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、生物小分子簡介三、生物大分子的形成四、生物大分子的高級結(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)見參考書第22-47頁）

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（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、生物小分子簡介

（本節(jié)見參考書第22-37頁）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，如：溶解性質(zhì)，酸堿度，pH

水占生物體的60％以上的重量水對生物體非常重要水影響生命活動的例子：

△

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

△

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，都帶一個不對稱碳原子—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－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)、信號傳遞等）3、單糖——

多羥基醛或多羥基酮稱為糖。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均為不對稱碳原子。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

氧橋相聯(lián)成環(huán)狀－吡喃型（4）各個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）鳥脫氧核苷酸（dGMP）鳥苷酸（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)胞信號傳遞

ATP參與能量代謝5、脂類脂類是指生物體內(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－－－脂溶性的脂類種類很多，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，也可看成一個極性頭，兩條非極性尾巴。返回（1）

固醇類的內(nèi)核由4個環(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促使形成動脈硬化和心腦血管疾病三、生物大分子的形成

（本節(jié)見參考書第37-47頁）

生物大分子主要有三大類：蛋白質(zhì)、核酸、多糖它們都是由生物小分子單體通過特有的共價鍵聯(lián)結(jié)而成。1、氨基酸通過肽鍵聯(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個氨基酸殘基蛋白質(zhì)：含幾十個氨基酸殘基注意：肽鏈有方向性，氨基端（N端），羧基端（C端）返回

一個氨基酸的羧基和另一個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，稱氨基端；另一端的氨基酸殘基帶有游離羧基，稱羧基端。2、單糖通過糖苷鍵聯(lián)成多糖鏈（1）貳糖對貳糖結(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，稱還原端；另一端的糖基沒有游離的半縮醛羥基，稱非還原端。返回3、核苷酸通過磷酸二酯鍵聯(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，無尿嘧啶無胸腺嘧啶

返回

一端的核苷酸，其5－C沒有進(jìn)入磷酸二酯鍵，稱5’

末端；另一端的核苷酸，其3－C沒有進(jìn)入磷酸二酯鍵，稱3’

末端。四、生物大分子的高級結(jié)構(gòu)

（本節(jié)見參考書第37-47頁）1、蛋白質(zhì)的高級結(jié)構(gòu)

蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是指肽鏈中氨基酸的排列順序蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指鄰近幾個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)。其中最主要的特點是：生物大分子有獨特的立體結(jié)構(gòu)、空間構(gòu)型和分子整體形狀。返回返回一級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)α－螺旋β－折疊

蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)是指各條肽鏈之間的位置和結(jié)構(gòu)。所以，四級結(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)的三級結(jié)構(gòu)是指整條肽鏈盤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)的三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)返回2、維持生物大分子高級結(jié)構(gòu)的重要因素－－非共價鍵C＝O

H－O

C－N

HC－O

H3N－

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

性就是因為高級結(jié)構(gòu)破壞，大分子性質(zhì)改變，生物活性喪失。但是，

一級結(jié)構(gòu)尚未破壞。

注意：雙硫鍵也在維持蛋白質(zhì)高級結(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、核酸的高級結(jié)構(gòu)（1）DNA雙螺旋A、兩條反向平行的核苷酸鏈共同盤繞形成雙螺旋，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、兩條鏈對應(yīng)堿基呈配對關(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的二級結(jié)構(gòu)，DNA的三級結(jié)構(gòu)的形成需要蛋白質(zhì)幫助。

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

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

纖維素呈長纖維狀結(jié)構(gòu)支架返回淀粉糖元纖維素再見！

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)有一個復(fù)雜的代謝網(wǎng)絡(luò)

生命活動的原動力在于生物體內(nèi)一刻不停的新陳代謝。通過新陳代謝不斷把太陽能或食物中貯存的能量，轉(zhuǎn)化為可供生命活動利用的能量，不斷制造出各種大、小分子以供生命活動所需要。體內(nèi)的新陳代謝過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所需的能量，從何而來。至于新陳代謝中產(chǎn)生的大、小生物分子，種類甚多，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)見參考書第58-61頁）1、酶的催化特點

