現(xiàn)代生物學(xué)導(dǎo)論總結(jié)

1、現(xiàn)代生物學(xué)導(dǎo)論總結(jié)（Summary For Introduction of Modern Biology）第一章 生物與生命科學(xué)1、 生物體（生命）的基本特征：a) 細(xì)胞是生物的基本組成單位（病毒離不開細(xì)胞）i. 原核細(xì)胞：遺傳物質(zhì)分布于核區(qū)，沒有膜包被的細(xì)胞器ii. 真核細(xì)胞：具有真正的細(xì)胞核和特定結(jié)構(gòu)功能的細(xì)胞器iii. 細(xì)胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)體系：遺傳信息結(jié)構(gòu)體系，膜結(jié)構(gòu)體系，細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)體系b) 新陳代謝、生長和運動是生命的基本功能i. 新陳代謝：物質(zhì)合成與分解中伴隨能量貯藏和釋放的過程（主要以富含自由能的有機(jī)物的合成與分解為特征）ii. 物質(zhì)代謝是能量代謝的載體，能量代謝是物質(zhì)代謝的動力iii

2、. 新陳代謝涉及包括光合作用和呼吸作用在內(nèi)的細(xì)胞內(nèi)一系列高度有序的酶促反應(yīng)iv. 物理運動-化學(xué)運動-生命運動 ATPv. 生物是一個開放系統(tǒng)，不斷與環(huán)境互作c) 生物通過繁殖而延續(xù)，DNA是生物遺傳的基本物質(zhì)i. 生物繁殖包括無性生殖和有性生殖等形式ii. 生物可以繁殖產(chǎn)生與自身相似的后代的現(xiàn)象叫做遺傳，子代與親代之間以及子代不同個體之間產(chǎn)生一定程度差異的現(xiàn)象叫做變異iii. 一個生物所含遺傳信息的集合（全部遺傳物質(zhì)的總和）稱為基因組d) 生物具有個體發(fā)育和系統(tǒng)進(jìn)化的歷史i. 進(jìn)化是遺傳、變異和自然選擇的長期作用導(dǎo)致的生物由低等到高等、又簡單到復(fù)雜的逐漸演變的過程ii. 進(jìn)化是生物多樣性的來

3、源iii. 生物進(jìn)化本質(zhì)上是生物對外界刺激產(chǎn)生反應(yīng)，自我調(diào)節(jié)和生物對自然環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果e) 生物對外界刺激會產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)和自我調(diào)節(jié)，對環(huán)境具有適應(yīng)性i. 生命是一個開放的系統(tǒng)，生物和環(huán)境在不斷的進(jìn)行相互作用，包括物質(zhì)和能量的交換，以及生命活動與環(huán)境的相互影響ii. 生物與環(huán)境的關(guān)系以及相互作用體現(xiàn)在個體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)等不同層次上iii. 生態(tài)系統(tǒng)：一定空間里各類生物以及與其相關(guān)聯(lián)的環(huán)境因子的集合f) 生物多樣性與生物本質(zhì)的一致性。生物界三大流：能量流，信息流，進(jìn)化流第二章 生物的化學(xué)組成1、 生物體的主要元素：a) 大量元素：C,H,O,N,P,S,Ca等i. O元素在生物體中所占的比

4、例最大，存在于幾乎所有的有機(jī)化合物，構(gòu)成水的元素，為細(xì)胞呼吸所必須ii. C元素構(gòu)成了各種生物大分子的基本骨架iii. H元素幾乎存在于所有的有機(jī)化合物中，在生化反應(yīng)中氫離子與電子及能量的轉(zhuǎn)移密切相關(guān)iv. N元素是蛋白質(zhì)、核酸、植物中葉綠素的重要組成元素v. Ca元素是動物骨骼、牙齒等的成分，鈣離子在肌肉收縮、細(xì)胞信號傳導(dǎo)中發(fā)揮作用，并參與血液凝聚和植物細(xì)胞壁組成vi. P元素是核酸、生物膜中的磷脂成分，參與細(xì)胞中能量轉(zhuǎn)移反應(yīng)，還是骨骼的結(jié)構(gòu)成分vii. 鉀離子和鈣離子是細(xì)胞質(zhì)與動物組織液中主要的陽離子，對維持體液或細(xì)胞內(nèi)外正負(fù)離子的平衡、神經(jīng)沖動的傳導(dǎo)有重要作用（鈣離子還影響肌肉收縮、植物

5、氣孔開閉等）viii. S元素是大多數(shù)蛋白質(zhì)的成分ix. Mg元素參與多種酶的活化，還是植物細(xì)胞葉綠素的成分x. 氯離子是細(xì)胞質(zhì)與動物組織液的主要陰離子，維持離子平衡，參與光合作用xi. Fe元素是動物血紅蛋白的重要成分，還參與某些酶的活化b) 微量元素：Fe,Cu,Mo,Zn,Mn,Ni,I,Si等c) Fe：所有生物所需，缺鐵易得缺鐵性貧血，鐵過剩易得血色病Zn：缺鋅小兒厭食，生長發(fā)育停滯，免疫力下降I：脊椎動物所必須Br：從原始海洋生物到人類所有動物組織發(fā)育至關(guān)重要d) 生物具有多樣性，但化學(xué)組成基本相似2、 生物體的主要生物分子：a) 無機(jī)分子：無機(jī)鹽、水b) 有機(jī)分子：蛋白質(zhì)、核酸、

6、脂類，多糖（嚴(yán)格來講脂類不是生物大分子）不同的生物體其分子組成也大致相同水是生物體內(nèi)所占比例最大的化學(xué)成分3、 生物大分子的基本特性：a) 單體分子相同：一切生物體的各類有機(jī)大分子都分別是由相同或相似的單體組成b) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜：構(gòu)成生物分子的結(jié)構(gòu)單元具有不同的排列組合，并可以進(jìn)一步形成非常復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)c) 遵循共同的建成和分解規(guī)律：生物大分子由簡單的單體小分子脫水縮合而成，分解是通過分解反應(yīng)（又稱水解反應(yīng)）d) 碳原子是生物大分子的基本骨架：所有生物大分子都是以碳原子相互連接成鏈或環(huán)作為基本結(jié)構(gòu)，并以共價鍵的形式與碳、氫、氧、氮、磷結(jié)合，形成具有不同性質(zhì)的生物大分子。碳原子的不同排列方式和長短

7、決定了有機(jī)化合物的基本性質(zhì)，是生物大分子多樣性的基礎(chǔ)。e) 生物大分子的基本性質(zhì)取決于與碳骨架相連的功能基團(tuán)：生物體中有機(jī)化合物中主要含有羥基，羰基，羧基，氨基，巰基，磷酸基團(tuán)，這些功能基團(tuán)幾乎都是極性基團(tuán)，具有親水性，有利于這些化合物穩(wěn)定于大量水分子存在的細(xì)胞環(huán)境中。4、 糖類a) 單糖：不能水解的最簡單糖類（糖類的單體）i. 單糖的種類：葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、甘油醛ii. 各種單糖是細(xì)胞內(nèi)代謝反應(yīng)的重要中間產(chǎn)物，是構(gòu)成多糖的單體原料b) 二糖：最簡單的寡糖（寡糖：210個分子單糖結(jié)合而成的糖類）i. 二糖是由兩分子單糖脫水縮合以糖苷鍵連接的分子ii. 二糖的種類：蔗糖、麥芽糖、乳糖c

