生物学研究的基本方法

蛋白互作技术蛋白质是生物功能最直接的执行者，虽然一些蛋白质可以独立的完成他的使命，但是大部分的蛋白都是需要一些伴侣分子的协助一起完成任务或者形成复合物之后才能充分发挥他的功能。所以，了解蛋白质与蛋白质之间的相互作用，能够帮助我们更好的了解细胞的生命活性，揭示隐藏在表象下的调控机理。经典的蛋白互作研究方法主要包括三个：酵母双杂交、免疫共沉淀、GST-pull down。1. 酵母双杂交技术：主要用来进行互作蛋白的筛选，缺点就是假阳性较高，所以需要进行结果验证，一般可采用免疫共沉淀或GST-pull down实验进行验证。2. 免疫共沉淀：是以抗体和抗原之间的专一性作用为基础的用于研究蛋白质相互作用的经典方法。是确定两种蛋白质在完整细胞内相互作用的有效方法。当细胞在非变性条件下被裂解时，完整细胞内存在的许多蛋白质－蛋白质间的相互作用被保留了下来。当用预先固化在argarose beads上的蛋白质A的抗体免疫沉淀A蛋白，那么与A蛋白在体内结合的蛋白质B也能一起沉淀下来。再通过蛋白变性分离，对B蛋白进行Western blot检测，进而证明两者间的相互作用。3. GST pull-down实验：是一个行之有效的验证酵母双杂交系统的体外试验技术。其基本原理是先构建靶蛋白-GST融合蛋白载体，然后进行体外表达及纯化。将得到的靶蛋白-GST（Glutathione-S-transferase谷胱苷肽巯基转移酶）融合蛋白亲和固化在谷胱甘肽亲和树脂上，充当一种“诱饵蛋白”，然后将目的蛋白溶液过柱，可从中捕获与之相互作用的蛋白，将目的蛋白洗脱下来，通过SDS-PAGE电泳及western blot分析证实两种蛋白间的相互作用。以上三种方法是比较经典的研究筛选和验证蛋白互作关系的方法。但是也存在一定局限性。酵母双杂交可以大规模的筛选未知的互作蛋白，但是假阳性高，免疫共沉淀及pull down只是对已知的蛋白互作关系进行验证，不能发现新的未知蛋白。免疫沉淀-质谱联用IP-MS技术随着蛋白质组学技术的发展，将免疫亲和与质谱技术结合产生的IP-MS技术则逐渐显示出他的优势。原理是以细胞内源性靶蛋白为诱饵，将靶蛋白抗体与细胞总蛋白进行共孵育，促进免疫复合物的形成；随后加入能够与抗体结合的protein-A/G（预先结合固化在琼脂小珠上），形成”结合蛋白-靶蛋白-靶蛋白抗体-proteinA/G小珠”复合物，纯化该复合物凝胶电泳分离蛋白，应用质谱分析鉴定靶蛋白的结合蛋白。免疫共沉淀与质谱结合，不仅能验证已知蛋白的相互作用，而且还可以鉴定与目标蛋白互作的未知蛋白，为科学研究提供全新的实验思路。北京百泰派克生物科技有限公司提供蛋白互作，GST pulldown，免疫共沉淀及IP-MS相关服务，欢迎垂询！资料来源：网络资料图片来源：百泰派克生物【biotech-pack】

浙江24小时-钱江晚报记者 章咪佳 周炜浙江大学生命科学研究院的王立铭去杭州市学军小学之江校区的那天，最低气温5℃。容纳700多人的大会场有点冷。王立铭的棉服里面穿了衬衫和西装，他还是决定这样正装演讲。他临时想了一个新的开场白：“我相信有一首歌你们可能都听过，就是《小星星》。这首歌原来是一首英文歌曲。当翻译成中文时，有一句歌词没有翻过来，那句歌词实际上和我今天讲的科学关系特别大。所以我们一起唱这首歌好吗？”全场扬起了熟悉的曲调：“Twinkle twinkle little star，how I wonder what you are……”“没有翻译成中文的，就是那句‘How I wonder what you are’。它是说“我们抬头看天上的星星，我们会忍不住去想，你们在哪，你们长什么样。”在王立铭和台下孩子差不多大的时候，他最喜欢干的事就是晚上，搬个小凳子坐在院子里看星星。“我经常会一看一两个小时，会想那些星星到底距离我们多远，在哪，长什么样，我什么时候才能过去看看。”王立铭还不能带孩子们去宇宙。但是作为一个生物学家，他很想给孩子们讲讲：如果有一天我们真能到宇宙里看看星星长什么样，需要用上什么样的生物学知识。好奇心特攻队系列科学课程——星际远航的生物学演讲精华从有人类那天起，从几十万年前开始，我们祖先就开始有梦想造一个飞船，飞出去看一看。我们人类的第一站是哪里呢？月球。在上世纪六十年代，美国人造了一系列宇宙飞船起名叫“阿波罗号”。“阿波罗11号”飞船带着两个宇航员成功地到达了月球上。这是人类历史上第一次把一个大活人送到地球之外的一个天体上。阿波罗11号登月照片月球离我们有多远呢？38万公里。这个距离基本上是地球赤道的10倍左右。这个距离实际上在宇宙中不算很远，现在人类已经有能力一个非常大的飞船到月球上去，这张照片是美国的宇航员驾驶月球车在月球表面开车的场景。月球是宇宙中距离地球最近的一颗星星，下一个特别有里程碑的意义的是什么？火星它发生在1996年。大家看到这是火星的照片。火星距离地球有多远呢？因为它的轨道和地球的轨道转动的关系，所以它距地球的距离不是恒定的，最近的时候差不多也有5000多万公里，远的时候有几亿公里。这个距离比起月球的距离远差不多100倍到1000倍。这次因为火星距离我们实在太远了，我们还没有能力送一个活人到火星上去。但我们能送一个像大家玩过的一个遥控汽车一样那么大的小车到火星上去，这是第一个着陆在火星的探测器，就是“探路者号”。在过去的20年的时间内，世界上很多国家又大概送有接近10这么大小的火星车到火星上去，其中一个可能就刚刚发生在上个星期。大家注意一下，人类花了30年的时间把自己探索宇宙的尺度扩大了差不多100倍，从30多万公里到5000多万公里。然后，又过了差不多20年的时间，人类第一次派了一个机器帮我们看一看冥王星。“新视野”号深空探测器在2015年，人类又发射了一个冥王星探测器。冥王星距离我们差不多是45亿公里，这个距离又比刚才我说的火星又远了100倍。这次人类不光没有能力送一个活人去冥王星，人类都没有能力送一个机器到冥王星上。这个非常小的探测器，从冥王星高空有1万公里的距离快速地飞了过去，在飞过去的一两天内帮我们照了一些冥王星的照片。这是我们人类现在的科学水平。那么能不能走得更远呢？冥王星已经很远了，40亿到50亿公里。这是对于我们来说很难想象的一个距离。在冥王星之外这艘叫“新视野号”的小飞船，也是50年前的时候美国人发射的空间探测器，已经成功地飞出了太阳系。你能猜一下现在“旅行者一号”和“旅行者二号”现在走了多远？实际上人类发射的走得最远的航天器到今天为止走出地球的距离还不到1光天。已经离开太阳系的旅行者1号在宇宙中剩下的那么多的距离，今天的科学家还不能帮我们走，但是有人在帮我们走，谁呢？就是那些写科幻小说，拍科幻电影的人。他们可以动用他们的想象力，走得比“旅行者一号”、“旅行者二号”更远。我很喜欢科幻作品，我开始看科幻小说的年龄差不多就是你们今天这么大，就是小学三四年级的时候。就是从那个时候开始，我一直会用科幻小说里面的情节来幻想，有一天人类真的走出那么远会发生什么事。但是抛开所有科幻小说的情节，你真的会意识到一件事，可观测的宇宙半径是460亿光年，而人的寿命大概是七八十年，这两个数字放在一起比的时候，我们不管飞得再快，我们也看不了多大。有一天，决定我要做一个生物学家。为什么呢？想要一个人能够成功地看到更大的宇宙，实际上我们有两个办法去做。第一个办法是物理学家的事，他可以让那个宇宙显得小一点。怎么变呢？这就涉及到物理知识你们可能还没有学到，但是你们可以幻想一下，如果有个物理学家或者工程师能够造一艘飞行速度跟光速一样的飞船，或者甚至是能够利用宇宙中的黑洞和虫洞来进行一些时空跃迁，让人可以看到更大的宇宙。那么我为什么要做一个生物学家呢？如果有一天能让我们每个人活的时间长一点，能让我们工作的时间长一点，能让我们脑子里的思想活的长一点。那也可以帮我们坐上宇宙飞船去探索更大的宇宙。比如说，有一天有一个生物学家能想出一个办法来能够让我们像你们知道的青蛙、蛇、熊一样冬眠，那我们不是可以在宇宙飞船上进行冬眠一样，可能到了目的地再醒过来，那我们不就可以看到更远的宇宙了吗？另外一个例子，如果有一天有一个科学家真的发现能让一个人长生不老，那是不是就可以看到更大的宇宙了呢？还有第三个办法，意识的上传。如果有一天我们发明一个特别厉害的机器。能把我们大脑想的东西读出来，存在电脑里。让这台电脑像机器人一样代替我们去探索宇宙。这三个“狂想”，本质上都是生物学问题，今天我也会从这三个角度来给你们讲科学。这些可能听起来就像是动画片里的事，但是今天发生在很多实验室里的研究正在帮助我们把它们变成现实。《阿凡达》电影中设想的休眠舱我们先说冬眠。这是一个科幻电影《阿凡达》的截屏。在未来的一天，人类发现了一个叫做潘多拉的行星，那里有丰富的矿藏，但这个行星离地球太远了，坐飞船飞很多年才能飞到，这个电影里面就发明了一个气囊，工人在里面睡了一觉起来就可以工作了，不会浪费自己的生命。今天，确实有很多人已经在研究冬眠这个事是怎么发生的，怎样将冬眠相关的科学应用在人体上。秀丽隐杆线虫秀丽隐杆线虫是一种特别简单的虫子。这种虫子特别小，它的长度差不多只有1毫米。这个虫子在今天的生物学家的实验室里用的非常多，因为这个虫子寿命很短，从出生到死亡只能活两个星期，它一个星期大的时候就像一个中年人的寿命了，两个星期大的时候就相当于老年人。这三只虫子里有一条特别活跃，总是爬，是一天大的虫子。因为它们的寿命短，科学家希望通过研究从出生到成熟到衰老这样一种非常快的过程来搞清楚动物的寿命、动物的年龄是怎么变化的。结果他们发现这个非常有趣的事：这种虫子竟然会冬眠。它冬眠的温度差不多在20多度。而且，当这个虫子进入到冬眠状态的时候，它们可以不吃不喝不动，活上两年的时间。我们知道这个虫子本来可以活两个星期，但是你让它进入到一种类似于冬眠的状态，它的寿命一下子就延长好几十倍。如果套用到人身体，如果人进入冬眠状态，一个人是不是就可以活两千岁了？所以当时科学家意识到这件事的时候就非常激动。这件事我用一张非常复杂的图来说明。虫子和人一样它的每个细胞差不多有两万多个基因。有一群科学家把虫子体内的两万多个基因一个一个地给破坏掉，去看破坏掉哪个基因后虫子就不会冬眠了。他们发现大概有几十个基因破坏掉它们就不会冬眠了。那这件事，反过来我们可以怎么理解呢？