高中生物教學過程中的疑點淺析

古人云：“學起于思，思源于疑。”教師在教學過程中要提高業務水平，同樣也要多思多想。事實上，在高中教學中，筆者作為教師也經常有困惑的時候，常常通過查閱資料、同事討論研究等方法來解決這些問題。以下幾個問題是筆者研究比較多，也是印象最深的。

1 甲基綠和二苯胺鑒定DNA的區別

人教版必修一中有個實驗叫“觀察DNA和RNA在細胞中的分布”，而在選修一專題五之“DNA的粗提取與鑒定”一課中，DNA鑒定用的是二苯胺。兩者有什么區別?首先要了解甲基綠和二苯胺的性質。甲基綠為綠色晶體，具金黃色光澤，或淡綠色粉末。溶于水，呈藍綠色，在常溫下實驗。二苯胺：白色單斜片狀結晶。易溶于丙酮、苯、四氯化碳和乙酸乙酯，溶于乙醇、乙醚、冰醋酸和石油醚，不溶于水，一般實驗時要經過沸水浴。由此可見，甲基綠溶液是藍綠色的，二苯胺溶液是無色的。如果要鑒定溶液中是否含有DNA，那么應該用二苯胺，沸水浴后如出現藍色，則說明有DNA，如果依然為無色，則沒有DNA。但這個實驗一般不用甲基綠，因為不管溶液是否含有DNA，都會呈現藍綠色。當然，真要用，也可以，但方法要改變一下，可以在將DNA纏在玻璃棒上，然后滴加甲基綠，染色后，輕輕沖去浮色后看是否為藍綠色。如果要觀察DNA的分布時，要考慮到DNA和甲基綠的親合力很強，故藍綠色的甲基綠會結合到DNA上，于是分布DNA的地方顯藍綠色。但本實驗一般不用二苯胺，因為DNA分子中2－脫氧核糖殘基在酸性溶液中加熱降解，產生2－脫氧核糖并形成ω－羥基－γ－酮基戊酸，后者與二苯胺試劑反應產生藍色化合物，該反應可能會破壞細胞和細胞中的DNA。另外用二苯胺靈敏度偏低，故在觀察DNA和RNA在細胞中分布一般不采用本方法。

2 糖尿病的成因

人教版必修三第二章講到血糖平衡時，教師總會給學生介紹一下糖尿病，習慣的說法是病人的胰島B細胞功能異常，產生和分泌胰島素過少，使血糖升得過高，從而出現尿糖，治療方法是注射胰島素，而且會強調胰島素不能口服，因為胰島素是蛋白質，口服會被消化，失去療效。實際上糖尿病的成因有很多，嚴格的說應該是胰腺的B細胞分泌胰島素不足或者分泌出來的胰島素不能發揮應有的作用，不能使吸收的葡萄糖進入細胞內，有效地轉化為人體日常所需的能量，當然也不能有效地儲存起來。這樣導致過多葡萄糖在血液中積聚，超過腎臟的負荷或閾值，從而隨尿液排出，引起糖尿。如基因異常不能合成正常胰島素，因自身免疫而破壞了胰島細胞，病毒感染破壞了胰島，因肥胖等使靶細胞上受體識別與結合胰島素的靈敏度下降等都是糖尿病的成因。故治療方法應該具體問題具體分析，而不是一味地注射胰島素。換句話說，即治療的方法應建立在糾正紊亂的代謝基礎上，如控制飲食、調節心理或注意運動等，而注射胰島素是其中一個好的方法，但也不是人人適用的。如果是胰島素受體的問題，可能注射胰島素也不一定有效。

3 探究影響酶活性條件的實驗選擇

人教版必修一第五章“探究溫度對酶活性的影響”實驗選擇的是淀粉酶催化淀粉的水解反應，鑒定用的是碘液。那本實驗可否用過氧化氫酶催化過氧化氫的反應來探究?可否用斐林試劑來鑒定?

其實不能用過氧化氫酶催化過氧化氫的反應來探究，因為過氧化氫的分解速率受溫度的影響，高溫時過氧化氫會加快分解。另外，鑒定淀粉酶的活性高低也不可以通過斐林試劑在沸水浴下看是否有還原糖生成從而出現磚紅色沉淀來判斷。因為如果選用斐林試劑作指示劑，需要在試劑加入后進行水浴加熱，這會改變原實驗中三支試管的溫度條件，所指示的結果不能代表原來的三種溫度條件下真實的實驗結果。例如，在加熱過程中，原來處于0℃(冰水)的那支試管中的淀粉酶就不再處于0℃條件下了，在溫度逐漸升高的過程中，酶的活性有可能恢復，催化淀粉水解為麥芽糖和葡萄糖，這支試管中也會出現少量磚紅色沉淀!這樣，實驗結果就不真實了。因此，在探究探究“溫度對酶活性的影響”實驗中，只能選用碘液作指示劑，不能選用斐林試劑作指示劑。

