第一章DNA超螺旋、基因组与染色体
§2-1 DNA超螺旋与拓扑异构现象
一、DNA超螺旋（superhelix or supercoil）
DNA超螺旋结构：指双螺旋环状分子再度螺旋化即成为超螺旋结构。
二、DNA超螺旋的方向性
1、松弛（relaxed）状态：DNA在水溶液中, 构型偏B型状态。DNA以10.5 bp/helix为最稳定构型。
2、正超螺旋：小于10.5bp/helix，则其二级结构处于紧缩状态，由此产生的超螺旋为正超螺旋。
3、负超螺旋：大于10.5bp/helix，则其二级结构处于松缠状态，由此产生的超螺旋为负超螺旋。
4、由此可见，超螺旋总是要向着抵消初级螺旋改变的方向发展；双螺旋DNA的松开导致形成负超螺旋；而DNA的拧紧，则导致形成正超螺旋；所有的超螺旋都比松弛型含有更多的自由能。
三、DNA超螺旋拓扑学定义
1、拓扑学(topology)是研究几何图形在平面位置关系不变情况下空间结构变化规律的数学分支。
2、实验证明，细胞内的DNA存在拓扑异构现象(topoisome)，即在保持DNA一级和二级结构不变的情况下，两条单链可以相互缠绕，形成不同的空间构型。
3、超螺旋发生的规律：L = T + W ~ (α= β+ γ)
L Linking number ( 双链DNA的交叉数)L为定值，整数
T Twisting number (双链DNA的缠绕数，初级螺旋圈数，即DNA分子中的Watson-Crick螺旋周数，其数值可直接在处于最稳定状态下的双链环形（或超螺旋形式）DNA 中的实际螺旋周数计数得到，不一定是整数)
W Writhing number(直观上为双螺旋数, 可为小数)
4、B-DNA是力学上稳定的结构（10 bp/ helix）。
虽交叉数减少，但需转换为一种应力，以维持10bp/helix的螺旋数，应力的重新分配，或在B-DNA状态中保留一单链区，或螺旋力将维持B-DNA的右旋结构, 形成超螺旋。
5、比连系差（Specific linking difference）σ
σ= △Lk \Lk0=(Lk- Lk0)\Lk0 能够根据DNA分子Lk的改变描述螺旋不足（超螺旋），也叫超螺旋密度（superhelix density）。
6、DNA分子形成超螺旋的生物学意义：超螺旋DNA具有更紧密地形状，因此在DNA组装中具有重要作用；DNA的结构具有动态性，DNA超螺旋程度的改变介导了这种结构的变化，这有利于其功能的发挥；DNA是一种热力学上的稳定结构，超螺旋的引入提高了他的能量水平。
四、DNA拓扑异构体与拓扑异构酶
1、拓扑异构体(topoisomer)：具有不同连接数的同一种DNA分子称为DNA拓扑异构体。即在保持DNA一级和二级结构不变的情况下，两条单链可以相互缠绕，形成不同的空间构型。
2、拓扑异构酶(topoisomerase) 细胞内存在着一类能催化DNA拓扑异构体相互转化的酶，称为拓扑异构酶。或者说，能改变DNA拓扑联系数的酶就叫拓扑异构酶。
3、拓扑异构酶(topoisomerase) 作用方式：拓扑异构酶与DNA共价结合形成中间体，使磷酸二酯链暂时断裂形成切口，DNA分子的一条单链或双螺旋穿越另一条单链或双螺旋，改变其拓扑状态，但一级和二级结构并无变化。
4、拓扑异构酶分为Ⅰ型和Ⅱ型两类。Ⅰ型酶在DNA的一条单链上产生切口，使另一条单
链得以穿越，每作用一次使DNA连接数改变1；原核生物中，Ⅰ型酶只作用于负超螺旋DNA，减少负超螺旋数，使其松弛；在真核生物中，Ⅰ型酶还可以作用于正超螺旋DNA，减少正超螺旋数。Ⅱ型酶在两条单链上都产生切口，每次作用使连接数改变2。在Ⅱ型酶的作用是增加负超螺旋数，或减少正超螺旋数，在真核生物中还有减少负超螺旋的作用。
5、拓扑异构酶的生物学功能：消除DNA复制和转录等过程产生的正负超螺旋。在细胞中，Ⅰ型酶与Ⅱ型酶的活性保持一种平衡状态，Ⅱ型酶使DNA超螺旋化的作用为Ⅰ型酶使DNA 松驰化的作用所抗衡，从而使DNA保持适当的超螺旋密度。
§2-2 基因和基因组
一、基因、基因组的概念
(一)基因：产生一条多肽链或功能RNA所必需的全部核苷酸序列，在遗传学上也称顺反子（cistron）。
(二)基因组：指DNA分子所携带遗传信息总和，即指一个细胞所有基因和基因间DNA的总和，称基因组。遗传学定义为：一个物种的单倍体的染色体的数目为该物种的基因组。二、基因组的大小与C值矛盾
C值：在真核生物中，每种生物的单倍体基因组的DNA总量是恒定的，称之为C值。
一个单倍体基因组中DNA的总量：A、生物体进化程度高低与C值的相关性不强；B、亲缘关系相近的生物C值相差较大。低等生物单倍体基因组DNA的含量与生物复杂性呈正相关，但高等生物这种关系并不一致。
这种形态学的复杂程度与C值大小的不一致称为C值矛盾。
三、基因组的复性动力学
两条部分同源(小于20dNt)的S.S. DNA, 在复性过程中形成的部分双链区是不稳定的单链DNA的随机碰撞过程（randomly collision ）（二级反应动力学）
dCt / dt = -KC2 任一DNA分子达到Ct / C0 = ?的速率是定值
在控制反应条件相同的前提下, 两种DNA分子的C0t(1/2)值,取决于dNt 的排列复杂性。
除温度、离子强度、pH等变性条件外，影响复性的因素有：⑴DNA的浓度浓度越大有效碰撞的频率越高。⑵DNA分子大小越小的分子复性越快。⑶DNA复杂性(complexity) 指最长的没有重复序列的核苷酸对数之和。序列复杂的DNA更容易发生非对应配对，所以复杂性越高的DNA复性越困难。⑷变性程度部分变性的DNA可直接通过拉链作用迅速复性，而完全变性的DNA一般需要几个小时才能复性。
四、重复序列
1、单一序列（Unique sequence）：主要是蛋白质编码基因。
2、中度重复序列（Moderately repetitive sequence）：包括rRNA、tRNA、组蛋白的编码基因。研究较多的是Alu家族。
3、高度重复序列（Highly repetitive sequence）：长度不到10bp，多是串联集中分布，一般不转录。有些AT含量很高的高度重复序列，在离心时常会在主要的DNA带的上面有一个次要的DNA带相伴随，这就是所谓的“卫星DNA”。
着丝点（centromere）功能必需的DNA序列约130bp长，并富含A=T碱基对；在着丝点附近，还有高度重复的卫星DNA。
端粒（telomere）顺序长约100bp，起到稳定染色体的作用。是由：
5`(Tx Gy)n x约为1~4 3`(Ax Cy)n y约为1~8
4、反向重复序列（Inverted repetitive sequence）：又称回文序列（Palindrome）,易形成发夹结构，在DNA双链中可能形成十字形结构。
