基礎(chǔ)生命科學(xué)課后思考題答案基礎(chǔ)生命科學(xué)課后思考題答案基礎(chǔ)生命科學(xué)課后思考題答案V:1.0精細整理，僅供參考基礎(chǔ)生命科學(xué)課后思考題答案日期：20xx年X月劉貴忠2第一章1．生物同非生物相比，具有哪些獨有的特征由于不可能對生命進行確切定義，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胞。(2)新陳代謝：生命體無時無刻都在進行著物質(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：生物體具有通過同化環(huán)境中的物質(zhì)來增加自身物質(zhì)重量的能力。(5)應(yīng)激性：生物體有對刺激物——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：生物體可以通過其結(jié)構(gòu)、功能或行為的變化來適應(yīng)特定環(huán)境以生存下去。(7)運動：包括生物體內(nèi)的運動(生命運動或新陳代謝)或生物體從一處移至別處。(8)進化：生物具有個體發(fā)育和系統(tǒng)進化的歷史。2．有些同學(xué)在高中階段對生物學(xué)課程并不十分感興趣，請分析原因。對如何學(xué)好大學(xué)基礎(chǔ)生命科學(xué)課程提出你的建議。生命是一個未知的謎，學(xué)好生命科學(xué)最重要的是要合興趣，對生命奧秘的探索需要付出艱辛的勞動，但一旦有所理解或有所啟示，興趣便會油然而生。學(xué)習(xí)生命科學(xué)不但要繼承前人總結(jié)的寶貴經(jīng)驗和理論．更需要創(chuàng)新。問題的提出必須基于觀察和實驗，面答案必須能被進一步的觀察和實驗所證實。努力思考這些有意義的問題將會使學(xué)習(xí)逐漸深入。生命科學(xué)是實驗科學(xué)，實驗是一個非常重要的方面，實驗使我們很好的理解這些基本概念與原理。科學(xué)實驗和觀察是假設(shè)成為理論的橋梁。生命科學(xué)的學(xué)習(xí)離不開實驗．生物學(xué)實驗可以提高我們的動手能力、分析問題和解決問題的能力。3．一位正準(zhǔn)備參加高考的學(xué)生家長問：生命科學(xué)類專業(yè)將來的就業(yè)前景如何請您對這一問題作比分析和回答。21世紀生命科學(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)進入了分子生物學(xué)時代，可以從基因的角度進行研究開發(fā)。學(xué)習(xí)課程包括一般生物學(xué)、動物學(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)生提供廣闊的知識背景，其中包括許多其他專業(yè)的知識，進而為學(xué)生提供豐富的就業(yè)機會。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)機會還有以下相關(guān)產(chǎn)業(yè)：農(nóng)業(yè)科學(xué)、植物保護、生物攝影、生物統(tǒng)計學(xué)、消費品研究、動物營養(yǎng)、獸醫(yī)、環(huán)境教育、水產(chǎn)業(yè)、基因顧問、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、保險索賠、教育節(jié)目制作、職業(yè)雜志編輯等等。隨著國內(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)ヌ剿鳌Ｖ灰袥Q心，就有可能在學(xué)術(shù)上取得成績。4．什么是雙盲設(shè)計，科學(xué)研究中的假象和誤差是如何產(chǎn)生的雙盲設(shè)計是指被試者和研究實施者(主試)都不清楚研究的某些重要方面。雙盲的實驗設(shè)計有助于預(yù)防偏見．消除觀察者偏差和期望偏差，加強了實驗的標(biāo)準(zhǔn)化?？茖W(xué)研究中的誤差包括：隨機誤差(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用本書第六章圖6—8的實驗研究實3例，總結(jié)出科學(xué)研究的一般步驟。科學(xué)研究中最基本的思維方式包括：(1)歸納和演繹；(2)分析和綜合；(3)抽象和具體；(4)邏輯的和歷史的：每一個人都應(yīng)該學(xué)會科學(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，提升自己的思維品質(zhì)。科學(xué)研究遵循的一般步驟：(1)發(fā)現(xiàn)問題；(2)收集與此問題相關(guān)的資料(通過觀察、測量等)；(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)(一個總結(jié))，此假設(shè)應(yīng)能夠解釋已有的資料，并對進一步需要研究問題提出建設(shè)；(5)嚴格驗證假設(shè)；(6)根據(jù)新發(fā)現(xiàn)對假設(shè)進行證實、修訂或否定。