4
细胞分子组成及其层次性
细胞 核、线粒体
核酸
单核苷酸
核糖、碱基、 磷酸
多酶复合体、核蛋白体、 染色体、膜等
蛋白质
多糖
氨基酸
单糖类
－酮酸、乙 酸等
苹果酸 丙酮酸
甲烷 氨 氰化氢
类脂
脂肪酸、 甘油
乙酸、丙二酸
CO2 N H2O
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代谢的物理方面更多涉及能量代谢。 代谢的化学方面涉及生命物质的降解和建成，总
b. 1928
Maurice Hugh Frederick Wilkins
1/3 of the prize
United Kingdom and New Zealand
London University London, United Kingdom
b. 1916
(in Pongaroa, New Zealand)
称物质代谢。
新陈代谢
能量代谢 同化作用
物质代谢 异化作用
信息代谢
自养型 异养型 厌氧型 需氧型
光合作用 化能合成
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生化系统的两大侧面－合成与分解
7
生命之核－核酸碱基的结构
核糖核酸RNA 脱氧核糖核酸DNA
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DNA双螺旋结构
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Nobel Prize in Physiology or Medicine Winners in 1962
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•红光和远红光对莴苣种子萌发的影响
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不同的动物对于光有不同的适应范围。窄光性动物只 需要狭小范围的光照，例如夜出和地下生活的动物。 对于多数动物来说，日照不仅是决定昼夜活动的主要 因素，且与繁殖、换羽毛、迁徒及其他周期性获得也 有密切关系。
对太阳的辐射热，对动物也有直接或间接的影响。许 多变温动物被太阳晒热，体温上升到一定水平后才能 开始活动，此后的体温则靠肌肉的活动来维持。恒温 动物利用阳光来取暖的，不仅昼夜的哺乳类进行“日 光浴”，鸟类特别是幼鸟也经常进行“日光浴”。
从根本上说，没有光地球的的一切生命都不可能生存。
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核酸的生物效应和光生物学问题
光和生命息息，生命的起源、发展、进化、生存都离不开 光。不同波长光的照射，会引起不同的反应。如DNA分子 在紫外线的照射下，会引起失活、变异甚至癌变。研究表 明，与此有关的大多数生物效应与DNA分子水平的物理的、 化学的变化有关。源自d. 200410
光和生命
生命的起源离不开光 早期地球上的能量来源
来源
总的太阳照射能量 紫外线
<300nm <250nm <200nm <100nm 放电 冲击波 放射性 火山
能量（cal/cm2/y）
260000 3400 563 43
2 4 1 1 0.1
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科学家已经证明原始大 气的物质恰恰就是典型 的生命物质。类似地球 表面上生命初始时应具 备的条件下，已证实可 能发生的几种反应。
主要是胸腺嘧啶二聚体有“修复”的功能。 （3）胸腺嘧啶二聚体越多，对UV光越敏感。 （4）二聚体与光照胸腺嘧啶产生不成对电子密度成正比。 （5）胸腺嘧啶二聚体大部分是经过激发三重态而不是激发
单态而形成。
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生物工程
生物工程是技术革命的三大支柱（为电子技术、材料科学、 生物工程）之一。
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重组DNA的方法
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激光的生物效应
激光生物效应是一个内涵很广泛的概念， 一般是指激光作用于生物体可能产生的生 物效应，不仅取决于激光的照射参量，而 且决定于受辐照物体的性质，情况比较复 杂。
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激光生物效应大致有： 激光生物热效应 激光生物光化学效应 激光生物机械效应 激光生物电磁效应 激光生物刺激效应
1、核酸的辐射效应
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2、胸腺嘧啶二聚体
胸腺嘧啶二聚体是由Beukers和Berends与1960年发现的， 开辟了核酸光生物学的新纪元。
在用紫外光照射DNA后，可以生成胸腺嘧啶二聚体。 （1）在280nm附近的紫外光照射下，胸腺嘧啶二聚体的生成
效率最高。 （2）UV光照射下，某些细菌死亡，但有些没有，研究发现
制的揭示，各种氨基酸遗传秘码的建立
3
新陈代谢
细胞能进行物质代谢，能量交换，能自身生 产和复制，能有效地调控自己的生命活动。 活细胞：原核细胞；真核细胞
活细胞内有各种有机分子由C、H、O、N、P、 S等元素组成，还有其他Cl、K、Na、Mg、Ca、Fe、 Cu、Zn等微量元素。
水是所有活细胞中最丰富的化合物。
"for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids and its significance for information transfer in living material"
Francis Harry Compton Crick
生命与生命科学
1
研究的内容:生命的起源、发生、发展、进 化
学科范围：人类学、人口学、生态学、环 境科学、生物医学，心理学、生物工程、 生物信息、仿生学
学科应用：人体工程学、生物医学仪器等 等
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生命的本质
19世纪30年代——创立细胞学说 19世纪50年代——达尔文进化论 20 世纪30年代——基因突变的发现 20 世纪40年代——遗传基因DNA发现 20 世纪50年代——DNA分子结构的发现，蛋白质合成机
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组织——组织由细胞和细胞间质合成，人体组织 有4类上皮组织、结缔组织，肌肉组织和神经组织。
（1）上皮组织：其细胞有单层或多层膜覆盖或衬 托表面。上皮组织的功能是防护、调节分泌和吸 收物质。上皮组织有简单鳞状组织、立方或柱状 组织。简单鳞状组织是一层扁平细胞，血管的表 皮就是鳞状组织，它有利于电介质的迅速扩散。 立方或柱状组织细胞为立方形或柱形，气管、食 道和膀胱的上皮就是有这种细胞构成。
1/3 of the prize
United Kingdom MRC Laboratory of Molecular Biology Cambridge, United Kingdom
b. 1916 d. 2004
James Dewey Watson
1/3 of the prize USA Harvard University Cambridge, MA, USA
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生物物质结构及生物组织光学性质
生物物质结构 细胞——构成生物物质的最小单位是细胞。
动物细胞：细胞膜、细胞质、高尔基体、核液、 染色质、核仁、核膜、内质网、线粒体、核孔、 核糖体、中心体等
植物细胞：细胞膜、细胞壁、细胞质、叶绿素、 高尔基体、核液、染色质、核仁、核膜、内质网、 线粒体、核孔、核糖体、中心体、液泡等