系统生物学的研究与进展
现代系统生物学是一门新兴的，整在不断发展的交叉学科。了解一个复杂的生物系统需要整合实验和计算方法。基因组学和蛋白质组学中的高通量方法为系统生物学发展提供了大量的数据。计算生物学通过数据处理、模型构建和理论分析,成为系统生物学发展的一个必不可缺，强有力的工具。在应用上，系统生物学代表新一代医药开发和疾病防治的方向。
系统生物学是在细胞-组织-器官-生物体的整体水平上研究结构和功能各异的各种分子及其相互作用，并通过计算生物学来定量描述和预测生物功能表型和行为。一个生物系统中所有组成成分(基因mRNA蛋白质等)的构成，以及在特定条件下这些组分间的相互关系，并通过计算生物学建立一个数学模型来定量描述和预测生物功能表型和行为的学科。
20世纪生物学经历了由宏观到微观的发展过程，由形态，表型的描述逐步分解，细化到生物体的各种分子及其功能的研究。1953年沃森和克里克提出的DNA双螺旋模型是生物学进人分子生物学时代的标志，70年代出现的基因工程技术极大地加速和扩展了分子生物学的发展。1990年启动的人类基因组计划是生命科学史上第一个大科学工程，开始了对生物全面，系统研究的探索，2003年已完成了人和各种模式生物体基因组的测序,第一次揭示了人类的生命密码。人类基因组计划和随后发展的各种组学技术把生物学带人了系统科学的时代。
系统生物学是在细胞、组织、器官和生物体整体水平研究结构和功能各异的各种分子及其相互作用，并通过计算生物学来定量描述和预测生物功能，表型和行为。系统生物学将在基因组序列的基础上完成由生命密码到生命过程的研究，这是一个逐步整合的过程，由生物体内各种分子的鉴别及其相互作用的研究到途径，网络，模块，最终完成整个生命活动的路线图。这个过程可能需要一个世纪或更长时间。
和以往系统科学研究复杂系统相比，系统生物学的研究将更为复杂和困难。非生物的复杂系统一般由相对简单的元件组合产生复杂的功能和行为,而生物体是由大量结构和功能不同的元件组成的复杂系统,并由这些元件选择性和非线性的相互作用产生复杂的功能和行为。因此，我们要建立多层次的组学技术平台，研究和鉴别生物体内所有分子，研究其功能和相互作用，在各种技术平台产生的大量数据的基础上，通过计算生物学用数学语言定量描述和预测生物学功能和生物体表型和行为。生物体的复杂性和大量过程的非线性动力学特征对计算
科学也是一个新的挑战。据预测,系统生物学研究对计算机的要求高达万亿次浮点运算速度。
一．生物系统的主要特性：
1.系统涌现性：即系统作为一个整体，可产生各个组成部分所没有的新功能，及整体大于各个组成部分的简单加和。
2.稳健性：生物网络具有负反馈和多通路生物途径等，因此系统具有稳健性。
3.无尺度性：生物系统的网络结构还具有无尺度网络结构的特性及少数大的枢纽和多数小的链接。例如，一个细胞在极端的环境，如热休克的状态下，经常会产生其他蛋白如热休克蛋白来维持细胞的活性。
4.鲁棒性
鲁棒性是生物学系统的基本特征。我们应该理解生物体如何在各种扰动下维持自身功能特性，包括1.黄静的改变（营养缺失水平，化学诱导，结合特定受体的化学试剂，温度）2.内部故障（DNA损伤，代谢途径的遗传故障）等。工程系统中，通过使用系统控制，冗余，模块试剂以及结构稳定性来获得鲁棒性和稳定性。 1.系统的控制。前馈和反馈控制是两种主要的控制模式，二者在生物系统中无处不在。前馈控制是一种开环控制，其中预先定义好的动作序列被特定刺激触发。反馈是一种复杂的控制系统，其构成闭环以获得期望的系统控制。负反馈系统探测期望输出和实际输出之间的差别，通过调节输入来填补这种差别。2.冗余。是通过提供多条通路来完成功能，抵抗对系统组件的损伤，从而提高系统鲁棒性。3.模块设计。避免故障的无限制扩散，并简化组件的进化升级。同时可以通过使用多个次要模型来避免系统主要部分的实效。4.结构稳定性。很多基因调控网络对大范围的参数变化和遗传多态表现稳定。
系统生物学是一门整合不同数据的交叉学科
结合了自上而下和自下而上的研究方法，自上而下的方法是基于高通量组学技术的发展，可对DNA,RNA,蛋白等进行比较全面的高通量组学技术分析。先收集实验数据然后分析整合研究不同分子间的相互作用，最后形成一个假说预测相互关系，而后者又可以用新一轮的实验来验证，进而修进假说。其中在利用组学收集数据时数据过多而且有噪音，因此，还要用到自下而上的方法。自下而上的方法是以系统功能或机制作为出发点。自下而上是根据机制研究而自上而下是根据数据现象和表现提出模型。自下而上是对一个系统的亚系统分析建模，在把其他亚系统联系。简单说就是，自上而下就是从一颗成年树的树叶和树枝开始推断它的成长过程，而自下而上的研究就是从一颗种子
开始推断这颗种子可以长成什么样的树，及在不同土壤气候条件下的成长状况等。
系统生物学的复杂性
第一层次：表现在基因，RNA膜蛋白以及代谢物水平的变化。第二层：基因蛋白代谢物等可以形成一些功能性链接如基因调控网络，代谢网络和信号转导途径。第三层：各种网络和途径又可以进一步组合成功能性模块来完成细胞为一定的功能。第四个层次：不同的功能模块可以形成一个复杂的系统，包括细胞内不同细胞器的联系，细胞细胞间的通讯，细胞与间质细胞的联系，最后形成组织器官和个体。
研究生物系统单靠还原论不行，需要形成网络，网络的拓扑结构包括节点及链路，节点就是网络单元，而链路是两个节点间的连线，链路分为物理链路和逻辑链路。前者是实际存在的，而后者是逻辑上起作用的网络通路。
生物网络模体：复杂网络中网结直接显著增多连接的图形和规则。最简单的网结X和Y连接的生物学例子，连接方式：
系统生物学是对生物系统下列内容的协同研究：1.细胞网络的组分以及各组分直接相互作用。2. 高通量全基因组实验技术的应用。3. 计算方法与实验效果的整合。
我们可以从以下几个方面理解系统生物学的起源和方法学基础：1. 在生物技术与医疗保健方面有应用前景的详细的生物学知识的积累。2. 基因组学和蛋白质组学新实验方法的涌现。3. 对生物学过程进行数学建模的传统技术。4. 作为数据库与大型系统计算先决条件的计算能力的发展。5. 互联网作为快速全面信息交换的手段。
诺贝尔奖的获得者Nurse（2000）写道：“要正确理解构成细胞系统如细胞周期的复杂的调控网络，需要改变常规思维方式。我们可能不得不进入一个更抽象的陌生领域，这个领域更易于用数学进行分析。”北野（2002 ）强调：“计算生物学，通过实用建模和理论探索提供强有力的基础，借以正面处理关键的科学问题”
Ideker及同事（2001）指出：“系统生物学通过对生物学系统的系统性（生物学，遗传学，或化学的）扰动而进行研究，检测基因，蛋白质以及信息通路的应答，整合这些数据，并最终建立数学模型来描述
系统的结构以及对独特干扰的应答。“
Levchenko（2003）认识到理解信号转导的优势：“将信号转导网络看
作是以多级方式相互作用的多种复杂原件组成的系统的新观点正在涌
现，即一种与生物学研究中常见以单一的基因或蛋白质为中心的方法
相冲突的观点。后基因组时代带来了与以往不同以网络为中心的分析
方法学，迫使研究人员骤然面对极端的复杂性，这些正被探索的网络
在某种程度上是难以驾驭和难以解释的。”
二．复杂系统的研究方法
研究一个复杂的系统的方法有三种：包括还原论，神圣论和一般系统理论。还原论分为根本性的还原论和方法学上的还原论。神圣论认为把一个系统的组成部分放在一起并不能产生他的整体或解释他所有的行为和特征。一般系统理论包括他的变体，系统研究和系统思维。包括混沌理论，细胞自动机，突变论和等级层次理论，前三种是动态系统的表达形式，可以用一系列微分方程来体现。等级层次理论是指系统有机层次结构，及系统有不同的层次，但在某一层次上的功能不能够由它下一层次的功能来体现。