6．眾所周知，北京的中關(guān)村是中國計算機及信息技術(shù)的大本營，為什么在它的廣場上沒有計算機模型或電子模型，卻樹立了一個DNA雙螺旋模型(見教材圖5—2)在原始的海洋孕育第一個生命之前，裸露的DNA就存在于這個世界上了，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來說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)展出來的；而人類本身，無論是遠古還是現(xiàn)今，直至將來，都無法脫離開DNA的影響。自然孕育了DNA，它一步步把無機物神奇的組成這個生命的載體，奇妙的雙螺旋夢幻般的譜寫出人類的密碼．這其中所深藏的機理和極高的復(fù)雜程度是任何一塊集成電路板都無法比擬的。DNA對人類進化的影響和貢獻是不言而喻的，只有越來越高等，越來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DNA模型，在我看來，它的用意莫過于暗示大家：DNA的奧秘尚未解開，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展空間也正像DNA的奧秘一樣深不可測。DNA正以它顯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。7.以本章每一節(jié)的標(biāo)題為議題，進行分組討論。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)新性在推動生命科學(xué)發(fā)展中的重要性。第二章1.組成細胞及其生物體的主要原子有那些，它們在細胞中主要有哪些作用組成細胞的主要元素有碳（C，%），氫（H，%），氧（O，%），氮（N，%），磷（P，%），硫（S，%），鈣（Ca，%），鉀（K，%），鈉（Na，%）。其中C，H，O，N占了細胞質(zhì)量的96%，它們是構(gòu)成各種有機化合物的主要成分。C有4個外層電子，能與別的原子形成4個強共價鍵。C原子之間及其它原子間以共價鍵等形式結(jié)合，可以形成大量化學(xué)性質(zhì)與相對分子質(zhì)量不同的生物分子。4O、H、N在構(gòu)成有機化合物的羥基、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胞代謝活動中很重要：①在各類細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，對血液和組織液pH起緩沖作用。Ca2+對鈣調(diào)素、肌動球蛋白、ATP酶極為重要；鈣還是骨骼的重要成分。Fe2+或Fe3+是血紅蛋白、細胞色素、過氧化物酶和鐵氧蛋白的組成成分。K+、Na+維持膜電位。可見，各種元素在細胞中都起到很重要的作用。2.請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，其基態(tài)分別處在2s(兩個)和2P(兩個)軌道上，當(dāng)C原子發(fā)生反應(yīng)時，首先一個2S電子被激發(fā)到2P軌道上，然后由一個2S電子軌道和3個2P軌道發(fā)生雜化，形成4個完全一樣的SP3軌道．其立體形狀就像一個正四面體，4個軌道伸向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)。由細胞合成的含碳化合物是有機化合物或生物分子。碳原子之間即與其他原子間以共價鍵等形式相結(jié)合，可以形成大量化學(xué)性狀與相對分子質(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.請舉例討論細胞中的原子具有可以做功的能量這一問題。在細胞內(nèi)的生物化學(xué)反應(yīng)過程中，高能電子可以從一個原子或化合物向另一個電子或化合物轉(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，一對高能電子從3-磷酸甘油醛轉(zhuǎn)移到NAD+．NAD+得到電子對被還原并結(jié)合一個質(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、有機化合物的碳骨架與功能團等基本概念，對于理解生命運動的本質(zhì)是非常必要的。以化學(xué)的理論研究生命運動的規(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)過程是他們的終極目標(biāo)。他們可以對重要的生命化學(xué)運動的任何細節(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)遇到容易混淆的過程時。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)量的簡單問題。第二種境界是機制境界。