生命科学导论习题答案

1.5. 未来生命科学是建立在系统生物学的基础上的，你同意这种观点吗？

同意。系统生物学使得生物学研究发生了结构性的变化，虽然系统生物学在过激科学界尚且处于启动阶段，但是在新

药研发、疾病防治等方面有着广阔的应用前景。其成果已在预测科学预防医学等领域得到应用。系统生物学的研究使

得疾病的模型可以从细胞模型上得到解释，而不是基于传统的经验模型，系统生物学的方法能够识别那些一致性药物

活性或者引起副作用的反馈信息。所以，从这方面来讲，未来生命科学是建立在系统生物学的基础上的。 2.5 生物膜主要有什么物质组成？膜结构的流体镶嵌模型观点是什么？

答：磷脂和蛋白质以及少量糖类，磷脂是结构骨架，蛋白质提供运输和识别功能。不同于以往的把分子看

成固定不动的静态模型，新模型的核心是将生物膜看成由球形蛋白质和脂质呈二维排列的流体膜。它指出，

所有的生物膜都是连续的脂双分子层，里面埋着各种膜蛋白。脂层是流动的，脂分子能够在自己所在的单

层中迅速扩散，但是很少翻转到另一层。蛋白质以各种方式跟脂结合，可分为内嵌蛋白和外周蛋白。蛋白

质分子也能水平扩散运动。细胞膜中蛋白质所带的糖链远远多于脂分子结合的糖链，糖链都伸向质膜外表

面。 3.5 通过代谢工程可以有目的地制造人类所需的物质，请简述代谢工程的应用前景和瓶颈技

术所在？

答：应用：尽管代谢和细胞生理学可以为某组反应途径的分析提供主要的背景知识，应该指出流量及其控

制的测定结果具有更广阔的应用范围。因而，代谢工程的概念除了可用来分析流经某组代谢途径的物质流

和能量流，同样可以应用于在信号传感途径的信息流量的分析。对于信息流量尚未很好地定义，一旦信号

途径的概念得到具体化，以上观念和方法将会在信号传感途径的相互作用的研究，以及胞外刺激控制基因

表达的复杂机制的解释方面发挥作用。瓶颈：微生物代谢工程中,处于稳定期的微生物种群因为代谢废物增

多,养分减少,种间斗争加剧而无法使数量上升,继续发展会进入衰退期. 4.5 单基因病和多基因病有什么不同？

答：单基因病是某些疾病的遗传主要受一对基因所控制，当单基因突变或脱氧核糖核酸丢失，就会导致流

产或引起遗传病。突变的基因可位于常染色体或性染色体上，遗传方式为显性或隐性。包括常染色体显性

遗传，常染色体隐性遗传，性连锁遗传(X连锁显性遗传、X连锁隐性遗传、Y连锁遗传)。而多基因病：

一些遗传性状或遗传病的遗传基因不是一对基因，而是受多种基因控制，每对基因彼此之间没有显性与隐

性的区别，而是共显性的，每对基因遗传性状形成的作用是微小的，多对 基因如果加起来，可形成明显

的表型效应。这种性状的遗传方式称为多基因传递，由这种遗传方式传递的疾病称为多基因病(多基因遗传

病)。多基因病也是导致流产的原因之一。 5.5 简述组织工程的概念、研究内容及应用 现代生命科学导论

组织工程一词最早是在1987年美国科学基金会在华盛顿举办的生物工程小组会上提出的，1988年将其正

式定义为：应用生命科学与工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的组织结

构与功能关系的基础上，研究开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物

替代物的一门新兴学科。其基本原理和方法是将体外培养扩增的正常组织细胞吸附于一种具有优良细胞相

容性并可被机体降解吸收的生物材料上形成复合物，然后将细胞——生物材料复合物植入人体组织、器官

的病损部位，在作为细胞生长支架的生物材料逐渐被机体降解吸收的同时，细胞不断增殖、分化，形成新

的并且其形态、功能方面与相应组织、器官一致的组织，从而达到修复创伤和重建功能的目的。它是继细

