上海交通大学生命科学导论复习提纲及解答

2010-2011学年第2学期《生命科学导论》复习大纲将93题熟背→听录音，看PPT→看书第一讲序论及生命的元素1．进入新世纪后，人类社会面临哪些重大问题？这些问题的解决与生命科学有何关系？人口粮食环境资源健康等。要从生命科学中寻找出路。研究人员培育的“超级水稻”在产量和蛋白质含量两方面均优于寻常品种。袁隆平杂交水稻。农业高科技改善土地承载力。矿物能源（石油、煤）必将枯竭。生物质能转化的生物能源是最理想的可循环绿色能源。一个20米直径的水池年产4吨藻类，加工后可得相当于3000升柴油的燃料。工人向被石油污染的海滩喷洒营养液，促使吃石油的细菌长起来。研制更有效的药物，改造人的基因组成。2．举例说明生命科学本质上是一门实验科学。曲颈瓶实验证明“种质论”批驳“腐生论”。具体展开见书orPPT。3．生命科学与其它学科的交叉日益频繁，请举例说明生命科学如何促进了其它某一学科的发展，或其它某一学科如何促进了生命科学的发展。光学显微镜。DNA生物计算机生物大分子可以储存更多数据，有更快运算速度，进行超级并行运算。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？（1）描述生物学阶段（19世纪中叶以前）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。达尔文《物种起源》（1859）（2）实验生物学阶段（19世纪中到20世纪中）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。巴斯德（3）创造生物学阶段（20世纪中叶以后）DNA双螺旋模型的发现（1953年）开创了生命科学的新时代。分子生物学和基因工程的发展使人们有可能“创造”新的物种。Watson＆Crick5．如何确定人体必需微量元素？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。6．举出三种人体大量元素和三种人体必需微量元素。CHON;FeFZnSi第二讲生物大分子的结构与功能7．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。单体名称单体结构特征连接单体的关键化学键大分子结构的方向性多糖单糖多羟基醛或多羟基酮糖苷键有游离的半缩醛羟基，称还原端；否则是非还原端蛋白质氨基酸肽键连成肽链氨基端（N端），羧基端（C端）核酸核苷酸碱基：嘧啶、嘌呤五碳糖：核糖或脱氧核糖磷酸磷酸二酯键5’末端3’末端8．什么是蛋白质的变性和复性？蛋白质的高级结构为何不稳定？变性就是在不利的物理或化学因素作用下，蛋白质高级结构被破坏，蛋白质的许多物化性质改变，生物活性丧失。复性就是变性的蛋白质恢复生物活性。维持生物大分子高级结构的重要因素－－非共价键键强度很小，需要多个非共价键才足以维持高级结构的稳定。9．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。10．简述水的生物功能？失去水分任何生物都不能存活。水分子能和许多生物分子之间形成氢键。水的性质影响生命活动，如：溶解性质，酸碱度，pH。地球上生命起源于水中，陆生生物体内细胞也生活在水环境中。11．简述DNA双螺旋模型。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。两条链的碱基都位于中间，碱基平面与螺旋轴垂直。、两条链对应碱基呈配对关系A＝T(U)，G≡C。螺旋直径20A，螺距34A，每一螺距中含10bp。DNA双螺旋可以看作是DNA的二级结构，DNA的三级结构的形成需要蛋白质帮助。12．简述tRNA的结构特征和功能。什么是mRNA，它有何功能？tRNA的二级结构呈三叶草形，它的任务是转运氨基酸。在tRNA分子中，一方面联接着被转运的氨基酸，另一方面通过反密码子把氨基酸安置到合适的位置上去。