8、) 多糖：單糖的多聚體i. 多糖的種類：淀粉、纖維素、糖原、氨基葡聚糖、幾丁質(zhì)、瓊脂ii. 淀粉：由-D-葡萄糖單體以-1,4-糖苷鍵連接組成的鏈狀多聚體分子，呈螺旋狀。有的淀粉分子沒有分支，稱為直鏈分子（豆類種子中的淀粉）。有的淀粉分子帶有分支（1,4位或1,6位縮合），稱為支鏈淀粉（糯米淀粉）iii. 糖原：由D-葡萄糖組成的鏈狀多聚體分子，比淀粉的支鏈多，但分支的長度較短，主鏈上以-1,4-糖苷鍵連接，側(cè)鏈以-1,6-糖苷鍵相連接，大多儲存于動物的肝臟和肌細(xì)胞中iv. 纖維素：由-D-葡萄糖以-1,4-糖苷鍵連接構(gòu)成的不分支多糖大分子，是植物細(xì)胞壁的主要成分，也是木材的主要成分，水解時先

9、產(chǎn)生纖維二糖，再水解產(chǎn)生葡萄糖5、 脂類a) 組成：由C,H,O三種元素組成，其中H與O的比值遠(yuǎn)大于2。是主要由碳原子和氫原子通過共價鍵結(jié)合形成的非極性化合物，具有疏水性，可溶于非極性溶劑。b) 脂類：中性脂肪（動物）和油（植物）i. 由甘油和脂肪酸經(jīng)過脫水縮合形成，其中由三個脂肪酸上的羧基分別和一個甘油分子上的三個羥基脫水縮合形成的脂類叫三酰甘油。ii. 不飽和脂肪酸：烴鏈中含有雙鍵的脂肪酸，熔點較低，室溫下保持液態(tài)，不易凝固（多數(shù)植物油）iii. 飽和脂肪酸：烴鏈中無不飽和鍵的脂肪酸，熔點較高（多數(shù)動物油）iv. 脂類的作用：是生物膜的主要成分；生物體的儲能物質(zhì)；可構(gòu)成生物表面的保護(hù)層；保

10、持動物的正常體溫；重要的生物活性物質(zhì)（維生素A，維生素D，腎上腺皮質(zhì)激素）c) 磷脂：磷酸甘油酯，甘油和脂肪酸與磷酸及其衍生物結(jié)合形成的一類物質(zhì)i. 磷脂酰膽堿（卵磷脂）：甘油與磷酸膽堿結(jié)合而成的磷脂，磷酸膽堿端為親水頭部，脂肪酸端為疏水尾部ii. 磷脂酰膽堿是生物膜磷脂雙分子層的主要成分d) 其他脂類：類固醇、糖脂，多異戊二烯，脂溶性維生素等i. 類固醇（如膽固醇）是構(gòu)成細(xì)胞膜的重要成分，也是生成雌性激素和雄性激素的前體物質(zhì)。膽固醇與動物細(xì)胞膜的通透性有關(guān)，是神經(jīng)髓鞘的重要成分ii. 異戊二烯分子：如植物中的類胡蘿卜素6、 蛋白質(zhì)a) 主要種類和功能：i. 結(jié)構(gòu)蛋白：生物結(jié)構(gòu)的成分（膠原蛋白

11、，角蛋白）ii. 伸縮蛋白：收縮與運動（肌纖維中的肌球蛋白）iii. 防御蛋白：與免疫系統(tǒng)有關(guān)（免疫球蛋白，金屬硫蛋白）iv. 貯存蛋白：貯存氨基酸與離子等（酪蛋白，卵清蛋白，載鐵蛋白）v. 運輸?shù)鞍祝哼\輸功能（血紅蛋白，脂蛋白，離子泵）vi. 激素蛋白：調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝，生長分化等（生長激素）vii. 信號蛋白：接受和傳遞信號（受體蛋白）viii. 酶類：催化功能（大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)）b) 氨基酸的結(jié)構(gòu)特點i. 氨基酸的碳原子都與一個氨基，羧基，氫原子和R基相連ii. 氨基酸呈兩性離子狀態(tài)，具有等電點（靜電荷為0的pH值，在氨基酸中為氨基和羧基電離程度相同的狀態(tài)）iii. 氨基酸以肽鍵順序相連成

12、多肽，多肽形成蛋白質(zhì)分子的亞單位iv. 所有組成蛋白質(zhì)的氨基酸都是L型的（手性碳原子旋光性為左旋的碳原子）c) 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系i. 蛋白質(zhì)的特定構(gòu)象（三維空間結(jié)構(gòu)及形態(tài)）對于蛋白質(zhì)的功能起決定性作用ii. 蛋白質(zhì)變性（構(gòu)象變化）會導(dǎo)致其特定功能立刻發(fā)生變化d) 蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)i. 一級結(jié)構(gòu)：形成肽鏈的氨基酸序列，包括氨基酸的數(shù)目、種類和排列順序等。一級結(jié)構(gòu)決定許多性質(zhì)和功能以及蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的定位、修飾和壽命。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)靠共價鍵維系ii. 二級結(jié)構(gòu)：部分肽鏈發(fā)生卷曲折疊，以羰基和氨基間的氫鍵維持。主要包括兩種形式：螺旋和折疊1. 螺旋：肽鏈骨架圍繞一個中心軸螺旋狀延伸，形成右手

13、螺旋。羰基（C-O）和酰胺（N-H）形成氫鍵，與中心軸平行。R基向外側(cè)延伸，決定蛋白質(zhì)的親水疏水性。2. 折疊：58個氨基酸殘基形成伸展的折疊鏈片段，相鄰片段平行排列（正向或反向平行），通過氫鍵相結(jié)合，氫鍵方向與長軸垂直，氨基酸殘基側(cè)鏈基團(tuán)交替指向折疊片層的上方和下方。3. 超二級結(jié)構(gòu)：基序。包括：螺旋-環(huán)-螺旋，-結(jié)構(gòu)，發(fā)夾結(jié)構(gòu)iii. 三級結(jié)構(gòu)：多肽鏈在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上再盤繞或折疊形成的三維空間形態(tài)，一般呈球狀或纖維狀。三級結(jié)構(gòu)中分立的、獨立折疊的單位稱為結(jié)構(gòu)域。單亞基的蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)即具有生物活性，多亞基的蛋白質(zhì)三級結(jié)構(gòu)不具有生物活性，四級結(jié)構(gòu)才具有生物活性。iv. 四級結(jié)構(gòu)：每一個或兩

14、個肽鏈組成蛋白質(zhì)的一個亞基，亞基相互作用形成的整個蛋白質(zhì)特定的結(jié)構(gòu)即為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。（血紅蛋白的四級結(jié)構(gòu)）7、 核酸a) 核苷酸：i. 組成：戊糖（RNA為核糖，DNA為脫氧核糖）、磷酸、含氮堿基ii. 堿基：嘌呤（雙環(huán)分子）腺嘌呤A、鳥嘌呤G，嘧啶（單環(huán)分子）胸腺嘧啶T、胞嘧啶C、尿嘧啶Uiii. 核苷酸的構(gòu)成：戊糖上1號碳與堿基結(jié)合，5號碳與磷酸結(jié)合b) 核糖核酸和脫氧核糖核酸（一級結(jié)構(gòu)）：i. 組成：磷酸二酯鍵戊糖5號碳的磷酸與另一核苷酸戊糖的三號碳相連，形成3、5-磷酸二酯鍵（由DNA聚合酶或RNA聚合酶脫水縮合形成）ii. 合成方向：5到3，讀取方向：5到3c) DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)

15、（二級結(jié)構(gòu)）：i. 提出：沃森（Watson）、克里克（Crick），DNA晶體的X射線衍射分析ii. 結(jié)構(gòu)：兩條脫氧核糖核苷酸鏈以堿基配對，右旋，反向平行繞軸盤繞成雙螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋平均直徑2nm，相鄰堿基間的堆積距離為0.34nm，相鄰核苷酸夾角36。沿螺旋長軸每一圈為10個堿基對，螺距3.4nm。A-T配對（兩個氫鍵），G-C配對（三個氫鍵）iii. DNA三級結(jié)構(gòu)：正超螺旋與負(fù)超螺旋，以正超螺旋為主iv. DNA盤旋在組蛋白上形成核小體d) DNA提取分離與濃度測定：i. DNA特性：變性（加熱、改變pH、有機(jī)溶劑）與復(fù)性ii. DNA吸收峰：240290nm，其中260nm處出現(xiàn)峰值i

