高中生物教材受內(nèi)容限制,不管何種版本對(duì)某些知識(shí)只能談及枝葉,不能詳盡描述。這就給教師備課增加了難度。我們不但要掌握一定的科學(xué)知識(shí)和足夠的生物學(xué)基礎(chǔ),而且要隨時(shí)注意生物科學(xué)動(dòng)態(tài),解釋生活中有關(guān)生物學(xué)問(wèn)題,教科書中出現(xiàn)的問(wèn)題,學(xué)生愛(ài)探個(gè)究竟,我們更要細(xì)致研究。我就人教版選修三中教材或教參談及卻又無(wú)明確解釋的內(nèi)容做些解讀。
問(wèn)題一:人教版高中生物選修三P61:曲線精管管壁的精原細(xì)胞先分裂……產(chǎn)生多個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞(如綿羊?yàn)?6個(gè),豬為24個(gè))。正是這括號(hào)內(nèi)的幾個(gè)字使學(xué)生們納悶。雄性動(dòng)物產(chǎn)生的精子是成千上萬(wàn)的,初級(jí)精母細(xì)胞也應(yīng)該是成千上萬(wàn)的。為何不同動(dòng)物有固定的初級(jí)精母細(xì)胞,如綿羊?yàn)?6個(gè),豬為24個(gè)?這些固定數(shù)量如16或24個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞何以作為一個(gè)整體?劃分依據(jù)又是什么?
探究一:這要從哺乳動(dòng)物產(chǎn)生精子的特有方式談起。哺乳動(dòng)物胚胎發(fā)育早期的原生殖細(xì)胞(PGCS)分裂形成精原細(xì)胞,此精原細(xì)胞具有卵圓形的細(xì)胞核,核內(nèi)包含與核膜相連染色質(zhì),能夠分裂復(fù)制自身并產(chǎn)生另一類細(xì)胞的生殖干細(xì)胞。即精原細(xì)胞分裂產(chǎn)生一個(gè)精原細(xì)胞和另一類生殖細(xì)胞。精原細(xì)胞留在緊鄰性索外的基膜附近。另一類生殖細(xì)胞著色較淺,可以繼續(xù)有限分裂,并向生精小管管腔推進(jìn),直至分裂產(chǎn)生過(guò)渡型精原細(xì)胞。過(guò)渡型精原細(xì)胞分裂產(chǎn)生的細(xì)胞通過(guò)分裂前復(fù)制即形成初級(jí)精母細(xì)胞,初級(jí)精母細(xì)胞將進(jìn)入減數(shù)分裂。從精原細(xì)胞的分裂開(kāi)始,在以后的生殖細(xì)胞分裂過(guò)程中,細(xì)胞質(zhì)的分裂是不完全的。多個(gè)細(xì)胞形成合胞體,細(xì)胞之間通過(guò)1微米的細(xì)胞質(zhì)橋溝通。持續(xù)分裂產(chǎn)生相互間連接的細(xì)胞克隆,并且細(xì)胞間離子和分子能通過(guò)細(xì)胞質(zhì)間橋相互影響,因而從曲細(xì)精管管壁上的每個(gè)精原細(xì)胞產(chǎn)生的成群初級(jí)精母細(xì)胞作為一個(gè)細(xì)胞群是同步成熟的,故教科書會(huì)說(shuō):“……產(chǎn)生多個(gè)初級(jí)精母細(xì)胞(如綿羊?yàn)?6個(gè),豬為24個(gè))?!逼鋵?shí),從精原細(xì)胞到精子細(xì)胞的分裂過(guò)程中,細(xì)胞不斷遠(yuǎn)離生精小管的基膜,接近生精小管的管腔。因此,在管腔的不同層次能見(jiàn)到不同分化時(shí)期的細(xì)胞。精子細(xì)胞位于管腔的邊緣,從那里開(kāi)始失去它們之間的細(xì)胞質(zhì)連接,進(jìn)一步分化成分離的精子。
問(wèn)題二:在人教版高中選修三P65最后一段提到:精子入卵后的另一個(gè)變化,是尾部脫離,并且原有的核膜破裂;隨后,精子形成一個(gè)新的核膜,最后形成一個(gè)比原來(lái)精子核還大的核,叫做雄原核。P65圖3—6哺乳動(dòng)物受精過(guò)程示意圖:⑥核膜消失,兩個(gè)原核融合。這說(shuō)明受精過(guò)程有兩次核膜破裂,而只談及重建一次新的核膜,后來(lái)有無(wú)形成新的核膜?什么時(shí)候形成新的核膜?
