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2012生物全国奥赛解析补充


19、解析:水管系:为棘皮动物的特有器官。从发生上看,是次生体腔的一部分特化形成的一系列管道组成,有开 口与外界相通,海水可进入循环。水管系包括:环管. 辐管和侧管。环管位口面口周围,自此向每个腕辐射一条辐 管,辐管两侧各伸出侧管,其端部连于管足。水管系是由真皮腔的一部分特化形成的,其内壁具体腔上皮,并充满 液体. 水沟系是海绵动物特有的结构,对适应水中固着生活有重要意义。海绵动

物缺乏运动能力,它的摄食、呼吸、排泄 和有性生殖等生理机能都是靠水在体内不断流动来完成。而水沟系就是使水在其体内不断流动的结构。不同种类的 水沟系在构造上有很大的差别。 多细胞动物分化出海绵和腔肠动物(2 个胚层) ,后者进化为两侧对称的动物(3 个胚层) ,分为:原口:扁形、纽 形、线形、环节、软体、节肢动物;后口:半索、毛颚、棘皮、脊索动物 原口动物(Protostomia)是在胚胎发育中由原肠胚的胚孔形成口的动物。1908 年,格罗本根据胚孔在胚胎中发育 的不同,把两侧对称动物归纳为原口动物和后口动物两大类。原口动物的胚胎发育为螺旋定型卵裂,中胚层形成是 在原口两侧的内、外胚层交界处各有一个细胞分裂为很多细胞,形成索状伸入内、外胚层之间,形成中胚层;原口 动物这种形成中胚层的方法称为端细胞法(又称裂体腔法) 。扁形动物门、纽形动物门、线形动物门、环节动物门、 软体动物门、节肢动物门均属原口动物,它们在整个动物进化中组成一个大的分支。 后口动物(Deuterostomia) :在胚胎发育中原肠胚期,其原口形成动物的肛门,而在与原口相对的一端,另形成一新 口的动物称为后口动物。后口动物的胚胎发育是辐射不定型卵裂;在原肠期的后期,与原口相反一端的内外两胚层 相互贴紧,最后穿成一孔,成为幼虫的口,后口动物因此得名。这些动物的原肠背部两侧,内胚层向外突出成对的 囊状突起体腔囊, 体腔囊和内胚层脱离后, 在内、 外胚层之间逐步扩展成为中胚层。 这种形成方法称为肠体腔法 (见 体腔动物) 。半索动物门、毛颚动物门、棘皮动物门、脊索动物门动物均为后口动物。它们是动物进化的主干。 21、动脉弓就是由腹主动脉在咽的部位发出的 6 对动脉管,连接着背主动脉和腹大动脉。因一般呈弓形,故称动脉 弓。 23、脊索(notochord)是身体背部起支持作用的棒状结构,位于消化道背面、背神经管腹面。在发生上来自胚胎的 原肠背壁, 后与原肠脱离形成。 典型的脊索由富含液泡的脊索细胞组成, 外面围有脊索细胞分泌形成的结缔组织鞘, 即脊索鞘(notochordal sheath)。脊索鞘常包括内、外两层,分别为纤维组织鞘和弹性组织鞘。充满液泡的脊索细 胞由于产生膨压,使脊索既具弹性又有硬度。脊索终生存在低等脊索动物中(如文昌鱼)或仅见于幼体时期(如尾 索动物) 。脊椎动物中的圆口类脊索终身保留,其他类群只在胚胎期出现脊索,后来被脊柱所取代,成体的脊索完 全退化或保留残余。 哈氏窝(Hatschek‘s pit)首出于脊索动物门中的头索动物亚门,代表动物是文昌鱼。 位置与来源在文昌鱼的口笠内背中央纵行沟的前端的一个窝状结构,即为哈氏窝。通过免疫细胞学的研究以及电镜 结构的观察可以证明哈氏窝与脊椎动物的脑下垂体属于同一来源的结构(同源结构) 。 功能与作用哈氏窝上皮细胞产生促性腺激素释放激素,具有原始的激素调节功能。 30、C4 植物即碳四植物。 CO2 同化的最初产物不是光合碳循环中的三碳化合物 3-磷酸甘油酸,而是四碳化合物苹果酸或天门冬氨酸的植物。 又称 C4 植物。如玉米、甘蔗、高粱、苋菜等。而最初产物是 3-磷酸甘油酸的植物则称为三碳植物(C3 植物) 。 1 特殊结构 许多四碳植物在解剖上有一种特殊结构,即在维管束周围有两种不同类型的细胞:靠近维管束的内层细胞称为鞘细 胞, 围绕着鞘细胞的外层细胞是叶肉细胞。 由叶肉细胞和维管束鞘细胞整齐排列的双环结构, 形象地称为“花环形” 结构。两种不同类型的细胞各具不同的叶绿体。围绕着维管束鞘细胞周围的排列整齐致密的叶肉细胞中的叶绿体, 具有发达的基粒构造,而维管束鞘细胞的叶绿体中却只有很少的基粒,而有很多大的卵形淀粉粒。 1

2 反应过程 叶肉细胞里的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)经 PEP 羧化酶的作用,与 CO2 结合,形成苹果酸或天门冬氨酸。这些四碳 双羧酸转移到鞘细胞里,通过脱羧酶的作用释放 CO2,后者在鞘细胞叶绿体内经核酮糖二磷酸(RuBP)羧化酶作用, 进入光合碳循环。这种由 PEP 形成四碳双羧酸,然后又脱羧释放 CO2 的代谢途径称为四碳途径。其叶肉细胞中,含 有独特的酶,即磷酸烯醇式丙酮酸碳氧化酶,使得二氧化碳先被一种三碳化合物--磷酸烯醇式丙酮酸同化,形成四 碳化合物草酰乙酸盐,这也是该暗反应类型名称的由来。这草酰乙酸盐在转变为苹果酸盐后,进入维管束鞘,就会 分解释放二氧化碳和一分子甘油。二氧化碳进入卡尔文循环,后同 C3 进程。而甘油则会被再次合成磷酸烯醇式丙 酮酸,此过程消耗 ATP。 在 20 世纪 60 年代,澳大利亚科学家哈奇和斯莱克发现玉米、甘蔗等热带绿色植物,除了和其他绿色植物一样具有 卡尔文循环外,CO2 首先通过一条特别的途径被固定。这条途径也被称为哈奇-斯莱克途径 3 区别 已经发现的四碳植物约有 800 种 ,广泛分布在开花植物的 18 个不同的科中。它们大都起源于热带。 因为四碳植 物能利用强日光下产生的 ATP 推动 PEP 与 CO2 的结合,提高强光、高温下的光合速率,在干旱时可以部分地收缩气 孔孔径,减少蒸腾失水,而光合速率降低的程度就相对较小,从而提高了水分在四碳植物中的利用率。这些特性在 干热地区有明显的选择上的优势。 C4 植物与 C3 植物的一个重要区别是 C4 植物的 CO2 补偿点很低,而 C3 植物的补偿点很高, 所以 C4 植物在 CO2 含量 低的情况下存活率更高。 C4 植物主要是那些生活在干旱热带地区的植物。在这种环境中,植物若长时间开放气孔吸收二氧化碳,会导致水分 通过蒸腾作用过快的流失。所以,植物只能短时间开放气孔,二氧化碳的摄入量必然少。植物必须利用这少量的二 氧化碳进行光合作用,合成自身生长所需的物质。 在 C4 植物叶片维管束的周围,有维管束鞘围绕,这些维管束鞘细胞里有叶绿体,但里面并无基粒或基粒发育不良。 在这里,主要进行卡尔文循环。 该类型的优点是,二氧化碳固定效率比 C3 高很多,有利于植物在干旱环境生长。C3 植物行光合作用所得的淀粉会贮 存在叶肉细胞中,因为这是卡尔文循环的场所,而维管束鞘细胞则不含叶绿体。而 C4 植物的淀粉将会贮存于维管 束鞘细胞内,因为 C4 植物的卡尔文循环是在此发生的。 C4 型植物有:玉米、甘蔗、高粱、马齿苋、莎草科,双子叶植物菊科、大戟科、藜科和苋科。A 外维管束鞘细胞, 内叶肉细胞。D 因为它先把 C02“浓缩”后再给柠檬酸循环,所以能利用更低浓度的 CO2,且效率更高。 44、另一种动性是调转动性(klinokinesis) ,它的特点是随着刺激强度的变化,动物随机转向的频率也发生变化, 这种大量的随机性定向反应决定着动物有一个总的运动方向。 这种定向方式可帮助动物停留在有利的刺激源部位,避免使它进入不利条件区。例如涡虫总是随着光强度的增强而 增加调转频次,随着光强度的减弱而减少调转频次,其总的反应结果是避开强光区,趋向弱光区,最终会在黑暗处 聚集起来,因为涡虫是典型的怕光喜暗的动物。 53、人类基因组图谱 2001 年 2 月 12 日,由 6 国的科学家共同参与的国际人类基因组公布了人类基因组图谱及初步分析结果。这个被誉 为生命科学“登月计划”的研究项目取得重大进展,为人类揭开自身奥秘奠定了坚实的基础。美、英、法、德、日 和中国 6 国先后参加人类基因组对 23 对染色体 DNA 大规模测序的国际合作,最终绘制了一张类似化学元素周期表 的人类基因组精确图谱。 1 绘制 1543 年,比利时解剖学家 A·维萨里(1514-1564)发表了划时代的著作

