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。

2、原核生物的细胞分裂以细菌为例，细胞分裂比较简单。

细胞生长增大到一定程度，DNA 复制，形成两个DNA 分子，分别移到拉长了的细胞两端，中间形成新的细胞间隔，进而形成细胞壁，成为两个细胞。

这称为二分分裂。

3、真核细胞的有丝分裂大多数真核生物是多细胞生物。

体细胞的分裂称为有丝分裂；生殖细胞形成过程中，则有与之不同的减数分裂。

（1）细胞分裂周期细胞从前一次分裂开始到后一次分裂开始，这段时间称为一个细胞周期。

通常，细胞周期区分为四个阶段：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—DNA 合成前期。

S期—DNA 合成期。

G2 期—DNA 合成后期。

G1 期、S 期和G2 期又总称为分裂间期。

（2）有丝分裂过程前期：染色质浓缩，折叠，包装，形成光镜下可见的染色体，每条染色体含两条染色单体。

中期：核膜消失，染色体排列在赤道板上。

后期：姐妹染色单体分开，被分别拉向细胞两侧。

末期：重新形成核膜，染色体消失。

胞质分裂：胞质形成间隔，最终分开为两个细胞。

（3）染色质和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10 nm，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。

4、真核细胞的减数分裂（1）减数分裂发生在产生生殖细胞的过程中。

生殖细胞包括卵细胞和精子细胞。

它们的遗传物质总量仅为体细胞的一半，称为n 细胞。

由2n 的体细胞产生n 的生殖细胞，需要经过减数分裂。

（2）减数分裂后，细胞中染色体数目减少一半。

减数分裂可以分为两个阶段：第一次减数分裂：DNA复制一次，细胞分裂一次。

第二次减数分裂：DNA不复制,细胞再分裂一次。

（3）减数分裂丰富基因组合。

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。

经由减数分裂产生的生殖细胞，其基因组合表现极大的丰富和多样化。

结果是, 有性生殖的后代具有更丰富的基因组合，具有更强的适应性和进化潜能。

经由减数分裂产生的生殖细胞，其基因组合表现极大的丰富和多样化。

结果是, 有性生殖的后代具有更丰富的基因组合，具有更强的适应性和进化潜能。

四、细胞分化、衰老与死亡1、细胞的分化成年人全身细胞总数约1012个。

细胞种类有200 多种。

多种类细胞均来自一个受精卵细胞。

细胞分化的定义：发育过程中细胞后代在形态、结构和功能上发生差异的过程称为细胞分化。

细胞分化不但发生在胚胎阶段和发育过程中，亦发生在成人阶段。

如：人体血细胞的产生。

分化以后不同种类的细胞，形态不同，功能不同，基因表达不同，代谢活动也不同。

2、细胞的衰老衰老是人们永恒的议题，至今仍是一个迷。

人体衰老时，身体各部分功能都发生衰老。

身体的衰老是以细胞衰老为基础的。

实验证明，细胞有着明显的衰老过程。

衰老的机理，尚不清楚，有各种学说。

自由基假说是其中广为人们接受的一种假说。

生物氧化中产生自由基，自由基破坏生物大分子——蛋白质、核酸、脂类等。

使得细胞结构破坏，基因突变，导致细胞衰老。

人体存在着清除自由基机制，这些消灭自由基机制受遗传控制。

3、细胞凋亡多细胞生物个体的一生中，不断发生构成身体的细胞的死亡。

有两种细胞死亡：因环境因素突变或病原物入侵而死亡，称为病理死亡，或细胞坏死。

因个体正常生命活动需要，部分细胞必定在一定阶段死去，称细胞凋亡。