(含答案)上海交通大学《生命科学导论》学习大纲

2015《生命科学导论》学习大纲

注：本大纲仅是向同学提供一个学习的纲要性内容，以便同学了解本课程的主要知识点。请同学们结合课件和授课视频进行学习。

第一讲序论及生命的元素

1．21世纪，人类社会面对哪些重大挑战？生命科学对解决这些挑战中有怎样的作用？ 答：主要挑战: 人口爆炸、粮食短缺、健康、资源枯竭、环境污染的可持续发展。.

通过基因工程技术，改良作物品质，提高作物的产量，缓解全世界粮食短缺的问题。 通过转基因作物，使植物生产药物，例如利用橡胶作为生物反应器，生产胰岛素、疫苗。 通过对基因的研究，生物学家对人类的疾病有了更深入的理解，例如肥胖症等。

2．可否就当前某一生命科学热点问题谈谈你的看法。 答：可以写对转基因的看法，因人而异。

3．试说明通过与生命科学的交叉、融合，对自己专业的发展有什么促进作用？ 答：因人而异。

4．生物学经历了哪三个发展阶段？各发展阶段有何特征？有何代表性的人物？ 答：

1.描述生物学阶段 (19世纪中叶以前)

特征：主要从外部形态特征观察、描述、记载各种类型生物，寻找他们之间的异同和进化脉络。

代表人物：达尔文 《物种起源》

2.实验生物学阶段 (19世纪到20世纪中)

特征：利用各种仪器工具，通过实验过程，探索生命活动的内在规律。 代表人物：巴斯德 用曲颈瓶实验证明“种质论”批驳“腐生论”。 3.创造生物学阶段 （20世纪中叶以后）

特征：分子生物学和基因工程的发展使人们有可能“创造”新的物种。 代表人物：华生和克里克 建立DNA双螺旋模型

5. 生命的基本特征有哪些？生命科学的3次革命是指什么？ 答： 1 生物体具有共同的物质基础和结构基础 2 生物体都有新陈代谢作用 3 生物体都有应激性

4 生物体都有生长、发育和生殖的现象 5 生物体都有遗传和变异的特性

6 生物体都能适应一定的环境,也能影响环境 三次革命同上。

6. 在生命科学发展过程中，生命科学对科学研究方法论方面有什么贡献？ 答：

1.一般系统论

例：细胞：细胞膜——系统的边界；细胞器——系统内的分工合作；细胞核——系统的

控制中心。这组成了最基本的基本的生命系统 2.信息论 例：遗传密码的破译正是科学家们在莫尔斯发电报的信息转换中得到灵感，通过信息的转换把DNA中特有的遗传信息以蛋白质的形式表达出来。 3.控制论

例：生命活动的调节中，稳态的控制；免疫调节；体液中的反馈调节；细胞核——系统的控制中心，都体现了控制论的思想。

第二讲生物大分子的结构与功能

7．如何确定人体必需微量元素？举出三种人体大量元素和三种人体必需微量元素。 答：

用实验动物的饲养实验来研究各种元素成分在营养学上的必要性。 用饲喂法分三步来证明某种元素是否是人体必需微量元素:

(1) 让实验动物摄入缺少某一种元素的膳食, 观察是否出现特有的病症; (2) 向膳食中添加该元素后, 实验动物的上述特有病症是否消失; (3) 进一步阐明该种元素在身体中起作用的代谢机理.

只有上述三条都弄清楚, 才能确定某种元素是否为必需元素.

大量元素：C、H、O、N

微量元素：Fe、Mn、B、Zn、Cu、Mo

8．试总结多糖、蛋白质、核酸三类生物大分子的单体名称、结构特征，单体连接的化学键以及大分子方向性等特点。 答：

多糖

单体名称: 单糖

单体结构特征: 多羟基醛或多羟基酮 连接单体的关键化学键: 糖苷键

结构的方向性: 一端的糖基有游离的半缩醛羟基, 称还原端; 另一端的糖基没有游离的半缩醛羟基, 称非还原端.9.淀粉与纤维素生物学功能上的差异与它们各自的结构上有什么关系？

