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陈阅增普通生物学第3版课后答案

第一章.绪论

1 .生命体细胞作为基本单位的组构,有哪些重要的特点?

细胞是生命的基本单元。生物有机体(除病毒外)都是由细胞组成的。细胞由一层质膜包被:质膜将细胞与环境分隔开来,并成为它与环境之间进行物质与能量转换的关口。在化学组成上,细胞与无生命物体的不同在于细胞中除了含有大量的水外,还含有种类繁多的有机分子,特别是起关键作用的生物大分子:核酸、蛋白质、多糖、脂质。由这些分子构成的细胞是结构异常复杂且高度有序的系统,在一个细胞中除了可以进行生命所需要的全部基本新陈代谢活动外,还各有特定的功能。整个生物体的生命活动有赖于其组成细胞的功能的总和。

2 . 分类阶元和界的划分?生物分界代表性人物?如二界系统为瑞典林奈。

界、门、纲、目、科、属、种(递减)

林奈:二界系统、海克尔:原生生物界惠特克:五界(原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界、动物界)

3 .在五界系统中,为什么没有病毒?

五界系统根据细胞结构和营养类型将生物分为五界,病毒不具细胞形态,由蛋白质和核酸组成,没有实现新陈代谢所必需的基本系统,不包含在五界系统中。

4 .在二界或三界系统中,细菌、真菌均隶属于植物界,在五界系统中,它们都从植物界中划出来,或独立或为原核生物界和真菌,这样做的理由是什么?

二界系统中,细菌和蓝藻属于植物界,但是它们的细胞结构显然处于较低水平,它们没有完整的细胞核(染色体是一个环状的DNA 分子,没有核膜), 也没有线粒体、高尔基体等细胞器。蓝藻和某些细菌有光合作用,但不应因此就把它们放入植物界。它们有光合作用只是说明生命在进化到原核生物阶段就有利用光能,进行光合作用的能力。真菌是是进化的产物,腐食营养,独立为真菌界。

6 .分子生物学的发展如何深化和发展了人们关于生物界统一性的认识?

分子生物学告诉我们,所有生物的细胞是由相同的组分如核酸、蛋白质、多糖等分子所构建的。细胞内代谢过程中每一个化学反应都是由酶所催化的,而酶是一种蛋白质。所有的蛋白质都由20 种氨基酸以肽键的方式连接而成。各种不同蛋白质的功能是由蛋白质长链中氨基酸的序列决定的。所有生物的遗传物质都是DNA 或RNA 。所有DNA 都是由相同的4 种核苷酸以磷酸二酯键的方式连接而成的长链。2 条互补的长链形成DNA 双螺旋分子。沿着DNA 长链的核苷酸序列决定蛋白质长链上氨基酸的序列,进而为每一个物种、每一个生物体编制蓝图。生物体的代谢、生长、发育等过程都受到来自DNA 的信息的调控。在所有的生物中,遗传信息的方向是相同的,使用的是同一种遗传密码。这些事实使人们进一步认识到DNA→RNA →蛋白质的遗传系统是生物界的统一基础。这就令人信服地证明所有生物有一个共同的由来,各种各样的生物彼此之间都有或近或远的亲缘关系,整个生物界是一个多分支的物种进化系谱。

8 .为什么说地球上的生态系统是目前人类生存的地球表层环境得以维持的支持系统?

地球形成之初,以酸性气体为主,经历37 亿年的生物和环境协同进化,使今日地球的表面环境作为我们的家园“恰到好处”,大气中的C02 浓度正好使地表温度适合生物生存,并有效地防止了地表液态水的过度蒸发,保持了一个生物生存的液态水圈;大气中含有足够的分子态氧,保证了生物的呼吸和岩石的风化,而岩石的风化提供了生命所需的矿物质,并且大气中的氧在紫外线

作用下形成臭氧层,挡住了来自宇宙的紫外线辐射,保护了地表生命;氧化性大气圈还能使大多数陨石在到达地表之前燃烧掉。储存在地下的煤、石油、天然气都是生命活动的产物。这一切都依赖于地球上的生态系统提供,要维持这种环境的物理状态,仍然需要地表上具有相当规模和质量的生态系统,所以说地球上的生态系统是目前人类生存的地球表层环境得以维持的支持系统。

第二章.生命的化学基础

试述脂类的生物学意义或脂类的生物学功能?

(1)主要的储能物质;(2)生物膜的主要成分;(3)构成生物保护层;(4)有些脂类是重要的生物活性分子;(5)很好的绝缘体

1 .动物是由于氧气(O2)氧化糖(C6 H1

2 O6)产生CO2和H20 获得能量。假设你想知道所产生的CO2中的氧是来自于糖还是氧气,试设计一个用180作为示踪原子的实验来回答你的问题。

自然界中氢含有3种同位素.即160 、170 、180 。其中180 占0.2 % ,是一种稳定同位素.常作为示踪原子用于化学反应机理的研究中。

实验设计:用180标记糖作示踪原子供给动物的有氧呼吸,质谱分析测定生成物CO2的放射性,如果CO2中的氧具放射性说明CO2中的氧是来自于糖。一对照组中180 标记O2进行实验,分析测定CO2是否具有放射性,如果没有,进一步清楚地表明CO2中的氧来自糖而不是O2。

2 .有人说:“不必担心工农业所产生的化学废料会污染环境,因为组成这些废料的原子本来就存在于我们周围的环境中。”你如何驳斥此种论调?

这种观点是错误的。化合物由元素组成,最外层中的电子数决定着原子的化学特性,电子的共用或得失,也就是化学键的形成决定了化合物的形成、不同化合物具有不同的性质。工农业所产生的化学废料会影响动植物的生长和人体健康,干扰物质循环,对地球物化循环产生深远的影响。

3 .兔子吃的草中有叶黄素,但叶黄素仅在兔子的脂肪中积累而不在肌肉中积累。发生这种选择性积累的原因在于这种色素的什么特性?

叶黄素是脂溶性色素,不溶于水,溶于脂肪和脂肪溶剂。被吸收后容易在脂肪等非极性器官积累,肌肉中容易积累的是水溶性的色素。

4 .牛能消化草,但人不能,这是因为牛胃中有一种特殊的微生物而人胃中没有。你认为这种微生物进行的是什么生化反应?如果用一种抗生素将牛胃中所有的微生物都消灭掉,牛会怎样?动物消化道中没有纤维素酶,不能消化纤维素。牛、马等动物胃中寄生着一种特殊的微生物,具有能分解纤维素的酶(cellulase ) ,使纤维素水解产生纤维二糖,再进一步水解而成葡萄糖。纤维素是牛、马等动物的主要食物,如果用抗生素将牛胃中所有的微生物都消灭掉,牛将缺乏营养物质死亡。

5 .有一种由9种氨基酸组成的多肽,用3 种不同的酶将此多肽消化后,得到下列5个片段(N 代表多肽的氨基酸):

丙一亮一天冬一酪一撷一亮

酪一撷一亮

N 一甘一脯一亮

天冬一酪一撷一亮

N 一甘一脯一亮一丙一亮

试推测此多肽的一级结构。

根据题意,蛋白质的N末端氨基酸残基是甘氨酸。3种不同的酶将此多肽消化后,多肽链断裂成5肽段。用重叠法确定多肽段在多肽链中的次序。此多肽的一级结构为:N—甘一脯一亮一丙一亮一天冬一酪一撷一亮。

第三章. 细胞结构与细胞通讯

2 .原核细胞和真核细胞的差别关键何在?

原核细胞在地球上出现最早,没有膜包被的细胞核,只有一个拟核区,染色体为环形的DNA 分子。真核细胞有细胞核,核膜包被,内有核仁。原核细胞和真核细胞的差别关键是无核膜、核仁等结构,没有复杂的细胞器分化。

3 植物一般不能运动,其细胞的结构如何适应于这种特性?

植物细胞最外围有一层一定弹性和硬度的细胞壁(Cell wall ) ,具有支持、防御与保护的作用。叶绿体含有叶绿素等色素,是光合作用的细胞器,为植物的生长发育提供物质能量。

4 .动物能够运动,其细胞结构如何适应于这种特性?

动物细胞有细胞膜,细胞质,细胞核。细胞膜由单位膜构成,便于细胞内外物质运输。细胞质包括细胞质基质和细胞器。动物细胞的细胞器包括内质网,线粒体,高尔基体,核糖体,溶酶体,中心体。

5 .细胞器的出现和分工与生物由简单进化到复杂有什么关系?

单细胞生物出现简单分化的细胞器,通过各组成成分的协调配合完成生命活动。生物由简单进化到复杂,细胞器增多,分工越来越细。

6 动、植物细胞的质膜在成分和功能上基本相同,其生物学意义何在?