CATGAACGTCCTA TTGTCGGACGTTCTGA
GTACTTGCAGGA TAACAGCCTGCAAGACT
五、断裂基因（split gene）：
也叫不连续基因，指在真核生物中，大多数编码蛋白质的基因是不连续的，即基因的编码序列之间插入了不编码的序列，称为断裂基因。
内含子的意义：（1）可能是遗传的残留物。（2）Walter Gilbert假说：是使蛋白质进化过程的残迹。（3）可以保护基因家族中基因的完整性。基因家族：真核生物基因组中有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因，这样一组基因称为基因家族。（4）有些可以编码蛋白质，在某些基因的转录中作为调控成分。
五、真核与原核生物基因组比较
断裂基因、假基因、内含子、外显子的概念
§2-3染色体
一、组成
1. 核小体（nucleosome）：染色质是由重复单位构成的，每个重复单位由约200bp的DNA 和H2A、H2B、H3、H4各两分子组成，这个重复单位叫核小体。
2. 组蛋白（histone）：五种：H1、H2A、H2B、H3、H4。呈碱性。除了H1以外，其余四种有相互作用形成聚合体的趋势。它们通过C端的疏水氨基酸相互结合，而N端的碱性氨基酸则向四面伸出以便与DNA分子相互作用。
3.构成：每个核小体含8个组蛋白；200bp DNA中，146bp 紧紧缠绕着组蛋白，其余用于连接两个核小体，称为连接DNA（linker DNA）。H1通常和连接DNA相结合，把核小体“封锁”起来。
4. 核小体包装的高级形式：（1）核小体（压缩比为7，200bp长为68nm，压缩后为10nm ）（2）30nm的核小体纤维（30nm fiber，压缩比为40）。（3）染色体DNA的某一部分和“核骨架”（nuclear scaffold）相连，把染色体DNA隔成许多含20000至100000碱基对的DNA 环。（4）约6个环与核骨架形成一个梅花结，每30个梅花结形成一盘。一条染色单体大约有10盘。
二、染色体模型基于的原理：真核染色体DNA包装好象是一次缠绕再接一次更高级的缠绕。即在螺旋上形成螺旋，再形成螺旋。
作业：
一、名词解释
DNA的拓扑异构体，DNA拓扑异构酶，基因，基因组，C值，C值悖理，卫星DNA，基因家族，断裂基因，内含子，外显子，假基因，核小体
二、判断：
1.DNA拓扑异构酶Ⅰ能够切开DNA的1条链，而DNA拓扑异构酶Ⅱ能同时切开DNA的2条链，但都可以使DNA产生正向超螺旋。
2.人是最高等生物，其基因组的碱基对数目是生物界中最大的。
3.端粒酶是一种逆转录酶（反转录酶），它含有富G的RNA模板。
4.Cot1/2是与基因组的大小成反比的。
5. 从中看出在不存在重复序列情况下，C0t1/2值与基因组大小成正比，C0t1/2值是可以作为衡量一个基因组大小的尺度。
6. 多倍体只是导致基因组大小的增加，但没有引起有机体复杂度的增加。
7. 一个DNA分子的C0t1/2值越大，表明它的复杂度越高。
三、简答：
DNA分子形成超螺旋的生物学意义。
比较真核与原核基因组结构特点。说明着丝粒与端粒属于哪种序列？
如果一段DNA序列的两端为反向重复序列，若发生同源重组将会产生什么结果？
现代生物学实验技术实验报告 实验一、超薄切片 一、实验目的 学习掌握常规生物样品前处理技术及样品包埋块的制备技术。 二、实验材料 植物幼嫩叶片、小鼠肝脏细胞 三、实验试剂 2.5％戊二醛、PBS、1％锇酸、30％丙酮、100％丙酮、 Epon812包埋液、蜡油 四、实验器材 离心管、玻璃棒、滴管、移液枪、刀片、镊子、牙签、烘箱、切片机、 五、实验步骤 1、取材固定：从植株上取叶片或者取小鼠肝脏细胞，切取 1mm3左右大小的组织块，立即放入PBS（pH7.2)配制 的2.5%戊二醛中固定1小时。 2、用0.1molPBS缓冲液冲洗三次每次3～5分钟。 3、1％锇酸固定1小时，然后用缓冲液冲洗三次每次3～5 分钟。 4、丙酮脱水：30％－50％－70％－80％－90％－100％－ 100％每级5～10分钟
5、浸透：脱水剂：包埋剂=3：1 1小时 脱水剂：包埋剂=1：3 过夜 6、聚合：45 ℃12h 60 ℃24h 磷酸缓冲液0.2molL-1 PBS 配制 A液：Na2HPO4 .2H2O 35.61g 加DDW 至1000ml B液：NaH2PO4 .H2O 27.6g 加DDW 至1000ml 不同pH磷酸缓冲液的配制 pH 6.6 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 A液(ml) 18.8 24.5 30.5 36.0 40.5 43.5 B液(ml) 31.2 25.5 19.5 14.0 9.5 6.5 Epon812包埋液的配制 Epon812树脂20ml DDSA 4.6ml MNA 15.3ml DMP-30 0.8ml
2、支持膜的制备 将一个干净的载玻片垂直放入含有0.3~0.5%氯仿配制的聚乙烯醇缩甲醛制模剂中，放置两三秒后将载玻片垂直取出。用刀片在含有膜的载玻片上划出所需要的正方形，然后将载玻片45度倾斜放入水溶液中，使膜飘在水面上，选取厚薄合适的膜，将膜放在载网上，以备后面用。 3、切片 首先制刀，将玻璃片制成梯形的刀片，以备切片时使用。将包埋块置于显微镜下进行修整，将其修为最上端为正方体。在切片机上进行切片操作，使切下来的样品片漂浮在水槽中。对切下来的样品块进行染色并观察。 六、注意事项 1、取材的时候动作要迅速，组织离体后应将其快速放入 固定液中。并且要尽量减少损伤，减少牵拉或挤压组 织。组织块的大小一般为1mm3。 2、用固定液固定的样品若漂浮在溶液表面，应通过抽真 空的方法让样品沉入溶液中。 3、饿酸为剧毒、极易挥发的试剂，使用时要注意安全。 4、脱水时要逐级脱水，而不能急剧脱水，更换液体时动 作要快，不要让组织离开溶液，否则会在组织内外产 生气泡。
