普通生物學(xué)緒論生物界和生物學(xué)市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

1、普通生物學(xué) (General Biology)生物技術(shù) 張道來(lái)電話-mail:dlzhang313 基礎(chǔ)性通論性入門性.3第1頁(yè)2生物學(xué)研究什么？生物學(xué)(biology)或生物科學(xué)(biological sciences)是碩士物體生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律科學(xué)，所以，又稱為生命科學(xué)(life sciences)。生物學(xué)研究對(duì)象是高度多樣性和統(tǒng)一性生物界。廣義生命科學(xué)還包含生物技術(shù)、生物與環(huán)境、生物學(xué)與其它學(xué)科交叉領(lǐng)域。 第2頁(yè)3普通生物學(xué)第一篇：細(xì)胞第二篇：動(dòng)物形態(tài)與功效第三篇：植物形態(tài)與功效第四篇：遺傳與變異第五篇：生物進(jìn)化第六篇：生物多樣性進(jìn)化第七篇：生態(tài)學(xué)與動(dòng)物行

2、為第3頁(yè)4緒論一、地球與生命二、生物特征三、生物界層次四、生物界分類階元和界劃分五、生物和環(huán)境六、生物界多樣性與統(tǒng)一性七、生物學(xué)慣用研究方法八、生物學(xué)分科九、生物學(xué)歷史發(fā)展簡(jiǎn)況十、生物學(xué)與當(dāng)代社會(huì)生活關(guān)系第4頁(yè)5一、地球與生命迄今為止唯一發(fā)覺有生命星球（地球45億年前形成，生命38億年前出現(xiàn)）。為何地球適合生命生存？地球和生命協(xié)同進(jìn)化。其它星球上有生命嗎？第5頁(yè)6生物圈(biosphere)：巖石圈上層全部水圈大氣圈下層指地球上全部生物和一切適合于生物棲息場(chǎng)所；包含：biosphere第6頁(yè)7翱翔鳥類最高離地面可達(dá)m細(xì)菌生活在深達(dá)11000m海底細(xì)菌生活在地下深達(dá)m石油礦床赤道和南極極地，生物

3、遍布全球但大多海洋生物則是聚集在150m深度以內(nèi)；生物只局限在地下深約50m以內(nèi)土壤中。biosphere第7頁(yè)8二、生物特征至今還沒有一個(gè)為大多數(shù)科學(xué)家所接收關(guān)于生命定義，不過能夠提出一些生命共性。我們經(jīng)過介紹生物共同特征往返答什么是生命。第8頁(yè)9(c) Response to the environment(a) Order (d) Regulation (g) Reproduction (f) Growth and development(b) Evolutionary adaptation (e) Energy processing 第9頁(yè)101.細(xì)胞是生物體組構(gòu)(organizati

4、on)基本單位第10頁(yè)11The cell is the lowest level of organization that can perform all activities required for life25 mmitosisDNAspindle cell division第11頁(yè)122.新陳代謝(metabolism)定義：在生活生物體和細(xì)胞內(nèi)存在著無(wú)休止化學(xué)改變，一系列酶促反應(yīng)組成復(fù)雜反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，這些化學(xué)反應(yīng)總和稱為新陳代謝（metabolism）。第12頁(yè)13合成代謝(anabolism) ：是在生物體內(nèi)合成有機(jī)物和儲(chǔ)存能過程，合成了或建造了生活物質(zhì)；也稱同化作用。分解代謝(ca

5、tabolism) ：是在體內(nèi)分解有機(jī)物和釋放能過程；也稱異化作用。第13頁(yè)14熱力學(xué)第二定律：能每一次轉(zhuǎn)化總要失去一些可用自由能，總要造成熵增加，而熵增加則意味著有序性降低。耗散結(jié)構(gòu)（dissipative structure）：生物從外界攝取以食物形式存在低熵狀態(tài)物質(zhì)，經(jīng)過新陳代謝，把它們轉(zhuǎn)化為高熵狀態(tài)后，排出體外。生物體經(jīng)過增加環(huán)境中熵值，使環(huán)境無(wú)序性增加來(lái)創(chuàng)造并維持本身有序性。耗散結(jié)構(gòu)(dissipative structure)第14頁(yè)153.穩(wěn)態(tài)（homeostasis）和應(yīng)激性（irritability）生物體內(nèi)新陳代謝所需要物理化學(xué)條件（如溫度、pH值等）被限制在一個(gè)很窄幅度之

