1、 总论1.1什么是生命？恩格斯：生命是蛋白体的存在方式，这个存在方式的基本因素在于和它周围的外部自然界的不断地新陈代谢，而且这种新陈代谢一停止，生命就随之停止，生命及随之停止，结果便是蛋白质的分解。物理学家薛定谔定义生命：生命依靠吸纳负墒，避免了趋向平衡的衰退。生命的基本特征：化学成分的同一性严整有序的结构新陈代谢生长，发育与生殖遗传，变异与进化感应性和运动1,1化学成分的同一性生物具有多样性，但生物体的化学组成基本相似；不同的生物体，其分子组成也大体相同。 物质成分基本相同C、 H、O、N、P、S、Ca 蛋白质、核酸、脂肪、糖类、维生素等多种有机分子蛋白质：由20种氨基酸组成。核酸：由8种核
2、苷酸组成。ATP(三磷酸腺苷)为贮能分子1.2 严密的组织有序的结构(1)生命的基本单位是细胞(2) 整个生物界是一个多层次的有序结构细胞是生物体的基本结构单位 单细胞生物单细胞生物和多细胞生物 单细胞生物：大肠杆菌，霍乱弧菌，酵母，疟原虫 多细胞生物：动、植物 人细胞器官系统个体群落种群组织(2) 整个生物界是一个多层次的有序结构； 生物组织层次。1,3 新陈代谢新陈代谢即通过生物体内在转化来完成的物质更新和能量交流。同化作用与异化作用:相互矛盾、相互依存；高效的物质能量转换血液中的红细胞300万/秒；肝脏和血浆中的蛋白质10天左右更新一半；转化量大：一生中水为50吨，糖为10吨，总质量是人
3、体的1200倍1,4生长，发育于与生殖生物体能通过新陈代谢的作用而不断地生长、发育。发育是指受精卵经细胞分裂、组织分化、器官形成，直至形成成熟的新个体的过程。生物体能不断地繁殖下一代，使生命得延续。1,5遗传，变异和进化遗传由基因决定，但某些性状会发生变异；可遗传的变异是生物进化的基础；进化表现为生物对环境变化的不断适应。适 应 适应有两方面的含义：（1）生物的结构都适应于一定的功能；（2）生物的结构和功能适应于该生物在一定环境条件下的生存和延续。适应是生物界普遍存在的现象。1,6感应性和运动生物接受外界刺激后会发生反应。1) 生命（生物体）的基本特征 生物对外界可产生应激反应，对环境有适生命
4、的本质特征：化学成分的同一性共同的物质基础严整有序的结构细胞是基本单位新陈代谢维持有序的结构生长、发育与生殖延续生命遗传、变异与进化不断适应环境变化感应性和运动与环境之间的相互作用生命的定义生命是具有以上共同特征的物质存在形式 从生物学角度的定义: 由核酸和蛋白质等物质组成的多分子体系，它具有不断自我更新、繁殖后代以及对外界产生反应能力。 从生物物理学角度的定义: 生命的物质基础是蛋白质和核酸; 生命运动的本质特征是不断自我更新，是一个不断与外界进行物质和能量交换的开放系统； 生命是物质的运动，是物质运动的一种高级的特殊实在形式。从物理学角度的定义“ 负熵” : 热力学第二定律：任何自发过程总
5、是朝着使体系越来越混乱，越来越无序的方向，即朝着熵增加的方向变化。 生命的演化过程总是朝着熵减少的方向进行，一旦负熵的增加趋近于零，生命将趋向终结，走向死亡。1,2 生命科学1）生命科学：是研究生物体及其活动规律的科学，广义的生命科学还包括生物技术、生物与环境，生物学及其他学科交叉的领域。2）生命科学的发展直观和经验阶段 亚里士多德，382-322 B.C 动物志 德奥弗拉斯特，373-286 B.C 植物乔木、灌木、草本的分类确定 希罗费罗斯，约300 B.C; 盖伦，约130-200 人体解剖 宋贾思勰齐民要术 明李时珍本草纲目在生产和医疗中应用突出，没有形成真正的科学体系实验生物学阶段1
6、543, 比利时，维萨里(1514-1564), 人体的结构1628, 英国，哈维(1578-1657), 心血循环论1665, 胡克(1636-1702), 显微图谱19世纪 30年代，施莱登(1804-1881), 施旺(1810-1882), 细胞学说林奈(1707-1778), 科学的生物分类法，双名法1859, 达尔文(1809-1882), 物种起源，进化论 鲁(1859-1924), 实验胚胎学 魏斯曼(1839-1914), 生物发育的种质学说遗传学建立1865 ，孟德尔 (1822-1884), 20世纪10-20年代，摩尔根(1866-1945), 经典遗传学分离，连锁和交
