時(shí)間:2023-07-28 16:42:47
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一、生物化學(xué)考查目標(biāo)
生物化學(xué)是研究生物體的物質(zhì)組成和生命過(guò)程中的化學(xué)變化的一門(mén)科學(xué)。或者說(shuō)是研究生命現(xiàn)象及其化學(xué)本質(zhì)的科學(xué),它利用化學(xué)的理論和方法作為主要手段研究生物(微生物、植物、動(dòng)物及人體等)的化學(xué)組成、生命物質(zhì)各組分的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、及它們?cè)谏^(guò)程中的變化規(guī)律的一門(mén)科學(xué)。試圖用化學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)揭示生命現(xiàn)象。農(nóng)學(xué)考研大綱對(duì)該學(xué)科的考查目標(biāo)為:
1、了解生物化學(xué)研究的基本內(nèi)容及發(fā)展簡(jiǎn)史,理解和掌握生物化學(xué)有關(guān)的基本概念、理論以及實(shí)驗(yàn)原理和方法。
2、能夠運(yùn)用辯證的觀點(diǎn)正確認(rèn)識(shí)生命現(xiàn)象的生物化學(xué)本質(zhì)和規(guī)律,具備分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
二、生物化學(xué)考點(diǎn)解析
新大綱考查知識(shí)點(diǎn)同2013年大綱要求,明確考試內(nèi)容有糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、核酸、酶、脂類(lèi)等各種生命物質(zhì)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、化學(xué)組成和性質(zhì)及代謝過(guò)程。
以下是對(duì)大綱中各考點(diǎn)進(jìn)行的解析及復(fù)習(xí)要點(diǎn):
1、生物化學(xué)概述
了解生物化學(xué)研究的基本內(nèi)容和發(fā)展簡(jiǎn)史。
2、蛋白質(zhì)化學(xué)
掌握蛋白質(zhì)的概念和生物學(xué)意義;掌握氨基酸的兩性性質(zhì)、等電點(diǎn)和光吸收性質(zhì),理解氨基酸酸堿性,熟知20種常見(jiàn)氨基酸的分類(lèi)及三字簡(jiǎn)寫(xiě),尤其是20種常見(jiàn)氨基酸的三字符表示,應(yīng)引起考生高度重視;掌握肽的概念及理化性質(zhì)、蛋白質(zhì)層面結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系、結(jié)構(gòu)特點(diǎn);掌握蛋白質(zhì)相對(duì)分子量、兩性電離及等電點(diǎn)、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)、紫外光吸收特征、變性與復(fù)性;理解和掌握蛋白質(zhì)抽提原理及方法、蛋白質(zhì)分離與純化的主要方法:電泳、層析和離心、蛋白質(zhì)的定量方法。
3、核酸化學(xué)
了解核酸的種類(lèi)和組成單位;理解DNA的一級(jí)結(jié)構(gòu)、二級(jí)結(jié)構(gòu)、三級(jí)結(jié)構(gòu)和RNA的分子結(jié)構(gòu):tRNA的結(jié)構(gòu)、mRNA的結(jié)構(gòu)、rRNA的結(jié)構(gòu),并掌握每種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn);掌握核酸的一般性質(zhì)、紫外光吸收特征、核酸的變性與復(fù)性;重點(diǎn)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(diǎn)以及酶的國(guó)際分類(lèi)和命名;理解酶的活性中心、酶的專一行和高效性機(jī)制;掌握影響酶促反應(yīng)速度的主要因素;理解別構(gòu)酶和共價(jià)修飾酶、同工酶、維生素和輔酶的概念;重點(diǎn)掌握酶的分離純化步驟和常用方法。
5、糖類(lèi)代謝
了解生物體內(nèi)的糖種類(lèi)和名稱;掌握單糖分解的糖酵解、三羧酸循環(huán)、磷酸戊糖途徑;掌握糖異生的反應(yīng)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(gè)組成部分和電子傳遞的抑制劑以及抑制劑發(fā)揮作用的階段;掌握氧化磷酸化的類(lèi)型和機(jī)制、線粒體穿梭系統(tǒng)。
7、脂質(zhì)代謝
掌握生物體內(nèi)的脂質(zhì)、脂肪的分解代謝方式(酶促水解、甘油的降解和轉(zhuǎn)化、脂肪酸的β-氧化分解);掌握脂肪的生物合成過(guò)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(guò)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(fù)制、原核與真核生物DNA復(fù)制的差異、逆轉(zhuǎn)錄、DNA的損傷與修復(fù)、DNA一級(jí)結(jié)構(gòu)分析與PCR技術(shù));掌握RNA的轉(zhuǎn)錄及加工、RNA的復(fù)制、RNA的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。
在今年大綱的DNA的生物合成部分,將2013年的"反轉(zhuǎn)錄"替換為了"逆轉(zhuǎn)錄";返觀2012年大綱,也是對(duì)"逆轉(zhuǎn)錄"做出了要求。反轉(zhuǎn)錄和逆轉(zhuǎn)錄的過(guò)程本質(zhì)上是一樣的,但有一點(diǎn)細(xì)微的區(qū)別。逆轉(zhuǎn)錄是指RNA類(lèi)病毒形成自己的DNA并整合到宿主細(xì)胞的DNA上,以RNA為模板形成DNA的過(guò)程,強(qiáng)調(diào)的是生物自然發(fā)生的過(guò)程。反轉(zhuǎn)錄是指在進(jìn)行基因工程過(guò)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(guò)程,強(qiáng)調(diào)的是人工進(jìn)行的過(guò)程。從2012年至2014年,考查的重點(diǎn)由自然合成轉(zhuǎn)為人工基因的合成,再轉(zhuǎn)為自然合成,這是一個(gè)歷年波動(dòng)幅度較大知識(shí)點(diǎn),也與近年來(lái)分子生物學(xué)的蓬勃發(fā)展緊密相關(guān),大家應(yīng)引起重視。
10、蛋白質(zhì)的生物合成
掌握遺傳密碼的特點(diǎn),掌握多肽鏈的合成體系;掌握原核生物多肽鏈生物合成過(guò)程;領(lǐng)會(huì)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(zhuǎn)運(yùn)。
通過(guò)歷年考題特點(diǎn)及以上知識(shí)點(diǎn)歸納總結(jié)出考點(diǎn)知識(shí)為:蛋白質(zhì)、核酸、酶等生物大分子的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)及功能;物質(zhì)代謝及其調(diào)控(糖代謝、三羧酸循環(huán)、脂類(lèi)代謝、氨基酸代謝、核苷酸代謝、生物氧化、物質(zhì)代謝聯(lián)系與調(diào)節(jié));遺傳信息的貯存、傳遞與表達(dá)(DNA的生物合成、RNA的生物合成、蛋白質(zhì)的生物合成、基因表達(dá)調(diào)控、基因重組與基因工程)。
結(jié)合以上各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)詳細(xì)解析及重難點(diǎn)歸納,對(duì)該學(xué)科在考試內(nèi)容及考試要求總結(jié)歸納為兩個(gè)方面:
1:加強(qiáng)基本概念、原理和基礎(chǔ)理論的理解和掌握
該學(xué)科基礎(chǔ)概念理論較多,以對(duì)知識(shí)點(diǎn)理解記憶的直接考查為主。例如,常考的知識(shí)點(diǎn)有:氨基酸、核酸幾種物質(zhì)結(jié)構(gòu)書(shū)寫(xiě)、命名、特點(diǎn);氨基酸兩性判斷,單糖、二糖、多糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì);酶作用機(jī)理;糖類(lèi)代謝、脂類(lèi)代謝、氨基酸和核苷酸的代謝過(guò)程中能量、酶的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。這就要求考生在復(fù)習(xí)過(guò)程中對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的重視。
2:實(shí)驗(yàn)分析論述部分的總結(jié)
實(shí)驗(yàn)作為必考內(nèi)容,考生應(yīng)著重主要實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí),同時(shí)注意對(duì)生理與生化容易結(jié)合的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)復(fù)習(xí)。
【關(guān)鍵詞】生物 分子 有機(jī)物 相互作用 分析
核(苷)酸、蛋白質(zhì)是生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ),與生物的腫瘤發(fā)生、遺傳變異、病毒感染等密切相關(guān)。深入研究生物分子間相互作用機(jī)理,建立對(duì)生物分子快速、簡(jiǎn)便分析,對(duì)分子水平上研究生命具有重要意義。
一、KI對(duì)桑素-核酸體系熒光增強(qiáng)效應(yīng)的研究
重原子效應(yīng)一般使熒光碎滅,磷光壽命縮短、重原子效應(yīng)通常指在磷光測(cè)定體系中,當(dāng)體系中有原子序數(shù)較大的原子存在時(shí),因重原子的高核電荷引起或增強(qiáng)了溶質(zhì)分子自旋軌道作用,增大了其吸收躍遷頻次,使磷光的產(chǎn)生和量子產(chǎn)率得到極大增大。熒光分析過(guò)程中,由于KI具有獨(dú)特的重原子效應(yīng),因此科研人員常將其作為熒光碎滅劑來(lái)研究分子間的作用機(jī)理。桑色素是一種相當(dāng)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(yī)學(xué)應(yīng)用重要的作用。在分析化學(xué)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(cè)定中常將桑色素作為熒光試劑。近年,桑色素以及相應(yīng)的配合物逐漸作為抗癌藥物進(jìn)行研究,對(duì)研究桑色素的藥理作用,疾病的診斷治療,藥物的合成與設(shè)計(jì)均有重要的研究?jī)r(jià)值。
核酸和桑色素采用KI研究其相互作用時(shí)發(fā)現(xiàn),只要KI在相關(guān)濃度范圍內(nèi),不僅沒(méi)對(duì)morin-fsDNA體系表現(xiàn)出重原子效應(yīng),且增強(qiáng)了morin-fsDNA體系的熒光。Ki-morin體系能選擇性識(shí)別雙螺旋核酸中的鮮魚(yú)脫氧核糖核酸和蛙魚(yú)脫氧核糖核酸,且核酸使Ki-morin體系的熒光顯著地增強(qiáng),增強(qiáng)的程度與核酸的濃度在一定的范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系,并建立了靈敏選擇性測(cè)定核酸的新方法。
二、鳥(niǎo)嘌呤體系中熒光增強(qiáng)效應(yīng)及其分析應(yīng)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(niǎo)膘吟,堿基嚴(yán)格按照配對(duì)記錄了生命的遺傳信息。鳥(niǎo)嘌呤是組成部分的氧化性損傷發(fā)生在鳥(niǎo)嘌呤堿基,其中鳥(niǎo)嘌呤因具有最低氧化電位最易被氧化。檢測(cè)體液中鳥(niǎo)嘌呤及核昔的升高水平可預(yù)測(cè)損傷程度,預(yù)示某些疾病的發(fā)生,大量的鳥(niǎo)嘌呤類(lèi)化合物已開(kāi)發(fā)為有效的化學(xué)治療藥物。因此,鳥(niǎo)嘌呤及其核昔的檢測(cè)在生物分析意義重大。應(yīng)用于檢測(cè)或定量測(cè)定核酸中嗓吟的含量的方法很多,如液相色譜法、化學(xué)發(fā)光法、毛細(xì)管電泳法、電化學(xué)法。熒光技術(shù)在核昔酸的研究應(yīng)用廣泛,但用熒光分光光度法測(cè)定鳥(niǎo)嘌呤的研究尚少,特別是對(duì)鳥(niǎo)嘌呤的選擇性測(cè)定大多是通過(guò)與熒光試劑的衍生化反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。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(guān)注,如抗氧化、抗突變、抗衰老、抗腫瘤、抗菌等,在分析化學(xué)中,常作為熒光試劑用于金屬離子和非金屬離子的靈敏測(cè)定。近年來(lái)桑色素及其相應(yīng)的配合物作為靈敏的熒光探針,應(yīng)用檢測(cè)生物分子相對(duì)的廣泛。
三、蛋白質(zhì)納米粒子的發(fā)光性質(zhì)及其分析應(yīng)用的研究
當(dāng)被研究的材料在納米尺寸范圍內(nèi),表現(xiàn)特異的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和化學(xué)活性等物理化學(xué)性質(zhì)。利用其特異性質(zhì),納米粒子在催化劑、傳感器及醫(yī)學(xué)和工程領(lǐng)域應(yīng)用價(jià)值十分可觀。目前常用的納米粒子主要包括半導(dǎo)體納米粒子、金屬納米粒子及有機(jī)小分子納米粒子等。近年,研究發(fā)現(xiàn)納米粒子可發(fā)射熒光,如果對(duì)其進(jìn)行活化處理,其與分子結(jié)合程度更為容易,且不影響分子的活性。學(xué)者將納米粒子應(yīng)用于生物科學(xué)識(shí)別領(lǐng)域,例如采用蛋白質(zhì)識(shí)別與納米粒子聚集,在多維材料的合成領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。利用去溶劑化法制造蛋白質(zhì)納米粒子,由于納米粒子的大小以及表面性能對(duì)生物體內(nèi)的活性和靶向性有重要影響,要求不斷對(duì)生物體的納米粒子的生產(chǎn)工藝流程優(yōu)化,如發(fā)現(xiàn)脫水劑在去溶劑化過(guò)程中可控制微粒大小,去溶劑化后用熱變性法穩(wěn)定納米粒子等應(yīng)用泵控系統(tǒng)加入乙醇,可獲得預(yù)定大小的粒徑,同時(shí)為提高蛋白質(zhì)納米微粒在生物體內(nèi)的主動(dòng)靶向性,要求進(jìn)行修飾和硫醇化處理。
四、結(jié)論
論文主要研究了生物分子與有機(jī)化合物之間的相互作用及分析應(yīng)用,主要包括三個(gè)方面的內(nèi)容:KI對(duì)桑素-核酸體系熒光增強(qiáng)效應(yīng)的研究、鳥(niǎo)嘌呤體系中熒光增強(qiáng)效應(yīng)及其分析應(yīng)用以及蛋白質(zhì)納米粒子的發(fā)光性質(zhì)及其分析應(yīng)用的研究,通過(guò)對(duì)以上三方面的研究,從分子的研究水平上揭開(kāi)了生物體的生命奧秘,同時(shí)也指出了當(dāng)前生命研究的熱點(diǎn)導(dǎo)向,為以后更進(jìn)一步研究分子理論奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn):
[1] 胡鍇,陳康康,張會(huì)明,劉軍偉,趙文杰,張書(shū)勝.苯甲酸在對(duì)叔丁基杯[4]-1,2-冠4固定相上的保留機(jī)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(xì)管電泳法測(cè)定茶葉中的生物堿[J]. 分析科學(xué)學(xué)報(bào),2011,(04).
