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生物学科是一门科学、严谨的学科,专有名词很多,都有其特定的涵义及范围。但在平时教学中,教师往往忽略这些名词的特殊性,常把相近的名词混为一谈,更甚者完全分辨不清,曲解其意,这对学生知识体系的构成都带来了相当大的阻碍。笔者现把一些经常出现的易混淆名词做个简单汇总,以供广大师生参考。
1 蛋白质与蛋白
生物课堂上,教师常提到肌动蛋白、球蛋白、血红蛋白等,而不说“肌动蛋白质”、“球蛋白质”、“血红蛋白质”,这是有原因的。
蛋白质是一种复杂的有机化合物,旧称“朊”,是由α—氨基酸按一定顺序结合形成一条多肽链,再由一条或一条以上的多肽链按照其特定方式结合而成的具有特定立体结构的、有活性的高分子化合物。蛋白质的不同在于其氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链空间结构的不同。蛋白质是构成人体组织器官的支架和主要物质,在人体生命活动中起着重要作用,可以说没有蛋白质就没有生命活动的存在。
蛋白,最初只是指的一种蛋白质,或者仅仅是指鸡蛋的蛋白(蛋清),现在可以是蛋白质的简称。但蛋白质与蛋白两者还是有些区别。蛋白质指的是总称,泛指某一类蛋白质,与前面的限定词组成复合词时,一律用“蛋白质”,如血浆蛋白质、纤维状蛋白质、酶蛋白质等,此时“质”字不得省略(习惯词除外,如血浆蛋白质又可称为血浆蛋白)。凡指具体蛋白质时,“质”字需省略,如血红蛋白、肌球蛋白、免疫球蛋白等,以表示特指的蛋白质,也能体现出与“蛋白质”概念的差异性。
2 染色质与染色体
染色质是指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构,是间期细胞遗传物质存在的形式。染色体在光镜下呈颗粒状,不均匀地分布于细胞核中,比较集中于核膜的内表面。染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂的特定阶段,由染色质聚缩而成的棒状结构。实际上,二者之间的区别主要并不在于化学组成上的差异,而在于包装程度不同,反映了它们在细胞周期不同的功能阶段中所处的不同的结构状态。在真核细胞的细胞周期中,大部分时间是以染色质的形态而存在的。
染色质与染色体可以通过一定的方式相互转化:有丝分裂前期染色质螺旋缠绕,缩短变粗,成为染色体;有丝分裂末期染色体解螺旋,逐渐变成细长而盘曲的染色质丝(图1)。
染色体的形态、行为特征是鉴定有丝分裂、减数分裂细胞所处细胞时期的重要依据。不同生物的染色体由于具有种的特异性,其数目、形态不同,且比较恒定,人们习惯称之为染色体,而不称之为染色质。如马的染色体有64条,果蝇的染色体有8条,此时并不称之染色质有几条。
对于细菌而言,由于没有真正的细胞核,只是在菌体中央有一个大量遗传物质DNA所在的核区,称为拟核。其DNA为一个很长的共价闭合环状双链分子,经过反复折叠形成高度缠绕的致密结构。细菌无典型的染色体结构,没有组蛋白与DNA结合,DNA仅与一些碱性蛋白相结合,因此常特称之为细菌染色体。
3 着丝点与着丝粒
在高中教材讲解有丝分裂和减数分裂有关细胞分裂中均用“着丝点”,而在一些遗传学、细胞生物学教材中讲解染色体结构或细胞分裂时,又常出现“着丝粒”,甚至在教辅资料中,两者还经常混用,所以许多学生会产生疑问:“着丝点和着丝粒是否是同一结构?”
