《生命科學導論》(重慶工商大學)大綱

全校性通識課《生命科學導論》（通識學院，蘭花湖校區(qū)）教學復習大綱重慶工商大學環(huán)境與生物工程學院李鑫張渝文編第一講生命系統(tǒng)與生命科學一、為什么要學習生命科學知識？1、21世紀將面臨的許多世界性的難題人口膨脹、糧食緊張、環(huán)境污染、能源緊缺、遺傳疾病2、生命科學是21世紀自然科學的帶頭學科當前自然科學的帶頭學科開始從物理科學向生命科學轉(zhuǎn)移（1）分子生物學的發(fā)展是生物科學發(fā)展史上的一個重要的里程碑（2）DNA重組技術(shù)（3）原生質(zhì)體融合技術(shù)（4）人類基因組計劃3、生命科學充滿未解之謎“猛犸之謎”“恐龍滅絕之謎”龜鱉家族的長壽之謎4、生命科學與人類社會的發(fā)展息息相關(guān)（1）農(nóng)業(yè)方面（2）醫(yī)藥衛(wèi)生方面（3）輕工業(yè)、食品工業(yè)、酶工程（4）其他方面二、生命的起源和定義1、生命的定義：生命是主要由核酸和蛋白質(zhì)組成的具有不斷自我更新能力的多分子體系的存在形式，是一種過程，是一種現(xiàn)象。生命的物質(zhì)基礎是蛋白質(zhì)和核酸。生命運動的本質(zhì)特征是不斷自我更新，是一個不斷與外界進行物質(zhì)和能量交換的開放系統(tǒng)。生命是物質(zhì)的運動，是物質(zhì)運動的一種高級的特殊存在形式。2、生命的起源：（1）宗教認為上帝創(chuàng)造了生命（2）古代人認為生命是自然發(fā)生的（3）達爾文的探索:達爾文用自然選擇學說解釋生物進化有以下5要點:a遺傳b變異c繁殖過剩d生存斗爭e適者生存（4） 奧巴林的生命起源假說（5） 米勒的實驗——生命起源于無機物3、生命的本質(zhì)特征化學成分的同一性:生物體是由蛋白質(zhì)、核酸、脂類、糖類、維生素等多種有機分子以及C、H、O、N、P、S等無機元素組成。嚴整有序的結(jié)構(gòu)|生命的基本單位是細胞整個生物界是一個多層次的有序結(jié)構(gòu)：細胞?組織?器官?系統(tǒng)?個體f種群f群落f生態(tài)系統(tǒng)新陳代謝生物體不斷地吸收外界的物質(zhì)，在生物體內(nèi)發(fā)生一系列變化，最后成為代謝最終產(chǎn)物而被排出體外。合成作用(anabolism)從外界攝取物質(zhì)和能量，將它們轉(zhuǎn)化為生命本身的物質(zhì)和貯存在化學鍵中的化學能。分解作用(catabolism)分解生命物質(zhì)，將能量釋放出來，供生命活動之用。(4)應激性和運動生物接受外界刺激后會發(fā)生反應，生物的運動受神經(jīng)系統(tǒng)的控制。(5)內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物體在沒有強烈的外界因素的影響下，有某些機制使其內(nèi)環(huán)境能保持動態(tài)穩(wěn)定性。(6)生長發(fā)育生物體能通過新陳代謝的作用而不斷地生長、發(fā)育，其中遺傳因素起決定性作用，而外界環(huán)境也有很大影響。(7)繁殖與遺傳生物體能不斷地繁殖下一代，使生命得以延續(xù)。生物的遺傳是由基因決定的，生物的某些性狀會發(fā)生變異；沒有可遺傳的變異，生物就不可能進化。(8)適應適應是生物界普遍存在的現(xiàn)象適應的含義：生物的結(jié)構(gòu)功與功能相適應生物的結(jié)構(gòu)和功能與環(huán)境相適應。三、生物學發(fā)展階段：＞生物學經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：描述生物學階段(19世紀中葉以前)＞實驗生物學階段(19世紀中到20世紀中)＞創(chuàng)造生物學階段(20世紀中葉以后)第二講生命的物質(zhì)基礎第一章生物體的元素組成原子總共有100多種，大約30種元素參與生物體的組成常量元素：是指一些在生物體中含量較高的元素，至少占體重的萬分之一以上。如：碳氫、氧、氮，磷、硫、鈉、鉀、鎂、鈣、氯等；微量元素：是指一些在生物體中含量甚底的元素，一般在百萬分之一級。如：鐵、氟、鋅、硅、硒、錳、碘、鋇、鍶等等。第二章人體必需的微量元素微量元素的營養(yǎng)學研究困難大得多微量元素在營養(yǎng)學上是必不可少的第三章生命的物質(zhì)基礎一、 遺傳信息的存儲和傳遞者——核酸1、核酸的化學結(jié)構(gòu)：堿基+戊糖=核苷+磷酸=核苷酸——聚合=核酸5種堿基：嘌呤類兩種：腺嘌呤A和鳥嘌呤G嘧啶類三種：尿嘧啶U、胞嘧啶C和胸腺嘧啶T2種戊糖：核糖、脫氧核糖2、 核酸的分類核酸分為：脫氧核糖核酸(DeoxyribonucleicacidDNA)DNA含G、A、C、T四種堿基和脫氧核糖核糖核酸(RbonucleicacidRNA) RNA含G、A、C、U四種堿基和核糖3、 DNA的結(jié)構(gòu)DNA的堿基組成A+G=C+T、G=C、A=T同種生物的不同組織的堿基組成相同，不同生物的同種組織的堿基組成不同。