3生物学基础

第二章生物学基础（一）生物的分类（二）生物大分子（三）中心法则thetheoryofevolution地球上的生物是自然界在特定条件下演化的结果，而且仍继续处于变化之中。AlfredRusselWallaceCharlesDarwinTheWallace-DarwinTheory第一节生物的分类简介1、地球上的自然史与生命史不断演化的地球系统：地球本身一直经历着由简单到复杂、由低级到高级不可逆的演化过程，由此逐渐形成了大气圈、水圈、岩石圈、生物圈及地球内部的圈层；不断演化的地球生物：生物是地球系统在特定条件下演化的结果，并仍处于不断的演化之中；宇宙的起源：始于120亿年前的宇宙大爆炸（BigBangBeginsTheUniverse!）；太阳系的起源：大约49亿年前，诞生太阳系；地球的起源：大约45亿年前，宇宙中的尘埃在引力作用下逐渐集聚形成地球。地球生命简史生命诞生、细胞的形成35～38亿年前，海洋孕育原始生物单细胞生物在地球上繁衍、原始生态系统的建立原核生物占主体的阶段（35～20亿年前）真核生物占主体的阶段（20～6亿年前）多细胞生物出现和多样化表达、生物圈覆盖整个地球多细胞植物、多细胞动物的诞生（6～5.5亿年前）“寒武纪大爆发”（约5.3~5.5亿年前）——物种“爆发”“志留纪大爆发”（约4.3亿年前）——生命从海洋扩展到陆地人类诞生、文明的发展约400～1000万年前，人类诞生文化史：100万年时间(亿年前)46地球形成地核与地幔分异4038最早的沉积记录化学进化生命起源35最早的叠层石和微生物化石记录光合作用起源30生命起源2520冠族真核细胞起源大气圈自由氧开始积累10单细胞生物繁衍及原始生态系统建立7多细胞叶状体植物适应辐射性分化时间(亿年前)时间(亿年前)50多细胞生物进化骨骼化、后生动物适应辐射性分化哺乳动物起源人类起源、文化系统建立4321“寒武纪大爆发”“志留纪大爆发”陆生维管植物诞生两栖动物出现被子植物起源爬行动物出现鸟类出现恐龙成为地球霸主恐龙绝灭新生代中生代古生代前寒武纪Homosapiens智人病毒细菌2、生物的分类生物多样性（Biodiversity）物种的多样性遗传（基因）的多样性生态系统的多样性保护生物多样性的重要性1992年，联合国环境与发展大会《生物多样性公约》生物分类体系KarlvonLinnee（1707-1778），瑞典博物学家Linnee在《SystemaNaturae》中创立生物分类体系双命名法（binomialnomenclature）:属名加种名，属名在前，第一个字母大写；种名在后，小写；其后还可标注发现的地名或发现者的名字；采用拉丁文生物分类体系林奈(CarolusLinnaeus，1707－1788）瑞典博物学家Linneanhierarchicalclassificationwasbasedonthepremisethatthespecieswasthesmallestunit,andthateachspecies(ortaxon)belongedtoahighercategory.LinneanhierarchicalclassificationKingdom界例：Animalia动物界Phyla门Chordata脊索动物门Class纲Mammalia哺乳纲Order目Carnivora食肉目Family科Felidae猫科Genus属Panthera豹属Species种pardus属名种名Pantherapardus金钱豹病毒、细胞和生物体的大小Sizesofviruses,cells,andorganisms.生物进化Threedomainsoflife三原界系统•Eubacteria真细菌原界•Archaea古细菌原界•Eukaryota真核生物原界Protista原生生物界Plantae植物界Fungi真菌界Animalia动物界生物“界”的划分三界说、五界说、六界说、八界说三主干六界说：真细菌古细菌原生生物真菌植物动物原核生物真核生物LevelsofOrganizationBiosphere生物圈Community生物群落Populations生物种群Organism生物体Organ器官Tissue组织Cell:Thefundamentalunitoflivingthings.细胞Organelle:细胞器Molecules,atoms,andsubatomicparticles:Thefundamentalfunctionallevelsofbiochemistry分子水平？？？OrganizationlevelsoflifeStudybiologyatmanylevels.Itisthuspossibletostudybiologyatmanylevels,fromcollectionsoforganisms(communities),totheinnerworkingsofacell(organelle).分子水平DNAsequenceProteinsStructureFunction?AllCell第二节生物大分子生物大分子1.细胞结构（从染色体到DNA）2.糖类（D-核糖、D-2-脱氧核糖）3.脂类（磷脂）4.蛋白质（氨基酸、蛋白质及其结构）5.