分子生物学：目前常把对生物大分子的基因结构和表达产物功能的研究称为分子生物学
生物大分子：蛋白质、核酸、多糖
三大基石：一基因一酶学说 双螺旋模型 操纵子模型
国民经济中的应用：
1与农牧业的关系：运用基因工程技术，可以培养优质 高产 抗性好的农作物及畜禽新品种，如抗虫转基因作物，通过导入外源基因，在作物体内表达，产生杀虫蛋白毒素，防治虫害
？2与工业的关系：工程菌，产生胰岛素。
3环境保护：通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的超级细菌，却能分解石油中多种烃类化合物。
4医疗卫生：基因工程胰岛素，胰岛素是治疗糖尿病的特效药，长期以来只能依靠从猪牛等动物中提取，量少价格昂贵，若能将合成的胰岛素基因导入大肠杆菌中表达，产生大量胰岛素，可大规模工业化生产，且价格降低
5其他：亲子鉴定 鉴别文物 转基因食品
AT含量计算：A=T,G=C
基因：一段具有遗传功能的DNA片段。
C值悖理：1每种生物中其单倍体基因组中的DNA含量称为C值
2生物基因组的大小同生物在进化上所处的地位及复杂性之间无严格的对立关系，这种现象称为C值悖理
3 在C值高于预期范围的物种中，有大量非编码的DNA,大多数是重复性的
？乳糖操纵子：包括3个结构基因。这3个结构基因产生的3种酶可将乳糖分解为半乳糖和葡萄糖。操纵子上的z基因决定β-半乳糖苷酶的结构，y基因决定半乳糖苷透性酶的结构，a基因决定半乳糖苷乙酰基转移酶的结构。除3个 结构基因外，还包括操纵基因和启动基因或启动子。调节基因产生一种可控制操纵子结构基因表达的物质，是一种特异蛋白质，称为阻遏蛋白。阻遏蛋白以四聚体的 形式为其活性形式，它能特异地同操纵基因结合。在通常情况下，乳糖操纵子的操纵基因与阻遏蛋白结合着。由于操纵基因与启动子的部分重叠，当有阻遏物与操纵 基因结合时，RNA聚合酶就不能同启动子结合，因而3个结构基因处于关闭状态。若向培养基中加入乳糖，乳糖作为一种诱导物与阻遏蛋白结合，结合了乳糖的阻遏蛋白发生构象变化再也不能同操纵基因结合而脱离操纵基因，于是RNA聚合酶就与启动子结合，引起基因转录，再通过翻译而生成3种酶，从而将乳糖分解。
色氨酸操纵子：特点1trpR(89’)和trpABCDE（25’）不连锁 2 操纵基因在启动子内 3 有衰减子 4 启动子和结构基因不直接相连，被前导顺序隔开
调节1当有色氨酸时，能与游离的辅阻遏蛋白相结合，形成有活性的阻遏物，与操纵区结合并关闭trpmRNA转录。当没有色氨酸时，辅阻遏物失去色氨酸并从操纵区上解离，trp操纵子去阻遏。
遗传密码：1是三联体密码2无逗号3不重迭性4通用性5简并性6有起始密码子和终止密码子7有摆动
真核生物基因组和原核生物基因组的区别：
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真核 |
原核 |
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核外DNA |
细胞器DNA |
各种质粒和转座因子 |
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细胞核 |
细胞核 |
类核 |
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DNA结构 |
线状 |
闭合环状 |
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核内基因 |
