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核酸的化學本質優選九篇

時間:2023-07-28 16:42:47

引言:易發表網憑借豐富的文秘實踐,為您精心挑選了九篇核酸的化學本質范例。如需獲取更多原創內容,可隨時聯系我們的客服老師。

核酸的化學本質

第1篇

一、生物化學考查目標

生物化學是研究生物體的物質組成和生命過程中的化學變化的一門科學?;蛘哒f是研究生命現象及其化學本質的科學,它利用化學的理論和方法作為主要手段研究生物(微生物、植物、動物及人體等)的化學組成、生命物質各組分的結構和性質、及它們在生命過程中的變化規律的一門科學。試圖用化學的觀點來揭示生命現象。農學考研大綱對該學科的考查目標為:

1、了解生物化學研究的基本內容及發展簡史,理解和掌握生物化學有關的基本概念、理論以及實驗原理和方法。

2、能夠運用辯證的觀點正確認識生命現象的生物化學本質和規律,具備分析問題和解決問題的能力。

二、生物化學考點解析

新大綱考查知識點同2013年大綱要求,明確考試內容有糖類、蛋白質、核酸、酶、脂類等各種生命物質物質的結構特點、化學組成和性質及代謝過程。

以下是對大綱中各考點進行的解析及復習要點:

1、生物化學概述

了解生物化學研究的基本內容和發展簡史。

2、蛋白質化學

掌握蛋白質的概念和生物學意義;掌握氨基酸的兩性性質、等電點和光吸收性質,理解氨基酸酸堿性,熟知20種常見氨基酸的分類及三字簡寫,尤其是20種常見氨基酸的三字符表示,應引起考生高度重視;掌握肽的概念及理化性質、蛋白質層面結構與功能關系、結構特點;掌握蛋白質相對分子量、兩性電離及等電點、蛋白質的膠體性質、紫外光吸收特征、變性與復性;理解和掌握蛋白質抽提原理及方法、蛋白質分離與純化的主要方法:電泳、層析和離心、蛋白質的定量方法。

3、核酸化學

了解核酸的種類和組成單位;理解DNA的一級結構、二級結構、三級結構和RNA的分子結構:tRNA的結構、mRNA的結構、rRNA的結構,并掌握每種結構的特點;掌握核酸的一般性質、紫外光吸收特征、核酸的變性與復性;重點掌握核酸的分離純化步驟及方法。

4、酶

了解酶的基本概念和作用特點以及酶的國際分類和命名;理解酶的活性中心、酶的專一行和高效性機制;掌握影響酶促反應速度的主要因素;理解別構酶和共價修飾酶、同工酶、維生素和輔酶的概念;重點掌握酶的分離純化步驟和常用方法。

5、糖類代謝

了解生物體內的糖種類和名稱;掌握單糖分解的糖酵解、三羧酸循環、磷酸戊糖途徑;掌握糖異生的反應歷程。

6、生物氧化

理解并掌握生物氧化的基本概念;掌握電子傳遞鏈的組成和電子傳遞的抑制劑,尤其是電子傳遞鏈的各個組成部分和電子傳遞的抑制劑以及抑制劑發揮作用的階段;掌握氧化磷酸化的類型和機制、線粒體穿梭系統。

7、脂質代謝

掌握生物體內的脂質、脂肪的分解代謝方式(酶促水解、甘油的降解和轉化、脂肪酸的β-氧化分解);掌握脂肪的生物合成過程:甘油的生物合成、飽和脂肪酸的從頭合成、三酰甘油的生物合成;熟悉甘油磷脂代謝歷程和固醇的合成歷程。

8、氨基酸和核苷酸的代謝

掌握氨基酸的分解代謝和合成代謝過程;掌握核苷酸的分解代謝和核苷酸的合成代謝。

9、核酸的生物合成

掌握中心法則;掌握DNA的生物合成(原核生物DNA的復制、原核與真核生物DNA復制的差異、逆轉錄、DNA的損傷與修復、DNA一級結構分析與PCR技術);掌握RNA的轉錄及加工、RNA的復制、RNA的轉錄調控。

在今年大綱的DNA的生物合成部分,將2013年的"反轉錄"替換為了"逆轉錄";返觀2012年大綱,也是對"逆轉錄"做出了要求。反轉錄和逆轉錄的過程本質上是一樣的,但有一點細微的區別。逆轉錄是指RNA類病毒形成自己的DNA并整合到宿主細胞的DNA上,以RNA為模板形成DNA的過程,強調的是生物自然發生的過程。反轉錄是指在進行基因工程過程中,人為地提取出所需要的目的基因的信使RNA,并以之為模板人工合成DNA的過程,強調的是人工進行的過程。從2012年至2014年,考查的重點由自然合成轉為人工基因的合成,再轉為自然合成,這是一個歷年波動幅度較大知識點,也與近年來分子生物學的蓬勃發展緊密相關,大家應引起重視。

10、蛋白質的生物合成

掌握遺傳密碼的特點,掌握多肽鏈的合成體系;掌握原核生物多肽鏈生物合成過程;領會并掌握原核與真核生物多肽鏈合成的差異,以及肽鏈合成后的折疊、加工與轉運。

通過歷年考題特點及以上知識點歸納總結出考點知識為:蛋白質、核酸、酶等生物大分子的化學組成、結構及功能;物質代謝及其調控(糖代謝、三羧酸循環、脂類代謝、氨基酸代謝、核苷酸代謝、生物氧化、物質代謝聯系與調節);遺傳信息的貯存、傳遞與表達(DNA的生物合成、RNA的生物合成、蛋白質的生物合成、基因表達調控、基因重組與基因工程)。

結合以上各章節知識點詳細解析及重難點歸納,對該學科在考試內容及考試要求總結歸納為兩個方面:

1:加強基本概念、原理和基礎理論的理解和掌握

該學科基礎概念理論較多,以對知識點理解記憶的直接考查為主。例如,常考的知識點有:氨基酸、核酸幾種物質結構書寫、命名、特點;氨基酸兩性判斷,單糖、二糖、多糖的結構和性質;酶作用機理;糖類代謝、脂類代謝、氨基酸和核苷酸的代謝過程中能量、酶的相關知識點。這就要求考生在復習過程中對基礎知識的重視。

2:實驗分析論述部分的總結

實驗作為必考內容,考生應著重主要實驗的復習,同時注意對生理與生化容易結合的實驗進行總結復習。

第2篇

【關鍵詞】生物 分子 有機物 相互作用 分析

核(苷)酸、蛋白質是生命現象的物質基礎,與生物的腫瘤發生、遺傳變異、病毒感染等密切相關。深入研究生物分子間相互作用機理,建立對生物分子快速、簡便分析,對分子水平上研究生命具有重要意義。

一、KI對桑素-核酸體系熒光增強效應的研究

重原子效應一般使熒光碎滅,磷光壽命縮短、重原子效應通常指在磷光測定體系中,當體系中有原子序數較大的原子存在時,因重原子的高核電荷引起或增強了溶質分子自旋軌道作用,增大了其吸收躍遷頻次,使磷光的產生和量子產率得到極大增大。熒光分析過程中,由于KI具有獨特的重原子效應,因此科研人員常將其作為熒光碎滅劑來研究分子間的作用機理。桑色素是一種相當有效的中藥藥劑成分,存在于多種食物和中草藥中,具有抗菌消毒、抗氧、抗腫瘤等作用,在食品與醫學應用重要的作用。在分析化學研究中,由于桑色素能提供配位原子,因此用于金屬離子和非金屬離子的靈敏測定中常將桑色素作為熒光試劑。近年,桑色素以及相應的配合物逐漸作為抗癌藥物進行研究,對研究桑色素的藥理作用,疾病的診斷治療,藥物的合成與設計均有重要的研究價值。

核酸和桑色素采用KI研究其相互作用時發現,只要KI在相關濃度范圍內,不僅沒對morin-fsDNA體系表現出重原子效應,且增強了morin-fsDNA體系的熒光。Ki-morin體系能選擇性識別雙螺旋核酸中的鮮魚脫氧核糖核酸和蛙魚脫氧核糖核酸,且核酸使Ki-morin體系的熒光顯著地增強,增強的程度與核酸的濃度在一定的范圍內呈良好的線性關系,并建立了靈敏選擇性測定核酸的新方法。

二、鳥嘌呤體系中熒光增強效應及其分析應用

脫氧核糖核酸的基本堿基分為胞啼睫、胸腺啼陡、腺嚓吟、鳥膘吟,堿基嚴格按照配對記錄了生命的遺傳信息。鳥嘌呤是組成部分的氧化性損傷發生在鳥嘌呤堿基,其中鳥嘌呤因具有最低氧化電位最易被氧化。檢測體液中鳥嘌呤及核昔的升高水平可預測損傷程度,預示某些疾病的發生,大量的鳥嘌呤類化合物已開發為有效的化學治療藥物。因此,鳥嘌呤及其核昔的檢測在生物分析意義重大。應用于檢測或定量測定核酸中嗓吟的含量的方法很多,如液相色譜法、化學發光法、毛細管電泳法、電化學法。熒光技術在核昔酸的研究應用廣泛,但用熒光分光光度法測定鳥嘌呤的研究尚少,特別是對鳥嘌呤的選擇性測定大多是通過與熒光試劑的衍生化反應來實現。桑色素具有生物活性且廣泛生存在植物界,其生物活性和藥理作用倍受研究人員關注,如抗氧化、抗突變、抗衰老、抗腫瘤、抗菌等,在分析化學中,常作為熒光試劑用于金屬離子和非金屬離子的靈敏測定。近年來桑色素及其相應的配合物作為靈敏的熒光探針,應用檢測生物分子相對的廣泛。

三、蛋白質納米粒子的發光性質及其分析應用的研究

當被研究的材料在納米尺寸范圍內,表現特異的電學、磁學、光學和化學活性等物理化學性質。利用其特異性質,納米粒子在催化劑、傳感器及醫學和工程領域應用價值十分可觀。目前常用的納米粒子主要包括半導體納米粒子、金屬納米粒子及有機小分子納米粒子等。近年,研究發現納米粒子可發射熒光,如果對其進行活化處理,其與分子結合程度更為容易,且不影響分子的活性。學者將納米粒子應用于生物科學識別領域,例如采用蛋白質識別與納米粒子聚集,在多維材料的合成領域中廣泛應用。利用去溶劑化法制造蛋白質納米粒子,由于納米粒子的大小以及表面性能對生物體內的活性和靶向性有重要影響,要求不斷對生物體的納米粒子的生產工藝流程優化,如發現脫水劑在去溶劑化過程中可控制微粒大小,去溶劑化后用熱變性法穩定納米粒子等應用泵控系統加入乙醇,可獲得預定大小的粒徑,同時為提高蛋白質納米微粒在生物體內的主動靶向性,要求進行修飾和硫醇化處理。

四、結論

論文主要研究了生物分子與有機化合物之間的相互作用及分析應用,主要包括三個方面的內容:KI對桑素-核酸體系熒光增強效應的研究、鳥嘌呤體系中熒光增強效應及其分析應用以及蛋白質納米粒子的發光性質及其分析應用的研究,通過對以上三方面的研究,從分子的研究水平上揭開了生物體的生命奧秘,同時也指出了當前生命研究的熱點導向,為以后更進一步研究分子理論奠定了堅實的基礎。

參考文獻:

[1] 胡鍇,陳康康,張會明,劉軍偉,趙文杰,張書勝.苯甲酸在對叔丁基杯[4]-1,2-冠4固定相上的保留機理[J]. 色譜,2011,(11).

