绪论生物界与生物学--竞赛辅导课件

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1、1绪论：生物界与生物学1.1生命的特征当人们从太空俯瞰我们居住的地球时都深身地被 这颗美丽蔚蓝色的星球所感动,一种自豪和幸运 的心情油然而生.这颗默默无闻的星球漂浮在茫 茫星际和浩瀚的宇宙之中,显得是那么渺小和微 不足道.但是它和我们迄今已知的所有天体表现 得又是如此地不同,呈现出一派昂然生机,山峦原 野,江河沧海,众生芸芸,千势百态,是什么赋予地球 以如此神奇的景观,答案是生命. 生命是主要由核酸和蛋白质组成的具 有不断自我更新能力的多分子体系的 存在形式，是一种过程，是一种现象 .生命的物质基础是蛋白质和核酸;生 命运动的本质特征是不断自我更新， 是一个不断与外界进行物质和能量交 换的开放

2、系统;生命是物质的运动，是 物质运动的一种高级的特殊存在形式新陈代谢生物体不断地吸收外界的物质，在生 物体内发生一系列变化，最后成为代 谢最终产物而被排出体外合成作用（anabolism） 从外界摄取 物质和能量，将它们转化为生命本身 的物质和贮存在化学键中的化学能.分解作用（catabolism） 分解生命物 质，将能量释放出来，供生命活动之 用.应激性生物体对外界刺激发生反应的特性,称应激 性. 稳态生物体内部都含有一定的液体,分布在细 胞内和细胞外.细胞外的液体即生物体的 内环境.当内环境发生某种变化时,生物体 就会行使一定的调节功能,来使这种变化 减至最小.生长发育任何生物体在其一生中

3、都要经历从小到 大的生长过程,这是由于同化作用大于异 化作用的结果.生物体的一生,从生殖细胞形成、卵受精 、受精卵分裂，再经过一系列形态、结 构和功能的变化，才能形成一个新的个 体，再经性成熟，然后经衰老而死亡， 这一转变过程叫做发育。遗传变异和进化生物体生殖所产生的后代常与亲代相似，这种 现象叫遗传。但是后代与亲代之间，后代个体之间，不会完 全相同，总会有所差异，这种现象称变异。进化是群体或物种在连续的世代中发生的遗传 改变和相关的表型变化，也包括在漫长历史时 期中生物和环境的相互作用和它们之间的协同 进化。适应每一种生物都有自己特有的 生活环境，它的结构和功能 总是适合于在这种环境条件 下

4、的生存和延续. 适应的含义： （1）生物的结构都适应 于一定的功能. （2）生物的结构和功能 适应于其在一定环境条件下 的生存和延续.适应是生命所特有的现象。1.2 分类阶元和界的划分林奈提出用两个拉丁名作为物种的学名.如家犬 的学名是Canis famuliaris. Canis是属名, famuliaris是种名.每一个物种都由一个双名命 名的学名,即二名法.物种以上的分类阶元有属(genus)、科(family) 、目(order)、纲(class)、门(phylum)和界 (kingdom).林奈提出两界分类系统,即动物界和植物界;海克 尔提出三界分类系统,即增加了原生生物界;惠特 克

5、又提出了五界分类系统,即原核生物界、原生 生物界、真菌界、植物界和动物界。1.3生物学常用的研究方法 研究步骤:认识问题搜集资料提出假说 检验假说评价数据结果报 道1.4生物学分科1.按生物类群或研究对象来分植物学、动物学、微生物学、病毒学、人类 学、古生物学、藻类学、昆虫学、鱼类学 、鸟类学等.2.按研究的生命现象或生命过程来分形态学、生理学、分类学、胚胎学、解剖 学、遗传学、生态学、进化学、组织学、 细胞学、病理学、免疫学等3.按生物结构的层次来分种群生物学、细胞生物学、分子生物 学、分子遗传学、量子生物学等. 4.按与其他学科的关系来分生物物理学、生物化学、生物数学、 生物气候学、生物地