系统生物学的主要研究内容
目前重要的系统生物学研究主要集中在系统结构的识别和研究层次上
这方面又以细胞信号转导建模显得尤为突出例如和利用15个研究透彻
的回路，每次确保模型和实验数据相吻合，然后整合这些回路进行了
神经元的长时程增强效应模拟。其他的如MAPK，JAK-STAT,TNF调节的
NF-B等细胞信号转导通路也得到广泛的建模和模拟分析研究另外网络
属性的研究也是一个热点,如对信号转导系统“鲁棒性”属性研究、双
稳态分析https://www.doczj.com/doc/f85695039.html,o等人对一些代谢途径系统网络的基本结构的识
别,Shai S等人E.coli中的转录调控网络的网络模式进行了研究等
等。系统生物学发展势头比较快,下面列举几个其他方面的重要研究:
理论和实验的结合转换开关的构建。在2000年1月《Nature》的第20
卷中两篇描述基因转换开关的文章说明基因转换开关已经能够在实验
室中构建了。两个研究小组都是利用E.coli作为转换开关的宿主,但
是他们构建了不同的转换开关。
多细胞层次研究华盛顿大学的研究小组利用9000个微分方程对肌球蛋
白和肌动蛋白的运动进行模拟，他们通过细胞相互作用模型获得了信
号转导系统的有意义的结果。Staudt等利用大量的基因表达数据对免
疫系统的生理和病理进行了研究,病通过对每个信号通路建模提出了细
胞对环境的变化的响应模型。
代谢通路建模与分析哺乳动物的代谢转换的全局分析对于理解人类系统以及疾病，药物开发将又很大的帮助
系统生物学软件的开发为了让系统生物学中构建的模型能够更好的共享、评估和共同完善。SBW为7种仿真软件，BioSpice，DBSolve，E-Cell，Gepasi，Jarnac，StochSim以及Virtual Celld提供了交互的底层软件平台，并且设计了系统生物学标记语言SBMLL作为生物学家及软件存储、交流、共享生物模型的标准。一些数据库的发展为生物系统的模拟提供了坚实的基础,如BBID生物生化图像数据库、BIND生物分子相互作用网络数据库、CSNDB细胞信号网络数据库、DIP蛋白质相互作用数据库EMP酶和代谢通路数据库,SPAD信号通路数据库等等。
系统生物学的研究方法
目前国际上系统生物学的研究方法根据所使用研究工具的不同可分为两类：实验性方法和数学建模方法。
实验性方法：主要是通过进行控制性的反复实验来理解系统。首先
明确要研究的系统以及所关注的系统现象或功能, 鉴别系统中的所有主要元素, 如DNA、mRNA、蛋白质等,并收集所有可用的实验数据, 建立一个描述性的初级模型(比如图形的), 用以解释系统是如何通过这些元素及其之间的相互作用实现自身功能的。
其次在控制其他条件不变的情况下, 干扰系统中的某个元素, 由此得到这种干扰情况下系统各种层次水平的一些数据, 同时收集系统状态随时变化的数据, 整合这些数据并与初级模型进行比较, 对模型与实际之间的不符之处通过提出各种假设来进行解释, 同时修正模型。再设计不同的干扰, 重复上面的步骤, 直到实验数据与模型相一致为止。
包括四个环节
第一步：对选定的某一生物系统的所有组分进行了解和确定，描绘出该系统的结构，包括基因相互作用网络和代谢途径，以及细胞内和细胞间的作用机理，以此构造出一个初步的系统模型。
第二步：系统地改变被研究对象的内部组成成分（如基因突变）或外部生长条件，然后观测在这些情况下系统组分或结构所发生的相应变化，包括基因表达、蛋白质表达和相互作用、代谢途径等的变化，并把得到的有关信息进行整合。
第三步：把通过实验得到的数据与根据模型预测的情况进行比较，并对初始模型进行修订。
第四步：是根据修正后的模型的预测或假设，设定和实施新的改变系统状态的实验，重复第二步和第三步，不断地通过实验数据对模型进行修订和精练。系统生物学的目标就是要得到一个理想的模型，使其理论预测能够反映出生物系统的真实性。
数学建模方法在根据系统内在机制对系统建立动力学模型,来定量描述系统各元素之间的相互作用,进而预测系统的动态演化结果。首先选定要研究的系统,确定描述系统状态的主要变量, 以及系统内部和外部环境中所有影响这些变量的重要因素。
然后深入分析这些因素与状态变量之间的因果关系,以及变量之间的相互作用方式,建立状态变量的动态演化模型。再利用数学工具对模型进行求解或者定性定量分析,充分挖掘数学模型所反映系统的动态演化性质,给出可能的演化结果,从而对系统行为进行预测。
虽然图形表示途径、网络有助于理解网络拓扑结构和发现药物靶标,但是它在预测生物系统响应外界环境变化和内在遗传结构变化时的动态行为的力是非常有限的，数学模型则有利于描述生物系统的动态行为计算生物学已经证明数学模型在生物工程方面是很有用的如果我们要
预测和设计生物复杂系统的动态行为的话,那么数学方法的应用对系统生物学研究来说是必要的。
生物学中的建模方法大致可以分为两类定性建模和机理性建模。定性模型或者说假设驱动模型。通常是对选择的生物现象建立符合已知的相关生物学知识的逻辑性或者统计模型。这种模型通常将布尔参数设置成各种连接中,多应用于基因调节网络的研究。然而,现在用的更多的是一种更加符合生物实际情况的模糊逻辑来模拟生物网络系统。统计模型如神经元网络模型、贝叶斯模型可以用于模拟系统参数随着时间变化的生物学机理。机理模型或者说数据驱动模型常常要基于高通量的实验技术。这类基于数据的模型通常会用常微方方程组、随机动力学分析。此外，这类方法已经成功的应用与生物芯片中的基因识别
技术中了虽然这些方法能够处理大量的数据,但是它们无法直接推测网络结构和确定修饰等作用。目前用于建模的定量化数据和准确的参数数据是生物系统建模和分析的瓶颈。这有待于高通量实验测量技术的发展。
一旦描述生物系统的数学模型确定了,我们就可以通过模拟或者经典的代谢控制分析、敏感性分析，稳态分析、流平衡分析等分析它的属性。这些分析为系统的控制提供了很多细节，而且可以表明系统对于哪些参数变化或者缺失非常敏感通常Mathematica和MATLAB软件用于系统的模拟。
系统生物学使生命科学由描述式的科学转变为定量描述和预测的科学,已在预测医学、预防医学和个性化医学中得到应用，如用代谢组学的生物指纹预测冠心病人的危险程度和肿瘤的诊断和治疗过程的监控用基因多态性图谱预测病人对药物的应答,包括毒副作用和疗效。表型组学的细胞芯片和代谢组学的生物指纹将广泛用于新药的发现和开发,使新药的发现过程由高通量逐步发展为高内涵,以降低居高不下的新药研发投人。为此,世界十大制药企业中的六家组成了以系统生物学技术为基础的新药研发系统的联合体,以改进新药研发的投人产出。通过系统生物学的研究,设计和重构植物和微生物新品种,以提升农业和仁业生物技术产业,开拓能源生物技术、材料生物技术和环境生物技术等新产业也取得较快进展。美国能源部年启动了世纪系统生物学技术平台,以推动环境生物技术和能源生物技术产业的发展。系统生物学将不仅推动生命科学和生物技术的发展,而且对整个国民经济、社会和人类本身产生重大和深远的影响。
系统生物学是生命科学中的一个新兴领域，生物体的复杂性对生命科学是一个新的挑战。据预测，系统生物学研究对计算机的要求高达1000万亿次浮点运算速度。因此，系统生物学的研究还需要进一步发展新的分析方法、测量技术、实验方法和软件工具。但系统生物学对未来生物学中的重要性使该领域成为当今生命科学最具活力的新兴前沿学科之一。我国在该领域的研发基础较好，应抓住国际上系统生物学研究新的机遇，迅速地进入到系统生物学研究的国际前沿，以推进我国生命科学研究的发展。