胞生物学和分子生物学之后，生命科学领域又一新的发展里程碑，标志着传统医学将走出器官移植的范畴，

步入制造组织和器官的新时代。同时组织工程作为一门多学科交叉的边缘学科，它融合了细胞生物学、工

程科学、材料科学和外科学等多个学科，必将促进和带动相关高技术领域的交叉、渗透和发展，并由此衍

生出新的高技术产业。 6.5简述糖组学的概念、研究技术和应用。。

概念：糖组学是研究糖和碳水化合物的生物组学，是随着糖生物学星期的研究糖链表达、调控和生理功能

的科学。研究技术：糖组学的研究内容之一就是作为信息分子的糖类如何在细胞识别和信传导中发挥作用。

应用：糖组学能够通过研究糖链确定基因所携带的遗传信息与其功能之间的关系。糖组学的研究将极大的

促进基因组学和蛋白质组学的发展，对糖组学的研究可能产生新药，或改进现有药物的疗效。了解糖的功

能对医学的影响可能远远超过改进药物的剂量以及战胜癌症，目前已经展开了糖对帕金森综合征以及艾滋

病等疾病影响的研究。 7.5 序列比对视生物信息分析的基本手段，请谈谈从序列比对中我们能得到哪些信息？

解答：生物信息学的研究重点主要体现在基因组学和蛋白质学两方面,具体地说就是从核酸和蛋白质序列出

发, 分析序列中表达结构和功能的生物信息。生物信息学的基本任务是对各种生物分析序列进行分析, 也

就是研究新的计算机方法, 从大量的序列信息中获取基因结构、功能和进化等知识。而在序列分析中, 将

未知序列同已知序列进行相似性比较是一种强有力的研究手段,从序列的片段测定, 拼接, 基因的表达分析,

到RNA和蛋白质的结构功能预测。物种亲缘树的构建都需要进行生物分子序列的相似性比较。通过相似

的序列得到相似的结构或相似的功能，研究序列相似性的另一目标是通过序列的相似性，判别序列间的相

似性，判别序列之间的同源性，推测序列之间的进化关系。 8.5 动物发育中基因表达的空间调控的一半特征有哪些？

解答：（1）对诱导物的阀值和梯度反应是基因表达调控方式的重要方式。即通过对基因对输入信息浓度依

赖性反应调控靶基因的表达。（2）激活子和抑制子共同决定许多基因的表达图式。通过基因表达的空间抑现代生命科学导论

制作用将较大的空间结构域分隔为更加精细的图式也是基因调控的另一个重要特征。（3）许多基因的表达

受到两个或者两个以上的激活子或抑制子的作用，组合调控机制增强了基因表达的特异性，同时也允许空

间图式更大的多样性的产生。（4）多个独立的顺式调控元件调控多体节基因的表达。单一的调控元件单一

空间结构域。利用多个独立的元件调控基因表达的不同空间域也是基因发育的一般特征。（5）基因如同多

米诺一样顺序依次激活，每一层的基因都依赖前一层的基因的表达，组成一个调控层次，从而保证了发育

基因按照正常的时间顺序展开。 9.5常见的免疫反应病可分为哪几类，各有什么代表性疾病？

常见的免疫性疾病分为变态反应（过敏）病，如常见的一些过敏反应；自身免疫性疾病，如类风湿性关节

炎，硬皮病等；免疫缺陷病，如AIDS艾滋病等； 10.5 对于大脑疾病，如何区分神经性疾病还是精神疾病，精神性疾病的发病机制是什么？

解答：神经性疾病与精神疾病是完全不同的。 区别如下：（1）精神疾病是一个大概念，所指的范围较广，

从器质性精神障碍到一般的情绪波动都可称为精神疾病，包括人类所有精神方面的异常。精神病又称重型

精神疾病，其所指的范围较窄，仅指几类严重的精神疾病，如精神分裂症、躁狂抑郁症、偏执性狂等。精

神病患者在发病期间失去自知力和生活自理能力，症状表现为打人毁物、喜怒无常、思维紊乱、行为怪异

等，会对他人或自己造成严重的危害，失去生活工作能力，不会主动找医生救治，需要强制性住院治疗。

（2）神经症则指一类轻型精神疾病，其特点是患者自己感到有问题，有自知力，有明显的心理矛盾，生