现代生物技术研究进展 luojuan 摘要：生物技术是21世纪最具有发展前景和活力的学科，世界各国都将生物技术视为一项高新技术，生物技术在相关领域中的应用也成为应用技术研究中的热点。生物技术又叫生物工程，是综合运用生物学、细胞生物学、微生物学、生物化学等基础科学和生化工程等原理和技术而形成的一门综合性的科学技术。 关键词：现代生物技术细胞工程酶工程发酵工程基因工程蛋白质工程研究进展 一、现代生物技术概述[1] 生物技术包括传统生物技术和现代生物技术。传统生物技术主要是自然发酵技术和自然杂交育种技术。现代生物技术是指以现代生物学研究成果为基础，以基因工程为核心的新兴学科。现代生物技术主要包括：细胞工程、酶工程、发酵工程、基因工程、蛋白质工程。 二、细胞工程研究进展[2] 细胞工程的概念及其基本操作细胞工程属于广义的遗传工程,是将一种生物细胞中携带的全套遗传信息的基因或染色体整个导入另一种生物细胞,从而改变细胞的遗传性,创造新的生物类型。它包括细胞融合、细胞重组、染色体工程、细胞器移植、原生质体诱变及细胞和组织培养技术。 近年来，在该领域的研究最引人注目的是细胞融合技术和细胞杂交，并取得一些突破性研究进展。应用细胞融合技术可以培育新型生物物种。可实现种间育种。 1975年英国科学家研制成功了淋巴细胞杂交瘤技术，由此技术获得的单克隆抗体很快应用于临床实践，被称为20世纪80年代的“生物导弹”。目前单克隆抗体技术已用于治疗诊断癌症、艾滋病等多种疑难疾病，及快熟诊断人类、动物和农作物病害等方面，成为细胞工程在医学上最重要的成就之一。 日本秋田生物技术公司和遗传资源开发利用中心联合采用细胞工程的原生质体突变，将“秋田小町”稻育成“新秋田小町”新品种。该稻试种过程中，产量大大提高，取得了明显的经济效益。我国科学家利用细胞工程的原生质体育种在世界上首创了食用菌属间原生质体杂交。这种属间杂交新品种，既有香菇的独特香味和优良品质，又有平菇的高产量、生长周期短、易栽培、抗逆性强等特性。 随着细胞工程技术的不断发展，植物细胞和组织培养这一细胞工程技术也无例外地得到发展，目前已在许多植物上，特别是在农林生产实践中得到了广泛应用。尤其在林木优良品种和无性系的快速繁殖方面进展较快。 细胞工程已成为当代社会经济重要支柱性技术之一。 三、酶工程的研究进展[3] 酶工程就是在一定的生物反应装置中，利用酶的催化功能，将相应的原料转化成有用物质的一门技术。 化学酶工程又称初级酶工程，主要由酶学与化学工程技术相互结合而形成。在开发自然酶制剂方面，大规模生产和应用的商品酶只有数十种，如水解酶、凝乳酶、果胶酶等。在食品工业中的应用主要是淀粉加工，其次是乳品加工、果汁加工、食品烘烤及啤酒发酵；在轻化工业中的应用主要包括洗涤剂制造、毛皮工业、明胶制造、胶原纤维制造、牙膏和化妆品的生产、造纸、废水废物处理和饲料加工等；在能源开发上的应用主要是利用微生物或酶工程技术从生物体中生产燃料，也可利用微生物作为石油勘探、二
现代生物学技术 1：2010年诺贝尔生理学或医学奖：试管婴儿 2：人造生命“人造儿”菌落图 细胞工程与胚胎移植 一：细胞工程概述 1：细胞工程：以细胞为对象，应用生命理论科学理论，借助工程学原理和技术。 研究对象：动植物细胞（原生质体）。细胞器、染色体、细胞核、胚胎 2：生物工程：以生命科学为基础，用生物体系和工程学原理。生产生物制品和制造新物种的一种综合技术。 第一代生物工程：4000多年前—20世纪30年代 第二代生物工程：30年代—二战期间 微生物工程→生物化学工程→酶工程→基因工程→细胞工程→蛋白质工程（第二代基因工程）→组织工程→代谢工程 3：细胞工程发展历史 ①探索期：19世纪末—20世纪中期 动物：1885年卢克斯“组织培养”1907【美】哈林森 植物：1937年【荷兰】温特植物组织培养 ②诞生期：20世纪70年代 1956—1959年斯沃尔三倍体：三棘刺鱼 1959年张明觉试管兔 1962年仓鼠肾细胞悬浮培养 1965年哈里斯·沃特金斯灭活病毒诱导动物细胞融合 20世纪70年代高国楠聚乙二醇促使植物原生质体融合 1960年兰花无性繁殖 1972年【美】卡尔森NaNO3诱导烟草原生质体融合 4：快速发展时期：20世纪70年代——至今 1973年古各树里。植物活性物质生产新途径 1975年科勒·米尔斯坦单克隆抗体 1977年首例试管婴儿 1981年埃文斯·科夫曼分离小鼠胚胎干细胞 A：动植物人工繁殖技术：植物组织培养，人工育种，试管动物，克隆动物 B：细胞充足与新品种培育技术{细胞水平、细胞器水平} C：生物制品生产技术 D：细胞组织工程技术 二、动物细胞工程 1.动物细胞和组织培养 正常哺乳动物细胞四大生物学特征：锚地依赖性 血清依赖性生长因子 接触依赖性 形态依赖性细胞扁平状 2.细胞融合
《分子生物学大（综合）实验》课程介绍 课程代码（学校统一编制） 课程名称分子生物学大（综合）实验 英文名称MolecularBiologyBigExperiment 学分：3修读期：第七学期 授课对象：生物科学、生物技术 课程主任：姓名、职称、学位 关洪斌，副教授，博士 课程简介 21世记是生命科学的世记,而分子生物学是带动生命科学的前沿科学。分子生物学是在生物大分子水平上研究细胞的结构、功能及调控的学科,在现代生物学学科发展中的重要性与不容置疑的带头作用是众所周知的。许多重大的理论和技术问题都将依赖于分子生物学的突破。随着分子生物学研究工作的不断深入,相关实验技术方法和技术日新月异的发展。为了适应分子生物学研究工作日益发展的需要,满足培养从事现代生物学研究,尤其是进行分子生物学研究的人才的需要,特设置分子生物学大（综合）实验课程。本课程的教学目标和基本要求是使学习者基本掌握分子生物学实验技术的基本原理和方法,教学内容包括TRIZOL试剂盒提取RNA、RNA质量的检测、RT-PCR和变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测cDNA。通过本实验可提高学生的动手能力和创造性思维能力,较好地掌握分子生物学实验操作和技能，为今后独立进行科研工作打下坚实基础。 实践教学环节（如果有） 实验内容包括TRIZOL试剂盒提取RNA、RNA质量的检测、RT-PCR和变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测cDNA。 课程考核 实验报告 指定教材 自编 参考书目 1.分子生物学实验指导高等教育出版社施普林格出版社，1999 2.彭秀玲,袁汉英等.基因工程实验技术.湖南科学技术出版社,1997 3.吴乃虎.基因工程原理(上下册).科学出版社,1998 4.F.奥斯伯等著:颜子颖,王海林译.分子克隆实验指南(第二版).科学出版社,1998 5.J.萨姆布鲁克等著:金冬雁,黎孟枫等译.精编分子生物学实验指南.科学出版社,1993