割裂基因 |
重叠基因 |
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分子量 |
1012Da |
109Da |
？真核生物与原核生物的区别：微生物课本P40
順式作用元件：1核心启动子成分，如TATA框2上游启动子元件，如 CAAT框， GC框
3远上游顺序，如增强子、减弱子、静息子、酵母的 UAS 4特殊细胞中的启动子成分，如淋巴细胞中的Oct和κB
反式作用因子：1通过反式作用因子，识别核心启动成分，如TBP 2特殊组织与细胞中的反式作用因子，如Oct-2 3反应性元件相结合的反式作用因子(HSE热休克反应元件 GRE糖皮质激素反应元件 MRE 金属反应元件TRE肿瘤诱导剂反应元件)
反式作用因子通过以下途径发挥调控作用1蛋白质直接和DNA结合1）螺旋转角螺旋2）锌指结构3）亮氨酸拉链同二聚体、异二聚体4）螺旋-环-螺旋5）同源异型结构域2蛋白质和配基的结合3蛋白质的修饰
TATA盒：核心启动子成分
普生
生物进化：指生物是由一个共同祖先种分化出来的，它们分别适应了不同的环境而出现了不同的形态和机能上的分化。
生物进化理论：（一）拉马克学说：用进废退,获得性遗传。
例：长颈鹿长脖子的形成; 生物中各种痕迹器官;生活在黑暗中眼的退化等。
意义：推翻了物种不变论；否定了上帝创造生物论。
缺陷：缺乏科学的实验证据。
（二）达尔文学说：① 遗传；② 变异；③ 过剩繁殖(过度繁殖)；④ 生存竞争:与无机环境的竞争,种内 竞争和种间竞争；⑤ 自然选择, 适者生存。
（三）现代达尔文主义的进化学说( 综合进化论 )
综合进化论：以达尔文自然选择学说为基础，综合现代基因学说,群体遗传学说及其他分支学科新成就而完善的进化理论。
1、认为种群是生物进化的基本单位；
2、突变、选择和隔离是物种形成和生物进化的机制。
3、通过基因频率在后代中的变化（即基因库的变化）阐述自然选择的作用，完善了进化机制。
基因频率和自然选择的作用：
1、基因库 ----- 在一个生物种群中能进行生殖的个体所含有的全部遗传信息的总和。
2、哈迪－温伯格定律：一个有性生殖的自然种群，在符合以下5个条件的情况下，各等位基因的频率和等
位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的，其5个条件是： a.种群足够大； b.种群中个体间的交配是随机的； c.没有突变发生； d.没有新基因加入； e.没有自然选择。事实上，这 5个条件永远不会满足，因而基因频率总是要发生改变的。该定律从反面证明了进化在任何种群中都是必然要发生的。
（四）分子进化的中性学说：
1、突变大多是中性的，如同义突变等，它不影响核酸和蛋白质的功能，对生物体的生存既无害处，也无好处；
2、分子进化的速率由中性突变的速率所决 定，也就是由核苷酸和氨基酸的置换率所决定。分子的种类不同，分子的置换率不同，进化的速率也不同；同一分子在不同物种中，分子的置换率相同，进化的速率也相同。
3、在分子水平进化上，自然选择不起作用；中性突变由于不承受自然选择的压力，通过随机的遗传漂变在群体中得到固定和逐渐积累，造成种群的分化，从而出现新的物种。
遗传漂变 ----- 指生物种群因小群体和偶然事件而造成的基因频率的随机波动。
基因工程：通过重组DNA技术, 按人的意志定向改变生物的遗传性状, 即在体外将外源DNA ( 特定基因 ) 经切割和连接, 插入到病毒等载体分子中, 形成重组DNA分子,然后导入受体细胞中, 表达并产生新性状的过程。
