現(xiàn)代生物學(xué)導(dǎo)論課件

構(gòu)造生物體的基本元件一、生物小分子與生物大分子的關(guān)系二、生物小分子簡(jiǎn)介三、生物大分子的形成四、生物大分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)—從生物小分子到生物大分子一、生物小分子和生物大分子的關(guān)系

（本節(jié)見(jiàn)參考書(shū)第22-47頁(yè)）

小分子大分子復(fù)合大分子

單糖多糖糖蛋白

氨基酸蛋白質(zhì)糖脂核苷酸核酸脂蛋白脂類(lèi)（由小分子到大分子）返回合成大分子（聚合）大分子分解（水解）二、生物小分子簡(jiǎn)介

（本節(jié)見(jiàn)參考書(shū)第22-37頁(yè)）1、水

地球上生命起源于水中，陸生生物體內(nèi)細(xì)胞也生活在水環(huán)境中

水的性質(zhì)影響生命活動(dòng)，如：溶解性質(zhì)，酸堿度，pH

水占生物體的60％以上的重量水對(duì)生物體非常重要水影響生命活動(dòng)的例子：

△

肺泡在水環(huán)境中保證O2和CO2的交換△

肺泡中存在一種表面活性蛋白破壞水的表面張力，使肺泡脹開(kāi)

△

水分子間氫鍵造成水的表面張力，可使肺泡癟塌2、氨基酸

氨基酸是同時(shí)具有α－氨基和α－羧基的小分子

參與蛋白合成的共有20種天然氨基酸（氨基酸通式）（20種天然氨基酸）返回（1）α－碳原子

（2）具有

α－氨基

和α－羧基

是各種氨基

酸的共性

（3）各種氨基

酸的區(qū)別在

側(cè)鏈基團(tuán)—R返回

根據(jù)側(cè)鏈結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，可把20種氨基酸分成不同的組：

疏水氨基酸：亮氨酸親水氨基酸：絲氨酸酸性氨基酸：天冬氨酸堿性氨基酸：精氨酸含硫氨基酸：半胱氨酸含羥基氨基酸：蘇氨酸

帶環(huán)氨基酸：酪氨酸20種天然氨基酸除甘氨酸外，都帶一個(gè)不對(duì)稱(chēng)碳原子—α碳原子，都有光學(xué)異構(gòu)體（鏡映體）。

已知19種天然氨基酸均為L(zhǎng)－型氨基酸。氨基酸的功能：（1）作為組建蛋白質(zhì)的元件（2）有的氨基酸或其衍生物具有生物活性（代謝調(diào)節(jié)、信號(hào)傳遞等）3、單糖——

多羥基醛或多羥基酮稱(chēng)為糖。以葡萄糖為例，葡萄糖是六碳糖單糖的生物功能：A、作為多糖的組成元件B、作為燃料C、組成寡糖參與細(xì)胞信號(hào)傳遞（葡萄糖結(jié)構(gòu)式）重要單糖（葡萄糖結(jié)構(gòu)式）天然單糖大多數(shù)是

D-型糖吡喃型C1上羥基位置不同出現(xiàn)α-，β-兩種構(gòu)型（1）C2----C5均為不對(duì)稱(chēng)碳原子。六碳糖有16種同分異構(gòu)體。（2）天然單糖在C5位上羥基有固定結(jié)構(gòu)方向，天然單糖大多數(shù)是D-型糖。（3）在水溶液中葡萄糖在C1---C5之間脫水通過(guò)

氧橋相聯(lián)成環(huán)狀－吡喃型（4）各個(gè)C上羥基位于環(huán)上或環(huán)下（5）C1上羥基位置不同出現(xiàn)α-，β-兩種構(gòu)型返回返回返回4、核苷酸核苷酸分子由三個(gè)部分組成：堿基：嘧啶、嘌呤五碳糖：核糖或脫氧核糖磷酸核苷酸堿基返回返回

(1)

堿基—糖之間是β—糖苷鍵

(2)糖—磷酸之間是磷酸酯鍵返回參加大分子核酸組成的共有8種核苷酸

DNA水解液中RNA水解液中腺脫氧核苷酸（dAMP）腺苷酸（AMP）鳥(niǎo)脫氧核苷酸（dGMP）鳥(niǎo)苷酸（GMP）胞脫氧核苷酸（dCMP）胞苷酸（CMP）胸腺脫氧核苷酸（dTMP）尿苷酸（UMP）另外還有一些重要的具有生物活性的核苷酸

具有生物活性的核苷酸返回cAMP,cGMP參與細(xì)胞信號(hào)傳遞

ATP參與能量代謝5、脂類(lèi)脂類(lèi)是指生物體內(nèi)不溶于水而溶于有機(jī)溶劑的各種小分子。葡萄糖－－－水溶性的油脂－－－脂溶性的脂類(lèi)種類(lèi)很多，分子結(jié)構(gòu)相差較大

A、油脂：甘油三脂

B、磷脂和鞘脂

C、固醇返回甘油三酯分子結(jié)構(gòu)磷脂分子結(jié)構(gòu)返回（1）

磷脂分子可以看成是一個(gè)極性頭，兩條非極性尾巴。（2）

鞘脂分子和磷脂不同。但總體看來(lái)，也可看成一個(gè)極性頭，兩條非極性尾巴。返回（1）

固醇類(lèi)的內(nèi)核由4個(gè)環(huán)組成（2）

一些人體重要維生素和激素是固醇（3）膽固醇是細(xì)胞的必要成份（4）血清中的膽固醇太多會(huì)促使形成動(dòng)脈硬化和心腦血管疾病三、生物大分子的形成

（本節(jié)見(jiàn)參考書(shū)第37-47頁(yè)）

生物大分子主要有三大類(lèi)：蛋白質(zhì)、核酸、多糖它們都是由生物小分子單體通過(guò)特有的共價(jià)鍵聯(lián)結(jié)而成。1、氨基酸通過(guò)肽鍵聯(lián)成肽鏈

寡肽：含有10左右氨基酸殘基（如二肽、五肽、八肽）多肽：含10－20個(gè)氨基酸殘基蛋白質(zhì)：含幾十個(gè)氨基酸殘基注意：肽鏈有方向性，氨基端（N端），羧基端（C端）返回

一個(gè)氨基酸的羧基和另一個(gè)氨基酸的氨基脫水縮合形成肽鍵返回一條肽鏈的兩端有不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：一端的氨基酸殘基帶有游離氨基，稱(chēng)氨基端；另一端的氨基酸殘基帶有游離羧基，稱(chēng)羧基端。2、單糖通過(guò)糖苷鍵聯(lián)成多糖鏈（1）貳糖對(duì)貳糖結(jié)構(gòu)的了解包括弄清楚：

單糖基成份

α－還是β－糖苷鍵取代位置

麥芽糖

返回麥芽糖的結(jié)構(gòu)

（3）注意：多糖鏈也有方向性，有還原端和非還原端（2）淀粉和纖維素都由葡萄糖組成，它們之間主要區(qū)別在于α－糖苷鍵和β－糖苷鍵的區(qū)別返回糖原淀粉纖維素

一條多糖鏈的兩端有不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)：一端的糖基有游離的半縮醛羥基，稱(chēng)還原端；另一端的糖基沒(méi)有游離的半縮醛羥基，稱(chēng)非還原端。返回3、核苷酸通過(guò)磷酸二酯鍵聯(lián)成核酸（1）核酸鏈也有方向性（2）DNA和RNA在組成成份上有差別

DNA

RNA

脫氧核糖核糖有胸腺嘧啶，有尿嘧啶，無(wú)尿嘧啶無(wú)胸腺嘧啶

返回

一端的核苷酸，其5－C沒(méi)有進(jìn)入磷酸二酯鍵，稱(chēng)5’

末端；另一端的核苷酸，其3－C沒(méi)有進(jìn)入磷酸二酯鍵，稱(chēng)3’

末端。四、生物大分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)

（本節(jié)見(jiàn)參考書(shū)第37-47頁(yè)）1、蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)是指肽鏈中氨基酸的排列順序蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指鄰近幾個(gè)氨基酸形成的一定的結(jié)構(gòu)形狀。

如：α－螺旋和β－折疊

由生物小分子到生物大分子，分子增大，出現(xiàn)新的性質(zhì)。其中最主要的特點(diǎn)是：生物大分子有獨(dú)特的立體結(jié)構(gòu)、空間構(gòu)型和分子整體形狀。返回返回一級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)α－螺旋β－折疊

蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)是指各條肽鏈之間的位置和結(jié)構(gòu)。所以，四級(jí)結(jié)構(gòu)只存在于由兩條肽鏈以上組成的蛋白質(zhì)。

蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是指整條肽鏈盤(pán)繞折疊形成一定的空間結(jié)構(gòu)形狀。如纖維蛋白和球狀蛋白。圖血紅蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)返回2、維持生物大分子高級(jí)結(jié)構(gòu)的重要因素－－非共價(jià)鍵C＝O

H－O

C－N

HC－O

H3N－

氫鍵鹽鍵—+O返回非共價(jià)鍵的鍵強(qiáng)度很小，所以A、需要多個(gè)非共價(jià)鍵才足以維持高級(jí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；B、高級(jí)結(jié)構(gòu)不很穩(wěn)定。生物大分子變

性就是因?yàn)楦呒?jí)結(jié)構(gòu)破壞，大分子性質(zhì)改變，生物活性喪失。但是，

一級(jí)結(jié)構(gòu)尚未破壞。

注意：雙硫鍵也在維持蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)中起重要作用。RNase的變性和復(fù)性蛋白質(zhì)變性使高級(jí)結(jié)構(gòu)破壞變性后的蛋白質(zhì)分子還能復(fù)性返回3、核酸的高級(jí)結(jié)構(gòu)（1）DNA雙螺旋A、兩條反向平行的核苷酸鏈共同盤(pán)繞形成雙螺旋，糖－磷酸－糖構(gòu)成螺旋主鏈B、兩條鏈的堿基都位于中間，堿基平面與螺旋軸垂直返回C、兩條鏈對(duì)應(yīng)堿基呈配對(duì)關(guān)系

A＝TG≡CD、螺旋直徑20A，螺距34A，每一螺距中含10bp

DNA雙螺旋可以看作是DNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)，DNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)的形成需要蛋白質(zhì)幫助。

（2）RNA為單鏈盤(pán)繞，局部形成堿基配對(duì)。例如：轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）的三葉草結(jié)構(gòu)返回轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）的三葉草結(jié)構(gòu)4、多糖鏈的高級(jí)結(jié)構(gòu)

不同高級(jí)結(jié)構(gòu)帶來(lái)不同的生物學(xué)性能淀粉形成螺旋狀能源貯存

纖維素呈長(zhǎng)纖維狀結(jié)構(gòu)支架返回淀粉糖元纖維素再見(jiàn)！

生物的新陳代謝

一、酶是生物催化劑二、生命世界的能量源泉是太陽(yáng)能三、生物體主要從有機(jī)分子的氧化

取得能量四、生物體內(nèi)有一個(gè)復(fù)雜的代謝網(wǎng)絡(luò)

生命活動(dòng)的原動(dòng)力在于生物體內(nèi)一刻不停的新陳代謝。通過(guò)新陳代謝不斷把太陽(yáng)能或食物中貯存的能量，轉(zhuǎn)化為可供生命活動(dòng)利用的能量，不斷制造出各種大、小分子以供生命活動(dòng)所需要。體內(nèi)的新陳代謝過(guò)程又都是在生物催化劑----酶的催化下進(jìn)行的。

這一講先介紹酶的性質(zhì)，然后著重介紹生命活動(dòng)所需的能量，從何而來(lái)。至于新陳代謝中產(chǎn)生的大、小生物分子，種類(lèi)甚多，這里僅介紹蛋白質(zhì)大分子是如何合成的。

返回一、酶是生物催化劑

（本節(jié)見(jiàn)參考書(shū)第58-61頁(yè)）1、酶的催化特點(diǎn)

催化劑可以加快化學(xué)反應(yīng)的速度，酶是生物催化劑，它的突出優(yōu)點(diǎn)是：

催化效率高、專(zhuān)一性質(zhì)、可以調(diào)節(jié)。

先看看催化效率高

用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)證明酶的催化效率：返回2H2O22

H2O+O2鐵屑肝糜肝糜（煮）

2、酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)

有的酶僅僅由蛋白質(zhì)組成，如：核糖核酸酶有的酶除了主要由蛋白質(zhì)組成外，還有一些金屬離子或小分子參與。這些金屬離子或小分子是酶活性所必須的，稱(chēng)為輔酶/輔基或輔助因子。牛胰核糖核酸酶（RNase）返回

如：羧基肽酶以二價(jià)鋅離子（Zn2+）為輔助因子又如：過(guò)氧化氫酶以鐵卟啉環(huán)為輔助因子返回（黃色圓球是Zn2+）羧基肽酶下圖鐵卟啉輔基下圖肌紅蛋白返回血紅蛋白3、酶催化作用的機(jī)理是降低活化能催化劑只能催化原來(lái)可以進(jìn)行的反應(yīng)，加快其反應(yīng)速度。即使對(duì)可以進(jìn)行的反應(yīng)來(lái)說(shuō)，反應(yīng)物分子應(yīng)越過(guò)一個(gè)活化能才能發(fā)生反應(yīng)。酶作為催化劑的作用是降低活化能。

返回酶的催化機(jī)理是降低活化能酶是如何降低活化能的呢?

首先需要酶與底物分子結(jié)合，酶蛋白結(jié)構(gòu)中有底物結(jié)合中心/活性中心。然后，酶蛋白分子以各種方式，作用于底物分子，使底物分子活化起來(lái)。酶與底物的專(zhuān)一結(jié)合，又是酶促反應(yīng)專(zhuān)一性的體現(xiàn)。返回底物分子結(jié)合在酶的底物結(jié)合中心返回使底物靠攏使底物分子產(chǎn)生應(yīng)力使底物分子電荷變化4、酶的活性可以調(diào)控

在代謝途徑中調(diào)節(jié)酶活性幾個(gè)酶或十幾個(gè)酶前后配合，完成一系列代謝反應(yīng)，形成一條代謝途徑。在一條代謝途徑中，常常是前一個(gè)酶促反應(yīng)的底物，便是下一個(gè)酶促反應(yīng)的底物。

一條代謝途徑的終產(chǎn)物，有時(shí)可與該代謝途徑的第一步反應(yīng)的酶相結(jié)合，結(jié)合的結(jié)果使這個(gè)酶活性下降，從而使整條代謝途徑的反應(yīng)速度慢起來(lái)。這種情況稱(chēng)為“反饋抑制”。值得注意的是，發(fā)生反饋抑制時(shí)，代謝終產(chǎn)物與酶結(jié)合時(shí)，是非共價(jià)結(jié)合，是可逆的。返回第一個(gè)酶（有活性）第一個(gè)酶（無(wú)活性）終產(chǎn)物終產(chǎn)物（調(diào)節(jié)物）結(jié)合在調(diào)節(jié)中心

共價(jià)調(diào)節(jié)

有時(shí)候，酶蛋白分子可以和一個(gè)基團(tuán)形成共價(jià)結(jié)合，結(jié)合的結(jié)果，使酶蛋白分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使酶活性發(fā)生改變。例如，與磷酸根的結(jié)合。這種調(diào)節(jié)酶活性的情況稱(chēng)為酶的共價(jià)調(diào)節(jié)。返回糖元磷酸化酶有磷酸化位點(diǎn)

競(jìng)爭(zhēng)性抑制

有的酶在遇到一些化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物相似的分子時(shí)，這些分子與底物競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合酶的活性中心，亦會(huì)表現(xiàn)出酶活性的降低（抑制）。這種情況稱(chēng)為酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制。返回下圖競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑在結(jié)構(gòu)上與底物相似上圖返回對(duì)氨基苯甲酸（細(xì)菌生長(zhǎng)因子）對(duì)氨基苯磺酸（磺胺藥）

磺胺類(lèi)藥物競(jìng)爭(zhēng)性抑制細(xì)菌體內(nèi)的酶二、生命世界的能量源泉是太陽(yáng)能

（本節(jié)見(jiàn)參考書(shū)第61-81頁(yè)）

1、生物體的代謝反應(yīng)分為物質(zhì)代謝和能量代謝兩個(gè)側(cè)面。

每一個(gè)反應(yīng)都有兩個(gè)側(cè)面：

物質(zhì)代謝――由底物分子變成產(chǎn)物分子

能量代謝――消耗能量或釋放能量n氨基酸+能量蛋白質(zhì)