近来在电镜下研究哺乳类染色体超微结构时发现,染色体主缢痕处的特殊分化区域由富含重复碱基序列的DNA异染色质区组成,称为着丝粒,将染色体分成二臂。在细胞分裂前期和中期,把两个姐妹染色单体连在一起,到后期两个染色单体的着丝粒分开。
着丝粒是一种高度有序的整合结构,在结构和组成上都是非均一的,包括三种不同的结构域:① 外表面的着丝点结构域,负责连接动粒微管;② 中间结构域,是着丝粒的主体结构;③ 内表面的配对结构域,负责姐妹染色单体连接。
着丝点就位于着丝粒的着丝点结构域中,是着丝粒的两侧各有一个蛋白质构成的三层的盘状或球状结构。着丝点与染色体的移动有关,在细胞分裂(包括有丝分裂和减数分裂)的前、中、后期,纺锤体的纺锤丝(或星射线)微管就附着在着丝点上,并牵引染色体移动,即纺锤体的纺锤丝(或星射线)直接附着在着丝点上而不是附着在染色体着丝粒上,没有着丝点,染色体不能由纺锤丝牵引移动(图2、图3)。
因此,着丝点和着丝粒并非同一结構,它们的功能也不同,但它们的位置关系是固定的。由于着丝点与着丝粒联系紧密,结构成分互穿插,功能方面联系紧密,两者常合称为着丝粒-动粒复合体。
4 纺锤丝与星射线
动植物细胞有丝分裂的区别之一:前期纺锤体的形成方式不同。植物细胞由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体(即为无星纺锤体);动物细胞由细胞的两组中心粒发出星射线形成纺锤体(即为有星纺锤体)。
其实组成纺锤体的丝状结构称为纺锤丝,有四种:连续丝、染色体丝(又称牵引丝)、中间丝和星射线。连续丝是由一极与另一极相连的纺锤丝,染色体丝又称牵引丝,是从着丝点与一个极相连的纺锤丝。中间丝不与两极相连,也不与着丝点相连,是在后期于两组染色体之间出现的纺锤丝。星射线是由两极的中心体发射出来的,只存在于有星纺锤体的细胞内。各种纺锤丝都由微管蛋白组成。
所以,星射线属于纺锤丝的范畴,在动物细胞分裂中可以说是纺锤丝也可以说是星射线。在教材中,在精子形成过程中用了纺锤丝一词,其实都是正确的。而植物没有中心体,植物细胞两极发出的纺锤丝不能称之为星射线。
5 半透膜与选择透过性膜
半透膜是指某些物质可以自由通过,而另一些物质则不能通过的多孔性薄膜。这种膜可以是生物膜,也可以是物理性膜,如,动物的膀胱膜、肠衣、蛋壳膜等。还有人工制成的半透膜如玻璃纸、胶棉膜等。物质能否通过半透膜,一是取决于膜两侧的浓度差,即只能从高浓度的一侧向低浓度的一侧移动;二是取决于该物质颗粒直径的大小,即某物质颗粒直径只有小于半透膜的孔径才能自由通过,否则不能。根据半透膜是否具有生命现象可分为生物膜和非生物膜(无机膜)。 选择透过性膜是具有活性的生物膜,它对物质的通过既具有半透膜的物理性质,还具有主动的选择性,如细胞膜。物质通过选择透过性膜不仅与被运送物质的颗粒大小和膜两侧的浓度差有关,而且与该物质的极性和膜上的载体、提供的能量也密切相关。因此,具有选择透过性的膜必然具有半透性,而具有半透性的膜不一定具有选择透过性,活性的生物膜才具有选择透过性。成熟的植物細胞一般都有大液泡,其液泡膜和细胞外的细胞膜都是选择透过性膜,它们与细胞内的细胞质一起组成的整个原生质层也具有选择透过性,可以当作“半透膜”。
应当注意的是,当选择透过性膜丧失活力后,就成了一般的半透膜。如用水漂洗苋菜时,液泡内的色素不会渗出细胞,水不变成红色,但当苋菜煮成菜汤时,菜汤就变成红色。这是细胞在高温下死亡,选择透过性膜成为半透膜,因此液泡内的色素透过膜逸出,使锅内的水变成了红色。
6 DNA聚合酶与DNA连接酶
DNA聚合酶是细胞复制DNA的重要作用酶。DNA聚合酶是以DNA为复制模板,从将DNA由5’端点开始复制到3’端的酶。DNA聚合酶的主要活性是催化DNA的合成(在具备模板、引物、能量等的情况下)及其相辅的活性。