年齡、營養(yǎng)、環(huán)境不影響堿基組成。DNA的一級結(jié)構(gòu)DNA的二級結(jié)構(gòu)(雙螺旋)：一種十分穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)DNA分子結(jié)構(gòu)的某些特征4、 RNA的結(jié)構(gòu)(1)單鏈局部堿基能配對形成雙螺旋，不能配對的區(qū)域形成突起(環(huán))核糖核酸(RNA)分為：信使RNA(mRNA)、轉(zhuǎn)運RNA(tRNA)和核糖體RNA(rRNA)二、遺傳信息的表達者——蛋白質(zhì)1、氨基酸氨基酸的通式：組成蛋白質(zhì)的常見氨基酸有20種，通式如右圖R不同，組成的氨基酸就不同（2）氨基酸的分類：20種氨基酸中有8種不能由人體合成，必須從外界攝取，稱為必需氨基酸，8種必需氨基酸為纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、色氨酸、賴氨酸2、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)（1）.一級結(jié)構(gòu)：肽鍵，肽鏈，氨基酸排列順序等（2） ?二級結(jié)構(gòu)：肽鏈的主鏈在空間的走向，a螺旋，0折疊和0轉(zhuǎn)角（3）三級結(jié)構(gòu)：親水基位于球體表面，疏水基位于球體內(nèi)部，球狀蛋白溶于水（4） .四級結(jié)構(gòu)：多亞基構(gòu)成的寡聚蛋白結(jié)構(gòu)，均一寡聚蛋白——由相同亞基構(gòu)成；非均一寡聚蛋白——由不同亞基構(gòu)成（5） 蛋白質(zhì)的空間作用力：氫鍵、鹽鍵（離子鍵）、疏水鍵、范德華力、二硫鍵和脂鍵三、生命過程的催化劑——酶1、 酶的概念：酶是生物活體細胞產(chǎn)生，以蛋白質(zhì)為主要成分，具催化功能的一類生物催化劑。2、 酶的作用機制：（1）只催化熱力學允許的反應（2）只加快反應速度，不改變反應平衡點（3）對正逆反應催化作用相同（4）降低反應活化能3、 酶的催化特點：（1）反應條件溫和（2）高效（3）專一（4）多樣（5）受多因素影響四、生命過程的碳源和能源——糖類1、單糖丙糖戊糖己糖2、寡糖（1）麥芽糖（maltose）：兩分子葡萄糖由糖苷鍵連接，具還原性（2）蔗糖（sucrose）：由一分子葡萄糖和一分子果糖通過糖苷鍵連接而成，無還原性(3)乳糖(lactose)3、多糖(1)均一多糖：淀粉糖原纖維素(2)非均一多糖：透明質(zhì)酸軟骨素五、生命體的重要構(gòu)件和儲能物質(zhì)——脂類一、1、脂肪(三酰甘油)(fat)：甘油和脂肪酸結(jié)合而成，室溫下，液態(tài)的稱為油，固態(tài)的稱為脂2、 類脂(lipoid)：細胞膜的主要結(jié)構(gòu)成分，有極性的頭部和兩條疏水的尾部磷脂糖脂固醇萜類六、維持生命的重要小分子物質(zhì)——維生素1、維生素A(視黃醇)2、維生素D3、 維生素E4、 維生素K(血凝維生素)5、 維生素C(抗壞血酸)6、 維生素B七、 水：生命體的重要組成(生物體內(nèi)所占比例最大的化學成分)八、 無機鹽第三講細胞一、 細胞的化學組分水:85%；無機鹽:1.5%；蛋白質(zhì):10%脂質(zhì):2%糖類:0.4%DNA:0.4%RNA:0.7%1、原核細胞：支原體、細菌、藍藻（1）遺傳物質(zhì)僅一個環(huán)狀DNA（2）無核膜（3）無細胞器,無細胞骨架（4）以無絲分裂或出芽繁殖2、真核細胞：有三大結(jié)構(gòu)體系（1）生物膜系統(tǒng)質(zhì)膜、內(nèi)膜系統(tǒng)（細胞器）（2）遺傳信息表達系統(tǒng)染色質(zhì)（體）、核糖體、mRNA、tRNA等等（3）細胞骨架系統(tǒng)胞質(zhì)骨架、核骨架3、植物細胞特有的結(jié)構(gòu)：（1）細胞壁（cellwall）（2）葉綠體（chloroplast）（3）大液泡（vacuole）（4）胞間連絲（plasmodesmata）4、真核細胞和原核細胞的區(qū)別原核細胞真核細胞細胞核有明顯核區(qū)，無核膜、核仁有核膜，核仁細胞器無線粒體，能量代謝和許多物質(zhì)代謝在質(zhì)膜上進行有線粒體，能量代謝和許多合成代謝在線粒體中進行核糖體分布在細胞質(zhì)中，沉降系數(shù)為70S分布在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，沉降系數(shù)為80S二、細胞學說的主要內(nèi)容和生物學意義主要內(nèi)容（1）細胞是所有動、植物的基本結(jié)構(gòu)單位。