生命科学导论复习

生命科学导论复习

第一讲绪论

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）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。

（3）创造生物学阶段（20世纪中叶以后）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。

第二讲构造生物体的基本元件—从生物小分子到生物大分子

一、生物小分子与生物大分子的关系

二、生物小分子简介

1、水

水占生物体的60％以上的重量。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。水的性质影响生命活动，如：溶解性质，酸碱度，pH。水影响生命活动的例子：△肺泡在水环境中保证O2和CO2的交换。△水分子间氢键造成水的表面张力，可使肺泡瘪塌。△肺泡中存在一种表面活性蛋白破坏水的表面张力，使肺泡胀开。

2、氨基酸

氨基酸是同时具有α－氨基和α－羧基的小分子。参与蛋白合成的共有20种天然氨基酸。根据侧链结构和性质，可把20种氨基酸分成不同的组：疏水氨基酸：亮氨酸。亲水氨基酸：丝氨酸。

酸性氨基酸：天冬氨酸。碱性氨基酸：精氨酸。氨基酸的功能：（1）作为组建蛋白质的元件（2）有的氨基酸或其衍生物具有生物活性（代谢调节、信号传递等）

3、单糖——多羟基醛或多羟基酮称为糖。

以葡萄糖为例，葡萄糖是六碳糖。单糖的生物功能：A、作为多糖的组成元件。B、作为燃料。C、组成寡糖参与细胞信号传递

4、核苷酸

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。参加大分子核酸组成的共有8种核苷酸DNA水解液中：腺脱氧核苷酸（dAMP）、鸟脱氧核苷酸（dGMP）、胞脱氧核苷酸（dCMP）、胸腺脱氧核苷酸（dTMP）；RNA水解液中：腺苷酸（AMP）、鸟苷酸（GMP）、胞苷酸（CMP）、尿苷酸（UMP）。

5、脂类

脂类是指生物体内不溶于水而溶于有机溶剂的各种小分子。葡萄糖－－水溶性的、油脂－－脂溶性的。

三、生物大分子的形成

生物大分子主要有三大类：蛋白质、核酸、多糖。它们都是由生物小分子单体通过特有的共价键联结而成。

1、氨基酸通过肽键联成肽链

寡肽：含有10 左右氨基酸残基（如二肽、五肽、八肽）。多肽：含10－20 个氨基酸残基。蛋白质：含几十个氨基酸残基。注意：肽链有方向性，氨基端（N 端），羧基端（ C 端）。一条肽链的两端有不同结构和性质：一端的氨基酸残基带有游离氨基，称氨基端；另一端的氨基酸残基带有游离羧基，称羧基端。

2、单糖通过糖苷键联成多糖链

（1）贰糖对贰糖结构的了解包括弄清楚：单糖基成份，α－还是β－糖苷键取代位置。（2）淀粉和纤维素都由葡萄糖组成，它们之间主要区别在于α－糖苷键和β－糖苷键的区别（3）注意：多糖链也有方向性，有还原端和非还原端。

3、核苷酸通过磷酸二酯键联成核酸

（1）核酸链也有方向性。（2）DNA 和RNA 在组成成份上有差别。

四、生物大分子的高级结构

1、蛋白质的高级结构

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。由生物小分子到生物大分子，分子增大，出现新的性质。其中最主要的特点是：生物大分子有独特的立体结构、空间构型和分子整体形状。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。

3、维持生物大分子高级结构的重要因素－－非共价键

4、核酸的高级结构

（1）DNA双螺旋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。

C、两条链对应碱基呈配对关系A＝T 、G≡C。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。（2）RNA为单链盘绕，局部形成碱基配对。例如：转运RNA（tRNA）的三叶草结构。

5、多糖链的高级结构

不同高级结构带来不同的生物学性能淀粉形成螺旋状（能源贮存）、纤维素呈长纤维状（结构支架）。第三讲细胞--生物体的基本单位

一、细胞学说的建立

人们用显微镜观察各种生物，包括微生物和动、植物的细微构造，到处都看到细胞结构。逐渐形成一个观念：各种生物都是由细胞组成的。19 世纪初，两位德国生物学家施莱登和施旺正式明确提出：

1、细胞是植物体和动物体的基本结构单位。

这个观点，经过后来的丰富和发展，形成公认的细胞学说：（1）细胞是所有动、植物的基本结构单位。（2）细胞是所有动、植物的基本功能单位。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。

2、细胞学说的科学意义

细胞学说的提出先于进化论约20年，它与进化论一起，奠定了生物科学的基础。细胞学说使生命世界有机结构多样性的统一，从哲学推断走向自然科学论证。细胞学说被认为是19 世纪自然科学的重大发现之一。值得注意的是，从两篇经典的论文看来，细胞学说不但关系到生物体的构造，也关系到生物体的生长与发育。最初提出细胞学说观点的论文:德国植物学家施莱登1838 年发表的论文: 『论植物发现』;德国动物学家施旺1839 年发表的论文: 『动、植物结构与生长相似性的显微研究』。最简单的病毒仅由核酸大分子和蛋白质大分子组成。但是，病毒颗粒必需进入寄主活细胞才能表现出生命的各方面特性。

二、细胞的结构与功能

1、动物细胞的典型结构

细胞膜和生物膜：磷脂和鞘脂分子具有一个共同的特征――一个极性的头两个非极性的尾巴。在水环境中，这类分子会自发形成脂双层微囊。细胞膜的框架，就是脂双层，还有蛋白质“镶嵌”其中。1970s 提出的流动（液态）镶嵌学说，强调了生物膜中脂分子和蛋白质分子的运动。这样的膜结构不但用以组成细胞膜，还用以分割形成各种细胞器，所以，统称生物膜。细胞核：由两层生物膜围成，遗传信息贮藏在核内，是DNA 复制和RNA 合成场所。内质网：由单层生物膜围成。是蛋白质合成、修饰和分泌；脂类合成的场所。高尔基体：由单层生物膜围成，与蛋白质修饰和分泌有关。溶酶体：由单层生物膜围成，是生物大分子分解的场所。线粒体：由双层生物膜围成，是生物氧化、产生能量的场所。细胞质：有多种蛋白质和酶，是糖酶解和糖元合成等反应的场所。细胞骨架：由蛋白质亚基组装成，和细胞形状、迁移、信息传导等有关。核糖体：由RNA 和蛋白质形成的大颗粒，是蛋白质合成的场所。

2、植物细胞的典型结构（略）

3、真核细胞和原核细胞

细菌细胞结构与动、植物细胞不同，要简单的多。最主要的差别是细菌没有细胞核结构，核物质－DNA还是有的，形成类核区(又称拟核)。并且细菌细胞也没有其他各种细胞器。

原核生物：细菌、放线菌、蓝藻。真核生物：植物、动物、真菌（霉菌、酵母)。

三、细胞分裂和细胞周期

1、为什么会有细胞分裂

随着细胞生长，细胞体积增大，而细胞表面积和体积之比(表面积/体积)却在变小。活细胞不断进行新陈代谢，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。所以，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。