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1、第十章 生物多样性,概述： 生物多样性的概念和特点 生物分类方法 生物的命名 生物的分界 原核生物界 原生生物界 植物界 动物界(自学),一、概述： （一）生物多样性的概念及内容,概念： 所有来源的形形色色生物体，包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体， 也包括物种内部、物种之间和生态系统的多样性。,生物多样性内容: 1、物种多样性： 2、遗传多样性： 3、生态系统多样性：,1、物种多样性：,地球上的生命多种多样，丰富多彩： 如：从病毒到重达150t的鲸； 从蜗牛到猎豹； 植物借助于风、水和动物 的迁移把自己的后代送向 远方；苔藓植物有13000种 之多 大自然中每一个物种都是
2、独特的，构成了物种的多样性 地球诞生到现在45亿年,究竟有多少种生物?,科学家每年发现的新物种有1.5万个,这一速度没有减缓的迹象; 已经命名并且分类的有130万个物种; 莫拉、沃姆两人采用新的分析方法，判定地球总共拥有870万个物种，误差浮动为130万，发表在PloS Biology上。,2、遗传多样性：,遗传多样性指同一物种内基因型的多样性，是衡量种内变异的概念。 组成生命的细胞中，DNA是遗传物质，由4种碱基（base）在DNA长链上不同的排列组合，决定了基因与遗传的多样性。 如：在人类DNA长链上有约3万个基因，它记录了我们祖先的密码。,3、生态系统多样性,各种生物与环境构成了不同的生
3、态系统（ecosystem）。 在不同的生态系统中，各种生物通过复杂的生物链获取食物和传递能量，同时完成物质的循环。 生态系统的结构、功能、平衡及调节机制千差万别是生物多样性的重要内容。,（二）生物分类学,16世纪 李时珍：“本草纲目”:“部” 植物：草、谷、菜、果、木 动物：虫、鳞、介、禽、兽 人 18世纪 林奈(瑞典)：“自然系统” 纲class、目order、属genus、种species 现代分类等级： 界kingdom、门phylum、纲class、目order、科family、属genus、种species,现代生物分类学,1 分类方法： 形态学方法：根据生物主要形态特征的异同对
4、生物进行归类。 遗传进化关系分类法：只强调生物之间遗传进 化的关系,注重研究一组生物多久 以前从另一类生物中分支出来。 经典的进化分类法：既考虑生物进化分支的时 间，又注重生物形态特征的异同。,遗传进化关系分类法,经典的进化分类法,2 生物种的概念： 种（species，物种）：是生物基本的分类单元。 是形态、结构、发育特征、生态功能和生 态分布基本相同的一群生物。 种起源于共同的祖先,极近似的形态特征，能自然交配，产生正常（可育）后代的个体。,3 生物分类阶层,根据生物异同程度、亲缘关系远近，使用不 同等级特征，将生物逐级分类： 界（Kingdom） 门 (Phylum) 纲 (Class)
5、 目 (Order) 科 (Family) 属 (Genus) 种 (Specis),4、生物的命名,双名法（Bionomial nomenclatre) 用拉丁文表示属名和种名 属名（名词，第一字母大写，斜体） 种名（形容词,字母均小写，斜体） 人姓氏（字母大写，正体）,如：马铃薯学名 Solanum tuberosum L. (Linn),五界系统,原核生物界（Prokaryolae) 原生生物界（Protista) 植物界（Plantae) 真菌界（Fungi) 动物界（Animalia),六界系统,古细菌界（甲烷菌、嗜热嗜酸菌） 真细菌界（古细菌以外的其它原核生物） 原生生物界 植物界
