1、2015生命科学导论学习大纲注：本大纲仅是向同学提供一个学习的纲要性内容，以便同学了解本课程的主要知识点。请同学们结合课件和授课视频进行学习。 第一讲 序论及生命的元素 121世纪，人类社会面对哪些重大挑战？生命科学对解决这些挑战中有怎样的作用？ 答：主要挑战: 人口爆炸、粮食短缺、健康、资源枯竭、环境污染的可持续发展。.通过基因工程技术，改良作物品质，提高作物的产量，缓解全世界粮食短缺的问题。通过转基因作物，使植物生产药物，例如利用橡胶作为生物反应器，生产胰岛素、疫苗。通过对基因的研究，生物学家对人类的疾病有了更深入的理解，例如肥胖症等。2可否就当前某一生命科学热点问题谈谈你的看法。 答：可
2、以写对转基因的看法，因人而异。3试说明通过与生命科学的交叉、融合，对自己专业的发展有什么促进作用？答：因人而异。 4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？ 答：1.描述生物学阶段 (19世纪中叶以前)特征：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。代表人物：达尔文 物种起源2.实验生物学阶段 (19世纪到20世纪中)特征：利用各种仪器工具，通过实验过程，探索生命活动的内在规律。代表人物：巴斯德 用曲颈瓶实验证明“种质论”批驳“腐生论”。3.创造生物学阶段 （20世纪中叶以后）特征：分子生物学和基因工程的发展使人们有可能“创造 ”新
3、的物种。代表人物：华生和克里克 建立DNA双螺旋模型5. 生命的基本特征有哪些？生命科学的3次革命是指什么？ 答： 1 生物体具有共同的物质基础和结构基础2 生物体都有新陈代谢作用3 生物体都有应激性4 生物体都有生长、发育和生殖的现象5 生物体都有遗传和变异的特性6 生物体都能适应一定的环境,也能影响环境三次革命同上。6. 在生命科学发展过程中，生命科学对科学研究方法论方面有什么贡献？ 答：1.一般系统论 例：细胞：细胞膜系统的边界；细胞器系统内的分工合作；细胞核系统的控制中心。这组成了最基本的基本的生命系统2.信息论 例：遗传密码的破译正是科学家们在莫尔斯发电报的信息转换中得到灵感，通过信
4、息的转换把DNA中特有的遗传信息以蛋白质的形式表达出来。3.控制论例：生命活动的调节中，稳态的控制；免疫调节；体液中的反馈调节；细胞核系统的控制中心，都体现了控制论的思想。第二讲 生物大分子的结构与功能 7如何确定人体必需微量元素？举出三种人体大量元素和三种人体必需微量元素。 答：用实验动物的饲养实验来研究各种元素成分在营养学上的必要性。用饲喂法分三步来证明某种元素是否是人体必需微量元素:(1) 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;(2) 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;(3) 进一步阐明该种元素在身体中起作用的代谢机理.只有上述三条都弄清楚,
5、 才能确定某种元素是否为必需元素.大量元素：C、H、O、N微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo8试总结多糖、蛋白质、核酸三类生物大分子的单体名称、结构特征，单体连接的化学键以及大分子方向性等特点。 答：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的半缩醛羟基, 称非还原端.9.淀粉与纤维素生物学功能上的差异与它们各自的结构上有什么关系？ 蛋白质单体名称: 氨基酸单体结构特征: 同时含有 -氨基 和 -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
6、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 5-C 没有进入磷酸二脂键, 称 5 末端; 另一端的核苷酸, 其 3-C 没有进入磷酸二脂键, 称 3 末端.10天然氨基酸有什么共同的结构特征？熟悉氨基酸的单字母和三字母缩写，区分各种氨基酸的性质。 答：20 种天然氨基酸除甘氨酸外, 都带一个不对称碳原子 ( 碳原子), 都有光学异构体 (镜映体). 已知 19 种天
7、然氨基酸均为 L 型氨基酸 (甘氨酸除外).11简述蛋白质的一、二、三、四级结构，能够分析简单多肽的性质。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？ 答：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一定的结构形状. 如: -螺旋 或 -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, 四级结构只存在于两条以上肽链组成的蛋白质中。一端氨基酸残基带有游离氨基，称氨基端；另一端氨基酸残基带有游离羟基，称羟基端。蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下