DNA连接酶旧称“合成酶”。DNA连接酶是一种封闭DNA链上缺口的酶,借助ATP或NAD水解提供的能量催化DNA链的5’-PO4与另一条DNA链的3’-OH生成磷酸二酯键。但这两条链必须是与同一条互补链配对结合的,而且必须是两条紧邻DNA链才能被DNA连接酶催化成磷酸二酯键。
DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上,形成磷酸二酯键;而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。
DNA聚合酶可用于聚合酶链式反应(简称PCR)。由于PCR对于温度的要求比较高,其DNA 变性温度达到90℃以上,所以常用Taq酶,一种从水生栖热菌Thermus Aquaticus(Taq)中分离出的具有热稳定性的DNA聚合酶。DNA连接酶主要用于基因工程,将由限制性核酸内切酶“剪”出的黏性末端重新组合,故也称“基因针线”。
7 逆转录与反转录
逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程,是RNA病毒的复制形式,需逆转录酶的催化。其过程先以经剪切作用除去内含子的成熟mRNA为模板,合成RNA/DNA杂化双链,然后水解RNA链,再以剩下的DNA单链为模板合成DNA双链。多次复制后形成多个DNA双链,然后以这些DNA双链中的单条(该条与原始病毒RNA链互补)为模板,复制出RNA(该RNA与原始病毒RNA相同)。艾滋病病毒(HIV)就是一种逆转录病毒。
反转录与逆转录不等同。逆转录是RNA类病毒自主行为,在整合到宿主细胞内以RNA为模板形成DNA的过程;反转录是进行基因工程过程中,人为地提取出所需要的目的基因的信使RNA,并以之为模板人工合成DNA的过程。二者虽同为以RNA为模板合成DNA的过程,但反应场所不同,相对性的来说,逆转录在生物体内,反转录在生物体外。
近来分子生物学已把反转录等同于逆转录,逆转录病毒也可称为反转录病毒。
参考文献:
[1] 翟中和、王喜忠、丁明孝.细胞生物学[M].北京:高等教育出版社,2007.
[2] 杨业华.普通遗传学[M].北京:高等教育出版社,2006.
[3] [英]特纳等著.分子生物学[M].北京:科学出版社,2001.
[4] 赵寿元、乔守怡.现代遗传学[M].北京:高等教育出版社,2001.
1 蛋白质与蛋白
生物课堂上,教师常提到肌动蛋白、球蛋白、血红蛋白等,而不说“肌动蛋白质”、“球蛋白质”、“血红蛋白质”,这是有原因的。
蛋白质是一种复杂的有机化合物,旧称“朊”,是由α—氨基酸按一定顺序结合形成一条多肽链,再由一条或一条以上的多肽链按照其特定方式结合而成的具有特定立体结构的、有活性的高分子化合物。蛋白质的不同在于其氨基酸的种类、数目、排列顺序和肽链空间结构的不同。蛋白质是构成人体组织器官的支架和主要物质,在人体生命活动中起着重要作用,可以说没有蛋白质就没有生命活动的存在。
蛋白,最初只是指的一种蛋白质,或者仅仅是指鸡蛋的蛋白(蛋清),现在可以是蛋白质的简称。但蛋白质与蛋白两者还是有些区别。蛋白质指的是总称,泛指某一类蛋白质,与前面的限定词组成复合词时,一律用“蛋白质”,如血浆蛋白质、纤维状蛋白质、酶蛋白质等,此时“质”字不得省略(习惯词除外,如血浆蛋白质又可称为血浆蛋白)。凡指具体蛋白质时,“质”字需省略,如血红蛋白、肌球蛋白、免疫球蛋白等,以表示特指的蛋白质,也能体现出与“蛋白质”概念的差异性。
2 染色质与染色体