一、名词解释 1.分配常数：又称分配系数，是指一种分析物在两种不相混合溶剂中的平衡常数。 2.多肽链的末端分析：确定多肽链的两末端可作为整条多肽链一级结构测定的标志，分为氨基端分析和羧基端分析。 3.连接酶：指能将双链DNA中一条单链上相邻两核苷酸连接成一条完整的分子的酶。 4.预杂交：在分子杂交实验之前对杂交膜上非样品区域进行封闭，用以降低探针在膜上的非特异性结合。 5.反转录PCR：是将反转录RNA与PCR结合起来建立的一种PCR技术。首先进行反转录产生cDNA,然后进行常规的PCR反应。 6.稳定表达：外源基因转染真核细胞并整合入基因组后的表达。 7.基因敲除：是指对一个结构已知但功能未知或未完全知道的基因，从分子水平上设计实验，将该基因从动物的原基因组中去除，或用其它无功能的DNA片断取代，然后从整体观察实验动物表型，推测相应基因的功能。 8.物理图谱：人类基因组的物理图是指以已知核苷酸序列的DNA片段为“路标”，以碱基对(bp，kb，Mb)作为基本测量单位(图距)的基因组图。 9.质谱图：不同质荷比的离子经质量分析器分开后，到检测器被检测并记录下来，经计算机处理后所表示出的图形。 10.侧向散射光：激光束照射细胞时，光以90度角散射的讯号，用于检测细胞内部结构属性。
11.离子交换层析：是以离子交换剂为固定相，液体为流动相的系统中进行的层析。 12.Edman降解：从多肽链游离的N末端测定氨基酸残基的序列的过程。 13.又称为限制性核酸内切酶(restriction endonuclease)：是能够特异识别双链DNA序列并进行切割的一类酶。 14.电转移：用电泳技术将凝胶中的蛋白质，DNA或RNA条带按原位转移到固体支持物，形成印迹。 15.多重PCR：是在一次反应中加入多对引物，同时扩增一份模板样品中不同序列的PCR 过程。 16.融合表达: 在表达载体的多克隆位点上连有一段融合表达标签（Tag），表达产物为融合蛋白（有分N端或者C端融合表达），方便后继的纯化步骤或者检测。 17.同源重组：发生在DNA同源序列之间，有相同或近似碱基序列的DNA分子之间的遗传交换。 18.遗传图谱又称连锁图谱(linkage map)，它是以具有遗传多态性的遗传标记为“路标”，以遗传学距离为图距的基因组图。 19.碎片离子：广义的碎片离子为由分子离子裂解产生的所有离子。 20.前向散射光：激光束照射细胞时，光以相对轴较小角度向前方散射的讯号用于检测细胞等离子的表面属性，信号强弱与细胞体积大小成正比。 21.亲和层析:利用共价连接有特异配体的层析介质分离蛋白质混合物中能特异结合配体的目的蛋白或其他分子的一种层析法。(利用分子与其配体间特殊的、可逆性的亲和结合
《现代生物学导论》结课论文题目：仿生技术之我见
摘要 从感性的角度来看待仿生技术，是人类坚持对现实世界的好奇心，不断探索自然、未知，勇于反映现实世界形象的体现与智慧的结晶，既传统又现代、既感性又理智、既熟悉浅显又陌生深邃、既善解人意又变幻莫测；同时最新的研究则从理性的角度来阐释仿生技术对于人类生活的意义，即它既能改善人们的物质生活，也能提升人们精神生活的境界，同时在一定程度上延续了人们的生命。 关键词：仿生技术好奇心自然生活生活
一、学习现代生物学导论的感受 通过课程开篇的介绍学习，我得以更明确地了解非生物专业生物学的定义，它是一门旨在拓展学生科学视野、激发学生创新灵感、培养学生正确的生命观与科学素质和增强学生环保意识与社会责任感的教育。课程学习的过程中，既有温故知新的踏实感，也有获得新知识的喜悦感，整个课程在紧张有序的进行中接近尾声，但对于这门课程的兴趣却已更大程度地激发了，而其中的仿生技术则是我尤为好奇的一个课题。 二、我所感兴趣的仿生技术 之所以对仿生技术感兴趣，源于课程中的仿生学这一章内容的学习。 源于生命的灵感，开启新技术的钥匙---这是我在学习仿生学的时候最直接的入门介绍。仿生学，顾名思义，模仿生物系统的原理以建造技术系统，或者使人造技术系统具有生物系统特征或类似特征的科学，同时仿生学也是一门建立在多学科边缘上的综合性学科。 生命的奇特总让同为生命体的人充满好奇，并总在尝试着将生命与生俱来的精细功能通过自己的努力模仿创造出来，过程虽曲折但却充满乐趣。人们通过仿生设计进而产生仿生技术，来使仿生的思想能够运用得更为广泛。 仿生技术是人类坚持对现实世界的好奇心，不断探索自然、未知，勇于反映现实世界形象的体现与智慧的结晶；就其自身来说，无处不表现出既传统又现代、既感性又理智、既熟悉浅显又陌生深邃、既善解人意又变幻莫测的特性，让人不由自主地想对它有更多的了解。 三、仿生技术与生活—最新进展 自古以来，人类就在仿效自然中的万事万物，让各种事物的方方面面都为自身所用。仿生学的思想源远流长，中国创造文字的灵感来源即是来自对生物形态的模仿而撰写的。仿生学的的诞生，不仅促进了社会科技文化的发展，也让人民的生活水平得到了进一步的提高。如今，仿生学已经渗透到了生活的各个角落，它结合智能工程、纳米技术工程等，正在为人类将来的良性发展开拓一条罗马大道，让我们的生活、我们的生命能够有更多的奇迹出现。 生活在进行，同样的，我们的仿生技术也从未停止过发展的脚步。
《现代生物学基础》期末考试卷（A卷） 班级学号姓名 出卷人审卷人评审人 一、填空题（每空1分，共30分） 1.细胞是由原生质构成的，原生质又分化为________、________、________等部分。 2.植物细胞壁对细胞有_________、_________作用。 3.调节新陈代谢各种化学反应的酶都是___________。 4.有氧呼吸是指植物细胞在氧气的参与下，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出__________和________，同时释放出大 量_______的过程。 5.无氧呼吸一般是指在_________条件下，植物细胞把糖类等有机物分解成为____________，同时释放出少量的___________ 的过程。 6.有性生殖是指经过两性_______的结合，产生_______，由________发育成新个体的生殖方式。 7.DNA又称____________。它是一种____________，组成它的基本单位是____________。 8.DNA复制需要原料、_________、_________和_________等基本条件。 9.叶绿体里含有四种色素：叶绿素a、叶绿素b、________和_______，一般以________的含量最多，所以植物体呈绿色。 10.甲基绿使DNA呈________色，________使RNA呈________色，这样可以显示出DNA和RNA在细胞中的分布情况。 11.在类囊体膜上分布有光合作用所需的________和________，在基质中也分布有光合作用所需的________。 二、单项选择题（每题1分，共20分） 1.光合作用所释放的氧气来源于（）。A、叶绿素B、CO2 C、葡萄糖D、H2O 2.细胞进行有氧呼吸的场所是（）A核糖体 B叶绿体 C线粒体 D高尔基体 3.麦田中小麦与杂草之间的关系为（）。A、竞争B、捕食C、寄生D、共生 4.构成细胞膜的主要成分是（）A、蛋白质和淀粉B、淀粉和脂肪C、蛋白质和葡萄糖D、蛋白质和磷脂 5.构成蛋白质的基本单位是（）A、葡萄糖B、脂肪酸C、核苷酸D、核酸 6.系列哪种物质是动物细胞不具备的（）A、细胞壁B、细胞膜C、细胞质D、细胞核 7.在果树栽培中，常用优良品种的芽进行嫁接，这属于（）A、出芽生殖B、断裂生殖C、分裂生殖D、营养生殖 8.下列各种糖类物质中，既存在于动物细胞内又存在于植物细胞内的是（） A、淀粉和核糖 B、葡萄糖、核糖和麦芽糖 C、核糖、脱氧核糖和葡萄糖 D、糖原、乳糖、蔗糖 9.较胖的人往往身体内脂肪较多，夏天特别怕热，其主要原因是（）A、脂肪具有储存能量的作用 B脂肪能减少体内热量的散失,有保温作用C、脂肪是主要的供能物质D、脂肪能够减少内脏器官之间的摩擦和缓冲外界压力
