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生命科学导论.doc

生命科学导论

为了你_迷失了原来的我
2017-09-02 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《生命科学导论doc》,可适用于高等教育领域

生命科学导论第一讲序论及生命的元素进入新世纪后人类社会面临哪些重大问题,这些问题的解决与生命科学有何关系,面对工业发展所带来的愈益严重的社会问题:人口粮食环境资源健康等举例说明生命科学本质上是一门实验科学。孟德尔豌豆杂交试验摩尔根以果蝇为研究材料发现遗传规律沃森和克里克提出DNA分子双螺旋结构模型曲颈甑实验证明“种质论”批驳“腐生论”生命科学与其它学科的交叉日益频繁请举例说明生命科学如何促进了其它某一学科的发展或其它某一学科如何促进了生命科学的发展。生物计算机光学显微镜和电子显微镜的发明促进了生命科学的发展(生物学经历了哪三个发展阶段,各发展阶段有何特征,有何代表性的人物,描述生物学阶段(世纪中叶以前)主要从外部形态特征观察、描述、记载各种类型生物寻找他们之间的异同和进化脉络达尔文《物种起源》()实验生物学阶段(世纪中到世纪中)利用各种仪器工具通过实验过程探索生命活动的巴斯德开辟微生物领域创造生物学阶段(世纪中叶以后)DNA双螺旋模型的发现(年)开创了生命科学的新时代沃森克里克(如何确定人体必需微量元素,要证明某一种微量元素在营养学上是必不可少的至少需要做下面三个方面的实验:(让实验动物摄入缺少某一种元素的膳食,观察是否出现特有的病症。(向膳食中添加该元素后实验动物的上述特有病症是否消失。(进一步阐明该种元素在身体中起作用的代谢机理。(举出三种人体大量元素和三种人体必需微量元素。CHOFeAlZn第二讲生物大分子(比较多糖、蛋白质、核酸三类生物大分子。比较项目包括:单体的名称与结构特征连接单体的关键化学键和大分子结构的方向性。多糖单体名称:单糖单体结构特征:多羟基醛或多羟基酮连接单体的关键化学键:糖苷键结构的方向性:一端的糖基有游离的半缩醛羟基,称还原端另一端的糖基没有游离半缩醛羟基,称非还原端蛋白质单体名称:氨基酸单体结构特征:同时含有α氨基和α羧基的小分子连接单体的关键化学键:肽键结构的方向性:一端的氨基酸残基带有游离氨基,称为氨基端另一端的氨基酸残基带有游离羧基,称为羧基端核酸单体名称:核苷酸单体结构特征:由碱基(嘧啶C、T和嘌呤A、G)、五碳糖(核糖或脱氧核糖)和磷酸三个部分组成连接单体的关键化学键:磷酸二脂键结构的方向性:一端的核苷酸,其C没有进入磷酸二脂键,称’末端另一端的核苷酸,其C没有进入磷酸二脂键,称’末端(什么是蛋白质的变性和复性,蛋白质的高级结构为何不稳定,变性:在较为剧烈的物理或化学因素作用下,蛋白质的正常物理化学性质发生改变生物学活性丧失。复性:已经变性的蛋白质逐渐恢复原来的高级性质又重新表现出该蛋白质的生物活性。蛋白质分子高级结构的变化主要是非共价键的改变。非共价键的键强度很弱必须要有相当多的非共价键同时起作用才足以保持蛋白质高级结构的稳定。(简述蛋白质的一、二、三、四级结构。蛋白质的一级结构是指肽链中氨基酸的排列顺序蛋白质的二级结构是指邻近几个氨基酸形成的一定的结构形状。如:α,螺旋和β,折叠蛋白质的三级结构是指整条肽链盘绕折叠形成一定的空间结构形状。如纤维蛋白和球状蛋白。蛋白质的四级结构是指各条肽链之间的位置和结构。所以四级结构只存在于由两条肽链以上组成的蛋白质。(水有何生物功能,肺泡在水环境中保证O和CO的交换水分子间氢键造成水的表面张力可使肺泡瘪塌肺泡中存在一种表面活性蛋白破坏水的表面张力使肺泡胀开(简述DNA双螺旋模型。A、两条反向平行的核苷酸链共同盘绕形成双螺旋糖,磷酸,糖构成螺旋主链B、两条链的碱基都位于中间碱基平面与螺旋轴垂直C、两条链对应碱基呈配对关系A,TGCD、螺旋直径A螺距A每一螺距中含bpDNA双螺旋可以看作是DNA的二级结构DNA的三级结构的形成需要蛋白质帮助。(简述tRNA的结构特征和功能。tRNA为单链盘绕,局部形成碱基配对tRNA的结构特征为三叶草结构,功能是在蛋白质合成中搬运单个氨基酸(RNA主要哪几种什么是mRNA它有何功能,主要有三种:信使RNA(mRNA)、转移RNA(tRNA)、核糖体RNA(rRNA)。mRNA即信使RNA,作为蛋白质合成中的模板负责把DNA中的遗传信息转达为蛋白质分子中氨基酸序列。(说明磷脂的结构、特性和生物功能。磷脂分子可以看成是一个极性头部(亲水)两条非极性尾巴(疏水)。结构:磷脂分子含一个甘油分子和两个脂肪酸分子,在甘油的第三个羟基上连一个磷酸分子磷酸后面还连着另一个小分子特性:磷脂分子中磷酸及小分子部分是极性的,即水溶性的两个脂肪酸长碳氢链是非极性的,即脂溶性的磷脂分子可以看成是“一个极性头,两条非极性尾巴”功能:生物膜的主要成分第三讲新陈代谢(酶的化学本质是什么,酶的化学本质是蛋白质有的酶仅仅由蛋白质组成如:核糖核酸酶。有的酶除了主要由蛋白质组成外还有一些金属离子或小分子参与。这些金属离子或小分子是酶活性所必须的称为辅酶辅基或辅助因子。