[2] 祝玲,申貴雋,王莉莉,孟梁,侯曉蘭.微波消解-毛細管電泳法測定茶葉中的生物堿[J]. 分析科學學報,2011,(04).

[3] 楊華,李俊,馮素玲,張新迎,范學森.吡喃并[3,2-c]吡啶酮-嘧啶核苷雜化體與白蛋白相互作用的光譜和分子模擬研究[J].分析試驗室,2011,(08).

[4] 呂茜茜,高蘇亞,夏冬輝,李華.熒光光譜法研究雙醋瑞因與人血清白蛋白的相互作用[J].應用化學,2011,(07).

第3篇

知識是青年人的最佳的榮譽,老年人最大的慰藉,窮人最寶貴的財產,富人最珍貴的裝飾品。下面小編給大家分享一些生物高中必修一知識,希望能夠幫助大家,歡迎閱讀!

生物高中必修一知識1第一節 從生物圈到細胞

一、相關概念

細胞:是生物體結構和功能的基本單位。除了病毒以外,所有生物都是由細胞構成的。細胞是地球上最基本的生命系統。

生命系統的結構層次:細胞組織器官系統(植物沒有系統)個體種群群落生態系統生物圈

二、病毒的相關知識

1、病毒(Virus)是一類沒有細胞結構的生物體。

主要特征:

①個體微小,一般在10~30nm之間,大多數必須用電子顯微鏡才能看見;

②僅具有一種類型的核酸,DNA或RNA,沒有含兩種核酸的病毒;

③專營細胞內寄生生活;

④結構簡單,一般由核酸(DNA或RNA)和蛋白質外殼所構成。

2、根據寄生的宿主不同,病毒可分為動物病毒、植物病毒和細菌病毒(即噬菌體)三大類。

根據病毒所含核酸種類的不同分為DNA病毒和RNA病毒。

3、常見的病毒有:人類流感病毒(引起流行性感冒)、SARS病毒、人類免疫缺陷病毒(HIV)[引起艾滋病(AIDS)]、禽流感病毒、乙肝病毒、人類天花病毒、狂犬病毒、煙草花葉病毒等。

第二節 細胞的多樣性和統一性

一、細胞種類:

根據細胞內有無以核膜為界限的細胞核,把細胞分為原核細胞和真核細胞。

二、原核細胞和真核細胞的比較:

1、原核細胞:細胞較小,無核膜、無核仁,沒有成形的細胞核;遺傳物質(一個環狀DNA分子)集中的區域稱為擬核;沒有染色體,DNA不與蛋白質結合;細胞器只有核糖體;有細胞壁,成分與真核細胞不同.

2、真核細胞:細胞較大,有核膜、有核仁、有真正的細胞核;

有一定數目的染色體(DNA與蛋白質結合而成);一般有多種細胞器。

3、原核生物:由原核細胞構成的生物。

如:藍藻、細菌(如硝化細菌、乳酸菌、大腸桿菌、肺炎雙球菌)、放線菌、支原體等都屬于原核生物。

4、真核生物:由真核細胞構成的生物。

如動物(草履蟲、變形蟲)、植物、真菌(酵母菌、霉菌、粘菌)等。

三、細胞學說的建立:

1、1665

英國人虎克(RobertHooke)用自己設計與制造的顯微鏡(放大倍數為40-140倍)觀察了軟木的薄片,第一次描述了植物細胞的構造,并首次用拉丁文cella(小室)這個詞來對細胞命名。

2、1680

荷蘭人列文虎克(A.vanLeeuwenhoek),首次觀察到活細胞,觀察過原生動物、人類、鮭魚的紅細胞、牙垢中的細菌等。

3、19世紀30年代德國人施萊登(Matthias

Jacob Schleiden)、施旺(TheodarSchwann)提出:一切植物、動物都是由細胞組成的。細胞是一切動植物的基本單位。這一學說即“細胞學說(CellTheory)”,它揭示了生物體結構的統一性.

生物高中必修一知識2第一節 細胞中的元素和化合物

1、生物界與非生物界具有統一性:組成細胞的化學元素在非生物界都可以找到

2、生物界與非生物界存在差異性:組成生物體的化學元素在細胞內的含量與在非生物界中的含量明顯不同

3、組成生物體的化學元素有20多種

4、在活細胞中含量最多的化合物是水(85%-90%);含量最多的有機物是蛋白質(7%-

10%);占細胞鮮重比例最大的化學元素是O、占細胞干重比例最大的化學元素是C.

第二節 生命活動的主要承擔者——蛋白質

一、相關概念:

1、氨基酸:蛋白質的基本組成單位,組成蛋白質的氨基酸約有20種。

2、脫水縮合:一個氨基酸分子的氨基(—NH2)與另一個氨基酸分子的羧基(—COOH)相連接,同時失去一分子水。

3、肽鍵:肽鏈中連接兩個氨基酸分子的化學鍵(—NH—CO—).

4、二肽:由兩個氨基酸分子縮合而成的化合物,只含有一個肽鍵。

5、多肽:由三個或三個以上的氨基酸分子縮合而成的鏈狀結構。

6、肽鏈:多肽通常呈鏈狀結構,叫肽鏈。

二、氨基酸分子通式:

NH2—(R — C H —COOH)

三、氨基酸結構的特點:

每種氨基酸分子至少含有一個氨基(—NH2)和一個羧基(—COOH),并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上(如:有—NH2和—COOH但不是連在同一個碳原子上不叫氨基酸);R基的不同導致氨基酸的種類不同。

四、蛋白質多樣性的原因:

組成蛋白質的氨基酸數目、種類、排列順序不同,多肽鏈空間結構千變萬化。

五、蛋白質的主要功能(生命活動的主要承擔者):

1、構成細胞和生物體的重要物質,如肌動蛋白;

2、催化作用:如酶;

3、調節作用:如胰島素、生長激素;

4、免疫作用:如抗體,抗原;

5、運輸作用:如紅細胞中的血紅蛋白。

六、有關計算:

1、肽鍵數

= 脫去水分子數 = 氨基酸數目-肽鏈數

2、至少含有的羧基(—COOH)或氨基數(—NH2)

= 肽鏈數

第三節 遺傳信息的攜帶者——核酸

1、核酸的種類:脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。

2、核酸:是細胞內攜帶遺傳信息的物質,對于生物的遺傳、變異和蛋白質的合成具有重要作用。

3、組成核酸的基本單位是:核苷酸,是由一分子磷酸、一分子五碳糖(DNA為脫氧核糖、RNA為核糖)和一分子含氮堿基組成;

組成DNA的核苷酸叫做脫氧核苷酸,組成RNA的核苷酸叫做核糖核苷酸。

4、DNA所含堿基有:腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)和胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)

5、RNA所含堿基有:腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)和胞嘧啶(C)、尿

嘧 啶(U)

6、核酸的分布:真核細胞的DNA主要分布在細胞核中;

線粒體、葉綠體內也含有少量的DNA;RNA主要分布在細胞質中。

第四節 細胞中的糖類和脂質

一、相關概念:

1、糖類:是主要的能源物質;主要分為單糖、二糖和多糖等;

2、單糖:是不能再水解的糖.如葡萄糖;

3、二糖:是水解后能生成兩分子單糖的糖;

4、多糖:是水解后能生成許多單糖的糖.多糖的基本組成單位都是葡萄糖;

5、可溶性還原性糖:葡萄糖、果糖、麥芽糖等。

生物高中必修一知識3第一節 細胞膜——系統的邊界

一、細胞膜的成分:主要是脂質(約50%)和蛋白質(約40%)還有少量糖類(約2%--10%)。

二、細胞膜的功能:

1、將細胞與外界環境分隔開

2、控制物質進出細胞

3、進行細胞間的信息交流

三、植物細胞還有細胞壁,主要成分是纖維素和果膠,對細胞有支持和保護作用;其性質是全透性的。

第二節 細胞器——系統內的分工合作

一、相關概念:

1、細胞質:在細胞膜以內、細胞核以外的原生質,叫做細胞質。

細胞質主要包括細胞質基質和細胞器。

2、細胞質基質:細胞質內呈液態的部分是基質,是細胞進行新陳代謝的主要場所。

3、細胞器:細胞質中具有特定功能的各種亞細胞結構的總稱。

二、細胞器的比較

1、線粒體:(呈粒狀、棒狀,具有雙層膜,普遍存在于動、植物細胞中,內有少量DNA和RNA內膜突起形成嵴,內膜、基質和基粒中有許多種與有氧呼吸有關的酶),線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所,生命活動所需要的能量,大約95%來自線粒體,是細胞的“動力車間”。

2、葉綠體:(呈扁平的橢球形或球形,具有雙層膜,主要存在綠色植物葉肉細胞里),葉綠體是植物進行光合作用的細胞器,是植物細胞的“養料制造車間”和“能量轉換站”,(含有葉綠素和類胡蘿卜素,還有少量DNA和RNA,葉綠素分布在基粒片層的膜上,在片層結構的膜上和葉綠體內的基質中,含有光合作用需要的酶)。

3、核糖體:橢球形粒狀小體,有些附著在內質網上,有些游離在細胞質基質中,是細胞內將氨基酸合成蛋白質的場所。

4、內質網:由膜結構連接而成的網狀物,是細胞內蛋白質合成和加工,以及脂質合成的“車間”。

5、高爾基體:在植物細胞中與細胞壁的形成有關,在動物細胞中與蛋白質(分泌蛋白)的加工、分類運輸有關。

6、中心體:每個中心體含兩個中心粒,呈垂直排列,存在于動物細胞和低等植物細胞,與細胞的有絲分裂有關。

7、液泡:主要存在于成熟植物細胞中,液泡內有細胞液。

化學成分:有機酸、生物堿、糖類、蛋白質、無機鹽、色素等。有維持細胞形態、儲存養料、調節細胞滲透吸水的作用。

8、溶酶體:有“消化車間”之稱,內含多種水解酶,能分解衰老、損傷的細胞器,吞噬并殺死侵入細胞的病毒或病菌。

三、分泌蛋白的合成和運輸:

核糖體(合成肽鏈)內質網(加工成具有一定空間結構的蛋白質)高爾基體(進一步修飾加工)囊泡細胞膜細胞外

四、生物膜系統的組成:包括細胞器膜、細胞膜和核膜等。

第三節 細胞核——系統的控制中心

一、細胞核的功能:

是遺傳信息庫(遺傳物質儲存和復制的場所),是細胞代謝和遺傳的控制中心;

二、細胞核的結構:

1、染色質:由DNA和蛋白質組成,染色質和染色體是同樣物質在細胞不同時期的兩種存在狀態。

2、核膜:雙層膜,把核內物質與細胞質分開。

3、核仁:與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關。

4、核孔:實現細胞核與細胞質之間的物質交換和信息交流。

生物高中必修一知識4第一節 物質跨膜運輸的實例

一、滲透作用:水分子(溶劑分子)通過半透膜的擴散作用。

二、原生質層:細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。

三、發生滲透作用的條件:

1、具有半透膜

2、膜兩側有濃度差

四、細胞的吸水和失水:

外界溶液濃度>細胞內溶液濃度細胞失水

外界溶液濃度

第二節 生物膜的流動鑲嵌模型

一、細胞膜結構:磷脂 蛋白質 糖類

二、結構特點:具有一定的流動性;功能特點:選擇透過性

第三節 物質跨膜運輸的方式

一、相關概念:

1、自由擴散:物質通過簡單的擴散作用進出細胞。

2、協助擴散:進出細胞的物質要借助載體蛋白的擴散。

3、主動運輸:物質從低濃度一側運輸到高濃度一側,需要載體蛋白的協助,同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量。

二、自由擴散、協助擴散和主動運輸的比較

三、離子和小分子物質主要以被動運輸(自由擴散、協助擴散)和主動運輸的方式進出細胞;大分子和顆粒物質進出細胞的主要方式是胞吞作用和胞吐作用。

生物高中必修一知識5第一節 降低化學反應活化能的酶

一、相關概念:

1、新陳代謝:是活細胞中全部化學反應的總稱,是生物與非生物最根本的區別,是生物體進行一切生命活動的基礎。

2、細胞代謝:細胞中每時每刻都進行著的許多化學反應。

3、酶:是活細胞(來源)所產生的具有催化作用(功能:降低化學反應活化能,提高化學反應速率)的一類有機物。

4、活化能:分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量。

二、酶的發現:

1、1783年,意大利科學家斯巴蘭讓尼用實驗證明:胃具有化學性消化的作用;

2、1836年,德國科學家施旺從胃液中提取了胃蛋白酶;

3、1926年,美國科學家薩姆納通過化學實驗證明脲酶是一種蛋白質;

4、20世紀80年代,美國科學家切赫和奧特曼發現少數RNA也具有生物催化作用。

三、酶的本質:

大多數酶的化學本質是蛋白質(合成酶的場所主要是核糖體,水解酶的酶是蛋白酶),也有少數是RNA。

四、酶的特性:

1、高效性:催化效率比無機催化劑高許多;

2、專一性:每種酶只能催化一種或一類化合物的化學反應;

3、酶需要較溫和的作用條件:在最適宜的溫度和pH下,酶的活性最高。

溫度和pH偏高和偏低,酶的活性都會明顯降低。

第二節 細胞的能量“通貨”——ATP

一、ATP的結構簡式:

ATP是三磷酸腺苷的英文縮寫,結構簡式:A-P~P~P,其中:A代表腺苷,P代表磷酸基團,~代表高能磷酸鍵,-代表普通化學鍵。

注意:ATP的分子中的高能磷酸鍵中儲存著大量的能量,所以ATP被稱為高能化合物。這種高能化合物化學性質不穩定,在水解時,由于高能磷酸鍵的斷裂,釋放出大量的能量。

二、ATP與ADP的轉化

第三節ATP的主要來源——細胞呼吸

一、相關概念:

1、呼吸作用(也叫細胞呼吸):指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解,最終生成二氧化碳或其它產物,釋放出能量并生成ATP的過程。

根據是否有氧參與,分為:有氧呼吸和無氧呼吸。

2、有氧呼吸:指細胞在有氧的參與下,通過多種酶的催化作用下,把葡萄糖等有機物徹底氧化分解,產生二氧化碳和水,釋放出大量能量,生成ATP的過程。

3、無氧呼吸:一般是指細胞在無氧的條件下,通過酶的催化作用,把葡萄糖等有機物分解為不徹底的氧化產物(酒精、CO2或乳酸),同時釋放出少量能量的過程。

4、發酵:微生物(如:酵母菌、乳酸菌)的無氧呼吸。

二、有氧呼吸的總反應式:

C6H12O6 + 6O2——>6CO2 + 6H2O +能量

三、無氧呼吸的總反應式:

C6H12O6——>2C2H5OH(酒精)+ 2CO2+少量能量

C6H12O6——>2C3H6O3(乳酸)+少量能量

四、有氧呼吸過程(主要在線粒體中進行)

五、有氧呼吸與無氧呼吸的比較

六、影響呼吸速率的外界因素:

1、溫度:溫度通過影響細胞內與呼吸作用有關的酶的活性來影響細胞的呼吸作用。

溫度過低或過高都會影響細胞正常的呼吸作用。在一定溫度范圍內,溫度越低,細胞呼吸越弱;溫度越高,細胞呼吸越強。

2、氧氣:氧氣充足,則無氧呼吸將受抑制;

氧氣不足,則有氧呼吸將會減弱或受抑制。

3、水分:一般來說,細胞水分充足,呼吸作用將增強.但陸生植物根部如長時間受水浸沒,根部缺氧,進行無氧呼吸,產生過多酒精,可使根部細胞壞死。

4、CO2:環境CO2濃度提高,將抑制細胞呼吸,可用此原理來貯藏水果和蔬菜。

七、呼吸作用在生產上的應用:

1、作物栽培時,要有適當措施保證根的正常呼吸,如疏松土壤等。

第4篇

關鍵詞:概念;生物教學;考綱;重點難點

中圖分類號:G633.91

經歷了幾屆高三的一二三輪復習,在和學生的互動學習中,越來越體會到高中生物教學中概念的重要性。生物學是一門自然科學,是在大量生物現象、實驗的基礎上總結出來的普遍規律。一個生物學概念的形成,是在感知的基礎上,通過比較、綜合、歸納等抽象思維,把事物的一般本質屬性抽象出來給予定義,然后再推廣到同一類事物上去的過程。(詞典給出的解釋是:人類在認識過程中,從感性認識上升到理性認識,把所感知的事物的共同本質特點抽象出來,加以概括,就成為概念。表達概念的語言形式是詞或詞組。概念都有內涵和外延,即其涵義和適用范圍。概念隨著社會歷史和人類認識的發展而變化。)

1、概念是考綱要求的折射

考試大綱是我們教學的指揮棒,一切的教學活動都以落實考綱為最終目標。例如:人教版生物必修1《分子與細胞》第二章第3節遺傳信息的攜帶者---核酸,概念:核酸是細胞內攜帶遺傳信息的物質,在生物體的遺傳、變異和蛋白質的生物合成中具有極其重要的作用。考綱要求:1、核酸的結構和功能。2、實驗:觀察DNA、RNA在細胞中的分布。概念指導我們“核酸是遺傳信息的攜帶者”,那么什么是遺傳信息?遺傳信息通過什么體現出來?遺傳信息的特點是什么?和其他的細胞內物質有什么不同?要了解這些,就必需透視核酸的結構。學生也只有在逐步了解其結構的化學元素、基本結構單體、單體的種類、核苷酸鏈的平面結構、核苷酸鏈的空間結構后,才能夠準確把握核酸的結構特點,才可能進一步討論核酸的功能。概念的后半句“核酸與遺傳、變異和蛋白質的合成有關”,那么核酸與遺傳、變異之間有什么聯系?不同的生物之間這種關系是相同的嗎?核酸與蛋白質之間的關系如何?元素組成、基本單位、鏈接方式、合成場所、結構多樣性原因的分析有何聯系與區別?我們明白了這些,自然也就掌握了核酸的功能。落實考綱,概念是最好的支撐。

2、概念是教學內容的梗概

教師落實教學內容的工具一是教材,二是有關的教輔資料或資源,教材是教師組織教學活動的主要依據,也是學生落實學習活動的主要基礎,是師生完成教與學雙邊活動必不可少的媒體。作為一名教師要輕松自然地上好每一堂課,首先要做的就是吃透教材,很好地領會教材的內涵,理解教材的編寫意圖,而吃透教材應該從概念著手。例如:必修一第6章《細胞的生命歷程》第2節《細胞的分化》中,教學內容的梗概是這樣設計的:細胞分化及其意義(包括概念、特點、意義和實質)――細胞的全能性(包括概念、全能性差異比較和全能性表達的條件)。分化的概念:在個體發育中,由一個或一種細胞增殖產生的后代,在形態、結構和生理功能上發生穩定差異的過程。生物個體發育過程都會發生分化,所以具有普遍性和持久性;最后致其發生穩定性差異,所以具有穩定性和不可逆性。繼而學習分化的意義在于1、分化是生物個體發育的基礎。2、分化使多細胞生物體中的細胞趨向專門化,有利于提高各種生理功能的效率。因為是穩定性差異的過程,所以實質即為基因的選擇性表達。教材所呈現的教學內容是靜態的,是不能開口說話的,有時只能呈現“結果”。教師不是要簡單地將這些靜態的結果“教”給學生,而是要將這一“結果”變化為可以使學生參與的教學活動過程,那么就讓教學內容的落實從概念的解讀開始!

3概念是教學重難點的提示

教學重點應是基本概念、規律及由內容所反映的物理思想方法,也可以稱之為學科教學的核心知識。也是學科課程標準規定的內容,應理解、掌握的內容?!度旧w變異》教學重點:染色體數目的變異;教學難點:①染色體組的概念。②二倍體,多倍體和單倍體的概念及其聯系。③低溫誘導染色體數目變化的實驗。教師如何依據考綱的重難點,結合自己學生的實際情況確立自己教學的重難點,這是實現有效教學的根本。高三的復習,教師要盡快找到新舊知識的連接點,讓學生在原有知識的基礎上,同化所學的東西,構建生物學知識框架,形成基本的解題能力。其實我們都有這樣的感受:教學不宜空講知識,高三復習尤其不宜照本宣科,枯燥分析,機械的從課本到課本,從理論到理論,這樣的復習是弱效的。

染色體變異的概念:染色體結構的改變,會使排列在染色體上的基因的數目或排列順序發生改變,而導致性狀的變異。染色體數目的變異可以分為二類:一類是細胞內個別染色體的增加或減少,另一類是細胞內染色體數目以染色體組的形式成倍地增加或減少。對比重難點和概念,不難發現二者是一致的,從基本的概念分析到具體內容的延展,這樣的課堂是緊密相連的,也是有效的。

4、概念是課堂教學的總結

好的課堂小結能夠起到畫龍點睛的作用,指導學生把新舊知識聯系起來,引領學生透過現象看本質,找到知識的精華所在。那么該如何做生物教學的課堂總結呢?以3中的《染色體變異》為例:在學習染色體結構的變異(4種)、染色體數目的變異(1、染色體組2、判斷單倍體、二倍體和多倍體3、特點4、人工誘導法),對比概念,來個總結也是很不錯的。

5、概念是教學反思的基礎

第5篇

關鍵詞:研究型教學;生物化學;典型案例

中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)50-0277-02

研究性教學作為一種有效引導學生主動探究、培養學生實踐能力和創新精神的教學方式,已成為21世紀中國高等教育改革的熱點。所謂研究性教學,就是將課內講授與課外實踐、教師引導與學生自學、教材與閱讀有機結合并達到完整、和諧、統一的教學。研究性教學的本質在于“教”和“學”的全過程都貫穿著研究性的特征,包括教師研究型的“教”和學生研究型的“學”[1]。

生物化學是一門理論性和實驗性完美結合的科學。在其發展過程中,科學家們通過對未知領域內的問題的不斷探索,對生命現象化學本質的揭示,逐步積累形成系統的學科知識體系,這個過程是發現問題與解決問題的高度統一的過程。生物化學課程的教學也就是科學問題探索實踐過程的再現。結合我們十余年教學與科研工作中積累的經驗,就生物化學中的幾個案例談一些研究性教學的體會。

一、“科學實驗再現”型研究型課堂設計

作為一門探究性、實踐性強的學科,在設計研究性教學時,可以循著“提出問題、科學實驗再現、解決問題和自主探究”的模式。如教學案例“DNA是主要的遺傳物質”:

1.提出問題:“如何證明DNA是遺傳物質?”

