高中生物学学习中的“共用效应”

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“共用效应”是指在生物学学科中，有关化学物质的作用或生理生化过程往往表现的重叠现象。归纳整合这些知识点，深入挖掘重叠知识点对于学生系统地理解知识，提高学习质量大有裨益。

1生化过程共用

1.1　C3途径

在光合作用的碳反应中，无论是C3植物还是C3植物，其CO2的固定都有着共同的代谢途径――C3途径。c3植物的碳反应中，首先是CO3与c5化合物结合成为c3化合物，然后c3化合物在ATP、NADPH和多种酶的作用下，还原为以葡萄糖为主的有机物。而c4植物CO2固定的途径比较广泛，除了有C3途径以外，还可以在叶肉细胞中进行。C4植物叶中有两种不同类型的光合细胞，即叶肉细胞和维管束鞘细胞。叶肉细胞中存在将二氧化碳固定的一种三碳酸中的酶，形成四碳的酸。由于这种途径中二氧化碳固定的产物是四碳化合物，所以这种光合作用途径被称为c4途径。

叶肉细胞的作用是将二氧化碳传递给维管束鞘细胞。维管束鞘细胞是叶脉周围排列紧密的一层细胞，其中进行着卡尔文循环。叶肉细胞中形成的四碳酸进入维管束鞘细胞后，发生脱去二氧化碳的作用，将二氧化碳释放出来。然后CO3进入卡尔文碳循环(C3途径)。因此说C3途径既是c3植物，也是c4植物共有的代谢途径。

1.2　糖酵解

细胞呼吸有2种方式：有氧呼吸和无氧呼吸。有氧呼吸包括3个阶段：

第一步骤为糖酵解：1分子的葡萄糖转变为2分子的丙酮酸，在这个过程中的变化是6个碳化合物转变为2个三碳化合物；同时产生少量的ATP葡萄糖中的一部分氢原子与NAD+结合，形成NADH。第二步骤为柠檬酸循环：丙酮酸进入线粒体后在基质中进行柠檬酸循环。首先是在酶的作用下，使丙酮酸生成1个二碳化合物，同时脱去1分子CO2并形成1个NADH。二碳化合物进入柠檬酸循环，与草酰乙酸(C4)合成为C6酸(柠檬酸)。然后C6。酸经多个反应，脱去2分子CO2，又形成1分子草酰乙酸，于是进入下一轮的柠檬酸循环，不断地将丙酮酸转变为CO2，并排出细胞外。第三步骤为电子传递链：每分子的NADH经过电子传递链后，形成2～3个ATP。电子传递的最后是氢与氧结合形成水。

无氧呼吸的过程由2个步骤组成：第一步骤进行糖酵解，这个过程与有氧呼吸是一样的；第二步骤丙酮酸在不同酶的作用下生成不同的代谢产物，最常见的是乳酸和乙醇。

2　化学物质共用

2.1　秋水仙素

秋水仙是生长在地中海沿岸的一种百合科植物，秋水仙素是从它体内提取出的一种植物碱，其作用是打破细胞有丝分裂时纺锤丝的形成，导致复制后的染色体的着丝点分裂后不能移向细胞的两极，从而引起细胞内的染色体数目增加了一倍。染色体加倍的细胞继续进行有丝分裂，将来就发育成为多倍体植株。由于秋水仙素的这个作用，被广泛应用在单倍体和多倍体育种工作中。此外秋水仙素还是诱发基因发生突变的一种化学物质。高中生物学教材中介绍的关于用化学方法诱发基因突变的物质有：亚硝酸盐、硫酸二已脂、羟胺等。这方面的物质介绍得不多，实际上秋水仙素也是一种基因突变的诱导剂。秋水仙素既可在染色体变异中发挥作用，也可以在基因突变中发挥作用。

2.2　聚乙二醇

在植物细胞工程的体细胞杂交中，通常使用酶解法将植物细胞的细胞壁除掉，使其成为原生质体。以便使两个不同种的原生质体融合在一起，在这个过程中聚乙二醇能起到促融作用。而在动物细胞工程中的动物细胞融合技术中，如果人们希望获得单克隆抗体，往往将动物的B淋巴细胞与骨髓瘤细胞融合在一起，在这个过程中，如果使用化学的方法也需要诱导剂，在诱导剂中除了可以使用灭活的病毒以外，还可以使用聚乙二醇做为促融剂，因此聚乙二醇在植物细胞工程和动物细胞工程中都能充当促融剂。在植物细胞工程和动物细胞工程中都能发挥作用。

