【正文】 色體，實際上可以看作 22 對同源染色體加上兩條性染色體。 四、細(xì)胞的分化、衰老與死亡 細(xì)胞的分化 成年人全身細(xì)胞總數(shù)約 1012 個。 人體衰老時，身體各部分功能都發(fā)生衰老。 有兩種細(xì)胞死亡： ? 因環(huán)境因素突變或病原物入侵而死亡，稱為病理死亡，或細(xì)胞壞死。 一、 孟德爾學(xué)說奠定了遺傳學(xué)基礎(chǔ) 在孟德爾以前，人們看到遺傳現(xiàn)象，猜想遺傳是有規(guī)律的，甚至在農(nóng)牧業(yè)育種中實際運用了遺傳規(guī)律，但是，一直找不到研究遺傳規(guī)律的恰當(dāng)方法。這一點在分離律實驗中看的很清楚。 二、基因是一段 DNA 序列 ―遺傳因子 /基因 ‖的設(shè)想一經(jīng)提出，便推動人們?nèi)ふ?，去探? 基因在哪里？ 基因是什么？ 基因在染色體上 顯微鏡技術(shù)與染色技術(shù)的發(fā)展，使人們注意到，細(xì)胞分裂時，尤其是減數(shù)分裂中，染色體的行為和孟德爾提出的等位基因的分離規(guī)律相當(dāng)一致，所以，確定基因在細(xì)胞核中，在染色體上。 按照雙螺旋模型，在細(xì)胞分裂時， DNA 的合成應(yīng)是 ―半保留復(fù)制 ‖的模式。例如膚色的控制至少有三個基因參與。文 庫中基因總數(shù)就人來說約有 3 萬個基因。 印跡法的關(guān)鍵是 “ 分子雜交 ” ：利用堿基配對的原則，用一段小的已知的 DNA 片斷去尋找（ “ 釣 ” ）大的未知的基因 片斷。 第二步 —— 50 ℃ 溫度下，引物 DNA 結(jié)合在適于配對的 DNA 片斷上。 其次 ， 要把目的基因 ―裝 ‖到載體中去?；蚬こ痰淖詈笠徊剑前阉@得的蛋白質(zhì)分離純化，得到蛋白質(zhì)產(chǎn)品。 第六講 遺傳病和人類基因組計劃 一、 遺 傳病的特征與分類 第一例遺傳病的發(fā)現(xiàn) 1902 年英國醫(yī)生加洛特（ ）從家族病史，發(fā)現(xiàn)并研究了第一例遺傳病――尿黑酸癥，并發(fā)現(xiàn)該病在家族中的遺傳遵循孟德爾規(guī)律，由單個隱性基因控制。 征 才可能表現(xiàn)病 癥。 問題在于血紅蛋白 ?鏈一個谷氨酸殘基變成了纈氨酸殘基。正?；蚝?10－ 34 個 CAG 拷貝，病人含 40 以上甚至 100 個拷貝。這是人類遺傳病中最常見最嚴(yán)重的一種。 X連鎖顯性遺傳 ?抗維生素 D 佝僂病 （ Vitamin Dresistant rickets） (1) 患者女性多于男性； (2) 每代都有患者； (3) 男性患者的女兒都為患者； (4) 女性患者 的子女患病的機(jī)會為 1/2 Y連鎖遺傳 毛耳 (hairy ears) 遺傳病對人類健康的影響到底有多大？ (1) 單基因遺傳病的患者在人群中比例不高。 相當(dāng)一部分常見病或多發(fā)病，如：糖尿病、高血壓、神經(jīng)分裂癥、支氣管哮喘等，都屬多基因遺傳病。 二、遺傳病的診斷和治療 遺傳病的診斷有三個層次 （ 1）檢查特征的異常代謝成份 如： 鐮刀狀貧血病 血紅蛋白 血友病 凝血因子Ⅷ （ 2）調(diào)查家族病史，以查明遺傳病的遺傳特征 （ 3）檢查異?；蚴沁z傳病確證的關(guān)鍵步驟。 