基礎(chǔ)生命科學(xué)吳慶余課后思考題答案

生命科學(xué)導(dǎo)論思考題習(xí)題解答劉貴忠2第一章1.生物同非生物相比，具有哪些獨(dú)有的特征?由于不可能對(duì)生命進(jìn)行確切定義，但是我們可以將生命的基本特征總結(jié)如下：(1)生命的基本組成單位是細(xì)胞。(2)新陳代謝：生命體無(wú)時(shí)無(wú)刻都在進(jìn)行著物質(zhì)和能量的代謝，新陳代謝是生命的最基本特征。(3)繁殖：生物體有繁殖的能力。(4)生長(zhǎng)：生物體具有通過(guò)同化環(huán)境中的物質(zhì)來(lái)增加自身物質(zhì)重量的能力。(5)應(yīng)激性：生物體有對(duì)刺激物——內(nèi)部或外部環(huán)境的改變做出應(yīng)答的能力。(6)適應(yīng)性：生物體可以通過(guò)其結(jié)構(gòu)、功能或行為的變化來(lái)適應(yīng)特定環(huán)境以生存下去。(7)運(yùn)動(dòng)：包括生物體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)(生命運(yùn)動(dòng)或新陳代謝)或生物體從一處移至別處。(8)進(jìn)化：生物具有個(gè)體發(fā)育和系統(tǒng)進(jìn)化的歷史。2.有些同學(xué)在高中階段對(duì)生物學(xué)課程并不十分感興趣，請(qǐng)分析原因。對(duì)如何學(xué)好大學(xué)基礎(chǔ)生命科學(xué)課程提出你的建議。生命是一個(gè)未知的謎，學(xué)好生命科學(xué)最重要的是要合興趣，對(duì)生命奧秘的探索需要付出艱辛的勞動(dòng)，但一旦有所理解或有所啟示，興趣便會(huì)油然而生。學(xué)習(xí)生命科學(xué)不但要繼承前人總結(jié)的寶貴經(jīng)驗(yàn)和理論.更需要?jiǎng)?chuàng)新。問(wèn)題的提出必須基于觀察和實(shí)驗(yàn)，面答案必須能被進(jìn)一步的觀察和實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。努力思考這些有意義的問(wèn)題將會(huì)使學(xué)習(xí)逐漸深入。生命科學(xué)是實(shí)驗(yàn)科學(xué)，實(shí)驗(yàn)是一個(gè)非常重要的方面，實(shí)驗(yàn)使我們很好的理解這些基本概念與原理?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)和觀察是假設(shè)成為理論的橋梁。生命科學(xué)的學(xué)習(xí)離不開(kāi)實(shí)驗(yàn).生物學(xué)實(shí)驗(yàn)可以提高我們的動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。3.一位正準(zhǔn)備參加高考的學(xué)生家長(zhǎng)問(wèn)：生命科學(xué)類專業(yè)將來(lái)的就業(yè)前景如何?請(qǐng)您對(duì)這一問(wèn)題作比21世紀(jì)生命科學(xué)的發(fā)展前景比任何其他的學(xué)科都要廣闊。生物已經(jīng)進(jìn)入了分子生物學(xué)時(shí)代，可以從基因的角度進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。學(xué)習(xí)課程包括一般生物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)、微生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、胚胎學(xué)和基因?qū)W。而化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)方面的課程是其不可缺少的基礎(chǔ)科學(xué)，為理解生物學(xué)提供必需的適當(dāng)背景和方法理論。生物科學(xué)專業(yè)為學(xué)生提供廣闊的知識(shí)背景，其中包括許多其他專業(yè)的知識(shí)，進(jìn)而為學(xué)生提供豐富的就業(yè)機(jī)會(huì)。根據(jù)調(diào)查顯示，除了科研院所的專業(yè)人員外，生物以及相關(guān)專業(yè)就業(yè)機(jī)會(huì)還有以下相關(guān)產(chǎn)業(yè)：農(nóng)業(yè)科學(xué)、植物保護(hù)、生物攝影、生物統(tǒng)計(jì)學(xué)、消費(fèi)品研究、動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)、獸醫(yī)、環(huán)境教育、水產(chǎn)業(yè)、基因顧問(wèn)、工業(yè)衛(wèi)生學(xué)、海洋生物、醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)、醫(yī)學(xué)插圖、核能醫(yī)藥、公眾健康、科學(xué)圖書管理員、科普作家、科技插圖畫家、科技信息專家、科技代表、銷售、科技寫作、保險(xiǎn)索賠、教育節(jié)目制作、職業(yè)雜志編輯等等。隨著國(guó)內(nèi)生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要更多的專業(yè)或交叉學(xué)科的人才。由于生物學(xué)正在高速發(fā)展，還有很多未知領(lǐng)域等待人們?nèi)ヌ剿?。只要有決心，就有可能在學(xué)術(shù)上取得成績(jī)。4.什么是雙盲設(shè)計(jì)，科學(xué)研究中的假象和誤差是如何產(chǎn)生的?雙盲設(shè)計(jì)是指被試者和研究實(shí)施者(主試)都不清楚研究的某些重要方面。雙盲的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有助于預(yù)防偏見(jiàn).消除觀察者偏差和期望偏差，加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化。科學(xué)研究中的誤差包括：隨機(jī)誤差(因不確定因素引起誤差)和系統(tǒng)誤差(由方法、儀器和入為因素而引起誤差)兩類。5.科學(xué)研究一般遵循哪些最基本的思維方式和步驟?請(qǐng)用本書第六章圖6—8的實(shí)驗(yàn)研究實(shí)例，總結(jié)出科學(xué)研究的一般步驟?？茖W(xué)研究中最基本的思維方式包括：3每一個(gè)人都應(yīng)該學(xué)會(huì)科學(xué)的思維，這就需要遵循邏輯思維的要求，把握創(chuàng)新思維的能力，提升科學(xué)研究遵循的一般步驟：(2)收集與此問(wèn)題相關(guān)的資料(通過(guò)觀察、測(cè)量等);(3)篩選相關(guān)資料，尋找理想的聯(lián)系和規(guī)律；(4)提出假設(shè)(一個(gè)總結(jié)),此假設(shè)應(yīng)能夠解釋已有的資料，并對(duì)進(jìn)一步需要研究問(wèn)題提出建設(shè)；(6)根據(jù)新發(fā)現(xiàn)對(duì)假設(shè)進(jìn)行證實(shí)、修訂或否定。6.眾所周知，北京的中關(guān)村是中國(guó)計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)的大本營(yíng)，為什么在它的廣場(chǎng)上沒(méi)有計(jì)算機(jī)模型或電子模型，卻樹(shù)立了一個(gè)DNA雙螺旋模型(見(jiàn)教材圖5—2)?在原始的海洋孕育第一個(gè)生命之前，裸露的DNA就存在于這個(gè)世界上了，而當(dāng)今世界引領(lǐng)科技潮流浪尖的信息技術(shù)相比于DNA來(lái)說(shuō)卻是年輕了不知道多少倍。信息技術(shù)是當(dāng)代人類用聰睿智慧的大腦發(fā)展出來(lái)的；而人類本身，無(wú)論是遠(yuǎn)古還是現(xiàn)今，直至將來(lái)，都無(wú)法脫離開(kāi)DNA的影響。自然孕育了DNA,它一步步把無(wú)機(jī)物神奇的組成這個(gè)生命的載體，奇妙的雙螺旋夢(mèng)幻般的譜寫出人類的密碼.這其中所深藏的機(jī)理和極高的復(fù)雜程度是任何一塊集成電路板都無(wú)法比擬的。DNA對(duì)人類進(jìn)化的影響和貢獻(xiàn)是不言而喻的，只有越來(lái)越高等，越來(lái)越睿智的人類才能讓科技浪潮不斷奔涌向前：之所以在中關(guān)村一街的十字路口要高聳起這樣一個(gè)DNA模型，在我看來(lái)，它的用意莫過(guò)于暗示大家：妙的雙螺旋舞姿默默的引領(lǐng)著我們和我們的信息技術(shù)在科技的浪尖上飛揚(yáng)。7.以本章每一節(jié)的標(biāo)題為議題，進(jìn)行分組討論。(1)什么是生命?(2)為什么要學(xué)習(xí)生命科學(xué)?(3)生命科學(xué)涵蓋的主要內(nèi)容有哪些?(4)如何學(xué)習(xí)生命科學(xué)?(5)闡述創(chuàng)新性在推動(dòng)生命科學(xué)發(fā)展中的重要性。1.組成細(xì)胞及其生物體的主要原子有那些，它們?cè)诩?xì)胞中主要有哪些作用?組成細(xì)胞的主要元素有碳(C,18.0%),氫(H,10.0%),氧(0,65.0%),氮(N,3.0%),磷(P,1.1%),硫(S,0.25%),鈣(Ca,2.0%),鉀(K,0.35%),鈉(Na,0.15%)。其中C,H,0,N占了細(xì)胞質(zhì)量的96%,它們是構(gòu)成各種有機(jī)化合物的主要成分。C有4個(gè)外層電子，能與別的原子形成4個(gè)強(qiáng)共價(jià)鍵。C原子之間及其它原子間以共價(jià)鍵等形式結(jié)合，可以形成大量化學(xué)性質(zhì)與相對(duì)分子質(zhì)量不同的生物分子。0、H、N在構(gòu)成有機(jī)化合物的羥基、羰基、羧基、氨基上都是不可缺少的元素。N是蛋白質(zhì)、核酸的重要元素。另外生物體內(nèi)還有具有重要生物活性的含氮化合物，如多胺等。S是組成蛋白質(zhì)的半胱氨酸和甲硫氨酸的組成元素。P是核酸、磷脂等分子的組成成分。另外磷酸根離子在細(xì)胞代謝活動(dòng)中很重要：①在各類細(xì)胞的能量代謝中起到關(guān)鍵作用；②是核苷酸、磷脂、磷蛋白和磷酸化糖的組成成分；③調(diào)節(jié)酸堿平衡，4Ca2對(duì)鈣調(diào)素、肌動(dòng)球蛋白、ATP酶極為重要；鈣還是骨骼的重要成分。Fe2*或Fe2*是血紅蛋白、細(xì)胞色素、過(guò)氧化物酶和鐵氧蛋白的組成成分。可見(jiàn)，各種元素在細(xì)胞中都起到很重要的作用。2.請(qǐng)描述碳元素的核外電子軌道形狀和電子分布情況。為什么說(shuō)在生命元素中，碳元素具有特別重要的作用?C原子的最外層電子有4個(gè)，其基態(tài)分別處在2s(兩個(gè))和2P(兩個(gè))軌道上，當(dāng)C原子發(fā)生反應(yīng)時(shí)，首先一個(gè)2S電子被激發(fā)到2P軌道上，然后由一個(gè)2S電子軌道和3個(gè)2P軌道發(fā)生雜化，形成4個(gè)完全一樣的SP3軌道.其立體形狀就像一個(gè)正四面體，4個(gè)軌道伸向4面，各軌道間的夾角都是109°28′'。C原子采用SP3雜化方式來(lái)反應(yīng)有助于生成更穩(wěn)定的鍵。在生命元素中，碳元素具有特別重要的作用，碳原子相互連接成鏈或環(huán)，形成各種生物大分子的基本結(jié)構(gòu)。除了水以外，含碳化合物是生物體中最普遍的物質(zhì)。由細(xì)胞合成的含碳化合物是有機(jī)化合物或生物分子。碳原子之間即與其他原子間以共價(jià)鍵等形式相結(jié)合，可以形成大量化學(xué)性狀與相對(duì)分子質(zhì)量不同的生物分子。碳原子是生物大分子的基本骨架：碳原子的不同排列方式和長(zhǎng)短是生物大分子多樣性的基礎(chǔ)。所有生物大分子都是以碳原子相互連接成鏈或成環(huán)作為基本結(jié)構(gòu)，并以共價(jià)鍵的形式與氫、氧、氮及磷相結(jié)合，形成了具有不同性質(zhì)的生物大分子。3.請(qǐng)舉例討論細(xì)胞中的原子具有可以做功的能量這一問(wèn)題。