（2）每個細胞相對獨立，一個生物體內(nèi)各細胞之間協(xié)同配合。（3）新細胞由老細胞繁殖產(chǎn)生。生物學意義細胞學說的提出先于進化論約20年，它與進化論一起，奠定了生物科學的基礎。細胞學說使生命世界有機結(jié)構(gòu)多樣性的統(tǒng)一，從哲學推斷走向自然科學論證。三、生物膜系統(tǒng)1、質(zhì)膜：由磷脂雙分子層和膜蛋白組成2、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：靠近細胞核外側(cè)，由單層生物膜折疊而成（1）基本類型：糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（2）功能：蛋白質(zhì)的合成、脂質(zhì)的合成、蛋白質(zhì)的修飾和新生多肽的折疊與組裝（3）信號假說3、高爾基體：遠離核的一組小囊和小泡，單層生物膜功能：蛋白質(zhì)修飾與加工（糖基化等），蛋白質(zhì)的分選、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的運輸和蛋白質(zhì)分泌等4、溶酶體：是胞質(zhì)中一類包著多種水解酶的小泡，從高爾基體斷裂而來。溶酶體的功能：消化細胞內(nèi)吞的食物，為細胞提供營養(yǎng)清除衰老的細胞器防御功能乳腺和蝌蚪尾巴，靠溶酶體吞噬5、線粒體：由雙層膜的內(nèi)膜折疊而成（1）形態(tài)結(jié)構(gòu)：有外膜、內(nèi)膜、脊、基質(zhì)和膜間隙等組成（2）主要功能：線粒體是細胞進行氧化呼吸，產(chǎn)生能量的地方，在線粒體中進行的代謝途徑主要有氧化磷酸化參與脂肪酸代謝6、葉綠體（1）形態(tài)結(jié)構(gòu)：由雙層膜組成，包括：基粒、類囊體、內(nèi)膜和外膜（2）功能：光合作用四、細胞核與染色體1、核被膜：?核外膜面向胞質(zhì)，表面附有核糖體顆粒，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連?核內(nèi)膜面向核質(zhì)，表面無核糖體顆粒，有核纖層的結(jié)合位點?核孔復合體核膜上的選擇性雙向親水通道2、染色質(zhì)和染色體?染色質(zhì)（chromatin）間期細胞內(nèi)由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成的線性復合結(jié)構(gòu)?染色體（chromosome）細胞在分裂過程中，由染色質(zhì)聚縮而成的棒狀結(jié)構(gòu)3、核糖體:核糖體是合成蛋白質(zhì)的細胞器，主要成分一一蛋白質(zhì),RNA功能按照mRNA的指令合成多肽鏈五、細胞的增殖與分化細胞分化(celldifferentiation)：胚胎細胞分裂后的未定型細胞或簡單可塑性細胞，在形態(tài)和化學組成上向?qū)Ｒ恍曰蛱禺愋苑较蜣D(zhuǎn)化，演變?yōu)樘囟毎愋偷倪^程。細胞分裂方式：1、 無絲分裂：原核生物以細菌為例，細胞分裂比較簡單。細胞生長增大到一定程度，DNA復制，形成兩個DNA分子，分別移到拉長了的細胞兩端，中間形成新的細胞間隔，進而形成細胞壁，成為兩個細胞。這個過程稱為二分分裂。2、 有絲分裂:有絲分裂過程：分裂間期：細胞內(nèi)進行著大量的生物合成。如DNA、蛋白質(zhì)的合成期前期:染色質(zhì)濃縮，折疊，包裝，形成光鏡下可見的染色體，每條染色體含兩條染色單體。中期:核膜消失，染色體排列在赤道板上。后期:姐妹染色單體分開，被分別拉向細胞兩側(cè)。末期:重新形成核膜，染色體消失。細胞質(zhì)分裂:胞質(zhì)形成間隔，最終分開為兩個細胞。3、 減數(shù)分裂:減數(shù)分裂發(fā)生在產(chǎn)生生殖細胞的過程中。生殖細胞包括卵細胞和精子細胞。它們的遺傳物質(zhì)總量僅為體細胞的一半，稱為n細胞。減數(shù)分裂后，細胞中染色體數(shù)目減少一半。減數(shù)分裂可以分為兩個階段：第一次減數(shù)分裂：DNA復制一次，細胞分裂一次。第二次減數(shù)分裂：DNA不復制，細胞再分裂一次?？傊?，減數(shù)分裂就是DNA復制一次，細胞連續(xù)分裂兩次，結(jié)果由一個2n細胞分出4個n細胞減數(shù)分裂豐富基因組合減數(shù)分裂的特點:一是子細胞染色體數(shù)減半;二是子細胞基因組合大為豐富。經(jīng)由減數(shù)分裂產(chǎn)生的生殖細胞，其基因組合表現(xiàn)極大的豐富和多樣化。結(jié)果是,有性生殖的后代具有更豐富的基因組合，具有更強的適應性和進化潛能。