6、理学、仿生学、 放射生物学等1.5生物学学与现代社会生活的关系 1.农业方面 遗传育种农作物、畜牧 业的优良品种 （无籽西瓜） 人造种子 生物杀虫剂2.医药卫生方面 新的抗菌素、疫苗 免疫学 提高了异体器官移植的成功率，并 发现了自体免疫疾病的病因 基因工程菌与基因疗法 胰岛素、干扰素、生 长激素、淋巴细胞活素、血纤维蛋白溶解 剂、白蛋白、血因子、单克隆抗体、DNA 探针等干 扰 素3.轻工业、食品工业酶工程 食品、医药、发酵、日用化工、轻 纺、制革、水产、木材、造纸、能源、农 业、环保等经济部门发酵工程 酿酒制曲、味精、抗菌素、维生 素等2.生命的物质基础遗传信息的存储和传递者核酸遗传信息的

7、表达者蛋白质生命过程的催化剂酶生命过程的碳源和能源糖类生命体的重要构件和储能物质脂类维持生命的重要小分子物质维生素有 机 物蛋白质(protein)核酸(nucleic acid)糖(carbohydrate)脂类(lipid) 维生素 (vitamin) 其中其中蛋白质蛋白质是由是由氨基氨基 酸酸( (amino acid)amino acid)构成的构成的, , 核酸核酸是由是由核苷酸核苷酸 ( (nucleotide)nucleotide)构成构成 因此氨基酸因此氨基酸, ,核苷酸被核苷酸被 称为称为构件分子构件分子 ( (building block building block mo

8、lecule)molecule)无 机 物水（water)无机盐(mineral)生命过程的碳源和能源糖类单糖 葡萄糖的分子结构 单糖分类 丙糖 戊糖 己糖寡糖麦芽糖 (maltose):两分子葡萄糖由糖苷键连接，具还原 性蔗糖 (sucrose):由一分子葡萄糖和一分子果糖通过糖苷 键连接而成，无还原性乳糖(lactose)多糖 均一多糖 淀粉 糖原 纤维素 非均一多糖 透明质酸 软骨素几种多糖几种多糖淀粉淀粉肌糖原纤维素生命体的重要构件和储能物质脂类 脂肪（三酰甘油) 甘油和脂肪酸结合而成.室温下，液态的称为油， 固态的称为脂.类脂: 磷脂是细胞膜的主要结构成分,有极性的头部和两 条疏水的

9、尾部. 类固醇:最常见的为胆固醇,是细胞膜的重要成分,也 是动物体内合成其他类固醇的原料. 蜡也是脂类,其疏水性比脂肪更强,可以保护生物体 的表面.固醇维 生 素维生素A （视黄醇）维生素D 维生素E 维生素K （血凝维生素）维生素C （抗坏血酸）维生素B 遗传信息的表达者蛋白质 蛋白质的功能:结构功能防御功能信号功能调节功能运输功能运动功能其他功能氨基酸的通式组成蛋白质的常见 氨基酸有20种，通式如右图R不同，组成的氨基酸就不同.必需氨基酸20种氨基酸中有8种不能由人体合成，必须 从外界摄取，称为必需氨基酸8种必需氨基酸为 缬氨酸、亮氨酸、异亮 氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、色氨 酸、赖氨

10、酸 蛋白质一级结构肽键肽链氨基酸排列顺序等二级结构肽链的主链在空间的走向螺旋折叠转角三级结构亲水基位于球体表面，疏水基位于球体内部球状蛋白溶于水四级结构多亚基构成的寡聚蛋白结构均一寡聚蛋白:由相同亚基构成 非均一寡聚蛋白:由不同亚基构成遗传信息的存储和传递者 核酸核酸的化学结构核酸的分类 核酸分为：脱氧核糖核酸:(Deoxyribonucleic acid DNA) DNA含G(鸟嘌呤)、A(腺嘌呤)、C(胞嘧啶)、T( 胸腺嘧啶)四种碱基和脱氧核糖.核糖核酸(Ribonucleic acid RNA): RNA含G (鸟 嘌呤) 、A (腺嘌呤) 、C (胞嘧啶) 、U(尿嘧啶)四 种碱基和

11、核糖.DNA的碱基组成A+G=C+T、G=C、A=T同种生物的不同组织的碱基组成相同，不同生物的同种组织的碱基组成不同年龄、营养、环境不影响碱基组成DNADNA一级结构一级结构一种十分稳固的结构DNA双螺旋19531953年，年，Watson Watson 提出的提出的DNADNA双双螺旋结构螺旋结构DNA双螺旋模型的意义能够有效地解释遗传信息的储存、传送和自我复制提出了遗传信息的流动过程: 复制DNA 转录RNA 翻译蛋白质3细胞的基本形态结构与功能3.1细胞的基本结构与功能 1.细胞膜和细胞壁细胞膜最重要的特性之一是半透性或选择 性透性,既选择地允许物质通过扩散、渗透 和自动运输等方式出入

