高中生物学中的一些常考“破例”

高中生物学中的一些常考“例外”

科学家在探索生命现象的过程中不断发现并总结出基本的原理和普遍规律，但又发现任何原理和规律几乎都有例外。但当普遍性知识根深蒂固时，“例外”就容易被忽略。教师应关注高中生物学中对“破例”的教学，要注意对知识的一般化与特定化进行比较总结。以期加深学生对概念、原理和规律的理解，同时也使学生能在“例外”问题上引起足够的重视。

1.生物种类繁多

从没有细胞结构的病毒、类病毒、朊病毒，到具细胞结构的原核生物与真核生物，目前已发觉并命名的就有200多多万种，它们除了具有普遍性的结构与生理活动外，也会有“例外”存在。如dna一般是双链线性分子，但原核生物细胞中的拟核dna、质粒dna和真核生物细胞中的线粒体dna、叶绿体dna都是双链环状的，某些噬菌体中甚至生存单链环状dna；构成人体的细胞大部分都含有细胞核，但人老练的红细胞中却没有细胞核；真核生物的细胞一般都有线粒体结构，但寄生在人体肠道中的蛔虫，其细胞在临时进化的过程中就不存在线粒体这-结构；植物在生态系统中一般属于生产者，但菟丝子等一点儿寄生植物例外，它们不能进行光合作用，属于消费者；动物在生态系统中一般都属于消费者，蚯蚓、蜣螂等一点儿腐食动物则属于分解者；微生物在生态系统中一般属于分解者，但如硝化细菌、绿硫细菌等则属于生产者，而结核杆菌等营寄生生活的微生物则属于消费者。

2.生物学发展形成的“例外”

生物科学是自然科学史中发展最为迅速的科学之一，生物科学研究在20世纪取得了许多重大突破，原来建立的概念、原理也在不断发展、完善，因此不可避免会产生诸多的“例外”。20世纪30年代，认为酶是一类具有生物催化作用的蛋白质，到了20世纪80年代科学家研究发现，少数RNA也具有生物催化的作用，因此说大部分酶是蛋白质，少数酶是RNA；遗传的中心法则认为遗传信息一般从DNA流向RNA，但随着科学发现，某些RNA病毒如HIV病毒，遗传信息可以从RNA流向DNA，即逆转录过程；遗传密码子具有通用性，但后来科学家发现也存在一些“例外”，在一些真菌、原生动物和真核细胞线粒体mRNA中的某些密码子就与通常的含义不同。例如，酵母菌线粒体中CUA密码代表苏氨酸而不是亮氨酸，而在哺乳动物的线粒体中，AUA编码甲硫氨酸而不是异亮氨酸。人体的必需氨基酸一般认为共有8种：赖氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸和缬氨酸，但近年的研究表明：婴儿必需的氨基酸共有9种，这多出来的一种是组氨酸；再如mRNA密码子中有61个是编码氨基酸的，以前认为相应的也需要61种tRNA分子来转运氨基酸，后来发现了密码子第三位的摆动现象，所以并不是61种tRNA分子。同时，RNA分子中一般只含有A、G、C、U4种碱基，tRNA例外，它除了含有上述4种碱基以外，还含有一些稀有碱基。

3.特定条件下形成的“例外”

生物学原理、概念、规律的得出往往建立在特定模式的生物或–定的实验条件下，正是因为有这种特定的对象与条件，于是就有“例外”产生了。例如，高中课本中光合作用概念是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并释放出氧气的过程。该概念是针对于绿色植物而言的，而对于光合细菌就不适用了。光合细菌都是厌氧的，在有氧条件下不能生存，它们光合作用的电子供体不是水，因而也不放出氧气，同时光合细菌没有叶绿体，只有载色体，相当于叶绿体中的类囊体，细菌叶绿素特殊，吸收波长在近红外区，在昏暗环境中仍能进行光合作用。又如，孟德尔所做的豌豆一对相对性状和两对相对性状遗传杂交实验中得出的F2代性状分离比分别是3：1和9：3：3：1。要符合这样的分离比，需具备的前提条件是：等位基因是完全显性，不同个体存活率相同；进行有性生殖的真核生物等多种条件。因此，孟德尔遗传的基本规律对于不完全显性遗传、数量性状遗传、基因互作遗传、基因致死等遗传以及进行无性生殖的细菌遗传均为“例外”。

4.特定情境下形成的“例外”

中学生物教材由于受到学生认知程度的制约，有些知识点不可能一下子就提升到很高的程度，必须将它缩小到一个局部范围来加以解释，但在教学中如果离开了具体的情境就不能成立。例如，“基因是有遗传效应的DNA片段”，有人说有“例外”，因为对于RNA病毒来说，就不适用；又如，“一条染色体含有一个DNA分子”，是指一般情况下而言的，对于进行有丝分裂与减数分裂DNA复制完成后，染色体着丝点未分裂之前的染色体而言，一条染色体包含有两个DNA分子。再如，我们上课时会强调：基因重组一般发生在形成有性配子的减数第一次分裂过程中；生物体内的生化反应一般都需要酶的催化；在自然条件下，对一种生物来说，基因突变的频率一般都很低的；自然界中新物种的形成，一般是经过长期的地理隔离而达到最终的生殖隔离；地球上的生态系统所需要的能量一般都来自太阳光；单倍体一般长得比较弱小，而且高度不育等结论性语句时，都已经隐含着还有其他情境下产生的“例外”。

生物学中的“例外”包罗万象，课堂教学中应根据学生学习的实际需要，注意把握适宜的广度，避免一锅端，把所有的“例外”罗列完事，同时又要防止该讲时又没有提到。如哺乳动物成熟红细胞的特性，X、Y是同源染色体，但大小形态不一样；需氧呼吸一般主要在线粒体中进行，但原核生物的需氧呼吸主要是在细胞质膜上进行的；光合作用一般是在叶绿体中进行的，但蓝藻和光合细菌的光合作用不需要叶绿体；激素的受体一般是位于细胞膜外表面的糖蛋白，但脂质类激素（如性激素）受体糖蛋白却位于细胞内等“例外”，要在讲授过程中向学生提及并进行适当的例析说明。

参考资料：《关注高中生物学中“例外”的讲授》，《中学生物教学》.12

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