2.科學實驗再現。重點講述經典的三個實驗。

①1928年,Frederick Griffith利用肺炎雙球菌和老鼠進行的體內轉化實驗,結果證明細菌的遺傳訊息會因為轉化作用而發生改變。②1944年,Avery等人肺炎雙球菌轉化實驗,首次證明DNA是細菌遺傳性狀的轉化因子。③1952年,Hershey和Chase用35S和32P標記的噬菌體T2感染大腸桿菌實驗,證明噬菌體DNA攜帶了噬菌體的全部遺傳信息。

3.解決問題和自主探究。在這一階段,一方面可以讓學生思考和討論,并引導學生了解,自20世紀上半葉三個經典實驗的證明,繼而1953年Wtson和Crick提出了DNA雙螺旋結構,解析了DNA作為遺傳物質的分子機制,自然轉接到后續DNA結構的相關內容的講述。另一方面讓學生自主探究,如:Avery轉化實驗的不足之處是什么;自主設計實驗證明DNA是遺傳物質;DNA是主要的遺傳物質的證明對現代科學技術革命有哪些深遠的影響。

類似的案例如:三聯體遺傳密碼的證明;脂肪酸β氧化途徑的發現等。

二、“物質結構與功能的關系”研究型教學設計

這一類型的典型案例是“蛋白質結構與功能的關系”。在學習了蛋白質的基本結構單位氨基酸、蛋白質的共價結構以及蛋白質的空間結構后,教師通過有效的研究性教學指導,促使學生探索蛋白質的結構與功能的緊密聯系,自主地提出、解釋、解決一些相關的問題?!暗鞍踪|結構與功能的關系”研究性主題承上啟下、知識容量大、開放性強,每個學生都可以通過自主學習有所研究和收獲。

1.教師布置任務,啟動研究。蛋白質多肽鏈上氨基酸的排列方式,即蛋白質的一級結構與功能的關系:包括同源蛋白質的特種差異與生物進化的關系(以細胞色素c為例)、分子?。ㄒ早牭稜钬氀槔?;蛋白質的一級結構改變引起空間構象的變化進而導致功能改變:包括血液凝固的機制、酶原激活的實質以及核糖核酸酶變性與復性實驗;蛋白質空間構象改變引起功能改變:變構現象(以血紅蛋白與氧結合的關系為例)[2]。以上提出的問題不僅僅局限于書本上該章節的內容,它們涵蓋了蛋白質、酶、核酸的相關知識。通過這些問題的探究,不僅可以讓學生深入掌握蛋白質的結構與功能,還可以使學生認識生物體內大分子物質的相互聯系,為后續的物質代謝相互聯系的知識作鋪墊。

2.組織協調,跟蹤指導。教師深入班級,巡回檢查或召開分組會議,聽取匯報,掌握學生的研究過程,督促學生的研究正常開展,及時發現并研究解決存在的問題,答疑解惑,保證研究進度和質量。

3.研究成果展示與交流。學生匯報研究成果,“蛋白質結構與功能的關系”這一章節內容是生物化學教學內容中的重點和難點。蛋白質種類繁多,功能多樣,結構復雜。這部分內容所涉及的知識背景豐富,在課堂上教師要盡可能鼓勵每位同學從不同的視角提出問題,組織同學們進行討論,深化對教材知識的理解,并應用知識解釋身邊的生命現象,學會探索性學習,探索性工作。類似的案例如:DNA的結構與功能的關系;糖鏈的結構與糖生物學等。

三、“例證型”研究型教學案例設計

生物化學是解釋生命現象的化學本質的科學,因而其理論內容與實際緊密聯系,在理論教學時教師常常列舉日常生活中的生命現象以解釋抽象的理論知識,增強學生的理解,同時激發學生濃厚的研究興趣。如:禽流感病毒,其案例應用主要有以下章節[3]。

1.蛋白質的分類。禽流感病毒表面有兩種蛋白質都屬于糖蛋白,一種稱為紅血球凝集素(Hemagglutinin),另一種稱為神經氨酸酶(neuraminidase)。高致病性禽流感病毒H7N9中的“H”指代前者,“N”指代后者。而就目前而言,紅血球凝聚素有18(H1-H18)種形態,神經氨酸酶則有11(N1-N11)種形態。

2.酶的競爭性抑制作用。在酶的競爭性抑制劑中典型的例子是琥珀酸脫氫酶的競爭性抑制劑丙二酸。禽流感防治藥物的開發是酶競爭性抑制機理的完美應用。目前市場上有效的抗流感藥物是羅氏公司獨家生產的達菲,通用名稱為磷酸奧司他韋(Oseltamivirphosphate),化學名稱為(3R,4R,5S)-4-乙酰胺-5-氨基-3(1-乙基丙氧基)-1-環己烯-1-羧酸乙酯。奧司他韋口服后經肝臟和腸道酯酶迅速催化轉化為其活性代謝物奧司他韋羧酸,奧司他韋羧酸的構型與神經氨酸的過渡態相似,能夠競爭性地與流感病毒神經氨酸酶的活位點結合,因而是一種強效的高選擇性的流感病毒NA抑制劑,它主要通過干擾病毒從被感染的宿主細胞中釋放,從而減少流感病毒的傳播。

3.酶的作用機制。“流感酶(Fludase)”是美國NexBio生物制藥公司研發的最新抗流感藥物。與達菲等神經氨酸酶抑制劑類藥物不同,“流感酶”的主要成分是唾液酸酶融合蛋白。它作用的對象是細胞本身,使宿主細胞表面的唾液酸受體失去活性,流感病毒就無法與受體結合,也就無法附著細胞。而達菲等藥物的原理是抑制流感病毒表面的神經氨酸酶,使其無法感染細胞,因此病毒容易發生變異產生耐藥性。流感酶的作用機理可以用來說明酶的誘導契合學說,該學說認為當酶與底物分子結合時,底物分子誘導酶分子構象發生改變,酶的催化基因與底物的反應基因正確結合,形成酶與底物復合物,以利于催化。流感酶能切斷唾液酸的糖鏈,使神經氨酸酶與無法與底物結合發揮催化,則流感病毒無法脫離宿主細胞去感染新的細胞,從而達到預防流感的目的。

4.基因重組。核酸作為遺傳物質有三個功能:一是通過復制將遺傳信息由親代傳遞給子代;二是通過轉錄使遺傳信息在子代得以表達;三是通過變異在自然選擇過程中獲得新的遺傳信息。變異是核酸的核苷酸序列改變的結果,它包括由于核酸損傷和錯配得不到修復而引起的突變,以及由于不同核酸分子之間的交換而引起的遺傳重組。流感病毒的抗原性變異包括抗原漂移和抗原轉變?;螯c突變正是造成病毒抗原漂移的主要因素。抗原轉變的主要原因則是基因重組。如果兩種不同病毒同時感染同一細胞,則可發生基因重組形成新亞型。中國杭州疾控中心和WHO中國流感中心共采集,分析了4個新H7N9甲型禽流感的基因組,并在GISAID數據庫上公布。2013年,南方科技大學生物系賀建奎副教授用這4個基因組以及1193個已知的流感各亞型的基因組,做了一個全面的系統生成樹和進化分析。結果表明,在新H7N9甲型禽流感的8個基因中,表面血凝素蛋白基因來自于H7亞型病毒,神經氨酸酶基因來自H11N9,其余6個內核基因都來自H9N2。也就是說新H7N9甲型禽流感是由這三個病毒的基因重組產生的一個全新的基因。禽流感在近幾年幾乎成為家喻戶曉的名詞,禽流感病毒中也蘊含著豐富的生物化學知識,在教學中充分引導學生發掘,一方面可以取得良好的課堂教學收獲,另一方面讓學生從不同側面了解禽流感,消除對流感病毒的神秘感,建立科學防控流感的信心。類似的案例如反式脂肪酸、各種激素等。

生物化學是生命科學專業學生必須學習的一門重要的學科基礎課。它涉及的內容多、范圍廣、難度大。許多同學在學習時缺乏自信,怯而止步[4]。我們通過以上典型案例的教學實踐證明:生物化學研究型課堂教學改革有效促進了學生探究性學習能力和創新意識。針對不同的內容采取不同的研究型教學模式,不但可以幫助學生更好地理解和掌握生物化學知識,還有助于培養學生的綜合素質,取得教學相長的良好效果。

參考文獻:

[1]劉立軍.關于研究性教學在大學教育中的若干思考[J].天津工業大學學報,2013,32(增刊):187-188.

[2]王鏡巖,朱圣庚,徐長法.生物化學(第3版)[M].北京:高等教育出版社,2002.