食品微生物学实验技术思考题答案 1. 用油镜观察时应注意哪些问题？在载玻片和镜头之间加滴什么油?起什么作用？ 答：应该先用擦镜纸将镜头擦干净,以防上次实验的污染.操作时,先低倍再高倍.用完要擦掉油.加香柏油,作用是增加折光率,也就是增加了显微镜的分辨率.油的折光率和分辨率成反比(有公式),同时与波长成正比. 2. 列表比较低倍镜、高倍镜及油镜各方面的差异。为什么在使用高倍镜及油镜时应特别注意避免粗调节器的误操作答：使用高倍镜和油镜时镜头距离标本较近，而粗调节器的调节幅度较大，粗调节器的误操作会使镜头大幅度向标本移动，很容易损坏标本和镜头。一般先用低倍镜找到物象后换到高倍镜，就只需要用细调节器了。 3. 什么是物镜的同焦现象？它在显微镜观察中有什么意义？ 答：在一般情况下，当物像在一种物镜中已清晰聚焦后，转动物镜转换器将其他物镜转到工作位置进行观察时，物像将保持基本准焦的状态，这种现象称为物镜的同焦。利用这种同焦现象，可以保证在使用高倍镜或油镜等放大倍数高、工作距离短的物镜时仅用细调节器即可对物像清晰聚焦，从而避免由于使用粗调节器时可能的误操作而损坏镜头或载玻片。 4. 影响显微镜分辨率的因素有哪些？ 答：物镜的NA 值（物镜的数值孔径）与照明光源的波长 5. 根据你的实验体会,谈谈应如何根据所观察微生物的大小,选择不同的物镜进行有效地观察 答：细菌用油镜，真菌用高倍镜。都是先用低倍镜找到目标后，再用高倍镜调到合适的视野和合适的清晰度。 答：放线菌、酵母菌、多细胞真菌相对较大，用放大40 倍的物镜就可以看了，细菌小，要用放大1000 倍的物镜看，感觉还很小。病毒那就要用电子显微镜看了。 6. 哪些环节会影响革兰色染色结果的正确性？其中最关键的环节是什么？ 答：涂片环节、加热固定环节、脱色环节；其中最关键的环节是脱色环节 7. 进行革兰氏染色时，为什么特别强调菌龄不能太老，用老龄细菌染色会出现什么问题? 答：着色不均，染色效果不好。阴性阳性不明显分不太清楚,问题是：不便于显微镜下观察是阳性菌还是阴性菌 8. 革兰氏染色时，初染前能加碘液吗?乙醇脱色后复染之前，革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌应分别是什么颜色? 答：不可以。因为碘与染料会结合成大分子，使得染料分子不能穿过细胞的细胞壁，对
细胞生物学教案 （来自https://www.doczj.com/doc/f85695039.html,）目录 前言 第一章绪论 第二章细胞结构概观 第三章研究方法 第四章细胞膜 第五章物质运输与信号传递 第六章基质与内膜 第七章线粒体与叶绿体 第八章核与染色体 第九章核糖体 第十章细胞骨架 第十一章细胞增殖及调控 第十二章细胞分化 第十三章细胞衰老与凋亡
前言 依照高等师范院校生物学教学计划，我们开设细胞生物学。 一、学科本身的重要性 要最终阐明生命现象，必须在细胞水平上。细胞是生命有机体最基本的结构和功能单位，生命寓于细胞之中，只有把各种生命活动同细胞结构相联系，才能在细胞水平上阐明各种生命现象。世界著名生物学家Wilson（德国人）曾说过：“一切生物学问题的答案最终要到细胞中去寻找”。 二、学科发展特点 细胞生物学涉及知识面广、内容浩繁且更新迅速。它同生物化学、遗传学形成生命科学的鼎立三足，既是当代生命科学发展的前沿，又是生命科学赖以发展的基础。 三、欲达到的目的 通过系统地学习细胞生物学，丰富细胞学知识，以适应当代人类社会知识结构发展的需求，也是为考研做准备。 本课程讲授51学时，实验21学时，共72学时。 参考资料 1 De.Robertis，《细胞生物学》，1965年（第四版）；1980年（第七版）《细胞和分子生物学》 2 Avers，“Molecular Cell Biology”， 1986年 3 Alberts，《细胞的分子生物学》，“Molecular biology of the cell”，1989年 4 Darnell，《分子细胞生物学》，1986年（第一版）；1990年（第二版）“Molecular Cell Biology”5郑国錩，细胞生物学，1980年，高教出版社；1992年，再版 6 郝水，细胞生物学教程，1983年，高教出版社 7 翟中和，细胞生物学基础，1987年，北京大学出版社 8 韩贻仁，分子细胞生物学，1988年，高等教育出版社；2000年由科学出版社再版 9 汪堃仁等，细胞生物学，1990年，北京师范大学出版社 10 翟中和，细胞生物学，1995年，高等教育出版社，2000年再版 11 郑国錩、翟中和主编《细胞生物学进展》， 12翟中和主编《细胞生物学动态》，从1997年起（1—3卷），北师大出版社 13徐承水等，《分子细胞生物学手册》1992，中国农业大学出版社 14徐承水等，《现代细胞生物学技术》1995，中国海洋大学出版社 15徐承水，《细胞超微结构研究》2000，中国国际教育出版社 学术期刊、杂志 国外：Cell、Science、Nature、J.Cell Biol.、J.Mol. Biol. 国内：中国科学、科学通报、实验生物学报、细胞生物学杂志等
线粒体与细胞的能量转换 名词解释: 1.基粒:线粒体内膜的内表面上突起的圆球形颗粒. 2.细胞呼吸:在细胞内特定的细胞器内,在氧气的参与下,分解各种大分子物质,产生二氧化碳; 与此同时,分解代谢所释放出的能量储存于ATP中. 3.转位接触点:在线粒体的内外膜上存在一些内外膜相互接触的地方,此处膜间隙变狭窄. 4.ATP合酶复合体:这种物质就是基粒,是线粒体内膜内表面上突起的圆球形颗粒. 5.热休克蛋白70:与大多数前体蛋白结合,使前体蛋白打开折叠,防止已松弛的前体蛋白聚集. 6.基质导入序列(MTS):一种N端具有一段富含有精氨酸,赖氨酸,丝氨酸,苏氨酸的氨基酸序列,介导在细胞质中合成的前体蛋白输入到线粒体基质的信号. 问答: 1.线粒体的标志酶? 内膜标志酶为细胞色素氧化酶,外膜标志酶为单胺氧化酶,基质的标志酶为苹果酸脱氢酶, 膜间腔的标志酶为腺苷酸激酶. 2.线粒体基质蛋白的转运条件及过程? (1)需要条件:基质导入序列和分子伴侣NAC和Hsp70 (2)转运过程： a.前体蛋白与受体结合 b.mthsp70可与进入线粒体腔的前导肽链交联，防止了前导肽链退回细胞质. c.定位于线粒体内膜上,切除大多数蛋白的基质导入序列. d.多肽链需在线粒体基质内在分子伴侣的帮助下,重新折叠并成熟形成其天然构象,以行 使其功能,形成有活性的蛋白质. e.跨膜运输是单向的,需水解ATP提供能量. 3.细胞内葡萄糖彻底氧化转变为能量的反应部位和主要过程? a.葡萄糖在细胞质中进行糖酵解产生丙酮酸和NADH,丙酮酸在线粒体基质中氧化脱羧生 成乙酰CoA. b. 乙酰CoA在线粒体基质中进行三羧酸循环产生NADH和FADH2. c.在线粒体内膜进行的氧化磷酸化偶联是能量转换的关键. 4.基粒的结构和功能? 结构有头部,柄部和基片;功能有催化ADP磷酸化生成ATP，控制质子流和基粒是氧化磷酸化作用的关键装置. 5.试述线粒体的超微结构基础? 外膜:外膜是一层包围在线粒体表面的单位膜,厚约6nm，仅含少量酶蛋白. 内膜:约4.5nm,折叠形成嵴,富含各种酶蛋白,内膜上有电子传递链和基粒,有转运蛋白和各种转运系统. 膜间腔:内外膜之间空隙组成的空间,宽约6~8nm,富含可溶性酶,底物和辅助因子. 基质:含有线粒体DNA,RNA,各种酶蛋白和核糖体. 基粒:每个线粒体大约有10000~100000个,在基粒的头部具有酶活性. 6.简述线粒体的化学组成特点? a.蛋白质:线粒体的主要成分,多分布于内膜和基质,又分为可溶性和不溶性,又有很多酶系. b.脂类:占线粒体干重较多,大部分为磷脂. c. DNA和完整的遗传系统. d.多种辅酶. e.含有维生素和各类无机离子.