注意:近年来已经发现了具有催化能力的RNA这些RNA称为“核酶”。(酶作为生物催化剂的特征是什么,酶作为生物催化剂的作用机理(酶是如何降低反应活化能的),它的突出优点是:何高效,降低活化能))专一性强(为何专一,分子)催化效率高(为结构))可以调节(如何调节,)酶的催化机理是降低活化能首先需要酶与底物分子结合酶蛋白结构中有底物结合中心活性中心。然后酶蛋白分子以各种方式作用于底物分子使底物分子活化起来。酶与底物的专一结合又是酶促反应专一性的体现。(什么是酶的竞争性抑制,调节物分子的化学结构与底物分子的结构相似。这些分子与底物竞争结合酶的活性中心亦会表现出酶活性的降低(抑制)。这种情况称为酶的竞争性抑制。(简述磺胺类药物的作用机理。磺胺类药物的结构:一种生长因子类似物(生长因子类似物:与生长因子的结构相似,但不具有生长因子的功能)。磺胺类药物的杀菌机理:竞争性抑制细菌体核糖体向右移三个核苷酸位置第一个tRNA脱落,准备好位置迎接第三个tRNA及其所带的氨基酸。合成过程连续进行()蛋白质合成的终止:直到在mRNA上出现休止符号的密码子。于是不再有新的tRNA上来肽链合成结束。核糖体与mRNA脱开。第四讲细胞(简述细胞学说的要点。()细胞是所有动、植物的基本结构单位。()每个细胞相对独立一个生物体内各细胞之间协同配合。()新细胞由老细胞繁殖产生。(比较真核生物与原核生物。原核细胞没有细胞核只有拟核区真核细胞中有核膜包着的细胞核还有多种细胞器(什么是细胞膜的流动镶嵌理论。细胞膜由流动的脂双层和嵌在其中的蛋白质组成。磷脂分子以疏水性尾部相对极性头部朝向水相组成生物膜骨架蛋白质或嵌在脂双层表面或嵌在其细胞周期可以区分为四个阶段:M期分裂期在这个阶段可以在显微镜下看到细胞分裂过程。G期第一间期S期DNA合成期G期第二间期G期S期和G期又总称为:分裂间期(什么叫减数分裂,减数分裂有哪些特点,对于有性生殖的物种来说,在它们的生殖器官他用一对性状杂交子一代全为显性性状子一代之间自交子二代为:显性性状:隐性性状,:分离定律的实质:在杂合体的细胞中,位于一对同源染色体上的等位基因,具有一定的独立性,生物体在进行减数分裂形成配子时,等位基因会随着同源染色体的分开而分离,分别进入到两个配子中,独立地随配子遗传给后代。他用两对性状杂交子一代全为显性性)、孟德尔第二定律,,自由组合律状子一代之间自交子二代出现四种性状其数量比例为:::自由组合定律的实质:位于非同源染色体上的非等位基因的分离或组合是互不干扰的,在进行减数分裂并形成配子的过程中,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的非等位基因自由组合。(DNA的半保留复制。DNA双螺旋在某些蛋白质的作用下解旋条链中间的碱基对分开成为条单链每一条单链都作为形成自己的互补链的膜板每条链上暴露出来的碱基各自与一个游离于核中的种三磷酸脱氧核苷酸(T、G、A、C)按照碱基配对原则配对形成与之互补的核苷酸在与单链上配对的核苷酸之间形成磷酸二酯键在DNA聚合酶的作用下形成链条新的互补链(子链)其中DNA聚合酶只能使核苷酸按’’方向连接。(什么是基因,基因的化学本质是什么,基因(遗传因子)是遗传的物质基础是DNA(脱氧核糖核酸)分子上具有遗传信息的特定核苷酸序列的总称是具有遗传效应的DNA分子片段。化学本质是DNA而非蛋白质。(显性性状和隐性性状在遗传中各有何规律,一株植株中,只有当控制某一对性状的一对遗传因子均为隐性因子时该植株才表现出隐性性状。其他情况下包括一对遗传因子均为显性或一个显性一个隐性均表现出显性性状。在显性完全时,子一代(F)只表现出某一个亲本的某个性状,称为显性形状而在子一代中没有表现出来的另一亲本性状,称为隐性性状(说出一个证明DNA是遗传物质基础的重要实验。实验一:肺炎链球菌的转化实验实验二:T噬菌体的感染实验(简述基因工程的操作流程。获得目的基因构造重组DNA分子(载体目的基因)转化或转染(使DNA重组分子进入寄主细胞)表达(外源基因在寄主细胞中表达)蛋白质产物(基因工程产品)的分离纯化(中心法则遗传信息储存在核酸中,遗传信息由核酸流向蛋白质。(什么是基因文库,从组织细胞中可以分离得到人小鼠的全套基因称为基因文库。(在构建重组DNA分子时限制性核酸遗传病是由于遗传物质发生变化而引起的疾病。遗传病包含单基因、多基因和染色体病三类。(遗传病的诊断可分为哪几个层次,遗传病的治疗可分为哪几个层次,基因诊断:()检查特征的异常代谢成份()调查家族病史以查明遗传病的遗传特征()检查异常基因是遗传病确证的关键步骤。)生理水平的治疗对症治疗()蛋白质水平治疗()基因治疗治疗:((位于常染色体上的隐性单基因遗传病有何特征,只有在父母均携带缺陷基因情况下子女才可能表现病症。(位于常染色体上的显性单基因遗传病有何特征,父母一方有病症子女出现病症的概率为,(位于X染色体上的单基因遗传病有何特征,母女常常是缺陷基因携带者。病症更多出现在儿子身上。(非洲大陆某些地区镰刀状贫血症发病率高携带者也多这些地区恰恰又是一种恶性疟疾流行地区。请问这两者之间有何关联,镰刀状贫血症缺陷基因携带者比正常人对恶性疟疾有抗性。