[3] 楊華,李俊,馮素玲,張新迎,范學(xué)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(yàn)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(yīng)用化學(xué),2011,(07).
知識(shí)是青年人的最佳的榮譽(yù),老年人最大的慰藉,窮人最寶貴的財(cái)產(chǎn),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(shí),希望能夠幫助大家,歡迎閱讀!
生物高中必修一知識(shí)1第一節(jié) 從生物圈到細(xì)胞
一、相關(guān)概念
細(xì)胞:是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。除了病毒以外,所有生物都是由細(xì)胞構(gòu)成的。細(xì)胞是地球上最基本的生命系統(tǒng)。
生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次:細(xì)胞組織器官系統(tǒng)(植物沒(méi)有系統(tǒng))個(gè)體種群群落生態(tài)系統(tǒng)生物圈
二、病毒的相關(guān)知識(shí)
1、病毒(Virus)是一類(lèi)沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物體。
主要特征:
①個(gè)體微小,一般在10~30nm之間,大多數(shù)必須用電子顯微鏡才能看見(jiàn);
②僅具有一種類(lèi)型的核酸,DNA或RNA,沒(méi)有含兩種核酸的病毒;
③專營(yíng)細(xì)胞內(nèi)寄生生活;
④結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,一般由核酸(DNA或RNA)和蛋白質(zhì)外殼所構(gòu)成。
2、根據(jù)寄生的宿主不同,病毒可分為動(dòng)物病毒、植物病毒和細(xì)菌病毒(即噬菌體)三大類(lèi)。
根據(jù)病毒所含核酸種類(lèi)的不同分為DNA病毒和RNA病毒。
3、常見(jiàn)的病毒有:人類(lèi)流感病毒(引起流行性感冒)、SARS病毒、人類(lèi)免疫缺陷病毒(HIV)[引起艾滋病(AIDS)]、禽流感病毒、乙肝病毒、人類(lèi)天花病毒、狂犬病毒、煙草花葉病毒等。
第二節(jié) 細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性
一、細(xì)胞種類(lèi):
根據(jù)細(xì)胞內(nèi)有無(wú)以核膜為界限的細(xì)胞核,把細(xì)胞分為原核細(xì)胞和真核細(xì)胞。
二、原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的比較:
1、原核細(xì)胞:細(xì)胞較小,無(wú)核膜、無(wú)核仁,沒(méi)有成形的細(xì)胞核;遺傳物質(zhì)(一個(gè)環(huán)狀DNA分子)集中的區(qū)域稱為擬核;沒(méi)有染色體,DNA不與蛋白質(zhì)結(jié)合;細(xì)胞器只有核糖體;有細(xì)胞壁,成分與真核細(xì)胞不同.
2、真核細(xì)胞:細(xì)胞較大,有核膜、有核仁、有真正的細(xì)胞核;
有一定數(shù)目的染色體(DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合而成);一般有多種細(xì)胞器。
3、原核生物:由原核細(xì)胞構(gòu)成的生物。
如:藍(lán)藻、細(xì)菌(如硝化細(xì)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(xì)胞構(gòu)成的生物。
如動(dòng)物(草履蟲(chóng)、變形蟲(chóng))、植物、真菌(酵母菌、霉菌、粘菌)等。
三、細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立:
1、1665
英國(guó)人虎克(RobertHooke)用自己設(shè)計(jì)與制造的顯微鏡(放大倍數(shù)為40-140倍)觀察了軟木的薄片,第一次描述了植物細(xì)胞的構(gòu)造,并首次用拉丁文cella(小室)這個(gè)詞來(lái)對(duì)細(xì)胞命名。
2、1680
荷蘭人列文虎克(A.vanLeeuwenhoek),首次觀察到活細(xì)胞,觀察過(guò)原生動(dòng)物、人類(lèi)、鮭魚(yú)的紅細(xì)胞、牙垢中的細(xì)菌等。
3、19世紀(jì)30年代德國(guó)人施萊登(Matthias
Jacob Schleiden)、施旺(TheodarSchwann)提出:一切植物、動(dòng)物都是由細(xì)胞組成的。細(xì)胞是一切動(dòng)植物的基本單位。這一學(xué)說(shuō)即“細(xì)胞學(xué)說(shuō)(CellTheory)”,它揭示了生物體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性.
生物高中必修一知識(shí)2第一節(jié) 細(xì)胞中的元素和化合物
1、生物界與非生物界具有統(tǒng)一性:組成細(xì)胞的化學(xué)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(xué)元素在細(xì)胞內(nèi)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(xué)元素有20多種
4、在活細(xì)胞中含量最多的化合物是水(85%-90%);含量最多的有機(jī)物是蛋白質(zhì)(7%-
10%);占細(xì)胞鮮重比例最大的化學(xué)元素是O、占細(xì)胞干重比例最大的化學(xué)元素是C.
第二節(jié) 生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì)
一、相關(guān)概念:
1、氨基酸:蛋白質(zhì)的基本組成單位,組成蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種。
2、脫水縮合:一個(gè)氨基酸分子的氨基(—NH2)與另一個(gè)氨基酸分子的羧基(—COOH)相連接,同時(shí)失去一分子水。
3、肽鍵:肽鏈中連接兩個(gè)氨基酸分子的化學(xué)鍵(—NH—CO—).
4、二肽:由兩個(gè)氨基酸分子縮合而成的化合物,只含有一個(gè)肽鍵。
5、多肽:由三個(gè)或三個(gè)以上的氨基酸分子縮合而成的鏈狀結(jié)構(gòu)。
6、肽鏈:多肽通常呈鏈狀結(jié)構(gòu),叫肽鏈。
二、氨基酸分子通式:
NH2—(R — C H —COOH)
三、氨基酸結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):
每種氨基酸分子至少含有一個(gè)氨基(—NH2)和一個(gè)羧基(—COOH),并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上(如:有—NH2和—COOH但不是連在同一個(gè)碳原子上不叫氨基酸);R基的不同導(dǎo)致氨基酸的種類(lèi)不同。
四、蛋白質(zhì)多樣性的原因:
組成蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)目、種類(lèi)、排列順序不同,多肽鏈空間結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化。
五、蛋白質(zhì)的主要功能(生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者):
1、構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì),如肌動(dòng)蛋白;
2、催化作用:如酶;
3、調(diào)節(jié)作用:如胰島素、生長(zhǎng)激素;
4、免疫作用:如抗體,抗原;
5、運(yùn)輸作用:如紅細(xì)胞中的血紅蛋白。
六、有關(guān)計(jì)算:
1、肽鍵數(shù)
= 脫去水分子數(shù) = 氨基酸數(shù)目-肽鏈數(shù)
2、至少含有的羧基(—COOH)或氨基數(shù)(—NH2)
= 肽鏈數(shù)
第三節(jié) 遺傳信息的攜帶者——核酸
1、核酸的種類(lèi):脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。
2、核酸:是細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì),對(duì)于生物的遺傳、變異和蛋白質(zhì)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(niǎo)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(niǎo)嘌呤(G)和胞嘧啶(C)、尿
嘧 啶(U)
6、核酸的分布:真核細(xì)胞的DNA主要分布在細(xì)胞核中;
線粒體、葉綠體內(nèi)也含有少量的DNA;RNA主要分布在細(xì)胞質(zhì)中。
第四節(jié) 細(xì)胞中的糖類(lèi)和脂質(zhì)
一、相關(guān)概念:
1、糖類(lèi):是主要的能源物質(zhì);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(shí)3第一節(jié) 細(xì)胞膜——系統(tǒng)的邊界
一、細(xì)胞膜的成分:主要是脂質(zhì)(約50%)和蛋白質(zhì)(約40%)還有少量糖類(lèi)(約2%--10%)。
二、細(xì)胞膜的功能:
1、將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開(kāi)
2、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞
3、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流
三、植物細(xì)胞還有細(xì)胞壁,主要成分是纖維素和果膠,對(duì)細(xì)胞有支持和保護(hù)作用;其性質(zhì)是全透性的。
第二節(jié) 細(xì)胞器——系統(tǒng)內(nèi)的分工合作
一、相關(guān)概念:
1、細(xì)胞質(zhì):在細(xì)胞膜以內(nèi)、細(xì)胞核以外的原生質(zhì),叫做細(xì)胞質(zhì)。
細(xì)胞質(zhì)主要包括細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞器。
2、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì):細(xì)胞質(zhì)內(nèi)呈液態(tài)的部分是基質(zhì),是細(xì)胞進(jìn)行新陳代謝的主要場(chǎng)所。
3、細(xì)胞器:細(xì)胞質(zhì)中具有特定功能的各種亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的總稱。
二、細(xì)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(dòng)、植物細(xì)胞中,內(nèi)有少量DNA和RNA內(nèi)膜突起形成嵴,內(nèi)膜、基質(zhì)和基粒中有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶),線粒體是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所,生命活動(dòng)所需要的能量,大約95%來(lái)自線粒體,是細(xì)胞的“動(dòng)力車(chē)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(xì)胞里),葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器,是植物細(xì)胞的“養(yǎng)料制造車(chē)間”和“能量轉(zhuǎn)換站”,(含有葉綠素和類(lèi)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(jié)構(gòu)的膜上和葉綠體內(nèi)的基質(zhì)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(nèi)質(zhì)網(wǎng)上,有些游離在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,是細(xì)胞內(nèi)將氨基酸合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所。
4、內(nèi)質(zhì)網(wǎng):由膜結(jié)構(gòu)連接而成的網(wǎng)狀物,是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成和加工,以及脂質(zhì)合成的“車(chē)間”。
5、高爾基體:在植物細(xì)胞中與細(xì)胞壁的形成有關(guān),在動(dòng)物細(xì)胞中與蛋白質(zhì)(分泌蛋白)的加工、分類(lèi)運(yùn)輸有關(guān)。
6、中心體:每個(gè)中心體含兩個(gè)中心粒,呈垂直排列,存在于動(dòng)物細(xì)胞和低等植物細(xì)胞,與細(xì)胞的有絲分裂有關(guān)。
7、液泡:主要存在于成熟植物細(xì)胞中,液泡內(nèi)有細(xì)胞液。
化學(xué)成分:有機(jī)酸、生物堿、糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽、色素等。有維持細(xì)胞形態(tài)、儲(chǔ)存養(yǎng)料、調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透吸水的作用。
8、溶酶體:有“消化車(chē)間”之稱,內(nèi)含多種水解酶,能分解衰老、損傷的細(xì)胞器,吞噬并殺死侵入細(xì)胞的病毒或病菌。
三、分泌蛋白的合成和運(yùn)輸:
核糖體(合成肽鏈)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(加工成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì))高爾基體(進(jìn)一步修飾加工)囊泡細(xì)胞膜細(xì)胞外
四、生物膜系統(tǒng)的組成:包括細(xì)胞器膜、細(xì)胞膜和核膜等。
第三節(jié) 細(xì)胞核——系統(tǒng)的控制中心
一、細(xì)胞核的功能:
是遺傳信息庫(kù)(遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存和復(fù)制的場(chǎng)所),是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心;
二、細(xì)胞核的結(jié)構(gòu):
1、染色質(zhì):由DNA和蛋白質(zhì)組成,染色質(zhì)和染色體是同樣物質(zhì)在細(xì)胞不同時(shí)期的兩種存在狀態(tài)。
2、核膜:雙層膜,把核內(nèi)物質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)分開(kāi)。
3、核仁:與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)。
4、核孔:實(shí)現(xiàn)細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)之間的物質(zhì)交換和信息交流。
生物高中必修一知識(shí)4第一節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例
一、滲透作用:水分子(溶劑分子)通過(guò)半透膜的擴(kuò)散作用。
二、原生質(zhì)層:細(xì)胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。
三、發(fā)生滲透作用的條件:
1、具有半透膜
2、膜兩側(cè)有濃度差
四、細(xì)胞的吸水和失水:
外界溶液濃度>細(xì)胞內(nèi)溶液濃度細(xì)胞失水
外界溶液濃度
第二節(jié) 生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型
一、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu):磷脂 蛋白質(zhì) 糖類(lèi)
二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn):具有一定的流動(dòng)性;功能特點(diǎn):選擇透過(guò)性
第三節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞?/p>
一、相關(guān)概念:
1、自由擴(kuò)散:物質(zhì)通過(guò)簡(jiǎn)單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞。
2、協(xié)助擴(kuò)散:進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)要借助載體蛋白的擴(kuò)散。
3、主動(dòng)運(yùn)輸:物質(zhì)從低濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)礁邼舛纫粋?cè),需要載體蛋白的協(xié)助,同時(shí)還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量。
