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1、一、生命科学导论学习要点细胞是生物的基本组成单位 ; 新陈代谢、生长和运动是生命的本能 ; 生命通过繁殖而延续 ,DNA 是生物遗传的基本物质 ; 生物具有个体发育的经 历和系统进化的历史 ; 生物对外界剌激可产生应激反应并对环境具有适应 性。生命是集合这些主要特征的物质存在形式。除了病毒以外 , 所有的生物体都是由细胞组成的。细胞由膜包被 , 内含有细胞核 ( 或拟核 ) 和原生质。病毒 ( 如噬菌体 ) 主要是由核酸、蛋白质外壳 组成的简单生命个体 , 它虽然没有细胞结构 , 但具有生命的其他基本特征。生物的新陈代谢 ( 或称代谢 ), 是生物体内所进行的全部物质和能的变 化的总称。富含自
2、由能的有机物合成与有机物分解是新陈代谢对立统一的 两个方面。光合作用是植物吸收太阳能 , 将二氧化碳与水合成为葡萄糖的过程 , 而葡萄糖通过生物细胞的呼吸作用在有氧的情况下又被分解成二氧 化碳与水 , 同时产生被其他生命代谢活动所利用的能量。生物繁殖包括无性生殖、有性生殖等形式。所有的生物都可以繁殖产 生与自身相似的后代 , 这就是遗传。遗传使生物体的特征得以延续 , 但是 , 子代与亲代之间及子代不同个体之间还会产生一定程度的差异 , 这就是变异。脱氧核糖核酸 ( 简称 DNA) 是生物遗传的基本物质。遗传信息以密码 的形式贮存在构成基因的 DNA 分子中 , 生物所具有的携带遗传信息的遗传
3、 物质的总和称为基因组.生物体的一生 , 通常从生殖细胞形成受精卵开始 , 受精卵分裂并经过一 系列形态、结构和功能的变化形成一个新的个体 , 新个体通过细胞分裂增加 细胞数目和增大细胞体积而生长 , 再经历性成熟、繁殖后代、衰老至最终死亡 , 生物这一总的转变过程称为发育。进化是遗传、变异和自然选择的长期作用导致了生物由低等到高等、由简单到复杂的逐渐演变过程。生物的进 化是由于生物对外界刺激产生应激反应、自我调节和对自然环境适应的结果。生物必须与环境连续地交换物质和能量 , 它们适应和依赖于环境而生 存 , 同时又对环境产生影响。20 世纪后叶 , 分子生物学取得了一系列突破性成就 , 使生
4、命科学在自然科学中的位置起了革 命性的变化。今天 , 公众对生命科学的兴趣比一个多世纪前的达尔文时代更加高涨。当今人类社 会面临的最重大的问题和挑战包括 : 人口膨胀 , 粮食短缺 , 疾病危害 , 环境污染 , 能源危机 , 资源匮 乏 , 生态平衡被破坏和生物物种大量灭绝。解决人类生存与发展所面临的一系列重大问题 , 将在很 大程度上依赖于生命科学的发展。掌握生命科学和相关学科的新理论和新技术 , 解决人类共同面 临的上述重大问题是我们每一个人的义务和责任。非生物学专业学生学习生命科学除了是完善自 我知识结构、认识自然科学最核心内容的需要 , 也是培养既了解生命科学又有其他专门学科知识的
5、复合型人才的需要 。基础生命科学涵盖的最基本的内容包括 : 生命的化学组成、细胞的结构与功能、能量与代谢、繁 殖与遗传、遗传信息的传递与控制、生物的起源进化与系统分类 , 生物个体的发育、结构、功能和行 为 , 生态环境、生物技术和生命科学的前沿与新进展等。现代生命科学研究正在由宏观向微观深入发展 , 分子生物学正在向揭示生命的本质方向迈进。 生命科学不仅研究单个生物体及其生命活动的过程 , 还研究众多生物个体之间的相互关系与联系 ( 即生物进化与生物多样性问题 ), 研究这些生物体与环境的相互关系与相互作用。生命科学的微 观与宏观领域研究是相互联系、相辅相成的 , 我们需要从微观和宏观两个方
6、面把握生命科学的基本 概念和内容。同时应特别注重了解包括基因调控、克隆、重组 DNA 、生物芯片、干细胞、人类基因组 计划等现代生物学前沿方面的最新进展 。创新性的科学研究推动了生命科学的进步和大发展 , 深刻地影响着人们的世界观、价值观和人 生观 , 也深刻地改变了人类文明的发展进程。对于面向非生物学专业的公共基础课 , 培养兴趣 , 主 动探索生命的奥秘 , 把握好生命科学中的许多基本概念和它们之间的内在联系 , 建立进化流、信息 流和能量流等知识框架 , 带着问题学习 , 留出想象的空间 , 在生物学实验中提高动手能力和解决问 题的能力 , 还要提倡学习生命科学知识与全面提高科学素质相结