染色质是指间期细胞核内由DNA、组蛋白、非组蛋白及少量RNA组成的线性复合结构,是间期细胞遗传物质存在的形式。染色体在光镜下呈颗粒状,不均匀地分布于细胞核中,比较集中于核膜的内表面。染色体是指细胞在有丝分裂或减数分裂的特定阶段,由染色质聚缩而成的棒状结构。实际上,二者之间的区别主要并不在于化学组成上的差异,而在于包装程度不同,反映了它们在细胞周期不同的功能阶段中所处的不同的结构状态。在真核细胞的细胞周期中,大部分时间是以染色质的形态而存在的。
染色质与染色体可以通过一定的方式相互转化:有丝分裂前期染色质螺旋缠绕,缩短变粗,成为染色体;有丝分裂末期染色体解螺旋,逐渐变成细长而盘曲的染色质丝(图1)。
染色体的形态、行为特征是鉴定有丝分裂、减数分裂细胞所处细胞时期的重要依据。不同生物的染色体由于具有种的特异性,其数目、形态不同,且比较恒定,人们习惯称之为染色体,而不称之为染色质。如马的染色体有64条,果蝇的染色体有8条,此时并不称之染色质有几条。
对于细菌而言,由于没有真正的细胞核,只是在菌体中央有一个大量遗传物质DNA所在的核区,称为拟核。其DNA为一个很长的共价闭合环状双链分子,经过反复折叠形成高度缠绕的致密结构。细菌无典型的染色体结构,没有组蛋白与DNA结合,DNA仅与一些碱性蛋白相结合,因此常特称之为细菌染色体。
3 着丝点与着丝粒
在高中教材讲解有丝分裂和减数分裂有关细胞分裂中均用“着丝点”,而在一些遗传学、细胞生物学教材中讲解染色体结构或细胞分裂时,又常出现“着丝粒”,甚至在教辅资料中,两者还经常混用,所以许多学生会产生疑问:“着丝点和着丝粒是否是同一结构?”
近来在电镜下研究哺乳类染色体超微结构时发现,染色体主缢痕处的特殊分化区域由富含重复碱基序列的DNA异染色质区组成,称为着丝粒,将染色体分成二臂。在细胞分裂前期和中期,把两个姐妹染色单体连在一起,到后期两个染色单体的着丝粒分开。
着丝粒是一种高度有序的整合结构,在结构和组成上都是非均一的,包括三种不同的结构域:① 外表面的着丝点结构域,负责连接动粒微管;② 中间结构域,是着丝粒的主体结构;③ 内表面的配对结构域,负责姐妹染色单体连接。
着丝点就位于着丝粒的着丝点结构域中,是着丝粒的两侧各有一个蛋白质构成的三层的盘状或球状结构。着丝点与染色体的移动有关,在细胞分裂(包括有丝分裂和减数分裂)的前、中、后期,纺锤体的纺锤丝(或星射线)微管就附着在着丝点上,并牵引染色体移动,即纺锤体的纺锤丝(或星射线)直接附着在着丝点上而不是附着在染色体着丝粒上,没有着丝点,染色体不能由纺锤丝牵引移动(图2、图3)。
因此,着丝点和着丝粒并非同一结構,它们的功能也不同,但它们的位置关系是固定的。由于着丝点与着丝粒联系紧密,结构成分互穿插,功能方面联系紧密,两者常合称为着丝粒-动粒复合体。
4 纺锤丝与星射线
动植物细胞有丝分裂的区别之一:前期纺锤体的形成方式不同。植物细胞由细胞两极发出纺锤丝形成纺锤体(即为无星纺锤体);动物细胞由细胞的两组中心粒发出星射线形成纺锤体(即为有星纺锤体)。
其实组成纺锤体的丝状结构称为纺锤丝,有四种:连续丝、染色体丝(又称牵引丝)、中间丝和星射线。连续丝是由一极与另一极相连的纺锤丝,染色体丝又称牵引丝,是从着丝点与一个极相连的纺锤丝。中间丝不与两极相连,也不与着丝点相连,是在后期于两组染色体之间出现的纺锤丝。星射线是由两极的中心体发射出来的,只存在于有星纺锤体的细胞内。各种纺锤丝都由微管蛋白组成。
所以,星射线属于纺锤丝的范畴,在动物细胞分裂中可以说是纺锤丝也可以说是星射线。在教材中,在精子形成过程中用了纺锤丝一词,其实都是正确的。而植物没有中心体,植物细胞两极发出的纺锤丝不能称之为星射线。
5 半透膜与选择透过性膜