減數(shù)分裂的分期：第一次減數(shù)分裂：前期I、中期I、后期1(染色體減半)、末期I第二次減數(shù)分裂前期II、中期II、后期II、末期II高等生物形成體細胞時進行有絲分裂，形成生殖細胞時進行減數(shù)分裂第四講遺傳學?遺傳：生物世代間的延續(xù)?變異：生物個體間的差異?遺傳學：研究生物的遺傳與變異的學科一、孟德爾學說的重要意義1、孟德爾第一次明確提出遺傳因子的概念,并且提出了遺傳因子控制遺傳性狀的若干規(guī)律：1）大多數(shù)生物體通常由一對遺傳因子（后來稱為兩個等位基因）控制同一性狀。這樣的生物體稱為2n個體。2）遺傳因子可以區(qū)分為顯性和隱性。3）控制不同性狀的遺傳因子是各自獨立的。2、孟德爾提出了雜交、自交、回交等一套科學有效的遺傳研究方法，來研究遺傳因子的規(guī)律。孟德爾創(chuàng)立的這套方法一直沿用到1950s,才被分子遺傳學方法取代。二、 遺傳的中心法則：遺傳信息儲存在DNA中，DNA通過轉(zhuǎn)錄生成mRNA，mRNA再通過翻譯生成蛋白質(zhì),從而完成遺傳信息的表達過程。三、 DNA的半保留復制DNA在自我復制的過程中，兩條雙鏈打開，以形成的兩條單鏈為模板，各自合成一條與之互補的新鏈。新形成的兩條雙鏈DNA中各含有一條舊鏈和一條新鏈，所以稱為半保留復制。四、性狀是由基因與環(huán)境共同作用的結(jié)果顯性基因 顯性性狀隱性基因 隱性性狀致死基因 致死作用1、 常染色體上的顯性基因遺傳：人類耳垂人類多指軟骨發(fā)育不全2、 常染色體上的隱性基因遺傳：白化病先天性聾啞先天性高度近視3、 伴性遺傳X連鎖的顯性遺傳病一一抗維生素D性佝僂病X連鎖的隱性遺傳一色盲X連鎖的隱性遺傳——血友病Y連鎖遺傳（限雄遺傳一人類的耳道長毛癥4、 從性遺傳:常染色體上的基因，表現(xiàn)受個體性別的影響.人類的禿頂：男性顯性，女性隱性羊角：雄性顯性，雌性隱性5、 性別決定?XY型 雄性有兩個異型性染色體，人類，哺乳動物，果蠅等?ZW型 雌性有兩個異型性染色體，鳥類，蝴蝶等?X0型 雄性只有X染色體，沒有Y染色體。蝗蟲：雄性是16+X,雌性是16+XX單倍體決定性別蜜蜂?雄性為單倍體（“），由未受精卵發(fā)育而來，無父親?雌性為二倍體（2〃）,由受精卵發(fā)育而來環(huán)境決定珊瑚島魚：在30?40條左右的群體中，只有一條為雄性，當雄性死后，由一條強壯的雌性轉(zhuǎn)變?yōu)樾坌?6、性別畸形：（1）Klinefetter綜合癥（先天性睪丸發(fā)育不全）外貌男性,睪丸萎縮,具有乳房,不育,低智商身高＞183cm占1/260;染色體組成: 47,XXY在男性不育中占1/100（2） Turner綜合癥（性腺發(fā)育不全）外貌女性，個矮（1?3m左右）第二性征發(fā)育不良，原發(fā)性閉經(jīng)，肘外翻，盾狀胸，35%有心血管病，智力低下或正常?染色體組成：45,X0（3）XYY或多個Y個體占男性的1/250?1/500,個高（1.80m以上）,外貌男性，病癥類似47,XYY,智力一般較低,性格粗暴,易沖動,生殖器官發(fā)育不良,多數(shù)不育,有人認為患者有反社會行為?（4）多X女性表現(xiàn)為女性,眼距寬,外生殖器及第二性征多正常,有的月經(jīng)失調(diào),類似21三體,智力發(fā)育遲緩.（5）男性陰陽人具有正常男性的染色體組成（46,XY）?外觀多呈女性，不育病因：雄性激素受體基因突變（6）女性陰陽人第二性征多呈男性病因：基因突變導致雄性激素產(chǎn)生五、生物的變異染色體的畸變基因突變1、染色體的數(shù)量變異Down氏綜合癥（21三體）群體發(fā)病率1/650癥狀:眼裂小，舌常外伸并有舌裂，掌紋異常，生長遲緩，智力低下病因：47(2n+1),21號染色體多一條2、 染色體的結(jié)構(gòu)變異人類的貓叫綜合癥：患兒發(fā)出咪咪聲，耳位低下，智商僅20?40?病因：第5號染色體缺失(短臂缺失)3、 基因突變基因的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，編碼氨基酸的DNA堿基發(fā)生變化，通常有堿基替換，移碼突變等。三聯(lián)體密碼改變，編碼的氨基酸、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)功能隨之改變。誘發(fā)基因突變的因素又稱誘變劑?常見的誘變劑有：(1)烷化劑：弓I起DNA中A和G，T和C堿基轉(zhuǎn)換(2)堿基類似物：以假亂真，如：5-Bu，2氨基嘌呤(3)造成DNA增加或減少一、二個堿基：丫啶類染料，氮芥類衍生物等六、遺傳與優(yōu)生遺傳?。