《人体的构造》 ,开创了人体解剖学,使人们从宏观上了解了自己。“人类基因组计划”建立的人类基因组图,被 誉为“人体的第二张解剖图”,它将从微观上或者说从根本上使人类了解自己。 2000 年 6 月 26 日, 美国总统克林顿和英国首相布莱尔联合宣布: 人类有史以来的第一个基因组草图已经完成。 2001 年 2 月 12 日 中、美、日、德、法、英等 6 国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。 人类基因组计划中最实质的内容,就是人类基因组的 DNA 序列图,人类基因组计划起始、争论焦点、主要分歧、竞 争主战场等都是围绕序列图展开的。在序列图完成之前,其他各图都是序列图的铺垫。也就是说,只有序列图的诞 生才标志着整个人类基因组计划工作的完成。 2003 年 4 月 15 日,在 DNA 双螺旋结构模型发表 50 周年前夕,中、美、日、英、法、德六国元首或政府首脑签署文 件,六国科学家联合宣布:人类基因组序列图完成。 人类基因组图谱的绘就,是人类探索自身奥秘史上的一个重要里程碑。它被很多分析家认为是生物技术世纪诞生的 标志,也就是说,21 世纪是生物技术主宰世界的世纪。正如一个世纪前量子论的诞生被认为揭开了物理学主宰的 20 世纪一样。 2 介绍 由美国国立人类基因组研究所(nhgri)和能源部(doe)领导的 ihgsc 不久前宣布,人类基因组测序工作已圆满完 成,其发表在 2004 年 10 月 21 日 nature(2004,431:931)上的分析 报告对 2001 年 2 月发表的初步分析报告进行了补充。 这篇最新分析报告不但为世人展现了一张精度大于 99%、 误差 小于 10 万分之一的精确版人类基因组图谱,而且还进一步纠正了蛋白编码基因的数量,仅为 2 万~2.5 万个,而非 原先估计的 3 万~3.5 万个。新基因组图谱 准确率达 99.999% 旨在破译人类基因组常染色质遗传密码的人类基因组计划(hgp)自 1990 年启动至 2003 年结束,历时共 13 年, 该 计划由 ihgsc 来完成。ihgsc 是由法国、德国、日本、中国、英国和美国等 6 个国家 20 个研究所的科学家组成的开 放性国际协作组织,全球 2800 余名科学家参加了 ihgsc 的工作。 2001 年 2 月,ihgsc 宣布,人类基因组草图已经完成。以今天的眼光来看,草图显然存在很多重要的不足,例如, 仅测出了约 90%的常染色质基因组序列,而且序列之间存在 147821 个未检测出的空缺等等。 在 2001-2003 年之间, ihgsc 的不懈努力终于将此草图转化为今天这张既高度精确又相当完整的人类基因组图。 此 外,在这段时间内,还陆续发表了关于第 2、6、7、9、10、13、14、19、20、21、22 号染色体和 y 染色体的详细 评注和分析,其余 12 条染色体的资料不久也将发表。 现在的基因组序列(buiid35)共包含 28.5 亿个核苷酸,它近乎完整,涵盖了 99%以上的常染色质基因组序列;准 确率为 99.999%,也就是说误差率只有 1 个碱基/10 万个碱基对,比最初制订的目标精确了 10 倍。 序列的连续性亦获得了显著改善,常染色质基因组序列中仅存在 341 个空缺。现在,平均每一段连续序列含有 3850 万个碱基对,约比 2001 年版草图的 81500 个碱基对长 475 倍。这些没有中断的已知序列可以在很大程度上帮助科 学家寻找目标基因及其邻近的调节目标基因活性的序列,并显著减少他们寻找疾病相关性短而少见的序列的工作量 和费用。在剩余的 341 个空缺中,很多与片段的重复(segmentalduplications)相关,需要采用新的方法才能将其 填满。 ihgsc 所完成的测序工作不仅完整而且精确,足以进行一些对敏感性要求较高的科学分析,例如基因数目的研究, 疾病相关性重复片段的研究,以及进化过程中基因“生”或“死”的研究。该基因组序列的资料已于 2003 年 4 月 被载入免费公用数据库。“完成”并非意味着现在的人类基因组图就是完美无缺的。虽然与 2001 版草图相比,空 缺已经从近 15 万个减少至 341 个,但是人类基因组序列的这些顽固空缺已很难用现有的技术来填补。填补这些空 隙需要做进一步的研究,并需要采用新的技术。 美国马萨诸塞州麻省理工学院和哈佛大学 broad 研究所所长 lander 说:“已完成的人类基因组序列在准确率、完 2

整性和连续性方面远远超过了我们的预期目标。它反映出全球数百名科学家为了一个共同目标——为 21 世纪的生 物医学奠定扎实的基础——而进行大协作的奉献精神。” 仅有 2 万~2.5 万个蛋白编码基因 ihgsc 最新分析所得出的最出人意料的结果就是,人类基因组只含有 2 万~2.5 万个蛋白编码基因。 nhgri 所长 collins 说:“仅仅在 10 年以前,大多数科学家还认为,人类基因组大约含有 10 万个蛋白编码基因。3 年前,当我们对人类基因组序列草图进行分析时,我们估计人类约有 3 万~3.5 万个蛋白编码基因,这在当时已经 使很多人感到震惊。而刚刚结束的分析结果发现人类的蛋白编码基因数比预计的还要少得多,这使我们对人类基因 组的真实情况有了更准确的了解。全世界的科学家都可以从免费公用数据库中获得该高度精确的人类基因组序列, 这就使他们有可能对人类遗传学及其影响人类健康和疾病的机制进行更精确的研究。” 人类基因组分析的主要目的之一就是确定人类的全部基因。基因是编码特定蛋白质的一段 dna 序列,是遗传的基本 功能单位。目前的研究结果显示,人类基因组有 19599 个已经获得确定的蛋白编码基因,另外还有 2188 段可能为 蛋白编码基因的 dna 序列。 英国 wellcometrustanger 研究所 rogers 说:“由于 2001 年版人类基因组草图不够完善,因此导致了一些早期基 因模型是错误的。基因鉴定仍是一项艰巨的任务。除了其他生物的基因组序列、更好的计算机化模型和其他手段的 改进外,人类基因组测序工作的完成必将为基因鉴定工作提供极大的帮助。” 人类基因重复片段高达 5.3% 科学家们认为,已完成的人类基因组序列不但确定了更为确切的人类基因数量,而且与 2001 版基因组序列草图相 比,质量也有显著的提高,并且使人们对某些现象有了征(胸腺发育不良) 。美国圣路易斯市华盛顿大学基因组测 序中心前主任、西雅图市华盛顿大学基因组系主任 waterston 说:“以前只有基因组序列草图的时候,要对重复片 段进行研究几乎是不可能的。通过全世界科学家坚持不懈的努力,现在我们已经可以对人类基因组中这一重要而快 速进化的部分进行研究了。” 重复片段覆盖了 5.3%的人类基因组,显著多于大鼠的基因组(约为 3%)或小鼠的基因组(在 1%~2%之间) 。重复片 段为人们开启了一个了解人类基因组是如何进化的以及人类基因组目前正在经历什么样的变化的窗口。人类基因组 如此高的重复片段百分比表明,在最近 4000 万年内,人类的遗传物质经历了快速的功能变革和结构改变。这大概 就是人类具有独特的特征,从而有别于其非人类灵长类动物祖先的原因。 ihgsc 在分析中发现,重复片段在不同的人类染色体之间的分布差异很大。y 染色体就是一个最极端的例子,其重 复片段占总长度的 25%以上。有些重复片段往往群集于每条染色体的中部(着丝粒)或末端(端粒)附近。科学家 们推测,基因组可能将着丝粒和端粒处的重复片段用作一个进化实验室,来生成具有新功能的基因。揭示基因的 “生”与“死” 已完成的人类基因组序列准确度很高,这使科学家有可能了解在人类进化过程中基因的“生”和“死”。科学家在 人类基因组中发现了 1000 多个新基因, 这些基因是大约 7500 万年前人类与啮齿类动物向不同方向进化以后产生的。 这些基因多数是最近通过基因重复产生的,与免疫、嗅觉和生殖功能有关,例如,人类基因组中最近重复的两个基 因家族分别编码两组蛋白质,妊娠特异性 β 1 糖蛋白和绒毛膜促性腺激素 β 蛋白,这两组蛋白质可能与人类独特 的较长的妊娠期相关。 此外,科学家们还利用已完成的人类基因组序列发现并鉴定了 33 个几乎没什么变化的基因,但是由于它们在近期 发生了 1 个或 1 个以上突变而导致了其功能丧失(或称为“死亡”) 。科学家通过将这些基因与大鼠和小鼠基因组 中的对应基因(鼠类中这些对应基因的功能仍保持)进行对照比较后,确定了这些无功能基因(又称为假基因)在 人类基因组的确切位置。有趣的是,科学家们还发现,上述 33 个假基因中的 10 个似乎与编码嗅觉感受器的蛋白相 关,这就有助于解释为什么人类的功能性嗅觉感受器较少,从而导致了人类的嗅觉比啮齿类动物差。axel 和 buck