(举例说明基因治疗的主要步骤。()找到致病基因()克隆得到大量与致病基因相应的正常基因()采取适当方法把正常基因放回到病人身体协调主要协调化学突触:神经元在突触处释放化学物质,称为神经递质突触后细胞的细胞膜上有特殊受体,与神经递质特异结合而使神经冲动的信号传播下去这种情况下的突触称为化学突触电突触的前后两层细胞膜之间间隙甚小,不足nm可以逆向传递。化学突触间隙约为nm不能逆向传递。(什么是神经递质,神经元在突触处释放化学物质称为神经递质。神经递质由突触前细胞释放通过受体作用于突触后细胞引起突触后细胞的反应。(什么叫动作电位和静息电位,()静息电位:神经元在静息状态时即未接受刺激未发生神经冲动时细胞膜mV电位差。()动作电位:当神经细胞受到刺激时细胞膜的透性急剧变化大量正离子(主要是Na)由膜外流向膜,一下子跳到mV这就是动作电位。动作电位的产生意味神经冲动的产生。(动作电位产生和传播的特点是什么,)“全或无”:刺激强度不够不产生动作电位刺激达到或超过有效强度(阈值)动作电位恒定为mV。)快速产生与传播:动作电位的产生很快大约仅需ms时间。)动作电位一经产生很快从刺激点向两侧传播传播速度可达mS。(细胞如何接受固醇类激素的信号,固醇类激素的受体在细胞质中细胞核再继续推动后面许多反应使细胞出现总效应最后使血糖上升。(什么是第二信使,将作用于细胞膜的信息传递到细胞多能性具有分化出多种组织或细胞(但是不能形成完整个体)的潜能的细胞称多能性细胞。例如生血多能干细胞只能分化成一种细胞的干细胞称单能干细胞。例如单能生血干单能性细胞(什么是分化决定子,它的化学本质是什么,细胞质中有着决定细胞分化全能性的物质称为分化决定子。其化学本质是RNA。(什么是卵子中的信息体,在卵子中母体信息以核糖核酸蛋白(RNP)颗粒形式存在其沉降系数比核糖体还大称为信息体。(简述克隆“多莉”羊的实验过程。(克隆羊成功有何理论意义,有何应用前景,理论意义)证实分化成熟的动物细胞的细胞核仍保持完整基因组具有潜在的全能性。)证实细胞质对胚胎发育分化有决定性作用。应用前景:)器官移植人体器官的代用品来自猪克隆技术使纯种猪培育时间大为缩短。)人类疾病的动物模型)珍稀濒危动物繁殖)克隆技术用于动物育种可以极大地加快育种的速度。第十一讲生态、环境与生物的多样性(种群、群落、生态系统和生物圈的含义。居住在一定地区的同一种类的相互作用的个体组成一个种群。居住在一定地区的两个以上不同物种的种群组成群落。群落是指生活于某一特定地区的相互作用着的各种生物的总和。一定地区年龄比密度性别比分布状况关键特征是“数量”:种群生态学研究外界因子(生物的、物理的)对某一种群在一定地区中丰度和分布的影响。从而构造合理的种群变动模型预测种群变化。(用于群落描述的特征有哪些,()群落的组成:有哪些种群,各个种群中的个体数量如何,()群落中的优势种群:往往是群落特征最显而易见的部分。()群落的稳定性。经受干扰的内在潜力。()群落的营养结构:着重表征群落内部各种群间关系。(什么叫生物多样性,保护生物多样性有何重要意义,生物多样性就是生命形式的多样性更多指的是自然群落中的物种多样性。意义:保护野生基因库保护农业和药物资源保护生态平衡、为什么要学习生命科学知识,生命科学是世纪自然科学的带头学科生命科学充满未解之谜生命科学与人类社会的发展息息相关。、生物科学的前沿:分子生物学的发展是生物科学发展史上的一个重要的里程碑。DNA重组技术。原生质体融合技术。、人类文明发展的三次技术革命:生物技术革命创造生命。信息革命解放大脑。工业革命世纪解放双手。、世纪将面临的许多世界性的难题:人口膨胀、粮食紧张、环境污染、能源紧缺、遗传疾病、当今人类社会面临最重大的问题和挑战人口膨胀粮食短缺疾病危害环境污染能源危机资源匮乏生态平衡破坏生物物种大量消亡。解决人类生存与发展所面临的一系列重大问题在很大程度上将依赖于生命科学的发展。生命科学对人类经济、科技、政治和社会发展的作用是全方位的。、生命科学与人类社会的发展息息相关:农业方面。能源方面。医药卫生方面。轻工业、食品工业、酶工程。其他方面。农业方面:遗传育种农作物、畜牧业的优良品种(无籽西瓜)。生物杀虫剂。人造种子。能源方面:酒精代替汽油作燃料利用太阳能。人工模拟光合作用。医药卫生方面:新的抗菌素、疫苗免疫学提高了异体器官移植的成功率并发现了自体免疫疾病的病因基因工程菌与基因疗法胰岛素、干扰素、生长激素、淋巴细胞活素、血纤维蛋白溶解剂、白蛋白、血因子、单克隆抗体、DNA探针等轻工业、食品工业:酶工程食品、医药、发酵、日用化工、轻纺、制革、水产、木材、造纸、能源、其他方面:细菌农业、环保等经济部门。发酵工程酿酒制曲、味精、抗菌素、维生素等造雪、细菌保护古建筑、无法假冒的生物笔一、生命的定义:从生物学角度的定义:由核酸和蛋白质等物质组成的多分子体系它具有不断自我更新、繁殖后代以及对外界产生反应的能力。从物理学角度的定义:“负熵”。热力学第二定律任何自发过程总是朝着使体系越来越混乱、越来越无序的方向即朝着熵增加的方向变化。生命的演化过程总是朝着熵减少的方向进行一旦负熵的增加趋近于零生命将趋向终结走向死亡。从生物物理学角度的定义:从生物物理学角度的定义三要素:物质、能量、信息。