第6篇

關鍵詞:動物轉基因;鋅指核酸酶;應用;進展

前言

轉基因在當前的科學研究領域雖然并非新的課題,但是其受矚目的程度有增無減,主要是從特定生物體的基因組內提取所需的目的基因,或者人工合成指定序列的DN段,將其轉入到生物體中,與生物體的基因組重組后,結合人工選育,獲得具有穩定表現特定的遺傳性狀的個體,在新品種的培育方面意義重大。不過,常規意義上的轉基因一般是指植物,如水稻、玉米等,對于動物轉基因的研究尚屬于一個比較新穎的領域。

1鋅指核酸酶概述

鋅指核酸酶(ZincFingerNuclease)屬于一種人工合成酶,其化學本質為蛋白質。鋅指核酸酶是一個由DNA識別結構域以及非特異性核酸內切酶的剪切結構域融合而成的物質,其N末端為鋅指蛋白DNA結構域,包括了一系列的鋅指蛋白,每一個鋅指蛋白都能夠對一個特意的三聯體堿基進行識別和結合;C末端為非特異性核酸酶剪切結構域。相比較同源重組的DNA序列,鋅指核酸酶具有更強的穩定性,而且其內部鋅指結構和DNA強親和性的特點,使得鋅指核酸酶有著非常突出的特異性作用。鋅指核酸酶技術憑借自身能夠特異性識別并切割DNA序列的特點,以及良好的可設計性,被用于基因的定點突變和外源基因的定點整合,是最近幾年發展起來的一種基因修飾技術。鋅指核酸酶技術能夠將一個非特異性的核算內切酶與含有鋅指的結構域結合在一起,實現對于特定序列的切割。理論上,可以利用這種技術對染色體特定片段的刪除,完成突變體的構造或者疾病的治療[1]。在不斷的研究過程中,鋅指核酸酶已經被成功應用于動植物的轉基因研究中,就實際效果而言,具有極高的基因整合效率。而在相關研究實驗中,對特異性的鋅指蛋白(ZFP)進行設計,是最為核心的內容。在針對ZFP識別結構域進行設計時,存在兩種不同的思路,一是寡聚體庫工程法,其所構建的鋅指核酸酶與靶DNA具有較高的親和性及特異性;二是模塊組裝法,即將能夠識別三個連續堿基的鋅指看作模塊,參照目標序列,將不同的模塊拼接在一起。

2鋅指核酸酶在動物轉基因研究中的應用及進展

經過了大量的研究和試驗,鋅指核酸酶技術在動物轉基因的研究中得到了成功應用,取得了相當顯著的進展,其主要體現在以下兩個方面:

2.1基因定點敲除

在傳統轉基因研究中,采用的基因打靶技術雖然比較可靠,但是效率非常低下,在很大程度上阻礙了研究的進展,而鋅指核酸酶技術(下文統稱ZFN)的出現,為動物轉基因的研究提供了一種相當可靠的技術手段。早在2001年,Bibikova等人就利用ZFN的特異識別性能,構建了一個靶基因質粒載體,這種載體與表達ZFN的質粒共同注入到卵母細胞中,發現ZFN能夠切開靶基因,并利用同源重組對切口進行修復。在這個研究的基礎上,他們又利用ZFN技術,敲除了X染色體上存在的yellow基因,同時發現這種變異可以非常穩定的遺傳給后代。上述研究結果使得ZFN技術在動物轉基因的研究中的應用成為了可能。Meng等人在相關研究中,針對斑馬魚血管內皮細胞的生長因子受體基因,設計出了一種ZFNmRAN,將其注入到細胞期的斑馬魚胚胎中,能夠帶來極大的突變效率,雖然同樣存在有脫靶現象,但是相關的研究實驗也從正面表明了可以通過注入mRNA的方式,實現基因打靶[2]。利用專業打靶GGTA1基因,對半乳糖苷酶轉移酶的催化區域中的ZFN進行編碼,可以得到相應的突變個體,產生GGTA1基因敲除的母體,而通過將ZFN電轉染入雄體胚胎成纖維細胞的方式,同樣能夠實現基因打靶,打靶效率在5.7%,產生GGTA1基因敲除的雄體,表明ZFN在雌雄細胞中都能夠起到相應的基因敲除作用,從而為人類基因相關疾病的治療提供了一個良好的模型。

2.2基因定點重組

上述研究均表明,ZFN技術的應用,能夠非常顯著的提升基因靶向敲除的效率,而事實上,其在動物轉基因中取得的進展不止于此。最近的一些研究項目表明,ZFN技術在提高同源重組效率,實現基因定點重組方面同樣有著巨大的作用。Porteus等人將預先構建好的ZFN特異識別序列插入到GFP基因中,然后將其整合到了HEK293細胞中,形成了具備突變型GFP的HEK293穩定細胞系,并利用連接在CMV啟動子上的ZFN表達質粒以及表達野生型GFP同源供體質粒,對穩定細胞系進行轉染。結果顯示,部分細胞中存在的突變GFP得到了修復,這也表明了ZFN技術可以在哺乳動物體細胞中實現基因打靶。另外,2010年,Melanie等針對小鼠Rosa26基因,設計構筑了一對ZFN,將潮霉素基因同源打靶載體、Venus同源打靶載體以及β-半乳糖苷酶分別與ZFN一起注射到了小鼠原核胚胎中,產生了轉基因小鼠,經分析鑒定,同源打靶效率在1.7%-4.5%左右[3]。

3結語

總而言之,大量的研究實驗表明,鋅指核酸酶技術在動物轉基因研究中得到了成功應用,取得了相當的成果,能夠在細胞水平或個體水平上,進行相應的基因敲除和基因重組操作,從而為沒有獲得ES細胞的轉基因動物提供了一種基因操作的可能性。雖然從目前來看,鋅指核酸酶技術在實際應用層面尚存在一些不足,但是相信經過不斷的研究和探索,相關技術必然會愈發完善。

參考文獻:

[1]劉曉,方永志,劉文浩,等.鋅指核酸酶技術在動物轉基因研究中的應用[J].山東農業科學,2013,45(2):135-138.

第7篇

任何事物的知識都有五個層次或者要素:事物的名稱、定義、形象,有關事物的智識或者知識,以及事物本身——這才是知識的真正目標。下面小編給大家分享一些人教版生物必修一知識,希望能夠幫助大家,歡迎閱讀!

人教版生物必修一知識1第一章 走近細胞

第一節 從生物圈到細胞

一、相關概念

細胞:是生物體結構和功能的基本單位。除了病毒以外,所有生物都是由細胞構成的。細胞是地球上最基本的生命系統。

生命系統的結構層次:細胞組織器官系統(植物沒有系統)個體種群群落生態系統生物圈

二、病毒的相關知識

1、病毒(Virus)是一類沒有細胞結構的生物體。

主要特征:

①個體微小,一般在10~30nm之間,大多數必須用電子顯微鏡才能看見;

②僅具有一種類型的核酸,DNA或RNA,沒有含兩種核酸的病毒;

③專營細胞內寄生生活;

④結構簡單,一般由核酸(DNA或RNA)和蛋白質外殼所構成。

2、根據寄生的宿主不同,病毒可分為動物病毒、植物病毒和細菌病毒(即噬菌體)三大類。

根據病毒所含核酸種類的不同分為DNA病毒和RNA病毒。

3、常見的病毒有:人類流感病毒(引起流行性感冒)、SARS病毒、人類免疫缺陷病毒(HIV)[引起艾滋病(AIDS)]、禽流感病毒、乙肝病毒、人類天花病毒、狂犬病毒、煙草花葉病毒等。

第二節 細胞的多樣性和統一性

一、細胞種類:

根據細胞內有無以核膜為界限的細胞核,把細胞分為原核細胞和真核細胞。

二、原核細胞和真核細胞的比較:

1、原核細胞:細胞較小,無核膜、無核仁,沒有成形的細胞核;遺傳物質(一個環狀DNA分子)集中的區域稱為擬核;沒有染色體,DNA不與蛋白質結合;細胞器只有核糖體;有細胞壁,成分與真核細胞不同.

2、真核細胞:細胞較大,有核膜、有核仁、有真正的細胞核;

有一定數目的染色體(DNA與蛋白質結合而成);一般有多種細胞器。

3、原核生物:由原核細胞構成的生物。

如:藍藻、細菌(如硝化細菌、乳酸菌、大腸桿菌、肺炎雙球菌)、放線菌、支原體等都屬于原核生物。

4、真核生物:由真核細胞構成的生物。

如動物(草履蟲、變形蟲)、植物、真菌(酵母菌、霉菌、粘菌)等。

三、細胞學說的建立:

1、1665

英國人虎克(RobertHooke)用自己設計與制造的顯微鏡(放大倍數為40-140倍)觀察了軟木的薄片,第一次描述了植物細胞的構造,并首次用拉丁文cella(小室)這個詞來對細胞命名。

2、1680

荷蘭人列文虎克(A.vanLeeuwenhoek),首次觀察到活細胞,觀察過原生動物、人類、鮭魚的紅細胞、牙垢中的細菌等。

3、19世紀30年代德國人施萊登(Matthias

Jacob Schleiden)、施旺(TheodarSchwann)提出:一切植物、動物都是由細胞組成的。細胞是一切動植物的基本單位。這一學說即“細胞學說(CellTheory)”,它揭示了生物體結構的統一性.

人教版生物必修一知識2第二章 組成細胞的分子

第一節 細胞中的元素和化合物

1、生物界與非生物界具有統一性:組成細胞的化學元素在非生物界都可以找到

2、生物界與非生物界存在差異性:組成生物體的化學元素在細胞內的含量與在非生物界中的含量明顯不同

3、組成生物體的化學元素有20多種

4、在活細胞中含量最多的化合物是水(85%-90%);含量最多的有機物是蛋白質(7%-10%);占細胞鮮重比例最大的化學元素是O、占細胞干重比例最大的化學元素是C.

第二節 生命活動的主要承擔者——蛋白質

一、相關概念:

1、氨基酸:蛋白質的基本組成單位,組成蛋白質的氨基酸約有20種。

2、脫水縮合:一個氨基酸分子的氨基(—NH2)與另一個氨基酸分子的羧基(—COOH)相連接,同時失去一分子水。

3、肽鍵:肽鏈中連接兩個氨基酸分子的化學鍵(—NH—CO—).

