1.找到错误基因(基因突变所致)。 2.在实验室分离出错误基因的“正版”,即找到目的基因 3.把正常基因导入身体,使其在体内某种细胞表达。通过某种载体或其它形式进行,目前 导入是技术关键。已用于临床的载体有病毒和质粒。最近发明了一种所谓的颗粒轰击法,用 高压发电,直接把涂有目的基因的微金属颗粒轰击到皮肤表层或体内,内脏器官的病变部位 2.延长寿命 科学家作了一个实验。 采集胎儿的细胞,放在培养皿里让其分裂,分裂100次左右停止分裂 70岁老人的细胞,只分裂20-30次就停止分裂 于是科学家得出结论:细胞分裂大约100次左右便开始衰老,因而由细胞组成的生命也开始 衰老。 科学家认为,在每个细胞里都存在一种类似记时器的基因,由这个基因规定细胞的寿命。如 果能找到这种基因,作某些调节,让细胞分裂速度放慢一些,这样就可以延长寿命。 改良生物品种 在生物体内的制药厂,把来自其它生物的具有合成某种药物有效成分的基因导入植物体内 动物体内,使其表达 动物的毒素,如海藻、海绵、蝎子是很好的药品,关节炎、灼伤,甚至抗癌,把这些生物的 制药基因研究清楚,获得这些目的基因,导入食用植物,如小麦、水稻、水果内,或动物的 乳腺内,美味食物就是药品。 中国科学家把一种冷水鱼的抗冻基因提取出来,在番茄开花时注入其花粉管,得到带有抗冻 基因的番茄种子 把甘蔗的造糖基因导入到法国梧桐上,把香蕉的香味基因导入西瓜里 同学们可以自由想象基因工程的作用 生物芯片 计算机为人类提供了巨大方便 计算机储存信息的关键为芯片,传统的以硅为材料的大规模集成电路的集成度有一定限制 且密集电路的散热问题很难解决。科学家正在尝试用生物材料制作计算机芯片。人的大脑的 组织蛋白质具备存储记忆、逻辑运算等功能。以蛋白质为材料,把人脑处理信息的原理运用 到生物性片上,其运算速度将会大为提高。引起计算机的革命。 第三拿:细胞生物学基础 细胞的发现和细胞学说的建立
1．找到错误基因（基因突变所致）。 2．在实验室分离出错误基因的“正版”，即找到目的基因。 3．把正常基因导入身体，使其在体内某种细胞表达。通过某种载体或其它形式进行，目前 导入是技术关键。已用于临床的载体有病毒和质粒。最近发明了一种所谓的颗粒轰击法，用 高压发电，直接把涂有目的基因的微金属颗粒轰击到皮肤表层或体内，内脏器官的病变部位。 2．延长寿命： 科学家作了一个实验。 采集胎儿的细胞，放在培养皿里让其分裂，分裂 100 次左右停止分裂。 70 岁老人的细胞，只分裂 20−30 次就停止分裂 于是科学家得出结论：细胞分裂大约 100 次左右便开始衰老，因而由细胞组成的生命也开始 衰老。 科学家认为，在每个细胞里都存在一种类似记时器的基因，由这个基因规定细胞的寿命。如 果能找到这种基因，作某些调节，让细胞分裂速度放慢一些，这样就可以延长寿命。 3．改良生物品种 在生物体内的制药厂，把来自其它生物的具有合成某种药物有效成分的基因导入植物体内、 动物体内，使其表达 动物的毒素，如海藻、海绵、蝎子是很好的药品，关节炎、灼伤，甚至抗癌，把这些生物的 制药基因研究清楚，获得这些目的基因，导入食用植物，如小麦、水稻、水果内，或动物的 乳腺内，美味食物就是药品。 中国科学家把一种冷水鱼的抗冻基因提取出来，在番茄开花时注入其花粉管，得到带有抗冻 基因的番茄种子 把甘蔗的造糖基因导入到法国梧桐上，把香蕉的香味基因导入西瓜里 同学们可以自由想象基因工程的作用 生物芯片 计算机为人类提供了巨大方便 计算机储存信息的关键为芯片，传统的以硅为材料的大规模集成电路的集成度有一定限制， 且密集电路的散热问题很难解决。科学家正在尝试用生物材料制作计算机芯片。人的大脑的 组织蛋白质具备存储记忆、逻辑运算等功能。以蛋白质为材料，把人脑处理信息的原理运用 到生物性片上，其运算速度将会大为提高。引起计算机的革命。 第三章：细胞生物学基础 细胞的发现和细胞学说的建立
