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核酸的变性和复性
变性:
核酸的双螺旋区断裂变成单链,称为变性。
复性:
变性的DNA,在适当的条件下,又可使两条分开的链重新互补结合形成双螺旋的过程,称为复性。
细胞学说:
(1)所有生物都是由一个或多个细胞组成的,新陈代谢和遗传等生命活动都是以细胞为单位进行的。
(2)细胞是最小的独立的生命形式,是生物的最基本单位。
(3)新细胞只能由原来的细胞分裂而来。
•古细菌:
既不同于原核细胞也不同于真核细胞,属于生命的第三种形式。
•生物膜的三个特征:
①流动性。
②不对称性。
③选择通透性。
•膜的流动镶嵌模型
该模型强调了膜的流动性和膜的不对称性。
其要点是:
①磷脂双分子层构成膜的骨架。
磷脂非极性脂肪酸尾相对,极性头朝向水相。
磷脂在膜中可以自由运动。
②膜蛋白以不同方式镶嵌在磷脂双分子层中,也可以自由运动。
•膜脂热运动包括:
①侧向运动②自旋运动;
③摆尾运动④翻转运动。
•膜蛋白种类:
①,②膜内在蛋白;
③,④脂锚定蛋白;
⑤,⑥膜周边蛋白。
•膜蛋白的运动:
包括侧向扩散和旋转扩散两种运动方式。
•细胞膜的功能
①控制离子、分子进出细胞。
②进行细胞间信号转导。
③介导细胞间黏着。
•动物细胞外被
•外被的主要功能是:
对膜蛋白起保护作用;
在细胞识别中起重要作用。
•胞外基质
可以为组织结构提供结构支持,并影响细胞的发育及生物化学功能。
一个典型的细胞膜外表面上胞外基质包括:
①胶原纤维,它构成胞外基质骨架。
②纤连蛋白,它可以促进细胞迁移。
③蛋白聚糖,它可与多种生长因子结合,因此可看成细胞外的激素富集地和贮存库。
•细胞间连接
在动物中,存在着3种主要的细胞连接方式:
紧密连接、桥粒和间隙连接。
紧密连接:
又称闭锁小带,位于相邻细胞侧面顶端,封闭细胞间隙,可以阻止可溶性物质从细胞间隙进入深部组织。
桥粒:
其功能类似铆钉,把细胞钉在一起成为坚固的薄板,该连接方式起固定、支持细胞、组织和器官的作用。
间隙连接:
相邻细胞膜间有2~3nm间隙,允许葡萄糖、氨基酸、无机离子和其他小分子物质通过,从而使相邻细胞的增殖分化、代谢、功能同步化。
•协同运输:
物质逆浓度梯度运输、由膜两侧的电化学梯度驱动、需要载体蛋白的协助。
•协同运输分为共运输和对向运输两种。
•共运输:
物质的运输方向与离子移动方向相同。
如小肠细胞对葡萄糖的吸收伴随着Na+的进入。
•对向运输:
指物质的运输方向与离子移动方向相反。
如肾小管细胞的Na+—H+交换和Na+—K+交换。
•根据胞吞物质有否专一性,胞吞作用又可分为受体介导的胞吞作用和非特异性胞吞作用。
•胞吐作用分两种:
组成型:
不倚赖于信号刺激。
调节型:
由分泌细胞产生的分泌物(如激素、黏液、消化酶)贮存在分泌泡内,当细胞受到胞外信号刺激时,分泌泡与质膜融合并将内含物释放出去的过程。
•高尔基复合体
形成面(顺面):
靠近细胞核一面
成熟面(反面):
靠近细胞膜一面
中间膜囊:
位于形成面和成熟面之间。
•高尔基体功能:
参与蛋白的分泌活动;
对蛋白质进行糖基化修饰以及合成糖脂和多糖;
将蛋白水解为活性物质;
进行膜的转化功能;
内质网上合成的新膜脂转移至高尔基体后,经过修饰和加工,形成运输泡与质膜融合。
•溶酶体
所有溶酶体水解酶最适pH都在5左右。
功能:
进行细胞内消化。
•过氧化物酶体
