生物學(xué)科是一門科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科,專有名詞很多,都有其特定的涵義及范圍。但在平時(shí)教學(xué)中,教師往往忽略這些名詞的特殊性,常把相近的名詞混為一談,更甚者完全分辨不清,曲解其意,這對(duì)學(xué)生知識(shí)體系的構(gòu)成都帶來(lái)了相當(dāng)大的阻礙。筆者現(xiàn)把一些經(jīng)常出現(xiàn)的易混淆名詞做個(gè)簡(jiǎn)單匯總,以供廣大師生參考。
1 蛋白質(zhì)與蛋白
生物課堂上,教師常提到肌動(dòng)蛋白、球蛋白、血紅蛋白等,而不說(shuō)“肌動(dòng)蛋白質(zhì)”、“球蛋白質(zhì)”、“血紅蛋白質(zhì)”,這是有原因的。
蛋白質(zhì)是一種復(fù)雜的有機(jī)化合物,舊稱“朊”,是由α—氨基酸按一定順序結(jié)合形成一條多肽鏈,再由一條或一條以上的多肽鏈按照其特定方式結(jié)合而成的具有特定立體結(jié)構(gòu)的、有活性的高分子化合物。蛋白質(zhì)的不同在于其氨基酸的種類、數(shù)目、排列順序和肽鏈空間結(jié)構(gòu)的不同。蛋白質(zhì)是構(gòu)成人體組織器官的支架和主要物質(zhì),在人體生命活動(dòng)中起著重要作用,可以說(shuō)沒(méi)有蛋白質(zhì)就沒(méi)有生命活動(dòng)的存在。
蛋白,最初只是指的一種蛋白質(zhì),或者僅僅是指雞蛋的蛋白(蛋清),現(xiàn)在可以是蛋白質(zhì)的簡(jiǎn)稱。但蛋白質(zhì)與蛋白兩者還是有些區(qū)別。蛋白質(zhì)指的是總稱,泛指某一類蛋白質(zhì),與前面的限定詞組成復(fù)合詞時(shí),一律用“蛋白質(zhì)”,如血漿蛋白質(zhì)、纖維狀蛋白質(zhì)、酶蛋白質(zhì)等,此時(shí)“質(zhì)”字不得省略(習(xí)慣詞除外,如血漿蛋白質(zhì)又可稱為血漿蛋白)。凡指具體蛋白質(zhì)時(shí),“質(zhì)”字需省略,如血紅蛋白、肌球蛋白、免疫球蛋白等,以表示特指的蛋白質(zhì),也能體現(xiàn)出與“蛋白質(zhì)”概念的差異性。
2 染色質(zhì)與染色體
染色質(zhì)是指間期細(xì)胞核內(nèi)由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線性復(fù)合結(jié)構(gòu),是間期細(xì)胞遺傳物質(zhì)存在的形式。染色體在光鏡下呈顆粒狀,不均勻地分布于細(xì)胞核中,比較集中于核膜的內(nèi)表面。染色體是指細(xì)胞在有絲分裂或減數(shù)分裂的特定階段,由染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)。實(shí)際上,二者之間的區(qū)別主要并不在于化學(xué)組成上的差異,而在于包裝程度不同,反映了它們?cè)诩?xì)胞周期不同的功能階段中所處的不同的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。在真核細(xì)胞的細(xì)胞周期中,大部分時(shí)間是以染色質(zhì)的形態(tài)而存在的。
染色質(zhì)與染色體可以通過(guò)一定的方式相互轉(zhuǎn)化:有絲分裂前期染色質(zhì)螺旋纏繞,縮短變粗,成為染色體;有絲分裂末期染色體解螺旋,逐漸變成細(xì)長(zhǎng)而盤曲的染色質(zhì)絲(圖1)。
染色體的形態(tài)、行為特征是鑒定有絲分裂、減數(shù)分裂細(xì)胞所處細(xì)胞時(shí)期的重要依據(jù)。不同生物的染色體由于具有種的特異性,其數(shù)目、形態(tài)不同,且比較恒定,人們習(xí)慣稱之為染色體,而不稱之為染色質(zhì)。如馬的染色體有64條,果蠅的染色體有8條,此時(shí)并不稱之染色質(zhì)有幾條。
對(duì)于細(xì)菌而言,由于沒(méi)有真正的細(xì)胞核,只是在菌體中央有一個(gè)大量遺傳物質(zhì)DNA所在的核區(qū),稱為擬核。其DNA為一個(gè)很長(zhǎng)的共價(jià)閉合環(huán)狀雙鏈分子,經(jīng)過(guò)反復(fù)折疊形成高度纏繞的致密結(jié)構(gòu)。細(xì)菌無(wú)典型的染色體結(jié)構(gòu),沒(méi)有組蛋白與DNA結(jié)合,DNA僅與一些堿性蛋白相結(jié)合,因此常特稱之為細(xì)菌染色體。
3 著絲點(diǎn)與著絲粒
在高中教材講解有絲分裂和減數(shù)分裂有關(guān)細(xì)胞分裂中均用“著絲點(diǎn)”,而在一些遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)教材中講解染色體結(jié)構(gòu)或細(xì)胞分裂時(shí),又常出現(xiàn)“著絲?!保踔猎诮梯o資料中,兩者還經(jīng)?;煊?,所以許多學(xué)生會(huì)產(chǎn)生疑問(wèn):“著絲點(diǎn)和著絲粒是否是同一結(jié)構(gòu)?”