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)點是：

催化效率高、專一性質(zhì)、可以調(diào)節(jié)。

先看看催化效率高

用簡單的實驗證明酶的催化效率：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：羧基肽酶以二價鋅離子（Zn2+）為輔助因子又如：過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可以進(jìn)行的反應(yīng)，加快其反應(yīng)速度。即使對可以進(jìn)行的反應(yīng)來說，反應(yīng)物分子應(yīng)越過一個活化能才能發(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。酶與底物的專一結(jié)合，又是酶促反應(yīng)專一性的體現(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)酶活性幾個酶或十幾個酶前后配合，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，常常是前一個酶促反應(yīng)的底物，便是下一個酶促反應(yīng)的底物。

一條代謝途徑的終產(chǎn)物，有時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)果使這個酶活性下降，從而使整條代謝途徑的反應(yīng)速度慢起來。這種情況稱為“反饋抑制”。值得注意的是，發(fā)生反饋抑制時，代謝終產(chǎn)物與酶結(jié)合時，是非共價結(jié)合，是可逆的。返回第一個酶（有活性）第一個酶（無活性）終產(chǎn)物終產(chǎn)物（調(diào)節(jié)物）結(jié)合在調(diào)節(jié)中心

共價調(diào)節(jié)

有時候，酶蛋白分子可以和一個基團(tuán)形成共價結(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)酶活性的情況稱為酶的共價調(diào)節(jié)。返回糖元磷酸化酶有磷酸化位點

競爭性抑制

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

磺胺類藥物競爭性抑制細(xì)菌體內(nèi)的酶二、生命世界的能量源泉是太陽能

（本節(jié)見參考書第61-81頁）

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

每一個反應(yīng)都有兩個側(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釋放能量。返回2、ATP是生物體能量流通的貨幣一個代謝反應(yīng)釋出的能量貯入ATP，ATP所貯能量供另一個代謝反應(yīng)消耗能量時使用。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的各個方面

4、太陽能是整個生命世界的能量源泉綠色植物和光合細(xì)菌把太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，利用太陽能合成有機(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)菌利用太陽能的過程稱為光合作用。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的各個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，又可以分為兩個步驟：光反應(yīng)：在葉綠素參與下，把光能用來劈開水分子，放出O2，同時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，生成糖類化合物。這個過程不需要光。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)見參考書第65-70頁）

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、

糖酵解途徑六個碳的葡萄糖分解為兩個三碳的丙酮酸，凈得兩個ATP，同時還產(chǎn)生

NADH。糖酵解途徑可以在無氧情況下進(jìn)行，但是要解決NADH變回到NAD＋問題。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，處于低能水平。傳遞過程中釋出的能量，用于產(chǎn)生ATP。

總之，一個葡萄糖分子經(jīng)過：

無氧糖酵解途徑丙酮酸2個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、氨基酸、核苷酸等，都可以通過三羧酸循環(huán)途徑，徹底氧化為CO2和H2O，同時產(chǎn)生能量。

對于人體來說，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)見參考書第75-81頁）

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RNAmRNA分子中每三個核苷酸序列決定一個氨基酸，這就是通常所說的三聯(lián)密碼子。與遺傳密碼子相對應(yīng)的反密碼子在轉(zhuǎn)運RNA（tRNA）分子中。

tRNA的二級結(jié)構(gòu)呈三葉草形，它的任務(wù)是搬運氨基酸。在tRNA分子中，一方面聯(lián)接著被搬運的氨基酸，另一方面通過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tRNA把一個氨基酸放在肽鏈起始位置上；另一個tRNA帶來第二個氨基酸。下圖

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

下圖合成過程連續(xù)進(jìn)行下圖

直到在mRNA上出現(xiàn)休止符號的密碼子。于是，不再有新的tRNA上來，肽鏈合成結(jié)束。核糖體與mRNA脫開。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，用顯微鏡觀察來自樹皮的木栓，看到一個個“小室”結(jié)構(gòu)，稱之謂“Cell”（細(xì)胞）。

一、細(xì)胞學(xué)說的建立

(本節(jié)見參考書第16-17頁）

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

英國科學(xué)家霍克（R.Hook,1635-1703),27歲成為英國皇家學(xué)會領(lǐng)導(dǎo)成員,發(fā)表對木栓的觀察,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)菌和原生動物。