在細(xì)胞內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，高能電子可以從一個(gè)原子或化合物向另一個(gè)電子或化合物轉(zhuǎn)移，即氧化還原反應(yīng)，例如糖酵解中3-磷酸甘油醛被氧化生成1,3-磷酸甘油酸時(shí)，一對(duì)高能電子從3-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)移到NAD'.NAD'得到電子對(duì)被還原并結(jié)合一個(gè)質(zhì)子形成NADH,再經(jīng)電子傳遞鏈NADH上的高能電子最終交給氧原子形成水的同時(shí)生成ATP.用于生物做功。4.如何理解重斯學(xué)習(xí)或深化有關(guān)原子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、化學(xué)鍵、有機(jī)化合物的碳骨架與功能團(tuán)等基本概念，對(duì)于理解生命運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)是非常必要的。以化學(xué)的理論研究生命運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，即是生物化學(xué)。生物化學(xué)學(xué)習(xí)的3種境界為：第一種境界是記憶境界。對(duì)于絕大多數(shù)學(xué)習(xí)生物化學(xué)的學(xué)習(xí)者，記憶典型的生命化學(xué)過(guò)程是他們的終極目標(biāo)。他們可以對(duì)重要的生命化學(xué)運(yùn)動(dòng)的任何細(xì)節(jié)倒背如流，最典型的是諸如光合作用中的Calvin-Benson循環(huán)、呼吸作用中的糖酵解-三羧酸循環(huán)以及二者中的電子傳遞鏈.雖然這些工作常常使他們筋疲力盡，尤其當(dāng)遇到容易混淆的過(guò)程時(shí)。憑借這些條文，他們可以解決諸如反應(yīng)物生成物的種類及數(shù)量的簡(jiǎn)單問(wèn)題。第二種境界是機(jī)制境界。對(duì)化學(xué)的基本觀點(diǎn)(有機(jī)和無(wú)機(jī))及題干中述及的基本概念有所了解的學(xué)習(xí)者，除了知道生命化學(xué)運(yùn)動(dòng)所包含的主要過(guò)程，能夠以化學(xué)反應(yīng)方程式的形式對(duì)其加以描述外，還能從化學(xué)的觀點(diǎn)(如碳鏈和功能團(tuán)或官能團(tuán))解釋這些過(guò)程為什么會(huì)發(fā)生，即理解了生命運(yùn)動(dòng)的化學(xué)本質(zhì)。這種境界有點(diǎn)拿來(lái)主義的意思，比上一種境界是很大的進(jìn)步，因?yàn)樗吘鼓馨鸦瘜W(xué)的觀點(diǎn)用于生命運(yùn)動(dòng)的研究之中。第三種境界即所謂進(jìn)化境界。需要在學(xué)習(xí)化學(xué)概念的過(guò)程中，把化學(xué)的觀點(diǎn)包容于進(jìn)化的觀點(diǎn)之中?？梢哉f(shuō)，進(jìn)化能夠解釋一切生命現(xiàn)象，下面是它對(duì)生命化學(xué)現(xiàn)象的解釋：自然選擇了那些最出色完成各種生命必需功能的化學(xué)機(jī)制，變異與選擇是這些機(jī)制的設(shè)計(jì)師，這些機(jī)制因此呈現(xiàn)出意可見(jiàn)，生命的持續(xù)對(duì)其化學(xué)機(jī)制提出功能要求。簡(jiǎn)單地說(shuō)，進(jìn)化設(shè)計(jì)出符合這些要求的物質(zhì)基礎(chǔ)和具體過(guò)程，這些過(guò)程的發(fā)生依賴于具有生物功能的功能團(tuán)。因此.達(dá)到第三種境界的學(xué)習(xí)者能夠深入理解所有生命化學(xué)過(guò)程為什么要發(fā)生。5.整個(gè)水分子是電中性的，為什么又是極性化合物分子?在液體狀態(tài)，水分子間的氫鍵是如何形成由于水分子中的氧原子與氫原子之間的鍵角不是180°,而是以共價(jià)鍵形成“V”結(jié)構(gòu).致使整5個(gè)水分子的正電荷中心與負(fù)電荷中心不重合，所以水分子雖然在整體上是電中性的，但又是極性化合物分子。由于氧原于的電負(fù)性很強(qiáng)，在水分子中氫原子的電子距離氫核很遠(yuǎn)，使得氫核外有很強(qiáng)的正電場(chǎng)，而與此同時(shí)氧原子有一對(duì)孤對(duì)電子，容易受到氫核正電場(chǎng)的作用，一個(gè)水分子的氧原子的孤對(duì)電子與另一個(gè)水分子的氫核之間的相互作用就形成了水分子中的氫鍵。6.細(xì)胞內(nèi)4種主要生物大分子單體的碳骨架與功能團(tuán)各有哪些特征?哪些生物學(xué)功能?糖類化合物種元素，通常3者的比例為1:2:1,一般化學(xué)通式為(CH?O)n。糖類包括小分子的單糖、寡糖和多糖。從化學(xué)本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，糖類是多羥醛、多羥酮或其衍生物。天然的單糖一般都是D型，重要的單糖包括葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脫氧核糖等。重要的二糖包括蔗糖、麥芽糖、乳糖等。麥芽糖由兩分子葡萄糖單體脫水縮合形成；蔗糖由一分子葡萄糖和一分子果糖縮合形成；乳糖由一分子葡萄糖和一分子半乳糖縮合而成。重要的多糖有淀粉、糖原、纖維素、氨基葡聚糖等，由葡萄糖單體聚合而成。糖類生物學(xué)功能：(1)作為生物體的結(jié)構(gòu)成分：植物、真菌以及細(xì)菌的細(xì)胞壁，昆蟲(chóng)和甲殼類的外骨骼等；(2)作為生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)：生物氧化的燃料，葡萄糖和能量的貯存物質(zhì)——淀粉和糖原等；(3)生物體內(nèi)的重要中間代謝物質(zhì)：糖類通過(guò)這些中間物質(zhì)為其他生物分子如氨基酸、核苷酸以及脂(4)作為細(xì)胞識(shí)別的信息分子：許多膜蛋白、分泌蛋白和受體蛋白都是糖蛋白，即在特定部位結(jié)合一定量的寡糖，這些糖鏈可能起信號(hào)識(shí)別的作用。脂類生物體內(nèi)的脂類是指不溶于水的物質(zhì)，包括三酰甘油、磷脂、類固醇等幾類。脂類可溶于乙醚、氯仿等非極性溶劑。中性脂肪和油都是脂肪酸與甘油經(jīng)過(guò)脫水縮合形成的脂類，由3個(gè)脂肪酸上的羧基與一分子甘油上的3個(gè)羥基分別脫水縮合形成的脂類又叫三酰甘油。三酰甘油分子中甘油的1個(gè)羥基與磷酸及其衍生物結(jié)合便構(gòu)成為磷脂，如卵磷脂(磷脂酰膽堿)、腦磷脂等；磷脂是生物膜的主要成分。類固醇也稱甾類，以環(huán)戊烷多氫菲為基礎(chǔ)，不合脂肪酸，但具有脂類性質(zhì)，也是細(xì)胞膜的重要成分。常見(jiàn)其他類型的脂類包括糖脂、多異戊二烯類、某些脂溶性維生素等。(1)是生物體的能量提供者，脂肪氧化時(shí)產(chǎn)生的能量大約是糖的二倍；(2)磷脂是生物膜的主要成分；(3)參與細(xì)胞的識(shí)別，作為細(xì)胞的表面物質(zhì)，與細(xì)胞識(shí)別，種特異性和組織免疫等有密切關(guān)系；(4)某些萜類及類固醇類物質(zhì)如維生素A、D、E、K、膽酸及固醇類激素具有營(yíng)養(yǎng)、代謝及調(diào)節(jié)功(5)生物表面的保護(hù)層：保持體溫、水分、抗逆等。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)是重要的生物大分子，其組成單位是氨基酸。組成蛋白質(zhì)的氨基酸有20種，均為α—氨基酸。每個(gè)氨基酸的α—碳上連接一個(gè)羧基，一個(gè)氨基，一個(gè)氫原子和一個(gè)側(cè)鏈R基團(tuán)。20種氨基酸結(jié)構(gòu)的差別就在于它們的R基團(tuán)結(jié)構(gòu)的不同。根據(jù)R基團(tuán)的極性，可將其分為4大類：非極性氨基酸(8種);極性不帶電荷氨基酸(7種);帶負(fù)電荷氨基酸(酸性氨基酸)(2種);帶正電荷氨基酸(堿性氨基酸)(3種)。一個(gè)氨基酸的α—氨基與另一個(gè)氨基酸的α—羧基脫水縮合形成了肽鍵，通過(guò)肽鍵相互連接而成的化合物稱為肽。蛋白質(zhì)是由多個(gè)氨基酸單體組成的生物大分子多聚體。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)分為4個(gè)結(jié)構(gòu)水平，包括一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和四級(jí)結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)指多肽鏈中氨基酸的排列順序和二硫鍵的位置。在多肽鏈的含有游離氨基的6一端稱為肽鏈的氨基端或N端，而含有游離羧基的一端稱為肽鏈的羧基端或C端。蛋白質(zhì)的二級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈骨架盤繞折疊所形成的有規(guī)律性的結(jié)構(gòu)單元。最基本的二級(jí)結(jié)構(gòu)單元類型有α—螺旋、β—折疊、β—轉(zhuǎn)角和自由回轉(zhuǎn)。蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)是整個(gè)多肽鏈的三維構(gòu)象，它是在二級(jí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多肽鏈進(jìn)一步折疊卷曲形成復(fù)雜的球狀分子結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的四級(jí)結(jié)構(gòu)指具有獨(dú)立的三級(jí)結(jié)構(gòu)的數(shù)條多肽鏈相互聚集而成的復(fù)合體。在具有四級(jí)結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)中，每一條具有三級(jí)結(jié)構(gòu)的膚鏈稱為亞基。四級(jí)結(jié)構(gòu)涉及亞基在整個(gè)分子中的空間排布以及亞基之間的相互關(guān)系。亞基本身不具有生物活性。按照功能，蛋白質(zhì)可分為：(1)結(jié)構(gòu)蛋白：生物結(jié)構(gòu)成分，如膠原蛋白、角蛋白等；(2)伸縮蛋白：收縮與運(yùn)動(dòng)，如肌纖維中的肌球蛋白等；(3)防御蛋白：如免疫球蛋白、金屬硫蛋白等；(4)貯存蛋白：貯存氨基酸和離子等，如酪蛋白、卵清蛋白、載鐵蛋白等；(5)運(yùn)輸?shù)鞍祝哼\(yùn)輸功能，如血液中運(yùn)送O?與CO?的血紅蛋白和運(yùn)送脂質(zhì)的脂蛋白；控制離子進(jìn)(6)激素蛋白：調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝、生長(zhǎng)分化等，如生長(zhǎng)激素；(7)信號(hào)蛋白：接受與傳遞信號(hào)，如受體蛋白等；(8)酶：催化功能，包括參與生命活動(dòng)的大多數(shù)酶。核酸兩大類。除病毒外，所有生物細(xì)胞都含有這兩類核酸。核酸是由核苷酸單體連接形成的大分子多聚體。每一個(gè)核昔酸單體由3部分組成：戊糖、磷酸和含氮堿基。堿基包括腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶5種。組成DNA的堿基中有胸腺嘧啶、RNA中有尿嘧啶，兩者均有腺嘌呤、鳥(niǎo)嘌呤和胞嘧啶；一個(gè)核苷酸單體戊糖第5位碳的磷酸根與另一個(gè)核苷酸單體戊糖第3位碳相連，形成3’,5’一磷酸二酯鍵，如此重復(fù)連接形成核酸鏈的磷酸戊糖基本骨的為核糖。堿基則與骨架上戊糖的第1位碳相連。DNA分子是由兩條脫氧核糖核酸長(zhǎng)鏈以堿基相互配對(duì)連接而成的螺旋狀雙鏈分子。RNA分子多是單鏈分子，有局部的堿基配對(duì)所形成的雙鏈，這樣雙鏈和單鏈相間形成“發(fā)夾結(jié)構(gòu)”。根據(jù)功能的核酸生物學(xué)功能主要有：貯存遺傳信息，控制蛋白質(zhì)的合成，從而控制細(xì)胞和生物體的生命過(guò)程。7.舉例說(shuō)明蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)對(duì)于其功能具有決定性的作用。各種生物大分子主要有蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與其功能有著密切的關(guān)系。