综述：进化论与进化生物学的发展自达尔文1859年发表《物种起源》（The Origin of Species）一书以来，“进化”（evolution）已逐渐成为生物学文献中出现频率最高的词汇之一，进化生物学（evolutionary biology）则成为当今生命科学中一个重要的前沿领域。 纵观150年来，随着科学界对生物进化现象的认识不断深化，人们对达尔文进化论的理解也随之不断深入，进化论自身也走过了曲折的发展之路。除了像其他任何一种科学理论一样需要补充和修正外，进化论还经受了来自科学领域之外的一次又一次挑战。今天，分子水平的生物进化研究正在蓬勃兴起，人们对进化论的兴趣有增无减，同时也提出了更高的要求，即以进化论为核心的进化生物学研究不仅应能够解释各种复杂生命现象，重建生物的自然历史，而且还应具有一定的预测性和应用潜力。因而，藉纪念达尔文（C. Darwin）诞辰200周年和《物种起源》出版150周年之际，回顾进化论与进化生物学的发展历程，将有助于我们全面了解该领域的科学理论与知识，并用于指导21世纪生命科学的研究。 进化论的科学本质 进化论从本质上改变了人们对地球生命现象的理解。进化论围绕生物多样性的起源与发展，引导人们探索各种生物之间的亲缘关系（或称进化谱系）。例如，作为地球生物的一员，人类究竟何时又是如何在地球上出现的？不同人种或不同人群之间关系如何？人类与其他生物（如细菌）有何种进化上的关联？如此等等，进化论为我们提供了科学的解释。 在进化论中，具有有益性状的生物存在差异的繁殖优势被称为自然选择（natural selection），因为是自然来“选择”提高生物生存与繁殖能力的性状。如果生物的突变性状降低其生存与繁殖能力的话，自然选择就会减少这些性状在生物群体中的扩散。人工选择也是一个类似的过程，但在这种情况下是人而不是自然环境使生物交配以选择理想的性状。最常见的莫过于通过人工选择来获得人们所需的家畜品系和园艺植物品种等。 迄今为止，支持进化论的证据层出不穷，从中华龙鸟化石的发现到酵母实验进化的分析，不胜枚举[1]。近年来比较突出的例子有加拿大北部“大淡水鱼”化石的发现。科学家们根据进化理论和化石分析预测出浅水鱼类向陆地过渡阶段的大致时间，随后他们将目光投向加拿大北部努维特地区的埃尔斯米尔岛，那里有大约37 500万年前的沉积岩。通过四年的努力，科学家们终于从岩层中发掘出命名为“Tiktaalik”（因纽特人的语言中意为“大淡水鱼”）的生物化石，它既具有许多鱼类特征，又具有早期四足动物的典型特征，而它的鳍包含骨骼，可形成类似于有肢动物的肢体，用来移动和支撑躯体[2]。“大淡水鱼”的发现证实了科学家们基于进化论的预测。反过来，对于进化论预测的证实也提高了达尔文理论的可信度。的确，每一种科学理论本质上都要具备对尚未观察到的自然事件或现象作出预测的能力。 另一个经典的例子是科学家们对特立尼达岛阿立波河中的虹鳉鱼进行的观察与实验。按照进化理论，不同时间尺度上的自然选择可能产生全然不同的进化效应。在仅仅几个时代的周期内，生物个体就有可能产生小规模的变异，可称之为微进化（microevolution）。科学家们发现，生活在阿立波河中的虹鳉鱼无论是其幼体还是成体均遭受较大鱼类的捕食，生活在河流上游小溪中的虹鳉鱼只有其幼体会被较小鱼类捕食，因而长期的进化过程导致该河流中的虹鳉鱼个体较小（更易于躲避捕食者），而溪流中的虹鳉鱼则个体较大（不易被较小的鱼类捕食）。科学家们将河流中的虹鳉鱼置于原来没有虹鳉鱼种群的溪流中，发现它们仅仅在20代后就进化出了溪流中虹鳉鱼的特性[3]。 毋庸讳言，在科学上，我们不可能绝对肯定地证明某种解释是完美无缺的，或者是终结性的。然而，迄今为止，许多科学解释已经被人们反复检验，不断增添的新观察结果或新的实验分析很难对其作出重大改变。换言之，科学界已广泛接受这些解释，它们是以观察自然世界获得的证据为基础的。进化理论就是其中一个代表。从这一点出发，我们可以明确地将
《食品微生物学》课程标准 使用专业：食品工艺与检测 参考学时：60 制定单位： 执笔： 审核： 审定： 制定时间：2011年10月10日 一、课程定位 《食品微生物学》是依据食品工艺与检测专业人才培养方案为依据设置的，是该专业的核心课之一，是学生接受专业课学习过程中一项重要的教学环节。介绍了食品微生物学的历史、食品微生物的种类、形态结构及其生长的基本知识，以及微生物代谢与菌种保藏；致病性微生物；微生物在食品中的应用；食品的安全性及质量控制以及由食品传播的疾病等食品微生物方面的知识。 二、课程目标 通过本课程的学习，要求学生必须很好地掌握食品微生物学基本知识和操作技能。学习食品中常见微生物与致病微生物的形态结构、营养、生理、代谢、生长方式和规律等基础知识，使学生明确微生物的特性及其与食品的关系，了解微生物既可以在食品制造中起有益的作用，又可通过食品给人类带来危害。使学生掌握食品微生物学前沿动态，开阔微生物食品产业的视野，培养学生独立从事本学科研究的能力和典型微生物食品集约化、现代化加工工程设计的能力。
三、教学内容 食品微生物学教学内容
四、教学条件 （一）教师任职条件 1．专任教师 （1）从事与食品相关的教学与研究工作多年，熟悉食品生产、检验的技能与知识； （2）具有高校教师资格证书，能够示范食品生产、食品检验、食品生产管理与质量控制过程； （3）能够指导学生开展食品生产、食品检验、食品生产管理与质量控制。 2．兼职教师 （1）从事食品生产与研发工作多年，精通食品生产与检验的标准与方法体系。 （2）能够指导学生食品生产、食品检验、食品生产管理与质量控制。 （二）实践教学条件 食品微生物学教学实践在校内实训楼进行，实训楼具有食品微生物检验的基本设备。 五、教学方法与手段
浅谈细胞生物学未来情况 11生科111003015 康明辉 摘要：著名生物学家威尔逊早在20世纪20年代就提出“一切生物学关键问题必须在细胞中找寻”。细胞是一切生命活动结构与功能的基本单位，细胞生物学是研究细胞生命活动基本规律的科学。细胞生物学的研究范围广泛，其核心可归结为遗传和发育问题。遗传是在发育中实现的，而发育又要以遗传为基础。当前细胞生物学的主要发展趋势是用分子生物学及物理、化学方法，深入研究真核细胞基因组的结构及其表达的调节和控制，以期从根本上揭示遗传和发育的关系，以及细胞衰老、死亡和癌变的原因等基本生物问题，并为把遗传工程技术应用到高等生物，改变其遗传性提供理论依据。20世纪90年代以来，分子生物学取得很大进展，这些进展促进了细胞结构和功能调控在分子水平上的研究 关键词：细胞遗传生物学发育 细胞生物学的研究范围广泛，其核心可归结为遗传和发育问题。遗传是在发育中实现的，而发育又要以遗传为基础。当前细胞生物学的主要发展趋势是用分子生物学及物理、化学方法，深入研究真核细胞基因组的结构及其表达的调节和控制，以期从根本上揭示遗传和发育的关系，以及细胞衰老、死亡和癌变的原
因等基本生物问题，并为把遗传工程技术应用到高等生物，改变其遗传性提供理论依据。20世纪90年代以来，分子生物学取得很大进展，这些进展促进了细胞结构和功能调控在分子水平上的研究。 目前对细胞研究在方法学上的特点是高度综合性，使用分子遗传学手段，对新的结构成分、信号或调节因子的基因分离、克隆和测序，经改造和重组后，将基因（或蛋白质产物）导入细胞内，再用细胞生物学方法，如激光共聚焦显微镜、电镜、免疫细胞化学和原位杂交等，研究这些基因表达情况或蛋白质在活细胞或离体系统内的作用。分子遗传学方法和细胞生物学的形态定位方法紧密结合，已成为当代细胞生物学研究方法学上的特点。另一方面，用分子遗传学和基因工程方法，如重组技术、、同源重组和转基因动植物等，对高等生物发育的研究也取得出乎意料的惊人进展。对高等动物发育过程，从卵子发生、成熟、模式形成和形态发生等方面，在基因水平的研究正全面展开并取得巨大进展。自从“人类基因组计划”实施以来，取得了出乎意料的迅速进展。2000年6月，国际人类基因组计划发布了“人类基因组工作框架图”，可称之为“人类基因草图”，这个草图实际上涵盖了人类基因组97％以上的信息。从“人类基因组工作框架图”中我们可以知道这部“天书”是怎样写的和用什么符号写的。2001年2月，包括中国在内的六国科学家发布人类基因组图谱的“基本信息”，这说明人类现在不仅知道这部“天书”是用什么