核酸（核苷酸、脱氧核糖核酸DNA和核糖核酸RNA）主要内容：真核生物细胞eukaryoticcell原核生物细胞prokaryoticcell一、细胞结构cell1、大肠杆菌2、念珠藻3、小球藻4、酵母菌5、火丝菌6、眼虫7、分生组织细胞8、栅栏组织薄壁细胞9、驴蹄草叶表皮细胞和保卫细胞10、大鼠肝细胞11、肾近曲小管上皮细胞12、成纤维细胞13、人红细胞14、人精子15、哺乳动物的横纹肌细胞16、平滑肌细胞17、神经细胞体Ageneralprokaryoticcell原核生物细胞结构肽聚糖被膜质膜动物细胞植物细胞细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核真核生物细胞结构从染色体到DNA人类23对染色体细胞中的大分子Theapproximatecompositionofabacterialcell.MacromoleculesinCells二、糖类作用：储存能量结构材料cellulose纤维素1.Theyareimportantmetabolically.Sugarsarethemajorenergystoragemoleculesforlivingorganisms.Theircarbonringscontainlargeamountsofenergy.Forexample,thecompletemetabolismofglucose:releases686kcal/mol.醣酵解呼吸2.Therearefourbasicsugarsthatwewilldealwith:三、脂类磷脂(phospholipids)是构成细胞膜(membranes)的主要成分磷脂是两性分子，即亲水性和疏水性。头部是带负电荷的磷酸基团；尾部是疏水性的碳链。细胞膜的结构质膜磷脂四、蛋白质核酸是遗传信息的携带者蛋白质是信息转化成生物结构和功能的表达者ProteinSequenceStructureFunction1)enzyme2)transport3)cellstructure几大类蛋白质纤维蛋白膜蛋白球蛋白4.1氨基酸anaminoend(NH2)acarboxylend(COOH)R-groupaminoacid20种主要氨基酸的分类8723StructuresintheR-groupsofthetwentyaminoacidsfoundinalllivingthings.StructuresintheR-groupsofthetwentyaminoacidsfoundinalllivingthings.StructuresintheR-groupsofthetwentyaminoacidsfoundinalllivingthings.StructuresintheR-groupsofthetwentyaminoacidsfoundinalllivingthings.StructuresintheR-groupsofthetwentyaminoacidsfoundinalllivingthings.StructuresintheR-groupsofthetwentyaminoacidsfoundinalllivingthings.一级结构，Primarystructure二级结构，SecondaryStructure三级结构，TertiaryStructure四级结构，QuartenaryStructure4.2蛋白质的结构一级结构二级结构SecondaryStructurealpha-helix,alpha-螺旋beta-pleatedsheet，beta-折叠片beta-turn，beta–转角Randomcoil，无规卷曲alpha-helixalpha-helix,alpha-螺旋，肽链主链骨架围绕中心轴盘旋成螺旋状的结构。B-pleatedsheetsbeta-pleatedsheet，beta-折叠片，在多肽链之间或一条肽链的肽段之间靠氢键联结而成的锯齿状片层结构。反平行式平行式theturnsbeta-turn，beta–转角，在球状的蛋白质分子中，肽链经常出现的回折，由4个连续的氨基酸组成。三级结构TertiaryStructure三级结构，多肽链借助各种次级键（非共价键）盘绕成具有特定肽链走向的紧密球状结构。四级结构QuartenaryStructure四级结构，寡聚蛋白质中各亚基之间在空间上的相互关系或结合方式。亚基，四级结构的蛋白质中每个球状蛋白质。亚基一般只是一条多肽链，这些多肽链相互间以S-S键相连。亚基的聚集体即是寡聚蛋白质。Structureofaprotein:primary,secondary,tertiary,andquaternarylevelsofstructure.五、核酸它的基本结构单位是核苷酸（nucleotides）。核苷酸有多种类型：1）informationstorage(DNA)2）proteinsynthesis(RNA)3）energytransfers(ATPandNAD).5.1核苷酸核酸核苷酸核苷磷酸戊糖碱基Sugars：riboseordeoxyribose.StructureofthebasesPurinesPyrimidinesstructureofdeoxyadenosineN-糖苷键核苷酸代码表代码英文含义中文含义GGuanine鸟嘌啉AAdenine腺嘌啉T(U)Thymine(Uracil)胸腺嘧啶(尿嘧啶)CCytosine胞嘧啶R(AorG)puRine嘌啉Y(CorTorU)pYrimidine嘧啶M(AorC)aMino腺嘌啉或胞嘧啶(氨基)K(GorT)Ketone鸟嘌啉或胸腺嘧啶(酮基)S(CorG)Stronginteraction强相互作用碱基W(AorT)Weakinteraction弱相互作用碱基H(AorCorT)Not-G(HafterG)非鸟嘌啉B(CorGorT)Not-A(BafterA)非腺嘌啉V(AorCorG)Not-T/U(VafterU)非胸腺嘧啶D(AorGorT)Not-C(DafterC)非胞嘧啶N(AorCorGorT)aNy不确定核苷酸代码表(IUPAC-IUBSTANDARDBASECODES)Lastmodified:25-Aug-2000,[e-mail]5.2脱氧核糖核酸(DNA)DNA是遗传物质Deoxyribonucleicacid(betterknownasDNA)isthephysicalcarrierofinheritancefor99%oflivingorganisms.1953年，Watso