《生物学基础课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物学基础课件（84页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章第二章生物学基础生物学基础生物学基础第一节第一节生物体的组成生物体的组成生物体生物体器官器官组织组织细胞细胞生物学基础一、细胞的基本组成物质一、细胞的基本组成物质蛋白质：行使生物功能的主要物质、贮存物质蛋白质：行使生物功能的主要物质、贮存物质脂类：构成细胞膜的骨架，贮存物质脂类：构成细胞膜的骨架，贮存物质碳水化合物：结构物质，主要的贮存物质碳水化合物：结构物质，主要的贮存物质核酸：遗传物质核酸：遗传物质生物学基础1.蛋白质的结构和功能蛋白质的结构和功能通过肽键连接，形成的产物称为肽多个氨基酸连接称为多肽，或多肽链，有时就是一个蛋白质。生物学基础生物学基础生物学基础蛋白质的存在形式蛋白质的
2、存在形式简单蛋白简单蛋白由单一蛋白构成由单一蛋白构成结合蛋白结合蛋白蛋白质与其它物质结合蛋白质与其它物质结合糖蛋白糖蛋白脂蛋白脂蛋白核蛋白核蛋白金属蛋白金属蛋白生物学基础蛋白质的功能蛋白质的功能酶酶enzyme催化作用催化作用运输蛋白运输蛋白transportprotein转运作用，膜转转运作用，膜转运蛋白，血红蛋白等运蛋白，血红蛋白等贮存蛋白贮存蛋白贮存作用贮存作用收缩蛋白收缩蛋白肌球蛋白，肌动蛋白肌球蛋白，肌动蛋白抗体抗体antibody保护作用保护作用激素激素hormone和其它调节蛋白和其它调节蛋白调节蛋白活性调节蛋白活性调节基因活性调节基因活性毒蛋白毒蛋白蛇毒，蓖麻蛋白，属于保护蛋白
3、蛇毒，蓖麻蛋白，属于保护蛋白受体蛋白受体蛋白对外界刺激的识别作用对外界刺激的识别作用生物学基础影响蛋白质活性的因素影响蛋白质活性的因素低温低温活性降低活性降低高温高温结构破坏，活性降低结构破坏，活性降低脱水脱水结构破坏，活性降低结构破坏，活性降低有毒物质有毒物质毒蛋白，有机小分子，重金毒蛋白，有机小分子，重金属等属等辐射等辐射等生物学基础2.脂类物质脂类物质CHH生物学基础脂类物质的主要功能脂类物质的主要功能构成细胞的各种膜结构构成细胞的各种膜结构主要是磷脂主要是磷脂贮存物质贮存物质脂肪脂肪生物学基础3.碳水化合物碳水化合物糖类物质糖类物质单糖通过糖苷键连接单糖通过糖苷键连接生物学基础主要存在
4、形式和功能主要存在形式和功能淀粉、糖原淀粉、糖原贮存作用贮存作用纤维素、半纤维素纤维素、半纤维素结构物质结构物质生物学基础4.核酸核酸核酸核酸碱基碱基AGCUT生物学基础核苷酸核苷酸多核苷酸链多核苷酸链生物学基础DNA双螺旋双螺旋结构结构生物学基础生物学基础核酸的种类和功能核酸的种类和功能脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸DNA遗传信息的载体遗传信息的载体核糖核酸核糖核酸RNA遗传信息得以表达的媒介遗传信息得以表达的媒介在在RNA病毒中为遗传信息的载体病毒中为遗传信息的载体生物学基础DNADNA的变性、复性与杂交的变性、复性与杂交变性变性（denaturationdenaturation）：）： 在高温
5、及强碱条件下，双链在高温及强碱条件下，双链DNADNA分子氢键断裂，两条链完全分离，分子氢键断裂，两条链完全分离，形成单链形成单链DNADNA分子分子复性复性（renaturationrenaturation）或退火（）或退火（annealingannealing）： 降低温度、降低温度、pHpH及增加盐浓度可使变性的及增加盐浓度可使变性的DNADNA分子重新形成天然分子重新形成天然的的DNADNA生物学基础分子杂交分子杂交（hybridizationhybridization）: : 当复性的当复性的DNADNA分子由不同的两条链形成，分子由不同的两条链形成，这种复性称为杂交这种复性称为杂交