我们可以理解为虫子之所以会冬眠，就因为它们有二三十个基因。而且这二三十个基因人类大部分也有，只不过我们人没有像虫子冬眠的能力。这其实就给了我们一个提示，如果有一天我们搞清楚这些基因到底是怎么让虫子冬眠的，然后把这些东西挪过来给人用，是否也能实现冬眠？但是，这些研究离我们太遥远了。因为我们人是一米多高的生物，这个虫子就1毫米这么大。我们人能够活七八十岁，虫子只能活两个星期。这其实是一个非常重要的问题，毕竟虫子和人差的确实是比较多。北极地鼠接下来我要说的是在一个比虫子更像人的生物——老鼠，北极地鼠。它是生活在美国的阿拉斯加、俄国的西伯利亚等地区。北极地鼠是一种特别典型的会冬眠动物。每年四月份，它就会在北极的冰原上打一个两米深的一个小洞。从北极的夏天刚刚度过之后就开始睡觉，一直要睡到第二年的四月份重新醒过来。科学家发现：北极地鼠它只能在自己打的洞里冬眠，如果把这个北极地鼠挖出来带回实验室它就不冬眠了。那怎么做这个研究呢？直到四五年前的时候，大家终于发明一个很小的装置，这个装置是一个皮肤下面一个很小的传感器，科学家就抓了一些地鼠，把这些小芯片放到它们身上，然后把它们重新放回大自然里面去。科学家就可以在几公里以外通过设备去检测到这些传感器发出的信号。科学家发现了几件特别有趣的事：这个图是北极地鼠的体温的变化。可以看到，当北极正在夏天的时候，北极地鼠的体温40度上下。但当北极地鼠在每年的九月份开始钻到洞里睡觉的时候，它的体温就不再是一条平平的40度的线了，而是逐渐地下降，最终降到0度以下。这时候水是要结冰的。那我们血液里主要都是水，血液一旦结冰，就会把血管给撑破，它会变成冰渣子把血管给扎破。所以如果我们人类在0度以下是活不下去的。为什么北极地鼠的体温降到0度以下，它居然还活着呢？大家发现，北极地鼠的血液里糖的含量特别多，这样血液的冰点回家降低，北极地鼠的血液在零下10度的时候才会结冰。科学家进一步发现，即便是北极地鼠进入冬眠状态以后，它的体温并不是一直是在0度附近，差不多过半个月会有一个渐渐地回升，重新回到40度左右，然后又马上回到0度以下，然后半个月又飞快地回到40度。那为什么北极地鼠做这样的事？有些人就意识到，即便北极地鼠特别会冬眠，让它连睡半年觉也是一件特别危险的事。比如说睡了半年觉之后，它大脑里面的细胞，身体里面的各个细胞都已经死了。为了保证这些细胞在长期的冬眠里面不会死亡，北极地鼠就发明了一个小小的技巧，就是每过半个月要醒过来一会，给身体加热，让自己的脑细胞，让自己身体里的细胞可以重新活回来。关于北极地鼠的研究还在进行当中，即便是这样非常简单的发现对我们也是非常有意义的。肥尾倭狐猴接下来我讲的这个生物，你们看到会说像人一些。它是一只马达加斯加肥尾倭狐猴。这种猴子是人类迄今为止发现的唯一一种天生就会冬眠的灵长动物。气温降到25度以下，它就开始冬眠，一年有半年时间在睡觉。它睡觉之后，它就不再自己调节体温了。猴子和人一样都是恒温动物。这种会冬眠的猴子，它在野外也是可以活到五十年，所以它的寿命差不多是它的猴子亲戚的两倍。因为它有一年时间当中半年在睡觉，它就比其他猴子多出了一倍的寿命。所以这种研究马上让很多科学家非常开心，人冬眠的话，寿命是不是就会多出一些？如果我们一年有半年在睡觉，我们原来可以活150岁，那就可以活两百岁？我现在已经讲了三个故事了。这三种动物看起来都会冬眠，但是接下来的一个问题是这样，刚才我说的这三种动物，它是天生就会冬眠。但是我们人看起来不是一种天生会冬眠的动物，所以科学家就会问下面这个问题，有没有办法让本来不会冬眠的动物学会冬眠呢？而这种研究取得了一些非常有趣的结果。这是其中一个结果，左边的动物是一只小白鼠，小白鼠是不会冬眠的。2005，美国西北大学的实验室把小白鼠装在微波炉的一个饭盒里，然后给这个饭盒通一种非常臭的气体，我猜你们可能也闻过它，就是有臭鸡蛋味的硫化氢。如果把一只小老鼠装在盒子里，给它通这种硫化氢，这个小老鼠会在几分钟内进入到一种非常像冬眠的状态。它体温会下降，从30多度下降到20多度，它的呼吸会差不多停止，它的心跳会停止。更重要的是过了几个小时之后，如果科学家把这个硫化氢气体给拿走，这个小老鼠会很快苏醒过来，而且身体没有任何异常。这个研究在告诉我们，确实有可能发明一种合适的药物，有可能让一种天生从来没有冬眠过的动物进入冬眠状态。在这个研究里，这个动物是老鼠。那在下一个研究里，会不会变成人呢？说到这个冬眠故事的最后，我必须还要强调一下。今天的世界上还没有能让人冬眠的。人类的冬眠还确实仅仅停留在科幻小说里面。在最后我讲一个很有趣的一个故事，它是一个真实发生的案件。这个男士叫大月三津，是日本人，家住在日本神户市的附近。有一个春天的周末，他和他朋友到神户市边上的一个旅游景点去爬山。在下山的路上，他不小心摔伤了自己的腿，所以他走在整个队伍的最后，但是等他朋友下山之后，就再也找不到他了，没有他的消息了。所以他的朋友就立刻报警。然后警察和搜救所就开始上山去寻找。找了二十多天都没有找到，在第30天的时候，搜救队在一个很深的沟里找到了他。找到他的时候他的体温只有十几度，几乎没有呼吸和心跳，之后就用直升机把他送到神户市的一所医院里。结果非常神奇的事情发生了，在72个小时，就是三天之后，这个人就出院了，医生说他的身体已经完全恢复正常。如果这件事真的是真实发生的。那就意味着至少在人身上，如果各种各样的机缘，不管是外部的因素还是内部的因素，环境的因素，巧合之下，确实有可能会有人进入到类似于冬眠的状态，同时可以非常成功地被抢救过来。作为科学家，我们仍然不知道这个人身上到底发生了什么。但是至少这个案件对我来说是很有启发性的。这就是我要讲的关于冬眠的故事，是否有一天我们也能够进入到冬眠状态，然后坐上宇宙飞船去探索更大的宇宙空间？第二个故事就更科幻一点了，就是长生不老。每个人从出生到衰老、死亡，看起来是一个自然规律，每种生物都有各自的寿命极限，自然界都有一个天生注定的写在基里的年龄。蜉蝣上面这个生物名字叫蜉蝣。它是一种特别著名的，寿命特别短的生物。当它变成虫子长出翅膀来的时候，它的寿命只有一天。这种虫子连嘴巴都没有，它没法吃东西。出生的唯一目的就是传宗接代，等它把孩子生下来，基本上也该死了。下面这个是寿命非常长的生物，目前它叫北美颤杨，这种树的寿命有8万年。这是地球上已知，能够活的最长的植物。北美颤杨在过去大概七十多年的时间内，科学生物学家陆续发现一个非常有趣的事，就是少吃能活的长。大概70年前，美国的科学家在老鼠的身上发现的。如果老鼠只能吃60%，吃到六成饱，老鼠的寿命就能延长50%，如果对比人就是能从七八十岁活到一百二三十岁。大家陆续发现，几乎所有的生物，从最简单的单细胞的细菌和酵母，到刚才我说的1毫米长的线虫，到老鼠，到猴子。你们可能还记得，猴子一般只能活十几、二十年的时间。那今天的实验室里面，这是一个少吃的猴子最长的已经活到四十多岁的了，对应的人类也就是一百五十年了。当然我必须得说，我决没有让你们少吃点饭菜的意思，因为对于你们这个年龄来说，摄入足够的营养、能量，对你们健康生活，对你们好好学习是非常重要。大家想想，我们也不可能让宇航员饿着肚子探索宇宙。即便能够活的长，这事也不太明智。那怎么办呢？我们可以这么想一件事，如果生物学家能够有一天搞明白少吃为什么能活的长，那我们也许就能够开发出一种药。让宇航员吃了之后，还可以正常吃饭，还可以吃饱肚子，还可以吃好吃的东西，但是他的身体会以为他少吃了。这个时候他宇航员还可以活的长一点。这样时候我们再探索宇宙，他一定能比我们走得更远一点，看到更大的宇宙。所以这件事在过去20年的生物学的实验室里有大量研究。今天我们确实发现一些事例。以二氧双胍为主要成分的降血糖药物这两个是两种今天正在人体上做实验的药物。上面的是叫二氧双胍，如果你们的爷爷奶奶有谁有糖尿病，是老年人的一种比较常见的一种病。他可能就吃过这种药。在过去大概五年的时间内，科学家发现二氧双胍这种药物除了能治糖尿病，它还有一个作用，就是它能让我们身体觉得好像少吃了。虽然你吃的东西没有少，但是你的身体觉得你吃少了。科学家发现一直吃这种药的病人竟然比正常人活的还长，比健康人的寿命还长。这就是一个非常有趣的，能够通过药物模拟少吃饭的这么一种效果，能够让人活的更长。刚才我讲了冬眠，讲了长生不老，两件事虽然听起来很像童话，但是在今天的生物研究实验室里已经在慢慢地变成了真实发生的事。那接下来我讲的这个可能会更科幻：有没有办法发明一个机器，把我们脑袋里正在想的事情给读出来，然后存在电脑里，让电脑代替我们大脑去探索宇宙。这就是意识上传。我们人脑每天都会好多想法，我们看到很多东西，我们需要整理，我们会产生很多新的信息。那这些事是到底怎么发生的，反馈到外面？一个人的脑袋里有大概1000亿的细胞。这些细胞之间会形成一个功能非常强大的网络。要搞清楚它是怎么工作的，是一件非常复杂的事情。过去四十年时间内，地球上的神经科学家发明了一系列的新的技术来研究我们的大脑。举个例子，这是一个显微镜，就直接帮我们读取在大脑中究竟发生了什么，大家看到就像放一部电影一样，上面有很多小光点，它们每一个光点发光的时候，意味着我们大脑里的一个细胞，我们大脑里一个小的微型计算机开始工作。我们科学家就用这个办法来看，当一个动物的大脑在做一件事的时候，大脑里究竟发生了什么，大脑究竟在想什么。那这个东西有什么应用呢？这个设备正在读取猴子大脑里发生的事，能够模拟一些大脑的功能，让一个计算机芯片来控制猴子的运动。左边是一个在跑步机上散步的猴子，科学家用就这刚才的方法，打开猴子的大脑，看看究竟是什么神经细胞，什么小光点在控制猴子每条腿的运动。世界上有很多病人，他们没法控制他的手脚。如果有一天你能够读取大脑当中控制手臂的一些神经信号，这样就可以用计算机芯片来控制一个人的手脚，使其能够正常走路，这是一种科学家非常想做到的事。那做到了吗？大家可以看下面一个图像，右边的这个猴子，是一个瘫痪的猴子。但是科学家们通过左边的猴子读取大脑当中的一些会发光的亮点的一些信息，知道这个猴子的脑是怎么控制腿的运动之后，他就把这些信息装在电脑里直接控制右边猴子的运动，他就可以发现，他可以让这个猴子能够动起来。这是真正用一个计算机，来控制腿部的运动，用计算机代替猴子的脑子袋来运动起来。大家可以想像如果有一天这个研究可以应用到人，或许帮助一个盲人看见东西，帮助一个聋哑人听到说话，像人一样帮助我们探索宇宙。 