在生物体的整个运动过程中贯穿了物质、能量、信息三者的变化、协调和统一。“生命”的完整的、系统的定义:生命是主要由核酸和蛋白质组成的具有不断自我更新能力的多分子体系的存在形式是一种过程是一种现象。二、生命的涵义:生命的物质基础是蛋白质和核酸。生命运动的本质特征是不断自我更新是一个不断与外界进行物质和能量交换的开放系统。生命是物质的运动是物质运动的一种高级的特殊存在形式。三、生命起源之谜:宗教认为上帝创造了生命古代人认为生命是自然发生的达尔文的探索奥巴林的生命起源假说米勒的实验生命起源于无机物四、生命的本质特征:化学成分的同一性(生物体是由蛋白质、核酸、脂类、糖类、维生素等多种有机分子以及C、H、O、N、P、S等无机元素组成。蛋白质:由种氨基酸组成。核酸:由种核苷酸组成。各种生物编制基因程序的遗传密码是统一的各种生物都是以ATP(三磷酸腺苷)为贮能分子。)严整有序的结构(生命的基本单位是细胞。细胞的结构。整个生物界是一个多层次的有序结构:细胞组织器官系统个体种群群落生态系统)新陈代谢(生物体不断地吸收外界的物质在生物体从外界摄取物质和能量将它们转化为生命本身的物质和贮存在化学键中的化学能。分解作用(catabolism)分解生命物质将能量释放出来供生命活动之用。)应激性和运动(生物接受外界刺激后会发生反应生物的运动受神经系统的控制。)提出问题和设想:观察、提问、设想、推理、分析及实验验证等是科学创新的基本要素。在这些基本要素中天性好奇和提出好的问题是学习和创新的发动机。密切联系实践。树立正确的科学态度掌握正确的科学方法。一般研究方法:描述法、比较法、实验法、历史法。研究步骤:认识问题搜集资料提出假说检验假说评价数据结果报道、生命的物质基础遗传信息的存储和传递者核酸遗传信息的表达者蛋白质生命过程的催化剂酶生命过程的碳源和能源糖类生命体的重要构件和储能物质脂类维持生命的重要小分子物质维生素、有机物:蛋白质(protein)核酸(nucleicacid)糖(carbohydrate)脂类(lipid)维生素(vitamin)其中蛋白质是由氨基酸(aminoacid)构成的,核酸是由核苷酸(nucleotide)构成。因此氨基酸,核苷酸被称为构件分子。、无机物:水(water)无机盐碱(mineral)、遗传信息的存储和传递者核酸核酸的化学结构核酸的分类:核酸分为:脱氧核糖核酸(DeoxyribonucleicacidDNA)DNA含G、A、C、T四种碱基和脱氧核糖。核糖核酸(RibonucleicacidRNA)RNA含G、A、C、U四种碱基和核糖DNA的结构RNA的结构特点:DNA的二级结构(双螺旋)。DNA双螺旋模型的意义(能够有效地解释遗传信息的储存、传送和自我复制。提出了遗传信息的流动过程:复制DNA转录RNA翻译蛋白质)核糖核酸(RNA)分为:信使RNA(mRNA)转运RNA(tRNA)核糖体RNA(rRNA)、遗传信息的表达者蛋白质氨基酸。蛋白质的结构。蛋白质结构与功能的关系蛋白质的功能:催化功能。结构功能。防御功能。信号功能。调节功能。运输功能。运动功能。其他功能蛋白质的构件分子氨基酸:种氨基酸(特点:L型氨基酸、具旋光性、属α氨基酸(PRO为α亚氨基酸)、属两性电解质)、生命过程的催化剂酶酶的概念:酶是生物活体细胞产生以蛋白质为主要成分具催化功能的一类生物催化剂。酶的作用机制:作用特点:只催化热力学允许的反应。只加快反应速度不改变反应平衡点。对正逆反应催化作用相同。降低反应活化能。酶的催化特点:反应条件温和。高效。专一。多样。受多因素影响酶的生理意义:生物体戊糖己糖寡糖:麦芽糖(maltose)两分子葡萄糖由糖苷键连接具还原性。蔗糖(sucrose)由一分子葡萄糖和一分子果糖通过糖苷键连接而成无还原性。多糖:均一多糖:淀粉糖原纤维素。非均一多糖:透明质酸软骨素。乳糖(lactose)结合糖。、生命体的重要构件和储能物质脂类脂肪(三酰甘油:甘油和脂肪酸结合而成室温下液态的称为油固态的称为脂)(fat)脂油类脂(lipoid)磷脂(细胞膜的主要结构成分有极性的头部和两条疏水的尾部)糖脂固醇萜类其他脂类:固醇、前列腺素、结合脂类、维生素维生素A(视黄醇):维生素A又称视黄醇视网膜中的杆状细胞含有视紫红质光明亮时视紫红质分解为视蛋白和视黄醛光暗时联合为视紫红质。维生素D:维生素D有D和D两种。在人体:天然的维生素E有种即α、β、γ、δ、ξ、η、ε、ξ。VitE是一个抗氧化剂对保护线粒体膜上的磷脂有抗自由基的作用。维生素K(血凝维生素):维生素K又称血凝维生素。血凝过程中许多血凝因子的生物合成与VK有关。例如:凝血酶原、转变另速因子前体、血浆凝血酶激酶组分、司徒氏因子。维生素C(抗坏血酸):维生素C又称抗坏血酸是水溶性的维生素。人不能在体化学名称辅酶辅酶作用VitB核黄素FMN(黄素单核苷酸)传递HFAD(黄素腺嘌吟二核苷酸)VitB烟酰胺辅酶A(CoASH)传递CHCORCHCO叶酸四氢叶酸(THFA)传递一碳单位细胞生命的基本结构和功能单位、细胞类别:原核细胞(主要特点:遗传物质仅一个环状DNA无核膜无细胞器,无细胞骨架以无丝分裂或出芽繁殖。代表生物:支原体、细菌、蓝藻)。