蛋白质

单体名称: 氨基酸

单体结构特征: 同时含有α-氨基和α-羧基的小分子 连接单体的关键化学键: 肽键

结构的方向性: 一端的氨基酸残基带有游离氨基, 称为氨基端; 另一端的氨基酸残基带有游离羧基, 称为羧基端. 核酸

单体名称: 核苷酸

单体结构特征: 由碱基 (嘧啶 C、T 和嘌呤 A、G)、五碳糖 (核糖或脱氧核糖) 和磷酸三个部分组成

连接单体的关键化学键: 磷酸二脂键

结构的方向性: 一端的核苷酸, 其 5-C 没有进入磷酸二脂键, 称 5' 末端; 另一端的核苷酸, 其 3-C 没有进入磷酸二脂键, 称 3' 末端. 10．天然氨基酸有什么共同的结构特征？熟悉氨基酸的单字母和三字母缩写，区分各种氨基酸的性质。 答：

20 种天然氨基酸除甘氨酸外, 都带一个不对称碳原子 (α碳原子), 都有光学异构体 (镜映体). 已知 19 种天然氨基酸均为 L 型氨基酸 (甘氨酸除外).

11．简述蛋白质的一、二、三、四级结构，能够分析简单多肽的性质。什么是蛋白质的变性和复性？蛋白质的高级结构为何不稳定？ 答：

蛋白质的一级结构是指肽链中氨基酸的排列顺序.

蛋白质的二级结构是指邻近几个氨基酸形成一定的结构形状. 如: α-螺旋或β-折叠. 蛋白质的三级结构是指整条肽链盘绕折叠形成一定的空间结构形状. 如纤维蛋白和球状蛋白.

蛋白质的四级结构是指各条肽链之间的位置和结构. 所以, 四级结构只存在于两条以上肽链组成的蛋白质中。

一端氨基酸残基带有游离氨基，称氨基端； 另一端氨基酸残基带有游离羟基，称羟基端。

蛋白质变性是指蛋白质在某些物理和化学因素作用下其特定的空间构象被改变,从而导致其理化性质的改变和生物活性的丧失。

如果变性条件剧烈持久,蛋白质的变性是不可逆的.如果变性条件不剧烈,这种变性作用是可逆的。这时,如果除去变性因素,在适当条件下变性蛋白质可恢复其天然构象和生物活性,这种现象称为蛋白质的复性。

蛋白质的高级结构都是有非共价键连接的,即范得华力,疏水作用力等,所以在受到物理化学因素影响时容易断裂,导致蛋白质的高级结构不稳定。

12．简述水的生物功能？水的特性与水分子结构有什么关系？ 答：

自由水的功能主要有： 1、良好溶剂

2、参与细胞中的化学反应. 3、物质运输功能. 4、提供液体环境.

结合水的功能为：参与组成细胞结构.

水的极性较大，对于许多盐类有很强的溶解能力。

13．简述DNA双螺旋模型。 答： 1 两条反向平行的核苷酸链共同盘绕形成双螺旋, 糖-磷酸-糖构成螺旋主链.

2 两条链的碱基都位于中间, 碱基平面与螺旋轴垂直. 3 两条链对应碱基呈配对关系 A＝T, G≡C.

4 螺旋直径 20A, 螺距 34A, 每一螺距中含 10bp (碱基对).

14．RNA主要有哪几种类型？简述tRNA的结构特征和功能，什么是mRNA，它有何功能？ 答：

主要有mRNA、tRNA、rRNA。

tRNA 的结构特征为三叶草结构, 功能是在蛋白质合成中搬运单个氨基酸。 mRNA 负责把 DNA 分子中遗传信息转达为蛋白质分子中氨基酸序列。

15.说明磷脂的结构、特性和生物功能。 答：

结构: 磷脂分子含一个甘油分子和两个脂肪酸分子, 在甘油的第三个羟基上连一个磷酸分子. 磷酸后面还连着另一个小分子.

特性: 磷脂分子中磷酸及小分子部分是极性的, 即水溶性的; 两个脂肪酸长碳氢链是非极性的, 即脂溶性的. 磷脂分子可以看成是“一个极性头, 两条非极性尾巴”.

功能: 生物膜的主要成分.

