第五章现代生物学与生物技术一、内容提要本章内容从结构上看分为两大块，第一、第二节是现代生物学的一些基础知识，第三、第四节是生物技术及其应用的介绍。前者是后者的理论基础，应该有意识地将前后的相关内容联系起来学习。第四节的内容与社会结合紧密，学习时可将视野打开，注意从社会中观察和搜集相关资料，加深理解。二、重点与难点本章重难点是：蛋白质的组成与结构；核酸的种类、DNA的结构；基因工程、细胞工程；生物技术的应用及其伦理和安全性问题。三、教学辅导20世纪以前，生物学的研究成果以描述和定性为主要特征，因而常常受到缺乏精确性的批评。进入20世纪特别是50年代以后，生物学同化学、物理学和数学相互交叉渗透，借鉴了物理等精确学科的研究思想，引入了新的研究方法和技术装备，取得了一系列划时代的科学成就。现在的生物学常被称为“生命科学”，不仅因为它更深入到生命本质问题，还因为它是多学科的共同产物。现代生物学已经跻身精确科学，成为当代成果最多和最吸引人的基础学科之一。在微观方面生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命的本质。在宏观方面，生态学的发展已经成为综合探讨全球问题的环境科学的主要组成部分。下面我们将本章内容分解为12个问题进行学习。1．细胞的亚显微结构细胞的亚显微结构又称为超微结构，指在普通光学显微镜下观察不能分辨清楚的细胞内各种微细结构。20世纪50年代起,随着电子显微镜的广泛应用,细胞学家对细胞膜、细胞器和细胞核的内部结构进行了深入的研究。1959年，多位科学家各自用电子显微镜作的研究指出，多数细胞膜是由暗-明-暗，即蛋白-磷脂-蛋白三层组成的“三合板”式结构。这种膜的模型有相当普遍性，故称单位膜。单位膜模型未能反映细胞膜的动态结构和膜功能的多样性与专一性。到20世纪70年代，又先后有人提出“流体镶嵌膜”模型、“晶格镶嵌膜”模型，反映了膜的流动性，但仍无定论。大量研究工作表明，把细胞与外界环境分隔开来的细胞膜的功能十分复杂，具有物质转运、能量转换、信息传递、细胞和分子识别等多项重要功能。由于核糖体与蛋白质合成的密切关系，在细胞器的研究工作中，对核糖体的研究比较多。1953年，核糖体在电子显微镜下被发现。核糖体的主要成分是RNA和蛋白质。核糖体是细胞中合成蛋白质的唯一场所。附着核糖体，主要合成外输性蛋白质；游离核糖体，合成细胞本身生长所需的蛋白质。由于细胞核与遗传的密切关系，对它的研究也非常深入。细胞核的遗传功能由海克尔在1866年首先提出，以后这方面的研究越来越深入，由完整的细胞核转向其主要结构成分及其功能。现在，我们知道，除哺乳类动物的红细胞和高等植物的成熟筛管外，所有真核细胞都有细胞核，细胞核贮存了该种生物的绝大部分遗传信息，在一定程度上控制着细胞的代谢、分化和繁殖。细胞核的大小和形态在不同细胞里，或在同一细胞的不同时期会有所变化，但其基本结构包括核膜、核仁、染色质和核液四个组成部分。核膜是包围细胞核的膜，由内外两层膜组成，膜上有规则地分布着许多直径50.0~100.0纳米的核孔。核孔并不是简单的空洞，而是由细微的颗粒和细丝构成的动态结构，它们在与细胞质物质交换中起控制作用。此外，细胞核内外的物质，也能直接通过核膜进出核内外，实现核内外物质的交换。核仁是细胞核内周期性出现的致密区，一般呈球形或卵圆形。每个细胞有一个到几个核仁，在细胞分裂的前期、中期和后期，核仁往往消失，到末期又会重新出现。核仁主要由RNA和蛋白质组成，也含有DNA。核仁是合成核糖体RNA和装配核糖体亚基的场所。染色质是细胞核里易被碱性染料染色的部分，呈细丝状并具有一定的结构，主要由DNA和蛋白质组成。在高分辨率的电子显微镜下，染色质是一长串念珠状的结构。核小体是构成染色质的基本单位，它的核心由组蛋白构成，外绕DNA分子。核小体靠DNA互相连接形成串珠结构。DNA是遗传物质，有遗传效应的DNA片段就是基因。在细胞分裂过程中，染色质丝螺旋或折叠构建成染色体。每种生物细胞内染色体数目是恒定的，而且成对存在。例如，人有46条（23对）染色体，牛有38条（19对）染色体，水稻有24条（12对）染色体。同...
