在酵母菌细胞进入G1期到达G1期检验点时，该检验点通过比较细胞质体积与基因组的大小，决定是否让新合成的G1周期蛋白与Cdk结合，激活称为启动点激酶（start kinase）的二聚体引擎分子。即在G1期，随着细胞的生长，细胞的体积增大到一定程度而其DNA总量仍保持稳定，G1周期蛋白便与Cdk结合，激活启动点激酶，使周期性细胞通过G1检验点进入S期，DNA的复制便开始启动，G1周期蛋白接着便解离和自我降解。但是，如果G1检验点检查该周期性细胞不具备进入S期的条件，这时这些细胞便进入G0期。

完成了DNA复制后进入G2期的细胞首先开始逐渐积累M周期蛋白，该周期蛋白与Cdk结合形成称之为有丝分裂促进因子（mitosis-protomoting factory，MPF）的二聚体。最初，MPF在其磷酸化之前并没有活性。当非常少量的MPF被磷酸化以后，它们具有正向反馈调节作用，即少量磷酸化的MPF反过来可以增强催化MPF磷酸化的酶活性，促进细胞内被激活的MPF浓度急剧增加，最终导致细胞通过G2检验点的检查，进入M期，有丝分裂过程开始启动。

细胞进入M期以后，MPF可进一步催化核小体组蛋白H1磷酸化，再使核纤层蛋白和微管结合蛋白磷酸化，促使核纤层结构解体，从而促进纺锤体组装及染色单体的分离，保证一系列有丝分裂的正常进行。

M期的时间长短取决于活性MPF浓度变化，因为MPF本身会使二聚体上的周期蛋白自我降解。虽然Cdk的浓度始终不变，但新合成的M周期蛋白降解后，活性MPF浓度减少到一定程度，M期结束，有丝分裂过程完成，细胞有开始下一次以G1期为起点的周期循环。

第四章

1 生物代谢的本质是什么?

生物代谢就是发生在生物体内的由酶控制的全部化学反应和能量的转化过程。

2．请从热力学原理出发，讨论为什么生命活动需要不断地输入能量。

热力学第一定律告诉我们能量是守恒的，生命体自身不能产生能量，所有的能量来源与外部的输入。而根据热力学第二定律的描述宇宙或系统的各种过程总是向着熵增大的方向进行。事实上，生命一直与热力学第二定律．即与自发过程作着斗争。对于细胞和生命体而言，

需要不断的输入能量，否则系统的有序化的程度就要下降。熵不断增加的结果就是细胞或者生命体的死亡。

3．放能反应与吸能反应有什么区别?哪一种反应能够自发进行?为什么?

在一个反应中，如果产物比反应物含有更少的自由能，这个反应便趋于自发进行。自发反应可释放自由能，称为放能反应。相反，另一些反应需要从外界输人自由能才能进行，称为吸能反应。

热力学第二定律指出，系统的各种过程总是向着熵值增大的方向进行。放能反应能够使细胞内熵增大，所以会自发的进行。

4．什么叫活化能?为什么酶具有高的催化效率?

酶是一种生物催化剂。它与普通催化剂一样，是通过降低反应所需的活化能促进细胞代谢的生化反应的，但是酶比普通催化剂有更高的催化效率，这是由酶分子的特殊结构所决定的。影响酶高催化效率的有关因素有：邻近定向效应、底物的变形与诱导契合、共价催化、酸碱催化金属离子催化和活性部位微环境。

5．根据酶的特性和催化原理说明蛋白质空间结构对于功能的重要性。

酶的高效性、专一性等特点均与酶的空间结构有关。在一定的构象下，酶才能形成底物结合部位和催化反应的活性中心，使酶与底物专一性结合，并在反应活性中心降低反应活化能，使反应更易进行。如果失去空间结构，酶将失去催化活性，因此一定的空间结构是蛋白质执行其生理功能所必需的。

6．为什么说细胞呼吸与汽油的燃烧在本质上是—样的?

