现代生物学导论
现代生物学导论复习资料
现代生物学导论复习资料1.为什么骡子可以正常地进行有丝分裂，却不可以正常地进行无丝分裂？马有32对染色体，驴有31对，骡子有63条，为什么可以有丝分裂不可以减数分裂2.一细菌有ABCD代谢途径，只有A时，不能正常生长，但只有B、C或D时可以，什么原因？3.什么是有性生殖和无性生殖？请简述它们的特点。
无性生殖：是由生物个体的营养细胞或营养体的一部分，直接生成或经过孢子而产生出两个以上能营独立生活的子体的方式。
特点：⒈无两性的结合，遗传性与亲本相同，有利于保持亲本的优良性状。
⒉不经过胚胎发育阶段，生长发育的过程较短，有利于种族的繁衍。
有性生殖：两个异性单倍体配子相结合而产生新的一代个体的方式称为有性生殖。
有性生殖的共同点:传代通过有性别的细胞或配子并由异性配子相结合成为合子是生物界传种接代的基本方法。
特点：1.由于有性生殖是通过两性细胞结合而发育来的，所以从两个不同的亲本细胞获得的遗传特性比较丰富，变异性也大。
2.丰富的遗传性，使后代具有更适应外界环境的能力。
4. 生物多样性是什么?生物多样性丧失的原因是什么？保护措施是什么?丧失原因：栖息地的丧失和片段化掠夺式的过度利用环境污染农业和林业的品种单一化外来种的引入保护措施：就地保护：建立自然保护区和国家公园迁地保护：建立种子库、基因库、植物园、动物园控制污染生物多样性价值提供基本食物、蛋白质、药物、工业原料固定能量、调节气候、稳定水文、保护土壤储存必要元素，促进元素循环维持进化过程对污染物的吸收和分解作用7.细胞跨膜运输的种类和不同点被动运输－顺化学梯度，不需要消耗能量简单扩散（自由扩散）易化扩散（需通道蛋白和载体蛋白)主动运输—逆化学梯度，需蛋白，需耗能内吞与胞泌—生物大分子或颗粒物质的跨膜运输，涉及膜的融合和断裂，需要能量8.生物密码子的主要特征简并性：数个密码子编码同一个氨基酸通用性：所有生物采用同一密码字典.摇摆: 反密码子的第3个碱基可选择不同碱基（与密码子）配对偏爱: 摇摆密码子使用频率不同.偏离: 在不同场合同一密码子含义不同非重叠性方向性起始密码兼职性9.酶催化的特点1.催化效率很高——107-132.酶催化的专一性对催化的反应物是专一的对催化的反应是专一的3.作用条件是温和的（高温等失活—稳定性差）4.酶的作用是受调节控制的。
现代生物学导论知识点整理
知识点共价键和离子键是形成细胞内分子的主要化学键。
氢键和疏水作用是细胞内分子间的主要化学键。
贮藏多糖：淀粉、糖原；结构多糖：纤维素、几丁质蛋白质的一级结构：20种氨基酸以肽键形式的共价键连接起来的线性序列。
一级序列具有N端和C端。
蛋白质的合成是从N端起始，到C端终止。
蛋白质常见的二级结构：a-螺旋、b-折叠蛋白质的功能取决于在三级结构的建立以及动态的四级结构原核细胞：遗传的信息量小，遗传信息载体仅为一个环状DNA。
细胞内没有分化出以膜为基础的、具有专门结构与功能的细胞器和细胞核膜。
如细菌、蓝藻、支原体（最小的细胞）真核细胞：以脂质及蛋白质成分为基础的生物膜结构系统；以核酸（DNA或RNA）与蛋白质为主要成分的遗传信息表达系统；由特异蛋白分子装配构成的细胞骨架系统生物膜特性：磷脂双分子层、膜的流动性、膜的不对称性、膜的镶嵌性（外周蛋白、整合蛋白）、膜蛋白的极性。
膜的受体蛋白：离子通道偶联受体、G蛋白偶联受体、酶偶联受体细胞外被（存在于动物细胞，又叫糖萼）细胞壁（植物）细胞连接：紧密连接、桥粒、间隙连接、胞间连丝Na+-K+泵由ATP 提供能量Na+-K+泵与葡萄糖载体蛋白的协同运输细胞的内膜系统：细胞内在结构、功能及发生上相关的，由膜包围形成的细胞器或细胞结构液泡功能：有机物、无机离子贮藏库；植物的溶酶体，含水解酶；代谢副产品丢弃场；色素；增加细胞体积与表面积，有利于物质吸收。
细胞骨架：蛋白质纤维组成的三维网架结构，分为微管、微丝、中间纤维。
微管：a、b 球状微管蛋白组成，维持细胞形态、细胞器定位，胞内物质运输，鞭毛、纤毛、染色体的运动微丝：肌动蛋白组成的微丝，肌肉收缩，细胞分裂，维持细胞形态中间纤维：多种蛋白组成，细胞承受机械压力抑制剂：竞争性抑制剂、非竞争性抑制剂细胞呼吸的三个阶段：1.NAD 辅酶Ｉ（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）:脱氢酶辅酶，携带和传递氢，是呼吸链中的一环。
2.三羧酸循环(又称Krebs 循环,柠檬酸循环)：丙酮酸à乙酰辅酶A （三羧酸循环底物）3.电子流动àH+化学渗透àATP合成电能à化学能.电子流动à受体NADP+ àNADPH合成电能à化学能.减数分裂：细胞进行一次DNA 复制，随后进行两次分裂，染色体数目减半的一种特殊的有丝分裂。
现代生物学导论
现代生物学研究 领域：基因组学、 蛋白质组学、生 态学等多元化发 展