质膜是由脂类和蛋白质分子以非共价键组合装配而成。骨架是磷脂类的双分子层,脂双层的表面是磷脂分子的亲水端,内部是磷脂分子疏水的脂肪酸链。脂双层有屏障作用,使膜两侧的水溶性物质不能自由通过。脂双层中还有以不同方式镶嵌其间的蛋白质分子,生物膜的许多重要功能都是由这些蛋白质分子来执行的。有的蛋白质分子和物质运输有关,有的本身就是酶或重要的电子传递体,有的是激素或其他有生物学活性物质的受体。动、植物细胞的质膜在成分和功能上基本相同,例如跨膜物质运输、细胞信息传递、细胞识别、细胞免疫、细胞分化以及激素的作用等等都与膜的流动性密切相关。动、植物细胞的质膜在成分和功能上的同一性,有益于我们认识生命现象的有序性和统一性。

7 .最近发现了食欲肽(orexin ) ,一种似乎能调节任何动物食欲的信号分子。在饥饿的人体内,可测出血液中食欲肽浓度较高。利用你关于膜受体和信号转导途径的知识,试着提出利用食欲肽治疗厌食症和肥胖症的可能疗法的建议。

细胞通过胞膜或胞内受体感受信息分子的刺激,经细胞内信号转导系统转换,会影响细胞生物学功能。化学信号转导途径包括 3 个阶段:信号接受、信号转导和响应,这是细胞信号转导的过程。食欲肽(orexin)属于神经肽,Orexin 刺激采食呈剂量依赖性,产生于下丘脑侧部。研究者观察到饥饿时,Orexin 水平上升。将食欲肽注射老鼠脑中,导致几个小时内采食量比对照组多3 一6倍,同时刺激胃酸的分泌。这启示我们治疗厌食症可采取直接在患者体内过表达小分子的

Orexin 或表达orexin 受体或受体的某一片段,强化信号的转导响应。治疗肥胖症则采取相反的措施。

第四章

1 .人体的细胞不会用核酸作为能源。试分析其理由。

核酸有DNA 和RNA 两类,在细胞体内作用重要。核酸是遗传的物质基础,细胞中核酸主要存在于细胞核中,核酸的质和量保持相对的稳定性,不容易分解。如果可以利用核酸作为能源,那么就必须有核酸氧化酶,这样遗传过程中传递遗传信息的物质很容易就会被误氧化,不利于遗传的正确进行,因此生物进化过程中就不会保留核酸氧化酶,因此就不会以核酸作为能源。

3 .曾一度认为二硝基酚(DNP )有助于人体减肥,后来发现此药不安全,因此禁用。DNP 的作用是使线粒体内膜对H十的透性增加,因而磷酸化与电子传递不能耦联。试说明DNP 何以使人体重减轻。

二硝基酚(DNP )是解耦联剂,使氧化和磷酸化脱耦联,氧化仍可以进行,而磷酸化不能进行。DNP为离子载体,能增大线粒体内膜对H十的通透性,消除H十梯度,因而无ATP 生成,使氧化释放出来的能量全部以热的形式散发。

(用二硝基酚作为减肥的药物虽可起到减肥的效果,因为人体获得同样量的ATP要消耗包括脂肪在内的大量的燃料分子。但用它减肥的严重性在于,当P/O接近零时,会导致生命危险。)

6 .某科学家用分离的叶绿体进行下列实验。先将叶绿体浸泡在pH4 溶液中,使类囊体空腔中的pH 为4 ,然后将此叶绿体转移到pH8 的溶液中,结果此叶绿体暗中就能合成ATP ,试解释此实验结果。

叶绿体浸泡在pH4 溶液中,基质中摄取了H ,并将摄取的H 泵入类囊体的腔,使类囊体空腔中的pH 为4 。将此叶绿体转移到pH 8 的溶液中,类囊体膜两侧建立了H 质子电化学梯度,驱使ADP 磷酸化产生ATP 。

8 .热带雨林仅占地球表面积的3 % ,但佑计它对全球光合作用的贡献超过20 %。因此有一种说法:热带雨林是地球上给其它生物供应氧气的来源。然而,大多数专家认为热带雨林对全球氧气的产生并无贡献或贡献很小。试从光合作用和细胞呼吸两个方面评论这种看法。

热带雨林光合作用强,是生产力最大的生态系统,但温度高,呼吸作用消耗的氧气也多。特别是晚上,植物停止了光合作用,细胞呼吸依然消耗O2,所以整体上看热带雨林对全球氧气的产生并无贡献或贡献很小。

第五章

1.如果用一种阻止DNA 合成的化学试剂处理细胞,那么细胞将停留在细胞周期的哪个阶段?

增殖细胞的细胞周期包括:

G1期:合成前期,合成RNA 和蛋白质,为S 期合成DNA作准备;

S 期:DNA 合成期,主要合成DNA ;

G2 期:有丝分裂前期,继续合成RNA 和蛋白质;

M 期:分裂期,发生有丝分裂,生成两个子细胞。

用一种阻止DNA 合成的化学试剂处理细胞,细胞将停留在S 期。

2 .红细胞的寿命为120 天,一个成年人平均约有5L 血液。假定每升血液中有500 万个红细胞,那么每秒钟需要产生多少个新的细胞才能保证血液中红细胞含量正常。

5 *5 000000 / ( 120x24x60x60 )=2.4个

每秒钟需要产生3个新的细胞才能保证血液中红细胞含量正常。

4 .在有丝分裂的细胞周期中,细胞先将染色体加倍,然后进行有丝分裂。结果是两个子细胞中的染色体数和母细胞中的一样。另一种可能的方式是细胞先分裂,然后在子细胞中复制染色体。这样会发生什么问题?你认为这样的细胞周期是否和你学过的细胞周期一样好?(提示:从生物进化的角度考虑)

细胞先分裂,然后在子细胞中复制染色体的分裂方式会导致遗传物质的流失,也无法保证染色体的平均分配。

5 .癌症的原意就是细胞周期失去控制,因而细胞无限制地分裂。全世界每年用于治疗癌症的药物方面要花费大量经费,而用于防癌的经费则少得多。生活方式的改变有助于防癌吗?预防癌症的可能途径有哪些?

生活方式的改变有助于防癌。一级预防是减少或消除各种致癌因素对人体产生的致癌作用,降低发病率。如平时应注意参加体育锻炼,改变自身的低落情绪,保持旺盛的精力,从而提高机体免疫功能和抗病能力;注意饮食、饮水卫生,防止癌从口人;不吃霉变腐败,烧焦的食物以及熏、烤、腌、泡的食物,或不饮用贮存较长时间的水,不吸烟、不酗酒,科学搭配饮食,多吃新鲜蔬菜、水果和富有营养的多种食物,养成良好的卫生习惯。同时注意保护环境、避免和减少对大气、饮食、饮水的污染,可以防止物理、化学和寄生虫、病毒等致癌因子对人体的侵害,有效地防止癌症的发生。

二级预防是利用早期发现、早期诊断和早期治疗的有效手段来减少癌症病人的死亡。在平时生活中除加强体育锻炼还应注意身体的一些不适变化和定期体检。如拍照胸片、支气管镜检查可以发现早期肺癌;做B 型超声波扫描、甲胎蛋白测定,可揭示肝癌;做常规***细胞学检查,可早期发现宫颈癌;食道拉网检查、纤维食道镜、胃镜、肠镜检查,可早期发现食道癌、胃癌、结肠癌等。因此,一旦发现身体患癌症之后,一定到肿瘤专科医院去诊断和治疗,树立战胜癌症的信心,积极配合,癌症是可以治愈的。***预防是在治疗癌症时,设法预防癌症复发和转移,防止并发症和后遗症。

第六章

3 .动物为什么必须维持体内环境的相对稳定?

动物的细胞生活在体内的液体环境中。除了表面的几层角质化的死细胞和空气直接接触外,内部细胞无一例外都是浸浴在体液之中。体液是细胞的分泌产物,血浆、淋巴、脑脊髓液以及器官组织之间的组织液(tissue fluid )都是体液。体液构成了多细胞生物体的内环境(internal environment )。动物维持内环境的相对稳定原因有以下三点:

( 1 )热力学第二定律:能的每一次转化总要失去一些可用的自由能(所以生物要吸收物质),总要导致熵的增加,而熵的增加则意味着有序性的降低,所以生物要通过代谢将吸收的低熵物质转变为高熵排出体外,以维持有序性,而有序性是动物得以存活的必需条件。

( 2 )虽然动物身体的外部环境变化较大,但其身体内环境的变化不大,这就给细胞提供了一个比较稳定的物理、化学环境。

( 3 )生命活动主要表现为细胞的代谢,而细胞的代谢主要是酶促反应,酶促反应要求一定的温度,一定的底物浓度,一定的PH ,离子浓度等较为稳定的物理条件和化学条件。

第七章

4 .什么是“三高”膳食,有什么危害?