7、换定律，1933年诺贝尔奖 巴斯德(1822-1895), 微生物学现代生物阶段生物化学分子生物学基因组学、蛋白组学和生物信息学神经生物学、脑科学和认知科学宏观生物学和系统生物3）生命科学的分支学科按生物类群或研究对象来分；按研究的生命现象或生命过程来分；按生物结构的层次来分；按与其他学科的关系来分。 按生物类群或研究对象来分 植物学、动物学、微生物学、病毒学、人类学、古生物学、藻类学、昆虫学、鱼类学、鸟类学等等。研究的生命现象或生命过程来分 形态学、生理学、分类学、胚胎学、解剖学、遗传学、生态学、进化学、组织学、细胞学、病理学、免疫学等等。生物结构的层次 种群生物学、细胞生物学、分子生物学、
8、分子遗传学、量子生物学等等。按与其他学科的关系 生物物理学、生物化学、生物数学、生物气候学、生物地理学、仿生学，放射生物学。新的交叉学科、领域不断出现分子考古；人文生物学；基因战、基因武器；生物反恐4) 生命科学的研究方法观察、对比、与描述用感官或借助工具客观地反映和记录结构和现象。实验在人为控制和干预的条件下对研究对象表现出的现象进行的观察。人工模拟在不能对研究对象进行直接实验的情况下，用模型（包括实物模型和抽象模型）代替研究对象进行的实验。5）生命科学的研究步骤认识问题-搜集资料-提出假说-检验假说-评价数据-结果报道生物学是一门实验科学；生物学在不断的完善和发展过程中1.3 为什么要学习
9、生命科学21世纪自然科学的带头学科20 世纪后叶分子生物学的突破性成就，使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化，现已聚集起更大的力量，酝酿着更大的突破走向21世纪。生命科学的发展和进步也向数学、物理学、化学、信息、材料及许多工程科学提出了很多新问题、新思路和新挑战，带动了其他学科的发展和提高，生命科学将成为21世纪的带头学科。Science ：2003 年十大科技成就1、科学家破译4 条人体染色体2、热核聚变研究取得新突破3、国际社会合作确认非典病毒4、用干细胞培育出卵细胞和精细胞5、发现由4 个夸克组成的新粒子6、发现宇宙暗能量的重要作用7、“人类基因组外遗传计划” 启动8、DNA上制
10、造纳米晶体管取得成功9、记录DNA连续活动的原子力显微镜诞生10、光波在传播中成功止步Science ：2004 年十大科技成就1、火星上水的发现2、最小型的人类化石3、固体冷凝物的实现4、人类的克隆5、水的性质6、隐藏的基因组财富7、为世界穷人研制的药物8、动植物多样性减少9、脉冲星对10、水滴中的基因Science ：2004 年十大生命科学新闻1.美专家发现癌细胞分裂开关创基因治癌新法2.韩国科学家首次利用克隆技术获得人类胚胎干细胞3.我国科学家揭秘“寒武纪大爆发”质疑进化论4.精度大于99%的人类基因组完成图公布5.美国爆克隆奇闻人细胞与牛卵克隆出人胚胎6.成都女博士发现神秘基因可攻克
11、非典肺癌等顽症7.蛋白质指纹图谱“破译”癌症准确率90%以上8. RNA干扰技术取得突破糖尿病癌症治疗带来希望9. 美国完成大脑植入芯片试验用思想操纵电脑10. 火星曾存在生命找到诸多证据2007年世界十大科技进展新闻1.1.利用人体皮肤细胞“仿制”出胚胎干细胞。2.2.发现类似地球的太阳系外行星。3.3.全球气候变暖已是不争事实。4.4.为宇宙暗物质绘图。5.5.成功追踪到光子活动。6.6.发现多种疾病的致病基因。7.7.首次对活有机体实施“基因组移植”8.8.发明 DNA制动器。9.9.能源新技术研发获新进展。10.10.量子通信距离创下新纪录。208世界十大科技进展新闻1.美国、英国胚胎
12、干细胞研究获新进展。2.2.凤凰号探测器成功降落火星并确认火星上有水。3.3.美开发出全球运算速度最快的超级计算机。4.4.欧洲大型强子对撞机正式启动。5.美国设计出杀灭癌细胞的“纳米机器”。6.美国建立第一个人类神经细胞组织系统。7.7.铁基超导材料研究获重大进展。8.8. 创建首张完整的大脑网络地图。9.美国发现土卫六上碳氢化合物远超地球油气储量。10. 最大规模人类遗传多样性调查完成。2009年世界十大科技进展新闻1对始祖种地猿化石进行阐释的研究2. Fermi所探测到的脉冲星：证实广义相对论。3.3.神奇抗衰老药可延长哺乳动物寿命：雷帕霉素。4.4.新材料石墨烯。5.植物的ABA 受体
