基礎(chǔ)生命科學(xué)吳慶余課后思考題答案

生命科學(xué)導(dǎo)論思考題習(xí)題解答劉貴忠2第一章1.生物同非生物相比，具有哪些獨有的特征?由于不可能對生命進行確切定義，但是我們可以將生命的基本特征總結(jié)如下：(1)生命的基本組成單位是細胞。(2)新陳代謝：生命體無時無刻都在進行著物質(zhì)和能量的代謝，新陳代謝是生命的最基本特征。(3)繁殖：生物體有繁殖的能力。(4)生長：生物體具有通過同化環(huán)境中的物質(zhì)來增加自身物質(zhì)重量的能力。(5)應(yīng)激性：生物體有對刺激物——內(nèi)部或外部環(huán)境的改變做出應(yīng)答的能力。(6)適應(yīng)性：生物體可以通過其結(jié)構(gòu)、功能或行為的變化來適應(yīng)特定環(huán)境以生存下去。(7)運動：包括生物體內(nèi)的運動(生命運動或新陳代謝)或生物體從一處移至別處。(8)進化：生物具有個體發(fā)育和系統(tǒng)進化的歷史。2.有些同學(xué)在高中階段對生物學(xué)課程并不十分感興趣，請分析原因。對如何學(xué)好大學(xué)基礎(chǔ)生命科學(xué)課程提出你的建議。生命是一個未知的謎，學(xué)好生命科學(xué)最重要的是要合興趣，對生命奧秘的探索需要付出艱辛的勞動，但一旦有所理解或有所啟示，興趣便會油然而生。學(xué)習(xí)生命科學(xué)不但要繼承前人總結(jié)的寶貴經(jīng)驗和理論.更需要創(chuàng)新。問題的提出必須基于觀察和實驗，面答案必須能被進一步的觀察和實驗所證實。努力思考這些有意義的問題將會使學(xué)習(xí)逐漸深入。生命科學(xué)是實驗科學(xué)，實驗是一個非常重要的方面，實驗使我們很好的理解這些基本概念與原理?？茖W(xué)實驗和觀察是假設(shè)成為理論的橋梁。生命科學(xué)的學(xué)習(xí)離不開實驗.生物學(xué)實驗可以提高我們的動手能力、分析問題和解決問題的能力。3.一位正準(zhǔn)備參加高考的學(xué)生家長問：生命科學(xué)類專業(yè)將來的就業(yè)前景如何?請您對這一問題作比21世紀生命科學(xué)的發(fā)展前景比任何其他的學(xué)科都要廣闊。生物已經(jīng)進入了分子生物學(xué)時代，可以從基因的角度進行研究開發(fā)。學(xué)習(xí)課程包括一般生物學(xué)、動物學(xué)、植物學(xué)、微生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、胚胎學(xué)和基因?qū)W。而化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)方面的課程是其不可缺少的基礎(chǔ)科學(xué)，為理解生物學(xué)提供必需的適當(dāng)背景和方法理論。生物科學(xué)專業(yè)為學(xué)生提供廣闊的知識背景，其中包括許多其他專業(yè)的知識，進而為學(xué)生提供豐富的就業(yè)機會。根據(jù)調(diào)查顯示，除了科研院所的專業(yè)人員外，生物以及相關(guān)專業(yè)就業(yè)機會還有以下相關(guān)產(chǎn)業(yè)：農(nóng)業(yè)科學(xué)、植物保護、生物攝影、生物統(tǒng)計學(xué)、消費品研究、動物營養(yǎng)、獸醫(yī)、環(huán)境教育、水產(chǎn)業(yè)、基因顧問、工業(yè)衛(wèi)生學(xué)、海洋生物、醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)、醫(yī)學(xué)插圖、核能醫(yī)藥、公眾健康、科學(xué)圖書管理員、科普作家、科技插圖畫家、科技信息專家、科技代表、銷售、科技寫作、保險索賠、教育節(jié)目制作、職業(yè)雜志編輯等等。隨著國內(nèi)生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要更多的專業(yè)或交叉學(xué)科的人才。由于生物學(xué)正在高速發(fā)展，還有很多未知領(lǐng)域等待人們?nèi)ヌ剿鳌Ｖ灰袥Q心，就有可能在學(xué)術(shù)上取得成績。4.什么是雙盲設(shè)計，科學(xué)研究中的假象和誤差是如何產(chǎn)生的?雙盲設(shè)計是指被試者和研究實施者(主試)都不清楚研究的某些重要方面。雙盲的實驗設(shè)計有助于預(yù)防偏見.消除觀察者偏差和期望偏差，加強了實驗的標(biāo)準(zhǔn)化?？茖W(xué)研究中的誤差包括：隨機誤差(因不確定因素引起誤差)和系統(tǒng)誤差(由方法、儀器和入為因素而引起誤差)兩類。5.科學(xué)研究一般遵循哪些最基本的思維方式和步驟?請用本書第六章圖6—8的實驗研究實例，總結(jié)出科學(xué)研究的一般步驟?？茖W(xué)研究中最基本的思維方式包括：3每一個人都應(yīng)該學(xué)會科學(xué)的思維，這就需要遵循邏輯思維的要求，把握創(chuàng)新思維的能力，提升科學(xué)研究遵循的一般步驟：(2)收集與此問題相關(guān)的資料(通過觀察、測量等);(3)篩選相關(guān)資料，尋找理想的聯(lián)系和規(guī)律；(4)提出假設(shè)(一個總結(jié)),此假設(shè)應(yīng)能夠解釋已有的資料，并對進一步需要研究問題提出建設(shè)；(6)根據(jù)新發(fā)現(xiàn)對假設(shè)進行證實、修訂或否定。6.眾所周知，北京的中關(guān)村是中國計算機及信息技術(shù)的大本營，為什么在它的廣場上沒有計算機模型或電子模型，卻樹立了一個DNA雙螺旋模型(見教材圖5—2)?在原始的海洋孕育第一個生命之前，裸露的DNA就存在于這個世界上了，而當(dāng)今世界引領(lǐng)科技潮流浪尖的信息技術(shù)相比于DNA來說卻是年輕了不知道多少倍。信息技術(shù)是當(dāng)代人類用聰睿智慧的大腦發(fā)展出來的；而人類本身，無論是遠古還是現(xiàn)今，直至將來，都無法脫離開DNA的影響。自然孕育了DNA,它一步步把無機物神奇的組成這個生命的載體，奇妙的雙螺旋夢幻般的譜寫出人類的密碼.這其中所深藏的機理和極高的復(fù)雜程度是任何一塊集成電路板都無法比擬的。DNA對人類進化的影響和貢獻是不言而喻的，只有越來越高等，越來越睿智的人類才能讓科技浪潮不斷奔涌向前：之所以在中關(guān)村一街的十字路口要高聳起這樣一個DNA模型，在我看來，它的用意莫過于暗示大家：妙的雙螺旋舞姿默默的引領(lǐng)著我們和我們的信息技術(shù)在科技的浪尖上飛揚。7.以本章每一節(jié)的標(biāo)題為議題，進行分組討論。(1)什么是生命?(2)為什么要學(xué)習(xí)生命科學(xué)?(3)生命科學(xué)涵蓋的主要內(nèi)容有哪些?(4)如何學(xué)習(xí)生命科學(xué)?(5)闡述創(chuàng)新性在推動生命科學(xué)發(fā)展中的重要性。1.組成細胞及其生物體的主要原子有那些，它們在細胞中主要有哪些作用?組成細胞的主要元素有碳(C,18.0%),氫(H,10.0%),氧(0,65.0%),氮(N,3.0%),磷(P,1.1%),硫(S,0.25%),鈣(Ca,2.0%),鉀(K,0.35%),鈉(Na,0.15%)。其中C,H,0,N占了細胞質(zhì)量的96%,它們是構(gòu)成各種有機化合物的主要成分。C有4個外層電子，能與別的原子形成4個強共價鍵。C原子之間及其它原子間以共價鍵等形式結(jié)合，可以形成大量化學(xué)性質(zhì)與相對分子質(zhì)量不同的生物分子。0、H、N在構(gòu)成有機化合物的羥基、羰基、羧基、氨基上都是不可缺少的元素。N是蛋白質(zhì)、核酸的重要元素。另外生物體內(nèi)還有具有重要生物活性的含氮化合物，如多胺等。S是組成蛋白質(zhì)的半胱氨酸和甲硫氨酸的組成元素。P是核酸、磷脂等分子的組成成分。另外磷酸根離子在細胞代謝活動中很重要：①在各類細胞的能量代謝中起到關(guān)鍵作用；②是核苷酸、磷脂、磷蛋白和磷酸化糖的組成成分；③調(diào)節(jié)酸堿平衡，4Ca2對鈣調(diào)素、肌動球蛋白、ATP酶極為重要；鈣還是骨骼的重要成分。Fe2*或Fe2*是血紅蛋白、細胞色素、過氧化物酶和鐵氧蛋白的組成成分?？梢?，各種元素在細胞中都起到很重要的作用。2.請描述碳元素的核外電子軌道形狀和電子分布情況。為什么說在生命元素中，碳元素具有特別重要的作用?C原子的最外層電子有4個，其基態(tài)分別處在2s(兩個)和2P(兩個)軌道上，當(dāng)C原子發(fā)生反應(yīng)時，首先一個2S電子被激發(fā)到2P軌道上，然后由一個2S電子軌道和3個2P軌道發(fā)生雜化，形成4個完全一樣的SP3軌道.其立體形狀就像一個正四面體，4個軌道伸向4面，各軌道間的夾角都是109°28′'。C原子采用SP3雜化方式來反應(yīng)有助于生成更穩(wěn)定的鍵。在生命元素中，碳元素具有特別重要的作用，碳原子相互連接成鏈或環(huán)，形成各種生物大分子的基本結(jié)構(gòu)。除了水以外，含碳化合物是生物體中最普遍的物質(zhì)。由細胞合成的含碳化合物是有機化合物或生物分子。碳原子之間即與其他原子間以共價鍵等形式相結(jié)合，可以形成大量化學(xué)性狀與相對分子質(zhì)量不同的生物分子。碳原子是生物大分子的基本骨架：碳原子的不同排列方式和長短是生物大分子多樣性的基礎(chǔ)。所有生物大分子都是以碳原子相互連接成鏈或成環(huán)作為基本結(jié)構(gòu)，并以共價鍵的形式與氫、氧、氮及磷相結(jié)合，形成了具有不同性質(zhì)的生物大分子。3.請舉例討論細胞中的原子具有可以做功的能量這一問題。在細胞內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)過程中，高能電子可以從一個原子或化合物向另一個電子或化合物轉(zhuǎn)移，即氧化還原反應(yīng)，例如糖酵解中3-磷酸甘油醛被氧化生成1,3-磷酸甘油酸時，一對高能電子從3-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)移到NAD'.NAD'得到電子對被還原并結(jié)合一個質(zhì)子形成NADH,再經(jīng)電子傳遞鏈NADH上的高能電子最終交給氧原子形成水的同時生成ATP.