2丙酮酸+

能量葡萄糖

從小分子合成大分子需要消耗能量。葡萄糖2丙酮酸+能量

從大分子分解為小分子會(huì)釋放能量。返回2、ATP是生物體能量流通的貨幣一個(gè)代謝反應(yīng)釋出的能量貯入ATP，ATP所貯能量供另一個(gè)代謝反應(yīng)消耗能量時(shí)使用。下圖下圖返回ATP作為能量流通的貨幣3、生物體把能量用在生命活動(dòng)的各個(gè)方面

4、太陽(yáng)能是整個(gè)生命世界的能量源泉綠色植物和光合細(xì)菌把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，利用太陽(yáng)能合成有機(jī)物；除了維持自身的生存還為其他生物提供食物。食物鏈

綠色植物和光合細(xì)菌利用太陽(yáng)能的過(guò)程稱(chēng)為光合作用。返回食物鏈返回綠葉中的光合作用生物體把能量用在生命活動(dòng)的各個(gè)方面返回葉綠體中的葉綠素是進(jìn)行光合作用必不可少的成份。在葉綠體中進(jìn)行的光合作用，又可以分為兩個(gè)步驟：光反應(yīng)：在葉綠素參與下，把光能用來(lái)劈開(kāi)水分子，放出O2，同時(shí)造成兩種高能化合物ATP和NADPH。暗反應(yīng)：把ATP和NADPH中的能量，用于固定CO2，生成糖類(lèi)化合物。這個(gè)過(guò)程不需要光。返回吸收光能靠葉綠素返回三、生物體主要靠有機(jī)分子的氧化取得能量

（本節(jié)見(jiàn)參考書(shū)第65-70頁(yè)）

1、有機(jī)物氧化釋放能量

一支火柴的燃燒是纖維素氧化（C6H12O6）n+O2nCO2+nH2O+能量

纖維素氧溫度光和熱（可燃物）

生物體也進(jìn)行類(lèi)似的反應(yīng)（C6H12O6）n+O2nCO2+nH2O+能量

淀粉氧酶ATP

（氧化底物）把火柴燃燒和生物體內(nèi)氧化相比，基本原則是相似的――有機(jī)物氧化釋放出能量。

有哪些不同？

A、生物體內(nèi)氧化比燃燒過(guò)程緩慢的多，不是猛然地發(fā)出光和熱。

B、生物體內(nèi)氧化在水環(huán)境中進(jìn)行。

C、生物體內(nèi)的氧化由酶催化。

D、生物體內(nèi)氧化分步驟進(jìn)行，產(chǎn)生能量貯存在ATP中。2、生物體內(nèi)氧化分步驟進(jìn)行淀粉葡萄糖丙酮酸CO2+H2OATP3、與葡萄糖氧化分解產(chǎn)生能量有關(guān)的三條代謝途徑

A、

糖酵解途徑六個(gè)碳的葡萄糖分解為兩個(gè)三碳的丙酮酸，凈得兩個(gè)ATP，同時(shí)還產(chǎn)生

NADH。糖酵解途徑可以在無(wú)氧情況下進(jìn)行，但是要解決NADH變回到NAD＋問(wèn)題。返回糖酵解途徑返回乙醇乳酸B、

三羧酸循環(huán)

三羧酸循環(huán)一定需要氧才能進(jìn)行。在三羧酸循環(huán)中脫下的氫，形成NADH和FADH2，然后再逐步傳遞給氧。返回丙酮酸三個(gè)二氧化碳三羧酸循環(huán)C、

呼吸鏈

脫下的氫可以看作是電子加上質(zhì)子

2H2e＋2H＋在呼吸鏈起端，電子處在高能水平，傳遞到O2時(shí)，處于低能水平。傳遞過(guò)程中釋出的能量，用于產(chǎn)生ATP。

總之，一個(gè)葡萄糖分子經(jīng)過(guò)：

無(wú)氧糖酵解途徑丙酮酸2個(gè)ATP

有氧

糖酵解途徑、三羧酸循環(huán)途徑、呼吸鏈完全氧化36個(gè)ATPCO2和H2O下圖呼吸鏈：電子逐步傳遞到氧返回返回糖酵解三羧酸循環(huán)呼吸鏈生物體可利用各種有機(jī)分子作燃料。

除了葡萄糖，其他生物分子，包括脂類(lèi)、氨基酸、核苷酸等，都可以通過(guò)三羧酸循環(huán)途徑，徹底氧化為CO2和H2O，同時(shí)產(chǎn)生能量。

對(duì)于人體來(lái)說(shuō)，最適宜的燃料是葡萄糖。四、生物體內(nèi)存在著復(fù)雜的代謝網(wǎng)絡(luò)

（本節(jié)見(jiàn)參考書(shū)第75-81頁(yè)）

1、已介紹三條代謝途徑：糖酵解途徑、三羧酸循環(huán)和呼吸鏈，都與分解代謝，產(chǎn)生能量有關(guān)。生物體內(nèi)還有許許多多其他分解代謝途徑，和合成代謝途徑，形成錯(cuò)綜復(fù)雜的代謝網(wǎng)絡(luò)。這些代謝途徑分布于生活細(xì)胞的不同部位。（第九講內(nèi)容）現(xiàn)在，再介紹一下有關(guān)蛋白質(zhì)合成的代謝途徑。代謝網(wǎng)絡(luò)代謝網(wǎng)絡(luò)返回2、蛋白質(zhì)合成也就是基因表達(dá)

決定合成什么樣的蛋白質(zhì)的遺傳信息，貯存在細(xì)胞內(nèi)的DNA大分子中，體現(xiàn)為DNA大分子中核苷酸排列次序，最終表達(dá)為蛋白質(zhì)大分子中的氨基酸序列。返回基因表達(dá)：DNA序列到氨基酸序列

蛋白質(zhì)合成的第一步，由DNA指導(dǎo)mRNA（信使RNA）的合成。DNA中的遺傳信息通過(guò)轉(zhuǎn)錄體現(xiàn)在mRNA分子中核苷酸排列次序中。

蛋白質(zhì)合成的第二步，由mRNA指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。mRNA中攜帶的遺傳信息通過(guò)轉(zhuǎn)譯轉(zhuǎn)而體現(xiàn)為蛋白質(zhì)大分子中氨基酸的排列次序。返回

轉(zhuǎn)錄核苷酸序列――核苷酸序列轉(zhuǎn)譯核苷酸序列――氨基酸序列3、蛋白質(zhì)合成的第一步是mRNA的合成

mRNA合成需要：

以四種三磷酸核苷為原料ATP、GTPUTP、CTP；

以DNA（大分子中的一段）為模板；

由RNA聚合酶催化。

總反應(yīng)式：（NTP）n＋DNAmRNA＋DNA

mRNA的合成在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行；然后，mRNA從核內(nèi)移至細(xì)胞質(zhì)中。酶返回mRNA合成4、遺傳密碼和轉(zhuǎn)運(yùn)RNAmRNA分子中每三個(gè)核苷酸序列決定一個(gè)氨基酸，這就是通常所說(shuō)的三聯(lián)密碼子。與遺傳密碼子相對(duì)應(yīng)的反密碼子在轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）分子中。

tRNA的二級(jí)結(jié)構(gòu)呈三葉草形，它的任務(wù)是搬運(yùn)氨基酸。在tRNA分子中，一方面聯(lián)接著被搬運(yùn)的氨基酸，另一方面通過(guò)反密碼子把氨基酸安置到合適的位置上去。返回遺傳密碼表返回轉(zhuǎn)運(yùn)RNA（tRNA）

5、蛋白質(zhì)合成的第二步需依托核糖體

核糖體由蛋白質(zhì)和RNA組成，后者稱(chēng)為:

核糖體RNA（rRNA）。在細(xì)胞質(zhì)中，mRNA先與核糖體結(jié)合。蛋白質(zhì)合成第一個(gè)tRNA把一個(gè)氨基酸放在肽鏈起始位置上；另一個(gè)tRNA帶來(lái)第二個(gè)氨基酸。下圖

第一個(gè)氨基酸以羧基聯(lián)到第二個(gè)氨基酸上，形成肽鍵。核糖體向右移三個(gè)核苷酸位置，第一個(gè)tRNA脫落,準(zhǔn)備好位置迎接第三個(gè)tRNA及其所帶的氨基酸。