生物学的分类和领域
分类：动物学、植物学、微生 物学等
领域：分子生物学、细胞生物 学、生态学等
交叉学科：生物化学物理地质 材料科学等
应用领域：医学、农业、工业 等
生命的物质基础
第三章
组成生物体的化学元素
生命的基本元 素包括碳、氢、
生物进化的机制：自然选择、突变、基因重组等
生物进化的意义：揭示生命起源和演化的奥秘，指导人类对自然和生命 的认识和保护
物种的形成和演化
物种的形成：生物进化论认为物种是通过自然选择和遗传变异逐渐演化而来的。 演化的证据：化石记录、生物地理学、胚胎发育的相似性等提供了生物进化的证据。 演化的机制：遗传突变、基因重组和自然选择是推动物种演化的主要机制。 演化的方向：适应环境是物种演化的方向，适应环境的物种能够更好地生存和繁衍后代。
生物大分子和细胞结构的研究对于医学、农业、工业等领域的发展和应用具有重要意义。
细胞的能量代谢和物质循环
细胞通过呼吸作用产生能量，为生命活动提供动力
物质循环是生物体与外界环境之间进行物质交换的过程
细胞内的物质循环与能量代谢密切相关，共同维持细胞正常生理功能 细胞内的能量代谢和物质循环是相互依存、相互制约的过程，共同构成 生命活动的核心环节
遗传和基因
第四章
遗传物质的本质和作用
遗传物质是DNA， 具有携带生物遗传 信息的功能
DNA通过复制将 遗传信息传递给下 一代
DNA上的基因通 过表达蛋白质来发 挥其作用，控制生 物体的性状
遗传物质的研究对 于理解生物进化、 疾病诊断和治疗等 方面具有重要意义
基因的复制、表达和调控
基因复制：DNA的复制过程，确保遗传信息的传递 基因表达：转录和翻译的过程，将基因信息转化为蛋白质 基因调控：表观遗传学、转录因子等对基因表达的调控方式 基因突变与疾病：基因突变如何影响人类健康和疾病的发生
4.现代生物学导论 Lecture 04
转录/Transcription是遗传信息由DNA转换到RNA的过程，是DNA指导下RNA的合
成。 作为蛋白质生物合成的第一步，转录是mRNA以及非编码RNA（tRNA、rRNA等）的合 成步骤。 转录中，一个基因会被读取、复制为mRNA；就是说一特定的DNA片段作为模板，以 DNA依赖的RNA聚合酶作为催化剂而合成前体mRNA的过程。 转录的起始是由DNA启动子(Promoter)控制的,控制终止的部位称为终止子(terminator).
启动子(promotor)在遗传学中是指一段能使基因进行转录的DNA序列。
In genetics, a promoter is a region of DNA that facilitates the transcription of a particular gene. Promoters are located near the genes they regulate, on the same strand and typically upstream (towards the 5' region of the sense strand). 启动子可以被RNA聚合酶辨认，并开始转录。在RNA合成中，启动子可以和决定转录的 开始的转录因子相互作用，继而控制细胞开始生产哪一种蛋白质。
SD sequence： 原核生物基因转录和翻译几乎在胞质中同时发生，在mRNA 5’端起始密码子AUG上游3~-11处，为核蛋白体rRNA的结合位点（3-9bp） 。因由Shine-Delgarno发现，又称SD 序列。此序列富含A-G，恰与16S RNA 3’端富含T-C的序列互补，因此mRNA与核蛋白体 sRNA容易配对结合。因此SD序列对mRNA的翻译起重要作用。
mRNA的加工和结构
现代生物学导论教学大纲
《现代生物学导论》教学大纲
课程名称：现代生物学导论 essentials of life science
学时：48学时学分：3
一、教学目的及任务
生命科学已经成为社会进展和科学进步的重要内容，在人类社会生活中扮演着重要的角色，与其它各领域、与每一个个体都有着紧密的关系，《生命科学导论》的教学目的和要求包括以下内容：
一、第一让学生了解与自身健康、发育相关的内容，从每一个具体生命所关注的问题
切入，以提高学生对这门课程的爱好；
二、让学生了解那些对社会生活产生重要阻碍的生命科学的热点问题及其生物学原
理。
既达到知识的普及，同时又给予哪些有爱好的同窗有了进一步试探的空间；
3、让学生了解生命科学的最新进展状况，尤其是与其本专业相交叉的研究进展和前
景；这门课程的开始，既是生命科学知识的普及，开阔了同窗们的视野，同时又从某种意义上说，为跨学科人材的培育打下了坚实的基础。
二、教学内容及课时分派
第一章绪论（ 6学时）
简介：生命的概念和生命的大体特点、人类熟悉和研究生命的历程及现代生命科学的重大意义。
