[筆記]分子生物與遺傳學

明天下午就要期中考了..所以說現在來做一下臨時抱佛腳的認真筆記

Molecular Biology and Genetics

照順序從大的往下講好了...

首先是細胞(cell):

被稱為是活體生物的最小單位(smallest unit of life that is classified as a living thing)

細胞生物學(cell biology)分成三種發展層面:

Cytological, Biochemical and Genetic

分別注重在 細胞結構、有機化學以及遺傳資訊分面的研究

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什麼是生命?(What is life?)

Erwin Schrödinger, second law of thermodynamics, highly ordered state, and genetic information

(上略)

說到這邊不得不扯上有機化學，CJ高中時的化學還算可以這邊就寫的簡單一點...

地球上的生物身上的組成化學物質的骨幹是碳(C)，碳的共價鍵(Covalent bond) 需要高能才打的斷所以說是種很安定的物質。

根據八隅體理論會和周圍其他元素共用電子以達成安定，碳的最外層是四價所以可以有單鍵雙鍵三鍵甚至到四鍵的多種組合。

分子生物裡面 有探討分子的形狀，會對形狀改面的幾有幾種因素:

共價鍵、非共價鍵(氫鍵、離子鍵、凡德瓦力)...

碳氫化合物(Hydrocarbon Compounds)據有不溶於水的特性，所以在細胞膜的兩棲型磷酯中有碳鏈的一端為厭水性(hydrophobic)，圓頭一端為親水性(hydrophilic)；排水性的聚在一起親水性的聚在一起就構成了各種的膜狀結構。

水的重要性:高沸點、比熱大、且為良好的溶劑(solvent)

選擇性半透膜的重要性:

就如前面有稍微提過的，細胞的膜是由磷脂(Phospholipids )所構成的雙層膜

表面上有附著醣脂(Glycolipids)負責當作標示扮演著外來某些化學物質進入閘道口的識別標記

至於閘道口就是由蛋白質(proteins)所構成

整理一下選擇性半透膜可以直接滲透的項目:

氧氣(O2)、二氧化碳(CO2)、氮氣(N2)、苯(benzene)、水(H2O)、甘油(glycerol)、乙醇(ethanol)

不能直接通透的就是各樣的離子、葡萄糖和各種比較大的分子

說到大分子，談一下聚合反應

聚合物是由單體(monomers)比此依照某規律排列經過聚合(Polymerize)反應變成聚合物(Polymer)童常是用共價化學鍵所相連接。

聚合酶(polymerase) 是一種用來聚合核酸成RNA、DNA的酵素(enzyme)

生物體內重要的巨分子( Macromolecules):

蛋白質(proteins)、核酸(nucleic acid)和多醣體(polysaccharides)像是澱粉(starch)、肝醣(glycogen)、纖維素(cellulose)

↓一些聚合反應↓

水+二氧化碳→單醣→多醣體

單醣+氧→{甘油、類固醇、脂肪酸}→酯類

胺+{}→胺基酸→蛋白質

磷酸+({}=>核苷酸)→NTP→核酸

能量貨幣(Token、currency)

Nucleoside triphosphate (NTP)

Adenosine triphosphate (ATP)

ATP→能量+ADP

代謝(Metabolism)

通常分成兩類:Catabolism(分解代謝), Anabolism(組成代謝)

RNA/DNA

deoxyribonucleic acid 去氧核醣核酸/ribonucleic acid 核醣核酸

*聚合反應通常都會脫水

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The Macromolecules of the Cell

細胞中的巨分子

這邊會詳細的講前面提到的:蛋白質、核酸以寂多醣體

蛋白質是由線性(liner)的胺基酸(Amino acids)所聚合而成

[人體內有60多種胺基酸但是拿來合成的據說只有20種]

各種蛋白質的用途:

Enzymes:酵素，負責催化反應

Structural proteins:支撐細胞形狀的骨架

Motility proteins:控制細胞以極細胞部分運動

Regulatory proteins:調控蛋白
製造DNA的蛋白，被稱為transcription factor，負責正規畫讀出來的基因資訊

Transport proteins:負責在細胞膜上擔任特殊物質閘道口的蛋白

Hormonal proteins:負責胞器間溝通的蛋白

Receptor proteins:傳訊蛋白，也在細胞膜上，負責接受外部刺激傳遞訊號道細胞內部

Defensive proteins:抗體

Storage proteins:儲存以及釋放胺基酸的蛋白

胺基酸(Amino Acids)
基本組成元素:C、H、O、N
[內容有點多，不過因為考是似乎不會到這麼細，略過]

Polypeptide(多肽類) 與 Protein
多肽是由多個胺基酸所聚合而成的長鏈，但是不代表是蛋白質!
蛋白質可以是一條多肽或是多條多肽經過幾何摺疊(folding)之後才算完成!

Mono-metric 與 Multi-metric Protein
一條polypeptide或是多條polypeptides所組成的protein的差別

Protein Structure 
Primary:胺基酸序列[共價鍵]
Secondary:胺基酸序列經過alpha helix、Beta sheet或是隨機coil[共價鍵、氫鍵]
Tertiary:一條polypeptide經過三維的折疊[二硫鍵(disulfide bond)、氫鍵、離子鍵、凡德瓦力...]
Quaternary:兩條或以上的摺疊過的polypeptide聚在一起[同Tertiary]

Sequence motif:蛋白質當中的一段安機酸序列pattern或是DNA中的一段nucleotide序列pattern
Structure motif::蛋白質結構當中遊安機雖所做的空間排列所形成的pattern(在secondary含以上皆存在)

Protein Domain:蛋白質序列的一部分，其結構可在蛋白練中是個獨立的存在有特殊功能
(我在打什麼我都不知道了)

Motif 與 Domian
這兩個辭其實在許多地方是可以互相交互使用的，簡單的來說
拿紅血球來說有四個Domain，而那個形狀是一種Structure motif

累了嗎? 休息一下，接下去要講的是核酸(Nucleic Acids)

核酸是儲存、攜帶和表現基因資訊的重要巨分子有兩種分別為DNA和RNA

DNA通常都在細胞核中，同時也是製造出RNA的場所

RNA則是負責製造出蛋白質的重要角色

簡單來說 DNA上有RNA藍圖，RNA上有蛋白質藍圖

轉錄(transcription)與轉譯(translation)
特定片斷的DNA會合出mRNA(messenger RNA)
mRNA從核內移動到細胞質(cytoplasm)中，等待核醣體(ribosome)來做翻譯合出polypeptide

DNA A=T C=G
RNA A=U C=G

多醣體(Polysaccharides)
澱粉(Starch)多儲存於植物體內
肝醣(glycogen)儲存在動物體內

因為肝醣的代謝速度比較快，所以對於我們這些能活動的動物來說是比較好的選擇

脂類(Lipids)
包含了脂肪(fats)、蠟脂(waxes)和固醇(sterols)、脂溶性維他命、磷脂(phospholipids)...

脂類最主要的功用是用來儲存能量、構成膜構造的一部分，可以將重要的分子分開。

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Cells and Organelles
細胞與胞器

細胞的分類，最簡單的分法可以分成動物細胞和植物細胞兩類，這相信大家在國中時候都已經學過了吧?

真核細胞(Eukaryotes 尤凱利歐):比較高級，現今的植物、動物，細胞核有核膜

原核細胞(Prokaryotes 頗凱利歐):等級比較低沒有核膜，細菌(bacteria)

後來科學家們又重新分了一次...