下圖合成過(guò)程連續(xù)進(jìn)行下圖

直到在mRNA上出現(xiàn)休止符號(hào)的密碼子。于是，不再有新的tRNA上來(lái)，肽鏈合成結(jié)束。核糖體與mRNA脫開(kāi)。下圖返回

蛋白質(zhì)合成中還有其他加工步驟。包括:

A、蛋白質(zhì)大分子折疊；

B、糖基和其他基團(tuán)的修飾；

C、蛋白質(zhì)分子向細(xì)胞各部位的運(yùn)送等等。返回蛋白質(zhì)分子折疊

哇！

終于結(jié)束了。。。細(xì)胞——生物體的基本結(jié)構(gòu)

單位一、細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立二、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能

三、細(xì)胞分裂和細(xì)胞周期

四、細(xì)胞分化、衰老與死亡

1、細(xì)胞學(xué)說(shuō)的主要的內(nèi)容

17世紀(jì)中葉，顯微鏡被用于生物學(xué)研究，用顯微鏡觀察來(lái)自樹(shù)皮的木栓，看到一個(gè)個(gè)“小室”結(jié)構(gòu)，稱(chēng)之謂“Cell”（細(xì)胞）。

一、細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立

(本節(jié)見(jiàn)參考書(shū)第16-17頁(yè)）

人們用顯微鏡觀察各種生物，包括微生物和動(dòng)、植物的細(xì)微構(gòu)造，到處都看到細(xì)胞結(jié)構(gòu)。逐漸形成一個(gè)觀念：各種生物都是由細(xì)胞組成的。圖一返回

英國(guó)科學(xué)家霍克（R.Hook,1635-1703),27歲成為英國(guó)皇家學(xué)會(huì)領(lǐng)導(dǎo)成員,發(fā)表對(duì)木栓的觀察,命名Cell。荷蘭人列文虎克（AntonivonLeeuwenhoek,1623-1723）用自磨鏡片做成顯微鏡第一次觀察了活的細(xì)菌和原生動(dòng)物。

19世紀(jì)初，兩位德國(guó)生物學(xué)家施萊登和施旺正式明確提出：

細(xì)胞是植物體和動(dòng)物體的基本結(jié)構(gòu)單位。

這個(gè)觀點(diǎn)，經(jīng)過(guò)后來(lái)的豐富和發(fā)展，形成公認(rèn)的細(xì)胞學(xué)說(shuō)：

（1）細(xì)胞是所有動(dòng)、植物的基本結(jié)構(gòu)單位。

（2）每個(gè)細(xì)胞相對(duì)獨(dú)立，一個(gè)生物體內(nèi)各

細(xì)胞之間協(xié)同配合。

（3）新細(xì)胞由老細(xì)胞繁殖產(chǎn)生。2、細(xì)胞學(xué)說(shuō)的科學(xué)意義

細(xì)胞學(xué)說(shuō)的提出先于進(jìn)化論約20年，它與進(jìn)化論一起，奠定了生物科學(xué)的基礎(chǔ)。細(xì)胞學(xué)說(shuō)使生命世界有機(jī)結(jié)構(gòu)多樣性的統(tǒng)一，從哲學(xué)推斷走向自然科學(xué)論證。

細(xì)胞學(xué)說(shuō)被認(rèn)為是19世紀(jì)自然科學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)之一。

值得注意的是，從兩篇經(jīng)典的論文看來(lái)，細(xì)胞學(xué)說(shuō)不但關(guān)系到生物體的構(gòu)造，也關(guān)系到生物體的生長(zhǎng)與發(fā)育。

最初提出細(xì)胞學(xué)說(shuō)觀點(diǎn)的兩篇論文是:

德國(guó)植物學(xué)家施萊登1838年發(fā)表的論文:『論植物發(fā)現(xiàn)』;

德國(guó)動(dòng)物學(xué)家施旺1839年發(fā)表的論文:『動(dòng)、植物結(jié)構(gòu)與生長(zhǎng)相似性的顯微研究』。返回有沒(méi)有非細(xì)胞生命？19世紀(jì)末，人們逐漸發(fā)現(xiàn)比細(xì)菌還小的“傳染性的活性成份”，稱(chēng)為病毒。

1930s－1940s期間弄清病毒的化學(xué)本質(zhì)和電鏡結(jié)構(gòu)?？磥?lái)，病毒是一類(lèi)不具細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生命形態(tài)。

最簡(jiǎn)單的病毒僅由核酸大分子和蛋白質(zhì)大分子組成。但是，病毒顆粒必需進(jìn)入寄主活細(xì)胞才能表現(xiàn)出生命的各方面特性。二、細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能

（本節(jié)見(jiàn)參考書(shū)第47-57頁(yè)）1、動(dòng)物細(xì)胞的典型結(jié)構(gòu)

細(xì)胞膜和生物膜

磷脂和鞘脂分子具有一個(gè)共同的特征――一個(gè)極性的頭兩個(gè)非極性的尾巴。在水環(huán)境中，這類(lèi)分子會(huì)自發(fā)形成脂雙層微囊。返回動(dòng)物細(xì)胞模式圖返回在水中的脂雙層微囊

細(xì)胞膜的框架，就是脂雙層，還有蛋白質(zhì)“鑲嵌”其中。1970s提出的流動(dòng)鑲嵌學(xué)說(shuō),強(qiáng)調(diào)了生物膜中脂分子和蛋白質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)。

這樣的膜結(jié)構(gòu)不但用以組成細(xì)胞膜，還用以分割形成各種細(xì)胞器，所以,統(tǒng)稱(chēng)生物膜。返回細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

由單層生物膜圍成。是蛋白質(zhì)合成、修飾和分泌；脂類(lèi)合成的場(chǎng)所。

細(xì)胞核由兩層生物膜圍成，遺傳信息貯藏在核內(nèi)，是DNA復(fù)制和RNA合成場(chǎng)所。返回細(xì)胞核結(jié)構(gòu)返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)

溶酶體

由單層生物膜圍成，是生物大分子分解的場(chǎng)所。

高爾基體

由單層生物膜圍成，與蛋白質(zhì)修飾和分泌有關(guān)。

返回溶酶體結(jié)構(gòu)返回高爾基體結(jié)構(gòu)

細(xì)胞質(zhì)

有多種蛋白質(zhì)和酶，是糖酶解和糖元合成等反應(yīng)的場(chǎng)所。

線粒體

由雙層生物膜圍成，是生物氧化、產(chǎn)生能量的場(chǎng)所。返回線粒體結(jié)構(gòu)

細(xì)胞骨架

由蛋白質(zhì)亞基組裝成，和細(xì)胞形狀、遷移、信息傳導(dǎo)等有關(guān)。

核糖體

由RNA和蛋白質(zhì)形成的大顆粒，是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。

返回微管微絲中間纖維細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)2、植物細(xì)胞的典型結(jié)構(gòu)

與動(dòng)物細(xì)胞相比,有幾點(diǎn)不同:

植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞

有細(xì)胞壁沒(méi)有細(xì)胞壁

有葉綠體沒(méi)有葉綠體

有中央液泡沒(méi)有中央液泡

返回植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)3、真核細(xì)胞和原核細(xì)胞

細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)與動(dòng)、植物細(xì)胞不同，要簡(jiǎn)單的多。最主要的差別是細(xì)菌沒(méi)有細(xì)胞核結(jié)構(gòu)，核物質(zhì)－DNA還是有的，形成類(lèi)核區(qū)(又稱(chēng)擬核)。并且細(xì)菌細(xì)胞也沒(méi)有其他各種細(xì)胞器。返回細(xì)菌細(xì)胞結(jié)構(gòu)

依據(jù)有無(wú)細(xì)胞核，整個(gè)生命世界可以區(qū)分為兩大類(lèi)：

原核生物真核生物

細(xì)菌植物

放線菌動(dòng)物

藍(lán)藻真菌（霉菌、酵母)

等等原生動(dòng)物

藻類(lèi)