用于生物做功。4.如何理解重斯學(xué)習(xí)或深化有關(guān)原子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、化學(xué)鍵、有機化合物的碳骨架與功能團等基本概念，對于理解生命運動的本質(zhì)是非常必要的。以化學(xué)的理論研究生命運動的規(guī)律，即是生物化學(xué)。生物化學(xué)學(xué)習(xí)的3種境界為：第一種境界是記憶境界。對于絕大多數(shù)學(xué)習(xí)生物化學(xué)的學(xué)習(xí)者，記憶典型的生命化學(xué)過程是他們的終極目標(biāo)。他們可以對重要的生命化學(xué)運動的任何細節(jié)倒背如流，最典型的是諸如光合作用中的Calvin-Benson循環(huán)、呼吸作用中的糖酵解-三羧酸循環(huán)以及二者中的電子傳遞鏈.雖然這些工作常常使他們筋疲力盡，尤其當(dāng)遇到容易混淆的過程時。憑借這些條文，他們可以解決諸如反應(yīng)物生成物的種類及數(shù)量的簡單問題。第二種境界是機制境界。對化學(xué)的基本觀點(有機和無機)及題干中述及的基本概念有所了解的學(xué)習(xí)者，除了知道生命化學(xué)運動所包含的主要過程，能夠以化學(xué)反應(yīng)方程式的形式對其加以描述外，還能從化學(xué)的觀點(如碳鏈和功能團或官能團)解釋這些過程為什么會發(fā)生，即理解了生命運動的化學(xué)本質(zhì)。這種境界有點拿來主義的意思，比上一種境界是很大的進步，因為它畢竟能把化學(xué)的觀點用于生命運動的研究之中。第三種境界即所謂進化境界。需要在學(xué)習(xí)化學(xué)概念的過程中，把化學(xué)的觀點包容于進化的觀點之中?？梢哉f，進化能夠解釋一切生命現(xiàn)象，下面是它對生命化學(xué)現(xiàn)象的解釋：自然選擇了那些最出色完成各種生命必需功能的化學(xué)機制，變異與選擇是這些機制的設(shè)計師，這些機制因此呈現(xiàn)出意可見，生命的持續(xù)對其化學(xué)機制提出功能要求。簡單地說，進化設(shè)計出符合這些要求的物質(zhì)基礎(chǔ)和具體過程，這些過程的發(fā)生依賴于具有生物功能的功能團。因此.達到第三種境界的學(xué)習(xí)者能夠深入理解所有生命化學(xué)過程為什么要發(fā)生。5.整個水分子是電中性的，為什么又是極性化合物分子?在液體狀態(tài)，水分子間的氫鍵是如何形成由于水分子中的氧原子與氫原子之間的鍵角不是180°,而是以共價鍵形成“V”結(jié)構(gòu).致使整5個水分子的正電荷中心與負電荷中心不重合，所以水分子雖然在整體上是電中性的，但又是極性化合物分子。由于氧原于的電負性很強，在水分子中氫原子的電子距離氫核很遠，使得氫核外有很強的正電場，而與此同時氧原子有一對孤對電子，容易受到氫核正電場的作用，一個水分子的氧原子的孤對電子與另一個水分子的氫核之間的相互作用就形成了水分子中的氫鍵。6.細胞內(nèi)4種主要生物大分子單體的碳骨架與功能團各有哪些特征?哪些生物學(xué)功能?糖類化合物種元素，通常3者的比例為1:2:1,一般化學(xué)通式為(CH?O)n。糖類包括小分子的單糖、寡糖和多糖。從化學(xué)本質(zhì)上來說，糖類是多羥醛、多羥酮或其衍生物。天然的單糖一般都是D型，重要的單糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脫氧核糖等。重要的二糖包括蔗糖、麥芽糖、乳糖等。麥芽糖由兩分子葡萄糖單體脫水縮合形成；蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖縮合形成；乳糖由一分子葡萄糖和一分子半乳糖縮合而成。重要的多糖有淀粉、糖原、纖維素、氨基葡聚糖等，由葡萄糖單體聚合而成。糖類生物學(xué)功能：(1)作為生物體的結(jié)構(gòu)成分：植物、真菌以及細菌的細胞壁，昆蟲和甲殼類的外骨骼等；(2)作為生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)：生物氧化的燃料，葡萄糖和能量的貯存物質(zhì)——淀粉和糖原等；(3)生物體內(nèi)的重要中間代謝物質(zhì)：糖類通過這些中間物質(zhì)為其他生物分子如氨基酸、核苷酸以及脂(4)作為細胞識別的信息分子：許多膜蛋白、分泌蛋白和受體蛋白都是糖蛋白，即在特定部位結(jié)合一定量的寡糖，這些糖鏈可能起信號識別的作用。脂類生物體內(nèi)的脂類是指不溶于水的物質(zhì)，包括三酰甘油、磷脂、類固醇等幾類。脂類可溶于乙醚、氯仿等非極性溶劑。中性脂肪和油都是脂肪酸與甘油經(jīng)過脫水縮合形成的脂類，由3個脂肪酸上的羧基與一分子甘油上的3個羥基分別脫水縮合形成的脂類又叫三酰甘油。三酰甘油分子中甘油的1個羥基與磷酸及其衍生物結(jié)合便構(gòu)成為磷脂，如卵磷脂(磷脂酰膽堿)、腦磷脂等；磷脂是生物膜的主要成分。類固醇也稱甾類，以環(huán)戊烷多氫菲為基礎(chǔ)，不合脂肪酸，但具有脂類性質(zhì)，也是細胞膜的重要成分。常見其他類型的脂類包括糖脂、多異戊二烯類、某些脂溶性維生素等。(1)是生物體的能量提供者，脂肪氧化時產(chǎn)生的能量大約是糖的二倍；(2)磷脂是生物膜的主要成分；(3)參與細胞的識別，作為細胞的表面物質(zhì)，與細胞識別，種特異性和組織免疫等有密切關(guān)系；(4)某些萜類及類固醇類物質(zhì)如維生素A、D、E、K、膽酸及固醇類激素具有營養(yǎng)、代謝及調(diào)節(jié)功(5)生物表面的保護層：保持體溫、水分、抗逆等。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是重要的生物大分子，其組成單位是氨基酸。組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，均為α—氨基酸。每個氨基酸的α—碳上連接一個羧基，一個氨基，一個氫原子和一個側(cè)鏈R基團。20種氨基酸結(jié)構(gòu)的差別就在于它們的R基團結(jié)構(gòu)的不同。根據(jù)R基團的極性，可將其分為4大類：非極性氨基酸(8種);極性不帶電荷氨基酸(7種);帶負電荷氨基酸(酸性氨基酸)(2種);帶正電荷氨基酸(堿性氨基酸)(3種)。一個氨基酸的α—氨基與另一個氨基酸的α—羧基脫水縮合形成了肽鍵，通過肽鍵相互連接而成的化合物稱為肽。蛋白質(zhì)是由多個氨基酸單體組成的生物大分子多聚體。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分為4個結(jié)構(gòu)水平，包括一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序和二硫鍵的位置。在多肽鏈的含有游離氨基的6一端稱為肽鏈的氨基端或N端，而含有游離羧基的一端稱為肽鏈的羧基端或C端。蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈骨架盤繞折疊所形成的有規(guī)律性的結(jié)構(gòu)單元。最基本的二級結(jié)構(gòu)單元類型有α—螺旋、β—折疊、β—轉(zhuǎn)角和自由回轉(zhuǎn)。蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是整個多肽鏈的三維構(gòu)象，它是在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多肽鏈進一步折疊卷曲形成復(fù)雜的球狀分子結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)指具有獨立的三級結(jié)構(gòu)的數(shù)條多肽鏈相互聚集而成的復(fù)合體。在具有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)中，每一條具有三級結(jié)構(gòu)的膚鏈稱為亞基。四級結(jié)構(gòu)涉及亞基在整個分子中的空間排布以及亞基之間的相互關(guān)系。亞基本身不具有生物活性。按照功能，蛋白質(zhì)可分為：(1)結(jié)構(gòu)蛋白：生物結(jié)構(gòu)成分，如膠原蛋白、角蛋白等；(2)伸縮蛋白：收縮與運動，如肌纖維中的肌球蛋白等；(3)防御蛋白：如免疫球蛋白、金屬硫蛋白等；(4)貯存蛋白：貯存氨基酸和離子等，如酪蛋白、卵清蛋白、載鐵蛋白等；(5)運輸?shù)鞍祝哼\輸功能，如血液中運送O?與CO?的血紅蛋白和運送脂質(zhì)的脂蛋白；控制離子進(6)激素蛋白：調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝、生長分化等，如生長激素；(7)信號蛋白：接受與傳遞信號，如受體蛋白等；(8)酶：催化功能，包括參與生命活動的大多數(shù)酶。核酸兩大類。除病毒外，所有生物細胞都含有這兩類核酸。核酸是由核苷酸單體連接形成的大分子多聚體。每一個核昔酸單體由3部分組成：戊糖、磷酸和含氮堿基。堿基包括腺嘌呤、鳥嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶5種。組成DNA的堿基中有胸腺嘧啶、RNA中有尿嘧啶，兩者均有腺嘌呤、鳥嘌呤和胞嘧啶；一個核苷酸單體戊糖第5位碳的磷酸根與另一個核苷酸單體戊糖第3位碳相連，形成3’,5’一磷酸二酯鍵，如此重復(fù)連接形成核酸鏈的磷酸戊糖基本骨的為核糖。堿基則與骨架上戊糖的第1位碳相連。DNA分子是由兩條脫氧核糖核酸長鏈以堿基相互配對連接而成的螺旋狀雙鏈分子。RNA分子多是單鏈分子，有局部的堿基配對所形成的雙鏈，這樣雙鏈和單鏈相間形成“發(fā)夾結(jié)構(gòu)”。根據(jù)功能的核酸生物學(xué)功能主要有：貯存遺傳信息，控制蛋白質(zhì)的合成，從而控制細胞和生物體的生命過程。7.