二、自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)谋容^
三、離子和小分子物質(zhì)主要以被動(dòng)運(yùn)輸(自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散)和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)出細(xì)胞;大分子和顆粒物質(zhì)進(jìn)出細(xì)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(shí)5第一節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶
一、相關(guān)概念:
1、新陳代謝:是活細(xì)胞中全部化學(xué)反應(yīng)的總稱,是生物與非生物最根本的區(qū)別,是生物體進(jìn)行一切生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。
2、細(xì)胞代謝:細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著的許多化學(xué)反應(yīng)。
3、酶:是活細(xì)胞(來(lái)源)所產(chǎn)生的具有催化作用(功能:降低化學(xué)反應(yīng)活化能,提高化學(xué)反應(yīng)速率)的一類(lèi)有機(jī)物。
4、活化能:分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。
二、酶的發(fā)現(xiàn):
1、1783年,意大利科學(xué)家斯巴蘭讓尼用實(shí)驗(yàn)證明:胃具有化學(xué)性消化的作用;
2、1836年,德國(guó)科學(xué)家施旺從胃液中提取了胃蛋白酶;
3、1926年,美國(guó)科學(xué)家薩姆納通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)證明脲酶是一種蛋白質(zhì);
4、20世紀(jì)80年代,美國(guó)科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化作用。
三、酶的本質(zhì):
大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)(合成酶的場(chǎng)所主要是核糖體,水解酶的酶是蛋白酶),也有少數(shù)是RNA。
四、酶的特性:
1、高效性:催化效率比無(wú)機(jī)催化劑高許多;
2、專一性:每種酶只能催化一種或一類(lèi)化合物的化學(xué)反應(yīng);
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(huì)明顯降低。
第二節(jié) 細(xì)胞的能量“通貨”——ATP
一、ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:
ATP是三磷酸腺苷的英文縮寫(xiě),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:A-P~P~P,其中:A代表腺苷,P代表磷酸基團(tuán),~代表高能磷酸鍵,-代表普通化學(xué)鍵。
注意:ATP的分子中的高能磷酸鍵中儲(chǔ)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(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,在水解時(shí),由于高能磷酸鍵的斷裂,釋放出大量的能量。
二、ATP與ADP的轉(zhuǎn)化
第三節(jié)ATP的主要來(lái)源——細(xì)胞呼吸
一、相關(guān)概念:
1、呼吸作用(也叫細(xì)胞呼吸):指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的氧化分解,最終生成二氧化碳或其它產(chǎn)物,釋放出能量并生成ATP的過(guò)程。
根據(jù)是否有氧參與,分為:有氧呼吸和無(wú)氧呼吸。
2、有氧呼吸:指細(xì)胞在有氧的參與下,通過(guò)多種酶的催化作用下,把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解,產(chǎn)生二氧化碳和水,釋放出大量能量,生成ATP的過(guò)程。
3、無(wú)氧呼吸:一般是指細(xì)胞在無(wú)氧的條件下,通過(guò)酶的催化作用,把葡萄糖等有機(jī)物分解為不徹底的氧化產(chǎn)物(酒精、CO2或乳酸),同時(shí)釋放出少量能量的過(guò)程。
4、發(fā)酵:微生物(如:酵母菌、乳酸菌)的無(wú)氧呼吸。
二、有氧呼吸的總反應(yīng)式:
C6H12O6 + 6O2——>6CO2 + 6H2O +能量
三、無(wú)氧呼吸的總反應(yīng)式:
C6H12O6——>2C2H5OH(酒精)+ 2CO2+少量能量
或
C6H12O6——>2C3H6O3(乳酸)+少量能量
四、有氧呼吸過(guò)程(主要在線粒體中進(jìn)行)
五、有氧呼吸與無(wú)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(guò)影響細(xì)胞內(nèi)與呼吸作用有關(guān)的酶的活性來(lái)影響細(xì)胞的呼吸作用。
溫度過(guò)低或過(guò)高都會(huì)影響細(xì)胞正常的呼吸作用。在一定溫度范圍內(nèi),溫度越低,細(xì)胞呼吸越弱;溫度越高,細(xì)胞呼吸越強(qiáng)。
2、氧氣:氧氣充足,則無(wú)氧呼吸將受抑制;
氧氣不足,則有氧呼吸將會(huì)減弱或受抑制。
3、水分:一般來(lái)說(shuō),細(xì)胞水分充足,呼吸作用將增強(qiáng).但陸生植物根部如長(zhǎng)時(shí)間受水浸沒(méi),根部缺氧,進(jìn)行無(wú)氧呼吸,產(chǎn)生過(guò)多酒精,可使根部細(xì)胞壞死。
4、CO2:環(huán)境CO2濃度提高,將抑制細(xì)胞呼吸,可用此原理來(lái)貯藏水果和蔬菜。
七、呼吸作用在生產(chǎn)上的應(yīng)用:
1、作物栽培時(shí),要有適當(dāng)措施保證根的正常呼吸,如疏松土壤等。
關(guān)鍵詞:概念;生物教學(xué);考綱;重點(diǎn)難點(diǎn)
中圖分類(lèi)號(hào):G633.91
經(jīng)歷了幾屆高三的一二三輪復(fù)習(xí),在和學(xué)生的互動(dòng)學(xué)習(xí)中,越來(lái)越體會(huì)到高中生物教學(xué)中概念的重要性。生物學(xué)是一門(mén)自然科學(xué),是在大量生物現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上總結(jié)出來(lái)的普遍規(guī)律。一個(gè)生物學(xué)概念的形成,是在感知的基礎(chǔ)上,通過(guò)比較、綜合、歸納等抽象思維,把事物的一般本質(zhì)屬性抽象出來(lái)給予定義,然后再推廣到同一類(lèi)事物上去的過(guò)程。(詞典給出的解釋是:人類(lèi)在認(rèn)識(shí)過(guò)程中,從感性認(rèn)識(shí)上升到理性認(rèn)識(shí),把所感知的事物的共同本質(zhì)特點(diǎn)抽象出來(lái),加以概括,就成為概念。表達(dá)概念的語(yǔ)言形式是詞或詞組。概念都有內(nèi)涵和外延,即其涵義和適用范圍。概念隨著社會(huì)歷史和人類(lèi)認(rèn)識(shí)的發(fā)展而變化。)
1、概念是考綱要求的折射
考試大綱是我們教學(xué)的指揮棒,一切的教學(xué)活動(dòng)都以落實(shí)考綱為最終目標(biāo)。例如:人教版生物必修1《分子與細(xì)胞》第二章第3節(jié)遺傳信息的攜帶者---核酸,概念:核酸是細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì),在生物體的遺傳、變異和蛋白質(zhì)的生物合成中具有極其重要的作用。考綱要求:1、核酸的結(jié)構(gòu)和功能。2、實(shí)驗(yàn):觀察DNA、RNA在細(xì)胞中的分布。概念指導(dǎo)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(guò)什么體現(xiàn)出來(lái)?遺傳信息的特點(diǎn)是什么?和其他的細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)有什么不同?要了解這些,就必需透視核酸的結(jié)構(gòu)。學(xué)生也只有在逐步了解其結(jié)構(gòu)的化學(xué)元素、基本結(jié)構(gòu)單體、單體的種類(lèi)、核苷酸鏈的平面結(jié)構(gòu)、核苷酸鏈的空間結(jié)構(gòu)后,才能夠準(zhǔn)確把握核酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),才可能進(jìn)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(zhì)的合成有關(guān)”,那么核酸與遺傳、變異之間有什么聯(lián)系?不同的生物之間這種關(guān)系是相同的嗎?核酸與蛋白質(zhì)之間的關(guān)系如何?元素組成、基本單位、鏈接方式、合成場(chǎng)所、結(jié)構(gòu)多樣性原因的分析有何聯(lián)系與區(qū)別?我們明白了這些,自然也就掌握了核酸的功能。落實(shí)考綱,概念是最好的支撐。
2、概念是教學(xué)內(nèi)容的梗概
教師落實(shí)教學(xué)內(nèi)容的工具一是教材,二是有關(guān)的教輔資料或資源,教材是教師組織教學(xué)活動(dòng)的主要依據(jù),也是學(xué)生落實(shí)學(xué)習(xí)活動(dòng)的主要基礎(chǔ),是師生完成教與學(xué)雙邊活動(dòng)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(lǐng)會(huì)教材的內(nèi)涵,理解教材的編寫(xiě)意圖,而吃透教材應(yīng)該從概念著手。例如:必修一第6章《細(xì)胞的生命歷程》第2節(jié)《細(xì)胞的分化》中,教學(xué)內(nèi)容的梗概是這樣設(shè)計(jì)的:細(xì)胞分化及其意義(包括概念、特點(diǎn)、意義和實(shí)質(zhì))――細(xì)胞的全能性(包括概念、全能性差異比較和全能性表達(dá)的條件)。分化的概念:在個(gè)體發(fā)育中,由一個(gè)或一種細(xì)胞增殖產(chǎn)生的后代,在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上發(fā)生穩(wěn)定差異的過(guò)程。生物個(gè)體發(fā)育過(guò)程都會(huì)發(fā)生分化,所以具有普遍性和持久性;最后致其發(fā)生穩(wěn)定性差異,所以具有穩(wěn)定性和不可逆性。繼而學(xué)習(xí)分化的意義在于1、分化是生物個(gè)體發(fā)育的基礎(chǔ)。2、分化使多細(xì)胞生物體中的細(xì)胞趨向?qū)iT(mén)化,有利于提高各種生理功能的效率。因?yàn)槭欠€(wěn)定性差異的過(guò)程,所以實(shí)質(zhì)即為基因的選擇性表達(dá)。教材所呈現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容是靜態(tài)的,是不能開(kāi)口說(shuō)話的,有時(shí)只能呈現(xiàn)“結(jié)果”。教師不是要簡(jiǎn)單地將這些靜態(tài)的結(jié)果“教”給學(xué)生,而是要將這一“結(jié)果”變化為可以使學(xué)生參與的教學(xué)活動(dòng)過(guò)程,那么就讓教學(xué)內(nèi)容的落實(shí)從概念的解讀開(kāi)始!
3概念是教學(xué)重難點(diǎn)的提示
教學(xué)重點(diǎn)應(yīng)是基本概念、規(guī)律及由內(nèi)容所反映的物理思想方法,也可以稱之為學(xué)科教學(xué)的核心知識(shí)。也是學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的內(nèi)容,應(yīng)理解、掌握的內(nèi)容。《染色體變異》教學(xué)重點(diǎn):染色體數(shù)目的變異;教學(xué)難點(diǎn):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(lián)系。③低溫誘導(dǎo)染色體數(shù)目變化的實(shí)驗(yàn)。教師如何依據(jù)考綱的重難點(diǎn),結(jié)合自己學(xué)生的實(shí)際情況確立自己教學(xué)的重難點(diǎn),這是實(shí)現(xiàn)有效教學(xué)的根本。高三的復(fù)習(xí),教師要盡快找到新舊知識(shí)的連接點(diǎn),讓學(xué)生在原有知識(shí)的基礎(chǔ)上,同化所學(xué)的東西,構(gòu)建生物學(xué)知識(shí)框架,形成基本的解題能力。其實(shí)我們都有這樣的感受:教學(xué)不宜空講知識(shí),高三復(fù)習(xí)尤其不宜照本宣科,枯燥分析,機(jī)械的從課本到課本,從理論到理論,這樣的復(fù)習(xí)是弱效的。
染色體變異的概念:染色體結(jié)構(gòu)的改變,會(huì)使排列在染色體上的基因的數(shù)目或排列順序發(fā)生改變,而導(dǎo)致性狀的變異。染色體數(shù)目的變異可以分為二類(lèi):一類(lèi)是細(xì)胞內(nèi)個(gè)別染色體的增加或減少,另一類(lèi)是細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)目以染色體組的形式成倍地增加或減少。對(duì)比重難點(diǎn)和概念,不難發(fā)現(xiàn)二者是一致的,從基本的概念分析到具體內(nèi)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(xué)的總結(jié)
好的課堂小結(jié)能夠起到畫(huà)龍點(diǎn)睛的作用,指導(dǎo)學(xué)生把新舊知識(shí)聯(lián)系起來(lái),引領(lǐng)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì),找到知識(shí)的精華所在。那么該如何做生物教學(xué)的課堂總結(jié)呢?以3中的《染色體變異》為例:在學(xué)習(xí)染色體結(jié)構(gòu)的變異(4種)、染色體數(shù)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(diǎn)4、人工誘導(dǎo)法),對(duì)比概念,來(lái)個(gè)總結(jié)也是很不錯(cuò)的。
5、概念是教學(xué)反思的基礎(chǔ)
關(guān)鍵詞:研究型教學(xué);生物化學(xué);典型案例
中圖分類(lèi)號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2014)50-0277-02
研究性教學(xué)作為一種有效引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的教學(xué)方式,已成為21世紀(jì)中國(guó)高等教育改革的熱點(diǎn)。所謂研究性教學(xué),就是將課內(nèi)講授與課外實(shí)踐、教師引導(dǎo)與學(xué)生自學(xué)、教材與閱讀有機(jī)結(jié)合并達(dá)到完整、和諧、統(tǒng)一的教學(xué)。研究性教學(xué)的本質(zhì)在于“教”和“學(xué)”的全過(guò)程都貫穿著研究性的特征,包括教師研究型的“教”和學(xué)生研究型的“學(xué)”[1]。
生物化學(xué)是一門(mén)理論性和實(shí)驗(yàn)性完美結(jié)合的科學(xué)。在其發(fā)展過(guò)程中,科學(xué)家們通過(guò)對(duì)未知領(lǐng)域內(nèi)的問(wèn)題的不斷探索,對(duì)生命現(xiàn)象化學(xué)本質(zhì)的揭示,逐步積累形成系統(tǒng)的學(xué)科知識(shí)體系,這個(gè)過(guò)程是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題與解決問(wèn)題的高度統(tǒng)一的過(guò)程。生物化學(xué)課程的教學(xué)也就是科學(xué)問(wèn)題探索實(shí)踐過(guò)程的再現(xiàn)。結(jié)合我們十余年教學(xué)與科研工作中積累的經(jīng)驗(yàn),就生物化學(xué)中的幾個(gè)案例談一些研究性教學(xué)的體會(huì)。
一、“科學(xué)實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)”型研究型課堂設(shè)計(jì)
作為一門(mén)探究性、實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)科,在設(shè)計(jì)研究性教學(xué)時(shí),可以循著“提出問(wèn)題、科學(xué)實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)、解決問(wèn)題和自主探究”的模式。如教學(xué)案例“DNA是主要的遺傳物質(zhì)”:
1.提出問(wèn)題:“如何證明DNA是遺傳物質(zhì)?”