蛋白質(zhì)的特定構(gòu)象即蛋白質(zhì)的三維空間結(jié)構(gòu)和形態(tài)對(duì)于蛋白質(zhì)的功能起決定性的作用。蛋白質(zhì)變性(構(gòu)象發(fā)生變化)使得其特定的功能立即發(fā)生變化。例如瘋牛病(牛海綿狀腦病，即BSE)和新型克雅氏病的發(fā)病與朊蛋白(抗蛋白酶?jìng)魅拘砸蜃?的變異有關(guān)。其實(shí)，人體內(nèi)都存在朊蛋白，但由于感染了變異的朊蛋白等原因.使得正常的朊蛋白的結(jié)構(gòu)由螺旋型變形為片狀。結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化的朊蛋白聚合起來(lái)，逐漸在腦中沉積為蛋白質(zhì)分解酶不能分解的斑塊。8.戊糖、堿基、磷酸、核苷、核苷酸、核酸、DNA和基因之間有什么樣的關(guān)系和結(jié)構(gòu)上的順序?基因是可編碼一條肽鏈的DNA片段。其相互關(guān)系為：7磷酸堿基戊糖(核糖或核苷9.DNA的結(jié)構(gòu)特征對(duì)于遺傳信息的傳遞具有什么特殊的作用?DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)可以很好地保護(hù)內(nèi)部的脫氧核苷酸，使其免受外界因素的影響，使DNA的內(nèi)部脫氧核苷酸排列順序基本穩(wěn)定，就保持了生物體性狀的穩(wěn)定性，給生物體的穩(wěn)定遺傳提供了先決條在DNA復(fù)制(邊解旋邊復(fù)制)的時(shí)候，雙螺旋結(jié)構(gòu)又成為了精確的模板，加上堿基互補(bǔ)配對(duì)的高度精確性(即只能A與T配對(duì).C與G配對(duì)),使遺傳信息得以穩(wěn)定的復(fù)制傳遞，再經(jīng)轉(zhuǎn)錄將遺傳信①知識(shí)創(chuàng)新常常來(lái)源于知識(shí)的交流、共享和融合。②科學(xué)創(chuàng)新是一個(gè)知識(shí)不斷積累，認(rèn)識(shí)不斷深化的過(guò)程。要善于總結(jié)和借鑒別人的經(jīng)驗(yàn)和成果，站在巨人肩膀上獲取成功。③正確選擇發(fā)展的方向和研究的課題。④創(chuàng)新需要想象力和主動(dòng)性，需要強(qiáng)烈的興趣和自由思考的空間，要有內(nèi)在的緊迫感和自主的動(dòng)力。⑤失敗是成功之母。⑥敢于競(jìng)爭(zhēng)，善于合作。第三章1.試分別比較原核生物與真核生物、植物細(xì)胞和動(dòng)物細(xì)胞、葉綠體與線粒體，它們各有什么共同點(diǎn)，有哪些不同點(diǎn)?(1)真核與原核比較原核細(xì)胞真核細(xì)胞代表生物細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌原生生物、植物、動(dòng)物和真菌細(xì)胞大小3-100μm細(xì)胞核沒(méi)有真正的細(xì)胞核與核膜、核仁和核質(zhì)組成的細(xì)胞核細(xì)胞膜有有細(xì)胞器有線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細(xì)胞壁多數(shù)有細(xì)胞壁植物細(xì)胞和真菌有細(xì)胞壁，動(dòng)物細(xì)胞無(wú)細(xì)胞壁核糖體70s(由50s和30s兩個(gè)亞基組成)80s(由60s和40s兩個(gè)亞基組成)染色體僅有一條裸露雙鏈DNA有兩個(gè)以上的染色體，DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合DNA環(huán)狀，存在于細(xì)胞質(zhì)中線狀，存在細(xì)胞核中核外DNA有的細(xì)胞有質(zhì)粒有線粒體DNA和葉綠體DNARNA與蛋白質(zhì)的合成RNA沒(méi)有內(nèi)含子，DNA轉(zhuǎn)錄為RNA有內(nèi)含子和外顯子，DNA8RNA與蛋白質(zhì)的合成(翻譯)都在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行轉(zhuǎn)錄為RNA在核中進(jìn)行，蛋白質(zhì)的合成(翻譯)都在細(xì)胞質(zhì)中細(xì)胞質(zhì)無(wú)細(xì)胞骨架有細(xì)胞骨架細(xì)胞分裂二分裂，無(wú)有絲分裂有絲分裂和減數(shù)分裂細(xì)胞組織主要是單細(xì)胞生物體，不形成細(xì)胞組織大多數(shù)是多細(xì)胞生物體并形成細(xì)胞組織相同點(diǎn)：都有細(xì)胞質(zhì)膜、DNA和RNA、核糖體等等，各種細(xì)胞都可以通過(guò)細(xì)胞，使生命得以延續(xù)。①植物細(xì)胞有而動(dòng)物細(xì)胞所沒(méi)有細(xì)胞壁，細(xì)胞壁主要由纖維素和果膠組成，對(duì)植物細(xì)胞起到支持和保護(hù)的作用。⑦植物細(xì)胞中動(dòng)物細(xì)胞中所沒(méi)有的質(zhì)體.其中以綠色植物的葉綠體最為重要，它能通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能的吸收和轉(zhuǎn)化，為自身及其他生物提供賴以生存的有機(jī)物和氧氣。③大多數(shù)植物細(xì)胞中含有一個(gè)中央大液泡或幾個(gè)小液泡，它作為植物細(xì)胞貯藏和轉(zhuǎn)運(yùn)的重要場(chǎng)所也是動(dòng)物細(xì)胞所沒(méi)有的。④植物細(xì)胞中含有動(dòng)物細(xì)胞所沒(méi)有的乙醛酸循環(huán)體、胞間連絲、細(xì)胞分裂時(shí)的細(xì)胞板等動(dòng)物細(xì)胞中含有植物細(xì)胞中所沒(méi)有的溶酶體、中心體、細(xì)胞分裂時(shí)的收縮環(huán)等。(3)葉綠體與線粒體比較：相同點(diǎn)：都是由雙層腔包被而成.具有很大的膜面積，內(nèi)部含有DNA可完成一定量的自主復(fù)制，都是能量的轉(zhuǎn)化場(chǎng)所，都具有核糖體和許多反應(yīng)所需的酶蛋白，都具有電子傳遞體系。都是細(xì)胞即整個(gè)生物體得以生存的重要基礎(chǔ)。不同點(diǎn)：除兩者所包含的酶系及電子傳遞系統(tǒng)不同外，還有以下區(qū)別。葉綠素線粒體色素有葉綠素，葉黃素，胡蘿素等沒(méi)有增大膜面積的方式類囊體堆疊而成的基粒內(nèi)膜折疊成嵴意義進(jìn)行光合作用，合成能量進(jìn)行呼吸作用，分解能量大小不同2—5μm具有雙分子層膜。試描述這種單分子層膜的形態(tài)，解釋它比雙層膜穩(wěn)定的原因。磷脂是一種由甘油、脂肪酸和磷酸所組成的具有雙重極性的分子。一端是極性的(親水性的)“頭”部，一端是非極性(疏水的)“尾”部。在雙層膜組成的細(xì)胞器中，細(xì)胞器內(nèi)外均為極性溶液，兩層膜的親水的“頭”部分別向著細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器內(nèi)的極性溶液，疏水的“尾”端則背離水相而相對(duì)排列，從而形成相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。而在植物種子細(xì)胞里的脂肪顆粒中的油脂為非極性溶液，單層磷脂膜的磷脂分子疏水的“尾”端向著內(nèi)側(cè)脂肪分子排列，而磷脂分子親水的“頭”向著外側(cè)排列，暴露于細(xì)胞質(zhì)的極性溶液中，從而形成了比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。3.構(gòu)成膜的蛋白質(zhì)與磷脂雙分子層的相互關(guān)系怎樣?鑲嵌在磷脂分子個(gè)的蛋白質(zhì)有哪些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能?細(xì)胞膜主要由脂類和蛋內(nèi)質(zhì)組成，此外還含有少量糖類。脂類構(gòu)成了細(xì)胞膜的基本結(jié)構(gòu)——脂質(zhì)雙層，蛋白分子以不同的方式鑲嵌在脂雙分子層中或結(jié)合在其表面，完成膜的主要功能。膜蛋白分布呈不對(duì)稱性，有的鑲在膜表面，稱為外在膜蛋內(nèi)；有的嵌入或橫跨脂雙分子層，稱內(nèi)在膜蛋白；9蛋白質(zhì)分子在膜內(nèi)外兩層分布位置和數(shù)量有很大差異，膜內(nèi)、外側(cè)面伸出的氨基酸殘基的種類和數(shù)目也有很大差異。另外，糖脂與糖蛋白上的糖基一般只分布于膜的非細(xì)胞質(zhì)側(cè)，多糖鏈往往具有分叉，它們對(duì)于接受和識(shí)別外來(lái)受體或信號(hào)起重要作用。膜蛋白的主要作用有：①為運(yùn)轉(zhuǎn)蛋白，起物質(zhì)運(yùn)輸作用，輸送無(wú)機(jī)或有機(jī)分子跨膜進(jìn)入膜的另一側(cè)；②作為酶，催化發(fā)生在膜表面的重要代謝反應(yīng)；③作為細(xì)胞表面受體或天線蛋白，敏感地接收膜表面的化學(xué)信息；④作為細(xì)胞表面的標(biāo)志，被其他細(xì)胞所識(shí)別；⑤作為細(xì)胞表面的附著連接蛋白.與其他細(xì)胞相互結(jié)合；⑥作為錨蛋白，起固定細(xì)胞骨架的作用。4.試從生命特征的不同方面說(shuō)明細(xì)胞是生命的基本單位。從生命的層次上看，細(xì)胞是具有完整生命力的最簡(jiǎn)單的物質(zhì)集合形式；細(xì)胞是生物體進(jìn)行新陳代謝的功能體系，作為一個(gè)外放系統(tǒng)，細(xì)胞不斷與環(huán)境交換著物質(zhì)與能量；細(xì)胞是生物體生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，盡管數(shù)目眾多的各種細(xì)腦形態(tài)和功能各個(gè)相同，它們都是由同一個(gè)受精卵分裂和分化而來(lái)的；細(xì)胞還是生物繁殖和遺傳的基礎(chǔ)，因?yàn)樯锏姆敝撑c遺傳離不開(kāi)細(xì)胞分裂；不同組織細(xì)胞在信息傳遞過(guò)程中表現(xiàn)出分工合作的相互關(guān)系，各種精細(xì)的分工和巧妙的配合使復(fù)雜多細(xì)胞生物的各種代謝活動(dòng)有序地進(jìn)行。5.舉例說(shuō)明細(xì)胞中膜的重要性和各項(xiàng)功能。為什么說(shuō)生物膜系統(tǒng)是最重要的物質(zhì)和能量代謝場(chǎng)所?生物膜的重要性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)界膜和區(qū)室化：胞膜最重要的作用就是勾劃了細(xì)胞的邊界，并且在細(xì)胞質(zhì)中劃分了許多以膜包被(2)信息處理：常用質(zhì)膜中的受體蛋白從環(huán)境中接收化學(xué)和電信號(hào)。細(xì)胞質(zhì)膜中具有各種不同的受體，能夠識(shí)別并結(jié)合特異的配體，產(chǎn)生一種新的信號(hào)激活或抑制細(xì)胞內(nèi)的某些反應(yīng)。如細(xì)胞通過(guò)質(zhì)膜受體接收的信號(hào)決定對(duì)糖原的合成或分解。膜受體接收的某些信號(hào)則與細(xì)胞分裂有關(guān)。(3)能量轉(zhuǎn)化：細(xì)胞膜的另一個(gè)重要功能是參與細(xì)胞的能量轉(zhuǎn)換。例如葉綠體利用類囊體膜上的結(jié)合蛋白進(jìn)行光能的捕獲和轉(zhuǎn)換.最后將光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能貯存在糖類中。同樣，膜也能夠?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)換成可以直接利用的高能化合物ATP,這是線粒體的主要功能。(4)調(diào)節(jié)運(yùn)輸：膜為兩側(cè)的分子交換提供了一個(gè)屏障，一方面可以讓某些物質(zhì)“自由通透”.另一方面又作為某些物質(zhì)出入細(xì)胞的障礙。(5)功能區(qū)室化：細(xì)胞膜的另一個(gè)重要的功能就是通過(guò)形成膜結(jié)合細(xì)胞器，使細(xì)胞內(nèi)的功能區(qū)室化。例如細(xì)胞質(zhì)中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等膜結(jié)合細(xì)胞器的基本功能是參與蛋白質(zhì)的合成、加工和運(yùn)輸；而溶酶體的功能是起消化作用，與分解相關(guān)的酶主要集中在溶酶體。