12、细胞，从而保证细 胞正常代谢的进行。植物细胞在细胞膜之外有细胞壁，细胞壁 的主要功能是支持和保护，同时还能防止 细胞吸水而破裂，保持细胞正常形态。2.胞核的基本结构核被膜与核纤层:核膜位于细胞核的最外层,是细细胞核与细胞质 之间的界膜.由于膜的特殊位置决定了它的两方 面的功能:一方面核被膜构成了核、质之间的天 然选择性屏障，它将细胞分成核与质两大结构与 功能区域，DNA复制、RNA转录与加工在核内 进行，蛋白质翻译则局限在细胞质中，这样就避 免彼此相互干扰，使细胞的生命活动更加有序井 然；另一方面，核膜并不是完全封闭的细胞核与 细胞质之间有频繁的物质交换与信息交流，这主 要是通过核膜上的核孔复

13、合体进行的。染色质：染色质是细胞周期细胞核内能被碱性染料 染色的物质，主要由DNA、组蛋白、非组 蛋白及少量RNA组成的线形复合结构，是 细胞周期细胞遗传物质的存在形式。染色 体是细胞在有丝分裂和减数分裂过程中由 染色质聚缩而成的是染色质的高级结构。DNA是生物遗传信息的一级载体，一种生 物储存在单倍体染色体组中的总遗传信息 称该生物的基因组.组蛋白是真核生物染色质和染色体的基本 结构蛋白，是一套碱基蛋白质，带正电荷 。组蛋白有5种类型：H1、H2A、H2B、 H3和H4。5种组蛋白在功能上分为两组： 一组是核小体组蛋白，包括H2A、H2B、 H3和H4； H1属于另一组组蛋白，它不参 与核小

14、体的组建，在构成核小体时起连接 作用。核小体是染色质和染色体的基本结 构单位，由DNA和组蛋白构成非组蛋白是与特异DNA序列结合的蛋白， 所以又称特异DNA序列结合蛋白，含有较 多的酸性氨基酸。非组蛋白是一类特异的 转录调控因子，参与基因表达调控核仁：核仁的功能有： rRNA的合成：核仁的主要功能是进行rRNA的合 成，并且是由专一的RNA聚合酶负责转录； rRNA的前体的加工：每个rRNA基因转录单位由 RNA聚合酶转录产生相同的初始转录产物 rRNA前体，负责rRNA的前体加工的酶是RNA酶 （RNase）； 参与核糖体大小亚基的装配： 控制蛋白质合成的速度：由于核糖体是蛋白质合 成的工厂

15、，核糖体装配的速度直接影响蛋白质的 合成，所以核仁通过控制核糖体装配达到控制蛋白质合成。3细胞质和细胞器内质网：光面内质网(sER)的功能包括：脂质的合成 与转运；类固醇激素的合成；解毒作用； 离子调节作用。糙面内质网(rER)的功能包括：参与蛋白质 的合成；蛋白质的运输；蛋白质的修饰与 加工；新生肽的折叠与组装。内质网糙面内质网光面内质网高尔基体高尔基体功能高尔基体功能: :蛋白质修饰与加工（糖基化等）蛋白质的分选蛋白质和脂质的运输蛋白质分泌等形成面成熟面空腔分泌小泡线粒体能量转换器： 线粒体是细胞内氧化磷酸化和形成 ATP的主要场所。形态结构线粒体的形态结构线粒体的形态结构外膜嵴基质膜间隙内膜线粒体的主要功能线粒体的主要功能: :线粒体是细胞进行氧化呼吸，产生能量的地方， 在线粒体中进行的代谢途径主要有:三羧酸循环氧化磷酸化参与脂肪酸代谢 叶绿体叶绿体-能量 转换器 叶绿体基本结构叶绿体基本结构基粒 类囊体内膜外膜溶酶体溶酶体溶酶体（lysome） 是胞质中一类包着多种水解 酶的小泡.溶酶体的功能溶酶体的功能: :溶酶体的标志酶是酸性水解酶 消化细胞内吞的食物，为细胞提供营养 清除衰老的细胞器 防御功能 例如：1.两栖类发育过程中蝌蚪尾巴的退2. 哺乳动物断奶后乳腺