19世紀(jì)初，兩位德國生物學(xué)家施萊登和施旺正式明確提出：

細(xì)胞是植物體和動物體的基本結(jié)構(gòu)單位。

這個觀點，經(jīng)過后來的豐富和發(fā)展，形成公認(rèn)的細(xì)胞學(xué)說：

（1）細(xì)胞是所有動、植物的基本結(jié)構(gòu)單位。

（2）每個細(xì)胞相對獨立，一個生物體內(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)說的科學(xué)意義

細(xì)胞學(xué)說的提出先于進(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，細(xì)胞學(xué)說不但關(guān)系到生物體的構(gòu)造，也關(guān)系到生物體的生長與發(fā)育。

最初提出細(xì)胞學(xué)說觀點的兩篇論文是:

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

德國動物學(xué)家施旺1839年發(fā)表的論文:『動、植物結(jié)構(gòu)與生長相似性的顯微研究』。返回有沒有非細(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?，病毒是一類不具細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生命形態(tài)。

最簡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)見參考書第47-57頁）1、動物細(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共同的特征――一個極性的頭兩個非極性的尾巴。在水環(huán)境中，這類分子會自發(fā)形成脂雙層微囊。返回動物細(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提出的流動鑲嵌學(xué)說,強(qiáng)調(diào)了生物膜中脂分子和蛋白質(zhì)分子的運動。

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；脂類合成的場所。

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)的場所。

線粒體

由雙層生物膜圍成，是生物氧化、產(chǎn)生能量的場所。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)

與動物細(xì)胞相比,有幾點不同:

植物細(xì)胞動物細(xì)胞

有細(xì)胞壁沒有細(xì)胞壁

有葉綠體沒有葉綠體

有中央液泡沒有中央液泡

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

依據(jù)有無細(xì)胞核，整個生命世界可以區(qū)分為兩大類：

原核生物真核生物

細(xì)菌植物

放線菌動物

藍(lán)藻真菌（霉菌、酵母)

等等原生動物

藻類

三、細(xì)胞分裂和細(xì)胞周期

（本節(jié)見參考書第81-86頁）1、為什么會有細(xì)胞分裂？

隨著細(xì)胞生長，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)胞生長過程中保持足夠表面積，維持一定的生長速率的重要措施。

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)胞分裂比較簡單。

細(xì)胞生長增大到一定程度，DNA復(fù)制，形成兩個DNA分子，分別移到拉長了的細(xì)胞兩端，中間形成新的細(xì)胞間隔，進(jìn)而形成細(xì)胞壁，成為兩個細(xì)胞。這個過程稱為二分分裂。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)胞的分裂稱為有絲分裂；生殖細(xì)胞形成過程中，則有與之不同的減數(shù)分裂。

細(xì)胞從前一次分裂開始到后一次分裂開始，這段時間稱為一個:

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)分為四個階段：

M期——

分裂期，在這個階段

可以在顯微鏡下看到

細(xì)胞分裂過程。

G1期——

S期——

DNA合成期

G2期——

G1期，S期和G2期又總稱為:

分裂間期。（2）有絲分裂過程

前期

染色質(zhì)濃縮，折疊，包裝，形成光鏡下可見的染色體。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，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

分開為兩個細(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)生的有絲分裂過程：

前期:

染色質(zhì)濃縮，折疊，包裝，形成光鏡下可見的染色體，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，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，最終分開為兩個細(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，有一定程度的盤繞，形成核小體。多個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，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，細(xì)胞已經(jīng)過S期完成DNA復(fù)制，已由原來的每個DNA分子復(fù)制出兩個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，已經(jīng)過DNA復(fù)制，這時遺傳物質(zhì)的總量已經(jīng)是

4n了。細(xì)胞分裂完成時，出現(xiàn)的兩個子細(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。因為，對大多數(shù)物種來說，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)總量僅為體細(xì)胞的一半，稱為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2n細(xì)胞分出4個

n細(xì)胞。（3）、減數(shù)分裂豐富基因組合

減數(shù)分裂的特點:

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原因造成。

首先，體細(xì)胞的染色體實際上是由兩套同源染色體組成。人的細(xì)胞有4６條染色體，實際上可以看作2２對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，每對同源染色體分別分配至兩個子細(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，配對后還發(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)見參考書第86-94頁）1、

