生命科学导论复习大纲doc

1第一讲序论及生命的元素1．如何确定人体必需微量元素？用实验动物的饲养实验来研究各种元素成份在营养学上的必要性。要证明某一种微量元素在营养学上是必不可少的，至少需要做下面三个方面的实验: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，才能确定某种元素是否为营养上必需的元素。2．举出三种人体大量元素和三种人体必需微量元素。大量元素：O氧65%、C碳18%、H氢10%、N氮3%、Ca钙1.5%、P磷1%、K钾0.35%、S硫0.25%、Na钠0.15%、Cl氯0.15%、Mg镁0.05%。微量元素：铁Fe、铜Cu、锌Zn、氟F、硒Se、碘I、钴Co、铬Cr、硼B、锰Mn、钼Mo、硅Si、锡Sn、钒V。第一讲知识点#人类基因组计划#从1990年起，争取用15年时间，完成人的全部DNA测序，1N=3*109b。（人的全部DNA测序为2分，30亿个碱基为2分）#克隆#克隆是从英文“clone”音译而来，在生物学领域有3个不同层次的含义。1．在分子水平，克隆一般指DNA克隆(也叫分子克隆)。含义是将某一特定DNA片断通过重组DNA技术插入到一个载体(如质粒和病毒等)中，然后在宿主细胞中进行自我复制所得到的大量完全相同的该DNA片断的“群体”。2．在细胞水平，克隆实质由一个单一的共同祖先细胞分裂所形成的一个细胞群体。其中每个细胞的基因都相同。比如，使一个细胞在体外的培养液中分裂若干代所形成的一个遗传背景完全相同的细胞集体即为一个细胞克隆。又如，在脊椎动物体内，当有外源物(如细菌或病毒)侵入时，会通过免疫反应产生特异的识别抗体。产生某一特定抗体的所有浆细胞都是由一个B细胞分裂而成，这样的一个浆细胞群体也是一个细胞克隆。细胞克隆是一种低级的生殖方式－无性繁殖，即不经过两性结合，子代和亲代具有相同的遗传性。生物进化的层次越低，越有可能采取这种繁殖方式。3．在个体水平，克隆是指基因型完全相同的两个或更多的个体组成的一个群体。比如，两个同卵双胞胎即为一个克隆！因为他（她）们来自同一个卵细胞，所以遗传背景完全一样。按此定义，“多利”并不能说成是一个克隆！因为“多利”只是孤单的一个。只有当那些英国胚胎学家能将两个以上完全相同的细胞核移植到两个以上完全相同的去核卵细胞中，得到两个以上遗传背景完全相同的“多利”时才能用克隆这个词来描述。所以在那篇发表于1997年2月出版在《Nature》杂志上的轰动性论文中，作者并没有把“多利”说成是一个克隆。另外，克隆也可以做动词用，意思是指获得以上所言DNA、细胞或个体群体的过程。#治疗性克隆#出于医疗目的而在实验室使用克隆技术制造胚胎的过程称为“治疗性克隆”。#生殖性克隆#是指出于生殖的目的，使用克隆技术在实验室制造人类胚胎，然后将胚胎置入人类子宫发育成胎儿和婴儿的过程。基于尊重人类尊严的伦理学考虑，目前世界各国政府严禁生殖性克隆。#干细胞#干细胞(stemcells,SC)是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞(embryonicstemcell，ES细胞)和成体干细胞(somaticstemcell)。根据干细胞的发育潜能分为三类：全能干细胞(totipotentstemcell,TSC)、多能干细胞（pluripotentstemcell）和单能干细胞（unipotentstemcell）。干细胞(StemCell)是一种未充分分化，尚不成熟的细胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功能，医学界称为“万用细胞”。2#药物基因组学#药物基因组学可以说是基因功能学与分子药理学的有机结合，在很多方面这种结合是非常必要的。药物基因组学区别于一般意义上的基因学，它不是以发现人体基因组基因为主要目的，而是相对简单地运用已知的基因理论改善病人的治疗。也可以这么说，药物基因组学以药物效应及安全性为目标，研究各种基因突变与药效及安全性的关系。