所以我要讲的故事就是这三个：冬眠，长生不老，意识上传。最后我们可以回到我们一开始讲的那两个数字。宇宙非常大，宇宙的半径是有460亿光年，相比之下我们人活的太短了，我们人类只能活七八十年。我希望我今天讲的这三个故事，让你们能够意识到也许有一天我们真的可以用生物学的方法，让人活的更长，也能让人走得更远，科学可以带我们最远的远方。好，我今天就讲到这，谢谢大家。 你们的为什么 提问：有一种青蛙能在湿润的地方中把自己身体冰冻住，那人类是不是如果要冬眠的话，也要把自己的身体在一种潮湿地方？王立铭：这是一个很重要的问题，实际上很多人想到冬眠的时候第一反映是为什么不把人冻起来呢？我们人体90%都是水，如果结冰的话，你的血管肯定也会结冰。结冰之后会变成这个小冰渣子，会把这个血管给刺破。其实不光如此，你人体的每个小小的细胞里，主要的成分也是水，水结冰的时候会把细胞给撑破。我们今天至少可以说，有一天如果真的能让人冬眠的话，把他放在一个很冷的地方冻起来肯定是不行，至于说怎么做？今天谁也不知道，科学家们还需要进一步研究。提问：在太空里的由地球带上去的植物会不会冬眠呢？ 王立铭：这是一个非常好的问题。今天所有讲的冬眠的故事，都是关于动物的，从线虫到老鼠，到人。我为什么没有讲植物呢？因为植物有特别的本领。它变成种子以后，它可以进入到一个非常漫长的，我们叫休眠的一个状态。这不仅仅是冬眠，因为冬眠的时候，一般动物有半年或者一年就已经极限了，但是对于植物来说，进入休眠状态的植物种子来说，它可以在这种状态下生存几万年都不会死亡。今天的人类已经可以成功地唤醒至少有上万年历史的，一些我们的祖先留下的植物种子。对于植物来说，它天生就有一种能在恶劣的环境下进入休眠的状态，不发芽，不开花，不结果的能力，至于说这种能力是怎么回事？今天也有一些科学家研究出来。提问：老师，我有一个问题，既然北极地鼠可以冬眠，那为什么不把北极地鼠的基因提取到人类的身体里？王立铭：这是一个好问题。研究这些动物为什么会冬眠，其中一个特别重要的原因就是希望我们搞清楚哪些基因能够让这些动物冬眠，能够想一想是不是真的可以把这些基因用在人身上，让我们人也冬眠。当然这有个非常大的问题，真正把这些基因提取，应用到人的身体里，仍然是一件非常危险而且技术难度非常大的事。所以今天我们是不允许任何人贸然地做这样的事情的，就是把别的基因放在人体里，看会发生什么事。也许等一天，这个技术真的成熟了，也就可以做这样的事了。提问：王老师，就是如果刚刚讲的那些可以长寿，从而可以到达最远星球的办法。如果行不通的话，还有没有其他办法，也可以长寿，去看到更远的星球？王立铭：你的问题非常好。实际上长寿这件事有非常多的人在研究，可能少吃是大家研究的思路之一。实际上人类也有其他方法能够让人能够长寿。有一个特别有趣的研究，科学家发现一件事，就是他把两只老鼠血管连接起来，两只老鼠，一只是年轻的老鼠，一只是年老的老鼠。开始的时候，年轻的老鼠还是活的好好的，同时他发现老年的老鼠居然返老还童了，它的皮毛变得非常有光泽，它的各种疾病也都好了。所以很多人也在猜测，也许这个实验说明一件事，年轻的老鼠的血管里存在一种能让动物返老还童的东西。今天的现实中很多专家都在研究动物体内的血液里到底有没有这种能让其返老还童的物质。提问：王老师，老鼠身体里不是有好多糖嘛。那我们人身体如果有很多糖是不是也会可以让血液不会冻住？王立铭：它的困难点对于，我们知道所有的生物都是一个非常复杂的机器。人体我们不能随便替换它的零件，随便替换它的一样物质，这会出很大的问题。比如说你要真的在人的血管里放了很多糖，人马上就会出问题。所以回答你的问题就是，确实如果有一天我们人类要冬眠的话，我们必须对人体进行一个加工，但是我们今天的科学家他是没有这个知识去告诉我们怎么加工人体又安全又起到我们想要的效果。

有人说生命是非常复杂的，是没有办法理解它到底是怎样成长起来的。而在合成生物学家的眼里，能不能通过建造生命去理解它呢？作为合成生物系统，就是去掉冗余的信息，只留存最基本、最核心的信息，让它产生最核心本质的结构。出品："SELF格致论道讲坛"公众号（ID：SELFtalks）以下内容为中国科学院深圳先进技术院合成生物学研究所刘陈立演讲实录：这个桌面上有很多物品，大家觉得哪一个的技术含量是最高的？或者哪一个设计是最精妙的？很聪明，是这盆草。因为它不需要太多人为的干预，只要晒一点阳光，浇点水，它就能从一粒种子生长、繁殖，长成这样的一个植株，而且每次都长得差不多。自然界中丰富多彩的物种，包括我们自己都是从一个细胞慢慢生长、发育变成一个复杂又非常美丽的个体。这个过程不是人类干预的过程，是自然界的演化过程，我们能不能理解它，甚至是掌握它呢？造物致知有人说生命是非常复杂的，是没有办法理解它到底是怎样成长起来的？薛定谔写过一本名为《生命是什么》的书，他说生命其实是有序的，是有法则可依的。朱熹老先生也说过格物致知，所以第一部分内容是造物致知。费曼先生说只要这个事物我不能造出来，我就不理解。合成生物学家说能不能通过建造生命去理解它呢？这些美丽的图案，有斑马的条纹、老虎的条纹，它们是怎样从一个细胞通过生长、发育，形成这样漂亮的图形的呢？如果人类自己去建造、去设计这样的图形，要怎么做呢？这是北京奥运会时的图片，一种做法是把人排成一排排后，站在固定的位置，然后翻牌。另外一种做法是大家跑到固定的位置，然后形成固定的形状。这两种我们凭直觉想出来的方法，其实自然界也在用。例如，这是一个昆虫的胚胎，它的细胞在不同的位置做着不同的事情。注：图片来源于网络这是另外一个胚胎，它的细胞通过运动形成了特定的结构。注：图片来源于网络我们要做一个理解自然的系统，去研究它到底是怎么形成这个漂亮和复杂的结构的？因为自然系统非常复杂，它的基因网络有非常多的层次。作为合成生物系统，我们是不是可以简化它，去掉那些冗余的信息，只留存最基本、最核心的信息，就是让它产生最核心的本质的结构呢？为了做这件事情，我们再简化一点，我们不用细胞，而采用细菌。细菌非常小，像大肠杆菌只有1微米大（1微米是1毫米的千分之一），要在显微镜下才能看得见。我们把这个细菌接种在一个培养皿上，这个培养皿差不多10厘米大小，这个细菌会生长，变多，逐渐占满整个培养皿。如果我们从其他的物种借一些基因，加入一些设计放到这个细菌中，我们再将这样的一个细菌放到培养皿里，它就能够自己生长、发育，变成这样一个条纹的状态。你不做任何人为的干扰，只要把它点在培养皿上，它自己就长出来了。生物界中还有一个很有意思的问题，这种重复性的条纹的数量是有严格控制的，比如说马的蹄子只有一瓣，犀牛的蹄子为三瓣，人的手指有5个，如果长出6个来就认为是不正常了。所以这个数量是严格调控的。刚才我们看到的这些条纹，能不能调控数量呢？如果我们再给它改变一个基因，就发现只要调控这个基因的量的多少，它的数量就可以从5个调到2个，或者是1个，甚至没有，非常简单。还有一个有趣的问题，就是重复结构的大小。长颈鹿的颈椎和人一样都是七块，但它的颈椎比我们长很多，这个长度到底是由什么决定的呢？我们又改变了一个基因。我们发现只要改变这个基因，条纹或者是重复结构的大小，就能够很容易进行变化。上述我们从其他物种借一些基因加到一个细菌里，用某种机制，让它得到一个有序结构，能够帮助我们理解背后的普适的原理。刚才举的例子是单种细胞，也就是单个细菌，它自己形成了条纹的结构。而胚胎，它的细胞有不同的种类，比如皮肤细胞在外面，然后肌肉细胞在皮肤下面，还有骨骼、血管在里面，等等，它总是在不同的位置分布。作为合成生物学家，我们就在想，怎么让不同的细胞在空间上的不同位置分布呢？假设我有5种细胞，能不能让这5种细胞去生长、运动，让它能够在空间上占领不同的位置，形成外一层、里一层，再到中间这样的位置呢？我们通过实验完成了，5个细胞点上去，不用理它，它自己就可以生长，然后分布在不同的位置。在这里面我又发现了一个可能普适的原理和规律。格物致知前面举的几个例子就是造物致知。格物致知就是传统的生物学，自上而下的，比如发现这片叶子之所以形成这个形状，它背后的基本原理或者是可能的作用机制。造物致知就是自下而上的，自己设计一个机制，让它长出一个有点像我们自然界看到的那些形状的生物结构。这有两个启示。一个是自然界中的这些类似结构背后的机制跟我们人脑想出来的，凭直觉自己设计出来的机制，可能是相通的。第二个启示，我们并不关心自然界，它形成这个结构是因为怎样的原理或者是怎样的机制。作为合成生物学家，我们要造一片叶子，用我们自己设计的机制发现了这个原理就可以了。只要它的结构和功能一样，我们可能就满足了。再回到这个桌面，我们现在还不完全掌握自然界演化过程的内在规律及其技术，还没办法从头去造出这样一粒种子，让它能够像一棵树或一株草一样，成为自己长出多细胞的生命体。我们现在的技术能够做什么？我们可以对它进行改造。比如说让它发光，这是现在可以做到的。当然现在可能不够亮，如果够亮，或者我们能够控制它的话，也许我们能够创造一个像《阿凡达》一样的世界。我们再畅想一下，也许能够把城市中的路灯全部换成发光的树，白天不亮，晚上按一个开关，树就自己亮了，整个城市将节约很多电。这是一种改造。还有另外一种改造。合成生物学改造生命体常用的就是青蒿素。青蒿素是从植物黄花蒿里面提取出来的，黄花蒿的种植可以说是靠天吃饭，产量不稳定，价格也不稳定。美国的一位教授把黄花蒿里面的基因放到酵母菌中，酵母菌比前面讲到的那个细菌大五六倍，有5到10微米。他把酵母菌放到发酵罐里，像酿啤酒的方式来酿青蒿素。可以说黄花蒿大部分的植株是没用的，因为含有青蒿素化学成分的只有一点点。我们就让这个酵母只干生产青蒿素这件事儿，这个事情已经做成了，已经在服务社会了。最近，我们研究所的一位老师罗小舟，在美国的实验室工作时，做的一项工作是把大麻里面的基因放到了微生物里，让微生物直接生产大麻素这一类的药物镇定剂，像CBD。下面这位小朋友叫夏洛特，她得了癫痫，每个月要发作300次。但是如果吃了大麻素的有效成分CBD，就会减缓症状，每个月只发作10次。这就是用合成生物学技术来生产这些农业来源的药物的一个例子。第二个例子，我的好朋友钟超教授在用细菌生产胶水，这个细菌能够不断繁殖，也就是说这种胶水永远用不完，自己会生长，你要用的时候加一点铁离子，它就凝固了，而且在水下面也可以用。还有一个例子，我另外一个朋友叶海峰教授做的一项工作。图中这只小鼠得了糖尿病，他把一团能够分泌胰岛素的细胞，包裹在一个微胶囊里面，然后把这个微胶囊植入小鼠的腹腔。小鼠只要喝茶，就能诱导胶囊里面的细胞分泌胰岛素。只要喝茶就等于吃药了。这是最近的一项工作，也是合成生物学在医学上的一个运用。目前，合成生物学虽然还不能从头去造一个生命体，我们对它的基础原理还不是很了解，只是刚刚起步。但是现有的技术和对生命的理解，已经能够让我们做一些事情，运用在医药、食品、能源、健康等各个方面。现在国外比我们发展快一些，中国刚刚起步。可能最厉害的、最佳的合成生命体的设计师就是伟大的中国古代劳动人民，他们设计了龙，龙是鹿脚、狮子头、鳄鱼的嘴巴、蛇身、鱼鳞、虎掌、鹰爪合成而来。中华民族真是充满想象力和创造力的民族，让我们一起造物致知。“SELF格致论道”讲坛是中国科学院全力推出的科学文化讲坛，致力于精英思想的跨界传播，由中国科学院计算机网络信息中心和中国科学院科学传播局联合主办，中国科普博览承办。SELF是Science, Ecation, Life, Future的缩写，旨在以“格物致知”的精神探讨科技、教育、生活、未来的发展。关注微信公众号SELFtalks获取更多信息。本文出品自“SELF格致论道讲坛”公众号（SELFtalks），转载请注明公众号出处，未经授权不得转载。