16、ii. DNA在鹽溶液中的溶解性：0.14mol/L 溶解性最低iv. DNA具有等電點，但在中性條件下帶負(fù)點第三章 細(xì)胞1、 細(xì)胞的基本概念a) 細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)：i. 1590詹森父子發(fā)明透鏡組合ii. 1665列文虎克發(fā)明顯微鏡，并用其觀察微生物iii. 1838施萊登提出植物由細(xì)胞構(gòu)成，1839施旺提出細(xì)胞是所有生物的基本單元iv. 1858魏爾肖提出新的細(xì)胞來源于已存在細(xì)胞的分裂b) 細(xì)胞學(xué)說：（施萊登，施旺）i. 所有生物都是由細(xì)胞和細(xì)胞產(chǎn)物組成的ii. 新的細(xì)胞必須經(jīng)過已存在的細(xì)胞分裂產(chǎn)生iii. 每一個細(xì)胞可以是獨立的生命單位，許多細(xì)胞也可以共同形成生物體或組織c) 現(xiàn)代細(xì)胞學(xué)說的基

17、本內(nèi)容：i. 細(xì)胞是生命活動的基本單位。除病毒外，一切生物都是由細(xì)胞構(gòu)成的。（細(xì)胞是具有完整生命的最簡單的物質(zhì)集合形式；細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生特化的過程稱為細(xì)胞分化；來源和結(jié)構(gòu)相同、行使一定功能的細(xì)胞群稱為組織）ii. 細(xì)胞是獨立有序，能夠進(jìn)行代謝自我調(diào)控的結(jié)構(gòu)與功能體系。（細(xì)胞是一個開放系統(tǒng)，不斷與環(huán)境交換物質(zhì)、能量和信息）iii. 不同組織細(xì)胞之間存在著廣泛的聯(lián)系和通訊聯(lián)絡(luò)，各種精細(xì)分工和巧妙配合使多細(xì)胞生物各項復(fù)雜的代謝活動有序進(jìn)行。iv. 細(xì)胞是生物體生長發(fā)育的基礎(chǔ)v. 細(xì)胞是生物繁殖和遺傳的基礎(chǔ)（無性繁殖依賴于直接分裂，有性繁殖依賴于雌雄配子的形成和受精；已分化的細(xì)胞仍然具有發(fā)

18、育成完整個體的能力，即細(xì)胞的全能性）d) 細(xì)胞的基本共性：i. 所有細(xì)胞表面均具有由磷脂雙分子層與鑲嵌蛋白構(gòu)成的細(xì)胞膜體系ii. 所有細(xì)胞均由DNA和RNA兩種核酸與蛋白質(zhì)分子構(gòu)成遺傳信息的復(fù)制與表達(dá)體系iii. 所有細(xì)胞均是由核糖體合成蛋白質(zhì)iv. 細(xì)胞具有自我復(fù)制能力，能夠產(chǎn)生更多的細(xì)胞v. 細(xì)胞具有相似的遺傳程序和執(zhí)行遺傳程序的方法vi. 細(xì)胞是高度復(fù)雜并且有組織的vii. 細(xì)胞可以獲得并利用能量viii. 細(xì)胞時刻執(zhí)行著不同的化學(xué)反應(yīng)ix. 細(xì)胞參與許多機(jī)械活動x. 細(xì)胞能夠?qū)ν饨绱碳ぷ龀龇磻?yīng)e) 原核細(xì)胞i. 原核細(xì)胞包括細(xì)菌和藍(lán)細(xì)菌ii. 遺傳物質(zhì)DNA通常分布于一定的區(qū)域（核區(qū)或

19、擬核），攜帶遺傳信息量較小，沒有核膜包被iii. 沒有以膜為基礎(chǔ)的具有特定結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)胞器iv. 細(xì)胞壁主要成分為肽聚糖，具有保持細(xì)胞形狀和保護(hù)細(xì)胞的功能v. 最小最簡單的細(xì)胞：支原體f) 真核細(xì)胞：i. 真核細(xì)胞具有由脂蛋白體系構(gòu)成的生物膜系統(tǒng)（細(xì)胞核，線粒體，質(zhì)體，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，高爾基體，溶酶體，微體，液泡）ii. 真核細(xì)胞具有核酸-蛋白質(zhì)復(fù)合體構(gòu)成的遺傳信息載體和表達(dá)系統(tǒng)iii. 真核細(xì)胞具有由特異的結(jié)構(gòu)蛋白裝配而成的細(xì)胞骨架和細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)系統(tǒng)（微管，微絲）g) 植物細(xì)胞與動物細(xì)胞的差異：i. 植物細(xì)胞有細(xì)胞壁，主要成分為纖維素，起保護(hù)和支持的作用。動物細(xì)胞沒有細(xì)胞壁ii. 植物細(xì)胞含有質(zhì)體。

20、質(zhì)體是具有雙層膜結(jié)構(gòu)，生產(chǎn)和貯存食物分子的場所。最常見的為葉綠體。動物細(xì)胞不含質(zhì)體iii. 大多數(shù)植物細(xì)胞有一個或幾個液泡，主要作用是轉(zhuǎn)運和貯存養(yǎng)分、水分和代謝副產(chǎn)物或代謝廢物。動物一般不具有中央大液泡iv. 植物細(xì)胞含有乙醛酸循環(huán)體、胞間連絲、細(xì)胞板等，動物細(xì)胞沒有。動物細(xì)胞含有溶酶體、中心體、收縮環(huán)（細(xì)胞分裂），植物細(xì)胞沒有v. 動物細(xì)胞細(xì)胞膜具有鈉鉀離子泵，而植物細(xì)胞具有質(zhì)子泵2、 真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能a) 真核細(xì)胞的區(qū)域化：i. 代謝有序性和自控性ii. 細(xì)胞核是細(xì)胞生命活動的控制中心iii. 核糖體是生產(chǎn)蛋白質(zhì)的場所?？梢耘c內(nèi)質(zhì)網(wǎng)共同組成復(fù)合機(jī)能結(jié)構(gòu)（粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)），并可與核膜相連iv

21、. 溶酶體是動物細(xì)胞內(nèi)行使消化功能的細(xì)胞器（內(nèi)含多種酸性水解酶，最適pH約為4.6，受精中精子頭部的頂體中即包含溶酶體）v. 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是合成蛋白質(zhì)、脂質(zhì)和糖類的生產(chǎn)車間。其與核膜、高爾基體和溶酶體等發(fā)生功能上的相互聯(lián)系，構(gòu)成細(xì)胞質(zhì)內(nèi)膜系統(tǒng)。光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是脂類合成和代謝、肝細(xì)胞解毒、鈣離子儲存的重要場所，在骨骼肌細(xì)胞、腎小管細(xì)胞和產(chǎn)生固醇類的細(xì)胞中比較發(fā)達(dá)；粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是蛋白質(zhì)合成、修飾、加工與質(zhì)量控制、新生肽的折疊和組裝的重要場所vi. 高爾基體是生物大分子的加工和包裝車間。此過程涉及轉(zhuǎn)運泡和分泌泡的形成。在植物細(xì)胞中高爾基體是合成纖維素的場所vii. 線粒體是細(xì)胞呼吸和能量代謝中心。線粒體是由內(nèi)膜

