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1、动物生物学 Animal Biology生物技术教研室 刘湘 Tel:02762900527动物生物学( Animal Biology )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 l一、动物的细胞和组织l二、多细胞动物的胚胎发育l三、动
2、物的类群及其多样性 l四、动物体的生命活动l五、进化理论与动物演化l六、动物的地理分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(Robert Hooke)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.van Leeuwenhoek): 在污水中发现
3、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
4、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 0.1m,一般在10-100m 。必须借助显微镜。 细胞的形状:
5、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
6、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、 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
7、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)
8、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
9、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
10、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.Grendel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
11、。 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
12、。 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,
13、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
14、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
15、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
16、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(cell cycle) 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)。12 动物细胞的周期与细胞分化 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(cell cycle) 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(M phase)和一个分裂间 期(interphase)1.分裂间期: 1)一次分裂结束