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1、生物学重大发现史一、细胞学说的建立过程研究方法：假设、验证过程：科学家时间贡献不足胡克1665 年用显微镜发现并观察到了细胞观察的是死细胞施莱登1838 年所有植物都是由细胞构成的，细胞是植物各种功能的基础没有与动物界联系施旺1839 年所有动物也是由细胞构成的未搞清细胞来源的过程菲尔肖1858 年所有细胞都必定来自别的活细胞未考虑非细胞结构生命的繁殖结论 ：1、所有生物都是一个或多个细胞组成的；2、细胞是所有生物的结构和功能的单位；3、所有细胞必定由已经存在的细胞产生的。二、生物膜的流动镶嵌模型1、1959 年罗伯特森用超薄切片技术获得了清晰地细胞膜照片，显示出暗明暗三层结构，由此提出“三明
2、治”模型。暗带是大分子的蛋白质，明带是小分子的磷脂或者糖类。（冰冻蚀刻法）将质膜冰冻，然后将其撕裂，从而使两条线之间的内部结构暴露出来。发现撕裂面上有许多颗粒，而且这些颗粒就是镶嵌在脂双层中的蛋白质分子。2、1970 年科学家经过“荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合的实验”结论：膜蛋白是可以运动的。生物膜具有流动性。总结论 ：生物膜的流动镶嵌模型1）磷脂的尾部与胆固醇一起，存在于脂双层的内部，使得质膜既有一定的流动性，又比较坚实。2）膜蛋白（全部或部分镶嵌在膜中的蛋白质）蛋白质分子有水溶性和脂溶性部分有的蛋白质贯穿于膜中，有的一部分插入。膜蛋白可以移动生物膜具有流动性。三、酶的发现1、18 世纪末
3、，意大利科学家斯帕兰卡扎尼将肉装在由金属丝制成的小笼里，然后让鹰吞食这些小笼。过一段时间，将小笼从鹰体内取出，发现笼内的肉消失了。结论：胃液里有一种能消化肉的物质。动物的消化系统能分泌许多种分解淀粉、脂肪、蛋白质的酶。2、1853 年，科学家发现正在发酵的葡萄酒里有酵母菌。巴斯德的实验研究证实，发酵过程中酒精的产量与活酵母菌的繁殖数量成正比，认为酒精发酵时酵母菌代谢活动的结果。李比希认为，酒精发酵仅仅是一种化学反应，与酵母菌的活动无关。3、1879 年，德国的毕西纳证明，利用无细胞的酵母汁就可以进行酒精发酵。结论：促进酒精发酵的是酵母菌种的某种物质酶，而不是酵母菌细胞本身。4、1926 年美国
4、的萨姆纳尔得到脲酶（使尿素水解的酶）的结晶后结论：绝大多数酶的本质是蛋白质。5、20 世纪 80 年代初，科学家又发现极少数特殊的酶是RNA ，成为核酶。总结论：酶是一种本质是蛋白质或RNA 的生物催化剂。四、细胞核功能的研究，1、变形虫去掉细胞核后就不能取食。结论：细胞核是进行生命活动所必需的。2、伞藻实验伞藻属是海生的单细胞藻类，可分为“帽” 、 “柄”和“足”三部分。细胞核在“足”内。将“帽”切去，不久伞藻就会再生出一个与旧“帽”形状一样的新“帽”来。将地中海伞藻和细圆齿伞藻两种藻的细胞都切成“帽、“伞”、 “足”三部分，然后将“足”交换后再让“柄”和“足”接合，两种“嫁接”的结果非常有
5、趣：若令“柄”与同种伞藻的“足”接合，则再生出来的“帽”与原来的一样，若“柄”与另一种伞藻的“足”相接合，则再生出来的“帽”与另一种的一样。也就是说，新长出的“帽”的形状只与“足”的种类有关。结论：细胞核是遗传物质贮存和复制的场所，是细胞的控制中心。五、细胞膜结构的研究1、1925 年荷兰两位科学家用丙酮从人的红细胞中提取脂质，在空气水界面上铺展一个单分子层，测得单分子层的面积恰为红细胞表面积的2 倍。结论：细胞膜有双层磷脂分子构成2、离心结论：细胞膜由磷脂、蛋白质和糖类构成。3、1959 年罗伯特森用超薄切片技术获得了清晰地细胞膜照片，显示出暗明暗三层结构，由此提出“三明治”模型。暗带是大分