6、 真菌界 动物界,5、生物的分界,五界分类系统的主要特征和作用,二、原核生物界,分布广，缺少细胞核和由膜包被的细胞器； 营养方式多种(自养和异养)：自养的原核生物从无机的CO2或其他无机物中获得碳源；根据其能量的来源不同分为光能自养和化能自养。,微生物巴斯德,1890年：巴斯德，科赫等奠定了现代微生物学的基 础，提出引起各种腐败、疾病的原因都是微生物。 微生物(Microorganism,microbe) 是指一大类形体微小、结构简单的低等生物的总称。,三个要点: 小：观察借助光镜；测量单位为微米 （0.5-20）或纳米 简：简单多细胞;单细胞;无细胞结构 低：进化程度低，为原始的生命形式,微
7、生物的特点,（一）微生物的种类,1 原核生物 细菌、放线菌、衣原体、支原体、 蓝细菌； 2 真核生物 真菌（霉菌、酵母菌）、原生动物、 藻类； 3 非细胞生物 病毒、类病毒, 朊病毒等；,微生物 小的直观感觉,真核细胞型,原核细胞型,电镜,微生物的相对大小,肉眼,光学显微镜,可见范围,病毒,微生物的特点,个体最小，比面值最大 （比面值=面积/体积) 比面值:设: 人=1; 大肠杆菌(E.coli)=30,000; 有利于物质交换和能量、信息的交换； 微生物一系列属性均与此特点密切相关,微生物的生物学之最,形态最简 代谢能力最强 食谱最杂 繁殖最快 数量最多 分布最广 种类最多 变异最易,形态最
8、简,代谢能力最强,生物界的普遍规律:某生物个体越小,其单位体重消耗的食物越多; 3克地鼠每天消耗与体重等重的粮食; 1克闪绿蜂鸟每天消耗两倍于体重的粮食; 大肠杆菌每小时消耗2000倍于体重的糖;,食谱最杂,从无机物到有机物;从无毒物到有毒物;从结构简单到结构复杂的物质,微生物都能利用和降解.,光合细菌,繁殖最快,大肠杆菌37培养在牛奶中,12.5 min即可分裂一次; 一般培养液的菌浓度为108-109个/ml。 24小时产生72代,数量最多,如:人体的肠道中始终寄居着100-400种微生物,为肠道正常菌丛,总数可达100万亿。,分布最广,如: 万米深海的硫细菌 85公里高空的微生物 地层下
9、128米和427米的沉积岩中的细菌,种类多,最易变异,突变频率一般为10-510-10,因其繁殖快,数量多,与外界环境直接接触,因而在短时间内可出现大量变异的后代. 如:流感病毒 此外,微生物还具有抗性最强、休眠最长、起源最早、发现最晚等特点.,（二） 细菌的基本特点,体小而细 壁坚而韧 二等分裂 水生性强,单细胞原核微生物,细菌的形状,球菌：单球、双球、链球、葡萄球菌 杆菌：短杆、长杆、棒杆、梭杆等。 螺菌：弧菌、螺旋菌、螺旋体等。 自然界中：杆菌球菌螺菌其他菌,细菌的结构,基本结构: 细胞壁; 细胞膜; 细胞质; 核质体;,特殊结构: 荚膜; 芽孢; 质粒， 鞭毛;,培 养 特 征,固体培
10、养基上: 菌落(colony):指微生物细胞在一定条件下,在固体培养基表面形成的肉眼可见的微生物群体.若来自一个细胞,则为纯培养或称克隆( clone)。 菌苔(lawn):大量细菌的菌落联成一片。,罗伯柯霍(德),常见的细菌性传染病,伤寒伤寒杆菌 霍乱霍乱弧菌 白喉白喉杆菌 白日咳白日咳杆菌 细菌性痢疾痢疾杆菌 流行性脑脊髓膜炎脑膜炎球菌 细菌性食物中毒肠胃型：多种细菌 神经型：肉毒杆菌 炭疽炭疽杆菌,病原细菌的致病力,吸附和侵入能力 侵袭力 繁殖和扩散能力 毒力 对寄主防御机能的抵抗力 病原菌 内毒素（脂多糖,细菌死亡裂解时释放） 毒素 外毒素（外泌毒素，荚膜） 侵入数量：不同的病原菌有不
11、同的致病剂量 侵入门径：呼吸道，消化道，皮肤伤口，多种途径,病原细菌的致病力,细菌的繁殖能力：2060分钟增殖一代 细菌的扩散能力：分泌水解酶(透明质酸酶，胶原酶血浆凝固酶等） 细菌的抵抗力：链球菌溶血素 碳疽芽孢杆菌攻击素,病原细菌的致病力,毒素 细菌通常能产生两种毒素： 内毒素endotoxin和外毒素exotoxin。 细菌致病的主要原因是由外毒素造成的。这些毒素或属于酶、或属于酶原，与体内易感细胞后，经蛋白酶部分水解变成毒性很强的酶，破坏机体正常的代谢过程或正常的生理过程。 抑菌的方法： 干扰细胞壁的合成(青霉素) 扰乱产生蛋白质的核糖体(红霉素) 干扰DNA的合成(诺氟沙星),人体中