又称微体,在形态大小和降解生物大分子等功能上与溶酶体相似,但又有别于溶酶体。
•过氧化氢酶功能:
①过氧化物酶体含有一些氧化酶,可利用O2将有机底物氧化生成H2O2,同时过氧化物酶体中的过氧化氢酶又可将H2O2分解成H2O和O2。
②氧化脂肪酸。
③降解有毒化合物。
④过氧化物酶体如装配有缺陷或缺乏某种酶,个体可患严重疾病。
如脑肝肾综合征
•线粒体是一个重要的遗传信息载体。
•线粒体在哺乳动物细胞凋亡中占据核心地位
•所有的微管都有确定的极性;
•微管装配是一个动态不稳定过程。
•秋水仙素:
阻断微管蛋白组装成微管,可破坏纺锤体结构。
•紫杉酚:
促进微管装配,并使已形成的微管稳定。
•微管马达蛋白
微管马达蛋白是一类能使微管运动,或者使细胞质中被搬运物沿着微管运输的蛋白质。
•微丝马达蛋白
即肌球蛋白,它有搬运膜泡、参与肌肉收缩等功能,ATP为它提供能量。
高等动物细胞核直径一般是5~10μm,细胞核体积约占细胞总体积的10%
1.遗传物质储存和复制的场所。
2.细胞遗传性和细胞代谢活动的控制中心。
核孔复合体镶嵌在核孔上,主要包括以下几个部分:
①胞质环,位于核孔复合体胞质一侧,环上有8条纤维伸向胞质;
②核质环,位于核孔复合体核质一侧,上面伸出8条纤维,纤维端部与端环相连,构成笼子状的结构;
③中央转运体,核孔中央的一个栓状的中央颗粒;
④辐:
核孔边缘伸向核孔中央的突出物。
•组蛋白和非组蛋白
组蛋白含量占染色体蛋白的60~70%,它富含碱性氨基酸。
非组蛋白富含酸性氨基酸。
•着丝粒和动粒
着丝粒:
也称主缢痕,是两个染色单体连接处的结构。
动粒,即着丝点,是纺锤体微管附着部位,具有调节染色体运动、确保染色体正确分离、监控细胞周期的功能。
•细胞周期
G1期:
DNA合成前期
S期:
DNA合成期
G2期:
DNA合成后期
M期:
细胞有丝分裂期
•有丝分裂
⑴前期:
中心体迁移。
⑵前中期:
纺锤体形成。
核膜破裂,核仁消失,纺锤体微管进入核区,染色体完成浓缩。
⑶中期:
染色体列队。
⑷后期:
染色体分离。
⑸末期:
染色体到达两极,核膜、核仁重新出现,染色体去浓缩。
⑹胞质分裂:
始于后期,完成于末期。
•中心体功能:
具有组织微管的能力,是真核细胞的微管组织中心(MTOC)。
•中心体数目异常会导致染色体错误分离,最终将使细胞发生癌变。
•人类染色体
核型:
是指一个体细胞中的全部染色体,按照大小、形态特征顺序排列所构成的图像。
46,XX或46,XY
X染色质:
正常女性细胞分裂间期细胞核膜内缘中,被碱性染料浓染的染色质,又称Barr小体,X染色质的数目=X染色体的数目-1。
1.正常女性的两条X染色体中,只有一条具有转录活性,另一条是Barr小体;
正常男性只有一条X染色体,具有转录活性----莱昂假说”——X染色质
2.X染色体失活随机,
3.女性是两种X染色体随机失活的细胞系的嵌合体。
Y染色质:
正常男性细胞分裂间期细胞核中,被荧光染料浓染的染色质,由Y染色体长臂远侧约2/3的区段形成,Y染色体的数目=Y染色质的数目。
减数分裂:
减数分裂I
前期Ⅰ:
细线期:
两条姐妹染色单体光镜下不能识别
偶线期:
同源染色体联会,形成二价体。
粗线期:
二价体形成四分体,非姐妹染色单体之间可见交叉,遗传物质互换。
双线期:
二价体进一步螺旋化缩短变粗,同源染色体相互排斥开始分离,交叉端化。
终变期:
交叉端化,纺锤体形成。
中期Ⅰ:
二价体排列在赤道板上
后期Ⅰ:
二价体分离,自由组合移向两极,形成二分体。
末期Ⅰ:
解旋,形成两个子细胞,单倍体(n)
减数分裂II
由次级精母细胞或次级卵母细胞形成精细胞或卵细胞,细胞内染色体都是单倍体
前期II:
中期II:
二分体排在赤道板上
后期II:
每条二分体形成两条单分体,移向两极
末期II:
解旋,形成细胞核,形成两个单倍体的子细胞
减数分裂意义:
维持生物各种形状的稳定;
减数分裂I(前期I)中,同源染色体联会配对,可使非姐妹染色单体之间对称位置发生片段交换,是连锁和互换律的细胞学基础;
同源染色体分离,分别进入不同的子细胞,是分离律的细胞学基础;
非同源染色体之间随机组合进入子细胞,是自由组合律的细胞学基础。
基因多效性:
单一基因的多方面表型效应,称为基因多效性。
常染色体显性遗传的特点:
⑴男女发病机会均等;
⑵杂合体可患病;
⑶患者与正常人婚配后,理论上其半数子女患病;
⑷连续传递。
常染色体隐性遗传的特点:
⑴男女发病机会均等。
⑵纯合体发病,杂合体不患病。
⑶患者与正常人婚配后,所有子女都是携带者。
⑷两亲本都是杂合体时,后代不患病和患病的比例为3:
1。
⑸不连续传递,往往表现为散发病例。
X连锁显性遗传的特点:
⑴患者中女性多于男性;
⑵女性杂合体可患病;
⑶男性患者的女儿全部发病,儿子都正常;
女性患者的儿女均有½
;
X连锁隐性遗传的特征:
⑴男性患者多于女性患者。
⑵双亲都无病时,儿子可能发病,女儿不会发病。
儿子如果发病,其致病基因来自母亲。
⑶存在交叉遗传。
遗传密码特性:
无标点符号;
通用性;
简并性;
密码第三个字母仅具较小专一性。
生命起源:
200亿年以前,没有能量,时间、空间
150亿年前,宇宙大爆炸
45亿年前-太阳系形成,地球形成
35亿年前-化石记录
生命起源于45-35亿年之间
生命特点:
细胞为基本结构单位;
具备新陈代谢、繁殖、遗传等特征
有关生命起源的假说和争论:
神创论、灾变论、自然发生论、宇生论、自然发生学说——广为接受的生命起源学说
自然发生学说:
1924年苏联生物学家奥巴林发表<
<
生命起源>
>
。
生命是在长时期宇宙进化过程中发生的,是宇宙进化的某一阶段无生命的物质所发生的一个进化过程,而不是在现在条件下由非生命的有机物质突然产生的。
生命起源经历了地球进化、生命的化学进化、生物进化。
生命在地球上起源于35亿年前
原始地球先合成氨基酸等有机分子——整合成蛋白质、核苷酸和脂肪酸等生命分子——产生古细菌等生物有机体——蓝藻等原核生物(25~35亿年前,可进行光合作用)——原始真核生物(20亿年前)——多细胞生物(6亿年前)——植物、动物
生命是一个小概率事件,在海量的分子反应中产生了极微量的活性分子,组成有复制能力的分子体系,并不断地进化和分化…
H2、H2O、CH4、NH3电击加热产生黑色糊状物
米勒分析糊状物:
12-15%碳变成糖,脂类有机物;
2%碳形成了13种生物体氨基酸
实验意义:
起初的反应物只是简单的分子,但是却能产生出生命必须的原料。
原始生命的化学演化:
从无机小分子物质到有机小分子物质——从有机小分子物质到生命大分子物质——从生命大分子物质组成多分子体系——从多分子体系演变为原始生命
DNA–RNA--蛋白质体系的可能进化过程
RNA(复制)——RNA(复制)——DNA(复制)——RNA——蛋白质
蛋白质
多分子体系成为原始生命