又如線粒體的內(nèi)膜主要功能是進(jìn)行氧化磷酸化，與該功能有關(guān)的兩種蛋白復(fù)合體集中排列在線粒體內(nèi)膜上。另一個(gè)細(xì)胞器葉綠體的類囊體是光合作用的光反應(yīng)場(chǎng)所.所以其類囊體膜中聚集著與光能捕獲、電子傳遞和光合磷酸化相關(guān)的功能蛋白和酶。(6)參與細(xì)胞間的相互作用：在多細(xì)胞的生物中，細(xì)胞通過(guò)質(zhì)膜進(jìn)行多種細(xì)胞間的相互作用，包括細(xì)胞識(shí)別、細(xì)胞粘著、細(xì)胞連接等。如動(dòng)物細(xì)胞可以通過(guò)間隙連接，植物細(xì)胞則可以通過(guò)胞生物膜的這些基本功能也是生命活動(dòng)的基本特征，沒(méi)有膜的這些功能，細(xì)胞不能形成，細(xì)胞的生命活動(dòng)就會(huì)停止。6.請(qǐng)用草圖表示，由構(gòu)成染色質(zhì)的長(zhǎng)鏈DNA分子經(jīng)過(guò)緊密纏繞、折疊、凝縮、并與蛋白質(zhì)結(jié)合形成了染色體，同時(shí)表示出染色體上的特征結(jié)構(gòu)名稱。7.有絲分裂和減數(shù)分裂的共同點(diǎn)和差別是什么?共同點(diǎn)是兩者都進(jìn)行一次染色體復(fù)制。有絲分裂發(fā)生在所有正在生長(zhǎng)的組織中，從合子階段開(kāi)始，繼續(xù)到個(gè)體的整個(gè)生活周期，無(wú)聯(lián)會(huì)，無(wú)交叉和互換；每個(gè)周期產(chǎn)生兩個(gè)子細(xì)胞，產(chǎn)物的遺傳成分相同，子細(xì)胞的染色體數(shù)與減數(shù)分裂只發(fā)生在有性繁殖組織中，高等生物限于成熟個(gè)體；許多藻類和真菌發(fā)生在合子階段；由聯(lián)會(huì)，可以在有基因交叉和互換；后期I是同源染色體分離的減數(shù)分裂；后期Ⅱ是姐妹染色單體分離的均等分裂；產(chǎn)生4個(gè)細(xì)胞產(chǎn)物(配子或孢子),產(chǎn)物的遺傳成分不同，是父本和母本染色體的不同組合，為母細(xì)胞的一半。8.列舉出你所知道的細(xì)胞器和它們各自的功能。核糖體(ribosme):由rRNA和蛋白質(zhì)組成的粒狀小體細(xì)胞器，常散在于細(xì)胞質(zhì)中(游離核糖體)或附著于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，由大小兩個(gè)亞基構(gòu)成，是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所，大小亞基結(jié)合成完整的核糖體行線粒體(mitochondria):細(xì)胞中重要而獨(dú)特的細(xì)胞器，是呼吸作用進(jìn)行的主要場(chǎng)所；在線粒體中，通過(guò)Krebs循環(huán)和氧化磷酸化作用將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氧化分解，并進(jìn)一步將分解獲得的能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)能貯存在ATP中，供給生物生命活動(dòng)之用，因此線粒體被稱為生物體的“動(dòng)力工廠”。溶酶體(lysosome):溶酶體是由單層膜包圍成的小球體細(xì)胞器，內(nèi)含多種水解酶；具有吞噬外來(lái)異物并將其分解的異溶作用和對(duì)細(xì)胞內(nèi)衰老、死亡細(xì)胞器進(jìn)行消化處理的自溶作用。高爾基體(Golgiapparatus):高爾基體是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成產(chǎn)物和細(xì)胞分泌物的加工和包裝的場(chǎng)所。最后形成分泌泡將分泌物排出。新合成的蛋白質(zhì)在被運(yùn)送到高爾基體后，由于糠類或其他輔基的加入而使其發(fā)生了變化。隨后這些產(chǎn)物在高爾基體盤的邊緣被包裝于小泡，這些小泡又以出芽的方式脫離高爾基體盤的邊緣，釋放入細(xì)胞質(zhì)。高爾基體是由細(xì)胞內(nèi)其他膜系轉(zhuǎn)變而來(lái)的。質(zhì)體(plastid):是植物細(xì)胞的細(xì)胞器，包括白色體和有色體。植物根或莖細(xì)胞中的白色體含有淀粉、油類或蛋白質(zhì)。植物色彩豐富的花或果實(shí)的細(xì)胞具有有色體，有色體內(nèi)含有各種色素。葉綠體是一類最重要的有色體。微管(microtubule):是細(xì)胞骨架的主要成分之一，其主要化學(xué)成分為微管蛋白，許多微管蛋白分子排列成原絲，13條原絲圍成的中空管即為微管；其主要功能包括保持細(xì)胞形狀、纖毛和鞭毛的運(yùn)動(dòng)、原生質(zhì)與染色體運(yùn)動(dòng)、胞內(nèi)運(yùn)輸?shù)?。微絲(microfilament):指細(xì)胞內(nèi)直徑5-9nm,長(zhǎng)短不一、散布、成束或交織成網(wǎng)的蛋白質(zhì)纖維。是細(xì)胞骨架的主要成分之一，其主鏈蛋白由肌動(dòng)蛋白組成。中心粒(centriole):為圓筒狀小體，通常成對(duì)存在，由9組三聯(lián)微管排列而成，與細(xì)胞分裂時(shí)紡錘體的形成密切相關(guān)，一般由兩個(gè)相互垂直的中心粒構(gòu)成中心體。9.為什么在膜的雙分子層中，脂肪酸碳原子間的雙鍵越多，膜的流動(dòng)性就越大?膜的流動(dòng)性是指脂分子的側(cè)向運(yùn)動(dòng)，主要是由脂分子中脂肪酸碳鏈的長(zhǎng)短和不飽和程度決定的。碳鏈越短，不飽和鍵越多，膜脂的流動(dòng)性越大。相同碳鏈長(zhǎng)度的脂肪酸，不飽和鍵越多熔點(diǎn)越低，因此膜的流動(dòng)性越大。10.物質(zhì)的跨膜運(yùn)輸分為被動(dòng)運(yùn)輸和主動(dòng)運(yùn)輸，其主要差別是什么?主動(dòng)運(yùn)輸是指由細(xì)胞供給能量，將某種物質(zhì)分子從膜的低濃度一側(cè)移向高濃度一側(cè)的過(guò)程。自由擴(kuò)散和協(xié)助擴(kuò)散都屬于被動(dòng)運(yùn)輸，其特點(diǎn)是物質(zhì)分子進(jìn)行順濃度梯度的移動(dòng)，所需要的能量自高濃度溶液本身所包含的位能，不需要另外供給能量。11.請(qǐng)以酵母細(xì)胞為例，簡(jiǎn)單介紹細(xì)胞周期控制的機(jī)制。在酵母菌細(xì)胞進(jìn)入G?期到達(dá)G?期檢驗(yàn)點(diǎn)時(shí)，該檢驗(yàn)點(diǎn)通過(guò)比較細(xì)胞質(zhì)體積與基因組的大小，決定是否讓新合成的G?周期蛋白與Cdk結(jié)合，激活稱為啟動(dòng)點(diǎn)激酶(startkinase)的二聚體引擎分子。即在G?期，隨著細(xì)胞的生長(zhǎng)，細(xì)胞的體積增大到一定程度而其DNA總量仍保持穩(wěn)定，G?周期蛋白便與Cdk結(jié)合，激活啟動(dòng)點(diǎn)激酶，使周期性細(xì)胞通過(guò)G?檢驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)入S期，DNA的復(fù)制便開(kāi)始啟動(dòng)，G?周期蛋白接著便解離和自我降解。但是，如果G?檢驗(yàn)點(diǎn)檢查該周期性細(xì)胞不具備進(jìn)入S期的條件，這時(shí)這些細(xì)胞便進(jìn)入G?期。完成了DNA復(fù)制后進(jìn)入G?期的細(xì)胞首先開(kāi)始逐漸積累M周期蛋白，該周期蛋白與Cdk結(jié)合形成稱之為有絲分裂促進(jìn)因子(mitosis-protomotingfactory,MPF)的二聚體。最初，MPF在其磷酸化之前并沒(méi)有活性。當(dāng)非常少量的MPF被磷酸化以后，它們具有正向反饋調(diào)節(jié)作用，即少量磷酸化的MPF反過(guò)來(lái)可以增強(qiáng)催化MPF磷酸化的酶活性，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)被激活的MPF濃度急劇增加，最終導(dǎo)致細(xì)胞通過(guò)G?檢驗(yàn)點(diǎn)的檢查，進(jìn)入M期，有絲分裂過(guò)程開(kāi)始啟動(dòng)。細(xì)胞進(jìn)入M期以后，MPF可進(jìn)一步催化核小體組蛋白H1磷酸化，再使核纖層蛋白和微管結(jié)合蛋白磷酸化，促使核纖層結(jié)構(gòu)解體，從而促進(jìn)紡錘體組裝及染色單體的分離，保證一系列有絲分裂的正常進(jìn)行。M期的時(shí)間長(zhǎng)短取決于活性MPF濃度變化，因?yàn)镸PF本身會(huì)使二聚體上的周期蛋白自我降解。雖然Cdk的濃度始終不變，但新合成的M周期蛋白降解后，活性MPF濃度減少到一定程度，M期結(jié)束，有絲分裂過(guò)程完成，細(xì)胞有開(kāi)始下一次以G?期為起點(diǎn)的周期循環(huán)。第四章1生物代謝的本質(zhì)是什么?生物代謝就是發(fā)生在生物體內(nèi)的由酶控制的全部化學(xué)反應(yīng)和能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程。2.請(qǐng)從熱力學(xué)原理出發(fā)，討論為什么生命活動(dòng)需要不斷地輸入能量。熱力學(xué)第一定律告訴我們能量是守恒的，生命體自身不能產(chǎn)生能量，所有的能量來(lái)源與外部的輸入。而根據(jù)熱力學(xué)第二定律的描述宇宙或系統(tǒng)的各種過(guò)程總是向著熵增大的方向進(jìn)行。事實(shí)上，生命一直與熱力學(xué)第二定律.即與自發(fā)過(guò)程作著斗爭(zhēng)。對(duì)于細(xì)胞和生命體而言，需要不斷的輸入能量，否則系統(tǒng)的有序化的程度就要下降。熵不斷增加的結(jié)果就是細(xì)胞或者生命體的死亡。3.放能反應(yīng)與吸能反應(yīng)有什么區(qū)別?哪一種反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行?為什么?在一個(gè)反應(yīng)中，如果產(chǎn)物比反應(yīng)物含有更少的自由能，這個(gè)反應(yīng)便趨于自發(fā)進(jìn)行。自發(fā)反應(yīng)可釋放自由能，稱為放能反應(yīng)。相反，另一些反應(yīng)需要從外界輸人自由能才能進(jìn)行，稱為吸能反應(yīng)。熱力學(xué)第二定律指出，系統(tǒng)的各種過(guò)程總是向著熵值增大的方向進(jìn)行。放能反應(yīng)能夠使細(xì)胞內(nèi)熵增大，所以會(huì)自發(fā)的進(jìn)行。4.什么叫活化能?為什么酶具有高的催化效率?酶是一種生物催化劑。它與普通催化劑一樣，是通過(guò)降低反應(yīng)所需的活化能促進(jìn)細(xì)胞代謝的生化反應(yīng)的，但是酶比普通催化劑有更高的催化效率，這是由酶分子的特殊結(jié)構(gòu)所決定的。影響酶高催化效率的有關(guān)因素有：鄰近定向效應(yīng)、底物的變形與誘導(dǎo)契合、共價(jià)催化、酸堿催化金屬離子催化和活性部位微環(huán)境。5.根據(jù)酶的特性和催化原理說(shuō)明蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)對(duì)于功能的重要性。酶的高效性、專一性等特點(diǎn)均與酶的空間結(jié)構(gòu)有關(guān)。在一定的構(gòu)象下，酶才能形成底物結(jié)合部位和催化反應(yīng)的活性中心，使酶與底物專一性結(jié)合，并在反應(yīng)活性中心降低反應(yīng)活化能，使反應(yīng)更易進(jìn)行。如果失去空間結(jié)構(gòu)，酶將失去催化活性，因此一定的空間結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)執(zhí)行其生理功能所6.為什么說(shuō)細(xì)胞呼吸與汽油的燃燒在本質(zhì)上是一樣的?細(xì)胞呼吸和汽油燃燒都是一種氧化反應(yīng)，在能量本質(zhì)上是相同的，只是底物的種類不同?？梢杂靡粋€(gè)通式來(lái)表達(dá)這兩種反應(yīng)：有機(jī)化合物+0?→CO?+能量7.