細(xì)胞的分化

成年人全身細(xì)胞總數(shù)約1012個。

細(xì)胞種類有200多種。這么多種類細(xì)胞均來自

一個受精卵細(xì)胞。

細(xì)胞分化的定義：發(fā)育過程中細(xì)胞后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生差異的過程稱為細(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。

分化以后不同種類的細(xì)胞，

形態(tài)不同，

功能不同，

基因表達(dá)不同，

代謝活動也不同。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。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，至今仍是一個迷。

人體衰老時，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歲味覺喪失64％腎小球減少44％腎小球過濾率減少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。實驗證明，細(xì)胞有著明顯的衰老過程。

體外培養(yǎng)成纖維細(xì)胞來自胎兒可傳代50次（與供體年齡

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

亦有人強(qiáng)調(diào)，人體衰老時，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)的衰老對全身的影響最大。

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

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?返回帶有不成對電子的基團(tuán)稱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，稱為病理死亡，或細(xì)胞壞死。

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

變態(tài)：

蝌蚪

青蛙

昆蟲、卵

幼蟲

成蟲

哺乳類:

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,與周圍細(xì)胞脫開細(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)胞分為一個個小體胞漿外溢被周圍細(xì)胞吞噬引起周圍炎癥反應(yīng)

細(xì)胞凋亡受基因控制。線蟲是研究細(xì)胞凋亡的理想材料。

每條線蟲具有1090個細(xì)胞，其中131個細(xì)胞在發(fā)育過程中凋亡。從線蟲中找到若干控制細(xì)胞凋亡的基因。(CaenorbabditisElegans)

1031個細(xì)胞，131個細(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秀麗隱桿線蟲返回謝謝大家的合作！再見！從基因到基因工程

一、

孟德爾學(xué)說奠定了遺傳學(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)研究衍生出來的基因工程技術(shù)，已構(gòu)成生物技術(shù)的核心，在實際應(yīng)用中顯示出極大的潛力。一、孟德爾學(xué)說奠定了遺傳學(xué)基礎(chǔ)

（本節(jié)見參考書第101-107頁）

在孟德爾以前，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)育種中實際運用了遺傳規(guī)律，但是，一直找不到研究遺傳規(guī)律的恰當(dāng)方法。

孟德爾（1822－1884）從1856年起開始豌豆試驗。

孟德爾的基本方法是雜交。他挑選了七對性狀。

經(jīng)過近10年的潛心研究，孟德爾發(fā)表了他的研究報告。其內(nèi)容可概括兩個定律。

返回孟德爾(1822-1884)返回豌豆雜交操作孟德爾研究的七對性狀1、孟德爾第一定律－－分離律

他用一對性狀雜交，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

返回孟德爾分離律2、孟德爾第二定律－－自由組合律

他用兩對性狀雜交，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

返回孟德爾自由組合律黃圓綠圓黃皺綠皺3、孟德爾學(xué)說的要點

依據(jù)上面的試驗結(jié)果，孟德爾認(rèn)為，每株豌豆植株中的每一對性狀，都是由一對遺傳因子所控制的，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性狀的一對遺傳因子均為隱性因子時，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，包括一對遺傳因子均為顯性，或一個顯性一個隱性，均表現(xiàn)出顯性性狀（如紫花或黃色豆粒）。這一點在分離律實驗中看的很清楚。

當(dāng)兩對性狀一起加以研究時,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,在傳代中各自獨立,互不干擾,出現(xiàn)自由組合現(xiàn)象。

返回孟德爾自由組合律黃圓綠圓黃皺綠皺4、孟德爾學(xué)說的重要意義

（1）孟德爾第一次明確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

一對遺傳因

子（后來稱為兩個等位基因）控

制同一性狀。這樣的生物體稱為

2n個體。

?