(1)具有脂双层膜围成的与周围环境隔开的含水囊泡
(2)囊泡内有多种核酸、蛋白质、糖类大分子
(3)能选择性地从周围环境中吸纳“食物”
(4)利用“食物”的分解,复制自身一部分起核心作用的大分子
(5)囊泡因大分子增多而“生长”和“繁殖”
最原始细胞的雏形
具有可变形的半通透性脂质--蛋白质界膜
含有由核酸--蛋白质整合体系组成的信息系统和蛋白质合成系统
能够通过厌氧呼吸获取能量的异养型原始生命单位
原始祖细胞类似于今天的小的支原体。
支原体没有细胞壁,其外围是细胞膜,细胞质中只有核糖体,只含DNA、RNA和多种蛋白质。
它除了可以在细胞中寄生外,也能在无细胞系统的培养基中生长、繁殖。
体积相当于病毒大小,为细菌的1/1000,直径约0.1µ
m。
最早的生物--水生、单细胞原核生物、厌氧、异养
原始生命靠“原始汤”中的有机物获得能量
自养型细胞改变了地球的面貌
卟啉化合物—是一种有色物质,能吸收太阳光能,进行光化学反应,就有了自养营养。
光合作用
(1)大气中有了氧,不再是还原性环境。
(2)大气上层有了臭氧层。
有氧呼吸是生命进化的一大飞跃
有氧呼吸极大提高了生物从食物中获取能量的效率
有氧呼吸生物的出现给生命世界带来了第一次大繁荣
出现了多细胞生物、出现了植物、出现了动物
单细胞生物到多细胞生物
团藻、粘菌
从原核生物到真核生物
分化起源说
真核生物的出现,是在自然历史演化过程中,原核生物与自然环境之间相互作用,其内部结构逐渐分化、功能不断完善提高的结果。
内共生起源说
真核细胞内的细胞器不是细胞自身结构分化演变的结果,而是来源于外部。
生物的几种进化趋势
(1)无细胞结构————有细胞结构
原核细胞结构———真核结构
单细胞结构————多细胞结构
(2)厌氧生物—————需氧生物
(3)异养生物—————自养生物
(4)无性生殖—————有性生殖
细胞生命的起源分为五个阶段:
①地球和原始大气层的形成;
②有机分子的自发形成;
③分子聚合体的形成;
④生命初级聚合体的形成;
⑤原始细胞的形成。
无机小分子——有机小分子——聚合成蛋白质和核酸等大分子——外膜的原始细胞——细胞质分化——原核细胞——真核细胞——单细胞生物——多细胞生物
按亲缘关系的远近和进化的历程将不同的生物类群标示在具有分支的图中,这就是所谓的进化系统树。
拉马克的进化学说——1.“用进废退”学说2.获得性遗传
达尔文进化理论的第一个主要内容是主张物种演变和共同起源;
第二个基本点是生存竞争和自然选择;
第三个基本点涉及到性状分歧、物种起源、灭绝和系统树。
理论基础:
人工选择学说
核心思想:
自然选择学说
基本原理:
生存竞争
变异:
是形成新品种的原始材料
遗传:
保留和积累变异的性状
选择:
对可遗传的变异进行选择
生物繁殖潜力一般总是大大超过生产资料的生产及生存空间,往往表现繁殖过剩
竞争:
生物与无机环境条件的竞争、种内竞争、种间竞争
性状分歧是指同一祖先的后代个体,在不同的条件下,以微小的不定变异为原材料,逐渐分化成不同生物类型的演变过程。
中性突变进化学说认为,从分子水平来看绝大多数突变并不会影响核酸和蛋白质的功能,而常常是对生物个体的生存既无利亦无害的中性突变。
自然选择对这些基因不起作用,对于遗传物质在分子水平上的变化表现得无能为力。
中性突变通过随机的遗传漂变在种群中固定下来
通过群体中的随机婚(交)配,一些中性突变将在群体中消失,另一些则被固定和积累下来,引起群体中基因型的变化,并最终导致原来种群的分化和新种群的形成。