22、和外膜包裹的囊性結(jié)構(gòu)，囊內(nèi)是液態(tài)基質(zhì)，含有催化檸檬酸循環(huán)的酶。內(nèi)膜向內(nèi)折疊成嵴，附著有許多酶顆粒。內(nèi)外膜間隙含有多種可溶性酶、底物和輔助因子（腺苷酸激酶）viii. 葉綠體是職務(wù)進(jìn)行光合作用的主要場所。葉綠體是雙層膜結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部有扁平囊稱為類囊體，類囊體摞疊在一起構(gòu)成基粒，附著有各種光合作用的酶。ix. 質(zhì)體包括白色體和有色體，是植物細(xì)胞的細(xì)胞器。白色體中含有淀粉，油類或蛋白質(zhì)，有色體內(nèi)含有各種色素x. 微體與溶酶體類似，含有氧化酶、過氧化氫酶和其他酶xi. 液泡是植物細(xì)胞單層膜包被的水溶液泡，是植物細(xì)胞代謝廢物囤積的場所，和大分子的降解與細(xì)胞質(zhì)組成物質(zhì)再循環(huán)有關(guān)xii. 細(xì)胞骨架是細(xì)胞內(nèi)以蛋

23、白質(zhì)纖維為主要成分的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，維持細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有序性，在細(xì)胞運動、物質(zhì)運輸、能量轉(zhuǎn)換、信息傳遞、細(xì)胞分化方面起協(xié)助作用。主要由微管、微絲、和中間纖維構(gòu)成，具有離散性、整體性和變動性等特點b) 細(xì)胞核：i. 細(xì)胞核具有雙層膜結(jié)構(gòu)，外膜延伸至與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連，一些蛋白質(zhì)和RNA分子可通過核膜上的核孔進(jìn)出細(xì)胞核。ii. 核仁是細(xì)胞核中顆粒狀的結(jié)構(gòu)，富含蛋白質(zhì)和RNA，是核糖體裝配的場所iii. 染色質(zhì)是細(xì)胞核內(nèi)由DNA和蛋白質(zhì)組成的復(fù)合物，是生命的遺傳物質(zhì)iv. 染色體是細(xì)胞有絲分裂過程中由染色質(zhì)聚集而成的棒狀結(jié)構(gòu)，在染色體上，DNA和組蛋白組成了染色體的基本單位核小體v. 核孔復(fù)合物

24、由核孔與周緣環(huán)狀結(jié)構(gòu)組成，控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核3、 生物膜a) 生物膜的特征：i. 膜是所有細(xì)胞必須的組分ii. 膜主要是脂類和蛋白質(zhì)以非共價鍵相互作用而形成的iii. 脂類分子呈連續(xù)的雙分子層排列。所有的膜結(jié)構(gòu)都是內(nèi)部疏水，外部親水的iv. 不同的物種其膜上的蛋白質(zhì)和脂類的組成也是不同的，同一細(xì)胞不同細(xì)胞器的膜組分也是不同的b) 生物膜的功能：i. 生物膜具有分隔一定區(qū)域，保持特定的成分和物理化學(xué)性質(zhì)，為生物分子的反應(yīng)提供最佳的微環(huán)境ii. 具有選擇透過性，允許進(jìn)行物質(zhì)交流iii. 是傳遞轉(zhuǎn)化能量（線粒體的嵴和葉綠體的基粒）和處理信息（糖蛋白）的界面iv. 為酶的附著提供平臺，進(jìn)而為生化反應(yīng)的

25、進(jìn)行提供平臺和載體v. 發(fā)生電化學(xué)變化，為動物神經(jīng)信號的傳遞和應(yīng)激反應(yīng)提供基礎(chǔ)c) 生物膜的基本組分：i. 磷脂是一種具有雙重極性的分子，具有親水的磷酸端和疏水的脂肪酸端ii. 糖脂是一種普遍存在的與信息交流相關(guān)的物質(zhì)iii. 膽固醇存在于真核細(xì)胞膜上，調(diào)節(jié)膜的流動性、穩(wěn)定性和通透性iv. 膜蛋白是執(zhí)行膜功能的主體，分為外在膜蛋白和內(nèi)在膜蛋白d) 膜蛋白的功能i. 作為轉(zhuǎn)運蛋白其物質(zhì)運輸?shù)淖饔胕i. 作為酶催化發(fā)生在膜表面的代謝反應(yīng)iii. 作為細(xì)胞表面受體或天線蛋白，接受膜表面的化學(xué)信息iv. 作為膜表面的標(biāo)志被其他細(xì)胞識別v. 作為細(xì)胞表面的連接蛋白與其他細(xì)胞相互結(jié)合vi. 作為錨蛋白起固

26、定細(xì)胞骨架的作用e) 膜的流動鑲嵌模型i. 磷脂雙分子層構(gòu)成了膜的基本結(jié)構(gòu)ii. 磷脂雙分子層既有其分子排列的有序性，又有流動特性（膜內(nèi)部磷脂和蛋白質(zhì)位置不固定，可以在膜的水平方向流動、翻轉(zhuǎn)和變化，其中膜翻轉(zhuǎn)最快的是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜）iii. 脂類和膜蛋白在排列上具有不對稱性（膜內(nèi)外分子種類和數(shù)目有很大差異，膜內(nèi)外氨基酸殘基的種類和數(shù)目也有很大差異）iv. 膜的有序性、流動性和不對稱性對于生物膜適應(yīng)于膜內(nèi)外的環(huán)境變化、具有選擇透過性以及物質(zhì)的跨膜運輸、電子傳遞和信號的傳導(dǎo)具有重要意義f) 被動運輸i. 簡單擴(kuò)散：分子隨機(jī)運動導(dǎo)致的擴(kuò)散作用，特點是不需要消耗能量，順化學(xué)濃度梯度進(jìn)行。滲透作用：水的簡單擴(kuò)

27、散，可以影響細(xì)胞內(nèi)外水的平衡。細(xì)胞在高鹽濃度環(huán)境中會失水皺縮，植物會發(fā)生質(zhì)壁分離。在低鹽濃度環(huán)境中會大量吸水，可能導(dǎo)致細(xì)胞漲破。ii. 易化擴(kuò)散：在蛋白質(zhì)的協(xié)助下一些非脂溶性物質(zhì)或親水性物質(zhì)順濃度梯度或電化學(xué)梯度不消耗能量進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。通道蛋白介導(dǎo)的易化擴(kuò)散：通道蛋白本身不直接與物質(zhì)相互作用，僅在雙分子層的疏水區(qū)域形成親水通道，協(xié)助物質(zhì)跨膜運輸載體蛋白介導(dǎo)的易化擴(kuò)散：與特定的分子或離子相結(jié)合，通過構(gòu)象的改變協(xié)助它們進(jìn)入膜內(nèi)。具有特異性，有飽和現(xiàn)象和競爭性抑制。iii. 主動運輸：膜蛋白參與的逆化學(xué)濃度梯度的運輸。Na-K泵：動物細(xì)胞細(xì)胞膜上具有運輸功能的ATP酶。首先鈉離子與該酶結(jié)合，激活A(yù)TP

28、酶活性，使ATP分解出高能磷酸基團(tuán)與酶結(jié)合，酶被磷酸化導(dǎo)致構(gòu)象改變，使結(jié)合部位轉(zhuǎn)向細(xì)胞外側(cè)，同時與鈉離子親和力降低，鉀離子親和力增加。鉀離子與酶結(jié)合后酶上的磷酸基團(tuán)解離，酶構(gòu)象恢復(fù)正常，結(jié)合部位轉(zhuǎn)向膜內(nèi)，釋放鉀離子，重新結(jié)合鈉離子，重復(fù)上述過程。Na-K泵每運行一次水解一個ATP，運出3個鈉離子，運進(jìn)2個鉀離子協(xié)同運輸：間接消耗ATP的主動運輸方式質(zhì)子泵：植物、細(xì)菌和真菌細(xì)胞膜上的具有運輸功能的ATP酶。質(zhì)子泵在協(xié)同運輸中首先消耗ATP，將氫離子泵到膜外，氫離子由于滲透作用再通過特殊的跨膜蛋白回到膜內(nèi)，協(xié)助某些分子通過該跨膜蛋白進(jìn)入細(xì)胞中。iv. 胞吞：細(xì)胞膜內(nèi)陷形成小泡，將生物大分子或顆粒物