舉例說明蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)對于其功能具有決定性的作用。各種生物大分子主要有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與其功能有著密切的關(guān)系。蛋白質(zhì)的特定構(gòu)象即蛋白質(zhì)的三維空間結(jié)構(gòu)和形態(tài)對于蛋白質(zhì)的功能起決定性的作用。蛋白質(zhì)變性(構(gòu)象發(fā)生變化)使得其特定的功能立即發(fā)生變化。例如瘋牛病(牛海綿狀腦病，即BSE)和新型克雅氏病的發(fā)病與朊蛋白(抗蛋白酶傳染性因子)的變異有關(guān)。其實，人體內(nèi)都存在朊蛋白，但由于感染了變異的朊蛋白等原因.使得正常的朊蛋白的結(jié)構(gòu)由螺旋型變形為片狀。結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化的朊蛋白聚合起來，逐漸在腦中沉積為蛋白質(zhì)分解酶不能分解的斑塊。8.戊糖、堿基、磷酸、核苷、核苷酸、核酸、DNA和基因之間有什么樣的關(guān)系和結(jié)構(gòu)上的順序?基因是可編碼一條肽鏈的DNA片段。其相互關(guān)系為：7磷酸堿基戊糖(核糖或核苷9.DNA的結(jié)構(gòu)特征對于遺傳信息的傳遞具有什么特殊的作用?DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)可以很好地保護內(nèi)部的脫氧核苷酸，使其免受外界因素的影響，使DNA的內(nèi)部脫氧核苷酸排列順序基本穩(wěn)定，就保持了生物體性狀的穩(wěn)定性，給生物體的穩(wěn)定遺傳提供了先決條在DNA復(fù)制(邊解旋邊復(fù)制)的時候，雙螺旋結(jié)構(gòu)又成為了精確的模板，加上堿基互補配對的高度精確性(即只能A與T配對.C與G配對),使遺傳信息得以穩(wěn)定的復(fù)制傳遞，再經(jīng)轉(zhuǎn)錄將遺傳信①知識創(chuàng)新常常來源于知識的交流、共享和融合。②科學(xué)創(chuàng)新是一個知識不斷積累，認識不斷深化的過程。要善于總結(jié)和借鑒別人的經(jīng)驗和成果，站在巨人肩膀上獲取成功。③正確選擇發(fā)展的方向和研究的課題。④創(chuàng)新需要想象力和主動性，需要強烈的興趣和自由思考的空間，要有內(nèi)在的緊迫感和自主的動力。⑤失敗是成功之母。⑥敢于競爭，善于合作。第三章1.試分別比較原核生物與真核生物、植物細胞和動物細胞、葉綠體與線粒體，它們各有什么共同點，有哪些不同點?(1)真核與原核比較原核細胞真核細胞代表生物細菌、藍細菌原生生物、植物、動物和真菌細胞大小3-100μm細胞核沒有真正的細胞核與核膜、核仁和核質(zhì)組成的細胞核細胞膜有有細胞器有線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細胞壁多數(shù)有細胞壁植物細胞和真菌有細胞壁，動物細胞無細胞壁核糖體70s(由50s和30s兩個亞基組成)80s(由60s和40s兩個亞基組成)染色體僅有一條裸露雙鏈DNA有兩個以上的染色體，DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合DNA環(huán)狀，存在于細胞質(zhì)中線狀，存在細胞核中核外DNA有的細胞有質(zhì)粒有線粒體DNA和葉綠體DNARNA與蛋白質(zhì)的合成RNA沒有內(nèi)含子，DNA轉(zhuǎn)錄為RNA有內(nèi)含子和外顯子，DNA8RNA與蛋白質(zhì)的合成(翻譯)都在細胞質(zhì)中進行轉(zhuǎn)錄為RNA在核中進行，蛋白質(zhì)的合成(翻譯)都在細胞質(zhì)中細胞質(zhì)無細胞骨架有細胞骨架細胞分裂二分裂，無有絲分裂有絲分裂和減數(shù)分裂細胞組織主要是單細胞生物體，不形成細胞組織大多數(shù)是多細胞生物體并形成細胞組織相同點：都有細胞質(zhì)膜、DNA和RNA、核糖體等等，各種細胞都可以通過細胞，使生命得以延續(xù)。①植物細胞有而動物細胞所沒有細胞壁，細胞壁主要由纖維素和果膠組成，對植物細胞起到支持和保護的作用。⑦植物細胞中動物細胞中所沒有的質(zhì)體.其中以綠色植物的葉綠體最為重要，它能通過對太陽能的吸收和轉(zhuǎn)化，為自身及其他生物提供賴以生存的有機物和氧氣。③大多數(shù)植物細胞中含有一個中央大液泡或幾個小液泡，它作為植物細胞貯藏和轉(zhuǎn)運的重要場所也是動物細胞所沒有的。④植物細胞中含有動物細胞所沒有的乙醛酸循環(huán)體、胞間連絲、細胞分裂時的細胞板等動物細胞中含有植物細胞中所沒有的溶酶體、中心體、細胞分裂時的收縮環(huán)等。(3)葉綠體與線粒體比較：相同點：都是由雙層腔包被而成.具有很大的膜面積，內(nèi)部含有DNA可完成一定量的自主復(fù)制，都是能量的轉(zhuǎn)化場所，都具有核糖體和許多反應(yīng)所需的酶蛋白，都具有電子傳遞體系。都是細胞即整個生物體得以生存的重要基礎(chǔ)。不同點：除兩者所包含的酶系及電子傳遞系統(tǒng)不同外，還有以下區(qū)別。葉綠素線粒體色素有葉綠素，葉黃素，胡蘿素等沒有增大膜面積的方式類囊體堆疊而成的基粒內(nèi)膜折疊成嵴意義進行光合作用，合成能量進行呼吸作用，分解能量大小不同2—5μm具有雙分子層膜。試描述這種單分子層膜的形態(tài)，解釋它比雙層膜穩(wěn)定的原因。磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷酸所組成的具有雙重極性的分子。一端是極性的(親水性的)“頭”部，一端是非極性(疏水的)“尾”部。在雙層膜組成的細胞器中，細胞器內(nèi)外均為極性溶液，兩層膜的親水的“頭”部分別向著細胞質(zhì)和細胞器內(nèi)的極性溶液，疏水的“尾”端則背離水相而相對排列，從而形成相對穩(wěn)定的狀態(tài)。而在植物種子細胞里的脂肪顆粒中的油脂為非極性溶液，單層磷脂膜的磷脂分子疏水的“尾”端向著內(nèi)側(cè)脂肪分子排列，而磷脂分子親水的“頭”向著外側(cè)排列，暴露于細胞質(zhì)的極性溶液中，從而形成了比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。3.構(gòu)成膜的蛋白質(zhì)與磷脂雙分子層的相互關(guān)系怎樣?鑲嵌在磷脂分子個的蛋白質(zhì)有哪些結(jié)構(gòu)特點和功能?細胞膜主要由脂類和蛋內(nèi)質(zhì)組成，此外還含有少量糖類。脂類構(gòu)成了細胞膜的基本結(jié)構(gòu)——脂質(zhì)雙層，蛋白分子以不同的方式鑲嵌在脂雙分子層中或結(jié)合在其表面，完成膜的主要功能。膜蛋白分布呈不對稱性，有的鑲在膜表面，稱為外在膜蛋內(nèi)；有的嵌入或橫跨脂雙分子層，稱內(nèi)在膜蛋白；9蛋白質(zhì)分子在膜內(nèi)外兩層分布位置和數(shù)量有很大差異，膜內(nèi)、外側(cè)面伸出的氨基酸殘基的種類和數(shù)目也有很大差異。另外，糖脂與糖蛋白上的糖基一般只分布于膜的非細胞質(zhì)側(cè)，多糖鏈往往具有分叉，它們對于接受和識別外來受體或信號起重要作用。膜蛋白的主要作用有：①為運轉(zhuǎn)蛋白，起物質(zhì)運輸作用，輸送無機或有機分子跨膜進入膜的另一側(cè)；②作為酶，催化發(fā)生在膜表面的重要代謝反應(yīng)；③作為細胞表面受體或天線蛋白，敏感地接收膜表面的化學(xué)信息；④作為細胞表面的標(biāo)志，被其他細胞所識別；⑤作為細胞表面的附著連接蛋白.與其他細胞相互結(jié)合；⑥作為錨蛋白，起固定細胞骨架的作用。4.試從生命特征的不同方面說明細胞是生命的基本單位。從生命的層次上看，細胞是具有完整生命力的最簡單的物質(zhì)集合形式；細胞是生物體進行新陳代謝的功能體系，作為一個外放系統(tǒng)，細胞不斷與環(huán)境交換著物質(zhì)與能量；細胞是生物體生長發(fā)育的基礎(chǔ)，盡管數(shù)目眾多的各種細腦形態(tài)和功能各個相同，它們都是由同一個受精卵分裂和分化而來的；細胞還是生物繁殖和遺傳的基礎(chǔ)，因為生物的繁殖與遺傳離不開細胞分裂；不同組織細胞在信息傳遞過程中表現(xiàn)出分工合作的相互關(guān)系，各種精細的分工和巧妙的配合使復(fù)雜多細胞生物的各種代謝活動有序地進行。5.舉例說明細胞中膜的重要性和各項功能。為什么說生物膜系統(tǒng)是最重要的物質(zhì)和能量代謝場所?生物膜的重要性表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)界膜和區(qū)室化：胞膜最重要的作用就是勾劃了細胞的邊界，并且在細胞質(zhì)中劃分了許多以膜包被(2)信息處理：常用質(zhì)膜中的受體蛋白從環(huán)境中接收化學(xué)和電信號。細胞質(zhì)膜中具有各種不同的受體，能夠識別并結(jié)合特異的配體，產(chǎn)生一種新的信號激活或抑制細胞內(nèi)的某些反應(yīng)。如細胞通過質(zhì)膜受體接收的信號決定對糖原的合成或分解。膜受體接收的某些信號則與細胞分裂有關(guān)。(3)能量轉(zhuǎn)化：細胞膜的另一個重要功能是參與細胞的能量轉(zhuǎn)換。例如葉綠體利用類囊體膜上的結(jié)合蛋白進行光能的捕獲和轉(zhuǎn)換.最后將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能貯存在糖類中。同樣，膜也能夠?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)換成可以直接利用的高能化合物ATP,這是線粒體的主要功能。(4)調(diào)節(jié)運輸：膜為兩側(cè)的分子交換提供了一個屏障，一方面可以讓某些物質(zhì)“自由通透”.另一方面又作為某些物質(zhì)出入細胞的障礙。(5)功能區(qū)室化：細胞膜的另一個重要的功能就是通過形成膜結(jié)合細胞器，使細胞內(nèi)的功能區(qū)室化。