13、研究取得突破。6.世界首个X射线激光。7.7.基因疗法为治疗帕金森氏症带来希望：基因疗法与血液干细胞疗法相结合。8.8.首次在实物中发现磁单极子的存在。9. LCROSS月球探测器在月球上发现了水。10.10.美宇航员完成哈勃望远镜维护工作。、人类文明发展的三次技术革命：生物技术革命2121世纪创造生命！信息革命2020世纪解放大脑工业革命1919世纪解放双手人类社会的发展息息相关 人口膨胀 粮食短缺 疾病危害 环境污染 能源危机 资源匮乏 生态平衡破坏 生物物种大量消亡解决人类生存与发展所面临的一系列重大问题，在很大程度上将依赖于生命科学的发展。生命科学对人类经济、科技、政治和社会发展的作用
14、是全方位的第二章生命的化学基础及细胞2,1生命的化学基础2,1,1生物体的主要元素生物具有多样性，但生物体的化学组成基本相似大约25种元素构成常量元素： O、H、C、N 、P、S、Na、K 、Ca、Mg、Cl十一种；微量元素： Fe、Zn、Cu、Mn 、Mo 、Co 、Cr、V、Ni、Sn、F、I 、B、Si、Se十五种。组成生物体的主要元素包括C、H 、O、N、P 、S、Ca等，以上7种元素约占生物体的99.35%，其中C、H、O 、N 4种元素占96%。微量元素Fe 氧的运送和酶的活性有关，缺少时，引起缺铁性贫血。Cu 发生冠心病的主要原因，与酶的活性有关。Zn 在青少年的发育生长，癌症等
15、的发病和防治起有作用。Mo （钼）与酶的活性、食道癌的发病率和防治有关。I 缺碘产生地方性甲状腺肿，幼儿发生呆小症，Mn（锰）酶的活性有关。Co （钴）与酶的活性有关。青春期少女0.015mg/每日。V （钒）软体动物富有钒；鱼体含量较低。（镍）植物中1555ppm,人为0.1ppm；急性白血病.25 g/mlSn（锡）影响骨钙化速度；Si（硅）矽肺， Si浸润细胞。F （氟）与牙齿健康有关，缺氟产生龋齿；过多则斑齿和氟中毒。Se （硒）缺硒产生克山病，与肝功能，冠心病发病和防治有关.为什么是这20多种元素参与生命组成这个问题现在没有确切的答案。天然存在的90种元素中，有65 种元素不参与生物
16、体组成。从地球表面元素的丰度为：氧占、硅占、铝占.、铁占.、钙占.、钠占.、钾占.、镁占.、氢占。这些元素占地壳表面总量或丰度，接下去钴占.、碳占.、氯占.、氮.等2.1.2 生物体的主要分子不同的生物体，其分子组成也大体相同无机分子：无机盐和水。有机分子：蛋白质、核酸、脂类和多糖是组成生物体最重要的生物大分子。哪一种分子含量最高？水是生物体内所占比例最大的化学成分。生物大分子的基本特性结构复杂：构成生物分子的结构单元分子具有不同的排列组合，并可以进一步形成非常复杂的三维空间结构； 遵循共同的建成和分解规律：生物大分子由简单的单体小分子脱水缩合而成；分解时是通过水解反应； 碳原子的不同排列方式
17、和长短是生物分子多样性的基础；碳原子相互连接成链或成环，形成各种生物大分子的基本结构。 碳原子具有不同寻常的成键能力，提供生物大分子的碳链骨架； 不对称性； 含碳化合物共价键中贮藏大量的能量。脱水缩合反应及水解反应由生物单体分子合成生物大分子多聚体往往涉及与功能基团相关的脱水反应，又称为脱水缩合反应。使生物大分子多聚体分解为单体的分解反应往往需要有水分子参与，因此又称为水解反应。水解反应是脱水缩合反应的逆反应1) 无机分子水(water) 生命的源泉无机盐(mineral)离子调节生命的环境细胞渗透压pH酶的活化水的生物学作用机体的主要组分之一；促进物质代谢；调节体温；润滑作用；保持机体形态。
18、（2）无机盐 一般以离子状态存在，Na+ 、K+ 、Ca2+、Mg2+、Cl-、HPO4 2-作用：（1）对细胞的渗透压和pH 起着重要作用内环境稳定：pH值生物生存38.5，各种生物、各种组织均有适宜的pH范围，细胞中的离子有一定的缓冲能力。）作用：（2）酶的活化因子和调节因子，Mg2+,Ca2+（3 ）合成有机物的原料, PO43-合成磷脂、核苷酸（4）动作电位、肌肉收缩等，Na+、K+、Ca2+2）有机分子蛋白质(Protein)核酸(Nucleic acid) 糖(Carbohydrate) 脂类(Lipid) 等其中蛋白质是由氨基酸(amino acid)构成的, 核酸是由核苷酸(n
19、ucleotide) 构成因此氨基酸、核苷酸被称为构件分子(building block molecule)种生物的构件是相同的几类重要的生命物质生物体主要供能物质 糖类生命过程的能源生物体的重要构件和储能物质脂类构件，储能遗传信息的存储和传递者核酸生命信息载体遗传信息的表达者 蛋白质生命机器生命过程的催化剂（酶）2.2 糖类化合物糖广泛存在于生物界，是地球上数量最多的一类有机化合物。对于植物来说，占其干重的8590、细菌占1030、动物小于2。 糖分子含C、H 、O 3种元素，通常3者的比例为1:2:1，一般化学通式为(CH2O)n。糖类包括小分子的单糖、寡糖和多糖。从化学本质上来说，糖类是