Eukaryotes(尤凱利歐 真核):現今動植物，有核膜

Eubacteria(伊歐拜克堤利亞 真菌):細菌、藍綠藻(cyanobacteria)

Archaea(阿爾奇亞 古生菌):產甲烷菌(methanobacteria 麥芬諾拜克堤利亞)、嗜鹽菌(halobacteria 駭羅拜克堤利亞)、磺菌(sulfobacteria 索佛拜克堤利亞)
(一堆不知道是啥米的古生菌...orz)

胞器(Organelles)
細胞的器官，通常胞器都有被膜所區分開來

細胞核(Nucleus):
被膜所覆蓋，是真核生物和原核生物區分的重要指標，內藏DNA遺傳資訊物質。

有內膜所包覆的胞器:
內質網(endoplasmic reticulum= E-R)、高基式體(Golgi complex)

表層有膜與細胞質分離的胞器:
粒線體(mitochondria 麥托空寂阿)、葉綠體(choloroplast 括洛普拉斯特)、溶酶體(lysosomes 莉瑟絲松)、過氧化物酶體(peroxisomes 沛蘿琪松)

無膜的:
cytoskeleton(細胞骨架之類的東西...)
‧微導管(Microtubules):支撐
‧微細絲(Microfilaments):運動

關於DNA...
原核生物:散佈在細胞內，以E.coli為例:DNA有1300微米長
真核生物:集中在核內，DNA是E.coli的1000倍以上，邀分裂時會纏繞在一起成染色體(chromosome 闊魔淞)

關於DNA表徵
原核生物:只把一些重要片段作成RNA，而且蛋白質在mRNA製作出來之前很多都經合成好了
真核生物:按部就班，如之前章節所提的方式運作

關於分裂...
原核生物會分裂(cell fission)
真核生誤會有絲分裂(mitosis)和減數分裂(meiosis)

外釋作用(Exocytosis) 與 內噬作用(Endocytosis)
細胞把東西用膜包著"吐"出去以及用膜包著"吃"進來。
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胞器的功用...

粒線體(mitochondria 麥托空寂阿):
雙層膜，生產能量，ATP調節所

葉綠體(choloroplast 括洛普拉斯特)[植物特有]:
光合作用，H2O+CO2→醣類

核醣體(ribosome):
在真核和原核生物內都有發現其存在
它沒有膜包覆，所以嚴格說來不算胞器，在RNA製造蛋白質時是很重要的角色
她分成大小兩塊subunit，夾住RNA滑行一圈跟巨RNA上的編碼抓取胺基酸合成polypeptide

內質網(endoplasmic reticulum= E-R)
分成兩部分粗糙部(RER)和光滑部(SER)
粗糙不是因為其表層充滿了核醣體，光滑部主要是合成脂類以及類固醇和一些代謝的功能
*RER是從核膜延生出來的 
*SER是獨立存在的

高基式體(Golgi complex):
接收從ER製造出的分子，幫巨分子作加工以及打包轉送到其物質需要作用的一個部門。
(感覺就像加工廠兼物流中心)

溶酶體(lysosomes 莉瑟絲松)
單層膜，內含可以溶解蛋白以及多醣體的酵素。

過氧化物酶體(peroxisomes 沛蘿琪松)
可代謝H2O2(→H2O+O2)、甲醇、乙醇，可以分解脂肪酸以及長達22碳的碳鏈...

液泡(Vacuoles)[植物特有]:
含大量水分，負責暫時儲存資源
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病毒(Virus)

其構成分成兩部分:
外層(coat, capsid  or envelop)、遺傳物質(DNA, RNA)

至於病毒到底是不是生物?

生物的三定義
1.會代謝
2.受刺激會有反應
3.能夠繁衍

病毒不符合前兩條，但是一旦入侵了宿主細胞，就可以進行大量生產

類病毒(Viroids)
比病毒還輕便，她沒有外殼，只是條RNA，不會解譯出任合蛋白
主要是在植物間傳染，會造成一些植物疾病

普恩戴白(Prion)
異形蛋白，狂牛症元兇...
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大部分是這樣子...呼 其時後面還有一些內容，不過我想需要知道的基本脂是大概就到這邊

有後有空再整理...

以上

by 希望其中考可以拿高分的 CJ