活受到一定的影响但能够自理，能主动向医生或其他人求助。神经症根据其主要症状的不同，分为焦虑症、

恐怖症、疑病症、强迫症、抑郁症和神经衰弱六种，主要症状有焦虑不安、过分恐惧不必害怕的东西、强

迫观念或行为、情绪低落、情绪不稳、易激动、心情压抑等，还伴有失眠、食欲差、注意力不易集中、记

忆力下降、易疲劳、头晕、汗多等生理症状。精神疾病还有许多其它类型，如成隐行为、性变态等。

精神病和神经症在症状表现、发病机制、发展规律、治疗原则、治疗方法、预后等方面都有明显的区

别，是两类不同性质的疾病。

神经症的发病原因是内在的心理冲突，其治疗应以心理治疗为主，药物治疗只是辅助手段，而且预后

较好，有随着患者年龄增长、生活经验丰富而自愈的倾向。心理治疗的理论流派较多，如精神分析、行为

治疗、认知疗法等，但各种流派都强调通过患者与心理医生的交谈，心理医生帮助患者找出致病的心理根

源，用心理方面的手段解除患者的痛苦。 11.5 先天和教养均会影响语言的习得，为什么？

解答：个体的语言发展受到先天因素如基因遗传因素和环境影响，损伤语言加工的重要脑区，会导致各种

不同形式的失语症。而后天的教养，通过学习等方式进行语言修养也能影响语言的习得。 现代生命科学导论

12.5 拉马克进化论的要点及其评价？

解答：拉马克的进化论包括以下几点：

1.物种是可变的。包括人在内的一切的种都是由其他物种演变而来，而不是神创造的。只是物种变化

的缓慢的人的寿命是短暂的。

2.生物是从低等向高等转化的。如果将生物按照相互关系排列起来，就能得到从低等向高等的连续系

列。

3.环境变化可以引起物种变化。环境变化直接导致变异的发生以适应新的环境。

4用进废退和获得性遗传，这是拉马克论述进化原因的两条著名法则。用进废退即经常使用的器官发

达，不使用就退化。获得性遗传是环境引起或由于废退化引起的变化是可遗传的。

评价：拉马克进化论思想相当丰富，为达尔文的科学进化论的诞生奠定了基础，并且第一次在进化论

的历史上第一次成为体系。 13.5 什么是物种？物种是如何划分的？

解答：物种是生物分类学的基本单位。物种是互交繁殖的相同生物形成的自然群体，与其他相似群体在生

殖上相互隔离，并在自然界占据一定的生态位。当前最流行的分类是一种五界系统。五界系统反映了生物

进化的3个阶段和多细胞阶段的3个分支，是有纵有横的分类。它没有包括非细胞形态的病毒在内，也许

是因为病毒系统地位不明之故。它的原生生物界内容庞杂，包括全部原生动物和红藻、褐藻、绿藻以外的

其他真核藻类，包括了不同的动物和植物。不少学者认为，不必成立原生生物界，而把藻类和原生动物分

别划归植物界和动物界，成为比较紧凑的四界系统。 14.5 由于基因组测序技术的迅速发展，在不久的未来我们很容易检测一个人的基因组信息。

那么我们是否给每个人制作一张基因身份证？如果可以，应该如何管理基因身份证？

解答：目前，制作一张“基因身份证”的费用大约在500元至600元左右，而随着技术的完善，费用还可能

降下去。而且“基因身份证”的制作程序也特别简单，新生儿可以取脐带血，小孩则可以用棉签蘸取他口腔

内的表皮细胞，一般一周就可以完成。“基因身份证”的优越性主要表现在人体器官移植、输血、耐药基因

和干细胞移植的认定等方面。当人们需要提供器官和骨髓移植时，可以对照“基因身份证”寻找，尤其是中

国目前正在建立人类基因库，到时医生可以从基因库中迅速找到组织配型相同的器官、血液或细胞，以最

快的速度救助病人。如果在婚前拥有“基因身份证”，就如同做了更全面的婚前检查，可以避免几乎所有遗

传性疾病的发生，在家族性疾病的研究、亲子鉴定、血缘族谱的寻找确认等方面，“基因身份证”更是具有

广阔的应用空间。另外，在制作“基因身份证”时可以测出这个人基因有哪些缺陷，有哪些疾病易感基因。