20、多羟醛、多羟酮或其衍生物。糖类的生物学功能作为生物体的结构成分：植物、真菌以及细菌的细胞壁；昆虫和甲壳类的外骨骼等；作为生物体内的主要能源物质：生物氧化的燃料葡萄糖和能量的贮存物质淀粉和糖原等；生物体内的重要中间代谢物质：糖类通过这些中间物质为其它生物分子如氨基酸、核苷酸以及脂肪酸等提供碳骨架；作为细胞识别的信息分子：许多膜蛋白、分泌蛋白和受体蛋白都是糖蛋白，即在特定部位结合一定量的寡糖。这些糖链可能起信号识别的作用。不能水解的糖，葡萄糖、半乳糖、果糖、核糖及脱氧核糖 单糖 按所含的碳原子数可分为：三碳糖、四碳糖、五碳糖和六碳糖等。寡糖 少数几个（2-6）单糖分子连接 双糖：由两个单糖分子缩合
21、一分子水而形成的聚合物。如蔗糖、麦芽糖和乳糖 三糖：棉子糖，常见于许多植物。由半乳糖、葡萄糖、和果糖各一分子缩合而成。麦芽糖(maltose)两分子葡萄糖由糖苷键连接，蔗糖(sucrose)由一分子葡萄糖和一分子果糖通过糖苷键连接而成 乳糖(lactose) 由一分子葡萄糖和一分子半乳糖通过糖苷键连接而成多糖由很多单糖分子缩合脱水而成的分支或不分支的长链分子按组成分： 简单多糖：淀粉、糖原、纤维素、几丁质等 复杂多糖：1 糖蛋白；2 蛋白聚糖，蛋白质+糖胺聚糖（透明质酸、硫酸软骨素、肝素等）共价结合；3 糖脂。 按功能分： 贮存多糖：淀粉（直链和支链）、糖原 结构多糖：纤维素、几丁质按组成分：
22、 简单多糖：淀粉、糖原、纤维素、几丁质等 复杂多糖：1 糖蛋白；2 蛋白聚糖，蛋白质+糖胺聚糖（透明质酸、硫酸软骨素、肝素等）共价结合；3糖脂2.3 脂类(lipids)化合物脂类的组成和性质脂类是脂肪、磷脂、类固醇等类化合物的总称,是由脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物脂类分子也含C、H 、O 3种元素，但H:O远大于2，有些脂含P和N，各种脂类分子的结构可以差异很大脂类不溶于水，可溶于非极性溶剂。脂类主要包括：三酰甘油酯（中性酯）、磷脂、类固醇、萜类以及蜡。脂类的生物学功能：是生物膜的主要成分；主要能源物质，脂肪氧化时产生的能量大约是糖氧化时的二倍；参与细胞的识别；是某些生物大分子的组成；生
23、物活性物质，如-胡萝卜素、维生素E等；生物表面的保护层：保持体温、水份、抗逆等中性脂肪(动物-fat)和油(植物 -oil)由甘油(丙三醇)和脂肪酸结合成的三酰甘油酯或称为甘油三酯。脂肪：甘油三酯中含较多饱和脂肪酸，且常温下呈固态的； 油：甘油三酯中含较多不饱和脂肪酸，且常温下呈液态的。磷脂又称磷酸甘油脂，与脂肪不同之处在于甘油的一个羟基不是与脂肪酸结合成酯，而是与磷酸及其衍生物(如磷酸胆碱) 结合，形成磷脂类固醇类固醇也称甾类，以环戊烷多氢菲为基础，不含脂肪酸，但具有脂类性质，不同化合物只是在母核上连上不同的侧链基团和取代基团。生理功能 参与血液循环中脂类的运输；是细胞膜的组分；帮助油脂消化
24、吸收；性激素均是甾类化合物；皮质激素也是甾类化合物，调节糖代谢和水盐平衡其中胆固醇等脂类主要存在于动物细胞内，既是细胞膜的重要成分，也是血中脂蛋白复合体的成分，与动脉硬化有关。萜类为异戊二烯的缩合物，具有重要的生理功能。如：视黄醛、叶绿醇、胡萝卜素、维生素A等。植物油的特殊气味，如：薄荷醇、樟脑。天然橡胶是大分子萜类化合物。蜡由饱和或不饱和高级脂肪酸（14-36C）和高级醇（16-30C）形成的酯。如蜂蜡：重要组分为软脂酸（16C）和30烷醇形成的酯。皮肤表面，毛、羽、植物叶及果实表面以及昆虫体表2.4 蛋白质 蛋白质的主要种类和功能1.结构蛋白：生物结构成分，如胶原蛋白、角蛋白等；2.伸缩蛋
25、白：收缩与运动，如肌纤维中的肌球蛋白等；3.防御蛋白：如免疫球蛋白、金属硫蛋白等；4.贮存蛋白：贮存氨基酸和离子等，如酪蛋白、卵清蛋白、载铁蛋白等；5.运输蛋白：运输功能，如血液中运送O2与CO2 的血红蛋白和运送脂质的脂蛋白；控制离子进出的离子泵等；6.激素蛋白：调节物质代谢、生长分化等，如生长激素；7.信号蛋白：接受与传递信号，如受体蛋白等；8.酶：催化功能，包括参与生命活动的大多数酶。蛋白质是由20种氨基酸组成的生物大分子氨基酸结构的共同特点在于与羧基相连的碳原子（-碳原子）上都有一个氨基和一个R基；组成蛋白质的氨基酸都是L型的，所以除Gly外其它19种氨基酸都是L-氨基酸。氨基酸功能蛋
