物质科学C(生命科学)复习总结.docx

第一章1、中心法则、影响因子、Bio-X 中心法则(genetic central dogma)，是指遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质，即完成遗传信息的转录和翻译的过程。也可以从DNA传递给DNA，即完成DNA的复制过程。这是所有有细胞结构的生物所遵循的法则。在某些病毒中的RNA自我复制（如烟草花叶病毒等）和在某些病毒中能以RNA为模板逆转录成DNA的过程（某些致癌病毒）是对中心法则的补充。影响因子：是表证期刊影响大小的一项定量指标。是一个国际上通行的期刊评价指标，具体算法是： 影响因子=（某期刊前两年发表论文在统计当年被引用的总次数）/（该期刊前两年发表论文总次数）一般来说，影响因子越大，某学术影响力越大。p40Bio-X 生物学交叉学科研究中心，B为生物学，X泛指物理学、化学、工程学、医学等其他学科。p182、庞大蓝鲸和微小细菌之间的差异远没有表面上看上去那么大你如何理解这句话含义？提示：从生命的基本特征分析生命的基本特征：1细胞是生命存在的主要结构形式2新陈代谢3生长发育4生殖5遗传变异和进化6应激性在细胞水平两者都是由基本单位细胞组成的生物，都有共同的结构基础和功能基础：细胞从元素角度看，两者含有CHONSP等必须元素3、一粒完整的植物种子如何判断其有无生命？试设计一个简便的实验论证方案。提示：从生命的基本特征分析：用染液浸泡，看胚有没有被染色。细胞膜有选择透过性，如果是有生命的种子，则染液不会被吸收也就不会被染色，反之被染色则说明没有生命了。4、20世纪自然科学发展的特征之一是学科之间在理论、方法技术上的交互渗透。举例说明物理学科对生命科学学科发展的影响和生命学科对物理学科发展的影响。生命科学的研究离不开物理学作为基础和手段。研究生命现象会遇到一个根本性的问题:什么是生命?对此，1944年，量子力学创始人之一薛定愕在什么是生命一书中预言了遗传密码的存在和生命赖“负熵”而生存。此外他还指出:量子力学应当成为生命科学的基础。这在生命现象研究中是前所未有的突破。运用力学对生命现象的研究，可追溯到伽里略、牛顿和哈维。物理学还为生命科学提供了现代化的实验手段和技术。早在1791年解剖学家、物理学家伽伐尼(L.Galvani)用电刺激蛙神经，发现了生物的导电现象。1927年，马勒(H.J.Mullor)用x射线使发果蝇的基因发生突变，开辟了遗传学研究和实际应用的新领域;最近，瑞士科学家又用x射线晶体成像法首次发现了DNA关键部位的原子结构，为人类从原子层次揭开生命之谜开辟了道路。物理学中的理想模型、研究方法和计算方法，在生物系统中得到广泛的应用。用分子涨落的方式对DNA与RNA的结构和动力学特征所做的量子力学计算结果，其精确度令人十分满意。细胞对称型与不对称型，还有动植物的构型都是很值得研究的物理模型，例如海豚的流线行身体，对仿生学有很大的研究5、为什么说20世纪50年代DNA分子双螺旋结构模型的诞生是生命科学划时代的事件？请举例阐述该模型对生命科学全面发展所起的重要作用。DNA分子双螺旋结构模型的诞生开创了一门新的学科分子生物学。它的提出就如马克斯普朗克的同量子理论开创了量子力学一样，是生命科学史上最为光辉灿烂的成就之一。沃森和克里克所选的DNA双螺旋这一点，正好抓住了生命科学物质基础里最关键的分子，才产生这么大的意义。由此看来，怎么才能够抓住那些最重要的问题，是在科学上有所创新的关键。50年以来的发展也越来越清楚地证明，要研究生命科学就要知道生命世界和非生命的物质世界有什么不同，这个不同主要在于生命系统有两个特点，一是遗传，另一个是发育。无论植物或动物，都能从种子或胚胎这些很简单的系统发育成非常复杂的成体。DNA分子正好“肩负重任”，把遗传和发育两方面的工作都负担起来了。如果说十九世纪达尔文进化论在揭示生物进化发展规律、推动生物学发展方面，具有里程碑意义的话，那么，DNA双螺旋结构模型的提出，则是开启生命科学新阶段的又一座里程碑。由此，人类开始进入改造、设计生命的征程。人类已经可以通过转基因技术得到更加高效的药物、高产抗逆的作物品种以及其他工业生产过程中所需的工程菌种等；人类可以通过核移植技术实现动物的无性生殖即动物克隆；干细胞技术为人类器官移植等医疗领域开辟了广阔的应用前景；现代生命科学在医药卫生、粮食与食品安全、生态安全、新能源、资源与环境保护等各领域都将发挥越来越重要的作用。