6、生物学基础二、细胞的基本结构二、细胞的基本结构植物细胞结构植物细胞结构生物学基础动物细胞动物细胞生物学基础卵膜卵膜生物学基础细菌细胞细菌细胞生物学基础病毒病毒生物学基础病毒的蛋白质外壳病毒的蛋白质外壳生物学基础HIV病毒病毒生物学基础HIV病毒病毒生物学基础HIV病毒病毒生物学基础HIV病毒病毒生物学基础艾滋病病毒艾滋病病毒(HIV)：Human人类人类，Immunodeficiency免疫力缺乏，免疫力缺乏，virus.病毒病毒艾滋病病毒是在艾滋病病毒是在1983年美国首次成功分离出的病毒。年美国首次成功分离出的病毒。结构：结构：1.基因组：基因组：为为2条单链条单链RNA，编码，编码9个基
7、因。个基因。2.核核心：心：2个逆转录酶个逆转录酶-将将RNA转录成转录成DNA。3.蛋白酶蛋白酶(p10)-将大片断蛋白切小。将大片断蛋白切小。4.整和酶整和酶(p32)-将将HIV原病毒原病毒DNA插插入宿主细胞入宿主细胞DNA中。中。5.核心膜蛋白核心膜蛋白(p24,p17)6.包包膜：膜：脂质膜脂质膜：“借用借用”宿主细胞的细胞膜。宿主细胞的细胞膜。7.gp120-病毒的膜蛋白，可与被感染细胞病毒的膜蛋白，可与被感染细胞CD4相结合部份。相结合部份。8.gp41-病毒的膜蛋白，病毒的膜蛋白，跨脂质膜的部分。跨脂质膜的部分。生物学基础乙肝病毒乙肝病毒生物学基础人体的细胞总数约为1013个
8、。人体内和体表的微生物总数为1014个生物学基础三、生物膜三、生物膜1.细胞膜的发现细胞膜的发现1855年年CarlNagelli发现色素进入完整细胞和受发现色素进入完整细胞和受损伤细胞的速度不同，进入完整细胞的速度慢于损伤细胞的速度不同，进入完整细胞的速度慢于受伤细胞，因此认为在细胞的外围存在一个阻碍受伤细胞，因此认为在细胞的外围存在一个阻碍色素进入的边界，他把这个边界称为膜。以后细色素进入的边界，他把这个边界称为膜。以后细胞的质壁分离现象的发现证实了胞的质壁分离现象的发现证实了Nageli的观点。的观点。细胞细胞染料分子染料分子生物学基础2.细胞膜骨架的发现细胞膜骨架的发现1895年，年，
9、Overton首先发现脂类物质最容首先发现脂类物质最容易进入细胞膜。因此，他于易进入细胞膜。因此，他于1898年提出细年提出细胞膜由脂类物质组成的假说。因为只有当胞膜由脂类物质组成的假说。因为只有当细胞膜由脂类物质组成时，脂类物质才容细胞膜由脂类物质组成时，脂类物质才容易通过。易通过。脂类物质脂类物质细胞细胞生物学基础血红细胞血红细胞生物学基础细胞膜脂类骨架结构的发现细胞膜脂类骨架结构的发现1925年，年，Gorter和和Grendel在研究红细胞在研究红细胞时发现，如果提取红细胞的脂类物质，分时发现，如果提取红细胞的脂类物质，分散成单分子层，它的面积正好等于红细胞散成单分子层，它的面积正好等
10、于红细胞质膜面积的质膜面积的2倍。因此，他们指出，细胞膜倍。因此，他们指出，细胞膜是由脂类双分子层构成的。是由脂类双分子层构成的。生物学基础3.生物膜的结构模型生物膜的结构模型生物学基础4.细胞膜的功能细胞膜的功能细胞膜有五大功能细胞膜有五大功能:（1）分室作用分室作用把细胞内部与外界环境隔离把细胞内部与外界环境隔离开，保持细胞内部环境的相对开，保持细胞内部环境的相对稳定，如、电位、离子强稳定，如、电位、离子强度、物质种类及含量等。度、物质种类及含量等。把细胞内部分成许多微小的把细胞内部分成许多微小的区域，形成具有特殊内部环境区域，形成具有特殊内部环境和功能的细胞器，细胞的生命和功能的细胞器，
11、细胞的生命活动才能按室分工，有条不紊活动才能按室分工，有条不紊的进行。的进行。生物学基础（2）生化反应场所）生化反应场所细胞膜具有巨大的表面积，细胞膜具有巨大的表面积，为细胞的生化反应提供了为细胞的生化反应提供了场所，细胞内许多生化反场所，细胞内许多生化反应都在膜上进行的，如膜应都在膜上进行的，如膜酶的催化反应、光合作用酶的催化反应、光合作用和呼吸作用的电子传递反和呼吸作用的电子传递反应等。应等。生物学基础（3）能量场转换的场）能量场转换的场所，光合作用和呼所，光合作用和呼吸作用的能量转换。吸作用的能量转换。生物学基础（4）吸收与分泌功能吸收与分泌功能即物质的转运功能，细即物质的转运功能，细胞