26、白质合成原材料；自身作为生物活性物质；其衍生物参与生理调节过程和催化代谢反应（如甲状腺素）；肽键、肽和多肽不同数目的aa以肽键顺序相连，形成链状分子，即是肽或多肽，通常分子量在 1500以下的为肽，在1500以上的为多肽，-NH2端为N末端写在左，另一端为C末端，写在右。蛋白质的空间结构一级结构二级结构三级结构四级结构蛋白质一级结构是靠共价键（肽键）维系的；而高级结构是靠非共价键（氢键、疏水键、离子健和范德华力）维系的。一级结构：蛋白质的一级结构是氨基酸序列，决定许多性质与功能、决定蛋白质在细胞内的定位信号、修饰信号和寿命信号（NN端第一个aaaa 残基是MetMet、SerSer、ThrTh
27、r、AlaAla、ValVal、CysCys 、GlyGly、ProPro则蛋白质寿命长，另1212种aaaa 则寿命短）二级结构：多肽链局部折叠形成的构象单元。因为肽链中C原子连有O( 略显负电性), 而N原子共价结合有H( 略显正电性), 因而可形成链内H 键，导致二级结构螺旋（-Helix）和 折叠( -Sheet)的形成。螺旋（-Helix）和 折叠( -Sheet)三级结构：在二级结构基础上，整个单体蛋白质分子或亚基由于R基团的疏水性或亲水性不同，可进一步形成的特定立体结构，即三级结构（体现生物活性）。血红蛋白的三级结构23级结构之间又有2个结构层次：结构域（domain）和特征序列
28、（motif）。四级结构：在三级结构的基础上，多亚基蛋白装配形成特定空间徘布，即蛋白质四级结构。蛋白质结构与功能的关系一级结构与功能的关系序列分析空间结构与功能的关系结构分析一级结构即氨基酸顺序 高级结构 生物学功能蛋白质的特定构象即蛋白质的三维空间结构和形态对于蛋白质的功能起决定性的作用。蛋白质变性（构象发生变化）使得其特定的功能便立即发生变化。蛋白变性的特点：蛋白质变性后，生物活性丧失，溶解度下降，粘度增加。可逆变性：盐析不可逆变性：加热、凝固2.5 核酸核酸是重要的生物大分子之一；贮存遗传信息，控制蛋白质的合成，从而控制着细胞和生物体的生命过程；核酸是由许多顺序排列的核苷酸组成的大分子，
29、包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA) ；贮存遗传信息的特殊DNA片段称为基因，它编码蛋白质的氨基酸序列。核苷酸的碱基分为两类；一类是嘧啶，是单环分子；一类是嘌呤，是双环分子。DNA的碱基是A、T 、G、C，RNA的碱基是A、U 、 G、C。特殊功能的核苷酸ATP及ADP：参与生物能量转换。GTP与GDP：参与细胞信息传递；cAMP和cGMP：第二信使或胞内信使；CoA，NAD，NADP，FAD，FMN 。核苷二磷酸和三磷酸中的焦磷酸键为高能键。由由许多核苷酸通过一个核苷酸的戊糖与另一个核苷酸的磷酸聚合串联成长链，核苷酸之间借C-3和C-5间的磷酸二酯键连接。DNA的空间结构是由许多顺
30、序排列的核苷酸单体组成的大分子，具有三级结构。DNA的一级结构是指4种核苷酸的连接和排列顺序，代表了DNA 分子的化学组成，也影响了DNA的高级结构； DNA 的二级结构是指两条多核苷酸长链以反向平行盘绕而成的双螺旋状结构，它又包括三种构象，即B-DNA、A-DNA及Z-DNA； DNA三级结构是DNA的高级结构，是指DNA双螺旋进一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构，又分为正超螺旋和负超螺旋，它们之间可以互换，但以负超螺旋为主。DNA一级结构核苷酸排列顺序主要指通过3，5-磷酸二酯键连接起来的四种脱氧核糖核苷酸在分子中的排列顺序；碱基排列顺序决定了其携带的遗传信息及行使的生物学功能；DNA的二级
31、结构DNA双螺旋结构DNA及其双螺旋结构的发现1951年 Watson 23岁丹麦的哥本哈根Wilkins教授英国剑桥大学Cavendish实验室Crick， 31岁伦敦大学Kings实验室女科学家Franklin Wilkins教授Randall 教授DNA应该是双螺旋A与T、C与G巧妙连接符合X衍射数据DNA的复制1953年 2月28日，Watson 和Crick用金属线又制出了新的DNA 模型，他们为自然科学树立了一座闪闪发光的里程碑。DNA碱基组成规律50年代Chargaff等发现；又称为碱基 “互补原则” ：aDNA中A与 T、G 与C摩尔含量相等，嘌呤与嘧啶总含量相等，A+G=C+