具体内容：
1 什么是生命
2人类研究生命的不懈尽力
3迎接21世纪的现代生命科学
第二章生命的物质基础（ 6学时）
简介：对组成生命的小分子和大分子蛋白质、核酸、脂类和糖类的分子结构与功能及参与的生命活动进程进行介绍。
具体内容：
1 生物元素
2 生物小分子
3 生物大分子
4 生命的新陈代谢：能量代谢、物质代谢。
现代生物学导论
现代生物学导论现代生物学是对生物体、细胞和生命过程的学习和研究，涉及了各种不同的领域和技术，如分子生物学、细胞生物学、遗传学、生态学等等。
本文将从这几个方面来介绍现代生物学的基本知识和技术，以及它们对我们理解生命过程以及人类生活的意义。
分子生物学分子生物学是研究生物领域中的分子结构、功能、组合及其相互作用的学科。
分子生物学技术的快速发展使得我们能够更深入地了解生命体系的基本单位——生物分子。
其中一个重要的应用就是通过DNA技术来解析基因，对某些疾病的治疗和预防提供了更为准确和高效的方法。
例如基因治疗、抗癌药物等。
随着分子生物学技术的不断发展，未来还将出现许多新的技术，比如人工合成DNA等。
细胞生物学细胞是生命的基本单位，是生物中最小的自主可复制体。
细胞生物学是研究细胞结构、功能，以及细胞在生物学过程中的作用和影响的学科。
在现代医学和科学技术的发展中，细胞生物学技术显得尤为重要。
例如利用细胞培养技术可以火遍制造药物、细胞移植等等。
另外，通过细胞的研究，我们也可以解开一些传染性疾病的谜团，对病原体进行更精准的识别和治疗，让人类健康更加可靠和安全。
遗传学遗传学是研究遗传信息的遗传规律以及生命形成、发展和变化的学科。
在现代生物学中，遗传学被认为是最为重要的一获取。
通过遗传学的基础知识，使得我们能够更加深入地了解生命为什么会这样变化，包括习得的特殊技能、后天的病变，以及染色体和DNA本身的突变和改变。
随着人类基因服务和其他技术的发展，我们将探索新的知识领域，比如基因改造、基因编辑等等。
然而，由于其影响往往十分深远和重大，因此需要广泛的政治、伦理、道德和文化讨论，来确保这些新技术的发展和应用得到广泛的支持和认可。
在这个过程中，遗传学也将进一步演变成为一种跨学科的知识体系，与众多其他领域进行共同探索和发展。
生态学生态学是研究物种和环境相互作用、以及生态系统的组成和演变的学科。
在当今的人类社会中，环境和生态之间的关系已经成为了许多关于全球性变化的研究热点。
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13.3 达尔文进化论的发展——
现代综合进化论（modern synthesis）
种群而非个体是生物进化的单元； 种群是指一个地域中某一物种的全体成员能通过
有性生殖而交流基因的群体。 基因库（gene pool）：一个种群全部个体所带
有的全部基因（包括全部等位基因）的总和，就 是一个基因库。
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基因型频率（genotypic frequency）：在 一个种群内，由同源染色体同一位点上的等位 基因所构成的不同基因型所占的比例，就是基 因型频率。 基因频率（gene frequency）：一个种群内 某一等位基因占它的全部等位基因总数的比例 ，即为该基因的频率。
THNMR YAN
例如某一种群中的几个或几十个个体迁移到另一 个地区而定居下来，并与原种群隔离而自行繁衍后代， 结果产生与原种群不同的特殊的基因频率，新的特殊的 基因频率取决于建立者的基因频率。
瓶颈效应（bottle neck effect）：
种群个体数量随季节变化，数量减少的时期 即瓶颈时期，结果与建立者效应相似。
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2、非随机交配的影响； 3、突变和新基因加入（新个体迁入） 的影响； 4、自然选择的作用在于定向地改变种 群的基因频率；
THNMR YAN
13.4 现代综合进化论的发展(了解)
现代综合进化论难于合理解释生物“大 进化”过程 生物“大进化”过程并非“渐变“和 “匀速”的，而是“快速进化”和“进化 停滞”相间的。
生存环境的相对适应。
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13.2.1 生物进化研究内容及方法论（了解）
生物进化的主要研究内容 1.研究进化的过程（将进化作为一个历史过程来研究）
现代生物学导论
四、讨论：
• 1.生态工程建设的目的是什么？ • 2.解决经济发展与环境问题的根本原则是 什么？ • 3.生态工程是一门 生态学 、 工程学 、 • 系统学 和 经济学 等学科交叉而产生 的新兴学科。 • 4.生态工程遵循的基本原理是什么？
