普通生物学介绍

普通生物学绪论生物学的研究对象与内容生命科学的发展生物与人类的关系学习普通生物学的意义和要求1.生命科学的定义生物学(biology)

是研究自然界所有生物的起源、演化、生长发育、遗传变异等生命活动的规律和生命现象的本质，以及各种生物之间、生物与环境之间的相互关系的科学。生物学又称为生命科学(lifesciences)，它是自然科学的基础学科之一。广义的生命科学还包括生物技术、生物与环境以及生物与其他学科交叉的领域。生物学的研究对象与内容4生物圈(biosphere)：岩石圈的上层全部水圈大气圈的下层指地球上的全部生物和一切适合于生物栖息的场所；包括：biosphere生物的分布5地球上已知的生物约有200万种，据估计实际应有200万~450万种，已灭绝的种类更多。从北极到南极。从高山到深海，从冰雪覆盖的冻原到高温的泉水，都有生物的存在。生物具有多种多样的形态结构，其生活方式也变化多端。细胞水平：具有细胞形态的生物，不具有细胞形态的生物。真核细胞，原核细胞。组织结构：单细胞、多细胞光合自养、吸收性异养、腐蚀性异养、吞食异养等。生物在生态系统中的作用：生产者、消费者、分解者等。生物分界生物分界是把地球上的所有生物按照形态、结构、生理功能、分布、生态等等特点而划分成一个个比较接近的各种生物类型集体的过程，生物分界是一项不断进行中的工作，随着科学的发展而不断深化。91760林奈（Linnaeus）

动物界植物界1886赫克尔（Haeckel）原生生物界植物界动物界原核生物界（Monera）原生生物界（Protisia）真菌界（Fungi）植物界（Plantae）动物界（Animalia）1967魏泰克（Whittaker）原核生物界(Monera)：细菌、立克次氏体、支原体、衣原体、蓝藻原生生物界(Protista)：单细胞的原生动物（如变形虫、草履虫）、藻类、粘菌类。真菌(Fungi)：真菌植物界(Plantae)：苔藓植物、蕨类植物、裸子植物、被子植物动物界(Animalia)：无脊椎动物、脊椎动物现代生物学，在魏特克五界系统之下加了一个病毒界。五界系统生物谱系表界性质说明病毒界非细胞生物含有自我复制遗传结构，一种病毒只有一种核酸原核生物界原核生物细胞结构水平低，无核、膜、仁，除少数外，多为营寄生或腐生原生生物界真核生物细胞有核、膜、仁，多为单细胞生物，少量为简单多细胞生物真菌界真核生物细胞有核、膜、仁，由单细胞或多细胞的菌丝体组成植物界真核生物由若干有细胞壁的细胞群构成，绝大多数行光合作用动物界真核生物由若干无细胞壁的细胞群构成，是能主动获取实物的类群病毒：是一种非细胞生命形态，它由一个核酸和蛋白质外壳构成。类病毒：类病毒没有蛋白质外壳，为共价闭合的单链RNA分子，呈棒状结构。朊病毒：是一类能侵染动物并在宿主细胞内复制的小分子无免疫性疏水蛋白质。12生命的特征1.化学成分的同一性化学元素、生物大分子、遗传密码、贮能分子2.严整有序的结构生命的基本单位是细胞---有序性无论从大的组织、器官构成，还是到细胞、亚细胞结构；从胚胎发育到外部形态建成，从细胞代谢到核酸、蛋白等大分子的合成，生命的组织和活动都表现出了严整有序性，组织形成具有严整精细性，代谢活动按照严格的顺序进行。整个生物界是一个多层次的有序结构：

