生物多样性和稳定性

从细胞、生化成分、基因三个角度阐释生物多样性和稳定性。包含生物多样性：病毒无细胞结构、细胞分裂增殖、细胞间的交流；组成生命体的元素和物质；基因的概念与分子结构真核生物Pre-RNA前体加工：戴帽、加尾、剪接；真核生物Pre-RNA前体加工：戴帽、加尾、剪接等。

生物多样性和稳定性

• 生物多样性
  • 细胞
    • 病毒无细胞结构
      • 按遗传物质分类：DNA病毒、RNA病毒
    • 结构
      • 不同种类细胞的细胞器不同
        • 细胞壁：植物、原核生物
        • 叶绿体：能进行光合作用的植物
        • 内质网、高尔基体
        • 中心体：动物和低等植物
      • 细胞骨架
        • 部分细胞的细胞骨架参与微绒毛、细胞皮质、伪足等及其它调节蛋白以辅助细胞运动
        • 动物的组织特异性与中间丝有关
        • 不同细胞中有不同的中间丝，如上皮组织细胞有角蛋白，神经细胞有神经丝等
    • 细胞分裂增殖
      • 细胞全能性不同，细胞周期不同
      • 不同种类细胞分裂增殖机制不同
      • 遗传物质在DNA复制时易发生突变或出现遗传物质分配不均等细胞分裂异常情况
      • 细胞寿命不同
        • 细胞结构功能不同，更新速度不同
    • 细胞间的交流
      • 细胞受体种类不同，可识别的信号不同
  • 生命的化学
    • 组成生命体的元素和物质
      • 组成不同生命的同种元素含量不同，同一生物体内不同细胞同一元素的含量不同
      • 生物体含水量因生物种类、性别、年龄而不同
      • 以碳链为基本框架的生物大分子有多样性
        • C可与自身或其它元素共价形成多样的线性、分支或环形结构
        • 化学键、分子式完全相同的含碳分子的空间结构差异来自构型构象
          • 手性分子
          • 顺式构型、反式构型
          • 碳碳单键多种构象
      • 生命分子功能发挥往往有立体特异性
    • 蛋白质
      • 结构和和功能高度多样，是生命活动的直接执行者
        • 功能
          • 催化功能
            • 酶
              • 对作用对象而言有特异性
          • 结构蛋白
          • 免疫功能
          • 信息交流
          • 运输功能
      • 不同蛋白质的氨基酸种类不同，氨基酸序列不同，空间结构不同
      • 组成蛋白质的氨基酸侧链有特异性，多肽链间多肽链内形成的共价键情况不同
    • 核酸
      • 碱基（核苷酸）种类不同
        • 嘌呤、嘧啶
        • 异构型
      • RNA结构比DNA更不稳定，具更加多样化的结构和功能
    • 糖类
      • 功能
        • 为生物提供结构性组分（如纤维素、几丁质），不同细胞所含糖类不同
        • 寡糖参与细胞间识别、黏附（如凝集素蛋白质分子上的寡糖），不同细胞信息交流方式不同
      • 糖类可与蛋白质或脂质形成共价复合物糖蛋白、糖脂，参与特异性信息交流
      • 生物体内含多种单糖衍生物
        • 羟基被其它集团等替换
        • 常见于生物多聚体中，在生物结构形成或识别中起重要作用
      • 结构
        • 分类
          • 同聚多糖、杂聚多糖
          • 分支、不分支
        • 部分寡糖或多糖带电，部分基团连接不稳定
    • 脂质
      • 功能
        • 能量储存
        • 生物膜骨架
        • 保护
        • 信号传递
        • 酶的激活性
        • 参与信号识别和免疫
        • 不同细胞发挥能力不同
    • 无机盐
      • 功能
        • 组成细胞、组织结构
        • 调节新陈代谢
        • 维持酸碱平衡，调节渗透压
        • 维持生命体生命活动
        • 不同细胞发挥能力不同
      • 体内分布极不均匀
  • 基因的奥秘
    • 基因的概念与分子结构
      • 碱基种类不同
      • 跳跃基因（转座子）
        • 转座子插入诱变
    • 基因的复制
      • 生殖细胞/癌细胞端粒酶基因激活
    • 真核生物Pre-RNA前体加工：戴帽、加尾、剪接