一：名词解释 1、进化：一切物质的发展规律，是指物质的无序到有序，从同质到异质，从简单到复杂的过程。 2、生物进化：是指物质有趋势的变化，这种变化包括了复杂性和有序性增长的趋势，适应生存环境的趋势，与无方向的循环往复的变化不同，演化更多的应用于非生物学领域。 3、进化论：是研究生物进化的科学，不仅研究进化的过程，更重要的是研究进化的原因，机制，速率和方向，是追究事物或过程的因果关系的科学。 4、化石：就是经过自然界的作用保存与地质中的古生物遗体，遗物和他们生活的遗迹，从时间上看，必须是全新世之前的地层中挖掘出来的才可以成为化石。 5、利他行为：指对其他动物有利而对本身不利，甚至有害的行为，发生在亲缘关系上的叫双亲行为，发生在没有亲缘关系的社群成员之间的利他行为，称为互惠互利的行为 6、大进化：指种和种以上分类的进化 7、小进化：指种内的个体和种群层次的进化改变，以现存的生物种群和个体为对象，研究其短时间内的改变 8、种群：是随机互交繁殖的个体的集合，又称孟德尔种群，杂合是种群的基本属性之一，杂合性可以保证种群的多样性 9、基因库：一种群在一定时间内，其组成成员的全部基因的总和被称为该种群的基因库 10、基因频率：指种群中某一等位基因在该位点上可能出现的基因总数中所占的比例 11、基因型频率：指某种基因型的个体在种群中所占的比率 12、遗传平衡（基因平衡）：指在一个大的随机交配的群体中，基因频率和基因型频率在没有迁移、突变、选择、遗传漂变等条件下世代相传，不发生变化的现象，也称哈迪—温伯格定律 13、适合度：指某一基因型个体与其他基因型个体相比能够存活并把它的基因传给下一代的能力 14、选择系数：表示某一基因型在群体中不利于生存的程度，是表示相对选择强度的数值 15:、遗传漂变：把由于群体太小引起的基因频率随机增减甚至于丢失的现象称为遗传漂变，又称莱特效应。 16、适应：生物的适应是指生物的形态结构和生理功能与其赖以生存的一定环境条件相适应的现象，是生物界普遍存在的现象，也是生命特有的现象。 17、生物圈：是地球上最大的生态系统，指地球上的全部生命和一切适合于栖息的空间。 18、生态系统：是由生物群落与其环境组成的复合体 19、宏观的生物进化：应是指在自然生态系统中“生物逐渐演变，向前发展的过程”。这种进化过程的最直观效果就是通过近40亿年物质的不断演化，生物从原始的无机环境中产生，直至形成了包括病毒和人类在内的、包含各种层次的进化物种。 20、微观的生物进化：则是指在特定的地质历史时期，对于特定的生物群体，为了应付特定的生存压力，生物有机体所表现出的适应性变化过程，它体现在生物个体或特定群体在形态、结构、功能特性等方面的不断改进和完善，以与其所处的生态环境相适应。 21、动物行为：是指动物体感受信息后的有规律的适应性活动，包括我们直接观察到的一切动物的状态。应激性即能对外界刺激作出应答性反应。应激性是行为产生的重要基础。 22、谱系进化：就是通过种形成和种绝灭而表现出来的进化改变，包括平均表型的改变和分类学多在样性的变化；而线系进化只涉及一个线系，只包含平均表型的进化改变。 23、大进化型式（pattern of macroevolution）是指在一定时间，一组线系通过线系进化、种形成和绝灭过程所表现出来的谱系特征。简单地说，就是谱系进化（系统发生）的时、空特征。 24、辐射：一个单源群的许多成员在某些表型性状上发生显著的歧异，它们具有较近的共同祖先，较短的进化历史，不同的适应方向，因而能进入不同的适应域，占据不同的生态位。在系统树上则表现为从一个线系向不同的方向密集地分支，形成一个辐射状枝丛（线系丛），叫做辐射 25、趋同：属于不同单源群的成员各自独立地进化出相似的表型，以适应相似的生存环境；不同来源
细胞生物学和遗传学（期末复习资料） 细胞遗传 名解： 主动运输：细胞膜上的载体蛋白直接利用细胞代谢产生的能量将物质逆浓度梯度和电位梯度跨膜转运过程. 细胞周期：细胞从上一次分裂结束到下一次分裂结束为止所经历的过程。 限性一传：常染色体上的基因，不管其性质是显性的还是隐形的，由于性别限制只在 一种性别得以表现，而在另一种性别不能表现的现象。 阈值：再多基因遗传病中，当一个个的易患性达到一定的限度时，这个个体就将患病， 这个易患性的限度就称为阈值。 核型：一个体细胞的全部染色体按照照丹佛体制排列后所构成的图像。 核型分析：对核型进行染色体数目，形态特征的分析过程。 分子病：是由于基因突变导致蛋白质分子结构或数量异常，引起机体功能障碍的一类疾病。 基因诊断：利用DNA重组技术在分子水平上检测人类遗传病的基因缺陷以诊断遗传病。 基因治疗：就是利用重组DNA技术，将具有正常基因及其表达所需的序列导入到病变细胞活体细胞中，以替代或补偿基因的功能，或抑制基因的表达， 从而达到治疗遗传病的目的。 填空： 细胞学是研究细胞的结构，形态，生理功能以及生活史的科学。 细胞是生物形态结构的基本单位，生理功能的基本功能，生长发育的基本单位和遗传变异的基本单位。 DNA分子的主要功能是遗传性息的贮存，复制，转录。内膜系统包括内质网，高尔基体，溶酶体，过氧化物体。 线粒体的主要功能是进行氧化磷酸化，合成ATP，为细胞生命活动提供能量。 选择：
生物学包括发酵工程 遗传物质的基本构成单位是核苷酸 关于酶的叙述错误的是具高度稳定性 细胞无选择地吞入固体物质的过程为吞噬作用 内质网膜的标志酶是葡萄糖-6-磷酸酶 细胞内消耗游离氧的代谢发生在线粒体 下列关于线粒体的描述错误的是线粒体中大多数的蛋白质是mtDNA编码 可被秋水仙素破坏的细胞骨架成分是微管 以下药物中秋水仙碱是研究微管的重要工具药物 细胞骨架主要包括微丝，微管，中间纤维 核仁的主要功能是核糖体的装配场所 核质比反映了细胞核和细胞体积之间的关系，当核质比变大时，说明细胞值不变而核变大 癌细胞的最主要且最具危害性的体征是不受控制的恶性增殖 一般认为细胞癌变是细胞去分化的结果 人的ABO血型………….这说明基因突变具有多向性 多基因病中，随之亲属级别的降低，患者亲属的发病风险将迅速降低 染色体的带的表示方法是1.区2.臂3.染色体4.带 对孕妇和胎儿损伤最小的产前诊断方法是B超 问答： 蛋白质的合成与细胞中那些超微结构有关？ 答：蛋白质的合成与细胞中多种超微结构有关。细胞核是细胞内遗传物质的贮存，复制及转录的主要场所；核糖体是蛋白质合成的场所和装配机器；内质网膜为核糖体附着提供了支架结构，一些蛋白质合成后，需要进入内质网进行加工，形成糖蛋白，然运转至相应部位；高尔基复合体能对一些蛋白质进行加工和修饰，使之成为特定功能的成熟蛋白质，还要对合成的蛋白质进行分选和运输。 比较良性肿瘤和恶性肿瘤？ 肿瘤是细胞异常增殖所形成的细胞群，具有异常的形态，代谢和功能。它生长旺盛，常呈现持续生长。它分为良性肿瘤和恶性肿瘤。恶性肿瘤就是癌症。