對化學(xué)的基本觀點(有機和無機)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)運動所包含的主要過程，能夠以化學(xué)反應(yīng)方程式的形式對其加以描述外，還能從化學(xué)的觀點(如碳鏈和功能團或官能團)解釋這些過程為什么會發(fā)生，即理解了生命運動的化學(xué)本質(zhì)。這種境界有點拿來主義的意思，比上一種境界是很大的進步，因為它畢竟能把化學(xué)的觀點用于生命運動的研究之中。5第三種境界即所謂進化境界。需要在學(xué)習(xí)化學(xué)概念的過程中，把化學(xué)的觀點包容于進化的觀點之中?？梢哉f，進化能夠解釋一切生命現(xiàn)象，下面是它對生命化學(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)機制，變異與選擇是這些機制的設(shè)計師，這些機制因此呈現(xiàn)出意義及目的性?？梢?，生命的持續(xù)對其化學(xué)機制提出功能要求。簡單地說，進化設(shè)計出符合這些要求的物質(zhì)基礎(chǔ)和具體過程，這些過程的發(fā)生依賴于具有生物功能的功能團。因此．達到第三種境界的學(xué)習(xí)者能夠深入理解所有生命化學(xué)過程為什么要發(fā)生。5．整個水分子是電中性的，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的由于水分子中的氧原子與氫原子之間的鍵角不是180°，而是以共價鍵形成“V”結(jié)構(gòu)．致使整個水分子的正電荷中心與負電荷中心不重合，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。由于氧原于的電負性很強，在水分子中氫原子的電子距離氫核很遠，使得氫核外有很強的正電場，而與此同時氧原子有一對孤對電子，容易受到氫核正電場的作用，一個水分子的氧原子的孤對電子與另一個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.細胞內(nèi)4種主要生物大分子單體的碳骨架與功能團各有哪些特征哪些生物學(xué)功能糖類化合物糖分子含C、H、O3種元素，通常3者的比例為1：2：1，一般化學(xué)通式為(CH20)n。糖類包括小分子的單糖、寡糖和多糖。從化學(xué)本質(zhì)上來說，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、真菌以及細菌的細胞壁，昆蟲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)：糖類通過這些中間物質(zhì)為其他生物分子如氨基酸、核苷酸以及脂肪酸等提供碳骨架；(4)作為細胞識別的信息分子：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識別的作用。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)過脫水縮合形成的脂類，由3個脂肪酸上的羧基與一分子甘油上的3個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)，也是細胞膜的重要成分。常見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。脂類生物學(xué)功能：(1)是生物體的能量提供者，脂肪氧化時產(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)參與細胞的識別，作為細胞的表面物質(zhì)，與細胞識別，種特異性和組織免疫等有密切關(guān)系；6(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養(yǎng)、代謝及調(diào)節(jié)功能；(5)生物表面的保護層：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。每個氨基酸的α—碳上連接一個羧基，一個氨基，一個氫原子和一個側(cè)鏈R基團。20種氨基酸結(jié)構(gòu)的差別就在于它們的R基團結(jié)構(gòu)的不同。根據(jù)R基團的極性，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)。一個氨基酸的α—氨基與另一個氨基酸的α—羧基脫水縮合形成了肽鍵，通過肽鍵相互連接而成的化合物稱為肽。蛋白質(zhì)是由多個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個結(jié)構(gòu)水平，包括一級結(jié)構(gòu)、二級結(jié)構(gòu)、三級結(jié)構(gòu)和四級結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的一級結(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)的三級結(jié)構(gòu)是整個多肽鏈的三維構(gòu)象，它是在二級結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，多肽鏈進一步折疊卷曲形成復(fù)雜的球狀分子結(jié)構(gòu)。蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)指具有獨立的三級結(jié)構(gòu)的數(shù)條多肽鏈相互聚集而成的復(fù)合體。在具有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)中，每一條具有三級結(jié)構(gòu)的膚鏈稱為亞基。四級結(jié)構(gòu)涉及亞基在整個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：收縮與運動，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)運輸?shù)鞍祝哼\輸功能，如血液中運送O2與CO2的血紅蛋白和運送脂質(zhì)的脂蛋白；控制離子進出的離子泵等；(6)激素蛋白：調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝、生長分化等，如生長激素；(7)信號蛋白：接受與傳遞信號，如受體蛋白等；(8)酶：催化功能，包括參與生命活動的大多數(shù)酶。核酸核酸可分為DNA和RNA兩大類。除病毒外，所有生物細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、鳥嘌呤和胞嘧啶；一個核苷酸單體戊糖第5位碳的磷酸根與另一個核苷酸單體戊糖第3位碳相連，形成3’，5’—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架，構(gòu)成DNA分子的為D—2—脫氧核糖，構(gòu)成RNA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鏈以堿基相互配對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)功能的不同RNA分為信使RNA(mRNA)、轉(zhuǎn)移RNA(tRNA)和核糖體RNA(rRNA)。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，從而控制細胞和生物體的生命過程。77．舉例說明蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)對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(抗蛋白酶傳染性因子)的變異有關(guān)。其實，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，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：9．DNA的結(jié)構(gòu)特征對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件。在DNA復(fù)制(邊解旋邊復(fù)制)的時候，雙螺旋結(jié)構(gòu)又成為了精確的模板，加上堿基互補配對的高度精確性(即只能A與T配對．C與G配對)，使遺傳信息得以穩(wěn)定的復(fù)制傳遞，再經(jīng)轉(zhuǎn)錄將遺傳信息準(zhǔn)確地傳遞給mRNA。10．Watson與Crick發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的故事可以給我們哪些啟示①知識創(chuàng)新常常來源于知識的交流、共享和融合。②科學(xué)創(chuàng)新是一個知識不斷積累，認識不斷深化的過程。要善于總結(jié)和借鑒別人的經(jīng)驗和成果，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性，需要強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力。⑤失敗是成功之母。⑥敢于競爭，善于合作。第三章1.試分別比較原核生物與真核生物、植物細胞和動物細胞、葉綠體與線粒體，它們各有什么共同點，有哪些不同點(1)真核與原核比較原核細胞真核細胞代表生物細菌、藍細菌原生生物、植物、動物和真菌細胞大小1-10μm3-100μm細胞核沒有真正的細胞核與核膜、核仁和核質(zhì)組成的細胞核細胞膜有有細胞器沒有線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、有線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、8(2)植物細胞和動物細胞比較：相同點：都有細胞質(zhì)膜、DNA和RNA、核糖體等等，各種細胞都可以通過細胞，使生命得以延續(xù)。不同點：①植物細胞有而動物細胞所沒有細胞壁，細胞壁主要由纖維素和果膠組成，對植物細胞起到支持和保護的作用。⑦植物細胞中動物細胞中所沒有的質(zhì)體．