第二章1、地球上生命的发生是偶然的吗？你认为无限时空（宇宙）中生命有没有发生的可能性？为什么？地球上生命的发生是偶然的也是必然的。地球所处环境的种种特殊，适合生命的产生，这种特殊性使得生命的发生有类似于偶然的特性，地球上出现复杂的有机生命并发展到文明社会的过程完全是很多巧合的重合。但是另一种角度来看它又是必然的，就像微积分的理论,无限的逼近从而导致结果的表现为必然。银河系直径约为10万光年，包含的恒星超过1 000亿颗,并且伴随着混沌性,因而就有无限多的可能。而且拥有像地球一样环境的星球不乏少数，所以很有可能像地球一样产生生命，只是人类的科技水平限制暂时还未发现他们。2、人类探索地外生命和地外文明的途径有哪些？并分析各方法的优缺点。实验室研究；星际通信：监听信号、发送信号；星际航行。p743、请从物理学科角度评价生命起源的两种假说。当代关于生命起源的假说可归结为两大类：“化学进化说”，“宇宙胚种说”一、生命起源的化学进化说生命起源于地球，是从无机物到有机物、由简单到复杂的化学进化过程。第一阶段：由无机小分子物质形成有机小分子物质。第二阶段：由有机小分子物质形成有机大分子物质、第三阶段：由有机大分子发展为多分子体系。第四阶段：由多分子体系演化为原始生命。二、生命起源的宇宙胚种说宇宙胚种说的几种代表性观点:1、生命的孢子形式2、陨星带入说3、彗星带入说宇宙胚种说的依据：1、星际尘埃及陨石的分析2、生命产生与存在的天文学解释第三章1、窗口期、接触抑制、艾滋病、现代文明病、CD4受体、细胞凋亡（p117）“窗口期”是指HIV最初进入机体到产生可检测出病毒抗体的时间，通常为13个月（平均45天）。即一个献血者在感染病毒的窗口期内献血，这份血液的筛查试验将出现“未感染”的假性结果。正常细胞生长到与邻近细胞相互接触时，其运动和分裂都停顿下来现象称为接触抑制。艾滋病是获得性免疫缺陷综合症的简称。艾滋病由人体免疫缺损病毒(HIV）引起。现代文明病：肥胖、糖尿病、心脑血管疾病。p102-p109细胞膜上具有CD4分子（HIV-1受体，cluster of differentiation的简称）的细胞称为HIV的靶细胞。病毒的表面糖蛋白（gp120）与CD4细胞有强大亲和力。HIV-1感染后，随着CD4细胞数量减少，机会性感染和肿瘤发病率也大为增加。临床研究表明，CD4细胞数量变化与AIDS病人死亡率密切相关，CD4细胞数量越低，病人存活的时间越短。CD4受体，全称“表面抗原分化簇4受体”(Cluster of Differentiation 4 receptors），是辅助T细胞的表面标记（surface markers）之一，也是辅助T细胞行使其功能的重要受体。当抗原呈递细胞（主要是巨噬细胞、棘状细胞及B细胞本身）将外来病菌分解，把抗原与主要组织相容性复合体结合后，呈递给辅助T细胞（即与辅助T细胞表面的CD4受体结合），辅助T细胞再接着刺激B细胞产生抗体，此即体液性免疫反应的基本过程。细胞凋亡是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。细胞凋亡与细胞坏死不同，细胞凋亡不是一件被动的过程，而是主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用，它并不是病理条件下，自体损伤的一种现象，而是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。p1172、癌细胞的生物学特征1、 脱分化：细胞癌变时会失去分化后的特性，恢复分裂增殖的能力，这种状况称为脱分化。2、 无限增殖：癌细胞能无限增殖，在体内表现为长成肿瘤，在体外培养中能无限的传代下去。3、失去接触抑制现象 正常细胞生长到与邻近细胞相互接触时，其运动和分裂都停顿下来现象称为接触抑制。癌细胞在体内生长或体外培养时均不具有这种现象。4、细胞表面和粘附性质改变癌细胞失去了质膜上原有的主要组织相容性抗原（MHA），而出现一些新的表面抗原。如在人类黑色素瘤、结肠癌、乳癌、肺癌等肿瘤细胞表面检测到肿瘤特异性抗原的存在。 