上海交大生命科学导论复习大纲

（2017/7/19）上海交通大学《生命科学导论》（通识版）复习大纲第一讲序论及生命的元素1．生命科学在当今自然科学以及人类社会、经济活动中具有怎样的作用与地位？进入新世纪后人类面临的主要问题:人口爆炸、粮食短缺、健康、资源枯竭、环境污染的可持续发展问题.(1)生命科学与农业可持续发展;(2)生命科学与能源问题;(3)生命科学与人的健康长寿(研究更有效的药物,改造人的基因组成);(4)生命科学与维持地球生态平衡;(5)生命科学与伦理道德问题.2．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？生物学经历了三个发展阶段:(1)描述生物学阶段(19世纪中叶以前)特征: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.代表人物：达尔文(2)实验生物学阶段(19世纪中叶到20世纪中叶)特征: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.代表人物：巴斯德(3)创造生物学阶段(20世纪中叶以后)特征: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.代表人物：沃森、克里克3．如何确定人体必需微量元素？用饲喂法分三步来证明某种元素是否是人体必需微量元素:(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必需元素.第二讲生物大分子的结构与功能5.生物大分子的基本特征是什么？它们都是由生物小分子单体通过特有的共价键联结而成。6．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。多糖单体名称:单糖单体结构特征:多羟基醛或多羟基酮连接单体的关键化学键:糖苷键结构的方向性:一端的糖基有游离的半缩醛羟基,称还原端;另一端的糖基没有游离的半缩醛羟基,称非还原端.蛋白质单体名称:氨基酸单体结构特征:同时含有α-氨基和α-羧基的小分子连接单体的关键化学键:肽键结构的方向性:一端的氨基酸残基带有游离氨基,称为氨基端;另一端的氨基酸残基带有游离羧基,称为羧基端.核酸单体名称:核苷酸单体结构特征:由碱基(嘧啶C、T和嘌呤A、G)、五碳糖(核糖或脱氧核糖)和磷酸三个部分组成连接单体的关键化学键:磷酸二脂键结构的方向性:一端的核苷酸,其5-C没有进入磷酸二脂键,称5'末端;另一端的核苷酸,其3-C没有进入磷酸二脂键,称3'末端.7．蛋白质变性的本质是什么？高级结构被破坏，大分子性质改变，生物活性丧失，但是一级结构尚未破坏。8．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一定的结构形状.如:α-螺旋或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,四级结构只存在于两条以上肽链组成的蛋白质中.9．简述DNA双螺旋模型。(1)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.(2)两条链的碱基都位于中间,碱基平面与螺旋轴垂直.(3)两条链对应碱基呈配对关系A＝T,G≡C.(4)螺旋直径20A,螺距34A,每一螺距中含10bp(碱基对).10.什么是GC含量？GC含量对DNA融链温度（Tm）是什么关系？DNA4种碱基中，鸟嘌呤和胞嘧啶所占的比率为GC含量，GC含量越高，Tm越高。11．简述tRNA的结构特征和功能。tRNA为单链盘绕,局部形成碱基配对.tRNA的结构特征为三叶草结构,功能是在蛋白质合成中搬运单个氨基酸.13．RNA主要哪几种?各有何功能？mRNA是负责把DNA分子中遗传信息转达为蛋白质分子中氨基酸序列的RNA.tRNA功能是在蛋白质合成中搬运单个氨基酸.rRNA又称核糖体RNA，rRNA是组成核糖体的主要成分。第三讲新陈代谢14．酶的化学本质是什么？酶的化学本质是蛋白质.(有的酶仅仅有蛋白质组成,有的酶除了主要由蛋白质组成外,还有一些金属离子或小分子参与.这些金属离子或小分子是酶活性所必须的,称为辅酶/辅基或辅助因子)15．酶作为生物催化剂的特征是什么？酶是如何降低反应活化能的？酶作为生物催化剂,它的突出优点是:催化效率高、专一性质、可以调节.酶作为催化剂的作用是降低活化能.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.酶与底物的专一结合,又是酶促反应专一性的体现.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.16．什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).这种情况称为酶的竞争性抑制.17.为什么ATP被用作生物体的“能量货币”？一个代谢反应释放出的能量贮入ATP,ATP所贮能量供另一个代谢反应消耗能量时使用.18．叶绿体中进行的光合作用由几个系统、几个反应构成？各进行哪些反应？叶绿体中的叶绿素是进行光合作用必不可少的成分.在叶绿体中进行的光合作用,可以分为两个步骤:光反应:在叶绿素的参与下,把光能用来劈开水分子,放出氧气,同时生成两种高能化合物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.19．葡萄糖氧化，最终合成ATP的基本过程是什么？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+的问题.20．什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,这就是三联密码子.与遗传密码子相对应的三个核苷酸序列在tRNA分子中.21．介绍蛋白质生物合成的主要步骤。蛋白质合成的第一步,由DNA指导mRNA的合成.DNA中的遗传信息通过转录体现在mRNA分子中的核苷酸排列次序中.