其中以綠色植物的葉綠體最為重要，它能通過對太陽能的吸收和轉(zhuǎn)化，為自身及其他生物提供賴以生存的有機物和氧氣。③大多數(shù)植物細胞中含有一個中央大液泡或幾個小液泡，它作為植物細胞貯藏和轉(zhuǎn)運的重要場所也是動物細胞所沒有的。④植物細胞中含有動物細胞所沒有的乙醛酸循環(huán)體、胞間連絲、細胞分裂時的細胞板等動物細胞中含有植物細胞中所沒有的溶酶體、中心體、細胞分裂時的收縮環(huán)等。(3)葉綠體與線粒體比較：相同點：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。都是細胞即整個生物體得以生存的重要基礎(chǔ)。不同點：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)膜折疊成嵴意義進行光合作用，合成能量進行呼吸作用，分解能量大小不同1—10μm2—5μm2．有些植物種子的細胞里有貯存油脂的脂肪顆粒．這些顆粒被一層磷脂膜包被，而不像細溶酶體等細胞器溶酶體等細胞器細胞壁多數(shù)有細胞壁植物細胞和真菌有細胞壁，動物細胞無細胞壁核糖體70s（由50s和30s兩個亞基組成）80s（由60s和40s兩個亞基組成）染色體僅有一條裸露雙鏈DNA有兩個以上的染色體，DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合DNA環(huán)狀，存在于細胞質(zhì)中線狀，存在細胞核中核外DNA有的細胞有質(zhì)粒有線粒體DNA和葉綠體DNARNA與蛋白質(zhì)的合成RNA沒有內(nèi)含子，DNA轉(zhuǎn)錄為RNA與蛋白質(zhì)的合成（翻譯）都在細胞質(zhì)中進行RNA有內(nèi)含子和外顯子，DNA轉(zhuǎn)錄為RNA在核中進行，蛋白質(zhì)的合成（翻譯）都在細胞質(zhì)中細胞質(zhì)無細胞骨架有細胞骨架細胞分裂二分裂，無有絲分裂有絲分裂和減數(shù)分裂細胞組織主要是單細胞生物體，不形成細胞組織大多數(shù)是多細胞生物體并形成細胞組織9胞器那樣具有雙分子層膜。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。在雙層膜組成的細胞器中，細胞器內(nèi)外均為極性溶液，兩層膜的親水的“頭”部分別向著細胞質(zhì)和細胞器內(nèi)的極性溶液，疏水的“尾”端則背離水相而相對排列，從而形成相對穩(wěn)定的狀態(tài)。而在植物種子細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的蛋白質(zhì)有哪些結(jié)構(gòu)特點和功能細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；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胞質(zhì)側(cè)，多糖鏈往往具有分叉，它們對于接受和識別外來受體或信號起重要作用。膜蛋白的主要作用有：①為運轉(zhuǎn)蛋白，起物質(zhì)運輸作用，輸送無機或有機分子跨膜進入膜的另一側(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作為細胞表面的標(biāo)志，被其他細胞所識別；⑤作為細胞表面的附著連接蛋白．與其他細胞相互結(jié)合；⑥作為錨蛋白，起固定細胞骨架的作用。4．試從生命特征的不同方面說明細胞是生命的基本單位。從生命的層次上看，細胞是具有完整生命力的最簡單的物質(zhì)集合形式；細胞是生物體進行新陳代謝的功能體系，作為一個外放系統(tǒng)，細胞不斷與環(huán)境交換著物質(zhì)與能量；細胞是生物體生長發(fā)育的基礎(chǔ)，盡管數(shù)目眾多的各種細腦形態(tài)和功能各個相同，它們都是由同一個受精卵分裂和分化而來的；細胞還是生物繁殖和遺傳的基礎(chǔ)，因為生物的繁殖與遺傳離不開細胞分裂；不同組織細胞在信息傳遞過程中表現(xiàn)出分工合作的相互關(guān)系，各種精細的分工和巧妙的配合使復(fù)雜多細胞生物的各種代謝活動有序地進行。5．舉例說明細胞中膜的重要性和各項功能。為什么說生物膜系統(tǒng)是最重要的物質(zhì)和能量代謝場所生物膜的重要性表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)界膜和區(qū)室化：胞膜最重要的作用就是勾劃了細胞的邊界，并且在細胞質(zhì)中劃分了許多以膜包被的區(qū)室。(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。細胞質(zhì)膜中具有各種不同的受體，能夠識別并結(jié)合特異的配體，產(chǎn)生一種新的信號激活或抑制細胞內(nèi)的某些反應(yīng)。如細胞通過質(zhì)膜受體接收的信號決定對糖原的合成或分解。膜受體接收的某些信號則與細胞分裂有關(guān)。(3)能量轉(zhuǎn)化：細胞膜的另一個重要功能是參與細胞的能量轉(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)運輸：膜為兩側(cè)的分子交換提供了一個屏障，—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)出入細胞的障礙。