基因工程的基本内容:
1、从生物有机体的基因组中，分离出带目的基因的DNA片段。
2、将带目的基因的外源DNA片段，连接到能自我复制的载体分子上，形成重组DNA分子。
3、将重组DNA分子转移到适当的受体细胞内。
4、筛选获得了重组DNA分子的受体细胞克隆。
5、克隆基因的表达，产生出人类所需要的物质。
1、获得目的基因:
即从生物有机体的基因组中分离出带目的DNA片段。主要四种途径:
① 化学合成基因(常规)；
② 从己构建的基因文库中分离目的基因；
③通过PCR法(聚合酶链式反应系统)获得目的基因;
④逆转录法获得目的基因。
2、利用载体获得重组基因:
即依赖于限制性内切酶和DNA连接酶的作用,将带目的基因的外源DNA片段,连接到能自我复制的载体分子上,形成重组的DNA分子。
依赖于限制性内切酶和DNA连接酶的作用,将带目的基因的外源DNA片段,连接到能自我复制的载体分子上,形成重组的DNA分子。有四种载体如下：
质 粒: 游离于细胞质中的环形双链DNA,可以整合到寄主细胞染色体上复制、遗传；
噬菌体: 细菌病毒的总称,可以克隆更大的DNA片段,感染 效率极高；
柯斯质粒: 人工构建的含有λDNA的cos序列和质粒复制子, 兼具以上两种载体的优点(3—4万bpDNA片段)；
YAC载体(酵母人工染色体): 承载100万bpDNA片段。
3、重组基因的转移 ：
即将重组DNA分子转移到适当的受体细胞内。
转移的途径 ：
（1）转化（2）转导 用于原核、酵母等单细胞生物。
（3）显微注射 （4）电穿孔 用于高等动植物细胞。
4、克隆的目的基因在受体细胞中表达：
通过受体细胞产生人类所需要的物质(或性状)。
基因工程应用：
1、生产基因工程药物: 如干扰素生产
2、制备疫苗: 如生产乙肝疫苗
3、基因治疗: 即用正常基因置换或增补遗传缺陷基因,达到治病目的;
4、转基因动物: 即把外源基因转入动物受精卵, 从而发育出有特色的转基因动物。
5、转基因植物: 即把外源基因转入植物受精卵, 从而发育出有特色的转基因植物。
1、光合作用，合成有机物质；
2、蒸腾作用，供给光合作用所需水分，同时维持植物体温；
脊椎动物的血液循环系统：
1、鱼类：心脏分四室，一心房和一心室，另有静脉窦和动脉锥；单循环；
2、两栖类：心脏为二心房和一心室；不完全双循环，即体循环和肺循环，但动、静脉血在心室不能完全分开；
3、爬行类：心室和动脉锥有了不完全的纵隔，仍是不完全双循环；
4、鸟类和哺乳动物：心脏为二心房和二心室，完全双循环，动、静脉血完全分开体循环和肺循环。
辐射：太阳光、短波辐射等
大气：O2 、 CO2 、 N2
环境组分 水体：湖泊、河流、海洋等
土体：土壤、岩石、山、丘陵等
气候：气温、雨水、气压、季风等
全球生态环境的恶化
1、水土流失：
现象：目前平均全世界每分钟有20公顷森林破坏，10公顷土地沙漠化，4.7万吨土壤被侵蚀。据82年统计：美国每年流失土壤：17亿吨 ；前苏联每年流失土壤：25亿吨 ；印度每年流失土壤：47亿吨 ；中国每年流失土壤：50亿吨。（年流失氮、磷、鉀肥4000万吨）
水土流失的原因：
（1）人口激增，人类活动范围扩大；
（2）过度开采自然资源（森林、矿产）；
（3）过度牧业和低效种养殖业。
水土流失的后果：
（1）耕地土壤变薄，养分损失，肥力下降，
作物减产；
（2）河流、湖泊、水库被泥淤塞，洪灾增加；
（3）使土地沙漠化。
2、沙漠化：
现状：中国沙漠化土地面积148万KM2，占国
土15.5%，潜在沙漠化土地5.8万KM2，