6、內(nèi)，生物體含有許多調(diào)整機(jī)制，用來(lái)保持內(nèi)部條件相對(duì)穩(wěn)定，而且在環(huán)境發(fā)生一些改變時(shí)也能做到這一點(diǎn)，這一特征稱為穩(wěn)態(tài)（homeostasis）。第15頁(yè)16應(yīng)激性（irritability） ：生物體內(nèi)或體外物理或化學(xué)條件發(fā)生了改變，生物體能感受這些改變（刺激），并作出有利于保持其體內(nèi)穩(wěn)態(tài)，維持生命活動(dòng)應(yīng)答。（色、香、味、觸、聞）第16頁(yè)174.生殖（reproduction）和遺傳（heredity）生物體經(jīng)過生殖(reproduction)產(chǎn)生子代使物種得以延續(xù)；遺傳(heredity)：遺傳物質(zhì)從上代傳給下代，從而使上代形態(tài)特征或生理特征等性狀在下代得以表現(xiàn)。 上代和下代之間以及后代個(gè)體之間總

7、有些差異，這種現(xiàn)象叫做變異(variation)。 遺傳和變異都是普遍生命現(xiàn)象，二者同時(shí)存在。第17頁(yè)18漂亮模特兒 遺傳學(xué)家 生命經(jīng)過生殖而延續(xù)，DNA是生物遺傳基本物質(zhì)。第18頁(yè)195.生長(zhǎng)（growth）和發(fā)育（development）生物生長(zhǎng)是細(xì)胞體積或者數(shù)量增加。發(fā)育（development）是和生長(zhǎng)親密相關(guān)過程，在多細(xì)胞生物生活史中，發(fā)生了一系列結(jié)構(gòu)和功效改變，包含組織器官形態(tài)建成、性成熟、衰老等，發(fā)育是一個(gè)被準(zhǔn)確調(diào)控程序性改變過程。Egg cellSperm cellNucleicontainingDNAFertilized eggwith DNA fromboth parent

8、sEmbyros cells with copies of inherited DNAOffspring with traitsinherited fromboth parents第19頁(yè)206.進(jìn)化（evolution）和適應(yīng)（adaptation ）在生殖過程中，遺傳物質(zhì)往往會(huì)發(fā)生重組和突變，使親代和子代以及子代不一樣個(gè)體之間出現(xiàn)變異。突變、漂變、基因流、非隨機(jī)交配和選擇使生物種群發(fā)生進(jìn)化（evolution）。選擇使生物種群一代代更適應(yīng)它們所處環(huán)境。Charles Darwin第20頁(yè)21病毒當(dāng)前，許多生物學(xué)家認(rèn)為病毒是處于生命與非生命物體交叉區(qū)域存在物。第21頁(yè)22生物特征：細(xì)胞（ce

9、ll）是生物體組構(gòu)基本單位新陳代謝（metabolism）穩(wěn)態(tài)（homeostasis）和應(yīng)激性（irritability）生殖（reproduction）和遺傳（heredity）生長(zhǎng)（growth）和發(fā)育（development）進(jìn)化（evolution）和適應(yīng)（adaptation ）生命是含有以上共同特征物質(zhì)存在形式！第22頁(yè)23三、生物界層次 biosphere organismsEcosystemscommunitiespopulationLivings and non-livinglivings生物圈到個(gè)體第23頁(yè)24CellsTissuesMolecules Organelle

10、s器官系統(tǒng)到分子 Organs and organ systems第24頁(yè)25生物界結(jié)構(gòu)層次細(xì)胞器組織器官系統(tǒng)種群群落生物大分子細(xì)胞個(gè)體生態(tài)系統(tǒng)生物圈第25頁(yè)26四、生物界分類階元和界劃分生物物種數(shù)量很大，已知約有200萬(wàn)種，算上已經(jīng)絕滅生物（1500萬(wàn)種），最少有1700萬(wàn)種。第26頁(yè)271.雙名法(binomial nomendature)瑞典植物學(xué)家林奈（ Linnaeus ） 1735 出版自然系統(tǒng)制訂了雙名法。“雙名法”相關(guān)要求: 1、關(guān)于學(xué)名：要求每一個(gè)物種都應(yīng)有一個(gè)學(xué)名（Scinece name)； 2、關(guān)于“雙名”：學(xué)名由兩個(gè)拉丁字或拉丁化文字組成：學(xué)名=屬名+種名； 3、屬名