系统生物学：整合各种组学的信息和方法 姓名：王玉锋 学号：061023050 20世纪生物学经历了由宏观到微观的发展过程，由形态、表型的描述逐步分解、细化到生物体的各种分子及其功能的研究。70年代出现的基因工程技术极大地加速和扩展了分子生物学的发展；90年代启动的人类基因组计划是生命科学史上第一个大科学工程，开始了对生物全面、系统研究的探索；2003年已完成了人和各种模式生物体基因组的测序，第一次揭示了人类的生命密码。人类基因组计划和随后发展的各种组学技术把生物学带入了系统科学的时代。 系统生物学是在细胞、组织、器官和生物体整体水平研究结构和功能各异的各种分子及其相互作用，并通过计算生物学来定量描述和预测生物功能、表型和行为。也就是说，系统生物学是以整体性研究为特征的一种大科学。系统生物学将在基因组序列的基础上完成由生命密码到生命过程的研究，这是一个逐步整合的过程，由生物体内各种分子的鉴别及其相互作用的研究到途径、网络、模块，最终完成整个生命活动的路线图。 借助于基因组和转录组的序列、功能基因组和蛋白质组的方法，可以绘制特定有机体的转录组图、蛋白质组图、相互作用图谱、表型组图及所有转录物和蛋白的定位图。这种整合的组学信息可以帮助我们消除单种组学研究方法中带来的假阳性和假阴性，给出基因产物及其相互作用和关系的更好的功能性注释，有利于相关的生物性假设的生成。基于这些整合数据的计算学的方法可以模拟生物过程的进程。系统生物学可以被看作是个种组学方法的整合、数据的整合、生物的系统化和模型化。 系统生物学的特点： 和以往系统科学研究复杂系统相比，系统生物学的研究将更为复杂和困难。非生物的复杂系统一般由相对简单的元件组合产生复杂的功能和行为，而生物体是由大量结构和功能不同的元件组成的复杂系统，并由这些元件选择性和非线性的相互作用产生复杂的功能和行为。因此，我们要建立多层次的组学技术平台，研究和鉴别生物体内所有分子，研究其功能和相互作用，在各种技术平台产生的大量数据的基础上，通过计算生物学用数学语言定量描述和预测生物学功能和生物体表型和行为。 系统生物学也将使生物学研究发生结构性的变化。长期以来，生物学研究是在规模较小的实验室进行的，系统生物学研究将由各种组学组成的大科学工程和小型生物学实验室有机结合实施的。系统生物学研究也将在更大范围和更高层次进行学科交叉和国际合作，如人类基因组计划、人类单体型图谱计划、人类表观基因组学计划等。 系统生物学的技术平台： 系统生物学的主要技术平台为基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、相互作用组学和表型组学等。基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学分别在DNA、mRNA、蛋白质和代谢产物水平检测和鉴别各种分子并研究其功能。相互作用组学系统研究各种分子间的相互作用，发现和鉴别分子机器、途径和网络，构建类似集成电路的生物学模块，并在研究模块的相互作用基础上绘制生物体的相互作用图谱。表型组学是生物体基因型和表型的桥梁，目前还仅在细胞水平开展表型组学研究。 计算生物学可分为知识发现和模拟分析两部分。知识发现也称为数据开采，是从系统生物学各个组学实验平台产生的大量数据和信息中发现隐含在里面的规律并形成假设。模拟分析是用计算机验证所形成的假设，并对体内、外的生物学实验进行预测，最终形成可用于各种生物学研究和预测的虚拟系统。 系统生物学的工作流程： 系统生物学的基本工作流程有这样四个阶段。首先是对选定的某一生物系统的所有组分进行了解和确定，描绘出该系统的结构，包括基因相互作用网络和代谢途径，以及细胞内和细胞间的作用机理，以此构造出一个初步的系统模型。第二步是系统地改变被研究对象的内部组成成分（如基因突变）或外部生长条件，然后观测在这些情况下系统组分或结构
医学生物学知识点 第一章生命的特征与起源 1.生命的基本特征★★★(9条p7-p9) ①生命是以核酸与蛋白质为主导的自然物质体系 ②生命是以细胞为基本单位的功能结构体系 ③生命是以新陈代谢为基本运动形式的自我更新体系 ④生命是以精密的信号转导通路网络维持的自主调节体系 ⑤生命是以生长发育为表现形式的“质”“量”转换体系 ⑥生命是通过生殖繁衍实现的物质能量守恒体系 ⑦生命是以遗传变异规律为枢纽的综合决定体系 ⑧生命是具有高度时空顺序性的物质运动演化体系 ⑨生命是与自然环境的协同共存体系 第二章生命的基本单位-细胞 1.细胞的发现(时间、人物)（P10） 1665年，英国物理科学家胡克。 2.细胞学说的基本内容(4条)p13 ①一切生物都是由细胞组成的 ②所有细胞都具有共同的基本结构 ③生物体通过细胞活动反映其生命特征 ④细胞来自原有细胞的分裂
3.细胞的基本定义(4条)p14 ①细胞是构成生物有机体的基本结构单位。一切有机体均由细胞构成（病毒为非细胞形态的生命体除外）； ②细胞是代谢与功能的基本单位。在有机体的一切代谢活动与执行功能过程中，细胞呈现为一个独立的、有序的、自动控制性很强的独立代谢体系； ③细胞是生物有机体生长发育的基本单位。生物有机体的生长与发育是依靠细胞的分裂、细胞体积的增长与细胞的分化来实现的。绝大多数多细胞生物的个体最初都是由一个细胞——受精卵，经过一系列过程发育而来的; ④细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性。人体内各种不同类型的细胞，所含的遗传信息都是相同的，都是由一个受精卵发育来的，他们之所以表现功能不同是有于基因选择性开放和表达的结果。4.细胞体积守恒定律(p14) 器官的大小与细胞的数量成正比，而与细胞的大小无关，这种关系有人称为“细胞体积守恒定律”。 5.细胞的主要共性(3条) ①所有细胞都具有选择透性的膜结构 ②细胞都具有遗传物质 ③细胞都具有核糖体 6.真核细胞和原核细胞的主要区别★★★(表2-1)
《进化生物学专题》课程教学大纲 Evolutionary Biology 一、课程的性质和目的 课程性质：《进化生物学专题》是野生动植物保护专业硕士研究生学位课。 课程目的：进化论是生命科学中最大的统一理论，是在生命科学的基础上进行生物种类、种群及生物类群的演化及进化研究的一门学科，对于生命科学各个分支学科和各个水平层次的学习和研究均具有指导意义。通过对生物进化的历史过程、进化原因、进化机制、进化速率、进化趋向、物种的形成和绝灭、系统发生以及适应的起源机制等内容的学习，使学生认识生命进化的基本历程，进化的动力机制，同时融会贯通各分支学科知识，在已有的各学科领域知识的基础上学会对生物的进化现象进行正确的理论分析，从而培养学生的创新意识和创新思维。 二、预修课程 进化理论是生物学中最大的统一理论。因此，植物学、动物学、动植物生理学、遗传学、细胞生物学、分子生物学等课程是进化生物学的预修课程。 三、课程内容及学时分配 专题一概论（4学时） 1、进化、生物进化、生物进化论与进化生物学等基本概念； 2、进化思想与进化学说的产生与发展； 3、当代进化生物学的研究领域和研究方法。 专题讨论：生活中的生物进化现象。 专题二生物发展史――多细胞生物的进化历史（4学时） 1、地球上生命的起源 2、地质年代和生物化石 3、生物界的系统进化历史及其规律 专题讨论：澄江动物群和寒武纪生命大爆发 专题三小进化――生物的微观进化（4学时） 1、微观进化的概念及对象——无性繁殖系和种群 2、种群的遗传结构及改变基因频率的因素 （1）突变对基因频率的影响； （2）在选择作用下基因频率的变化； （3）迁移（基因流动）对基因频率的影响； （4）遗传漂变引起基因频率的变化。 3、自然选择的作用 （1）自然选择的概念及类型； （2）自然选择的意义。 4、自然选择下的适应进化。