生物的知识点多且杂，特别是遗传规律这一模块有很多专业名词和计算公式，所以会导致很多同学混淆概念或者套用到错误的公式。在这里，小编提醒大家，要从基础出发，理清各个名词的相似和差别之处，明确各个公式的套用条件，才能避免低级错误。遗传规律都是高中生物的重难点。因为这一个知识点出题形式多样，包括计算题、图表题，一道题可能包含的信息量多，还往往伴有公式计算，所以令很多同学头痛不已，下面和小编看看有哪些知识点。知识篇1基因的分离定律相对性状：同种生物同一性状的不同表现类型，叫做相对性状。显性性状：在遗传学上，把杂种F1中显现出来的那个亲本性状叫做显性性状。隐性性状：在遗传学上，把杂种F1中未显现出来的那个亲本性状叫做隐性性状。性状分离：在杂种后代中同时显现显性性状和隐性性状（如高茎和矮茎）的现象，叫做性状分离。显性基因：控制显性性状的基因，叫做显性基因。一般用大写字母表示，豌豆高茎基因用D表示。隐性基因：控制隐性性状的基因，叫做隐性基因。一般用小写字母表示，豌豆矮茎基因用d表示。等位基因：在一对同源染色体的同一位置上的，控制着相对性状的基因，叫做等位基因。（一对同源染色体同一位置上，控制着相对性状的基因，如高茎和矮茎。显性作用：等位基因D和d，由于D和d有显性作用，所以F1（Dd）的豌豆是高茎。等位基因分离：D与d一对等位基因随着同源染色体的分离而分离，最终产生两种雄配子。D∶d=1∶1；两种雌配子D∶d=1∶1。）非等位基因：存在于非同源染色体上或同源染色体不同位置上的控制不同性状的不同基因。表现型：是指生物个体所表现出来的性状。基因型：是指与表现型有关系的基因组成。纯合体：由含有相同基因的配子结合成的合子发育而成的个体。可稳定遗传。杂合体：由含有不同基因的配子结合成的合子发育而成的个体。不能稳定遗传，后代会发生性状分离。2基因的自由组合定律基因的自由组合规律：在F1产生配子时，在等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合，这一规律就叫基因的自由组合规律。对自由组合现象解释的验证：F１（YyRr）X隐性（yyrr）→（1YR、1Yr、1yR、1yr）Xyr→F２：1YyRr：1Yyrr：1yyRr：1yyrr。基因自由组合定律在实践中的应用：基因重组使后代出现了新的基因型而产生变异，是生物变异的一个重要来源；通过基因间的重新组合，产生人们需要的具有两个或多个亲本优良性状的新品种。孟德尔获得成功的原因：①正确地选择了实验材料。②在分析生物性状时，采用了先从一对相对性状入手再循序渐进的方法（由单一因素到多因素的研究方法）。③在实验中注意对不同世代的不同性状进行记载和分析，并运用了统计学的方法处理实验结果。④科学设计了试验程序。基因的分离规律和基因的自由组合规律的比较：①相对性状数：基因的分离规律是１对，基因的自由组合规律是２对或多对；②等位基因数：基因的分离规律是１对，基因的自由组合规律是２对或多对；③等位基因与染色体的关系：基因的分离规律位于一对同源染色体上，基因的自由组合规律位于不同对的同源染色体上；④细胞学基础：基因的分离规律是在减Ｉ分裂后期同源染色体分离，基因的自由组合规律是在减Ｉ分裂后期同源染色体分离的同时，非同源染色体自由组合；⑤实质：基因的分离规律是等位基因随同源染色体的分开而分离，基因的自由组合规律是在等位基因分离的同时，非同源染色体上的非等位基因表现为自由组合。方法篇1仔细审题明确题中已知的和隐含的条件，不同的条件、现象适用不同规律。(1)基因的分离规律①只涉及一对相对性状；②杂合体自交后代的性状分离比为3∶1；③测交后代性状分离比为1∶1。(2)基因的自由组合规律①有两对（及以上）相对性状（两对等位基因在两对同源染色体上）；②两对相对性状的杂合体自交后代的性状分离比为 9∶3∶3∶1 ；③两对相对性状的测交后代性状分离比为1∶1∶1∶1。(3)伴性遗传①已知基因在性染色体上 ；②♀♂性状表现有别、传递有别；③记住一些常见的伴性遗传实例：红绿色盲、血友病、果蝇眼色、钟摆型眼球震颤（X-显）、佝偻病（X-显）等2掌握基本方法(1)最基础的遗传图解必须掌握一对等位基因的两个个体杂交的遗传图解（包括亲代、产生配子、子代基因型、表现型、比例各项）例：番茄的红果—R，黄果—r，其可能的杂交方式共有以下六种，写遗传图解： P ①RR × RR ②RR × Rr ③RR × rr ④Rr × Rr ⑤Rr × rr ⑥rr × rr注意：生物体细胞中染色体和基因都成对存在，配子中染色体和基因成单存在；一个事实必须记住：控制生物每一性状的成对基因都来自亲本，即 一个来自父方，一个来自母方。(2)关于配子种类及计算①一对纯合（或多对全部基因均纯合）的基因的个体只产生一种类型的配子②一对杂合基因的个体产生两种配子（Dd D、d）且产生二者的几率相等。③ n对杂合基因产生2n种配子，配合分枝法 即可写出这2n种配子的基因。例：AaBBCc产生2*2=4种配子：ABC、ABc、aBC、aBc(3)计算子代基因型种类、数目后代基因类型数目等于亲代各对基因分别独立形成子代基因类型数目的乘积。3基因的分离规律（具体题目解法类型）(1)正推类型:已知亲代求子代只要能正确写出遗传图解即可解决，熟练后可口答。(2)逆推类型:已知子代求亲代①判断出显隐关系；②隐性表现型的个体其基因型必为隐性纯合型（如aa），而显性表现型的基因型中有一个基因是显性基因，另一个不确定（待定，写成填空式如A ？）；③根据后代表现型的分离比推出亲本中的待定基因；④把结果代入原题中进行正推验证。4基因的自由组合规律总原则是基因的自由组合规律是建立在基因的分离规律上的，所以应采取“化繁为简、集简为繁”的方法，即：分别计算每对性状（基因），再把结果相乘。(1)正推类型要注意写清♀♂配子类型（等位基因要分离、非等位基因自由组合），配子“组合”成子代时不能♀♀相连或♂♂相连。(2)逆推类型①先找亲本中表现的隐性性状的个体，即可写出其纯合的隐性基因型②把亲本基因写成填空式，如A？B？×aaB？③从隐性纯合体入手，先做此对基因，再根据分离比分析另一对基因④验证：把结果代入原题中进行正推验证。若无以上两个已知条件，就据子代每对相对性状及其分离比分别推知亲代基因型5伴性遗传(1)常染色体遗传：男女得病（或表现某性状）的几率相等。(2)伴性遗传 ：男女得病（或表现某性状）的几率不等（男女平等）；女性不患病——可能是伴Y遗传（男子王国）；非上述——可能是伴X遗传；(3)X染色体显性遗传：女患者较多（重女轻男）；代代连续发病；父病则传给女儿。(4)X染色体隐性遗传：男患者较多（重男轻女）；隔代遗传；母病则子必病。

1、什么是质粒？质粒的基本性质有哪些？①质粒是染色体外能够进行自主复制的遗传单位，包括真核生物的细胞器和细菌细胞中染色体以外的脱氧核糖核酸（DNA）分子。现在习惯上用来专指细菌、酵母菌和放线菌等生物中染色体以外的DNA分子。在基因工程中质粒常被用作基因的载体。②具有复制起点；携带易于筛选的选择标记；具有多种限制性内切酶的切割位点；具有较小的相对分子质量和较高的拷贝数。2、质粒抽提实验中溶液I、II、III各有什么作用？①溶液I：由葡萄糖、EDTA、Tris-HCl组成（保护、缓冲）。葡萄糖的作用是增加溶液的粘度，减少抽提过程中的机械剪切作用，防止破坏质粒（保护作用）。EDTA的作用是络合掉镁等二价金属离子，防止DNA酶对质粒分子的降解作用（保护作用）。Tris-HCl使溶菌液维持溶菌作用的最适PH范围（缓冲作用）。②溶液II：由SDS（十二烷基硫酸钠）与NaOH组成（裂解、变性）。SDS的作用是解聚核蛋白并与蛋白质分子结合使之变性（裂解细胞和蛋白质变性作用）。NaOH（PH>12）的作用是破坏氢键，使DNA分子变性（DNA变性作用）。③溶液III：HAc和KAc组成的高盐溶液（复性，分离）。HAc溶液能中和溶液Ⅱ的碱性，使染色体DNA变性而发生缠绕，并使质粒DNA复性。KAc会与SDS形成溶解度很低的盐，并与蛋白质形成沉淀而除去；溶液中的DNA也会与蛋白质-SDS复合物缠绕成大分子而与小分子质粒DNA分离。3、在质粒提起实验中，用溶液III处理后，要进行离心分离。此时，质粒DNA分子在（上清液，沉淀物）中，细菌基因组DNA分子在（上清液，沉淀物）中。上清液；沉淀物。4、碱裂解法抽提质粒DNA的基本原理是什么？碱裂解法提取质粒是根据共价闭合环状质粒DNA之间在拓扑学上的差异而达 到分离目的。PH 介于12.0~12.5时，线性DNA变性，双链打开，而质粒DNA虽变性，但两条互补链彼此缠绕，当PH恢复到中性时，质粒DNA可迅速准确的完成复性，而线性DNA复性较困难，缠绕成网状，通过离心可沉淀除去。5、在碱裂解法提取质粒DNA操作中应注意哪些问题？（1）正确使用移液器。（2）溶液ll必须新鲜配制。（3）加入酚-氯仿后必须充分混匀。