有時，補充必要的酶也很起作用。參與者包括：歐共體、日本、加拿大、俄羅斯、巴西、印度和中國等國的科學(xué)家。 ?2022 年 6 月 26 日美，英，日，德，法，中六國共同宣布人類基因組工作草圖繪制成功。 ?2022 年 10 月國際人類基因組計劃合作組織在《 Nature》雜志上宣布誤差小于 10 萬分之一的人類基因組完成圖已成功繪就。 ?黑猩猩和人類基因組的ＤＮＡ序列相似性達(dá)到 99％；即使考慮到ＤＮＡ序列插入或刪除，兩者的相似性也有 96％。 （美）克林頓總統(tǒng)宣布：禁止聯(lián)邦政府資助人體克隆實驗。 嬰兒 1012 個細(xì)胞 成人 1014 個細(xì)胞 (1 克肝或胃，由 － 3 億個細(xì)胞組成。 例如，單能生血干細(xì)胞 對于植物來說，分化成熟的植物細(xì)胞體，仍保持全能性，仍有可能發(fā)育成完整植株。 1952 豹蛙 囊胚細(xì)胞核 去核卵母細(xì)胞 蝌蚪 可育的蛙 爪蟾：腸上皮細(xì)胞核仍保持全能性 1978 黑斑蛙 (童第周 ) 蛙紅細(xì)胞核 去核未受精卵細(xì)胞 蝌蚪 1981 克隆小鼠的實驗 Illmensee amp。這些 RNA 構(gòu)成母體信息，決定受精卵的發(fā)育潛能。 ? 胎羊丟失率： 62%（ 13 頭） ? 以形態(tài)特征， DNA microsatellite analysis ? 產(chǎn)出小 羊均顯示供體羊特征 實驗成功的關(guān)鍵，血清饑餓 使細(xì)胞核和去核卵細(xì)胞處于細(xì)胞周期中相匹配的階段。 三、多利羊?qū)嶒灥脑O(shè)計和實施 實驗過程 嚴(yán)密的實驗設(shè)計 精心的操作過程 嚴(yán)格的結(jié)果檢驗 ? 50～ 60 天，超聲檢查， 21 頭胎羊，以后每 14 天查一次。它們對紫外線敏感，對 RNase 敏感。不可能發(fā)育成為完整的動物個體。 例如：受精卵 多能性 —— 具有分化出多種組織或細(xì)胞（但是不能形成完整個體）的潛能的細(xì)胞稱多能性細(xì)胞。 ―克隆 ‖一詞也頓時變得婦孺皆 知。 另一方面，人們馬上意識到克隆人的威脅。共定位了37,500 個基因，還率先在動植物中完成了對著絲粒的測序。 ?2022 年人類表觀基因組計劃 (Human Epigenome Project )于 10 月 7 日正式啟動。 ?2022 完成了人類第 21 號染色體的測序。 實施基因治療的必要步驟如下： ? 找到致病基因 ? 克隆得到大量與致病基因相應(yīng)的 正?；? ? 采取適當(dāng)方法把正?；蚍呕氐讲∪松眢w內(nèi)去 ? 進(jìn)入體內(nèi)的正?；驊?yīng)正常表達(dá) 三、人類基因組計劃 人類基因組計劃的啟動 1986 年諾貝爾獎獲得者 提出人類基因組計劃 ——測出人類全套基因組的 DNA堿基序列（ 1n:3X109b） 美國政府決定于 1990 年正 式啟動 HGP，預(yù)計用 15 年時間，投入 30 億美元，完成 HGP。 遺傳病的治療 遺傳病的治療分為三個層次： （ 1）生理水平的治療 ——對癥治療 如： 苯丙酮尿癥 ——限制膳食中苯丙氨酸含量 白化病 ——戴帽子和墨鏡 （ 2）蛋白質(zhì)水平治療 向病人體內(nèi)補充缺失的蛋白質(zhì)。 