正因为药物基因组学是研究基因序列变异及其对药物不同反应的科学，所以它是研究高效、特效药物的重要途径，通过它为患者或者特定人群寻找合适的药物，药物基因组学强调个体化；因人制宜，有重要的理论意义和广阔的应用前景。#进化基因组学#研究生物进化过程中基因组的动态变化和基因的变异，揭示生物类群的亲缘关系和进化规律的学科。#比较基因组学#在基因组图谱和序列分析的基础上，对已知基因和基因的结构进行比较，了解基因的功能，表达调控机制和物种进化过程的学科。第二讲生物大分子1．比较多糖、蛋白质、核酸三类生物大分子。比较项目包括：单体的名称与结构特征，连接单体的关键化学键和大分子结构的方向性。2．天然氨基酸有什么共同的结构特征？20种天然氨基酸除甘氨酸外，都带一个不对称碳原子—α碳原子，都有光学异构体（镜映体）。已知19种天然氨基酸均为L－型氨基酸。3．简述蛋白质的一、二、三、四级结构。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的一定的结构形状。如：α－螺旋和β－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，四级结构只存在于由两条肽链以上组成的蛋白质。4．举例说明蛋白质高级结构的重要性。5．简述DNA双螺旋模型。A、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。B、两条链的碱基都位于中间，碱基平面与螺旋轴垂直。第二讲知识点#生物小分子#小分子主要包括：单糖氨基酸核苷酸脂类；它们是构成生物大分子的基本单位，用以构成生物大分子：蛋白质、核苷酸和多糖；同时，许多生物小分子在细胞内担负着极为重要的生理功能。3#生物大分子#生物大分子主要包括：多糖蛋白质核酸。3类生物大分子在分子结构和生理功能上差别很大，然而，在以下几个方面又显出共性：1在活细胞内，生物大分子和相应的生物小分子之间的互变，通常通过脱水缩合，或加水分解。2蛋白质链（或称肽链）、核酸链和糖链都有方向性，尽管方向性的体现各不相同。3蛋白质、核酸和多糖分子都有各具特征的高级结构，正确的高级结构是生物大分子执行其生物功能的必要前提。4在活细胞中，3类生物大分子密切配合，共同参与生命过程，甚至很多情况下形成生命活动必不可少的复合大分子，如核蛋白、糖蛋白。#氨基酸（Aminoacid）#氨基酸是同时具有碱性α－氨基和酸性α－羧基的小分子有机化合物，参与蛋白合成的共有20种天然氨基酸。氨基酸是构成蛋白质(protein)的基本单位，赋予蛋白质特定的分子结构形态，使它的分子具有生化活性。除甘氨酸外，其它蛋白质氨基酸的α－碳原子均为不对称碳原子（即与α－碳原子键合的四个取代基各不相同），因此氨基酸可以有立体异构体，即可以有不同的构型（D－型与L－型两种构型）。生物体19种氨基酸都属于L构型。氨基酸的作用有：1参与合成蛋白质；2起生物体内氮素平衡作用；3转变为糖和脂肪的作用；4、产生一碳单位；5、参与构成酶等。#必需氨基酸（essentialaminoacid）#指人体（或其它脊椎动物）不能合成或合成速度远不适应机体的需要，必需由食物蛋白供给，这些氨基酸称为必需氨基酸。成人必需氨基酸的需要量约为蛋白质需要量的20%～37%。共有8种其作用分别是：赖氨酸：促进大脑发育，是肝及胆的组成成分，能促进脂肪代谢，调节松果腺、乳腺、黄体及卵巢，防止细胞退化；色氨酸：促进胃液及胰液的产生；苯丙氨酸：参与消除肾及膀胱功能的损耗；蛋氨酸（甲硫氨酸）：参与组成血红蛋白、组织与血清，有促进脾脏、胰脏及淋巴的功能；苏氨酸：有转变某些氨基酸达到平衡的功能；异亮氨酸：参与胸腺、脾脏及脑下腺的调节以及代谢；脑下腺属总司令部作用于甲状腺、性腺；亮氨酸：作用平衡异亮氨酸；缬氨酸：作用于黄体、乳腺及卵巢。半必需氨基酸和条件必需氨基酸：精氨酸：精氨酸与脱氧胆酸制成的复合制剂（明诺芬）是主治梅毒、病毒性黄疸等病的有效药物。