17世纪以前,人们对细胞一无所知。英国人呼克用自制的显微镜观察到栎树皮切片,发现 蜂窝状的结构,称之为细胞。9世纪,细胞学说的建立,19世纪自然科学的3大发现之 意义:把生物世界统一起来 细胞的基本特征 细胞的定义:细胞是生物体基本的结构和功能单位 细胞的基本结构:细胞膜、细胞核、细胞质、细胞器 原核细胞—原核生物 真核细胞—真核生物 细胞的大小和形状 Im=102cm=10mm= 10um=10%nm 大多数细胞非常小,一般在10-100微米之间,需借助显微镜才能看见,人的红细胞直径6-8 微米 小者:细菌,1-2微米 大者:棉花纤维,10毫米,动物卵,鱼,蛙,鸟卵的卵黄,3厘米,鸵鸟,人的神经纤维 米,鲸10米 般光学显微镜的分辨率>0.2um,电子显微镜<0.2um 形状各异,球形、椭球形、立方、柱状、扁平、梭形、星形、多面体等 人体细胞有200种之多 细胞的结构和功能 虽然形状、大小、功能各不相同,但基本结构一致 胞植物细胞所特有 电子显微镜下:内、中、外3三层结构 细分子水平:按一定规律排列的蛋白质,磷脂分子以及糖类 胞功能:物质运输:防止生命所需物质渗出,调节水、无 盐类和营养物质进出,选择性渗透膜。 膜 信息传递,激素、神经递质、药物需通过细胞膜外 表面上的相应受体的作用 细 胞|质:含有染色体→DNA、RNA 核 核仁 细内质网:膜性管道系统,核糖体附着于粗面内质网上,光面内 胞质网 器|高尔基:泡状结构,对细胞内一些分泌物的储存、加工和运输
17 世纪以前，人们对细胞一无所知。英国人呼克用自制的显微镜观察到栎树皮切片，发现 蜂窝状的结构，称之为细胞。19 世纪，细胞学说的建立，19 世纪自然科学的 3 大发现之一。 意义：把生物世界统一起来。 细胞的基本特征 细胞的定义：细胞是生物体基本的结构和功能单位 细胞的基本结构：细胞膜、细胞核、细胞质、细胞器 原核细胞⎯原核生物 真核细胞⎯真核生物 细胞的大小和形状 1m = 102 cm = 103mm = 106um = 109nm 大多数细胞非常小，一般在 10-100 微米之间，需借助显微镜才能看见，人的红细胞直径 6-8 微米 小者：细菌，1-2 微米 大者：棉花纤维，10 毫米，动物卵，鱼，蛙，鸟卵的卵黄，3 厘米，鸵鸟，人的神经纤维 1 米，鲸 10 米 一般光学显微镜的分辨率>0.2um，电子显微镜<0.2um 形状各异，球形、椭球形、立方、柱状、扁平、梭形、星形、多面体等 人体细胞有 200 种之多 细胞的结构和功能 虽然形状、大小、功能各不相同，但基本结构一致 细 胞 壁 植物细胞所特有 细 胞 膜 电子显微镜下：内、中、外 3 三层结构 分子水平：按一定规律排列的蛋白质、磷脂分子以及糖类。 功 能： 物质运输：防止生命所需物质渗出，调节水、无机 盐类和营养物质进出，选择性渗透膜。 信息传递，激素、神经递质、药物需通过细胞膜外 表面上的相应受体的作用。 细 胞 核 核质：含有染色体→DNA、RNA 核仁： 细 胞 器 内质网：膜性管道系统，核糖体附着于粗面内质网上，光面内 质网 高尔基：泡状结构，对细胞内一些分泌物的储存、加工和运输