（4）混匀的过程不能太过剧烈。（5）每次弃上清液时都应用移液器吸去管壁上黏附的水珠。（6）吸取酚-氯仿溶液时要将Tip头插入液体分层的下侧。6、在碱裂解法提取质粒DNA时，酚/氯仿的作用是什么？酚是强烈的蛋白质变性剂，能有效使蛋白质变性而除去，氯仿有强烈的脂溶性，去除脂类杂质，本身酚：氯仿：异戊醇=25：24：1的主要作用是抽提蛋白质。7、在质粒提起实验的最后两步，要加入2倍体积的乙醇和70%的乙醇溶液。这里不同浓度乙醇的作用是什么？无水乙醇的为了是沉淀DNA继而达到浓缩DNA的目的，70％的乙醇是为了洗涤DNA，进一步除去杂质。8、提取植物基因组DNA的基本原理是什么？在操作过程中应该注意什么？①基本原理：利用液氮对植物组织进行研磨，从而破碎细胞。细胞提取液中含 有的 SDS 溶解膜蛋白而破坏细胞膜，使蛋白质变性而沉淀下来。EDTA抑制DNA酶的活性。再用酚、氯仿抽提的方法去除蛋白，得到的 DNA 溶液经异丙醇沉淀。②注意事项：⑴材料要新鲜娇嫩，叶片研磨地越细越好；⑵操作应为无菌操作；⑶操作应温和，不宜剧烈晃动；⑷注意移液器的正确使用。9、在植物基因组提取过程中，DNA降解的可能原因？⑴从植物中提取 DNA 时没对细胞内的DNA酶进行灭活；⑵操作过程中被细菌污染了；⑶口水等含酶物质飞入样品中；⑷温度、PH等变化过于剧烈。10、在植物基因组提取过程中，提高DNA产量的措施？应当选取幼嫩的叶片，因为幼嫩叶片中的DNA含量高些；组织抽提前要保存 在液氮中，以免DNA被破坏；纯化时注意抑制核酸酶污染，使用EDTA等防止DNA降解；整个实验过程应该温和操作，不能剧烈振荡，混合过程要轻缓，减少抽提，减少DNA片段被认为降解，因为过度振荡会使DNA断裂成小片段。11、在使用苯酚进行DNA提取时应该注意什么？酚一定要进行碱平衡，苯酚具有高度腐蚀性，飞溅到皮肤、粘膜、眼睛会对人体造成损伤，应当注意防护；它是出去蛋白质的，要充分振荡使蛋白质变性，但不能太剧烈而打断DNA；离心后应该避免再次吸入有机相的苯酚—氯仿，尽量只取上清，不应该让苯酚最后仍有残留，需抽提干净。12、在提取植物基因组DNA过程中，使用苯酚与氯仿的作用是什么？用苯酚和氯仿抽取，去除多余的蛋白，保证提取的基因组较纯净。13、在植物基因组提取过程中，该如何检测和保证基因组DNA的质量？检测：琼脂糖凝胶电泳；保证DNA活性：用EDTA抑制DNA酶活性，从而保证DNA不被破坏。14、碱裂解法提取的质粒DNA分子一般有几种构象？电泳时移动速率有何差异？共价闭环DNA>线状DNA>开环DNA15、用琼脂糖凝胶分离DNA的理论依据是什么？DNA 分子在高于其等电点的溶液中带负电，在电场中向正极移动。由于糖磷酸骨架在结构上的重复性质，相同数量的双链DNA几乎具有等量的净电荷，因此它们能以相同的速率向正极方向移动。在一定的电场强度下，DNA分子的迁移速度取决于分子筛效应，即分子本身的大小和构型是主要的影响因素。16、为何在对凝胶进行操作时要带一次性手套？琼脂糖凝胶电泳时戴一次性手套能够有效阻止EB的渗入。EB是强诱变剂并有中等毒性，配制和使用时都应戴手套。17、DNA 分子在电泳缓冲液中带正电荷还是负电荷？它在电场中的移动方向如何？电泳中你观察到哪些现象？DNA带负电荷，在电场中向正极移动18、影响琼脂糖凝胶DNA迁移速率的因素有哪些？分别有何种影响？①电压越大速率越大。②DNA 分子量越小速率越大。③DNA 的分子结构：超 螺旋最快，线型次之，开环最慢。④介质的种类和浓度。⑤EB ⑥电泳缓冲液19、若有60 kb～100 kb大小的系列DNA片段要进行分离鉴定，应采取哪种类型的电泳方法才能进行有效分离？为什么？恒定电场强度下的琼脂糖凝电泳。糖凝胶可以制成不同大小的孔隙度，具有分子筛的效应，所以恒定场的琼脂糖凝胶电泳适于分离60kb-100kb的DNA片段，DNA片段的迁移率和分子的大小和高级结构有密切关系。PCR仪20、简述PCR反应的原理。聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）：是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，又称无细胞分子克隆或特异性DNA序列体外引物定向酶促扩增技术。它不仅可用于基因分离、克隆和核酸序列分析等基础研究，还可用于疾病的诊断。PCR基本原理类似于DNA的体内复制。在模板DNA、引物和4种脱氧核苷酸存在条件下依赖于DNA聚合酶的酶促合成反应。PCR技术是一种在体外快速扩增特定基因或DNA序列的方法。它的特异性是由两个人工合成的引物序列决定。引物就是与待扩增DNA片段两侧互补的寡核苷酸。双链DNA是在临近沸点的温度下加热时便会分离成两条单链DNA分子（变性），两引物分别与两条DNA的两侧序列特异复性，在适宜条件下，DNA聚合酶以单链DNA为模板，利用反应混合物中的4种脱氧核苷三磷酸，在引物的引导下，按5'→3'方向复制互补DNA，即引物的延伸。在适宜的条件下，这种热变性→复性→延伸的过程不断循环重复，前一个循环的产物DNA可作为后一个循环的模板DNA参与DNA合成，使产物DNA的量按2n方式扩增。21、PCR一般体系应加入哪些试剂？模板引物TaqDNA聚合酶4种dNTP混合物Mg2+10×缓冲液22、PCR防止其它DNA污染，应注意哪些问题？标本放置时密封要严避免溢于容器外，容器要清洁避免造成相互间交叉污染； 移液器使用要规范避免污标本间污染；无菌工作台操作，避免气体中有杂菌。23、影响PCR产物产量的因素主要有哪些？引物、酶的种类及浓度、dNTP 的质量（优劣）与浓度、模板核酸的量与纯 化程度、Mg2+浓度、温度与时间、循环次数。24、引物设计应注意哪些问题？（1）引物长度不宜过长20bp左右较佳；（2）引物扩增片段的长度以200-500为宜；（3）引物碱基的中G+C的含量应在40-60%为宜，G+C太少则扩增效果不佳，G+C 过多则 易出现非特异条带；（4）避免引物内部出现二级结构，避免两天引物间互补，特别是3'端的互补否则会形成二聚体结构；（5）引物3'端的碱基，特别是最末及倒数第二个碱基，应严格要求配对，以避免因末端碱基不配对而导致PCR失败。25、简述克隆某一原核生物基因片段一般操作步骤？克 隆某一原核生物基因片段是可用PCR技术对基因进行大量扩增，首先准备好实验材料大体为：需扩增的模板DNA、DNA聚合酶、dNTP混合液、PCR缓冲液、引物等、其过程大体分为3个步骤：第一步：变性：通过加热使 DNA 模板双螺旋链解离为单链，第二步：退火：当温度突然降低时。由于模板DNA结构复杂难再互补，而引物建构简单且数量巨多易于模板 DNA 互补杂交从而使引物结合到 模板上DNA上，第三步：延伸：在DNA聚合酶和四种底物及镁离子存在条件下DNA连开始延伸。以上3个步骤为一个循环，数小时后即可得到大量扩增的目的片段。26、什么是限制性内切酶？限制性内切酶是一类能够识别双链 DNA 分子中的某种特定核苷酸序列，并由 此切割 DNA 双链结构的核酸内切酶，有三种类型，Ⅰ类，Ⅱ类，Ⅲ类，他们都 有甲基化修饰功能和限制酶功能，Ⅱ类常用于分子克隆27、常见的Ⅱ型限制性内切酶切割双链DNA后会产生 末端或 末端。粘性，平28、下列有关限制性内切酶的描述，错误的是：（C）A．一种限制性内切酶只能识别一种特定的脱氧核苷酸序列B．限制性内切酶的活性受温度的影响C．限制性内切酶能识别和切割RNAD．限制性内切酶可以从原核中提取29、现有一长度为1000bp的DNA分子，用限制性核酸内切酶EcoR I酶切后得到的DNA分子仍是1000bp，用KpnI单独酶切得到400 bp和600bp2种长度的DNA分子．用EcoR I，Kpn l同时酶切后得到200bp和600bp2种长度的DNA分子。请画出该DNA可能的酶切图谱。30、一个限制性内切酶的识别序列和切割位点是5ˊ一G↓GATCC一3ˊ，在质粒上有该酶的一个切点，请画出质粒被该限制性内切酶切割后所形成的黏性末端。--G GATCC--写在上面，--CCTAG G--写在下面。该酶为限制性内切酶I。31、基因工程中，切割目的基因和载体所用的限制酶及切口必备的特点是（A）A．可用不同的限制性内切酶，露出的黏性末端必须相同B．必须用相同的限制性内切酶，露出的黏性末端可不相同C．必须用相同的限制性内切酶，露出的黏性末端必须相同D．可用不同的限制性内切酶，露出不同的黏性末端32、在遗传工程技术中，限制性内切酶主要用于（D）A.目的基因的提取和导入B.目的基因的导入和检测C.目的基因与运载体结合和导入D.目的基因的提取和与运载体结合33、在分子生物学实验中，常使用微量移液器，请说明在使用微量移液器时需要注意什么？1. 确定合适的量程，不可超过量程取液。2. 取液时按到第一档，Tip头垂直进入液面3-5毫米取液。移液器注意不能接触溶液。3. 打出液体时贴壁并有一定角度，要按到第二档将液体全部压出。4. 使用完毕后，打下tip头，放好移液器。34、现有量程为0.1-2.5ul；1-10ul；2.5-20ul；10-200ul；100-1000ul的移液器各一支，请问，当吸取0.15ul，0.5ul，5ul，15ul，100ul，750ul液体时，各需要选取哪种最佳量程范围的移液器？分别是0.1-2.5 ，0.1-2.5 ，1-10，2.5-20，10-200，100-1000。移液器35、本学期我们学习了CaCl2法制备大肠杆菌感受态细胞和热休克法转化质粒DNA，你还知道哪些方法可以制备大肠杆菌感受态细胞和转化的方法？甘油—聚乙二醇法，一步法，山梨醇、CaCl2、RbCl等化学试剂法。36、在质粒DNA转化大肠杆菌时，是如何进行筛选的？因为质粒pETBlue-2带有青霉素抗性基因，所以转化成功的大肠杆菌细胞能在含羧苄青霉素的琼脂糖平板上生长形成菌落。所以用含羧苄青霉素的琼脂糖平板可以筛选出转化成功的大肠杆菌。37、蓝白班筛选的原理是什么？一些载体（如PUC系列质粒）带有β-半乳糖苷酶（lacZ）N端α片段的编码区，该编码区中含有多克隆位点（MCS），可用于构建重组子。这种载体适用于仅编码β-半乳糖苷酶C端ω片段的突变宿主细胞。