例如細胞質(zhì)中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等膜結(jié)合細胞器的基本功能是參與蛋白質(zhì)的合成、加工和運輸；而溶酶體的功能是起消化作用，與分解相關(guān)的酶主要集中在溶酶體。又如線粒體的內(nèi)膜主要功能是進行氧化磷酸化，與該功能有關(guān)的兩種蛋白復(fù)合體集中排列在線粒體內(nèi)膜上。另一個細胞器葉綠體的類囊體是光合作用的光反應(yīng)場所.所以其類囊體膜中聚集著與光能捕獲、電子傳遞和光合磷酸化相關(guān)的功能蛋白和酶。(6)參與細胞間的相互作用：在多細胞的生物中，細胞通過質(zhì)膜進行多種細胞間的相互作用，包括細胞識別、細胞粘著、細胞連接等。如動物細胞可以通過間隙連接，植物細胞則可以通過胞生物膜的這些基本功能也是生命活動的基本特征，沒有膜的這些功能，細胞不能形成，細胞的生命活動就會停止。6.請用草圖表示，由構(gòu)成染色質(zhì)的長鏈DNA分子經(jīng)過緊密纏繞、折疊、凝縮、并與蛋白質(zhì)結(jié)合形成了染色體，同時表示出染色體上的特征結(jié)構(gòu)名稱。7.有絲分裂和減數(shù)分裂的共同點和差別是什么?共同點是兩者都進行一次染色體復(fù)制。有絲分裂發(fā)生在所有正在生長的組織中，從合子階段開始，繼續(xù)到個體的整個生活周期，無聯(lián)會，無交叉和互換；每個周期產(chǎn)生兩個子細胞，產(chǎn)物的遺傳成分相同，子細胞的染色體數(shù)與減數(shù)分裂只發(fā)生在有性繁殖組織中，高等生物限于成熟個體；許多藻類和真菌發(fā)生在合子階段；由聯(lián)會，可以在有基因交叉和互換；后期I是同源染色體分離的減數(shù)分裂；后期Ⅱ是姐妹染色單體分離的均等分裂；產(chǎn)生4個細胞產(chǎn)物(配子或孢子),產(chǎn)物的遺傳成分不同，是父本和母本染色體的不同組合，為母細胞的一半。8.列舉出你所知道的細胞器和它們各自的功能。核糖體(ribosme):由rRNA和蛋白質(zhì)組成的粒狀小體細胞器，常散在于細胞質(zhì)中(游離核糖體)或附著于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，由大小兩個亞基構(gòu)成，是蛋白質(zhì)合成的場所，大小亞基結(jié)合成完整的核糖體行線粒體(mitochondria):細胞中重要而獨特的細胞器，是呼吸作用進行的主要場所；在線粒體中，通過Krebs循環(huán)和氧化磷酸化作用將營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解，并進一步將分解獲得的能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)能貯存在ATP中，供給生物生命活動之用，因此線粒體被稱為生物體的“動力工廠”。溶酶體(lysosome):溶酶體是由單層膜包圍成的小球體細胞器，內(nèi)含多種水解酶；具有吞噬外來異物并將其分解的異溶作用和對細胞內(nèi)衰老、死亡細胞器進行消化處理的自溶作用。高爾基體(Golgiapparatus):高爾基體是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成產(chǎn)物和細胞分泌物的加工和包裝的場所。最后形成分泌泡將分泌物排出。新合成的蛋白質(zhì)在被運送到高爾基體后，由于糠類或其他輔基的加入而使其發(fā)生了變化。隨后這些產(chǎn)物在高爾基體盤的邊緣被包裝于小泡，這些小泡又以出芽的方式脫離高爾基體盤的邊緣，釋放入細胞質(zhì)。高爾基體是由細胞內(nèi)其他膜系轉(zhuǎn)變而來的。質(zhì)體(plastid):是植物細胞的細胞器，包括白色體和有色體。植物根或莖細胞中的白色體含有淀粉、油類或蛋白質(zhì)。植物色彩豐富的花或果實的細胞具有有色體，有色體內(nèi)含有各種色素。葉綠體是一類最重要的有色體。微管(microtubule):是細胞骨架的主要成分之一，其主要化學(xué)成分為微管蛋白，許多微管蛋白分子排列成原絲，13條原絲圍成的中空管即為微管；其主要功能包括保持細胞形狀、纖毛和鞭毛的運動、原生質(zhì)與染色體運動、胞內(nèi)運輸?shù)?。微絲(microfilament):指細胞內(nèi)直徑5-9nm,長短不一、散布、成束或交織成網(wǎng)的蛋白質(zhì)纖維。是細胞骨架的主要成分之一，其主鏈蛋白由肌動蛋白組成。中心粒(centriole):為圓筒狀小體，通常成對存在，由9組三聯(lián)微管排列而成，與細胞分裂時紡錘體的形成密切相關(guān)，一般由兩個相互垂直的中心粒構(gòu)成中心體。9.為什么在膜的雙分子層中，脂肪酸碳原子間的雙鍵越多，膜的流動性就越大?膜的流動性是指脂分子的側(cè)向運動，主要是由脂分子中脂肪酸碳鏈的長短和不飽和程度決定的。碳鏈越短，不飽和鍵越多，膜脂的流動性越大。相同碳鏈長度的脂肪酸，不飽和鍵越多熔點越低，因此膜的流動性越大。10.物質(zhì)的跨膜運輸分為被動運輸和主動運輸，其主要差別是什么?主動運輸是指由細胞供給能量，將某種物質(zhì)分子從膜的低濃度一側(cè)移向高濃度一側(cè)的過程。自由擴散和協(xié)助擴散都屬于被動運輸，其特點是物質(zhì)分子進行順濃度梯度的移動，所需要的能量自高濃度溶液本身所包含的位能，不需要另外供給能量。11.請以酵母細胞為例，簡單介紹細胞周期控制的機制。在酵母菌細胞進入G?期到達G?期檢驗點時，該檢驗點通過比較細胞質(zhì)體積與基因組的大小，決定是否讓新合成的G?周期蛋白與Cdk結(jié)合，激活稱為啟動點激酶(startkinase)的二聚體引擎分子。即在G?期，隨著細胞的生長，細胞的體積增大到一定程度而其DNA總量仍保持穩(wěn)定，G?周期蛋白便與Cdk結(jié)合，激活啟動點激酶，使周期性細胞通過G?檢驗點進入S期，DNA的復(fù)制便開始啟動，G?周期蛋白接著便解離和自我降解。但是，如果G?檢驗點檢查該周期性細胞不具備進入S期的條件，這時這些細胞便進入G?期。完成了DNA復(fù)制后進入G?期的細胞首先開始逐漸積累M周期蛋白，該周期蛋白與Cdk結(jié)合形成稱之為有絲分裂促進因子(mitosis-protomotingfactory,MPF)的二聚體。最初，MPF在其磷酸化之前并沒有活性。當(dāng)非常少量的MPF被磷酸化以后，它們具有正向反饋調(diào)節(jié)作用，即少量磷酸化的MPF反過來可以增強催化MPF磷酸化的酶活性，促進細胞內(nèi)被激活的MPF濃度急劇增加，最終導(dǎo)致細胞通過G?檢驗點的檢查，進入M期，有絲分裂過程開始啟動。細胞進入M期以后，MPF可進一步催化核小體組蛋白H1磷酸化，再使核纖層蛋白和微管結(jié)合蛋白磷酸化，促使核纖層結(jié)構(gòu)解體，從而促進紡錘體組裝及染色單體的分離，保證一系列有絲分裂的正常進行。M期的時間長短取決于活性MPF濃度變化，因為MPF本身會使二聚體上的周期蛋白自我降解。雖然Cdk的濃度始終不變，但新合成的M周期蛋白降解后，活性MPF濃度減少到一定程度，M期結(jié)束，有絲分裂過程完成，細胞有開始下一次以G?期為起點的周期循環(huán)。第四章1生物代謝的本質(zhì)是什么?生物代謝就是發(fā)生在生物體內(nèi)的由酶控制的全部化學(xué)反應(yīng)和能量的轉(zhuǎn)化過程。2.請從熱力學(xué)原理出發(fā)，討論為什么生命活動需要不斷地輸入能量。熱力學(xué)第一定律告訴我們能量是守恒的，生命體自身不能產(chǎn)生能量，所有的能量來源與外部的輸入。而根據(jù)熱力學(xué)第二定律的描述宇宙或系統(tǒng)的各種過程總是向著熵增大的方向進行。事實上，生命一直與熱力學(xué)第二定律.即與自發(fā)過程作著斗爭。對于細胞和生命體而言，需要不斷的輸入能量，否則系統(tǒng)的有序化的程度就要下降。熵不斷增加的結(jié)果就是細胞或者生命體的死亡。3.放能反應(yīng)與吸能反應(yīng)有什么區(qū)別?哪一種反應(yīng)能夠自發(fā)進行?為什么?在一個反應(yīng)中，如果產(chǎn)物比反應(yīng)物含有更少的自由能，這個反應(yīng)便趨于自發(fā)進行。自發(fā)反應(yīng)可釋放自由能，稱為放能反應(yīng)。相反，另一些反應(yīng)需要從外界輸人自由能才能進行，稱為吸能反應(yīng)。熱力學(xué)第二定律指出，系統(tǒng)的各種過程總是向著熵值增大的方向進行。放能反應(yīng)能夠使細胞內(nèi)熵增大，所以會自發(fā)的進行。4.什么叫活化能?為什么酶具有高的催化效率?酶是一種生物催化劑。它與普通催化劑一樣，是通過降低反應(yīng)所需的活化能促進細胞代謝的生化反應(yīng)的，但是酶比普通催化劑有更高的催化效率，這是由酶分子的特殊結(jié)構(gòu)所決定的。影響酶高催化效率的有關(guān)因素有：鄰近定向效應(yīng)、底物的變形與誘導(dǎo)契合、共價催化、酸堿催化金屬離子催化和活性部位微環(huán)境。5.根據(jù)酶的特性和催化原理說明蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)對于功能的重要性。酶的高效性、專一性等特點均與酶的空間結(jié)構(gòu)有關(guān)。在一定的構(gòu)象下，酶才能形成底物結(jié)合部位和催化反應(yīng)的活性中心，使酶與底物專一性結(jié)合，并在反應(yīng)活性中心降低反應(yīng)活化能，使反應(yīng)更易進行。如果失去空間結(jié)構(gòu)，酶將失去催化活性，因此一定的空間結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)執(zhí)行其生理功能所6.為什么說細胞呼吸與汽油的燃燒在本質(zhì)上是一樣的?細胞呼吸和汽油燃燒都是一種氧化反應(yīng)，在能量本質(zhì)上是相同的，只是底物的種類不同?？梢杂靡粋€通式來表達這兩種反應(yīng)：有機化合物+0?→CO?+能量7.簡述細胞呼吸各階段化學(xué)反應(yīng)反其發(fā)生的部位。有氧細胞呼吸的化學(xué)過程大致可以分成以下幾個階段：第一階段為糖酵解。