信使RNA——mRNA，DNA中的遗传信息通过转录体现在mRNA分子中核苷酸排列顺序中，mRNA中携带的遗传信息通过转译转而体现为蛋白质大分子中氨基酸的排列顺序。与遗传密码子相对应的反密码子在转运RNA（tRNA）分子中。13．RNA主要哪几种?信使RNA——mRNA；转运RNA——tRNA；核糖体RNA——rRNA14．说明磷脂的结构、特性和生物功能。含一个小分子，一个磷酸，一个甘油分子和两个脂肪酸分子。亲水（极性）头部和两条疏水（非极性）尾部。自发形成脂双层微囊，也就是细胞膜或生物膜。第三讲新陈代谢15．酶的化学本质是什么？蛋白质16．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）？催化效率高、专一性(特异性)、可以调节。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。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。17．什么是酶的竞争性抑制？有的酶在遇到一些化学结构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）。18．简述磺胺类药物的作用机理。竞争性抑制细菌体内的酶19．ATP在生物体能量代谢中起什么作用？ATP是生物体能量流通的货币。一个代谢反应释出的能量贮入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？光反应：在叶绿素参与下，把光能用来劈开水分子，放出O2，同时造成两种高能化合物ATP和NADPH。暗反应：把ATP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．简述糖酵解途径的要点。六个碳的葡萄糖分解为两个三碳的丙酮酸，净得两个ATP，同时还产生NADH。糖酵解途径可以在无氧情况下进行，但是要解决NADH变回到NAD＋问题。？22．哪种细胞器与生物氧化取得能量的关系最大？线粒体23．什么是密码子和反密码子？mRNA分子中每三个核苷酸序列决定一个氨基酸，这就是通常所说的三联密码子。与密码子形成配对关系核苷酸组成的密码子。A-UC-G24．蛋白质生物合成的主要步骤。蛋白质合成的第一步是mRNA的合成。以四种三磷酸核苷为原料，以DNA（大分子中的一段）为模板，由RNA聚合酶催化。mRNA的合成在细胞核内进行；然后，mRNA从核内移至细胞质中。蛋白质合成的第二步需依托核糖体，在细胞质中，mRNA先与核糖体结合。从起始密码子开始，通过同样的反密码子和密码子配对关系带来tRNA，相互连接形成肽链直到遇到终止密码子。肽链从tRNA上脱离，tRNA从核糖体上脱离，核糖体与mRNA脱离。第四讲细胞25．简述细胞学说的要点。（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同配合。（3）新细胞由老细胞繁殖产生。26．比较真核生物与原核生物。有无细胞核，原核生物有拟核，无其他各种细胞器。27．什么是细胞膜的流动镶嵌理论。脂双层形成框架，蛋白质镶嵌其中，蛋白质和脂类分子是动态的。28．细胞分裂对细胞生长有何重要意义？细胞分裂是细胞生长过程中保持足够表面积，维持一定的生长速率的重要措施。细胞表面担负着输入养分，排出废物的重任。表面积/体积比值的下降，意味着代谢速率的受限和下降。29．什么是细胞周期？细胞周期分哪几个阶段？细胞从前一次分裂结束到后一次分裂完成，称为一个：细胞周期。通常,细胞周期可以区分为四个阶段：M期——分裂期，在这个阶段可以在显微镜下看到细胞分裂过程。G1期，S期，G2期——都是DNA合成期。G1期，S期和G2期又总称为：分裂间期。30．什么叫减数分裂？减数分裂有哪些特点？由2n的体细胞产生n的生殖细胞，需要经过减数分裂。减数分裂的特点：一是子细胞染色体数减半；二是子细胞基因组合大为丰富。31．比较染色质与染色体。