现代生物技术的应用与展望 姓名：班级：学号： 摘要：参阅大量文献资料对近年来生物技术在农业、医药业、社会科学等中的应用进展进行了综述。从改革传统农业结构，解决食品短缺问题的应用、深入基因研究，解决健康长寿问题、运用现代生物技术，解决环境污染问题等内容出发，指明了生物技术现代科学发展中的应用前景。 关键词：生物技术基因医学健康农业 Abstract: a large number of literature on recent biotechnology in agriculture, medicine and industry, social science and application were reviewed in this paper. From the reform of traditional agriculture structure, to solve food shortage problem, in-depth application of genetic research, solve the longevity and health problems, use of modern biological technology, solve the problem of environmental pollution and other content, pointed out the biological technology of modern science and application prospects. 现代生物技术也可称之为生物工程，是以重组DNA技术和细胞融合技术为基础，利用生物体(或者生物组织、细胞及其组分)的特性和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，以及与工程原理相结合进行加工生产，为社会提供商品和服务的—个综合性技术体系。其内容包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。现代生物技术的诞生以2O世纪7O年代初DNA重组技术和淋巴细胞杂交瘤技术的发明和应用为标志，迄今已走过了30多年的发展历程。实践证明现代生物技术对解决人类面临的粮食、健康、环境和能源等重大问题方面开辟了无限广阔的前景，受到了各国政府和企业界的广泛关注，与微电子技术、新材料技术和新能源技术并列为影响未来国计民生的四大科学技术支柱，是2l世纪高新技术产业的先导。可以预测，生物技术的应用与发展将导致生产体系与经济结构的飞跃变化，甚至可能引发一次新的工业革命，对人类社会的生产、生活各方面必将产生全面而深刻的影响。 1 改革传统农业结构，解决食品短缺问题 现代生物技术在农业中最突出的应用是利用转基因技术，将目的基因导入动、植物体内，对家畜、家禽及农作物进行品种改良，从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因动植物新品种，达到充分提高资源利用效率，降低生产成本的目的。经过长期不断的努力，现代农业生物技术已取得重大突破，不仅从根本上改变了传统农作物的培育和种植，也为农业生产带来了新一轮的革命，并将在解决目前人类所面临的粮食危机、环境恶化、资源匮乏、效益衰减等方面发挥巨大作用。 1．1 提高农产品的产量与质量农作物病虫害是造成农业产量下降的主要原因之一，因而利用转基因技术把抗病、抗虫基因导入农作物中，使之可避免或减少病虫害。近年来，抗黄杆菌的水稻、抗除草剂的大豆、抗病毒病的甜椒、抗腐能力强与耐贮性高的番茄等转基因植物开始进入市场，提高了产量，增加了效益；根据人类的需要，还可把特定基因导入植物体，可达到改良农产品品质的目的，如高含量必需氨基酸的马铃薯，高蛋白质含量的大豆等；此外还可利用生物技术破坏水果细胞壁纤维酶，保证猕猴桃、桃、西红柿等水果成熟但不变软而提高水果的保鲜度，便于水果的运输。从1996年到2o02年，转基因农作物在全球的种植面积从170万ha扩大到5810万ha，即增加35倍，显示了现代农业生物技术强大的生命
《现代生物学基础》期末考试卷及答案（ B 卷） 班级学号姓名 出卷人审卷人评审人 一、填空题（每空 1 分，共30 分） 1、细胞是由原生质构成的，原生质又分化为________、________、________等部分。 2、植物细胞壁对细胞有_________、_________作用。 3、核酸是由________、_________、_______、_________、________等元素组成的。 4、调节新陈代谢各种化学反应的酶都是___________。 ________、________、________和_______，一般以 ________的含量最多，所 10、叶绿体里含有四种色素： 以植物体呈绿色。 __________和１３、有氧呼吸是指植物细胞在 ________的参与下，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出 ________，同时释放出大量 _______的过程。 16、光合作用是绿色植物通过_______，利用 _______，把 ________和______合成储藏 ________的有机物， 并且释放出 _______的过程。 38、组成脱氧核苷酸的含氮碱基有四种，它们分别是______（A）、_______（G）______（C）、和_____（T）。 二、单项选择题（每题 2 分，共 30 分） 1、构成细胞膜的主要成分是（） A、蛋白质和淀粉 B、淀粉和脂肪 C、蛋白质和葡萄糖 D、蛋白质和脂类 2、生物体进行生命活动的主要能源物质（） A、脂类 B、糖类 C、核酸 D、蛋白质