组氨酸：可作为生化试剂和药剂，还可用于治疗心脏病，贫血，风湿性关节炎等的药物。人体虽能够合成精氨酸和组氨酸，但通常不能满足正常的需要，因此，又被称为半必需氨基酸或条件必需氨基酸，在幼儿生长期这两种是必需氨基酸。人体对必需氨基酸的需要量随着年龄的增加而下降，成人比婴儿显著下降。（近年很多资料和教科书将组氨酸划入成人必需氨基酸）#肽键#一分子氨基酸的α－羧基和一分子氨基酸的α－氨基脱水缩合形成的酰胺键，即-CO-NH-。氨基酸借肽键联结成多肽链。是蛋白质分子中的主要共价键，性质比较稳定。它虽是单键，但具有部分双键的性质，难以自由旋转而有一定的刚性，因此形成肽键平面，则包括连接肽键两端的C═O、N－H和2个Cα共6个原子的空间位置处在一个相对接近的平面上，而相邻2个氨基酸的侧链R又形成反式构型，从而形成肽键与肽链复杂的空间结构。#单糖#多羟基醛或多羟基酮称为糖，不能被水解生成更小糖类分子的糖类物质称为单糖。单糖一般是含有3-6个碳原子的多羟基醛或多羟基酮。最简单的单糖是甘油醛和二羟基丙酮。可分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖等。根据构造，单糖又可分为醛糖和酮糖。多羟基醛称为醛糖，多羟基酮称为酮糖。例如，葡萄糖为己醛糖，果糖为己酮糖。单糖物理性质：都是无色晶体，味甜，有吸湿性。极易溶于水，难溶于乙醇，不溶于乙醚。单糖有旋光性，其溶液有变旋现象。单糖化学性质：单糖主要以环状结构形式存在，但在溶液中可与开链结构反应。因此，单糖的化学反应有的以环式结构进行，有的以开链结构进行。#核苷酸#核苷酸是组成核酸的基本单位。核苷酸分子由三个部分组成碱基：嘧啶、嘌呤、五碳糖：核糖或脱氧核糖；磷酸：五碳糖与有机碱合成核苷，核苷与磷酸合成核苷酸，4种核苷酸组成核酸。核苷酸主要参与构成核酸，许多单核苷酸也具有多种重要的生物学功能，如与能量代谢有关的三磷酸腺苷（ATP）、脱氢辅酶等。根据糖的不同，核苷酸有核糖核苷酸及脱氧核苷酸两类。根据碱基的不同，又有腺嘌呤核苷酸（腺苷酸，AMP）、鸟嘌呤核苷酸（鸟苷酸，GMP）、胞嘧啶核苷酸（胞苷酸，CMP）、尿嘧啶核苷酸（尿苷酸，UMP）、胸腺嘧啶核苷酸（胸苷酸，TMP）及次黄嘌呤核苷酸（肌苷酸，IMP）等。核苷酸中的磷酸又有一分子、两分子及三分子几种形式。此外，核苷酸分子内部还可脱水缩合成4为环核苷酸。#脂类#由脂肪酸和醇作用生成的酯及其衍生物统称为脂类，这是一类一般不溶于水而溶于乙醚、氯仿、苯等非极性有机溶剂的化合物。脂类是一类天然分子的总称，其中包括脂肪、蜡、固醇、脂溶性维生素（如维生素A、D、E和K）、单酸甘油酯、甘油二酯、磷脂等。它的主要生理功能包括储存能量、构成细胞膜以及膜的讯息传导等。#蛋白质#蛋白质是由氨基酸以“脱水缩合”的方式组成的多肽链经过盘曲折叠形成的具有一定空间结构的物质。蛋白质是由α—氨基酸按一定顺序结合形成一条多肽链，再由一条或一条以上的多肽链按照其特定方式结合而成的高分子化合物。蛋白质是以氨基酸为基本单位构成的生物高分子。蛋白质分子上氨基酸的序列和由此形成的立体结构构成了蛋白质结构的多样性。蛋白质具有一级、二级、三级、四级结构，蛋白质分子的结构决定了它的功能。一级结构：蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序，以及二硫键的位置。二级结构：蛋白质分子局区域内，多肽链沿一定方向盘绕和折叠的方式。三级结构：蛋白质的二级结构基础上借助各种次级键卷曲折叠成特定的球状分子结构的空间构象。四级结构：多亚基蛋白质分子中各个具有三级结构的多肽链，以适当的方式聚合所形成的蛋白质的三维结构。#多糖#20个以上的单糖残基以糖苷键连接在一起，形成多糖。多糖链也有方向性，有还原端和非还原端一端的糖基有游离的半缩醛羟基，称还原端；另一端的糖基的半缩醛羟基已参与形成糖苷键，不再具有还原性，称非还原端。由相同的单糖组成的多糖称为多糖，如淀粉、纤维素和糖原；以不同的单糖组成的多糖称为杂多糖，如阿拉伯胶是由戊