簡(jiǎn)述細(xì)胞呼吸各階段化學(xué)反應(yīng)反其發(fā)生的部位。有氧細(xì)胞呼吸的化學(xué)過(guò)程大致可以分成以下幾個(gè)階段：第一階段為糖酵解。將一分子葡萄糖分解成兩分子丙酮酸。反應(yīng)發(fā)生在線粒體外的細(xì)胞質(zhì)中。第二階段為丙酮酸氧化。丙酮酸氧化為乙酰輔酶A,并釋放一分子CO?。反應(yīng)在線粒體中進(jìn)行。第三階段為三羧酸(Krebs)循環(huán)。將乙酰輔酶A氧化為CO?并產(chǎn)生NADH、FADH?和GTP。反應(yīng)發(fā)生在線粒體的基質(zhì)中。第四階段是電于鏈傳遞的氧化磷酸化。將NADH、FADH?的還原型電子傳遞給氧，并產(chǎn)生ATP。反應(yīng)在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行。8.將葉綠體置于pH為4的酸性溶液里，直到基質(zhì)的pH也達(dá)到4.然后將葉綠體取出，再置于pH為8的溶液里，這時(shí)發(fā)現(xiàn)葉綠體開(kāi)始合成ATP。請(qǐng)解釋上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。由于葉綠體的基質(zhì)pH值為4而外界溶液的pH值為8,造成叫綠體內(nèi)外的質(zhì)子濃度差.即跨膜的氫離子梯度，而這一濃度梯度導(dǎo)致質(zhì)子順濃度梯度從叫綠體內(nèi)經(jīng)ATP合成酶出到外界溶液中，這個(gè)過(guò)程中所釋放的能量使ADP與磷酸結(jié)合生成ATP。9.請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明，光合作用中產(chǎn)生的0,來(lái)源于HO,而非來(lái)源于CO?。用0?同位素示蹤實(shí)驗(yàn)。(參見(jiàn)教材①用0?同位素標(biāo)記水中的0元素，檢測(cè)到光合作用產(chǎn)物O?中含有01?,②用01?同位素標(biāo)記CO?中的0元素，檢測(cè)光合作用產(chǎn)物中的02,未發(fā)現(xiàn)01°。則可證明光合作用中的O?來(lái)源于H?O。第五章1.為什么孟德?tīng)柡湍柛瓤茖W(xué)家提出了遺傳因子的概念，卻不可能認(rèn)識(shí)遺傳因子是由什么物質(zhì)組成的?答：孟德?tīng)柡湍柛褂玫膶?shí)驗(yàn)材料是豌豆和果蠅，它們都是一些非常復(fù)雜的多細(xì)胞生物，當(dāng)時(shí)人們不知道遺傳物質(zhì)是由什么組成的，而且其研究技術(shù)不可能直接從豌豆和果蠅等復(fù)雜的生物中獲得線索，因此沒(méi)有人能夠想到遺傳因子是由DNA組成的。2.舉例說(shuō)明伴性遺傳現(xiàn)象和基因的連鎖和交換現(xiàn)象，并用經(jīng)典的遺傳學(xué)作出解釋。性別是由染色體決定的，人類屬于XY型，即雌雄染色體異型，性染色體上的基因所控制的性狀遺傳，必然和性別有一定的關(guān)系，即伴件遺傳。比如說(shuō)，如果基因在Y染色體上，則該性狀只能遺傳給男性；如果在x染色體上且為隱性基因控制的，則一般男性患者比女性患者多。人類最常見(jiàn)的兩種伴X隱性遺傳病是血友病和色盲?；虻倪B鎖反應(yīng)可用果蠅的雜交實(shí)驗(yàn)說(shuō)明.果蠅灰身G對(duì)黑身g是顯性，長(zhǎng)翅L對(duì)殘翅1是顯性，兩對(duì)性狀是處在向一對(duì)同源染色體的兩對(duì)等位基因控制的。如果讓灰身長(zhǎng)翅果蠅GL/GL和黑身殘翅果蠅gl/gl雜交，第一代都是灰身長(zhǎng)翅果蠅GL/gl。若讓灰身長(zhǎng)翅果蠅GL/gl和雙隱性親本黑身殘翅果蠅gl/gl果蠅回交，則出現(xiàn)4種類型的果蠅：兩種親本性灰身長(zhǎng)翅GL/gl和黑身殘翅gl/gl兩種重組的新類型，灰身殘翅Gl/gl和黑身長(zhǎng)翅gL/gl。出于兩對(duì)等位基因處在一對(duì)同源染色體上，G和L在一條染色體上，g,1在另一條染色體上，染色體到哪里他們就到那里，但由于第一代雌果蠅GL/gl有互換，就是在一部分染色體上的基因之間發(fā)生了相互交換，形成了兩種新配子，雜交后就產(chǎn)生了兩種新類型，由于這兩個(gè)基因互換比率不大，所以這的種重組的新類型比兩個(gè)親本類型少得多。即兩個(gè)或兩個(gè)以上的基因位于同一個(gè)染色體上，在遺傳時(shí)，染色體上的基因常連在一起不相分離，即基因的連鎖遺傳，若出現(xiàn)互換就是不完全連鎖。糖體2位無(wú)羥基，RNA的核糖上2位有羥基。核糖的2位羥基對(duì)RNA來(lái)說(shuō)，不僅是折疊成固有三維結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素，也是RNA具有催化作用的重要組成部分。核糖2位羥基是DNA和RNA在遺傳學(xué)上的本質(zhì)差別?？臻g結(jié)構(gòu)上與功能的差別：DNA分子是雙螺旋結(jié)構(gòu)，進(jìn)行半保留復(fù)制，保證遺傳信息的穩(wěn)定遺單鏈局部回折形成2條反向平行的片段，2片段中堿基互補(bǔ)的地方就形成右手雙股螺旋，符合A—DNA模型，不互補(bǔ)的地方就形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。不同種類的RNA具有各自不同的功能。mRNA是從基因上轉(zhuǎn)錄下來(lái)去指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成的RNA;tRNA在蛋白質(zhì)合成過(guò)程中運(yùn)輸氨基酸：rRNA是核糖體的組成部分。4.試解釋下述現(xiàn)象：一位生物學(xué)家把從人的肝細(xì)胞中提取的基因植入一種細(xì)菌的染色體中，該基因通過(guò)轉(zhuǎn)錄和翻譯合成蛋白質(zhì)。然而這種在細(xì)菌體內(nèi)合成的蛋白質(zhì)其氨基酸序列上發(fā)生了很大的變化，與肝細(xì)胞合成的蛋白質(zhì)完全不同。真核生物基因中包含有不編碼肽鏈的內(nèi)含子，轉(zhuǎn)錄為hnRNA后需要進(jìn)一步加工去掉內(nèi)含子，拼接外顯子，形成mRNA;而原核生物沒(méi)有轉(zhuǎn)錄后加工的過(guò)程，因此轉(zhuǎn)錄形成的mRNA里面包含有內(nèi)含子的序列，同時(shí)這些序列也被翻譯而合成肽鏈。簡(jiǎn)單說(shuō)就是肝細(xì)胞基因中的內(nèi)含子也被表達(dá)為蛋白質(zhì)了。5.在合成蛋白質(zhì)的過(guò)程中，細(xì)胞內(nèi)的什么機(jī)制保讓一次只增加一個(gè)氨基酸到正在合成的肽鏈上?又是什么機(jī)制保證每個(gè)氨基酸都處于正確的位置上?指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)的信息在mRNA上，核糖體每次沿5’→3’方向移動(dòng)一個(gè)密碼子的距離，其上的密碼子具有連續(xù)性，無(wú)間隔和重疊現(xiàn)象，因此同一段mRNA序列所編碼的膚鏈序列是一定的。蛋白質(zhì)合成中，tRNA上面有與mRNA密碼子相對(duì)應(yīng)的反密碼子，只有攜帶了密碼子所編碼的氨基酸的tRNA才能進(jìn)入的核搪體的P位，進(jìn)而合成肽鏈。6.DNA的兩條鏈的復(fù)制步驟有什么不同?為什么不能采取同樣的步驟進(jìn)行復(fù)制?一條鏈?zhǔn)沁B續(xù)合成，另一條鏈?zhǔn)遣贿B續(xù)合成的。這是因?yàn)楹铣蒁NA的DNA聚合酶只有從5’→3’方向的合成能力，面作為模板的DNA雙鏈?zhǔn)欠聪驅(qū)ΨQ的，因此以3’→5’方向的模板合成的是連續(xù)鏈，而以5’→3’方向?yàn)槟０搴铣蓵r(shí)也必須是等到該鏈具有一定長(zhǎng)度的單鏈狀態(tài)時(shí).在其3’端找到一個(gè)起始位點(diǎn)合成一段DNA鏈，因此首先合成的是不連續(xù)DNA鏈，然后再連接起來(lái)。7.請(qǐng)敘述基因中的遺傳信息經(jīng)轉(zhuǎn)錄和翻譯后在蛋白質(zhì)中表達(dá)的過(guò)程，敘述時(shí)請(qǐng)正確應(yīng)用tRNA、氨基酸、起始密碼、肽鍵、反密碼子、轉(zhuǎn)錄、翻譯、核糖體、RNA聚合酶、基因、mRNA、終止密碼等核糖體小亞基識(shí)別mRNA上起始密碼子并結(jié)合上去，同時(shí)攜帶起始氨基酸的氨?！猼RNA結(jié)合到核糖體的P位，核糖體大亞基結(jié)合進(jìn)來(lái)。具有與mRNA模板上第二個(gè)密碼子的相對(duì)應(yīng)的反密碼子的tRNA攜帶相應(yīng)的氨基酸進(jìn)入A位，起始氨基酸的氨?；D(zhuǎn)移到第二個(gè)氨基酸上的氨基上連接形成肽鏈，核糖體再移動(dòng)一個(gè)密碼子的位置，接受下一個(gè)氨酞—tRNA,前面形成的二肽的?；c該氨基酸的氨基結(jié)合形成第二個(gè)肽鍵.依次循環(huán)，一直到核糖體遇到終止密碼子時(shí)，合成的肽鏈水解下來(lái)，大、8.分子遺傳新的“中心法則”與舊的“中心法則”主要區(qū)別是什么?新“中心法則”中增加了RNA的自我復(fù)制和逆轉(zhuǎn)錄(以RNA為模板指導(dǎo)合成DNA)。9.原核與真核基因表達(dá)有哪些差異，為什么會(huì)有這些差異?原核生物真核生物1.無(wú)內(nèi)含子1.有內(nèi)含子2.轉(zhuǎn)錄與翻譯均在細(xì)胞質(zhì)中、邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯2.轉(zhuǎn)錄在細(xì)胞核，翻譯在細(xì)胞質(zhì)，二者有時(shí)空間隔3.多順?lè)醋?.單順?lè)醋?.起始密碼子為AUG,少數(shù)GUG4.起始密碼子為AUG5.肽鏈翻譯的起始位點(diǎn)是SD序列5.肽鏈翻譯的起始位點(diǎn)是相關(guān)序列6.mRNA無(wú)5’帽子，無(wú)PolyA尾6.mRNA有5’帽子和3’polyA尾7.核糖體整體70S,亞基30S和50S7.核糖體整體80S.亞基40S和60S8.起始氨基酸是甲酰甲硫氨酸8.起始氨基酸是甲硫氨酸10.除了乳糖操縱子學(xué)說(shuō)解釋了原核生物基因表達(dá)調(diào)控的原理外.您是否知道解釋原核生物基因表達(dá)調(diào)控的其他學(xué)說(shuō)?如果知道，請(qǐng)作簡(jiǎn)單介紹。具有雙啟動(dòng)子的半乳糖操縱子，阿拉伯糖操縱子，可阻遏的色氨酸操縱子。11.請(qǐng)說(shuō)明基因測(cè)序的原理。人類基因組計(jì)劃的基因測(cè)序主要用了以下四方面相互配合與補(bǔ)充的研究方法和技術(shù)：①基因連鎖圖分析基因連鎖圖又稱遺傳圖，遺傳分析以具有遺傳多態(tài)性的遺傳標(biāo)記為路標(biāo)，利用人類家族遺傳史和染色體上基因交換頻率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，推斷任何兩個(gè)已知性狀的基因之間的距離，根據(jù)點(diǎn)測(cè)交試驗(yàn)確定各基因的相對(duì)位置和排列順序，作出包含人類染色體上多個(gè)基因、包括酶切位點(diǎn)和其他標(biāo)記的連鎖圖。連鎖圖表現(xiàn)了基因或DNA標(biāo)志在染色體上的相對(duì)位置和遺傳距離。②基因組物理圖測(cè)定基因組物理圖是以已知的DNA片段作為序列標(biāo)簽位點(diǎn)(sequence-taggedsite,STS),以堿基對(duì)作為測(cè)量單位的基因組圖。任何DNA序列，只要知道其在基因組中的位置，都能被用作STS標(biāo)簽。在物理圖測(cè)定時(shí)，先將染色體切割成若干個(gè)可辨認(rèn)的限制性內(nèi)切酶切片段，找出其上獨(dú)特性的序列作為標(biāo)簽，分析各界標(biāo)間的距離，確定個(gè)片段在染色體上的實(shí)際排列順序。③確定基因組轉(zhuǎn)錄圖在基因組上確定與全部mRNA相對(duì)應(yīng)的DNA的順序位置即獲得基因組轉(zhuǎn)錄圖，又稱cDNA圖。利用構(gòu)建的各種人工載體和基因片段的克隆技術(shù)分離到相應(yīng)的cDNA片段，獲得表達(dá)序列標(biāo)簽(expressedsequencetag,EST)組成的“表達(dá)序列圖”,可得到人類“基因圖”雛形。