將一分子葡萄糖分解成兩分子丙酮酸。反應(yīng)發(fā)生在線粒體外的細胞質(zhì)中。第二階段為丙酮酸氧化。丙酮酸氧化為乙酰輔酶A,并釋放一分子CO?。反應(yīng)在線粒體中進行。第三階段為三羧酸(Krebs)循環(huán)。將乙酰輔酶A氧化為CO?并產(chǎn)生NADH、FADH?和GTP。反應(yīng)發(fā)生在線粒體的基質(zhì)中。第四階段是電于鏈傳遞的氧化磷酸化。將NADH、FADH?的還原型電子傳遞給氧，并產(chǎn)生ATP。反應(yīng)在線粒體內(nèi)膜上進行。8.將葉綠體置于pH為4的酸性溶液里，直到基質(zhì)的pH也達到4.然后將葉綠體取出，再置于pH為8的溶液里，這時發(fā)現(xiàn)葉綠體開始合成ATP。請解釋上述實驗現(xiàn)象。由于葉綠體的基質(zhì)pH值為4而外界溶液的pH值為8,造成叫綠體內(nèi)外的質(zhì)子濃度差.即跨膜的氫離子梯度，而這一濃度梯度導(dǎo)致質(zhì)子順濃度梯度從叫綠體內(nèi)經(jīng)ATP合成酶出到外界溶液中，這個過程中所釋放的能量使ADP與磷酸結(jié)合生成ATP。9.請設(shè)計一個實驗來證明，光合作用中產(chǎn)生的0,來源于HO,而非來源于CO?。用0?同位素示蹤實驗。(參見教材①用0?同位素標(biāo)記水中的0元素，檢測到光合作用產(chǎn)物O?中含有01?,②用01?同位素標(biāo)記CO?中的0元素，檢測光合作用產(chǎn)物中的02,未發(fā)現(xiàn)01°。則可證明光合作用中的O?來源于H?O。第五章1.為什么孟德爾和摩爾根等科學(xué)家提出了遺傳因子的概念，卻不可能認識遺傳因子是由什么物質(zhì)組成的?答：孟德爾和摩爾根使用的實驗材料是豌豆和果蠅，它們都是一些非常復(fù)雜的多細胞生物，當(dāng)時人們不知道遺傳物質(zhì)是由什么組成的，而且其研究技術(shù)不可能直接從豌豆和果蠅等復(fù)雜的生物中獲得線索，因此沒有人能夠想到遺傳因子是由DNA組成的。2.舉例說明伴性遺傳現(xiàn)象和基因的連鎖和交換現(xiàn)象，并用經(jīng)典的遺傳學(xué)作出解釋。性別是由染色體決定的，人類屬于XY型，即雌雄染色體異型，性染色體上的基因所控制的性狀遺傳，必然和性別有一定的關(guān)系，即伴件遺傳。比如說，如果基因在Y染色體上，則該性狀只能遺傳給男性；如果在x染色體上且為隱性基因控制的，則一般男性患者比女性患者多。人類最常見的兩種伴X隱性遺傳病是血友病和色盲?；虻倪B鎖反應(yīng)可用果蠅的雜交實驗說明.果蠅灰身G對黑身g是顯性，長翅L對殘翅1是顯性，兩對性狀是處在向一對同源染色體的兩對等位基因控制的。如果讓灰身長翅果蠅GL/GL和黑身殘翅果蠅gl/gl雜交，第一代都是灰身長翅果蠅GL/gl。若讓灰身長翅果蠅GL/gl和雙隱性親本黑身殘翅果蠅gl/gl果蠅回交，則出現(xiàn)4種類型的果蠅：兩種親本性灰身長翅GL/gl和黑身殘翅gl/gl兩種重組的新類型，灰身殘翅Gl/gl和黑身長翅gL/gl。出于兩對等位基因處在一對同源染色體上，G和L在一條染色體上，g,1在另一條染色體上，染色體到哪里他們就到那里，但由于第一代雌果蠅GL/gl有互換，就是在一部分染色體上的基因之間發(fā)生了相互交換，形成了兩種新配子，雜交后就產(chǎn)生了兩種新類型，由于這兩個基因互換比率不大，所以這的種重組的新類型比兩個親本類型少得多。即兩個或兩個以上的基因位于同一個染色體上，在遺傳時，染色體上的基因常連在一起不相分離，即基因的連鎖遺傳，若出現(xiàn)互換就是不完全連鎖。糖體2位無羥基，RNA的核糖上2位有羥基。核糖的2位羥基對RNA來說，不僅是折疊成固有三維結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素，也是RNA具有催化作用的重要組成部分。核糖2位羥基是DNA和RNA在遺傳學(xué)上的本質(zhì)差別。空間結(jié)構(gòu)上與功能的差別：DNA分子是雙螺旋結(jié)構(gòu)，進行半保留復(fù)制，保證遺傳信息的穩(wěn)定遺單鏈局部回折形成2條反向平行的片段，2片段中堿基互補的地方就形成右手雙股螺旋，符合A—DNA模型，不互補的地方就形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。不同種類的RNA具有各自不同的功能。mRNA是從基因上轉(zhuǎn)錄下來去指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的RNA;tRNA在蛋白質(zhì)合成過程中運輸氨基酸：rRNA是核糖體的組成部分。4.試解釋下述現(xiàn)象：一位生物學(xué)家把從人的肝細胞中提取的基因植入一種細菌的染色體中，該基因通過轉(zhuǎn)錄和翻譯合成蛋白質(zhì)。然而這種在細菌體內(nèi)合成的蛋白質(zhì)其氨基酸序列上發(fā)生了很大的變化，與肝細胞合成的蛋白質(zhì)完全不同。真核生物基因中包含有不編碼肽鏈的內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄為hnRNA后需要進一步加工去掉內(nèi)含子，拼接外顯子，形成mRNA;而原核生物沒有轉(zhuǎn)錄后加工的過程，因此轉(zhuǎn)錄形成的mRNA里面包含有內(nèi)含子的序列，同時這些序列也被翻譯而合成肽鏈。簡單說就是肝細胞基因中的內(nèi)含子也被表達為蛋白質(zhì)了。5.在合成蛋白質(zhì)的過程中，細胞內(nèi)的什么機制保讓一次只增加一個氨基酸到正在合成的肽鏈上?又是什么機制保證每個氨基酸都處于正確的位置上?指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)的信息在mRNA上，核糖體每次沿5’→3’方向移動一個密碼子的距離，其上的密碼子具有連續(xù)性，無間隔和重疊現(xiàn)象，因此同一段mRNA序列所編碼的膚鏈序列是一定的。蛋白質(zhì)合成中，tRNA上面有與mRNA密碼子相對應(yīng)的反密碼子，只有攜帶了密碼子所編碼的氨基酸的tRNA才能進入的核搪體的P位，進而合成肽鏈。6.DNA的兩條鏈的復(fù)制步驟有什么不同?為什么不能采取同樣的步驟進行復(fù)制?一條鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成，另一條鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)合成的。這是因為合成DNA的DNA聚合酶只有從5’→3’方向的合成能力，面作為模板的DNA雙鏈?zhǔn)欠聪驅(qū)ΨQ的，因此以3’→5’方向的模板合成的是連續(xù)鏈，而以5’→3’方向為模板合成時也必須是等到該鏈具有一定長度的單鏈狀態(tài)時.在其3’端找到一個起始位點合成一段DNA鏈，因此首先合成的是不連續(xù)DNA鏈，然后再連接起來。7.請敘述基因中的遺傳信息經(jīng)轉(zhuǎn)錄和翻譯后在蛋白質(zhì)中表達的過程，敘述時請正確應(yīng)用tRNA、氨基酸、起始密碼、肽鍵、反密碼子、轉(zhuǎn)錄、翻譯、核糖體、RNA聚合酶、基因、mRNA、終止密碼等核糖體小亞基識別mRNA上起始密碼子并結(jié)合上去，同時攜帶起始氨基酸的氨?！猼RNA結(jié)合到核糖體的P位，核糖體大亞基結(jié)合進來。具有與mRNA模板上第二個密碼子的相對應(yīng)的反密碼子的tRNA攜帶相應(yīng)的氨基酸進入A位，起始氨基酸的氨?；D(zhuǎn)移到第二個氨基酸上的氨基上連接形成肽鏈，核糖體再移動一個密碼子的位置，接受下一個氨酞—tRNA,前面形成的二肽的?；c該氨基酸的氨基結(jié)合形成第二個肽鍵.依次循環(huán)，一直到核糖體遇到終止密碼子時，合成的肽鏈水解下來，大、8.分子遺傳新的“中心法則”與舊的“中心法則”主要區(qū)別是什么?新“中心法則”中增加了RNA的自我復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄(以RNA為模板指導(dǎo)合成DNA)。9.原核與真核基因表達有哪些差異，為什么會有這些差異?原核生物真核生物1.無內(nèi)含子1.有內(nèi)含子2.轉(zhuǎn)錄與翻譯均在細胞質(zhì)中、邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯2.轉(zhuǎn)錄在細胞核，翻譯在細胞質(zhì)，二者有時空間隔3.多順反子3.單順反子4.起始密碼子為AUG,少數(shù)GUG4.起始密碼子為AUG5.肽鏈翻譯的起始位點是SD序列5.肽鏈翻譯的起始位點是相關(guān)序列6.mRNA無5’帽子，無PolyA尾6.mRNA有5’帽子和3’polyA尾7.核糖體整體70S,亞基30S和50S7.核糖體整體80S.亞基40S和60S8.起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸8.起始氨基酸是甲硫氨酸10.除了乳糖操縱子學(xué)說解釋了原核生物基因表達調(diào)控的原理外.您是否知道解釋原核生物基因表達調(diào)控的其他學(xué)說?如果知道，請作簡單介紹。具有雙啟動子的半乳糖操縱子，阿拉伯糖操縱子，可阻遏的色氨酸操縱子。11.請說明基因測序的原理。人類基因組計劃的基因測序主要用了以下四方面相互配合與補充的研究方法和技術(shù)：①基因連鎖圖分析基因連鎖圖又稱遺傳圖，遺傳分析以具有遺傳多態(tài)性的遺傳標(biāo)記為路標(biāo)，利用人類家族遺傳史和染色體上基因交換頻率的實驗數(shù)據(jù)，推斷任何兩個已知性狀的基因之間的距離，根據(jù)點測交試驗確定各基因的相對位置和排列順序，作出包含人類染色體上多個基因、包括酶切位點和其他標(biāo)記的連鎖圖。連鎖圖表現(xiàn)了基因或DNA標(biāo)志在染色體上的相對位置和遺傳距離。②基因組物理圖測定基因組物理圖是以已知的DNA片段作為序列標(biāo)簽位點(sequence-taggedsite,STS),以堿基對作為測量單位的基因組圖。任何DNA序列，只要知道其在基因組中的位置，都能被用作STS標(biāo)簽。