2.科學(xué)實(shí)驗(yàn)再現(xiàn)。重點(diǎn)講述經(jīng)典的三個(gè)實(shí)驗(yàn)。
①1928年,F(xiàn)rederick Griffith利用肺炎雙球菌和老鼠進(jìn)行的體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),結(jié)果證明細(xì)菌的遺傳訊息會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)化作用而發(fā)生改變。②1944年,Avery等人肺炎雙球菌轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn),首次證明DNA是細(xì)菌遺傳性狀的轉(zhuǎn)化因子。③1952年,Hershey和Chase用35S和32P標(biāo)記的噬菌體T2感染大腸桿菌實(shí)驗(yàn),證明噬菌體DNA攜帶了噬菌體的全部遺傳信息。
3.解決問(wèn)題和自主探究。在這一階段,一方面可以讓學(xué)生思考和討論,并引導(dǎo)學(xué)生了解,自20世紀(jì)上半葉三個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的證明,繼而1953年Wtson和Crick提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu),解析了DNA作為遺傳物質(zhì)的分子機(jī)制,自然轉(zhuǎn)接到后續(xù)DNA結(jié)構(gòu)的相關(guān)內(nèi)容的講述。另一方面讓學(xué)生自主探究,如:Avery轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)的不足之處是什么;自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì);DNA是主要的遺傳物質(zhì)的證明對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)革命有哪些深遠(yuǎn)的影響。
類(lèi)似的案例如:三聯(lián)體遺傳密碼的證明;脂肪酸β氧化途徑的發(fā)現(xiàn)等。
二、“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系”研究型教學(xué)設(shè)計(jì)
這一類(lèi)型的典型案例是“蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系”。在學(xué)習(xí)了蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位氨基酸、蛋白質(zhì)的共價(jià)結(jié)構(gòu)以及蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)后,教師通過(guò)有效的研究性教學(xué)指導(dǎo),促使學(xué)生探索蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的緊密聯(lián)系,自主地提出、解釋、解決一些相關(guān)的問(wèn)題。“蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系”研究性主題承上啟下、知識(shí)容量大、開(kāi)放性強(qiáng),每個(gè)學(xué)生都可以通過(guò)自主學(xué)習(xí)有所研究和收獲。
1.教師布置任務(wù),啟動(dòng)研究。蛋白質(zhì)多肽鏈上氨基酸的排列方式,即蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系:包括同源蛋白質(zhì)的特種差異與生物進(jìn)化的關(guān)系(以細(xì)胞色素c為例)、分子病(以鐮刀狀貧血病為例);蛋白質(zhì)的一級(jí)結(jié)構(gòu)改變引起空間構(gòu)象的變化進(jìn)而導(dǎo)致功能改變:包括血液凝固的機(jī)制、酶原激活的實(shí)質(zhì)以及核糖核酸酶變性與復(fù)性實(shí)驗(yàn);蛋白質(zhì)空間構(gòu)象改變引起功能改變:變構(gòu)現(xiàn)象(以血紅蛋白與氧結(jié)合的關(guān)系為例)[2]。以上提出的問(wèn)題不僅僅局限于書(shū)本上該章節(jié)的內(nèi)容,它們涵蓋了蛋白質(zhì)、酶、核酸的相關(guān)知識(shí)。通過(guò)這些問(wèn)題的探究,不僅可以讓學(xué)生深入掌握蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能,還可以使學(xué)生認(rèn)識(shí)生物體內(nèi)大分子物質(zhì)的相互聯(lián)系,為后續(xù)的物質(zhì)代謝相互聯(lián)系的知識(shí)作鋪墊。
2.組織協(xié)調(diào),跟蹤指導(dǎo)。教師深入班級(jí),巡回檢查或召開(kāi)分組會(huì)議,聽(tīng)取匯報(bào),掌握學(xué)生的研究過(guò)程,督促學(xué)生的研究正常開(kāi)展,及時(shí)發(fā)現(xiàn)并研究解決存在的問(wèn)題,答疑解惑,保證研究進(jìn)度和質(zhì)量。
3.研究成果展示與交流。學(xué)生匯報(bào)研究成果,“蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系”這一章節(jié)內(nèi)容是生物化學(xué)教學(xué)內(nèi)容中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。蛋白質(zhì)種類(lèi)繁多,功能多樣,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這部分內(nèi)容所涉及的知識(shí)背景豐富,在課堂上教師要盡可能鼓勵(lì)每位同學(xué)從不同的視角提出問(wèn)題,組織同學(xué)們進(jìn)行討論,深化對(duì)教材知識(shí)的理解,并應(yīng)用知識(shí)解釋身邊的生命現(xiàn)象,學(xué)會(huì)探索性學(xué)習(xí),探索性工作。類(lèi)似的案例如:DNA的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系;糖鏈的結(jié)構(gòu)與糖生物學(xué)等。
三、“例證型”研究型教學(xué)案例設(shè)計(jì)
生物化學(xué)是解釋生命現(xiàn)象的化學(xué)本質(zhì)的科學(xué),因而其理論內(nèi)容與實(shí)際緊密聯(lián)系,在理論教學(xué)時(shí)教師常常列舉日常生活中的生命現(xiàn)象以解釋抽象的理論知識(shí),增強(qiáng)學(xué)生的理解,同時(shí)激發(fā)學(xué)生濃厚的研究興趣。如:禽流感病毒,其案例應(yīng)用主要有以下章節(jié)[3]。
1.蛋白質(zhì)的分類(lèi)。禽流感病毒表面有兩種蛋白質(zhì)都屬于糖蛋白,一種稱為紅血球凝集素(Hemagglutinin),另一種稱為神經(jīng)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(tài),神經(jīng)氨酸酶則有11(N1-N11)種形態(tài)。
2.酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。在酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑中典型的例子是琥珀酸脫氫酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑丙二酸。禽流感防治藥物的開(kāi)發(fā)是酶競(jìng)爭(zhēng)性抑制機(jī)理的完美應(yīng)用。目前市場(chǎng)上有效的抗流感藥物是羅氏公司獨(dú)家生產(chǎn)的達(dá)菲,通用名稱為磷酸奧司他韋(Oseltamivirphosphate),化學(xué)名稱為(3R,4R,5S)-4-乙酰胺-5-氨基-3(1-乙基丙氧基)-1-環(huán)己烯-1-羧酸乙酯。奧司他韋口服后經(jīng)肝臟和腸道酯酶迅速催化轉(zhuǎn)化為其活性代謝物奧司他韋羧酸,奧司他韋羧酸的構(gòu)型與神經(jīng)氨酸的過(guò)渡態(tài)相似,能夠競(jìng)爭(zhēng)性地與流感病毒神經(jīng)氨酸酶的活位點(diǎn)結(jié)合,因而是一種強(qiáng)效的高選擇性的流感病毒NA抑制劑,它主要通過(guò)干擾病毒從被感染的宿主細(xì)胞中釋放,從而減少流感病毒的傳播。
3.酶的作用機(jī)制。“流感酶(Fludase)”是美國(guó)NexBio生物制藥公司研發(fā)的最新抗流感藥物。與達(dá)菲等神經(jīng)氨酸酶抑制劑類(lèi)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(duì)象是細(xì)胞本身,使宿主細(xì)胞表面的唾液酸受體失去活性,流感病毒就無(wú)法與受體結(jié)合,也就無(wú)法附著細(xì)胞。而達(dá)菲等藥物的原理是抑制流感病毒表面的神經(jīng)氨酸酶,使其無(wú)法感染細(xì)胞,因此病毒容易發(fā)生變異產(chǎn)生耐藥性。流感酶的作用機(jī)理可以用來(lái)說(shuō)明酶的誘導(dǎo)契合學(xué)說(shuō),該學(xué)說(shuō)認(rèn)為當(dāng)酶與底物分子結(jié)合時(shí),底物分子誘導(dǎo)酶分子構(gòu)象發(fā)生改變,酶的催化基因與底物的反應(yīng)基因正確結(jié)合,形成酶與底物復(fù)合物,以利于催化。流感酶能切斷唾液酸的糖鏈,使神經(jīng)氨酸酶與無(wú)法與底物結(jié)合發(fā)揮催化,則流感病毒無(wú)法脫離宿主細(xì)胞去感染新的細(xì)胞,從而達(dá)到預(yù)防流感的目的。
4.基因重組。核酸作為遺傳物質(zhì)有三個(gè)功能:一是通過(guò)復(fù)制將遺傳信息由親代傳遞給子代;二是通過(guò)轉(zhuǎn)錄使遺傳信息在子代得以表達(dá);三是通過(guò)變異在自然選擇過(guò)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(jié)果,它包括由于核酸損傷和錯(cuò)配得不到修復(fù)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(zhuǎn)變。基因點(diǎn)突變正是造成病毒抗原漂移的主要因素。抗原轉(zhuǎn)變的主要原因則是基因重組。如果兩種不同病毒同時(shí)感染同一細(xì)胞,則可發(fā)生基因重組形成新亞型。中國(guó)杭州疾控中心和WHO中國(guó)流感中心共采集,分析了4個(gè)新H7N9甲型禽流感的基因組,并在GISAID數(shù)據(jù)庫(kù)上公布。2013年,南方科技大學(xué)生物系賀建奎副教授用這4個(gè)基因組以及1193個(gè)已知的流感各亞型的基因組,做了一個(gè)全面的系統(tǒng)生成樹(shù)和進(jìn)化分析。結(jié)果表明,在新H7N9甲型禽流感的8個(gè)基因中,表面血凝素蛋白基因來(lái)自于H7亞型病毒,神經(jīng)氨酸酶基因來(lái)自H11N9,其余6個(gè)內(nèi)核基因都來(lái)自H9N2。也就是說(shuō)新H7N9甲型禽流感是由這三個(gè)病毒的基因重組產(chǎn)生的一個(gè)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(yùn)含著豐富的生物化學(xué)知識(shí),在教學(xué)中充分引導(dǎo)學(xué)生發(fā)掘,一方面可以取得良好的課堂教學(xué)收獲,另一方面讓學(xué)生從不同側(cè)面了解禽流感,消除對(duì)流感病毒的神秘感,建立科學(xué)防控流感的信心。類(lèi)似的案例如反式脂肪酸、各種激素等。
生物化學(xué)是生命科學(xué)專業(yè)學(xué)生必須學(xué)習(xí)的一門(mén)重要的學(xué)科基礎(chǔ)課。它涉及的內(nèi)容多、范圍廣、難度大。許多同學(xué)在學(xué)習(xí)時(shí)缺乏自信,怯而止步[4]。我們通過(guò)以上典型案例的教學(xué)實(shí)踐證明:生物化學(xué)研究型課堂教學(xué)改革有效促進(jìn)了學(xué)生探究性學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識(shí)。針對(duì)不同的內(nèi)容采取不同的研究型教學(xué)模式,不但可以幫助學(xué)生更好地理解和掌握生物化學(xué)知識(shí),還有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì),取得教學(xué)相長(zhǎng)的良好效果。
參考文獻(xiàn):
[1]劉立軍.關(guān)于研究性教學(xué)在大學(xué)教育中的若干思考[J].天津工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2013,32(增刊):187-188.
[2]王鏡巖,朱圣庚,徐長(zhǎng)法.生物化學(xué)(第3版)[M].北京:高等教育出版社,2002.