29、質(zhì)包裹在其中，然后脫離細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞中。v. 胞吐：高爾基體囊泡形成分泌小泡，再移向細(xì)胞膜并與之發(fā)生融合，同時將小泡中的生物大分子釋放到細(xì)胞外。4、 細(xì)胞分裂a(bǔ)) 染色體的結(jié)構(gòu)i. 姐妹染色單體通過著絲粒相連，著絲粒兩側(cè)蛋白質(zhì)豐富的區(qū)域成為動粒（著絲點）。ii. 染色體兩端還有端粒，端粒中包含端粒酶，是由核糖核蛋白構(gòu)成的逆轉(zhuǎn)錄酶。細(xì)胞每分裂一次，端粒DNA就會縮短一截。端粒和端粒酶與細(xì)胞衰老密切相關(guān)。b) 細(xì)胞周期：i. G0期細(xì)胞：一定條件下暫時不分裂的細(xì)胞ii. 間期：細(xì)胞代謝、DNA復(fù)制旺盛時期，包括DNA合成期（S期），以及S期前后兩個間隙期(G1,G2)。間期細(xì)胞主要為分裂期做物質(zhì)準(zhǔn)

30、備iii. 分裂前期：染色體出現(xiàn)，核膜核仁逐漸消失，由微管構(gòu)成的紡錘絲和蛋白質(zhì)共同形成紡錘體iv. 分裂中期：每條染色體著絲點兩側(cè)由微管附著，著絲點排列在細(xì)胞中央平面赤道板上v. 分裂后期：著絲粒分裂，兩條姐妹染色單體分離，分別由微管牽拉向兩極移動vi. 分裂末期：染色體分別到達(dá)兩極，核膜核仁重新出現(xiàn)，動物細(xì)胞發(fā)生縊縮，植物細(xì)胞形成細(xì)胞板，完成胞質(zhì)分裂，形成子細(xì)胞c) 細(xì)胞周期的控制機(jī)制：i. G1期檢驗點：G1晚期，通過檢查細(xì)胞體積、DNA完整性、營養(yǎng)物質(zhì)和生長因子確定是否可以進(jìn)入S期。如果可以，則新合成的G1周期蛋白和Cdk（周期蛋白依賴性激酶）結(jié)合成啟動點激酶的二聚體引擎分子，使細(xì)胞進(jìn)入

31、S期，接著G1周期蛋白隨之自我降解。如果G1檢驗點檢測到細(xì)胞不具備分裂條件，便會引導(dǎo)細(xì)胞進(jìn)入G0期。ii. G2期檢驗點：檢驗DNA是否完成復(fù)制，以及環(huán)境因素和營養(yǎng)條件是否適合分裂。完成DNA復(fù)制后首先積累M周期蛋白，與Cdk結(jié)合形成有絲分裂促進(jìn)因子（MPF）的二聚體。MPF最初沒有活性，少量被磷酸化后增強(qiáng)了催化作用酶的活性，促使MPF濃度急劇增加，通過G2期的檢查，進(jìn)入M期。iii. M期檢驗點：檢驗M期染色體和紡錘體是否正常裝配。進(jìn)入M期后MPF進(jìn)一步催化核小體組蛋白磷酸化，再使核纖層蛋白和微管結(jié)合蛋白磷酸化，促進(jìn)核纖層結(jié)構(gòu)解體，從而促進(jìn)紡錘體組裝及染色單體分離，保證分裂正常進(jìn)行iv. 細(xì)

32、胞分裂中有關(guān)染色體的一切運動都是馬達(dá)蛋白沿微管運動實現(xiàn)的d) 減數(shù)分裂i. 間期：完成DNA復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成ii. 減數(shù)分裂前期：同源染色體聯(lián)會配對，形成四分體，非姐妹染色單體間局部交換（連鎖互換）iii. 減數(shù)分裂中期：四分體排列在赤道板上iv. 減數(shù)分裂后期：同源染色體分開，向兩極移動v. 減數(shù)分裂末期：形成兩個子細(xì)胞vi. 減數(shù)分裂前期：由微管和蛋白構(gòu)成紡錘體vii. 減數(shù)分裂中期：每條染色體著絲點兩側(cè)由微管附著，排列在赤道板上viii. 減數(shù)分裂后期：著絲點分裂，姐妹染色單體分離，由微管牽引向兩極移動ix. 減數(shù)分裂末期：染色體到達(dá)兩極，胞質(zhì)分裂，形成兩個子細(xì)胞第四章 能量與代謝

33、1、 能量通貨ATPa) ATP（腺苷三磷酸）是一種不穩(wěn)定的化合物，其磷酸鍵相當(dāng)脆弱，易于斷裂。一個高能磷酸鍵斷裂時會釋放能量，并生成穩(wěn)定的腺苷二磷酸。b) 每摩爾ATP水解形成ADP產(chǎn)生30.5KJ能量c) ATP的水解放能反應(yīng)往往在特定酶幫助下與某些吸能反應(yīng)相偶聯(lián)。2、 酶a) 酶是細(xì)胞產(chǎn)生的可以調(diào)節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率的催化劑i. 絕大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)，少數(shù)核酸也具有催化作用，稱為核酶ii. 酶在常溫、常壓、中性pH的溫和條件下具有很高的催化效率iii. 酶可以是由一條肽鏈構(gòu)成的單體酶，也可以是由多條肽鏈構(gòu)成的寡聚酶b) 酶的催化作用機(jī)理：i. 活化能：用于克服能障、啟動反應(yīng)進(jìn)行所需要的能量叫做

34、活化能ii. 酶可以降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能：酶的底物（S）、酶（E）、產(chǎn)物（P）S+ES-EE+P（過程中涉及酶構(gòu)象的改變）iii. 酶的催化作用具有特異性或?qū)Ｒ恍?，只能特異識別特定產(chǎn)物。酶分子的特殊袋狀或溝狀部位與底物特異性結(jié)合，這一部位成為酶的活性位點或酶的活性中心。酶的活性中心是柔性結(jié)構(gòu)，與底物結(jié)合時酶分子構(gòu)象發(fā)生一定變化使之與底物更好地結(jié)合，這種關(guān)系稱為誘導(dǎo)契合關(guān)系c) 影響酶活性的因素：i. 溫度：適當(dāng)升溫促進(jìn)分子運動，提高底物與酶活性位點的結(jié)合速度與頻率。但如果溫度超過一定界限，酶蛋白肽鏈間的氫鍵、離子鍵和其他作用力被破壞，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，從而降低酶活性。人體酶的最適溫度是354

35、0Cii. pH：酶對pH的變化極其敏感。pH對酶的影響主要是因為pH會影響酶與底物的解離，以及底物的極性基團(tuán)iii. 酶的抑制劑：有些化合物可以選擇性抑制酶的活性。如果抑制劑以共價鍵與酶結(jié)合，這種抑制往往是不可逆的。如果抑制劑以更弱的化學(xué)鍵與酶結(jié)合，其抑制作用往往是可逆的競爭性抑制劑：與底物相似，和底物競爭性的與酶的活性位點結(jié)合，妨礙底物正常進(jìn)入酶的活性中心非競爭性抑制劑：與酶的非活性部位結(jié)合，導(dǎo)致酶的分子性狀發(fā)生改變，使之不能與底物匹配性結(jié)合iv. 反饋抑制：代謝過程中局部反應(yīng)對催化該反應(yīng)的酶所起的抑制作用d) 酶的輔助因子和輔酶：i. 輔助因子：輔助催化作用的無機(jī)金屬離子ii. 輔酶：輔