7、合 , 科学研究与人才培养相互促 进。只有这样 , 我们才有可能获得开启生命科学知识创新大门的钥匙。生物的多样性及其分类代表生物多样性反映了地球上包括植物、动物、菌类等在内的一切生命都有 各不相同的特征及生存环境 , 它们相互间存在着错综复杂的关系.生物多 样性包括物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性。地球上的生命丰富 多彩 , 大自然中每一样生命都是独特的不可替代的.世界上所有生命既能 保持自己物种的繁衍 , 又能使每一个个体都表现出差别 , 这要归功于其体内 遗传密码的作用和基因表达的差别。为适应在不同环境下生存 , 各种植物、 动物和微生物与环境又构成了不同的生态系统。在不同的生态系统
8、中 , 各 种生命通过一张极其复杂的食物网来获取和传递能量 , 同时完成物质的循 环。维护地球生命的过程是由多样性的生命来完成的. 生物多样性是地球 上生物经过几十亿年发展进化的结果 , 它们的未知潜力为人类的生存发展 显示了不可估量的美好前景。保护生物多样性是全人类共同关心的问题 , 各国对其生物资源拥有主 权 , 有责任保护其生物多样性 , 并以可持续的方式利用生物资源。全球的 生物多样性公约包括序言 ,42 条协议条款和查明与监测、仲裁与调解两个附件.一个基因可能关系到一种生物的兴衰 , 一个物种可能影响一个国家的 经济命脉 , 一个生态系统可能改变一个地区的面貌。全球生物多样性正在 迅
9、速丧失 , 这不仅意味着我们正失去大量以后可利用的资源 , 更重要的是 , 那将最终导致我们人类自己 , 也像其他生物一样 , 从这个星球上消失 ! 从这 个意义上说 , 保护生物多样性就是保护人类自己 !科学家对某一种新发现的生物按照规定的原则命名以后 , 我们对它的 特征便有了认可 , 并以此区别于其他生物。对自然界多样性的生物进行分 类主要有 3 类方法 : 第一类为形态学方法 , 第二类方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 , 第三类 为经典的进化分类法 , 是第一种方法和第二种方法的综合应用 , 它既考虑生 物进化分支的时间 , 又注
10、重生物形态特征的异同。这种以生物的进化为线雪 .比较垒物最重要的形态特征和亲缘关系建立起来的分类系统目前被人们所广泛接受。随着电气分子生物学的迅速发展 , 科学家们除了根据生物最主要的形态特征确定生物进化及亲缘而进行分类外 , 又发展了根据生物在分子水平上的同源性和差异大小对生物进行分类。种是生物基本的分类单元。种是形态、结构、功能、发育特征和生态分布基本相同的一群生物。自然条件下 , 同种生物结合可产生有生殖能力的后代 , 不同种生物之间不能相互结合 , 即使结合也不能产生有生殖能力的后代 , 即生殖隔离。生物的分类从高级单元到低级单元构成若干分类阶三 .包括界、门、纲、目、科、属、种。瑞典
11、植物分类学家 Linnaeus 创立, 前一个词为属名 , 第一个字母大写 , 第二个词是种名 , 全部小写。地球上的全部生物划分为原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界、动物界的五界分类系统, 还有人建议单独再建立一个病毒界。原核生物是一类最古老的生物 , 在细胞组成上缺少细胞核和由膜包被的细胞器。原核生物包寺古细菌、细菌和蓝细菌 3 类。原核生物通常个体都比较微小 , 大多数为球状、杆状或螺旋状。早期的原生生物也是植物、真菌类和动物的祖先。原生生物一般雪是单细胞个体 , 多数自由地在水中或潮湿的土壤中生活。也有少数原生生物在人体或其他动物内生存 , 并可致病。原生生物的分类常有一些变化或争
