厘清生物教學(xué)中容易混淆的幾對概念

陳英水

高中生物有一些相近的名詞、概念，容易混淆，在此予以辨析厘清。

1 示蹤元素與放射性元素

同位素示蹤法是生物學(xué)實(shí)驗(yàn)和研究中常用的技術(shù)手段之一，通過追蹤用同位素標(biāo)記的化合物，可了解物質(zhì)的運(yùn)行和變化規(guī)律，明確生化反應(yīng)的詳細(xì)過程。那么，用于示蹤的元素一定具有放射性嗎？

元素是指具有相同核電荷數(shù)或質(zhì)子數(shù)的同一類原子的總稱。如：所有的氮原子統(tǒng)稱為氮元素，所有的硫原子統(tǒng)稱為硫元素。具有相同質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的同一元素的不同核素互為同位素。同位素在元素周期表上占有同一位置，化學(xué)性質(zhì)相同。同位素可分為穩(wěn)定同位素和放射性同位素。

穩(wěn)定同位素是指原子核結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不發(fā)生衰變的同位素，穩(wěn)定同位素沒有放射性，如：2H、15N、18O等。在實(shí)驗(yàn)或研究中，若使用穩(wěn)定同位素，不能采用自顯影等技術(shù)追蹤同位素的去向，只能通過測量分子質(zhì)量或離心技術(shù)區(qū)別同位素。魯賓和卡門就是用穩(wěn)定性同位素18O分別標(biāo)記H2O和CO2，研究光合作用過程中釋放的氧氣中O的來源。

放射性同位素具有一定的半衰期，是不穩(wěn)定的同位素，在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)或研究中常用的有14C、32P、35S等。放射性同位素要比穩(wěn)定同位素應(yīng)用廣泛，用放射性同位素示蹤時(shí)，怎樣對標(biāo)記的物質(zhì)進(jìn)行追蹤？一般使用脈沖探測器進(jìn)行追蹤，常用的有蓋革計(jì)數(shù)管和閃爍計(jì)數(shù)器。前者利用氣體對射線的電離作用，后者利用晶體、液體或氣體對于射線的閃光作用。例如，卡爾文用14C標(biāo)記CO2，研究光合作用暗反應(yīng)中C的去向;赫爾希和蔡斯在噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)中，用32P、35S分別標(biāo)記區(qū)分噬菌體的蛋白質(zhì)和DNA，研究到底哪種物質(zhì)是遺傳物質(zhì)。

2 著絲點(diǎn)與著絲粒

復(fù)制后每一條染色體所含的兩條染色單體，彼此間是以著絲點(diǎn)還是著絲粒相連？在有絲分裂后期或減數(shù)第二次分裂后期是著絲點(diǎn)分裂成兩個(gè)，還是著絲粒分裂成兩個(gè)？不同版本的教材對此說法不同，著絲點(diǎn)就是著絲粒嗎？

其實(shí)著絲點(diǎn)與著絲粒是兩個(gè)不同的結(jié)構(gòu)。連接兩條染色單體的是著絲粒而不是著絲點(diǎn)（圖1）。

著絲點(diǎn)又稱動粒。“每條中期染色體上含有兩個(gè)動粒，分別位于著絲粒的兩側(cè)。”著絲點(diǎn)是一種圓盤狀結(jié)構(gòu)，分內(nèi)、中、外三層。著絲點(diǎn)與紡錘絲連接，與染色體的移動密切相關(guān)。

在多倍體育種中秋水仙素不僅能抑制紡錘體的形成，還能讓已經(jīng)形成的紡錘絲斷裂。著絲粒的分裂相當(dāng)于基因的程序性表達(dá)，與紡錘絲無關(guān)。用秋水仙素處理萌發(fā)的種子或幼苗時(shí)，著絲粒正常分裂，紡錘體卻不能正常形成，因此，細(xì)胞中染色體數(shù)目加倍。

3 單倍體高度不育與不育

人教版高中生物教科書必修2 P87最后一段中有這樣的描述：“與正常植株相比，單倍體植株長得弱小，而且高度不育。”高度不育就是不育嗎？

3.1 自然狀態(tài)下存在的單倍體

在自然狀態(tài)下存在的單倍體如一些低等植物的配子體、雄蜂等，由于長期的自然選擇作用，其生活力和繁殖力均表現(xiàn)正常，是可育的。雄蜂是由未受精卵發(fā)育而來，它的體細(xì)胞中含有1個(gè)染色體組，16條染色體。單倍體的雄蜂是如何形成可育的精子？“原來雄蜂的精母細(xì)胞也經(jīng)過相繼的兩次減數(shù)分裂。第一次分裂時(shí)出現(xiàn)單極紡錘體，僅在細(xì)胞的一極擠出一個(gè)無核的細(xì)胞質(zhì)芽體，不發(fā)生染色體減數(shù)。第二次分裂時(shí)，則按正常的方式進(jìn)行，但這次分裂實(shí)質(zhì)上相當(dāng)于一般有絲分裂。結(jié)果從一個(gè)精母細(xì)胞僅形成兩個(gè)精細(xì)胞，各有雄蜂原來的單倍性染色體數(shù)。”

