高中生物疑难问题集萃

本刊编辑部整理

高中生物疑难问题集萃

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编者按：《教学考试》作者群经常讨论各种疑难问题，一些老师查阅文献资料、引经据典、撰写成文，对这些疑难问题做了详尽的诠释。经一些老师的提议，我们将这些问题编辑整理，由我刊陆续发表，方便老师和学生在教与学中参考。编辑部非常感谢老师们对杂志提出建设性建议，让杂志内容更适用于教学考试，把我们的杂志办得更好。

【疑问1】胞吞作用和胞吐作用属于“囊泡运输”，是否消耗能量，是否只运输大分子和颗粒性物质，不能运输小分子？是否只运输固体，不能运输液体？

【释疑】胞吞作用和胞吐作用依赖于膜的融合作用，而且此过程的完成必须消耗能量，这样运输的物质可以是固体颗粒，也可以是液体，一般具有大分子性，但也有小分子，例如突触前膜释放乙酰胆碱。“细胞内的细胞器、各类小泡、色素颗粒和其他一些颗粒结构可以从细胞某一处移向另一个地方，出现这种现象的机理是什么？1985年在柔鱼的巨大轴突细胞之中鉴定出一种因素，在ATP出现的情况下，能与微管结合到小泡上，它们能沿着轴移动，这就是后来从猪脑和海胆卵中得到提纯的一种蛋白质叫驱动蛋白，当这种蛋白质与细胞质中小泡结合后，在ATP出现时，它们沿着微管特定方向移动。以上文字材料表明囊泡运输需要驱动蛋白协助，还消耗ATP，而且具有一定方向性。”[1]“单细胞动物，如变形虫、草履虫等都可吞噬细菌或其他食物颗粒。人体白细胞能吞噬入侵的细菌、细胞碎片以及衰老的红细胞。细胞吞噬固体颗粒作用称为吞噬作用。除固体颗粒外，多种细胞，如肠壁细胞以及一些原生生物还能吞入液体和直径小于0.2 μm的生物大分子，这种过程称为胞饮作用。吞噬作用和胞饮作用总称为胞吞作用。”[2]

[1]郑国锠.细胞生物学[M].北京：高等教育出版社，1992：321-322.

[2]陈阅增.普通生物学[M].北京：高等教育出版社，2005：40.

【释疑老师】河北省卢龙县中学 刘晓菊

【疑问2】糖蛋白在细胞膜内侧有吗？有什么细胞器膜上可能有糖蛋白吗？

【释疑】从细胞膜的角度来说，糖蛋白在细胞膜内侧没有。细胞膜主要由磷脂分子和蛋白质分子构成，膜的外侧有少量多糖。

膜上的蛋白质和磷脂可与多糖结合形成糖蛋白和糖脂，糖蛋白是细胞识别外界信息的“信号天线”。[1]质膜中也有少量的糖，占膜的2%～10%。其中7%与膜脂共价相连，形成糖脂，其余93%的糖则与蛋白共价相连，形成糖蛋白。质膜有不对称性和流动性两个重要特性，不对称性是指构成质膜的糖、脂质和蛋白质在质膜两侧的组成和分布呈不对称性，如糖只存在于质膜外表面[2]。

不同细胞器膜基本成分类似，但是也有各自特点，可靠数据显示溶酶体膜上有糖蛋白，但是也不是说所有细胞器膜上都有糖蛋白。例如溶酶体膜在成分上也与其他生物膜不同：膜蛋白高度糖基化，可能有利于防止自身膜蛋白的降解，以保持其稳定[3]。

【参考文献】

[1]顾福康，周忠良.生命科学高中第一册[M].上海：上海科学技术出版社，2007：35.

[2]《彩图科技百科全书》编辑部. 彩图科技百科全书第三卷[M].上海：上海科学技术出版社，上海科技教育出版社，2005：122.

[3]翟中和，王喜忠，丁明孝.细胞生物学（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2011：131.

【疑问3】叶绿体基粒之间是否相连接？

【释疑】是。叶绿体中圆盘状的类囊体常常相互堆积在一起形成柱状颗粒，叫基粒，看起来似一叠硬币。每一个叶绿体中约含有40～80个基粒。将构成基粒的类囊体称为基粒类囊体，或称为堆积类囊体。通常基粒中的类囊体会延伸出网状或片层结构并与相邻的基粒类囊体相通，连接两个相邻基粒类囊体的片层结构称为基质片层或者基质类囊体，也有称为非堆积类囊体。基质类囊体是非常大的扁平囊泡结构，能够将多个甚至所有的单个类囊体连接起来。[1] [3]

由于管状或扁平状的基质类囊体将相邻基粒相互连接，叶绿体内的全部类囊体之间实际上是一个完整连续的封闭膜囊。该膜囊系统独立于基质，在电化学梯度的建立和ATP的合成中起重要作用。[2]

【参考文献】

[1]王金发.细胞生物学[M].北京：科学出版社，2003：310.

[2]翟中和，王喜忠，丁明孝.细胞生物学（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2011：98.

[3]潘瑞炽.植物生理学（第7版）[M].北京：高等教育出版社，2012：73.

【疑问4】噬菌体侵染细菌时候，病毒是如何控制寄主的？

【释疑】病毒在细胞外，是无生命的、亚显微的大分子颗粒，不能生长和繁殖。但它们是能够侵染特定活细胞的遗传因子。病毒核酸进入细胞后有两种去向，一是病毒的遗传物质整合到宿主的基因组中，形成溶原性病毒；第二种情况是病毒DNA（或RNA）利用宿主的酶系进行复制和表达。[1]

一旦进入特定的活细胞，便借助宿主细胞的能源系统、tRNA、核糖体和复制、转录、翻译等生物合成体系，复制病毒的核酸和合成病毒的蛋白质，最后装配成结构完整、具有侵染力的、成熟的病毒粒子。[2]

【参考文献】

[1]王金发.细胞生物学[M].北京：科学出版社，2003：21.