不久前就因在嗅觉分子生物学方面所做出的杰出贡献而获得了 2004 年诺贝尔生理学或医学奖。 然后,科学家将这 33 个假基因和黑猩猩的基因组序列草图进行了对照比较,以确定这些基因在大约 500 万年前类 人猿进化为人类前是否还是有功能的。分析结果显示,33 个假基因中的 27 个在人类中和在黑猩猩中均无功能,但 有 5 个假基因虽在人类中无功能,但在黑猩猩中还是有功能的。美国休斯顿 baylor 医学院人类基因组测序中心主 任 gibbs 说:“对这些人类基因组中的假基因以及黑猩猩基因组中仍有功能的对应基因的确定,为将来的研究项目 打下了坚实的基础。”gibbs 等目前正在进行另一种非人类灵长类动物——恒河猴基因组的测序工作。 3 解析 参加绘制人类基因组图谱的美、英、日、法、德、中 6 国科学家 2 月 12 日公布了更加准确、清晰、完整的人类基 因组图谱。这是在去年完成“工作框架图”的基础上,经过整理、分类和排列后得到的。明天,国际权威科学刊物 《自然》将以 60 多页的篇幅刊登题为《人类基因组的初步测定和分析》的学术论文,对图谱绘制中的许多发现和 数据进行介绍。这是人类首次全面介绍人类基因组工作框架图的“基本信息”。据悉, 《自然》杂志网站已提前发 布论文。同一期杂志还将发表多篇相关论文,涉及人类基因组图谱的绘制方法、染色体端粒图谱、Y 染色体图谱、 生殖细胞形成过程中染色体交换基因序列的方式、人体单核苷多态性数据等,公众可以在互联网上免费取阅有关原 始数据。 基因研究起源于孟德尔遗传规律的发现 20 世纪初孟德尔遗传规律的重新发现,激发了人类探索遗传信息的价值及内涵的兴趣。在过去的一百年中,这些探 索极大地推动了生物学的发展。科学家将这些进步分为四个阶段: 第一阶段是遗传的细胞基础——染色体的发现。 第二阶段是遗传的分子基础——DNA 双螺旋结构的提出。 第三阶 段是遗传的信息基础的提出。科学家发现了细胞读取基因中信息的机制,借助重组 DNA 技术,可以同样读取基因中 的信息。 第四阶段是测定一个基因乃至整个基因组。这一努力已取得丰硕的成果。到目前为止已经测定了 599 种 病毒与类病毒,205 种自然存在的质粒,185 种细胞器,31 种真细胞,7 种古细菌,一种真菌,两种动物与一种植 物。 二十世纪八十年代早期,对人类基因组计划就形成了两个重要共识:全面认识基因组可以极大地加速生物医 学研究,可以使研究人员全面地、没有偏差地解决问题。1990 年美国能源部与国立卫生院启动这一计划,英国、法 国、日本也建立基因组中心开展研究。九十年代后期,人类基因组计划加速,德国和中国相继加入这一计划。中国 是 1999 年 9 月加入这一国际协作组, 负责测定人类基因组全部序列的 1%, 成为参与这一计划的惟一发展中国家。 人 类基因竟然与老鼠蝇虫有许多相似之处 科研人员曾经预测人类约有 14 万个基因,但新的研究却将人类基因总数锁定在 2.6383 万到 3.9114 万个之间。也 就是说,人类蛋白编码基因总数只是线虫和果蝇基因数目的两倍,只是基因更复杂些。人类蛋白质有 61%与果蝇同 源,43%与线虫同源,46%与酵母同源。人类 17 号染色体上的全部基因几乎都可以在小鼠 11 号染色体上找到。数百 个基因可能是由细菌在脊椎动物进化的某个环节水平转移而来的。 在人类基因组上大约 1/4 的区域是长长的、没 有基因的片段。基因密度在第 17、第 19 和第 22 号染色体上最高,在 X 染色体、第 4、第 18 号和 Y 染色体上相对 贫瘠。另有 35.3%的基因组包含重复的序列,第 19 号染色体 57%是重复的。染色体中心粒旁与端粒附近区域存在大 量的近期片断性重复。男性减数分裂的突变率是女性的两倍,染色体的远端及短臂重组率较高。研究还发现,地球 上人与人之间 99.99%的基因密码是相同的。 来自不同人种的人比来自同一人种的人在基因上更为相似。 在整个基因 组序列中,人与人之间的变异仅为万分之一。 过去 10 年来,科学家们已绘制出 40 余种物种的基因组图谱。人类 基因组是第一个精确测定的脊椎动物的基因组,也是目前为止测定的最大基因组。比以前测定的任何一种生物的基 因组都大 25 倍以上,是以前测定所有基因组总和的 8 倍。这是人类自身的基因组信息。 绘制生物医学研究的元素周期表 基因只占人类 DNA 的很小一部分,但却代表着人类基因组的主要生物学功能。绘制人类基因组图谱最终的目标是编 3

译出全部人类基因及其编码的蛋白清单,使之成为生物医学研究的元素周期表。基因可以分为编码 RNA 的基因以及 蛋白编码基因,工作框架图是确定人类基因组中心蛋白编码基因。 人类基因组计划为医学进步带来空前机遇,对 医学将产生不可估量的、深远的影响,将导致疾病的分子机制的阐明,进而根据这些机制,设计出诊断与治疗的方 法。 人类基因组图谱最重要的应用之一,就是将许多生物化学功能未知的疾病基因定位。人体 23 对染色体由约 30 亿个碱基对组成,包含数万个基因。找出 30 亿个碱基对在 DNA 链上的准确位置,进而识别分析出各种基因及其功 能,将使人类最终征服癌症、心脏病、阿尔茨海默氏症等多种顽疾。目前科学家通过克隆的方法,至少定位了 30 种疾病基因,利用基因组的数据,一些常见的染色体缺失综合症的机制将得以揭示。随着下一步对人体各种致病基 因展开全面大搜索,以及对各种基因功能及基因之间相互作用了解的加深,科学家们将在分子水平上深入了解疾病 的根本发病机理,将为各种疾病的诊断、防治和新药的开发提供有力武器。了解全部人类的基因与蛋白还可为寻找 合适的药物靶点提供便利。此外,人类基因组计划的推进,将会促进生命科学与信息科学、材料科学等相结合,带 动一批新兴高技术产业的发展。 树起探索生命奥秘的新里程碑 人类基因组工作框架图是一个动态的产品,数据每天都在更新,终极目标是绘制完成图。国际协作组将人类基因组 计划分为两个阶段,第一阶段是在 2000 年 6 月完成的“工作框架图”;第二阶段目前正在进行,即在 2001 年绘制 出人类基因组的完成图。这一任务进展迅速,人类基因组大约有 32 亿碱基,已经有 10 亿碱基的序列达到了完成图 标准。尽管要绘制完成图还有很多工作要做,但这些信息已经可以使人们对人类基因组有一个总体的认识。 人类 基因组图谱初步分析结果是人类探索生命奥秘这一伟大工程的新里程碑,为本世纪人们全面了解这些信息的奥秘奠 定了基础。中国科学院院士、我国“863”计划生物技术领域首席科学家强伯勤教授认为,这“说明生命科学已经 发展到了更深的阶段,它将推动基因组测序工作、功能基因的研究和基因技术的应用,从而推动整个生物技术的发 展,也将对科技发展、经济发展以及整个社会产生深远影响。”据预测,在未来 10 至 20 年里,科学家还将解读大 量生物的遗传密码,与此同时,还要完善全部人类基因与蛋白质的清单,对调控区域进行大规模的研究与分析等, 基因组研究重点将进入确定基因结构与功能等应用研究阶段,生命科学因此将迎来新的大发展。 4 作用 1、人类基因组精确图谱将成为 21 世纪生命科学领域的领头学科,这一点在国际上已得到认同,我们今天站在新世 纪的门槛上,回想 20 世纪初,物理学在自然科学领域占绝对的领导地位,那时候的物理学如此风光,源于它在理 论上的重大突破,牛顿力学、热力学第二定律、量子力学以及随后的相对论等等这些理论,给物理学的发展、物理 学的冒尖打下了基础,这些理论是过去没有的,是人类创新性的理论,这就是物理学能在 20 世纪初成为自然科学 领头学科的最根本的原因。此后,物理科学雄心勃勃,要把自然科学中的其他学科兼并,如量子力学把化学兼并, 化学成为物理学的一部分,相对论诞生后,天文学成为物理学的一部分等等几乎所有的学科都被物理学兼并。物理 学还有一个雄心壮志要把生命科学兼并, 众所周知, 著名的物理学家薛定谔撰写的“生命是什么”一书, 影响久远, 他意图用物理学的理论与技术,把生命科学兼并,但最后没有成功,因为,物理学与生命科学在本质问题上存在三 条鸿沟:第一条是生命现象具有遗传性、动态性,而物理学现象没有,物理学的结局就是平衡、静止,一个物体抛 出去,给它一个动能,它可以滚动,但结局必然停止;第二是条生命现象具有目的性,它的结果决定了生命过程, 比如人到一定时候必然死亡,人在生命过程里必须体现一些生理的特征,动物也有它的规律,这是生命现象的目的 性,而物理学不是,物理学是初始条件决定它的结果;第三条,生命现象最重要的特征之一,是具有整体综合性, 生命现象是整体综合的结果,而物理学是各个部分、各个事件简单的叠加,所以,这些基本的生命现象决定了物理 科学不可能把生命科学兼并掉。所以,本世纪中期形成了物理科学与生命科学两足并立的局面,本世纪后半期,生 命科学开始形成气候。大家知道,50 年代的 DNA 双螺旋结构开辟了分子生物学的新时代,随后 70 年代的基因工程, 80 年代疾病机理的研究(如肿瘤机理的研究,单克隆抗体在医学上的应用),90 年代基因组的研究,把生命科学在

