摘" 要：高三生物學(xué)的一輪復(fù)習(xí)教學(xué)，除了按照傳統(tǒng)的單元、章節(jié)順序開展外，還可以構(gòu)建一些“小切口”“大綜合”的微專題?！鞍被帷蔽ｎ}復(fù)習(xí)教學(xué)，教師通過整合課標(biāo)要求和教材呈現(xiàn)的具體內(nèi)容，并結(jié)合相關(guān)考點(diǎn)，確定微專題的內(nèi)容，從有利于培育結(jié)構(gòu)與功能觀的角度，以問題串的形式引導(dǎo)學(xué)生思考。

關(guān)鍵詞：高中生物；微專題；復(fù)習(xí)教學(xué)；結(jié)構(gòu)與功能觀；氨基酸

本文系江蘇省南京市中小學(xué)教學(xué)研究第十四期重點(diǎn)課題“指向信息觀形成的高中生物學(xué)深度教學(xué)實(shí)踐研究”（編號(hào)：2021NJJK14Z14）的階段性研究成果。

高三生物學(xué)的一輪復(fù)習(xí)教學(xué)，除了按照傳統(tǒng)的單元、章節(jié)順序開展外，還可以構(gòu)建一些“小切口”“大綜合”的微專題。蛋白質(zhì)是細(xì)胞中最重要的兩大生物大分子（另一個(gè)為核酸）之一。而氨基酸是蛋白質(zhì)的基本組成單位，本身具有多樣性，其性質(zhì)對(duì)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能有決定性影響；氨基酸還可以作為生物體內(nèi)的信號(hào)分子來傳遞信息。所以，相對(duì)于“蛋白質(zhì)”這一大專題而言，構(gòu)建“氨基酸”微專題提升復(fù)習(xí)成效，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步從“結(jié)構(gòu)與功能觀”的視角解釋生命現(xiàn)象，探究生命活動(dòng)規(guī)律，解決實(shí)際問題。

一、 課標(biāo)和教材中有關(guān)氨基酸的內(nèi)容梳理

在《普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》的“課程內(nèi)容”中，“氨基酸”對(duì)應(yīng)的內(nèi)容要求為“1.1.6" 闡明蛋白質(zhì)通常由20種氨基酸分子組成，它的功能取決于氨基酸序列及其形成的空間結(jié)構(gòu)，細(xì)胞的功能主要由蛋白質(zhì)完成”，從屬于“概念1" 細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)與生命活動(dòng)的基本單位”。［1］

現(xiàn)行高中生物學(xué)教材中，各模塊中與氨基酸相關(guān)的內(nèi)容十分豐富。例如，人教版高中生物學(xué)教材中與氨基酸相關(guān)的主要內(nèi)容詳見下頁(yè)表1。

二、 結(jié)合相關(guān)考點(diǎn)構(gòu)建“氨基酸”微專題復(fù)習(xí)知識(shí)圖譜

“氨基酸”在江蘇高考生物學(xué)試卷中也經(jīng)常出現(xiàn)（詳見下頁(yè)表2），不少試題很好地體現(xiàn)了“四翼”（基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性）的要求，尤其是綜合性和創(chuàng)新性非常突出。

綜合上述分析，我們可以構(gòu)建出下頁(yè)圖1所示的“氨基酸”微專題復(fù)習(xí)知識(shí)圖譜，涉及七部分內(nèi)容。

三、 設(shè)計(jì)“氨基酸”微專題復(fù)習(xí)教學(xué)中的問題串

綜合考慮與其他專題內(nèi)容的重合度，以及復(fù)習(xí)課的容量，并從有利于培育結(jié)構(gòu)與功能觀的角度，選取核心內(nèi)容作為本專題復(fù)習(xí)的教學(xué)內(nèi)容，以問題串的形式引導(dǎo)學(xué)生思考。

（一） 關(guān)于半胱氨酸與二硫鍵的形成和作用

問題1" 二硫鍵是由一條多肽鏈內(nèi)或兩條多肽鏈中的2個(gè)半胱氨酸殘基經(jīng)脫氫氧化生成的，是一種動(dòng)態(tài)變化的共價(jià)鍵，對(duì)蛋白質(zhì)折疊和高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成與維持十分重要。已知胰島素由兩條肽鏈組成，在儲(chǔ)存和使用時(shí)，應(yīng)避免劇烈震動(dòng)或振蕩，你知道是為什么嗎？

核心知識(shí)點(diǎn)解讀：如果蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)被破壞，會(huì)導(dǎo)致其喪失生物學(xué)功能。胰島素富含半胱氨酸，形成3個(gè)二硫鍵（2個(gè)鏈間二硫鍵和1個(gè)鏈內(nèi)二硫鍵），劇烈震動(dòng)或振蕩會(huì)使胰島素的二硫鍵遭到破壞，從而使胰島素失效。

（二） 關(guān)于氨基酸跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞?/p>

問題2" 小腸上皮細(xì)胞和肝臟細(xì)胞吸收氨基酸的方式相同嗎？

核心知識(shí)點(diǎn)解讀：主動(dòng)運(yùn)輸能夠逆濃度梯度進(jìn)行，有利于充分吸收物質(zhì)；而被動(dòng)運(yùn)輸?shù)膭?dòng)力源于濃度差，濃度差的大小主要與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)的消耗情況有關(guān)，屬于“按需分配”。從結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的視角分析，人體不同部位氨基酸的跨膜運(yùn)輸存在差異：從外界環(huán)境進(jìn)入體內(nèi)（通過小腸上皮細(xì)胞或腎小管上皮細(xì)胞）一般為主動(dòng)運(yùn)輸，從內(nèi)環(huán)境進(jìn)入肝臟細(xì)胞等組織細(xì)胞則為協(xié)助擴(kuò)散。