32、T；b DNA碱基组成具有种的特异性，但没有组织和器官的特异性；c 年龄 ,营养,环境不影响碱基组成；DNA双螺旋的意义有效的解决了遗传信息的储存、传递和自我复制提出了遗传信息的流动过程 复制DNA 转录RNA 翻译蛋白质DNA分子的三级结构；线粒体、叶绿体、细菌、质粒及一些病毒的DNA双螺旋分子尚可形成封闭环状，天然状态的环状DNA分子多扭曲成麻花状的超螺旋结构（superhelix），这些比螺旋更为复杂的结构即DNA 分子的三级结构；真核生物细胞核中DNA的超螺旋结构，以DNA双螺旋盘绕在组蛋白上形成核小体（nucleosome）。核小体是染色质（chromatin）的核心小粒，由有140
33、个碱基对的双螺旋DNA缠绕于由组蛋白（H2A、H2B 、H3及H4各二分子）组成的八聚体外面。RNA结构特点RNA大多是单链分子，是以DNA 为模板合成的； 含核糖而不是脱氧核糖；4 种核苷酸中，不含胸腺嘧啶（T），而是由尿嘧啶（U）代替了胸腺嘧啶（T）。 细胞中主要有3种RNA：即信使RNA（messenger RNA, mRNA，在细胞中占35），核糖体RNA（ribosome RNA, rRNA，占80以上）和转运RNA（transfer RNA, tRNA，占 15左右）。mRNA，即信使RNAmRNA是遗传信息的携带者。线形单链结构，在细胞核中转录DNA 上的遗传信息，再进入细胞质，
34、作为指导合成蛋白质的模板；5 端有甲基化结构，抗水解，并作为蛋白质合成的起始因子识别； 有前导序列，用于定位的功能；3 含有 polyA尾结构，有利于进入细胞质以及提高稳定性。tRNA，即转移RNAtRNA局部为双链，在3 、5 端相反一端的环上具有由3 个核苷酸组成的反密码子（环），在蛋白质合成时与mRNA 上互补的密码子相结合。tRNA起识别密码子和携带相应氨基酸的作用。倒L形三叶草形每一种氨基酸都有其相应的一种或几种tRNArRNA，核糖体RNArRNA和蛋白质共同组成核糖体，即蛋白质合成的场所。在原核生物和真核生物细胞中rRNA的种类以及核糖体的组成不同。小结生物大分子的基本性质取决于
35、有机化合物的碳骨架和功能基团。蛋白质、核酸、脂类和多糖等，都是由含有功能基团的相同或相近的单体脱水缩合而成。糖类包括单糖、寡糖和多糖。糖是生物代谢反应的重要中间代谢物，是细胞重要的结构成分，可构成核酸和糖蛋白等重要生物大分子，糖类又是生命活动的主要能源。脂类主要是由碳原子和氢原子通过共价键结合形成的非极性化合物，具有疏水性。中性脂肪和油都是由甘油和脂肪酸结合成的脂类。卵磷脂是生物膜脂质双层的主要成分。蛋白质是细胞最重要的结构成分并参与所有的生命活动过程。蛋白质的特定构像对于蛋白质的功能起决定性的作用。核酸包括脱氧核糖核酸（DNA)和核糖核酸(RNA) 两类。DNA是右旋的双螺旋结构。DNA是遗
36、传信息的携带者。贮存遗传信息的特殊DNA片段称为基因，它决定蛋白质的功能。RNA是一类单链分子，在蛋白质的合成中起重要作用。1953年Watson和Crick建立了DNA双螺旋结构理论，奠定了现代分子生物学基础。2,6细胞2.6.1 细胞及细胞生物学的发展显微镜的发明与细胞的发现“Animalcules”in a drop of pond water seen by Leeuwenhoek 300 多年前Anton van Leeuwenhoek（荷兰，1632-1723）世界上最早的显微镜，能将微小物体放大近300倍,最早看到细菌的人Leeuwenhoek 细胞学说的提出与完善：1838年，
37、德国植物学家施莱登（M J Schleiden）发表了“植物发生论”；1839年，德国动物学家施旺（T Schwann）发表了关于动植物在结构和生长中一致性的显微研究，首次提出细胞学这一名称。确立细胞学说 。1855年， Virchow完善了细胞学说细胞学说可以归纳为以下两点：1. 所有生物都由细胞和细胞的产物组成；2. 新的细胞必须经过已存在的细胞分裂而产生。2.6.2 细胞的基本概念从形态学的角度定义细胞：细胞是由膜包围的原生质团，通过质膜与周围环境进行物质和信息交流。被质膜包裹在细胞内的所有生活物质称为原生质，包括细胞核和细胞质。细胞具有不同的形态和大小。多种多样，细胞形态和大小的 差异