12、定居的细菌（微生态）,人体的皮肤、口腔、肠道中都有细菌长期存在，被称为正常菌群，它们构成人体内的正常微生物区系。 成人体内的细菌数为1.2千克，约100万亿。 肠道中的细菌种类约400500种，人粪便的1/3为细菌。这些细菌可分为3类： 有益菌：双歧杆菌、嗜酸乳杆菌 中间菌：粪链球菌、大肠杆菌 有害菌：葡萄球菌、假单孢菌,有益菌的作用,抵制致病菌的入侵 抑制致病菌的生长繁殖 帮助增加人体的营养 促进肠道的蠕动 分解体内的有害物质 增强免疫功能,如何增加体内的有益菌,补充一些有益菌 改善肠道的环境条件 不滥用抗菌素 人体、动物体内有益的细菌主要有：酪酸梭菌、乳酸菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、放线菌、
13、酵母菌等。,（三)放线菌(Actinomycetes)： 具有丝状分枝细胞的细菌 以单细胞丝状体生长， 以孢子方式繁殖的陆生性强的G+原核细菌类微生物。,除少数放线菌属的放线菌对人类有害外, 大部分放线菌对人类有益, 许多的抗生素来自于放线菌,如:链霉素、卡那霉素（链霉菌属） 利福霉素（诺卡氏菌属） 庆大霉素（小单孢菌属）,(四)病 毒,病毒是一类形体极其微小、结构十分简单、侵染特定活性胞的遗传因子。,I. 病毒的发现及病毒学的发展,1886年，德国人Mayer证明TMV病叶中有感染性因子 Dmitry Ivanovsky: 1892年：Ivanovsky在研究烟草花叶病时发现， 病叶的提取液
14、经过细 菌滤器过滤后，仍然 具有使健康植株染病 的能力他找到了病毒,Beijerinck：真正发现了病毒,1898年：Beijerinck进行了 Ivanovsky的同样的实验，得到类似的结果。 在1899年发表的论文中，他 提出： 烟草花叶病的病原是 一种新的，非细胞性的物质， 它不能独立繁殖，只能依赖 活的组织进行繁殖。,2. 病毒的现代概念,亚显微 (101000nm) 非细胞结构 专性活物寄生 特殊的增殖特性 只有一种核酸（RNA或DNA），并都有遗传活性。 无蛋白质合成和能量代谢的机制 大分子核蛋白结晶,A.病毒是生命之最,种类最多：每种生物都有病毒，而且往往不止一种。人中至少有病毒
15、近百种，烟草中有病毒至少24种。,最为多样：基因组除双链DNA外，还有单链DNA，单链和双链RNA，还有反转录,数量最多：据估计：每毫升海水含病毒颗粒： 一千万个。,B. 病毒的形态与结构,每一病毒颗粒都是由: 一个核酸芯子和一个蛋白质外衣，即核衣壳(capsid)所组成。 有些病毒还有一层脂质双层包膜，病毒包膜来源于宿主细胞膜，但又不是完全意义上的细胞膜。,病毒核衣壳的对称形式,螺旋对称 二十面体等轴对称,球形对称,病毒的形态与结构,噬菌体也是由核酸芯子和蛋白质衣壳所组成，但噬菌体的形态比寄生于真核细胞的病毒复杂,C.病毒的增殖过程(嗜菌体）,吸附 侵入 合成 装配 释放,正常细胞转化为肿瘤细胞,潜伏感染,正常细胞转化为肿瘤细胞,有效感染,持续感染,潜伏感染,病毒感染机体后的几种结果,病毒,细胞核,亚病毒,病毒由一种类型的核酸(RNA 或DNA）与至少一种结构蛋白所组成的有一定形态的毒粒，这类病毒也称为真病毒； 有些感染性因子比病毒更加简单，只有 一些小分子核酸或者只是一种蛋白质。这些具有感染性的物质称为亚病毒因子（Subvirus agents）。它们包括拟病毒(Viroid)、类病毒(Virusoid)和Prion（阮病毒）。,亚病毒,类病毒（viroid） ：没有衣壳包裹的共价闭合的单链环状RNA分子