4、二肽:由兩個氨基酸分子縮合而成的化合物,只含有一個肽鍵。

5、多肽:由三個或三個以上的氨基酸分子縮合而成的鏈狀結構。

6、肽鏈:多肽通常呈鏈狀結構,叫肽鏈。

二、氨基酸分子通式:

NH2—(R — C H —COOH)

三、氨基酸結構的特點:

每種氨基酸分子至少含有一個氨基(—NH2)和一個羧基(—COOH),并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上(如:有—NH2和—COOH但不是連在同一個碳原子上不叫氨基酸);R基的不同導致氨基酸的種類不同。

四、蛋白質多樣性的原因:

組成蛋白質的氨基酸數目、種類、排列順序不同,多肽鏈空間結構千變萬化。

五、蛋白質的主要功能(生命活動的主要承擔者):

1、構成細胞和生物體的重要物質,如肌動蛋白;

2、催化作用:如酶;

3、調節作用:如胰島素、生長激素;

4、免疫作用:如抗體,抗原;

5、運輸作用:如紅細胞中的血紅蛋白。

六、有關計算:

1、肽鍵數

= 脫去水分子數 = 氨基酸數目-肽鏈數

2、至少含有的羧基(—COOH)或氨基數(—NH2)

= 肽鏈數

第三節 遺傳信息的攜帶者——核酸

1、核酸的種類:脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。

2、核酸:是細胞內攜帶遺傳信息的物質,對于生物的遺傳、變異和蛋白質的合成具有重要作用。

3、組成核酸的基本單位是:核苷酸,是由一分子磷酸、一分子五碳糖(DNA為脫氧核糖、RNA為核糖)和一分子含氮堿基組成;

組成DNA的核苷酸叫做脫氧核苷酸,組成RNA的核苷酸叫做核糖核苷酸。

4、DNA所含堿基有:腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)和胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)

5、RNA所含堿基有:腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)和胞嘧啶(C)、尿

嘧 啶(U)

6、核酸的分布:真核細胞的DNA主要分布在細胞核中;

線粒體、葉綠體內也含有少量的DNA;RNA主要分布在細胞質中。

第四節 細胞中的糖類和脂質

一、相關概念:

1、糖類:是主要的能源物質;主要分為單糖、二糖和多糖等;

2、單糖:是不能再水解的糖.如葡萄糖;

3、二糖:是水解后能生成兩分子單糖的糖;

4、多糖:是水解后能生成許多單糖的糖.多糖的基本組成單位都是葡萄糖;

5、可溶性還原性糖:葡萄糖、果糖、麥芽糖等。

二、糖類的比較

三、脂質的比較

第五節 細胞中的無機物

一、有關水的知識要點

二、無機鹽(絕大多數以離子形式存在)功能:

1、構成某些重要的化合物,如:葉綠素、血紅蛋白等

2、維持生物體的生命活動(如動物缺鈣會抽搐)

3、維持酸堿平衡,調節滲透壓.

人教版生物必修一知識3第三章 細胞的基本結構

第一節 細胞膜——系統的邊界

一、細胞膜的成分:主要是脂質(約50%)和蛋白質(約40%)還有少量糖類(約2%--10%)。

二、細胞膜的功能:

1、將細胞與外界環境分隔開

2、控制物質進出細胞

3、進行細胞間的信息交流

三、植物細胞還有細胞壁,主要成分是纖維素和果膠,對細胞有支持和保護作用;其性質是全透性的。

第二節 細胞器——系統內的分工合作

一、相關概念:

1、細胞質:在細胞膜以內、細胞核以外的原生質,叫做細胞質。

細胞質主要包括細胞質基質和細胞器。

2、細胞質基質:細胞質內呈液態的部分是基質,是細胞進行新陳代謝的主要場所。

3、細胞器:細胞質中具有特定功能的各種亞細胞結構的總稱。

二、細胞器的比較

1、線粒體:(呈粒狀、棒狀,具有雙層膜,普遍存在于動、植物細胞中,內有少量DNA和RNA內膜突起形成嵴,內膜、基質和基粒中有許多種與有氧呼吸有關的酶),線粒體是細胞進行有氧呼吸的主要場所,生命活動所需要的能量,大約95%來自線粒體,是細胞的“動力車間”。

2、葉綠體:(呈扁平的橢球形或球形,具有雙層膜,主要存在綠色植物葉肉細胞里),葉綠體是植物進行光合作用的細胞器,是植物細胞的“養料制造車間”和“能量轉換站”,(含有葉綠素和類胡蘿卜素,還有少量DNA和RNA,葉綠素分布在基粒片層的膜上,在片層結構的膜上和葉綠體內的基質中,含有光合作用需要的酶)。

3、核糖體:橢球形粒狀小體,有些附著在內質網上,有些游離在細胞質基質中,是細胞內將氨基酸合成蛋白質的場所。

4、內質網:由膜結構連接而成的網狀物,是細胞內蛋白質合成和加工,以及脂質合成的“車間”。

5、高爾基體:在植物細胞中與細胞壁的形成有關,在動物細胞中與蛋白質(分泌蛋白)的加工、分類運輸有關。

6、中心體:每個中心體含兩個中心粒,呈垂直排列,存在于動物細胞和低等植物細胞,與細胞的有絲分裂有關。

7、液泡:主要存在于成熟植物細胞中,液泡內有細胞液。

化學成分:有機酸、生物堿、糖類、蛋白質、無機鹽、色素等。有維持細胞形態、儲存養料、調節細胞滲透吸水的作用。

8、溶酶體:有“消化車間”之稱,內含多種水解酶,能分解衰老、損傷的細胞器,吞噬并殺死侵入細胞的病毒或病菌。

三、分泌蛋白的合成和運輸:

核糖體(合成肽鏈)內質網(加工成具有一定空間結構的蛋白質)高爾基體(進一步修飾加工)囊泡細胞膜細胞外

四、生物膜系統的組成:包括細胞器膜、細胞膜和核膜等。

第三節 細胞核——系統的控制中心

一、細胞核的功能:

是遺傳信息庫(遺傳物質儲存和復制的場所),是細胞代謝和遺傳的控制中心;

二、細胞核的結構:

1、染色質:由DNA和蛋白質組成,染色質和染色體是同樣物質在細胞不同時期的兩種存在狀態。

2、核膜:雙層膜,把核內物質與細胞質分開。

3、核仁:與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關。

4、核孔:實現細胞核與細胞質之間的物質交換和信息交流。

人教版生物必修一知識4第四章 細胞的物質輸入和輸出

第一節 物質跨膜運輸的實例

一、滲透作用:水分子(溶劑分子)通過半透膜的擴散作用。

二、原生質層:細胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細胞質。

三、發生滲透作用的條件:

1、具有半透膜

2、膜兩側有濃度差

四、細胞的吸水和失水:

外界溶液濃度>細胞內溶液濃度細胞失水

外界溶液濃度

第二節 生物膜的流動鑲嵌模型

一、細胞膜結構:磷脂 蛋白質 糖類

二、結構特點:具有一定的流動性;功能特點:選擇透過性

第三節 物質跨膜運輸的方式

一、相關概念:

1、自由擴散:物質通過簡單的擴散作用進出細胞。

2、協助擴散:進出細胞的物質要借助載體蛋白的擴散。

3、主動運輸:物質從低濃度一側運輸到高濃度一側,需要載體蛋白的協助,同時還需要消耗細胞內化學反應所釋放的能量。

二、自由擴散、協助擴散和主動運輸的比較

三、離子和小分子物質主要以被動運輸(自由擴散、協助擴散)和主動運輸的方式進出細胞;大分子和顆粒物質進出細胞的主要方式是胞吞作用和胞吐作用。

人教版生物必修一知識5第五章 細胞的能量供應和利用

第一節 降低化學反應活化能的酶

一、相關概念:

1、新陳代謝:是活細胞中全部化學反應的總稱,是生物與非生物最根本的區別,是生物體進行一切生命活動的基礎。

2、細胞代謝:細胞中每時每刻都進行著的許多化學反應。

3、酶:是活細胞(來源)所產生的具有催化作用(功能:降低化學反應活化能,提高化學反應速率)的一類有機物。

4、活化能:分子從常態轉變為容易發生化學反應的活躍狀態所需要的能量。

二、酶的發現:

1、1783年,意大利科學家斯巴蘭讓尼用實驗證明:胃具有化學性消化的作用;

2、1836年,德國科學家施旺從胃液中提取了胃蛋白酶;

3、1926年,美國科學家薩姆納通過化學實驗證明脲酶是一種蛋白質;

4、20世紀80年代,美國科學家切赫和奧特曼發現少數RNA也具有生物催化作用。

三、酶的本質:

大多數酶的化學本質是蛋白質(合成酶的場所主要是核糖體,水解酶的酶是蛋白酶),也有少數是RNA。

四、酶的特性:

1、高效性:催化效率比無機催化劑高許多;

2、專一性:每種酶只能催化一種或一類化合物的化學反應;

3、酶需要較溫和的作用條件:在最適宜的溫度和pH下,酶的活性最高。

溫度和pH偏高和偏低,酶的活性都會明顯降低。

第二節 細胞的能量“通貨”——ATP

一、ATP的結構簡式:

ATP是三磷酸腺苷的英文縮寫,結構簡式:A-P~P~P,其中:A代表腺苷,P代表磷酸基團,~代表高能磷酸鍵,-代表普通化學鍵。

注意:ATP的分子中的高能磷酸鍵中儲存著大量的能量,所以ATP被稱為高能化合物。這種高能化合物化學性質不穩定,在水解時,由于高能磷酸鍵的斷裂,釋放出大量的能量。

二、ATP與ADP的轉化

第三節ATP的主要來源——細胞呼吸

一、相關概念:

1、呼吸作用(也叫細胞呼吸):指有機物在細胞內經過一系列的氧化分解,最終生成二氧化碳或其它產物,釋放出能量并生成ATP的過程。

根據是否有氧參與,分為:有氧呼吸和無氧呼吸。

2、有氧呼吸:指細胞在有氧的參與下,通過多種酶的催化作用下,把葡萄糖等有機物徹底氧化分解,產生二氧化碳和水,釋放出大量能量,生成ATP的過程。

3、無氧呼吸:一般是指細胞在無氧的條件下,通過酶的催化作用,把葡萄糖等有機物分解為不徹底的氧化產物(酒精、CO2或乳酸),同時釋放出少量能量的過程。

4、發酵:微生物(如:酵母菌、乳酸菌)的無氧呼吸。

二、有氧呼吸的總反應式:

C6H12O6 + 6O2——>6CO2 + 6H2O +能量

三、無氧呼吸的總反應式:

C6H12O6——>2C2H5OH(酒精)+ 2CO2+少量能量

C6H12O6——>2C3H6O3(乳酸)+少量能量

四、有氧呼吸過程(主要在線粒體中進行)

五、有氧呼吸與無氧呼吸的比較

六、影響呼吸速率的外界因素:

1、溫度:溫度通過影響細胞內與呼吸作用有關的酶的活性來影響細胞的呼吸作用。

溫度過低或過高都會影響細胞正常的呼吸作用。在一定溫度范圍內,溫度越低,細胞呼吸越弱;溫度越高,細胞呼吸越強。

2、氧氣:氧氣充足,則無氧呼吸將受抑制;

氧氣不足,則有氧呼吸將會減弱或受抑制。

3、水分:一般來說,細胞水分充足,呼吸作用將增強.但陸生植物根部如長時間受水浸沒,根部缺氧,進行無氧呼吸,產生過多酒精,可使根部細胞壞死。

4、CO2:環境CO2濃度提高,將抑制細胞呼吸,可用此原理來貯藏水果和蔬菜。

七、呼吸作用在生產上的應用:

1、作物栽培時,要有適當措施保證根的正常呼吸,如疏松土壤等。

2、糧油種子貯藏時,要風干、降溫,降低氧氣含量,則能抑制呼吸作用,減少有機物消耗。

3、水果、蔬菜保鮮時,要低溫或降低氧氣含量及增加二氧化碳濃度,抑制呼吸作用。

第四節 能量之源——光與光合作用

一、相關概念:

1、光合作用:綠色植物通過葉綠體,利用光能,把二氧化碳和水轉化成儲存著能量的有機物,并釋放出氧氣的過程。

二、光合色素(在類囊體的薄膜上)