细胞呼吸和汽油燃烧都是一种氧化反应，在能量本质上是相同的，只是底物的种类不同。可以用一个通式来表达这两种反应：有机化合物+O2→CO2+能量

7．简述细胞呼吸各阶段化学反应反其发生的部位。

有氧细胞呼吸的化学过程大致可以分成以下几个阶段：

第一阶段为糖酵解。将一分子葡萄糖分解成两分子丙酮酸。反应发生在线粒体外的细胞质中。

第二阶段为丙酮酸氧化。丙酮酸氧化为乙酰辅酶A，并释放一分子C02。反应在线粒体中进行。

第三阶段为三羧酸(Krebs)循环。将乙酰辅酶A氧化为CO2并产生NADH、FADH2和GTP。反应发生在线粒体的基质中。

第四阶段是电于链传递的氧化磷酸化。将NADH、FADH 2的还原型电子传递给氧，并产生ATP。反应在线粒体内膜上进行。

8．将叶绿体置于pH为4的酸性溶液里，直到基质的pH也达到4．然后将叶绿体取出，再置于pH为8的溶液里，这时发现叶绿体开始合成ATP。请解释上述实验现象。

由于叶绿体的基质pH值为4而外界溶液的pH值为8，造成叫绿体内外的质子浓度差．即跨膜的氢离子梯度，而这一浓度梯度导致质子顺浓度梯度从叫绿体内经ATP合成酶出到外界溶液中，这个过程中所释放的能量使ADP与磷酸结合生成ATP。

9．请设计一个实验来证明，光合作用中产生的O2来源于H20，而非来源于CO2。

1818 用O同位素示踪实验。(参见教材①用O同位素标记水中的O元素，检测到光合作用

1818产物O2中含有O，②用O同位素标记CO2中的O元素，检测光合作用产物中的O 2，未发现

18O。则可证明光合作用中的O2来源于H2O。

第五章

1. 为什么孟德尔和摩尔根等科学家提出了遗传因子的概念，却不可能认识遗传因子是由什

么物质组成的？

答：孟德尔和摩尔根使用的实验材料是豌豆和果蝇，它们都是一些非常复杂的多细胞生物，当时人们不知道遗传物质是由什么组成的，而且其研究技术不可能直接从豌豆和果蝇等复杂的生物中获得线索，因此没有人能够想到遗传因子是由DNA组成的。

2 .举例说明伴性遗传现象和基因的连锁和交换现象，并用经典的遗传学作出解释。

性别是由染色体决定的，人类属于XY型，即雌雄染色体异型，性染色体上的基因所控制的性状遗传，必然和性别有一定的关系，即伴件遗传。比如说，如果基因在Y染色体上，则该性状只能遗传给男性；如果在x染色体上且为隐性基因控制的，则一般男性患者比女性患者多。人类最常见的两种伴X隐性遗传病是血友病和色盲。

基因的连锁反应可用果蝇的杂交实验说明．果蝇灰身G对黑身g是显性，长翅L对残翅l是显性，两对性状是处在向一对同源染色体的两对等位基因控制的。如果让灰身长翅果蝇GL／GL和黑身残翅果蝇gl／gl杂交，第一代都是灰身长翅果蝇GL／gl。

若让灰身长翅果蝇GL／gl和双隐性亲本黑身残翅果蝇gl／gl果蝇回交，则出现4种类型的果蝇：两种亲本性灰身长翅GL／gl和黑身残翅gl／gl两种重组的新类型，灰身残翅Gl／gl和黑身长翅gL／gl。出于两对等位基因处在一对同源染色体上，G和L在一条染色体上，g，l在另一条染色体上，染色体到哪里他们就到那里，但由于第一代雌果蝇GL／gl有互换，就是在一部分染色体上的基因之间发生了相互交换，形成了两种新配子，杂交后就产生了两种新类型，由于这两个基因互换比率不大，所以这的种重组的新类型比两个亲本类型少得多。即两个或两个以上的基因位于同一个染色体上，在遗传时，染色体上的基因常连在一起不相分离，即基因的连锁遗传，若出现互换就是不完全连锁。