12、议 , 其中大部分为原生动物 , 原生生物还包括一些低等的菌类。真菌是典型的异养真核生物 , 在其营养生长阶段一般都有菌丝体。真菌主要营寄生和腐生。植物是适应于陆地生活、具有光合作用能力的多细胞真核生物，植物具有根、茎、叶器官的分化 , 为了在陆地上生存和繁殖后代的需要 ,被子植物的繁殖器官还形成了高度特化的花。根据适应陆地生活和进化的形态特征 , 植物可明显地分为苔癣植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物 4 大类。动物一般特征都具有运动能力并表现出各种行为 , 多细胞异养 , 细胞没有细胞壁但有胞间连接。绝大多数动物的个体是二倍体 , 只有其卵和精子为单倍体。受精卵 ( 合子 ) 常常发育成囊
13、胚并进一步形成原胚肠。一些动物导期发育常经历幼虫阶段并特化分层。根据最主要的形态和行为特征 , 特别根据其是否有脊索 , 动物被归无脊椎动物和脊索动物两大类。无脊椎动物包括最简单的腔肠动物、扁形动物、线虫动物、环节动物、节肢动物、棘皮动物等种类。脊椎动物包括圆口纲、软骨鱼纲、硬骨鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲和哺乳纲。上述分类排列顺序还反映了脊椎动物从水生到陆地生活的演化过程。人属于哺乳动物纲 ; 哺乳动物纲包括原兽亚纲、后兽亚纲、真兽亚纲 , 真兽亚纲包括食虫目、食肉目、灵长目。人类最终的分类位置为灵长目、人科、人属、智人。细 胞细胞是具有完整生命力的最简单的物质集合形式 , 是独立有序、能够进
14、行自我代谢调控的结构与功能体系。细胞在形态、结构和功能上的特化过程称为细胞的分化。一些来源和结构相同、行使一定功能的细胞群称为组织。多细胞生物体都是由同一个受精卵分裂和分化而来的 , 生物的繁殖与遗传离不开细胞分裂 , 细胞是生物体生长发育的基础。另外 , 生命的起源还以细胞的形成为完整生命出现的标志 , 细胞的形成又是生物进化的起点。细胞的形状多种多样 , 细胞的体积越小 , 其表面积与体积比相对就越大 , 越有利于代谢物质进出细胞膜。按照结构的复杂程度及进化顺序 , 全部细胞可归并为原核细胞和真核细胞。细胞膜内透明、稠、可流动的细胞质基质中分布着许多细胞器。细胞核含有控制细胞生命活动的最主
15、要的遗传物质 , 是细胞中的信息中心。细胞核包括核膜、核质、染色质和核仁等部分。在细胞核中 , 染色质是细胞核中由 DNA 和蛋白质组成并可被苏木精等染料染色的物质 , 染色质 DNA 含有大量的基因片段 , 是生命的遗传物质。核仁是核糖体亚单位生物发生的场所 , 核糖体是蛋白质合成的场所。与动物细胞相比 , 植物细胞有相当强度的细胞壁 , 维持着植物细胞的形态。真核细胞细胞质内遍布着内膜系统 , 包括内质网、高尔基体、溶酶体、胞内体和分泌泡等。内质网是细胞质内以脂类双分子层为基础形成的囊状、管状结构。光面内质网通常为小囊和分支管状 , 无核糖体附着 , 是脂类合成和代谢的重要场所 , 糙面内
16、质网膜上附有颗粒状的核糖体 , 核糖体可与该摸相连 , 在蛋白质的合成与运输方面起重要的协同作用。高尔基体是细胞分泌物的加工和包装场所 , 与植物分裂时的新细胞壁的形成有关 ; 溶酶体由高尔基体断裂而产生 , 内含多种水解酶。线粒体是由内膜和外膜包裹的囊状结构 , 是细胞呼吸和能量代谢中心 , 叶绿体是进行光合作用的细胞器。微体与溶酶体类似 ,包括过氧化物酶体和乙醒酸体 , 含有氧化酶、过氧化氢酶等。液泡是植物细胞中单层膜包被的充满 水溶液的泡 , 是植物细胞代谢废物囤积的场所 , 还与大分子的降解和细胞液组成物质的再循环有 关 , 细胞骨架是细胞内以蛋白质纤维为主要成分的立体网络结构 , 维持着细胞的形态结构及内部结 构的有序性。按照生物膜的 流动镶嵌模型 , 细胞膜是一种磷脂的双分子层结构 , 磷脂分子疏水的 尾 向 着内侧背离水相而相对排列 , 磷脂分子亲水的 头 则向外与环境接触。膜内部磷脂和蛋白质分子 的位置是不固定的 , 它们在膜的水平方向甚