因此，宿主和质粒编码的片段虽都没有半乳糖苷酶活性，但它们同时存在时，α片段与ω片段可通过α-互补形成具有酶活性的β-半乳糖苷酶。这样，lacZ基因在缺少近操纵基因区段的宿主细胞与带有完整近操纵基因区段的质粒之间实现了互补。由α-互补而产生的LacZ+细菌在诱导剂IPTG（异丙基硫代半乳糖苷）的作用下，在生色底物X-Gal存在时产生蓝色菌落。而当外源DNA插入到质粒的多克隆位点后，几乎不可避免地破坏α片段的编码，使得带有重组质粒的LacZ-细菌形成白色菌落。这种重组子的筛选，称为蓝白斑筛选。38、在质粒DNA转化大肠杆菌感受态细胞时，如果将用来浸泡玻璃棒的酒精引燃起火该如何处理？用水打湿的毛巾，着火时用毛巾盖上就行了39、卫星菌落出现的原因是什么？该如何避免？（1）卫星菌落是氨苄降解后生长的杂菌。可能是感受态细胞的问题也可能是转化过程出现操作失误例如未在冰中进行转化，感受态在常温下放置过久失活，转化后摇菌时间过短，或者摇床速度过慢，没有把菌摇起来，如果不是转化过程出现的问题就要进一步考虑连接是否正确，连接时间12~16h，体系一般6ul-10ul，目的片段：载体一般1:3~1:10.（2）可以将培养时间控制在12h-16h 之 间 ，或者更换抗生素为羧苄青霉素40、影响所制备感受态效率的因素有哪些？（1）大肠杆菌生长状态（2）氯化钙浓度（3）冰上放置时间（4）保存温度41、转化后为什么要温育1小时，为什么加入的是无抗培养基？（1）温育就是让感受态恢复一下状态，以及一些相关抗性基因的表达。毕竟从-70℃环境中取出，需一段时间适应才可转化。（2）因为细胞比较脆弱，加无抗培养基是为了让细胞生长，促使在转化过程中获得的新表型得到表达。42、如果实验中对照组本不该长出菌落的平板上长出了一些菌落，你将如何解释这种现象？（1）操作过程仪器、器皿等不是无菌的，出现了一些杂菌和杂DNA的污染（2）细菌在感受态时发生了一些自然变异，对所加的抗生素有一定的抗性，所以长出一些菌落（3）所加的抑菌抗生素浓度不够，不能够抑制住细菌的生长（4）一些实验误差，错将菌液放错43、在转化实验中，实验组和对照平皿应有什么样的结果？如何解释这个结果？实验组中长出菌落而对照组中无任何菌落生长44、在学习制备感受态细胞时，为什么要保证细胞密度<108/ml？甘油的作用是什么？细胞生长密度以刚进入对数生长期时为宜，密度过高或不足均会影响转化效率，一次要保证细胞密度<108/ml。甘油的目的是防止水在冻结过程中产生过大的冰晶损伤细胞，抑制大肠杆菌生长，以便保存。45、通过分子生物学实验，你认为自己掌握了哪些实验技能？你对分子生物学实验有哪些建议与意见？

近几年的高考或平时的考题中时有对生物模型的考察，新课程标准将对生物模型的分析与建构作为能力要求。通过概念图解、细胞亚显微结构、生物学过程图解等概念模型或物理模型的分析与建构能较好地考查考生分析、获取与处理信息的能力。但是许多同学分不清各种生物模型，下面我们来简单谈谈生物模型，帮助大家把这个问题解决。模型是为了方便人们理解某一研究对象而做的一种简化的概念性描述，运用模型解释复杂的研究对象的方法称为模型方法。有的借助于具体实物，有的通过抽象的形式来表达。细胞膜的流动镶嵌模型高中生物模型主要讲到有三种，分别是物理模型、数学模型、概念模型，它们的概念如下：物理模型以实物或图画形式直观地表达认识对象的特征，这种模型就是物理模型。课本上出现的主要有：必修1的“细胞膜的流动镶嵌模型”，“真核生物的三维结构模型”，必修2的“DNA分子双螺旋结构模型”等。制作细胞模型DNA分子结构m's'tu有的题目问到，在用显微镜观察细胞时给它拍一张照片是不是物理模型？注意照片不是物理模型。在人教版必修1第56页就有一个判断题：拍摄洋葱鳞片叶表皮细胞的显微照片就是建立细胞的物理模型。（ 教参答案：错 ）。数学模型是指用来描述一个系统或它的性质的数学形式，这里的数学形式可以是数学公式，也可以是数学曲线图的形式。在教材中出现的主要有：酶活性受温度（PH值）影响示意图（曲线），不同细胞的细胞周期持续时间（图形），“J型”种群增长的数学模型N t = N0 λ t （数学公式）、种群基因频率变化的数学模型（数学公式）等。种群J型增长模型概念模型是指以文字表达来抽象概括出事物本身特征的模型，以命题的形式显示概念间的意义联系，并用具体事例加以说明，来展示概念间层级结构的示意图。其主要目的和作用是理清生物学概念之间的独立关系、从属关系，使分散的生物学概念系统化。在教材中出现的主要有：对真核细胞结构共同特征的文字描述、光合作用过程中物质和能量的变化的解释、达尔文的自然选择学说的解释模型等。自然选择学说解释模型对于生物模型，同学们只要把书本上的例子记住就可以了，考试的例子基本来源课本，所有对这个知识点也不需要过多的深入探究。

细菌看起来很简单，但它们的内部结构可能会令人惊讶地划分开来。打开一本几十年前出版的基础生物学教科书或一本几个月前出版的基础生物学教科书，两者都将以同样的方式定义两大类细胞：真核生物有一种称为细胞器的膜结合区，其中包括一个细胞核，它们存储自己的遗传信息，而原核生物则没有。这种区别甚至体现在他们的名字中：在希腊语中，“真核生物”的意思是“真正的内核”(指细胞核)，而“原核生物”的意思是“内核之前”。正如进化的故事通常所说，最早出现的是原核生物：古细菌和细菌，它们通常被想象成没有复杂结构的简单的酶袋。然后，15亿多年前，真核生物进化了，标志着前所未有的细胞复杂性的出现，并永久地改变了地球上的生命，使动物、植物、真菌和原生生物得以崛起。真核生物与它们的前辈有很大的不同，从一个完全的原核生物世界到一个包含真核生物的世界的转变常常被描述为突然的和爆炸性的。但这种说法忽略了这样一个事实：在过去几十年里，研究人员一直在悄悄地揭示原核生物内部的许多复杂结构，包括膜结合细胞器。真核生物都有一套共同的细胞器，与之相反，不同的原核生物群体展示了它们自己的特殊区域。1979年发现的一种细菌细胞器，本质上是一个包裹在脂质包裹中的小磁铁；另一种宿主有一系列对能量代谢至关重要的反应；还有一些作为营养物质的小储存单元。而随着科学家们在原本应该很简单的细菌细胞中发现越来越多的细胞间隔，这个名单只会越来越长。澳大利亚昆士兰大学的微生物学家John Fuerst说：“换句话说，细菌要复杂得多，它们与真核生物在生物学上的相似性可能比人们过去想象的要多得多。”这些细菌中存在的细胞器，加上它们与真核生物中常见的细胞器有着有趣的相似之处，促使科学家们修正了他们对细胞复杂性进化的看法——所有这些都为探索细胞复杂性的基本原理提供了新的方法。一个新的目录加州大学伯克利分校的微生物学家阿拉什·科梅里说：“从历史上看，人们对细菌细胞中具有特定功能的细胞间隔的了解由来已久，可以追溯到19世纪。”然而，虽然真核细胞器已经被详细研究了几十年，但直到最近才有可能在原核生物中做到这一点。细菌很小：比典型的真核细胞小几个数量级，有时甚至比真核细胞的细胞器还要小。这使得分离和分析细菌隔间变得极其困难，从而了解它们是什么，以及它们在做什么。(古生菌在20世纪70年代才被确认为一个独特的原核生物王国，它受到的审查甚至比细菌还少。)更好的成像技术最终开始让这类研究变得更容易。磁旋体细菌(上图)的电子显微图揭示了它用来导航的磁小体链。每一个磁性颗粒周围都有一层脂质膜(底部的特写镜头)。这些结构，是研究最好的原核细胞器之一，允许细菌通过它的水环境导航。研究最好的细菌细胞器之一是磁小体，它是一种圆形结构，在其脂质双层膜内形成磁性颗粒。这些细胞器是水生“趋磁”细菌能够沿着地球磁场垂直航行，到达它们赖以生存的低氧深处。Komeili和他的同事们一直在识别与磁小体如何构建、维持以及随后在细胞后代中分裂有关的基因和蛋白质。“从表面上看，”科梅里说，“很多这样的活动，甚至它们的样子，都让人想起真核细胞构建细胞器的方式。至少，它们的功能与某些动物(包括鲑鱼和信鸽)探测磁场的能力相当。在今年4月发表的一篇论文中，研究人员报告称，一种原生生物通过与趋磁细菌的共生关系实现了这一功能。但是磁小体并不孤单。科学家们在寻找其他东西的时候，偶然发现了大量其他奇怪的细菌隔间。虽然这些细胞器中的许多可能不是严格意义上的细胞器——细胞器必须是与细胞膜完全分离的脂结合结构——但其中一些确实符合要求。诱人的例子出现在一组卵形水生细菌中，它们被称为普朗克真菌。某些种类的普朗克真菌含有一种膜结合的细胞器，称为anammoxosome，它能隔离产生氮的化学反应和有毒介质。Anammoxosomes就像细菌的能量工厂，就像真核生物中的线粒体一样，尽管Anammoxosomes不像线粒体那样是共生体的残余。另一种普朗克体多年来一直是争论的焦点。几十年前，富尔斯特等人的二维成像似乎表明，蒙昧宝石菌的DNA被一层膜包围，这立刻让人想起了真核生物的细胞核。这些结果引起了人们的质疑——成像似乎表明细胞间隔并不是完全封闭的，这意味着它不符合细胞器的定义——但专家们仍然对这些细菌感到兴奋。它们拥有迄今为止在原核生物中见过的最复杂的内部膜系统，它们包含的蛋白质在结构上类似于那些形成并维持真核生物膜的蛋白质。它们似乎也有真核生物特有的过程，比如消化细胞内的营养物质和合成甾醇分子。“问题是，我们基本上对(这个膜系统)一无所知，”西班牙安达卢西亚发展生物学中心研究普朗克真菌的微生物学家达米安·德沃斯说。“对于它的作用，它是如何作用的，以及涉及的分子是什么，我们的看法仍然非常非常有限。”电子显微图(顶部)和三维重建(底部)的细菌黑暗宝石菌显示，它的细胞膜上有很深的囊泡(蓝色)，似乎隔离了它的遗传物质(黄色)，这让人想起真核生物的细胞核。该物种和其他普朗克菌具有迄今为止在原核生物中观察到的最复杂的内膜系统。细菌似乎也有各种各样的封闭结构，这些结构不是由脂质膜而是由蛋白质外壳结合而成。以羧基为例，它在细菌中独立进化了两次，以固定碳。它们和更小的、自组装的纳米隔间具有多面体结构，看起来惊人地像病毒衣壳，即包裹病毒基因组物质的蛋白质外壳。目录越来越长：Komeili和他的同事最近发现了一种新的脂结合细胞器，它可以积聚铁，他们称之为铁素体。细菌似乎拥有大量这样的细胞器，更多的细胞器还有待发现。科学家们现在开始探索这在真核生物进化的背景下意味着什么。