细胞膜脂质双分子层结构发生改变，糖蛋白的糖链结构变化，在膜中运动性能增强，所以癌细胞容易被凝集素凝集，即容易在低浓度外源凝集素存在下即可发生凝集现象，而正常细胞则需要高出癌细胞数倍乃至几十倍浓度凝集素才会发生凝集。癌细胞与细胞外基质之间的连接改变，导致细胞之间的粘着性减弱，容易发生迁移扩散。3、导致人体正常细胞癌变的因子有哪几类？对此我们在日常生活中应采取哪些相应的对策？1、物理致癌因紫 外 线 辐射致癌 电离射线 X 射 线 2、化学致癌因子迄今已知化学致癌物有数千种之多：无机物中的石棉、砷化物、铬化物、镍化物等；有机物中的联笨胺、烯环烃、煤焦油等；熏烤食物中的3，4-苯并芘；霉变食物中的黄曲霉毒素；腌制食物中的亚硝酸盐等；香烟烟雾中存在着20余种化学致癌因子。3、病毒致癌因子肿瘤病毒主要类型：DNA病毒和RNA病毒。4、HIV的传播途径有哪些？作为个人预防HIV感染应注意哪些方面？HIV的传播途径主要有3条：性传播、血液传播、母婴传播。艾滋病的预防原则1、洁身自爱、遵守性道德是预防经性途径 传染艾滋病的根本措施 2、拒绝毒品，减少HIV感染可能性 3、避免接触受血液污染而未经严格消毒的器具 5、中国是一个拥有13亿人口的大国，AIDS若在中国流行将会对个人、家庭和社会造成哪些方面的危害？1.重大的经济损失2.严重的人力资源破坏：HIVAIDS患者中90%左右是20-40多岁年龄段的人，而这些成年人是社会的生产者，正值社会中最强壮的劳动力。3.沉重的家庭和社会负担：家庭：为了治疗需花费大量的费用，给家庭带来沉重的经济负担；为了照顾病人，需花费大量的时间和经历；承受着巨大的精神压力。社会：90%左右的HIVAIDS患者是成年人，他们的早逝，孤儿和孤老将成为社会的负担；艾滋病病毒感染者和艾滋病患者，增加了医疗卫生系统的负担。4. 影响社会稳定艾滋病的广泛传播及其目前尚不可治愈的危险性，造成人类社会的“恐艾症”，也加剧了人们对艾滋病患者的歧视和偏见；HIVAIDS患者，可能面临着生命、失业、家庭离散等问题。这些歧视和所面临的问题很容易将许多艾滋病人及感染者推向社会，造成社会的动荡和不安。第四章1、受精、着床、胚泡、内细胞团、顶体反应、细胞全能性、干细胞受精是两性生殖细胞相互激活和双亲遗传物质相互融合的严格有序的生理过程。着床是指胚泡通过与子宫内膜相互作用而侵入子宫内膜的过程。桑椹胚在受精后的第三天开始进入子宫，随着宫腔分泌液渗入，桑椹胚转变为中空的胚泡。滋养层：发育为胎盘等非胚胎主体结构 胚泡 胚泡腔 内细胞群：发育为胚胎的主体 p160内细胞团：受精卵发育为胚胎的过程中,随着细胞的分裂增殖依次经历卵裂期桑椹胚囊胚原肠胚。细胞的分化则是从囊胚期开始的,在囊胚期,一部分个体较大的细胞聚集在胚胎（球形）一端,称为内细胞团（ICM）,将来发育为胎儿的各种组织器官。精子顶体反应：当获能的精子与卵子相遇时，它首先与卵子周围的放射冠接触，此时精子顶体的前膜即与精子表面的细胞膜融合，继而破裂释放各种酸性水解酶，这个过程称为顶体反应。细胞全能性：动物和植物体的任何一个细胞，在合适条件下都能发育成为一个新个体，新个体携带的遗传信息与原来个体完全相同，这种现象称之为“细胞的全能性”。植物细胞分化程度不高，保留着全能性，所以植物的发育过程具有可逆性，能进行无性繁殖。动物发育过程是一个细胞分化过程，即具有全能性的受精卵经过分裂、发育，胚胎细胞逐渐分化成为各种分化的体细胞。高度分化的体细胞的基因组信息只表达分化细胞结构与功能。干细胞是指尚未分化、具有自我复制和高度繁殖能力的细胞，存在于早期胚胎、骨髓、脐带、胎盘和部分成年人组织中。通过体外培养，干细胞可以被定向诱导出人体所有种类的组织细胞，借此克隆出人体的各种组织和器官。2、从受精和着床角度，你认为采取哪些措施可达到避孕之目的？p164阻止受精过程:避孕栓、避孕膏、避孕药、安全期避孕。影响胚泡着床：子宫腔内放置节育环可以干扰胚泡着床从而达到避孕之目的、各种避孕药。3、你对试管婴儿技术在人类生殖上的应用是如何评价的？好：解决部分不孕问题。坏：异源人工授精 代理母亲问题未婚母亲问题。性别选择、代孕技术。4、利用胚胎细胞克隆与体细胞克隆的后代从遗传学角度分析有何区别？胚胎细胞克隆：胚胎细胞克隆（包括胚胎切割、胚胎细胞核移植）的动物来自于同一受精卵，因此彼此间相当于“多胞胎”，在基因组成、性状表达上完全相似，都具有双亲的遗传特性。