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

獨立的。

（2）孟德爾提出了雜交、自交、回交等一套科學(xué)有效的遺傳研究方法，來研究遺傳因子的規(guī)律。孟德爾創(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等位基因（即兩對基因）：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：

（1）寫出圖中四個鸚鵡的基因型。

（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)見參考書第107-113頁）

“遺傳因子/基因”的設(shè)想一經(jīng)提出，便推動人們?nèi)ふ?，去探?/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，尤其是減數(shù)分裂中，染色體的行為和孟德爾提出的等位基因的分離規(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

摩根實驗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對染色體下圖野生果蠅沒有現(xiàn)成的成對性狀摩根在長期飼養(yǎng)中找到各個性狀的突變株?？刂撇煌誀畹牡任换蛟?#染色體上的位置觸須長/短身體灰/黑眼睛紅/紫翅長/短下圖減數(shù)分裂時發(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/短基因重組服從這樣的規(guī)則：兩個基因在染色體離得越遠(yuǎn)，重組頻率越高；兩個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。各方面的實驗證據(jù)表明，基因的化學(xué)本質(zhì)不是蛋白質(zhì)，而是DNA。格里菲斯的實驗證明遺傳物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化進(jìn)入細(xì)菌，改變細(xì)菌特性。愛弗萊的實驗證實，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)化實驗愛弗萊證實轉(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，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)制返回證實半保留復(fù)制的實驗細(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

以孟德爾學(xué)說為開端的遺傳理論，發(fā)展到以DNA分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的分子遺傳學(xué)，使我們對遺傳規(guī)律有了確切的理解。

應(yīng)該看到，實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。

一個基因一個性狀？不一定。例如膚色的控制至少有三個基因參與。

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)見參考書第138-151頁）1、基因工程技術(shù)

基因工程是生物技術(shù)的核心部分?；蚬こ痰牟僮骺梢院喪鋈缦拢夯蚬こ痰牟僮髁鞒谭祷?/p>

將外源基因（又稱目的基因，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？一般來說，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，稱為基因文庫。文庫中基因總數(shù)就人來說約有3萬個基因。如何從中把需要的基因找出來？

采取“釣”的辦法。這個辦法通常稱為印跡法。

（1）獲得目的基因

返回印跡法內(nèi)切酶切開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－DNA用限制性內(nèi)切

酶處理。

（2）DNA片斷混合物通過電泳分離。

（3）電泳后，通過印跡技術(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？

根據(jù)目的蛋白的氨基酸序列，只要其中N－端15－20個氨基酸序列，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，接下來必須經(jīng)過擴(kuò)增，亦稱為基因克隆。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，生物個體的無性增殖過程都稱為克隆。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，又稱多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是近年來開發(fā)出來的基因工程新技術(shù)，它的最大優(yōu)點是把目的基因的尋找和擴(kuò)增，放在一個步驟里完成。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，從引物開始合成目的基因DNA。

PCR的三個步驟為一次循環(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20次循環(huán)，即可擴(kuò)增

106

倍，總共只需幾個小時。

（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，通常稱轉(zhuǎn)化；若受體細(xì)胞是動/植物細(xì)胞，通常稱轉(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?；蚬こ痰淖詈笠徊剑前阉@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)過去難以得到或幾乎不可能得到的蛋白質(zhì)－肽類藥物。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)奶酪的凝乳酶傳統(tǒng)上來自哺乳小牛的胃。現(xiàn)在可以通過基因工程辦法，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)基因動物和植物

轉(zhuǎn)基因動物首先在小鼠獲得成功?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)基因動物技術(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GE公司構(gòu)造成功具有巨大烴類分解能力的工程菌，并獲專利，用于清除石油污染。噴灑工程菌清除石油污染下圖無冰晶細(xì)菌幫助草莓抗霜凍返回哈哈，

下課了

!遺傳病和人類基因組計劃

一、遺傳病的特征與分類二、遺傳病的診斷與治療

三、人類基因組計劃（HGP）一、遺傳病的特征與分類

(本節(jié)見參考書第114-134頁）1902年英國醫(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爾規(guī)律，是由單個隱性基因控制的。1、第一例遺傳病的發(fā)現(xiàn)

尤其難得是，加洛特預(yù)測，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為“先天性代謝差錯”。

后來的研究證明加洛特的預(yù)見是對的。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

加洛特的工作推動了對一系列遺傳病的發(fā)現(xiàn)。

當(dāng)時，對遺傳病的認(rèn)識是：

由于某個基因的缺失、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。

這類病的遺傳遵循孟德爾規(guī)律。

2、遺傳病的類型和特征

迄今已記錄的遺傳病有

3000

多種，找到了200

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

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，