三、光合作用的探究歷程:

1、1648年海爾蒙脫(比利時),把一棵2.3kg的柳樹苗種植在一桶90.8kg的土壤中,然后只用雨水澆灌而不供給任何其他物質,5年后柳樹增重到76.7kg,而土壤只減輕了57g。

指出:植物的物質積累來自水

2、1771年英國科學家普里斯特利發現,將點燃的蠟燭與綠色植物一起放在密閉的玻璃罩內,蠟燭不容易熄滅。

將小鼠與綠色植物一起放在玻璃罩內,小鼠不容易窒息而死,證明:植物可以更新空氣。

3、1785年,由于空氣組成的發現,人們明確了綠葉在光下放出的氣體是氧氣,吸收的是二氧化碳。

1845年,德國科學家梅耶指出,植物進行光合作用時,把光能轉換成化學能儲存起來。

4、1864年,德國科學家把綠葉放在暗處理的綠色葉片一半暴光,另一半遮光。

過一段時間后,用碘蒸氣處理葉片,發現遮光的那一半葉片沒有發生顏色變化,曝光的那一半葉片則呈深藍色。證明:綠色葉片在光合作用中產生了淀粉。

5、1880年,德國科學家思吉爾曼用水綿進行光合作用的實驗。

證明:葉綠體是綠色植物進行光合作用的場所,氧是葉綠體釋放出來的。

6、20世紀30年代美國科學家魯賓卡門采用同位素標記法研究了光合作用。

第一組相植物提供H218O和CO2,釋放的是18O2;第二組提供H2O和C18O,釋放的是O2。光合作用釋放的氧全部來自來水。

四、葉綠體的功能:

葉綠體是進行光合作用的場所。在類囊體的薄膜上分布著具有吸收光能的光合色素,在類囊體的薄膜上和葉綠體的基質中含有許多光合作用所必需的酶。

五、影響光合作用的外界因素主要有:

1、光照強度:在一定范圍內,光合速率隨光照強度的增強而加快,超過光飽合點,光合速率反而會下降。

2、溫度:溫度可影響酶的活性。

3、二氧化碳濃度:在一定范圍內,光合速率隨二氧化碳濃度的增加而加快,達到一定程度后,光合速率維持在一定的水平,不再增加。

4、水:光合作用的原料之一,缺少時光合速率下降。

六、光合作用的應用:

1、適當提高光照強度;

2、延長光合作用的時間;

3、增加光合作用的面積——合理密植,間作套種;

4、溫室大棚用無色透明玻璃;

第8篇

【關鍵詞】共振光散射技術;藥物分析

共振光散射(resonancelightscattering,RLS)是利用普通熒光分光光度法對散射光進行測量的一種散射光分析技術[1]。該技術由于其簡單、快速、靈敏的分析特點,吸引了生命科學、分析化學、環境科學、材料科學等領域的分析工作者對其理論和應用進行了深入的研究,促進了分析學科內部各個分支之間的聯系,尤其是在生化領域已經取得一定的研究成果[2]。

光散射現象廣泛存在于光與粒子相互作用的過程中,當介質中粒子的直徑(d)與入射光波長(λ0)存在d≤0.05λ0時,產生的是以瑞利(Rayleigh)散射為主的分子散射光[3]。根據RLS理論可以得到散射光強度與散射粒子的濃度c成正比的關系,即IRLS=Kcb。據此可以用于大分子物質溶液的分析測定[1]。

RLS分析法靈敏度高,操作簡單方便,可通過普通熒光分光光度計同步掃描得到完整的RLS特征光譜和相應RLS峰。由于RLS法源于Rayleigh散射光吸收光譜,它對分子結構大小和形狀(如球形、鏈形、無規則線團等)、電荷分布、鍵合性質等研究還能提供新的、更豐富的信息。近年來的研究證明,RLS法還可用于痕量金屬、表面活性劑以及納米材料[4,5]等方面的研究測定。該方法一般不需要對樣品進行復雜的化學預處理,避免了一系列煩瑣的操作程序,而直接將處理好的樣品溶液置于普通的熒光分光光度計中進行測定即可。

1體液中生物大分子的測定

1.1蛋白質

蛋白質的功能很多,與生命的起源和生物的進化、細胞結構、病毒、免疫、酶、激素、物質的遺傳等有密切的聯系,它是生命現象的物質基礎。蛋白質定量測定是生物化學和生命學科中經常涉及的分析內容,在臨床醫學中也有重要應用。目前,蛋白質測定方法主要有Lowry法[6],Bradford法[7],Biuret法[8],BromoeersolGreen法[9]與Bormophenolblue法[10]等。Pasetmack[1]將RLS技術用于測定微量蛋白質以來,RLS法分析技術以其方法簡單、快速、靈敏度高,在生物大分子分析測定研究中的報道日益增多,靈敏度可達納克級[11]。

黃承志等研究了陰離子表面活性劑羅丹明B(RhodamineB,RhB)與十二烷基硫酸鈉(SDS)?駁鞍字侍逑檔?RLS光譜特征。實驗發現,SDS與HSA(humanserumalbumin,HSA)結合后再與RhB作用,其散射光強度增強。且RLS增強的程度與蛋白的濃度在一定范圍內呈線性關系。據此,建立了一種測定人血清中總蛋白質的新方法[12]。胡之德等基于在pH2.11的酸性溶液中,聚乙二醇辛基苯基醚(OP)對亮麗春紅5R?駁鞍字侍逑檔?RLS信號有強烈的增敏現象,建立了OP?駁鞍字濕擦晾齟漢?5R三元體系測定人血清中蛋白質濃度的新方法。該體系對人血清白蛋白檢測的線性范圍在0.0~10.0pg?mL-1之間,檢測限為5.0ng?mL-1,檢測實際樣品的回收率在97.80%~109.62%之間,方法令人滿意[13]。王錫寧等利用RLS技術測定白蛋白、紅蛋白。研究了間苯二酚黃??OP?駁鞍字侍逑?RLS光譜特性,確定了在340.0nm處,pH2.40,間苯二酚黃濃度為2.3×10-5mol?L-1,OP的濃度為3.0×10-5mol?L-1時為最佳反應條件,據此建立了一種靈敏度高的測定蛋白質的新方法[14]。薛蓓等研究了流動注射(FIA)??RLS技術聯用在線測定人血清中蛋白質含量。以SDS為熒光探針,利用未曾報道過的RLS與FIA聯用檢測人血清樣品中蛋白質含量。與單純用RLS法測定比較,分析時間由40min縮短至1min,RLS信號的重現性得到了顯著改善,提高了實驗的靈敏度和重現性[15]。梁宏等在普通熒光分光光度計上選擇合適的激發光和發射光通帶寬度,利用RLS技術,研究了生理pH值(7.43±0.02),25℃下,金(Ⅲ)與血清白蛋白的相互作用。首次觀測到金(Ⅲ)對血清白蛋白的RLS強度隨著金(Ⅲ)濃度增加而降低。結果表明,金(Ⅲ)與血清白蛋白的結合會破壞血清白蛋白分子聚集,使血清白蛋白中的二硫橋鍵斷裂,導致白蛋白分子趨于松散,散射截面積減小,表現為RLS強度降低[16]。

1.2核酸

核酸是遺傳信息的載體和基因表達的物質基礎,在生物的生長、發育等活動中具有十分重要的作用。目前核酸分析測定的方法主要有分光光度法、熒光光度法、化學發光法、探針技術法、免疫分析法等,其中分光光度法[17]和熒光光度法[18]使用較多。紫外分光光度法操作簡單,但由于靈敏度低,測定的干擾因素多,使其在應用上受到了限制;熒光分析法具有選擇性好和靈敏度高,但熒光試劑價格昂貴,而且部分熒光試劑有致癌活性。針對上述情況,RLS法因操作簡便快速,靈敏度高,試劑無毒性等優勢,在核酸分析中也得到了廣泛的應用。

黃承志等利用溴化十六烷基三甲銨(cetyltrime??thylammonsiumbromide,CTMAB)是陽離子表面活性劑,核酸因帶有大量的磷酸根而帶負電荷的特性,證明了CTMAB和核酸通過靜電引力共吸附到液/液界面上形成兩性復合物,導致強烈增加的全內反射共振光散射(totalinternalreflectedresonancelightscattering,TIR??RLS)信號,TIR??RLS信號強度與核酸的濃度呈線性[19]。劉紹璞等研究了5種陽離子表面活性劑與核酸反應的RLS光譜[20]。陳展光等首次利用諾氟沙星做為RLS光譜探針,測定了葉綠體脫氧核糖核酸(ctDNA)。在pH5.87的BR(Britton??Robinson)緩沖溶液中,波長405.5nm處出現最大RLS峰,ctDNA的線性響應范圍為0.02~2.30μg?mL-1,檢測限為1.2ng?mL-1。還合成了希夫堿試劑三??(2??(鄰羥基苯基亞甲氨基)乙基)胺,并且研究了其與核酸在鹽酸介質中的反應。對希夫堿劑三??(2??(鄰羥基苯基亞甲氨基)乙基)胺??DNA體系的研究發現,在393.0nm處增加的RLS強度與核酸的濃度成線性關系(ctDNA,0.01~4.50μg?mL-1;fsDNA,0.01~5.00μg?mL-1)。ctDNA的檢測限是1.4ng?mL-1,fsDNA的檢測限是2.1ng?mL-1。結果與紫外?部杉?分光光度法測得結果一致[21]。林楓等研究在pH4.0介質中加入DNA和陽離子表面活性劑可使二甲酚橙的RLS增強,據此建立了以二甲酚橙為分子探針測定DNA的分析方法,適用于合成樣品中的DNA測定[22]。

2在化學藥分析中的應用

黃承志等利用具有雙親性的RhB??CTMAB全內反射共振光散射法測定肝素,肝素通過與RhB和CTMAB相互作用形成三元雙親性的復合物RhB?哺嗡鬲?CTMAB,而被RhB和CTMAB協同吸附在水/四氯化碳(H2O/CCl4)界面上,引起強烈的TIR??RLS增強信號用于肝素的測定[19]。陳展光等在氧氟沙星?曹縊刈?3B體系中發現,pH5.09的BR緩沖溶液中,在439.5nm處,0.10~2.50μg?mL-1范圍內的氧氟沙星與增加的RLS強度成線性關系。與此同時,在pH6.90,405.0nm處,0.05~3.00μg?mL-1范圍內的氧氟沙星與RLS強度成線性關系,檢測限分別為0.013μg?mL-1,0.021μg?mL-1[21]。氧氟沙星?曹縊刈?3B體系可用于人體的氧氟沙星血藥濃度測定。還建立了人血清中抗菌類四季銨化合物的RLS技術檢測方法[23]。陳展光等,建立的二溴羥基苯基熒光酮(DBHPF)?睬?通(Triton)X??100?差獾墓艙窆饃⑸涔餛仔綠逑擔?分析測定了中藥、頭發以及水中的微量鉬[21]。劉云富等研究發現在硫酸介質中,砷鉬雜多酸與堿性染料RhB締合導致RhB體系的RLS強度減弱,在一定濃度范圍內,砷(Ⅴ)的含量與體系減弱的RLS強度成線性關系,據此建立了RLS技術測定砷(Ⅴ)的新方法[24]。