36、助催化作用的有機(jī)化合物iii. 輔酶在傳遞質(zhì)子和電子（呼吸作用和光合作用）、轉(zhuǎn)移脂溶性基團(tuán)的過程中發(fā)揮重要作用3、 細(xì)胞呼吸：a) 細(xì)胞呼吸：生物細(xì)胞消耗氧氣分解食物分子并獲得能量的過程b) 細(xì)胞呼吸中葡萄糖降解反應(yīng)：C6H12O6+6O26CO2+6H2O+能量c) 細(xì)胞呼吸的代謝過程：i. 糖酵解：發(fā)生在細(xì)胞質(zhì)中。起始階段由2個ATP分子啟動整個葡萄糖代謝過程，經(jīng)過10步化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生4個ATP，并形成高能化合物NADH，同時葡萄糖被分解為丙酮酸。此過程依靠10種酶進(jìn)行，還需要鎂離子作為輔助因子。不需要氧氣的參與底物水平磷酸化：在相關(guān)酶的作用下，底物上的磷酸基團(tuán)發(fā)生轉(zhuǎn)移形成了比原來更穩(wěn)定的新

37、產(chǎn)物，同時磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到ADP分子上形成ATP糖酵解過程中有兩次底物水平磷酸化ii. Krebs循環(huán)（檸檬酸循環(huán)、三羧酸循環(huán)）：在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行。首先丙酮酸氧化脫羧釋放出一分子二氧化碳，剩余的二碳片段與輔酶A形成乙酰輔酶A，同時NAD+接受反應(yīng)放出的氫和電子，形成NADH。之后進(jìn)入三羧酸循環(huán)，首先生成檸檬酸，再經(jīng)過9步反應(yīng)生成草酰乙酸，完成一輪循環(huán)。一輪循環(huán)放出2分子二氧化碳，8個H，3分子NADH、1分子FADH2和1分子ATP。Krebs循環(huán)中也有一次底物水平磷酸化iii. 氧化磷酸化：發(fā)生在線粒體內(nèi)膜。貯存于NADH和FADH2的高能電子沿著分布于線粒體內(nèi)膜上的電子傳遞鏈傳遞，最后到達(dá)

38、分子氧。高能電子傳遞過程中逐步釋放能量，合成了更多的ATP。1個NADH的電子經(jīng)過傳遞釋放的能量可以生成2.5個ATP，而1個FADH2的電子傳遞釋放的能量可以生成1.5個ATP。電子傳遞鏈：線粒體內(nèi)膜上的蛋白質(zhì)復(fù)合物，包含一系列電子傳遞體。電子傳遞鏈通過一系列氧化還原反應(yīng)將高能電子傳遞給氧，傳遞過程中高能電子釋放的能量通過磷酸化的途徑貯存到ATP中化學(xué)滲透：當(dāng)線粒體內(nèi)膜上的呼吸鏈進(jìn)行電子傳遞時，電子能量逐步降低，促使從NADH上脫下的氫離子穿過內(nèi)膜從線粒體基質(zhì)進(jìn)入到內(nèi)膜外的膜間腔中，造成跨膜質(zhì)子梯度。緊接著發(fā)生化學(xué)滲透，質(zhì)子順濃度梯度經(jīng)內(nèi)膜通道（ATP合成酶）返回線粒體基質(zhì)中，在ATP合成酶

39、的作用下，所釋放的能量是ADP與磷酸結(jié)合生成了ATPd) ATP形成統(tǒng)計：i. 糖酵解階段：底物水平磷酸化+4ATP；己糖分子活化-2ATP；脫氫反應(yīng)產(chǎn)生2個NADH經(jīng)過電子傳遞鏈+5ATP；（2分子NADH進(jìn)入線粒體-2ATP）ii. 三羧酸循環(huán)階段：底物水平磷酸化+2ATP；脫氫反應(yīng)產(chǎn)生8個NADH經(jīng)過電子傳遞鏈+20ATP；脫氫反應(yīng)產(chǎn)生2個FADH2經(jīng)過電子傳遞鏈+3ATPiii. 整個有氧呼吸過程凈產(chǎn)生30還是32個ATP取決于NADH穿過線粒體膜時是否消耗能量。按甘油磷酸環(huán)路穿過線粒體膜需要消耗2ATP；按蘋果酸-天冬氨酸環(huán)路穿過線粒體膜不需要消耗ATP。4、 光合作用a) 光合作用

40、：植物捕獲和利用太陽能，將無機(jī)物（二氧化碳和水）合成為有機(jī)物，并放出氧氣，即將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并貯存在葡萄糖和其他有機(jī)分子中，這一過程成為光合作用b) 葉綠體：i. 類囊體：基質(zhì)內(nèi)一系列排列整齊的扁平囊狀結(jié)構(gòu)基粒：又稱基粒類囊體，相互垛疊在一起的類囊體基質(zhì)類囊體：暴露于基質(zhì)中連接基粒的膜系統(tǒng)ii. 光合膜：組成類囊體的彼此相通的、附著有光合作用色素、光系統(tǒng)和電子傳遞鏈的復(fù)雜膜系統(tǒng)c) 葉綠素：i. 葉綠素分子是由碳和氮原子組成的具有較復(fù)雜結(jié)構(gòu)的卟啉環(huán)與葉醇側(cè)鏈相連接的化合物，四個卟啉環(huán)連接一個鎂原子ii. 光合作用的色素主要有：葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素、藻膽素等，其中葉綠素a是啟動光反

41、應(yīng)的主要色素，其他色素主要起捕捉和傳遞光能的作用iii. 葉綠素a和葉綠素b在紅光區(qū)和藍(lán)光區(qū)吸收較強(qiáng)，在綠光區(qū)幾乎沒有吸收d) 光系統(tǒng)：i. 光系統(tǒng)：在類囊體膜上由葉綠素分子及其蛋白復(fù)合物、天線色素系統(tǒng)和電子受體組成的系統(tǒng)ii. 光系統(tǒng)（PSI）：含有被稱為P700的高度特化的葉綠素a分子，在紅光去700nm具有吸收峰；光系統(tǒng)反應(yīng)中心有PSAa蛋白和PSAb蛋白，葉綠素b、胡蘿卜素作為天線色素吸收或捕獲太陽能，并傳遞給P700iii. 光系統(tǒng)（PSII）：含有被稱為P680的高度特化的葉綠素a分子，在紅光區(qū)680nm具有吸收峰；光系統(tǒng)反應(yīng)中心有D1和D2蛋白，葉綠素b、胡蘿卜素作為天線色素吸收

42、或捕獲太陽能，并傳遞給P680e) 光能傳遞和電子傳遞鏈：i. 非環(huán)路光合磷酸化：光系統(tǒng)天線色素復(fù)合物吸收并捕獲太陽能并把光能傳遞到兩個光系統(tǒng)反應(yīng)中心，P700和P680被激發(fā)，之后快速地放出高能電子。在類囊體膜上光系統(tǒng)和光系統(tǒng)組成線性非循環(huán)電子傳遞鏈。P700被光能激發(fā)，將其高能電子貢獻(xiàn)給原初電子受體，再傳給鐵氧還蛋白，在NADP+充足的情況下，在酶的作用下將電子傳遞給最終電子受體NADP+，同時和一個質(zhì)子結(jié)合成還原型NADPH。此時P700形成電子空穴，受光激發(fā)的P680放出高能電子傳遞給原初電子受體并進(jìn)一步沿線性電子傳遞鏈經(jīng)質(zhì)體醌、細(xì)胞色素復(fù)合物、質(zhì)體藍(lán)素傳遞到P700填補(bǔ)電子缺失。傳遞

43、過程中電子能量逐漸下降，這些能量被用于將質(zhì)子從類囊體外側(cè)基質(zhì)轉(zhuǎn)移到類囊體內(nèi)腔中，造成跨膜質(zhì)子梯度，再根據(jù)化學(xué)滲透原理形成ATP。失去電子的P680使水裂解釋放出電子，填補(bǔ)電子空穴，同時氧氣被釋放出來，形成的質(zhì)子提供給NADP+形成NADPH。ii. 環(huán)路光合磷酸化：P700放出高能電子后沿原初電子受體、鐵氧還蛋白、細(xì)胞色素復(fù)合物、質(zhì)體藍(lán)素再回到P700分子，使其還原。高能電子傳遞過程中能量逐漸降低，用于驅(qū)動質(zhì)子跨膜運輸形成質(zhì)子梯度。f) 暗反應(yīng)（卡爾文Calvin循環(huán)）：i. 反應(yīng)式：12NADPH+12H+ +18ATP+6CO2 C6H12O6+12NADP+18ADP+18Piii. 羧