每年以1560 KM2扩展。
解决的办法：
（1）培植固沙植物（先锋植物）；
（2）育林封沙（以灌木为主）；
（3）植树造林。
3、地面沉降：
n 危害：（1）造成河流不畅，洪涝灾害；
（2）建筑工程破坏，难度和造价提高；
（3）沿海地沉造成海啸、海水回灌、土地盐碱化。
n 引起地面下沉的原因（人为）：
（1）过量而不均匀地制取地下水，形成地下水漏斗；
（沧州深达76.8米）。
（2）地下漏斗向海滨推移，一旦打通与海洋水体间的淡水，
引起海水倒灌，胶东滨海地区80年代以来，海水入侵
面积达534KM2，60万耕地盐化减产，30万吃水难，现
以500米/年侵入。
（3）石油开采，天然气开采，矿产开采，造成大面积采
空区，引起下沉。
4、森林和其他植被的破坏：
n 森林的作用：
（1）净化空气，调节大气成分；
（2）涵养水源，增加水的小循环，风调雨顺；
（3）保持水土，防风固沙；
（4）提供木材资源；
（5）为各种生物提供生存环境，保存基因库；
（6）森林连带的野生资源，药林等。
5、生物结构改变，生物多样性丧失
严重性：目前世界上平均每天有一个物种消失；
原 因：
（1）栖息地丧失和片断化（以现存野生大熊猫为例）；
（2）掠夺式过度利用（举例：美国的纸厂和猎场）；
（3）环境污染；
（4）农业和林业的品种单一化。
1、 细胞质膜的结构模型理论
生物膜的流动镶嵌模型主要强调：1、膜的流动性，膜蛋白和膜脂均可侧向运动。2、膜蛋白分布的不对称性。对生物膜结构的认识可归纳如下：（1）具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子在水相中自发形成封闭的膜系统的性质。磷脂分子以疏水性尾部相对，极性头部朝向水相形成脂双分子层。（2）蛋白分子以不同的方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面，蛋白的类型、蛋白的不对称性及其与脂双分子的协同作用赋予生物膜各自的特性与功能。（3）生物膜可看成是在双层脂分子中嵌有蛋白质的二维溶液。然而膜蛋白与膜脂之间，膜蛋白与膜蛋白之间及其与膜两侧其他生物大分子的复杂的相互作用，在不同程度上限制了膜蛋白和膜脂的流动性，同时也形成了赖以完成多种膜功能的脂筏等结构。
2、 叶绿体和线粒体的半自主性细胞器
线粒体和叶绿体含有少量DNA外还有RNA、核糖体、氨基酸活化酶等。说明这两种细胞器均有自我繁殖所必需的基本组分，具有独立进行转录和翻译的功能。线粒体和叶绿体绝大多数蛋白质是由核基因必编码，在细胞质核糖体上合成，然后转移到线粒体或叶绿体内，与线粒体或叶绿体DNA编 码的蛋白质协同作用。细胞核与发育成熟的线粒体与叶绿体间有着密切的、精确的、严格调控的协同机制。在两者的协同作用的关系中，细胞核的功能更重要，一方 面它提供了绝大部分遗传信息，另一方面它具有关键的控制功能。所以，线粒体和叶绿体的自主程度是有限的，它们的生长和繁殖受核基因组及其自身的基因组两套 遗传系统的控制，所以称为半自主性细胞器。
3、 通道蛋白和载体蛋白
载体蛋白（carrier proteins）----通透酶，介导被动运输和主动运输，扩散速率有饱和现象；
通道蛋白（channel proteins）：只介导被动运输具离子选择性，转运速率高
相同点： 化学本质均为蛋白质、分布均在细胞的膜结构中、 都有控制特定物质跨膜运输的功能