關(guān)鍵詞:動(dòng)物轉(zhuǎn)基因;鋅指核酸酶;應(yīng)用;進(jìn)展
前言
轉(zhuǎn)基因在當(dāng)前的科學(xué)研究領(lǐng)域雖然并非新的課題,但是其受矚目的程度有增無(wú)減,主要是從特定生物體的基因組內(nèi)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(zhuǎn)入到生物體中,與生物體的基因組重組后,結(jié)合人工選育,獲得具有穩(wěn)定表現(xiàn)特定的遺傳性狀的個(gè)體,在新品種的培育方面意義重大。不過(guò),常規(guī)意義上的轉(zhuǎn)基因一般是指植物,如水稻、玉米等,對(duì)于動(dòng)物轉(zhuǎn)基因的研究尚屬于一個(gè)比較新穎的領(lǐng)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(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)。鋅指核酸酶是一個(gè)由DNA識(shí)別結(jié)構(gòu)域以及非特異性核酸內(nèi)切酶的剪切結(jié)構(gòu)域融合而成的物質(zhì),其N(xiāo)末端為鋅指蛋白DNA結(jié)構(gòu)域,包括了一系列的鋅指蛋白,每一個(gè)鋅指蛋白都能夠?qū)σ粋€(gè)特意的三聯(lián)體堿基進(jìn)行識(shí)別和結(jié)合;C末端為非特異性核酸酶剪切結(jié)構(gòu)域。相比較同源重組的DNA序列,鋅指核酸酶具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性,而且其內(nèi)部鋅指結(jié)構(gòu)和DNA強(qiáng)親和性的特點(diǎn),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(shù)憑借自身能夠特異性識(shí)別并切割DNA序列的特點(diǎn),以及良好的可設(shè)計(jì)性,被用于基因的定點(diǎn)突變和外源基因的定點(diǎn)整合,是最近幾年發(fā)展起來(lái)的一種基因修飾技術(shù)。鋅指核酸酶技術(shù)能夠?qū)⒁粋€(gè)非特異性的核算內(nèi)切酶與含有鋅指的結(jié)構(gòu)域結(jié)合在一起,實(shí)現(xiàn)對(duì)于特定序列的切割。理論上,可以利用這種技術(shù)對(duì)染色體特定片段的刪除,完成突變體的構(gòu)造或者疾病的治療[1]。在不斷的研究過(guò)程中,鋅指核酸酶已經(jīng)被成功應(yīng)用于動(dòng)植物的轉(zhuǎn)基因研究中,就實(shí)際效果而言,具有極高的基因整合效率。而在相關(guān)研究實(shí)驗(yàn)中,對(duì)特異性的鋅指蛋白(ZFP)進(jìn)行設(shè)計(jì),是最為核心的內(nèi)容。在針對(duì)ZFP識(shí)別結(jié)構(gòu)域進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),存在兩種不同的思路,一是寡聚體庫(kù)工程法,其所構(gòu)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(shí)別三個(gè)連續(xù)堿基的鋅指看作模塊,參照目標(biāo)序列,將不同的模塊拼接在一起。
2鋅指核酸酶在動(dòng)物轉(zhuǎn)基因研究中的應(yīng)用及進(jìn)展
經(jīng)過(guò)了大量的研究和試驗(yàn),鋅指核酸酶技術(shù)在動(dòng)物轉(zhuǎn)基因的研究中得到了成功應(yīng)用,取得了相當(dāng)顯著的進(jìn)展,其主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:
2.1基因定點(diǎn)敲除
在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)基因研究中,采用的基因打靶技術(shù)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(jìn)展,而鋅指核酸酶技術(shù)(下文統(tǒng)稱ZFN)的出現(xiàn),為動(dòng)物轉(zhuǎn)基因的研究提供了一種相當(dāng)可靠的技術(shù)手段。早在2001年,Bibikova等人就利用ZFN的特異識(shí)別性能,構(gòu)建了一個(gè)靶基因質(zhì)粒載體,這種載體與表達(dá)ZFN的質(zhì)粒共同注入到卵母細(xì)胞中,發(fā)現(xiàn)ZFN能夠切開(kāi)靶基因,并利用同源重組對(duì)切口進(jìn)行修復(fù)。在這個(gè)研究的基礎(chǔ)上,他們又利用ZFN技術(shù),敲除了X染色體上存在的yellow基因,同時(shí)發(fā)現(xiàn)這種變異可以非常穩(wěn)定的遺傳給后代。上述研究結(jié)果使得ZFN技術(shù)在動(dòng)物轉(zhuǎn)基因的研究中的應(yīng)用成為了可能。Meng等人在相關(guān)研究中,針對(duì)斑馬魚(yú)血管內(nèi)皮細(xì)胞的生長(zhǎng)因子受體基因,設(shè)計(jì)出了一種ZFNmRAN,將其注入到細(xì)胞期的斑馬魚(yú)胚胎中,能夠帶來(lái)極大的突變效率,雖然同樣存在有脫靶現(xiàn)象,但是相關(guān)的研究實(shí)驗(yàn)也從正面表明了可以通過(guò)注入mRNA的方式,實(shí)現(xiàn)基因打靶[2]。利用專業(yè)打靶GGTA1基因,對(duì)半乳糖苷酶轉(zhuǎn)移酶的催化區(qū)域中的ZFN進(jìn)行編碼,可以得到相應(yīng)的突變個(gè)體,產(chǎn)生GGTA1基因敲除的母體,而通過(guò)將ZFN電轉(zhuǎn)染入雄體胚胎成纖維細(xì)胞的方式,同樣能夠?qū)崿F(xiàn)基因打靶,打靶效率在5.7%,產(chǎn)生GGTA1基因敲除的雄體,表明ZFN在雌雄細(xì)胞中都能夠起到相應(yīng)的基因敲除作用,從而為人類(lèi)基因相關(guān)疾病的治療提供了一個(gè)良好的模型。
2.2基因定點(diǎn)重組
上述研究均表明,ZFN技術(shù)的應(yīng)用,能夠非常顯著的提升基因靶向敲除的效率,而事實(shí)上,其在動(dòng)物轉(zhuǎn)基因中取得的進(jìn)展不止于此。最近的一些研究項(xiàng)目表明,ZFN技術(shù)在提高同源重組效率,實(shí)現(xiàn)基因定點(diǎn)重組方面同樣有著巨大的作用。Porteus等人將預(yù)先構(gòu)建好的ZFN特異識(shí)別序列插入到GFP基因中,然后將其整合到了HEK293細(xì)胞中,形成了具備突變型GFP的HEK293穩(wěn)定細(xì)胞系,并利用連接在CMV啟動(dòng)子上的ZFN表達(dá)質(zhì)粒以及表達(dá)野生型GFP同源供體質(zhì)粒,對(duì)穩(wěn)定細(xì)胞系進(jìn)行轉(zhuǎn)染。結(jié)果顯示,部分細(xì)胞中存在的突變GFP得到了修復(fù),這也表明了ZFN技術(shù)可以在哺乳動(dòng)物體細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)基因打靶。另外,2010年,Melanie等針對(duì)小鼠Rosa26基因,設(shè)計(jì)構(gòu)筑了一對(duì)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(chǎn)生了轉(zhuǎn)基因小鼠,經(jīng)分析鑒定,同源打靶效率在1.7%-4.5%左右[3]。
3結(jié)語(yǔ)
總而言之,大量的研究實(shí)驗(yàn)表明,鋅指核酸酶技術(shù)在動(dòng)物轉(zhuǎn)基因研究中得到了成功應(yīng)用,取得了相當(dāng)?shù)某晒軌蛟诩?xì)胞水平或個(gè)體水平上,進(jìn)行相應(yīng)的基因敲除和基因重組操作,從而為沒(méi)有獲得ES細(xì)胞的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物提供了一種基因操作的可能性。雖然從目前來(lái)看,鋅指核酸酶技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用層面尚存在一些不足,但是相信經(jīng)過(guò)不斷的研究和探索,相關(guān)技術(shù)必然會(huì)愈發(fā)完善。
參考文獻(xiàn):
[1]劉曉,方永志,劉文浩,等.鋅指核酸酶技術(shù)在動(dòng)物轉(zhuǎn)基因研究中的應(yīng)用[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,45(2):135-138.
任何事物的知識(shí)都有五個(gè)層次或者要素:事物的名稱、定義、形象,有關(guān)事物的智識(shí)或者知識(shí),以及事物本身——這才是知識(shí)的真正目標(biāo)。下面小編給大家分享一些人教版生物必修一知識(shí),希望能夠幫助大家,歡迎閱讀!
人教版生物必修一知識(shí)1第一章 走近細(xì)胞
第一節(jié) 從生物圈到細(xì)胞
一、相關(guān)概念
細(xì)胞:是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位。除了病毒以外,所有生物都是由細(xì)胞構(gòu)成的。細(xì)胞是地球上最基本的生命系統(tǒng)。
生命系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次:細(xì)胞組織器官系統(tǒng)(植物沒(méi)有系統(tǒng))個(gè)體種群群落生態(tài)系統(tǒng)生物圈
二、病毒的相關(guān)知識(shí)
1、病毒(Virus)是一類(lèi)沒(méi)有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物體。
主要特征:
①個(gè)體微小,一般在10~30nm之間,大多數(shù)必須用電子顯微鏡才能看見(jiàn);
②僅具有一種類(lèi)型的核酸,DNA或RNA,沒(méi)有含兩種核酸的病毒;
③專營(yíng)細(xì)胞內(nèi)寄生生活;
④結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,一般由核酸(DNA或RNA)和蛋白質(zhì)外殼所構(gòu)成。
2、根據(jù)寄生的宿主不同,病毒可分為動(dòng)物病毒、植物病毒和細(xì)菌病毒(即噬菌體)三大類(lèi)。
根據(jù)病毒所含核酸種類(lèi)的不同分為DNA病毒和RNA病毒。
3、常見(jiàn)的病毒有:人類(lèi)流感病毒(引起流行性感冒)、SARS病毒、人類(lèi)免疫缺陷病毒(HIV)[引起艾滋病(AIDS)]、禽流感病毒、乙肝病毒、人類(lèi)天花病毒、狂犬病毒、煙草花葉病毒等。
第二節(jié) 細(xì)胞的多樣性和統(tǒng)一性
一、細(xì)胞種類(lèi):
根據(jù)細(xì)胞內(nèi)有無(wú)以核膜為界限的細(xì)胞核,把細(xì)胞分為原核細(xì)胞和真核細(xì)胞。
二、原核細(xì)胞和真核細(xì)胞的比較:
1、原核細(xì)胞:細(xì)胞較小,無(wú)核膜、無(wú)核仁,沒(méi)有成形的細(xì)胞核;遺傳物質(zhì)(一個(gè)環(huán)狀DNA分子)集中的區(qū)域稱為擬核;沒(méi)有染色體,DNA不與蛋白質(zhì)結(jié)合;細(xì)胞器只有核糖體;有細(xì)胞壁,成分與真核細(xì)胞不同.
2、真核細(xì)胞:細(xì)胞較大,有核膜、有核仁、有真正的細(xì)胞核;
有一定數(shù)目的染色體(DNA與蛋白質(zhì)結(jié)合而成);一般有多種細(xì)胞器。
3、原核生物:由原核細(xì)胞構(gòu)成的生物。
如:藍(lán)藻、細(xì)菌(如硝化細(xì)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(xì)胞構(gòu)成的生物。
如動(dòng)物(草履蟲(chóng)、變形蟲(chóng))、植物、真菌(酵母菌、霉菌、粘菌)等。
三、細(xì)胞學(xué)說(shuō)的建立:
1、1665
英國(guó)人虎克(RobertHooke)用自己設(shè)計(jì)與制造的顯微鏡(放大倍數(shù)為40-140倍)觀察了軟木的薄片,第一次描述了植物細(xì)胞的構(gòu)造,并首次用拉丁文cella(小室)這個(gè)詞來(lái)對(duì)細(xì)胞命名。
2、1680
荷蘭人列文虎克(A.vanLeeuwenhoek),首次觀察到活細(xì)胞,觀察過(guò)原生動(dòng)物、人類(lèi)、鮭魚(yú)的紅細(xì)胞、牙垢中的細(xì)菌等。
3、19世紀(jì)30年代德國(guó)人施萊登(Matthias
Jacob Schleiden)、施旺(TheodarSchwann)提出:一切植物、動(dòng)物都是由細(xì)胞組成的。細(xì)胞是一切動(dòng)植物的基本單位。這一學(xué)說(shuō)即“細(xì)胞學(xué)說(shuō)(CellTheory)”,它揭示了生物體結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一性.
人教版生物必修一知識(shí)2第二章 組成細(xì)胞的分子
第一節(jié) 細(xì)胞中的元素和化合物
1、生物界與非生物界具有統(tǒng)一性:組成細(xì)胞的化學(xué)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(xué)元素在細(xì)胞內(nèi)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(xué)元素有20多種
4、在活細(xì)胞中含量最多的化合物是水(85%-90%);含量最多的有機(jī)物是蛋白質(zhì)(7%-10%);占細(xì)胞鮮重比例最大的化學(xué)元素是O、占細(xì)胞干重比例最大的化學(xué)元素是C.
第二節(jié) 生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者——蛋白質(zhì)
一、相關(guān)概念:
1、氨基酸:蛋白質(zhì)的基本組成單位,組成蛋白質(zhì)的氨基酸約有20種。
2、脫水縮合:一個(gè)氨基酸分子的氨基(—NH2)與另一個(gè)氨基酸分子的羧基(—COOH)相連接,同時(shí)失去一分子水。
3、肽鍵:肽鏈中連接兩個(gè)氨基酸分子的化學(xué)鍵(—NH—CO—).