真核细胞(三大结构体系:、生物膜系统质膜、染色质(体)、核糖体、mRNA、tRNA等。、细胞骨架系统胞质骨架、核骨架)、细胞化学成分:水:无机盐:蛋白质:脂质:糖类:DNA:RNA:、植物细胞特有的结构:细胞壁(cellwall)、叶绿体(chloroplast)、大液泡(vacuole)、胞间连丝(plasmodesmata)、原核细胞与真核细胞的区别:原核细胞:没有细胞核只有拟核区没有细胞器真核细胞:细胞中有核膜包着细胞核有多种细胞器、细胞学说的基本概念:细胞是生物的基本结构单位:细胞是生命活动的基本单位除病毒外一切生物都是由细胞构成的。从生命的层次上看细胞是具有完整生命的最简单的物质集合形式。自然界存在着各种各样的单细胞生物如细菌、单细胞藻类、单细胞原生动物等。许多动物和植物是多细胞的复杂有机体在这些多细胞的生物中各种分化的细胞密切合作共同完成一系列复杂的生命活动(图)。通常多细胞生物的细胞数与生物体的大小成正比。对于多细胞生物而言不同的细胞或细胞群往往执行不同的功能有的专行营养功能有的专行繁殖功能。生物体结构越复杂细胞的分工就越细。细胞是生物的基本功能单位细胞是有机体生长与发育的基本单位细胞是生物体的完整遗传单位细胞是最小的生命单位细胞是独立有序、能够进行代谢自我调控的结构与功能体系。不同组织细胞之间存在着广泛的联系和通讯联络表现出分工合作的相互关系。一方面每一个细胞都具有一整套完备的装置以满足自身生命代谢的需要。即使在多细胞的生物体中各种组织也都是以细胞为基本单位来执行特定的功能。另一方面不同的细胞之间存在着广泛的联系和通讯联络表现出分工合作的相互关系。各种精细的分工和巧妙的配合使复杂多细胞生物的各种代谢活动有序地进行。例如读书时有多个组织中细胞的参与。翻页大脑作出的决定将通过神经细胞传递给手臂的肌细胞(图)。生物体的每一种运动基本上都可以在细胞水平上发生或最终体现出来。、细胞是生物体生长发育的基础。多细胞生物的生长主要是通过细胞分裂、增加细胞的数量并伴随细胞的分化来实现。细胞是生物繁殖和遗传的基础。细胞的形成是生物进化的起点。细胞是生物体生长发育的基础。多细胞生物体都是由同一个受精卵分裂和分化而来的。多细胞生物的生长主要是通过细胞分裂、增加细胞的数量并伴随细胞的分化来实现。细胞还是生物繁殖和遗传的基础。生物的无性繁殖依赖于细胞的直接分裂而有性繁殖形成雌雄配子和受精则涉及细胞分裂与形成合子的过程。从复杂生物体中分离出来的单个独立细胞具有遗传的全能性(图)。如胡萝卜的体细胞在合适的操作和培养条件下可诱导发育成完整的个体利用体细胞实现绵羊“多莉”的克隆证明动物的性细胞和体细胞也可实现类似于植物那样的操作。生命的起源还以细胞的形成为完整生命出现的标志细胞的形成又是生物进化的起点。、生物膜系统:质膜(plasmamembrane)reticulum)高尔基体(Golgibody)溶酶体(lysosome)线粒体(mitochondria)叶绿体(chloroplast)、质膜的分子结构脂质(lipid)质膜结构的分子骨架主要是磷脂以及糖脂和胆固醇磷脂性质:磷脂是双极性分子在水环境中自发形成的双分子层或脂质体是水溶性分子难以通过的天然屏障。膜蛋白酶受体:与磷脂双分子层结合执行各种功能分为:运输载体蛋白连接蛋白、内质网功能:蛋白质的合成脂质的合成蛋白质的合成脂质的合成。蛋白质的修饰。蛋白质的修饰、高尔基体功能:蛋白质修饰与加工(糖基化等)蛋白质的分选蛋白质和脂质的运输蛋白质分泌等、线粒体的主要功能:线粒体是细胞进行氧化呼吸产生能量的地方在线粒体中进行的代谢途径主要有:三羧酸循环氧化磷酸化参与脂肪酸代谢绿色植物和光合细菌摄取太阳光使二、叶绿体的光合作用:光合作用氧化碳固定成为有机物光合作用是一切生命得以生存的基础、染色质与染色体:染色质(chromatin)间期细胞确保染色体能够自我复制。着丝粒:使复制了的染色体能够平均分配到子细胞中。端粒:使DNA能够完成复制保持染色体的独立性与稳定性、细胞的增殖与分化:细胞繁殖(cellreproduction)细胞生命的一个基本特征。单细胞生物以此繁殖后代而多细胞生物则依赖它来完成个体发育。它是细胞分化的基础。、细胞分化:细胞分化表现为细胞间产生稳定差异分化方向的确定往往早于形态差异的出现细胞生理状态随分化水平提高而变化、克隆的概念:克隆指从同一个个体经过无性繁殖而来的具有与母体完全相同的遗传基因的后代以及由这些后代所组成的群体。、生物克隆技术的过程:供体细胞的准备去核卵的准备细胞核移植到去核卵中胚胎移植与培养、干细胞的种类与特性:在动物胚胎发育早期受精卵分裂产生了卵裂球如果将卵裂球中这些相同的细胞相互分离其中每一个细胞都可以独自继续分裂和分化发育成正常的生物个体。这种具有无限的或可被延长的自我更新和分化能力并可分化产生至少一种特化的细胞称为干细胞。具有自我更新、高度增殖和多向分化的潜能。按照干细胞的组织来源它们可分为胚胎干细胞、造血干细胞、表皮干细胞、神经干细胞等多种类别。除了胚胎干细胞外造血干细胞、表皮干细胞、神经干细胞等又称为成体干细胞。