三、細(xì)胞分裂和細(xì)胞周期

（本節(jié)見(jiàn)參考書(shū)第81-86頁(yè)）1、為什么會(huì)有細(xì)胞分裂？

隨著細(xì)胞生長(zhǎng)，細(xì)胞體積增大，而細(xì)胞表面積和體積之比(表面積/體積)卻在變小。

活細(xì)胞不斷進(jìn)行新陳代謝，細(xì)胞表面擔(dān)負(fù)著輸入養(yǎng)分，排出廢物的重任。

表面積/體積

比值的下降，意味著代謝速率的受限和下降。所以，細(xì)胞分裂是細(xì)胞生長(zhǎng)過(guò)程中保持足夠表面積，維持一定的生長(zhǎng)速率的重要措施。

隨著體積增大,表面積/體積比值下降下圖半徑增大

4倍體積增大

64倍表面積增大

16倍表面積/體積從3/1下降到

0.7/1表面積/體積比值老鼠>大象返回老鼠重25

克,大象重

4

噸表面積/體積老鼠是大象的24

倍所以,老鼠的代謝速率大于大象2、

原核生物的細(xì)胞分裂

原核生物以細(xì)菌為例，細(xì)胞分裂比較簡(jiǎn)單。

細(xì)胞生長(zhǎng)增大到一定程度，DNA復(fù)制，形成兩個(gè)DNA分子，分別移到拉長(zhǎng)了的細(xì)胞兩端，中間形成新的細(xì)胞間隔，進(jìn)而形成細(xì)胞壁，成為兩個(gè)細(xì)胞。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為二分分裂。細(xì)菌細(xì)胞分裂返回3、

真核細(xì)胞的有絲分裂

大多數(shù)真核生物是多細(xì)胞生物。體細(xì)胞的分裂稱(chēng)為有絲分裂；生殖細(xì)胞形成過(guò)程中，則有與之不同的減數(shù)分裂。

細(xì)胞從前一次分裂開(kāi)始到后一次分裂開(kāi)始，這段時(shí)間稱(chēng)為一個(gè):

細(xì)胞周期。（1）細(xì)胞分裂周期細(xì)胞周期返回

通常,細(xì)胞周期可以區(qū)分為四個(gè)階段：

M期——

分裂期，在這個(gè)階段

可以在顯微鏡下看到

細(xì)胞分裂過(guò)程。

G1期——

S期——

DNA合成期

G2期——

G1期，S期和G2期又總稱(chēng)為:

分裂間期。（2）有絲分裂過(guò)程

前期

染色質(zhì)濃縮，折疊，包裝，形成光鏡下可見(jiàn)的染色體。每條染色體含兩條姊妹染色單體。

中期核膜消失，染色體排列在赤道板上。返回分裂間期有絲分裂前期中期

后期

姐妹染色單體分開(kāi)，被分別

拉向細(xì)胞兩側(cè)

末期重新形成核膜，染色體消失

細(xì)胞質(zhì)分裂

胞質(zhì)形成間隔，最終

分開(kāi)為兩個(gè)細(xì)胞

返回中期后期末期細(xì)胞質(zhì)分裂有絲分裂

現(xiàn)在集中看一下在M期發(fā)生的有絲分裂過(guò)程：

前期:

染色質(zhì)濃縮，折疊，包裝，形成光鏡下可見(jiàn)的染色體，每條染色體含兩條染色單體。

中期:

核膜消失，染色體排列在赤道板上。

后期:

姐妹染色單體分開(kāi)，被分別拉向細(xì)胞兩側(cè)。

末期:

重新形成核膜，染色體消失。

細(xì)胞質(zhì)分裂:

胞質(zhì)形成間隔，最終分開(kāi)為兩個(gè)細(xì)胞。返回有絲分裂（3）染色質(zhì)和染色體

處于分裂間期的細(xì)胞，細(xì)胞核內(nèi)的DNA分子，在一些蛋白質(zhì)的幫助下，有一定程度的盤(pán)繞，形成核小體。多個(gè)核小體串在一起形成染色質(zhì)。所以，染色質(zhì)是在細(xì)胞分裂間期遺傳物質(zhì)存在的形式。核小體和染色質(zhì)返回

核小體直徑10nm，光鏡下看不到。當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入M期時(shí)，染色質(zhì)折疊包裝，大約壓縮8400

倍，形成光鏡下可以看到的染色體。染色體返回

應(yīng)記住，在染色體出現(xiàn)時(shí)，細(xì)胞已經(jīng)過(guò)S期完成DNA復(fù)制，已由原來(lái)的每個(gè)DNA分子復(fù)制出兩個(gè)DNA分子。所以，每條染色體由兩條姐妹染色單體組成。

通常把體細(xì)胞稱(chēng)為雙倍體細(xì)胞，體細(xì)胞的遺傳物質(zhì)的總含量為2n。在細(xì)胞分裂中，在光鏡下可以看到染色體時(shí)，已經(jīng)過(guò)DNA復(fù)制，這時(shí)遺傳物質(zhì)的總量已經(jīng)是

4n了。細(xì)胞分裂完成時(shí)，出現(xiàn)的兩個(gè)子細(xì)胞又都回復(fù)為

2n。

不同物種的細(xì)胞，染色體數(shù)目不同。所以，染色體數(shù)目也是不同物種細(xì)胞的特征。因?yàn)?，?duì)大多數(shù)物種來(lái)說(shuō)，體細(xì)胞是2n的，所以染色體數(shù)目通常為偶數(shù)。

物種染色體數(shù)目物種染色體數(shù)目

人

46

豌豆

14

小鼠

40

玉米

20

爪蟾

36

小麥

42

果蠅

8

酵母

32

4、

真核細(xì)胞的減數(shù)分裂

（1）減數(shù)分裂發(fā)生在產(chǎn)生生殖細(xì)胞的過(guò)程中。生殖細(xì)胞包括卵細(xì)胞和精子細(xì)胞。它們的遺傳物質(zhì)總量?jī)H為體細(xì)胞的一半，稱(chēng)為n細(xì)胞。

由2n的體細(xì)胞產(chǎn)生

n

的生殖細(xì)胞，需要經(jīng)過(guò)減數(shù)分裂。返回減數(shù)分裂

（2）、減數(shù)分裂后，細(xì)胞中染色體數(shù)目減少一半。

減數(shù)分裂可以分為兩個(gè)階段：

第一次減數(shù)分裂：DNA復(fù)制一次，

細(xì)胞分裂一次。第二次減數(shù)分裂：DNA不復(fù)制,細(xì)胞再分裂一次。

結(jié)果，子細(xì)胞染色體數(shù)目減半，遺傳物質(zhì)總量由2n變?yōu)閚。

總之，減數(shù)分裂就是DNA復(fù)制一次，細(xì)胞連續(xù)分裂兩次，結(jié)果由一個(gè)2n細(xì)胞分出4個(gè)

n細(xì)胞。（3）、減數(shù)分裂豐富基因組合

減數(shù)分裂的特點(diǎn):

一是子細(xì)胞染色體數(shù)減半;

二是子細(xì)胞基因組合大為豐富。

基因組合的豐富由兩個(gè)原因造成。

首先，體細(xì)胞的染色體實(shí)際上是由兩套同源染色體組成。人的細(xì)胞有4６條染色體，實(shí)際上可以看作2２對(duì)同源染色體加上兩條性染色體。返回人的體細(xì)胞染色體

在減數(shù)分裂的第一次分裂時(shí)，每對(duì)同源染色體分別分配至兩個(gè)子細(xì)胞。于是父源的同源染色體和母源的同源染色體以不同組合，分配到兩個(gè)子細(xì)胞中去。這樣，產(chǎn)生不同染色體組合的配子種型大增。

其次，在第一次減數(shù)分裂中，還發(fā)生同源染色體配對(duì)，配對(duì)后還發(fā)生同源染色體之間的染色體交叉和基因重組。這使基因組合狀況更為復(fù)雜化。同源染色體配對(duì)和染色體交叉,造成基因重組下圖返回染色體交叉的電鏡圖

所以，經(jīng)由減數(shù)分裂產(chǎn)生的生殖細(xì)胞，其基因組合表現(xiàn)極大的豐富和多樣化。結(jié)果是,有性生殖的后代具有更豐富的基因組合，具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和進(jìn)化潛能。四、細(xì)胞的分化、衰老與死亡