(5)功能區(qū)室化：細胞膜的另一個重要的功能就是通過形成膜結(jié)合細胞器，使細胞內(nèi)的功能區(qū)室化。例如細胞質(zhì)中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等膜結(jié)合細胞器的基本功能是參與蛋白質(zhì)的合成、加工和運輸；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)10膜上。另一個細胞器葉綠體的類囊體是光合作用的光反應(yīng)場所．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)參與細胞間的相互作用：在多細胞的生物中，細胞通過質(zhì)膜進行多種細胞間的相互作用，包括細胞識別、細胞粘著、細胞連接等。如動物細胞可以通過間隙連接，植物細胞則可以通過胞生物膜的這些基本功能也是生命活動的基本特征，沒有膜的這些功能，細胞不能形成，細胞的生命活動就會停止。6.請用草圖表示，由構(gòu)成染色質(zhì)的長鏈DNA分子經(jīng)過緊密纏繞、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)分裂的共同點和差別是什么共同點是兩者都進行一次染色體復(fù)制。不同點是：有絲分裂發(fā)生在所有正在生長的組織中，從合子階段開始，繼續(xù)到個體的整個生活周期，無聯(lián)會，無交叉和互換；每個周期產(chǎn)生兩個子細胞，產(chǎn)物的遺傳成分相同，子細胞的染色體數(shù)與母細胞相同。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體；許多藻類和真菌發(fā)生在合子階段；由聯(lián)會，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個細胞產(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，為母細胞的一半。8.列舉出你所知道的細胞器和它們各自的功能。核糖體（ribosme)：由rRNA和蛋白質(zhì)組成的粒狀小體細胞器，常散在于細胞質(zhì)中(游離核糖體)或附著于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，由大小兩個亞基構(gòu)成，是蛋白質(zhì)合成的場所，大小亞基結(jié)合成完整的核糖體行使翻譯功能。線粒體（mitochondria）：細胞中重要而獨特的細胞器，是呼吸作用進行的主要場所；在線粒體中，通過Krebs循環(huán)和氧化磷酸化作用將營養(yǎng)物質(zhì)氧化分解，并進一步將分解獲得的能量轉(zhuǎn)化為化學(xué)能貯存在ATP中，供給生物生命活動之用，因此線粒體被稱為生物體的“動力工廠”。溶酶體（lysosome)：溶酶體是由單層膜包圍成的小球體細胞器，內(nèi)含多種水解酶；具有吞噬外來異物并將其分解的異溶作用和對細胞內(nèi)衰老、死亡細胞器進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)物和細胞分泌物的加工和包裝的場所。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11些小泡又以出芽的方式脫離高爾基體盤的邊緣，釋放入細胞質(zhì)。高爾基體是由細胞內(nèi)其他膜系轉(zhuǎn)變而來的。質(zhì)體（plastid）：是植物細胞的細胞器，包括白色體和有色體。植物根或莖細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的細胞具有有色體，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胞形狀、纖毛和鞭毛的運動、原生質(zhì)與染色體運動、胞內(nèi)運輸?shù)取Ｎ⒔z（microfilament）：指細胞內(nèi)直徑5-9nm，長短不一、散布、成束或交織成網(wǎng)的蛋白質(zhì)纖維。是細胞骨架的主要成分之一，其主鏈蛋白由肌動蛋白組成。中心粒（centriole）：為圓筒狀小體，通常成對存在，由9組三聯(lián)微管排列而成，與細胞分裂時紡錘體的形成密切相關(guān)，一般由兩個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，膜的流動性就越大膜的流動性是指脂分子的側(cè)向運動，主要是由脂分子中脂肪酸碳鏈的長短和不飽和程度決定的。碳鏈越短，不飽和鍵越多，膜脂的流動性越大。相同碳鏈長度的脂肪酸，不飽和鍵越多熔點越低，因此膜的流動性越大。10．物質(zhì)的跨膜運輸分為被動運輸和主動運輸，其主要差別是什么主動運輸是指由細胞供給能量，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)的過程。