問題3" 為什么氨基酸類等神經(jīng)遞質(zhì)并非生物大分子，卻以胞吐的方式從突觸前膜釋放？

核心知識(shí)點(diǎn)解讀：從結(jié)構(gòu)視角分析囊泡（突觸小泡）的優(yōu)點(diǎn)：囊泡對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)有保護(hù)作用；囊泡充當(dāng)部分神經(jīng)遞質(zhì)的合成場(chǎng)所，如去甲腎上腺素；囊泡的釋放受Ca2+內(nèi)流影響，保證遞質(zhì)能準(zhǔn)確到達(dá)突觸前膜，以及能釋放出足夠濃度的神經(jīng)遞質(zhì)，即“量子式釋放”。因此，通過胞吐的方式，可實(shí)現(xiàn)神經(jīng)遞質(zhì)“保質(zhì)、保量、保方向”的釋放。

（三） 關(guān)于作為信號(hào)分子的氨基酸及其衍生物

問題4" 氨基酸可以作為信號(hào)分子的原因是什么？

核心知識(shí)點(diǎn)解讀：信號(hào)分子是具有多樣性的分子，R基的多樣性決定了氨基酸分子的多樣性，R基不同，導(dǎo)致氨基酸性質(zhì)的差異，也賦予了氨基酸不同的功能。

問題5" 同樣是酪氨酸的衍生物，腎上腺素的受體在細(xì)胞膜上，甲狀腺激素的受體在胞內(nèi)，產(chǎn)生如此差異的原因是什么？

核心知識(shí)點(diǎn)解讀：不同氨基酸的溶解性不同，根據(jù)R基的水溶性，氨基酸可以分為疏水氨基酸（非極性R基團(tuán)）和親水氨基酸（極性R基團(tuán)）。由于經(jīng)過不同的修飾，腎上腺素水溶性強(qiáng)，根據(jù)相似相溶原理，其受體應(yīng)在靶細(xì)胞膜上；同理，甲狀腺激素脂溶性強(qiáng)，故可進(jìn)入細(xì)胞，與胞內(nèi)受體結(jié)合后發(fā)揮作用。

（四） 關(guān)于氨基酸的溶解性對(duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的影響

問題6" G蛋白偶聯(lián)受體是7次跨膜蛋白，其中親水氨基酸和疏水氨基酸的分布有何不同？

核心知識(shí)點(diǎn)解讀：借鑒磷脂分子和生物膜結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，疏水氨基酸是驅(qū)動(dòng)蛋白質(zhì)折疊的重要?jiǎng)恿?；親水氨基酸傾向于分布在蛋白質(zhì)的表面，疏水氨基酸一般分布在蛋白質(zhì)的內(nèi)部。

問題7" 酶的活性中心既有親水氨基酸，也有疏水氨基酸，是哪一種R基來催化反應(yīng)？

核心知識(shí)點(diǎn)解讀：含有親水氨基酸的R基催化反應(yīng)。同樣，在細(xì)胞核中，蛋白質(zhì)和DNA的特異性結(jié)合，也是通過親水氨基酸與DNA結(jié)合去識(shí)別堿基序列的。

問題8" 鐮狀細(xì)胞貧血的患者，其血紅蛋白β鏈第6個(gè)氨基酸的密碼子由GAG變?yōu)镚UG，于是編碼的谷氨酸（Glu，親水）被置換為纈氨酸（Val，疏水），造成血紅蛋白結(jié)構(gòu)異常，最終使得紅細(xì)胞變?yōu)殓牭缎?。此例說明基因與性狀是何關(guān)系？為什么異常的血紅蛋白結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致紅細(xì)胞形狀改變？與血紅蛋白中氨基酸的替換有何關(guān)系？

核心知識(shí)點(diǎn)解讀：該實(shí)例屬于典型的基因通過控制蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)直接控制生物體性狀的例子。這種異常的血紅蛋白在缺氧情況下，相互間很容易通過一個(gè)β鏈在表面由Val6側(cè)鏈形成疏水突起，與另一個(gè)β鏈在表面的疏水口袋之間因疏水作用而聚集成纖維（桿狀），導(dǎo)致細(xì)胞膜變形直至破裂。［2］

（五） 關(guān)于蛋白質(zhì)合成過程中氨基酸與tRNA的結(jié)合方式

問題9" 翻譯過程中，氨基酸與tRNA特異性結(jié)合，是利用堿基互補(bǔ)配對(duì)原則嗎？

核心知識(shí)點(diǎn)解讀：氨基酸和tRNA的特異性結(jié)合與其結(jié)構(gòu)有關(guān)。認(rèn)為氨基酸與tRNA利用堿基互補(bǔ)配對(duì)原則結(jié)合，是將翻譯的兩個(gè)過程混淆的結(jié)果。tRNA上的反密碼子與mRNA上的密碼子依據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)原則特異性結(jié)合，而氨基酸與tRNA特異性結(jié)合是利用了氨酰tRNA合成酶的特異性，該酶對(duì)氨基酸識(shí)別的特異性很高，而對(duì)tRNA識(shí)別的特異性較低。這還可以用來解釋密碼子的簡(jiǎn)并性。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［S］.北京：人民教育出版社，2020：12.

［2］ 楊榮武.生物化學(xué)原理（第3版）［M］.北京：高等教育出版社，2018：6768.