高中生物教材中可能困惑的若干问题
1. 为什么核移植时常用去核的 MⅡ中期卵母细胞?
在人教版高中生物教科书《现代生物科技专题》P48的体细胞核移植过程流程图中,为什么用的是处于MⅡ中期次级卵母细胞作为受体细胞?
细胞核移植常用受体细胞是处于MⅡ中期的卵母细胞,这是由于第一极体与中期染色体位置很近,可以通过去除极体附近的部分细胞质的方法把中期染色体去掉。一般将去除中期染色体的过程称为去核,实质上去除的是中期染色体而不是细胞核。
为何用MⅡ中期的卵母细胞,这是因为绝大多数哺乳动物从卵巢排出的卵母细胞都处于MⅡ中期。这些卵母细胞只有在受精或人工激活后才完成减数第二次分裂,因此MⅡ中期卵母细胞最易获得。
此外,由于MⅡ中期卵母细胞内成熟促进因子(MPF)活性高,有利于激发供体细胞细胞核的全能性,对移入的供体核重编程有利,核移植效率似乎也较高……鉴于MⅡ中期卵母细胞容易获得和去核,核移植胚胎发育率也相对较高,人们一般都直接用MII中期的卵母细胞作为受体卵。
2. 单细胞生物有细胞凋亡吗?
细胞凋亡普遍存在于动物和植物中。例如,人体发育过程中组成鳃的细胞的清除、植物发育过程中胚柄的退化、成熟的植物个体中单性花器官的退化等都属于细胞凋亡。
根据概念判断,单细胞生物没有细胞凋亡。
细胞凋亡是由基因决定的细胞自动结束生命的过程。对于单细胞生物来讲,细胞的死亡就意味着生命的结束,不可能有哪个基因决定让自己生命结束的。所以我认为对于单细胞生物不应该有细胞凋亡的说法。
那么,单细胞死亡不属于细胞凋亡吗?对个体而言,细胞(个体)死亡对它来说是不好的,但是对群体对种群的进化来说是有利的啊,从这个方面来讲,单细胞死亡就应该属于细胞调亡。
高中阶段一般不考虑单细胞动物的细胞调亡。
3. PCR技术中需要能量吗?
需要能量,由脱氧核苷三磷酸(dNTP)提供。(ATP跟能量不等同)
人教版高中生物《遗传和变异》教师教学用书指出,参与DNA复制的合成原料是三磷酸核苷酸(dATP,dGTP,dCTP,dTTP),三磷酸核苷酸内含两个高能磷酸键,断掉之后可以释放出能量。
《现代生物科技专题》P10中图1-8 PCR反应原理示意图中也有显示。
《生物技术实践》教科书配方里的那个脱氧核苷酸其实就是4种脱氧核苷三磷酸,即三磷酸脱氧核苷酸,即《选修3》图1-8中的4种dNTP。
4. 蔗糖能被植物细胞吸收吗?
植物组织培养时以蔗糖作为碳源,其作用是什么?蔗糖能被植物细胞吸收吗?为什么不直接用葡萄糖作为碳源?
任何细胞,不管是植物细胞还是动物细胞,能直接利用的能源物质只有葡萄糖。在植物组织培养中加入蔗糖,经高压灭菌后就会水解产生植物能够吸收的葡萄糖和果糖形式。
植物组织培养用蔗糖作为碳源主要有以下几方面原因:
(1) 蔗糖较葡萄糖能更好地调节培养基内的渗透压。质量分数相同的蔗糖和葡萄糖溶液,蔗糖形成的渗透压要明显低于葡萄糖。因此,如果用葡萄糖作为碳源,很容易使植物细胞失水而生长不良。同时,植物细胞吸收蔗糖的速率要明显慢于吸收葡萄糖的速率,所以蔗糖形成的渗透压可相对长期的保持稳定。
(2) 防止微生物污染。微生物的碳源大都是葡萄糖,很少利用蔗糖。因此,采用蔗糖作为碳源,可在一定程度上减少微生物的污染。
(3) 可诱导韧皮部形成。在培养基成分中,增加生长素的浓度,可导致木质部形成,增加蔗糖浓度则导致韧皮部形成。当生长素水平恒定时,2%的蔗糖溶液使愈伤组织分化出木质部,4%蔗糖使之分化出韧皮部,3%蔗糖则既可以分化出木质部,也可以分化出韧皮部。可见,生长素和蔗糖浓度决定愈伤组织中维管束的类型与数量。因此,在植物组织培养中要选用蔗糖而不选用葡萄糖。
【植物能吸收蔗糖】
蔗糖分子是通过次级主动运输形式直接被植物细胞吸收。次级主动运输是细胞利用初级主动运输的ATP酶或质子泵建立的质子梯度进行的物质运输,并非直接利用ATP水解释放的能量。
经科学家研究,其吸收过程大致如下:质子泵将质子泵出细胞,胞外形成较高的质子浓度,建立起细胞内外的浓度梯度,这样,胞外的质子顺着浓度梯度趋向于向胞内扩散。细胞膜上的特殊载体(蔗糖-质子同向共运输载体)除运输质子外,连同蔗糖一起转运至细胞内,这是一种蔗糖-质子同向共运输。
【蔗糖可以做质壁分离实验的实验的原因】
在质壁分离实验中,所用材料为洋葱表皮细胞,代谢并不旺盛,故载体效率不高。质壁分离实验中蔗糖能够进入细胞,但速度缓慢,故短时间内不会复原,如果细胞不死亡长时间后会复原。
植物组织培养中,培养基中的蔗糖浓度较低的,一般为3%~10%,而质壁分离中的蔗糖浓度为30%,可见两者浓度差距之大,质壁分离由于时间短,吸收速度缓慢,细胞吸收的量很少,而不是不能吸收,不足以对细胞液渗透压造成影响,才会出现质壁分离现象。
因此,只要浓度不是过高,时间又足够长,那么蔗糖就可以进入植物细胞内而被植物利用。同时植物体内有蔗糖转化酶,可以吸收和利用蔗糖,而且转化酶在高等植物蔗糖代谢中起着关键的作用,研究表明,转化酶参与植物的生长、器官建成、糖分运输等多项功能,因此在植物培养基中加蔗糖。