菏侵高z傳物質(zhì)改變而導致的疾病遺傳病診斷與治療遺傳病：人類中有約10%的人患有單基因遺傳病，約20%的人患有多基因遺傳病，還有染色體病等，粗略估計，約25%的生理缺陷、30%的兒童死亡和60%的成年人疾病都是由遺傳疾病弓起的，約1/3的人受遺傳病所累。由于表現(xiàn)程度不同，往往不大注意。我國每年出生的1500多萬個嬰兒中，3%(約36萬)出生缺陷，其中80%是遺傳因素造成的。智商(IQ)低于70者占總?cè)丝诘?.2%,其中嚴重智力低下者約占0.2%(約200多萬)。遺傳病也是造成人類壽命縮短的主要因素?遺傳病診斷：臨床水平細胞水平染色體、細胞、組織檢查分子水平一是檢測基因產(chǎn)物-蛋白質(zhì)、酶的量和活性。二是檢測酶促反應底物或產(chǎn)物的變化.基因水平核酸分子雜交法、PCR法、限制性內(nèi)切酶法、核酸測序法等.優(yōu)生學預防性優(yōu)生學(負優(yōu)生學)：研究降低產(chǎn)生不利表現(xiàn)型的不利基因的途徑。A、 開展婚前檢查B、 禁止近親結(jié)婚C、 提倡適齡生育:20歲以下年輕母親所生子女中，先天畸形發(fā)生率比25?34歲者要高50%，40歲以上母親所生子女中，先天愚型的發(fā)病率要比25?34歲者高10倍。D、 開展遺傳咨詢E、 開展產(chǎn)前診斷F、 妊娠早期避免接觸致畸劑：如鏈霉素可致胎兒聽神經(jīng)受損，氯霉素可致灰色綜合癥，電離輻射可致胎兒生長緩慢演進性優(yōu)生學(正優(yōu)生學)：研究增加產(chǎn)生有利表現(xiàn)型的有利基因頻率的方法第五講神奇的微生物世界1?微生物的概念1.微生物的種類1.微生物的特點1.微生物的展望微生物的概念微牛物(Microorganism.microbe)：是指一大類形體微小、結(jié)構(gòu)簡單的低等生物的總稱。三個要點：小：觀察借助光鏡；測量單位為微米或納米；簡：簡單多細胞;單細胞;無細胞結(jié)構(gòu)；低：進化程度低，為原始的生命形式。隨著分子生物學和基因測序技術(shù)的發(fā)展，1978年 R.H.Whittaker和L.Margulis提出三原界：真核生物原界：原生生物、真菌、動物和植物；古細菌原界：產(chǎn)甲烷菌、極端嗜鹽菌和嗜熱嗜酸菌;真細菌原界：除古細菌外的其他原核微生物。三原界系統(tǒng)是1978年由R.H.Whittaker和L.Margulis提出的。所有生物存在一個共同祖先，由它分三條進化路線，就形成了三個原界：古細菌原界(Archaebacter)、真細菌原界、真核生物原界提出了內(nèi)共生學說，主要是Margulis的貢獻微生物小的直觀感覺微生物的細胞類型真核細胞的主要特征:有核膜，核仁，染色體;有細胞器;核糖體為80S;原核細胞的主要特征:無核膜、核仁、染色體，僅有裸露的DNA鏈形成的核區(qū)域，稱核質(zhì)體;無細胞器；核糖體為70S；(3)微生物的種類原核生物：細菌、放線菌、衣原體支原體、立克次氏體、藍細菌；真核生物：真菌(霉菌、酵母菌等)、原生動物、單細胞藻類；非細胞生物：病毒、類病毒、擬病毒、朊病毒等一?細菌(Bacterium)1、 形態(tài)：三態(tài)，球形、桿形、螺旋形2、 結(jié)構(gòu)：基本結(jié)構(gòu):：細胞壁；細胞膜；細胞質(zhì)；核質(zhì)體特殊結(jié)構(gòu):：莢膜；芽孢；鞭毛。培養(yǎng)特征：固體培養(yǎng)基上:菌落(colony)：指微生物細胞在一定條件下，在固體培養(yǎng)基表面形成的肉眼可見的微生物群體。若來自一個細胞，則為純培養(yǎng)或稱克隆(clone)。菌苔(lawn)：大量細菌的菌落連成一片。液體培養(yǎng)基上均勻混濁；沉淀生長；表面生長。細菌的分類依據(jù)：以能量來源分，光能型：以光為能源；化能型：以物質(zhì)氧化釋放的能量為能源以可利用的營養(yǎng)物質(zhì)分：自養(yǎng)型：以無機物為碳源；異養(yǎng)型：以有機物為碳源。細菌的四種營養(yǎng)類型能源碳源光能自養(yǎng)型光無機物光能異養(yǎng)型光有機物化能自養(yǎng)型物質(zhì)氧化釋放能量無機物化能異養(yǎng)型物質(zhì)氧化釋放能量有機物細菌的繁殖方式二分裂法繁殖(binaryfission)：細胞增大，DNA復制；橫隔形成；細胞分成兩個，DNA分別進入子細胞；細胞分離。細菌的傳統(tǒng)分類革蘭氏陽性菌：經(jīng)有機溶劑脫色后，保持初染的紫色；革蘭氏陰性菌：有機溶劑可脫去初染顏色。革蘭氏染色法C.Gram丹麥醫(yī)生步驟：1涂片固定；結(jié)晶紫初染lmin；碘液媒染lmin；95%乙醇脫色0.5min；番紅復染1min。結(jié)果:陽性菌——紫色；陰性菌——紅色。