（本節(jié)見(jiàn)參考書(shū)第86-94頁(yè)）1、

細(xì)胞的分化

成年人全身細(xì)胞總數(shù)約1012個(gè)。

細(xì)胞種類(lèi)有200多種。這么多種類(lèi)細(xì)胞均來(lái)自

一個(gè)受精卵細(xì)胞。

細(xì)胞分化的定義：發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生差異的過(guò)程稱(chēng)為細(xì)胞分化。上皮細(xì)胞脂肪細(xì)胞平滑肌細(xì)胞心肌細(xì)胞下圖返回神經(jīng)元細(xì)胞正在受精的卵細(xì)胞返回

細(xì)胞分化不但發(fā)生在胚胎階段和發(fā)育過(guò)程中，亦發(fā)生在成人階段。如：人體血細(xì)胞的產(chǎn)生。

分化以后不同種類(lèi)的細(xì)胞，

形態(tài)不同，

功能不同，

基因表達(dá)不同，

代謝活動(dòng)也不同。紅血球白血球血小板返回好多種血細(xì)胞都由生血干細(xì)胞分化而來(lái)。返回胰臟細(xì)胞眼晶體細(xì)胞（胚胎）神經(jīng)細(xì)胞糖酵解酶基因晶體蛋白基因胰島素基因血紅蛋白基因不同種類(lèi)細(xì)胞，形態(tài)、代謝和基因表達(dá)都不同

2、細(xì)胞的衰老

衰老是人們永恒的議題，至今仍是一個(gè)迷。

人體衰老時(shí)，身體各部分功能都發(fā)生衰老。返回早衰癥是人體衰老中的一種病癥一名男子從36歲到75歲味覺(jué)喪失64％腎小球減少44％腎小球過(guò)濾率減少31％脊神經(jīng)元減少37％神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢10％腦供血量減少20％肺活量減少

44％返回

身體的衰老是以細(xì)胞衰老為基礎(chǔ)的。實(shí)驗(yàn)證明，細(xì)胞有著明顯的衰老過(guò)程。

體外培養(yǎng)成纖維細(xì)胞來(lái)自胎兒可傳代50次（與供體年齡

來(lái)自成人可傳代20次有關(guān)）來(lái)自小鼠可傳代14－28次（與供體物種來(lái)自烏龜可傳代90－125次特性有關(guān)）返回

亦有人強(qiáng)調(diào)，人體衰老時(shí)，并非全身細(xì)胞均衡衰老，而是部分細(xì)胞衰老，導(dǎo)致整體機(jī)能失調(diào)。激素系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)的衰老對(duì)全身的影響最大。

衰老的機(jī)理，尚不清楚，有各種學(xué)說(shuō)。自由基假說(shuō)是其中廣為人們接受的一種假說(shuō)。

生物氧化中產(chǎn)生自由基，自由基破壞生物大分子——蛋白質(zhì)、核酸、脂類(lèi)等。使得細(xì)胞結(jié)構(gòu)破壞，基因突變，導(dǎo)致細(xì)胞衰老。

人體存在著清除自由基機(jī)制，這些淬滅自由基機(jī)制受遺傳控制。H2OH?＋OH?返回帶有不成對(duì)電子的基團(tuán)稱(chēng)為自由基自由基的反應(yīng)活潑性特別強(qiáng)

3、

細(xì)胞凋亡

多細(xì)胞生物個(gè)體的一生中，不斷發(fā)生構(gòu)成身體的細(xì)胞的死亡。

有兩種細(xì)胞死亡：

因環(huán)境因素突變或病原物入侵而死亡，稱(chēng)為病理死亡，或細(xì)胞壞死。

因個(gè)體正常生命活動(dòng)的需要，一部分細(xì)胞必定在一定階段死去，稱(chēng)細(xì)胞凋亡。細(xì)胞凋亡是普遍存在的

變態(tài)：

蝌蚪

青蛙

昆蟲(chóng)、卵

幼蟲(chóng)

成蟲(chóng)

哺乳類(lèi):

皮膚，指（趾）甲

紅細(xì)胞：

分化成熟

失去細(xì)胞核

凋亡

淋巴細(xì)胞：95%以上在成熟之前死去，不到5%成熟后只存活一至幾天

T—細(xì)胞殺傷靶細(xì)胞的機(jī)制之一，

就是誘使靶細(xì)胞凋亡

癌細(xì)胞亦可看作是凋亡失控了的細(xì)胞。細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死有明顯區(qū)別:

細(xì)胞凋亡細(xì)胞壞死

ApoptosisNecrosis

細(xì)胞變圓,與周?chē)?xì)胞脫開(kāi)細(xì)胞外形不規(guī)則變化核染色質(zhì)凝聚溶酶體破壞細(xì)胞膜內(nèi)陷細(xì)胞膜破裂細(xì)胞分為一個(gè)個(gè)小體胞漿外溢被周?chē)?xì)胞吞噬引起周?chē)装Y反應(yīng)

細(xì)胞凋亡受基因控制。線蟲(chóng)是研究細(xì)胞凋亡的理想材料。

每條線蟲(chóng)具有1090個(gè)細(xì)胞，其中131個(gè)細(xì)胞在發(fā)育過(guò)程中凋亡。從線蟲(chóng)中找到若干控制細(xì)胞凋亡的基因。(CaenorbabditisElegans)

1031個(gè)細(xì)胞，131個(gè)細(xì)胞凋亡找到一系列與細(xì)胞凋亡有關(guān)的基因

ced-3、ced-4

誘發(fā)、啟動(dòng)凋亡

ced-9

抑制凋亡

①

ced-3、ced-4

基因突變或缺失，使凋亡受阻②移入ced-9

使凋亡受阻③失去ced-9

使細(xì)胞凋亡秀麗隱桿線蟲(chóng)秀麗隱桿線蟲(chóng)返回謝謝大家的合作！再見(jiàn)！從基因到基因工程

一、

孟德?tīng)枌W(xué)說(shuō)奠定了遺傳學(xué)基礎(chǔ)二、

基因是一段DNA序列

三、

基因工程的操作和應(yīng)用

生命最重要的本質(zhì)之一是性狀特征自上代傳至下代——遺傳。

今天，從遺傳學(xué)研究衍生出來(lái)的基因工程技術(shù)，已構(gòu)成生物技術(shù)的核心，在實(shí)際應(yīng)用中顯示出極大的潛力。一、孟德?tīng)枌W(xué)說(shuō)奠定了遺傳學(xué)基礎(chǔ)

（本節(jié)見(jiàn)參考書(shū)第101-107頁(yè)）

在孟德?tīng)栆郧?，人們看到遺傳現(xiàn)象，猜想遺傳是有規(guī)律的，甚至在農(nóng)牧業(yè)育種中實(shí)際運(yùn)用了遺傳規(guī)律，但是，一直找不到研究遺傳規(guī)律的恰當(dāng)方法。

孟德?tīng)枺?822－1884）從1856年起開(kāi)始豌豆試驗(yàn)。

孟德?tīng)柕幕痉椒ㄊ请s交。他挑選了七對(duì)性狀。

經(jīng)過(guò)近10年的潛心研究，孟德?tīng)柊l(fā)表了他的研究報(bào)告。其內(nèi)容可概括兩個(gè)定律。

返回孟德?tīng)?1822-1884)返回豌豆雜交操作孟德?tīng)栄芯康钠邔?duì)性狀1、孟德?tīng)柕谝欢桑蛛x律

他用一對(duì)性狀雜交，子一代全為顯性性狀，子一代之間自交，子二代為：

顯性性狀：隱性性狀＝3：1

返回孟德?tīng)柗蛛x律2、孟德?tīng)柕诙桑杂山M合律

他用兩對(duì)性狀雜交，子一代全為顯性性狀，子一代之間雜交，子二代出現(xiàn)四種性狀，其數(shù)量比例為9：3：3：1

返回孟德?tīng)栕杂山M合律黃圓綠圓黃皺綠皺3、孟德?tīng)枌W(xué)說(shuō)的要點(diǎn)

依據(jù)上面的試驗(yàn)結(jié)果，孟德?tīng)栒J(rèn)為，每株豌豆植株中的每一對(duì)性狀，都是由一對(duì)遺傳因子所控制的，遺傳因子有顯性因子和隱性因子之分。

當(dāng)一株植株中控制某一對(duì)性狀的一對(duì)遺傳因子均為隱性因子時(shí)，該植株才表現(xiàn)出隱性性狀（如白花或綠色豆粒）。其他情況下，包括一對(duì)遺傳因子均為顯性，或一個(gè)顯性一個(gè)隱性，均表現(xiàn)出顯性性狀（如紫花或黃色豆粒）。這一點(diǎn)在分離律實(shí)驗(yàn)中看的很清楚。

當(dāng)兩對(duì)性狀一起加以研究時(shí),顯性和隱性的基本規(guī)律仍與上面相同,但要加上一條,控制不同性狀的遺傳因子,在傳代中各自獨(dú)立,互不干擾,出現(xiàn)自由組合現(xiàn)象。

返回孟德?tīng)栕杂山M合律黃圓綠圓黃皺綠皺4、孟德?tīng)枌W(xué)說(shuō)的重要意義

（1）孟德?tīng)柕谝淮蚊鞔_提出遺傳因子的概念,并且提出了遺傳因子控制遺傳性狀的若干規(guī)律：

?