11、用主格單數(shù)名詞，首字母大寫；種名首字母不需大寫，用形容詞或名詞； 4、學(xué)名之后，應(yīng)附加當(dāng)初定名人姓氏； 5、亞種學(xué)名命名法：三名法。即：學(xué)名=屬名+種本名+亞種名 黑斑肥螈 Pachytriton brevipes (Sauvage) 弓頭鯨 Balaena mysticetus (Linnaeus)第27頁(yè)282.分類階元界（Kingdom) 門（Phylum) 亞門（Subphylum) 總綱（Superclass) 綱（Class) 亞綱（Subclass) 總目（Superorder) 目（Order) 亞目（Suborder) 總科（Superfamily ) 科（Family )

12、亞科（Subfamily) 屬（Genus) 亞屬（Subgenus) 種（Species) 亞種（Subspecies)第28頁(yè)29第29頁(yè)30又如:小家鼠Mus musculus 動(dòng)物界 Animal 脊索動(dòng)物門 Chordata 脊椎動(dòng)物亞門 Vertebrata 哺乳綱 Mammalia 嚙齒目 Rodentia 鼠科 Muridae 小家鼠屬 Mus 小家鼠 M. musculus第30頁(yè)313.五界系統(tǒng)1760 Linnaeus 動(dòng)物界 植物界1886 Haeckel 原生生物界 植物界 動(dòng)物界原核生物界（Monera）原生生物界（Protisia）真菌界（Fungi）植物界（Pl

13、antae）動(dòng)物界（Animalia）1967 Whittaker第31頁(yè)32第32頁(yè)33 最早生物 動(dòng)物 真菌 植物 原生 原核無(wú)核有核單細(xì)胞多細(xì)胞光合異養(yǎng)吸收攝食第33頁(yè)344.三個(gè)域（domain）真細(xì)菌域（Bacteria）古細(xì)菌域（Archaea）真核生物域（Eakarya）組成原核生物組成真核生物，包含原生生物界、植物界、真菌界、動(dòng)物界。第34頁(yè)35第35頁(yè)36五、生物和它環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）：在一定空間中生物成份和非生物成份經(jīng)過不停物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)而組成相互依賴而又相互制約統(tǒng)一整體。生產(chǎn)者（producer）消費(fèi)者（consumer）分解者（decomposer）

14、食物鏈（food chain）食物網(wǎng)（food web）生態(tài)系統(tǒng)兩大功效：物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)第36頁(yè)37第37頁(yè)38六、生物界多樣性與統(tǒng)一性生物多樣性包含地球上全部植物、動(dòng)物、微生物和它們擁有基因以及由這些生物和環(huán)境組成生態(tài)系統(tǒng)。 生物多樣性是地球上40億年生物進(jìn)化留下來(lái)寶貴財(cái)富，是人類賴以生存和發(fā)展基礎(chǔ)。 生物多樣性遺傳多樣性：形態(tài)各異物種多樣性：種類繁多生態(tài)系統(tǒng)多樣性：分布廣泛世界因生命而美麗因生物多樣性而精彩第38頁(yè)39地球上已命名生物約有200萬(wàn)種，其中植物26萬(wàn)種、昆蟲75萬(wàn)種、脊椎動(dòng)物50萬(wàn)種。已滅絕生物約有1500萬(wàn)種。據(jù)科學(xué)家預(yù)計(jì)，地球上共有生物500-3000萬(wàn)種。第39頁(yè)4

15、0第40頁(yè)41第41頁(yè)42生物是多種多樣的！第42頁(yè)43生物多樣性條約(CBD)1992年6月，150多個(gè)國(guó)家首腦在巴西里約熱內(nèi)盧召開全球首腦會(huì)議上簽定，至今，這一條約已經(jīng)得到189個(gè)國(guó)家認(rèn)同和加盟，從而使之成為至今為止范圍最廣環(huán)境條約。生物多樣性條約宗旨-生物多樣性保護(hù)、生物資源可連續(xù)性利用，以及基因資源既得利益平等分享。1993年12月29日生物多樣性條約作為野生生物保護(hù)新框架生效,1994年12月19日,聯(lián)合國(guó)大會(huì)宣告12月29日為“國(guó)際生物多樣性日” 。第43頁(yè)44人們關(guān)于生物統(tǒng)一性認(rèn)識(shí)，先后因?yàn)榧?xì)胞發(fā)覺和分子生物學(xué)發(fā)展，提到一個(gè)又一個(gè)高度。1. 全部生物體是由一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞組成；2.