我國每年出生 1500 萬嬰兒中， 3％帶有先天缺陷，其中 80％與遺傳病有關(guān)。如：先天 愚型病是因為有三條 21 號染色體所致。 血友病家族的一個著名的例子是英國維多利亞女王（ 1819－ 1901）家族。 CC 純合子在初生嬰兒中占 1/106，在很小年紀(jì)就得心臟病。 最終找到缺陷基因位于 4 號染色體。也是常染色體隱性遺傳。 遺傳病的類型和特征 迄今已記錄的遺傳病有 3000 多種，找到了 200 多個與遺傳病有關(guān)的基因。 轉(zhuǎn)基因植物亦已在大田中廣為播種。 蛋白質(zhì)的分離純化 ——生物分離技術(shù) 重組 DNA 分子進(jìn)入寄主細(xì)胞后，其中的目的基因能否表達(dá)，表達(dá)效率高低，還有很大差別。 載體有好幾種，常用的有： 質(zhì)粒－－環(huán)狀雙鏈小分子 DNA，適于做小片斷基因的載體。 PCR 法，全稱多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是近年來開發(fā)出來的基 因工程新技術(shù)，它的最大優(yōu)點是把目的基因的尋找和擴(kuò)增，放在一個步驟里完成。 （ 4）用已知小片斷 DNA 作為探針，互補結(jié)合需要找的基因片斷。 （ 1）獲得目的基因 到哪里去找目的基因？一般來說，人的基因，要從人體的組織細(xì)胞中去找；小鼠的基因要從小鼠的組織細(xì)胞中去找。 應(yīng)該看到，實際上生命世界的遺傳現(xiàn)象遠(yuǎn)比上面談到的要復(fù)雜得多。 華生和克里克提出 DNA 雙螺旋模型。 （ 2）孟德爾提出了雜交、自交、回交等一套科學(xué)有效的遺傳研究方法，來研究遺傳因子的規(guī)律。 當(dāng)一株植株中控制某一對性狀的一對遺傳因子均為隱性因子時，該植株才表現(xiàn)出隱性性狀（如白花或綠色豆粒）。 第五講 從基因到基因工程 生命最重要的本質(zhì)之一是性狀特征自上代傳至下代 ——遺傳。自由基假說是其中廣為人們接受的一種假說。 分化以后不同種類的細(xì)胞， 形態(tài)不同， 功能不同， 基因表達(dá)不同， 代謝活動也不同。 所以，經(jīng)由減數(shù)分裂產(chǎn)生的生殖細(xì)胞，其基因組合表現(xiàn)極大的豐富和多樣化。 基因組合的豐富由兩個原因造成。生殖細(xì)胞包括卵細(xì)胞和精子細(xì)胞。所以，每條染色體由兩條姐妹染色單體組成。 后期 ： 姐妹染色單體分開，被分別拉向細(xì)胞兩側(cè)。這個過程稱為 二分分裂 。最主要的差別是細(xì)菌沒有細(xì)胞核結(jié)構(gòu)，核物質(zhì)－ DNA 還是有的，形成核區(qū) (又稱擬核 )。是蛋白質(zhì)合成、修飾和分泌；脂類合成的場所。但是，病毒顆粒必需進(jìn)入寄主活細(xì)胞才能表現(xiàn)出生命的各方面特性。細(xì)胞學(xué)說使生命世界有機(jī)結(jié)構(gòu)多樣性的統(tǒng)一，從哲學(xué)推斷走向自然科學(xué)論證。 第四講 細(xì)胞 —生物體的基本結(jié)構(gòu)單位 一、細(xì)胞學(xué)說的建立 細(xì)胞學(xué)說的主要的內(nèi)容 17 世紀(jì)中葉，顯微鏡被用于生物學(xué)研究，用顯微鏡觀察來自樹皮的木栓，看到一個個 ―小室 ‖結(jié)構(gòu)，稱之謂 ―Cell‖（細(xì)胞）。 