38、，一般与其所执行的生理功 能以及所处的环境条件有关。 细胞大小主要受核质比和表面积/体积比决定细胞是生命活动的功能单位，一切代谢活动均以细胞为基础，细胞具有独立的、有序的自控代谢体系。细胞是生物体生长发育的基础生物体的生长，部分是通过细胞体积的增长来实现；多细胞生物的生长主要是通过细胞分裂，数目增加并伴随细胞的分化来实现的；在多细胞生物中，具有不同形态和功能的细胞都是由一个受精卵分裂和分化而来的。所以，研究生物的生长发育必须以研究细胞的增值、生长与分化为基础。细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性每一个细胞，不论低等生物还是高等生物的细胞，单细胞生物或多细胞生物的细胞，结构简单或复杂的细胞，未
39、分化的细胞或分化的细胞（除极少数终极分化的细胞外），性细胞或体细胞都包含着全套的遗传信息，即全套的基因，因此，细胞具有遗传的全能性。 细胞是生命起源的归宿，是生物进化的起点；形状与大小各异的细胞是生物进化的结果。人神经细胞植物纤维细胞鸡卵人卵和精子变形虫血细胞支原体从原始细胞到原核细胞：约30 35亿年前：球形微生物和杆状细菌；从原核细胞到真核细胞：约1613 亿年前：真菌化石从单细胞到多细胞机体进化：约87亿年前。没有细胞就没有完整的生命（病毒的生命活动离不开细胞）非细胞形态的生命体病毒病毒已发现3 000余种（含40 000亚种）包括：真病毒（virus ）：DNA或RNA与蛋白质构成的核
40、酸- 蛋白质复合体；类病毒（viroid ）：感染性的RNA构成，发现约20余种，如马铃薯纺锤块类病毒；朊病毒（prion）：仅由有感染性的蛋白质构成, 如疯牛病。本节课要点细胞共性；原核和真核细胞的基本结构；细胞周期；有丝分裂和减数分裂概念和生物学意义；生物多样性；双名法、五界系统；病毒及原核生物的基本特征。细胞的共性：所有细胞表面均具有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白体构成的细胞膜体系；所有的细胞都有由两种核酸（DNA与RNA）与蛋白质分子构成的遗传信息复制与表达体系。虽然病毒以其中一种核酸作为遗传信息的载体，但病毒的复制过程往往离不开两种核酸的参与；所有的细胞都具有作为蛋白质合成的机器的核糖体；
41、细胞具有自我复制的能力，能够产生更多的细胞；而且所有细胞都以一分为二的方式进行分裂增殖。遗传物质在分裂前复制加倍，在分裂时均匀地分配到两个子细胞内；2.6.3 细胞的类别原核细胞原核细胞是地球上起源最早、结构最简单的生命形式 从原始细胞到原核细胞：约30 35亿年前：球形微生物和杆状细菌；原核细胞的特性遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状DNA构成。很多细菌在核区外还含有染色体外遗传物质，即环状质粒DNA；细胞内只有核糖体细胞器，但没有核膜和具有专门结构与功能分化的其它细胞器，而其核物质有趋于集中在一起的现象，所以，有时称为类核或拟核；细胞壁的主要成分是肽聚糖。2.6.4 真核细胞的结构细
42、胞膜和细胞壁细胞膜又称质膜，具有半透性，可选择地让物质通过；它还有一些细胞识别位点如激素的受体、抗原结合点等，具有接受外界信息、与外界通讯等功能。植物细胞的细胞膜外还有细胞壁，具有支持和保护植物细胞的功能细胞核核被膜是包在核外的双层膜，外膜可延伸与细胞质中的内质网相连。一些蛋白质和RNA分子可通过核被膜或核被膜上的核孔进入或输出细胞核。 染色质是核中由DNA和蛋白质组成并可被苏木精等染料染色的物质，染色质DNA 含有大量基因片段，是生命的遗传物质。 核仁是核中颗粒状结构，富含蛋白质和RNA，核糖体的装配场所。 染色质和核仁都被液态的核基质所包围。细胞器细胞膜内是透明粘稠并可流动的细胞质基质，细
43、胞器分布在细胞质基质中。细胞器主要包括：内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、线粒体、质体、微体、液泡、微管、微丝等。有的细胞表面还有鞭毛或纤毛。线粒体由内膜和外膜包裹的囊状结构，囊内是液态的基质。外膜平整，内膜向内折入形成一些嵴，内膜面上有ATP酶复合体。线粒体是细胞呼吸和能量代谢中心。线粒体基质中还含有DNA分子和核糖体。质体是植物细胞的细胞器，包括白色体和有色体。叶绿体是最重要的有色体，是植物光合作用的细胞 器。叶绿体也有两层膜，也含有环状的DNA和核糖体。内质网脂类双分子层为基础形成的囊腔和管道系统。光面内质网与脂类合成和代谢有关。糙面内质网膜上附有颗粒状的核糖体。核糖体是细胞合成蛋白质的