探究二:對(duì)于哺乳類,精子入卵以后,精子尾部脫離,原有的核膜破裂,卵細(xì)胞質(zhì)中谷胱甘肽將雄原核DNA周圍的魚精蛋白的二硫鍵還原,使精子染色質(zhì)解凝聚;隨后,精子形成了一個(gè)新的核膜,最后形成核較大的雄原核。與此同時(shí),卵子完成減數(shù)第二次分裂,中心體裝配成星體,并促使雌雄原核朝彼此的方向遷移,在遷移中復(fù)制各自的DNA。雌雄原核會(huì)合,核膜再一次崩解,染色質(zhì)濃縮成染色體,定向于有絲分裂紡錘體上,受精卵開(kāi)始分裂并在兩細(xì)胞期形成真正的二倍體核。由此可見(jiàn),受精過(guò)程精子核膜消失兩次,重建一次。最后重建核膜是在受精卵一分為二的兩細(xì)胞期形成的,在受精完成時(shí),精卵融合的核是無(wú)核膜包被直接進(jìn)入有絲分裂前期。
問(wèn)題三:教師教學(xué)用書:Western雜交──蛋白質(zhì)分子(抗原—抗體)之間的雜交。它是檢測(cè)目的基因是否表達(dá)出蛋白質(zhì)的一種方法。具體做法是:第一步,將目的基因在大腸桿菌中表達(dá)出蛋白質(zhì);第二步,將表達(dá)出的蛋白質(zhì)注射動(dòng)物進(jìn)行免疫,產(chǎn)生相應(yīng)的抗體,并提取出抗體(一抗);第三步,從轉(zhuǎn)基因生物中提取蛋白質(zhì),走凝膠電泳;第四步,將凝膠中的蛋白轉(zhuǎn)移到硝酸纖維素膜上;第五步,將抗體(一抗)與硝酸纖維素膜上的蛋白雜交,這時(shí)抗體(一抗)與目的基因表達(dá)的蛋白(抗原)會(huì)特異結(jié)合。由于這種抗原—抗體的結(jié)合顯示不出條帶,所以加入一種稱為二抗的抗體,它可以與一抗結(jié)合,二抗抗體上帶有特殊的標(biāo)記。如果目的基因表達(dá)出了蛋白質(zhì),則結(jié)果為陽(yáng)性。為何再抗二?標(biāo)記抗一不是更快嗎?為何不行?
探究三:Western雜交采用的是聚丙烯酰胺凝膠電泳,被檢測(cè)物是蛋白質(zhì),“探針”是抗體,“顯色”用標(biāo)記的二抗。經(jīng)過(guò)分離的蛋白質(zhì)樣品,轉(zhuǎn)移到固相載體(例如硝酸纖維素薄膜)上,固相載體以非共價(jià)鍵形式吸附蛋白質(zhì),且能保持電泳分離的多肽類型及其生物學(xué)活性不變。以固相載體上的蛋白質(zhì)或多肽作為抗原,與對(duì)應(yīng)的抗體(蛋白質(zhì)注射動(dòng)物進(jìn)行免疫,產(chǎn)生相應(yīng)的抗體即一抗)起免疫反應(yīng)。由于這種抗原—抗體的特異性結(jié)合沒(méi)有特殊的標(biāo)記,一抗是為了特異性識(shí)別蛋白(抗原),即使標(biāo)記了也不具有廣泛應(yīng)用(因?yàn)椴煌牡鞍踪|(zhì)相對(duì)應(yīng)的一抗不同),況且標(biāo)記抗體需要復(fù)雜的過(guò)程,因而顯示不出條帶,洗滌去除沒(méi)有結(jié)合的特異性抗體后,加入標(biāo)記的、能識(shí)別特異性抗體的種屬特異性抗體即為第二抗體,種屬特異性抗體做標(biāo)記具廣泛應(yīng)用,因而標(biāo)記。觀察有無(wú)特異性蛋白條帶的出現(xiàn),經(jīng)過(guò)底物顯色或放射自顯影以檢測(cè)電泳分離的特異性目的基因表達(dá)的蛋白成分。該技術(shù)也廣泛應(yīng)用于檢測(cè)蛋白水平的表達(dá)。