第三讲新陈代谢

16．酶的化学本质是什么？核酶的研究有何生物学意义？ 答：

酶的化学本质是蛋白质. (有的酶仅仅有蛋白质组成, 有的酶除了主要由蛋白质组成外, 还有一些金属离子或小分子参与. 这些金属离子或小分子是酶活性所必须的, 称为辅酶 / 辅基或辅助因子)。

核酶是有催化活性的RNA，化学本质是核糖核酸。 其发现打破了酶是蛋白质的传统观念。

可用于生产反义药物，作用于产生蛋白的基因，可广泛应用于多种疾病的治疗。 17．酶作为生物催化剂的特征是什么？酶作为生物催化剂的作用机理（酶是如何降低反应活化能的）？ 答：

酶作为生物催化剂, 它的突出优点是: 催化效率高、专一性质、可以调节.

酶作为催化剂的作用是降低活化能. 首先需要酶与底物分子结合, 酶蛋白结构中有底物结合中心 / 活性中心. 酶与底物的专一结合, 又是酶促反应专一性的体现. 然后, 酶蛋白分子以各种方式, 作用于底物分子, 使底物分子活化起来。

18．什么是酶的竞争性抑制？简述磺胺类药物的作用机理。 答：

有的酶在遇到一些化学结构与底物相似的分子时, 这些分子与底物竞争结合酶的活性中心, 亦会表现出酶活性的降低 (抑制). 这种情况称为酶的竞争性抑制.（磺胺作用机理）。

19． ATP在生物体能量代谢中起什么作用？ 答：

ATP 是生物体内能量流通的货币: 一个代谢反应释放出的能量贮入 ATP, ATP 所贮能量供另一个代谢反应消耗能量时使用。

20．叶绿体中进行的光合作用可分为哪两个步骤？各有何特征？

答：

叶绿体中的叶绿素是进行光合作用必不可少的成分. 在叶绿体中进行的光合作用, 可以分为两个步骤:

光反应: 在叶绿素的参与下, 把光能用来劈开水分子, 放出氧气, 同时生成两种高能化合物 ATP 和 NADPH.

暗反应: 把 ATP 和 NADPH 中的能量, 用于固定 CO2, 生成糖类化合物. 这个过程不需要光.

21．简述葡萄糖氧化分解的基本过程。 答：

C6H12O6+6H2O+6O2→（酶）6CO2+12H2O+能量

第一阶段（糖酵解）：1个分子的葡萄糖分解成2分子的丙酮酸,同时脱下4个(H),放出少量的能量,合成2个ATP,其余以热能散失,场所在细胞的基质中.

第二阶段（柠檬酸循环;三羧酸循环）：2个分子的丙酮酸和6个分子的水中的氢全部脱下20个（H）,生成6分子的二氧化碳,释放少量的能量,合成2个ATP,其余散热消失,场所线粒体机基质.

第三阶段（电子传递链;氧化磷酸化）：在前两个阶段脱下的24个(H)与6个氧气分子结合成水,并释放大量的能量合成34个ATP,场所在线粒体的基质.(在线粒体内膜上)。

22．哪种细胞器与生物氧化取得能量的关系最大？ 答：

线粒体. 它直接与生物体内的有氧呼吸有关。

23．什么是密码子和反密码子？ 答： mRNA 分子中每三个核苷酸序列决定一个氨基酸, 是密码子.

与遗传密码子相对应的三个核苷酸序列在 tRNA 分子中，反密码子

24．蛋白质生物合成的主要步骤。 答：

蛋白质合成的第一步, 由 DNA 指导 mRNA 的合成. DNA 中的遗传信息通过转录体现在 mRNA 分子中的核苷酸排列次序中.

蛋白质合成的第二步, 由 mRNA 指导蛋白质的合成. mRNA 中携带的遗传信息通过转译转而体现为蛋白质大分子中氨基酸的排列次序. (1) 氨基酸活化: 连接到 tRNA 上, 消耗能量.

(2) 肽链合成开始:核糖体到起始密码子位置, 密码子与反密码子配对, 决定位置. (3) 肽链延长: 配对到下一个氨基酸, 结合脱水形成肽键后不断前移反复.

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