“三高”膳食指的是高热量、高脂肪、高蛋白质的食品。过量摄人热量、脂肪、蛋白质,加之缺乏运动,会造成营养过剩,导致“文明病”。高热量引起冠心病、糖尿病、动脉粥样硬化和心肌梗塞。高脂肪主要为饱和脂肪酸,胆固醇含量高,易在血管壁上沉积导致动脉硬化和高血压疾病。癌症的发生率高也与“三高”有关。

5 .为了身体健康,在膳食方面应该遵守哪些原则?

合理营养是健康的物质基础,而平衡膳食是合理营养的唯一途径。为了身体健康,在膳食方面应该遵守原则:( l )食物多样、谷类为主。(2 )多吃蔬菜、水果和薯类。( 3 )常吃奶类、豆类或其制品。(4 )常吃适量的鱼、禽、蛋、瘦肉,少吃肥肉和荤油。( 5 )食量与体力活动要平衡,保持适宜体重。(6 )吃清淡少盐的膳食。(7 )如饮酒应限量。( 8 )吃清洁卫生、不变质的食物。

7 .为什么胃液不消化壁自身呢?

胃粘膜的屏障作用。因为胃粘膜表面有一层由上皮细胞产生的脂蛋白层,形成一个保护屏障。胃表面呈星罗棋布的小凹,几乎占表面积的一半。仔细一数,每平方毫米有100 多个。胃小凹分泌胶冻样的黏液,稠度是水的30 一260倍。这些黏液好像机器的油封,有1 mm 以上的厚度,涂于黏膜表面,作为有效的屏障,保护胃免遭损害。

8 胃在消化过程中起哪些作用?

胃的作用如下:

( 1 )暂时储存:胃可容纳几倍于初体积的食物,食物进人胃中,由空胃时的50 一60ml 的容积可扩张到几千毫升的容积。

( 2 )消化:分物理性消化和化学性消化两种,依靠胃的蠕动和胃腺分泌胃液完成。胃的蠕动是胃有节律地波浪式运动,人频率 3 次/分,一波未平,一波又起。纵行肌层内的起搏细胞自发产生基本电节律,引起膜电位节律性变化、平滑肌收缩。这种自发的运动受神经和激素的影响。胃的蠕动波向幽门推进时幽门同时缩小,所以每一个蠕动波只能将几毫升的食糜挤过幽门进人十二指肠,大部分的食糜仍被挤回胃窦。这样每次胃的蠕动只能将几毫升的食糜挤入十二指肠,使食糜能在小肠中被充分消化。食物在胃内停留的时间为 3 一4h 。如果没有胃的存储食物并控制食糜进入小肠的速率,那么大量的食物将快速通过小肠,不能被小肠充分消化和吸收,就会产生营养不良的后果。胃腺还分泌胃蛋白酶,使蛋白质变为多肽。

( 3 )胃还有另一个重要作用,即分泌内因子。内因子是胃黏膜壁细胞分泌的。缺少内因子,维生素B 12 便不能被吸收,而维生素B 12 对红细胞的形成是必须的。它可在肝中大量贮存。因此切除胃的人在短期内不会出现恶性贫血症,会在手术几年之后出现此病。

9 .哪些营养素可以在胃内吸收?

蛋白质被胃蛋白酶分解的产物多肽和唾液淀粉酶,分解淀粉产生的双糖都不能被胃吸收。胃仅能吸收少量水和酒精。空腹时饮酒,酒精很容易被胃吸收,进人血液循环。

10 .试述小肠在消化过程中的重要作用?

小肠是消化食物和吸收营养素的主要器官。小肠长5 一7m ,分为+二指肠、空肠、回肠三部分。胰、肝向小肠分泌消化液;小肠的多种运动形式有利于食物的消化吸收;小肠具有的特殊结构有利于吸收营养素。小肠粘膜的环状皱褶一绒毛一微绒毛可使小肠吸收面积达200m2,比小肠管的内表面增大600倍,极大地提高了小肠消化和吸收的效率。被分解成的小分子物质在小肠内停留时间最长,绒毛内神经、毛细血管、毛细淋巴管丰富,不同部位吸收的物质不同。

第八章

3 为什么营养不良会出现水肿?

组织液的病理性增加的状态,称为浮肿或水肿(edema )。营养不良时,血浆中蛋白质含量过低,导致血浆渗透压下降,引起组织液中水分增多。

4 .为什么适量献血有益健康?

对于健康的成年人来说,一次抽取10 %左右的血(200 一400 ml )对身体完全无碍。因为献血后组织间液会迅速进人血管,补充血浆中的水分和电解质,补足血液总量。肝脏加速蛋白质的合成,经过1天左右,血浆中的蛋白质可以恢复。健康人献血后,白细胞、血小板几天内就可代偿,红细胞1个月可恢复正常。献血造成缺氧,肾产生的促红细胞生成素增多,会加速红细胞生成。由于人体机能及时补充所损失的血液。所以健康成年人一次献血200 一300ml 不会影响身体将康。

适量献血有益健康。首先,对于血脂高的人来说,定期献血可以降低血脂和胆固醇,减缓人的衰老。其次,通过定期献血不断刺激骨髓的造血系统,可以不断产生年轻的血细胞,降低血液的粘稠度,减少冠心病等心脑血管系统疾病的发生。据《国际癌症》期刊报导,如果男子体内的铁质含量超过正常值的10 %患癌症的机率就会提高。男子通过献血排除过多的铁质,可以减少癌症的发病率。

5 .Rh 阴性妇女结婚后应该注意什么问题?

Rh 阴性的妇女与Rh阳性的男子结婚,由于Rh 因子是显性遗传,胎儿可能是Rh 阳性。Rh 阳性胎儿的红细胞上的Rh 因子如果由于某些原因进人母体血液,会使母体产生抗Rh 凝集素。抗Rh 凝集素经胎盘进人胎儿循环,使胎儿红细胞凝集、破坏,可导致胎儿严重贫血,甚至死亡。这种严重的胎儿贫血症往往发生在第二胎,因为第一胎分娩时胎盘从子宫分离,引起流血,一部分胎儿的血液进人母体循环,使母体产生抗Rh 凝集素再作用于第二胎产生严重后果。这位妇女由于血液中已有抗Rh 凝集素,如果再输人Rh 阳性者的血液也会使红细胞凝集,发生严重的反应。

7 .微循环在体内起什么作用?

人体血液流经动脉末梢端,再流到微血管,然后汇合流人静脉,这种在微动脉和微静脉之间血管里的血液循环,称为微循环。血液和组织液之间的物质交换是通过微循环中的毛细血管进行的,微循环的基本功能是供给细胞能量和营养物质,带走代谢废物,保持内环境的稳定,保证正常的生命活动。微循环起着“第二心脏”的作用,因为仅靠心脏的收缩力是不可能将心脏内的血液输送到组织细胞的,必须有微血管再次调节供血,才能将血液灌注进入细胞。微循环同人体健康息息相关。微循环障碍如发生在神经系统,就会使脑细胞供血、供氧不足,引起头痛头晕、失眠多梦、记忆不好,甚至中风;发生在心血管系统,心肌细胞营养不良,就会发生胸闷、心慌、心律不齐、心绞痛,甚至心肌阻塞;发生在呼吸系统,就会气短、憋闷、咳嗽、哮喘,重者呼吸骤停;

发生在消化系统,胃肠功能则减弱、紊乱,引起胃肠道疾病;其它脏器、肌肉和骨骼、关节等出现微循环障碍,都会发生病症。微循环障碍还直接影响着人的寿命。在长寿的诸多因素中,良好的微循环功能是最基本的生理条件。微循环功能良好的人身体一定健康,也必定会长寿。

第九章

2 .为什么吸烟危害健康?

吸烟产生的烟气危害人体健康。烟气中含有尼古丁、CO、烟碱等全身性有害毒物,苯并花、苯并葱等致癌物质。

吸烟使血红蛋白及血中游离CO 含量增加,大脑组织常处于缺氧状态,影响脑的高级功能。吸烟后血中尼古丁含量增加刺激主动脉和颈动脉化学感受器,引起动脉压暂时反射性上升,心率增高,增加了心血管系统的负担,是促使心肌梗塞和突然死亡的重要原因。烟碱能使吸烟者神经冲动发生紊乱,损害神经系统,使人记忆力衰退,过早衰老。烟草中含有许多致癌物以及能够降低机体排出异物能力的纤毛毒物质。这些毒物附在香烟烟雾的微小颗粒上,到达肺泡并在那里沉积,彼此强化,大大加强了致癌作用。吸烟引起呼吸道炎症反应,长期吸烟引起终末细支气管阻塞和肺泡破裂,引发慢性肺气肿。

3 .为什么运动员要到高原去训练?

