东南大学现代生命科学导论在线作业答案
学号尾数是2的
(1初级阶段:这一阶段主要从古代到16世纪。这一时期生命科学的相关成就主要体现为古代医学、农业、畜牧业和相关生物技术等方面知识。古代医学和药学发展以及古代农业技术、生物技术的应用使古代人类的生产力得到了较大的发展。
(2生命科学体系的形成:从16世纪开始,生命科学开始发展成一个独立的科学
体系,建立了以观察和实验为基础的科学研究方法,并形成了不同的生物学分支学科。18世纪提出了生物分类法,19世纪建立了细胞学说和生物进化论,发现了孟德尔遗传定律。
(3现代生命科学阶段:50年代沃森和克里克阐明了DNA的双螺旋结构,直接导致了对生物体中DNA—mRNA—蛋白质中心法则的发现。60年代Nirenberg、Ochoa以及Khorana 等生物学家破译了RNA上编码合成蛋白质的全部64个三联遗传密码。1970年Temin和Baltimore从鸡肉瘤病毒颗粒中发现以RNA为模板合成DNA的反转录酶,补充和完善了遗传信息传递的中心法则。
公元前5世纪至公元前3世纪,中国古代医学著作《黄帝内经》描述了人体内脏部位、大小、功能,以及男女生长发育过程和特征,论述了生活条件、精神状态与健康的关系。并进一步总结了阴阳和五行理论,提出了人体生理和病理的脏腑学说和经络学说。东汉时期张仲景所著的《伤寒杂病论》提出了“辨证施治”的基本原则,为中医的临床实践打下了基础。明代李时珍所著的《本草纲目》记录了大量的动物和植物并进行了分类。
2.现代生物技术日渐渗透到人类生活的众多领域。从发展前景看,人类为解决粮食、医疗保舰能源和环境等重大问题,充分有效地利用可再生的生物资源,必须大力发展生物工程产业,其主要领域可概括为四大方面:农林牧渔业、医疗卫生业、能源环境业和轻工食品业。各产业的主要发展方向为:
农林牧渔业:培育优质、高产、抗逆的动植物新品种;为动植物疫病的诊断、预防和治疗提供精确快速的诊断方法和高效、安全的防治用制剂。
医药卫生业:研制新药和新生物制品,提高对恶性肿瘤、心脏血管并重要传染病和遗传病的防治水平;应用现代生物技术及其它高新技术,改造已有的生物制品和抗生素等医药工业。能源环境业:选育可大量生产能源化学物质的工程菌,开发生物来源的石油替代产品;选育可降解工业和生活废弃物的工程菌,用以处理垃圾,变废为宝;处理工业“三废”,石油泄漏等,解决环境污染问题。
轻工食品:选育优良的工业生产菌种,开发新产品,以生物可降解材料替代不可降解的化工材料;应用新技术、新工艺、新设备改造已有的酿造工业和发酵工业。
生物工程产业是正处于蓬勃发展的中的新兴产业,它的兴起及其对传统产业的全面渗透和改造,将是下一个世纪第四次产业革命的重要特征。生物工程产业的发展,对人类和地球的长远良性发展具有重大意义。
一级结构指蛋白质多肽链中氨基酸的排列顺序
蛋白质的二级结构是指多肽链骨架盘绕折叠所形成的有规律性的结构
蛋白质的三级结构是整个多肽链的三维构象,它是在二级结构的基础上,多肽链进一步折叠卷曲形成复杂的球状分子结构
蛋白质的四级结构指数条具有独立的三级结构的多肽链通过非共价键相互连接而成的聚合体结构。
分解糖原,增加脂肪和蛋白质的消耗
染色体畸变是指染色体发生数目或结构上的改变。包括整个染色体组成倍的增加,成对染色体数目的增减,单个染色体某个节段的增减,以及染色体个别节段位置的改变。这些畸变,可在显微镜下观察和识别,它是染色体病形成的根本原因。染色体畸变分为数目畸变和结构畸变。