进化率最终决定于比较恒定的中性突变速率。
间断平衡论即进化是突变与渐变的交替出现。
Ø
阻止多精入卵的机制。
膜电位的变化
皮层反应导致带膜失去联系,精子受体水解
卵细胞释放亲水物质导致带膜分离,形成物理空间,同时透明带硬化
动物的卵裂类型
卵裂:
①受精卵的有丝分裂。
②形成一定数量的卵裂球。
桑椹胚(12-16cell),囊胚期(出现囊胚腔)。
③受卵黄密度影响
完全卵裂:
(卵黄少)
h均等卵裂:
卵黄少,分布均匀
h不均等卵裂:
卵黄少,分布不均匀
不完全卵裂:
(卵黄多)
h盘裂
h表面卵裂
发育的核心是细胞分化
细胞的全能性
干细胞的特征、分类
1“自我更新”可分化为与自身完全相同的细胞,有部分细胞保持干细胞的特性。
2“多方向分化潜能”.可分化出组织或者器官特异性的多种细胞。
干细胞——祖细胞(没有更新能力)——前体细胞(不再分裂其他类型的细胞)——终末细胞
获取途径
•从早期胚胎中获得:
胚泡期内细胞团
•从早期流产胎儿中获得:
6周,胚胎生殖干细胞(EGC).
•从克隆胚胎中获得
•从成体组织中获得:
胰、肝、血液、脑等
根据个体发育过程中出现的先后次序不同,分类
•胚胎干细胞,又称全能干细胞,存在于未发育成熟的胚胎(或受精卵),可以分化任何一种特定类型细胞,即能长成动物的任何组织和器官。
•成体干细胞:
已分化特定组织中的未分化细胞,能无限制地分裂和自我更新。
产生该组织多种类型的细胞。
根据分化潜能不同,干细胞可分为四种:
全能干细胞:
能够分化成完整个体。
如:
受精卵、ES(结合胚外细胞系等)
多组织潜能干细胞:
能够产生多种组织,但是不能分化成完整胚胎。
间充质干细胞
多细胞潜能干细胞:
能够分化某组织的多种细胞。
神经干细胞、造血干细胞等
单能干细胞:
只具有向某一单一细胞类型分化的细胞。
细胞凋亡与死亡的区别
细胞凋亡过程中,细胞膜反折,包裹断裂、凝聚、周边化的染色质片段,形成众多凋亡小体。
整个过程中细胞膜保持完好,细胞内容物不泄露,不引起炎症。
细胞器不发生明显变化。
凋亡细胞被吞噬细胞所吞噬。
细胞坏死时,细胞膜发生渗漏,细胞内容物被释放到细胞外,导致炎症反应。
细胞器发生明显变化。
细胞凋亡的生物学意义:
保证个体正常发育
维持组织、器官细胞数目相对平衡
更新衰老耗损的细胞
对不良环境的自我保护性反应,并与很多病理过程有关。
基因突变类型
1.置换突变:
同义突变:
指某个三联体遗传密码子因碱基置换变成同义密码子,编码同一种氨基酸。
错义突变:
指DNA中单个碱基置换后,其所在的三联体密码子变成编码另一种氨基酸的遗传密码子,导致多肽中相应的氨基酸发生改变。
无义突变:
指单个碱基置换导致一个可编码的密码子变成非编码(无义)的终止密码子(UAG、UAA、UGA)时,多肽链合成提前终止。
2.插入或缺失:
指DNA链上插入或丢失1个、2个或多个碱基时,使变化点下游的碱基发生位移,密码子重新组合,导致变化点及其以后的多肽氨基酸种类和序列全部改变。
3.位置改变:
转座因子(可移动的DNA片段)可导致基因突变、新基因产生和染色体畸变
4.三核苷酸重复:
也称动态突变。
三核苷酸的拷贝数高于正常基因的拷贝数。
当肿瘤具有转移特性后就演化为恶性肿瘤称作癌症
原癌基因转变为癌基因的途径
转座或易位
病毒启动子插入到原癌基因上游
染色体易位:
改变原癌基因的位置,生成的融合蛋白的构型功能发生变化,导致细胞生长失控。