8、其特定的空间构象被改变,从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失。如果变性条件剧烈持久,蛋白质的变性是不可逆的.如果变性条件不剧烈,这种变性作用是可逆的。这时,如果除去变性因素,在适当条件下变性蛋白质可恢复其天然构象和生物活性,这种现象称为蛋白质的复性。蛋白质的高级结构都是有非共价键连接的,即范得华力,疏水作用力等,所以在受到物理化学因素影响时容易断裂,导致蛋白质的高级结构不稳定。12简述水的生物功能？水的特性与水分子结构有什么关系？ 答：自由水的功能主要有：1、良好溶剂2、参与细胞中的化学反应.3、物质运输功能.4、提供液体环境.结合水的功能为：参与组成细胞结构.水的极性较大，对于许多盐类有
9、很强的溶解能力。13简述DNA双螺旋模型。 答：1 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.2 两条链的碱基都位于中间, 碱基平面与螺旋轴垂直.3 两条链对应碱基呈配对关系 AT, GC.4 螺旋直径 20A, 螺距 34A, 每一螺距中含 10bp (碱基对).14RNA主要有哪几种类型？简述tRNA的结构特征和功能，什么是mRNA，它有何功能？ 答：主要有mRNA、tRNA、rRNA。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。mRNA 负责把 DNA 分子中遗传信息转达为蛋白质分子中氨基酸序列。15.说明磷脂的结构、特性和生物
10、功能。 答：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 16酶的化学本质是什么？核酶的研究有何生物学意义？ 答：酶的化学本质是蛋白质. (有的酶仅仅有蛋白质组成, 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)。核酶是有催化活性的RNA
11、，化学本质是核糖核酸。其发现打破了酶是蛋白质的传统观念。可用于生产反义药物，作用于产生蛋白的基因，可广泛应用于多种疾病的治疗。17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）？ 答：酶作为生物催化剂, 它的突出优点是: 催化效率高、专一性质、可以调节.酶作为催化剂的作用是降低活化能. 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. 酶与底物的专一结合, 又是酶促反应专一性的体现. 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。18什么是酶的竞争性抑制？简述磺胺类药物的作用机理。 答：有的酶在遇到一些化学结构
12、与底物相似的分子时, 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.（磺胺作用机理）。19 ATP在生物体能量代谢中起什么作用？ 答：ATP 是生物体内能量流通的货币: 一个代谢反应释放出的能量贮入 ATP, ATP 所贮能量供另一个代谢反应消耗能量时使用。20叶绿体中进行的光合作用可分为哪两个步骤？各有何特征？ 答：叶绿体中的叶绿素是进行光合作用必不可少的成分. 在叶绿体中进行的光合作用, 可以分为两个步骤:光反应: 在叶绿素的参与下, 把光能用来劈开水分子, 放出氧气, 同时生成两种高能化合物 ATP 和 NADPH.暗反应: 把 A
13、TP 和 NADPH 中的能量, 用于固定 CO2, 生成糖类化合物. 这个过程不需要光.21简述葡萄糖氧化分解的基本过程。 答：C6H12O6+6H2O+6O2（酶）6CO2+12H2O+能量第一阶段（糖酵解）：1个分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸,同时脱下4个(H),放出少量的能量,合成2个ATP,其余以热能散失,场所在细胞的基质中.第二阶段（柠檬酸循环;三羧酸循环）：2个分子的丙酮酸和6个分子的水中的氢全部脱下20个（H）,生成6分子的二氧化碳,释放少量的能量,合成2个ATP,其余散热消失,场所线粒体机基质.第三阶段（电子传递链;氧化磷酸化）：在前两个阶段脱下的24个(H)与6个氧气分子