不同点： 1.通道蛋白参与的只是被动运输,在运输过程中并不与被运输的分子结合,也不会移动,并且是从高浓度向低浓度运输,所以运输时不消耗能量。2.载体蛋白参与的有主动运输和协助扩散，在运输过程中与相应的分子结合，并且会移动。在主动运输过程中由低浓度侧向高浓度运动，且消耗代谢能量；在协助扩散过程中，由高浓度侧向低浓度侧运动，不消耗代谢能。
4、 钠钾泵
工作原理：是由2个α亚基和2个β亚基组成的四聚体，β亚基是糖基化的多肽，并不直接参与离子跨膜运动，但帮助在内质网新合成的α亚基进行折叠。在细胞内侧α亚基与Na+结合促进ATP水解，α亚基上的一个天冬氨酸残疾磷酸化引起α亚基构象发生变化，将Na+泵出细胞，同时细胞外的K+与α亚基的另一个位点结合，使其去磷酸化，α亚基构象再度发生变化，将K+泵进细胞，完成整个循环。Na+依赖的磷酸化和K+依赖的去磷酸化引起的构象变化有序交替发生，每秒钟可发生1000次左右构象变化，每个循环消耗1个ATP分子，泵出3个Na+和泵进2个K+。
生物学意义：有助于维持动物细胞的渗透平衡，细胞内低Na+高K+的离子环境对维持细胞正常生命活动，对神经冲动的传播以及维持细胞渗透平衡，恒定的细胞体积是非常必要的。
5、细胞内的信号转导过程（G蛋白欧联受体）
蛋白耦连的受体是细胞表面由单条多肽经7次跨膜形成的受体，该信号通路是指配体—受体复合物与靶细胞的作用要通过与G蛋白耦连，在细胞内产生第二信使，从而将胞外信号跨膜传递到胞内，影响细胞的行为。根据产生第二信使的不同，它可分为：cAMP信号通路和磷脂酰基醇信号通路。cAMP信号通路的主要效应是激活靶细胞和开启基因表达，这是通过蛋白激酶A完成的。该信号途径涉及的反应链可表示为：激素—G蛋白耦连受体—G蛋白—腺苷酸环化酶—cAMP—cAMP依赖的蛋白激酶A—基因调控蛋白—基因转录。磷脂酰肌醇信号通路的最大特点是胞外信号被膜受体接受后，同时产生两个胞内信使，分别启动两个信号传递途径即IP3—Ca2+和DG—PKC途径，实现细胞对外界信号的应答，因此，把这一信号系统又称为“双信使系统”。
6、微丝微管
微丝：由肌动蛋白单体组装而成的细胞骨架纤维。它们在细胞内与几乎所有形式的运动相关。微丝对细胞运动的机制：（1）微丝纤维生长，使细胞表面突出，形成片足（2）在片足与基质接触的位置形成粘着斑（3）在肌球蛋白的作用下微丝纤维滑动，使细胞主体前移（4）解除细胞后方的粘和点。如此不断循环，细胞向前移动。
微管：由微管蛋白二聚体装配成的长管状细胞器结构，其横切面呈中空状。由13条原纤维排列而成，每一条原纤维由αβ微管蛋白组成。
功能：（1）维持细胞形态（2）细胞运动，参与细胞收缩和细胞伪足运动，构成鞭毛、纤毛等运动器官的基本结构成分并产生运动（3）细胞分裂（4）细胞内物质运输、分泌和信息传递（5）构成细胞壁（6）细胞分化
7、核孔复合体
结构：1、胞质环：外环，位于核孔边缘的胞质面一侧。
2、核质环：内环，位于核孔边缘的核质面一侧。
3、辐：由核孔边缘伸向中心，呈辐射状八重对称：a柱状亚单位：连接内外环，起支撑作用。B腔内亚单位：穿过核膜，伸入双层核膜的膜间隙 c环带亚单位：形成核质交换的通道。
4、中央栓：位于核孔中心，成颗粒状或棒状，可能与物质交换有关。
功能：核质交换的双向选择性亲水通道。双功能性：被动扩散与主动运输 双向性：既介导蛋白质的入核转运，又介导RNA、核糖核蛋白颗粒的出核转运。
8、蛋白质的合成过程
（一）肽链的起始
1、30S小亚基与mRNA的结合
2、第一个氨酰-tRNA进入核糖体
3、完整起始复合物的组装
（二）肽链的延伸
1、氨酰-tRNA进入核糖体A位点的选择
2、肽键的形成
3、转位
4、脱氨酰-tRNA的释放
（三）肽链的终止