3．从结构和功能两方面说明DNA与RNA的差别。

两者组成上的差别：DNA中合有胸腺嘧啶，RNA含有尿嘧啶，个别情况下有胸腺嘧啶。DNA的核糖体2位无羟基，RNA的核糖上2位有羟基。核糖的2位羟基对RNA来说，不仅是折叠成固有三维结构的关键因素，也是RNA具有催化作用的重要组成部分。核糖2位羟基是

DNA和RNA在遗传学上的本质差别。

空间结构上与功能的差别：DNA分子是双螺旋结构，进行半保留复制，保证遗传信息的稳定遗传。RNA二级结构为发夹结构或茎环结构，RNA单链局部回折形成2条反向平行的片段，2片段中碱基互补的地方就形成右手双股螺旋，符合A—DNA模型，不互补的地方就形成环状结构。

不同种类的RNA具有各自不同的功能。mRNA是从基因上转录下来去指导蛋白质合成的RNA；tRNA在蛋白质合成过程中运输氨基酸：rRNA是核糖体的组成部分。

4．试解释下述现象：—位生物学家把从人的肝细胞中提取的基因植入一种细菌的染色体中，该基因通过转录和翻译合成蛋白质。然而这种在细菌体内合成的蛋白质其氨基酸序列上发生了很大的变化，与肝细胞合成的蛋白质完全不同。

真核生物基因中包含有不编码肽链的内含子，转录为hnRNA后需要进一步加工去掉内含子，拼接外显子，形成mRNA；而原核生物没有转录后加工的过程，因此转录形成的mRNA里面包含有内含子的序列，同时这些序列也被翻译而合成肽链。

简单说就是肝细胞基因中的内含子也被表达为蛋白质了。

5.在合成蛋白质的过程中，细胞内的什么机制保让一次只增加一个氨基酸到正在合成的肽链上?又是什么机制保证每个氨基酸都处于正确的位置上?

指导合成蛋白质的信息在mRNA上，核糖体每次沿5’→3’方向移动一个密码子的距离，其上的密码子具有连续性，无间隔和重叠现象，因此同一段mRNA序列所编码的肤链序列是一定的。蛋白质合成中，tRNA上面有与mRNA密码子相对应的反密码子，只有携带了密码子所编码的氨基酸的tRNA才能进入的核搪体的P位，进而合成肽链。

6．DNA的两条链的复制步骤有什么不同?为什么不能采取同样的步骤进行复制?

DNA复制合成时，一条链是连续合成，另一条链是不连续合成的。这是因为合成DNA的DNA聚合酶只有从5’→3’方向的合成能力，面作为模板的DNA双链是反向对称的，因此以3’→5’方向的模板合成的是连续链，而以5’→3’方向为模板合成时也必须是等到该链具有一定长度的单链状态时．在其3’端找到一个起始位点合成一段DNA链，因此首先合成的是不连续DNA链，然后再连接起来。

7．请叙述基因中的遗传信息经转录和翻译后在蛋白质中表达的过程，叙述时请正确应用tRNA、氨基酸、起始密码、肽键、反密码子、转录、翻译、核糖体、RNA聚合酶、基因、mRNA、终止密码等词汇。

首先以DNA为模板，转录合成mRNA，将信息传递到mRNA中。然后蛋白质的合成以mRNA为模板，核糖体小亚基识别mRNA上起始密码子并结合上去，同时携带起始氨基酸的氨酰—tRNA结合到核糖体的P位，核糖体大亚基结合进来。具有与mRNA模板上第二个密码子的相对应的反密码子的tRNA携带相应的氨基酸进入A位，起始氨基酸的氨酰基转移到第二