高原缺氧,长期在高原生活的人心肺功能会比在平原地区生活的人更强。在高原训练,可以最大程度的激发潜能,让心肺功能得到极限锻炼。人在高原低氧条件下,红细胞生成增多,呼吸循环功能增强,机体通过神经反射和高层次神经中枢的调节、控制作用使心输出量和循环血容量增加,补偿细胞内降低了的氧含量,从而提高耐受缺氧的能力,适应恶劣的低氧环境,以维持正常的生命活动。从目前的研究结果分析,高原训练对有氧代谢能力的提高有积极作用,其机制可能是高原训练可改善心脏功能及提高红细胞和血红蛋白水平,有利于氧的传送;同时,红细胞内2 , 3 一二磷酸甘油酸浓度增加及骨骼肌毛细血管数量和形态的改善,有利于氧的释放和弥散,从而导致机体的运输氧气的速率增加。另外,高原训练可使骨骼肌线粒体氧化酶活性升高,导致机体利用氧的能力及氧化磷酸化能力增加。

第十章

1 .试述人体是怎样通过反馈调节机制来维持体温的稳定的。

体温恒定是通过调节人体的产热和散热两个生理过程处于动态平衡实现的,人体最重要的体温调节中枢位于下丘脑。下丘脑中存在调定点机制,即体温调节类似恒温器的调节机制。恒温动物有一确定的调定点的数据(如37 ℃),如果体温偏离这个数值,则通过反馈系统将信息送回下丘脑体温调节中枢。下丘脑体温调节中枢整合来自外周和体核的温度感受器的信息,将这些信息与调定点比较,相应地调节散热机制或产热机制,维持体温的恒定。

当人体处在寒冷的环境中,寒冷刺激了皮肤里的冷觉感受器,感受器发出的兴奋传入下丘脑的体温调节中枢,引起产热中枢兴奋和散热中枢抑制,从而反射性地引起皮肤血管收缩,使皮肤散热量减少;同时,皮肤的立毛肌收缩(发生所谓“鸡皮疙瘩”) ,骨胳肌也产生不自主地战栗,使产热量增加。这样,人体通过对产热过程和散热过程的反馈调节,在寒冷环境中维持正常的体温。相反,人处在炎热的环境中,皮肤里的热觉感受器受刺激后所发出的兴奋传人体温调节中枢,引起散热中枢兴奋和产热中枢抑制,从而反射性地使肌肉松弛,皮肤血管扩张,汗液分泌增多等,这样散热增多,产热减少,体温仍维持止常。

2 .为什么在高温环境中从事体力劳动的工人常饮用含食盐0.1%-0.5%的清凉饮料?

在高温高热环境中工作中进行过量体力劳动的人,为调节体温,会排出大量的汗液,这时饮含食盐0.1%-0.5%的清凉饮料能很快补充人体所需的水分、钠盐,降低血液浓度,加速排泄体内废物。

4 .在海上遇难的人为什么不能靠喝海水维持生命?

海水中含有大量盐份,它的平均盐度是3.5%,高于人体盐度的4倍,人喝了后,虽可解一时之渴,但不久就会大量排尿,使人体内水分大量丧失,脱水而亡。人体为了要排出100g 海水中含有的盐类,就要排出1 50g 左右的水分。所以,饮用了海水的人不仅补充不到人体需要的水分,反而脱水加快,最后造成死亡。据统计,在海上遇难的人员中,饮海水的人比不饮海水的死亡率高12倍。

第十一章

1 .免疫系统怎样识别侵入身体的病原体?

人体所有细胞的细胞膜上都有不同的蛋白质,包括主要组织相容性复合体(MHC )的分子标记。自细胞认识自身的身份标签,在正常情况下不会攻击带有这些标签的自身细胞。病毒、细菌和其它的致病因子在它们的表面也带有自身的分子标记。当“非我”标记被识别后,B一淋巴细胞和T一淋巴细胞受到刺激,开始反复分裂,形成巨大的数量。同时分化成不同的群体,以不同的方式对人侵者作出反应。

2 .动作电位是怎样产生的?

静息的神经细胞膜呈极化状态,主要是由于神经细胞膜对Na+、K +离子通透性不同。对K+的通透性大,对Na+的通透性小,膜内K+扩散到膜外,而膜内的负离子却不能扩散会出去,膜外的Na+也不能扩散进来,呈现极化状态,即外正内负的电位差。细胞膜受刺激时,膜极化状态被破坏(去极化),在短时间内膜内电位高于膜外电位,即内正外负,膜内达到20 ~ 40 mV (反极化)。主要因为细胞膜对Na+的通透性突然增大,超过对K+的通透性,大量Na+进人膜内。膜内正电位达到一定的值,就变成阻止Na+进入的力量,膜对Na+的通透性降低,而对K +的通透性增加,K+又涌向膜外,结果恢复到静息电位(复极化)。

3 .神经冲动是怎样在神经细胞之间传递的?

神经冲动在一个神经元上以动作电位的形式传导。一个神经元的轴突末梢和另一个神经元胞体或树突相连的部位就是神经突触。神经突触的结构包括:

突触前膜:末梢轴突膜,7 nm 。

突触间隙:两膜之间,20 nm ,其间含有粘多糖、糖蛋白。

突触后膜:下一个神经細胞体或树突膜,7 nm 。

突触前膜胞体含有许多突触小泡,包含多种多样的神经递质。突触后膜上有许多特异性的蛋白质受体。突触传递过程:末梢动作电位→Ca+进人膜内→突触小泡贴于前膜并融合于前膜→小泡破裂,结合处出现裂口→递质进入间隙→递质与后膜受体结合→后膜离子通透性改变→突触后电

位,引起兴奋性或抑制性信号传递。

11 免疫系统与免疫功能

1、如何确定患者是否感染过某种传染病?

答案:在一次免疫应答中产生的抗体不会全部用完。检查血液中某一种抗体便可确定一个人是否感染过某种特定的传染病。

12内分泌系统与体液调节

2.内分泌系统内部是怎么调节控制的?

答案:垂体包括腺垂体和神经垂体,垂体的调节是内分泌系统内部的调节。神经垂体释放抗利尿激素的和催产素。腺垂体分泌生长激素、催乳素、促甲状腺激素、促肾上腺皮质激素、促卵泡激素和黄体生成素等,分别支配性腺、肾上腺皮质和甲状腺的活动。促甲状腺激素可促进甲状腺生长、发育和分泌甲状腺激素,实现甲状腺激素的各种生理功能。促肾上腺皮质激素分泌糖皮质激素和性激素。

下丘脑可促进腺垂体的分泌,腺垂体分泌的促激素又促进靶腺激素的分泌;靶腺激素对下丘脑——腺垂体的分泌也有影响。

负反馈调节:下丘脑——腺垂体激素促进靶腺的分泌,但当血液中的靶腺激素增多时,能反过来抑制下丘脑——腺垂体激素的分泌。如促肾上腺皮质激素释放激素。

正反馈作用:当血液中的靶腺激素增多时,对下丘脑——腺垂体起兴奋作用。如性腺激素。

5.哪些激素与调节血糖水平有关,它们分别起什么作用?

答案:调节血糖水平的激素主要有胰岛素、胰高血糖素、糖皮质激素、肾上腺素;此外,甲状腺激素、生长素、去甲肾上腺素等对血糖水平也有一定作用。(1)胰岛素:能促进肝糖原和肌糖原的合成,促进组织对葡萄糖的摄取利用;抑制肝糖原异生及分解,降低血糖。(2)胰高血糖素:能促进糖原分解和葡萄糖异生,增加糖原贮存;由抗胰岛素作用,降低肌肉与脂肪等组织细胞对胰岛素的反应性,抑制葡萄糖的消耗,升高血糖。(4)肾上腺素和去甲肾上腺素:能促进糖原分解,使血糖水平升高;此外,还能抑制胰岛素的分泌。(5)甲状腺激素:能促进小肠黏膜对糖的吸收,增强糖原分解,抑制糖原合成,并加强肾上腺素、以高血糖素、皮质醇和生长素的升糖作用,故有升高血糖的作用;此外,还可加强外周组织对糖的利用,也有降低血糖的作用。(6)生长素:能抑制外周组织对葡萄糖的利用、减少葡萄糖的消耗,有升糖作用。

13神经系统与神经调节

2.动作电位是怎样产生的?