蛋白质合成的第二步,由mRNA指导蛋白质的合成.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次序.(1)氨基酸活化:连接到tRNA上,消耗能量.(2)肽链合成开始:核糖体到起始密码子位置,密码子与反密码子配对,决定位置.(3)肽链延长:配对到下一个氨基酸,结合脱水形成肽键后不断前移反复.(4)肽链合成终了:右移时遇上终止密码子,肽链脱落下来,核糖体也与mRNA脱离,合成结束.第四讲细胞22．简述细胞学说的要点。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调配合.(3)新细胞由老细胞繁殖产生.23．比较真核生物与原核生物。由原核细胞(无细胞核,有拟核区)组成的生物称为原核生物.体细胞由真核细胞(有细胞核)组成的生物称为真核生物,其细胞中有高尔基体、线粒体、中心体、溶酶体等多种细胞器.24．什么是细胞膜的流动镶嵌理论。流动镶嵌理论概括了生物膜的结构和特征,符合实验观察的结构和特征.:(1)脂双层形成框架.(疏水侧朝内,亲水侧朝外)(2)蛋白质镶嵌其中.(3)生物膜的动态特点.(脂蛋白都可以运动)25.什么是有丝分裂？真核生物体细胞的分裂，被称为有丝分裂。26．什么是细胞周期？细胞周期分哪几个阶段？细胞从前一次分裂开始到后一次分裂开始的时间称为一个细胞周期.通常,细胞周期可以分为四个阶段:M期-分裂期,在这个阶段可以用显微镜观察到细胞分裂的过程.G1期-第一间期S期-DNA合成期G2期-第二间期G1期,S期和G2期总称为分裂间期.27．什么叫减数分裂？减数分裂有哪些特点？对于有性生殖的物种来说,在它们的生殖器官内部,从体细胞产生精子细胞或卵细胞的过程中,使细胞染色体的数目减半,基因组数从2n变为n的过程就是减数分裂.减数分裂的特点:(1)子细胞染色体数减半;(2)同源染色体配对,基因重组,子细胞基因组合大为丰富.28．比较染色质与染色体。处于分裂间期的细胞,细胞核内的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.所以,染色质是在细胞分裂间期遗传物质存在的形式.核小体直径10nm,光镜下看不到.当细胞进入M期时,染色质折叠包装,大约压缩8400倍,形成光镜下可以看到的染色体.29．什么叫细胞调亡？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。细胞凋亡/细胞坏死细胞变圆,与周围细胞脱开/细胞外型不规则变化核染色质凝聚/溶酶体破坏细胞膜内陷/细胞膜破裂细胞分为一个个小体/胞浆外溢被周围细胞吞噬/引起周围炎症反应第五讲遗传30．简述孟德尔的两个定律、基因的连锁与互换定律。分离定律:在生物的体细胞中，控制同一性状的遗传因子成对存在，不相融合；在形成配子时，成对的遗传因子发生分离，分离后的遗传因子分别进入不同的配子中，随配子遗传给后代的现象叫做孟德尔分离定律。自由组合定律:当具有两对（或更多对）相对性状的亲本进行杂交，在子一代产生配子时，在等位基因分离的同时，非同源染色体上的基因表现为自由组合。基因的连锁与互换定律：在进行减数分裂形成配子时,位于同一条染色体上的不同基因,常常连在一起进入配子:在减数分裂形成四分体时,位于同源染色体上的等位基因有时会随着非姐妹染色单体的交换而发生交换,因而产生了基因的重组.位于非同源染色体上的两对(或多对)基因,是按照自由组合定律向后代传递的,而位于同源染色体上的两对(或多对)基因,则是按照连锁与互换定律向后代传递的.31.DNA的半保留复制。DNA在自我复制的过程中，两条双链打开，以形成的两条单链为模板，各自合成一条与之互补的新链，新形成的两条双链DNA中各含有一条旧链和一条新链，称为半保留复制。32．什么是基因？基因的化学本质是什么？基因是在染色体上的一段DNA序列.基因的化学本质不是蛋白质,而是DNA.33．显性性状和隐性性状在遗传中各有何规律？在显性完全时,子一代(F1)只表现出某一个亲本的某个性状,称为显性形状.而在子一代中没有表现出来的另一亲本性状,称为隐性性状.34．简述基因工程的操作流程。将外源基因(又称目的基因,是一段DNA片断)组合到载体DNA分子中去,再把它转到受体细胞(亦称寄主细胞)中,使外源基因在寄主细胞中增殖和表达,从而得到期望的由这个外源基因所编码的蛋白质.35．简述中心法则的内容。中心法则:遗传信息储存在核酸中,遗传信息由核酸流向蛋白质.36.多聚酶链式反应（PCR）的基本原理是什么？主要有哪些用途？PCR的基本原理是①DNA的半保留复制②DNA在酶和温度的作用下，单链和双链可以互相转化。第六讲遗传病与人类基因组计划37．什么是遗传病？遗传病是由于遗传物质发生变化而引起的疾病.遗传病包含单基因、多基因和染色体病三类.38．遗传病的诊断主要分哪几大类？遗传病的治疗可分为哪几个层次？诊断：(1)检查异常代谢成分(2)调查家族史(3)检查异常基因治疗：a.生理水平:对症治疗b.蛋白质水平:向病人体内补充缺失的蛋白质c.基因治疗39．位于常染色体上的隐性单基因遗传病有何特征？在父母均携带缺陷基因的情况下,子女才可能表现病症.40．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%.41．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的携带者,病症更多出现在儿子身上.42．试从分子水平解释，镰刀状贫血症基因突变如何最终导致广泛、众多的临床症状？43．举例说明基因治疗的基本过程，以及目前可用于治疗哪些疾病。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,然后让进入体内的正常基因正常表达.目前可用于治疗：①严重综合免疫缺失症（SCID）②黑色素瘤44．什么是人类基因组计划？对医学临床实践有何意义？1986年诺贝尔奖获得者R.Dulbecco提出人类基因组计划(HGP)-测出人类全套基因组的DNA碱基序列(也包括一系列