6、子的蛋白质，明带是小分子的磷脂或者糖类。（冰冻蚀刻法）将质膜冰冻，然后将其撕裂，从而使两条线之间的内部结构暴露出来。发现撕裂面上有许多颗粒，而且这些颗粒就是镶嵌在脂双层中的蛋白质分子。结论：蛋白质分子有水溶性和脂溶性部分有的蛋白质贯穿于膜中，有的一部分插入。总结论：生物膜的流动镶嵌模型1）脂双层：流动镶嵌模型中最基本的部分是脂双层，由脂双层组成的膜叫单位膜。脂双层的任意一层都不能称之为膜。脂双层的两层并不完全相同。2）质膜的主要成分是磷脂。磷脂的甘油只有2 个羟基连着脂肪酸（亲脂性），另一个羟基连着磷酸（亲水性）。通常亲水的一段被称为头部，亲脂的一端被称为尾部。头部朝外，与水的环境接触；尾部朝
7、内，形成亲脂的小环境。由于细胞存在于水溶性的介质中，在细胞表面，磷脂分子自然会形成脂双层。磷脂的尾部与胆固醇一起，存在于脂双层的内部，使得质膜既有一定的流动性，又比较坚实。3）膜蛋白（全部或部分镶嵌在膜中的蛋白质）蛋白质分子有水溶性和脂溶性部分有的蛋白质贯穿于膜中，有的一部分插入。六、光合作用早期研究简史1、20 世纪初，英国科学家布莱克曼发现温度对光合作用的影响与光强度有很大关系，光强度高时，光和强度在一定温度范围内随温度的升高而增加，但在光强度低时，光和强度似乎与温度无关。推断：光合作用包括一个依赖光的反应和一个与光无关的反应。2、德国瓦登堡在“间歇光”下测定光合作用。一定量的光，间歇照射
8、比连续照射光和效率高得多。3、1937 年英国科学家希尔用分离的叶绿体进行试验，证明有氧化剂存在时，水可以在光下被氧化成氧气。直接证明叶绿体是光和作用的细胞器，证明光合作用释放的氧来自于水。4、20 世纪 40 年代，有了氧的同位素，美国科学家鲁宾和卡门给两组植物分别提供了H2(18)O 、CO2 H2O 、C(18)O2 ，在相同适宜条件下培养。结论：第组释放的氧气有放射性，第组的无放射性结果：光合作用释放的氧来自于水5、卡尔文用14C 标记的二氧化碳为原料进行光合作用，阐述光合作用中碳的转变途径卡尔文循环。七、孟德尔发现遗传规律见生物讲义必修二，第一章，第一节孟德尔定律，二孟德尔遗传试验的
9、科学方法假说演绎法提出问题提出假说实验证明实验结果与预期结果相符假说成立八、萨顿的“遗传染色体学说”“类比推理”法的应用1902 年，美国遗传学家萨顿认识到豌豆产生配子时孟德尔的遗传因子（基因）的行为和减数分裂中的一种物质的行为有着精确的平行关系。假说内容：基因是由染色体携带着从亲代传递给下一代的，即基因在染色体上。依据：基因和染色体存在着明显的平行关系基因的行为染色体的行为体细胞中的存在形式成对成对配子中的存在形式成单成单在体细胞中的来源一个来自父方，一个来自母方一个来自父方，一个来自母方形成配子时的组合方式自由组合非同源染色体自由组合传递中的性质杂交过程保持完整性独立性在配子形成和受精过程
10、中保持稳定性类比 :基因和染色体之间具有平行关系九、摩尔根的果蝇伴性遗传实验【假说验证】摩尔根通过实验将一个特定的基因（控制白眼的基因w）和一条特定的染色体（X）联系起来，从而证明了基因在染色体上。以一只白眼雄果蝇与另一只红眼雌果蝇进行交配，在下一代果蝇中产生了全是红眼的果蝇。以一只白眼雌果蝇与一只正常的雄果蝇交配。却在其后代中得到一半是红眼，一半是白眼的雄果蝇，而雌果蝇中却没有白眼，全部雌性都长有正常的红眼睛。结论：基因在染色体上。十、肺炎双球菌的转化实验【转化】1、肺炎双球菌是一种病原菌，存在着光滑型(简称 S 型)和粗糙型 (简称 R 型) 两种不同类型。光滑型的菌株产生荚膜，有毒，在人
11、体内它导致肺炎，在小鼠体中它导致败血症，并使小鼠患病死亡，其菌落是光滑的；粗糙型的菌株不产生荚膜，无毒，在人或动物体内不会导致病害，其菌落是粗糙的。格里菲斯以R 型和 S 型菌株作为实验材料进行遗传物质的实验，他将活的、无毒的R型（无荚膜，菌落粗糙型）肺炎双球菌或加热杀死的有毒的S型肺炎双球菌注入小白鼠体内，结果小白鼠安然无恙；将活的、有毒的S型（有荚膜，菌落光滑型）肺炎双球菌或将大量经加热杀死的有毒的S型肺炎双球菌和少量无毒、活的R型肺炎双球菌混合后分别注射到小白鼠体内，结果小白鼠患病死亡，并从小白鼠体内分离出活的S型菌。实验表明， S型死菌体内有一种物质能引起R型活菌转化产生S型菌。2、1