4、二肽:由兩個(gè)氨基酸分子縮合而成的化合物,只含有一個(gè)肽鍵。
5、多肽:由三個(gè)或三個(gè)以上的氨基酸分子縮合而成的鏈狀結(jié)構(gòu)。
6、肽鏈:多肽通常呈鏈狀結(jié)構(gòu),叫肽鏈。
二、氨基酸分子通式:
NH2—(R — C H —COOH)
三、氨基酸結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):
每種氨基酸分子至少含有一個(gè)氨基(—NH2)和一個(gè)羧基(—COOH),并且都有一個(gè)氨基和一個(gè)羧基連接在同一個(gè)碳原子上(如:有—NH2和—COOH但不是連在同一個(gè)碳原子上不叫氨基酸);R基的不同導(dǎo)致氨基酸的種類(lèi)不同。
四、蛋白質(zhì)多樣性的原因:
組成蛋白質(zhì)的氨基酸數(shù)目、種類(lèi)、排列順序不同,多肽鏈空間結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化。
五、蛋白質(zhì)的主要功能(生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者):
1、構(gòu)成細(xì)胞和生物體的重要物質(zhì),如肌動(dòng)蛋白;
2、催化作用:如酶;
3、調(diào)節(jié)作用:如胰島素、生長(zhǎng)激素;
4、免疫作用:如抗體,抗原;
5、運(yùn)輸作用:如紅細(xì)胞中的血紅蛋白。
六、有關(guān)計(jì)算:
1、肽鍵數(shù)
= 脫去水分子數(shù) = 氨基酸數(shù)目-肽鏈數(shù)
2、至少含有的羧基(—COOH)或氨基數(shù)(—NH2)
= 肽鏈數(shù)
第三節(jié) 遺傳信息的攜帶者——核酸
1、核酸的種類(lèi):脫氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。
2、核酸:是細(xì)胞內(nèi)攜帶遺傳信息的物質(zhì),對(duì)于生物的遺傳、變異和蛋白質(zhì)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(niǎo)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(niǎo)嘌呤(G)和胞嘧啶(C)、尿
嘧 啶(U)
6、核酸的分布:真核細(xì)胞的DNA主要分布在細(xì)胞核中;
線粒體、葉綠體內(nèi)也含有少量的DNA;RNA主要分布在細(xì)胞質(zhì)中。
第四節(jié) 細(xì)胞中的糖類(lèi)和脂質(zhì)
一、相關(guān)概念:
1、糖類(lèi):是主要的能源物質(zhì);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(lèi)的比較
三、脂質(zhì)的比較
第五節(jié) 細(xì)胞中的無(wú)機(jī)物
一、有關(guān)水的知識(shí)要點(diǎn)
二、無(wú)機(jī)鹽(絕大多數(shù)以離子形式存在)功能:
1、構(gòu)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(dòng)(如動(dòng)物缺鈣會(huì)抽搐)
3、維持酸堿平衡,調(diào)節(jié)滲透壓.
人教版生物必修一知識(shí)3第三章 細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)
第一節(jié) 細(xì)胞膜——系統(tǒng)的邊界
一、細(xì)胞膜的成分:主要是脂質(zhì)(約50%)和蛋白質(zhì)(約40%)還有少量糖類(lèi)(約2%--10%)。
二、細(xì)胞膜的功能:
1、將細(xì)胞與外界環(huán)境分隔開(kāi)
2、控制物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞
3、進(jìn)行細(xì)胞間的信息交流
三、植物細(xì)胞還有細(xì)胞壁,主要成分是纖維素和果膠,對(duì)細(xì)胞有支持和保護(hù)作用;其性質(zhì)是全透性的。
第二節(jié) 細(xì)胞器——系統(tǒng)內(nèi)的分工合作
一、相關(guān)概念:
1、細(xì)胞質(zhì):在細(xì)胞膜以內(nèi)、細(xì)胞核以外的原生質(zhì),叫做細(xì)胞質(zhì)。
細(xì)胞質(zhì)主要包括細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和細(xì)胞器。
2、細(xì)胞質(zhì)基質(zhì):細(xì)胞質(zhì)內(nèi)呈液態(tài)的部分是基質(zhì),是細(xì)胞進(jìn)行新陳代謝的主要場(chǎng)所。
3、細(xì)胞器:細(xì)胞質(zhì)中具有特定功能的各種亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的總稱。
二、細(xì)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(dòng)、植物細(xì)胞中,內(nèi)有少量DNA和RNA內(nèi)膜突起形成嵴,內(nèi)膜、基質(zhì)和基粒中有許多種與有氧呼吸有關(guān)的酶),線粒體是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所,生命活動(dòng)所需要的能量,大約95%來(lái)自線粒體,是細(xì)胞的“動(dòng)力車(chē)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(xì)胞里),葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的細(xì)胞器,是植物細(xì)胞的“養(yǎng)料制造車(chē)間”和“能量轉(zhuǎn)換站”,(含有葉綠素和類(lèi)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(jié)構(gòu)的膜上和葉綠體內(nèi)的基質(zhì)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(nèi)質(zhì)網(wǎng)上,有些游離在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中,是細(xì)胞內(nèi)將氨基酸合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所。
4、內(nèi)質(zhì)網(wǎng):由膜結(jié)構(gòu)連接而成的網(wǎng)狀物,是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)合成和加工,以及脂質(zhì)合成的“車(chē)間”。
5、高爾基體:在植物細(xì)胞中與細(xì)胞壁的形成有關(guān),在動(dòng)物細(xì)胞中與蛋白質(zhì)(分泌蛋白)的加工、分類(lèi)運(yùn)輸有關(guān)。
6、中心體:每個(gè)中心體含兩個(gè)中心粒,呈垂直排列,存在于動(dòng)物細(xì)胞和低等植物細(xì)胞,與細(xì)胞的有絲分裂有關(guān)。
7、液泡:主要存在于成熟植物細(xì)胞中,液泡內(nèi)有細(xì)胞液。
化學(xué)成分:有機(jī)酸、生物堿、糖類(lèi)、蛋白質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽、色素等。有維持細(xì)胞形態(tài)、儲(chǔ)存養(yǎng)料、調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透吸水的作用。
8、溶酶體:有“消化車(chē)間”之稱,內(nèi)含多種水解酶,能分解衰老、損傷的細(xì)胞器,吞噬并殺死侵入細(xì)胞的病毒或病菌。
三、分泌蛋白的合成和運(yùn)輸:
核糖體(合成肽鏈)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(加工成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì))高爾基體(進(jìn)一步修飾加工)囊泡細(xì)胞膜細(xì)胞外
四、生物膜系統(tǒng)的組成:包括細(xì)胞器膜、細(xì)胞膜和核膜等。
第三節(jié) 細(xì)胞核——系統(tǒng)的控制中心
一、細(xì)胞核的功能:
是遺傳信息庫(kù)(遺傳物質(zhì)儲(chǔ)存和復(fù)制的場(chǎng)所),是細(xì)胞代謝和遺傳的控制中心;
二、細(xì)胞核的結(jié)構(gòu):
1、染色質(zhì):由DNA和蛋白質(zhì)組成,染色質(zhì)和染色體是同樣物質(zhì)在細(xì)胞不同時(shí)期的兩種存在狀態(tài)。
2、核膜:雙層膜,把核內(nèi)物質(zhì)與細(xì)胞質(zhì)分開(kāi)。
3、核仁:與某種RNA的合成以及核糖體的形成有關(guān)。
4、核孔:實(shí)現(xiàn)細(xì)胞核與細(xì)胞質(zhì)之間的物質(zhì)交換和信息交流。
人教版生物必修一知識(shí)4第四章 細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出
第一節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)膶?shí)例
一、滲透作用:水分子(溶劑分子)通過(guò)半透膜的擴(kuò)散作用。
二、原生質(zhì)層:細(xì)胞膜和液泡膜以及兩層膜之間的細(xì)胞質(zhì)。
三、發(fā)生滲透作用的條件:
1、具有半透膜
2、膜兩側(cè)有濃度差
四、細(xì)胞的吸水和失水:
外界溶液濃度>細(xì)胞內(nèi)溶液濃度細(xì)胞失水
外界溶液濃度
第二節(jié) 生物膜的流動(dòng)鑲嵌模型
一、細(xì)胞膜結(jié)構(gòu):磷脂 蛋白質(zhì) 糖類(lèi)
二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn):具有一定的流動(dòng)性;功能特點(diǎn):選擇透過(guò)性
第三節(jié) 物質(zhì)跨膜運(yùn)輸?shù)姆绞?/p>
一、相關(guān)概念:
1、自由擴(kuò)散:物質(zhì)通過(guò)簡(jiǎn)單的擴(kuò)散作用進(jìn)出細(xì)胞。
2、協(xié)助擴(kuò)散:進(jìn)出細(xì)胞的物質(zhì)要借助載體蛋白的擴(kuò)散。
3、主動(dòng)運(yùn)輸:物質(zhì)從低濃度一側(cè)運(yùn)輸?shù)礁邼舛纫粋?cè),需要載體蛋白的協(xié)助,同時(shí)還需要消耗細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)所釋放的能量。
二、自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)谋容^
三、離子和小分子物質(zhì)主要以被動(dòng)運(yùn)輸(自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散)和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)出細(xì)胞;大分子和顆粒物質(zhì)進(jìn)出細(xì)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(shí)5第五章 細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用
第一節(jié) 降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶
一、相關(guān)概念:
1、新陳代謝:是活細(xì)胞中全部化學(xué)反應(yīng)的總稱,是生物與非生物最根本的區(qū)別,是生物體進(jìn)行一切生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。
2、細(xì)胞代謝:細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著的許多化學(xué)反應(yīng)。
3、酶:是活細(xì)胞(來(lái)源)所產(chǎn)生的具有催化作用(功能:降低化學(xué)反應(yīng)活化能,提高化學(xué)反應(yīng)速率)的一類(lèi)有機(jī)物。
4、活化能:分子從常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量。
二、酶的發(fā)現(xiàn):
1、1783年,意大利科學(xué)家斯巴蘭讓尼用實(shí)驗(yàn)證明:胃具有化學(xué)性消化的作用;
2、1836年,德國(guó)科學(xué)家施旺從胃液中提取了胃蛋白酶;
3、1926年,美國(guó)科學(xué)家薩姆納通過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)證明脲酶是一種蛋白質(zhì);
4、20世紀(jì)80年代,美國(guó)科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化作用。
三、酶的本質(zhì):
大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)(合成酶的場(chǎng)所主要是核糖體,水解酶的酶是蛋白酶),也有少數(shù)是RNA。
四、酶的特性:
1、高效性:催化效率比無(wú)機(jī)催化劑高許多;
2、專一性:每種酶只能催化一種或一類(lèi)化合物的化學(xué)反應(yīng);
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(huì)明顯降低。
第二節(jié) 細(xì)胞的能量“通貨”——ATP
一、ATP的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:
ATP是三磷酸腺苷的英文縮寫(xiě),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式:A-P~P~P,其中:A代表腺苷,P代表磷酸基團(tuán),~代表高能磷酸鍵,-代表普通化學(xué)鍵。
注意:ATP的分子中的高能磷酸鍵中儲(chǔ)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(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,在水解時(shí),由于高能磷酸鍵的斷裂,釋放出大量的能量。
二、ATP與ADP的轉(zhuǎn)化
第三節(jié)ATP的主要來(lái)源——細(xì)胞呼吸
一、相關(guān)概念:
1、呼吸作用(也叫細(xì)胞呼吸):指有機(jī)物在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一系列的氧化分解,最終生成二氧化碳或其它產(chǎn)物,釋放出能量并生成ATP的過(guò)程。
根據(jù)是否有氧參與,分為:有氧呼吸和無(wú)氧呼吸。
2、有氧呼吸:指細(xì)胞在有氧的參與下,通過(guò)多種酶的催化作用下,把葡萄糖等有機(jī)物徹底氧化分解,產(chǎn)生二氧化碳和水,釋放出大量能量,生成ATP的過(guò)程。
3、無(wú)氧呼吸:一般是指細(xì)胞在無(wú)氧的條件下,通過(guò)酶的催化作用,把葡萄糖等有機(jī)物分解為不徹底的氧化產(chǎn)物(酒精、CO2或乳酸),同時(shí)釋放出少量能量的過(guò)程。
4、發(fā)酵:微生物(如:酵母菌、乳酸菌)的無(wú)氧呼吸。
二、有氧呼吸的總反應(yīng)式:
C6H12O6 + 6O2——>6CO2 + 6H2O +能量
三、無(wú)氧呼吸的總反應(yīng)式:
C6H12O6——>2C2H5OH(酒精)+ 2CO2+少量能量
或
C6H12O6——>2C3H6O3(乳酸)+少量能量
四、有氧呼吸過(guò)程(主要在線粒體中進(jìn)行)
五、有氧呼吸與無(wú)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(guò)影響細(xì)胞內(nèi)與呼吸作用有關(guān)的酶的活性來(lái)影響細(xì)胞的呼吸作用。
溫度過(guò)低或過(guò)高都會(huì)影響細(xì)胞正常的呼吸作用。在一定溫度范圍內(nèi),溫度越低,細(xì)胞呼吸越弱;溫度越高,細(xì)胞呼吸越強(qiáng)。
2、氧氣:氧氣充足,則無(wú)氧呼吸將受抑制;
氧氣不足,則有氧呼吸將會(huì)減弱或受抑制。
3、水分:一般來(lái)說(shuō),細(xì)胞水分充足,呼吸作用將增強(qiáng).但陸生植物根部如長(zhǎng)時(shí)間受水浸沒(méi),根部缺氧,進(jìn)行無(wú)氧呼吸,產(chǎn)生過(guò)多酒精,可使根部細(xì)胞壞死。
4、CO2:環(huán)境CO2濃度提高,將抑制細(xì)胞呼吸,可用此原理來(lái)貯藏水果和蔬菜。
七、呼吸作用在生產(chǎn)上的應(yīng)用:
1、作物栽培時(shí),要有適當(dāng)措施保證根的正常呼吸,如疏松土壤等。
2、糧油種子貯藏時(shí),要風(fēng)干、降溫,降低氧氣含量,則能抑制呼吸作用,減少有機(jī)物消耗。
3、水果、蔬菜保鮮時(shí),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(jié) 能量之源——光與光合作用
一、相關(guān)概念:
1、光合作用:綠色植物通過(guò)葉綠體,利用光能,把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物,并釋放出氧氣的過(guò)程。
二、光合色素(在類(lèi)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(shí)),把一棵2.3kg的柳樹(shù)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(zhì),5年后柳樹(shù)增重到76.7kg,而土壤只減輕了57g。