3、生物的遗传物质是（） A、核酸 B、核苷酸 C、蛋白质 D、碱基 4、构成蛋白质的基本单位是（） A、葡萄糖 B、脂肪酸 C、核苷酸 D、核酸 5、系列哪种物质是动物细胞不具备的（） A、细胞壁 B、细胞膜 C、细胞质 D、细胞核 6、一般绿色植物以哪种色素含量最多（） A、叶绿素 a B、叶绿素 b C、胡萝卜素 D、叶黄素 7、在果树栽培中，常用优良品种的芽进行嫁接，这属于（） A、出芽生殖 B、断裂生殖 C、分裂生殖 D、营养生殖 8、麦田中小麦与杂草之间的关系是（） A、竞争 B、共生 C、捕食 D、寄生 9、为延长水果的仓贮时间，向贮仓中加入N2 和 CO2 的目的是（）。 A、抑制无氧呼吸 B、促进无氧呼吸 C、抑制有氧呼吸 D、促进有氧呼吸 16 天，其中一种生长正常，另一种10、将大小两种草履虫分开培养，都能正常生长，若将两者放在一起培 养则全部死亡，此现象在生物学上称为（）。 A、种内互助 B、种内斗争 C、竞争 D、捕食 11.连续进行有丝分裂的细胞间期的特点是（）
分子生物学实验技术 目录 实验一细菌的培养 2 实验二质粒DNA的提取 3 实验三紫外吸收法测定核酸浓度与纯度 4 实验四水平式琼脂糖凝胶电泳法检测DNA 5 实验五质粒DNA酶切及琼脂糖电泳分析鉴定 7 实验六植物基因组DNA提取、酶切及电泳分析 8 实验七聚合酶链反应（PCR）技术体外扩增DNA 9 实验八 RNA提取与纯化 11 实验九 RT-PCR扩增目的基因cDNA 13 实验十质粒载体和外源DNA的连接反应 15 实验十一感受态细胞的制备及转化 16 实验十二克隆的筛选和快速鉴定 18 实验十三 DNA分析——Southern杂交 19 一基本操作 实验一、细菌培养 实验二、质粒DNA提取 实验三、紫外吸收法测定核酸浓度与纯度 实验四、水平式琼脂糖凝胶电泳法检测DNA 实验五、质粒DNA酶切及琼脂糖电泳分析鉴定 实验六、植物基因组DNA提取、定量、酶切及电泳分析实验八、植物RNA提取及纯化 二、目的基因获取
实验七、聚合酶链式反应（PCR）技术体外扩增DNA 实验九、RT-PCR扩增目的基因cDNA 三、目的基因的克隆和表达 实验十、质粒载体和外源DNA的连接反应 实验十一、感受态细胞的制备及转化 实验十二、克隆的筛选和快速鉴定 实验十三、DNA分析——Southern杂交 实验一细菌的培养 一、目的 学习细菌的培养方法及培养基的配置。 二、原理 在基因工程实验和分子生物学实验中，细菌是不可缺少的实验材料。质粒的保存、增殖和转化；基因文库的建立等都离不开细菌。特别是常用的大肠杆菌。 大肠杆菌是含有长约3000kb的环状染色体的棒状细胞。它能在仅含碳水化合物和提供氮、磷和微量元素的无机盐的培养基上快速生长。当大肠杆菌在培养基中培养时，其开始裂殖前，先进入一个滞后期。然后进入对数生长期，以20~30min复制一代的速度增殖。最后，当培养基中的营养成分和氧耗尽或当培养基中废物的含量达到抑制细菌的快速生长的浓度时，菌体密度就达到一个比较恒定的值，这一时期叫做细菌生长的饱和期。此时菌体密度可达到 1×109~2×109/mL。 培养基可以是固体的培养基，也可以是液体培养基。实验室中最常用的是LB培养 基。 三、实验材料、试剂与主要仪器 （一）实验材料 大肠杆菌 （二）试剂 1、胰蛋白胨 2、酵母提取物
第十六章基因表达的调节控制以及现代生物学技术 一：填空题 1.正调控和负调控是基因表达的两种最基本的调节形式，其中原核细胞常用________________调控，而真核细胞常用________________调控模式。 2.操纵子由________________、________________和________________三种成分组成。 3.与阻遏蛋白结合的DNA序列通常被称为________________。 4.β-半乳糖甘酶基因的表达受到________________和________________两种机制的调节。 5.葡萄糖效应是指________________。 6.ticRNA是指________________；micRNA是指________________。 7.大肠杆菌细胞内参与His合成有关酶的基因表达受到________________和________________两种机制的调节。 8.________________或________________可诱导原核细胞出现严谨反应。 9.________________和________________被称为魔斑分子，它作为________________酶的别构效应物调节此酶的活性。 10.鼠伤寒沙门氏菌两种鞭毛蛋白表达之间的转换是通过________________机制实现的。 11.哺乳动物细胞对氨基蝶呤产生抗性，是因为细胞内的DHFR基因经历了________________。 12.在胚系细胞之中，抗体重链的基因可分为________________、________________、________________和 ________________四个区域。 13.在基因表达的调控之中，________________和________________与________________和________________之间的相互作用十分重要。 14.女性两条X染色体只有一条X染色体具有转录的活性是因为________________和________________。 15.乳糖操纵子的天然诱导物是________________，实验室里常用________________作为乳糖操纵子的安慰诱导物诱导β-半乳糖苷酶的产生。 16.基因扩增或基因放大是指________________，它是通过局部DNA的来实现，________________扩增可导致细胞癌变。 17.SPO1噬菌体通过________________级联调节早、中和晚期基因在不同时间内的表达。 18.存在于反式作用因子上负责激活基因转录的结构花色通常有________________、________________和 ________________三种形式。 19.真核细胞核基质的主要成分是________________。 20.组蛋白可经历________________、________________和________________修饰而调节基因的表达。 21.原核细胞DNA的甲基化位点主要是在________________序列上，真核细胞核DNA的甲基化位点则主要是在________________序列上。 22.反式作用因子通常通过________________、________________和________________键与相应的顺式作用因子结合。 23.PCR即是________________。 24.人类基因组计划的主要内容是________________。 