[2]吴相钰，陈守良，葛明德.陈阅增普通生物学（第3版）[M].北京：高等教育出版社，2009：374-375.

【疑问5】噬菌体的衣壳与HIV的包膜有什么不同？

【释疑】病毒的主要成分是核酸和蛋白质。核酸位于病毒的中心，构成病毒的核心或基因组；蛋白质包围在核心周围构成了病毒的衣壳。核心和衣壳是任何病毒所必须具备的基本结构。一些体积相对较大的病毒，如人流感病毒，在其衣壳外还包着一层由脂类或脂蛋白组成的包膜[1]。

有些病毒在衣壳外还有从活细胞脱离时携带的细胞膜或核膜组分构成的被膜，有的被膜上还镶嵌许多称为刺突或囊膜粒的突出物，如流感病毒和人免疫缺陷性病毒（HIV）。HIV是反转录病毒中的重要一员，其病毒粒子为圆球形，外层有类脂和糖蛋白组成的囊膜，囊膜上镶嵌着两种糖蛋白组成的刺突GP120和GP40。P18和P24两种蛋白组成两层衣壳，核心内含有2条（+）RNA和反转录酶[2]。

有包膜的病毒感染宿主细胞时，病毒的包膜与宿主细胞膜融合，或通过胞饮机制，核衣壳进入细胞质，开始感染过程[3]。

总结，噬菌体的衣壳是蛋白质，HIV的包膜是由脂类和糖蛋白组成的膜。

【参考文献】

[1]（美）奥尔顿·比格斯 等.生物 生命的动力（上册）[M].浙江：浙江教育出版社，2008：168.

[2]吴相钰，陈守良，陈阅增.普通生物学第2版[M].北京：高等教育出版社，2005：355.

[3]张惟杰.生命科学导论（第2版）[M].北京：高等教育出版社，2008：181.

【释疑老师】上海市曹杨第二中学 严黎炜

【疑问6】高中生物摩尔根证明基因在染色体上，为什么摩尔根会推测到控制眼睛颜色的基因会在X染色体上?怎么排除在Y染色体上的可能?或者XY两条染色体上都有的可能?

【释疑】20世纪初期，生物学家对于果蝇的性染色体有了一定的了解。果蝇X染色体和Y染色体上的片段可以分为三个区段：X染色体上的非同源区段、Y染色体上的非同源区段和同源区段（如下图）。那么眼色基因在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中哪个区段上呢？

教材出示了摩尔根的假设，他认为：控制白眼性状的隐性基因由X染色体所携带，Y染色体上不带有白眼基因的等位基因，即控制果蝇眼色的基因在Ⅰ区段上。之后摩尔根用这个假设合理的解释了他所得到的实验现象即实验一。后来通过测交实验（实验二）进行了验证。那么控制颜色的基因有没有可能在Ⅱ、Ⅲ区段？事实上，摩尔根还做了第三个有代表性的实验。

实验一：P红眼（雌）×白眼（雄）→F1全红眼，雌雄交配）→F2[红眼（雌、雄）∶白眼（雄）=3∶1]

实验二：白眼（雄）×实验一F1代红眼（雌）→F1[红眼（雌、雄）∶白眼（雌、雄）=1∶1]

实验三：红眼（雄）×实验二所得白眼（雌）→红眼（雌）∶白眼（雄）=1∶1

分析一：假设控制眼色的基因在Ⅱ区段上，果蝇眼色基因用B、b来表示，则实验三的遗传分析图解如下。

请读者自行推导实验一、二的遗传分析图解。

结合三个实验可知：如果基因在Ⅱ区段上，虽然可以解释实验一、实验二，但无法解释实验三。

分析二：假设控制眼色的基因在Ⅲ区段上，果蝇眼色基因用B、b来表示，显然果蝇群体中只会出现雄性白眼和雄性红眼果蝇，雌性果蝇是没有红眼和白眼，与已知的不符合。

因此，根据摩尔根做过的三个经典实验，按照一般的假说演绎法，我们是可以做出合理假设的，即控制白眼性状的隐性基因由X染色体所携带，Y染色体上不带有白眼基因的等位基因。但摩尔根当年在做实验的时候，他本人是否像我们现代人一样有此严密的推断呢（时代不可考）？只能根据其久远的论文揣摩一二。参阅摩尔根1910年发表的《Sex Limited Inheritance in Drosophila》，可以发现摩尔根在推理过程中，确实没有考虑Y染色体的问题。仔细阅读，还会发现摩尔根的表述（由于摩尔根的表示方式和当代表述方式差距太大，这里不列出）中，雄果蝇的眼色基因（白眼/红眼）是记作两份的。根据摩尔根的论文，我们可以将雄果蝇中的一个眼色基因定位于X染色体上，那么另一个眼色基因要定位到哪里呢？这个问题在该文中并没有说明。但即便如此，摩尔根还是证明了眼色基因与X染色体的行为是一致的，实验结果只能用眼色基因在X染色体上来解释。

【参考文献】

[1]王亚馥、戴灼华 等著.遗传学[M].北京：高等教育出版社，1999：45-46.

【释疑老师】广东省深圳外国语学校高中部 蔡 涛