授课纤维素分解生物塑料(聚羟基丁酸)化妆品(苹果酰酪氨酸)甜味剂(槟榔糖蛋白)、生物芯片技术:生物芯片是指本身贮存有大量的生物信息并能够对生物分子或组分进行高通量快速并行处理和分析的薄型固体器件。目前最主要的生物芯片都是DNA芯片或基因芯片它们是DNA杂交探针技术与半导体工业技术相结合的结晶。该技术系指将大量(通常每平方厘米点阵密度高于)探针分子固定于支持物上后与带荧光标记的DNA样品分子进行杂交通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息。DNA芯片由于同时将大量探针固定于支持物上所以可以一次性对样品大量序列进行检测和分析。通过设计不同的探针阵列、使用特定的分析方法可使该技术具有多种应用价值如基因表达谱测定、突变检测、多态性分析、基因组文库作图及杂交测序等。DNA芯片可用于大规模筛查由基因突变所引起的疾病预计DNA芯片诊断技术不久将会在疾病的分子诊断方面得到广泛的应用。人类基因组计划完成后利用DNA芯片分析基因组及发现新基因等具有很大的优势。DNA芯片技术用于基因组分析时具有样品用量小、信息量大、分析方法简易快速、自动化程度高等多项优点。生物芯片具有仪器体积小、重量轻、便于携带等特点作为一项全新的技术具有集成化、并行化、高通量、自动化和微型化的优势在许多领域具有广泛的应用。目前最主要的生物芯片都是DNA芯片或基因芯片它们是DNA印迹探针技术与半导体工业技术相结合的结晶。年底美国的Affymetrix结合照相平板印刷、计算机、半导体、寡核苷酸合成、荧光标记、核酸探针分子印迹和激光共聚扫描等高新技术研制创造了世界第一块DNA芯片DNA芯片的问世由于其巨大的应用潜力立即引起科学界的极大兴趣和高度关注。DNA芯片技术包括了芯片基质材料的选择和处理核酸芯片的制作核酸印迹印迹信号的读取和印迹数据的分析个方面。DNA芯片由于同时将大量探针固定于支持物上所以可以一次性对样品大量序列进行检测和分析从而解决了传统核酸杂交技术操作繁杂、自动化程度低、操作序列数量少、检测效率低等问题。生物芯片技术应用前景:能源:绿色石油垃圾光和放氢气环境:净化有毒污染(基因工程菌)材料:蜘蛛丝蛋白人造骨骼、血管、皮肤等C(纳米材料)遗传生命延续的保证、遗传学的概念:遗传:生物世代间的延续变异:生物个体间的差异遗传学:研究生物的遗传与变异的学科、基因的概念:孟德尔遗传因子基因位于染色体上DNA与染色体的关系从DNA到蛋白质DNA与性状、基因在遗传中的作用基因与性状常染色体上基因的遗传性染色体上基因的遗传性别决定性别畸形多基因遗传、基因与性状:性状是由基因与环境共同作用的结果(显性基因显性性状隐性基因隐性性状致死基因致死作用)、常染色体:显性基因的遗传、隐性基因的遗传(白化病、先天性聋哑、先天性高度近视)、性染色体:伴性遗传:决定性状的基因位于性染色体上。伴性遗传:决定性状的基因位于性染色体上、性别决定:性染色体决定性别、单倍体决定性别、环境决定、基因决定性别、性别畸形:性染色体与性别畸形、基因与性别畸形、多基因遗传:数量性状:其变异在一个群体中是连续的数量性状受环境的影响甚为明显。环境引起的变异一般只表现于当代不能连续。遗传变异是可以遗传的。遗传变异对数量性状的作用用遗传率来表示:遗传变异遗传率()=X总变异(遗传变异环境变异)遗传率高说明群体的变异主要是由遗传变异引起的。、生物的变异:染色体的畸变、基因突变、基因突变:基因的结构发生改变编码氨基酸的DNA碱基发生变化通常有碱基替换移码突变等。三联体密码改变编码的氨基酸、蛋白质的结构功能随之改变。诱发基因突变的因素又称诱变剂常见的诱变剂有:()烷化剂:引起DNA中A和GT和C碱基转换()碱基类似物:以假乱真如:Bu氨基嘌呤()造成DNA增加或减少一、二个碱基:吖啶类染料氮芥类衍生物等、遗传与优生:遗传病:是指遗传物质改变而导致的疾病、遗传病诊断与治疗遗传病的治疗:转移载体化学疗法与物理疗法基因治疗的方式反义疗法核酶的基因治疗优生学:预防性优生学(负优生学):研究降低产生不利表现型的不利基因的途径。A、开展婚前检查B、禁止近亲结婚C、提倡适龄生育:岁以下年轻母亲所生子女中先天畸形发生率比,岁者要高岁以上母亲所生子女中先天愚型的发病率要比,岁者高倍。D、开展遗传咨询E、开展产前诊断F、妊娠早期避免接触致畸剂:如链霉素可致胎儿听神经受损氯霉素可致灰色综合症电离辐射可致胎儿生长缓慢演进性优生学(正优生学):研究增加产生有利表现型的有利基因频率的方法、基因工程:人类基因组计划(基因组(genome)是一个单倍体细胞)遗传学图(geneticmap)选择遗传标记以cM(摩尔根重组单位)为图距单位。人的基因组巳有,多个信息丰富的遗传标记分辨率巳达cM(cM=,Kb)物理学图(physicalmap)以碱基对数为图距单位由已知序列作为基因的物理图标现分辨率巳达到Kb以map)分子水平的物理学图即DNA的碱基排列图可望在年map)转录图是基因图的雏形现至少巳有万个cDNA序列并正在以每天,多个的速度增长。后基因组计划:基因克隆计划:克隆和鉴定人的万个基因基因组多样性计划:群体多样化的研究代表基因组到个体基因组的研究cDNA计划:目标是建立不同组织、不同基因在不同时期的表达“目录”即个体基因表达的时空图蛋白组计划:HGP的基因序列可以马上转化为信息的和物质的蛋白质一级结构。