指出:植物的物質(zhì)積累來(lái)自水
2、1771年英國(guó)科學(xué)家普里斯特利發(fā)現(xiàn),將點(diǎn)燃的蠟燭與綠色植物一起放在密閉的玻璃罩內(nèi),蠟燭不容易熄滅。
將小鼠與綠色植物一起放在玻璃罩內(nèi),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(fā)現(xiàn),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(guó)科學(xué)家梅耶指出,植物進(jìn)行光合作用時(shí),把光能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)。
4、1864年,德國(guó)科學(xué)家把綠葉放在暗處理的綠色葉片一半暴光,另一半遮光。
過(guò)一段時(shí)間后,用碘蒸氣處理葉片,發(fā)現(xiàn)遮光的那一半葉片沒(méi)有發(fā)生顏色變化,曝光的那一半葉片則呈深藍(lán)色。證明:綠色葉片在光合作用中產(chǎn)生了淀粉。
5、1880年,德國(guó)科學(xué)家思吉爾曼用水綿進(jìn)行光合作用的實(shí)驗(yàn)。
證明:葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所,氧是葉綠體釋放出來(lái)的。
6、20世紀(jì)30年代美國(guó)科學(xué)家魯賓卡門(mén)采用同位素標(biāo)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(lái)自來(lái)水。
四、葉綠體的功能:
葉綠體是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。在類(lèi)囊體的薄膜上分布著具有吸收光能的光合色素,在類(lèi)囊體的薄膜上和葉綠體的基質(zhì)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(qiáng)度:在一定范圍內(nèi),光合速率隨光照強(qiáng)度的增強(qiáng)而加快,超過(guò)光飽合點(diǎn),光合速率反而會(huì)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(nèi),光合速率隨二氧化碳濃度的增加而加快,達(dá)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(shí)光合速率下降。
六、光合作用的應(yīng)用:
1、適當(dāng)提高光照強(qiáng)度;
2、延長(zhǎng)光合作用的時(shí)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(wú)色透明玻璃;
【關(guān)鍵詞】共振光散射技術(shù);藥物分析
共振光散射(resonancelightscattering,RLS)是利用普通熒光分光光度法對(duì)散射光進(jìn)行測(cè)量的一種散射光分析技術(shù)[1]。該技術(shù)由于其簡(jiǎn)單、快速、靈敏的分析特點(diǎn),吸引了生命科學(xué)、分析化學(xué)、環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域的分析工作者對(duì)其理論和應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究,促進(jìn)了分析學(xué)科內(nèi)部各個(gè)分支之間的聯(lián)系,尤其是在生化領(lǐng)域已經(jīng)取得一定的研究成果[2]。
光散射現(xiàn)象廣泛存在于光與粒子相互作用的過(guò)程中,當(dāng)介質(zhì)中粒子的直徑(d)與入射光波長(zhǎng)(λ0)存在d≤0.05λ0時(shí),產(chǎn)生的是以瑞利(Rayleigh)散射為主的分子散射光[3]。根據(jù)RLS理論可以得到散射光強(qiáng)度與散射粒子的濃度c成正比的關(guān)系,即IRLS=Kcb。據(jù)此可以用于大分子物質(zhì)溶液的分析測(cè)定[1]。
RLS分析法靈敏度高,操作簡(jiǎn)單方便,可通過(guò)普通熒光分光光度計(jì)同步掃描得到完整的RLS特征光譜和相應(yīng)RLS峰。由于RLS法源于Rayleigh散射光吸收光譜,它對(duì)分子結(jié)構(gòu)大小和形狀(如球形、鏈形、無(wú)規(guī)則線團(tuán)等)、電荷分布、鍵合性質(zhì)等研究還能提供新的、更豐富的信息。近年來(lái)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(cè)定。該方法一般不需要對(duì)樣品進(jìn)行復(fù)雜的化學(xué)預(yù)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(jì)中進(jìn)行測(cè)定即可。
1體液中生物大分子的測(cè)定
1.1蛋白質(zhì)
蛋白質(zhì)的功能很多,與生命的起源和生物的進(jìn)化、細(xì)胞結(jié)構(gòu)、病毒、免疫、酶、激素、物質(zhì)的遺傳等有密切的聯(lián)系,它是生命現(xiàn)象的物質(zhì)基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)定量測(cè)定是生物化學(xué)和生命學(xué)科中經(jīng)常涉及的分析內(nèi)容,在臨床醫(yī)學(xué)中也有重要應(yīng)用。目前,蛋白質(zhì)測(cè)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(shù)用于測(cè)定微量蛋白質(zhì)以來(lái),RLS法分析技術(shù)以其方法簡(jiǎn)單、快速、靈敏度高,在生物大分子分析測(cè)定研究中的報(bào)道日益增多,靈敏度可達(dá)納克級(jí)[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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),SDS與HSA(humanserumalbumin,HSA)結(jié)合后再與RhB作用,其散射光強(qiáng)度增強(qiáng)。且RLS增強(qiáng)的程度與蛋白的濃度在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系。據(jù)此,建立了一種測(cè)定人血清中總蛋白質(zhì)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(duì)亮麗春紅5R?駁鞍字侍逑檔?RLS信號(hào)有強(qiáng)烈的增敏現(xiàn)象,建立了OP?駁鞍字濕擦晾齟漢?5R三元體系測(cè)定人血清中蛋白質(zhì)濃度的新方法。該體系對(duì)人血清白蛋白檢測(cè)的線性范圍在0.0~10.0pg?mL-1之間,檢測(cè)限為5.0ng?mL-1,檢測(cè)實(shí)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(shù)測(cè)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(shí)為最佳反應(yīng)條件,據(jù)此建立了一種靈敏度高的測(cè)定蛋白質(zhì)的新方法[14]。薛蓓等研究了流動(dòng)注射(FIA)??RLS技術(shù)聯(lián)用在線測(cè)定人血清中蛋白質(zhì)含量。以SDS為熒光探針,利用未曾報(bào)道過(guò)的RLS與FIA聯(lián)用檢測(cè)人血清樣品中蛋白質(zhì)含量。與單純用RLS法測(cè)定比較,分析時(shí)間由40min縮短至1min,RLS信號(hào)的重現(xiàn)性得到了顯著改善,提高了實(shí)驗(yàn)的靈敏度和重現(xiàn)性[15]。梁宏等在普通熒光分光光度計(jì)上選擇合適的激發(fā)光和發(fā)射光通帶寬度,利用RLS技術(shù),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(cè)到金(Ⅲ)對(duì)血清白蛋白的RLS強(qiáng)度隨著金(Ⅲ)濃度增加而降低。結(jié)果表明,金(Ⅲ)與血清白蛋白的結(jié)合會(huì)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(dǎo)致白蛋白分子趨于松散,散射截面積減小,表現(xiàn)為RLS強(qiáng)度降低[16]。
1.2核酸
核酸是遺傳信息的載體和基因表達(dá)的物質(zhì)基礎(chǔ),在生物的生長(zhǎng)、發(fā)育等活動(dòng)中具有十分重要的作用。目前核酸分析測(cè)定的方法主要有分光光度法、熒光光度法、化學(xué)發(fā)光法、探針技術(shù)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(jiǎn)單,但由于靈敏度低,測(cè)定的干擾因素多,使其在應(yīng)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(jià)格昂貴,而且部分熒光試劑有致癌活性。針對(duì)上述情況,RLS法因操作簡(jiǎn)便快速,靈敏度高,試劑無(wú)毒性等優(yōu)勢(shì),在核酸分析中也得到了廣泛的應(yīng)用。
黃承志等利用溴化十六烷基三甲銨(cetyltrime??thylammonsiumbromide,CTMAB)是陽(yáng)離子表面活性劑,核酸因帶有大量的磷酸根而帶負(fù)電荷的特性,證明了CTMAB和核酸通過(guò)靜電引力共吸附到液/液界面上形成兩性復(fù)合物,導(dǎo)致強(qiáng)烈增加的全內(nèi)反射共振光散射(totalinternalreflectedresonancelightscattering,TIR??RLS)信號(hào),TIR??RLS信號(hào)強(qiáng)度與核酸的濃度呈線性[19]。劉紹璞等研究了5種陽(yáng)離子表面活性劑與核酸反應(yīng)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(cè)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(zhǎng)405.5nm處出現(xiàn)最大RLS峰,ctDNA的線性響應(yīng)范圍為0.02~2.30μg?mL-1,檢測(cè)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(zhì)中的反應(yīng)。對(duì)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(fā)現(xiàn),在393.0nm處增加的RLS強(qiáng)度與核酸的濃度成線性關(guān)系(ctDNA,0.01~4.50μg?mL-1;fsDNA,0.01~5.00μg?mL-1)。ctDNA的檢測(cè)限是1.4ng?mL-1,fsDNA的檢測(cè)限是2.1ng?mL-1。結(jié)果與紫外?部杉?分光光度法測(cè)得結(jié)果一致[21]。林楓等研究在pH4.0介質(zhì)中加入DNA和陽(yáng)離子表面活性劑可使二甲酚橙的RLS增強(qiáng),據(jù)此建立了以二甲酚橙為分子探針測(cè)定DNA的分析方法,適用于合成樣品中的DNA測(cè)定[22]。
2在化學(xué)藥分析中的應(yīng)用
黃承志等利用具有雙親性的RhB??CTMAB全內(nèi)反射共振光散射法測(cè)定肝素,肝素通過(guò)與RhB和CTMAB相互作用形成三元雙親性的復(fù)合物RhB?哺嗡鬲?CTMAB,而被RhB和CTMAB協(xié)同吸附在水/四氯化碳(H2O/CCl4)界面上,引起強(qiáng)烈的TIR??RLS增強(qiáng)信號(hào)用于肝素的測(cè)定[19]。陳展光等在氧氟沙星?曹縊刈?3B體系中發(fā)現(xiàn),pH5.09的BR緩沖溶液中,在439.5nm處,0.10~2.50μg?mL-1范圍內(nèi)的氧氟沙星與增加的RLS強(qiáng)度成線性關(guān)系。與此同時(shí),在pH6.90,405.0nm處,0.05~3.00μg?mL-1范圍內(nèi)的氧氟沙星與RLS強(qiáng)度成線性關(guān)系,檢測(cè)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(cè)定。還建立了人血清中抗菌類(lèi)四季銨化合物的RLS技術(shù)檢測(cè)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(dān)?分析測(cè)定了中藥、頭發(fā)以及水中的微量鉬[21]。劉云富等研究發(fā)現(xiàn)在硫酸介質(zhì)中,砷鉬雜多酸與堿性染料RhB締合導(dǎo)致RhB體系的RLS強(qiáng)度減弱,在一定濃度范圍內(nèi),砷(Ⅴ)的含量與體系減弱的RLS強(qiáng)度成線性關(guān)系,據(jù)此建立了RLS技術(shù)測(cè)定砷(Ⅴ)的新方法[24]。
3在中藥分析中的應(yīng)用
黃承志等,研究了熒光素(Flu)?殘¢藜?(BE)全內(nèi)反射共振光散射法測(cè)定小檗堿。采用TIR??RLS技術(shù)通過(guò)Flu與BE在水/1,2,二氯乙烷(H2O/DCE)界面反應(yīng)研究了BE在界面上的特性。Flu與BE形成雙親性的復(fù)合物,在H2O/DCE界面富集,并引起強(qiáng)烈增加的TIR??RLS信號(hào),最大吸收波長(zhǎng)位于373.0nm,所得信號(hào)強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)與BE濃度成正比關(guān)系,檢測(cè)限為1.3ng?mL-1。本方法與藥典使用的HPLC方法對(duì)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(shí)驗(yàn)表明,440.0nm處增強(qiáng)的RLS光強(qiáng)度(ΔIRLS)穩(wěn)定,在0.002~0.10μg?mL-1的濃度范圍內(nèi),體系ΔIRLS與ctDNA的濃度具有良好的線性關(guān)系,檢測(cè)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(lái)控制反應(yīng)體系的酸度,356.0nm作為定量分析的波長(zhǎng)。在0.02~1.00μg?mL-1的濃度范圍內(nèi),ΔIRLS與ctDNA的濃度具有良好的線性關(guān)系。在最佳反應(yīng)條件,320.0nm處,pH10.0時(shí),兒茶素??CTMAB??ctDNA體系在0.02~1.00μg?mL-1的濃度范圍內(nèi),ΔIRLS與ctDNA的濃度成線性關(guān)系。類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)還有山柰酚??CTMAB??ctDNA體系。此外,張憶華還研究了三價(jià)稀土離子與槲皮素、山柰酚所形成的絡(luò)合物的RLS光譜,研究了ctDNA對(duì)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(yíng)?ctDNA體系,結(jié)果表明,槲皮素與山柰酚通過(guò)配位作用與Tb3+/Eu3+結(jié)合,引起體系RLS光強(qiáng)度的增加,而當(dāng)加入ctDNA后,體系的RLS光強(qiáng)度降低,原因是ctDNA結(jié)構(gòu)中的磷酸骨架可以與Tb3+和Eu3+發(fā)生螯合作用,導(dǎo)致溶液中ctDNA和山柰酚與Tb3+/Eu3+的競(jìng)爭(zhēng)配位。該方法取得了明顯的實(shí)驗(yàn)成果[25]。新晨
4結(jié)語(yǔ)
由于RLS技術(shù)是建立在普通光譜法基礎(chǔ)上,分析結(jié)果雖然是物質(zhì)的散射光譜信息,但物質(zhì)形態(tài)特征等卻不能被獲取。基于此問(wèn)題,一種結(jié)合顯微成像技術(shù)的共振光散射成像技術(shù)被建立起來(lái),對(duì)生物大分子的聚集形態(tài)進(jìn)行了深入的研究和探討[26],儀器的性能和工作條件對(duì)所獲信號(hào)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(xì)結(jié)構(gòu)的研究。雖然我們知道散射光強(qiáng)度與散射粒子濃度有關(guān),但出發(fā)點(diǎn)是從同步光譜開(kāi)始的,顯然其測(cè)定公式推導(dǎo)并未涉及RLS的散射本質(zhì)。因此,用于分析化學(xué)的RLS技術(shù)原理與定量基礎(chǔ)尚未有定論。雖然RLS技術(shù)作為一種新興的分析測(cè)定技術(shù)存在一些不足,但隨著RLS技術(shù)理論和應(yīng)用上研究的深入,使RLS技術(shù)不斷朝著痕量、高效、微觀和自動(dòng)化方向發(fā)展,極大地提高了RLS技術(shù)分析法的靈敏度,選擇性和特異性,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。已報(bào)道的有關(guān)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(guī)的測(cè)定藥物的RLS方法之外,近幾年還發(fā)展了以下幾種方法[12]:RLS成像技術(shù)、FIA??RLS技術(shù)、雙波長(zhǎng)比率RLS技術(shù)等。RLS技術(shù)以其更靈敏、更方便,不需要熒光物質(zhì)的特定體系等優(yōu)勢(shì),必將更好地為藥物分析測(cè)試服務(wù)。
【參考文獻(xiàn)】
[1]PASTERNACKRF,COLLINGSPJ.Resonancelightscattering:Anewtechniqueforstudyingchromophoreaggregation[J].Science,1995,269:935-939.