一个深层次上推向了一个新的高峰,人类基因组就是生命科学里的体现生命现象最根本性的机理,或最根本性的基 础这样一个学科或这样一个课题,是生命科学的最前沿。人类基因组研究将带来生物学的一个新的飞跃,将比物理 学的影响更大,因为物理科学阐明的是物质活动的规律,而生命科学中的人类基因组研究将要阐明的是人类最复杂 的生命信息的运用规律,两者截然不同,人类基因组研究带给我们各方面的影响要大大超过物理学在本世纪初的影 响。2 人类基因组精确图谱给我们带来什么?人类基因组研究将给我们带来认识生命现象的新观念、新方法、新途 径,这对于搞科学研究的人来说是至关重要的,对哲学指导自然科学研究也同样重要。 人类基因组研究给我们的新观念是从整体上看待基因组的建构、现象和功能。众所周知,在遗传学家提出基因后, 很长时间不知基因为何物,自上世纪遗传学家提出基因的概念后,40 年代知道基因的化学本质,50 年代知道基因 的结构,90 年代,大家都在研究基因,医学最感兴趣的是哪个疾病与哪个基因有关,很长一段时间里,在医学界形 成了这样一种线性思维模式,比如肿瘤学家致力于寻找某种肿瘤的致癌基因,研究二者关系和基因表达的高与低, 这样的研究持续了二三十年,后来大家发现,这样永远不可能得出正确的结论,因为疾病是复杂的,是整体综合的 结果,而不是单纯的一对一、线性的关系。这不能不引起我们反思,目前在科学界,仍沿用西方的还原论,是还原 论统治认识论,而疾病恰恰是综合的,必须用综合的方法来认识。著名肿瘤学家、诺贝尔奖获得者杜伯克认为这样 研究肿瘤行不通,必须在基因组的总体水平上研究,一对一的线性思维研究模式不行,线性思维方式在方法论上的 一个最大特点是作坊式研究,一个实验室一个实验室分别在作,一个人一个人在做实验,零打碎敲,所以杜伯克提 出,先把人类基因组搞清,其他问题便可迎刃而解。1986 年,他正式发表文章,现在称之为人类基因组计划(HGP) 的第一份标书,主要解决两个问题:(1)方法论,即在整体综合上解决量的问题和质的问题,过去的还原论不符合 现在的整体论研究,方法论上必须有根本改变,量不再是作坊式研究方式产出的量,而是批量化生产,把实验室变 成车间,变成工业化、自动化。现在,在欧美等发达国家,基因组实验室就是一个车间,数据批量生产,全部自动 化,一个技术员可管几百台机器,从全面的角度分析生命过程。从质上,从质量上,从本质上改变过去那种单干的 方式,不再是联系某个疾病同某个基因或某个基因同某个生命现象的关系,而是研究这些相关基因网络的作用,作 用就是功能,这就是本质。所以人类基因组研究从方法学上更注重网络作用的研究,人类基因组研究由过去单一的 线性思维向综合性分析思维转变,在方法学上,专业的说法叫高通量,即批量生产,大规模、网络化,因此,方法 学的改变引起了工业革命、科研革命,并带来一系列的连锁反应,数据一批批出来,而人工分析是不可能的,一切 都要在计算机上解决问题,成批生产出来的数据就是生物信息,这些生物信息的处理用人工方法是无法解决的,计 算机信息学方法可帮助我们分析问题。生物信息学在下世纪将引发信息爆炸,知识爆炸。人类基因组研究给我们最 大的启发是从哲学角度来思考问题,给我们观念上的冲击和全新科研方法的促进。 (2)认识论,前些年生命科学的 其他学科如生理学、病理学、病理生理学等学科抱怨,好象有一条不成文的“条文”,向国家申请基金必须含有基 因的工作和分子生物学的工作,否则很难申请到基金。众所周知,学科的发展有一定的规律,自然科学,从分类学 到形态学再到遗传学,这是历史发展的必然规律,从研究的方法途径来说,就是解剖学、细胞学、分子学,把遗传 学与分子学的方法结合在一起,就是分子遗传学,分子遗传学就是分子生物学,现在的学科前沿就在此,如果抱住 传统的、经典的学科不放,那只有死路一条。21 世纪,如果你的研究不在基因层次上,细胞层次,整体层次,结构 与功能关系层次,基因型与表现型层次,信号传递与效应层次上进行多学科交叉,工作将很难开展。现在的趋势很 明显,各国都把 HGP 作为 21 世纪初科技发展战略的首要任务。 去年我们在美国开中美 21 世纪生物医学发展战略研讨会的时候,当时 NIH 的院长瓦莫斯(因发现癌基因而获诺贝尔 奖)在会上提出了 21 世纪初 NIH 发展的 4 个重点领域,即:(1)功能基因组学;(2)生物信息学;(3)重大疾病的机 理和防治研究,针对美国来说,感染性疾病(艾滋病)是美国的重点;(4)医学中的伦理学研究。 3 人类基因组精确图谱真正会给我们带来好处多还是坏处多。据我的经验,HGP 研究将给我们带来诸多好处:(1) 无限的商机、无限的科学发展的光明前景,将给人类健康、保健带来福音;(2)HGP 研究同任何其他科学研究一样, 4

它是双刃剑,就是潘多拉魔盒,有利有弊,但利远远大于弊,利有以下几点:我们可以把 HGP 比喻为基础设施,一 个现代化的城市,基础设施是非常重要的,城市的基础设施不好,城市就要瘫痪,城市的功能就不能很好地发挥, HGP 研究就是生命科学的基础设施,用科学的语言就是遗传背景,遗传背景包括两个含义,一个是遗传硬件,另一 个是遗传软件,硬件就是基础设施,就好像城市中的街道、建筑物等,没有硬件,软件无法应用,有硬件无软件功 能发挥不了,软件就是把设施转化为功能,HGP 的硬件就是草图,序列的框架图和全序列图,就是 6 月 26 日 6 个 HGP 共同宣布的人类基因组的全序列草图、框架图,这样的框架图是看不懂的“天书”,我们现在的工作是要把它 变成看得懂摸得着的功能。 所以,HGP 研究首先看得见的是效益,效益包括两个方面,一是科学上的效益,它帮助我们了解疾病发生的机理, HGP 研究让我们对疾病的概念有一个全新的改变,即人类所有的疾病都是基因病,这个观点再次把遗传学推向前进 一步,经典的遗传学只是注意到这个东西遗传给它,并不能从分子水平上说明它的机制,而现在基因组研究把遗传 学推向一个新的层次,这叫基因学,也就是说,我们可以把人类所有的疾病都看成是基因病,基因病分单基因病、 多基因病、获得性基因病。单基因病有 6 000 多种,属遗传上的疾病,相对说来认识较多,搞清其机理比较容易一 些。多基因病有肿瘤、心脑血管病、高血压、糖尿病、风湿症、精神神经疾病等目前人类解决不了的疾病。获得性 基因病有艾滋病、乙型肝炎等病原微生物感染所致疾病。目前国际竞争多在多基因病这个层面上。搞清任何一种疾 病的易感基因(或致病基因)不仅可以帮助了解该疾病发生机理,也可为研究其他疾病相关基因提供借鉴。疾病发生 机理主要包括基因机理和基因后机理,也就是说,任何疾病的发生首先直接或间接通过基因环节,然后经过基因外 环节,即病理生理或病理过程,一直到形态、表型改变,所以了解疾病的基因机理是至关重要的。通过基因了解发 病机理,为认识疾病作出贡献。二是可以马上变成经济效益,社会效益,HGP 特别受瞩目源于此,人们的争论点也 在此。因为 HGP 的最终目标就是为了人类健康,提高生存质量,也就是说,一个基因只要对健康有益,就有用,一 个基因就是一个治疗和预防的方案,一个基因就是一个靶子,就可变成一个治疗方案,医生就可以根据基因的功能 设计治疗和预防的方案。另外靶基因可变成药品,设计制药,筛选药物。现在药物基因组学非常看好,药物基因组 学一方面可根据某个基因的功能来生产药物,另一方面可根据这样一个基因在不同个体的多态性来设计个体化治 疗。比如人体内存在一类叫 p450 的混合功能氧化酶,任何外界的药物,化学物进入机体后,第一步经 p450 活化变 成活性物质,再进行下一步的作用,由于 p450 具有多态性,它在不同个体作用不一样,所以每个个体对药物或化 学物的反应性亦不同,这就是为什么同一药品在一个人有效,而在另一个人无效 的重要原因。HGP 研究能提供许多 这样的信息,根据这些信息来设计、实施个体化治疗。人类基因组本身是一个技术平台,它的主要表现形式就是遗 传信息、生物信息,这些信息可变成光、电、颜色、各种看得见摸得着的信号,这样产业化便可进行,材料工业可 根据基因组的信息发展纳米技术、生物材料、生物芯片,发展组合化学,这些都是在药物、临床等应用很广的产业。 随着 21 世纪 HGP 的进展,可以说,一个基因就可变成一个朝阳产业。现在已有这样的先例,在国外,如果哪个基 因与信号传导有关,那么它的一系列产品就接踵而来,信号传递过程中涉及许多靶点,每个靶点都可设计药物。所 以基因研究的潜力很大,不像彩电,一经饱合,就不再有发展的余地。我们提供的许多生物信息,为新的能源的研 制提供依据,电子信息的集成度有一定限度,而生物信息的集成度更大,生物计算机在 21 世纪必然要取代电子计 算机。生物信息可数字化,可以影响到社会的一切领域,将来基因组的信息可以转化成数字。21 世纪医学是基因组 医学,每个人都有一个磁盘,记录他的遗传信息资料,医生可根据当时当地情况,结合他的遗传背景,给他一个提 示,一个预报,医生看病必须改变现在经典的模式。如果临床医生对基因组知识不懂或懂的少,对未来医学的发展 很不利。 人类基因组图谱既然与人类的生存、生活、健康关系如此密切,凭借人的聪明才智,完全可以把基因组图谱的信息 转变为对人类生存、生活和健康有利的资源,使其取之不尽,用之不竭,造福人类,延绵不断。所以,今天当我们 已经看到基因组图谱给人类照射进希望的曙光时,有理由相信,21 世纪将是基因组学占主导地位的生命科学世纪。