半透膜是指某些物质可以自由通过,而另一些物质则不能通过的多孔性薄膜。这种膜可以是生物膜,也可以是物理性膜,如,动物的膀胱膜、肠衣、蛋壳膜等。还有人工制成的半透膜如玻璃纸、胶棉膜等。物质能否通过半透膜,一是取决于膜两侧的浓度差,即只能从高浓度的一侧向低浓度的一侧移动;二是取决于该物质颗粒直径的大小,即某物质颗粒直径只有小于半透膜的孔径才能自由通过,否则不能。根据半透膜是否具有生命现象可分为生物膜和非生物膜(无机膜)。 选择透过性膜是具有活性的生物膜,它对物质的通过既具有半透膜的物理性质,还具有主动的选择性,如细胞膜。物质通过选择透过性膜不仅与被运送物质的颗粒大小和膜两侧的浓度差有关,而且与该物质的极性和膜上的载体、提供的能量也密切相关。因此,具有选择透过性的膜必然具有半透性,而具有半透性的膜不一定具有选择透过性,活性的生物膜才具有选择透过性。成熟的植物細胞一般都有大液泡,其液泡膜和细胞外的细胞膜都是选择透过性膜,它们与细胞内的细胞质一起组成的整个原生质层也具有选择透过性,可以当作“半透膜”。
应当注意的是,当选择透过性膜丧失活力后,就成了一般的半透膜。如用水漂洗苋菜时,液泡内的色素不会渗出细胞,水不变成红色,但当苋菜煮成菜汤时,菜汤就变成红色。这是细胞在高温下死亡,选择透过性膜成为半透膜,因此液泡内的色素透过膜逸出,使锅内的水变成了红色。
6 DNA聚合酶与DNA连接酶
DNA聚合酶是细胞复制DNA的重要作用酶。DNA聚合酶是以DNA为复制模板,从将DNA由5’端点开始复制到3’端的酶。DNA聚合酶的主要活性是催化DNA的合成(在具备模板、引物、能量等的情况下)及其相辅的活性。
DNA连接酶旧称“合成酶”。DNA连接酶是一种封闭DNA链上缺口的酶,借助ATP或NAD水解提供的能量催化DNA链的5’-PO4与另一条DNA链的3’-OH生成磷酸二酯键。但这两条链必须是与同一条互补链配对结合的,而且必须是两条紧邻DNA链才能被DNA连接酶催化成磷酸二酯键。
DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核酸片段的3′末端的羟基上,形成磷酸二酯键;而DNA连接酶是在两个DNA片段之间形成磷酸二酯键,不是在单个核苷酸与DNA片段之间形成磷酸二酯键。
DNA聚合酶可用于聚合酶链式反应(简称PCR)。由于PCR对于温度的要求比较高,其DNA 变性温度达到90℃以上,所以常用Taq酶,一种从水生栖热菌Thermus Aquaticus(Taq)中分离出的具有热稳定性的DNA聚合酶。DNA连接酶主要用于基因工程,将由限制性核酸内切酶“剪”出的黏性末端重新组合,故也称“基因针线”。
7 逆转录与反转录
逆转录是以RNA为模板合成DNA的过程,是RNA病毒的复制形式,需逆转录酶的催化。其过程先以经剪切作用除去内含子的成熟mRNA为模板,合成RNA/DNA杂化双链,然后水解RNA链,再以剩下的DNA单链为模板合成DNA双链。多次复制后形成多个DNA双链,然后以这些DNA双链中的单条(该条与原始病毒RNA链互补)为模板,复制出RNA(该RNA与原始病毒RNA相同)。艾滋病病毒(HIV)就是一种逆转录病毒。
反转录与逆转录不等同。逆转录是RNA类病毒自主行为,在整合到宿主细胞内以RNA为模板形成DNA的过程;反转录是进行基因工程过程中,人为地提取出所需要的目的基因的信使RNA,并以之为模板人工合成DNA的过程。二者虽同为以RNA为模板合成DNA的过程,但反应场所不同,相对性的来说,逆转录在生物体内,反转录在生物体外。
近来分子生物学已把反转录等同于逆转录,逆转录病毒也可称为反转录病毒。
参考文献:
[1] 翟中和、王喜忠、丁明孝.细胞生物学[M].北京:高等教育出版社,2007.
[2] 杨业华.普通遗传学[M].北京:高等教育出版社,2006.
[3] [英]特纳等著.分子生物学[M].北京:科学出版社,2001.
[4] 赵寿元、乔守怡.现代遗传学[M].北京:高等教育出版社,2001.