生物的诠释.doc

1初识生物1.1什么是生物生物（英语：Organism，又称生命体、有机体）是有生命的个体。生物最重要和基本的特征在于生物进行新陈代谢及遗传。所有生物一定会具备合成代谢以及分解代谢，这是互相相反的两个过程，并且可以繁殖下去, 这是生命现象的基础。自然界是由生物和非生物的物质和能量组成的。有生命特征的有机体叫做生物，无生命的包括物质和能量叫做非生物。（注：新陈代谢是生物与非生物最本质的区别。）地球上的植物大约有50多万种，动物约有150多万种。现存的动物只有原来地球上的动物的十分之一。多种多样的生物不仅维持了自然界的持续发展，而且是人类赖以生存和发展的基本条件。1.2生物的共性可是对“生命”下一个科学的定义十分困难，至今还没有一个为大多数科学家所接受的关于生命的定义。但是从错综复杂的生命现象中，我们仍然可以找到生物的一些共性，即生命的基本特征：除病毒外，均由细胞和细胞产物构成；生命表现出严谨的结构性和高度的有序性；具有新陈代谢作用；具有应激性，能适应环境并影响环境。具有生长、发育、生殖的特性；具有遗传和变异的特征。生物是指能独立、自主生存的生命体。包括动物、植物、微生物等。生物的生活需要营养；生物能进行呼吸；2基本特征【具有共同的物质基础、结构基础】物质基础：物质（主要为蛋白质与核酸）及元素（种类相同）组成上大体相同。（1）化合物主要为蛋白质与核酸，其中蛋白质是生命活动的主要承担者，核酸是遗传信息的携带者（朊病毒的遗传物质是蛋白质），它们都是生命活动中重要的高分子物质。（2）元素分为大量元素和微量元素，其中大量元素有C、H、O、N等，它们在生命活动中有很大作用；微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等，具有量小作用大的特点。结构基础：除了病毒外，都由细胞构成（病毒则需要依赖活细胞才能进行生命活动）。【生物都有新陈代谢作用】生物体内同外界不断进行的物质和能量交换，在体内不断进行物质和能量转化的过程，叫新陈代谢。新陈代谢是生命现象的最基本特征。新陈代谢是生命体不断进行自我更新的过程，如果新陈代谢停止了，生命也就结束了。病毒也属于生物，是因为它能进行新陈代谢和繁殖后代，但不能独立完成（需要依赖活细胞）。【生物能对外界的刺激做出反应】应激性是生物的基本特征之一，体现在生物能对外界刺激作出反应，而反射则是应激性的一种高级形式，两者主要区别在于是否有神经系统参与。病毒无细胞结构，不能独立生活（活细胞内寄生），没有酶系统、供能系统，没有合成新物质所需原料等。可以说，病毒无应激性可言。【生物能生长、繁殖和发育】病毒之所以属于生物，是因为它具有生长、繁殖和发育的特征（但不能独立完成，需要依赖寄主细胞）。【生物有遗传和变异的特征】遗传是物种稳定的基础，变异是产生进化的原材料。【生物能适应环境，改变环境】适应环境的如：枯叶蝶伪装成枯叶的样子，躲避天敌；草履虫的趋利避害；长期生活在地下的鼹鼠视力退化；食蚁兽的舌头又细又长等。改变环境的如人类对大自然的开发、利用；分解者将动、植物尸体分解后把一些物质返回到自然界中。生物的特征讨论一、不论鸡蛋是否受精，它都不属于生物。而是多细胞生物的一种细胞和衍生物，因为不具有独立代谢和遗传的能力，所以不是生物，但是它属于生命科学研究的对象。马王堆出土的莲子，2000多年间仍进行着微弱的生命活动。这里的莲子，不属于生物，但具备成为生物的条件。一旦它进入合适的环境，照样可以生根开花结果。二、地球上没有一个生物个体是单一的生命体。一个人，看上去是单一的，有独立的行为和思维，但是，在他的体内外，同时存在很多其它的生物个体或群体：比如眼睛里的沙眼衣原体，肠道中的大肠杆菌。有很多这样的生物存在于每个人的体内，有些生物个体还可以改变人体的某些行为，甚至影响人的心理进程，虽然对遗传的影响没有证据，但是在很多动物的进化中，估计这些微小的生物一定或多或少地起过作用。人体是一个生物混合体，寄生在人体肠道的蛔虫也是一个生物混合体，它的体内同时存在很多细菌病毒，在沙门氏杆菌的体内还有某些病毒的存在，在这些病毒的体内也可能存在某些噬菌体。所以，生物混合体是一个很复杂的生物群体。三、人类的智力不是单一存在的，遗传会影响智力的高低。但是，在其发展过程中，由于历史条件不同，周围环境的差异，每个人的能力未必都能得到比较充分的发挥，智力的发挥也受到外界的直接限制，一个人的智力再好，如果生活在几千年前，一样不能造出原子弹，所以人类的智力是一个人类历史整体传播的过程，没有我们的过去就没有我们的现在。3结构基础生物细胞是生物体结构和功能的基本单位。细胞是生命系统结构层次的基石，离开细胞，就没有神奇的生命乐章，更没有地球上那瑰丽的生命画卷。从生物圈到细胞，生命系统层层相依，又有各自特定的组成、结构和功能。3.1细胞的分类生物原核细胞：一类没有成型细胞核（无以核膜为界限的细胞核）的细胞。其细胞核为拟核，DNA不与蛋白质结合，在细胞里盘曲折叠。仅含有核糖体。一般以裂殖方式增殖。主要有：细菌、蓝藻、放线菌、支原体和衣原体等。由原核细胞构成的生物称为原核生物。真核细胞：生物一类含有细胞核（有以核膜为界限的细胞核）的细胞。其染色体数在一个以上，能进行有丝分裂。还能进行原生质流动和变形运动。