在物理圖測定時，先將染色體切割成若干個可辨認的限制性內(nèi)切酶切片段，找出其上獨特性的序列作為標(biāo)簽，分析各界標(biāo)間的距離，確定個片段在染色體上的實際排列順序。③確定基因組轉(zhuǎn)錄圖在基因組上確定與全部mRNA相對應(yīng)的DNA的順序位置即獲得基因組轉(zhuǎn)錄圖，又稱cDNA圖。利用構(gòu)建的各種人工載體和基因片段的克隆技術(shù)分離到相應(yīng)的cDNA片段，獲得表達序列標(biāo)簽(expressedsequencetag,EST)組成的“表達序列圖”,可得到人類“基因圖”雛形。一般實驗室所用的傳統(tǒng)的測序方法為鏈終止法(chainterminationmethod),該方法第一步是制備單鏈模板DNA,然后加上一小段DNA為引物與起始端配對形成雙鏈，接著在引物之后按照模板的堿基順序起始新鏈的合成。新鏈的合成由DNA聚合酶催化，需要加入4種脫氧核苷酸(dNTP、dNTP為新鏈延長的原料(底物),同時還特別加入了少量雙脫氧核苷酸(ddNTP),由于DNA聚合酶不能區(qū)分dNTPs和ddNTPs,當(dāng)后者隨機加入到新生的單鏈上后，由于ddNTP核糖3’碳原子上連接的是氫原子而不是羥基，因此不能與下一個核苷酸聚合延伸，合成的新鏈被就此終止。按這種原理，合成的大量互補的DNA新鏈可在任意一個堿基的位置終止，從而所產(chǎn)生所有僅差一個堿基的單鏈分子，這些DNA分子經(jīng)聚丙烯酰胺凝膠電泳后，由4個泳道顯示4種堿基的終止位置，而單鏈分子的大小又由電泳距離確定，彼此依次相差一個堿基，由下至上，便可讀出新④隨機測序與序列組裝科學(xué)家們發(fā)明了鳥槍法以及在此基礎(chǔ)上改進的克隆重疊法可引導(dǎo)鳥槍法來解決隨機測序與序列組裝問題。全基因組測序鳥槍法測序的基本原理是，用超聲技術(shù)將某基因組DNA隨機打成2.0kb左右的隨機并有重復(fù)序列的片段，經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳分離收集后，將各片段分別連接到質(zhì)?？寺≥d體中，構(gòu)建基因文庫。對基因組文庫全部克隆片段進行大量隨機測序，使隨機測定的堿基數(shù)達到基因組的5倍以上，那么,基因組未測定的堿基數(shù)(即缺口)僅為基因組總堿基數(shù)的0.67%。鳥槍法的順序組裝是直接從已測序的小片段中尋找彼此重疊的測序克隆，然后依次向兩端延伸。這一方法不需要預(yù)先做遺傳圖和物理圖就可以完成整個基因組順序的組裝。12.人類基因組計劃應(yīng)用了哪些主要的研究方法和技術(shù)和技術(shù)，取得了哪些主要成果，有什么意義?①基因連鎖圖分析；②基因組物理圖測定；③確定基因組轉(zhuǎn)錄圖；④隨機測序與序列組裝。2000年6月26日人類基因組草圖已完成。人類基因組計劃的重要作首先體現(xiàn)在與人類生命息息相關(guān)的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，它還將人類感知生命的里程碑提高到分子水平階段,將給人類的生存能力和生命及生活質(zhì)量帶來顯著的提高。人類基因組計劃完成以后，破譯大量基因信息將成為醫(yī)學(xué)、醫(yī)藥、等方面技術(shù)創(chuàng)新的源泉，其研究成果產(chǎn)業(yè)化帶來的商業(yè)利潤是無法估量的，同時也會給我們的生活帶來翻天覆地的變化?？茖W(xué)家可以根據(jù)每個人特定的基因圖譜判斷這個人的健康狀況，預(yù)測某種疾病潛在的發(fā)病可能性，向病人提供有效的警告，從而采取有效的措施預(yù)防疾病的發(fā)生。人類基因組計劃將為基因治療技術(shù)的發(fā)展提供基礎(chǔ)性的支持，對特異致病基因的研究，會給基因治療技術(shù)針對性地指明方向，加速這一技術(shù)的發(fā)展。人類基因組計劃將促進基因工程藥物的研發(fā)，為新藥的研制和篩選提供必要的信息和行之有效的手段，科學(xué)家屆時可以根據(jù)癌癥、心臟病等疾病的病因，有針對性的開發(fā)藥物。人類基因組計劃的完成還為其他重要生物包括農(nóng)作物基因組研究提供了借鑒，將促使農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、海洋生物技術(shù)、能源和環(huán)境生物技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展。13.為什么生物信息學(xué)、功能基因組學(xué)利蛋白質(zhì)組學(xué)逐漸成為后基因組時代的前沿領(lǐng)域?人類基因組計劃的目標(biāo)是獲得遺傳圖、轉(zhuǎn)錄圖、物理圖和全序列圖，但僅僅靠一張張繪制著生命藍圖的DNA序列圖，并不能完全解開生命的奧秘，有些工作還需要蛋白質(zhì)組學(xué)才能完成，如基因在生命周期的哪個時間被表達出來；基因產(chǎn)物的相應(yīng)含量是多少；翻譯后修飾的程度如何，有些基因的刪除或過量表達對生命進程有何影響；遺留的小基因或出現(xiàn)長度小于300bP的可讀框?qū)⑷绾翁幚?；多基因現(xiàn)象的表型等。此外，mRNA水平的測量并不能完全解釋細胞調(diào)節(jié)，而蛋白質(zhì)的性質(zhì)相對于mRNA穩(wěn)定，利于分析研究。生物信息學(xué)基于生物科學(xué)和計算機科學(xué)的快速發(fā)展應(yīng)用先進的數(shù)據(jù)管理技術(shù)構(gòu)建數(shù)學(xué)分析模型和計算機軟件，對各種生物信息進行儲存、分析和處理，進而展現(xiàn)出各種生命現(xiàn)象形成模式及演化進程，后基因組時代，生物信息學(xué)基于前基因組時代及基因組時代構(gòu)建的龐大的生物數(shù)據(jù)庫，將繼續(xù)進行大規(guī)模的基因組分析、蛋白質(zhì)組分析，及各種數(shù)據(jù)的比較和整和，即前面提到的蛋白質(zhì)組學(xué)的產(chǎn)生及對人類基因組草圖的進一步分析。利用結(jié)構(gòu)基因組學(xué)獲得的生物信息來構(gòu)建實驗?zāi)Ｐ蛷亩鴾y定基因及基因非編碼區(qū)的生物學(xué)功能即功能基因組學(xué)。而對人類基因組草圖中龐大的堿基數(shù)目和核苷酸序列.我們要做的工作就是研究出他們的功能，由于40%的結(jié)構(gòu)基因是新發(fā)現(xiàn)的，他們的生化性質(zhì)從未研究過，要知道他們的結(jié)構(gòu)和功能就要對數(shù)據(jù)庫中已有的生物信息進行分析，再將表型和基因型聯(lián)系起來。第六章1.請指出發(fā)育和分化兩個基本概念的差別與聯(lián)系。從受精卵形成胚胎，再由胚胎生長發(fā)育成個體的過程成為個體發(fā)育。從形態(tài)上看，個體發(fā)育過程經(jīng)歷生長、分化和形態(tài)發(fā)生。在個體發(fā)育中，細胞的后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生差異的過程稱為細胞的分化，其本質(zhì)是基因選擇性表達的結(jié)果，即基因表達調(diào)控的結(jié)果。發(fā)育的基礎(chǔ)在于細胞的分化，細胞分化的本質(zhì)是細胞中特異蛋白質(zhì)的合成，也就是基因組中特定基因的選擇性表達。2.動物的胚胎發(fā)育一般包括那些階段?動物的胚胎發(fā)育一般經(jīng)過受精卵經(jīng)過卵裂形成多細胞胚囊、原腸胚、神經(jīng)胚和器官發(fā)生等階段。3.植物與動物在發(fā)育過程中的主要差別是什么?(1)動物形態(tài)建成只局限于胚胎發(fā)育期；進入成年的動物個體，其不再無限制地生長。植物的生長和形態(tài)發(fā)生持續(xù)于它的整個生命周期.植物莖尖和根尖的頂端分生組織可以不斷地進行分裂和分化，使植物體發(fā)育成熟以后還能保持其不斷的長高和長大。(2)動物的發(fā)育早期存在原腸化，即胚囊內(nèi)細腦和組織的運動并重新排列，產(chǎn)生不同的胚層，進而發(fā)育成不同的器官。植物發(fā)育不存在原腸化過程，植物細胞被細胞壁包圍，不能移動。(3)動物的減數(shù)分裂是在配子體中，植物是在孢子體中。(4)植物中的生殖細胞只有在生殖生長階段才出現(xiàn)，動物的生殖系統(tǒng)在胚胎發(fā)育過程中就已經(jīng)形成。4.請指出決定子與成形素的區(qū)別。細胞質(zhì)決定子在卵母細胞中已然形成，卵裂后分配到不同的細胞中，影響著細胞分化。成形素的作用強調(diào)的是位置信息對形態(tài)建成的影響，即提供細胞是否已經(jīng)遷至適當(dāng)位置并應(yīng)該開始形成不問的組織和器官的信息。成形素在胚胎的特定部位合成和分泌，然后擴散到周圍組織，形成一種濃度遞減的梯度。細胞通過適當(dāng)?shù)氖荏w“感知”自身部位的成形素的濃度，細胞就可以估測自己離成形素產(chǎn)生源有多遠，并決定分化的方向。二者形成的時期和作用的部位不同。5.請舉例說明2種主導(dǎo)基因?qū)Πl(fā)育的調(diào)控機理和過程。myoD是科學(xué)家最早發(fā)現(xiàn)的一個控制肌細胞發(fā)育的主導(dǎo)基因(mastercontrolgene)。該基因的表達產(chǎn)物myoD是一個控制基因表達的轉(zhuǎn)錄因子，在胚性前體細胞中，該蛋白一旦被合成，雖然細胞的外觀并沒有發(fā)生任何改變，此時細胞決定就已經(jīng)發(fā)生了，即胚性前體細胞變成了成肌細胞 (myoblast)。在分子生物學(xué)水平上分析，myoD蛋白不僅可以控制其他肌肉發(fā)生相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，還能反饋促進其本身的表達(這種調(diào)節(jié)又稱為正反饋)。myoD蛋白具有螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)域基序，它結(jié)合到受控基因的調(diào)控區(qū)后，首先啟動了其他生肌肉轉(zhuǎn)錄因子基因的轉(zhuǎn)錄，這些次生的轉(zhuǎn)錄因子接著再調(diào)控和啟動肌球蛋白和肌動蛋白等的合成。