一般實(shí)驗(yàn)室所用的傳統(tǒng)的測(cè)序方法為鏈終止法(chainterminationmethod),該方法第一步是制備單鏈模板DNA,然后加上一小段DNA為引物與起始端配對(duì)形成雙鏈，接著在引物之后按照模板的堿基順序起始新鏈的合成。新鏈的合成由DNA聚合酶催化，需要加入4種脫氧核苷酸(dNTP、dNTP為新鏈延長(zhǎng)的原料(底物),同時(shí)還特別加入了少量雙脫氧核苷酸(ddNTP),由于DNA聚合酶不能區(qū)分dNTPs和ddNTPs,當(dāng)后者隨機(jī)加入到新生的單鏈上后，由于ddNTP核糖3’碳原子上連接的是氫原子而不是羥基，因此不能與下一個(gè)核苷酸聚合延伸，合成的新鏈被就此終止。按這種原理，合成的大量互補(bǔ)的DNA新鏈可在任意一個(gè)堿基的位置終止，從而所產(chǎn)生所有僅差一個(gè)堿基的單鏈分子，這些DNA分子經(jīng)聚丙烯酰胺凝膠電泳后，由4個(gè)泳道顯示4種堿基的終止位置，而單鏈分子的大小又由電泳距離確定，彼此依次相差一個(gè)堿基，由下至上，便可讀出新④隨機(jī)測(cè)序與序列組裝科學(xué)家們發(fā)明了鳥(niǎo)槍法以及在此基礎(chǔ)上改進(jìn)的克隆重疊法可引導(dǎo)鳥(niǎo)槍法來(lái)解決隨機(jī)測(cè)序與序列組裝問(wèn)題。全基因組測(cè)序鳥(niǎo)槍法測(cè)序的基本原理是，用超聲技術(shù)將某基因組DNA隨機(jī)打成2.0kb左右的隨機(jī)并有重復(fù)序列的片段，經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳分離收集后，將各片段分別連接到質(zhì)?？寺≥d體中，構(gòu)建基因文庫(kù)。對(duì)基因組文庫(kù)全部克隆片段進(jìn)行大量隨機(jī)測(cè)序，使隨機(jī)測(cè)定的堿基數(shù)達(dá)到基因組的5倍以上，那么,基因組未測(cè)定的堿基數(shù)(即缺口)僅為基因組總堿基數(shù)的0.67%。鳥(niǎo)槍法的順序組裝是直接從已測(cè)序的小片段中尋找彼此重疊的測(cè)序克隆，然后依次向兩端延伸。這一方法不需要預(yù)先做遺傳圖和物理圖就可以完成整個(gè)基因組順序的組裝。12.人類基因組計(jì)劃應(yīng)用了哪些主要的研究方法和技術(shù)和技術(shù)，取得了哪些主要成果，有什么意義?①基因連鎖圖分析；②基因組物理圖測(cè)定；③確定基因組轉(zhuǎn)錄圖；④隨機(jī)測(cè)序與序列組裝。2000年6月26日人類基因組草圖已完成。人類基因組計(jì)劃的重要作首先體現(xiàn)在與人類生命息息相關(guān)的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，它還將人類感知生命的里程碑提高到分子水平階段,將給人類的生存能力和生命及生活質(zhì)量帶來(lái)顯著的提高。人類基因組計(jì)劃完成以后，破譯大量基因信息將成為醫(yī)學(xué)、醫(yī)藥、等方面技術(shù)創(chuàng)新的源泉，其研究成果產(chǎn)業(yè)化帶來(lái)的商業(yè)利潤(rùn)是無(wú)法估量的，同時(shí)也會(huì)給我們的生活帶來(lái)翻天覆地的變化。科學(xué)家可以根據(jù)每個(gè)人特定的基因圖譜判斷這個(gè)人的健康狀況，預(yù)測(cè)某種疾病潛在的發(fā)病可能性，向病人提供有效的警告，從而采取有效的措施預(yù)防疾病的發(fā)生。人類基因組計(jì)劃將為基因治療技術(shù)的發(fā)展提供基礎(chǔ)性的支持，對(duì)特異致病基因的研究，會(huì)給基因治療技術(shù)針對(duì)性地指明方向，加速這一技術(shù)的發(fā)展。人類基因組計(jì)劃將促進(jìn)基因工程藥物的研發(fā)，為新藥的研制和篩選提供必要的信息和行之有效的手段，科學(xué)家屆時(shí)可以根據(jù)癌癥、心臟病等疾病的病因，有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)藥物。人類基因組計(jì)劃的完成還為其他重要生物包括農(nóng)作物基因組研究提供了借鑒，將促使農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、海洋生物技術(shù)、能源和環(huán)境生物技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展。13.為什么生物信息學(xué)、功能基因組學(xué)利蛋白質(zhì)組學(xué)逐漸成為后基因組時(shí)代的前沿領(lǐng)域?人類基因組計(jì)劃的目標(biāo)是獲得遺傳圖、轉(zhuǎn)錄圖、物理圖和全序列圖，但僅僅靠一張張繪制著生命藍(lán)圖的DNA序列圖，并不能完全解開(kāi)生命的奧秘，有些工作還需要蛋白質(zhì)組學(xué)才能完成，如基因在生命周期的哪個(gè)時(shí)間被表達(dá)出來(lái)；基因產(chǎn)物的相應(yīng)含量是多少；翻譯后修飾的程度如何，有些基因的刪除或過(guò)量表達(dá)對(duì)生命進(jìn)程有何影響；遺留的小基因或出現(xiàn)長(zhǎng)度小于300bP的可讀框?qū)⑷绾翁幚恚欢嗷颥F(xiàn)象的表型等。此外，mRNA水平的測(cè)量并不能完全解釋細(xì)胞調(diào)節(jié)，而蛋白質(zhì)的性質(zhì)相對(duì)于mRNA穩(wěn)定，利于分析研究。生物信息學(xué)基于生物科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的快速發(fā)展應(yīng)用先進(jìn)的數(shù)據(jù)管理技術(shù)構(gòu)建數(shù)學(xué)分析模型和計(jì)算機(jī)軟件，對(duì)各種生物信息進(jìn)行儲(chǔ)存、分析和處理，進(jìn)而展現(xiàn)出各種生命現(xiàn)象形成模式及演化進(jìn)程，后基因組時(shí)代，生物信息學(xué)基于前基因組時(shí)代及基因組時(shí)代構(gòu)建的龐大的生物數(shù)據(jù)庫(kù)，將繼續(xù)進(jìn)行大規(guī)模的基因組分析、蛋白質(zhì)組分析，及各種數(shù)據(jù)的比較和整和，即前面提到的蛋白質(zhì)組學(xué)的產(chǎn)生及對(duì)人類基因組草圖的進(jìn)一步分析。利用結(jié)構(gòu)基因組學(xué)獲得的生物信息來(lái)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛷亩鴾y(cè)定基因及基因非編碼區(qū)的生物學(xué)功能即功能基因組學(xué)。而對(duì)人類基因組草圖中龐大的堿基數(shù)目和核苷酸序列.我們要做的工作就是研究出他們的功能，由于40%的結(jié)構(gòu)基因是新發(fā)現(xiàn)的，他們的生化性質(zhì)從未研究過(guò)，要知道他們的結(jié)構(gòu)和功能就要對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中已有的生物信息進(jìn)行分析，再將表型和基因型聯(lián)系起來(lái)。第六章1.請(qǐng)指出發(fā)育和分化兩個(gè)基本概念的差別與聯(lián)系。從受精卵形成胚胎，再由胚胎生長(zhǎng)發(fā)育成個(gè)體的過(guò)程成為個(gè)體發(fā)育。從形態(tài)上看，個(gè)體發(fā)育過(guò)程經(jīng)歷生長(zhǎng)、分化和形態(tài)發(fā)生。在個(gè)體發(fā)育中，細(xì)胞的后代在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生差異的過(guò)程稱為細(xì)胞的分化，其本質(zhì)是基因選擇性表達(dá)的結(jié)果，即基因表達(dá)調(diào)控的結(jié)果。發(fā)育的基礎(chǔ)在于細(xì)胞的分化，細(xì)胞分化的本質(zhì)是細(xì)胞中特異蛋白質(zhì)的合成，也就是基因組中特定基因的選擇性表達(dá)。2.動(dòng)物的胚胎發(fā)育一般包括那些階段?動(dòng)物的胚胎發(fā)育一般經(jīng)過(guò)受精卵經(jīng)過(guò)卵裂形成多細(xì)胞胚囊、原腸胚、神經(jīng)胚和器官發(fā)生等階段。3.植物與動(dòng)物在發(fā)育過(guò)程中的主要差別是什么?(1)動(dòng)物形態(tài)建成只局限于胚胎發(fā)育期；進(jìn)入成年的動(dòng)物個(gè)體，其不再無(wú)限制地生長(zhǎng)。植物的生長(zhǎng)和形態(tài)發(fā)生持續(xù)于它的整個(gè)生命周期.植物莖尖和根尖的頂端分生組織可以不斷地進(jìn)行分裂和分化，使植物體發(fā)育成熟以后還能保持其不斷的長(zhǎng)高和長(zhǎng)大。(2)動(dòng)物的發(fā)育早期存在原腸化，即胚囊內(nèi)細(xì)腦和組織的運(yùn)動(dòng)并重新排列，產(chǎn)生不同的胚層，進(jìn)而發(fā)育成不同的器官。植物發(fā)育不存在原腸化過(guò)程，植物細(xì)胞被細(xì)胞壁包圍，不能移動(dòng)。(3)動(dòng)物的減數(shù)分裂是在配子體中，植物是在孢子體中。(4)植物中的生殖細(xì)胞只有在生殖生長(zhǎng)階段才出現(xiàn)，動(dòng)物的生殖系統(tǒng)在胚胎發(fā)育過(guò)程中就已經(jīng)形成。4.請(qǐng)指出決定子與成形素的區(qū)別。細(xì)胞質(zhì)決定子在卵母細(xì)胞中已然形成，卵裂后分配到不同的細(xì)胞中，影響著細(xì)胞分化。成形素的作用強(qiáng)調(diào)的是位置信息對(duì)形態(tài)建成的影響，即提供細(xì)胞是否已經(jīng)遷至適當(dāng)位置并應(yīng)該開(kāi)始形成不問(wèn)的組織和器官的信息。成形素在胚胎的特定部位合成和分泌，然后擴(kuò)散到周圍組織，形成一種濃度遞減的梯度。細(xì)胞通過(guò)適當(dāng)?shù)氖荏w“感知”自身部位的成形素的濃度，細(xì)胞就可以估測(cè)自己離成形素產(chǎn)生源有多遠(yuǎn)，并決定分化的方向。二者形成的時(shí)期和作用的部位不同。5.請(qǐng)舉例說(shuō)明2種主導(dǎo)基因?qū)Πl(fā)育的調(diào)控機(jī)理和過(guò)程。myoD是科學(xué)家最早發(fā)現(xiàn)的一個(gè)控制肌細(xì)胞發(fā)育的主導(dǎo)基因(mastercontrolgene)。該基因的表達(dá)產(chǎn)物myoD是一個(gè)控制基因表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子，在胚性前體細(xì)胞中，該蛋白一旦被合成，雖然細(xì)胞的外觀并沒(méi)有發(fā)生任何改變，此時(shí)細(xì)胞決定就已經(jīng)發(fā)生了，即胚性前體細(xì)胞變成了成肌細(xì)胞 (myoblast)。在分子生物學(xué)水平上分析，myoD蛋白不僅可以控制其他肌肉發(fā)生相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，還能反饋促進(jìn)其本身的表達(dá)(這種調(diào)節(jié)又稱為正反饋)。myoD蛋白具有螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋結(jié)構(gòu)域基序，它結(jié)合到受控基因的調(diào)控區(qū)后，首先啟動(dòng)了其他生肌肉轉(zhuǎn)錄因子基因的轉(zhuǎn)錄，這些次生的轉(zhuǎn)錄因子接著再調(diào)控和啟動(dòng)肌球蛋白和肌動(dòng)蛋白等的合成。成肌細(xì)胞中的這些肌肉蛋白合成后，成肌細(xì)胞便聚合成成熟的多核肌細(xì)胞，又稱為肌纖維。果蠅發(fā)育過(guò)程中母源極性基因biocoid和級(jí)聯(lián)的體節(jié)基因特異表達(dá)對(duì)果蠅體軸建立和身體分節(jié)的影響。果蠅的胚胎發(fā)育過(guò)程包括：卵細(xì)胞受精后經(jīng)過(guò)多核階段和卵裂形成胚囊，經(jīng)過(guò)建立體軸和身體分節(jié)產(chǎn)生體節(jié)分明的胚胎，再經(jīng)過(guò)幼蟲(chóng)和蛹的階段，發(fā)育成果蠅。