44、化階段（二氧化碳固定）：6個二氧化碳分子和6個核酮糖-1，5-二磷酸（五碳糖）反應(yīng)生成12個甘油酸-3-磷酸（無需記憶）iii. 還原階段：12個甘油酸-3-磷酸先后經(jīng)過磷酸化作用和NADPH作用成為12個甘油醛-3-磷酸，其中2個甘油醛-3-磷酸合成葡萄糖（無需記憶）iv. 更新階段（再生階段）：10個甘油醛-3-磷酸再經(jīng)過一系列反應(yīng)產(chǎn)生6個核酮糖-1，5-二磷酸（無需記憶）v. C3植物與C4植物：C3植物在固定二氧化碳后形成的是三碳化合物甘油酸-3-磷酸，C4植物在固定二氧化碳后形成的是四碳化合物草酰乙酸。C4植物在二氧化碳濃度較低時可以更加有效地固定二氧化碳，并且可以富集二氧化碳。C3

45、植物則具有較強(qiáng)的光呼吸（植物的綠色細(xì)胞在光照條件下吸收氧氣并釋放二氧化碳的過程，可能與減少光抑制有關(guān)）第五章 遺傳及其分子基礎(chǔ)1、 遺傳學(xué)基本定律：a) 分離定律：一對等位基因在形成配子時完全獨立的分離到不同的配子中去，相互不影響。b) 自由組合定律：多對基因處于異質(zhì)接合狀態(tài)時，它們的分離彼此獨立，自由組合。c) 連鎖互換定律：同源染色體在配對時會發(fā)生染色體片段之間的相互交換，導(dǎo)致其上基因的重組，且染色體各基因間的重組率與基因位點間的距離成正比。d) 性染色體和伴性遺傳：性染色體上與性別決定無關(guān)的基因稱為性連鎖基因，其遺傳稱為伴性遺傳（人類伴性遺傳病：色盲（X隱）、血友?。╔隱）、抗維生素D佝

46、僂?。╔顯）2、 基因a) 格里菲斯（Griffith）肺炎鏈球菌實驗：i. S型肺炎鏈球菌：有莢膜，菌落表面光滑ii. R型肺炎鏈球菌：無莢膜，菌落表面粗糙iii. 活S菌小鼠死亡活R菌小鼠存活加熱殺死的S菌小鼠存活加熱殺死的S菌+活R菌小鼠死亡b) 艾弗里（Avery）肺炎鏈球菌實驗：i. 將加熱殺死的S菌中蛋白質(zhì)用有機(jī)試劑除去，加入無害的R菌中，結(jié)果R菌仍然可以轉(zhuǎn)化為S菌ii. 對加熱殺死的S菌中各種生物化學(xué)成分酶解實驗表明RNA與轉(zhuǎn)化無關(guān)，但DNA可以控制轉(zhuǎn)化的成敗iii. 結(jié)論：DNA是生命的遺傳物質(zhì)c) 赫爾希（Hershey）蔡斯（Chase）噬菌體實驗：i. 分別用35S和32

47、P標(biāo)記噬菌體的蛋白，并用其侵染細(xì)菌。攪拌后（使附著的噬菌體外殼與細(xì)菌細(xì)胞壁分離）用離心機(jī)分離，上清液中含有較輕的噬菌體顆粒，沉淀中含有被感染的細(xì)菌ii. 35S標(biāo)記：僅上清液中檢測到放射性同位素iii. 32P標(biāo)記：僅沉淀中檢測到放射性同位素iv. 從細(xì)菌中釋放出的子代噬菌體中檢測到32P，但沒有檢測到35Sd) DNA半保留復(fù)制：i. 同位素示蹤實驗：15N標(biāo)記的大腸桿菌放在14N培養(yǎng)液中，分別超速離心，分析第一代和第二代大腸桿菌DNA的分布。結(jié)果發(fā)現(xiàn)親代大腸桿菌DNA全部為重帶，第一代大腸桿菌DNA全部為中帶，第二代大腸桿菌DNA既有輕帶，也有中帶。結(jié)論是DNA采用半保留復(fù)制的方法。ii.

48、 DNA復(fù)制在S期，首先DNA同時在許多起始位點局部解螺旋，形成許多復(fù)制泡，解鏈的叉口稱為復(fù)制叉。DNA聚合酶使游離的核苷酸準(zhǔn)確與DNA上互補(bǔ)堿基結(jié)合，并形成核苷酸新鏈。iii. 由于子鏈的延伸方向只能沿5向3的方向進(jìn)行，所以有一條子鏈不能連續(xù)向分叉處復(fù)制和延伸。隨著復(fù)制叉不斷打開，先合成一段新的RNA短鏈，稱為引物，再在引物后按5到3方向進(jìn)行延伸。由于復(fù)制是分段進(jìn)行的，每合成的一段小片段稱為岡崎片段。之后岡崎片段由DNA連接酶連接為連續(xù)的新鏈iv. 真核生物具有多個復(fù)制起點，原核生物（環(huán)狀DNA）只有單個復(fù)制起點。噬菌體的環(huán)狀單鏈DNA先在DNA聚合酶的作用下產(chǎn)生一條互補(bǔ)的新鏈，然后以雙鏈環(huán)

49、狀DNA為模板合成新的單鏈DNA分子，這種復(fù)制方式稱為滾環(huán)復(fù)制。e) RNA的組成和作用：i. RNA的特點：單鏈分子；含有核糖；含有尿嘧啶U，不含胸腺嘧啶Tii. RNA的種類：信使RNA（mRNA），核糖體RNA（rRNA），轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）iii. mRNA是遺傳信息的攜帶者。其5端有帽子結(jié)構(gòu)（甲基化結(jié)構(gòu)），抗水解，并作為翻譯的起始因子；3端含有polyA尾的結(jié)構(gòu)，與其本身的穩(wěn)定性有關(guān)。iv. tRNA是局部雙鏈結(jié)構(gòu)的RNA分子，二級結(jié)構(gòu)呈三葉草形，是十分穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。3端有CCA-OH，用于接受活化的氨基酸，其相反的一端具有由3個核苷酸組成的反密碼子。tRNA起識別密碼子和攜帶相應(yīng)

50、氨基酸的作用。v. rRNA和蛋白質(zhì)組成的復(fù)合體就是核糖體。rRNA是細(xì)胞中最豐富的一類RNA，在核糖體中既表現(xiàn)結(jié)構(gòu)功能，又是翻譯過程中必不可少的因子。核糖體上三個tRNA位點：A位是tRNA進(jìn)入和停留位，P位是攜帶多肽鏈tRNA的停留位，E位是tRNA釋放位3、 遺傳信息的轉(zhuǎn)錄和翻譯a) 轉(zhuǎn)錄：i. 以DNA分子為模板，按照堿基互補(bǔ)配對的原則合成一條單鏈RNA，DNA分子攜帶的遺傳信息被轉(zhuǎn)移到RNA分子中，這一過程稱為轉(zhuǎn)錄ii. 轉(zhuǎn)錄過程：開始是由DNA鏈上轉(zhuǎn)錄起始信號啟動子控制，RNA聚合酶識別并結(jié)合轉(zhuǎn)錄部位進(jìn)行轉(zhuǎn)錄。在轉(zhuǎn)錄的最后階段，中止RNA合成的是位于RNA上的終止子。iii. 真核

