一侧的溶剂(如水)自动地透过半透膜流向浓度较高的一侧,直到平衡的一种现象。两者的相同之处是均利用了半透膜;不同之处是通过半透膜的物质不一样,前者是小分子溶质,后者却是溶剂分子。

      

      误解6:在凝胶色谱和凝胶电泳中都是大分子迁移速率快

      在凝胶色谱中大分子由于直径较大,不易进入凝胶颗粒的微孔,只能分布在颗粒之间,所以在洗脱时向下移动的速度较快。小分子除了能在凝胶颗粒间隙中扩散外,还能进入凝胶颗粒的微孔中即进入凝胶相内,在向下移动的过程中,从一个凝胶颗粒内扩散到颗粒间隙后再进入另一个凝胶颗粒,如此不断地进入和扩散,在经过较长的路径后,样品中的大分子先流出凝胶色谱柱,小分子后流出。然而在之后进行凝胶电泳时,由于教材并未讲述哪种分子迁移最快,导致很多人误以为在电泳分离蛋白质的过程中也是大分子迁移速率最快。事实上,无论是琼脂糖凝胶电泳还是SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳,当被分离物质通过一定孔径的凝胶时,由于凝胶对不同分子的阻滞程度不同,导致分子量较小的蛋白质阻力小,容易通过凝胶孔径,迁移速率快;而分子量较大的蛋白质则因受到较大阻力而被滞后,迁移速率较慢。当蛋白质分子量为15000~200000时,电泳迁移速率与其分子量的对数有一定线性关系,符合如下方程:m=(lgK-lg

)/b,其中

是蛋白质分子量;条件一定时K(截距)、b(斜率)均为常数。可见,电泳迁移速率(m)随着分子量的增大而减慢。

      误解7:垂体分泌的激素不能反馈调节下丘脑

      在人教版生物学必修3“神经调节与体液调节的关系”一节中给出了甲状腺激素分泌的分级调节示意图,很多人据图认为反馈只能由甲状腺激素作用于垂体和下丘脑,而没有其他方式。事实上反馈调节的方式有多种,下丘脑处于调控网络的最上端,受中枢系统的控制,所分泌的促激素释放激素控制着垂体激素的分泌,而脑垂体分泌的激素又控制其他内分泌腺的分泌,当靶细胞分泌的激素浓度升高到一定水平以后,负反馈环路开始起作用,当下降到一定水平(阈值)时,负反馈解除。负反馈的反馈通路一共有3种(如图2),第1种是长反馈,指靶腺细胞分泌的激素与中枢系统、下丘脑或者脑垂体上的内源受体结合,阻止激素从这些细胞释放;第2种是短反馈,指脑垂体分泌的激素与下丘脑上的内源受体结合,最终抑制下丘脑分泌释放激素;第3种是超短反馈,指下丘脑分泌的释放激素抑制自身的分泌。

      

      以上的7个错误只是教师在拓展教材时常犯错误的一个缩影。在以教材为蓝本拓展知识的时候,不能单一地挖掘教材,断章取义地肢解教材内容,而应该以教材为基础,以大纲为准绳,去寻找更为科学的理论依据,切忌主观臆断,否则将会导致教学进入误区。

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