五、物质循环再生原理：
• 1.基本内容： • 2.类型：水循环、气体型循环、沉积型循环 • 1）水循环线路： 地球表面 蒸发 大气圈 降水 地球表面 2）气体型循环包括氮、碳、氧等元素的循环。物质 的主要储存库是大气和海洋，具有明显的全球性， 循环性能最为完善。 3）沉积型循环包括P、S、K、Na、Mg、Fe、I2、Cu 等物质的循环，其储存库主要是岩石、沉积物、土壤 等，主要通过岩石的风化和沉积物的分解， 转变为可以被生物利用的营养物质，转化速率 缓慢。
专题5:生态工程
本专题题图寓意：
• 干裂的土地，赤红的荒山，意味着不断恶 化的 生态环境 ，幼苗的上方是蔚蓝的地球， 地球似乎化作一滴甘露，滋润着大地；幼 生态 苗又可寓意为 工程，虽然柔弱，却 顽强地支撑着地球；地球和幼苗组合和谐， 象征着希望。
生态工程的概念：
生态工程的概念：
• 人类应用生态学和系统学等学科的基本原 理和方法，通过系统设计、调控和技术组 装，对已破坏的生态环境进行修复、重建， 对造成环境污染和破坏的传统生产方式进 行改善，并提高生态系统的生产力，从而 促进人类社会和自然环境和谐发展。
• 1.生态工程的基本原理。
• 2.生态工程的系统学和工程学原理。
• 一、讨论：阅读课本内容，在必修本生态系统及
其稳定性的学习后，你对生态工程的应用前景肯定
吗？• 二、阅读课本后，源自成《优化》自学导引。 • 三、自学探究
• 1.关键概念：生态工程、生态经济、石油农业、生 物质、生物质能 • 2.关键原理：物质循环再生、物种多样性、协调与 平衡、整体性、生物工程系统学和工程学
现代生物学导论
有机化合物的鉴别学院：食品科学与生物技术学院专业：粮油工程2班学号：14145216姓名：陈芷羽摘要：鉴别是依据有机化合物的性质，通过化学方法或物理方法，对已知的几种有机化合物进行区别，即不仅验证是某种有机化合物，而且不同于其它有机物，是其它有机化合物区别开来。
为此，我们必须依据有机化合物的物理性质如气味、状态、熔沸点等特性，或其化学性质，如有无特效的氧化、还原、加成、消除、取代等化学反应，通过出现的明显的实验现象，进行鉴别。
关键字：鉴别，有机化合物，官能团一、1.烷烃由于烷烃分子里全是单键符号σ（σ键）。
所以烷烃是一类不活泼的稳定的化合物，在通常条件下不和酸、碱、氧化剂等反应，常利用它的稳定性来鉴别。
但对含有四个碳原子以下的（常称小环）环烷烃，其性质与烯烃形似，故在温室时也可与溴的CCl4溶液发生反应并使其褪色。
如2.烯烃和炔烃烯烃和炔烃分子中分别含有不饱和键（双键和叁键），常用溴的溶液或KMnO4溶液作用或使其褪色，即可与烷烃区别开来。
(1)与溴加成注意，如样品中含有烯醇，酚，胺，醛和酮等化合物时，会有干扰反应，不过其中有的取代反应，生产不溶于CCl4的HBr，且伴有烟雾状现象，可加以区别。
(2)与冷的KMnO4溶液作用，使紫色的KMnO4褪色，并有棕褐色的MnO2沉淀生成。
注意，醇、醛、酚、胺和甲酸等也易被kmno4氧化而使其褪色。
(3)末端炔烃末端炔烃含有活泼氢，可与硝酸银氨溶液反应生成炔化银白色沉淀。
据此可鉴别末端炔烃类化合物。
注意：炔化银干燥后，经撞击会发生强烈爆炸，生成金属和碳。
故在反应完了时，应加入稀硝酸使之分解。
(5)硝酸银-乙醇溶液检验卤代烃卤代烃与硝酸银的乙醇溶液反应，生成硝酸酯和卤化银沉淀。
苯甲型、稀丙型卤代烃与硝酸银的醇溶液反应最迅速，碘代烷和三级卤代烃在室温可与硝酸银的醇溶液反应生成卤化银沉淀。
一级、二级溴代烷则需要温热几分钟才能生成卤化银沉淀。
苯型、乙烯型不与硝酸银醇溶液反应。
《现代生物学导论》复习纲要
《现代生物学导论》复习提纲第二章分子生物学概论I.蛋白质的概念，理解蛋白质的化学组成蛋白质是生命活动的物质基础氨基酸是组成蛋白质的基本单位。
氨基酸是羧酸分子中α-碳原子上的一个氢原子被氨基替代而形成的化合物。
IV.蛋白质的结构蛋白质的一级结构：蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序一般由10个一下氨基酸残基组成的肽链称为寡肽；由10个以上氨基酸残基组成的肽链称为多肽蛋白质的二级结构：α-螺旋，β-折叠，β-转角，无规则卷曲，π-螺旋，Ω环蛋白质的三级结构：α-螺旋和β-折叠结构，疏水核及亲水区，洞穴结构蛋白质的四级结构：各个亚基之间的相互作用和空间结构V.蛋白质结构和功能的关系1)蛋白质的一级结构与功能的关系蛋白质一级结构是蛋白质的基础结构。
不同的蛋白质有不同的一级结构，它是由DNA分子上相应基因的碱基排列顺序决定的。
2)蛋白质构象与功能的关系蛋白质分子中含有α-螺旋较多，其结构紧密而较为稳定。