另外，“探究pH對酶活性的影響”實驗，選擇淀粉和淀粉酶做實驗是不可以的，因為不容易鑒定淀粉是否水解以及水解的程度。本實驗不能選用碘液來鑒定。因為只有在中性和酸性條件下，碘才能使淀粉變藍，而在堿性條件下，碘不會使淀粉變藍。事實上，淀粉與碘的藍色反應在pH為3-5的弱酸性溶液中進行最靈敏，在pH小于8的弱堿性溶液中次之，在強酸性溶液中，反應呈現藍紫色，在pH大于9的堿性溶液中不顯色。這是由于I₂不能長時間留在堿液中，I₂會與NaOH發生化學反應，很快生成NaI(碘化鈉)和NaIO(次碘酸鈉)，使I₂與淀粉生成藍紫色絡合物的機會大大減少，從而影響實驗的觀察效果。當然，本實驗同樣也不能選用斐林試劑來鑒定淀粉有沒分解生成還原糖。因為酸性條件試管中的鹽酸會和斐林試劑中的氫氧化鈉中和，使斐林試劑失去鑒定作用。所以教材中用過氧化氫酶催化過氧化氫分解的反應來探究不同pH對酶活性的影響。

4 DNA復制和轉錄是否都需要解旋酶

人教版必修三講到DNA復制以及轉錄的過程時，都提到了要將DNA解旋、堿基配對、聚合成鏈的過程。于是經常會聽到別人說起DNA復制要解旋酶和DNA聚合酶，而轉錄則不要解旋酶，但要RNA聚合酶，因為RNA聚合酶同時有解旋的作用。事實真的是那樣嗎?于是筆者開始查閱了大量資料，比較認可的觀點如下。

4.1DNA復制的解旋

DNA復制需要解旋酶，即一類能通過水解ATP獲得能量來解開雙鏈DNA的酶。DNA復制開始階段有很多酶或蛋白因子參與，如DnaA蛋白、DnaB蛋白(解螺旋酶)、DnaC蛋白、引物酶等。DnaA蛋白辨認復制起始點，DnaB蛋白有解螺旋作用，DnaC蛋白使DnaB蛋白組裝到復制起始點，引物酶合成引物。如原核生物大腸桿菌DNA復制解旋的大概過程：首先起始雙鏈區必須解開一小段，這和拓撲異構酶等有關；接著大腸桿菌的DnaA蛋白結合到orC(起始識別復合物)上形成一個核心，開始解鏈，產生一個開放復合物；然后DnaB(大腸桿菌解旋酶)能識別復制叉(復制叉指在復制啟動時，尚未解開螺旋的親代雙鏈DNA同新合成的兩條子代雙鏈DNA的交界處)潛在的單鏈結構，取代DnaA，與DnaC形成復合體，從而形成雙向復制叉。

4.2DNA轉錄的解旋

關于轉錄的過程，高中生物必修三的教師用書上強調“基因的轉錄是由RNA聚合酶催化進行的。基因的上游具有結合RNA聚合酶的區域，叫做啟動子。啟動子是一段具有特定序列的DNA，具有和RNA聚合酶特異性結合的位點，決定了基因轉錄的起始位點。RNA聚合酶與啟動子結合后，在特定區域將DNA雙螺旋兩條鏈之間的氫鍵斷開，使DNA解旋，形成單鏈區，以非編碼鏈為模板合成RNA互補鏈的過程就開，始了。”筆者以前也把這段話理解為轉錄不需要解旋酶，而且和其他教師討論時也有很多教師認同這個看法。筆者仔細研究了《分子生物學》、《分子遺傳學》等發現這個觀點很可能有問題。

下面來研究一下真核生物的RNA聚合酶。真核生物含有RNA聚合酶I、Ⅱ、Ⅲ和線粒體RNA聚合酶幾種，分子量大致在500kD左右，它們專一性地轉錄不同的基因，因此由它們催化的轉錄產物也各不相同。表1是RNA聚合酶Ⅱ相應的轉錄因子。

由表1可以看出RNA聚合酶Ⅱ本身含有作為解旋酶的轉錄因子，如TFⅡ－F和TFⅡ－H，故不是說轉錄不要解旋酶，而是RNA聚合酶是一個多個轉錄因子的復合物，本身含有解旋酶。

當然在多年的生物教學生涯中，筆者還遇到很多探討比較多的問題。在思考析疑的過程中，不斷地充實著自己。很多問題只有老師搞清楚了，才能將生物知識以淺顯明了的方法傳授給高中的學生。