細菌的現(xiàn)代分類真細菌(eubacteria)原界：包括藍細菌和各種除古細菌以外的其他原核生物；古細菌(archaebacteria)原界：產(chǎn)甲烷菌、極端嗜鹽菌和嗜酸嗜熱菌。二、真菌1、植物體：真菌都有細胞核，多數(shù)植物體為細絲組成，每一根絲叫菌絲(hypha)。分枝的菌絲團叫菌絲體(mycelium)。菌絲有的分隔，有的不分隔。高等真菌的菌絲體，常形成各種子實體(sporophore)。2、繁殖生殖方式多種多樣，無性生殖極為發(fā)達，形成各種各樣的孢子。菌絲體的斷片、碎片也能繁殖。有性生殖各式各樣。3、代表生物酵母菌屬(Saccharomyces):植物體為單細胞，卵形，有一大液泡，核小，出芽繁殖。首先在母細胞一端形成小芽，核分裂移入其中一個，也叫芽生孢子。長大后脫離母體，形成新酵母菌。能將糖類在無氧條件下分解為二氧化碳和酒精，即發(fā)酵，與人類生活密切相關(guān)。黑根霉(Rhizopusnigricans):也稱面包霉：菌絲體由分枝、不具橫隔壁的菌絲組成，含有許多細胞核。菌絲橫生，向下有假根，向上可生出孢子囊梗，先端分隔形成孢子囊，生有許多黑色孢子，孢子可萌發(fā)成新植株。青霉(PeniciHium):以分生抱子繁殖，菌絲體上生有許多分生抱子梗，梗的先端分枝數(shù)次，呈掃帚狀，最后的分枝叫小梗。小梗上生有一串分生孢子，青綠色，20世紀醫(yī)學上一大發(fā)現(xiàn)的盤尼西林主要是從黃青霉(P.chrysogenum和點青霉(P.notatum)中提取的。(4)食用菌類、非細胞型生物—病毒1、 概念：病毒是一類既具有化學大分子屬性和生物體的基本特征，又具有細胞外感染性顆粒和細胞內(nèi)的繁殖性基因形式的十分獨特的生物類群。2、 特點：個體極小不具細胞結(jié)構(gòu)只有一種核酸類型嚴格活細胞內(nèi)寄生復制的方式繁殖對抗生素不敏感3、 病毒的形態(tài)基本形態(tài)：球形——廿面體對稱桿形——螺旋對稱蝌蚪形——復合對稱4、 病毒的繁殖過程吸附：噬菌體和宿主細胞上的特異性吸附部位進行特異性結(jié)合，噬菌體以尾絲牢固吸附在受體上后，靠刺突“釘”在細胞表面上。侵入：核酸注入細胞的過程。噬菌體尾部所含酶類物質(zhì)可使細胞壁產(chǎn)生一些小孔，然后尾鞘收縮，尾髓刺入細胞壁，并將核酸注入細胞內(nèi)，蛋白質(zhì)外殼留在細胞外。復制：包括核酸的復制和蛋白質(zhì)合成。噬菌體核酸進入宿主細胞后，會控制宿主細胞的合成系統(tǒng)，然后以噬菌體核酸中的指令合成噬菌體所需的核酸和蛋白質(zhì)。裝配：主要步驟有：DNA分子的縮合——通過衣殼包裹DNA而形成頭部——尾絲及尾部的其它部件獨立裝配完成——頭部與尾部相結(jié)合——最后裝上尾絲，至此，一個個成熟的形狀、大小相同的噬菌體裝配完成。釋放：方式：裂解：多以裂解細胞的方式釋放。分泌：噬菌體穿出細胞，細胞并不裂解。通常情況下，一個噬菌體通過上述五個過程能合成100——300個噬菌體。烈性噬菌體的這種生長繁殖方式也稱為一步生長，四、微生物的特點個體最小，比面值最大(比面值=面積/體積)?比面值:假設人=1;大腸桿菌(E.col)=300,000;有利于物質(zhì)交換和能量、信息的交換；微生物一系列屬性均與此特點密切相關(guān)。微生物的生物學之最形態(tài)最簡代謝能力最強：生物界的普遍規(guī)律：某生物個體越小，其單位體重消耗的食物越多；3克地鼠每天消耗與體重等重的糧食；1克閃綠蜂鳥每天消耗兩倍于體重的糧食；大腸桿菌每小時消耗2000倍于體重的糖；食譜最雜：從無機物到有機物；從無毒物到有毒物；從結(jié)構(gòu)簡單到結(jié)構(gòu)復雜的物質(zhì)，微生物都能利用和降解。繁殖最快：大腸桿菌37°C培養(yǎng)在牛奶中，12.5min即可分裂一次；一般培養(yǎng)液的菌濃度為108?109個/ml。5?數(shù)量最多：如：人體的腸道中始終寄居著100?400種微生物，為腸道正常菌叢，總數(shù)可達100萬億。6、 分布最廣：如：萬米深海的硫細菌；85公里高空的微生物；地層下128米和427米的沉積巖中的細菌。7、 種類最多：8、 變異最易：突變頻率一般為10-5?10-10，但因繁殖快，數(shù)量多，與外界環(huán)境直接接觸，因而在短時間內(nèi)可出現(xiàn)大量變異的后代。如：流感病毒此外，微生物還具有抗性最強、休眠最長、起源最早、發(fā)現(xiàn)最晚等特點。第六講植物世界、植物的概述動物細胞與植物細胞的區(qū)別：生物類別植物動物細胞構(gòu)造有細胞壁無細胞壁營養(yǎng)方式大多數(shù)自養(yǎng)異養(yǎng)生長和大多數(shù)植物生長各器官在胚胎內(nèi)器官和發(fā)育連續(xù)進行，完全形成，生長發(fā)生可連續(xù)不斷產(chǎn)生發(fā)育主要是體積方式新器官和新組織增大與個體成熟植物在自然界中的作用?