2.3　抗体

在体液免疫中由于外界抗原的刺激作用，使机体在神经系统的调节下，产生了一种特异性的抗体，这种抗体能够与入侵的抗原进行特异性结合(抗体―抗原反应)，直至把抗原消灭掉。而在细胞免疫中，由活化的毒性T细胞与靶细胞接触，激活细胞内的溶菌体酶，从而改变了靶细胞的通透性，改变了渗透压，导致了靶细胞的裂解死亡。同时辅T细胞还释放淋巴因子，如白细胞介素、干扰素等，这些物质又增强了活化的毒性T细胞的杀伤力。由于靶细胞的裂解死亡，使外界入侵的抗原“暴露”出来，这时抗体便与该抗原进行特异性结合将其消灭。由此可见抗体在体液免疫和细胞免疫中能够共同发挥作用。

2.4　病毒

在动物细胞工程技术中，动物细胞的融合是动物细胞工程的一个重要手段，在动物细胞融合时可以把病毒经过一定的处理，使其失去活性后用于动物细胞的融合，从而形成融合细胞，这时病毒充当了促融剂。

在基因工程操作过程中，若将目的基因送入受体细胞，必须要使用运载体才能得以实现。而这种运载体可以是细菌的质粒，也可以使用DNA病毒，用同一种限制性核酸内切酶切割后，再用DNA聚合酶使其与目的基因“缝合”在一起，形成目的基因与运载体的综合体，这样便可以把目的基因运送入受体细胞。因此病毒一方面可以在细胞工程中得到应用，另一方面也可以在基因工程中有所作为。

2.5　膀胱

对于多细胞的动物体和人类来说，完成一个反射活动需要通过神经弧来实现。反射弧的结构包括感受器、传入神经元、反射中枢、传出神经元和效应器5个基本环节，一般说来感受器和效应器应当属于不同的器官。但是也有特殊情况，比如人体的膀胱，它的储尿量大约在500 mL时人体就会产生尿感，这是因为尿液刺激了膀胱壁上的压力感受器，使膀胱压力感受器兴奋，沿着一定的神经传导路径到大脑皮层产生尿感。在条件允许的情况下，大脑皮层通过下行传导束及传出神经元作用于膀胱，使得膀胱肌收缩，尿道括约肌舒张，尿液就被排出体外。在这个反射弧中，膀胱肌既是感受器又是效应器，表现为感受器和效应器共用。

2.6　“遗传密码字典”

1965年，生命体内的20种氨基酸的60余种密码子被全部破译。这些遗传密码组成了一部“遗传密码字典”，从这部“遗传密码字典”中可以获取以下基本信息：(1)一个密码子由3个碱基(三联体)组成。(2)“遗传密码字典”中有3个终止密码，它们是：UAA、UAG、UGA；能够编码氨基酸的遗传密码子有61种。(3)“遗传密码字典”中有2个起始密码，分别是：AUG和GUG，前者编码的氨基酸是甲硫氨酸，后者编码的氨基酸是缬氨酸；但是在细菌中它们都代表甲酰甲硫氨酸。(4)有“兼并”现象，即一种氨基酸可以由多个遗传密码子决定，最多是6个，如亮氨酸、丝氨酸和精氨酸。(5)遗传密码子的3个碱基中，如果前2个碱基一致，则决定的氨基酸的种类是相同的。

根据目前人类掌握的遗传学理论来看，在很大程度上整个生命自然界共用这套“遗传密码字典”，只是个别情况有些例外。这主要表现在线粒体中的遗传密码子(三联体)有一定的特殊性，比如遗传密码子UGA是终止密码的信号，但在哺乳类、酵母菌等的线粒体上是色氨酸的遗传密码子；CUA是亮氨酸的遗传密码子，但在酵母菌的线粒体上却是苏氨酸的遗传密码子；AUA是异亮氨酸的遗传密码，它在酵母菌的线粒体中表现为一致性，但在哺乳类的线粒体中它却是甲硫氨酸的遗传密码；而AGA、AGG本是精氨酸的遗传密码，但是在哺乳类的线粒体中却代表终止密码。但对大多数的生物还是适用的。