答案:静息的神经细胞膜呈极化状态,主要是由于神经细胞膜对钠离子、钾离子通透性不同。对钾离子的通透性大,对钠离子的通透性小,膜内钾离子扩散到膜外,而膜内的负离子却不,最好用去,膜外的钠离子也不能扩散进来,呈现极化状态,即外正内负的电位差。

细胞膜受刺激时,膜极化状态被破坏(去极化),在短时间内膜内电位高于膜外电位,即内正外负,膜内达到+20——+40mV(反极化)。主要是因为细胞膜对钠离子的通透

性突然增大,超过对钾离子的通透性,大量钠离子进入膜内。膜内正点未达到一定的制,就变成组织钠离子进入的力量,膜对钠离子的通透性降低,而对钾离子的通透性增加,钾离子又涌向膜外,结果恢复到静息电位(复极化)。

3.神经冲动是怎么样在神经细胞之间传递的?

答案:神经系统的调节信息在一个神经元上一动作电位的形式传导。一个神经元的轴突末梢和另一个神经元胞体或树突相连的部位就是神经突触。神经突触的结构包括:突触前膜:末梢轴突膜,7nm。

突触间隙:两膜之间,20nm,其间含有粘多糖、糖蛋白。

突触后膜:下一个神经元胞体或树突膜,7nm。

突触前膜胞体含有许多突触小泡,包含多种多样的神经递质。突触后膜上有许多特异性的蛋白质受体。突触传递过程:末梢动作电位→钙离子进入膜内→突触小泡贴于前膜并融合于前膜→小泡破裂,结合处出现裂口→递质进入间隙→递质与后膜受体结合→后膜离子通透性改变→突触后电位,引起兴奋性或抑制性信号传递。

第十六章

1、有性生殖的生物学意义是什么?

答案:由遗传组成存在差异的两性配子结合成合子,使合子发生遗传物质的重组,从而使后代产生了丰富的遗传性变异,提高了生活力和对环境的适应能力。

2 .试述卵巢、子宫周期性变化与内分泌的关系。

在卵巢中卵泡的发育、成熟和排放呈月周期变化。卵巢周期开始时下丘脑释放促性腺激素释放激素(GnRH )的水平升高,刺激腺垂体产生和释放促卵泡激素(FSH )和黄体生成素(LH )。FSH 和LH 刺激卵泡生长和成熟,在它们的共同影响下卵泡分泌雌激素,子宫内膜呈增生期变化。排卵前一天左右,高水平的雌激素增强GnRH 和FSH 、LH 分泌。LH 使成熟卵泡排卵,并维持黄体功能,分泌大量雌、孕激素。子宫内膜呈分泌期变化。排卵后,黄体分泌的雌、孕激素反馈抑制GnRH 和FSH 、LH 分泌,使黄体退化,雌、孕激素浓度随即下降,子宫内膜剥落流血。下一个月经周期又开始。

3 .如何防止性传播疾病?

性传播疾病主要通过性接触而传染,由细菌、病毒或寄生虫引起。引起这些疾病的病原体一般通过***、尿道、***、口腔的温暖而潮湿的黏膜表面进人。

防止措施:( l )杜绝不良的性行为。提倡建立文明的行为方式,增进健康,节制性***。在性交过程中应戴避孕工具,性交后用肥皂水冲洗和解小便,能够起到预防感染性病的作用。(2 )杜绝间接感染的渠道。应做到不共用毛巾和浴巾、浴盆,最好用淋浴洗澡,不穿他人的内裤和游泳裤。(3 )杜绝垂直感染的渠道。如果一旦发现孕妇患有性传播疾病,可根据情况采取措施,以预防新生儿感染性传播疾病。

4 .试述生育控制的原理。

(l )口服避孕药(oral contraceptive )含有少量的雌激素和孕激素(黄体酮),每天服用一片,但在28 天的月经周期的最后 5 天停服。它可以提高血液中雌激素水平,足以抑制腺垂体释放FSH 。卵巢中的卵泡停止生长发育,停止排卵。其中的孕激素使子宫黏液的粘稠度增加,障碍精子进入子宫。

( 2 )宫内节育器促进子宫收缩,使胚胎很难种植在子宫内膜上或引起子宫腔内膜轻度局部感染,

造成不合适胚胎生长发育的环境,终止种植,受精卵被排出。

( 3 )***隔膜、宫颈帽、***套等是使用屏障法阻止精子进人子宫。

( 4 )节育是用外科手术结扎输精管(男性)或输卵管(女性),阻止精子或卵子的输出以达到避孕的目的。

( 5 )人工流产是在避孕失败后不得已而采取的人工终止妊娠的措施。

5 .胎儿的血液能与母亲的血液直接交流吗?

带胎儿的绒毛膜绒毛是浸浴在母体血液中的,但胎儿的血液并不直接与母体的血液相通。这样,母体的部分蜕膜和子体的绒毛膜结合起来,形成胎盘。胎盘的主要功能是实现胎儿与母体间的物质交换与分泌激素。

17、植物的结构、生殖和发育

1、植物有一年生、两年生和多年生的。这3种寿命各有什么适应意义?在荒漠、海滩、高山、湖泊和热带雨林中,这3种寿命中的哪一种对植物的存活和生殖较有力?为什么这3种植物无论在什么环境中都常常生长在一起?

答案:根据植物的生活周期来分类,将植物分为一年生植物,两年生植物和多年生植物。

1、一年生植物:植物的生命周期短,由数星期至数月,在一年内完成其生命过程,然后全株死亡,如玉米、水稻等。在恶劣时地上地下各器官都死去,只留下种子(胚)延续生命。适应性强,分布广。繁殖的代数多,可以产生的变异多,物种进化快。适应于荒漠、海滩环境。

2、两年生植物:第一年种子萌发、生长,到第二年开花结实后枯死,如萝卜、白菜。花期长,花华丽而有特色。生殖期早,产籽量大,环境恶劣时通过种子休眠度过,可以在别的生物都凋亡的时候占据生存空间和阳光等自然资源。适应于高山与湖泊。

3、多年生植物:生活周期年复一年,多年生长,如常见的乔木、灌木都是多年生植物。另外还有些多年生草本植物,能生活多年,或地上部分在冬天枯萎,来年继续生长和开花结实。多年生植物有较强的地域适应性,可以较牢固的战局生存空间。适应于热带雨林生存。

从植物生活史、生殖习性、以及资源(养分)分配方式等方面来分析植物对环境的综合适应性特征,3种植物无论在什么环境中都常常生长在一起更有利于资源分配。

2、为什么木质部由死的细胞组成而韧皮部由活的细胞组成?试就这两个部分的功能进行解释

答案:导管使木质部中输导水分和无机盐的管状结构。由许多筒状的、端壁有穿孔的称为导管分子的细胞上下衔接而成。具有穿孔的这部分细胞壁称为穿孔板,含一个大的穿孔或许多较小的穿孔。导管发育初期,每个导管分子都是活的薄壁细胞。随着细胞的成熟和特化,原生质体逐渐解体、其端壁部分或几乎全部消失,形成穿孔,故成熟的导管分子是已无原生质体存在的死细胞,彼此通过穿孔沟通,成为中空的管道,以利水和无机盐的疏导。另外,在导管分子成熟过程中,细胞的侧壁逐渐木质化,并有不同程度的次生增厚。故导管也有一定的机械支持作用。依其管壁增厚所呈现出的花纹式样,可分为环纹导管、螺纹导管、梯纹导管、网纹导管和筒纹导管等几种类型。

筛管是韧皮部中输导有机养料的结构,由多数称为筛管分子的筒状细胞上下承接沟通而成。筛管分子的端壁和侧壁的某些区域上具有称为筛孔的穿孔,原生质体借此相连。壁上具筛孔的区域成为筛域。成熟的筛管分子端壁特化为具有成群穿孔的筛板,细胞核虽已解体,但仍为活细胞。上下邻接的筛管分子间原生质体的这种密切联系实现的。在筛管的旁侧,常有1至多个较小的薄壁细胞伴胞存在,伴胞与筛管分子起源于同一母细胞,在生理上十分活跃。成熟的伴胞仍保留有细胞核,原生质浓厚,核糖体丰富,含大量的线粒体、粗糙内质网和质体,且与筛管分子间有稠密的原生质丝相通。伴胞根筛管的输导功能和其他生理活动有密切关系。筛胞市运输细胞,是长

型的活细胞。筛胞成长后,细胞核退化,细胞质仍保留。伴胞是和筛胞并列的一种细胞,是活细胞,有细胞核和细胞质。伴胞和筛胞来自同一个分生组织细胞。筛胞没有细胞核,但仍能生活,可能是由于伴胞的细胞核“兼顾”了筛胞之故。