3在中藥分析中的應用

黃承志等,研究了熒光素(Flu)?殘¢藜?(BE)全內反射共振光散射法測定小檗堿。采用TIR??RLS技術通過Flu與BE在水/1,2,二氯乙烷(H2O/DCE)界面反應研究了BE在界面上的特性。Flu與BE形成雙親性的復合物,在H2O/DCE界面富集,并引起強烈增加的TIR??RLS信號,最大吸收波長位于373.0nm,所得信號強度在一定范圍內與BE濃度成正比關系,檢測限為1.3ng?mL-1。本方法與藥典使用的HPLC方法對照靈敏度有所提高[19]。張憶華等,在pH為10.0的Tris緩沖溶液中建立了綠原酸??CTMAB??ctDNA體系,實驗表明,440.0nm處增強的RLS光強度(ΔIRLS)穩定,在0.002~0.10μg?mL-1的濃度范圍內,體系ΔIRLS與ctDNA的濃度具有良好的線性關系,檢測限為0.6ng?mL-1。在厚樸酚??CTMAB??ctDNA體系中,選擇pH值為10.0的Tris緩沖溶液來控制反應體系的酸度,356.0nm作為定量分析的波長。在0.02~1.00μg?mL-1的濃度范圍內,ΔIRLS與ctDNA的濃度具有良好的線性關系。在最佳反應條件,320.0nm處,pH10.0時,兒茶素??CTMAB??ctDNA體系在0.02~1.00μg?mL-1的濃度范圍內,ΔIRLS與ctDNA的濃度成線性關系。類似的實驗還有山柰酚??CTMAB??ctDNA體系。此外,張憶華還研究了三價稀土離子與槲皮素、山柰酚所形成的絡合物的RLS光譜,研究了ctDNA對它的淬滅作用。建立了Tb3+/Eu3+?查紋に鬲?ctDNA體系以及Tb3+/Eu3+?采借頭營?ctDNA體系,結果表明,槲皮素與山柰酚通過配位作用與Tb3+/Eu3+結合,引起體系RLS光強度的增加,而當加入ctDNA后,體系的RLS光強度降低,原因是ctDNA結構中的磷酸骨架可以與Tb3+和Eu3+發生螯合作用,導致溶液中ctDNA和山柰酚與Tb3+/Eu3+的競爭配位。該方法取得了明顯的實驗成果[25]。新晨

4結語

由于RLS技術是建立在普通光譜法基礎上,分析結果雖然是物質的散射光譜信息,但物質形態特征等卻不能被獲取。基于此問題,一種結合顯微成像技術的共振光散射成像技術被建立起來,對生物大分子的聚集形態進行了深入的研究和探討[26],儀器的性能和工作條件對所獲信號影響大。由于RLS光譜在較大光譜通帶下獲得,因而不利于光譜精細結構的研究。雖然我們知道散射光強度與散射粒子濃度有關,但出發點是從同步光譜開始的,顯然其測定公式推導并未涉及RLS的散射本質。因此,用于分析化學的RLS技術原理與定量基礎尚未有定論。雖然RLS技術作為一種新興的分析測定技術存在一些不足,但隨著RLS技術理論和應用上研究的深入,使RLS技術不斷朝著痕量、高效、微觀和自動化方向發展,極大地提高了RLS技術分析法的靈敏度,選擇性和特異性,應用領域不斷擴大。已報道的有關藥物的RLS分析方法主要涉及如下藥物:肝素[27]、地喹氯銨[23]、鹽酸小檗堿[28]、多糖[29]、蘆丁[30]、氨基糖苷抗生素[31]、青霉素[32]等。除了一些常規的測定藥物的RLS方法之外,近幾年還發展了以下幾種方法[12]:RLS成像技術、FIA??RLS技術、雙波長比率RLS技術等。RLS技術以其更靈敏、更方便,不需要熒光物質的特定體系等優勢,必將更好地為藥物分析測試服務。

【參考文獻】

[1]PASTERNACKRF,COLLINGSPJ.Resonancelightscattering:Anewtechniqueforstudyingchromophoreaggregation[J].Science,1995,269:935-939.

第9篇

關鍵詞:分子生物學;農學學科;分子育種

中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2017)16-0201-02

分子生物學是21世紀最具創新性和活力的學科,它主要講授生物學領域的基礎知識和最新研究進展,如:核酸、RNA和蛋白質的結構和功能、遺傳信息的表達與調控、轉基因等[1]。通過本課程的學習,可以促使農科學生從分子水平上認知生命現象的本質,增強同學們探索生命現象本質的興趣。更為重要的是,本課程能讓同學們掌握現代分子生物學的基本理論和技術,為其他專業課的學習和今后的發展奠定基礎。生物技術是推動現代農業向前發展的重要引擎,掌握基本的生物學理論和技術能促進農科學生的就業,并為他們將來從事生命科學的相關研究打下堅實的基礎。同時,我們也應該看到,分子生物學在實際的教學過程中存在眾多的問題,如基礎知識點量大、新知識涌現快、課時嚴重不足等,以上種種問題直接導致分子生物學的教學工作困難重重。僅憑借傳統的教學手段和方法已經很難適應市場對新時代畢業生的要求,教學改革勢在必行[2]。本文將結合本人學習和教授分子生物學中的經歷和經驗,對如何提高和改進分子生物學的教學工作提出以下四方面的觀點。

一、優化章節教學內容、突出基礎性

傳統的分子生物學課本通常會包括:核酸結構與功能、DNA到RNA、mRNA到蛋白質、分子生物學研究技術和方法、原核基因的表達調控、真核基因的表達調控、疾病與人類健康、基因與發育、基因組與比較基因組學等章節。要想在32個課堂教學的學時內完成這些內容的教學,幾乎是不可能的,即使能夠講完這些章節,上課效果也會大打折扣,因此需要對全部講授內容進行有目的精簡和優化。

《生物化學》和《遺傳學》也是農科本科生的必修課程,且這兩門課程與《分子生物學》課程的教學內容有交叉,例如核酸和蛋白質的結構等。因此在有限的學時內講授《分子生物學》課時,就需要根據農學專業的前修課程,進行相關調整和整合。根據內容的基礎性和重要性,將全部內容整合成如下章節:核酸的結構與功能、DNA的表達與調控、RNA的翻g與調控、基因組與比較基因組學。其中“核酸的結構與功能”在《生物化學》課程中有大量講解,因此,此章節可以降低為6個學時;“DNA的表達與調控”章節的內容涉及mRNA水平上的調控、真核生物的表達調控、原核生物的表達調控等內容,內容較多,涉及基礎知識點較多,對后續專業課和學生繼續深造有較大影響,應分配12個學時;“RNA的翻譯與調控”涉及mRNA的翻譯過程、翻譯過程調控機理、原核生物和真核生物的翻譯調控,本章節也是本課程的重要章節,對后續專業課和繼續深造有較大影響,涉及較多前沿知識點,應分配10個學時;“基因組與比較基因組學”涉及測序等現代技術,是大多數同學們從未涉及到的知識,起到承前啟后的作用,所以應選取此章節進行講解,并分配4個學時。

二、合理化實驗教學、突出實用性

實驗設計的原則是:突出基礎性、與課堂知識的關聯性、不同實驗間的連續性,最重要的是要有實用性,且是目前農學專業研究生所用的主流實驗技術。只有實用的實驗技術才能滿足農學本科畢業生將來的工作和進一步深造的需求,只有基礎性的實驗才能加深同學們對于基礎理論的理解,并為他們自主設計實驗提供技術支撐?;谝陨显瓌t,我們設計了以下分子生物學實驗內容及學時分配:重組質粒的構建(2學時)、質粒轉化(3學時)、大腸桿菌培養(2學時)、質粒提?。?學時)、質粒酶切(2學時)、目的基因的瓊脂糖分離(3學時)、分離目的基因的處理及測序(2學時)。這個系列的實驗包括了生物工程的質粒重組、轉化、菌培養、質粒提取、酶切、電泳、測序,基本涵蓋了分子生物學知識獲取的全部重要實驗和分析技術,有助于加深同學們對相關知識點的理解,并為同學們的自主實驗設計提供技術支撐。

三、應用微信、QQ等社交軟件傳授知識、突出趣味性

同學們都是新世紀成長起來的年輕人,對待新鮮事物容易接受,因此能否借助現代社交軟件(如微信、QQ等)傳授知識,是能否真正將知識灌輸給同學們的關鍵?!拔⑿拧焙汀癚Q”軟件是目前中國最流行的社交軟件,而智能手機的普及推動了利用這些軟件進行信息交流的全天候化。教授一門課程時要求全體同學們加為“微信”和“QQ”好友,然后就可以利用“微信”里的“朋友圈”和“QQ”里的“好友動態”全天候的給同學們灌輸知識。

當然利用社交軟件灌輸知識不能采取和課堂授課同樣的內容,只有的信息有“趣味性”,才能引起同學們的興趣,才最終起到輔助課堂教學并推動本門課程學習的目的。例如轉發以下話題:“一個細胞引發的慘?。?016-07-26,丁香園)”;“紅杏出墻――肥胖易感基因FTO的家丑(2014-03-14,丁香園)”;“清華大學一實驗室發生爆炸,博士后不幸死亡(2015-12-18,澎湃新聞)”警醒同學們的安全意識。

四、結合就業市場需求、突出前瞻性

農學專業學生未來的工作去向主要有以下幾種:(1)考研;(2)本專業企事業單位;(3)本專業私人企業;(4)非本專業工作。對于從事本專業工作的同學,《分子生物學》的學習可能幫助他們考研和更快的開展相關工作;對于從事非本專業工作的同學,本課程的學習能拓寬他們的視野和眼界。因此,農學本科專業的《分子生物學》教學應立足于本專業未來的就業市場,而必須區別于其他專業的課程內容,并且突出前瞻性。

總之,《分子生物學》是高等學校農學專業重要的基礎性課程,是很多后續課程的基石,授課效果的好壞對農學專業學生后續的發展至關重要。因此,我們在該課程的教授過程中,要不斷探索和總結,以授課內容能否適應現代社會的發展和需求為評價標準。通過對教學內容的不斷優化、實用性建設、新傳授方法應用及接近市場需求,能培養出基礎扎實、適應性強、能快速適應社會需求的新世紀人才。我將始終以“生以求知為樂,師以從教為榮”[3]作為自己的座右銘,時刻“自省吾身”并不斷學習和求索,在高等教育的舞臺上散發出自身的光芒。

參考文獻:

[1]朱玉賢.現代分子生物學[M].第4版.北京:高等教育出版社,2012.

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