光合作用是世界上最重要的同化合成過程?參與了自然界中的物質(zhì)循環(huán)生活史—植物在一生中所經(jīng)歷的發(fā)育和繁殖階段，前后相繼，有規(guī)律地循環(huán)的全過程。被子植物生活史的特點：無性世代（雙倍體植物階段），即孢子體占生活史的優(yōu)勢，而有性世代（單倍體植物階段）即配子體只是附屬在孢子體上生存。二、植物的結(jié)構(gòu)與功能（一）植物組織：1、概念：形態(tài)結(jié)構(gòu)相似、生理功能相同的細胞群2、 類型分生組織 成熟組織原生分生組織 薄壁組織初生分生組織 保護組織次生分生組織 輸導組織頂端分生組織 機械組織居間分生組織 分泌組織側(cè)生分生組織二）植物的結(jié)構(gòu)1、根尖的結(jié)構(gòu)：分四個區(qū)：根冠、分生區(qū)、伸長區(qū)、根毛區(qū)2、根的變態(tài);貯藏根:肉質(zhì)直根蘿卜、胡蘿卜塊根:甘薯、大麗菊氣生根:柱根榕樹攀援根常春藤呼吸根水松、紅樹寄生根菟絲子3、莖的形態(tài)特征有節(jié)和節(jié)間之分在節(jié)上著生葉和芽在節(jié)上能開花結(jié)果4、莖的變態(tài)地上莖的變態(tài)類型葉狀莖曇花、文竹、天冬草等莖卷須黃瓜、南瓜、葡萄等枝刺山楂、皂莢等肉質(zhì)莖仙人掌等地下莖的變態(tài)類型根狀莖竹、姜、蓮等塊莖馬鈴薯等球莖荸薺、芋、慈菇等鱗莖洋蔥、水仙、百合等5、葉：結(jié)構(gòu)：上表皮柵欄組織海綿組織葉脈下表皮6、花的結(jié)構(gòu)：花柄、花托、花萼、花冠、雄蕊群、雌蕊群三、植物的類別：藻類植物菌類植物地衣植物苔蘚植物蕨類植物裸子植物被子植物：被子植物的孢子體發(fā)達，配子體簡單植物激素：在植物體內(nèi)由特定組織或細胞合成，從產(chǎn)生部位輸送到其他部位，對生理過程產(chǎn)生顯著影響的微量有機物。?作用力很強很低濃度就能引起很強反應半壽期短在細胞內(nèi)不能積累，很快被分解破壞特異性對某種或某幾種細胞有效靶細胞上有相應受體四、插花藝術(shù)：切花的概念：以剪取植物的花枝、枝條、花朵、葉片以及果實等離體器官為目的進行觀賞的花卉切花應用種類插花、花束、花籃、花圈、花環(huán)、服飾花世界四大切花：菊花（Dendranthema Morifolium）唐菖蒲（劍蘭gandavensis）香石竹（康乃馨caryophyllus）月季（玫瑰chinensis）第七講動物世界一、動物的類群：動物界大約有150萬種根據(jù)結(jié)構(gòu)水平分為：?原生動物亞界?后生動物亞界動物界的分門?根據(jù)動物的細胞數(shù)量、體制及分節(jié)情況、附肢的性狀，以及內(nèi)部器官的分布將動物分為以下20個門：1、原生動物門 2、多孔動物門 3、腔腸動物門4、節(jié)水母門 5、扁形動物門6、紐形動物門7、假體腔動物門8、棘頭動物門 9、環(huán)節(jié)動物門10、星蟲門 11、軟體動物門12、節(jié)肢動物門13、苔蘚動物門14、腕足動物門15、蟲動物門16、棘皮動物門17、毛顎動物門18、須腕動物門19、半索動物門20、脊索動物門（一）原生動物亞界原生動物都是單細胞或由單細胞形成的群體動物，整個身體僅僅由一個細胞組成分布很廣，現(xiàn)存共約2萬種原生動物的主要特征1、一般形態(tài)：單細胞動物，結(jié)構(gòu)類似于多細胞動物的細胞。2、細胞器：膜細胞器，營養(yǎng)細胞器，運動細胞器，排泄細胞器。3、營養(yǎng)方式：自養(yǎng)（光合作用）異養(yǎng)（滲透、吞噬、攝食細胞器）4、生殖：無性繁殖（橫二分裂、縱二分裂、裂體生殖、孢子生殖）有性繁殖（配子生殖、接合生殖等）5、趨性：趨光性趨化性趨電性等6、包囊卵囊（對不良環(huán)境的保護性適應）7、 群體如團藻（單細胞?群體鞭毛蟲?多細胞）8、 分布廣泛（包囊的形成對原生動物的分布具有重要意義）原生動物分類：四個綱鞭毛綱：錐蟲肉足綱：大變形蟲孢子綱：孢子纖毛綱：草履蟲（二）后生動物亞界2-20門，共19個門分類依據(jù)：?對稱?卵裂?胚層口和體腔其中，最進化、最重要為脊索動物門脊索動物門特征：具脊索、具背神經(jīng)管、具鰓裂分類：頭索動物亞門（文昌魚）尾索動物亞門（海鞘）脊椎動物亞門脊椎動物分為：圓口綱：1、沒有上下頜 無頜類;2、沒有成對的附肢;3、寄生或半寄生代表動物——七鰓鰻魚綱：1．體型紡錘形、側(cè)扁形、扁平形、棍棒形等2．皮膚粘液腺（減小摩擦；滲透壓平衡；阻止細菌的侵襲）3．骨骼軟骨硬骨中軸骨附肢骨肌間刺4．消化系統(tǒng)上下頜頜齒咽喉齒膽囊肝胰臟5．呼吸系統(tǒng)鰓副呼吸器官6．循環(huán)系統(tǒng)一心房+一心室單循環(huán)7．