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蛋白质工程和酶工程是继基因工程之后发展起来的生物学技术,它们是基因工程的一个重要组成部分,或者说是新一代的基因工程。以下简要介绍蛋白质工程和酶工程的原理和应用。
一、蛋白质工程
通过基因工程能够大规模生产生物体内微量存在的活性物质,并借助转基因而改变动植物性状,得以在人类医疗保健中进行基因诊断和基因治疗。然而在广泛利用自然界各种蛋白质的过程中就发现,这些蛋白质只是适应生物自身的需要,而对它们进行产业化开发往往不合意,需要加以改造。1983年Ulmer首先提出蛋白质工程,它是指按照特定的需要,对蛋白质进行分子设计和改造的工程。自此以后,蛋白质工程迅速发展,已成为生物工程的重要组成部分。
(一蛋白质的分子设计与改造
蛋白质工程首先是以蛋白质的结构为基础,通过蛋白质的一级结构、晶体结构和溶液构象的研究,积累了成千上万蛋白质一级结构和高级结构的数据资料,并编制成系统的数据库,得以从中找出蛋白质分子间的进化关系、一级结构和高级结构的关系、结构与功能的关系方面的规律。特别值得指出的是,计算机科学技术和图象显示的迅猛发展,已使蛋白质结构分析、三维结构预测和模型构建,分子设计和能量计算等理论与技术以及相关软件,正在发展成为一个独立的研究领域,而成为生物信息学的一个分支。它在蛋白质工程定向改造的分子设计中是必不可少的条件和重要手段。
蛋白质作为生物大分子是生物化学和分子生物学的研究重点,大量蛋白质被分离纯化,测定了它们的结构、性质和生物学作用。分子生物学有关基因组的研究,也可以用以推测出一些未知蛋白质的结构与功能。采用定位诱变的方法,可以对编码蛋白质的基因进行核苷酸密码子的插入、删除、置换和改组,其结果为分子改造提
供新的设计方案。现有的蛋白质是生物长期进化的结果,蛋白质工程则是对生物进化的模拟,按照蛋白质形成的规律,改造蛋白质或构建新的蛋白质。
蛋白质的改造通常需要先经周密的分子设计,然后依赖基因工程获得突变型蛋白质,以检验其是否达到了预期的效果。如果改造的结果不理想,还需要从新设计再进行改造,往往经历多次实践摸索才能达到改进蛋白质性能的预定目标。
(二蛋白质改造工程举例
1.水蛭素改造
水蛭素是水蛭唾液腺分泌的凝血酶特异抑制剂,它有多种变异体,由65或66个氨基酸残基组成。水蛭素在临床上可作为抗栓药物用于治疗血栓疾病。为提高水蛭素活性,在综合各变异体结构特点的基础上提出改造水蛭素主要变异体HV2的设计方案,将47位的Asn(天冬酰胺变成Lys(赖氨酸,使其与分子内第4或第5位Thr(苏氨酸间形成氢键来帮助水蛭素N端肽段的正确取向,从而提高凝血效率,试管试验活性提高4倍,在动物模型上检验抗血栓形成的效果,提高20倍。
2.生长激素改造
生长激素通过对它特异受体的作用促进细胞和机体的生长发育,然而它不仅可以结合生长激素受体,还可以结合许多种不同类型细胞的催乳激素受体,引发其他生理过程。在治疗过程中为减少副作用,需使人的重组生长激素只与生长激素受体结合,尽可能减少与其他激素受体的结合。经研究发现,二者受体结合区有一部分重叠,但并不完全相同,有可能通过改造加以区别。由于人的生长激素和催乳激素受体结合需要锌离子参与作用,而它与生长激素受体结合则无需锌离子参与,于是考虑取代充当锌离子配基的氨基酸侧链,如第18和第21位His(组氨酸和第17位Glu(谷氨酸。实验结果与预先设想一致,但要开发作为临床用药还有大量的工作要做。
3.胰岛素改造