基因组学研究大致可分为两个大阶段:结构基因组学研究和功能基因组学研究。20 世纪 90 年代开展的国际性大科 学工程“人类基因组计划”属结构基因组学研究,进入 21 世纪后,功能基因组学研究将成为研究和竞争的焦点, 这是因为一旦知晓基因组表达谱和基因的功能,即可很快过渡到基于基因谱和功能的开发、应用研究,直到解决临 床上的各种棘手的难题和人们的生存、生活和保健的问题,如环境问题、营养问题、防病问题等等。由于上述研究 和应用涉及广泛的理论、技术和资源问题,又可带动数、理、化、天、地、生、信息、材料、环境、农业和医学等 等学科领域的发展。正因如此,我们几乎可以说,21 世纪必将是抢基因的世纪和基因应用并造福于人类的前景辉煌 的世纪。也正因如此,不仅发达国家,而且在某些发展中国家,在制定 21 世纪科技发展战略时,无不把人类基因 组研究作为优先的主攻领域加以重点投资和支持,以便占据 21 世纪科技的一个制高点,至少应从功能基因组学研 究造就的成果这块“蛋糕”中分享到一块。君不见,泱泱科技大国美国一马当先,正雄心勃勃要继续在 21 世纪的 基因组图谱这块领地独占鳌头。请看克林顿总统在给国会的科技发展报告中为美国描绘的 21 世纪科技发展宏图即 可见一斑,这份题为“塑造 21 世纪的科学和技术”的发展战略报告确定了美国 21 世纪科学研究的 5 个主攻领域, 其中之一为“通过基因图谱研究推进医疗”, 这一主攻领域的目标就是“帮助科学家从基因角度了解疾病、 健康(如 生长和发育)过程以及免疫系统是如何辨别外来入侵者的,一旦发现了一种疾病的基因基础,科学家就有可能将其 击败”。所以,基因组图谱在判断遗传危险度、基因诊断、治疗和预防等方面将直接给人类带来好处。有人估计, 21 世纪基因组学还势必形成“朝阳产业”,直接参与市场经济活动。 既然基因组图谱研究展示了如此美好的前景,我们还犹豫什么? 4 人类基因组(图谱)和基因是天然的、客观的存在,不管你喜欢不喜欢,也不论你如何看待它。基因组给你什么? 给我什么?给他什么?这个答案现在已经有了:基因组给了我们大家一个遗传背景。遗传背景有什么用?说来话就长 了,简要地说,从大的方面说,它作为遗传信息的载体,采用信息控制的机制,规定了我们人类只能是人类,而不 是别的什么动物或植物或微生物。所谓“种瓜得瓜,种豆得豆”或“龙生龙,凤生凤,老鼠生儿打地洞”,就是各 自的基因组起的作用。从小的方面讲,人的生、长、老、病、死都与基因组表达图谱密切相关,能说它不重要? 不过,对于人,遗传背景好象“即明即暗”、“即近即远”。“即明、即近”者为:当今已知道人群中存在遗传异 质性,分解到每一个人,遗传背景都有或多或少的差异,这种差异使每个人对环境因素(化学的、物理的、生物的) 及心理因素的反应性(敏感性)千差万别,比如说,你容易患感冒,他不容易患;你吃药很见效,他吃同一种药则无 效,等等,例子很多。由此即可见,基因组图谱研究与人类的生存、生活和健康的质量关系甚大,在某些情况下起 关键性作用。但是,在现在,基因组图谱这个遗传背景在相当大范围内仍奥秘重重,迷雾层层,所知尚少,其庐山 真面目尚需相当时日才能显露,此即“即暗即远”。因此,为了人类自己,研究基因组图谱实乃盛世之举,长远之 举,明智之举。 问题也不少。最大的一个问题是:天然存在的人类基因组来自何方?是进化而成?还是上帝造物主的杰作?医学哲学 家和自然辩证法专家应作何种思考?生物医学家应作何种论证? 5 基因组图谱在表现生命现象时虽然起关键性作用,但不是唯一的作用。任何生命现象归根结底都是遗传与环境 相互作用的结果。生命的演绎过程就是各种复杂的因素在遗传背景这张天幕上表演情节复杂的“戏剧”过程,很精 彩。遗传是内因,环境因素是外因,外因通过内因起作用,二者彼此依存。请看,基因组图谱把难懂的辩证法解析 得如此清楚,科普到如此明白。 所以,在谈论基因组图谱和基因的作用时,切忌走极端。过份夸大基因的作用,甚至作无限制的推测和引申,容易 跌入“基因决定论”泥潭。反之,如若否认基因的重要作用(关键作用),则容易跌入“基因无用论”和自然虚无主 义陷阱。 还须指出,“基因决定论”的孪生姐妹就是“基因歧视”。这对错误的孪生基因论,由于为希特勒种族灭绝政策提 供过“理论依据”,造成了历史大灾难,因而受到了历史的批判。但是,基因学家应当高举科学旗帜,在更高层次 5

上用科学来说话——完全可以理直气壮地说, 根据现已掌握的知识, 在基因组层次上, 人类只有一个共同的基因组, 人与人之间是完全平等的。 每个人的基因组所包含的 10 万个基因中, 总会有个别或少数基因属于“脆弱的”或“不 正常的”基因,不论是谁,概莫能外。当然,由于某些不可预测的复杂因素的影响,少数人的“脆弱的”和“不正 常的”基因不幸得以表现,结果是生病、残疾、缺陷。这不是他们的基因的不是,而是他们的运气不佳,各种不良 因素在他们身上起了作用。真正的辩证法并不否认这样的事实:在地球这个生物圈中,为了保持整体的生态平衡, 人类绝对不许也不可能处于单向压倒强势。病患者、残疾者、缺陷者实际上承担了人类在自然界中应当承担的“负 荷”,他们是替全人类受病患之苦,理应受到全体无病患的人们的同情、理解和照顾。试想一下,如果他们不患病, 也许你我的“脆弱的”和“不正常的”基因会轮到表现。所以,在基因这一层次上,人们“以心比心”就是批判基 因歧视的最有力武器。 相对而言,“基因无用论”的市场要小得多,因为科技的进步一再证明,基因是多么的重要。基因无用论已经苍白 无力,站不住脚了。 6 随着人类基因组图谱研究的深入发展,以及鼓励公众最大限度地参与,相关的伦理道德、法律和社会问题正引 起人们的关注。基因组研究的最终目标是使人类得到最大的利益,特别是与健康有关的利益。而由于基因组研究中 不断涌现的新信息、新技术、新疗法、新药物和新观念等等新事物,在一定时期内还难以判定其利弊优劣,在采用 它们或研究它们时,必然涉及道德、法律和社会问题,例如:基因组遗传信息的隐私权问题,基因诊断、治疗和预 防中的安全性问题,对涉及基因组的知情权及知情同意权问题,并由这些问题引发出来的保险权、工作权、继承权、 生育权等等问题。如何保证基因组图谱研究不损害人们的利益或把损害程度降低到最低程度呢 ?通常可采取两条途 径:一是伦理规范、舆论监督,二是法律法规规范。 良心是最有效的伦理规范。 良心需要不断培养、 纯化和升华。 对于一个事业心特强和好奇心特强的基因科学家来说, 有时有可能“走火入魔”,做出不合伦理道德的事,故需要舆论监督和法律法规的规范。 另有一类基因组研究显然超出伦理范畴,这就是基因武器的制造。针对一定民族基因组多态性的特点,有可能制造 出专门灭绝该民族的基因武器。这在理论上和技术上是成立的。我们反对这种尝试。但是,世界之大,狂人疯人总 是存在的,也许有人已经在进行这种新型武器的研制。不过,以我之见,核武器也好,基因武器也罢,在科技高度 发达和发展的今天, 以及国际间科技信息交流的日益快速, 这些厉害的新武器主要只起到一种威慑力量的作用而已。 试想,如果你有基因武器,我也有能力制造,结果只能是谁也不敢首先使用,一旦有哪个战争狂人胆敢使用,恐怕 他自己的命运也好不了。 基因武器涉及国家安全,与每个人的安全密切相关,应从战略高度来考虑这个问题。在基因组研究中,尽管伦理、 法律和社会问题多多,这不能成为基因组研究的桎梏。我们应当坚信,人类出于生存和生活的本能和理智,在任何 科技活动中会按一定的程序进行并经常调节自己的行为,不出乱子,这是主流。 5 影响编辑 转基因食品,福兮?祸兮? 民以食为天!基因技术首先瞄准的是人们的吃喝问题。人们不仅要吃得饱,还要吃得好。 曾经看到一幅漫画:转基因西红柿柜台前人山人海,因为这种西红柿中转入了预防乙肝的疫苗,而传统的西红柿则 无人问津。图解传达的信息是,转基因食品能把防病和营养结合起来,真正做到吃饱、吃好和防病,一举多得。 瑞士已经捷足先登。他们把水仙的几种基因植入水稻,使得后者的含铁量增高,从而使得人们在吃饭时就能有效地 吸收铁质。此外,植入的外来基因还可以提高水稻中维生素 A 的含量。目前全世界共有 24 亿人以稻米为主食,其 中约有 1.3 亿人因缺铁而引起贫血,有 4 亿儿童因缺乏维生素 A 造成视力减退,严重者甚至双目失明。如果推广 食用这种富含铁质和维生素 A 的转基因稻米,将大大降低发展中国家人口贫血症和维生素 A 缺乏症的发病率。 转基因食品的正式称谓是“遗传改造食品”(Genetically Modified Food,GM 食品)。在这些食品大量问世之时,