线粒体:细胞内物质氧化磷酸化,产生能量,能量代谢中心 能量的用途:维持细胞自身的结构与功能,比如细胞膜的物质 运输,细胞内的各种生化反应。 溶酶体:多种酶,物质的消化,废物的排泄 核糖体:参与蛋白质的合成 中心体:与细胞有丝分裂有关 质体:为绿色植物所特有。包括白色体,有色体和叶绿体 细胞膜:包在细胞外面 结构和特性:双类脂层和镶嵌的蛋白质分子,单位膜的共性 类脂分子有一个亲水的头部和一个不亲水的尾部,因为细胞内外都有水溶液,因而,亲水的 头部必然分别朝向细胞外部和内部,而不亲水的尾部则相接 3类蛋白质是关键的 膜转运蛋白 识别蛋白 受体蛋白 1.不对称性 2.流动性 作用 维持内环境稳定 参与与外界的物质、能量和信息传递 细胞的生长、分化中起重要作用 物质的跨膜运输 为什么要跨膜运输:新陈代谢是生命的最基本的特征,而生命活动的最基本单位就是细胞 因此要求细胞与外界进行物质交换:营养物质的吸收,代谢产物的排出,细胞内外物质、离 子渗透压的平衡 那么,这些物质是怎样进出细胞的,即怎样穿过细胞膜的呢? 被动运输:少量的糖加入到一杯水里,糖分子就会迅速扩散 物质顺浓度梯度,高浓度→低浓度,不需要细胞提供能量(不消耗AP) (1)自由扩散:脂溶性物质,H2O、乙醇、不带电荷的小分子可以自由进出细胞膜 (2)帮助扩散:跨膜蛋白质的帮助,通道蛋白(带电荷的小分子)、载体蛋白(有特异性, 与被运输物质结合的可逆性,糖、氨基酸或金属离子) 2.主动运输:爬坡 逆浓度梯度,低浓度→高浓度,需要细胞提供能量(不消耗AP) (1)离子泵及其工作原理
线粒体：细胞内物质氧化磷酸化，产生能量，能量代谢中心。 能量的用途：维持细胞自身的结构与功能，比如细胞膜的物质 运输，细胞内的各种生化反应。 溶酶体：多种酶，物质的消化，废物的排泄 核糖体：参与蛋白质的合成 中心体：与细胞有丝分裂有关 质体：为绿色植物所特有。包括白色体，有色体和叶绿体 细胞膜：包在细胞外面 结构和特性：双类脂层和镶嵌的蛋白质分子，单位膜的共性 类脂分子有一个亲水的头部和一个不亲水的尾部，因为细胞内外都有水溶液，因而，亲水的 头部必然分别朝向细胞外部和内部，而不亲水的尾部则相接 3 类蛋白质是关键的 膜转运蛋白 识别蛋白 受体蛋白 1．不对称性 2．流动性 作用 维持内环境稳定 参与与外界的物质、能量和信息传递 细胞的生长、分化中起重要作用 物质的跨膜运输 为什么要跨膜运输：新陈代谢是生命的最基本的特征，而生命活动的最基本单位就是细胞。 因此要求细胞与外界进行物质交换：营养物质的吸收，代谢产物的排出，细胞内外物质、离 子渗透压的平衡 那么，这些物质是怎样进出细胞的，即怎样穿过细胞膜的呢？ 1．被动运输：少量的糖加入到一杯水里，糖分子就会迅速扩散 物质顺浓度梯度，高浓度→低浓度，不需要细胞提供能量（不消耗 ATP） （1）自由扩散：脂溶性物质，H2O、乙醇、不带电荷的小分子可以自由进出细胞膜 （2）帮助扩散：跨膜蛋白质的帮助，通道蛋白（带电荷的小分子）、载体蛋白（有特异性， 与被运输物质结合的可逆性，糖、氨基酸或金属离子） 2．主动运输：爬坡 逆浓度梯度，低浓度→高浓度，需要细胞提供能量（不消耗 ATP） （1）离子泵及其工作原理
离子泵是一种细胞膜上的具有运输功能的ATP酶,不同的ATP酶运输不同的离子 泵 胡玉佳P55图7-7 (2)质子泵 运输H的一种膜蛋白 (3)伴随运输(协同运输) 葡萄糖、氨基酸等运输,由载体蛋白承担 载体蛋白有两个结合位点,可分别与Na和糖(氨基酸)结合 离子泵的作用把Na输出细胞外,结果细胞外的Nat浓度高于细胞内,由此产生了一个电位 差,Na+载体蛋白+糖(氨基酸)顺电位差进入细胞内,与载体脱离,Na又被离子泵运 到细胞外 线粒体:2层单位膜 外膜:有通道蛋白,酶 膜间隙: 内膜:有载体蛋白,控制物质交换,酶。内折形成脊,增加内膜的表面积,脊上附有颗粒状 的基粒,有ATP合成酶 功能:细胞内能量合成(形成ATP)的中心 线粒体有自己独有的遗传信息和蛋白质合成系统,线粒体蛋白质的10%是由线粒体DNA编 码合成的 叶绿体:2层单位膜 外膜: 膜间隙: 内膜: 类囊体,其上有光和色素,光合作用光反应的场所 叶绿体基质:光合作用暗反应的场所 叶绿体也有自己的遗传物质,叶绿体DNA 内膜系统:除了线粒体和叶绿体以外的所有膜结构 1层单位膜 1.内质网 a.粗面内质网 有核糖体附着,参与蛋白质的合成,细胞内物质的运输 b.光面内质网