近來(lái)在電鏡下研究哺乳類染色體超微結(jié)構(gòu)時(shí)發(fā)現(xiàn),染色體主縊痕處的特殊分化區(qū)域由富含重復(fù)堿基序列的DNA異染色質(zhì)區(qū)組成,稱為著絲粒,將染色體分成二臂。在細(xì)胞分裂前期和中期,把兩個(gè)姐妹染色單體連在一起,到后期兩個(gè)染色單體的著絲粒分開。
著絲粒是一種高度有序的整合結(jié)構(gòu),在結(jié)構(gòu)和組成上都是非均一的,包括三種不同的結(jié)構(gòu)域:① 外表面的著絲點(diǎn)結(jié)構(gòu)域,負(fù)責(zé)連接動(dòng)粒微管;② 中間結(jié)構(gòu)域,是著絲粒的主體結(jié)構(gòu);③ 內(nèi)表面的配對(duì)結(jié)構(gòu)域,負(fù)責(zé)姐妹染色單體連接。
著絲點(diǎn)就位于著絲粒的著絲點(diǎn)結(jié)構(gòu)域中,是著絲粒的兩側(cè)各有一個(gè)蛋白質(zhì)構(gòu)成的三層的盤狀或球狀結(jié)構(gòu)。著絲點(diǎn)與染色體的移動(dòng)有關(guān),在細(xì)胞分裂(包括有絲分裂和減數(shù)分裂)的前、中、后期,紡錘體的紡錘絲(或星射線)微管就附著在著絲點(diǎn)上,并牽引染色體移動(dòng),即紡錘體的紡錘絲(或星射線)直接附著在著絲點(diǎn)上而不是附著在染色體著絲粒上,沒(méi)有著絲點(diǎn),染色體不能由紡錘絲牽引移動(dòng)(圖2、圖3)。
因此,著絲點(diǎn)和著絲粒并非同一結(jié)構(gòu),它們的功能也不同,但它們的位置關(guān)系是固定的。由于著絲點(diǎn)與著絲粒聯(lián)系緊密,結(jié)構(gòu)成分互穿插,功能方面聯(lián)系緊密,兩者常合稱為著絲粒-動(dòng)粒復(fù)合體。
4 紡錘絲與星射線
動(dòng)植物細(xì)胞有絲分裂的區(qū)別之一:前期紡錘體的形成方式不同。植物細(xì)胞由細(xì)胞兩極發(fā)出紡錘絲形成紡錘體(即為無(wú)星紡錘體);動(dòng)物細(xì)胞由細(xì)胞的兩組中心粒發(fā)出星射線形成紡錘體(即為有星紡錘體)。
其實(shí)組成紡錘體的絲狀結(jié)構(gòu)稱為紡錘絲,有四種:連續(xù)絲、染色體絲(又稱牽引絲)、中間絲和星射線。連續(xù)絲是由一極與另一極相連的紡錘絲,染色體絲又稱牽引絲,是從著絲點(diǎn)與一個(gè)極相連的紡錘絲。中間絲不與兩極相連,也不與著絲點(diǎn)相連,是在后期于兩組染色體之間出現(xiàn)的紡錘絲。星射線是由兩極的中心體發(fā)射出來(lái)的,只存在于有星紡錘體的細(xì)胞內(nèi)。各種紡錘絲都由微管蛋白組成。
所以,星射線屬于紡錘絲的范疇,在動(dòng)物細(xì)胞分裂中可以說(shuō)是紡錘絲也可以說(shuō)是星射線。在教材中,在精子形成過(guò)程中用了紡錘絲一詞,其實(shí)都是正確的。而植物沒(méi)有中心體,植物細(xì)胞兩極發(fā)出的紡錘絲不能稱之為星射線。
5 半透膜與選擇透過(guò)性膜
半透膜是指某些物質(zhì)可以自由通過(guò),而另一些物質(zhì)則不能通過(guò)的多孔性薄膜。這種膜可以是生物膜,也可以是物理性膜,如,動(dòng)物的膀胱膜、腸衣、蛋殼膜等。還有人工制成的半透膜如玻璃紙、膠棉膜等。物質(zhì)能否通過(guò)半透膜,一是取決于膜兩側(cè)的濃度差,即只能從高濃度的一側(cè)向低濃度的一側(cè)移動(dòng);二是取決于該物質(zhì)顆粒直徑的大小,即某物質(zhì)顆粒直徑只有小于半透膜的孔徑才能自由通過(guò),否則不能。根據(jù)半透膜是否具有生命現(xiàn)象可分為生物膜和非生物膜(無(wú)機(jī)膜)。