欧洲人却对这些具有外源性基因的食品产生了畏惧感,认为它们会对人类造成巨大灾难。 更为严重的是,围绕转基因作物的研制、生产和销售,印度曾在 1999 年发生一次生产商与消费者之间的冲突。当 时美国孟山都公司准备在印度的两个试验地培育“雄性不育”的转基因作物。当地农民闻讯此事,误以为转基因作 物“雄性不育”也会将不育传染给食用者。使人们患上“不育症”,让他们断子绝孙,这可是大不敬的事情,难免 农民们会大动肝火,采取焚毁试验地的极端行为。 转基因食品究竟会不会对人产生有害的副作用,科学界目前对此尚无定论。不过,英美等国的多项研究已经表明, 它可能使人过敏和损害生物的免疫系统。关于转基因食品的争论恐怕一时难以平息。 不久前拟南芥基因图谱的破译使人们发现,植物(作物)本身就已经包含了几乎所有改良食物的功能基因,包括抗病 虫害、高产、美味和优质的基因等。科学家提出了新的设想:与其利用那些令人恐怖的、还不能确保安全的外源性 基因,还不如使用作物自身包含的各种功能基因,这样一则简单易行,二则非常安全。 疾病与健康,基因说了算? 类基因组图谱的完成,立刻让人想到——癌症、艾滋病、糖尿病、早老性痴呆症等各种不治之症能否被降服?科学 家认为,基因研究的深化有利于疾病的治疗、预防和新药开发,因为人类的大部分疾病都可以从基因上找到根源。 从某种意义上说,只要找到长寿基因,也就找到了长寿的秘诀。 癌症是较为典型的基因病。已知癌症与 X 性染色体、22 号染色体、3 号染色体等上面的许多基因有关。然而,基因 本身还具有多样性和复杂性。癌症就是多基因调控疾病,它是致癌基因与抑癌基因两种因素此消彼长、相互作用的 结果。现已发现的致癌基因有 bcl-2、C-myc、ras 基因等,抑癌基因也有多种,现在研究得比较多的是 P53 基因。 科学家曾认为,如果能开发出抑制 bcl-2 基因和促进 P53 基因的药物,那么治癌甚至防癌就大有可为。发现致癌基 因固然是治疗癌症和研制药物的基础,但导致癌症的真正原因要复杂得多。现在一般认为,环境,包括家庭环境、 社会环境和自然环境各种因素,如家庭不和睦、工作单位人际关系不好、心理压力大、精神紧张、环境受到污染(如 空气受到工业污染物的严重污染)、饮食受到杀虫剂和工业制剂的污染、生活习惯和规律(如吸烟饮酒)等等,都可 能促使基因变化,致癌致病。 丹麦、瑞典和芬兰的科学家对 450O0 对双胞胎(9 万人)进行的癌症发病率的研究说明,在癌症发病中,基因所起的 作用只占 30%左右。这项研究发现,双胞胎里有一人患上癌症的约占双胞胎总数的 18%,两人都患癌的约为 3%。数 据分析表明,基因对前列腺癌的影响最大,在这种癌的发病中,基因的发病因素占 42%;其次为结肠癌,基因致病 因素占 35%;再其次是乳腺癌,基因致病因素占 27%。 健康和疾病除了基因外,也依赖于我们自身的行为和环境。把一切归于基因是一种片面,否定基因作用则是一种虚 无。这正是人类基因组给予我们的认识。 人类基因组测序工作的基本完成,也使不少人把长寿的希望寄托在基因上,并预言只要找到了长寿基因,人类就有 可能活到 5O0 岁,等等。然而基因组破译的结果也告诉我们,基因的形成和进化是稳定而自成系统的,它们有着适 应进化的自组织系统。一种功能基因并非单独发挥其功能,而是与其他基因甚至基因序列的“荒漠部分”(即所谓 的“多余”序列)共同起作用。 人的基因组存在一个基因与所有基因的平衡制约关系,或牵一发而动全身的关系,如果仅仅想要依靠长寿基因就能 使人长寿则过于简单。有研究证明,把线虫身上的衰老基因进行调拨,以求让其长寿,结果倒是让线虫延长了寿命, 但是其生命毫无质量,长期处于昏睡中。因此,基因不仅与长寿相关,也与生命质量相关,同时基因与基因之间更 体现了平衡与制约。这种结果提醒人们,健康与长寿的钥匙仍然掌握在每个人自己的手上,而不仅仅是基因。甚至 在调控基因时,也要全盘考虑所有基因和相关基因的作用。 因此,基因调控、合理膳食,适量运动,戒烟戒酒,心理平衡是健康、美丽和长寿的五大基石。 1%的基因差异决定生物多样性 6

人类基因组、动物基因组和植物基因组的破译,使得大哲学家罗素关于“参差多态乃是幸福的本源”的论断在生命 领域得到全新的阐释。 研究表明,人类目前还只能“读出”人类的生命密码,离“读懂”生命的密码还有很长的距离。尽管这次公布的人 类基因组图谱表明人与人之间的共性极大,差异极小(99%的基因相同,仅 1%的基因相异),但也正是这种极小的、 被称为“单核苷酸多态性”(SNP)的差异导致了生命的多样性。 研究人员已经鉴定出了约 210 万个人与人之间不同的 SNP。正是这种微小差异使人们认识到疾病诊断与治疗的个性 化和参差多态。人们的许多疾病都是多基因控制的,或以一种基因为主,或多或少牵涉其他基因。也许这就是个体 之间的基因差异或 SNP,也因此在生活中,同样诊断为糖尿病,一个人用药有效,而另一个人用药则无效。探讨原 因,除了要考虑环境、心理和生活方式等因素外,SNP 是一个必须考虑的内因中的内因。这样,解决问题的方式可 能是,未来的药物研究、疾病治疗应该是因人施治,因人用药,尽管疾病是一样的。 同样,从反面来思考 SNP,也有可能完全解决器官移植的排异问题,比如同一个体的干细胞培养。其实事物和人们 生活永远贯穿着多样性的基本哲理,比如孔子的因人施教,只是基因给了我们更深更多的诠释和深入的引导。 人类面临新的“哈姆莱特难题” 尽管疾病、健康和用药要充分利用基因多样性的原则,但在社会生活中,公正、平等和理性却是人类的另一种原则。 也因此基因成果和基因多样性使人们产生了深深的忧虑。早就有很多人担忧基因歧视,因为一旦一个人的基因隐私 被他人知道,他的入学、就业、保险、婚姻和个人生活等就会面临危险,所以有人高呼,“拒绝知道基因”。然而 这还不是最为可怕的事。 对于基因和基因工程,英国理论物理学家史蒂夫·霍金曾在不同场合多次提出,基因工程已使人类能够创造出在体 能和智力上远远高于其自身的“超人”,由“他们”来统治世界也并非是一种幻想。因为“除非我们拥有完整的世 界秩序,否则就会有人在某地设计出经改进的超级人类。” 后来在回答“生物医学家是否有权扮演上帝的角色,而且如果发展经改进的人类会不会对未经改进的人类造成重大 的社会和政治问题”时,霍金再次强调,“我不是在主张人类基因工程。我只是说,这是有可能发生的,我们得考 虑如何应付它。”中国从事人类基因组研究的科学家也同样对此表明了态度——人类千万不要扮演“上帝”的角 色,显然,这里的“上帝”便是自然之道。 所有人担心的问题就是人类和生物最本质的自然之道——基因将被如何使用、怎样使用、被谁使用。从某种意义上 看,基因组的研究成果只不过是人们打开了潘多拉的盒子或拾到了一个烫手的山芋。如何使用基因成果,正是眼下 人类社会面临的“哈姆莱特难题”,它是人类在基因时代无法回避的重要课题。 54、SNP:单苷酸多态性简介 全称 Single Nucleotide Polymorphisms,是指在基因组上单个核苷酸的变异,形成的遗传标记,其数量很多,多 态性丰富。指在基因组上单个核苷酸的变异,包括置换、颠换、缺失和插入。从理论上来看每一个 SNP 位点都可以 有 4 种不同的变异形式,但实际上发生的只有两种,即转换和颠换,二者之比为 1 :2。SNP 在 CG 序列上出现最为频 繁,而且多是 C 转换为 T ,原因是 CG 中的 C 常为甲基化的,自发地脱氨后即成为胸腺嘧啶。一般而言,SNP 是指变异 频率大于 1 %的单核苷酸变异。在人类基因组中大概每 1000 个碱基就有一个 SNP ,人类基因组上的 SNP 总量大概 是 3 ×10E6 个 。因此,SNP 成为第三代遗传标志,人体许多表型差异、对药物或疾病的易感性等等都可能与 SNP 有 关。 57、图位克隆的特点是无需预先知道基因的 DNA 顺序,也无需预先知道其表达产物的有关信息,但应有以下两方面 的基本情况。一是有一个根据目的基因的有无建立起来的遗传分离群体,如 F2、DH、BC、RI 等。二是开展以下几 项工作: 1)首先找到与目标基因紧密连锁的分子标记;