51、細(xì)胞中，DNA鏈上具有不能編碼蛋白質(zhì)的片段稱為內(nèi)含子，可以編碼蛋白質(zhì)的片段稱為外顯子。剛轉(zhuǎn)錄合成的未成熟mRNA稱為前體mRNA，還要進(jìn)行特定的剪接和處理b) 翻譯：i. 翻譯開始時，核糖體小亞基先與mRNA的起始密碼部位和一個帶有相應(yīng)反密碼子的tRNA相結(jié)合。接著核糖體大亞基與核糖體小亞基相結(jié)合，形成完整核糖體。ii. 翻譯過程是tRNA在核糖體的A、P、E三個位順位移動的過程，過程中氨基酸嚴(yán)格按照mRNA模板的密碼序列被逐個合成到肽鏈上。iii. 蛋白質(zhì)合成還要經(jīng)歷各種修飾和加工，新合成的蛋白質(zhì)向不同細(xì)胞其轉(zhuǎn)移的過程稱為蛋白質(zhì)的尋靶運輸，指導(dǎo)蛋白質(zhì)尋靶定位的氨基酸序列稱為信號肽。4、 基因

52、表達(dá)的差異：a) 除古細(xì)菌以外，原核基因缺乏內(nèi)含子，絕大多數(shù)真核基因都具有內(nèi)含子b) 原核細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄和翻譯過程同時進(jìn)行，真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄和翻譯是兩個獨立地過程c) 原核細(xì)胞內(nèi)單個mRNA分子可以表達(dá)多個基因（由于原核細(xì)胞內(nèi)基因是一個接一個的串聯(lián)排列），而真核細(xì)胞內(nèi)的單個mRNA分子僅可以翻譯成單一的多肽（由于真核細(xì)胞內(nèi)基因不是相鄰串聯(lián)排列，而可能有重疊，而且同樣基因的轉(zhuǎn)錄物可加工成不同的mRNA）。d) 真核基因翻譯前需要一系列的加工和修飾，而原核基因基本不需要修飾e) 真核細(xì)胞的核糖體比原核細(xì)胞大。5、 基因表達(dá)的調(diào)控：a) 原核基因表達(dá)的調(diào)控（乳糖操縱子學(xué)說）i. 大腸桿菌利用乳糖的酶由三種酶

53、構(gòu)成，編碼這三種酶的基因統(tǒng)稱結(jié)構(gòu)基因ii. 結(jié)構(gòu)基因相鄰的有啟動子和操縱基因。啟動子是RNA聚合酶結(jié)合位點，操縱基因決定RNA聚合酶能否與啟動子結(jié)合并向結(jié)構(gòu)基因移動。由啟動子、操縱基因和結(jié)構(gòu)基因共同構(gòu)成的基因簇稱為操縱子iii. 當(dāng)大腸桿菌環(huán)境中沒有乳糖時，操縱子前端的調(diào)節(jié)基因編碼產(chǎn)生阻遏蛋白與操縱基因結(jié)合，阻止RNA聚合酶與啟動子結(jié)合，乳糖操縱子處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)大腸桿菌環(huán)境中有乳糖時，乳糖首先轉(zhuǎn)變?yōu)楫惾樘?，作為誘導(dǎo)物與阻遏蛋白結(jié)合，改變阻遏蛋白構(gòu)象，使其不能與操縱基因結(jié)合，RNA聚合酶便與啟動子結(jié)合啟動轉(zhuǎn)錄b) 真核基因表達(dá)的調(diào)控i. 真核基因轉(zhuǎn)錄需要三種RNA聚合酶：RNA聚合酶I，RNA

54、聚合酶II，RNA聚合酶III。在真核基因轉(zhuǎn)錄的起始階段，識別和結(jié)合啟動子的是各種特異蛋白因子，稱為轉(zhuǎn)錄因子，共有三類。ii. 基本轉(zhuǎn)錄因子：主要功能是將RNA聚合酶定位到啟動子上iii. 轉(zhuǎn)錄激活因子：作為DNA結(jié)合蛋白與基因調(diào)控順序結(jié)合，識別上游啟動子元件，或者與更遠(yuǎn)的增強(qiáng)子結(jié)合，導(dǎo)致與基本轉(zhuǎn)錄因子相連的RNA聚合酶活化。還有一些連接轉(zhuǎn)錄激活因子和基本轉(zhuǎn)錄因子的蛋白，稱為輔助轉(zhuǎn)錄激活因子。iv. 轉(zhuǎn)錄抑制因子：與沉默子結(jié)合的蛋白，起負(fù)調(diào)控作用，使轉(zhuǎn)錄起始的蛋白被封閉，抑制基因轉(zhuǎn)錄。v. 轉(zhuǎn)錄因子都是一些特異性DNA結(jié)合蛋白，其結(jié)構(gòu)域中的DNA結(jié)合基序主要有：螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋、鋅指、亮氨酸拉

55、鏈等vi. 染色質(zhì)的狀態(tài)與結(jié)構(gòu)變化：常染色質(zhì)狀態(tài)開放、解折疊，利于基因轉(zhuǎn)錄；異染色質(zhì)狀態(tài)會阻止基因轉(zhuǎn)錄6、 基因突變與DNA損傷修復(fù)a) 基因突變：i. 同義突變：基因的突變沒有改變其所合成氨基酸的類型，進(jìn)而沒有改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能ii. 錯義突變：單個氨基酸改變的堿基對替換iii. 移碼突變：非3倍數(shù)堿基的插入或缺失引起下游三聯(lián)密碼子被錯讀的突變b) 基因修復(fù)：i. 光復(fù)合修復(fù)：紫外線照射導(dǎo)致DNA單鏈上形成嘧啶二聚體，造成雙鏈不能配對，影響復(fù)制和轉(zhuǎn)錄。光復(fù)合酶結(jié)合到DNA損傷部位二聚體處，在可見光的作用下光復(fù)合酶被激活，切斷二聚體之間的C-C鍵，酶解離的同時使嘧啶二聚體變?yōu)閮蓚€單體，DN

56、A恢復(fù)正常結(jié)構(gòu)與功能。ii. 切除修復(fù)：在幾種酶的協(xié)同作用下，在損傷一端切開磷酸二酯鍵，切除一段核苷酸，留下的缺口按堿基互補(bǔ)配對的原則由修復(fù)型合成填補(bǔ)，再用連接酶補(bǔ)齊缺口。第六章 發(fā)育1、 生物體發(fā)育的基本階段a) 胚胎發(fā)育：從一個受精卵開始，經(jīng)過細(xì)胞的分裂，分化， 相互誘導(dǎo)，最終形成生物雛形，即胚胎的過程b) 胚胎發(fā)育過程的三個基本階段i. 細(xì)胞分裂：受精卵細(xì)胞不斷進(jìn)行有絲分裂，通過細(xì)胞的快速繁殖，為發(fā)育過程持續(xù)提供新細(xì)胞的過程ii. 細(xì)胞分化：細(xì)胞在發(fā)育潛能、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、或功能上特化即產(chǎn)生差異的過程iii. 形態(tài)發(fā)生：產(chǎn)生生命個體具有特定結(jié)構(gòu)和功能的不同部分和整體形態(tài)的物理過程2、 動物的發(fā)育a) 動物發(fā)育的基本過程：i. 單細(xì)胞受精卵經(jīng)過卵裂形成多細(xì)胞囊胚ii. 囊胚發(fā)育成具有三胚層（低等動物兩胚層）的原腸胚iii. 在神經(jīng)胚期初步確立體形特征iv. 經(jīng)過器官發(fā)生完成胚胎發(fā)育b) 蛙卵發(fā)育過程i. 蛙卵結(jié)構(gòu)：蛙卵細(xì)胞核在蛙卵的上部，卵的上部稱為動物極，含有較多蛋白質(zhì)和色素呈深色，下部稱為植物極，包含大量卵黃等營養(yǎng)物質(zhì)，呈淡黃色ii. 蛙卵受精后首先進(jìn)行數(shù)次卵裂，其中前兩次卵裂是從動物極到植物極的縱裂，第三次是橫裂。數(shù)次卵裂后形成卵裂球或囊胚細(xì)胞。iii. 動物極的分裂速度快于植物極而向外凸起，使動物極一端形成了內(nèi)