自由擴散和協(xié)助擴散都屬于被動運輸，其特點是物質(zhì)分子進行順濃度梯度的移動，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．請以酵母細胞為例，簡單介紹細胞周期控制的機制。在酵母菌細胞進入G1期到達G1期檢驗點時，該檢驗點通過比較細胞質(zhì)體積與基因組的大小，決定是否讓新合成的G1周期蛋白與Cdk結(jié)合，激活稱為啟動點激酶（startkinase）的二聚體引擎分子。即在G1期，隨著細胞的生長，細胞的體積增大到一定程度而其DNA總量仍保持穩(wěn)定，G1周期蛋白便與Cdk結(jié)合，激活啟動點激酶，使周期性細胞通過G1檢驗點進入S期，DNA的復(fù)制便開始啟動，G1周期蛋白接著便解離和自我降解。但是，如果G1檢驗點檢查該周期性細胞不具備進入S期的條件，這時這些細胞便進入G0期。完成了DNA復(fù)制后進入G2期的細胞首先開始逐漸積累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因子（mitosis-protomotingfactory，MPF）的二聚體。最初，MPF在其磷酸化之前并沒有活性。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反過來可以增強催化MPF磷酸化的酶活性，促進細胞內(nèi)被激活的MPF濃度急劇增加，最終導(dǎo)致細胞通過G2檢驗點的檢查，進入M期，有絲分裂過程開始啟動。細胞進入M期以后，MPF可進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行。M期的時間長短取決于活性MPF濃度變化，因為MPF本身會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，有絲分裂過程完成，細胞有開始下一次以G1期為起點的周期循環(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)化過程。2．請從熱力學(xué)原理出發(fā)，討論為什么生命活動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，所有的能量來源與12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)的各種過程總是向著熵增大的方向進行。事實上，生命一直與熱力學(xué)第二定律．即與自發(fā)過程作著斗爭。對于細胞和生命體而言，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)進行為什么在一個反應(yīng)中，如果產(chǎn)物比反應(yīng)物含有更少的自由能，這個反應(yīng)便趨于自發(fā)進行。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)的各種過程總是向著熵值增大的方向進行。放能反應(yīng)能夠使細胞內(nèi)熵增大，所以會自發(fā)的進行。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，是通過降低反應(yīng)所需的活化能促進細胞代謝的生化反應(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明蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)對于功能的重要性。酶的高效性、專一性等特點均與酶的空間結(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)行其生理功能所必需的。6．為什么說細胞呼吸與汽油的燃燒在本質(zhì)上是—樣的細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€通式來表達這兩種反應(yīng)：有機化合物+O2→CO2+能量7．簡述細胞呼吸各階段化學(xué)反應(yīng)反其發(fā)生的部位。有氧細胞呼吸的化學(xué)過程大致可以分成以下幾個階段：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C02。反應(yīng)在線粒體中進行。第三階段為三羧酸(Krebs)循環(huán)。將乙酰輔酶A氧化為CO2并產(chǎn)生NADH、FADH2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、FADH2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也達到4．然后將葉綠體取出，再置于pH為8的溶液里，這時發(fā)現(xiàn)葉綠體開始合成ATP。請解釋上述實驗現(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，這個過程中所釋放的能量使ADP與磷酸結(jié)合生成ATP。9．請設(shè)計一個實驗來證明，光合作用中產(chǎn)生的O2來源于H