12、944 年体外转化实验。他们从S型活菌体内提取DNA 、RNA 、蛋白质和荚膜多糖，将它们分别和 R型活菌混合均匀后注射人小白鼠体内，结果只有注射S型菌 DNA 和 R型活菌的混合液的小白鼠才死亡， 这是一部分R型菌转化产生有毒的、 有荚膜的 S型菌所致， 并且它们的后代都是有毒、有荚膜的。由此说明RNA 、蛋白质和荚膜多糖均不引起转化，而DNA 能引起转化。用DNA 酶处理 DNA 后，转化作用丧失。十一、 DNA 分子呈螺旋结构的确立20 世纪 50 年代初，英国科学家威尔金斯等用X 射线衍射技术对DNA 结构潜心研究了3 年，意识到DNA 是一种螺旋结构。女物理学家富兰克林在1951 年
13、底拍到了一张十分清晰的DNA 的 X 射线衍射照片。1952 年，美国化学家鲍林发表了关于DNA 三链模型的研究报告，这种模型被称为螺旋。沃森与威尔金斯、富兰克林等讨论了鲍林的模型。威尔金斯出示了富兰克林在一年前拍下的DNA 的 X 射线衍射照片，沃森看出了DNA 的内部是一种螺旋形的结构，产生了一种新概念：DNA 不是三链结构而应该是双链结构。根据各方面对DNA 研究的信息和自己的研究和分析，沃森和克里克得出一个共识：DNA 是一种双链螺旋结构。 DNA 双螺旋模型搭建产生。十二、 DNA 半保留复制的实验证据【同位素示踪】1958 年， DNA 合成的同位素示踪实验。将大肠杆菌放入以N15
14、 的氯化铵为唯一氮源的培养液中培养若干代，使大肠杆菌的DNA 全都被放射性同位素N15 标记，然后将上述大肠杆菌放入以N14 的氯化铵为唯一氮源的培养液中培养，分别取完成一次细胞分裂的细菌和完成两次细胞分裂的细菌，分离出来。做密度梯度超速离心和分析。亲代全重，子一代全中，子二代一半中、一半轻依据半保留复制原理. N14/N14 轻,出现在离心管上部N14/N15 中,出现在离心管中部N15/N15 重,出现在离心管下部结论：新合成的双链DNA 分子中，一条链是来自亲代另一条为新合成。DNA 分子半保留复制。十三、遗传密码子的确立当 DNA 分子双螺旋结构公布于世后，人们认识到四种碱基的排列方式
15、包含极大的信息量。经推理很明显地看出是4 个碱基的排列决定蛋白质中20 个氨基酸的排列，简化为数学排列组合只能是420，为满足 20 这个数， 4 的全排列只能是4364 ，这可以为编码20 种氨基酸提供足够的信息。三联体密码方案初步建立起来， 即 mRNA 分子中相邻的三个碱基称为三联体，它能决定多肽中的一个氨基酸，所以又把mRNA的三联体称为密码子。克里克认为不仅存在一个三联体密码字典，可能还有起始密码、终止密码和同义密码。在克里克及众多科学家不懈努力下，1966 年遗传密码全部被破译出来：所有遗传密码都是由三个连续的核苷酸组成；许多氨基酸的密码子并非一个，而是由许多近似的核苷酸组成，即存
16、在简并码；3 个碱基的64 种组合中，有61 种可以用于编码各种氨基酸，其中AUG 、GUG 还是翻译的起始信号，称为起始密码子；另外三种组合不能编码任何氨基酸，它们全部是编码的终止符号，这就是 UAA 、UAG 、UGA ，称为终止密码子。1969 年，在克里克及其他科学家的不断努力下，克服种种困难，终于将核酸中的碱基排列与蛋白质合成联系起来，形成了遗传密码表，使人们一目了然，能迅速地掌握氨基酸合成时碱基的三联体密码。十四、生长素发现的相关实验1、达尔文父子实验结论：苗尖端是感光部位，有某种化学物质从苗尖端传递到下面。2、波森和詹森实验假设：有一种化学物质由苗尖端向下传递实验：分别用明胶块和云母片将幼苗顶端隔开，单色光照射。结论：有一种化学物质由苗尖端向下传递3、温特实验实验步骤：将接触过苗尖的琼脂块分别放在去定的幼苗切面正上方和切面一侧，无光照射。正上方的生长加快，放在一侧的弯曲生长。4、生长素的化学本质是吲哚乙酸模拟、模型、调查类实验【模拟实验】1、模拟研究细胞表面积与