16、細(xì)胞是全部生物體結(jié)構(gòu)和功效單位；3.全部細(xì)胞都是由預(yù)先存在細(xì)胞經(jīng)過分裂產(chǎn)生。細(xì)胞學(xué)說第44頁(yè)45DNA-RNA-蛋白質(zhì)遺傳系統(tǒng)是生物界統(tǒng)一基礎(chǔ)中心法則第45頁(yè)46七、生物學(xué)慣用研究方法1.科學(xué)觀察（observation）生物學(xué)是一個(gè)直觀性學(xué)科，觀察是從客觀世界中得到第一手資料最基本方法。開始感覺器官進(jìn)行，以后有了顯微鏡。觀察需要有科學(xué)知識(shí)。觀察切不可為原有知識(shí)所束縛。第46頁(yè)472.假說（hypothese）和檢驗(yàn)（test）假說必須是能夠驗(yàn)證，這是科學(xué)試驗(yàn)主要標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)不但意味著某種準(zhǔn)確操作，而且是一個(gè)思索形式。假說學(xué)說定律依據(jù)事實(shí)提出假說，假說推導(dǎo)出一個(gè)能夠用試驗(yàn)加以檢驗(yàn)預(yù)測(cè)，然后實(shí)施這

17、個(gè)試驗(yàn)來(lái)加以驗(yàn)證。孟德爾第一定律第47頁(yè)483.模型試驗(yàn)假如因?yàn)榉N種原因，直接用研究對(duì)象（原型）進(jìn)行試驗(yàn)非常困難，或者簡(jiǎn)直不可能時(shí)，可用模型代替研究對(duì)象來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)。模型可是物質(zhì)形式或思維形式。動(dòng)物模型：代替人體進(jìn)行試驗(yàn)。抽象模型：計(jì)算機(jī)模擬，數(shù)學(xué)模型。用模型研究在時(shí)間上極為遙遠(yuǎn)事件。機(jī)械和電子模型對(duì)動(dòng)物功效進(jìn)行模擬試驗(yàn)仿生學(xué) 紅外探測(cè)儀第48頁(yè)49八、生物學(xué)分科1. 研究對(duì)象: 植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、藻類學(xué)、微生物學(xué)、昆蟲學(xué)、鳥類學(xué)、魚類學(xué)等2. 結(jié)構(gòu)、機(jī)能以及各種生命過程:解剖學(xué)、組織學(xué)、細(xì)胞學(xué)、生理學(xué)、遺傳學(xué)、胚胎學(xué)、生態(tài)學(xué)3. 從微觀到宏觀不一樣層次:分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、種群生物學(xué)4. 與

18、其它學(xué)科交叉: 生物化學(xué)、生物物理學(xué)、生物數(shù)學(xué)、仿生學(xué)等第49頁(yè)50第50頁(yè)51九、生物學(xué)歷史發(fā)展簡(jiǎn)況生物學(xué)經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：描述生物學(xué)階段 （19世紀(jì)中葉以前）試驗(yàn)生物學(xué)階段（19世紀(jì)中到20世紀(jì)中）創(chuàng)造生物學(xué)階段 （20世紀(jì)中葉以后）第51頁(yè)52試驗(yàn)生物學(xué)階段巴斯德在試驗(yàn)室里曲頸瓶試驗(yàn)證實(shí)“種質(zhì)論”批駁“腐生論”不潔衣物會(huì)自生蚤虱，污穢死水會(huì)自生蚊蚋，骯臟垃圾會(huì)自生蟲蟻，糞便和腐敗尸體會(huì)自生蠅蛆。第52頁(yè)53創(chuàng)造生物學(xué)階段基因工程第53頁(yè)54二十世紀(jì)生物科學(xué)發(fā)展分子生物學(xué)：1953年Watson 、Crick提出DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)。DNA重組：1973年美國(guó)斯坦福大學(xué)教授Cohn、加州