成肌細胞中的這些肌肉蛋白合成后，成肌細胞便聚合成成熟的多核肌細胞，又稱為肌纖維。果蠅發(fā)育過程中母源極性基因biocoid和級聯(lián)的體節(jié)基因特異表達對果蠅體軸建立和身體分節(jié)的影響。果蠅的胚胎發(fā)育過程包括：卵細胞受精后經(jīng)過多核階段和卵裂形成胚囊，經(jīng)過建立體軸和身體分節(jié)產(chǎn)生體節(jié)分明的胚胎，再經(jīng)過幼蟲和蛹的階段，發(fā)育成果蠅。在果蠅母體的卵細胞中，與卵細胞相鄰的營養(yǎng)細胞內(nèi)biciod基因(又稱為卵極基因egg-polaritygenesis)先轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生bicoid蛋白，bicoidmRNA作為決定子進入卵細胞并分布于卵的前區(qū)，卵受精后，刺激其翻譯產(chǎn)生Bicoid蛋白，該蛋白作為一種成形素，在受精卵前區(qū)建立了濃度梯度，即前體Bicoid蛋白濃度最高，沿卵的縱軸向中區(qū)濃度逐漸降低。實驗表明正是由于bicoidmRNA及其蛋白產(chǎn)物在受精卵前區(qū)的定位和另一些其他成形激素(如oskar蛋白、hunchback蛋白等)在后區(qū)聚集等，這些基因產(chǎn)物擴散產(chǎn)生的濃度梯度控制著沿受精卵縱軸不同部位各卵裂球內(nèi)核基因的選擇性差異表達，從而建立起果蠅胚胎的前后軸，即確定了果蠅胚胎的頭部和尾部。bicoid基因突變引起B(yǎng)icoid蛋白缺陷顯示，發(fā)育成的幼蟲無頭和胸，頂節(jié)(原頭區(qū))被一個反向的尾節(jié)所代替。如果將純化的正常bicoidmRNA注射到處于卵裂的胚胎的尾部，結(jié)果可以獲得兩端各有一個頂節(jié)(頭部)的雙向胚胎。6.請繪簡圖示意G蛋白偶聯(lián)受體和酶偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)。參見教材圖6—19。7.作為發(fā)育的模式生物，線蟲、果蠅、斑馬魚、小鼠、擬南芥各有哪些優(yōu)點?并分析它們的共同點。線蟲①生物個體體小透明，便于跟蹤觀察細胞的分裂和分化過程；②生命周期短，一般為3-4天，胚胎發(fā)育速度快；③可用培養(yǎng)皿進行實驗室內(nèi)的培養(yǎng)和篩選，可冷凍保存和常溫下復(fù)蘇；④有雌雄同體和雄性個體兩類生物型，它們之間的交配增加可基因重組的機會；⑤它是第一個基因組被完整測定的多細胞動物；⑥便于構(gòu)建多種突變體。果蠅①個體小，生命周期短，易于大量培養(yǎng)和進行突變的篩選；②胚胎發(fā)育速度快，同時易于觀察卵裂、早期胚胎發(fā)生、軀體模式形成可各種器官結(jié)構(gòu)的變化；③易于進行基因誘變并獲得變化的表型特征，具有各種大量的突變體；④僅有4對染色體，組成簡單?；蚪M測序已于2000年基本完成；⑤卵子和幼蟲變態(tài)期成蟲盤等都是研究細胞分化的絕佳材料；⑥相對于哺乳動物而言，果蠅在基因的分子進化，細胞的生長、代謝、分化、繁殖和器官發(fā)生等方面具有保守性，其研究成果不但對于揭示自身的發(fā)育生物學(xué)機制具有重要的意義，對于探討其他生物的遺傳發(fā)育規(guī)律也具有重要的指導(dǎo)斑馬魚①容易在實驗室養(yǎng)殖，繁殖力高，一條雌魚一次可產(chǎn)數(shù)百粒卵，可持續(xù)提供大量胚胎材料共分析研究之用；②卵和胚胎透明，體外受精，體外發(fā)育，便于在不受損害的情況下進行連續(xù)跟蹤觀察；③卵子比一般哺乳動物卵子大10倍，外源物質(zhì)包括外源基因可以通過顯微注射引入到胚胎中；④胚胎發(fā)育速度快，24h便可完成從受精卵到形成主要組織器官的發(fā)育過程，幼魚發(fā)育到性成熟其約需要3-4個月；⑤成體斑馬魚個體小，便于大規(guī)模的養(yǎng)殖和大規(guī)人工誘變和突變體的篩選；⑥胚胎學(xué)和遺傳學(xué)技術(shù)成熟先進；⑦基因組全序列測定已經(jīng)完成；⑧可用來篩選治療人類疾病藥物的模型，用于化學(xué)物品的毒理學(xué)研究。小鼠①能夠在室內(nèi)快速繁殖而不受季節(jié)的影響；②人類屬于哺乳動物，為了深入了解人類的發(fā)育機制和促進醫(yī)學(xué)進步，必須建立來源與哺乳動物的發(fā)育生物模型，在醫(yī)學(xué)科研中，長期以來小鼠就是理想的實驗動物模型。擬南芥①生命周期短一般6周便可以完成一個生命周期，適應(yīng)于不同地區(qū)和氣候條件下生長；②擬南芥的生命周期具有一年生植物的特征，它經(jīng)過了配子發(fā)生、雙受精、胚胎形成、種子成熟、種子萌發(fā)、葉叢植株形成、主莖生長和成熟開花等階段；③成熟的擬南芥?zhèn)€體一般高10-30cm,可以在溫室中大批地培養(yǎng)，還可以在培養(yǎng)皿和三角瓶中進行生長；④擬南芥花小，花的高度只有2-4mm,總狀花序，花萼4枚，花瓣4枚，雄蕊6枚，2心皮，自花授粉，也可以人工異化授粉完成雜交試驗；⑤人工誘變后也可以在自交的第二代中直接篩選突變株的純合子。共同點：①生命周期，繁殖速度快，體積小，便于進行實驗和研究；②都具有典型性，能夠代表一8.請說明干細胞的類型和特征。干細胞可分為胚胎干細胞和成體干細胞。成體干細胞包括造血干細胞、表皮干細胞、神經(jīng)干細干細胞的特征：①終生保持未分化或低分化特征；②干細胞能無限制地分裂；③在機體中的數(shù)目、位置相對恒定；④具有自我更新能力；⑤具有多向分化潛能，能分化成不同類型的組織細胞；⑥分裂的慢周期性，絕大多數(shù)干細胞處于G。期；⑦通過兩種方式分裂，對稱分裂和不對稱分裂，前者形成兩個相同的干細胞，后者形成一個干細胞和一個祖細胞。9.請繪簡圖示意“多莉”羊克降的步驟。參見教材圖6—40。10.為什么發(fā)育生物學(xué)近年來成為現(xiàn)代生命科學(xué)的前沿和熱點領(lǐng)域?發(fā)育生物學(xué)主要研究生物體從精子和卵子的發(fā)生、受精、胚胎發(fā)育、生長到衰老、死亡的規(guī)律，是當(dāng)今生命科學(xué)中的一門前沿學(xué)科。發(fā)育生物學(xué)目前的研究領(lǐng)域已進入到分子水平，從分子和細胞水平闡述一些重要發(fā)育途徑的調(diào)控機理，發(fā)現(xiàn)新的發(fā)育相關(guān)基因，闡明它們的時空表達譜、表達調(diào)控機理以及對細胞行為和組織器官形成與分化的影響：所以說發(fā)育生物學(xué)近年來成為現(xiàn)代生命科學(xué)的前沿和熱點領(lǐng)域。11.請討論發(fā)育與進化的聯(lián)系。兩者相互融合，互為因果關(guān)系。生物的進化離不開發(fā)育，發(fā)育的不同來自生物進化。12.為什么說發(fā)育研究是連接分子生物學(xué)與個體生物學(xué)的橋梁?分子生物學(xué)是從分子水平上對生物體的多種中命現(xiàn)象進行研究；而發(fā)育生物學(xué)是研究動植物個體發(fā)育規(guī)律及其調(diào)控機理的學(xué)科，即生物體從單細胞的受精卵發(fā)育成多功能細胞組成的完整的成體的過程中的基因的表達、調(diào)控的機制，也就是說發(fā)育生物學(xué)是把分子生物學(xué)的理論運用到個體生物學(xué)研究當(dāng)中；反之，對個體生物的發(fā)育過程的研究又充實丁分子生物學(xué)的內(nèi)容。因此說發(fā)育是連接分子生物學(xué)和個體生物學(xué)的橋梁。第七章1.哪些事實或證據(jù)能夠說明早在30多億年前，地球上就出現(xiàn)了有細胞結(jié)構(gòu)的生命?(1)格陵蘭的依蘇阿(Isua)云母石英變質(zhì)巖中，含有地球最古老的有機結(jié)構(gòu)。(2)南非翁維比特群(Onverwacht,group)的碳質(zhì)燧石中有機結(jié)構(gòu)(可疑微生物化石):巴伯頓古球菌(Archaeosphaerioidesbarbertonensis).以巖石中含非生命起源有機質(zhì)為養(yǎng)料(35億年)——原始生命形態(tài)(原細胞)代表。(3)西澳大利亞皮爾巴拉的瓦扣烏納群(Warrwoona,group)的絲狀、似菌落放射絲狀集合體——原始藍茵(35億年)。2.你認為從原始的生命體(團聚體、微球休、脂球體)到真正意義上的原始細胞，還需要哪些最基本的結(jié)構(gòu)，代謝和遺傳特征?從結(jié)構(gòu)方面，需要具有選擇性通透功能的將細胞的內(nèi)容物與其外界環(huán)境分開的界膜；從代謝方面，需要能夠提供生命活動所必需的可用能量的代謝系統(tǒng)；從遺傳角度，需要攜帶遺傳信息的DNA分子，以及相關(guān)的轉(zhuǎn)錄與翻譯系統(tǒng)，即把DNA信息轉(zhuǎn)錄為RNA,再進一步翻譯成蛋白質(zhì)的系統(tǒng)。3.工業(yè)革命以前，英國的工業(yè)區(qū)有一種椒花蛾，體色以淡灰色為主。工業(yè)革命以后，工業(yè)區(qū)人口大量增長，樹木和房屋都被煤煙熏成了灰黑色。在這些工業(yè)區(qū)里發(fā)現(xiàn)的椒花蛾大部分已經(jīng)變成暗黑色。試用自然選擇理論來解釋這一現(xiàn)象。自然選擇實質(zhì)上是自然環(huán)境導(dǎo)致生物出現(xiàn)生存和繁殖能力的差別，一些生物生存下去，另一些生物被淘汰而死亡，即優(yōu)勝劣汰。工業(yè)革命之前，樹木和房屋以淡灰色為主，因此以淡灰色為主的椒花蛾類能夠很好的以之為保護色來躲避敵害，因此工業(yè)革命之前它們以淡灰色為主。而出于工業(yè)革命以后樹木和房屋都被煤煙熏成了灰黑色，椒花蛾類當(dāng)中的淡灰包類由于在此背景之下顯得格外顯眼，容易被食蟲鳥類等天敵捕獲，而暗黑色的椒花蛾由于具有保護色而易于存活，并將暗黑色這一性狀的基因遺傳給后代，并使其后代在椒花娥中的比例提高。經(jīng)多代選擇，椒花蛾的體色由淡灰色變?yōu)榘岛谏?.早期的靈長類動物身體出現(xiàn)了哪些適應(yīng)于環(huán)境、有利于進化的特征?