仿照HGP从单一的蛋白质转向大规模的种类、结构和功能的研究细胞计划:从分子水平到细胞水平的研究中国的HGP指导思想:参与、分享重点是利用我们的资源依靠我们自己的力量为我们的子孙克隆我们自己的基因植物概述、动物与植物的区别、植物在自然界中的作用:光合作用是世界上最重要的同化合成过程参与了自然界中的物质循环植物生活史的起点孢子和种子、组织:概念形态结构相似、生理功能相同的细胞群类型分生组织成熟组织原生分生组织薄壁组织初生分生组织保护组织次生分生组织输导组织顶端分生组织机械组织居间分生组织分泌组织侧生分生组织、植物的繁殖:植物由种子萌发形成幼苗及根、茎、叶的生长是植物的营养生长根、茎、叶属于植物的营养器官。当植物的营养生长发展到一定时期为了繁殖后代、延续种族植物体进入到生殖生长阶段产生具生殖功能的细胞和器官。植物的繁殖方式包括营养繁殖、无性生殖和有性生殖种方式。植物营养体的一部分从母体分离开直接形成新个体的繁殖方式称为营养繁殖。无性生殖是指一些具有生殖功能的细胞不经过两性的结合直接发育成新个体的过程。有性生殖是指通过两性细胞的结合形成新个体的过程。这些性细胞称为配子为单倍体。两个配子结合形成二倍体的合子由合子再发育形成新的个体。授课组织培养作物设施生产植物次生代谢产物利用:发酵工程天然产物利用、植物对人类的贡献:为农牧业的发展提供饲料、人类生活提供能源、为人类提供纤维和建筑材料、为人类提供药材为人类提供文化基质造纸原料、为人类固沙防风调节气候及美化生活动物、动物界大约有万种根据结构水平分为:原生动物亚界、后生动物亚界分为四个纲:鞭毛纲、肉足纲、孢子纲、纤毛纲、免疫识别系统:免疫:依靠抗体抵抗疾病或依靠T细胞直接进攻外来者的机制。免疫反应:免疫过程包括的一系列反应。免疫系统:参与免疫反应的各种细胞、组织和器官。免疫系统的信息传递:识别标志、识别系统、免疫缺陷综合症艾滋病、巨噬细胞:由单核细胞(一种吞噬性白细胞)特化而来细胞授课内容:炎症反应也是一种非特异性防御现象。人体任何组织受到损伤时不论是由于病原体的入侵还是由于体表受到的机械性损伤甚至是蚊虫的叮咬都会引起炎症反应。如果你仔细观察自己被蚊虫叮咬后的皮肤便可看到炎症反应的外在迹象:被叮咬区域变得红肿。当我们的手指不小心被刀划破时受伤的皮下组织暴露于空气中很快受到了细菌的感染这时炎症反应便会出现。首先破损细胞立即释放组胺等化学示警信号引起邻近血管扩张并增加了血管的渗透性使流向伤口的血液增多。同时更多的白细胞进入到伤口对已经侵入的细菌进行吞噬性攻击。由于细胞的增加和血管的挤压、血液与组织液的增加和流动造成了伤口局部区域的红肿、发热等症状(图)。炎症反应的结果使受伤组织减弱或消除了细菌的感染同时吞噬攻击细菌后的白细胞也与细菌同归于尽。伤口化的脓就是炎症反应时死亡的白细胞和毛细血管流出液的混合物。在更强烈的炎症反应中白细胞遭遇入侵微生物时会释放出一种调节性化学分子白细胞介素白细胞介素经过血液输送到大脑与细菌内毒素共同作用刺激下丘脑中神经元导致体温上升到正常()以上即出现了发热现象。体温升高(发热)可刺激白细胞的吞噬作用还可以增加肝和脾中铁的浓度以降低血液中铁的浓度由于细菌的生长和繁殖需要大量的铁血液中铁浓度的降低可以抑制细菌的生长。但是发热对机体也有伤害作用高热超过往往会危及生命。、艾滋病:授课内容:年首例艾滋病(AIDS获得性免疫缺陷综合征)被确认到现在多年过去了艾滋病不但没有被消灭相反却在全球疯狂地蔓延开来。全球有近万艾滋病病毒感染者其中约万人已经死亡。虽然艾滋病最早在撒哈拉沙漠以南的非洲国家蔓延最为严重近年来亚洲的艾滋病患者人数迅速上升我国目前约有近万感染者感染者有逐年增加的趋势。在我国中部某些地区年前因不规范或非法采血供血活动助长了艾滋病的传播感染者多以村为单位呈高度聚集分布造成了艾滋病流行进入高发期艾滋病的防治形式不容乐观。由于艾滋病感染和传播迅速目前还没有有效的治疗方法因此它是人类健康的重大威胁者。年月世界卫生组织(WHO)确定每年的月日为“世界艾滋病日”以红丝带为警醒标记以提高国际社会对艾滋病的重视。艾滋病是由人类免疫缺陷病毒(HIV)引起的获得性免疫缺陷综合征。HIV是一种逆转录病毒可特异性地侵犯CDT细胞破坏人体细胞免疫功能。HIV一旦开始繁殖它们就杀死寄主细胞然后感染其他细胞最终摧毁人体的免疫能力。这时由于失去了免疫能力哪怕是任何最轻微的感染都会直接威胁到人的生命。授课行为的发生:先天性定型行为(趋性、反射、本能)、后天性习得行为(印随学习、模仿学习、判断与推理)微生物微生物的种类光能自养型光能异养型化能自养型化能异养型、微生物的概念:微生物(Microorganism,microbe)是指一大类形体微小(小:观察借助光镜测量单位为微米或纳米)、结构简单(简:简单多细胞单细胞无细胞结构)的低等(低:进化程度低为原始的生命形式)生物的总称。、微生物的细胞类型:真核细胞的主要特征:有核膜核仁染色体有细胞器核糖体为S。