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1、动物生物学AnimalBiology 生物技术教研室 动物生物学 AnimalBiology 是以生物学观点和技术来研究动物生命规律的科学 它是生命科学的一个分支学科 是生物科学的一个基础学科 1 任务 研究内容 动物生命活动的各个领域 包括动物体细胞 组织 器官 系统 动物机体结构功能的适应以及调控 动物界的类群 生态 地理 进化 动物资源与保护等 2 性质 是生命科学 农学 医学 生态学以及生物技术等学科和领域的基础 有助于人们认识自然 揭示动物生命的奥秘 总目录 一 动物的细胞和组织二 多细胞动物的胚胎发育三 动物的类群及其多样性四 动物体的生命活动五 进化理论与动物演化六 动物的地理分
2、布与多样性保护 第一章动物的细胞和组织 目录1 1动物体结构与功能的基本单位 细胞1 2动物细胞的周期与细胞分化1 3多细胞动物的组织 器官和系统 1 1动物体结构与功能的基本单位 细胞 一 细胞的发现及细胞学说的建立1 细胞的发现 1665年 英国物理学家罗伯特 虎克 RobertHooke 研制出能够放大140倍的光学显微镜 观察栎树皮薄片 发现了细胞 用拉丁文 Cellar 小室 英文沿用 cell 因首次描述细胞在 显微图谱 荷兰学者列文虎克 A vanLeeuwenhoek 在污水中发现细菌和原生动物 1674年 描述了鱼类红细胞核结构 意大利学者Malpighi 英国Grew 植物
3、细胞细胞壁与细胞质的区别 2 细胞学说的建立1838 1839年 对细胞的认识有了很大提高 德国学者施旺 Schwann 施莱登 Schleiden 提出 一切动物 植物都由细胞组成 细胞是一切动植物的基本单位 称为细胞学说 极大推动了生物科学的发展 并且迅速推广到其它领域 细胞学说 达尔文进化论 孟德尔遗传学 1866年 被称为现代生物学的三大基石 二 细胞的基本概念 1 原生质的概念2 细胞的分类3 细胞的大小和形状4 细胞的化学组成5 细胞的基本结构 1 原生质的概念 原生质 是细胞内所含的生活物质 包括 细胞膜 细胞核 细胞质 细胞核 位于细胞中央 通常圆球状 胶体结构 细胞质 包括细
4、胞质基质和各种细胞器 如 内质网 核糖体 高尔基体 溶酶体 线粒体 叶绿体 微丝 微管等 2 细胞的分类 地球上的150万种生物 根据细胞结构的不同 可分为 原核细胞 由原核细胞构成的生物称原核细胞生物 细菌 蓝藻等 广泛分布于地球 有30亿年的进化历史 真核细胞 由真核细胞构成的生物称真核细胞生物 包括从单细胞到多细胞的动物 植物和人 3 细胞的大小和形状 细胞的大小 最大的直径10cm 最小的 支原体0 1 m 一般在10 100 m 必须借助显微镜 细胞的形状 多样 游离的细胞 圆形 椭圆形 紧密连接的 柱状 扁平多边形等具有收缩机能 纺锤状 纤维状 具有传导机能的 星形等 4 细胞的化
5、学组成 1 元素组成 C H O N P S Ca 占细胞总重99 35 微量元素 Fe Mn Cu I Zn等 生命活动的重要成分 如 缺I 缺Fe 缺Zn 2 分子组成 以上元素的原子以不同的化学键结合成分子 构成各种化合物 有机 无机 尤其是C原子 能相互连接成链状或环状 构成细胞的生物大分子 包括 水 无机盐 糖类 脂类 蛋白质 核酸组成 不同细胞分子组成大体相同 但相对含量不同 水 极性分子 水分子中的氧原子具有吸引电子的能力 无机离子和其他物质的自然溶剂 如 生命系统中很多分子都溶于水 所以水是生命系统化学反应中最理想的介质 无机盐 细胞中无机盐以离子状态存在 例如 Na K Mg
6、 Fe HPO4等 在细胞中都具有非常重要的作用 如Fe 合成血红蛋白的原料 PO4是合成磷脂 核苷酸的原料 糖 C H O三种元素组成 是生命活动所需的能源 重要的中间代谢产物 糖类包括单糖 双塘 三糖 以及由单糖构成的多糖 淀粉 糖原等 有些糖是构成核酸等生物大分子的成分 脂类 由C H O组成 有的含有P N 不能溶于水 但能溶于 乙醚 苯等有机溶剂中 具有重要生物学特性 生物膜的重要成分 如磷脂双分子层 储存能量 使得动物保持体温 如皮下脂肪保持体温 构成生物表面的保护层 如皮肤 羽毛外表面 有些是重要的生物活性物质 如维生素A 前列腺素等 蛋白质1 生物体内普遍存在的一种主要由氨基酸