2)用遗传作图和物理作图将目标基因定位在染色体的特定位置; 3)构建含有大插入片段的基因组文库(BAC 或 YAC 库); 4)以与目标基因连锁的分子标记为探针筛选基因组文库; 5)用获得阳性克隆构建目的基因区域的跨叠群; 6)通过染色体步行、登陆或跳跃获得含有目标基因的大片段克隆; 7)通过亚克隆获得带有目的基因的小片段克隆; 8)通过遗传转化和功能互补验证最终确定目标基因的碱基序列, 步骤见图 4-10。 下面将对其中几个关键环节予以叙 述。 71、贝壳(bei ke)软体动物的外套膜,具有一种特殊的腺细胞,其分泌物可形成保护身体柔软部分的钙化物,称 为贝壳。 贝壳的数量、形状和结构变异极大,有的种类具有 1 个呈螺旋形的贝壳(如蜗牛、螺、鲍) ;有的种类具有 2 片瓣 状壳(如蚌、蚶) ;有的种类具有 8 片板状贝壳,呈覆瓦状排列(如石鳖) ;有的种类的 1 块贝壳被包入体内(如乌 贼、枪乌贼) ;有的种类贝壳甚至完全退化(如船蛆) 。 贝壳的主要成分为 95%的碳酸钙和少量的壳质素。一般可分为 3 层,最外层为黑褐色的角质层(壳皮) ,薄而透明, 有防止碳酸侵蚀的作用,由外套膜边缘分泌的壳质素构成;中层为棱柱层(壳层) ,较厚,由外套膜边缘分泌的棱 柱状的方解石构成,外层和中层可扩大贝壳的面积,但不增加厚度;内层为珍珠层(底层) ,由外套膜整个表面分 泌的叶片状霰石(文石)叠成,具有美丽光泽,可随身体增长而加厚。方解石和霰石的主要化学成分都是 CaCO3。 贝壳的外层具有多条深浅颜色相间、同心环状的生长线,但它不代表年龄;它的形成是由于外套膜边缘因受某些原 因(食物不足、季节不同、生殖期间等)的影响、而不能继续分泌的结果。 80、核小体的形状类似一个扁平的碟子或一个圆柱体。染色质就是由一连串的核小体所组成。当一连串核小体呈螺 旋状排列构成纤丝状时,DNA 的压缩包装比约为 40。纤丝本身再进一步压缩后,成为常染色质的状态时,DNA 的压 缩包装比约为 1000。有丝分裂时染色质进一步压缩为染色体,压缩包装比高达 8400,即只有伸展状态时长度的万 分之一。 81、质膜(plasma membrane)包在细胞外面,所以又称细胞膜(cell membrane) ,它不仅是区分细胞内部与周围 环境的动态屏障,更是细胞物质交换和信息传递的通道。质膜和内膜在起源、结构和化学组成等方面具有相似性, 故总称为生物膜(biomembrane) 。 85、放线菌酮:由产生放线菌酮的放线菌发酵液中提得的一种抗生素。无色晶体。熔点 119~121℃。易溶于甲醇、 乙醇和丙酮,微溶于水。耐酸、耐热。在碱性情况下易分解。对酵母菌、霉菌、原虫等病原菌等有抑制作用。对细 菌无显著抑制作用。四环素:从放线菌金色链丛菌(Streptomyces aureofa-ciens)的培养液等分离出来的抗菌物 质,对革兰氏阳性菌、阴性菌、立克次体、滤过性病毒、螺旋体属乃至原虫类都有很好的抑制作用,是一种广谱抗 菌素,对结核菌、变形菌等则无效。其作用机制是与核蛋白体的 30S 亚单位结合,从而阻止氨酰基-tRNA 进入 A 位, 从而阻止核糖核蛋白体结合。 链霉素:[streptomycin] 一种抗生的有机碱 C 21 H 39 N 7 O 12 ,是由土壤放线菌( Streptomyces griseus )产 生的,能有效地抵抗许多细菌,主要用其盐治疗结核病、鼠疫、百日咳、细菌性痢疾、泌尿道感染和主要由革兰氏阴 性细菌引起的其它传染病。氯霉素:是由委内瑞拉链丝菌产生的抗生素。属抑菌性广谱抗生素。敏感菌有肠杆菌科 细菌及炭疽杆菌、肺炎球菌、链球菌、李斯特氏菌等。衣原体、钩端螺旋体、立克次体也对本品敏感。因对造血系 统有严重不良反应,需慎重使用。 89、氮肥:氮肥含有作物营养元素氮的化肥。元素氮对作物生长起着非常重要的作用,它是植物体内氨基酸的组成 部分、是构成蛋白质的成分,也是植物进行光合作用起决定作用的叶绿素的组成部分。氮还能帮助作物分殖。施用 7

氮肥不仅能提高农产品的产量,还能提高农产品的质量。氮肥,也为无机盐中的一种。 钾肥:钾是肥料三元素之一,植物体内含钾一般占干物质重的 0.2%~4.1%,仅次于氮。钾在植物生长发育过程中, 参与 60 种以上酶系统的活化,光合作用,同化产物的运输,碳水化合物的代谢和蛋白质的合成等过程。 硫肥:硫是植物体内含硫蛋白质的重要组成分,约有 90%的硫存在于胱氨酸和蛋氨酸等含硫氨基酸中。硫也是植物 体内脂肪酶、羧化酶、氨基转移酶、磷酸化酶等的组成分,并参与某些生物活性物质如硫胺素、辅酶 A、乙酰辅酶 A 等的组成。硫还能促进豆科植物形成根瘤和增加固氮能力。此外,某些硫肥还有改善土壤性质的作用。如施用硫 磺粉或液态二氧化硫肥可降低石灰性土壤的 pH,从而增加土壤中磷、铁、锰、锌等元素的有效性;石膏施于碱土时, 其中的钙离子可代换出土壤胶体中的钠离子,形成硫酸钠盐(Na2SO4)随水排出土体,从而降低土壤中交换性钠的含 量,减轻钠离子对土壤性质和作物的危害。 镁肥:镁是构成植物体内叶绿素的主要成分之一,与植物的光合作用有关。镁又是二磷酸核酮糖羧化酶的活化剂, 能促进植物对二氧化碳的同化作用。镁离子能激发与碳水化合物代谢有关的葡萄糖激酶、果糖激酶和磷酸葡萄糖变 位酶的活性;也是 DNA 聚合酶的活化剂,能促进 DNA 的合成。此外,镁还与脂肪代谢有关,能促使乙酸转变为乙酰 辅酶 A,从而加速脂肪酸的合成。植物缺镁则体内代谢作用受阻,对幼嫩组织的发育和种子的成熟影响尤大。 92、结缔组织[1]是人和高等动物的基本组织之一。由细胞、纤维和细胞外间质组成。细胞有巨噬细胞、成纤维细 胞、浆细胞、肥大细胞等。纤维包括胶原纤维、弹性纤维和网状纤维,主要有联系各组织和器官的作用。基质是略 带胶粘性的液质,填充于细胞和纤维之间,为物质代谢交换的媒介。纤维和基质又合称“间质”,是结缔组织中最 多的成分。结缔组织具有很强的再生能力,创伤的愈合多通过它的增生而完成。结缔组织又分为疏松结缔组织(如 皮下组织) 、致密结缔组织(如腱) 、脂肪组织等。 93、围心腔(pericardial cavity) ,亦称心包腔,是包围心脏的空腔,是心外膜和围心膜之间地空隙,是体腔的 一部分,内充体液。 94、胞间连丝植物细胞壁中小的开口,相邻细胞的细胞膜伸入孔中,彼此相连,两个细胞的滑面形内质网也彼此相 连,构成胞间连丝。在电子显微镜下见到的胞间连丝似乎是一个狭窄的、直径约 30~60nm 的圆柱形细胞质通道穿 过相邻的细胞壁。胞间连丝中有连丝微管(desmotubule)通过,它是由两个细胞的光面内质网衍生而来。胞间连丝不 仅使相邻细胞的细胞质膜、细胞质、内质网交融在一起, 而且也是植物细胞间物质运输和传递刺激的重要渠道。胞 间连丝是植物的一种超细胞结构,它把一个个独立的“细胞王国”转变成相互连接的共质体,为植物体的植物运输 和信息传递提供了一个直接的从细胞到细胞的细胞质通道。 单纹孔(simple pit)是指细胞的次生壁加厚过程中,所形成的纹孔腔在朝着细胞腔的一面保持一定的宽度。单纹 孔多存在于轴向薄壁细胞、射线薄壁细胞等薄壁细胞壁上。单纹孔:细胞壁上来加厚的部分,呈圆孔形或扁圆形, 纹孔对的中间由初生壁和中层所形成的纹孔膜隔开。纹孔是植物生长过程中相邻细胞间物质和养份的通道.纹孔的 类型包括单纹孔和具缘纹孔.单纹孔的纹孔膜一般没有加厚,只有一个纹孔口,多呈圆形。但在极厚的细胞壁上, 纹孔腔有时是由许多细长的孔道呈分歧状连接起来通向细胞腔,此种纹孔称为分歧纹孔,多见于树皮石细胞. 具缘纹孔纹孔边缘的次生壁向细胞腔内呈架拱状隆起, 形成一个扁圆的纹孔腔, 纹孔腔有一圆形或扁圆形的纹孔口, 同时在纹孔膜(即纹孔所在的初生壁)中央也加厚形成纹孔塞。 97、木质部输导结构之一。管胞是木质部内具有输导水分、矿物质和支持功能,但不具穿孔的管状细胞。 102、环境胁迫(environmental stress) 是指环境对生物体所处的生存状态产生的压力,可以分为急性环境胁迫和 慢性环境胁迫·随着世界人口的增长和消费水平的提高科学技术也得到了长足的发展·但与此同时,由于人类活动 范围的扩大、程度的加深,环境资源受到了很大的破坏,环境对很多生物体引起的胁迫也日益严重·。主要形式是 温度胁迫、水分胁迫、盐碱胁迫与 UV-B 辐射、重金属、大气污染、酸雨胁迫等。 107、地球上的各种化学元素和营养物质在自然动力和生命动力的作用下,在不同层次的生态系统内,乃至整个生