细胞→组织→器官→系统→个体↓生物圈←生态系统←群落←种群细胞是生物的基本组成单位（病毒除外）3新陈代谢：生物最基本的特征

新陈代谢是指生物和周围环境不断进行的物质的交换和能量的流动，生物吸收一些物质,在生物体内发生一系列变化，最后成为代谢过程的最终产物而被排出体外的过程。合成代谢（anabolism)：即从外界摄取物质和能,将它们转化为生命本身的物质和储存在化学键的化学能；也称同化作用。分解代谢（catabolism)：即分解生命物质,将能量释放出来,供生命活动只用；也称异化作用。。4生长发育生物能通过新陈代谢的作用不断的生长发育。从细胞形成的那一刻起，不断进行分裂和分化，从幼稚的细胞长大成为成熟细胞，经过分化成为特化的组织和器官。生长依靠细胞的分裂和增长得以实现，分化促成了发育。多细胞生物表现了比单细胞更复杂的生长发育模式。5遗传、变异及进化生物不仅能繁殖出其后代，而且亲代的各种性状还可以在子代中得到重发生，这种现象就是遗传。但亲代与子代之间、子代的个体与个体之间的各种性状的改变也时有发生，此即变异。生物的遗传是由基因决定的，基因是DNA片段。基因的改变（基因突变）或基因组合的改变（基因重组）都会导致生物体表型的改变。遗传和变异都是普遍的生命现象,二者同时存在，构成了生物进化的历史。漂亮的模特儿遗传学家生命通过繁殖而延续，DNA是生物遗传的基本物质假如仅有变异而无遗传：

遗传性：保证种的相对稳定性和生物类型间的区别

产生新的性状

导致物种的变化发展假如仅有遗传而无变异：变异性：

生物界就无进化的原材料

遗传只是简单的重复

生物就不能进化

变异就不能延续

无法形成稳定的新类型

生物也不能进化6应激性和适应性生物体在生活过程中能对外界环境的刺激产生相应的反应，这就是应激性。光、电、声、温度、化学物质变化等都可以成为刺激源藻类的趋光性、植物根的向水性和向地性当外界环境条件发生变化时，生物体能随之改变自身的特性或生活方式，借以维持正常的生命，生物的这种特性叫做适应性。鸟的翅膀适于飞翔，猛兽的利爪和利齿适于捕捉猎物，北极熊具有白色体毛，水稻茎中的气腔，鱼身体的流线型的体型，竹节虫的形状与竹节相似等，都是生物对环境适应的特征。应激性趋光性向地性生物学的发展概况

1.从古代到16世纪左右是生命科学的准备和奠基时期。2.从16世纪到20世纪中叶是系统生命科学创立和发展的时期。3.20世纪中叶以后，生命科学出现了不同分支学科与跨学科的大交汇、大渗透大综合的局面，由此人们获得了进入“大科学”发展历史阶段的认识。

20世纪特别是50年代以后，生物学同化学、物理学和数学相互交叉渗透，取得了一系列划时代的科学成就，使它跻身于精确科学，成为当代成果最多和最吸引人的基础学科之一。

1944年，加拿大的爱威瑞（O.Aery）用肺炎双球菌的转化实验，第一次证明了遗传的物质基础是脱氧核糖核酸（DNA）。

1945年，美国的比得尔(Beadle)、塔特姆(Tatum)、莱德伯格J.JoshuaLederberg)提出“一个基因一个酶”的假说，来解释基因在代谢中的作用，由此开创了生化遗传学。

1953年，美国的沃森(J.Watson)和英国的克里克（F.Crick）在Nature杂志上发表了《核酸的分子结构》论文，揭示了遗传物质DNA是由四种核苷酸排列的双链螺旋结构，开创了分子生物学的研究领域，使生物学的发展从此进入了一个崭新的、迅猛发展的分子生物学阶段。分子生物学时期1957年克里克提出了著名的遗传信息流——“中心法则”，揭示了生物的遗传、发育和进化的内在联系。1961年，法国巴黎巴斯德研究所的莫诺（Monod）和雅各布（F.Jacob）提出了乳糖操纵子模型，探讨基因的调控原理。1966年，经过美国生物化学家尼伦伯格（M．W．Nirenberg）等用大肠杆菌无细胞体系实验，破译了遗传密码的编码机理。

1973年被称为基因工程元年，由美国柯恩（S.Cohen）领导的小组开创了体外重组DNA并成功转化大肠杆菌的先河。1975年，柯勒（Kohler）和米尔斯坦（Milstein）成功地开创了淋巴细胞杂交瘤技术，在生物医学领域树起了一座新的里程碑。