而光合作用和氧化磷酸化作用则分别由叶绿体和线粒体进行主要有：动物、大部分植物、原生生物、真菌等。由真核细胞构成的生物称为真核生物。古细菌：有时也称为“第三类生物”，原来曾归入原核生物的细菌域，现在已经分出。往往生存在其它两域生物无法生存的极端环境中。具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统；也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白；此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征。3.2细胞的构成细胞主要由细胞膜、细胞核、细胞质这三种基本结构构成。而真核生物与原核生物的主要区别是有无以核膜为界限的细胞核。【细胞的边界保卫- 细胞膜】细胞作为一个基本的生命系统，它的边界就是细胞膜。【细胞内的工厂- 细胞器】真核细胞与原核细胞（仅含有一种细胞器）均含有核糖体，而真核细胞则含有其他细胞器，如：内质网、高尔基体（在动物细胞中与细胞分泌物有关，在植物细胞中主要与细胞壁形成有关）、线粒体、叶绿体、溶酶体、质体（叶绿体属于质体中的有色体，还包括白色体）、微体、液泡、细胞骨架（微管、微丝、肌动蛋白丝）及中心体（只存在于低级植物细胞和动物细胞中，与细胞的有丝分裂有关）。【细胞的调控中心- 细胞核】细胞核是遗传信息库，是细胞新陈代谢和遗传的控制中心。3.3显微镜下的微观世界显微结构：指在光学显微镜下就能看到的结构，例如生物细胞膜、细胞核、细胞质、液泡。超微结构：指在电子显微镜下看到的细胞结构。例如叶绿体、内质网、高尔基复合体、溶酶体、核糖体、中心体、过氧化物酶体等细胞器和细胞核的具体结构及各种生物膜。它们有共同的起源，功能上相互联系，并可彼此转化。4物质基础4.1元素大量元素构成细胞的大量元素是C、H、O、N、P、S、k、Ca、Mg等，这些元素有些是细胞的组成物质，有些则是维持细胞正常生命活动所必需的物质。例如：C、H、O和N都是构成生命体物质的必需元素，它们均是构成蛋白质的必要成分。蛋白质则是原生质的主要构成成分，可以说没有蛋白质就没有生命，P和S也是细胞生命物质的重要组成成分。核酸和磷脂这些重要化合物均含有P，P还参与细胞的能量代谢。微量元素构成细胞的微量元素是Fe、Mn、Zn、Cu、B（硼）、Mo（钼）等，它们的含量虽然很少，但同样也是维持生物体正常生命活动和生理功能所需的物质。例如：B能促进花粉的萌发和花粉管的伸长，缺乏B会导致花而不实；Fe是构成血红蛋白的元素，缺铁会导致营养不良性贫血。4.2化学成分一切生命活动与细胞的化学成分密切相关。（但组成它们生物的元素、原子，乃至分子本身都不属于生命系统。）总述：细胞的化学成分主要指构成细胞的各种化合物。这些化合物包括无机物和有机物。一般指含碳氢的化合物及其衍生物就叫有机物(碳酸盐除外），如：淀粉、氨基酸、氨基酸盐、核酸等；无机物主要是水、无机盐和气体单质。各种物质在活细胞中的含量从少到多的正常排序是：糖类和核酸（占11.5%)、无机盐(占11.5%)、脂质（占12%）、蛋白质（占710%）、 水（占8590%）。无机物【无机盐】无机盐是维持生物体正常生命活动和生理功能不可或缺的成分。其生理功能有：细胞内某些复杂的化合物的重要组成部分；参与并维持生物体的代谢活动；维持生物体内的平衡（渗透压平衡、酸碱平衡、离子平衡）。例如：兴奋的传递就需要神经元上的内外钾、钠离子浓度的改变产生动作电位。【水】水是生命之源，生物需要依赖水才得以生存。有机物【糖类】糖类是生物体主要的能源物质【核酸】核酸是遗传信息的携带者【脂质】脂质中的脂肪是主要储能物质【蛋白质】蛋白质是生命活动的主要承担者生理活性物质：凡是对人或动物生理现象产生影响的活性物质，统称为生理活性物质。例如神经传递物质乙酰胆碱、神经生长因子、多肽、多糖、多种活性酶、酶元等都是生理活性物质，辅酶、辅机、等都是生理活性物质的组成部分。5生物分类生物的基本分类层次：界 、门 、纲 、目 、科、 属 、种。生物的详细分类层次：域、界、门、亚门、总纲、纲、亚纲、总目、目、亚目、总科、科、亚科、总属、属、亚属、总种、种、亚种。种是最小的生物单位。生物的相同科、目越多，共同点也越多。域是生物分类法中最高的类别。作为比界高的分类系统，称作“域”(Domain)或者“总界”(Superkingdom)。目前这三域分别命名为细菌域(Bacteria)古菌域(Archaea)和真核域(Eukarya)。生物由原核生物、真核生物及非细胞生物组成，包括动物、植物、细菌、真菌、病毒等，其特征是可以进行新陈代谢。分类组成植物藻类植物、苔癣、蕨类植物、种子植物动物脊椎动物哺乳动物、两栖动物、鸟类、鱼类、爬行动物无脊椎动物节肢动物、腔肠动物、棘皮动物、线形动物、扁形动物、原生动物、环节动物、软体动物微生物真菌、细菌、支原体、衣原体、立克次体、螺旋体、放线菌、病毒三域系统生物分类真核域动物界、真菌界、变形虫界、植物界、有孔虫界细菌域原核生物界古菌域嗜泉古菌界、广域古菌界、初生古菌界6生命起源6.1综述生命起源是当代的重大科学课题，然而却又是至今依旧了解甚少的最基本的生物学问题。