18、植物的营养

1.将植物移栽时最好带土,即保留根原有的土壤。解释其原因(考虑菌根和根毛)。

答案:植物地上的枝叶完全依靠根系供给水分和矿物质养料,根毛的存在大大增加了吸收表面,显然该区是根部行使吸收作用的主要部分。如果根系受到损伤破坏,就会引起枝叶的枯萎和死亡,因此在移植植物时必须注意保护根系。在农业实践上,移植时一方面要尽量不损伤幼苗的根系,假若根系受到损伤破坏,就应当剪去一部分枝叶以减少水分的蒸腾,这样才可以保证移植成功。

菌根是高等植物根部与土壤中的某些真菌形成的共生体。在自然界中,菌根对很多森林树种的正常生活也是十分必要的,如松树在没有菌根的土壤里,吸收养分少,生长缓慢,甚至于死亡,因此在移栽时,保留根周围原有的土壤,从而提高树苗的成活率,促进其生长。

3 .某人栽培一种耐贫瘠土壤的植物。他播了许多粒种子,得到许多株植物,结果发现了一株特别矮小的植株。进行了许多实验后,发现这株植物的叶中发生了突变,有一种蔗糖合成所需的酶功能不正常了。试根据压流学说解释植株的生长何以受阻。

压流假说,韧皮部液体的流动是靠产糖端的压力“推”向另一端的。糖经过筛管“装载”端的主动运输而进人筛管。生长尖以及根等贮存器官需要糖,糖从筛管的“释放”端通过主动运输而流出。叶不断供应蔗糖,根等器官组织又随时收存蔗糖,筛管又可随时从周围组织获得所需的水,筛管中的这一运输流就将不断流动。

这株植物的叶中发生了突变,有一种蔗糖合成所需的酶功能不正常了,叶不能制造糖,液流慢,不能有效运输到植物其它器官,植株的生长受阻。

4、长在贫瘠土壤中的捕蝇草,因缺乏硫酸盐而不能合成甲硫氨酸和半胱氨酸。它会因缺乏蛋白质而死亡吗?答案:不会。

捕蝇草是食虫植物。叶子的构造很奇特,在靠近茎的部分有羽状叶脉,呈绿色,可进行光合作用;但到了叶端就长成肉质的,并以中肋为界分为左右两半,其形状呈月牙形,可像贝壳一样随意开合,这就是它的“诱捕器”。每半个叶片的边缘都有10~25根刚毛,其内侧靠近中肋的地方,又生有3根或3根以上的感觉刚毛(或叫激发刚毛)。在叶缘还有蜜腺,能够分泌蜜汁用以引诱昆虫。

平时诱捕器张开,叶片向外弯曲,当上钩的昆虫爬到叶片上吃蜜时,如果其中一根激发刚毛被触动两次或两次以上,或者在数秒钟内至少有两根激发刚毛被触动,那么诱捕器就会在20~40秒内闭合,叶片向里弯曲,叶缘上的刚毛交叉锁在一起,,将猎物囚禁在里面。当昆虫在里面挣扎时,便再次触动激发刚毛,每触动激发刚毛一次,诱捕器就闭合的更紧。同时,激发刚毛受到刺激后,叶片上许多紫红色小腺体就分泌出一种酸性很强的消化液,将虫体消化,然后再由这些腺体吸收。大约5天后,当昆虫的营养物质被吸收干净后,叶子又重新张开,准备捕捉新的猎物。

捕蝇草,通过消化动物蛋白质获取甲硫氨酸和半胱氨酸,能适应极端的环境,不会因缺乏蛋白质而死亡。

19、植物的调控系统

1、菊花是短日植物,在菊花临近开花的季节,存放菊花的屋子夜间不能有照明。若有人在这时偶然将菊花室内的灯开了一下。你想会有什么结果?有什么办法纠正他的结果?

答案:菊花是短日植物,在昼夜周期中日照长度短于某临界值时数才能成花。在菊花临近开花的季节,存放菊花的屋子夜间不能有照明。若有人在这时偶然将菊花室内的灯开了一下,因闪光处理中断暗期,使短日植物不能开花,继续营养生长。

用短期的远红光照射菊花,可促进开花。

2、玉米矮化病毒能显著抑制玉米的生长,因而感染这种病毒的玉米植株非常矮小。你推测病毒的作用可能是抑制了赤霉素的合成。试设计实验来验证你的假设,该实验不能用化学方法测定植株中赤霉素的含量。

答案:实验步骤:

第一步:选取长势基本相同的被矮化病毒感染的玉米幼苗若干株,将其平均分成甲、乙两组,并在相同的适宜条件下培养。

第二步:对甲组幼苗喷施适当浓度的赤霉素溶液,乙组幼苗喷施等量的蒸馏水。

第三步:观察并测量两组玉米植株的平均高度。

实验结果和结论:甲组玉米植株的平均高度明显高于乙组,说明病毒的作用可能是抑制了赤霉素的合成。

3.一位植物学家发现有一种热带灌木,当毛虫吃掉它的一片叶子之后,不再吃附近的叶子,而是咬食一定距离以外的叶子。他又发现当一片叶子被吃掉后,附近的叶子就开始合成一种拒绝毛虫侵害的化学物质。但人工摘去叶子没有像虫咬伤那样的作用。这位植物学家推测叶片受虫咬伤后,会给附近的叶片发出一种化学信号。如何用实验来检验这种推测。

植物在自然环境中也会遇到生物胁迫,主要是植食动物和各种病原微生物的侵害。在进化过程中,植物也发展了许多防御机制。验证叶片受虫咬伤后会给附近叶片发化学信号的实验设计:取毛毛虫咬食叶片,将残余的叶片碾成汁液,涂抹到这株植物距离咬食叶片较远的另一侧同时取健康叶片碾成的汁液作对照,观察毛毛虫的取食几率。分析实验结果得出结论。进一步从毛毛虫咬伤的叶片中分离提纯这种化学物质,分析其作用的方式与机理。

23、重组DNA技术

1、PCR技术的基本原理是什么?

答案:PCR是在试管中进行的DNA复制反应,基本原理是依据细胞内DNA半保留复制的机理,以及体外DNA分子与不同温度下双链和单链可以互相转变的性质,人为地控制体外合成系统的温度,以促使双链DNA变成单链,单链DNA与人工合成的引物退火,然后耐热DNA聚合酶以dNTP为原料使引物沿着单链模板延伸为双链DNA。PCR全过程每一步的转换是通过温度的改变来控制的。需要重复进行DNA模板解链、引物与模板DNA结合、DNA聚合酶催化新生DNA 的合成,即高温变性、低温退火、中温延伸3个步骤构成PCR反应的一个循环,此循环的反复进行,就可使目的DNA得以迅速扩增。

DNA模板变性:模板双链DNA解开成单链DNA,94℃。

退火:引物+单链DNA形成杂交链,引物的Tm值。

引物的延伸:温度至70℃左右,TapDNA聚合酶以dNTP为原料,以目的基因DNA为模板,催化以引物3末端为起点的5’——3’DNA链延伸反应,形成新生DNA链。新合成的引物延伸链经过变性后又可作为下一轮循环反应的模板PCR,就是如此反复循环,使目的DNA得到高效快速扩增。

2、作为克隆载体的质粒应有什么特性,为什么?

答案:作为高质量的克隆载体的质粒必须具有如下特性:

(1)具有复制起点。这是质粒在宿主细胞内有自主复制能力的基本条件。

(2)携带易于筛选的选择标记,以区别阳性重组子和阴性重组子,为宿主细胞提供易于检测的表型作为选择记号。

(3)具有多种限制酶的单一识别位点,以供外源基因的插入。

(4)具有较小的相对分子质量和较高的拷贝数。较小的相对分子质量的质粒易于操作,便于导入细胞和进行繁殖,克隆了外源DNA片段之后仍可有效地转化给宿主细胞。较高的拷贝数有利于质粒DNA的制备而且会使细胞中克隆基因的剂量增加。

(5)有安全性。作为克隆载体应当只存在有限范围的宿主;在体内部进行重组;不会发生转移;不产生有害性状;不会离开宿主而自由扩散。

3、获得目的基因有几种主要方法?