25.Southern blotting、Northern blotting和Western blotting分别被用来检测________________、________________和________________。 26.________________是应用于蛋白质工程中的最主要的手段。 27.RFLP即是________________。 28.噬菌体展示(Phage display)技术中常用的噬菌体是________________。 29.基因工程需要的最常用的工具酶包括________________、________________和________________等。 30.基因克隆的载体通常是由________________、________________和________________改造而来。 31.可使用________________和________________方法获得原核细胞的启动子序列。 32.体外转录通常需要使用________________、________________或________________RNA聚合酶。 33.脉冲场凝胶电泳(Pulsed field gel electrophoresis)被用来分离________________。 34.第一个使用体细胞克隆出来的哺乳动物是________________。 35.一种基因的启动子序列与启动子的一致序列越相近，该基因的转录效率就越________________。 36.基因敲除(Gene knockout)即是________________，它是研究________________的好方法。 二：是非题 1.[ ]原核细胞与真核细胞的基因表达调节的主要发生在转录水平上。 2.[ ]衰减子这种调控模式不可能出现在真核细胞。 3.[ ]操纵子结构是原核细胞特有的。 4.[ ]某些蛋白质既可以作为阻遏蛋白又可以作为激活蛋白参与基因表达的调控。 5.[ ]转录因子都具有负责与DNA结合的结构花色。 6.[ ]某些反式作用因子通过亮氨酸拉链这种结构花色与DNA结合。 7.[ ]真核细胞的基因转录也具有抗终止作用。 8.[ ]真核细胞核的三类基因的转录都受到增强子的调节。 9.[ ]某一个基因的转录活性越强，则该基因所处的DNA序列对Ⅰ就越敏感。
生物学是重要的基础学科之一，现代生物科学在与化学科学、物理科学、地理学、天文学等科学相互渗透中得到了迅速的发展，现代生物技术的飞速发展给人类带来了极大的价值，为社会的进步做出了巨大的贡献。21世纪将会成为生物技术时代，现代生物技术包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程与蛋白质工程等几大支柱技术，其中以基因工程为核心的现代生物技术是近年来全球发展最快的高新技术产业之一。 一什么是基因工程 百度百科名片介绍如下：基因工程（genetic engineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA 分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。 所谓基因工程是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。它克服了远缘杂交的不亲和障碍。 1974年，波兰遗传学家斯吉巴尔斯基称基因重组技术为合成生物学概念，1978年，诺贝尔生医奖颁给发现DNA 限制酶的纳森斯、亚伯与史密斯时，斯吉巴尔斯基在《基因》期刊中写道：限制酶将带领我们进入合成生物学的新时代。2000年，国际上重新提出合成生物学概念，并定义为基于系统生物学原理的基因工程。 二基因工程的现状与前景 1 基因工程应用于植物方面 农业领域是目前转基因技术应用最为广泛的领域之一。 农作物生物技术的目的是提高作物产量, 改善品质, 增强作 物抗逆性、抗病虫害的能力。基因工程在这些领域已取得了 令人瞩目的成就。由于植物病毒分子生物学的发展, 植物抗
现代生物学进展资料 近代生物学发展的三个阶段： 一)、描述性生物学阶段： 19世纪30年代，德国植物学家施莱登和动物学家施旺提出细胞学说，指出细胞是一切动植物结构的基本单位，为研究生物的结构、生理、生殖和发育等奠定了基础。1859年，英国生物学家达尔文，出版了《物种起源》一书,科学地阐述了以自然选择学说为中心的生物进化理论,这是人类对生物界认识的伟大成就，给神创论和物种不变论以沉重的打击，在推动现代生物学的发展方面起了巨大作用。 二）、实验生物学阶段。 19世纪中后期，自然科学在物理学的带动下取得了较大的成就。物理和化学的实验方法和研究成果也逐渐引进到生物科学的研究领域。到1900年，随着孟德尔发现的遗传定律被重新提出，生物学迈进到第二阶段—实验生物学阶段。在这个阶段中，生物学家更多地用实验手段和理化技术来考察生命过程，由于生物化学、细胞遗传学等分支学科不断涌现，使生物科学研究逐渐集中到分析生命活动的基本规律上来。 三）、分子生物学阶段： 20世纪30年代以来，生物科学研究的主要目标是生物大分子——蛋白质和核酸上。 1944年，美国生物学家艾弗里用细菌作实验，第一次证明了DNA是遗传物质。 1953年，美国科学家沃森和英国科学家克里克共同提出了DNA分子双螺旋结构模型，这是20世纪生物科学最伟大的成就，标志着生物科学的发展进入了一个新阶段——-分子生物学阶段。 21世纪生命科学的研究进展和发展趋势 20世纪后半叶生命科学各领域所取得的巨大进展，特别是分子生物学的突破性成就，使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化。很多科学家认为，在未来的自然科学中，生命科学将要成为带头学科，甚至预言21世纪是生物学世纪，虽然目前对这些论断还有不同看法，但勿庸置疑，在21世纪生命科学将继续蓬勃发展，生命科学对自然科学所起的巨大推动作用，决不亚于19世纪与20世纪上半叶的物理学。假如过去生命科学曾得益于引入物理学、化学和数学等学科的概念、方法与技术而得到长足的发展，那么，未来生命科学将以特有的方式向自然科学的其他学科进行积极的反馈与回报。当21世纪来临的时候，一些有远见的科学家、思想家与政治家将日益严重的诸多人类社会问题，如人口、地球