大多數(shù)生物體通常由

一對(duì)遺傳因

子（后來(lái)稱(chēng)為兩個(gè)等位基因）控

制同一性狀。這樣的生物體稱(chēng)為

2n個(gè)體。

?

遺傳因子可以區(qū)分為顯性和隱性。

?

控制不同性狀的遺傳因子是各自

獨(dú)立的。

（2）孟德?tīng)柼岢隽穗s交、自交、回交等一套科學(xué)有效的遺傳研究方法，來(lái)研究遺傳因子的規(guī)律。孟德?tīng)杽?chuàng)立的這套方法一直沿用到1950s，才被分子遺傳學(xué)方法取代。

思考題

已知：控制鸚鵡羽毛顏色的有四個(gè)等位基因（即兩對(duì)基因）：B、b、C、c。

B－使羽毛顏色呈黃色

C－使羽毛顏色呈藍(lán)色

b和c是隱性基因，不產(chǎn)生色素。

下圖返回

問(wèn)：

（1）寫(xiě)出圖中四個(gè)鸚鵡的基因型。

（2）基因型為BbCc的鸚鵡應(yīng)為什么顏色？

（3）兩只基因型為BbCc的鸚鵡所產(chǎn)生的后代是什么情況？二、基因是一段DNA序列

（本節(jié)見(jiàn)參考書(shū)第107-113頁(yè)）

“遺傳因子/基因”的設(shè)想一經(jīng)提出，便推動(dòng)人們?nèi)ふ遥ヌ剿?/p>

基因在哪里？基因是什么？

1、基因在染色體上

顯微鏡技術(shù)與染色技術(shù)的發(fā)展，使人們注意到，細(xì)胞分裂時(shí)，尤其是減數(shù)分裂中，染色體的行為和孟德?tīng)柼岢龅牡任换虻姆蛛x規(guī)律相當(dāng)一致，所以，確定基因在細(xì)胞核中，在染色體上。返回同源染色體分別帶著控制同一性狀的兩個(gè)等位基因顯性等位基因純合子隱性等位基因純合子雜合子

摩根實(shí)驗(yàn)室用果蠅為材料的工作，確定了基因在染色體上的分布規(guī)律。圖下圖果蠅有4對(duì)染色體下圖野生果蠅沒(méi)有現(xiàn)成的成對(duì)性狀摩根在長(zhǎng)期飼養(yǎng)中找到各個(gè)性狀的突變株。控制不同性狀的等位基因在2#染色體上的位置觸須長(zhǎng)/短身體灰/黑眼睛紅/紫翅長(zhǎng)/短下圖減數(shù)分裂時(shí)發(fā)生：染色體交叉/基因重組。返回g－身體c－

眼睛l－翅灰/黑紅/紫長(zhǎng)/短基因重組服從這樣的規(guī)則：兩個(gè)基因在染色體離得越遠(yuǎn)，重組頻率越高；兩個(gè)基因在染色體上離得越近，重組頻率越低。重組頻率

隨著生物化學(xué)的發(fā)展，蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子逐漸分離、純化出來(lái)。各方面的實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，基因的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)，而是DNA。格里菲斯的實(shí)驗(yàn)證明遺傳物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化進(jìn)入細(xì)菌，改變細(xì)菌特性。愛(ài)弗萊的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，進(jìn)入細(xì)菌改變特性的遺傳物質(zhì)是DNA，而不是蛋白質(zhì)。

2、遺傳物質(zhì)是DNA

圖下圖格里菲斯的肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)愛(ài)弗萊證實(shí)轉(zhuǎn)化物質(zhì)是DNA下圖分別用放射性同位素標(biāo)記噬菌體35S－標(biāo)記蛋白質(zhì)32P－標(biāo)記DNA返回35S標(biāo)記外殼蛋白質(zhì),感染后放射標(biāo)記不進(jìn)入大腸桿菌細(xì)胞32P標(biāo)記DNA,感染后放射標(biāo)記進(jìn)入大腸桿菌細(xì)胞

3、華生和克里克提出DNA雙螺旋模型。

DNA雙螺旋模型說(shuō)明DNA分子能

夠充當(dāng)遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)。

按照雙螺旋模型，在細(xì)胞分裂時(shí)，DNA的合成應(yīng)是“半保留復(fù)制”的模式。DNA雙螺旋模型返回下圖半保留復(fù)制返回證實(shí)半保留復(fù)制的實(shí)驗(yàn)細(xì)菌培養(yǎng)在含15N

的培養(yǎng)基中細(xì)菌培養(yǎng)在含14N

的培養(yǎng)基中一代兩代

4、DNA作為遺傳物質(zhì)的功能

（1）貯藏遺傳信息的功能

（2）傳遞遺傳信息的功能

（3）表達(dá)遺傳信息的功能

由此，克里克提出中心法則,確定遺傳信息由DNA通過(guò)RNA流向蛋白質(zhì)的普遍規(guī)律。DNADNARNA蛋白質(zhì)中心法則遺傳信息儲(chǔ)存在核酸中遺傳信息由核酸流向蛋白質(zhì)返回

5、基因理論中的許多復(fù)雜情況

以孟德?tīng)枌W(xué)說(shuō)為開(kāi)端的遺傳理論，發(fā)展到以DNA分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的分子遺傳學(xué)，使我們對(duì)遺傳規(guī)律有了確切的理解。

應(yīng)該看到，實(shí)際上生命世界的遺傳現(xiàn)象遠(yuǎn)比上面談到的要復(fù)雜得多。

一個(gè)基因一個(gè)性狀？不一定。例如膚色的控制至少有三個(gè)基因參與。

基因決定性狀，環(huán)境還起不起作用？在基因型確定的基礎(chǔ)上,環(huán)境常常會(huì)影響表型。

遺傳和變異是遺傳學(xué)的重要內(nèi)容。子代總是與親代相像，又有一些不像。返回人的膚色至少由三個(gè)基因控制返回產(chǎn)生黑色素的酶在較高溫度下失活，所以毛色在端點(diǎn)位置呈黑色環(huán)境影響表型三、基因工程技術(shù)和應(yīng)用

（本節(jié)見(jiàn)參考書(shū)第138-151頁(yè)）1、基因工程技術(shù)

基因工程是生物技術(shù)的核心部分。基因工程的操作可以簡(jiǎn)述如下：基因工程的操作流程返回

將外源基因（又稱(chēng)目的基因，是一段DNA片斷）組合到載體DNA

分子中去，再把它轉(zhuǎn)到受體細(xì)胞（亦稱(chēng)寄主細(xì)胞）中去，使外源基因在寄主細(xì)胞中增值和表達(dá)，從而得到期望的由這個(gè)外源基因所編碼的蛋白質(zhì)。

所以，基因工程的操作包含以下步驟：

獲得目的基因

構(gòu)造重組DNA分子

轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)染

表達(dá)

蛋白質(zhì)產(chǎn)物的分離純化

到哪里去找目的基因？一般來(lái)說(shuō)，人的基因，要從人體的組織細(xì)胞中去找；小鼠的基因要從小鼠的組織細(xì)胞中去找。

從組織細(xì)胞中可以分離得到人/小鼠的全套基因，稱(chēng)為基因文庫(kù)。文庫(kù)中基因總數(shù)就人來(lái)說(shuō)約有3萬(wàn)個(gè)基因。如何從中把需要的基因找出來(lái)？

