生物专业英语第三版课文翻译lesson1,4,5.pdf

Lesson 1 4 5 Lesson 1 1 细胞质 动态移动工厂 与我们生命相关的大多数性质是细胞质的性质 细胞质大部分由半流体物质组成 并以外部 的质膜为界 细胞器悬浮在其中 由丝状的细胞骨架支撑 细胞质中溶解了大量的营养物质 离子 可溶性蛋白以及维持细胞功能的其它物质 2 细胞核 信息中心 真核细胞的细胞核是最大的细胞器 在染色体上储存着遗传物质 DNA 原核细胞的遗传 物质存在于拟核中 细胞核含有一或两个核仁 核仁促进细胞分裂 被穿孔的囊称为核膜 它将细胞核及其内容物从细胞质中分离出来 小分子可以穿过核膜 但较大的分子如 mRNA 和核糖体必须通过核孔进入和排出 3 细胞器 专用的功能单位 所有的真核细胞都含有多种细胞器 每个细胞器在细胞中都有其特定功能 本节介绍的细胞 器包括核糖体 内质网 高尔基体 液泡 溶酶体 线粒体和植物细胞中的质体 叶绿体 一个细胞中核糖体的数量可能从几百到上千不等 这一数量反映了核糖体是氨基酸被组装成 蛋白质以供输出或用于细胞过程的场所这个事实 一个完整的核糖体由一个较大的亚基和一 个较小的亚基组成 在蛋白质合成过程中 两个亚基沿着一条 mRNA 链移动 读取 编码在 其中的基因序列 并将该序列翻译成脯氨酸 多个核糖体可能附着在单个 mRNA 链上 这 种组合被称为多聚体 大多数细胞蛋白质是在细胞质中的核糖体上制造的 可输出的蛋白质 和膜蛋白通常在内质网的帮助下产生 内质网 是一些不规则排列的膜囊 小管 和液泡组成的 可能有光滑和粗糙的区别 两种 类型都与蛋白质的合成和运输有关 粗糙内质网上分布着许多核糖体 也可能细胞分裂后核 膜的来源 光滑的内质网上没有核糖体 主要作用是脂肪和类固醇的合成以及细胞内有毒物质的氧化 两种类型的内质网都充当细胞内的隔室 其中特定的产物可以被分离并随后分流到细胞内或 细胞外的特定区域 运输小泡能够将可运输分子从内质网运输到另一个膜质细胞器上 在高尔基复合体内 蛋白 质分子被修饰和包装 以输出细胞或运送到细胞质中的其他地方 细胞中的液泡似乎是中空的 但实际上充满了流体和可溶性分子 最典型的液泡出现在植物 细胞中 用作贮水场所和糖以及其他分子的贮存地点 动物细胞中的液泡进行吞噬作用 颗 粒物质的摄入 和胞饮作用 空泡饮酒 vacuolar drinking 液泡的一个亚单位是被称为溶酶体的细胞器 它含有消化酶 包装在高尔基复合体中的溶酶 体 可以分解大部分生物大分子 它们起到消化食物颗粒和降解受损细胞部分的作用 线粒体是所有细胞中产生能量的化学反应的场所 此外 植物细胞含有质体 它们利用光能 在光合作用过程中制造碳水化合物 在线粒体内嵴上提供了很大的表面积分布着 ATP 酶 线粒体是自我复制的 并且可能是曾经自由生活的原核生物进化的后代 质体有两种类型 白色体 缺乏色素 用作淀粉 蛋白质和油的储存场所 含有色素的有色 体 叶绿体是最重要的色质体细胞器 含有光合作用中所用的叶绿素 叶绿体的内部结构是 由多层膜形成的叶绿体基粒 其中被嵌入基体 matrix 中的称为基质 4 细胞骨架 所有真核细胞都有一个细胞骨架 网状结构的纤丝充满了它所能触及的全部空间并且对细胞 器提供支持作用 细胞骨架的大部分由线状微丝组成 微丝主要由可收缩的肌动蛋白组成 它们参与植物和动物细胞内多种类型的细胞内运动 第二种蛋白质是肌球蛋白 它与肌肉细 胞的收缩有关 细胞骨架的另一个主要结构成分是由球状微管蛋白组成的微管 共同充当支 架来提供稳定的细胞形态 细胞骨架的中间丝似乎赋予了细胞质的伸缩动力 肌动蛋白如肌 球蛋白 动力蛋白和驱动蛋白驱动蛋白与细胞骨架的微丝 微管相互作用产生动力而引起细 胞运动 5 细胞运动 虽然细胞骨架为细胞提供了一定的稳定性 