丝心蛋白中富含β-折叠，则柔软又有一定的强度，但缺乏延伸性*蛋白质的变构效应是指一定蛋白质由于受到某些因素的影响，其一级结构不变，而空间构象发生一定的变化，从而导致生物学功能的改变。
他是蛋白质表现生物学功能的一种相当普遍而十分重要的现象，也是调节蛋白质生物学功能非常有效的方式。
例如变构酶类的生物催化作用，血红蛋白运输O2和CO2的功能。
*蛋白质变性作用是指蛋白质分子受到物理或化学因素（例如高温、紫外线、高压、有机溶剂、脲、胍、酸、碱等）的影响，蛋白质分子构象不仅有轻微的改变且有严密有序的空间结构的破坏，具体表现为溶解度降低、生物活性的丧失。
蛋白质的变构效应和变形作用都仅改变了蛋白质分子的次价键，一级结构没有改变。
但蛋白质的变构效应一般是可逆的，多为生理现象；蛋白质的变性，在目前条件下，大多数蛋白质的功能是不可能恢复的，尤其是蛋白质加热变性。
VI.核酸的概念核酸是生物体内一类含有磷酸基团的重要大分子化合物。
核酸是一切生物的遗传物质，担负着生命信息的贮存和传递作用。
现代生物学导论
各种环境因子对植物生长发育的影响
植物激素与生长发育
细胞信号传导介导的植物对外界刺激的响应
15 物的结构、功能和发育
15.1 动物体的结构对功能的适应性
结构适应于功能是动物中的普遍现象
动物的组织
器官与系统
结构与功能的统一构成了与环境相适应的动物个体
15.2 营养、呼吸、循环与排泄系统
Mugurran A. E., Ecological diversity and its measurement. Princeton University Press, 1988
Kormondy E. J., Concept of Ecology, 4th ed. Prentice Hall, Inc. 1996
参考文献:
第一章
陈阅增主编，普通生物学。高等教育出版社，1997
张惟杰主编，生命科学导论。高等教育出版社，1999
北京大学生命科学学院编写组，生命科学导论。高等教育出版社，2000
黄诗笺主编，现代生命科学概论。高等教育出版社/施普林格出版社，2001
生命科学与生物，中国科协第三届青年学术年会论文集，中国科学技术出版社，1998
陶慰孙等，蛋白质分子基础。高等教育出版社，1995
郭静成，基础生物化学题解。科学出版社，2001
Lubert Stryer, Biochemistry. 4th Edi. W. H. Freeman and Company, 1995
Leninger L et al. Part I and Part II, Principles of Biochemistry. 2nd Edi. Worth Publishers.Inc.,1993
现代生物学导论
生物技术在实现可持续发展战略中的作用
资源保护 消除贫困 人类居住区可持续发展 环境污染和控制 生态恢复 全球环境保护
卫生和健康 消费与社会服务 人口与教育
生物技术在实 现可持续发展 战略中的作用
防灾减灾
产业政策
清洁生产与环境产业 交通发展 持续可再生能源 持 Nhomakorabea农业发展
一.现代生物技术改善人类生活
第二节 现代生物技术对人类社会的总体影响
前言
• 生物科技是二十一世纪的关键科技,被视为是 继资讯产业后最具前景的明星产业,因此先进 国家莫不卯足全劲,想尽办法捷足先登,惟恐 一旦落於人后,即会失去带领新世纪风骚的机 会.以基因科技为例,人体基因组的定序已经 接近完成,在英国复制多莉羊(Dolly)之后,复 制牛等也有所突破,科学家甚至信誓旦旦,即 使是复制人在未来亦绝非梦想.至於现时生物 科技的发展成果,应用层面上已扩及如对疾病 的检验与治 ,医品开发,种植技术,食物,农牧 业,基因改 作物等方面。
• 就在科技研发及产业界,洋溢著对於未来欢欣 愿景的同时,生物科技不当的研发应用, 是值 得我们深虑忧心,如基因生殖技术已冲击到人 类亲子的关系,而复制人类的研发态势的看法 分歧,官方虽然采取禁止态势,如日本最近立 法明文禁止,但民间却仍有不同声音出现,至 於科技成果专利权的设定, 将使得技术的掌 控者,拥有宰制整个科学发展的武器,愈加加 大国家间贫富的差距.因此,在科技研发之外, 如何经由科际整合,提供多面向的思维, 成为 相当急迫性的议题
A 农业问题
• 今日生物科技可用 改善农渔牧产品的品质, 营养价值及产 等,但目前所面临的问题中, 最 人担忧的不外乎是人口增加所导致的粮 食不足.然而地球上可耕地的面积有限,所以 要如何改良出产量大之作物, 成为今后急待 研究之课题.所以, 能藉生物技术有效地防 治害虫,病害,杂草的话,作物的收获 也必会 有所增加;或者将耐寒,耐旱,耐盐等生物因 子加於作物身上,那麼新品种的作物将能在 不良的环境下存活,因此也就解决可耕地缺 乏的问题.