1997年，Dolly羊的克隆再一次震撼了人类社会。1990年启动的“人类基因组计划”，于2000年6月六国科学家宣告人类基因组工作框架已经测序完成，2003年人类基因组序列草图完成。2006年美国和英国科学家5月18日在英国《自然》杂志网络版上发表了人类最后一个染色体——1号染色体的基因测序，解读人体基因密码的“生命之书”宣告完成。现代生命科学的发展趋势1、未来10-20年分子生物学仍为主导，基因组学及后续研究将成为生命科学的战略制高点。2、生命科学的研究必将出现多学科的融合。3、生命科学的飞速发展必将带动许多相应的技术和应用研究的发展。4、生命科学的研究是大规模的跨单位、跨地区、跨国家的联合研究。21世纪生物发展的重点领域基因组与蛋白质组研究生物大分子的结构与功能研究计算生物学与生物信息学代谢组学与代谢工程生物防御系统的细胞和分子基础生命起源与进化系统生物学可持续生物圈的生态学基础等生物与人类的关系1.生物资源是人类赖以生存的物质基础生存，氧气生活，衣食住行生产，能源

健康，药38

资源矿物能源（石油、煤）必将枯竭，生物能源已在开发之中。很多不起眼的生物，很可能就是药物、材料等的宝贵资源。图为墨西哥荒原中的仙人掌类植物。生物与人类的关系2.生物与农业的关系适应和改善农业生物生长的环境条件提高农业生物自身的生产能力

转基因抗虫棉抗虫棉是将一种细菌来源的、可专门破坏棉铃虫消化道的杀虫蛋白基因经过改造，转到了棉花中，使棉花细胞中存在这种杀虫蛋白质，专门破坏棉铃虫等鳞翅目害虫的消化系统，导致其死亡，而对人畜无害的一种抗虫棉花。转基因作物，是利用基因工程将原有作物的基因加入其它生物的遗传物质，并将不良基因移除，从而造成品质更好的作物。通常转基因作物，可增加作物的产量、改善品质、提高抗旱、抗寒及其它特性。转基因作物的种类主要有大豆、玉米、棉花和油菜。在有关转基因食品的问答中，世界卫生组织指出：“当前在国际市场上可获得的转基因食品已通过了风险评估，不太可能对人体健康会有风险。而且，在它们被批准的国家的普通人群中，还没有发现食用这些食物会影响人体健康。”帝王蝶事件1999年5月，康奈尔大学昆虫学教授洛希（Losey）在Nature杂志发表文章，称其用拌有转基因抗虫玉米花粉的马利筋杂草叶片饲喂帝王蝶幼虫，发现这些幼虫生长缓慢，并且死亡率高达44%。洛希认为这一结果表明抗虫转基因作物同样对非目标昆虫产生威胁。不久之后，美国环境保护局（EPA）组织昆虫专家对帝王蝶问题展开专题研究。结论认为转基因抗虫玉米花粉在田间对帝王蝶并无威胁，原因是：（1）玉米花粉大而重，因此扩散不远。在田间，距玉米田5米远的马利筋杂草上，每平方厘米草叶上只发现有一粒玉米花粉。（2）帝王蝶通常不吃玉米花粉，它们在玉米散粉之后才会大量产卵。（3）在所调查的美国中西部田间，转抗虫基因玉米地占总玉米地面积的25%，但田间帝王蝶数量却很大。生物与人类的关系3生物与环境的关系环境影响生物，生物适应环境，同时也在不断影响环境。科学家们发现一种叫“假单胞菌”的微生物，能在寒冷的环境里把水雾凝结成雪花。经试验，细菌造雪的方法比较简单，只须把水灌入造雪机，然后加入这种造雪细菌，用压缩空气把水喷出去，微细的水雾在造雪菌和冷空气下，能迅速冻结成雪。雾霾的危害沙尘暴世界沙漠化面积，几乎占据世界陆地的1/3.全世界平均每分钟有10Km2土地变成沙漠。每年由于沙漠化而丧失600万Km2.

生物与人类的关系4生物与医学的关系生物学常用的研究方法2.假说（hypothese）和检验（test）假说必须是可以验证的，这是科学实验的重要原则，实验不仅意味着某种精确的操作，而且是一种思考形式。假说——学说——定律依据事实提出假说，假说推导出一个可以用实验加以检验的预测，然后实施这个实验来加以验证。孟德尔——第一定律3.模型实验

如果由于种种原因，直接用研究对象（原型）进行实验非常困难，或者简直不可能时，可用模型代替研究对象来进行实验。模型可是物质形式或思维形式。动物模型：代替人体进行实验。抽象模型：计算机模拟，数学模型。用模型