蛋白質(zhì)合成的第二步由 mRNA 指 導(dǎo)蛋白質(zhì)合成 ,需依托核糖體 核糖體由蛋白質(zhì)和 RNA 組成，后者稱為核糖體 RNA（ rRNA）。 蛋白質(zhì)合成的第二步，由 mRNA 指導(dǎo)蛋白質(zhì)合成。 總之，一個葡萄糖分子經(jīng)過： 無氧 糖酵解途徑 丙酮酸 2 個 ATP 有氧 糖酵解途徑、三羧酸循環(huán)途徑、 呼吸鏈 完全氧化 38 個 ATP CO2和 H2O 生物體可利用各種有機(jī)分子作燃料 除了葡萄糖，其他生物分子，包括脂類、 氨基酸、核苷酸等，都可以通過三羧酸循環(huán)途徑，徹底氧化為 CO2 和 H2O ，同時產(chǎn)生能量。 C、生物體內(nèi)的氧化由酶催化。 光合作用是如何進(jìn)行的？ 葉綠體中的葉綠素是進(jìn)行光合作用必不可少的成份。這種情況稱為酶的競爭性抑制。在一條代謝途徑中，常常是前一個酶促反應(yīng)的底物，便是下一個酶促反應(yīng)的底物。這些金屬離子或小分子是酶活性所必須的，稱為輔酶 /輔基或輔助因子。 堿基之間的氫鍵 ： GC 間有三個氫鍵 ， AT 間有兩個氫鍵 （ 2） RNA 為單鏈盤繞，局部形成堿基配對。 三、生物大分子的形成 生物大分子主要有三大類： 蛋白質(zhì) 核酸 多糖 它們都是由生物小分子單體通過特有的共價鍵聯(lián)結(jié)而成。在兩歲時通常已經(jīng)完全癱瘓，并出現(xiàn)呼吸性感染。 氨基酸的功能： （ 1）作為組建蛋白質(zhì)的元件 （ 2）有的氨基酸或其衍生物具有生物活性（代謝調(diào)節(jié)、信號傳遞等） 單糖 —— （ 1） C2C5 均為不對稱碳原子。要證明某一種微量元素在營養(yǎng)學(xué)上是必不可少的，至少需要做下面三個方面的實驗 ： 讓實驗動物攝入缺少某一種元素的膳食 ,觀察是否出現(xiàn)特有的病癥。 他所寫的小冊子《生命是什么》是一個偉大嘗試。 ? 思辨能力和思維習(xí)慣的養(yǎng)成 準(zhǔn)確地認(rèn)識和把握事物， 慎密的分析和綜合， 冷靜的歸結(jié)和對策 ―公共基礎(chǔ) ‖由哪些板塊組成？ 1980s 以來，世界著名大學(xué)如 MIT 等，紛紛把生物類課程列為全校必修課 。 ?普林 斯頓大學(xué) 以發(fā)育生物學(xué)家謝利 ?蒂夫曼為首，集中 12 名資深教授 (生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)、工程 )成立嶄新的研究中心 ? 斯坦福大學(xué) 朱棣文 (物理學(xué) )和詹姆斯 ?斯布迪許 (生物學(xué) )等建立一個研究中心 ， 50 名成員。 只有 上述三條都弄清楚，才能確定某種元素是否為營養(yǎng)上必需的元素。 （ 3）在水溶液中葡萄糖在 C1C5 之間脫水通過氧橋相聯(lián)成環(huán)狀－吡喃型 （ 4）各個 C 上羥基位于環(huán)上或環(huán)下 （ 5） C1 上羥基位置不同出現(xiàn)α ，β 兩種構(gòu)型 核苷酸 DNA 分子的基本單位 ： 核苷酸 參加大分 子核酸組成的共有 8 種核苷酸 DNA 水解液中