7、组成的生物大分子 如肌肉 毛发 皮肤的主要成分 细胞干重一半 生物膜60 70 含量 2 蛋白质的基本结构单元是氨基酸 在蛋白质中出现的氨基酸共有20种 氨基酸以肽键相互连接 形成肽链 3 它与核酸同为生物体最基本的物质 担负着生命活动过程的各种极其重要的功能 例如 具有催化作用的酶 具有免疫功能的抗体 有运输作用的血红蛋白 生物膜的结构蛋白 都是蛋白质 核酸1 由数十至数十亿个核苷酸通过磷酸二酯键形成的一类生物大分子 动 植物和微生物都含有核酸 根据组成成分不同可分为脱氧核糖核酸 DNA 和核糖核酸 RNA 两大类 DNA是绝大多数生物的遗传物质 某些病毒和噬菌体则以RNA为遗传物质 2 核
8、酸的基本单位是核苷酸 它由碱基 戊糖和磷酸组成 DNA 主要存在于细胞核内 是染色体的主要组成成分 是细胞核中的遗传物质 在线粒体和叶绿体中也含有DNA 是细胞质中的遗传物质 RNA 主要存在于细胞质中 在蛋白质合成过程中起重要作用 5 细胞的基本结构 1 原核细胞的结构 由细胞壁 细胞膜 细胞质 核区组成 细胞壁 由蛋白质 磷脂 脂多糖等组成 细胞膜 两个致密层和中间的透明区组成 细胞质 合成代谢的主要部位 无 高尔基体 线粒体 内质网等细胞器 核区 核区域没有被膜包围 只有一条DNA 如细菌 蓝藻 枝原体 放线菌等 2 真核细胞的结构 主要由细胞膜 细胞核 细胞质组成 细胞膜 包围在细胞表
9、面极薄的膜 细胞核 有核膜 核仁 核液 细胞质 核糖体 内质网 叶绿体 高尔基体等细胞器 例如 从原生动物到人类 从低等植物到高等植物 绝大多数动植物都是由真核细胞构成的 动物细胞的基本结构 1 细胞质膜2 细胞质基质3 内质网4 核糖体5 高尔基体6 溶酶体7 过氧化物酶体8 线粒体9 细胞核 细胞膜 细胞质膜 1 围绕在细胞最外层 由脂类和蛋白质组成的薄膜 2 功能 维持细胞内环境稳定 细胞与外界进行物质能量交换 信息传递 3 发现 1665年 Robert Hooke发现了细胞 在此后的几百年里都未能见到质膜 50年代在电镜下显示了其超微结构 1925年 E Gorter F Grend
10、el发现质膜是由双层脂分子构成 后来Harvey等人推测质膜中含有蛋白质成分 提出了质膜的结构模型 蛋白质 脂类 蛋白质 1959年 J D Robertson提出生物膜的 蛋白质 脂类 蛋白质 单位膜模型 1972年 S J Singer等提出生物膜的流动镶嵌模型 并且得到支持 膜的流动性 膜蛋白和膜脂可侧向运动 膜蛋白分布的不对称性 有的嵌在表面 有的嵌入 横跨磷脂双分子层 细胞质基质 细胞质 细胞膜以内 细胞核以外的部分 细胞质基质 除去细胞器所剩的胶状 功能 细胞与环境 细胞质与细胞核 细胞器之间的物质运输 能量交换 信息传递 中间代谢反映场所 糖酵解 糖原合成等 近年来 更多证据表明
11、它是一个高度有序的体系 担负着一系列更多重要的功能 使得细胞内各种生物大分子 代谢产物能够有序定向运转 内质网 ER 特点 它是由封闭的膜系统和腔形成的网状结构 在不同类型的细胞中其形态结构 数量 类型都不同 在同一细胞的不同发育期 它的结构与功能也有很大不同 种类 根据结构与功能的不同 分为2大类 糙面内质网 rER 排列整齐 扁囊状 表面分布有大量核糖体 功能 合成蛋白质 光面内质网 sER 呈分支管道状立体结构 表面平滑 无核糖体 功能 脂类合成场所 功能 内质网是细胞内膜系统的一部分 两种内质网也是一个连续系统 可将在内质网上合成的蛋白质和脂类转移到高尔基体并进行加工 包装 修饰运到细