3.2 通過花粉離體培養(yǎng)等方式形成的單倍體

如果單倍體的細(xì)胞中有偶數(shù)個(gè)染色體組，而且含有同源染色體，可以形成可育的配子，即同源多倍體通過花藥離體培養(yǎng)形成的單倍體可育。

含奇數(shù)個(gè)染色體組的單倍體，以及異源多倍體通過花藥離體培養(yǎng)形成的單倍體，理論上仍然有可能形成可育的配子，只是概率很低。如：水稻的體細(xì)胞中有12對染色體（24條染色體），即2n=24，n=12。用水稻的花粉進(jìn)行離體培養(yǎng)，獲得的單倍體細(xì)胞中有12條染色體，這些染色體的大小、形態(tài)各不相同，但仍有可能形成正常的配子。在細(xì)胞分裂時(shí)，染色體移向哪一極是隨機(jī)的。某條染色體可能移向細(xì)胞的這一極，也可能移向細(xì)胞的另一極，且概率相等，均為1/2，所以這12條染色體移向細(xì)胞同一極的概率為（1/2）12。可見形成可育的雌雄配子概率很低，它們結(jié)合產(chǎn)生后代的可能性就更低了，幾乎是不可能的，所以課本上說單倍體植株高度不育。

4 自交與自由交配

自交和自由交配是遺傳學(xué)上常用的兩個(gè)名詞，自交不是自由交配的簡稱。

自交是指同一個(gè)體或基因型相同的不同個(gè)體間兩性配子相互結(jié)合，產(chǎn)生新個(gè)體的生殖方式，自花授粉屬于自交。自由交配則是指同種生物任何基因型的雌、雄個(gè)體間都可以進(jìn)行隨機(jī)交配，即對父本和母本沒有特別要求。

5 紅綠色盲與色盲

色盲是一種先天性色覺障礙疾病，種類有：全色盲、綠色盲、紅色盲、藍(lán)黃色盲、部分色弱、全色弱等。

根據(jù)三原色學(xué)說，可見光譜內(nèi)任何顏色都可由紅、綠、藍(lán)三色組成。能辨認(rèn)三原色者色覺正常;如果三種原色均不能辨認(rèn)，稱全色盲;有一種原色不能辨認(rèn)，稱為部分色盲，如紅色盲、綠色盲等;辨認(rèn)一種顏色能力降低者稱色弱，主要有紅色弱和綠色弱。

控制紅色色盲和綠色色盲的是2個(gè)非等位的隱性基因，這兩個(gè)基因均位于X染色體上。由于兩個(gè)基因在X染色體上距離很小，緊密連鎖，常常共同遺傳給后代，所以通常把這兩個(gè)基因合在一起，用b表示。紅綠色盲是一種X連鎖隱性遺傳病，患者不能分辨紅色和綠色，且男性多于女性。

控制全色盲遺傳的基因位于常染色體上，為隱性遺傳。因此，不論男女出現(xiàn)的頻率都很低，而且概率是相同的。

6 10條與5對

人教版高中生物教科書必修2 P22最后一段中有這樣一道判斷題：玉米體細(xì)胞中有10對染色體，經(jīng)過減數(shù)分裂后，卵細(xì)胞中染色體數(shù)目為5對。

從純數(shù)學(xué)的角度來看，10對的一半就是5對。但是在具體的生物學(xué)問題情境中，卵細(xì)胞中染色體數(shù)目為10條，不能稱為5對。玉米是二倍體生物，2n=20、n=10，其體細(xì)胞中有兩個(gè)染色體組，每個(gè)染色體組含大小、形狀各不相同的10條染色體。在減數(shù)分裂形成配子過程中同源染色體彼此分離，因此卵細(xì)胞中無同源染色體，卵細(xì)胞中的這10條染色體不能稱5對。

7 無氧呼吸與“零氧呼吸”

提到無氧呼吸，有的人望文生義，錯誤地認(rèn)為：“無”就是“沒有”就是“零”，他們以為生物只有在外環(huán)境沒有氧氣時(shí)，才會進(jìn)行無氧呼吸。其實(shí)無氧呼吸是指細(xì)胞氧化分解有機(jī)物時(shí)，沒有氧氣的參與，將葡萄糖等有機(jī)物分解成為不徹底的氧化產(chǎn)物，同時(shí)釋放出少量能量的過程。無氧呼吸中的“無氧”不是指外環(huán)境中沒有氧氣。

參考文獻(xiàn)：

[1] 沈同，王鏡巖.生物化學(xué)（下冊）[M].北京：高等教育出版社，1991：5.

[2] 翟中和，王喜忠等.細(xì)胞生物學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2000：377.

[3] 劉祖洞.遺傳學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1990：136.endprint