14、结合成水,并释放大量的能量合成34个ATP,场所在线粒体的基质.(在线粒体内膜上)。22哪种细胞器与生物氧化取得能量的关系最大？ 答：线粒体. 它直接与生物体内的有氧呼吸有关。23什么是密码子和反密码子？答：mRNA 分子中每三个核苷酸序列决定一个氨基酸, 是密码子.与遗传密码子相对应的三个核苷酸序列在 tRNA 分子中，反密码子24蛋白质生物合成的主要步骤。 答：蛋白质合成的第一步, 由 DNA 指导 mRNA 的合成. DNA 中的遗传信息通过转录体现在 mRNA 分子中的核苷酸排列次序中.蛋白质合成的第二步, 由 mRNA 指导蛋白质的合成. mRNA 中携带的遗传信息通过转译转而体现为
15、蛋白质大分子中氨基酸的排列次序.(1) 氨基酸活化 : 连接到 tRNA 上, 消耗能量.(2) 肽链合成开始 : 核糖体到起始密码子位置, 密码子与反密码子配对 , 决定位置.(3) 肽链延长: 配对到下一个氨基酸, 结合脱水形成肽键后不断前移反复 .(4) 肽链合成终了: 右移时遇上终止密码子 , 肽链脱落下来, 核糖体也与 mRNA 脱离, 合成结束.第四讲 细胞 25 简述细胞学说的要点，核心观点是什么？ 答：细胞学说的要点:(1) 细胞是所有动、植物的基本结构单位(2) 每个细胞相对独立, 一个生物体内各细胞之间协调配合.(3) 新细胞由老细胞繁殖产生.核心观点：26真核、原核生物最
16、关键的区别有哪些？ 答：最大区别：原核细胞无细胞核，有拟核，无其他细胞器。真核细胞有成型细胞核，还有高尔基体、线粒体、中心体、溶酶体等多种细胞器。27细胞膜的流动镶嵌学说。答：流动镶嵌理论概括了生物膜的结构和特征, 符合实验观察的结构和特征.:(1) 脂双层形成框架. (疏水侧朝内, 亲水侧朝外)(2) 蛋白质镶嵌其中.(3) 生物膜的动态特点. (脂蛋白都可以运动) 28什么是细胞周期？细胞周期由哪些部分组成？ 答：细胞从前一次分裂开始到后一次分裂开始的时间称为一个细胞周期.通常, 细胞周期可以分为四个阶段:M 期 - 分裂期, 在这个阶段可以用显微镜观察到细胞分裂的过程.G1 期 - 第一
17、间期S 期 - DNA 合成期G2 期 - 第二间期G1 期, S 期和 G2 期总称为分裂间期.29. 设计实验证实细胞周期中S期的存在。 答：监测细胞中DNA的含量，在分裂开始前DNA若有倍增，则说明存在S期。30什么叫减数分裂？减数分裂有哪些特点？ 答：对于有性生殖的物种来说, 在它们的生殖器官内部, 从体细胞产生精子细胞或卵细胞的过程中, 使细胞染色体的数目减半, 基因组数从 2n 变为 n 的过程就是减数分裂.减数分裂的特点:(1) 子细胞染色体数减半;(2) 同源染色体配对, 基因重组, 子细胞基因组合大为丰富.31什么是染色质？什么叫染色体？它们分别出现在细胞周期的什么阶段？ 答
18、：处于分裂间期的细胞, 细胞核内的 DNA 分子, 在一些蛋白质的帮助下, 有一定程度的盘绕, 形成核小体. 多个核小体串在一起形成染色质. 所以, 染色质是在细胞分裂间期遗传物质存在的形式.核小体直径 10nm, 光镜下看不到. 当细胞进入 M 期时, 染色质折叠包装, 大约压缩 8400 倍, 形成光镜下可以看到的染色体.32什么是细胞调亡？细胞调亡与细胞坏死有何不同？细胞调亡的生物学意义是什么？ 答：多细胞生物个体的一生中, 不断发生构成身体的细胞的死亡称为细胞凋亡.细胞凋亡 / 细胞坏死细胞变圆, 与周围细胞脱开 / 细胞外型不规则变化核染色质凝聚 / 溶酶体破坏细胞膜内陷 / 细胞膜
19、破裂细胞分为一个个小体 / 胞浆外溢被周围细胞吞噬 / 引起周围炎症反应细胞凋亡的意义：在胚胎发育阶段通过细胞凋亡清除多余的和已完成使命的细胞，保证了胚胎的正常发育；在成年阶段通过细胞凋亡清除衰老和病变的细胞，保证了机体的健康。和细胞增殖一样细胞凋亡也是受基因调控的精确过程。第五讲 基因与基因工程 33简述孟德尔第一、第二定律。简述基因的连锁与互换定律。 答：分离定律: 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.自由组合定律: 位于非同源染色
20、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.在进行减数分裂形成配子时, 位于同一条染色体上的不同基因, 常常连在一起进入配子: 在减数分裂形成四分体时, 位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体的交换而发生交换, 因而产生了基因的重组. 位于非同源染色体上的两对 (或多对) 基因, 是按照自由组合定律向后代传递的, 而位于同源染色体上的两对 (或多对) 基因, 则是按照连锁与互换定律向后代传递的.34DNA的半保留复制，用什么方法可以验证DNA的半保留复制？ 35什么是基因
21、？基因的化学本质是什么？ 答：基因是在染色体上的一段 DNA 序列. 基因的化学本质不是蛋白质, 而是 DNA。36显性性状和隐性性状在遗传中各有何规律？答：在显性完全时, 子一代 (F1) 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。37说出一个证明DNA是遗传物质基础的重要实验。 答：证明 DNA 是遗传物质的实验: 格里菲斯的肺炎双球菌转化实验.分别用放射性同位素标记噬菌体: 35S 标记外壳蛋白质, 感染后放射性标记不进入大肠杆菌细胞, 32P 标记 DNA, 感染后放射性标记进入大肠杆菌细胞.38简述基因工程的操作流程。 答