關(guān)鍵詞:分子生物學(xué);農(nóng)學(xué)學(xué)科;分子育種
中圖分類(lèi)號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2017)16-0201-02
分子生物學(xué)是21世紀(jì)最具創(chuàng)新性和活力的學(xué)科,它主要講授生物學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)和最新研究進(jìn)展,如:核酸、RNA和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能、遺傳信息的表達(dá)與調(diào)控、轉(zhuǎn)基因等[1]。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí),可以促使農(nóng)科學(xué)生從分子水平上認(rèn)知生命現(xiàn)象的本質(zhì),增強(qiáng)同學(xué)們探索生命現(xiàn)象本質(zhì)的興趣。更為重要的是,本課程能讓同學(xué)們掌握現(xiàn)代分子生物學(xué)的基本理論和技術(shù),為其他專業(yè)課的學(xué)習(xí)和今后的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。生物技術(shù)是推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向前發(fā)展的重要引擎,掌握基本的生物學(xué)理論和技術(shù)能促進(jìn)農(nóng)科學(xué)生的就業(yè),并為他們將來(lái)從事生命科學(xué)的相關(guān)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。同時(shí),我們也應(yīng)該看到,分子生物學(xué)在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中存在眾多的問(wèn)題,如基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)量大、新知識(shí)涌現(xiàn)快、課時(shí)嚴(yán)重不足等,以上種種問(wèn)題直接導(dǎo)致分子生物學(xué)的教學(xué)工作困難重重。僅憑借傳統(tǒng)的教學(xué)手段和方法已經(jīng)很難適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)新時(shí)代畢業(yè)生的要求,教學(xué)改革勢(shì)在必行[2]。本文將結(jié)合本人學(xué)習(xí)和教授分子生物學(xué)中的經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn),對(duì)如何提高和改進(jìn)分子生物學(xué)的教學(xué)工作提出以下四方面的觀點(diǎn)。
一、優(yōu)化章節(jié)教學(xué)內(nèi)容、突出基礎(chǔ)性
傳統(tǒng)的分子生物學(xué)課本通常會(huì)包括:核酸結(jié)構(gòu)與功能、DNA到RNA、mRNA到蛋白質(zhì)、分子生物學(xué)研究技術(shù)和方法、原核基因的表達(dá)調(diào)控、真核基因的表達(dá)調(diào)控、疾病與人類(lèi)健康、基因與發(fā)育、基因組與比較基因組學(xué)等章節(jié)。要想在32個(gè)課堂教學(xué)的學(xué)時(shí)內(nèi)完成這些內(nèi)容的教學(xué),幾乎是不可能的,即使能夠講完這些章節(jié),上課效果也會(huì)大打折扣,因此需要對(duì)全部講授內(nèi)容進(jìn)行有目的精簡(jiǎn)和優(yōu)化。
《生物化學(xué)》和《遺傳學(xué)》也是農(nóng)科本科生的必修課程,且這兩門(mén)課程與《分子生物學(xué)》課程的教學(xué)內(nèi)容有交叉,例如核酸和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)等。因此在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)講授《分子生物學(xué)》課時(shí),就需要根據(jù)農(nóng)學(xué)專業(yè)的前修課程,進(jìn)行相關(guān)調(diào)整和整合。根據(jù)內(nèi)容的基礎(chǔ)性和重要性,將全部?jī)?nèi)容整合成如下章節(jié):核酸的結(jié)構(gòu)與功能、DNA的表達(dá)與調(diào)控、RNA的翻g與調(diào)控、基因組與比較基因組學(xué)。其中“核酸的結(jié)構(gòu)與功能”在《生物化學(xué)》課程中有大量講解,因此,此章節(jié)可以降低為6個(gè)學(xué)時(shí);“DNA的表達(dá)與調(diào)控”章節(jié)的內(nèi)容涉及mRNA水平上的調(diào)控、真核生物的表達(dá)調(diào)控、原核生物的表達(dá)調(diào)控等內(nèi)容,內(nèi)容較多,涉及基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)較多,對(duì)后續(xù)專業(yè)課和學(xué)生繼續(xù)深造有較大影響,應(yīng)分配12個(gè)學(xué)時(shí);“RNA的翻譯與調(diào)控”涉及mRNA的翻譯過(guò)程、翻譯過(guò)程調(diào)控機(jī)理、原核生物和真核生物的翻譯調(diào)控,本章節(jié)也是本課程的重要章節(jié),對(duì)后續(xù)專業(yè)課和繼續(xù)深造有較大影響,涉及較多前沿知識(shí)點(diǎn),應(yīng)分配10個(gè)學(xué)時(shí);“基因組與比較基因組學(xué)”涉及測(cè)序等現(xiàn)代技術(shù),是大多數(shù)同學(xué)們從未涉及到的知識(shí),起到承前啟后的作用,所以應(yīng)選取此章節(jié)進(jìn)行講解,并分配4個(gè)學(xué)時(shí)。
二、合理化實(shí)驗(yàn)教學(xué)、突出實(shí)用性
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則是:突出基礎(chǔ)性、與課堂知識(shí)的關(guān)聯(lián)性、不同實(shí)驗(yàn)間的連續(xù)性,最重要的是要有實(shí)用性,且是目前農(nóng)學(xué)專業(yè)研究生所用的主流實(shí)驗(yàn)技術(shù)。只有實(shí)用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)才能滿足農(nóng)學(xué)本科畢業(yè)生將來(lái)的工作和進(jìn)一步深造的需求,只有基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)才能加深同學(xué)們對(duì)于基礎(chǔ)理論的理解,并為他們自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)提供技術(shù)支撐。基于以上原則,我們?cè)O(shè)計(jì)了以下分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配:重組質(zhì)粒的構(gòu)建(2學(xué)時(shí))、質(zhì)粒轉(zhuǎn)化(3學(xué)時(shí))、大腸桿菌培養(yǎng)(2學(xué)時(shí))、質(zhì)粒提取(2學(xué)時(shí))、質(zhì)粒酶切(2學(xué)時(shí))、目的基因的瓊脂糖分離(3學(xué)時(shí))、分離目的基因的處理及測(cè)序(2學(xué)時(shí))。這個(gè)系列的實(shí)驗(yàn)包括了生物工程的質(zhì)粒重組、轉(zhuǎn)化、菌培養(yǎng)、質(zhì)粒提取、酶切、電泳、測(cè)序,基本涵蓋了分子生物學(xué)知識(shí)獲取的全部重要實(shí)驗(yàn)和分析技術(shù),有助于加深同學(xué)們對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解,并為同學(xué)們的自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。
三、應(yīng)用微信、QQ等社交軟件傳授知識(shí)、突出趣味性
同學(xué)們都是新世紀(jì)成長(zhǎng)起來(lái)的年輕人,對(duì)待新鮮事物容易接受,因此能否借助現(xiàn)代社交軟件(如微信、QQ等)傳授知識(shí),是能否真正將知識(shí)灌輸給同學(xué)們的關(guān)鍵。“微信”和“QQ”軟件是目前中國(guó)最流行的社交軟件,而智能手機(jī)的普及推動(dòng)了利用這些軟件進(jìn)行信息交流的全天候化。教授一門(mén)課程時(shí)要求全體同學(xué)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(dòng)態(tài)”全天候的給同學(xué)們灌輸知識(shí)。
當(dāng)然利用社交軟件灌輸知識(shí)不能采取和課堂授課同樣的內(nèi)容,只有的信息有“趣味性”,才能引起同學(xué)們的興趣,才最終起到輔助課堂教學(xué)并推動(dòng)本門(mén)課程學(xué)習(xí)的目的。例如轉(zhuǎn)發(fā)以下話題:“一個(gè)細(xì)胞引發(fā)的慘劇(2016-07-26,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(xué)一實(shí)驗(yàn)室發(fā)生爆炸,博士后不幸死亡(2015-12-18,澎湃新聞)”警醒同學(xué)們的安全意識(shí)。
四、結(jié)合就業(yè)市場(chǎng)需求、突出前瞻性
農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生未來(lái)的工作去向主要有以下幾種:(1)考研;(2)本專業(yè)企事業(yè)單位;(3)本專業(yè)私人企業(yè);(4)非本專業(yè)工作。對(duì)于從事本專業(yè)工作的同學(xué),《分子生物學(xué)》的學(xué)習(xí)可能幫助他們考研和更快的開(kāi)展相關(guān)工作;對(duì)于從事非本專業(yè)工作的同學(xué),本課程的學(xué)習(xí)能拓寬他們的視野和眼界。因此,農(nóng)學(xué)本科專業(yè)的《分子生物學(xué)》教學(xué)應(yīng)立足于本專業(yè)未來(lái)的就業(yè)市場(chǎng),而必須區(qū)別于其他專業(yè)的課程內(nèi)容,并且突出前瞻性。
總之,《分子生物學(xué)》是高等學(xué)校農(nóng)學(xué)專業(yè)重要的基礎(chǔ)性課程,是很多后續(xù)課程的基石,授課效果的好壞對(duì)農(nóng)學(xué)專業(yè)學(xué)生后續(xù)的發(fā)展至關(guān)重要。因此,我們?cè)谠撜n程的教授過(guò)程中,要不斷探索和總結(jié),以授課內(nèi)容能否適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展和需求為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的不斷優(yōu)化、實(shí)用性建設(shè)、新傳授方法應(yīng)用及接近市場(chǎng)需求,能培養(yǎng)出基礎(chǔ)扎實(shí)、適應(yīng)性強(qiáng)、能快速適應(yīng)社會(huì)需求的新世紀(jì)人才。我將始終以“生以求知為樂(lè),師以從教為榮”[3]作為自己的座右銘,時(shí)刻“自省吾身”并不斷學(xué)習(xí)和求索,在高等教育的舞臺(tái)上散發(fā)出自身的光芒。
參考文獻(xiàn):
[1]朱玉賢.現(xiàn)代分子生物學(xué)[M].第4版.北京:高等教育出版社,2012.