关于生命的起源，历史上曾经有过种种假说：如“神创说”（认为：生命是由上帝或神创造的）、“自然发生说”（认为：生命，尤其是简单生命是由无生命物质自然发生的）等。这些假说多出于臆测，已被人们所否定。从近年召开的国际生命起源学术会议提出的研究论文看，当代关于生命起源的假说可归结为两大类：一是“化学进化论”（化学进化论主张：生命起源于原始地球条件下从无机到有机，由简单到复杂的一系列化学进化过程。）；二是“宇宙胚种说”（宇宙胚种说则认为，地球上最初的生命是来自地球以外的宇宙空间，只是后来才在地球上发展了起来。）。研究生命起源的意义研究生命起源是要弄清几十亿年生命诞生的历史，然而其意义远不止追根溯源，还在于可以了解生命与环境，整体与部分、结构与功能、微观与宏观、个体发育与系统发育以主物质和能量与信息之间的辩让关系，可以进一步阐明遗传变异，生长分化、复制繁殖、新陈代谢、运动感应和调节控制等生命活动的机制，从而认识和阐明生命的本质，以实现人类控制和改造生命的目标。6.2化学进化论生物核酸和蛋白质等生物分子是生命的物质基础，生命的起源关键就在于这些生命物质的起源，即在没有生命的原始地球上，由于自然的原因，非生命物质通过化学作用，产生出多种有机物和生物分子。因此，生命起源问题首先是原始有机物的起源与早期演化。化学进化的作用是造就一类化学材料，这些化学材料构成氨基酸，糖等通用的“结构单元”，核酸和蛋白质等生命物质就来自这结“结构单元”的组合。 1922年，生物化学家奥巴林第一个提出了一种可以验证的假说，认为原始地球上的某些无机物，在来自闪电，太阳光的能量的作用下，变成了第一批有机分子。时隔31年之后，美国化学家米勒首次实验证了奥巴林的这一假说。他模拟原始地球上的大气成分，用氢、甲烷、氨和水蒸气等，通过加热和火花放电，合成了有机分子氨基酸。继米勒之后，许多通过模拟原始地球条件的实验。又合成出了其他组成生命体的重要的生物分子，如嘌呤、嘧定、核糖、脱氧核糖、核苷、核苷酸、脂肪酸、卟啉和脂质等。1965年和1981年，我国又在世界上首次人工合成胰岛素和酵母丙氨酸转移核糖核酸。蛋白质和核酸的形成是由无生命到有生命的转折点。上述两种生物分子的人工合成成功，开始了通过人工合成生命物质去研究生命起源的新时代。一般说来，生命的化学进化过程包括四个阶段：从无机小分子生成有机小分子；从有机小分子形成有机大分子；从有机大分子组成能自我维持稳定和发展的多分子体系；从多分子体系演变为原始生命。6.3宇宙胚种说从过去到现在，人们已经提出了许多属于宇宙胚种说的假说，如在1993年7月的第十次生命起源国际会议上，有人提出，“造成化学反应并导致生命产生的有机物，毫无疑问是与地球碰撞的彗星带来的”；还有人推断，是同地球碰撞的其中一颗彗星带着一个“生命的胚胎”，穿过宇宙，将其留在了刚刚诞生的地球之上，从而有了地球生命。几年前一位空间物理学家和一位天体物理学家也把地球生命的起源解释为：地球生命之源可能来自于40亿年前坠入海洋的一颗或数颗彗星，他们也认为是彗星提供了地球生命诞生需要的原材料（他们将之谓“类生命生物”）。尽管有科学家对此类假说持强烈的反对意见（他们认为：“彗星是带来了某些物质，但它们不是决定性的，生命所必需的物质在地球上已经存在 ”）。尽管诸如此类的观点仍是一些尚需进一步证明的问题，但通过对陨石、彗星、星际尘云以及其他行星上的有机分子的探索与研究。了解那些有机分子形成与发展的规律，并将其与地球上的有机分子进行比较，都将为地球上生命起源的研究提供更多的资料。7生物进化生物生物进化是指一切生命形态发生、发展的演变过程。“进化”一词来源于拉丁文evolution，原义为“展开”，一般用以指事物的逐渐变化、发展，由一种状态过渡到另一种状态。1762年，瑞士学者邦尼特最先将此词应用于生物学中。生物进化的基本单位是种群而非个体。古代人们在栽培植物和驯养动物的生产实践中，积累了关于生物的形态、构造和生活习性的知识，注意到生物机体的变化以及生物与环境的关系，逐步形成了朴素的生物进化思想。古希腊的亚里士多德通过对他那个时代有关动物的知识的系统整理，把540种动物按性状的异同分为有血的和无血的两大群，每群之下又分为若干类。他进一步提出生物等级即生物阶梯的观念，认为自然界所有生物形成一个连续的系列，即从植物一直到人逐渐变得完善起来的直线系列。中国战国时期汇集的尔雅一书记载了生物类型的变化；汉初的淮南子一书，不仅对动植物作了初步分类，而且提出各类生物是由其原始类型发展而来的。8生物科技生物技术(biotechnology)系指基于特定之目的利用有机生物体(living organisms)或部分来制造或修改产品、改良动植物，并发展为生物体(microorganism)之一套具实用性之机制。（依据美国国家科学技术委员会之定义)8.1起源现代生物科技肇始于1973年由科恩（Cohen）和博耶（Boyer）所发明的生物DNA重组技术和1975年克勒和米尔斯坦合作开发出的单克隆抗体技术。DNA重组技术显示细胞具有自我复制数百万次的能力，其经济力量才在日后逐渐形成基因工程技术，包括细胞工程（如克隆技术）、酵素工程及发酵工程（如利用酵母菌，霉菌和乳酸菌来发酵）等。8.2生物技术的广泛应用生物科技的发展对于全球经济与人类生活都造成重大的改变。