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】蓝细菌和光合细菌到底哪个产氧气哪个不产氧气？

【释疑】蓝细菌产氧气，没有争议；一般认为光合细菌不产氧气，具体看光合细菌如何分类。

蓝藻也称蓝绿藻、蓝细菌。包含色球藻纲、段殖体纲和真枝藻纲，常见的有念珠藻、发菜、蓝球藻、颤藻等。在电镜下可见在核区周围的细胞质（通常称周质或色素质）中有许多扁平的膜状光合片层系统，即类囊体（或称光合片层）。蓝藻的光合色素均存在于类囊体的表面。所以，除了细胞膜外，蓝藻细胞具有较广阔的类囊体膜结构，是其光合作用的场所。现在还发现极少数蓝藻没有类囊体，例如胶菌藻，其光合色素分布在质膜上，由质膜行使光合膜的功能。蓝藻或者绿色植物所进行的光合作用，无机物CO2和H2O是反应物，其产物是碳水化合物以及O2。

然而，光合细菌在进行光合作用的过程中并不释放出O2。光合细菌是地球上最早出现的具有原始光能合成体系的原核生物，广泛分布于土壤、水田、沼泽、湖泊、江海等处的光照缺氧区域，如绿硫细菌、红硫细菌等。绿硫细菌光合作用的光反应阶段，使用光能运输H2S中的氢原子（一个电子加一个质子）至NADPH中，从而产生碳固定反应所需的强大的还原力。与H2O相比，电子更容易从H2S获取。因为H2S具有更高的氧化还原电位，只需要一个光系统来生产NADPH，而最终的副产物是硫元素而不是O2[1]。

之所以也有人认为光合细菌会产氧气，还有一个分类的问题，有些文献认为：光合细菌是以光为能源，以CO2或以有机碳化物为碳源进行光合作用的一类细菌。光合细菌包括两大类群，即不产氧型光合细菌和产氧型光合细菌。我们高中阶段的光合细菌往往专指不产氧型光合细菌，进行着不放氧的光合作用。它由红色非硫黄细菌（Rhodospirillaceae）、红色硫黄细菌（Chromatiaceae）、绿色硫黄细菌（Chlorobiaceae）和滑行丝状绿色硫黄细菌（Chloroflexaceae）四个科组成[2]。

以沪科版高中生物教材为例，光合细菌的体内没有叶绿体，但含有类囊体或类似类囊体的结构，细菌叶绿素和胡萝卜素结合在它们的膜上能进行光反应。光合细菌在光照下利用二氧化碳作碳源，进行光合作用维持自养生活。光合细菌并不光解水，而是利用某些无机物（如硫化物）或有机物（如脂肪酸）参与二氧化碳的还原，不释放氧气[3]。

[1]邓纯臻，隆平.关于原核生物的几个易混淆观点之辨析[J].生物学教学，2016，（03）：72.

[2]陈声明，贾小明，叶旭红.光合细菌的生态意义及应用价值[J].环境污染与防治，1994，（02）：29-31.

[3]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，2007：76.

【疑问2】酶是不是都是蛋白质，有RNA的酶吗？

【释疑】酶绝大多数是蛋白质；少数是RNA，称为核酶。

先回顾酶的概念，不同的教材不同，人教版的说法是：酶的化学本质不同于无机催化剂。酶是活细胞产生的具有催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质[1]。而沪科版的说法是：酶是活细胞产生的具有催化能力的生物大分子。绝大多数是蛋白质，少数是RNA[2]。由此可见，两者并不矛盾。只是后者说得更加详细了一点。

1981年，Cech和他的同事在研究四膜虫的26S前体rRNA加工去除内含子时惊奇地发现，内含子的切除是由26S前体的rRNA自身催化的，而不是蛋白质，这一现象称为RNA自剪接。这说明RNA分子具有催化功能，因此被命名为核酶。Cech因为首次发现了核酶而获得1989年诺贝尔化学奖。核糖体是一种相对分子量大、结构复杂的细胞器，由大约2/3的RNA和1/3的蛋白质组成。2000年核糖体大小亚基三维结构研究进一步证实，rRNA负责核糖体整体结构的确定、tRNA在mRNA上的定位等。最有意义的发现是肽键形成位点，即肽酰转移酶中心仅由23SrRNA组成。显然，肽键形成的催化反应是由rRNA执行。另外，核糖体的3个结合位点，即A位点、P位点和E位点也主要是由核糖体RNA组成。因此核糖体的实质是核酶[3]。

现在看来，可能至少有两类核酶。一类是催化分子内的反应，即分子的一部分与另一部分反应，例如RNA的一段在该分子内改换位置。这时RNA分子本身既是底物，又是催化剂。这种RNA分子具有特定的折叠形式。另一类核酶则催化分子间的反应，就是催化别的分子发生反应，而作为核酶的RNA分子在反应前后无变化。细胞中有许多与小的RNA分子有关的重要反应，例如从基因的RNA拷贝上切去不需要片段的反应、促进线粒体内DNA复制的反应等[4]。

【参考文献】

[1]朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书生物1必修分子与细胞[M].2.北京：人民教育出版社，2007：83.