现代生物学导论 Lecture 03
酶（酵素，Enzyme）指具有生物催化功能的高分子物质。在酶的催化反应体
系中，反应物分子被称为底物，底物通过酶的催化转化为另一种分子。几乎所有的细 胞活动进程都需要酶的参与，以提高效率。与其他非生物催化剂相似，酶通过降低化 学反应的活化能（用Ea或ΔG‡表示）来加快反应速率，大多数的酶可以将其催化的反 应之速率提高上百万倍；同样，酶作为催化剂，本身在反应过程中不被消耗，也不影 响反应的化学平衡。与其他非生物催化剂不同的是，酶具有高度的专一性，只催化特 定的反应或产生特定的构型。目前已知的可以被酶催化的反应有约4000种。 虽然酶大多是蛋白质，但少数具有生物催化功能的分子并非为蛋白质，有一些被称为 核酶的RNA分子和一些DNA分子同样具有催化功能。此外，通过人工合成所谓人工酶 也具有与酶类似的催化活性。有人认为酶应定义为具有催化功能的生物大分子，即生 物催化剂，则该定义中酶包含具有催化功能的蛋白质和核酶。 酶的催化活性可以受其他分子影响：抑制剂是可以降低酶活性的分子；激活剂则是可 以增加酶活性的分子。有许多药物和毒药就是酶的抑制剂。酶的活性还可以被温度、 化学环境（如pH值）、底物浓度等许多因素所影响。 酶在工业和人们的日常生活中的应用也非常广泛。例如，药厂用特定的合成酶来合成 抗生素；加酶洗衣粉通过分解蛋白质和脂肪来帮助除去衣物上的污渍和油渍。
蛋白质并不完全是刚性分子。许多蛋白质在执行生物学功能时可以在多个相关结构中 相互转换。在进行功能型结构重排时，这些相关的三级或四级结构通常被定义为不同 “构象”，而这些结构之间的转换就被称为“构象变换”。例如，酶的构象变换常常 是由底物结合到活性位点所导致。在溶液中，所有的蛋白质都会发生结构上的动态变 化，主要表现为热振动和与其他分子之间碰撞所导致的运动。 蛋白质可以由三级结构的不同大致分为三个主要类别：球蛋白、纤维蛋白和膜蛋白。 几乎所有的球蛋白都是水溶性的，许多酶都是球蛋白；纤维蛋白多为结构蛋白；膜蛋 白常常作为受体或分子通道，是细胞与外界联系的重要介质。 要了解特定蛋白质的功能，获得其三级结构或四级结构可以提供重要的结构信息。目 前用于蛋白质的原子分辨率结构测定的方法主要是X射线晶体学和NMR光谱学。冷冻 电子显微学也可以提供超大蛋白质复合物（如病毒、核糖体等）的低分辨率结构信息。
5.现代生物学导论 Lecture 05
RNA测序则通常将RNA提取后，反转录为DNA后使用DNA测序的方法进行测序。 目前应用最广泛的是由Frederick Sanger发明的Sanger双脱氧链终止法（Chain Termination Method） 。
DNA测序（DNA sequencing）是指分析特定DNA片段的碱基序列。
DNA聚合酶，四种脱氧核糖核苷三磷酸(dATP, dGTP, dCTP, dTTP)；四种双脱氧核糖 核苷三磷酸(ddATP, ddGTP, ddCTP, ddTTP,用不同颜色荧光标记)；进行链合成反应。
病毒的基因组：HIV病毒和艾滋病/AIDS
HIV基因组及其表达与调控 病毒基因组是两条相同的正义RNA，每条RNA长约9.2-9.8kb。两端是长末端重 复序列（long terminal repeats, LTR），含顺式调控序列，控制前病毒的表达。已证 明在LTR有启动子和增强子并含负调控区。LTR之间的序列编码了至少9个蛋白，可 分为三类：结构蛋白、调控蛋白、辅助蛋白。 人类免疫缺陷病毒直径约120纳 米，大致呈球形。病毒外膜是磷脂双 分子层，来自宿主细胞，并嵌有病毒 的蛋白gp120与gp41；gp41是跨膜蛋 白，gp120位于表面，并与gp41通过 非共价作用结合。向内是由蛋白p17 形成的球形基质（Matrix），以及蛋 白p24形成的半锥形衣壳（Capsid）， 衣壳在电镜下呈高电子密度。衣壳内 含有病毒的RNA基因组、酶（逆转录 酶、整合酶、蛋白酶）以及其他来自 宿主细胞的成分（如tRNAlys3，作为 逆转录的引物）。
不同生物类别的基因组大小尺度
C值佯谬
生物体的单倍体基因组所含DNA总量称为C值。每种生物各有其特定的C值，不同物种 的c值之间有很大差别。在一些低等生物中，当进化增加了生物体的复杂性时，基因组 也相应地增大。但从总体上说，生物基因组的大小同生物在进化上所处地位的高低无 关，这种现象称为C值佯谬。
现代生物学导论
外源基因引入后，是否会影响其他重要的调节基因，甚至会 激活原癌基因？
转基因技术广泛应用是否会导致难以消灭的新病原物出现？ 是否会造成生态学灾难？ 人类摄食大量转基因食品是否会影响人类及其后代的健康？
二、对转基因生物安全性的争论
(1)在转基因生物中,有时候会出现一些 人们意想不到的后果的原因:
a.对基因的结构,基因间的相互作用及 基因的调空机制都了解的相当有限;
b.转移的基因虽然是功能一直的基因, 但不少是异种生物的基因;
c.外源基因插入宿主基因组的部分往往 是随机的.