时至今日，生物技术已广泛运用在农业、医药、食品、环保、能源、海洋与国防等领域，其发展潜力亦与日剧增，并为世界之医疗、能源、环保与粮食等问题提供了解决之道。人类基因项目在本世纪初完成人类基因组组织项目在本世纪初完成，这将极大推动医学领域的研究活动，改变诊断和治疗疾病的方式，有利于人们健康。英国帝国癌症研究基金会的研究科学家卡罗尔西拉科教授说：“在今后50年，主要置人于死地的杀手可能被消灭掉。在几十年内，基因条码将具有更深刻的意义。一旦科学家更多地了解了导致癌症或者中风的生物途径，这此条码将变成预知未来的“水晶球”。在交织的DNA链中，基因条码将有可能确定人们未来可能出现的疾病以及人们患上这些疾病的可能性。个体识别技术近几年来，人类基因组研究的进展日新月异，而分子生物学技术也不断完善，随着基因组研究向各学科的不断渗透，这些学科的进展达到了前所未有的高度。在法医学上，STR位点和单核苷酸（SNP）位点检测分别是第二代、第三代DNA分析技术的核心，是继RFLPs（限制性片段长度多态性）VNTRs（可变数量串联重复序列多态性）研究而发展起来的检测技术。作为最前沿的刑事生物技术，DNA分析为法医物证检验提供了科学、可靠和快捷的手段，使物证鉴定从个体排除过渡到了可以作同一认定的水平，DNA检验能直接认定犯罪、为凶杀案、强奸杀人案、碎尸案、强奸致孕案等重大疑难案件的侦破提供准确可靠的依据。随着DNA技术的发展和应用，DNA标志系统的检测将成为破案的重要手段和途径。此方法作为亲子鉴定已经是非常成熟的，也是国际上公认的最好的一种方法。生物技术能使多种疾病得到有效防治由于基因组项目的完成和生物技术的进步，今后癌症病人不需要经历痛苦的治疗过程，他们将使用根据基因筛选而制定的治疗方法。基因分析将使医生有可能在分子层面上评估化疗既杀死患者的健康细胞又杀死癌细胞的问题，并使他们有可能针对不同患者的具体病情加以纠正。科学家正逐渐解开癌症、血管堵塞和阿耳海默氏症的生化途径，他们能把新的基因移植到人体内，治疗疾病。许多危害人类的疾病，如心血管病、癌症、艾滋病等，糖尿病等，将得到有效的预防、治疗和控制。美国有数十家公司已用“合理药物设计”法设计超级药物，这种方法把生物技术和化学紧密地结合起来，能医治目前药物不能医治的癌症、艾滋病和多发性硬化症等致命疾病，有的已经进入人体试验阶段。专家们预计，这方面的研究将对遗传机制、发育机制和免疫机制有更多的了解，不但有助于治疗一些遗传疾病，而且对了解生物进行过程也有重大的意义。科学家最终可能发现阻止患心脏病和癌症的方法。人类将全面进入克隆时代克隆技术是生物技术领域一个具有划时代意义的重大科技突破，随着在英国克隆的“多利”羊的出生，引起世界范围人们的高度重视，科学家认为它预示着“21世纪人类将全面进入克隆时代”。多莉已在1998年4月顺利产下它的第一只羊羔，这表明，由一只成熟细胞克隆出的羊可以受孕并足月怀胎，产出一只健康羊羔。克隆出“多莉”的科学家说，克隆体有生产健康的后代对于核转移技术的商业化很重要。采用克隆技术的好处是：可以加快良种家畜的繁殖，从而有可能使畜牧业发生一场革命；可以培养出一批批优质的牛羊品种，以满足人们的需要；可以拯救濒危野生物，保持生态平衡；可在医学领域大量生产人们所急需的许多名贵药品。此外，采用克隆技术，可以对植物的细胞、组织或器官进行克隆，改变过去“靠天吃饭”的传统农业。总之，在这世纪之交，在隆技术的发展将会改变人类的生存环境，大大造福于人类。克隆技术还可以带来医学突破。克隆出“多莉”羊的科学家说，如果伦理及法律许可，为不育夫妇克隆婴儿的事最终会出现。克隆羊多莉的培育者伊恩维尔穆特说：“生活中的许多事情都有两面性。现在，我毫不怀疑，这种技术的潜在益处要远远大于其潜在坏处。就人类克隆来说，这项研究将大大延长人类生命。”生物技术将与计算机技术相结合生物技术与计算机技术相结合，也逐渐成为生物技术领域的新趋势。生物芯片计算机正在研制之中，美国艾菲梅特里克斯公司宣布用DNA成功地制成生物芯片，可用于读取活组织基因随进化而来的涌动信息流，这是生物技术与计算机技术融合的结晶。摩托罗拉公司、柏德仪器公司以及美国政府的阿尔贡国家实验所已宣布，它们已经结成合作关系，以便批量生产生物芯片。生物芯片对于医学和农业具有广泛的意义，它在几秒钟的时间里可以进行数以千计的生物反应。生物芯片采用“微凝胶”技术，其中，在一块面积相当于显微镜载物片的玻璃上的微型结构其数目多达1万个以上起着微型试管的作用。这些芯片工作的速度比常规方法更快。生物芯片计划可能会导致一个市场规模达数十亿美元的新兴产业。环保领域大量采用生物技术科学家们还在环保领域大量采用生物技术，以遏制环境继续恶化的趋势。目前开发的主要技术有：用生物方法处理污水，用微生物脱硫防治大气污染，用细菌降解清除污染物，用无污染生物农药防治农作物病虫害，培育抗病虫害农作物和开发实用的可生物降解塑料。8.3生物技术的最新进展近年来，生物技术的开发已取得巨大进展，基因的分离、扩增、重组以及体细胞的克隆技术都已实现，某此蛋白质的结构和协能已经探明。快速繁殖脱毒、组织培养、胚胎移植、胚胎切割和单克隆抗体等技术已进入实用阶段，预计到2000年时产值可超过1000亿美元。科学家已从单个基因的测序转到有计划、大规模地测绘人类、水稻等重要生物体的基因图谱。