分裂间期细胞核内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，染色质是细胞分裂间期遗传物质存在的形式。染色质折叠包装，压缩8400倍形成光镜下可见的染色体。32．什么叫细胞调亡？细胞调亡与细胞坏死有何不同？因个体正常生命活动的需要，一部分细胞必定在一定阶段死去，称细胞凋亡。因环境因素突变或病原物入侵而死亡，称为细胞坏死。细胞凋亡：细胞变圆,与周围细胞脱开，核染色质凝聚，细胞膜内陷，细胞分为一个个小体，被周围细胞吞噬。细胞坏死：细胞外形不规则变化，溶酶体破坏，细胞膜破裂，胞浆外溢，引起周围炎症反应。第五讲基因与基因工程33．简述孟德尔的两个定律。简述基因的连锁与互换定律。孟德尔第一定律－－分离律。基因在生物体细胞中成对存在，在形成生殖细胞——配子时，成对的基因彼此分离，进入不同配子中去。受精时，雌雄配子随即结合形成合子。孟德尔第二定律－－自由组合律。一对性状的分离与另一对性状的分离是相互独立的，而且是可以自由组合的。9：3：3：1。杂合体形成配子时位于同一染色体上的两对基因连在一起，不能自由组合，只能一同遗传，叫连锁。减数分裂形成配子时，同源染色体发生了染色体片段交换，叫互换。34．DNA的半保留复制。DNA双螺旋在复制生成的新DNA中各占一半。35．什么是基因？基因的化学本质是什么？基因（遗传因子）是遗传的物质基础，基因在染色体上，是一段核苷酸序列。36．显性性状和隐性性状在遗传中各有何规律？有显性因子就成显性，全是隐性因子才成隐性。37．说出一个证明DNA是遗传物质基础的重要实验。爱弗莱放射性同位素标记噬菌体的实验证实，进入细菌改变特性的遗传物质是DNA，而不是蛋白质。38．简述基因工程的操作流程。获得目的基因，构造重组DNA分子，转化或转染，表达，蛋白质产物的分离纯化39．中心法则。遗传信息由DNA（复制DNA转录到）通过RNA（翻译成）流向蛋白质的普遍规律。40．什么是基因文库？从组织细胞中可以分离得到人/小鼠的全套基因，称为基因文库。41．在构建重组DNA分子时，限制性核酸内切酶有何作用？此酶识别一定碱基序列，有的还可切出“粘性”末端，使得目的基因和载体的连接非常容易。42．多聚酶链式反应（PCR）的功能是什么？简述它的工作原理。把目的基因的寻找和扩增，放在一个步骤里完成。第一步——900C高温下，使混合物的DNA片断因变性而成单链。第二步——500C温度下，引物DNA结合在适于配对的DNA片断上。第三步——700C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。第六讲遗传病与人类基因组计划43．什么是遗传病？由于某个基因的缺失、突变或异常，导致一定病症的出现。可以遗传给下一代子女。这类病的遗传遵循孟德尔规律。44．遗传病的诊断可分为哪几个层次？遗传病的治疗可分为哪几个层次？（1）检查特征的异常代谢成份（2）调查家族病史，以查明遗传病的遗传特征（3）检查异常基因是遗传病确证的关键步骤。治疗：（1）生理水平的治疗——对症治疗（2）蛋白质水平治疗（3）基因治疗45．位于常染色体上的隐性单基因遗传病有何特征？只有在父母均携带缺陷基因情况下，子女才可能表现病症。46．位于常染色体上的显性单基因遗传病有何特征？父母一方有病症，子女出现病症的概率为50%。父母双方有病症，子女出现病症的概率为3/4。47．位于X染色体上的单基因遗传病有何特征？母/女常常是缺陷基因携带者。病症更多出现在儿子身上。48．非洲大陆某些地区镰刀状贫血症发病率高，携带者也多；这些地区恰恰又是一种恶性疟疾流行地区。请问这两者之间有何关联？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？49．举例说明基因治疗的主要步骤。找到致病基因，克隆得到大量与致病基因相应的正常基因，采取适当方法把正常基因放回到病人身体内去，进入体内的正常基因应正常表达。1990年第一例基因治疗临床试验使腺苷酸脱氨酶（ADA）基因进入骨髓细胞，再送回病人体内，治疗严重综合免疫缺失症（S