(2)转基因生物与食物安全
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安全在于 心细， 事故出 在麻痹 。20.10 .1920. 10.191 8:25:1 318:25 :13Oct ober 1 9, 202 0
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踏实肯干 ，努力 奋斗。2 020年1 0月19 日下午6 时25分 20.10. 1920.1 0.19
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追求至善 凭技术 开拓市 场，凭 管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2 020年1 0月19 日星期 一下午6 时25分 13秒18 :25:13 20.10. 19
(3)转基因动物方面:受到转基因巨型小鼠获得成功 的鼓舞,科学家又在培育生长迅速、营养品质优良的 转基因家畜、家禽方面,不断取得辉煌成就.同时,科学 家还把转基因动物变成生物反应器
(3)转基因植物方面:
预防乙肝不用打针，只要吃几个西红柿就行。这可不是 玩笑，中国农科院生物技术研究中心经过十年研究，培育 出的抗乙肝西红柿顺利通过前三个阶段的测试，明年有望 上市。
专题4:生物技术安全性和伦理问题
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现代生物学导论学院：材料科学与化学工程学号：13031209姓名：刘亮浅谈克隆生物学是重要的基础学科之一，现代生物技术的飞速发展给人类带来了极大的价值，为社会的进步做出了巨大的贡献。
21世纪将会成为生物技术时代，现代生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程与蛋白质工程等几大支柱技术，其中以基因工程为核心的现代生物技术是近年来全球发展最快的高新技术产业之一。
先从我接触生物这门学科开始谈起吧，在我上初中的时候，生物学科只是一门选修课，最后是以学业水平测试并且是在开卷形式中结束的，那时候根本没有学到什么知识；初中毕业，进入了一所县城中学的理科班，毫无疑问，理、化、生是我们必须学好的，我再次跟生物学科走到了一块。
在天科大，我是一名工科生，专业也是化工方面的，但是阻止不了我对生物学科的喜爱。
接下来，我将结合自己在高中以及大学期间选修《现代生物学导论》这门课程所学到的知识来谈谈基因工程和细胞生物学在生命学科领域中的地位。
一什么是基因工程百度百科名片介绍如下：基因工程（genetic engineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA 分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。
基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。
所谓基因工程是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。
是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。
它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。
它克服了远缘杂交的不亲和障碍。
1974年，波兰遗传学家斯吉巴尔斯基称基因重组技术为合成生物学概念，1978年，诺贝尔生医奖颁给发现DNA 限制酶的纳森斯、亚伯与史密斯时，斯吉巴尔斯基在《基因》期刊中写道：限制酶将带领我们进入合成生物学的新时代。
2000年，国际上重新提出合成生物学概念，并定义为基于系统生物学原理的基因工程。
二基因工程的现状与前景1 基因工程应用于植物方面农业领域是目前转基因技术应用最为广泛的领域之一。
农作物生物技术的目的是提高作物产量, 改善品质, 增强作物抗逆性、抗病虫害的能力。
基因工程在这些领域已取得了令人瞩目的成就。
由于植物病毒分子生物学的发展, 植物抗病基因工程也也已全面展开。
自从发现烟草花叶病毒( TMV)的外壳蛋白基因导入烟草中, 在转基因植株上明显延迟发病时间或减轻病害的症状, 通过导入植物病毒外壳蛋白来提高植物抗病毒的能力, 已用多种植物病毒进行了试验。
在利用基因工程手段增强植物对细菌和真菌病的抗性方面,也已取得很大进展。
植物对逆境的抗性一直是植物生物学家关心的问题。
由于植物生理学家、遗传学家和分子生物学家协同作战, 耐涝、耐盐碱、耐旱和耐冷的转基因作物新品种(系)也已获得成功。
植物的抗寒性对其生长发育尤为重要。
科学家发现极地的鱼体内有一些特殊蛋白可以抑制冰晶的增长, 从而免受低温的冻害并正常地生活在寒冷的极地中。
将这种抗冻蛋白基因从鱼基因组中分离出来, 导入植物体可获得转基因植物, 目前这种基因已被转入番茄和黄瓜中。
随着生活水平的提高, 人们越来越关注口味、口感、营养成分、欣赏价值等品质性状。
实践证明, 利用基因工程可以有效地改善植物的品质, 而且越来越多的基因工程植物进入了商品化生产领域, 近几年利用基因工程改良作物品质也取得了不少进展, 如美国国际植物研究所的科学家们从大豆中获取蛋白质合成基因, 成功地导入到马铃薯中, 培育出高蛋白马铃薯品种, 其蛋白质含量接近大豆, 大大提高了营养价值,得到了农场主及消费者的普遍欢迎。
在花色、花香、花姿等性状的改良上也作了大量的研究2 基因工程应用于医药方面目前, 以基因工程药物为主导的基因工程应用产业已成为全球发展最快的产业之一, 发展前景非常广阔。
基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核甘酸药物等。
它们对预防人类的肿瘤、心血管疾病、遗传病、糖尿病、包括艾滋病在内的各种传染病、类风湿疾病等有重要作用。