全世界已有6000多项农作物方面的生物技术研究成果进入田间试验，抗虫害的转基因水稻、玉米、土豆、棉花和南瓜等已在美国和加拿大大面积试种，美国种植的转基因作物越来越多。1998年种植7000万英亩转基因玉米和大豆，而几年前则很少。菲律宾国际水稻研究所育成的“超级稻”，在3年内可推广种植，它可以使水稻单产提高20%-25%。据法国论坛报近日报道，纺织业已采用了既不用化肥也不用农药的生物技术棉花。从1996年开始，美国专门生产“户外用”服装的帕塔戈尼亚公司使用的棉花100%是用生物技术生产的棉花。现在，美国是全球主要的生物棉花生产国，每年产量是2800吨，继美国之后是印度(年产量是930吨)、土耳其(800吨)和秘鲁(650吨)。据美联社报道，美国科学家已运用生物技术设使一只老鼠长出一个大象的卵，该技术在未来可以帮助拯救世界上的一些濒危动物。老鼠可被用作制造其他动物的卵子的“工厂”，这些卵在受精后，可用来使濒危动物怀孕。8.4未来展望人类蛋白质组计划（HPP）的实施国际人类蛋白质组计划（HPP）是继国际人类基因组计划之后的又一项大规模的国际性科技工程。首批行动计划包括由中国科学家牵头的“人类肝脏蛋白质组计划”和美国科学家牵头的“人类血浆蛋白质组计划”。人类肝脏蛋白质组计划的实施，将极大的提高肝病的治疗和预防水平，降低医疗费用，同时，将使我国在肝炎、肝癌为代表的重大感病的诊断、防治与新药研制领域取得突破性进展，并不断提高我国生物医药产业的创新能力和国际竞争力。8.5生物科技的安全性问题基于生物技术发展有可能带来的不利影响，人们提出了生物安全的概念。所谓生物安全一般指由现代生物技术开发和应用所能造成的对生态环境和人体健康产生的潜在威胁，及对其所采取的一系列有效预防和控制措施。生物安全问题引起国际上的广泛注意是在上世纪80年代中期，1985年由UNEP、WHO、UNIDO及FAO联合组成了一个非正式的关于生物技术安全的特设工作小组，开始关注生物安全问题。国际上对生物安全立法工作引起特别重视是在1992年召开联合国环境与发展大会后，此次大会签署的两个纲领性文件21世纪议程和生物多样性公约均专门提到了生物技术安全问题。从1994年开始，联合国环境规划署（UNEP）和生物多样性公约（CBD）秘书处共组织了10轮工作会议和政府间谈判，为制订一个全面的生物安全议定书做准备，为了尽快拟定议定书初稿，还召开了4次关于生物安全议定书的“特设专家工作组”会议。1999年2月和2000年1月先后召开了生物多样性公约缔约国大会特别会议及其“续会”，130多个国家派代表团参加会议讨论有关问题，其中欧盟15国最为积极，环境部长全部到会，美国副国务卿参加了此次会议。经过多次讨论和修改，生物多样性公约卡塔赫纳生物安全议定书终于在2000年5月15日至26日在内罗毕开放签署，其后从2000年6月5日至2001年6月4日在纽约联合国总部开放签署。9生物危害9.1DDT的发明生物DDT最先是在1874年被分离出来，但是直到1939年才由瑞士诺贝尔奖获得者化学家Paul Muller重新认识到其对昆虫是一种有效的神经性毒剂。 DDT在第二次世界大战中开始大量地以喷雾方式用于对抗黄热病、斑疹伤寒、丝虫病等虫媒传染病。上个世纪60年代科学家们发现DDT在环境中非常难降解，并可在动物脂肪内蓄积，甚至在南极企鹅的血液中也检测出DDT，鸟类体内含DDT会导致产软壳蛋而不能孵化，尤其是处于食物链顶极的食肉鸟如美国国鸟白头海雕几乎因此而灭绝(生物放大)。1962年，美国科学家卡尔松在其著作寂静的春天中怀疑，DDT进入食物链，是导致一些食肉和食鱼的鸟接近灭绝的主要原因。因此从70年代后DDT逐渐被世界各国明令禁止生产和使用。DDT还成为中国环境保护事业的催生婆。DDT会通过生物的富集作用在各营养级种不断积累，最终作用于人本身。像DDT这样的物质还有六氯甲苯、灭蚊灵、二恶英等12种有机物。它们于2001年被首批列入关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约。9.2生物入侵外来入侵生物不仅直接给农、林、牧、渔等行业造成巨大的危害和经济损失，还会造成包括导致本地生物物种的灭绝、生物多样性和遗传多样性减少等隐性损失，对社会、文化和人类健康也将构成威胁。9.3有害生物的为害有史以来，在世界范围内，有害生物一方面长期危害人类的健康和生命，另一方面危害农业和畜牧业的发展，给人类文明带来的灾难是十分沉重的。9.4来自转基因生物潜在危害现代科学技术的发展使世界上出现了越来越多的转基因生物。任何事物都具有两面性，转基因技术既可以造福人类又可以危害人类，转基因生物存在着一定风险。一些科学家认为，转基因生物有可能对人类健康、农业生物和环境生物构成极大的影响。食物危机随着基因技术的兴起，转基因食品也渐渐兴起。中国农业部于2009年11月27日草率批准了我国为世界上第一个种植“转基因主粮”的国家，据说要推广的是转基因水稻和转基因玉米。世界上任何一个国家，还没有将转基因粮食作为人的主粮食用。将转基因食品作为13亿国民的主粮，很可能成为贻害13亿国民的自杀计划。转基因粮食很可能损害其后代的免疫能力、生殖能力和大脑。将一种未经充分证明其安全性的转基因食品作为人的主粮，无疑是极其不负责任的，是灾难性的！美国家科学院发布长篇科研调查报告清楚指明：越来越多的观察和发现证明，转基因农作物的种植和使用对动物和生态环境有潜在的安全威胁；必须对转基因作物种植区域实行强制性隔离措施，对转基因食品实行更严格的控制和检测监测。10名词解释10.1细胞的化学成分原生质：是细胞内的生命物质。它的主要成分是蛋白质、脂类和核酸。细胞是由原生质构成的。构成细胞的这一小团原生质又分化为细胞膜、细胞质和细胞核等部分。【水】结合水：水在细胞中以两种形式存在，一部分与细胞内的其他物质结合，叫结合水。结合水是细胞结构的组成成分。自由水：大部分以游离的形式存在，可以自由流动，叫自由水。【蛋白质】脱水缩合：氨基酸分子互相结合的方式是：一个氨基酸分子的羧基（COOH）和另一个氨基酸分子的氨基（NH2）相连接，同时失去一分子的水，这种结合方式叫缩合。肽键：连接两个氨基酸分子的（NHCO）叫做肽键。二肽：由两个氨基酸分子缩合而成的化合物，叫做二肽。多肽：由多个氨基酸分子缩合而成的含有多个肽键的化合物，叫做多肽。【核酸】核酸：核酸最初是从细胞核中提取出来的，呈酸性，因此叫做核酸。脱氧核糖核酸：含有脱氧核糖的核酸，叫做脱氧核糖核酸，简称DNA。核糖核酸：含有核糖的核酸，叫做核糖核酸，简称RNA。10.2细胞的结构与功能显微结构：在普通光学显微镜中能够观察到的细胞结构。亚显微结构：又称超微结构。指在电子显微镜下观察观察到的细胞结构。细胞膜：又称原生质膜或质膜，是细胞的原生质体分化形成，并位于其外表面的一层极薄的膜结构。【细胞中的物质组成】膜蛋白：指细胞内各种膜结构中蛋白质成分。载体蛋白：膜结构中与物质运输有关的一种跨膜蛋白质。这种膜运输蛋白质具有专一的结合部位，对所结合的物质具有高度选择性，只能同专一物质结合的特性类似于酶同底物的反应。当某种载体蛋白的外端表面的结合部位与专一性物质结合后，载体蛋白分子就发生构象变化，将该物质分子运转到膜的内表面，随之释放到细胞质中。细胞质：在细胞膜以内、细胞核以外的原生质，叫做细胞质。在光学显微镜下观察活细胞，可以看到细胞质是透明的胶状物，细胞质主要包括细胞质基质和细胞器。细胞质基质：细胞质内呈液态的部分是基质。细胞器：细胞质中具有特定功能的各种亚细胞结构的总称。生物【核物质】染色质：在细胞核中分布着一些容易被碱性染料染成深色的物质，这些物质主要是由DNA和蛋白质组成的。在细胞分裂间期，这些物质成为细长的丝，交织成网状，这些丝状物质就是染色质。染色体：在细胞分裂期，细胞核内长丝状的染色质高度螺旋化，缩短变粗，形成光学显微镜下可以看见的染色体。10.3细胞的生命历程【细胞周期】细胞周期：具有连续分裂能力的细胞，从上一次分裂完成时开始，到下一次分裂完成时为止，为一个细胞周期。一个细胞周期包括两个阶段：分裂间期和分裂期。分裂间期：从细胞在上一次分裂结束之后到下一次分裂之前。分裂期：在分裂间期结束之后，就进入分裂期。分裂期分为四个时期：生物前期、中期、后期、末期。【细胞分化】细胞分化：在个体发育过程中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生稳定性差异的过程。细胞的全能性：已经分化的细胞，仍然具有发育成完整个体的潜能。【细胞衰老】细胞衰老：细胞衰老的过程是细胞生理状态和化学反应发生复杂变化的过程，最终表现为细胞的形态结构和功能发生变化。自由基：异常活泼的带电分子或基团称为自由基。端粒：每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA，称为端粒。【细胞调亡】细胞调亡（细胞编程性死亡）：由基因所决定的细胞自动结束生命的过程。【细胞坏死】细胞坏死：在种种不利因素影响下，由于正常细胞代谢活动受损或中断引起的细胞损伤和死亡。【细胞癌变】癌细胞：有的细胞受到致癌因子的作用，细胞中遗传物质发生改变，就变成了不受机体控制的、连续进行分裂的恶性增殖细胞，这种细胞就是癌细胞。10.4新陈代谢新陈代谢：生物体与外界环境之间物质和能量的交换，以及生物体内物质和能量的转变过程，叫做新陈代谢。同化作用（合成代谢）：在新陈代谢过程中，生物体把从外界环境中摄取的营养物质转变成自身的组成物质，并储存能量，这叫做同化作用。异化作用（分解代谢）：生物体把组成自身的一部分物质加以分解，释放出其中的能量，并把代谢的最终产物排出体外，这叫做异化作用。酶：酶是活细胞产生的一类具有催化作用的有机物，绝大部分是蛋白质，少数是RNA。【水分代谢】：指植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。渗透作用：水分子（或其他溶剂分子）通过半透膜的扩散，叫做渗透作用。渗透吸水：靠渗透作用吸收水分的过程。原生质层：包括细胞膜、液泡膜和这两层膜之间的细胞质。质壁分离：原生质层与细胞壁分离的现象，叫做质壁分离。蒸腾作用：植物体内的水分，以水蒸气的形式通过叶的气孔散失到大气中的过程。【矿质代谢】：指植物对矿质元素的吸收、运输和利用的过程。矿质元素：一般指除了C、H、O以外，主要由根系从土壤中吸收的元素。【光合作用】：光合作用是是绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水合成储存能量的有机物，并且释放出氧气的过程。生物【呼吸作用】：生物的呼吸作用（又叫生物氧化）是生物体内的有机物在细胞中经过一系列的氧化分解，最终生成二氧化碳或其它产物，并且释放出能量的总过程。有氧呼吸：是指细胞在氧气的参与下，通过酶的催化作用，把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出二氧化碳和水，同时释放出大量的能量的过程。有氧呼吸是高等动植物进行呼吸作用的主要形式。C6H12O6 + 6H2O + 6O2 _酶_ 6CO2 + 12H2O + 能量 无氧呼吸：一般是指在无氧条件下，通过酶的催化作用，植物细胞把糖类等有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。这个过程对于高等动植物来说称为无氧呼吸。C6H12O6_酶_ 2C2H5OH（酒精）+ 2CO2 + 能量C6H12O6_酶_2C3H6O3（乳酸）+ 能量发酵：一般是指在无氧条件下，通过酶的催化作用，植物细胞把糖类等有机物分解成为不彻底的氧化产物，同时释放出少量能量的过程。如果用于微生物，习惯上称为发酵。【物质代谢】食物的消化：指在消化道中，将结构复杂、不溶于水的大分子有机物，转变变成为结构简单、溶于水的小分子有机物。营养物质的吸收：是指包括水分、无机盐等在内的各种营养物质通过消化道的上皮细胞进入血液和淋巴的过程。10.5生物的生殖与发育生物的生殖：生物体产生自己的后代的过程，叫做生物的生殖。【生殖方式】无性生殖：是指不经过生殖细胞的结合，由母体直接产生出新个体的生殖方式。分裂生殖：又叫裂殖，是生物由一个母体分裂成两个子体的生殖方式。孢子和孢子生殖：有的生物，身体长成以后，能够产生一种细胞，这种细胞不经过两两结合，就可以直接形成新个体。这种细胞叫孢子，这种生殖方式叫做孢子生殖。出芽生殖：又叫芽殖，是由母体在生物一定的部位生出芽体的生殖方式。芽体逐渐长大，形成与母体一样的个体，并从母体上脱落下来，成为完整的新个体。营养生殖：由植物体的营养器官（根、茎、叶）产生出新个体的生殖方式。有性生殖：是指经过两性生殖细胞的结合，产生合子，由合子发育成新个体的生殖方式。这是生物界中普遍存在的生殖方式。减数分裂：是在有性生殖过程中进行的特殊的有丝分裂，分裂过程中细胞连续分裂两次，而染色体和DNA只复制一次。分裂产生的生殖细胞中染色体和DNA数目只有原始生殖细胞的一半。配子生殖：由亲体产生的有性生殖细胞配子，两两相配成对，互相结合，成为合子，再由合子发育成新个体的生殖方式，叫做配子生殖。卵式生殖：卵细胞与精子结合的生殖方式叫做卵式生殖。【生殖细胞】卵细胞：在进行有性生殖时，有的细胞长的大，失去鞭毛，不能游动，这种大的配子叫做卵细胞。精子：有的细胞能够产生大量的小细胞，小细胞生有两根鞭毛，能够游动，这种小的配子叫做精子。同源染色体：减数分裂过程中，联会配对的两条染色体，形状和大小一般都相同，一个来自父方，一个来自母方。叫做同源染色体。联会：减数分裂过程中，同源染色体两两配对的现象，叫做联会。四分体：减数分裂过程中，联会配对的每一对同源染色体含有四个染色单体，叫做四分体。受精作用：精子与卵细胞结合成为合子的过程，叫做受精作用。【个体发育】生物的个体发育：受精卵经过细胞分裂（有丝分裂）、组织分化和器官形成，直到发育成性成熟个体的过程叫做生物的个体发育。被子植物：凡生物是胚珠有子房包被着，种子有果皮包被着的植物，就叫做被子植物。胚的发育：是指受精卵发育成为幼体。胚后发育：是指幼体从卵膜内孵化出来或从母体生出来并发育成为性成熟的个体。变态发育：幼体和成体差别很大，而且形态的改变又是集中在短时间内完成的，这种胚后发育叫做变态发育。10.6生命活动的调节应激性：任何生物体对外界的刺激都能发生一定的反应。趋向有利刺激，逃避不利刺激。反射：人和动物在中枢神经系统的参与下，对体内和外界环境的各种刺激所发生的规律性的反应。植物的向性运动：指植物体受到单一方向的外界刺激而引起的定向运动。植物激素：植物体的一定部位产生的对植物体的新陈代谢、生长发育等生命活动起调节作用的特殊微量化学物质。生长素的二重性：指低浓度的生长素可以促进植物生长，而高浓度的生长素则抑制植物生长，甚至杀死植物。（浓度的高、低是针对最适浓度而言）顶端优势：植物的顶芽优先生长，而侧芽生长受到抑制的现象。体液调节：指某些化学物质（如激素，二氧化碳）通过体液的传送，对人和动物的生理活动进行的调节。动物激素：动物体的内分泌腺产生的对动物的新陈代谢、生长发育等生命活动起调节作用的特殊微量化学物质。反馈调节：指在大脑皮层的影响下，下丘脑通过垂体，调节和控制某些内分泌腺中激素的合成和分泌；而激素进入血液后，又可以反过来调节下丘脑和垂体中有关激素的合成和分泌。协同作用：指不同激素对同一生理效应都发挥作用，从而达到增强效应的结果。拮抗作用：指不同的激素对某一生理效应发挥相反的作用。内激素：是由昆虫体内的内分泌器官分泌的。它对昆虫的生长发育等生长发育等生命活动起着调节作用。外激素（信息激素）：一般是由昆虫体表的腺体分泌到体外的一类挥发性的化学物质。在同种的个体间传递化学信息，因此又叫信息激素。10.7遗传与变异遗传现象：生物的亲代与子代之间，在形态、结构和功能上常常相似的现象。变异现象：生物的亲代与子代之间，子代的不同个体之间，总是或多或少的存在着差异的现象。（遗传是相对的，变异是绝对的，遗传和变异在生物的进化中同等重要。）细胞核遗传：细胞核遗传指由细胞核里的遗传物质控制的遗传现象。细胞质遗传：指由细胞质（线粒体和叶绿体）中的遗传物质控制的遗传现象。（细胞核遗传遵循孟达尔的遗传定律，细胞质遗传不遵循。两者的遗传物质都是DNA。）性状：生物体在形态、结构、生理等方面所具有的区别性特征。DNA 的复制：是指以亲代DNA分子为模板来合成子代DNA的过程。半保留复制：指DNA 的复制过程中，子代DNA分子都保留了原来DNA分子中的一条链。基因：是控制生物性状的遗传物质的功能单位和结构单位，是有遗传效应的DNA片段。基因在染色体上呈线性排列，每个基因中可以含有成百上千个脱氧核苷酸。遗传信息：基因的脱氧核苷酸排列顺序就代表遗传信息。转录：指在细胞核中，以DNA的一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。翻译：指在细胞质中的核糖体上，以信使RNA为模板，一转运RNA为运载工具，按照碱基互补配对原则，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。中心法则：遗传信息从DNA传递给RNA，再从RNA传递给蛋白质的转录和翻译过程，以及遗传信息从DNA传递给DNA的复制过程。后来发现，某些病毒中RNA同样可以反过来决定DNA，为逆转录。是对“中心法则”的补充和完善。密码子：信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的碱基，叫做密码子。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：在杂种后代中显现不同性状的现象，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。隐性基因：控制隐性性状的基因，叫做隐性基因。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。（如Dd）等同基因：在一对同源染色体的同一位置上的，控制着相同性状的基因，叫做等同基因。（如DD或dd）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。纯合体自交后代不发生性状分离。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。杂合体自交后代要发生性状分离。测交：让杂种子一代与隐性类型相交，用来测定F1的基因型。基因的分离定律：在进行减数分裂的时候，等位基因随着同源染色体的分开而分离，分别进入两个配子中，独立地随着配子遗传给后代，这就是基因分离规律。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。性状分离：在杂种后代中，同时呈现出显性性状和隐性性状的现象。染色体组型（也叫核型）：指某一种生物体中全部染色体的数目、大小和形态特征。性别决定：一般是指雌雄异体的生物决定性别的方式。性染色体：与决定性别有关染色体。常染色体：与决定性别无关的染色体叫做。伴性遗传：性染色体上的基因，所控制的遗传性状与性别相联系，这种遗传方式叫做伴性遗传。基因重组：是指控制不同性状的基因的重新组合。基因突变：是指基因结构的改变，包括DNA碱基对的增添、缺失或改变。自然突变：在自然条件下发生的基因突变。诱发突变（人工诱变）：在人为条件下，利用物理的、化学的因素来处理生物，使它发生基因突变。诱变育种：在人为条件下，利用物理的、化学的因素来处理生物，使它发生基因突变，从中选育生物新品种的育种方法。染色体变异：在自然因素或人为因素的影响下，染色体的结构和数目发生改变引起的变异，叫染色体变异。染色体组：细胞中形态和功能上各不相同，但是都携带着控制一种生物生长发育、遗传变异的全部信息的一组非同源染色体。10.8生命的起源和生物的进化古生物学：是研究地质历史时期生物的发生、发展、分类、演化、分布等规律的科学，它的研究对象是保存在地层中的古代生物的遗体、遗迹或遗物化石。胚胎学：是研究动植物的胚胎形成和发育过程的科学。比较解剖学：是对各类脊椎动物的器官和系统进行解剖和比较研究的科学。同源器官：是指起源相同，结构和部位相似，而形态和功能不同的器官。生存斗争：生物个体（同种或异种的）之间的相互斗争，以及生物与无机自然条件（如干旱，寒冷）之间的斗争，赖以维持个体生存并繁衍种族的自然现象。自然选择：在生存斗争中，适者生存，不适者淘汰的过程叫自然选择。适应：生物与环境表现相适合的现象。10.9生物与环境生态学：研究生物与环境之间相互关系的科学，叫做生态学。生态因素：环境中影响生物的形态、生理和分布的因素，叫做生态因素。阳生植物：在比较强的光照下才生长得好的植物。阴生植物：在比较弱的光照下才生长得好的植物。长日照植物：需要较长的日照才能开花结果的植物。短日照植物：需要较短的日照才能开花结果的植物。种内关系