原核细胞的主要特征:无核膜、核仁、染色体仅有裸露的DNA链形成的核区域称核质体无细胞器核糖体为S、微生物的种类:一、原核生物:细菌、放线菌、衣原体支原体、立克次氏体、蓝细菌二、真核生物:真菌(霉菌、酵母菌等)、原生动物、单细胞藻类三、非细胞生物:病毒、类病毒、拟病毒、朊病毒等、细菌:形态(球形、杆形、螺旋形、弧形)。结构(基本结构:细胞壁细胞膜细胞质核质体特殊结构:荚膜芽孢鞭毛)。培养特征(液体培养基上:均匀混浊沉淀生长表面生长)细菌的分类依据:以能量来源分(光能型:以光为能源化能型:以物质氧化释放的能量为能源)、以可利用的营养物质分(自养型:以无机物为碳源异养型:以有机物为碳源。)细菌的四种营养类型:、细菌的繁殖方式:二分裂法繁殖:细胞增大DNA复制横隔形成细胞分成两个DNA分别进入子细胞细胞分离。、细菌的传统分类:革兰氏阳性菌:经有机溶剂脱色后保持初染的紫色革兰氏阴性菌:有机溶剂可脱去初染颜色。、非细胞型生物病毒:概念(病毒是一类既具有化学大分子属性和生物体的基本特征又具有细胞外感染性颗粒和细胞由透镜(晶状体)在视网膜上形成光学图像后经过视细胞、双极细胞、输出细胞(神经节细胞)而送往大脑中枢)、水母与电子耳、控制仿生:蛇的红外探测、蝙蝠与超声波、蛾的反雷达技术、动物的天然导航、动物的天然导航:一些动物利用日月星辰导航也有些动物利用海流、海水成分、地磁场、重力场等进行导航为研制通讯设备和新型导航仪器提供启迪。、拟态仿生:定义:生物界中普遍存在着拟态现将拟态用于工程技术中去就叫拟态仿生、力学仿生:生物与造船、生物与飞机、生物与建筑、化学仿生:人工嗅觉、仿生物膜、仿生物膜细胞膜的结构特点:细胞膜的流动镶嵌模型:()脂双层形成框架()蛋白质镶嵌其中()具有动态特点人工膜的特点:化学组成和厚度与天然膜相似:能有效地分开两种不同的水相具有结构和化学两能源碳源光光无机物有机物物质氧化释放能量无机物物质氧化释放能量有机物侧不对称性易于操作能用来研究膜的向量功能(如传递等)。、智能机器人生物计算机:特点:能制成超高密度的线路、能使生物本身固有的自我修复机能得到发挥即使芯片中出了故障本身也能修复从而使它成为一种具有永久性的不出故障元件、只要用少量的能量就能工作不存在发热问题现代生物技术、什么是生物工程:生物工程是生物技术的总称是对生命有机体在分子水平、细胞水平、组织水平、个体水平进行不同层次的创造性设计和改造使之能定向组建具有特定性状的新物种或新品系从而造福人类的现代应用技术、研究生物工程的意义:使人类进入了按照自己的需要人工创造新生物的伟大时代。它是世界新技术革命的三大支柱之一(信息、材料、生物工程)具有相当大的潜在生产力、生物技术的四大体系:基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程、基因工程:定义(将不同生物的外源DNA(基因)插入到载体分子上形成“杂种”DNA分子导入受体细胞中扩增和表达)基因工程的基本原理(生物的性状大都可以遗传改变基因就可改变性状。)基因工程技术上的三大发明(限制性运送遗传物质的工具如质粒、病毒等。逆转录酶:从mRNA到DNA使真核基因制备成为可能)、基因工程基因工程的用途(分子生物学研究、改造生物创造对人类有用的新品系、新物种)、限制性包括:质粒载体、噬菌体载体、复合载体、病毒载体、基因工程的基本过程:步骤一:获得DNA片段取得目的基因。步骤二:DNA片段和载体DNA在体外连接。步骤三:将重组的DNA引入宿主细胞。步骤四:选择、筛选、基因工程的成果:固氮基因的应用、抗卡那霉素基因的应用、基因工程产品介绍:生长激素和人胰岛素、疾病诊断、细胞工程:定义:将一种生物细胞中携带全套遗传信息的基因或染色体全部转入另一种生物细胞从而改变细胞的遗传性改造生物的性状和功能。它包括细胞融合、细胞器移植、染色体工程、细胞和组培技术等、体细胞杂交细胞融合技术:通过生物学、化学或物理学的方法使两个不同种类的体细胞融合在一起从而产生具有两个亲本遗传性状的新细胞、植物组织与细胞培养:组织培养快速无性繁殖利用植物组织、植物细胞的全能性进行快速无性繁殖。优点可固定杂种优势免除制种环节对珍贵植物的引种生产具有特别意义举例组织培养法再生兰花人工种子、酶工程:定义:利用酶的特异催化功能将一种物质转化为另一种物质的技术基本步骤:将酶制剂精制成固相的酶然后将其组装在特殊的器件中形成生物反应器利用这种反应器将底物转化为人类需要的产品。优点:快速高效产品回收和提纯工艺简便酶工程研究的两个方面:酶分子的改造与修饰:通过这种改造来改变酶的物化性质及其生物活性甚至赋予新的功能提高其在不良环境中的稳定性扩大酶的应用范围。酶抑制剂的开发研究:所谓酶抑制剂是指能引起酶分子活力下降甚至完全丧失的物质、发酵工程:定义:是工程学与微生物学的结合利用微生物的特性通过现代化工程技术生产有用物质或直接将其应用于工业化生产的一门技术。包括菌种选育、菌种生产、优点:投资省见效快污代谢产物发酵和分离以及微生物机能的利用等。染小。应用范围:微生物菌体的生产和利用、微生物代谢产物的应用、微生物机能的应用

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生命科学导论

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