离子泵是一种细胞膜上的具有运输功能的 ATP 酶，不同的 ATP 酶运输不同的离子 Na+−K+泵 胡玉佳 P55 图 7-7 （2）质子泵 运输 H+的一种膜蛋白 （3）伴随运输（协同运输） 葡萄糖、氨基酸等运输，由载体蛋白承担 载体蛋白有两个结合位点，可分别与 Na+和糖（氨基酸）结合 离子泵的作用把 Na+输出细胞外，结果细胞外的 Na+浓度高于细胞内，由此产生了一个电位 差，Na+ + 载体蛋白 + 糖（氨基酸）顺电位差进入细胞内，与载体脱离，Na+又被离子泵运 到细胞外 线粒体：2 层单位膜 外膜：有通道蛋白，酶 膜间隙： 内膜：有载体蛋白，控制物质交换，酶。内折形成脊，增加内膜的表面积，脊上附有颗粒状 的基粒，有 ATP 合成酶 功能：细胞内能量合成（形成 ATP）的中心 线粒体有自己独有的遗传信息和蛋白质合成系统，线粒体蛋白质的 10%是由线粒体 DNA 编 码合成的 叶绿体：2 层单位膜 外膜： 膜间隙： 内膜： 类囊体，其上有光和色素，光合作用光反应的场所 叶绿体基质：光合作用暗反应的场所 叶绿体也有自己的遗传物质，叶绿体 DNA 内膜系统：除了线粒体和叶绿体以外的所有膜结构 1 层单位膜 1．内质网 a．粗面内质网 有核糖体附着，参与蛋白质的合成，细胞内物质的运输 b．光面内质网
脂类和类固醇激素的合成场所 2.高尔基体 细胞内物质运输的枢纽 3.溶酶体 吞噬、消化代谢废物和异物 内膜系统在细胞物质合成和运输中的协同 内质网、高尔基体和溶酶体结构与功能上相关,行使细胞内新组分的合成、食物的摄入和消 化、破损部分的拆除、废物的利用和挪出等一整套功能 细胞骨架 蛋白纤维构成 20世纪60年代才被发现和认识,因为其功能的特殊性,目前成为生命科学的热点领域之 微管:中空的圆柱体,主要分布于核周围 功能:(1)支架,(2)细胞内物质运输,作为蛋白质行走的轨道 微丝:肌动蛋白丝 中间纤维 细胞核 2层单位膜,内有核仁 含有遗传物质(DNA) 核仁为核糖体RNA的合成场所 染色体的结构 染色质和染色体在化学本质上没有差异,只是分子构型不同,是遗传物质在细胞周期不同阶 段的不同表现形式 4级结构,DNA双链分子空间构成上的压缩 一种生物储存在单倍染色体组中的总的遗传信息称为该生物的基因组 细胞核的作用 1.通过基因的选择性表达,控制蛋白质的合成,从而控制细胞的新陈代谢活动 2.通过遗传物质的复制和细胞分裂,保持细胞世代的连续性
脂类和类固醇激素的合成场所 2．高尔基体 细胞内物质运输的枢纽 3．溶酶体 吞噬、消化代谢废物和异物 内膜系统在细胞物质合成和运输中的协同 内质网、高尔基体和溶酶体结构与功能上相关，行使细胞内新组分的合成、食物的摄入和消 化、破损部分的拆除、废物的利用和挪出等一整套功能 细胞骨架 蛋白纤维构成 20 世纪 60 年代才被发现和认识，因为其功能的特殊性，目前成为生命科学的热点领域之一。 微管：中空的圆柱体，主要分布于核周围， 功能：（1）支架，（2）细胞内物质运输，作为蛋白质行走的轨道 微丝：肌动蛋白丝， 中间纤维 细胞核 2 层单位膜，内有核仁 含有遗传物质（DNA） 核仁为核糖体 RNA 的合成场所 染色体的结构 染色质和染色体在化学本质上没有差异，只是分子构型不同，是遗传物质在细胞周期不同阶 段的不同表现形式 4 级结构，DNA 双链分子空间构成上的压缩 一种生物储存在单倍染色体组中的总的遗传信息称为该生物的基因组 细胞核的作用 1．通过基因的选择性表达，控制蛋白质的合成，从而控制细胞的新陈代谢活动 2．通过遗传物质的复制和细胞分裂，保持细胞世代的连续性