答案:目的基因是人们所需要转移或改造的基因。目的基因可以从以下几个途径获得:(1)限制性内切酶酶切产生待克隆的DNA片段。

(2)人工合成DNA。根据已知的氨基酸序列合成DNA。这种方法是建立在DNA序列分析基础上的。当把一个基因的核苷酸序列搞清楚后,可以按图纸先合成一个个含少量(10~15个)核苷酸的DNA片段,再利用碱基对互补的关系使它们形成双链片段,然后用连接酶把双链片段逐个按顺序连接起来,使双链逐渐加长,最后得到一个完整的基因。

(3)反转录法。把含有目的基因的mRNA的多聚核糖体提取出来,分离出mRNA,然后以mRNA 为模板,用反转录酶合成一个互补的DNA,即cDNA单链,再以此单链为模板合成出互补链,就成为双链DNA分子。

(4)聚合酶链式反应扩增特定的基因片段。

(5)鸟枪法。用若干个合适的限制酶处理一个DNA分子,将它切成若干个DNA片段。这些片段的长度相当于或略大于一个基因。然后,将这些不同的DNA片段分别与适当的载体结合,形成重组DNA,再将它导入到相应的营养缺陷型细菌中。把这些细菌中的这段DNA分离出来,在进行一系列的操作,就可以获得目的基因。

25、达尔文学说与微观进化

1、达尔文是最伟大的博物学家(选择题)。

A、他是第一个解释生物能够变化,或者说进化

B、他将自己的理论建立在获得性遗传理论的基础上

C、他提出群体遗传学的基本原理

D、他创立了作为生物进化机制的自然选择理论

E、他最早相信地球的年龄达几十亿年

答案:D

3、综合进化论关于适合的定义对“生存斗争,适者生存”的口号做了哪些修正?

答案:在达尔文学说中,自然选择来自繁殖过剩和生存斗争,它是基于繁殖过剩和生存斗争作出的一个推论。综合进化论中,将自然选择归结为不同基因型有差异的延续,在种间或种内的生存斗争中,竞争的胜利者被选择下来,它的基因型得以延续下去,这固然具有进化价值,但除此以外,生物之间的一切相互因频率和基因型频率的变化都具有进化价值,没有生存斗争,没有“生存死亡”问题,单是个体的繁殖机会的差异也能造成后代遗传组成的改变,自然选择也在进行。不同基因型在存活率和生殖率的差别程度,用适合度表示,是指生物生存和生殖并将基因传给后代的能力。

5 .镰形细胞贫血病是由隐性等位基因引起的,大约每500 名非洲裔美国人中有一人(0 . 2 % )患镰形细胞贫血病。在非洲裔美国人中携带镰形细胞贫血病等位基因的人占百分之几?

带根据哈迪一温伯格公式,携带者Aa 的基因型频率占4.3 %。

26、物种的形成

1、什么是物种?什么因素使有性生殖生物物种即使其自身进化不致停滞,又不使已获得的适应因种间杂交而失去?

答案:物种是生物分类的单位,在有性生殖的生物中,物种是互交繁殖的自然群体,一个物种和其他物种在生殖上是隔离的。

每一个大种群都有它自己的基因库,种群中的个体一代一代地死亡,但基因库却在个体相传的过程中保持并发展。基因交流使有性生殖生物物种即使其自身进化不致停滞,又不使已获得的适应因种间杂交而失去。

2.为什么一个小的隔离的群体比一个大的群体更有利于物种形成?

隔离使小种群单独繁殖,小的隔离种群,由于它们的基因频率不同于原来的大种群,基因频率更容易由于偶然的因素(基因漂变等)而改变。基因频率的改变,再加上它们被新地区的不同因素所选择而向着不同方向发展,因而有可能出现新性状,形成新品种或新种。

3、一个物种有两个亚种。生活在不同地区的两个亚种群体相遇后,不同亚种个体容易交配生殖,

而生活在同一地区的不同亚种个体之间比较难于交配生殖。这个差别是什么原因产生的?

4.答案:2个种群如果只是在地理上被隔离开了,把它们放在一起,它们依然可以彼此交配,

因此它们就依然是一个种。如果地理隔离之后,发生了生殖隔离,再把它们放在一起时,它们就不能彼此交配,许多类似种尽管生活在同一地区,但不能彼此杂交,这就是生殖隔离。

生活在同一地区的不同亚种已经走到物种分化的边缘,生活在不同地区的两个亚种无生殖隔离。

5 .为什么说物种形成的渐进模式和点断平衡模式对于解释化石记录都是有用的?

物种形成的渐进模式认为隔离是把一个种群分成许多小种群的最常见的方式,隔离使种群变小了,因而基因频率可以由于偶然的因素(基因漂变等)而改变。基因频率的改变,加上不同环境的选择,使各小种群向不同方向发展,这样就可能形成新种。按照这种方式形成新的物种一般都需要很久时间,要以万年、10 万年以上的时间来计算。

美国古生物学家艾尔德里奇(Niles Eldredge )与生物学家古尔德(Stephen Jay Gould )在1972 年提出了间断平衡学说,认为生物进化是一种间断式的平衡,即短时间的进化跳跃与长时间的进化停滞交替发生。寒武纪后,在约500 万年的短时间内出现了多种多样的无脊椎的动物化石。中生代末恐龙以及鱼龙、翼龙等突然绝灭。用点断平衡模式能较好的解释我们在化石记录中观察到的这些现象。人们在考察微观进化时,以代为时间尺度,这是缓慢的过程;相对于数百万年的物种历史,新物种看来是突然出现的。多数物种总的历史符合点断平衡模式,而在这模式中也包含了渐进变化的阶段。因此,渐进模式和点断平衡模式对于解释化石记录都是有用的

27、宏观进化与系统发育

1、假如你用DNA—DMA杂交方法来验证教材P311图25.2所示加拉帕戈斯地雀的系统树,你预

测哪一种杂交DNA将会在最低的温度下分开,为什么?

答案:DNA—DNA分子杂交判定动物亲缘关系的远近的原理和方法:首先从不同生物的细胞中提取可比较的DNA片段。第二步,加热使DNA双链解旋。再将来自不同物种的DNA单链混合,并冷却重新形成双链DNA,这时的双链已经是杂交DNA双链。一个物种的DNA单链和另一物种的互补单链能结合多斤,取决于两个物种DNA序列的相似程度。两个物种的DNA越是相似,在杂交的双链分子中形成的氢链越多,结合得越紧,再加热使杂交分子分开时所需的温度也越高。

加拉帕戈斯地雀统属地雀亚科,从大地雀到仙人掌地雀6个中属地雀属,食芽雀到啄木鸟雀属树雀属,刺嘴雀属莺雀属,从分之进化上可知刺嘴雀与大地雀亲缘关系较远,杂交DNA将会在最低的温度下分开。

2、根据分支顺序和化石记录,鸟类和鳄鱼的关系较近而同蜥蜴和蛇的关系较远,这个现象为什么会给分类学带来难题?

答案:用谱系分类方法时,分析的特征是有方向性的。最早的分支发生在龟、鳖与其他各类之间,然后是蛇和蜥蜴先后分支出来,而恐龙、鳄鱼和鸟类在最后才陆续分支出来。鸟类与恐龙、鳄鱼的亲缘关系最近,他们又最近的共同祖先。而按表型分类分析,鸟类因其特化的体形、飞翔器官、有羽毛及恒定体温而与恐龙、鳄鱼、蛇、蜥蜴、鱼、鳖差别很大。恐龙和鳄鱼不是更接近鸟类,而是更接近蜥蜴和蛇。这一现象给分类学带来难题,鸟类到底是相对于爬行类的独立一类,还是和鳄鱼以及已灭绝的恐龙构成爬行类中的一小群?

对这个问题有两种不同的主张。分支分类学主张,构建系统树所依据的是系统发育谱系的分支顺序,不需要考虑表型分其程度等因素。在分支分类学家看来,鸟是恐龙的一支。经典的进化分类学则认为鸟类因适应于飞翔,在体形、前肢构造、皮肤附属物等方面发生了很大变化。从恐龙到鸟类,表型适应进化的速率很快。鸟类和鳄鱼虽然有较近的共同祖先,但在某些表型特征上已经相距甚远,在分类系统中硬把他排除在爬行类职位,成为和爬行类并列的一类。

28、生命起源及原核和原生生物多样性的进化

1、你怎么理解生命起源是一个自然的、长期的进化过程?第一个原核细胞出现可能经历了哪些重大系列时间(化学进化过程包括的几个阶段)?每一阶段的关键产物和作用是什么?

答案:生命起源是一个自然的历史事件。生命是在宇宙进化的某一阶段(地球先经历约10亿年进化史),在特殊的环境条件下由无生命的物质经历一个自然的、长期的化学进化过程而产生的。在生命起源前,经历过地球进化、生命化学进化和生物进化。

生命发生的最早阶段是化学进化,即从无机小分子进化到原始生命的阶段、原始生命即是细胞的开始、细胞的继续进化,从原核细胞到真核细胞,从单细胞到多细胞等,则是生物进化阶段。化学进化的全过程又可分为4个连续的阶段:(1)有机小分子的非生物合成。无机分子生成有机分子的过程,关键产物有氨基酸、核苷酸、单羧酸、核糖、脂肪酸等,使合成生物分子的结构单元。(2)从有机小分子生成生物大分子,关键产物是蛋白质和核酸,生命物质的最主要的两个基石。(3)核酸—蛋白质等多分子体系的建成。各种生物大分子在单独存在时,不表现生命的现象,只有在它们形成了多分子体系时,才能显示出生命现象。这种多分子体系就是非细胞形态原始生命的萌芽。关键产物是遗传物质的复制、原始界膜的形成,有了界膜,多分子体系才有可能和外界介质(海水)分开,成为一个独立的稳定的体系,也才有可能有选择的从外界吸收所需分子,防止有害分子进入,而体系中各类分子才有更多机会互相碰撞,促进化学过程的进行。(4)原始细胞的起源。关键产物是密码,转录翻译的完整装置的建成,表现生命的基本特征。

3 .原核生物的多样性表现在哪些方面?你能否从其多样性的特点解释为什么现今的原核生物是地球上数量最多、分布最广的一类生物?