44、场所，糙面内质网合成并运输蛋白质。高尔基体是一些聚集的扁的小囊和小泡。是细胞分泌物的加工和包装场所，最后形成分泌泡将分泌物排出体外。高尔基体还与植物分裂时的新细胞壁和细胞膜的形成有关。溶酶体是单层膜小泡，由高尔基体断裂而产生, 内含多种水解酶, 可催化蛋白质、核酸、脂类、多糖等生物大分子，消化细胞碎渣和从外界吞入的颗粒。微体液泡细胞骨架由微管、肌动蛋白和中间丝构成的，维持着细胞的形态结构和内部结构的有序性。2.6.5 生物膜各类细胞器的膜（如内质网膜、内囊体膜等）、质膜和核膜在分子结构上基本相同，它们统称为生物膜。膜的结构流动镶嵌模型主要特点：有序性流动性不对称性生物膜的结构是与其功能相一致的
45、。物质的跨膜运输 被动运输简单扩散易化扩散主动运输直接消耗ATP（动物细胞）钠钾泵（植物细胞）质子泵间接消耗ATP协同运输胞吞和胞吐作用生物大分子或颗粒物质的运输真核细胞的性质具有真正的细胞核，其遗传物质DNA包被在双层膜的特殊结构中； 具有许多由膜包被的各式细胞器，即线粒体、叶绿体、高尔基体和内质网等；植物及真菌具有细胞壁，其成分分别是纤维素和几丁质；DNA 结构非常复杂，其中含有许多非编码区，而且存在多种调控机制； 具有由特异的结构蛋白装配而成的细胞骨架和细胞质基质系统。植物细胞和动物细胞植物特有的结构细胞壁（cell wall) 叶绿体（chloroplast)大液泡（vacuole)
46、胞间连丝（plasmodesmata)真核细胞和原核细胞基本结构特征的比较特征 原核细胞细胞大小 细胞膜细胞核染色体DNA核外DNA胞质区域化细胞骨架核糖体细胞增殖细胞组织真核细胞起源传统观点：由原核细胞进化而来。 从原核细胞到真核细胞：约1613 亿年前：真菌化石 渐进式进化是渐进、直接进化过程。内共生假说内共生假说的证据：细胞器DNA与原核细胞DNA相似，16SrRNA测序。 叶绿体与线粒体内共生假说： 1 独立的基因组；2 独立完整的蛋白质合成系统，而且类似原核；3 线粒体能以分裂发生繁殖以及内外膜组成和结构差异大；4 叶绿体可在异体细胞中生存。小结细胞学说可以归纳为；所有生物都由细胞和
47、细胞的产物组成；新的细胞必须经过已存在的细胞分裂而产生。原核细胞是地球上起源最早、结构最简单的生命形式。原核细胞的遗传物质分布于核区，没有以膜为基础的具特定结构与功能的细胞器，细胞壁主要化学成分是肽聚糖而区别于以纤维素为主的植物细胞壁。真核细胞具有真正的细胞核，其遗传物质DNA包被在双层膜的特殊结构中。细胞核包括核仁、核质和核膜等部分。真核细胞还具有许多由膜包被或组成的细胞器，它们包括线粒体、叶绿体、高尔基体、内质网等。膜是生命最基础的结构。典型的生物膜为蛋白质镶嵌的磷脂双分子层，具有脂类的流动特性。物质的跨膜运输包括不需要能量的被动运输和需要消耗ATP 的主动运输。生命通过繁殖而延续，繁殖是
48、生命最基本的特征之一。通过繁殖，生物的基本特征信息由父母传递给子代，这种信息传递称为遗传。2,6细胞的繁殖细胞分裂的作用一些单细胞生物，如眼虫和变形虫，一次细胞分裂可形成两个新生物体。多细胞生物，也是由一个细胞受精卵或合子经过多次分裂和分化发育形成细胞分裂是细胞繁殖的一种形式。繁殖与生殖无性繁殖与有性繁殖生物的生长也依赖于细胞分裂，细胞分裂还导致了多细胞生物的组织分化和生长发育一个多细胞生物完全长大以后，仍然需要细胞分裂的过程。这种分裂生成的新细胞可用于替代不断衰老或死亡的细胞，维持细胞的新陈代谢，或者用于生物组织损伤的修复。例如，骨髓细胞可以不断再生出新的血细胞。基因与染色体的复制细胞分裂首先细胞内遗传物质DNA要完成复制，再均等分为两份。在原核生物中，如在细菌裂殖时，这种DNA的复制和二分相对比较简单真核生物具有膜包被的细胞核，其内细长的双链DNA、蛋白质及少量RNA结合形成的复合物称为染色质，它是一种易被碱性染料着色的遗传物质。在细胞分裂时期，构成染色质的长链DNA分子经过紧密缠绕、折叠、凝缩，并与蛋白质结合，形成染色体。染色体是真核细胞分裂时期，在显微镜下可见的具有固定形态的遗物质存在形式每一种生物染色体的数目都是恒定的。多数动物和植物的体细胞是二倍体亲