他们希望在不断增长的结构列表中建立直接的进化关系，或者精确找出那些对划分和复杂性是独特和必要的因素。细胞核作为进化的后来者关于真核生物如何进化的问题往往围绕着各种细胞创新出现的顺序，以及“在第一个真核生物进化之前，有多少特征实际上是古老的，存在于古生菌和细菌中，”福尔斯特解释说。两个主要的里程碑定义了真核生物的起源。其一，与他们名字的“真正内核”含义一致的是，细胞核作为他们DNA的容器出现。另一个是线粒体的形成，线粒体被认为曾经是一种自由生活的细菌，被古细菌的祖先吞噬。专家们对这些事件的最可能顺序和相对重要性存在分歧。有些人认为获得线粒体是引发真核生物进化的根本变化。另一些人则认为真核生物的进化正在进行中，一种复杂的膜装置(可能包括细胞核)已经存在，有助于线粒体前体的吸收。在我们认为是细胞核的可识别特征出现之前，真核生物谱系可能已经很好地成为一个独立的实体。没有人知道在细菌中看到的结构是真核生物细胞器进化的原始的中间步骤，还是独立于真核生物进化的独立创新。答案有可能因每个细胞器而异。但即使细菌和真核细胞器完全独立进化，原核结构也可能有助于理解真核结构。今年4月，当两名研究人员提出一个有趣的论点时，这种可能性得到了强调。他们认为，原子核的形成比人们普遍认为的要晚得多。洛克菲勒大学的细胞生物学家、该论文的共同作者之一迈克尔·鲁特说，“我们提出，实际上，在真核生物进化的大部分过程中，我们今天所知的细胞核并不存在。”他和他在英国邓迪大学的同事马克·菲尔德指出，核孔复合体(细胞核和细胞质之间的通道)由两种蛋白混合而成，这两种蛋白分别存在于其他膜结构中。在进一步分析的基础上，他们提出了一个年表，其中“在我们所知的细胞核形成之前，内膜系统就已经分化并专门化了，”鲁特说。与此同时，线粒体的获取可能是并行发生的——所有这些都意味着从古细菌到最后的真核生物共同祖先的缓慢、逐步的进展。在这一过程中，许多中间真核生物会缺乏细胞核和其他复杂的特征。阿尔伯塔大学的进化细胞生物学家乔尔·达克说:“在我们认为的细胞核的可识别特征出现之前，真核生物谱系可能已经在成为一个独立实体的道路上走得很好。”这意味着“现代真核生物的祖先很可能拥有简单的内部膜结构，与原核生物中发现的简单结构可能相距不远，”新西兰奥克兰大学生物学家安东尼普尔说。他补充说:“这确实提出了一个问题，即是否有任何(原核结构)与真核生物进化早期阶段的这幅图具有某些功能上的相似性。”此外，如果原核生物构建和维持这些结构的方式与真核生物不同，那么科学家就可以更有信心地确定如何以及为什么会出现分隔。“它把真核发生带出了特殊的一次性环境，”Dacks说，“进入了一个真正伟大的科学问题的领域，这个问题可以被很容易地解决。”超越投机的一步当划分被认为是真核生物的一个独特特征时，专家们常常被迫推测它是如何产生的，生物物理的限制是什么，以及它可能具有什么选择优势。“这就是这些原核生物变得非常有趣的地方，”普尔说。“如果它们表现出一些特征，甚至与我们在真核生物身上看到的特征略有相似，那么我们就可以从另一个角度来拓展问题和攻击:在什么条件下，分隔可能会带来一些好处?”还是说根本就没有任何好处?”Dacks说，细菌病例“表明有多种方法可以做到这一点，而且这样做可能具有强大的进化优势。”如图所示，anammoxosome是一种细胞器，它为细菌提供能量，就像线粒体为真核生物提供能量一样。尽管这两种细胞器功能相似，但它们的起源却完全不同。这当然似乎是与能源生产:anammoxosomes独立进化的一些种类的细菌和真核生物中线粒体标志的“能量代谢的划分有利于细胞,”劳拉·Niftrik说,荷兰内梅亨大学的微生物细胞生物学家研究anammoxosome。“在原核生物和真核生物中，你都能看到一种趋势，那就是为了更好地控制某些性状或功能，要把它们分成不同的部分。”普尔想看看这种趋势是否会延伸到基因组信息的区域化。他说:“我们真的不知道为什么将遗传物质分隔开来是一个好主意，也不知道这是否是个好主意。”但通过在不同类型的生物体中——真核生物、普朗克体膜系统，甚至在巨型病毒中——进行研究，他认为，研究人员可以开始勾勒出划分的驱动因素，以及可能产生这种划分的条件。(至少，似乎存在一定的生物物理限制:例如，似乎需要一种特定的蛋白质融合来操纵细胞膜。)这项研究不仅表明，生命之树的各个分支之间的划分比人们想象的更为普遍;这也表明，这种复杂性并不是引发真核生物进化所必需的关键创新。Komeili推测，在真核生物中，分隔作用并不一定是“需要打开的锁，才能给你带来更复杂的细胞”。因此，“它不需要以特定的方式来完成。”相反，真核生物的特征很可能是一个长期的、渐进的趋势的一部分，正如鲁特在核孔复合体上的工作所证明的那样。“这向我们展示了逐步进化是可能的，”德沃斯说，“而不是从一无所有到一切的巨大爆炸式变化。”通往答案的另一条路一些研究人员正在走一条不同的道路。明尼苏达大学合成生物学家凯特·阿达玛拉和她的同事正在用一些基本的内部组织构建合成细胞。到目前为止，她说，“我可以告诉你很多不会产生细胞器的东西。其他人也在进行类似的项目，比如尝试制造只含有蛋白质成分的细胞。Komeili和他的同事们希望利用他们对磁小体和其他细菌细胞器的研究，找出如何操纵细胞膜，并改变它们的功能，用于新的应用，包括识别肿瘤和清除有毒物质。不过，与此同时，密歇根大学(University of Michigan)的分子生物学家安东尼·维奇亚雷利说，“我教的是微生物学入门课程，我在课堂上要用的教材仍然说，细菌没有细胞器。”现在是“修正膜结合细胞器仅限于真核生物的教条”的时候了。但现在不再是这样了。”考虑到所有的生命都是相互关联的——无论是在过去的进化中，还是在目前的共生关系中(想想人类肠道中的所有细菌)——这种对进化历史的新理解可以给我们提供更多关于我们来自何处的线索。至少，“人们开始意识到，环境中存在着更多的多样性，”Dacks说，“而那些美好而干净的故事已经不再适用了。”

生命是个神秘又迷人的话题，我们似乎每个人都了解，却又没有那么熟悉。我们从何处来，又将往何处去？人类和其他生物之间，有哪些相似又有哪些不同？就让这5本生物学著作，带你懂得生命的密码。01《上帝的手术刀》王立铭这本书的作者是浙江大学教授、神经生物学家王立铭老师。王老师用妙趣横生的笔触，给我们讲述了人类探索基因编辑的历史。从孟德尔的豌豆，到双螺旋的结构，我们对于遗传、基因、DNA的认识越来越清晰，生物学家们不甘止步于此，他们更希望掌握为基因编程的技术，这样，我们就能从根本上消灭很多疑难杂症。从 1990 年开始，就已经不断有科学家开始进行尝试。在这之后将近三十年的时间，虽然大众还对于这个领域有些陌生，但是其实学界已经实现了翻天覆地的突破。更加难得的是，王立铭老师在介绍这些突破时，也不讳言伴随而生的种种乱象。有的科学家最后被证实欺世盗名，有的科学家坚持竖起来技术壁垒，也有风靡一时的技术，最后其实只是为了某家公司上市而打造的一个神话。面对未来，基因编辑的挑战只会更多，拥有绕不过的，是科学与伦理的问题，多大程度上的基因编辑，才是尊重生命，而不是亵渎人类，这条红线应该画在哪里？科学家为这个问题依然争论不休。虽然有那么多问题，可是我们对生命密码的认识不会停止，基因编辑的技术也会越来越成熟，我们可能已经站在一个激动人心的时间点，也许在有生之年，我们将目睹神话的诞生。我们站在时代的车站，等着名叫未来的列车到来。02《生命是什么》王立铭一部充满「野心」又易读的科普书。作者依然是浙江大学教授，神经生物学家王立铭老师。生命到底是什么？那些因素构成了生命？每一种因素都是如何形成，又是如何被人类认识的？王立铭老师用生物学家的专业视角，用一本书回答了这些大问题。同时，作者又不囿于生物学的范畴，不执着于去讲那些组成我们生命的「硬件」，更深入到「软件」的部分，人类的感知、学习、意识和自由意志，甚至讨论到了灵魂的问题。关于每一部分的讨论都非常诚恳，我们目前了解到怎样的程度，还有哪些没有被了解，哪些猜想已经被证伪，而又有哪些还尚需时日验证，都给出了客观的答案。最后要感慨一下，科普作家们真的越来越会写作了，这本书中不仅有知识性，文章的编排还颇有戏剧感，序言没有从我们的身边或者大自然讲起，而是一下拉到了银河系的尺度，梳理了人类寻找和猜想外星生命的历程。在当下这个时间节点，在我们的认知范围内，地球依然是漂泊在广阔宇宙中唯一的诺亚方舟。这样一场序幕之后，反过来再看地球上数十亿年生命演化的旅程，就更有一番动人之处。03《自私的基因》理查德道金斯去年我做了一个基因测试，结果显示我体内有3.2%的基因来自尼安德特人。这个结果让我特别惊讶，因为尼安德特人在至少两万年前就被我们的祖先智人彻底消灭了。可是他们的基因却顽强地留存了下来，跟在欧亚大陆的大多数人身上，直到我们也灭绝的那一天。这正好符合《自私的基因》这本书想要呈现的主题：从进化论的角度来看，基因是最基本的存在单位，生物个体、群体，都不过是临时组合而成，承载基因的生命机器。这本书的书名可能会让大家有一些误解，以为我们体内有某种基因是专门把我们变得自私，实际上作者想说的是，基因的本质就是自私的，它的唯一目的就是最大限度的去复制，可以一直流传在这个世界上。只不过为了能更好地复制和流传，承载基因的生命机器就需要维持一个尽量好的性能，所以生物们不断演化，适应着世界，争取变得越来越健康。从自私基因理论出发，再去看生物的行为，天敌之间的攻与防、同类之间的和与战、亲子之间的爱与抛弃、两性之间的亲近与疏离，就都有了答案。另外不得不感慨一下，外国作者写科普的功力。这本书的第一版距离今天超过40年了，当时让大家感觉石破天惊的理论，现在已经成为常识，可是这依然没有减弱这本书给人的吸引力。科普往往面临一种两难，你拿出的理论最好足够简单，让大家都能轻松理解，可是简单的理论往往又不能解释这个复杂的世界。所以在确定性和开放性之间，在简洁和全面之间，在故事性和科学性之间如何找到那个平衡点，是科普作家们会很发愁的事情。在这方面，这本书堪称典范。值得所有知识类写作者好好拆解作者讲道理的方法。04《生物与非生物之间》福冈伸一非常好玩的一本生物学科普书，作者福冈伸一本身就是一位分子生物学专家，所以观点自然非常专业，而且作者特别擅长用讲故事的方式，所以整本书读起来一点不会感觉很枯燥。尤其是书中前半段，与其说是DNA发现之旅的科普，不如说是生物学大神们的八卦，DNA的知识原理大部分你能从其他书中读到，不过那段一波三折的发现故事，和每位生物学家各自不同的人生也能让你津津有味地读下去。到了这本书的后半部分，进入到了作者参与的领域，知识性开始变强，也越来越贴合这本书的书名，生物与非生物之间。是啊，人也好，牛羊也好，和石头当然是截然不同，可是当我们把生物与非生物的颗粒变得越来越小，他们之间的界线就开始变得越来越模糊，甚至可能只有一步之遥。这本书最后也难以给出一个答案，到底生物和非生物之间，是怎样一个清晰的界线，可是作者用他的亲力亲为加生花妙笔，带我们去看了目前走在最前边的科学家们，对于这个问题，已经有了怎样的发现。另外，对于今后致力于科学研究的学子们，这本书也有很高的参考价值，比如作者专门写了一节叫《博士后的悲惨生活》，似乎就很值得你们好好阅读。05《汪老师的植物笔记》汪劲武一本写给普通人的植物指南。汪劲武先生是北京大学生物学的教授，60多年来一直在做植物学的研究和教学工作。这本书如书名所说，就是他为几十种植物所写的笔记。每一种植物，都有照片和形态特征指南，有了这本书，你就可以下次春游时，指的各种花侃侃而谈了。每种植物，汪老师附上了自己的一段笔记，每一段笔记，则像是有趣的小散文，有的是追忆过去时候对于这种植物的记忆，有的是关于这种植物最神奇的特性，有的是关于这种植物的一段典故。特别喜欢这样的书籍，有专业又有温度，让我们能沉浸到科学中，也能留恋在生活的美景中。01 到 05，哪本书让你最感兴趣，在留言里写下数字吧。