選擇透過(guò)性膜是具有活性的生物膜,它對(duì)物質(zhì)的通過(guò)既具有半透膜的物理性質(zhì),還具有主動(dòng)的選擇性,如細(xì)胞膜。物質(zhì)通過(guò)選擇透過(guò)性膜不僅與被運(yùn)送物質(zhì)的顆粒大小和膜兩側(cè)的濃度差有關(guān),而且與該物質(zhì)的極性和膜上的載體、提供的能量也密切相關(guān)。因此,具有選擇透過(guò)性的膜必然具有半透性,而具有半透性的膜不一定具有選擇透過(guò)性,活性的生物膜才具有選擇透過(guò)性。成熟的植物細(xì)胞一般都有大液泡,其液泡膜和細(xì)胞外的細(xì)胞膜都是選擇透過(guò)性膜,它們與細(xì)胞內(nèi)的細(xì)胞質(zhì)一起組成的整個(gè)原生質(zhì)層也具有選擇透過(guò)性,可以當(dāng)作“半透膜”。
應(yīng)當(dāng)注意的是,當(dāng)選擇透過(guò)性膜喪失活力后,就成了一般的半透膜。如用水漂洗莧菜時(shí),液泡內(nèi)的色素不會(huì)滲出細(xì)胞,水不變成紅色,但當(dāng)莧菜煮成菜湯時(shí),菜湯就變成紅色。這是細(xì)胞在高溫下死亡,選擇透過(guò)性膜成為半透膜,因此液泡內(nèi)的色素透過(guò)膜逸出,使鍋內(nèi)的水變成了紅色。
6 DNA聚合酶與DNA連接酶
DNA聚合酶是細(xì)胞復(fù)制DNA的重要作用酶。DNA聚合酶是以DNA為復(fù)制模板,從將DNA由5'端點(diǎn)開始復(fù)制到3'端的酶。DNA聚合酶的主要活性是催化DNA的合成(在具備模板、引物、能量等的情況下)及其相輔的活性。
DNA連接酶舊稱“合成酶”。DNA連接酶是一種封閉DNA鏈上缺口的酶,借助ATP或NAD水解提供的能量催化DNA鏈的5'-PO4與另一條DNA鏈的3'-OH生成磷酸二酯鍵。但這兩條鏈必須是與同一條互補(bǔ)鏈配對(duì)結(jié)合的,而且必須是兩條緊鄰DNA鏈才能被DNA連接酶催化成磷酸二酯鍵。
DNA聚合酶只能將單個(gè)核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羥基上,形成磷酸二酯鍵;而DNA連接酶是在兩個(gè)DNA片段之間形成磷酸二酯鍵,不是在單個(gè)核苷酸與DNA片段之間形成磷酸二酯鍵。
DNA聚合酶可用于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(簡(jiǎn)稱PCR)。由于PCR對(duì)于溫度的要求比較高,其DNA 變性溫度達(dá)到90℃以上,所以常用Taq酶,一種從水生棲熱菌Thermus Aquaticus(Taq)中分離出的具有熱穩(wěn)定性的DNA聚合酶。DNA連接酶主要用于基因工程,將由限制性核酸內(nèi)切酶“剪”出的黏性末端重新組合,故也稱“基因針線”。
7 逆轉(zhuǎn)錄與反轉(zhuǎn)錄
逆轉(zhuǎn)錄是以RNA為模板合成DNA的過(guò)程,是RNA病毒的復(fù)制形式,需逆轉(zhuǎn)錄酶的催化。其過(guò)程先以經(jīng)剪切作用除去內(nèi)含子的成熟mRNA為模板,合成RNA/DNA雜化雙鏈,然后水解RNA鏈,再以剩下的DNA單鏈為模板合成DNA雙鏈。多次復(fù)制后形成多個(gè)DNA雙鏈,然后以這些DNA雙鏈中的單條(該條與原始病毒RNA鏈互補(bǔ))為模板,復(fù)制出RNA(該RNA與原始病毒RNA相同)。艾滋病病毒(HIV)就是一種逆轉(zhuǎn)錄病毒。
反轉(zhuǎn)錄與逆轉(zhuǎn)錄不等同。逆轉(zhuǎn)錄是RNA類病毒自主行為,在整合到宿主細(xì)胞內(nèi)以RNA為模板形成DNA的過(guò)程;反轉(zhuǎn)錄是進(jìn)行基因工程過(guò)程中,人為地提取出所需要的目的基因的信使RNA,并以之為模板人工合成DNA的過(guò)程。二者雖同為以RNA為模板合成DNA的過(guò)程,但反應(yīng)場(chǎng)所不同,相對(duì)性的來(lái)說(shuō),逆轉(zhuǎn)錄在生物體內(nèi),反轉(zhuǎn)錄在生物體外。
近來(lái)分子生物學(xué)已把反轉(zhuǎn)錄等同于逆轉(zhuǎn)錄,逆轉(zhuǎn)錄病毒也可稱為反轉(zhuǎn)錄病毒。
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