在很多领域特别是疑难病症上, 基因工程工程药物起到了传统化学药物难以达到的作用。
我们最为熟悉的干扰素( IFN )就是一类利用基因工程技术研制成的多功能细胞因子, 在临床上已用于治疗白血病、乙肝、丙肝、多发性硬化症和类风湿关节炎等多种疾病。
目前, 应用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中试, 并进入临床验证阶段; 专门用于治疗肿瘤的肿瘤基因导弹!也将在不久完成研制, 它可有目的地寻找并杀死肿瘤, 将使癌症的治愈成为可能。
由中国、美国、德国三国科学家及中外六家研究机构参与研制的专门用于治疗乙肝、慢迁肝、慢活肝、丙肝、肝硬化的体细胞基因生物注射剂, 最终解决了从剪切、分离到吞食肝细胞内肝炎病毒, 修复、促进肝细胞再生的全过程。
经4年临床试验已在全国面向肝炎患者。
此项基因学研究成果在国际治肝领域中, 是继干扰素等药物之后的一项具有革命性转变的重大医学成果。
3 表面活性剂的发展前景目前, 表面活性剂在食品工业中的的广泛应用, 不仅可以改善加工条件、提高产品质量、延长食品保鲜期等, 而且还大大地推动了食品添加剂行业的发展。
生物表面活性剂属于天然添加剂, 具有降低表面张力的作用, 对环境无毒害, 并且生物降解性能好。
随着人们崇尚自然和环保意识的增强,生物表面活性剂应用将越来越广泛地应用在食品工业、精细化工、医疗卫生等行业, 与我们的日常生活密切相关, 并有可能成为化学合成表面活性剂的替代品或升级换代品。
总之, 随着人们生活水平的不断提高, 对食品营养、质量、品种多样化的需求不断提高, 高质量的食品加工是离不开表面活性剂的, 表面活性剂在食品工业中的应用将会得到更大的发展。
4基因工程应用于环保方面工业发展以及其它人为因素造成的环境污染已远远超出了自然界微生物的净化能力, 已成为人们十分关注的问题。
基因工程技术可提高微生物净化环境的能力。
美国利用DNA重组技术把降解芳烃、萜烃、多环芳烃、脂肪烃的4种菌体基因链接, 转移到某一菌体中构建出可同时降解4种有机物的超级细菌!, 用之清除石油污染, 在数小时内可将水上浮油中的2 /3烃类降解完, 而天然菌株需1年之久。
也有人把Bt蛋白基因、球形芽孢杆菌、且表达成功。
它能钉死蚊虫与害虫, 而对人畜无害, 不污染环境。
现已开发出的基因工程菌有净化农药的DDT的细菌、降解水中的染料、环境中有机氯苯类和氯酚类、多氯联苯的工程菌、降解土壤中的TNT炸药的工程菌及用于吸附无机有毒化合物(铅、汞、镉等)的基因工程菌及植物等。
90 年代后期问世的DNA 改组技术可以创新基因, 并赋予表达产物以新的功能, 创造出全新的微生物, 如可将降解某一污染物的不同细菌的基因通过PCR技术全部克隆出来, 再利用基因重组技术在体外加工重组, 最后导入合适的载体, 就有可能产生一种或几种具有非凡降解能力的超级菌株, 从而大大地提高降解效率。
三．细胞生物学在生命科学领域中的地位从讲述细胞学的一开始，我们就认识到了细胞在生物体的作用——是生物体基本的结构和功能单位，而细胞生物学是在显微、亚显微和分子水平三个层次上，研究细胞的结构、功能和各种生命规律的一门科学。
细胞生物学由细胞学发展而来，细胞学是关于细胞结构与功能（特别是染色体）的研究。
现代细胞生物学从显微水平，超微水平和分子水平等不同层次研究细胞的结构、功能及生命活动。
我们所说的生命科学是研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。
两者之间必然有着不可分离的联系，在我们化学里，“结构决定性质、性质决定用途”这句我想同样适用于细胞生物学，一个细胞的结构直接决定了该细胞的用途。
通过研究染色体来估测生物体遗传病发生的概率。
在高中，关于遗传病我们分了好几章学习，这正是细胞生物学在生命科学里的一个重要作用，这是细胞遗传学。
书本上提到有着各种由于染色体变异导致的疾病，21三体综合征导致先天愚性、猫叫综合征等。
这些已经存在的我们只能去改善，细胞生物学的作用是发现了这些问题，同样，由性染色体导致的疾病，我们可以通过终止妊娠的方法去阻止遗传病的发生。
大一上学期，校红十字会承办了一个在校内采样造血干细胞，为以后有配对成功的造血干细胞做准备。
我自己本来就是个贫血的人，一旦成为了捐献造血干细胞匹志愿者，就随时有可能匹配成功。
但是我还是珍惜了这次去帮助他人的机会，即便到最后没能帮成，但至少我已经尽力了。
这也同时说明了，造血干细胞的作用，具有自我更新能力并能分化为各种血细胞前体细胞，最终生成各种血细胞成分，包括红细胞、白细胞和血小板，它们也可以分化成各种其他细胞。
在最近发生的一件事中，就是我们学校2011级包装与印刷工程学院的一个女同学被检查患有急性淋巴白血病，而通过生物细胞学研究得出的，造血干细胞具有很好的分化增殖能力，干细胞可以援助很多患有血液病的人们，最常见的就是白血病。
但就有一点，他的配型成功率相对不是很高，而且费用较为昂贵。
我们都奉献出了自己的一份力量四总结由于基因工程运用DNA 分子重组技术, 能够按照人们预先的设计创造出人们需要的带有特殊功能的个体，跟自然界原有的同种个体有一定的差别，自然界中是适者生存，而转基因生物超出了自然选择的范围，人们对可能出现的新组合、新性状会不会影响人类健康和环境, 还缺乏知识和经验, 按目前的科学水平还不能完全精确地预测。
所以, 我们要在抓住机遇, 大力发展基因工程技术的同时, 需要严格管理, 充分重视转基因生物的安全性。
同时，细胞是生物体结构与功能的基本单位，有了细胞才会有完整生命活动，对细胞的研究是全面深入地认识各种生命活动的出发点，细胞的知识是生命科学领域的共同基础知识。
曾经听过一个生物学家说过，“一切生命的关键问题最终都要到细胞中去寻找，因为所有生物体都是或曾经是一个细胞。
”在我看来，这就很好的说明了细胞生物学是生命科学的基础，并在生命科学中占有核心地位。
归根到底一句话，在生命科学领域，基因工程和细胞生物学说的地位是不可撼动的。
以上就是我对基因工程和细胞生物学的理解，以及基因工程和细胞生物学在生命科学领域中的重要作用。