物圈里,沿着特定的途径经环境到生物体,再从生物体到环境,不断地进行流动和循环,就构成了生物地球化学循 环(biogeochemical cycles) ,简称生物地化循环。 3 类型 生物地化循环可分为三大类型, 即水循环、 气体型循环 ( gaseous cycles ) 和沉积型循环 ( sedimentary cycles ) 。 在气体型循环中,物质的主要储存库是大气和海洋,其循环与大气和海洋密切相联,具有明显的全球性,循环性能 最为完善。凡属于气体型循环的物质,其分子或某些化合物常以气体形式参与循环过程,属于这类的物质有氧、二 氧化碳、氮、氯、溴和氟等。 参与沉积型循环的物质,其分子或化合物绝无气体形态,这些物质主要是通过岩石 的风化和沉积物的分解转变为可被生态系统利用的营养物质,而海底沉积物转化为岩石圈成分则是一个缓慢的、单 向的物质移动过程,时间要以数千年计。这些沉积型循环物质的主要储存库是土壤、沉积物和岩石,而无气体形态, 因此这类物质循环的全球性不如气体型循环表现得那么明显,循环性能一般也很不完善。属于沉积型循环的物质有 磷、钙、钾、钠、镁、铁、锰、碘、铜、硅等,其中磷是较典型的沉积型循环物质,它从岩石中释放出来,最终又 沉积在海底并转化为新的岩石。 气体型循环和沉积型循环虽然各有特点,但都受到能流的驱动,并都依赖于水的 循环。 111、物种相对多度是对物种个体数目多少的一种估测指标,多用于群落野外调查。 例如定义:群落中某一物种的多度占所有物种的多度之和的百分比。 118、形孢子(heterospore )为同形孢子(homospore)的对应词。指在同一植物中所产生的在大小和性状有差别 的雌雄两性孢子,此类孢子即为异形孢子。在具有两个周期的生活史的植物中,配子所出现的雌雄性区别,已超越 配子体本身,而达到孢子的位置上。这种现象称为孢子异形性(heterosp- ory) 。蕨类植物一般产生同形孢子,但 也有产生异形孢子的, 这时从大孢子发育成仅着生造卵器的雌原叶体, 从小孢子发育成仅着生造精囊的雄原叶体 (例 如 Selaginella remotifolia,Isoetes japonica、水生蕨类等) 。异形孢子发育的原叶体显著退化,有的仅由数个 细胞组成。认为这种原叶体进一步退化,在系统上,经裸子植物发展为被子植物的胚囊细胞和花粉。 119、花被(perianth) :是花萼(calyx)和花冠(corolla)的总称。由扁平状瓣片组成,着生在花托的外围或边 缘部。在花中主要是起保护作用,有些花的花被还有助于花粉传送。[注:花冠:全部花瓣的统称。花萼:萼片的 统称,位于花冠下方 。] 分 作 类内、外二部分(二轮) 用保护花蕊和引诱昆虫

心皮互相连结形成一个雌蕊的,叫合生雌蕊,多数被子植物具有这种类型的雌 蕊,如番茄、茄、南瓜等。心皮有 时由子房直连至柱头,完全合生成一个雌蕊;有时仅子房合生而花柱及柱头仍为离生;有时子房及花柱合生而柱头 多少仍为离生;有时花柱合生而子房却离生。 心室关系构成子房的心皮,其内壁常产生一些隔膜将子房腔隔为若干部分,每一部分称为一个心室。单雌蕊和离生 雌蕊的子房是由一心皮所构成的,均为一室,但有时也出现这种情况,即一心皮雌蕊,其心皮边缘向子房腔内弯曲, 深达心皮的内壁,形成分隔子房腔为两半的隔膜,构成假二室子房;或由背缝深压入而纵隔为 2 室。合生雌蕊的子 房,其心室数常有如下几种类型: (1)心皮展开,彼此以边缘相接合,全部心皮形成子房壁,构成一室。 (2)各心皮向内弯入,在子房的中心彼此互相结合,心皮一部分形成子房壁,一部分形成子房内的隔膜而将子房 隔为数室。 (3)心皮的边缘不完全将子房腔隔开,而形成一些不完全的隔膜(有时不完全的隔膜不是由心皮的边缘形成,而 是由心皮上的突起形成的,如亚麻等) ,构成数个互通的心室。 (4)心皮原先彼此结合构成一室,但随着子房的发育,心皮结合处(即腹缝线)向子房腔中央延伸,而长出一些 次生假隔膜,把子房隔成二室或更多室,如十字花科植物。 胚珠通常沿心皮的腹缝线着生于子房上, 着生胚珠的部位称胎座, 因心皮连结的情况不同, 而出现各种类型的胎座。 单心皮子房,其胚珠沿腹缝线着生,形成边缘胎座,如豌豆、花生、大豆等;多心皮彼此以腹缝线连成一室,其胚 珠沿腹缝线着生,开成侧膜胎座,如白菜、油菜、罂粟等;若侧膜胎座的心皮边缘向子房中央伸入,所有的腹缝边 缘在子房中央愈合,它们所带的胎座也集中在子房的中央,并且合而为一个胎座,称中轴胎座,如朱槿(大红花) 、 橙、百合等;如果中轴胎座四周的室壁消失了,整个子房变为一室,室的中央剩下一条游离的柱状胎座,这种胎座 便称为特立中央胎座,如石竹、马齿苋等到;特立中央胎座的短柱也有是心皮基部和花托上端愈合,向子房中央伸 长而形成的。此外,基底胎座、顶生胎座、悬垂胎座等也与心皮有关系。 果实是被子植物的花经传粉、受精后,由心皮或有花的其他部分参加而形成的器官。根据果实的果皮是仅由心皮发 育而成,还是除心皮外,其他花器如花被、花托、花序轴等也参 与果皮的组成,可以区分真果和假果;根据组成果实的心皮及其他组成部分的干湿情况,将果实分为肉果和干果两 大类;这两大类又根据心皮的数目、结构特点、开裂情况而划分为若干种类型的果实。总之,心皮的结构,以及受 精后心皮及其相连部分的发育情况、决定着果实的性质和类型。 4 判断数目 在被子植物分类上,常常需要确定植物的花果是由多少心皮所构成,那么,如何判断花果的心皮数呢?这大致可以 从四个方面入手。 (1)看花柱和柱头的数目。一朵花,其雌蕊的子房合生,花柱、柱头分离,则花柱的数目便是构成雌蕊的心皮数 目,如水稻、小麦、鸢尾等;若子房及花柱均合生,仅柱头分离,柱头的数目即可代表心皮数目,大多数植物的雌 蕊属这种类型,如棉花、朱槿、向日葵等;但如果子房、花柱、柱头全部合生,柱头呈头状,则难以根据柱头数目 来推断心皮数,如油菜、马铃薯、柑桔等。 (2)看腹缝线数目。每一心皮都有两条较粗的边脉,在心皮彼此连接时,其边脉叠合成腹缝线,一心皮雌蕊或果 实只有一条腹缝线,二心皮便有二条腹缝线,??依此类推,多少个心皮构成的雌蕊或果实就有多少条腹缝线。因 此,只要细心地辨认雌蕊或果实腹缝线,便能准确地判断出其心皮的数目。 (3)看心室的数目。大多数植物,其心室数等于心皮数,但如上面讲到的,由于心皮连接方式的复杂化,因而也 可以出现心皮数与心室数的不等关系。 (4)看花基数。花基数是花各部的固定数目。大多数植物,其雌蕊中心皮数目和花基数一致,如樟科、十字花科、 8

分类 1、花被由于形态和作用的不同,可分为内、外二部分(二轮) ,在外的称为花萼,在内的为花冠,像这样的花 称为两被花(dichlamydeous flower)或重被花(double flower),如油菜、豌豆、番茄等。2、仅一轮花被的花称 为单被花(monochlamydeous flower),如 t 大麻、荞麦等。3、也有花被虽有二轮,但花萼和花冠在形态、色泽等 方面并无区分的,称为同被花,它们的每一瓣片称为被片(tepal) ,如百合、丝兰等。4、也有花被完全不存在的, 即无花萼和花冠,称为无被花,也称为裸花(naked flower),如杨树、柳树等 l 柳科植物。3 主要功能:保护雌雄 蕊和吸引昆虫传粉。 心皮是变态的叶,雌蕊是由心皮卷合而成的。雌蕊的三个组成部分即子房、花柱、柱头都是由心皮所构成的。心皮 是植物界进化的产物,是被子植物特有的器官。称雌蕊为"心",并将雌蕊的组成部分称为"心皮"。每个心皮包括三 部分: 一条称为花柱(style) 的柄,花柱的顶端有柱头底部有一个胀大的子房(ovary)。 子房内有一粒或多粒胚 珠(ovule), 胚珠是雌配子(卵子或卵细胞) 的载体。 每粒胚珠均以一条称为珠柄(funicle) 的小柄与子房大壁相连, 胚珠由称为珠被(integument) 的保护层包围,在珠被上有一小孔,称为珠孔(micropyle)。雌蕊是由一或数个心皮 所构成的,雌蕊由于心皮数目及分合情况的不同而具有不同的类型,仅由一心皮所构成的雌蕊叫单雌蕊,如豌豆、 大豆、蚕豆等;由二个以上的心皮彼此分离,所形成的雌蕊也是分离的,叫离生雌蕊,如莲、草莓、玉兰等;如果

百合科等科的植物。这四个方面中,判断花、果的心皮数目,犹以前两方面最为准确,后两方面只是一般性,但四 个方面常需要一齐运用,互相验证,互相补充。 (5)看雄蕊的个数。像石竹科和报春花科的植物,它们是特立中央胎座,心皮数目不好判断,可以看雄蕊的数目 来确定。

蒴果

瘦果

颖果

荚果

蓇葖果

翅果

角果

双悬果

聚合果

瓠果

核果

浆果

9

两体雄蕊

坚果

柑果

梨果

人心果

开心果

腰果

仁果

单体雄蕊

二强雄蕊

四强雄蕊

聚药雄蕊

多体雄蕊

离生雄蕊

10


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