《现代生物学基础》期末考试卷及答案（B卷）班级学号姓名 出卷人审卷人评审人 一、填空题（每空1分，共30分） 1、细胞是由原生质构成的，原生质又分化为________、________、________等部分。 2、植物细胞壁对细胞有_________、_________作用。 3、核酸是由________、_________、_______、_________、________等元素组成的。 4、调节新陈代谢各种化学反应的酶都是___________。 10、叶绿体里含有四种色素：________、________、________和_______，一般以________的含量最多，所以植物体呈绿色。 １３、有氧呼吸是指植物细胞在________的参与下，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出__________和________，同时释放出大量_______的过程。 16、光合作用是绿色植物通过_______，利用_______，把________和______合成储藏________的有机物，并且释放出_______的过程。 38、组成脱氧核苷酸的含氮碱基有四种，它们分别是______（A）、_______（G）______（C）、和_____（T）。
二、单项选择题（每题2分，共30分） 1、构成细胞膜的主要成分是（） A、蛋白质和淀粉 B、淀粉和脂肪 C、蛋白质和葡萄糖 D、蛋白质和脂类 2、生物体进行生命活动的主要能源物质（） A、脂类 B、糖类 C、核酸 D、蛋白质 3、生物的遗传物质是（） A、核酸 B、核苷酸 C、蛋白质 D、碱基 4、构成蛋白质的基本单位是（） A、葡萄糖 B、脂肪酸 C、核苷酸 D、核酸 5、系列哪种物质是动物细胞不具备的（） A、细胞壁 B、细胞膜 C、细胞质 D、细胞核 6、一般绿色植物以哪种色素含量最多（） A、叶绿素a B、叶绿素b C、胡萝卜素 D、叶黄素 7、在果树栽培中，常用优良品种的芽进行嫁接，这属于（）
中国科学院遗传与发育生物学研究所博士研究生入学考试分子遗传学2003年 一、今年是DNA双螺旋模型发表五十周年。请回答以下问题（20分）： 1、在双链DNA分子中A+T/G+C是否等于A+C/G+T ？（4分） 2、DNA双链的两条链中是否含有相同的遗传信息？为什么？（4分） 3、大肠杆菌的基因组DNA的长度约为1100微米。请根据DNA模型估计其基因组的碱基对数目。（4分） 4、如果两种生物基因组DNA在四种碱基的比率上有显著差异，那么预期在它们编码的tRNA、rRNA和mRNA上是否也会在四种碱基的比率上呈现同样的差异？（8分） 二、在一牛群中，外观正常的双亲产生一头矮生的雄犊。请你提出可能导致这种矮生的各种原因，并根据每种原因提出相应的调查研究的提纲（注意整个调查研究工作必须在两个月内完成）。（20分） 三、请给出以下6种分子标记的中文全称、定义、检测方法及其在遗传分析中的特征。（20分） RFLP , microsatellite , STR , SSLP , SNP , InDeL . 四、在普通遗传学中，非等位基因间的相互作用有哪几种？请举例说明其中的两种相互作用？请从分子遗传学和分子生物学的角度对非等位基因间的相互作用的分子机制进行阐述，并举例说明。（20分） 五、有哪些诱变剂可以诱发基因突变？基于突变被辨认的方法，可以将突变分为哪几种类型？哪些类型的突变对功能基因组的研究最有意义？为什么？对一个已完成基因组测序的真核生物，如何构建一个突变体库，以揭示基因组中预测基因的功能？（20分） 中国科学院遗传与发育生物学研究所博士研究生入学考试分子遗传学2002 年 注：1、A卷考生必须回答下列5题，每题20分。 B、卷考生任选四题回答，每题25分。 一、请举出细胞中的各种RNA分子的名称、特征和功能。如何从RNA出发开展功能基因组的研究。 二、真和生物的基因表达控制（control of gene expression）和信号传导（signal transduction）有密切的关系，请举出一个你熟悉的例子分别说明这两个概念的含义及其联系。 三、目前已经有一些现成的软件用来预测基因组全序列中的基因。为了设计这些软件，你觉得哪些关于基因和基因组的分子遗传学知识是必须的？请说明理由。 四、在真核生物中转座子可以分为几种类型？请分述每种类型的结构和特征。如何利用转座子进行分子遗传学的研究和功能基因组的研究。 五、自从克隆的多利羊诞生以来，报界经常传播所谓克隆动物的缺陷，有一种说法是克隆动物会早衰，有人推测早衰的原因可能是：（1）被克隆的体细胞核的染色体端粒变短或（2）被克隆的体细胞核的基因表达程序已经处在发育上成熟的阶段。现在请你从染色体DNA复制的角度作支持第（1）种可能的阐述，并从基因表达调控的角度做反对第（2）中可能的阐述。 中国科学院遗传与发育生物学研究所博士研究生入学考试分子遗传学2001 年 （A卷考生必须回答下列五题，每题20分；B卷考生任选四题回答，每题25分）
专题一生命科学导论 1.1 生命科学的概念和研究内容 1.1.1 生命和生命科学 生命（life）的科学定义是什么？这是生命科学最基本的问题，也是长期以来备受争论和探讨的问题。 我们所居住的地球是生命的世界，充满着复杂而又丰富多彩的生命现象。目前地球上已定名的生物种类约有200万种，实际上可能高达500万种。地球上的生物种类繁多、形态各异、分布广泛、行为和习性千变万化。根据魏特克（R. H. Whittaker, 1969）的“五界分类系统”，这些生物可分为动物界、植物界、原核生物界、真菌界和原生生物界。 如此复杂的生命现象使得很难给生命一个科学、完整的定义。从物理学角度出发，生命可定义为“负熵”。根据热力学第二定律，任何自发过程总是朝着使体系熵增加的方向变化。而生命的演化过程总是朝着熵减少的方向进行，一旦负熵的增加趋近于零，生命将趋向终结，走向死亡。现代生物学给生命下的定义为生物体所表现出来的自身繁殖、生长发育、新陈代谢、遗传变异以及对刺激产生反应等的复合现象。这个定义把生命描述为生物的生命特性。分子生物学给生命下的定义为由核酸和蛋白质等物质组成的分子体系，它具有不断繁殖后代以及对外界产生反应的能力。这个定义把生命描述为分子体系和生命特性，是目前认为比较合理的定义。 生命现象虽然十分错综复杂，但在其中却并没有什么超越自然的因素。它是客观世界的现象，因而可以认识，可以用科学方法进行探索并揭示其规律。生命科学就是用来研究生命现象和规律的科学，它是自然科学的一个重要分支，研究包括从简单的生命（病毒）到最复杂的生物（人类）的各种动物、植物和微生物等生命物质的结构和功能、它们各自的发生和发展规律、生物之间以及生物与环境之间的相互关系。 生命科学的目的是阐明生命的本质，探讨其发生和发展的规律，以有效地控制生命活动和能动的加以利用，使之更好地为人类服务。 1.1.2 生命的基本特征 地球上的生物种类繁多，物种间差异虽然很大，但有共性，即它们都有生命现象，服从于生命运动规律。在整个生命活动过程中，贯穿了物质、能量和信息三者的变化、协调和