12、膜上含有各种运输蛋胞膜上含有各种运输蛋白，如离子通道载体，白，如离子通道载体，离子泵等，可有选择的离子泵等，可有选择的从外界吸收物质。从外界吸收物质。生物学基础（5）识别与信息传递作用）识别与信息传递作用细胞膜对外界物质可进行识别，细胞膜对外界物质可进行识别，识别是细胞吸收某些物质和细识别是细胞吸收某些物质和细胞之间进行融合的前提条件，胞之间进行融合的前提条件，也是对外界刺激进行反应的重也是对外界刺激进行反应的重要前提条件。执行识别功能的要前提条件。执行识别功能的是膜外侧的糖类物质。细胞对是膜外侧的糖类物质。细胞对外界信号进行识别后，可转换外界信号进行识别后，可转换为胞内信号，引起细胞的生理为
13、胞内信号，引起细胞的生理生化反应。生化反应。生物学基础五、生物的组织植物组织的类型如下表：分生组织：成熟组织：保护组织：基本组织：机械组织：输导组织：分泌结构：生物学基础动物组织的类型如下表：动物组织的类型如下表：上皮组织：上皮组织：排列紧密，覆盖在身体表面和体内各种囊管腔的表面。排列紧密，覆盖在身体表面和体内各种囊管腔的表面。结蒂组织：结蒂组织：分散于细胞间质中，如血液、淋巴、成纤维细胞、浆分散于细胞间质中，如血液、淋巴、成纤维细胞、浆 细胞、骨膜、肌腱、软骨等。细胞、骨膜、肌腱、软骨等。肌肉组织：肌肉组织：由长纤维状的肌肉细胞组成，分为横纹肌、平滑肌、由长纤维状的肌肉细胞组成，分为横纹肌、
14、平滑肌、 心肌三种。心肌三种。神经组织：神经组织：由神经细胞和神经胶质细胞组成。由神经细胞和神经胶质细胞组成。生物学基础她只是一位母亲她只是一位母亲（作者不详）（作者不详）你从没见过她就要流出的泪滴你从没见过她就要流出的泪滴相反她转过头去把泪水藏起。相反她转过头去把泪水藏起。你从没见过她平静地在密室祈祷你从没见过她平静地在密室祈祷相反她请你进来任你谈天说地。相反她请你进来任你谈天说地。你从没见过沉重的负担把她双肩压弯你从没见过沉重的负担把她双肩压弯相反她将双肩任你靠着哭喊。相反她将双肩任你靠着哭喊。你从没见过孩子反抗时她内心的疼痛你从没见过孩子反抗时她内心的疼痛相反她给他们以更多的耐心和爱意。
15、相反她给他们以更多的耐心和爱意。你从没见过她被拒绝时把手收回你从没见过她被拒绝时把手收回相反她仍要伸手相帮。相反她仍要伸手相帮。你从没见过她想要放弃但又努力抓住、使劲坚持时留在手上的伤痛你从没见过她想要放弃但又努力抓住、使劲坚持时留在手上的伤痛相反她十指交叉握住双手，做了更多祈求。相反她十指交叉握住双手，做了更多祈求。你从没见过她为他人祈祷后的膝盖酸痛你从没见过她为他人祈祷后的膝盖酸痛相反她却更勤于跪祷。相反她却更勤于跪祷。你从没见过她怕你从没见过她怕令人失望令人失望时内心的恐惧时内心的恐惧相反她祈求有更多的力量和健全的心智。相反她祈求有更多的力量和健全的心智。你从没见过这些，她也不想让你看到
16、你从没见过这些，她也不想让你看到毕竟，她只是毕竟，她只是一位母亲一位母亲。生物学基础第二节第二节遗传信息的传递遗传信息的传递一、遗传物质的确一、遗传物质的确定定1943年年,OswaldAveryetc发现核发现核酸是致病物质。酸是致病物质。生物学基础遗传物质的发现者遗传物质的发现者OswaldAvery生物学基础1952年年,AlfredHershey和和MarthaChase确定确定DNA是遗是遗传物质。传物质。生物学基础DNA是遗传信是遗传信息的携带者息的携带者后来发现在后来发现在RNA病毒中，病毒中，RNA是遗传是遗传信息的携带信息的携带者者Orp2y9glu1og1hhp1oy1cr