体细胞克隆：体细胞克隆的动物由于其遗传物质仅来自于供体细胞，因此其基因组成、性状表达就完全与提供细胞核的那个动物相似。5、假设将来有一天克隆技术的发展果真具备了克隆人的可能性，那么，克隆一个爱迪生仍然会是一个发明家吗？克隆的贝多芬会不会在酒吧演奏摇滚曲，克隆的希特勒会不会发动一场新的世界大战，为什么？答：人有自然性和社会性两重性质，而后者更加重要，克隆人也不例外，他也是十月怀胎出来的，从发育到成长都要受到其所处的生理环境和社会环境的影响。所以克隆出来的爱迪生也许会具有发明创造的天分，但是也需要其后天自身的努力；克隆出来的贝多芬也许天生对作曲有天赋，但是如果后天不努力的话也还是不能达到贝多芬一样的水平的。人非生来就是邪恶的，希特勒的形成与其后天的经历和时代背景有着很大的关系。不能单单的从一个人先天的基因就下结论其一生的命运。第五章1、遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性、灭绝种、濒危种、易危种、稀有种遗传多样性：广义的遗传多样性：指地球上所有生物携带的遗传信息总和，存在于植物、动物和微生物个体的基因内。 狭义的遗传多样性：主要指种内个体之间的遗传变异总和，即物种种内基因多样性。物种多样性：物种多样性是指地球上生物种类的丰富程度。生态系统多样性：主要是指生物群落与生境类型的多样性。境的多样性是生态系统多样性形成的基础，生物群落的多样化可以反映生态系统类型的多样性。保护物种必须要保护生态系统，物种是生态系统的一部分。生物物种受威胁等级的划分：目前，世界上大量物种受到不同程度的威胁，为了保护生物多样性，世界自然保护联盟物种生存委员会（SSC）根据物种数目下降速度、物种总数、地理分布、群族分散程度等准则分类，将物种受威胁程度分成九个不同的保护级别（IUCN：版本3.1，2001年）。 1、灭绝（Extinct，EX）：在过去50年内，未在野外确实找到的物种。根据该分类单元的生活史和生活形式来选择适当的调查时间，对已知和可能的栖息地进行彻底调查，如果没有发现该物种任何一个个体，即认为该分类单元属于绝灭。2、野外灭绝（Extinct in the Wild，EW）如果已知一分类单元只生活在栽培、圈养条件下或者只作为自然化种群（或种群）生活在远离其过去的栖息地时，即认为该分类单元属于野外绝灭。3、极危（Critically Endangered，CR）当一分类单元的野生种群面临即将绝灭的机率非常高，该分类单元即列为极危。4、濒危（Endangered，EN）当一分类单元未达到极危标准，但是其野生种群在不久将来面临绝灭的机率很高，该分类单元即列为濒危。它既包括那些数量已减少到危急水平或其生境已剧烈地减少以致处于立即灭绝危险中的分类单元，也包括那些可能已经灭绝但在过去50年中确实在野外见到过的分类单元。5、易危（Vulnerable，VU）当一分类单元未达到极危或者濒危标准，但是在未来一段时间后，其野生种群面临绝灭的机率较高，该分类单元即列为易危。包括那些其大部或全部种群由于过度开发、生境的广泛破坏或其它环境侵扰而正在减少、种群已严重枯竭并且其最终安全尚无保证、以及种群虽然还丰富但在其整个分布区都遭严重不利因素威胁的分类单元。以上“极危”（CR）、“濒危”（EN）和“易危”（VU）三个级别统称“受威胁”。6、近危（Near Threatened，NT）当一分类单元未达到极危、濒危或者易危标准，但是在未来一段时间后，接近符合或可能符合受威胁等级，该分类单元即列为近危。7、无危（Least Concern，LC）当一分类单元被评估未达到极危、濒危、易危或者近危标准，该分类单元即列为无危。广泛分布和种类丰富的分类单元都属于该等级。8、数据缺乏（Data Deficient，DD）如果没有足够的资料来直接或者间接地根据一分类单元的分布或种群状况来评估其绝灭的危险程度时，即认为该分类单元属于数据缺乏。属于该等级的分类单元也可能已经作过大量研究，有关生物学资料比较丰富，但有关其丰富度和/或分布的资料却很缺乏。因此，数据缺乏不属于受威胁等级。9、未予评估（Not Evaluated，NE）如果一分类单元未经应用本标准进行评估，则可将该分类单元列为未予评估。2、区域物种多样性测量3个指标区域物种多样性的测量有三个指标：（1）物种总数，即特定区域内所拥有特定类群的物种数