一、学习生物要领问题1：生物要记吗?爱智康刘伸琴老师：必须要记，不论哪个学科，识记都是第一步的，想想你小时候学1 1=2，也还要记好几遍呢。问题2：老师为啥不回我啊，我想找做笔记的方法啊啊啊爱智康刘伸琴老师：不好意思啊，刷屏太快了，老师没看见。做笔记的话，首先你得有个笔记本。开个玩笑。做笔记的正确姿势：①标题要统一，比如说细胞的分子组成是一级标题;那么有机物和无机物就是二级标题，蛋白质、核酸就是三级标题等等，这样是为了便于理解知识点之间的包含关系;②格式要清晰，比如说标题顶格写，内容要缩进，这样的目的是为了层次分明，复习的时候好找到位置;③要有区分度，对于一些重点、难点、易错点要用不同颜色的笔进行标注，这样的目的，你肯定是知道的，为了醒目啊。祝学习顺利!问题3：老师您好，生物如何提高呢?爱智康刘伸琴老师：高考60分是一个大部分学生通过努力都能拿到的一个分数，首先，基础题不要丢分，比如说选择题的大部分，基本就是考查书上知识点识记的，这部分背下来就能做对，不要丢分。第二，填空题的头两问一般也是问基础知识点，这部分也是背下来就能得分。这两部分的分都拿到，你起码有40多分了。信息题部分有一部分是比较基础的推导，如果你基础知识点都能拿到40多分，基础推导一般来说也能得大部分的分，60分就有了。问题4：考试的时候总是错一些特别不应该错的减了好多分，一看就知道怎么错的 怎样避免不必要的失分呢爱智康刘伸琴老师：考试不要太着急，不要看着题目相似想当然就觉得是在考查某个点，一定要好好读完题目再作答。问题5：当初开始复习生物的必修一时觉得自己很有感觉，而现在对生物的热情和自信度下降得很厉害。老师您有什么胶囊可以帮帮我吗?爱智康刘伸琴老师：蓝瘦，香菇胶囊。继续战斗吧，少年。必修一除了代谢和分裂，其他部分靠识记的较多，建议每天背一点。分裂和代谢把过程背熟，大部分题型也是没有问题的。问题6：高考考纲规定生物考试范围多大?爱智康刘伸琴老师：每个省会略微有些差别，大体上相同，考试范围为必修1、2、3和选修1、3。问题7：请问如何能学好生物呢爱智康刘伸琴老师：生物是门实验类学科，需要识记的现象和生理过程较多，被称为是理科中的文科，虽然要取得需要很多条件，但是识记永远是第一位的。建议先从基础做起，把该背的背了，做好了第一步，咱们再来谈进阶的事情。问题8：学习生物这个学科有什么要注意的吗?爱智康刘伸琴老师：生物这个学科就得靠背，背得越熟越好，背下来了，分数就上去了。问题9：生物怎样学爱智康刘伸琴老师：生物作为一门实验类学科，需要识记的知识点较多，第一点一定要背，背是王道，背了才能推理，背了基础题的分都有了。先把第一步做到，咱们再来谈谈后面的事情。问题10：老师我生物现在35分，高考想打70现在应该怎么做爱智康刘伸琴老师：先抓基础，把那些背了就可以得分的地方先掌握，比如说细胞分子组成、细胞的结构、生命活动调节部分等都属于背下来就能做对的地方，在高考里面考频也很高，分值也高，何不从这些地方入手。问题11：高考生物该做多长时间，怎样提速呢?爱智康刘伸琴老师：像北京理综生物是5道选择 3道填空，一般是建议学生控制在35分钟，平时练习，建议控制在30分钟。想提速的话平时练习一定要计时，遇到不会做的要懂得舍弃。问题12：生物专业科研方面哪些较好呢爱智康刘伸琴老师：一般来说分子生物学、生物化学、基因研究所等都不错，总体来说植物方面做农作物育种的较多，动物方面做基础研究和疾病治疗的较多，微生物方面做药的较多，跨学科的生物物理、生物信息也都不错，关键看你想学什么。问题13：请问老师生物记不住，知识太繁琐，咋办爱智康刘伸琴老师：一遍记不住，那么请多记两遍。经过调查发现，记不住一般有2个原因，一是记的次数不够多;二是记的时候不用心。不论是前者还是后者，都涉及到学习习惯和态度的问题，你要先问问自己愿不愿意为了学好生物放弃你玩的时间或者是别的时间。如果你肯定以及一定愿意，那么记住是迟早的事情。问题14：老师，我现在成绩不好，挺着急的，请问我该怎么提高我的成绩爱智康刘伸琴老师：这么看来基础很需要加强，建议各科先抓基础。生物的基础题主要考背和练，把该背的背了，比如说各种细胞器的功能，把该练的练了，比如说模块练习题，历年期中试卷题。先做到这些，基础分拿到手，成绩也就上去了。问题15：老师，我现在高二，生物不及格，对生物没兴趣，还能提升吗爱智康刘伸琴老师：只要努力，什么时候都不晚。你才高二，现在努力完全来得及。没有兴趣，如果有目标，为了这个目标去奋斗也行。问题16：想要研究生物高考生物要多少分爱智康刘伸琴老师：自己研究是一种锻炼自学的能力，是非常值得支持的一件事情。请一定要坚持做下去，不要流于想法。问题17：实验题不知道应该看什么，无从下手，咋办爱智康刘伸琴老师：实验题的正确解题步骤：①找实验目的;②找自变量因变量;③找实验组对照组。接着分析实验结果就可以答题了。找准方法，答题不难。二、遗传问题问题18：染色体的对条个的区别爱智康刘伸琴老师：1对染色体=2个染色体(染色体用个数表示，一般不用条表示，单位啊)，如果是染色体上包含姐妹染色单体，则1对染色体=2个染色体=4个姐妹染色单体，问题来了，等于几个DNA?等于几条脱氧核苷酸链?问题19：比如2n=8是什么意思爱智康刘伸琴老师：2代表有2个染色体组，n代表一个染色体组有4条染色体。问题20：连续分裂的细胞是什么意思?比如一个细胞分裂成了两个，这两个又可以继续有丝分裂成四个，那么原来的这个细胞就是连续分裂的细胞吗?如果这个细胞分裂后的两个中，有一个分化了而另一个能继续分裂或者两个都分化了，那么这个细胞只能进行第一次分裂，它还算连续分裂的细胞吗?爱智康刘伸琴老师：比如一个细胞分裂成了两个，这两个又可以继续有丝分裂成四个，那么原来的这个细胞是连续分裂的细胞。如果这个细胞分裂后的两个中，有一个分化了而另一个能继续分裂，原来的细胞还是叫能连续分裂的细胞。连续分裂指的是只要这个细胞的后代能在继续有丝分裂，即为连续分裂。问题21：是否无论分裂哪个期只要有几对一样的染色体就有几个染色体组?爱智康刘伸琴老师：是几个，不是几对。比如说二倍体生物有丝分裂后期长一样的染色体有4个(2对)，那么是四个染色体组，而不是2个喔。问题22：关于DNA标记题有哪些公式呢请分下类，谢谢爱智康刘伸琴老师：首先，对公式进行分类不是一个科学的学习方法，关于DNA标记问题，考点永远在DNA复制和分裂这一部分，你所有的计算都是围绕这两个点进行考查的，与其总结那么多公式，不如好好理解考点，掌握解题的方法才是最关键的。关于这一块的计算题型虽然较多，比如说考查复制需要核苷酸的问题，标记DNA或者标记的染色体的占比问题又或者是标记的脱氧核苷酸链数问题，所有的计算都离不开DNA的半保留复制，你理解了半保留复制，所有的题目都迎刃可解。至于具体公式，我看得出来你是会的。还是建议，背那么多公式，不如掌握知识点的本质，以不变应万变。问题23：DNA2n=8被标记后复制两代后子细胞所含被标记的有几个爱智康刘伸琴老师：首先，你的题目信息不全，我们暂定为一开始DNA的两条链都是被标记的，置于不含放射性原料的培养基中培养。接下来你得看是什么分裂，如果是有丝分裂，则为0~8条，若为减数分裂，则为4条。问题24：是否无论分裂哪个期只要有几对一样的染色体就有几个染色体组?爱智康刘伸琴老师：数染色体组数不用看时期，只需数一样的就可以，这个点是对的。问题25：有大液泡的植物细胞为什么不能分裂呢?还有大液泡和液泡有什么区别?液泡只存在哪里?爱智康刘伸琴老师：有大液泡的细胞标志着这个细胞成熟了，也就是长大了，成熟了的细胞是不能再分裂和分化的，就像人长大了就不能再长高和发育了一样。大液泡顾名思义就是很大的液泡，一般成熟的植物细胞有中央大液泡。液泡没有只存在这个说法，液泡通常是植物细胞和酵母菌有，动物细胞一般没有。问题26：有丝分裂间期的DNA复制和蛋白质合成的时间先后顺序是如何的?爱智康刘伸琴老师：有丝分裂的间期又分为G1(蛋白质合成)、S(DNA复制)和G2(蛋白质合成)三个时期，蛋白质合成是贯穿始终的，只有S期主要进行DNA复制。问题27：所有植物的叶肉细胞都不能分裂吗爱智康刘伸琴老师：在高中生物，认为叶肉细胞是高度分化的体细胞，不能进行分裂和分化了。问题28：为什么说单倍体生物体细胞没有同源染色体?爱智康刘伸琴老师：这么说是不准确的。单倍体指的是由配子直接发育而来的个体，比如说六倍体小麦的花粉，通过花药离体培养，得到的就是单倍体。但是这个单倍体是有3个染色体组，是有同源染色体的。问题29：有丝分裂和减数分裂看得我想吐都记不住.做题感觉复习的知识都记不起来.求告诉我有丝分裂和减数分裂做题技巧看着就头疼爱智康刘伸琴老师：做题技巧一定是要针对不同的题型的，如果要说通用的技巧，那就是一定要看清楚横纵坐标。