微管和微丝及其相关蛋白使细胞通过蠕动或滑动 而运动 这种运动需要一个牢靠的基底 让细胞可以附着在其上 并且可以通过表面的几何 形状来引导 一些细胞也表现出趋化性 即趋向或远离扩散开的化学源的能力 某些真核细胞可以在液体环境中自由地游动 由纤毛或鞭毛推动 纤毛和鞭毛具有相同的内 部结构 九对 微管对 排列在一个环中来延长纤毛或鞭毛的长度 另外两个微管沿着环的 中心向下移动 每个纤毛或鞭毛只从基部所在的细胞表面生长 运动是基于每个双微管的微 小动力蛋白从一侧延伸到另一侧的运动 大多数植物细胞中的营养物质 蛋白质和其他物质通过细胞质的流动移动 这个过程是由于 依附在细胞器上的肌球蛋白反推排列在细胞周围的微丝形成的 微丝和微管是几乎所有主要 细胞质运动的原因 在细胞分裂过程中 中心粒周围的由微管蛋白亚基组合形成的纺锤体 微管会移向染色体 Lesson 4 1 遗传学的早期理论 遗传学的早期理论包括希波克拉底的泛生学说和奥古斯特魏斯曼的种质学说 在小鼠实验的 基础上 魏斯曼提出储存在配子上的遗传信息将性状传递给后代 这两种早期观点合起来形 成了混合理论 子代拥有父母双亲的混合遗传特征 而又不完全象亲代 2 Gregor Mendel 与遗传学的诞生 Gregor Mendel 是奥地利布鲁恩修道院的一位奥古斯丁和尚 是众所周知的 遗传学之父 当他是一名大学生时 他曾接触过物质的颗粒性理论 拥有数学背景的知识 孟德尔进行了 一系列精心策划的实验来证明遗传的微粒性 直到孟德尔去世多年后 他的革命性思想才被 理解以及接受 3 孟德尔的经典实验 孟德尔通过豌豆的植物育种实验来研究遗传学 豌豆是一种自花授粉和品种真实的植物物种 每一个后代与感兴趣的亲本性状相同 为了检验混合理论 他把研究集中在七个不同的 特征上 例如种子颜色和植株高度 只有两种明确的表现性状 他还记录了每对亲本豌豆植 株产生的所有后代的类型和数量 并按照每个杂交后代的结果进行了两代的实验 对于他研究的每一个特征 孟德尔发现一个特征要么是显性的 要么是隐性的 在第二代 F 2 世代中 显性与隐性的比例为 3 1 孟德尔推断 只有每个个体为两个遗传单位 每个亲 本一个 这个结果才是可能的 孟德尔假设的单位现在被称为等位基因 是另一种形式的基 因 基因是遗传的基本单位 从每个亲本继承相同性状的等位基因的生物体被认为是该性状 的纯合 如果遗传了一个性状的不同等位基因 则该生物体是杂合的 当生物体是某种性状 的杂合时 该性状的表现型为显性等位基因 因此 有机体的表现型 其外观和性质与其 基因型不同 这可能包括显性和隐性等位基因 一个遗传交叉的所有可能组合的图示被称为 Punnt 方格 孟德尔关于显性和隐性遗传的实验结果 符合孟德尔的第一定律 分离定律 该定律指出 对于一个给定的性状 有机体从每个亲本继承一个等位基因 这些等位基因共同构成等位基 因对 当减数分裂过程中形成配子时 这两个等位基因分离 染色体数目减半 为了获得 他的理论证据 孟德尔进行了杂交试验 未知基因型的植株与感兴趣性状纯合子隐性的植物 杂交 后代的显性表现型比率 如果有的话 将会明确未知基因型是杂合的 纯合子显性的 还是纯合子隐性的 孟德尔的想法和自由组合定律 孟德尔还进行了二元杂交 这使得他可以考虑两个性状是如何相互遗传的 这项工作让我们 了解自由组合定律的法则 即支配不同性状的等位基因是独立遗传的 孟德尔定律的一个特 例是不完全显性 一个交叉的后代表现出介于父母之间的表现型 然而 不完全显性反映的 事实是这两个等位基因对表现型都有影响 等位基因本身仍然是分离的 孟德尔于 1866 发表在布林自然历史学会发表的一篇科学论文中展示了他的观点 不幸的是 他的研究的意义还没有被当时的其他科学家所理解 他的工作 