22、：将外源基因 (又称目的基因, 是一段 DNA 片断) 组合到载体 DNA 分子中去, 再把它转到受体细胞 (亦称寄主细胞) 中, 使外源基因在寄主细胞中增殖和表达, 从而得到期望的由这个外源基因所编码的蛋白质。39简述中心法则的内容。 答：中心法则: 遗传信息储存在DNA中，DNA通过转录生成mRNA，mRNA再通过翻译生成蛋白质，从而完成遗传信息的表达。40什么是基因文库？基因工程技术在生物经济中发挥怎样的作用？ 答：基因文库：从组织细胞中分离得到的某生物的全套基因。医学上：大量生产过去难以得到的蛋白质肽类药物。农业上：提高奶酪产量。转基因动物：从牛/羊奶中生产蛋白质药物转基因植物：增大产
23、量，得到新的性状环境工程中：利用工程菌清除石油污染。41在构建重组DNA分子时，限制性核酸内切酶有何作用？ 答：限制性核酸内切酶识别一定碱基序列, 有的还可切出“粘性”末端, 使目的基因和载体的连结非常容易. 即, 限制性内切酶造成粘性末端有利于重组 DNA 分子的构建.42多聚酶链式反应（PCR）的功能是什么？简述它的工作原理。答：PCR的功能：扩增目的基因。工作原理：第一步变性： 90高温下，使混合物的DNA片断因变性而成单链。第二步退火： 50温度下，引物DNA结合在适于配对的DNA片断上。第三步延伸： 70温度下，由合成酶（DNA高温聚合酶）催化，从引物开始合成目的基因DNA三步一次循
24、环。第六讲 遗传病与人类基因组计划 43什么是遗传病？遗传病的发现和发展状况怎样的？ 答：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.第一类遗传病的发现尿黑酸症。迄今已记录遗传病有3000多种，找到了数百个与遗传病有关的基因。单基因遗传病分三类：常染色体隐性、常染色体显性、X染色体隐性。44遗传病的诊断可分为哪几个层次？遗传病的预防和治疗有什么方法？ 答：诊断：1. 检查特征的异常代谢成分2. 调查家族病史，以查明遗传病的遗传特征。3. 检查异常基因。治疗：1. 生理水平的治疗 对症治疗2. 蛋白质水平治疗。3. 基因水平治疗。45举1-2例说明常染色体
25、上单基因隐性遗传病的特征和遗传规律？ 答：1. 苯丙酮尿症2. 白化病3. 镰刀状贫血症遗传规律：只有在父母均携带缺陷基因的情况下，子女才可能表现病症。46举1-2例说明常染色体上单基因显性遗传病的特征和遗传规律？ 1.多指2.短指3.软骨发育不全遗传规律：父母一方有病症，子女出现病症概率为50%。47举1-2例说明X染色体上单基因遗传病的特征和遗传规律？ 1.隐性：血友病2.显性：抗维生素D佝偻病遗传规律（隐性）：母/女常常是缺陷基因携带者，病症更多出现在儿子上。48分析非洲大陆某些地区的镰刀状贫血症与恶性疟疾流行地区的关联性？ 答：非洲大陆某些地方镰刀状贫血症发病率高，携带者多，这些地区恰
26、恰是恶性疟疾流行地区。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。（选择性压力）49什么是基因治疗？怎样进行基因治疗，基因治疗的核心技术是什么？有何风险？ 答：基因治疗：将正常基因放回病人体内进行正常表达。步骤：1. 到找致病基因2. 克隆得到大量与致病基因相应的正常基因3. 采取适当方法（如病毒）把正常基因放回病人体内4. 进入体内的正常基因应正常表达核心技术：选择适当载体将基因放回病人体内风险：1. 新基因插入DNA的位置可能出现错误或“跳跃”，导致癌症和其他损伤的产生2. 转化基因“过表达” ，产生过多缺失蛋白，导致损害3. 病毒载体产生炎症或免疫响应4. 患者可能将病毒传播给其
27、他个体或环境中。50什么是人类基因组计划（HGP）？人类基因组计划的核心技术是什么？中国参与了其中哪些工作？有何现实意义？对于人类“终极密码”破译所带来的各种社会效益，你的看法是什么？ 答：HGP:测出人类全套基因组的DNA碱基序列。核心技术：中国的工作：测定了其中1%的序列现实意义：(1) 在 HGP 的推动下, 世界大公司投入生物技术意向剧增.(2) 推动新学科兴起, 例如生物信息学、基因组学.看法：扯淡。第七讲 生物体内的信息传递 51人体协调内部生物信息活动有哪些系统参与，最重要的两个系统是什么？这两个系统的调节方式各有什么特色？ 答：人体协调内部的生物信息主要涉及两大系统:神经系统: 协调内、外.内分泌系统: 主要协调外部.哺乳动物和其它较为低等的动物亦有这两个系统.52绘图说明神经元细胞的结构？各部分有何特征？ 答：绘图略神经元的细胞结构很特别, 它由以下几部分组成:
