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沈阳市第二十中学高二十四 班研究性学习材料研究课题： 生 物 钟 课题组长： 杨楠 课题组成员： 董沫，董冠廷，马文月，杨子，李权洲，鞠鹏 课题时间： 2012 年 7 月 2012 年 8 月研究性学习评价表研究课题： 生物钟 评价内容项目及要求分值得分课题确定选题自主发现问题10开题报告目的、方法、分工10研究过程学习态度5研究方法5活动方式5原始材料25研究成果研究报告研究的深度、3000字以上、规范30收获体验个人小结500字以上10合 计100学分认定学分认定：合格（5学分） 不合格（0学分）指导教师签字： 年 月 日研究性学习开题报告课题题目生物钟指导教师丁晓莉课题组成员董沫，董冠廷，马文月，杨子，李权洲，鞠鹏课题提出背景说明导师提出有关神经方面的课题。研究课题的目的和意义通过研究生物钟，目前已产生了时辰生物学、时辰药理学和时辰治疗学等新学科。可见，研究生物钟，在医学上有着重要的意义，并对生物学的基础理论研究起着促进作用。任务分工：组员采集资料，组长汇总。活动步骤：1.组员分头采集资料2.小组讨论筛选材料3.形成书面材料预期成果：按照人的心理、智力和体力活动的生物节律，来安排一天、一周、一月、一年的作息制度，从而提高工作效率和学习成绩，减轻疲劳，预防疾病防止意外事故的发生成果表达形式：书面（电子稿）研究性学习活动记录课题题目生物钟活动时间8月12号活动地点网络参加成员杨一楠，董沫，董冠廷，马文月，杨子，李权洲，鞠鹏活动内容 生物钟目的了解人体生物钟运行规律，合理安排作息时间，提高学习成绩。形式网络即时搜集资料并讨论。过程分头搜集资料数据上传结果同学们各司其职，很快汇总了材料。指导教师的建议和帮助研究性学习研究报告一、研究背景按照人的心理、智力和体力活动的生物节律，来安排一天、一周、一月、一年的作息制度，能提高工作效率和学习成绩，减轻疲劳，预防疾病防止意外事故的发生。二、研究目的和意义过研究生物钟，目前已产生了时辰生物学、时辰药理学和时辰治疗学等新学科。可见，研究生物钟，在医学上有着重要的意义，并对生物学的基础理论研究起着促进作用。三、研究时间2012年7月到8月四、研究方法网上学习讨论五、研究内容生物钟（生物节律）六、任务分工组员收集资料，组长汇总形成报告。七、研究过程利用网络收集资料，直接在电脑上形成报告。八、研究成果及分析定义能够在生命体内控制时间、空间发生发展的质和量叫生物钟。地球上的所有动物都有一种叫“生物钟”的生理机制，也就是从白天到夜晚的一个24小时循环节律，比如一个光-暗的周期，与地球自转一次吻合。生物钟是受大脑的下丘脑视交叉上核（简称SCN）控制的，和所有的哺乳动物一样，人类大脑中SCN所在的那片区域也正处在口腔上腭上方，我们有昼夜节律的睡眠，清醒和饮食行为都归因于生物钟作用。褪黑素研究证明下丘脑分泌的褪黑素，作为调节昼夜节律的新化合物。褪黑素主要由松果体产生的激素，它的生产表现出明显的昼夜波动。其在夜间生产的数量是白天的50至100倍。虾青素虾青素，是从河螯虾外壳，牡蛎和鲑鱼中发现的一种红色类胡萝卜素，化学名称是3，3-二羟基-4，4-二酮基-，-胡萝卜素，在体内可与蛋白质结合而呈青、蓝色。有抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、预防心脑血管疾病作用。来自日本木曾义信发明研究证实：虾青素（ASTA）具有使生命体昼夜节律正常化的能力，主要能够有效地增加内源性的褪黑素，而且由于其强大的抗氧化能力能够防止褪黑素被氧化，从而调节时差，并获得专利。另外该发明研究还确定：时差调节可以通过摄入虾青素ASTA来进行。而维生素E没有这样的作用。这种作用可以归因于虾青素ASTA 的强大抗氧化作用，由于褪黑素极易被体内的氧化因子氧化。 同时指出：对于调节时差的虾青素应用推荐剂量是25-50mg/天，因人而异。功能提示时间（时间中枢）是指你在一定的时间必须做某事，到了这个时间，你就自动会想起这件事来，比如你想明天早上6点起床，到时你会自动起来。现实生活中有大部分事物都是时间提示起作用的。提示事件（空间中枢）是指当你遇到某事时，生物钟可以自动提示另外一个事件的出现。比如有人拜托你将一件东西给甲，当你遇到甲时，生物钟这一功能就会自动起作用，使你马上想到这个托付的东西来。用得最多的是看到某事时，在你的大脑里所依次产生的那些“忆块”（回忆的一种）。维持状态（功能中枢）是指人们在作某一事时，能够使人一直做下去的力量。禁止功能（禁止中枢）是指机体某个功能或行为可以被生物钟终止。植物人发生的原因可能与此功能的失控有关。特征遗传的实质是生物钟上的记块的释放，进化的实质是染色体的变异，退化的实质是染色体功能的关闭。比如人的盲肠和人类的尾巴，都退化了，但是都有痕迹，它们的生物钟的子钟还是存在于那个部位，只是功能没有了，被母钟关闭了；所有器官，只要不用，其功能都会退化，不仅仅是盲肠，退化以后的器官，第一是器官缩小，第二是功能消失。由此看来生物钟具有两面性：器质性和功能性，器质性决定器官的性质，主要是决定器官的大小、形状和细胞数量，功能性决定器官功能的发挥程度、功能的有无、分泌功能物（如各种酶和素）的多少。DNA是指起遗传作用的螺旋体，生物钟是DNA和它周围所附带的蛋白质等物质。DNA分两种：一是“端点”，也就是DNA上分支的交叉连接部位，这个端点控制着基因的发生时间和顺序，试设想一粒种子，放在土里，没有一定的原块（外界条件）的刺激是不会发芽生长的，一旦条件足够，端点就被激活，端点指令DNA依次解码，如果没有这种控制，基因就会各自为战。人的生长发育行为的产生，都是染色体上的基因决定的，什么时候停止生长，什么时候产生性欲，什么时候分娩，什么时候停经等等这一切都是一个人按时按刻来完成的，没有一个不是生物钟的体现，所以DNA就是生物钟，是它决定一个人的一切生理进程。如果DNA所决定的这些按时按刻出现的东西都不属生物钟的范畴，那就没有人体生物钟了。再来看看生命过程（智能过程）生物钟是怎么发挥作用的，老师或父母将你的名字告诉你并告诉你怎么写，以后，在你的一生中，只要问及你的名字或必须签上你的名字的地方，你都可以准确无误的书写或报上名来，这一过程中，你的名字首先是一种刺激，使你的感官接受了这一信息并被储存在大脑里，在没有必要的情况下，你的名字就是一种储存在记库的记块，一旦有人呼叫你的名字，这种刺激就会将你的大脑和听觉中枢等很多中枢沟通，生物钟的提示事件功能马上就会将你的名字从记库中调出来，调出来的这个忆块（实际上就是一块仅仅包含你的名字信息的东西），被放到思维中枢，它的存在，使得思维中枢不可以产生其它思维，此时的思维中枢因为过去的习惯或其它原因，使你产生回答或看着呼叫者，产生回答不一定每次发生，但是在很多情况下必须发生，比喻你妈叫你，你的上级领导叫你，或在非常时期叫（如发生突发性事件，叫你赶快离开），这些情况下你都会不由自主地回答这种叫唤，但是，很多场合下，你对这种叫名行为都是抱着报以微笑或目视对方来回答，以上情况的发生必定产生了四种思维规则：一种是习惯性回答，每叫必答，这种规则的产生是幼时形成的；一种是微笑规则对应叫名行为，这是一种比较成熟的规则；另一种是沉默规则，一般是应对无关紧要的人的叫唤；还有一种是突然叫唤规则，这种规则使人必须回答。生物钟按照这四种规则去自动应对叫唤人。分类母钟 子钟 孙钟母钟是受精卵携带的那条染色体。生物个体就是以母钟为蓝图进行分解、合成的，该母钟决定了一个人的一生。母钟的分裂是一定的，不是无止境的分裂下去，母钟在人类一般是分裂5次产生24条与母钟一致的体染色体，以后人类的所有器官都在这24条子钟下面分裂产生，母钟在分裂时，就已经严格地将24条子钟各自应该怎么释放、怎么解码、解哪些地方的码等等都安排好了，24条子钟就开始各行其是了，造肝的造肝，造肾的造肾，造心的造心，同时各自功能的发挥也开始进行，一个新的个体产生了。这就象一个母亲生下几个双胞胎儿子，儿子们就各发展各的了，但是作为一个大家庭来说，双胞胎们会有相互影响的一方面，直到长大在他们中都可以看到整个家庭的痕迹，但是他们又各有秋千、各不相同。不要忘记了，现在谈的母钟，不是纯的DNA的概念，应当时刻记着该母钟的外面有细胞膜、细胞质和核膜，还应该记着细胞质里的高尔基体等物质。母钟的分裂不是单一的，是连着细胞膜等等一起分裂的。精子所携带的XX或XY染色体进入卵细胞和卵细胞的染色体结合一般现在称为“合子”，合子里首先只有一对染色体，在人类，它们开始参照这一对染色体进行复制，生成23对体染色体，这时的这个卵细胞本文称为“母钟”，母钟开始分裂，每分裂一次，就产生一个新的“子钟”，每个子钟都是一个携带某方面遗传信息的、完整的、与母钟在个体、大小、功能上完全不同的新的细胞了。 生物钟与思维外界刺激人体产生感觉（感块），感觉使人产生去记（记块），生物钟提示功能使人产生回忆（忆块），忆块被放到思维中枢，通过“规则”进行组合产生思块（思维），思块进入行为中枢使人产生行块（行为和语言）。这个过程就是人体的智能过程。看来，生物钟是通过控制回忆过程来实施对智能过程的控制的。人体的生物钟人的生命过程是复杂的，又是奇妙的，它无时无刻不在演奏着迷人的“生物节律交响乐”。这就是通常人们所说的生物钟。生物钟也叫生物节律、生物韵律，指的是生物体随时间作周期变化的包括生理、行为及形态结构等现象。科学家发现，生物钟是多种多样的。就人体而言，已发现一百多种。生物钟对人健康的影响是非常巨大的。整个人类都是按以一昼夜为周期进行作息，人体的生理指标，如体温、血压、脉搏；人的体力、情绪、智力和妇女的月经周期；体内的信号，如脑电波、心电波、经络电位、体电磁场的变化，等等，都会随着昼夜变化作周期性变化。没有人否认这一系列的现象与人的健康毫无关系。科学发现，生物钟紊乱的时候，人类甚至所有生命就容易生病、衰老或死亡。有的人的生物钟几十年都是相对稳定的，他的健康状况是良好的，而生物钟表一旦被打破，较长处于紊乱状态，就产生各种各样的不适或疾病，有的甚至危及生命。据说，欧洲名酒枣威士忌的商标是一长寿老人的头像，这老人活了152岁。当时，英国国王想见这位长寿老人，就请他到皇宫来吃喝玩乐，以示隆重款待，谁知，由于生活规律被突然改变，一周后老人不治死去。在我们的生活中，也有一些健康老人，几十年如一日，终日劳作，越显健康，有一天，由于儿女的孝顺，让他休息“享清福”，结果不是周身不舒服，就是一病不起。有的刚退下来的老人，身体状况反而不如上班的时候，都是与生物钟突然改变有关。我们认为，年轻人要及早认识、发现和掌握自己的生物钟，然后、逐步顺应它，使之发挥良性效果。老年人要对几十年形成的生物钟要保养好，不要轻易改变它，免得引起生物钟紊乱而影响身心健康。孝顺的儿女们，也不要轻易让老人迁就你们的“孝心”。据调查，在一家叫老人保健康复中心里，好几个九旬老人在家的时候身体状况、精神状态都很正常，儿女送他们到中心是让他们得到良好的医疗保障，但结果，这几个老人都是不到半月，“无疾”而终。这与老人的生物钟被改变有无关系，我们无法深究。不过，我们相信，认识生物钟、掌握生物钟、顺应生物钟对维护和增进人们的身心健康是有帮助的。 有关研究概述人体随时间节律有时、日、周、月、年等不同的周期性节律。例如人体的体温在24小时内并不完全一样，早上4时最低，18时最高，相差l多。人体的正常的生理节律发生改变，往往是疾病的先兆或危险信号，矫正节律可以防治某些疾病。许多学者的研究指出，按照人的心理、智力和体力活动的生物节律，来安排一天、一周、一月、一年的作息制度，能提高工作效率和学习成绩，减轻疲劳，预防疾病防止意外事故的发生(所谓智力生物节律，就是人一天中有时记忆力好，有时则差，有一定的规律，如有的人早上59时记忆力好，而另一些人则是晚上记忆力好等等)。反之假如突然不按体内的生物钟的节律安排作息，人就会在身体上感到疲劳、在精神上感到不舒适。有趣现象 许多生物都存在着有趣的生物钟现象。例如，在南美洲的危地马拉有一种第纳鸟，它每过30分钟就会“叽叽喳喳”地叫上一阵子，而且误差只有15秒，因此那里的居民就用它们的叫声来推算时间，称为“鸟钟”；在非洲的密林里有一种报时虫，它每过一小时就变换一种颜色，在那里生活的家家户户就把这种小虫捉回家，看它变色以推算时间，称为“虫钟”。 在植物中也有类似的例子。在南非有一种大叶树，它的叶子每隔两小时就翻动一次，因此当地居民称其为“活树钟”；在南美洲的阿根廷，有一种野花能报时，每到初夏晚上8点左右便纷纷开放，被称为“花钟”。 不仅如此，微小的细菌也知道时间。据美国最新的自然杂志介绍，某些单细胞生物体内不仅存在生物钟，而且这些生物钟十分精确。人类生物钟一天慢18分钟人类的生物钟同时钟并不同步。日本科学家近日发表研究论文说，他们发现人类生物钟的周期是24小时18分。而其它动物和植物的这种生物钟与时钟差距更明显，一些动物的生物钟周期是23小时至26小时，而植物是从22到28小时。人体一天中的各种生理波动1点钟：处于深夜，大多数人已经睡了3-5小时，由入睡期-浅睡期-中等程度睡眠期-深睡期，此时进入有梦睡眠期。此时易醒/有梦，对痛特别敏感，有些疾病此时易加剧。 2点钟：肝脏仍继续工作，利用这段人体安静的时间，加紧产生人体所需要的各种物质，并把一些有害物质清除体外。此时人体大部分器官工作节律均放慢或停止工作，处于休整状态。3点钟：全身休息，肌肉完全放松，此时血压低，脉搏和呼吸次数少。4点钟：血压更低，脑部的供血量最少，肌肉处于最微弱的循环状态，呼吸仍然很弱，此时人容易死亡。此时全身器官节律仍放慢，但听力很敏锐易被微小的动静所惊醒。 5点钟：肾脏分泌少，人体已经历了3-4个“睡眠周期”（无梦睡眠与有梦睡眠构成睡眠周期），此时觉醒起床，很快就能进入精神饱满状态。 6点钟：血压升高，心跳加快，体温上升，肾上腺皮质激素分泌开始增加，此时机体已经苏醒，想睡也睡不安稳了，此时为第一次最佳记忆时期。 7点钟：肾上腺皮质激素的分泌进入高潮，体温上升，血液加速流动，免疫功能加强。 8点钟：机体休息完毕而进入兴奋状态，肝脏已将身体内的毒素全部排尽。大脑记忆力强，为第二次最佳记忆时期。 9点钟：神经兴奋性提高，记忆仍保持最佳状态，疾病感染率降低，对痛觉最不敏感。此时心脏开足马力工作，精力旺盛。 10点钟：积极性上升，热情将持续到午饭，人体处于第一次最佳状态，苦痛易消。此时为内向性格者创造力最旺盛时刻，任何工作都能胜任，此时虚度实在可惜。 11点钟：心脏照样有节奏地继续工作，并与心理处于积极状态保持一致，人体不易感到疲劳，几乎感觉不到大的工作压力。 12点钟：人体的全