采取“釣”的辦法。這個(gè)辦法通常稱(chēng)為印跡法。

（1）獲得目的基因

返回印跡法內(nèi)切酶切開(kāi)DNA電泳印跡轉(zhuǎn)移放射性探針雜交膠片顯影印跡法的主要步驟：

（1）基因文庫(kù)－DNA用限制性內(nèi)切

酶處理。

（2）DNA片斷混合物通過(guò)電泳分離。

（3）電泳后，通過(guò)印跡技術(shù)轉(zhuǎn)到酯酰

纖維薄膜上，以便操作。

（4）用已知小片斷DNA作為探針，

互補(bǔ)結(jié)合需要找的基因片斷。

（5）探針DNA片斷已用放射性元素

標(biāo)記，使膠片感光后可看出。

印跡法的關(guān)鍵是“分子雜交”，利用堿基配對(duì)的原則，用一段小的已知的DNA片斷去尋找（“釣”）大的未知的基因片斷。

探針DNA片斷從何而來(lái)？

根據(jù)目的蛋白的氨基酸序列，只要其中N－端15－20個(gè)氨基酸序列，按三聯(lián)密碼轉(zhuǎn)為40-60核苷酸序列，人工合成，即為探針DNA片斷。

（2）目的基因的擴(kuò)增

用上面的方法“釣”出的目的基因，數(shù)量極少，所以，接下來(lái)必須經(jīng)過(guò)擴(kuò)增，亦稱(chēng)為基因克隆。獲得相當(dāng)數(shù)量的目的基因后，才能繼續(xù)下一步操作。

克隆——生物分子，細(xì)胞，生物個(gè)體的無(wú)性增殖過(guò)程都稱(chēng)為克隆。返回

（3）PCR——

把尋找目的基因和擴(kuò)增目的基因兩步操作并成一步。

PCR法，又稱(chēng)多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是近年來(lái)開(kāi)發(fā)出來(lái)的基因工程新技術(shù)，它的最大優(yōu)點(diǎn)是把目的基因的尋找和擴(kuò)增，放在一個(gè)步驟里完成。PCR操作流程90

0C500C700C返回PCR反應(yīng)分三步完成：

第一步

——90

0C高溫下，使混合物的DNA片斷因變性而成單鏈。

第二步

——500C溫度下，引物DNA結(jié)合在適于配對(duì)的DNA片斷上。

第三步

——700C溫度下，由合成酶（DNA高溫聚合酶）催化，從引物開(kāi)始合成目的基因DNA。

PCR的三個(gè)步驟為一次循環(huán)，約需5－10分鐘。每經(jīng)一次循環(huán)，所找到的目的基因擴(kuò)充一倍。經(jīng)過(guò)20次循環(huán)，即可擴(kuò)增

106

倍，總共只需幾個(gè)小時(shí)。

（4）構(gòu)造重組DNA分子

首先要有載體。

載體有好幾種，常用的有：

質(zhì)粒－－環(huán)狀雙鏈小分子DNA，適于做小片斷基因的載體。

噬菌體DNA－－線狀雙鏈DNA，適于做大片斷基因的載體。返回用質(zhì)粒構(gòu)建重組DNA分子返回用噬菌體DNA構(gòu)建重組DNA分子

其次要把目的基因“裝”到載體中去?！鞍惭b”的過(guò)程，需要好幾種工具酶，其中關(guān)鍵的酶叫

限制性內(nèi)切酶。

此酶識(shí)別一定堿基序列，有的還可切出“粘性”末端，使得目的基因和載體的連接非常容易。圖一圖二下圖限制性內(nèi)切酶識(shí)別特定的堿基序列返回重組DNA分子的構(gòu)建限制性內(nèi)切酶造成粘性末端有利于

（5）轉(zhuǎn)化/轉(zhuǎn)染—表達(dá)—蛋白質(zhì)分離

把構(gòu)造好的重組DNA分子送進(jìn)寄主細(xì)胞，亦需要適當(dāng)?shù)募夹g(shù)方法。若受體細(xì)胞是細(xì)菌，通常稱(chēng)轉(zhuǎn)化；若受體細(xì)胞是動(dòng)/植物細(xì)胞，通常稱(chēng)轉(zhuǎn)染。

重組DNA分子進(jìn)入寄主細(xì)胞后，其中的目的基因能否表達(dá)，表達(dá)效率高低，還有很大差別。表達(dá)通常是指目的基因編碼的蛋白質(zhì)合成?；蚬こ痰淖詈笠徊?，是把所獲得的蛋白質(zhì)分離純化，得到蛋白質(zhì)產(chǎn)品。返回生產(chǎn)基因工程產(chǎn)品的生物反應(yīng)器

2、基因工程的應(yīng)用

基因工程技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)學(xué)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

（1）在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

基因工程被用于大量生產(chǎn)過(guò)去難以得到或幾乎不可能得到的蛋白質(zhì)－肽類(lèi)藥物。胰島素1000磅牛胰10克胰島素200升發(fā)酵液10克胰島素干擾素1200升人血1升發(fā)酵液2－3萬(wàn)美元/病人200－300美元/病人返回

（2）用于提高奶酪產(chǎn)量

生產(chǎn)奶酪的凝乳酶?jìng)鹘y(tǒng)上來(lái)自哺乳小牛的胃?，F(xiàn)在可以通過(guò)基因工程辦法，用酵母生產(chǎn)凝乳酶，大量用于奶酪制造。哺乳小牛凝乳酶基因胃轉(zhuǎn)入啤酒酵母

凝乳酶凝乳酶

制造奶酪返回

（3）轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和植物

轉(zhuǎn)基因動(dòng)物首先在小鼠獲得成功?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)已用于牛、羊，使得從牛/羊奶中可以生產(chǎn)蛋白質(zhì)藥物。稱(chēng)為“乳腺反應(yīng)器”工程。

轉(zhuǎn)基因植物亦已在大田中廣為播種。轉(zhuǎn)基因植物獲得新的性狀返回返回把大鼠生長(zhǎng)因子轉(zhuǎn)入小鼠得到巨大型的轉(zhuǎn)基因小鼠。

（4）工程菌在環(huán)境工程中應(yīng)用

美國(guó)GE公司構(gòu)造成功具有巨大烴類(lèi)分解能力的工程菌，并獲專(zhuān)利，用于清除石油污染。噴灑工程菌清除石油污染下圖無(wú)冰晶細(xì)菌幫助草莓抗霜凍返回哈哈，

下課了

!遺傳病和人類(lèi)基因組計(jì)劃

一、遺傳病的特征與分類(lèi)二、遺傳病的診斷與治療

三、人類(lèi)基因組計(jì)劃（HGP）一、遺傳病的特征與分類(lèi)

(本節(jié)見(jiàn)參考書(shū)第114-134頁(yè)）1902年英國(guó)醫(yī)生加洛特（A.Garrod）從家族病史，發(fā)現(xiàn)并研究了第一例遺傳病――尿黑酸癥，并發(fā)現(xiàn)該病在家族中的遺傳遵循孟德?tīng)栆?guī)律，是由單個(gè)隱性基因控制的。1、第一例遺傳病的發(fā)現(xiàn)

尤其難得是，加洛特預(yù)測(cè)，尿黑酸病病人缺乏一種酶，而正常人有，加洛特把這種遺傳病癥狀稱(chēng)為“先天性代謝差錯(cuò)”。

后來(lái)的研究證明加洛特的預(yù)見(jiàn)是對(duì)的。苯丙氨酸代謝途徑關(guān)系到三種遺傳病返回尿黑酸病苯丙酮尿癥白化病

加洛特的工作推動(dòng)了對(duì)一系列遺傳病的發(fā)現(xiàn)。

當(dāng)時(shí)，對(duì)遺傳病的認(rèn)識(shí)是：

由于某個(gè)基因的缺失、突變或異

常，導(dǎo)致一定病癥的出現(xiàn)。

可以遺傳給下一代子女。

這類(lèi)病的遺傳遵循孟德?tīng)栆?guī)律。

2、遺傳病的類(lèi)型和特征

迄今已記錄的遺傳病有

3000

多種，找到了200

多個(gè)與遺傳病有關(guān)的基因。根據(jù)基因的位置與病癥，把遺傳病分為三類(lèi)：類(lèi)型

基因在常染基因在常染基因在X－染

色體（隱性）色體（顯性）色體

只有在父母均父母一方有母/女常常是

特

攜帶缺陷基因病癥，