17、4rp1les68483794947371865telomere生物学基础生物学基础二、遗传信息的传递二、遗传信息的传递遗传信息从亲代向子代的传递是通过细胞分遗传信息从亲代向子代的传递是通过细胞分裂完成的。裂完成的。细胞分裂方式有两种：细胞分裂方式有两种：减数分裂：产生配子体（染色体数减半）减数分裂：产生配子体（染色体数减半）有丝分裂：复制原有来的细胞有丝分裂：复制原有来的细胞细胞核中的细胞核中的DNA分子：分子：在一般情况下以染色质形式存在在一般情况下以染色质形式存在在细胞分裂时转变为染色体，在细胞分裂时转变为染色体，一一个个DNA分子就是一个染色体。分子就是一个染色体。生物学基础人类细胞的
18、总人类细胞的总DNA碱基约为碱基约为30亿个亿个实际长度为实际长度为1m多。多。生物学基础1.有丝分裂有丝分裂生物学基础动物细胞有丝分裂动物细胞有丝分裂生物学基础2.减数分裂减数分裂减数分裂：(a)第一次分裂前期；(b)第一次分裂中期；(c)第一次分裂后期生物学基础(a)第一次分裂末期；第一次分裂末期；(b)下次分裂前的间期下次分裂前的间期生物学基础(a)第二次分裂前期；第二次分裂前期；(b)第二次分裂中期第二次分裂中期生物学基础(a)第二次分裂后期；(b)第二次分裂末期；(c)胞质分裂生物学基础减数分裂减数分裂生物学基础为什么种间杂交往往不产生后代？为什么种间杂交往往不产生后代？从理论上说，
19、马有个染色体，驴有从理论上说，马有个染色体，驴有个，而马和驴杂交所生的骡子只有个，个，而马和驴杂交所生的骡子只有个，由于不可分，因此骡子一般不具有繁殖能力。由于不可分，因此骡子一般不具有繁殖能力。生物学基础生物体生物体受精卵受精卵（合子）（合子）卵细胞卵细胞精子精子个体发育胚的发育胚的发育胚后发育胚后发育 减数分裂受精作用三、遗传与变异三、遗传与变异生物学基础遗传：亲代与子代的相似性遗传：亲代与子代的相似性变异：亲代与子代的差异变异：亲代与子代的差异变异的原因：变异的原因：染色体重组染色体重组基因突变（碱基变化）基因突变（碱基变化）生物学基础为什么兄弟姐妹有不同？为什么兄弟姐妹有不同？生物学基
20、础HOX mutantAntennaleg果蝇果蝇生物学基础Bithorax mutant生物学基础一、基因表达的过程一、基因表达的过程基因通过转录和翻译产生功能蛋白质的过程。基因通过转录和翻译产生功能蛋白质的过程。第三节第三节基因的结构及表达调节基因的结构及表达调节生物学基础基因表基因表达事件达事件的发生的发生顺序顺序DNAmRNApolypeptiderearrangementRNA processingTranscriptional controlhnRNATranslational controlposttranslational controlmodificationactivati
21、onstabilitystabilityprotein生物学基础基因表达事件的发生场所基因表达事件的发生场所生物学基础二、基因结构二、基因结构53远侧调节序列远侧调节序列启动子启动子编码序列编码序列终止信号终止信号剪切剪切生物学基础启动子启动子(promoter, P)是指能被是指能被RNA聚合酶识别、结聚合酶识别、结合并启动基因转录的一段合并启动基因转录的一段DNA序列。序列。终止子（终止子（terminator，T）:位于基因位于基因3端端,给予给予RNA聚合酶转录终止信号的聚合酶转录终止信号的DNA序列。序列。调节序列：决定基因什么时候，以什么强度转录调节序列：决定基因什么时候，以什么强
22、度转录编码序列：决定蛋白质的序列编码序列：决定蛋白质的序列生物学基础三、基因表达的调节三、基因表达的调节基因是否表达受蛋白质因子的调节基因是否表达受蛋白质因子的调节生物学基础基因表达的调节方式：基因表达的调节方式：受组织和细胞类型的调节受组织和细胞类型的调节受发育时期的调节受发育时期的调节受环境的调节受环境的调节生物学基础环境的调节机制环境的调节机制激素激素药物药物膜上膜上信号信号转换转换系统系统胞内胞内信号信号蛋白蛋白质磷质磷酸化酸化酶活性酶活性基因表达基因表达生物学基础四、四、DNA序列的类型序列的类型1.1.根据是否重复分为：根据是否重复分为：非重复序列非重复序列重复序列重复序列生物学基