基因扩增
原癌基因异常扩增
点突变
产生过量刺激细胞生长的蛋白质
原癌基因:
癌细胞中存在着癌基因,在正常细胞中有与之同源的正常基因,被称为原癌基因
原癌基因的产物与细胞的生长与分化有关
在癌细胞中原癌基因往往被激活,处于活跃表达的状态
第一次发现的癌基因、抑癌基因
第一次证明膀胱癌DNA确实含有显性作用的癌症基因ras,被命名为癌基因。
1987年,Dryja克隆到第一个抑癌基因Rb,其突变导致视网膜母细胞瘤。
物种定义:
分类学:
具有一定形态特征的生物个体,与其他类群个体间差异明显。
进化论:
具有一定形态和遗传相似性(具有共同基因库)。
物种的稳定依赖种间生殖隔离。
分类系统:
人为分类法、自然分类法
林奈的分类阶元(界门纲目科属种)及二命名法(属名+种名+作者姓氏及缩写)
病毒特点、结构
特点:
严格寄生、不能在人工培养基上生长、通常对抗生素不敏感
结构:
由核酸(DNAorRNA)和蛋白质(衣壳)两种成分构成。
有些病毒还具有包膜(具有抗原性)。
类病毒只包含RNA成分,没有蛋白质外壳。
感染多种植物。
朊病毒只包含感染蛋白质成分,感染哺乳动物,引起海绵状脑病。
原核生物(细菌为典型代表),具有核糖体和环状DNA,缺少细胞器,没有明显的细胞核。
进行二分裂,可以遗传重组。
多为单细胞的,也有多细胞集合而成的多细胞个体。
细菌分类(按照形状、染色):
按照形态分:
球菌、杆菌、螺旋菌
按照革兰氏染色法分:
阳性菌(G+):
链球菌、葡萄球菌;
阴性菌(G-):
大肠杆菌、沙门氏菌
结构(荚膜、鞭毛、菌毛、性菌毛的作用)
荚膜:
在胞壁外,成分为多糖或多肽。
避免干燥,防御,表面附着作用,贮藏营养,渗透屏障,信息识别,堆积代谢废物。
鞭毛、菌毛
鞭毛负责运动,菌毛具有噬菌体的吸附位点,性菌毛行使接合功能。
原生生物:
单细胞生物、许多是人类致病菌。
(锥虫、疟原虫)
阿米巴运动是变形虫(amoeba)的移动方式,同时也是所有动物细胞的移动方式。
无脊椎动物的进化
胚层:
二胚层->
三胚层
体制:
辐射对称->
两侧对称
体腔:
无体腔->
假体腔->
真体腔
体节:
环节动物躯体开始出现体节
神经系统:
网状->
梯状->
链状
■单细胞动物没有胚层的概念;
即使是团藻也只有一层细胞;
两侧对称是动物由水生进化到陆生的重要条件之一。
■真体腔的产生是高等无脊椎动物的重要标志之一;
身体分节也是高等无脊椎动物的重要标志之一;
异律分节的结果是导致了动物的身体分部;
节肢动物占动物总数的80%
昆虫占动物总数78%
昆虫如此繁茂的原因:
外骨骼
保护良好的卵,较小体型
发达的链状神经
口器多样性
开放式循环系统
脊索动物——动物界最高等的一个门
鱼–两栖–爬行–鸟–哺乳
进化趋势:
卵生–胎生
体外受精–体内受精
无胎盘–有胎盘
■亚洲走出论–不全面
■非洲走出论–不全面
■树丛状多区域进化
■最早出现的灵长类是5000万年前的原猴类。
■人与黑猩猩的血红蛋白氨基酸序列完全相同,而与大猩猩和猕猴分别有2和15个氨基酸不同。
■各种证据表明,人与黑猩猩的关系最近
■人类起源于动物,是从动物进化而来的,人来源于(古)猿。
人和猿
骨骼形态和结构上都十分相近
器官也相似
在发育中前5个月胚胎几乎完
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- 生物 导论 复习