细胞生物学概述 摘要：细胞生物学是以细胞为研究对象，从细胞的整体水平、亚显微水平、分子水平等三个层次，（斯。诺。美。A11-走在生物医学的最前沿）以动态的观点，研究细胞和细胞器的结构和功能、细胞的生活史和各种生命活动规律的学科。细胞生物学是现代生命科学的前沿分支学科之一，主要是从细胞的不同结构层次来研究细胞的生命活动的基本规律。从生命结构层次看，细胞生物学位于分子生物学与发育生物学之间，同它们相互衔接，互相渗透。 英文摘要：Cell biology is to cell as the research object, from the three levels of the overall level of the sub microscopic level, cells, molecular level (,. Connaught. Beauty. A11- in the forefront of biomedical) from the dynamic point of view, the structure and function of cells, cell and organelle of the life history and various life activities of the discipline. Cell biology is one of the frontier branch of modern life science, mainly is the basic rule to study cell from different hierarchy of life activities of cells. From the life structure and arrangement, and developmental biology is located between cell biology molecular biology, their mutual connection, mutual penetration. 关键字：细胞学说显微技术遗传物质 前言：细胞是生命的基本单位，细胞的特殊性决定了个体的特殊性，因此，对细胞的深入研究是揭开生命奥秘、改造生命和征服疾病的关键。在我国基础学科发展规划中，细胞生物学与分子生物学，神经生物学和生态学并列为生命科学的四大基础学科。 主体：细胞生物学(cell biology)是研究细胞结构、功能及生活史的一门科学。现代细胞生物学从显微水平，超微水平和分子水平等不同层次研究细胞的结构、功能及生命活动。细胞生物学是现代生命科学的前沿分支学科之一，主要是从细胞的不同结构层次来研究细胞的生命活动的基本规律。从生命结构层次看，细胞生物学位于分子生物学与发育生物学之间，同它们相互衔接，互相渗透。一、细胞生物学简史 从研究内容来看细胞生物学的发展可分为三个层次，即显微水平、超微水平和分子水平。i从时间纵轴来看细胞生物学的历史大致可以划分为四个主要的阶段：
第一章绪论 —、选择题 1拉马克提出的法则除获得性状遗传外还有____________ 。 A用进废退 B 一元论C多元论D动物的内在要求 2 ?在生物学领域里再没有比—A—的见解更为有意义的了。 A进化B变化C辨证统一D生物与环境的统一 3. ____________________________________ 生物体新陈代谢自我完成的动力在于。 A种内斗争B遗传与变异的对立统一 C同化与异化作用的对立统一D生物与环境的统一 4?表现生物遗传特征的生命现象是—__。 A自我调控B自发突变C自我完成D自我复制 5 ?在人类进化过程中—起着愈来愈重要的作用。 A生物学进化B社会文化进化C环境的变化D基因的进化 二、填空题 1 进化生物学的研究内容括 _________ , , _ , ______ , _________ 。 2 ?达尔文进化论的主要思想包括： _____________ , _________________ , _______________ 。 三、名词解释 1生物进化：2 .进化生物学：3?广义进化：4.中性突变：5.同工突变： 四、简答题 1什么是进化？2 ?什么是生物进化生物学？3 ?进化生物学的研究的内容 4 ?进化生物学研究的水平与方法5?简述拉马克学说的创立及其主要内容 五、论述题 1试述达尔文与拉马克学说的异同 2 ?学习进化生物学的意义 3?试述生物进化论与进化生物学的关系 第二章生命及其在地球上的起源 一、选择题1活着的有机体需要不断从环境吸取负熵以克服自身的—。 A、熵流 B、熵变 C、熵 D、熵产生 2 ?生命现象最基本的特征是_____ 。 A、自我复制 B、自我更新 C、自我调控 D、自我突变 3 ?团聚体和—均为多分子体系的实验模型。 A、类蛋白质 B、类蛋白质微球体 C、微芽 D、微粒 4. 构成生物体的有机分子，包括核酸、蛋白质、糖类、脂类和 A维生素B无机盐C ATP D氨基酸 5 ?生命现象的本质特征是不断地与环境进行物质和能量的交换，作为原始生命体必然是一个— A开放系统B封闭系统C半开放系统D半封闭系统 6?关于核酸和蛋白质起源的三大分支学说是陆相起源说、海相起源说和— A氨基酸起源学说B核酸起源学说 C RNA起源学说D深海烟囱学说 7 ?关于地球的起源，科学界普遍公认的是_ A地心说B日心说C星云说D宇宙说&生命活动的基本特征是自我复制、自我调控、自我更新和____________________________________________________________ 。
《食品微生物学实验》课程标准 一、课程概述 本课程注重理论与实践环节的结合，根据课程的性质、任务、要求及学习对象，将课程内容分二个层次：基础性实验、专业性实验。基础性实验主要围绕着微生物学的基本理论而设计，要求学生掌握微生物学的基本实验技术和基本实验方法；专业性实验主要围绕着微生物学在食品方面的应用而设计，要求学生能把微生物学的基本实验技术和基本实验方法应用到食品生产、加工、检测中去。 二、课程目标 《食品微生物实验》是继《微生物学》课程之后而开设的独立实验课程，是理论教学的深化和补充，具有较强的实践性和专业性，可作为食品工程、发酵工程专业学生的必修课程。 作为食品工程、发酵工程专业的大学生不仅需要掌握微生物学方面的基本理论知识，更需要掌握基本的实验技能、实验方法及一定的科学研究能力。通过该课程的学习，使学生巩固和加深微生物学的理论知识，掌握一定的实验技能和实验方法及这些方法在食品中的应用，进一步加强学生独立分析问题和解决问题的能力，并提高学生的实验动手能力，同时注重培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯，为今后工作打扎实的基础。 三、课程内容和教学要求
四、课程实施 （一）课时安排与教学建议 食品微生物学实验是食品类必修课，系主干实验课程。一般情况下，每周安排2课时，
（二）教学组织形式与教学方法要求 1、本课程实验单独设课，开课时，任课教师需要向学生讲清课程的性质、任务、要求、课程安排和进度、实验守则及实验室安全制度等。 2、实验前要求学生必须先预习实验技术指导，进入实验室后，由实验教师讲解完有关实验内容之后，方可开始做实验。 3、实验2～5人为1组，实验由学生独立完成，出现问题，教师要积极引导，但不得包办代替。 4、实验一律在相关实验室进行，实验教师和实验人员要做好实验前的准备工作。 5、任课教师要认真上好每一堂课，实验前清点学生人数，实验中按要求做好学生实验情况及结果记录，实验后认真填写实验开出记录。 五、教材编写与选用 《食品微生物学实验》教材要在课程标准的统一要求下，实行多样化。可以选用高等学校教材[如沈萍主编的《微生物学实验》（高等教育出版社2000年版）]，也可以选用公认的水平较高的其它教材或自编教材。 六、课程评价 本课程采用平时实验成绩、总结报告成绩来综合评定学生的学习成绩，其中平时实验成绩占70%，总结报告成绩占30%。 实验成绩分：优、良、中、及格、不及格五个等级。量化标准详见有关规定。