23、础 重复序列是指在一个重复序列是指在一个DNADNA分子中不止出现一次分子中不止出现一次的序列。几乎所有的真核生物（除单细胞的酵母的序列。几乎所有的真核生物（除单细胞的酵母外）的基因组外）的基因组DNADNA中都有重复序列。中都有重复序列。生物学基础DNADNA序列根据重复性分为四类序列根据重复性分为四类; ; （1 1）不重复的唯一序列（只有一个）不重复的唯一序列（只有一个）（2 2）低度重复序列（）低度重复序列（1010个拷贝）个拷贝）50-60%（3 3）中度重复序列（）中度重复序列（1010几百个拷贝）几百个拷贝）25-40%（4 4）高度重复序列（几百个）高度重复序列（几百个 几百万
24、个拷贝）几百万个拷贝）10-15%生物学基础2.根据是否有功能分为：根据是否有功能分为：有功能序列有功能序列：编码蛋白质或：编码蛋白质或RNA冗余序列：目前尚不知功能冗余序列：目前尚不知功能生物学基础1.按编码产物分：按编码产物分：转录转录RNA的基因的基因编码蛋白质基因编码蛋白质基因2.按表达机制分：按表达机制分：组成型组成型constitutivegenesorhouse-keepinggenes(看家基因看家基因)，持续表达的基因，持续表达的基因诱导型诱导型induciblegenes，在特定条件下表达的基，在特定条件下表达的基因因生物学基础编码蛋白质的基因又分为：编码蛋白质的基因又分为
25、：结构基因结构基因编码各种有直接生化功能、结构编码各种有直接生化功能、结构功能或贮存作用的蛋白质的基因。功能或贮存作用的蛋白质的基因。调节基因调节基因所编码蛋白质的作用是调节其它所编码蛋白质的作用是调节其它基因的表达基因的表达生物学基础：(1) (1) 移动基因（跳跃基因移动基因（跳跃基因 jumping gene jumping gene） 又叫转座子又叫转座子(transposable elements)(transposable elements)又叫转位因子。又叫转位因子。由于它可以从染色体基因组上的一个位置转移到另一位置，由于它可以从染色体基因组上的一个位置转移到另一位置，甚至在不同
26、的染色体之间跳跃，因此在文献中有时也形象甚至在不同的染色体之间跳跃，因此在文献中有时也形象的称之为跳跃基因。的称之为跳跃基因。 侧翼侧翼IS IS 因子取向不同的两种复合转座子因子取向不同的两种复合转座子生物学基础(2)(2)断裂基因断裂基因 在基因编码序列中有与氨基酸编在基因编码序列中有与氨基酸编码无关的码无关的DNADNA间隔序列，使一个基间隔序列，使一个基因因 分隔成不连续的若干区段分隔成不连续的若干区段人人-珠蛋白基因的珠蛋白基因的结构结构生物学基础(3) (3) 假基因假基因 一类的基因组中稳定存在，核苷酸序列同其一类的基因组中稳定存在，核苷酸序列同其相应的正常功能基因基本相同，但却
27、不能合成出相应的正常功能基因基本相同，但却不能合成出功能蛋白质的失活基因，是正常基因突变而丧失功能蛋白质的失活基因，是正常基因突变而丧失活性的结果。活性的结果。人金属硫蛋白功能基人金属硫蛋白功能基因因Mt-A与无功能的与无功能的加工的假基因加工的假基因Mt-B的结构比较的结构比较生物学基础(4)(4)重叠基因重叠基因 随着随着DNADNA核苷核苷酸序列测定技术酸序列测定技术的发展，人们已的发展，人们已经在一些噬菌体经在一些噬菌体和动物病毒中发和动物病毒中发现，不同核苷酸现，不同核苷酸序列是彼此重叠序列是彼此重叠的，称这样的两的，称这样的两个基因为重叠基个基因为重叠基因（因（overlapping overlapping genesgenes）, ,或嵌套或嵌套基因（基因（nest nest genegene）生物学基础
