高中生物学生理生化机制的常见误区释疑

 

邓海琳　古旭雅　李德红
华南师范大学生命科学学院

摘要：生理生化机制一直是高中生物学教学的重难点，因表象认知与学科本质特征的错位，学生常出现理解偏差。本文对四个生理生化机制进行辨析与释疑:蛋白质合成都起始于游离核糖体;无氧呼吸第二阶段也释放能量;寒冷环境下机体散热的增量会逐渐降低;细胞坏死不一定是被动和有害的死亡方式。旨在帮助师生消除迷思概念，为高中生物学中生理生化机制的教学提供参考。

生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学，包含细胞生物学、生物化学、生理学等子学科。其中，生理生化机制一直是培养生命观念的良好载体，也是高中生物学教学的难点。笔者在实际教学和调研中发现，师生容易对某些生理生化机制产生认知误区，出现科学性错误。现对几个重要生理生化机制进行误区释疑。

1 认为分泌蛋白和非分泌蛋白的起始合成场所不同

误解:认为分泌蛋白与非分泌蛋白的合成场所不同:附着在内质网上的核糖体合成分泌蛋白，而细胞质基质中的游离核糖体合成非分泌蛋白，将核糖体的位置差异直接等同于蛋白功能的分类依据。

释疑:所有蛋白质的合成均起始于游离核糖体。其最终是否成为分泌蛋白，取决于一级结构中是否含有信号肽。具体机制如下:①合成起始的统一性:所有蛋白质的肽链合成均始于游离核糖体;②分泌蛋白的分选机制:若新生肽链含信号肽，则会与信号识别颗粒(SRP)结合，引导核糖体附着到内质网上继续合成，并经内质网和高尔基体加工后分泌至细胞外;③非分泌蛋白的归宿:若无信号肽，肽链全程在游离核糖体上合成后直接释放至细胞质中发挥作用(如血红蛋白、呼吸酶等)，不需内质网和高尔基体参与。因此，分泌蛋白与非分泌蛋白的差异并非初始合成场所不同，而是由信号肽决定其后续路径，即分泌蛋白还需内质网和高尔基体的加工与运输。

2 认为无氧呼吸第二阶段不释放能量

误解:无论是酒精发酵还是乳酸发酵，无氧呼吸都只在第一阶段释放能量，第二阶段不释放能量。

释疑:不同类型细胞的酶类不一样，故有酒精发酵和乳酸发酵两种无氧呼吸方式(图1)。无氧呼吸第一阶段是糖酵解，终产物有ATP、丙酮酸和NADH+H⁺。第二阶段则把第一阶段产生的NADH+H⁺消耗掉，使无氧条件下氧化过程可持续进行。根据化学反应原理，既然是细胞内自动发生的化学反应，显然是放能反应，只是标准自由能变化ΔG’⁰达不到生成ATP所需能量的值。因此，无氧呼吸第二阶段是自发放能的过程，只是没有合成ATP。

图1丙酮酸的无氧代谢途径

3 认为在寒冷环境中散热会减少

误解:认为从炎热环境进入寒冷环境时，机体的散热会减少。

释疑:动物与环境的热交换方式包括传导、辐射、对流和蒸发等。对于恒温动物，要维持体温稳定必须实现热量的获取与耗散相等。当人体从炎热环境进入寒冷环境，由于体表与外界环境存在温度差，体表通过辐射散热增多，造成皮肤温度下降，冷觉感受器活动增强，传入神经将温度变化信息传至下丘脑，与调定点比较后，下丘脑的调节指令引起内脏代谢增加和骨骼肌战栗来增加产热，并使皮肤血管收缩和汗腺分泌抑制来减少散热量。因此，从适宜环境进入寒冷环境的一瞬间，散热是增加的。随着下丘脑的调节指令，逐渐减少散热的增加。但相对于初始进入寒冷环境状态，散热量和产热量都增加了，一段时间后，产热量和散热量在一个较高的水平达到新的平衡状态(图2)。因此，表述上，“减少散热的增加”比“减少散热”更准确，比如通过增添衣物来减少散热的增加。

图2寒冷环境下产热量和散热量的变化曲线

4 认为细胞坏死是被动的、有害的细胞死亡方式

误解:认为细胞坏死是由病理性刺激诱发的被动死亡方式，对细胞有害。

释疑:各版本高中生物学教材都认为细胞坏死是由极端刺激引起的死亡方式(表1)。这往往会引导教师着重从诱因方面对比分析坏死与凋亡。苏教版和沪科教版教材进一步解释了坏死在细胞水平的表现特征及影响:细胞肿胀、质膜破裂、细胞内容物释放，引发炎症反应。这也是坏死与凋亡的本质区别。

表1不同版本高中生物学教材中“细胞坏死”概念的比较

北师大版和沪科技版教材中提及细胞坏死通常是被动的。但北师大版教材还提及细胞坏死可能是一种程序性死亡。其实，细胞坏死分为非程序性坏死和程序性坏死。前者即细胞意外性死亡，是在理化或生物因素刺激下引起的无序非正常死亡，具有被动性。后者是由细胞因子介导的有序的、主动的死亡，与细胞凋亡的外源性激活途径类似。

对于细胞坏死产生的影响，通常片面地认为是不利的。非程序性坏死导致的细胞炎症较为剧烈，伴随组织损伤，因此认为对细胞有害。而程序性坏死所引起的适度炎症反应有助于清除死亡的细胞并促进组织修复启动，对机体是有利的。因此，不能片面认为细胞坏死是被动的、有害的细胞死亡方式，应从诱因、死亡过程机制、细胞形态特征及造成的影响等各方面与凋亡进行综合对比分析。

来源：邓海琳,古旭雅,李德红.高中生物学生理生化机制的常见误区释疑[J].生物学教学,2026,51(6):108-110.