      • 意义
        • 形成不同的蛋白质翻译模板
    • 基因的突变与重组
      • 分类
        • 点突变
          • 转换
          • 颠换
        • 缺失或插入
          • =3dNt
          • ≠3dNt
      • 因素
        • 自发突变
          • 碱基异构式引起DNA复制过程的错误配对
        • 诱发突变
          • 物理
            • 电离辐射（改变碱基电荷，打断DNA链）
              • 穿透性（外照射处理）
              • 非穿透性（内标记处理）
            • 非电离辐射
              • 紫外线（UV）形成TT二聚体
          • 化学
            • 亚硝酸
    • 基因表达调控
      • 基因开关的调控枢纽
        • 调控机理上
          • 核酸分子间相互作用
          • 核酸与蛋白质分子间相互作用
          • 蛋白质分子间相互作用
        • 调控层次上
          • 转录水平
            • 负调控系统
              • 调节基因产物阻遏蛋白结合在操纵基因上，阻止RNA聚合酶对转录的启动
              • 三要素：操纵基因、诱导物、调节基因
            • 正调控系统
              • 调节基因产物激活蛋白结合在启动子前，促进RNA聚合酶对转录的启动
              • 三要素：RNA聚合酶、诱导物、调节基因
          • 转录后水平
          • 翻译水平
          • 翻译后水平
        • 细胞调控基因表达能力有差别
      • 基因表达 的表观遗传修饰
        • DNA未变，表观便
        • 转化
          • 关闭的靶细胞通过组蛋白乙酰化、组蛋白去甲基化、DNA去甲基化途径激活
          • 激活的靶细胞通过组蛋白去乙酰化、组蛋白甲基化、DNA甲基化途径关闭
• 生物稳定性
  • 细胞
    • 病毒无细胞结构
      • 结构：遗传物质+囊膜
    • 细胞结构、形态、功能
      • 结构
        • 共同的基本结构单位：细胞膜、核糖体、细胞核
        • 细胞都含2种核酸：DNA、RNA
        • 溶酶体都有胞饮作用、吞噬作用、自噬作用以维持生物体结构和功能稳定
        • 线粒体/叶绿体产生ATP为细胞生命活动供能
          • 线粒体频繁融合与分裂以满足细胞供能需求
        • 细胞骨架维持细胞正常生命活动
          • 支持支撑细胞结构
          • 参与细胞内物质运输
          • 细胞收缩和细胞运动
          • 组织空间排布
      • （多细胞生物体内）细胞种类和数量保持基本恒定
      • 细胞都可能经历分裂、分化、凋亡等生命活动过程
    • 细胞分裂增殖
      • 可通过CDK激酶、磷酸酯酶、磷酸水解酶调控正常的细胞周期
      • 纺锤体参与细胞复制，辅助染色体向子细胞分离，防止DNA复制异常
    • 细胞死亡
      • 部分被侵染或衰老的细胞通过凋亡等途径程序性死亡以维持生物体稳态
    • 细胞间的交流
      • 细胞间交流，传导信号，调节生物体正常代谢
    • 反馈调节机制
      • 细胞内外普遍存在（负）反馈机制
  • 生命的化学
    • 组成生命体的元素和物质
      • 组成不同生命的元素种类相近
        • 大量元素C H O N P S K Ca Mg
        • 微量元素Fe Mn B Zn Mo Cu
      • 生物中含量最高的物质都是水
        • 作用
          • 参与物质运输
          • 新陈代谢反应过程的溶剂
          • 调节生物体温度
        • 生物体内大部分蛋白质、组成生物膜的磷脂分子都是两性分子，有利于稳定的物质运输
      • C是形成生命分子的核心元素
        • 生命分子大多为碳氢化合物衍生物
    • 蛋白质
      • 都由20多种氨基酸组成
      • 作为营养物质的蛋白质降解可以提供必需氨基酸、维生素、微量元素，部分可以被用于合成新蛋白质