原核生物是一类由无细胞核的细胞组成的单细胞或多细胞的低等生物。最早发现的化石表明原核生物繁衍于35 亿年前,在没有真核生物之前,原核生物独领风骚15 亿年。太古宙和元古宙是原核生物的世界。原核生物进化分为两个主要分支―古细菌和真细菌,真细菌的多样性包括遗传多样性、物种多样性,由于进化的原因,其营养和代谢类型的多样性更为突出,分光能自养型、光能异养型、化能自养、化能异养4 种。根据165 rRNA 序列分析古生菌可分为4个亚群:泉古菌界、广古菌界、初古菌界、纳古菌界。从原核生物的多样性表现,我们不难理解原核生物是自然界分布最广、个体数量最多的有机体,是大自然物质循环的主要参与者。

4、大多数学者认为真核生物细胞是怎样由始祖原核生物细胞起源的?有什么证据支出这些论点?

答案:根据16SrRNA分子生物学的研究,多数学者认为30亿年前真核生物从始祖原核生物进化为独立分支。真核细胞进化包括两个方面:膜内折和内共生。膜内者认为真核细胞的内膜系统都是从原核细胞的质膜内折进化而来的。内共生认为真核生物的线粒体和叶绿体是以内共生方式发展起来的。推测线粒体的祖先可能是进行有氧呼吸的、较小的化能异养型原核生物,它们在较大的化能异养型始祖宿主细胞内寄生或被较大的异养型始祖宿主细胞吞噬,若这种小细胞难被消化,就可能在大的宿主细胞内存活并进行呼吸,于是形成了线粒体。叶绿体也通过类似的途径进化,即是在比较大的宿主细胞中逐渐存活下来的较小的始祖光合原核生物。小细胞从宿主细胞获得所需的营养成分,大宿主细胞则从进行光合作用和呼吸作用的小细胞获得大量ATP和光合细胞所制造的食物。不难设想,有两种生物共同好生活相互依存的共生体,在自然选择中是可以突然发展成一种在细胞水平上进一步复杂化、并划分出不同功能区域的单细胞的真核生物。

支持内共生学说的一个主要依据是,现代真核细胞的线粒体和叶绿体都具有自主性的活动,他们的DNA为环状,它们的核糖体为70S,这些都适合细菌、蓝藻相似的。

29、植物和真菌多样性的进化

1、为什么在苔藓植物中没有高大的植物体?

答案:苔藓植物是一群小型植物,一般不超过20cm高,大多生于阴湿处,苔藓植物没有维管系统,并且它们有鞭毛的精子需要水环境才能找到卵子,所以没有高大的植株体。

2、维管植物是如何适应陆地生活的?

答案:维管植物是植物界最高级的类群,维管植物可分为蕨类和种子植物两类。种子植物又分为裸子植物和被子植物两类。

维管植物是孢子体(2n)发达,孢子体有根,能深入土壤吸收水分和矿质元素;有发达的叶,能进行光合作用。由于有了维管系统,具有支持的功能和远距离运输的功能,使枝叶内的光合产物能快捷的被输送到根部,同时根部吸收的水分和矿质营养物能源源不断供应枝叶,这些特征都使维管植物能较好的适应陆地生活。

30、动物多样性的进化

1、请解释什么是假体腔,它是如何形成的?环节动物的真体腔是如何形成的,与假体腔有什么区别?

答案:假体腔是动物界中最先出现的体腔形式。在假体腔中,中胚层只形成了体壁的肌肉层,而动物的肠壁没有中胚层形成的肌肉层。假体腔动物的肠壁仍然是单层细胞。假体腔内也没有体腔膜,其管系统均游离在假体腔内。假体腔是一种初级的原始体腔形式,它不是由于中胚层

包围形成的空腔,而是胚胎的囊胚腔持续到成体形成的体腔,但是体壁有了肌肉层。

真体腔是由中胚层分化出来的,由壁体腔膜和脏体腔膜围绕而成,因而体壁和肠壁都有发达的肌肉。真体腔的出现,是动物结构上一个重要发展;消化管壁有了肌肉层,增加了蠕动,提高了消化机能;同时消化管与体壁为次生体腔隔开,这就促进了循环、排泄等器官的发生,使动物体的结构进一步复杂,各种机能更趋完善。

6、为何说文昌鱼在动物进化上游重要地位?有哪些进步特征、特化特征和原始特征?

答案:文昌鱼是头索动物的代表种类,共约25种。头索动物在动物进化上有重要地位:(1)祖先可能是原始的无头类,与无脊椎动物有共同祖先;(2)由于适应不同生活方式而演变为两支,一支演变为原始有头类,导向脊椎动物进化之路,另一支转化为旁支,演变成头索动物的鳃口科动物;(3)认为头索动物是当前脊椎动物的原始类群,是脊椎动物的姐妹群。在动物学上占有重要地位。

进步特征:呼吸在水流经咽部的鳃裂时进行;中空的神经管是文昌鱼的中枢神经系统,但是尚没有脑和脊椎明显的分化;脊索纵贯全身并伸到身体最前段。

转化特征:口部有一套特化的取食和滤食器官;无成对附肢;无心脏,循化系统属于闭管式,血液无色。

原始特征:无头,仍有分节现象存在;生殖、排泄器官多对(无集中的肾),各自开口。

3、详述羊膜卵的结构、功能和羊膜卵出现的进化意义。羊膜卵和无羊膜卵动物在泄殖系统上有何重要的不同?

答案:胚胎在发育期间,发生羊膜、绒毛膜和尿囊等一系列胚膜,,即胚胎发育到原长期后,在胚体周围发生向上隆起的环状皱褶一羊膜绒毛膜褶,不断生长的环状皱褶由四周逐渐往中间聚拢,彼此愈合和打通后成为围绕着整个胚胎的2层膜,即内层的羊膜和外层的绒毛膜,两者之间是一个宽达的胚外体腔。羊膜将胚胎包围在封闭的羊膜腔内,腔内充满羊水,使胚胎悬浮于自身创造的一个水域环境中进行发育,能有效地防止干燥和各种外界损伤。绒毛膜紧贴于壳膜内面。胚胎在形成羊膜和绒毛膜的同时,还自消化道后部发生一个充当呼吸和排泄的器官,称为尿囊。尿囊位于胚外体腔内,外壁紧贴绒毛膜,因其表面和绒毛膜内壁上富有毛细血管,胚胎可通过多孔的壳膜和卵壳,同外界进行气体交换。此外,尿囊还作为一个容器盛纳胚胎新陈代谢所产生的尿酸。动物获得产羊膜卵的特性后,毋须到水中繁殖,使羊膜动物彻底摆脱了它们在个体发育初期对水的依赖,是脊椎动物从水到路的漫长进化历程中一个极其重要的飞跃进步。确保脊椎动物在陆地上进行繁殖。通过辐射适应向干旱地区分布及开拓新的生活环境创造了条件。

3亿年前,当具有高等和进步特征的新型爬行动物在地球上出现后,很快就得到极大的发展,成为在地球上各种生态环境中占主导地位的动物。

9 .鸟类的器官系统及形态结构是如何适应飞翔生活的?

(l )鸟类身体呈纺锤形,体外被覆羽毛,具有流线型的外廓,从而减少了飞行中的阻力。( 2 )前肢变为翼,着生羽毛成为飞翔器官。

( 3 )薄而松的皮肤,便于肌肉剧烈运动。

( 4 )羽毛着生在体表的一定区域内称为羽区。不着生羽毛的地方称裸区,羽毛的这种着生方式,有利于剧烈的飞翔运动。

( 5 )骨骼轻而坚固,骨骼内具有充满气体的腔隙,有利于减轻体重。

( 6 )颈椎椎骨之间的关节面呈马鞍形,称异凹型椎骨。这种特殊形式的关节面使椎骨间的运动十分灵活。第一枚颈椎呈环状,称为寰椎;第二枚颈椎称为枢椎。与头骨相联结的寰椎,可与头骨一起在枢椎上转动。这就大大提高了头部的活动范围,鸟类头部运动灵活。