在果蠅母體的卵細(xì)胞中，與卵細(xì)胞相鄰的營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞內(nèi)biciod基因(又稱為卵極基因egg-polaritygenesis)先轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生bicoid蛋白，bicoidmRNA作為決定子進(jìn)入卵細(xì)胞并分布于卵的前區(qū)，卵受精后，刺激其翻譯產(chǎn)生Bicoid蛋白，該蛋白作為一種成形素，在受精卵前區(qū)建立了濃度梯度，即前體Bicoid蛋白濃度最高，沿卵的縱軸向中區(qū)濃度逐漸降低。實(shí)驗(yàn)表明正是由于bicoidmRNA及其蛋白產(chǎn)物在受精卵前區(qū)的定位和另一些其他成形激素(如oskar蛋白、hunchback蛋白等)在后區(qū)聚集等，這些基因產(chǎn)物擴(kuò)散產(chǎn)生的濃度梯度控制著沿受精卵縱軸不同部位各卵裂球內(nèi)核基因的選擇性差異表達(dá)，從而建立起果蠅胚胎的前后軸，即確定了果蠅胚胎的頭部和尾部。bicoid基因突變引起B(yǎng)icoid蛋白缺陷顯示，發(fā)育成的幼蟲(chóng)無(wú)頭和胸，頂節(jié)(原頭區(qū))被一個(gè)反向的尾節(jié)所代替。如果將純化的正常bicoidmRNA注射到處于卵裂的胚胎的尾部，結(jié)果可以獲得兩端各有一個(gè)頂節(jié)(頭部)的雙向胚胎。6.請(qǐng)繪簡(jiǎn)圖示意G蛋白偶聯(lián)受體和酶偶聯(lián)受體介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)。參見(jiàn)教材圖6—19。7.作為發(fā)育的模式生物，線蟲(chóng)、果蠅、斑馬魚(yú)、小鼠、擬南芥各有哪些優(yōu)點(diǎn)?并分析它們的共同點(diǎn)。線蟲(chóng)①生物個(gè)體體小透明，便于跟蹤觀察細(xì)胞的分裂和分化過(guò)程；②生命周期短，一般為3-4天，胚胎發(fā)育速度快；③可用培養(yǎng)皿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的培養(yǎng)和篩選，可冷凍保存和常溫下復(fù)蘇；④有雌雄同體和雄性個(gè)體兩類生物型，它們之間的交配增加可基因重組的機(jī)會(huì)；⑤它是第一個(gè)基因組被完整測(cè)定的多細(xì)胞動(dòng)物；⑥便于構(gòu)建多種突變體。果蠅①個(gè)體小，生命周期短，易于大量培養(yǎng)和進(jìn)行突變的篩選；②胚胎發(fā)育速度快，同時(shí)易于觀察卵裂、早期胚胎發(fā)生、軀體模式形成可各種器官結(jié)構(gòu)的變化；③易于進(jìn)行基因誘變并獲得變化的表型特征，具有各種大量的突變體；④僅有4對(duì)染色體，組成簡(jiǎn)單?；蚪M測(cè)序已于2000年基本完成；⑤卵子和幼蟲(chóng)變態(tài)期成蟲(chóng)盤等都是研究細(xì)胞分化的絕佳材料；⑥相對(duì)于哺乳動(dòng)物而言，果蠅在基因的分子進(jìn)化，細(xì)胞的生長(zhǎng)、代謝、分化、繁殖和器官發(fā)生等方面具有保守性，其研究成果不但對(duì)于揭示自身的發(fā)育生物學(xué)機(jī)制具有重要的意義，對(duì)于探討其他生物的遺傳發(fā)育規(guī)律也具有重要的指導(dǎo)斑馬魚(yú)①容易在實(shí)驗(yàn)室養(yǎng)殖，繁殖力高，一條雌魚(yú)一次可產(chǎn)數(shù)百粒卵，可持續(xù)提供大量胚胎材料共分析研究之用；②卵和胚胎透明，體外受精，體外發(fā)育，便于在不受損害的情況下進(jìn)行連續(xù)跟蹤觀察；③卵子比一般哺乳動(dòng)物卵子大10倍，外源物質(zhì)包括外源基因可以通過(guò)顯微注射引入到胚胎中；④胚胎發(fā)育速度快，24h便可完成從受精卵到形成主要組織器官的發(fā)育過(guò)程，幼魚(yú)發(fā)育到性成熟其約需要3-4個(gè)月；⑤成體斑馬魚(yú)個(gè)體小，便于大規(guī)模的養(yǎng)殖和大規(guī)人工誘變和突變體的篩選；⑥胚胎學(xué)和遺傳學(xué)技術(shù)成熟先進(jìn)；⑦基因組全序列測(cè)定已經(jīng)完成；⑧可用來(lái)篩選治療人類疾病藥物的模型，用于化學(xué)物品的毒理學(xué)研究。小鼠①能夠在室內(nèi)快速繁殖而不受季節(jié)的影響；②人類屬于哺乳動(dòng)物，為了深入了解人類的發(fā)育機(jī)制和促進(jìn)醫(yī)學(xué)進(jìn)步，必須建立來(lái)源與哺乳動(dòng)物的發(fā)育生物模型，在醫(yī)學(xué)科研中，長(zhǎng)期以來(lái)小鼠就是理想的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型。擬南芥①生命周期短一般6周便可以完成一個(gè)生命周期，適應(yīng)于不同地區(qū)和氣候條件下生長(zhǎng)；②擬南芥的生命周期具有一年生植物的特征，它經(jīng)過(guò)了配子發(fā)生、雙受精、胚胎形成、種子成熟、種子萌發(fā)、葉叢植株形成、主莖生長(zhǎng)和成熟開(kāi)花等階段；③成熟的擬南芥?zhèn)€體一般高10-30cm,可以在溫室中大批地培養(yǎng)，還可以在培養(yǎng)皿和三角瓶中進(jìn)行生長(zhǎng)；④擬南芥花小，花的高度只有2-4mm,總狀花序，花萼4枚，花瓣4枚，雄蕊6枚，2心皮，自花授粉，也可以人工異化授粉完成雜交試驗(yàn)；⑤人工誘變后也可以在自交的第二代中直接篩選突變株的純合子。共同點(diǎn)：①生命周期，繁殖速度快，體積小，便于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究；②都具有典型性，能夠代表一8.請(qǐng)說(shuō)明干細(xì)胞的類型和特征。干細(xì)胞可分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。成體干細(xì)胞包括造血干細(xì)胞、表皮干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)干細(xì)胞的特征：①終生保持未分化或低分化特征；②干細(xì)胞能無(wú)限制地分裂；③在機(jī)體中的數(shù)目、位置相對(duì)恒定；④具有自我更新能力；⑤具有多向分化潛能，能分化成不同類型的組織細(xì)胞；⑥分裂的慢周期性，絕大多數(shù)干細(xì)胞處于G。期；⑦通過(guò)兩種方式分裂，對(duì)稱分裂和不對(duì)稱分裂，前者形成兩個(gè)相同的干細(xì)胞，后者形成一個(gè)干細(xì)胞和一個(gè)祖細(xì)胞。9.請(qǐng)繪簡(jiǎn)圖示意“多莉”羊克降的步驟。參見(jiàn)教材圖6—40。10.為什么發(fā)育生物學(xué)近年來(lái)成為現(xiàn)代生命科學(xué)的前沿和熱點(diǎn)領(lǐng)域?發(fā)育生物學(xué)主要研究生物體從精子和卵子的發(fā)生、受精、胚胎發(fā)育、生長(zhǎng)到衰老、死亡的規(guī)律，是當(dāng)今生命科學(xué)中的一門前沿學(xué)科。發(fā)育生物學(xué)目前的研究領(lǐng)域已進(jìn)入到分子水平，從分子和細(xì)胞水平闡述一些重要發(fā)育途徑的調(diào)控機(jī)理，發(fā)現(xiàn)新的發(fā)育相關(guān)基因，闡明它們的時(shí)空表達(dá)譜、表達(dá)調(diào)控機(jī)理以及對(duì)細(xì)胞行為和組織器官形成與分化的影響：所以說(shuō)發(fā)育生物學(xué)近年來(lái)成為現(xiàn)代生命科學(xué)的前沿和熱點(diǎn)領(lǐng)域。11.請(qǐng)討論發(fā)育與進(jìn)化的聯(lián)系。兩者相互融合，互為因果關(guān)系。生物的進(jìn)化離不開(kāi)發(fā)育，發(fā)育的不同來(lái)自生物進(jìn)化。12.為什么說(shuō)發(fā)育研究是連接分子生物學(xué)與個(gè)體生物學(xué)的橋梁?分子生物學(xué)是從分子水平上對(duì)生物體的多種中命現(xiàn)象進(jìn)行研究；而發(fā)育生物學(xué)是研究動(dòng)植物個(gè)體發(fā)育規(guī)律及其調(diào)控機(jī)理的學(xué)科，即生物體從單細(xì)胞的受精卵發(fā)育成多功能細(xì)胞組成的完整的成體的過(guò)程中的基因的表達(dá)、調(diào)控的機(jī)制，也就是說(shuō)發(fā)育生物學(xué)是把分子生物學(xué)的理論運(yùn)用到個(gè)體生物學(xué)研究當(dāng)中；反之，對(duì)個(gè)體生物的發(fā)育過(guò)程的研究又充實(shí)丁分子生物學(xué)的內(nèi)容。因此說(shuō)發(fā)育是連接分子生物學(xué)和個(gè)體生物學(xué)的橋梁。第七章1.哪些事實(shí)或證據(jù)能夠說(shuō)明早在30多億年前，地球上就出現(xiàn)了有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生命?(1)格陵蘭的依蘇阿(Isua)云母石英變質(zhì)巖中，含有地球最古老的有機(jī)結(jié)構(gòu)。(2)南非翁維比特群(Onverwacht,group)的碳質(zhì)燧石中有機(jī)結(jié)構(gòu)(可疑微生物化石):巴伯頓古球菌(Archaeosphaerioidesbarbertonensis).以巖石中含非生命起源有機(jī)質(zhì)為養(yǎng)料(35億年)——原始生命形態(tài)(原細(xì)胞)代表。(3)西澳大利亞皮爾巴拉的瓦扣烏納群(Warrwoona,group)的絲狀、似菌落放射絲狀集合體——原始藍(lán)茵(35億年)。2.你認(rèn)為從原始的生命體(團(tuán)聚體、微球休、脂球體)到真正意義上的原始細(xì)胞，還需要哪些最基本的結(jié)構(gòu)，代謝和遺傳特征?從結(jié)構(gòu)方面，需要具有選擇性通透功能的將細(xì)胞的內(nèi)容物與其外界環(huán)境分開(kāi)的界膜；從代謝方面，需要能夠提供生命活動(dòng)所必需的可用能量的代謝系統(tǒng)；從遺傳角度，需要攜帶遺傳信息的DNA分子，以及相關(guān)的轉(zhuǎn)錄與翻譯系統(tǒng)，即把DNA信息轉(zhuǎn)錄為RNA,再進(jìn)一步翻譯成蛋白質(zhì)的系統(tǒng)。3.工業(yè)革命以前，英國(guó)的工業(yè)區(qū)有一種椒花蛾，體色以淡灰色為主。工業(yè)革命以后，工業(yè)區(qū)人口大量增長(zhǎng)，樹(shù)木和房屋都被煤煙熏成了灰黑色。在這些工業(yè)區(qū)里發(fā)現(xiàn)的椒花蛾大部分已經(jīng)變成暗黑色。試用自然選擇理論來(lái)解釋這一現(xiàn)象。自然選擇實(shí)質(zhì)上是自然環(huán)境導(dǎo)致生物出現(xiàn)生存和繁殖能力的差別，一些生物生存下去，另一些生物被淘汰而死亡，即優(yōu)勝劣汰。工業(yè)革命之前，樹(shù)木和房屋以淡灰色為主，因此以淡灰色為主的椒花蛾類能夠很好的以之為保護(hù)色來(lái)躲避敵害，因此工業(yè)革命之前它們以淡灰色為主。而出于工業(yè)革命以后樹(shù)木和房屋都被煤煙熏成了灰黑色，椒花蛾類當(dāng)中的淡灰包類由于在此背景之下顯得格外顯眼，容易被食蟲(chóng)鳥(niǎo)類等天敵捕獲，而暗黑色的椒花蛾由于具有保護(hù)色而易于存活，并將暗黑色這一性狀的基因遺傳給后代，并使其后代在椒花娥中的比例提高。經(jīng)多代選擇，椒花蛾的體色由淡灰色變?yōu)榘岛谏?.早期的靈長(zhǎng)類動(dòng)物身體出現(xiàn)了哪些適應(yīng)于環(huán)境、有利于進(jìn)化的特征?靈長(zhǎng)類的特征主要與樹(shù)棲和雜食的生活習(xí)性有關(guān)。樹(shù)棲生活使四肢靈活，關(guān)節(jié)有比較大的旋轉(zhuǎn)能力，鎖骨和胸骨聯(lián)系加強(qiáng)，以適應(yīng)在樹(shù)枝上懸吊，大拇指與其它指分開(kāi)，有抓握能力，爪為指甲所取代；樹(shù)棲要視覺(jué)發(fā)達(dá)，機(jī)敏，所以靈長(zhǎng)類兩眼前視以獲得立體效果，伴隨而來(lái)腦亦增大。