靈長類的特征主要與樹棲和雜食的生活習(xí)性有關(guān)。樹棲生活使四肢靈活，關(guān)節(jié)有比較大的旋轉(zhuǎn)能力，鎖骨和胸骨聯(lián)系加強，以適應(yīng)在樹枝上懸吊，大拇指與其它指分開，有抓握能力，爪為指甲所取代；樹棲要視覺發(fā)達，機敏，所以靈長類兩眼前視以獲得立體效果，伴隨而來腦亦增大。這些生活習(xí)性教與之伴隨的腦、眼、手的發(fā)展是靈長類獲得成功的重要因素。5.一位農(nóng)民發(fā)現(xiàn)他種的橘樹受到一種蛾子的侵害，于是噴灑了殺蟲劑，結(jié)果殺死了99%的蛾子。5個星期以后，蛾子又多了起來，于是他再次噴灑殺蟲列，結(jié)果只有一半蛾子死亡。解釋為什么殺蟲劑的效力會降低。開始的時候，蛾子當(dāng)中大多數(shù)都沒有抗藥性.只有少數(shù)的蛾子具有抗藥性，因此，殺蟲劑可以把99%的蛾子殺死。由于殺死的是沒有抗藥性的種類，留下來的大多數(shù)是具有一定抗藥性的，這樣的種類留下來繁殖了下一代，使后代中更多的蛾子具有抗藥性，所以殺蟲劑的效力減弱。也就是說，具有抗藥性基因的蛾子通過瓶頸效應(yīng)把抗藥性基因保留了下來。6.請敘述達爾文進化論的主要內(nèi)容。達爾文進化論包含了兩方面的基本含義：(1)現(xiàn)代所有的生物都是從過去的生物進化來的；(2)自然選擇是生物適應(yīng)環(huán)境而進化的原因。7.請舉例證實達爾文進化論的合理性，也可以提出關(guān)于進化論的一些新的觀點。以人類自身的進化為例，在人出現(xiàn)之后的長期進化過程中，人類也發(fā)生了不小的變化。由于會用衣物來避寒用房子來避雨，所以身體多毛與眉骨突出的特征慢慢地失去；而在激烈的生存與擇偶斗爭當(dāng)中，身強力壯舊又高大的個體向樣得到自然的選擇，而且壽命較長的個體由于能夠?qū)W得更多的知識，在競爭當(dāng)中獲得更大的優(yōu)勢而得到自然的選擇。而古生物化石是支持達爾文生物進化理論最有力的證據(jù)，一些古生物化石與現(xiàn)代共些物種相似，但結(jié)構(gòu)上有又很大不同，證明了生物是進化的而不是永遠不變的，另一些生物化石同時具有兩個或多個類別生物的特征.證明了各物種有著共同的祖先，如始祖鳥化石。根據(jù)化石記錄，越老的地層中生物形態(tài)越簡單，越新的地層中生物形態(tài)越復(fù)雜，表明生物是進化的，復(fù)雜的生物是從簡單生物8.物種是如何形成的?經(jīng)過地理隔離和生殖隔離形成新種的方式是生物進化過程中形成新物種的主要方式。此外還有沒有經(jīng)過地理隔離也產(chǎn)生新種的同地物種形成。例如環(huán)境的突變或生物個體基因的突變就有可能逐漸產(chǎn)生出新物種。9.請解釋種群、基因頻率、基因型頻率、基因庫、適合度、選擇系數(shù)等基本概念。種群：是指生活在同一地點，在一定時間，通過一定的關(guān)系聯(lián)系在一起的同一物種的群體?；蝾l率：某種基因在該種群中所有個體中占的比率稱為基因頻率?；蛐皖l率：群體遺傳學(xué)將某種基因型的個體在群體中所占的比率定義為基因型頻率。全部基因型頻率的總和等于1?；驇欤菏且环N生物群體全部遺傳基因的集合，它決定了下一代的遺傳性狀。適合度：所謂適合度(用W表示),是指某一基因型個體與其他基因型個體相比能夠存活并把它的基因傳給下一代的能力。適合度最大值通常被定為1,即Wmax=1。選擇系數(shù)：選擇系數(shù)(以s表示)表示某一基因型在群體中不利于生存的程度。例如，s=0.001,表明該基因型的群體中有干分之一的個體中能存活或繁殖后代。選擇系數(shù)與適合度的關(guān)系是：s=1—W。10.請寫出群體遺傳平衡的Hardy—Weinberg平衡定律及其成立的條件，請說明GodfreyH.Hardy和Wimhelmweinberg提出該群體遺傳平衡定律的意義。參看教材“第三節(jié)二、群體遺傳平衡——Hardy—Weinberg定律”Hardy—Weinberg平衡定律成立的先決條件是：群體非常大；交配是隨機的；群體之間沒有發(fā)生任何遷移；自然選擇對等位基因不產(chǎn)生影響；任何突變可以被忽略。Hardy—Weinberg平衡定律所闡明的群體遺傳平衡是指在理想條件下等位基因按各自不同的頻率世代相傳而保持不變的客觀現(xiàn)象。即在沒有外界因素(如基因突變、選擇、遷移等)的干擾，群體的基因頻率世代相傳而不發(fā)生變化。Hardy—Weinberg平衡定律還說明遺傳變異一旦被一個群體所獲得，就可以維持在一個相對恒定的水平上，并不因為交配而融合或最后消失。11.請分別說明促進生物微觀進化的主要原因。促進基因頻率改變及微觀進化最主要的原因可包括突變、遷移、隨機的遺傳漂變等。參見教材第三節(jié)：“三、促進基因頻率改變及微觀進化的原因”。12.請閉上眼睛后在頭腦中想象生命進化的歷程.并說出其中的重大事件和時間點。另請說明光合作用的出現(xiàn)在生物進化中的意義。光合作用之前，地球上的生物只能夠利用地球上當(dāng)時已有的有機物質(zhì)，而這些物質(zhì)是有限的。光合作用的出現(xiàn)使得生物界擺脫了對現(xiàn)有的有機物質(zhì)的依賴，而且能夠產(chǎn)生出氧氣，為有氧呼吸的出現(xiàn)提供了先決條件，同時改變了地球的大氣組成，臭氧層的形成可以屏蔽大部分紫外線，保護生命不被破壞繼續(xù)發(fā)展。這些都大大改變了生物界乃至整個世界的面貌。因而光合作用的出現(xiàn)在生物的進化中具其重要的、不可取代的作用。13.人類文化發(fā)展對于人類的進化具有什么樣的作用?人類文化的發(fā)展其實也是人類文化的進化，同時也是人類本身與人類社會的進化。人類文化的出現(xiàn)使得人類在自然面前有更大的生存競爭能力，而人類文化同時也有積累與傳遞的特點，所有這些都改變了人類進化有區(qū)別于其他生物的模式，人類不再像其他生物那樣被自然選擇下來的只是身強力壯容易獲得食物與配偶的個體，同時，更會學(xué)習(xí)與繼承人類文化的個體也具有很大的優(yōu)勢.使整個人類向著這個方向進化。同時人類文化的發(fā)展使得人也具備選擇其他生物的能力，即人工選擇。人類文化使整個人類社會的進化速度遠高于一般的進化速度。人類文化發(fā)展與人類的進化是相互作用、相互影響的。人類的文化創(chuàng)造活動是依靠思維、勞動、語言三個基本能力的，而人類的思維器官、勞動器官和語言器官等正是生物學(xué)進化的結(jié)果。人類文化的出現(xiàn)使得人類在自然面前有更大的生存競爭能力，而人類文化同時也有積累與傳遞的特點，所有這些都改變了人類進化，使其具有區(qū)別于其他生物進化的模式，人類不再像其他生物那樣只被白然選擇，人類文化的發(fā)展使得人也只備選擇其他個物的能力，即人上選擇。人類文化的發(fā)展可分為5個階段，以狩獵與聚集為簡單的部落社會階段，火的使用和簡單語言的出現(xiàn)有利與于大腦的增加和發(fā)育；農(nóng)業(yè)發(fā)展階段，人們固定下來居住，工具使用能力的提高和文明的發(fā)明進一步刺激了人類的生物學(xué)進化；之后的工業(yè)革命階段、信息技術(shù)革命時代和剛起步的生物技術(shù)革命時代各種先進文化的發(fā)展將進一步改變?nèi)祟惖纳飳W(xué)持性。當(dāng)然，值得提出的是，文化系統(tǒng)中的一些倫理、法律等可以促進或阻礙人類的生物學(xué)進化，被人類的活動所污染、破壞的自然環(huán)境也正在反作用于人類進化。14.請討論，從人類探測火星獲得的資料與信息分析，今天的火星球可能是地球的過去?是地球的未來?還是與地球的過去或未來都沒有可比性?從人類探測火星獲得的資料與信息分析，火星過去很可能有過一段像地球這樣的狀態(tài)——火山活動頻繁，大氣濃厚，有水，甚至有生命。但是，火星的直徑畢竟只有地球的一半，質(zhì)量也只有地球的十分之一，本身引力很小，又沒有磁場的保護，導(dǎo)致氣體外逸，再加上后來火星的地質(zhì)活動慢慢減弱，可以提供給大氣循環(huán)的能量不夠，導(dǎo)致氣體冷卻、氣壓降低、水分流失。按照現(xiàn)有的天體演化理論粗略計算，再過30億年太陽就變成紅巨星了，它的體積會膨脹，表面溫度很高，這樣就影響周圍的天體。它會先吞噬離太陽最近的水星、金星、地球，然后是火星。如果從現(xiàn)在起到了第20億午的時候，太陽的火將燒到金里，地球?qū)⒈豢镜煤軣?。至于是地球的未來，目前學(xué)術(shù)界有兩種假設(shè)。一是無限荒漠化。隨著廢氣和塵埃對陽光阻擋能力的增強，太陽的光線會越來越拐弱。如果地球的能量越來越弱的話，地球可能會變成火星的樣子。據(jù)介紹，最近一些年地球的磁場確實在減弱，如果有一天地球磁場忽然倒轉(zhuǎn)一次，或者消失一陣，情況就很難說了。太陽帶給我們很多粒子輻射，稱之為“太陽風(fēng)”。太陽風(fēng)可以被想像成一股“風(fēng)”,“風(fēng)”一來，包裹著地球的一團氣體就被吹走；如果地球沒有頻繁的火山活動等來補充氣體的話，氣體就臺逃逸，氣壓隨之降低，水跟著就沸騰，地球變得越來越干——今天的火星可能就是地球的地球未來的另一種可能就是溫室效應(yīng)過于嚴重，地球變成金星。前蘇聯(lián)、美國都發(fā)射了探測器到金早，發(fā)現(xiàn)那里溫度非常高，平均溫度超過400℃。金星是標(biāo)淮的溫室效應(yīng)，就像一個高壓鍋，有大量二氧化碳和硫化物。現(xiàn)在地球上工業(yè)排放也很厲害，氣象組織一些專家分析，地球的確在一點一點地升溫。如果人類不注意控制工業(yè)廢氣的排放，不加強環(huán)境保護的話，很可能地球的環(huán)境就像金星那樣的惡劣了。第八章1.單子葉植物和雙子葉植物在形態(tài)結(jié)構(gòu)上的區(qū)別主要有哪些?單子葉植物雙子葉植物根須根系直根系莖一般維管束散布，無形成層，只有初生結(jié)構(gòu)，莖長成后不再加粗莖內(nèi)維管束環(huán)狀排列，有形成層次生組織發(fā)達。葉平行或弧狀葉脈，缺少葉柄網(wǎng)狀葉脈花基數(shù)三或三的倍數(shù)四或五及其倍數(shù)胚內(nèi)子葉數(shù)一片兩片花粉粒三個萌發(fā)孔單個萌發(fā)溝(孔)2