[2]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，2007：59.

[3]翟中和，王喜忠，丁明孝.细胞生物学[M].4.北京：高等教育出版社，2011：270.

[4]吴相钰，陈守良，葛明德.陈阅增普通生物学[M].4.北京：高等教育出版社，2014：57.

【释疑老师】上海市曹杨第二中学 严黎炜

【疑问3】性激素属于固醇类化合物，性激素的分泌是通过胞吐作用吗？

【释疑】睾丸间质细胞位于曲精小管之间，呈多面体。间质细胞中含有大量的线粒体、内质网和脂滴，以及少量的高尔基体和分泌颗粒。间质细胞的主要作用是分泌雄激素，包括睾酮、双氢睾酮和雄烯二酮，睾酮是主要的雄激素。雄激素属于固醇类激素，因此它的合成过程不需要经过高尔基体包装和分泌小泡贮存[1]。

【总结】性激素属于固醇类物质，是脂溶性物质，脂溶性物质过膜是通过自由扩散，不是通过胞吐作用。

【参考文献】

[1]王玢，左明雪.人体及动物生理学[M].3.北京：高等教育出版社，2009：423

【疑问4】“葡萄糖进入红细胞”是协助扩散唯一的实例吗？

【释疑】人教版教材必修1课后“思维拓展”中这样描述：在顺浓度梯度的情况下，葡萄糖、氨基酸等分子可以通过协助扩散进入细胞［1］。

载体蛋白位于细胞膜上，它能与特定的分子和离子，如糖类、氨基酸，或金属离子等结合，将这些分子或离子从膜的一侧转运到另一侧。载体蛋白具有高度的特异性，一种载体蛋白通常只能转运一类分子或离子。载体蛋白与分子或离子的结合是可逆的，即它转运到一侧后，就会与所运载的分子或离子分离。载体蛋白的转运效率与分子在膜两侧的浓度梯度的大小有关。在协助扩散过程中，载体蛋白将物质从膜的一侧运输到膜的另一侧，不需要细胞提供代谢能量，因为物质是顺着浓度梯度进行运输的。例如，哺乳动物肝细胞上的葡萄糖载体，是一种横跨膜的蛋白，这种蛋白有两种构象，一种构象是载体的葡萄糖结合点面向细胞膜外侧，另一种构象是结合点面向细胞膜的内侧。这种蛋白可将葡萄糖通过膜向细胞内外两个方向运输。究竟向哪个方向运输，决定于物质在膜两侧的浓度［2］。

【总结】协助扩散的实例不仅有“葡萄糖进入红细胞”，还有葡萄糖进出肝细胞，以及氨基酸在顺浓度梯度的情况下进入某些细胞。

【参考文献】

［1］朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书生物1分子与细胞，北京：人民教育出版社，2007：76

［2］朱正威，赵占良.普通高中课程标准实验教科书生物1分子与细胞教师教学用书，北京：人民教育出版社，2007：85

【疑问5】哺乳动物的乳汁中都含有乳糖吗？植物细胞中可能含有乳糖吗？

【释疑】乳糖存在于所有研究过的哺乳类的乳汁中，含量约为5%，但加利福尼亚海狮的乳汁中含的是葡萄糖，而不是乳糖。乳糖也存在于连翘属花的雄性器官中，并已从人心果树的成熟果实中获得。乳糖具有还原性、能成脎，有变旋现象。用酸或酶水解产生1分子D-半乳糖和一分子D-葡萄糖［1］。

【总结】乳糖是二糖的一种，主要存在于哺乳动物的乳汁中，在某些植物组织中也含有，但这样的植物种类很少，有少数哺乳动物乳汁中也含有其它的糖类而不含乳糖，这正体现了生物的多样性。

【参考文献】

[1]王镜岩，朱圣庚，徐长法生物化学上册[M].3.，北京：高等教育出版社，2002：37

【释疑老师】河北省卢龙县中学 刘晓菊