细胞生物学和遗传学试题及答案考试时间：60分钟 二、填空题（30分，每空1分） 1. 同染色体两两配对，称联会，交叉发生在非姐妹染色单体之间。 2. 8个初级精母细胞经减数分裂最终可形成32个精子，其中含X的精子有16个，含Y的精子16个；8个初级卵母细胞经减数分裂，最终可形成8个卵细胞和24个第二极体，卵细胞中性染色体都是X染色体。 3. 遗传的三大定律是分离定律、自由组合定律和连锁互换定律。 4. 分离定律适用于受1对等位基因控制的1对相对性状的遗传。 5. 自由组合定律适用于不同染色体上的2对或2对以上基因控制的性状遗传，其细胞学基础是非同源染色体的自由组合，其实质是非等位基因的自由组合。 6. 丈夫0型血，妻子B型血，孩子可能出现O或B血型，不可能出现A或AB 血型。 7. 数量性状的相对性状之间差别微小，中间有许多过渡类型，性状的变异分布是连续的，不同的个体之间只有量的差别。 8.基因突变是指基因在分子结构上发生的碱基对组成或排列顺序的改变，也称为点突变；分为体细胞基因突变和生殖细胞基因突变。 5.在DNA转录过程中，起模板作用的那条DNA单链称为模板链，又称为非编码链。而与其互补的、不起模板作用的另一条DNA单链称为非模板链，又称为编码链 简答和计算题（40分） 1.简述分离定律内容、细胞学基础及实质（10分）。 2.（15分）一位色觉正常的女性，她的母亲色觉正常，父亲是红绿色盲患者。这位女性与一位红绿色盲男性结婚，试问： （1)这位女性及其父母的基因型是什么（4分） （2)他们婚后所生男孩患红绿色盲的可能性是多少（3分） （3）他们婚后所生女孩患红绿色盲的可能性是多少（3分） 3（15分）.假若人群中某常染色体隐性遗传病携带者频率为1/60。一个人的弟弟患此病，请问： （1)这个人是携带者的可能性是多大（3分） （2)这个人如果与他的姨表妹结婚，所生子女患此病的风险如何（3分） （3)这个人如果随机婚配，所生子女患此病的风险如何（3分） (4）计算结果说明了什么（3分）
一、《食品微生物》教学内容 （一）目的和任务 1．教学的目的 学生在学习了解有关食品微生物基本理论知识（微生物的定义、微生物的分类、微生物的形态结构、微生物的生理生化特性等）的基础上，能熟练掌握微生物的显微镜观察技术、微生物培养基的制作技术和微生物的接种操作技术，进一步掌握利用微生物进行常见发酵食品生产的技术，并能有效进行发酵过程中的质量控制。 2．教学的要求 1）标准的校内小型生产型实训室，面积200㎡，并配备相应的配套设施设备。其中，包括：光学显微镜、不锈钢锅、水浴锅、超净工作台、杀菌锅、恒温培养箱、玻璃器皿（试管、三角瓶、培养皿、移液管等）。 2）配备一名实训指导教师。 3）相关教学软件、影像及图片资料。 4）铅笔、彩色染料笔、图画纸、坐标纸等 （二）实训所需设备设施及实验地点 1、校内生产型实训环境 标准的校内小型生产型实训室，面积200㎡，并配备相应的配套设施设备。其中，包括：光学显微镜、不锈钢锅、水浴锅、超净工作台、杀菌锅、恒温培养箱、玻璃器皿（试管、三角瓶、培养皿、移液管等）。 生产设备先进，配套良好，使用效率高，效果好。 2、校外实训基地： 千禾食品有限公司、苏东坡酒业有限公司、吉香居食品有限公司、蒙牛乳业眉山公司等。 （三）教学项目及学时分配 1
2 （四）考核方式及成绩评定 1、考核实行过程考核和结果考核相结合。其中过程考核占60%，包括平时表现和任务考核；结果考核占40%，主要是期末综合技能考核。 （五）教材及参考资料 1唐艳红，王海伟．《食品微生物》． 2.无锡轻工业学院编写：调味品酿造加工技术 二、附录
（一）《食品微生物》理论教学教案 1、《微生物概论》
综述 作者单位:100083北京大学基础医学院医学信息系北京大学心血管研究所 医学中的系统生物学 张其鹏 卢铭 孙冬泳 覃璞 尚彤 对生命体抽象之后就形成一个关于生命体的系统。以生命体为研究对象的生物学和医学,其实就是研究一个生命体的系统,并形成一个关于此系统的知识体系。系统的看待解决医学生物学的问题是一个更符合医学生物学本质需求的思路,而系统生物学的概念也在这样的需求下产生。医学生物学进入21世纪后,首先是医学生物学测量系统化的转变,以基因组为先导的一系列 组!(基因组、蛋白质组、代谢组等)项目的开展、特别是高通量实验技术的发展,使得医学生物学领域内的数据急剧膨胀,而既往的以单一因素为研究重点的研究方法,已经不能适应基于系统测量产生的数据增长速度。这就导致了领域内数据过多而知识和运用相对缺乏。将系统的观念贯彻到科学实践的每一个步骤???从数据测量、数据采集、数据储存、数据分析到知识发现和实际运用的开发???系统的认识生命系统,在系统模型的指导下进行科学实践,已经成为21世纪医学生物学发展的必然趋势。系统生物学也因此再一次兴起,成为21世纪医学生物学的热点和发展方向。然而在憧憬系统生物学给我们带来无限美好未来之前,我们应该了解到离真正的系统生物学的起飞还有一段距离,这包括了实验技术、仪器设备、分析方法和数据资源构建等多方面软硬件条件的成熟。 生物学的根本目标是理解生物学系统的每一个细节及原理。自中世纪人体解剖学开始,生物学进入到器官系统时代。而到A nton i van L eeu w enhoek 1665年发现细胞结构,生物学又进入了细胞系统的时代。1953年W atson 和C rick 发现了DNA 的结构,从此生物学进入了分子系统时代。随着每一次对生命体系统认识的微小化和复杂化,医学生物学都有长足的进步。特别是DNA 的发现,形成了分子生物学研究领域,并取得巨大的成功。分子生物学使我们将生物学系统理解为分子机器,使我们能够深刻的理解了遗传、进化、发育、疾病背后的基本过程。 随着基因组被完整测序,大量的基因及其转录后产物的功能的鉴定,诸如支原体、大肠杆菌、线虫、果蝇及人类的基因组测序完成,蛋白质组、转录组、代谢组工作的开展,以及对蛋白质相互作用研究方法的进展,转基因和基因敲除,RNA i 的技术发展,毫无疑问,人类对生物学系统分子水平机制的理解将加速发展。然而,这样的知识并不能提供给我们对生物学系统在系统层次上的理解。基因和蛋白质作为系统的组成成分,对其的理解系统非常必要,但并不充分。系 统生物学作为新的生物学研究领域,其目的在于从系统水平对生物学系统进行理解。系统水平的理解需要一系列的原理和方法来描述统御分子行为和系统特征、系统功能,最终达到在细胞、器官乃至人体水平得以理解,并且这种理解是一种得到物理学、化学等基本原理支撑的坚实的知识结构。 科学总是遵循螺旋上升的规律,从系统水平理解生物学系统概念产生已经有半个多世纪的历史。N orbe ttW iener 是最早提出系统层次理解的先驱,这导致控制论、生物控制论的产生[1]。奥地利理论生物学家伯塔兰费早在1928年就在其论文中写道: 生命体是各组分动态变化和各过程相互作用的系统##生物学的跟本任务就是发现这个生化系统的规律##!,其又在1968年试图建立通用的系统理论。Cannon 在1933年提出了 稳态!(homeostasis)的概念,这也是一种系统的概念。但由于早期的研究没有分子生物学的支持,大多数的尝试都是在生理水平上描述和对生物学系统的分析。系统生物学现在和过去的区别就在于现在有可能将系统水平的理解直接建立于如基因、蛋白质等分子水平上。因此,尽管这不是第一次从系统水平进行理解,却是第一次有机会从分子水平到系统水平建立知识结构进而理解生物学系统。 随着分子生物学的发展,逐渐出现了生化系统理论和代谢控制理论等更进一步的系统生物学发展[2,3]。上世纪末本世纪初,H iroaki 和John 等系统生物学家进一步发展了系统生物学的概念,并且提出了 系统生物学是基于模拟的分析,是用芯片上的实验来验证假想,并对真实生物学实验结果的预测!。并对系统生物学的工作方向提出了 四元素论!:系统结构鉴定、系统行为分析、系统控制以及系统设计[4,5]。具体内容如下。 1 系统结构的辨识:系统结构辨识就是明确系统组分的内涵和组分间的相互作用。诸如基因与信号转导、代谢通路相关的蛋白质相互作用的调控关系,有机体、细胞、细胞器、染色质以及其他组分的物理结构和组分所构成的网络的拓扑关系以及每一种关系的参数。在辨识过程中,诸如:DNA 芯片、蛋白质芯片、RT PCR 等高通量的测量方法和具有批量监测生物学过程的方式是必须的。然而,由于细胞与细胞之间通信、三维空间物理构形等的影响,多细胞有机体的基因调控网络的识别十分复杂。多细胞有机体结构的识别不仅需要辨识基因调控网络、代谢网络的结构,而且还需要在细胞层次精确的理解整个生命体的物理结构。既往的 技术难以处理如此复杂的关系,显然需要开发新的仪器系统来收集必要的数据。