12、胞特定部位 核糖体 是一种颗粒状结构 存在于一切细胞 主要由蛋白质 40 和rRNA 60 组成 几乎存在于所有细胞 在真核细胞中附着在内质网表面 附着核糖体 有的游离存在于细胞质 游离核糖体 主要功能 合成蛋白质 1953年发现至今 对核糖体的结构 成份 功能 从分子 生化 免疫等方面的研究取得了重要成果 高尔基体 1 普遍存在于真核细胞 是由大小不一 单层膜围绕形成的扁囊和小泡组成的 形态多变的体系 电子显微镜下 是常常由4 8个排列较为整齐的扁平膜囊堆叠在一起 构成它的主体 扁囊多为弓形 也有半球或球形 膜表面光滑 周围有大小不等的囊泡 扁囊的中间较窄 周缘泡状 2 主要功能 将内质网合
13、成的蛋白质进行加工 分类与包装 然后运送到细胞的特定部位 细胞内合成糖类的工厂 在内质网上合成的脂类也要由它运送到质膜等部位 溶酶体 1 存在于所有动物细胞 是由单层膜围绕 内含多种酸性水解酶类的近似球形结构 但不同细胞内其数量 形态都不同 2 主要功能 进行细胞内的消化作用 在维持细胞正常代谢活动 防御等方面起重要作用 例如 能水解多糖 脂肪 核酸 蛋白质等 所以如果溶酶体膜破裂 整个细胞将被释放的酶消化掉 即细胞发生自溶 如衰老和死亡的细胞就是通过溶酶体清除掉 过氧化物酶体 微体 1 是由单层膜包围的 内含氧化酶类的细胞器 存在于所有动物细胞和很多植物细胞 2 它也可以降解生物大分子 与溶
14、酶体相似 但在成分 功能 发生方式等方面有很大不同 线粒体 1 普遍存在于真核生物所有细胞 它的形态及大小可根据细胞的种类 生理状况的不同发生变化 例如 利氏曼原虫 只有一个 巨大变形虫 50万个 在代谢旺盛的细胞中数量多 如鸟类胸肌细胞 运动员的肌细胞等 2 主要功能 细胞内氧化磷酸化 三羧酸循环等反应的场所 细胞内的动力工厂 提供细胞各种生命活动所需的能量 细胞核 1 真核细胞中最大的细胞器 由核膜 核仁 染色质 核基质组成 其形状与细胞的形状有关 2 主要功能 遗传物质的储存场所 进行基因的复制 转录 产物的加工 从而控制细胞的遗传变译与代谢活动 3 动物细胞与植物细胞的比较 动物细胞和
15、植物细胞既相似又稍有区别动物细胞和植物细胞都具有本相同的结构和功能体系 如 相同 都具有细胞膜 核膜 染色质 核仁 线粒体 高尔基体 内质网 核糖体 其结构与功能基本一样 不同 植物细胞有一些特有的结构与细胞器 如细胞壁 液泡 叶绿体等 动物细胞 植物细胞 植物和动物细胞的区别 1 2动物de细胞周期与细胞分化 每一种生物在生长发育过程中 体积增大 细胞数目增多 细胞分裂 它的这种分裂是有规律的 周期性的 1 2 1细胞周期 cellcycle 是指细胞从一次分裂开始到第二次分裂开始所经历的全过程 细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂结束所经历的整个过程 1 2动物细胞的周期与细胞分化 每一
16、种生物在生长发育过程中 体积增大 细胞数目增多 细胞分裂 它的这种分裂是有规律的 周期性的 1 2 1细胞周期 cellcycle 是指细胞从一次分裂开始到第二次分裂开始所经历的全过程 细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂结束所经历的整个过程 细胞周期包括一个有丝分裂期 Mphase 和一个分裂间期 interphase 1 分裂间期 1 一次分裂结束到下一次分裂开始之间的时期 2次细胞分裂之间的时期 2 这一时期 在光学显微镜下看不到细胞形态有明显的变化 可以看到的只是M期 但此时期的细胞内却正在进行一系列的生化活动 代谢非常旺盛 主要进行DNA RNA 蛋白质合成复制 分裂间期 根据DNA的合成分为DNA合成期 S期 DNA合成前期 G1期 DNA合成后期 G2期 G1期合成DNA复制所需酶和底物 RNA等 所需时间较长 S期完成DNA复制 部分蛋白质的合成 G2期DNA合成终止 继续合成RNA 蛋白质 为有丝分裂作准备 间期期所需的时间比分裂期长 如 人的细胞在组织培养中 完成一个细胞周期需要18 22小时 分裂期只占1小时 细胞在细胞周期中续惯的经过G1 S G2 M而完成增