成果 在 1900 被 Carl Correns 和雨果 de Vice 重新发现 染色体和孟德尔遗传学 在孟德尔的工作 成果 被重新发现后不久 Walter Sutton 和 Theodor Boveri 就独立地提 出了遗传单位可能位于染色体上 哥伦比亚大学的摩尔根和他的学生在果蝇的性染色体研究 中证实了这一假说 摩尔根的研究也是对性别连锁性状的首次探索 这也导致了 Calvin Bridges 在 1916 发现的不分离现象 染色体对在减数分裂过程中不会分离 Lesson 5 探索基因的化学性质 特定蛋白质的基因编码 第一个研究基因如何影响表现型的科学家是 Archibald Garrod 爵士 他对尿黑尿症的研究暗 示了基因和酶之间的关系 Beadle 和 Ephrussi 在三十年后对果蝇眼睛颜色的研究中发现特 殊基因与相关反应的生物合成有关 接下来 在一系列经典的粗糙链孢菌对发霉面包的影响 实验中 Beadle 和塔特姆提出了一个基因一个酶假说 即每个基因编码一种特定的酶 他 们的工作为其他研究者铺平了道路 即精确地阐明了酶影响复杂的新陈代谢的途径 1949 在研究镰刀性贫血中血红蛋白的作用时 莱纳斯 鲍林帮助将一个基因一个酶假说改进为一 个基因一个多肽假说 寻找核酸的化学和分子结构 最初由 Johann Miescher 于 1871 分离的核酸酸 是由费尔根在 1900 年代早期使用的红色染 色法鉴定为染色体的主要成分 Frederick Griffith 对 R 和 S 肺炎球菌染色的实验表明 来自 第一组细菌的未知物质可以改变第二组细菌的物理特性 在 20 世纪 40 年代 埃弗里 麦克 劳德和麦卡蒂的团队表明这种未知的物质是 DNA 大约在同一时间 P A Leve 发现 DNA 含 有四个含氮碱基 每个碱基都附着在一个糖分子和一个磷酸基团上 Leve 称之为核苷酸 关于 DNA 能否携带复杂遗传信息的分歧在 20 世纪 50 年代初由 Martha Chase 和 Alfred Hershey 结束 他们的关于大肠杆菌的实验清楚地表明 DNA 而不是蛋白质是遗传信息的载 体 每个 DNA 核苷酸含有一个五碳的脱氧核糖 分别连接到四个碱基中的一个 腺嘌呤 鸟嘌 呤 胞嘧啶 或胸腺嘧啶 腺嘌呤和鸟嘌呤分子是称为嘌呤的双环结构 胞嘧啶和胸腺嘧啶 是单环结构 称为嘧啶 由碱基加糖组成的分子称为核苷 在每个 DNA 分子中 磷酸基团 将一个核苷的五碳糖与链中的下一个核苷的五碳糖连接起来 这种磷酸键形成磷酸糖骨架 查加夫的规则描述了这样的事实 1 腺嘌呤的量等于 DNA 中胸腺嘧啶的量 胞嘧啶的量 等于鸟嘌呤的量 2 不同物种的 A 与 T 和 C 与 G 的比例不同 在 20 世纪 40 年代末和 50 年代初 寻找 DNA 结构的研究者利用了查加夫的观点 列文关 于 DNA 成分的想法以及另外两条证据 一个是莱纳斯鲍林的假设 DNA 可能有一个螺旋结 构被氢键固定 另一个是由富兰克林和威尔金斯拍摄的 DNA 的 X 射线衍射照片 该照片显 示出了一个线圈间距离的螺旋结构 基于此信息 Watson 和 Crick 提出了 DNA 的双螺旋分子模型 就像一个扭曲的梯形 具有 两个外糖磷酸链和梯形的核苷酸对 配对的核苷酸 总是以 A T 或 G C 出现 通过氢键连 接 沃森和 Crick 还提出 遗传信息是由碱基对序列沿着 DNA 分子编码的 DNA 如何复制 在他们的 DNA 结构和功能模型中 沃森和 Crick 假设 DNA 沿着氢键连接 A 到 T 和 C 到 G 的过程中通过 解压缩 来复制自身 这个过程将产生两个相对的两半 然后可以作为模板构 建新的互补链 这种半保留复制模型是保守的 因为每一个新分子都