      • 蛋白质基本组成单位都是a-氨基酸
      • 蛋白质中氨基酸残基都通过酰胺键连接
    • 核酸
      • 细胞内有DNA和RNA两种核酸，基本组成单位是核苷酸
      • 主要遗传物质，负责遗传信息的储存、传递、表达
      • 双螺旋模型保证结构稳定性
      • 核苷酸通过磷酸二酯键形成线性核酸分子
    • 糖类
      • 功能
        • 为非光合作用生物提供主要能源物质，为生命活动供能
        • 为生物提供结构性组分（如纤维素、几丁质），维持细胞结构稳定
        • 寡糖参与细胞间识别、黏附（如凝集素蛋白质分子上的寡糖），参与细胞间正常信息交流
      • 结构
        • 单糖分子在水溶液中多以环状结构存在，并通过糖苷键连接成寡糖、多糖，结构较为稳定
    • 脂质
      • 功能
        • 能量储存
        • 生物膜骨架
        • 保护
        • 信号传递
        • 酶的激活性
        • 参与信号识别和免疫
        • 维持稳态
    • 无机盐
      • 功能
        • 组成细胞、组织结构
        • 调节新陈代谢
        • 维持酸碱平衡，调节渗透压
        • 维持生命体生命活动
        • 维持稳态
  • 基因的奥秘
    • 基因的概念与分子结构
      • 基因是主要遗传物质
      • 基因的三个基本属性：复制、表达、突变
        • DNA双螺旋结构特点
          • 1个螺距含10个碱基对
          • A=T G☰C
          • 2条DNA单链极性相反，反向盘旋
      • DNA分子可复性
    • 中心法则
    • 基因的复制
      • 半保留复制
      • 半不连续复制
        • 先导链连续复制，后随链以冈崎片段长度进行不连续复制
      • DNA复制的启动与延伸需要一段RNA引物
      • 避免线性DNA复制5’端短缩机制（端粒酶修复）
    • RNA转录
      • 过程
        • 启动
          • 3个重要位点：识别、结合、起始
        • 延伸
        • 终止
          • 转录过程延宕
          • RNA发卡结构被转录
          • RNA发卡结构与多聚U序列使RNA聚合酶脱落
        • 真核生物Pre-RNA前体加工：戴帽、加尾、剪接
          • 意义
            • 形成较为稳定的蛋白质翻译模板
            • 避免R Nase从5’3’端降解mRNA
    • 蛋白质翻译
      • 遗传密码子
        • 起始密码子:AUG
        • 终止密码子：UAA UAG UGA
      • 蛋白质降解
        • 意义
          • 细胞自噬，维持生命
          • 半衰期短，不断更新
          • 清楚隐患，废物利用
        • 机制
          • 泛素系统
    • 基因的突变与重组
      • DNA损伤修复
        • 光复活
          • 复制前的修复 不易形成基因突变
        • 切除修复
          • 复制前的修复 不易形成基因突变
        • 重组修复
          • 复制后的修复 容易形成基因突变
    • 基因表达调控
      • 基因开关的调控枢纽
        • 调控机理上
          • 核酸分子间相互作用
          • 核酸与蛋白质分子间相互作用
          • 蛋白质分子间相互作用
        • 调控层次上
          • 转录水平
            • 负调控系统
              • 调节基因产物阻遏蛋白结合在操纵基因上，阻止RNA聚合酶对转录的启动
              • 三要素：操纵基因、诱导物、调节基因
            • 正调控系统
              • 调节基因产物激活蛋白结合在启动子前，促进RNA聚合酶对转录的启动
              • 三要素：RNA聚合酶、诱导物、调节基因
          • 转录后水平
          • 翻译水平
          • 翻译后水平
        • 调控基因正常稳定表达