19、大學(xué)教授Boyer幾乎同時(shí)完成DNA體外重組。體細(xì)胞克?。?997年蘇格蘭生物學(xué)家Wilmut完成了首例哺乳動(dòng)物綿羊“多莉”克隆。人類全基因組：年中、美、英、法、德、日六國(guó)科學(xué)家完成人類全基因組測(cè)序。第54頁(yè)55二十世紀(jì)生物科學(xué)發(fā)展二十世紀(jì)伴隨物理學(xué)和化學(xué)發(fā)展，以及這些技術(shù)向生物學(xué)滲透，使生物學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展。比如：X-射線衍射技術(shù)，電子顯微鏡，激光，中子衍射技術(shù)，電子計(jì)算機(jī)，層析，同位素追蹤，電泳和超高速離心技術(shù)，以及近年來(lái)發(fā)展起來(lái)氨基酸自動(dòng)分析、核酸測(cè)序、PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))和RAPD(隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)DNA) 等技術(shù)。第55頁(yè)56生命科學(xué)發(fā)展趨向：（1）學(xué)科精細(xì)化同時(shí)學(xué)科相互交叉、滲透、相

20、輔及綜合：50年代核技術(shù)年代；60年代空間技術(shù)年代；70年代電子技術(shù)年代；80年代生物技術(shù)年代；90年代生物高科技年代；二十一世紀(jì)生物世紀(jì)（2）學(xué)科宏觀化：環(huán)境生態(tài)學(xué)引發(fā)極大關(guān)注，生態(tài)問題是直接關(guān)系人類存亡問題。（3）向生命本質(zhì)前進(jìn)（微觀方向：深入到細(xì)胞、分子、基因水平，而且進(jìn)展很快）。第56頁(yè)57二十一世紀(jì)是生命科學(xué)世紀(jì)生物技術(shù)革命二十一世紀(jì) 創(chuàng)造生命 ！人類文明發(fā)展三次技術(shù)革命：工業(yè)革命 19世紀(jì) 解放雙手信息革命 20世紀(jì) 解放大腦第57頁(yè)58十、生物學(xué)與當(dāng)代社會(huì)生活關(guān)系為何要學(xué)習(xí)生物學(xué)？（一）世界面臨很多重大問題,處理這些問題需要生物學(xué)知識(shí)技術(shù)人口膨脹；糧食短缺；疾病危害；環(huán)境污染；能

21、源危機(jī)；資源匱乏；生態(tài)平衡破壞；生物物種大量消亡。第58頁(yè)59利用航天技術(shù)育種第59頁(yè)60疾病危害基因治療取得初步成功血友病等單抗藥品“生物導(dǎo)彈”治療腫瘤疾病、本身免疫疾病。干細(xì)胞治療疾病展示誘人前景。第60頁(yè)61能源危機(jī)礦物能源（石油、煤）必將枯竭，生物能源已在開發(fā)之中。替換能源：一個(gè)20米直徑水池年產(chǎn)4噸藻類，加工后可得相當(dāng)于3000 升柴油燃料。 一英畝三角大戟可生產(chǎn)相當(dāng)于 50 噸石油燃料。生物能源：使生物材料轉(zhuǎn)化成可燃性化合物如乙醇、甲烷、氫氣（H2)、石油草、沼氣 微生物：提升石油開采量。第61頁(yè)62 資 源 礦物能源（石油、煤）必將枯竭，生物能源已在開發(fā)之中。 很多不起眼生物，很可能就是藥品、材料等寶貴資源。 圖為墨西哥荒原中仙人掌類植物。第62頁(yè)63 一個(gè)20米直徑水池年產(chǎn) 4 噸藻類，加工后可得相當(dāng)于3000 升柴油燃料。 一英畝三角大戟可生產(chǎn)相當(dāng)于 50 噸石油燃料。圖為生長(zhǎng)在淡水和海水中一個(gè)硅藻第63頁(yè)64生物學(xué)與當(dāng)代社會(huì)生活關(guān)系為何要學(xué)習(xí)生物學(xué)？（二）生命科學(xué)充滿未解之謎“ 猛犸之謎” “ 恐龍滅絕之謎”龜鱉家族長(zhǎng)壽之謎 ？第64頁(yè)65生物學(xué)與當(dāng)代社會(huì)生活關(guān)系為何要學(xué)習(xí)生物學(xué)？(三)能夠使我們更加好地認(rèn)識(shí)我們自己生物學(xué)家： 大腦 / 癌癥 / 光合