這些生活習(xí)性教與之伴隨的腦、眼、手的發(fā)展是靈長(zhǎng)類獲得成功的重要因素。5.一位農(nóng)民發(fā)現(xiàn)他種的橘樹(shù)受到一種蛾子的侵害，于是噴灑了殺蟲(chóng)劑，結(jié)果殺死了99%的蛾子。5個(gè)星期以后，蛾子又多了起來(lái)，于是他再次噴灑殺蟲(chóng)列，結(jié)果只有一半蛾子死亡。解釋為什么殺蟲(chóng)劑的效力會(huì)降低。開(kāi)始的時(shí)候，蛾子當(dāng)中大多數(shù)都沒(méi)有抗藥性.只有少數(shù)的蛾子具有抗藥性，因此，殺蟲(chóng)劑可以把99%的蛾子殺死。由于殺死的是沒(méi)有抗藥性的種類，留下來(lái)的大多數(shù)是具有一定抗藥性的，這樣的種類留下來(lái)繁殖了下一代，使后代中更多的蛾子具有抗藥性，所以殺蟲(chóng)劑的效力減弱。也就是說(shuō)，具有抗藥性基因的蛾子通過(guò)瓶頸效應(yīng)把抗藥性基因保留了下來(lái)。6.請(qǐng)敘述達(dá)爾文進(jìn)化論的主要內(nèi)容。達(dá)爾文進(jìn)化論包含了兩方面的基本含義：(1)現(xiàn)代所有的生物都是從過(guò)去的生物進(jìn)化來(lái)的；(2)自然選擇是生物適應(yīng)環(huán)境而進(jìn)化的原因。7.請(qǐng)舉例證實(shí)達(dá)爾文進(jìn)化論的合理性，也可以提出關(guān)于進(jìn)化論的一些新的觀點(diǎn)。以人類自身的進(jìn)化為例，在人出現(xiàn)之后的長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中，人類也發(fā)生了不小的變化。由于會(huì)用衣物來(lái)避寒用房子來(lái)避雨，所以身體多毛與眉骨突出的特征慢慢地失去；而在激烈的生存與擇偶斗爭(zhēng)當(dāng)中，身強(qiáng)力壯舊又高大的個(gè)體向樣得到自然的選擇，而且壽命較長(zhǎng)的個(gè)體由于能夠?qū)W得更多的知識(shí)，在競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)中獲得更大的優(yōu)勢(shì)而得到自然的選擇。而古生物化石是支持達(dá)爾文生物進(jìn)化理論最有力的證據(jù)，一些古生物化石與現(xiàn)代共些物種相似，但結(jié)構(gòu)上有又很大不同，證明了生物是進(jìn)化的而不是永遠(yuǎn)不變的，另一些生物化石同時(shí)具有兩個(gè)或多個(gè)類別生物的特征.證明了各物種有著共同的祖先，如始祖鳥(niǎo)化石。根據(jù)化石記錄，越老的地層中生物形態(tài)越簡(jiǎn)單，越新的地層中生物形態(tài)越復(fù)雜，表明生物是進(jìn)化的，復(fù)雜的生物是從簡(jiǎn)單生物8.物種是如何形成的?經(jīng)過(guò)地理隔離和生殖隔離形成新種的方式是生物進(jìn)化過(guò)程中形成新物種的主要方式。此外還有沒(méi)有經(jīng)過(guò)地理隔離也產(chǎn)生新種的同地物種形成。例如環(huán)境的突變或生物個(gè)體基因的突變就有可能逐漸產(chǎn)生出新物種。9.請(qǐng)解釋種群、基因頻率、基因型頻率、基因庫(kù)、適合度、選擇系數(shù)等基本概念。種群：是指生活在同一地點(diǎn)，在一定時(shí)間，通過(guò)一定的關(guān)系聯(lián)系在一起的同一物種的群體?；蝾l率：某種基因在該種群中所有個(gè)體中占的比率稱為基因頻率?；蛐皖l率：群體遺傳學(xué)將某種基因型的個(gè)體在群體中所占的比率定義為基因型頻率。全部基因型頻率的總和等于1?；驇?kù)：是一種生物群體全部遺傳基因的集合，它決定了下一代的遺傳性狀。適合度：所謂適合度(用W表示),是指某一基因型個(gè)體與其他基因型個(gè)體相比能夠存活并把它的基因傳給下一代的能力。適合度最大值通常被定為1,即Wmax=1。選擇系數(shù)：選擇系數(shù)(以s表示)表示某一基因型在群體中不利于生存的程度。例如，s=0.001,表明該基因型的群體中有干分之一的個(gè)體中能存活或繁殖后代。選擇系數(shù)與適合度的關(guān)系是：s=1—W。10.請(qǐng)寫出群體遺傳平衡的Hardy—Weinberg平衡定律及其成立的條件，請(qǐng)說(shuō)明GodfreyH.Hardy和Wimhelmweinberg提出該群體遺傳平衡定律的意義。參看教材“第三節(jié)二、群體遺傳平衡——Hardy—Weinberg定律”Hardy—Weinberg平衡定律成立的先決條件是：群體非常大；交配是隨機(jī)的；群體之間沒(méi)有發(fā)生任何遷移；自然選擇對(duì)等位基因不產(chǎn)生影響；任何突變可以被忽略。Hardy—Weinberg平衡定律所闡明的群體遺傳平衡是指在理想條件下等位基因按各自不同的頻率世代相傳而保持不變的客觀現(xiàn)象。即在沒(méi)有外界因素(如基因突變、選擇、遷移等)的干擾，群體的基因頻率世代相傳而不發(fā)生變化。Hardy—Weinberg平衡定律還說(shuō)明遺傳變異一旦被一個(gè)群體所獲得，就可以維持在一個(gè)相對(duì)恒定的水平上，并不因?yàn)榻慌涠诤匣蜃詈笙А?1.請(qǐng)分別說(shuō)明促進(jìn)生物微觀進(jìn)化的主要原因。促進(jìn)基因頻率改變及微觀進(jìn)化最主要的原因可包括突變、遷移、隨機(jī)的遺傳漂變等。參見(jiàn)教材第三節(jié)：“三、促進(jìn)基因頻率改變及微觀進(jìn)化的原因”。12.請(qǐng)閉上眼睛后在頭腦中想象生命進(jìn)化的歷程.并說(shuō)出其中的重大事件和時(shí)間點(diǎn)。另請(qǐng)說(shuō)明光合作用的出現(xiàn)在生物進(jìn)化中的意義。光合作用之前，地球上的生物只能夠利用地球上當(dāng)時(shí)已有的有機(jī)物質(zhì)，而這些物質(zhì)是有限的。光合作用的出現(xiàn)使得生物界擺脫了對(duì)現(xiàn)有的有機(jī)物質(zhì)的依賴，而且能夠產(chǎn)生出氧氣，為有氧呼吸的出現(xiàn)提供了先決條件，同時(shí)改變了地球的大氣組成，臭氧層的形成可以屏蔽大部分紫外線，保護(hù)生命不被破壞繼續(xù)發(fā)展。這些都大大改變了生物界乃至整個(gè)世界的面貌。因而光合作用的出現(xiàn)在生物的進(jìn)化中具其重要的、不可取代的作用。13.人類文化發(fā)展對(duì)于人類的進(jìn)化具有什么樣的作用?人類文化的發(fā)展其實(shí)也是人類文化的進(jìn)化，同時(shí)也是人類本身與人類社會(huì)的進(jìn)化。人類文化的出現(xiàn)使得人類在自然面前有更大的生存競(jìng)爭(zhēng)能力，而人類文化同時(shí)也有積累與傳遞的特點(diǎn)，所有這些都改變了人類進(jìn)化有區(qū)別于其他生物的模式，人類不再像其他生物那樣被自然選擇下來(lái)的只是身強(qiáng)力壯容易獲得食物與配偶的個(gè)體，同時(shí)，更會(huì)學(xué)習(xí)與繼承人類文化的個(gè)體也具有很大的優(yōu)勢(shì).使整個(gè)人類向著這個(gè)方向進(jìn)化。同時(shí)人類文化的發(fā)展使得人也具備選擇其他生物的能力，即人工選擇。人類文化使整個(gè)人類社會(huì)的進(jìn)化速度遠(yuǎn)高于一般的進(jìn)化速度。人類文化發(fā)展與人類的進(jìn)化是相互作用、相互影響的。人類的文化創(chuàng)造活動(dòng)是依靠思維、勞動(dòng)、語(yǔ)言三個(gè)基本能力的，而人類的思維器官、勞動(dòng)器官和語(yǔ)言器官等正是生物學(xué)進(jìn)化的結(jié)果。人類文化的出現(xiàn)使得人類在自然面前有更大的生存競(jìng)爭(zhēng)能力，而人類文化同時(shí)也有積累與傳遞的特點(diǎn)，所有這些都改變了人類進(jìn)化，使其具有區(qū)別于其他生物進(jìn)化的模式，人類不再像其他生物那樣只被白然選擇，人類文化的發(fā)展使得人也只備選擇其他個(gè)物的能力，即人上選擇。人類文化的發(fā)展可分為5個(gè)階段，以狩獵與聚集為簡(jiǎn)單的部落社會(huì)階段，火的使用和簡(jiǎn)單語(yǔ)言的出現(xiàn)有利與于大腦的增加和發(fā)育；農(nóng)業(yè)發(fā)展階段，人們固定下來(lái)居住，工具使用能力的提高和文明的發(fā)明進(jìn)一步刺激了人類的生物學(xué)進(jìn)化；之后的工業(yè)革命階段、信息技術(shù)革命時(shí)代和剛起步的生物技術(shù)革命時(shí)代各種先進(jìn)文化的發(fā)展將進(jìn)一步改變?nèi)祟惖纳飳W(xué)持性。當(dāng)然，值得提出的是，文化系統(tǒng)中的一些倫理、法律等可以促進(jìn)或阻礙人類的生物學(xué)進(jìn)化，被人類的活動(dòng)所污染、破壞的自然環(huán)境也正在反作用于人類進(jìn)化。14.請(qǐng)討論，從人類探測(cè)火星獲得的資料與信息分析，今天的火星球可能是地球的過(guò)去?是地球的未來(lái)?還是與地球的過(guò)去或未來(lái)都沒(méi)有可比性?從人類探測(cè)火星獲得的資料與信息分析，火星過(guò)去很可能有過(guò)一段像地球這樣的狀態(tài)——火山活動(dòng)頻繁，大氣濃厚，有水，甚至有生命。但是，火星的直徑畢竟只有地球的一半，質(zhì)量也只有地球的十分之一，本身引力很小，又沒(méi)有磁場(chǎng)的保護(hù)，導(dǎo)致氣體外逸，再加上后來(lái)火星的地質(zhì)活動(dòng)慢慢減弱，可以提供給大氣循環(huán)的能量不夠，導(dǎo)致氣體冷卻、氣壓降低、水分流失。按照現(xiàn)有的天體演化理論粗略計(jì)算，再過(guò)30億年太陽(yáng)就變成紅巨星了，它的體積會(huì)膨脹，表面溫度很高，這樣就影響周圍的天體。它會(huì)先吞噬離太陽(yáng)最近的水星、金星、地球，然后是火星。如果從現(xiàn)在起到了第20億午的時(shí)候，太陽(yáng)的火將燒到金里，地球?qū)⒈豢镜煤軣?。至于是地球的未?lái)，目前學(xué)術(shù)界有兩種假設(shè)。一是無(wú)限荒漠化。隨著廢氣和塵埃對(duì)陽(yáng)光阻擋能力的增強(qiáng)，太陽(yáng)的光線會(huì)越來(lái)越拐弱。如果地球的能量越來(lái)越弱的話，地球可能會(huì)變成火星的樣子。據(jù)介紹，最近一些年地球的磁場(chǎng)確實(shí)在減弱，如果有一天地球磁場(chǎng)忽然倒轉(zhuǎn)一次，或者消失一陣，情況就很難說(shuō)了。太陽(yáng)帶給我們很多粒子輻射，稱之為“太陽(yáng)風(fēng)”。太陽(yáng)風(fēng)可以被想像成一股“風(fēng)”,“風(fēng)”一來(lái)，包裹著地球的一團(tuán)氣體就被吹走；如果地球沒(méi)有頻繁的火山活動(dòng)等來(lái)補(bǔ)充氣體的話，氣體就臺(tái)逃逸，氣壓隨之降低，水跟著就沸騰，地球變得越來(lái)越干——今天的火星可能就是地球的地球未來(lái)的另一種可能就是溫室效應(yīng)過(guò)于嚴(yán)重，地球變成金星。前蘇聯(lián)、美國(guó)都發(fā)射了探測(cè)器到金早，發(fā)現(xiàn)那里溫度非常高，平均溫度超過(guò)400℃。金星是標(biāo)淮的溫室效應(yīng)，就像一個(gè)高壓鍋，有大量二氧化碳和硫化物?，F(xiàn)在地球上工業(yè)排放也很厲害，氣象組織一些專家分析，地球的確在一點(diǎn)一點(diǎn)地升溫。如果人類不注意控制工業(yè)廢氣的排放，不加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的話，很可能地球的環(huán)境就像金星那樣的惡劣了。第八章1.單子葉植物和雙子葉植物在形態(tài)結(jié)構(gòu)上的區(qū)別主要有哪些?單子葉植物雙子葉植物根須根系直根系莖一般維管束散布，無(wú)形成層，只有初生結(jié)構(gòu)，莖長(zhǎng)成后不再加粗莖內(nèi)維管束環(huán)狀排列，有形成層次生組織發(fā)達(dá)。葉平行或弧狀葉脈，缺少葉柄網(wǎng)狀葉脈花基數(shù)三或三的倍數(shù)四或五及其倍數(shù)胚內(nèi)子葉數(shù)一片兩片花粉粒三個(gè)萌發(fā)孔單個(gè)萌發(fā)溝(孔)2