排泄系統(tǒng)中腎（有體腔及血管聯(lián)系）8．神經(jīng)系統(tǒng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)+周圍神經(jīng)系統(tǒng)感覺器官9．生殖和發(fā)育大多是雌雄異體，體外受精，卵生，產(chǎn)卵量大,少數(shù)是體內(nèi)受精兩棲綱：1、皮膚裸露，富于腺體。能輔助肺呼吸2、五趾型四肢3、不完全雙循環(huán)（心房二室，心室一室）4、成體具肺5、卵生，體外受精，幼體水生、發(fā)育經(jīng)過變態(tài)6、新陳代謝水平底，神經(jīng)調(diào)節(jié)不完善。7、變溫動物。爬行綱：1、陸生爬行。少數(shù)后生入水或穴居。2、體被角質(zhì)鱗片，皮膚腺缺。3、骨骼骨化良好，脊柱分區(qū)明顯。4、心室有不完整分隔。5、有腎外排泄器官。6、大腦具新皮層。7、陸地繁殖（具交配器官）。體內(nèi)受精。8、變溫動物。鳥綱：（是由爬行動物進化來的適應于空中飛翔生活的高等脊椎動物）特征：1、體為紡垂形，體表被羽毛。2、前肢特化為翼（適應于空中飛翔）3、心臟四室，血液雙循環(huán)（動靜脈分開）。恒溫。4、雙重呼吸。具氣囊。5、大腦發(fā)達，視覺發(fā)達，嗅覺退化。6、產(chǎn)大型具硬殼的卵，具撫育幼雛的本領(lǐng)。哺乳綱：1、體外被毛，皮膚腺發(fā)達。2、具肉質(zhì)唇，唾液腺發(fā)達，有口腔消化。3、具橫隔膜。4、心臟四室，完全雙循環(huán)，恒溫。5、具外生殖器官。6、有發(fā)達的大腦皮層。小腦結(jié)構(gòu)復雜，嗅、聽覺好7、胎生，哺乳。二、動物的行為1、先天性定型行為?趨性?反射?本能2、后天性習得行為?印隨學習?模仿學習?判斷與推理囊胚甲）脊索 中胚層真皮（皮膚）甲）脊索 中胚層真皮（皮膚）的內(nèi)層內(nèi)臟器官的外膜?排泄系統(tǒng)（腎、輸尿管）生殖系統(tǒng)（睪丸、卵循環(huán)系統(tǒng)（心臟、 巢、輸卵管、子宮）膀胱的上皮肌肉（（氣管、支氣管、骨骼肌上皮平滑肌）原腸胚外胚層 表皮及其腦和神經(jīng)系附屬結(jié)構(gòu)統(tǒng)（感受器）（毛發(fā)、扌旨

內(nèi)胚層 消化道的上皮I/胚胎腸道腺體（肝和脾）\其他：尿道和呼吸道的上皮血管淋巴系統(tǒng)等）第八講生物進化一、生命的起源模式原始氣體冷凝匯流成海洋火山爆發(fā)和閃電的能量使氣體合成簡單有機物濺到巖石上的氨基酸聚合成肽鏈又重新回到水中各種大分子進化成原核細胞和真核細胞二、生物進化的證據(jù)1、比較解剖學證據(jù)同源器官(homologousorgan)具有相同的胚胎發(fā)育歷程(如鳥類的翅膀和和哺乳類的前肢,其骨骼構(gòu)造基本一致)痕跡器官(rudimentaryorgan)保留有祖先的遺傳基礎(能證明生物進化有系統(tǒng)歷史。如蟒蛇保留有四肢的痕跡,說明起源于具四足類動物)同功器官(analogousorgan)外形及功能相同，但內(nèi)部構(gòu)造和來源不同。(如仙人掌的莖和植物的葉)2、 胚胎學證據(jù)所有高等動植物胚胎發(fā)育都是從一個受精卵開始，這標志生物界的共同起源魚類、兩棲類、爬行類、鳥類、哺乳類和人，早期胚胎相似，都有腮裂和尾，頭部較大，身體彎曲生物發(fā)生率(重演論)：生物個體發(fā)育史是系統(tǒng)發(fā)育史的簡單而迅速的重演3、 細胞遺傳學證據(jù)4、 生化與分子生物學證據(jù)各種動物與人血紅蛋白質(zhì)鏈氨基酸組成差異數(shù)動物大猩猩長臂猿羅猴狗牛白鼠袋鼠蛙七鰓鰻差異數(shù)1281225273746125家兔對人血清的抗血清與動物血清的滴定比值以對人血清的滴定值為100動物黑猩猩大猩猩長臂猿狒狒蜘蛛猴狐猴食蟻獸豬比值979279755837178三、生物進化理論1、 拉馬克的獲得性遺傳學說用進廢退：經(jīng)常使用的器官，就會得到發(fā)展，反之就會退化致完全喪失獲得性遺傳：由環(huán)境或用進廢退所獲的變異性質(zhì)，可以通過繁殖遺傳給后代。2、 達爾文的自然選擇學說要點：、變異：引起變異的原因是生活條件的改變，有的變異能遺傳，有的則不能。、繁殖過剩與生存競爭：生物的繁殖率都以幾何級數(shù)增加，但事實并非如此，因為有生存競爭（3）、自然選擇---適者生存：競爭中，有利的變異得到保存，對生存有害的變異淘汰，即自然選擇3、分子進化的中性學說（1）生物分子水平的突變大多是中性的——中性突變（2）中性突變通過遺傳漂變在群體中固定下來——隨機漂變（3）生物進化速率由中性突變速率決定——分子進化速率第九講生物與環(huán)境一、生態(tài)學概述生態(tài)學(Ecology)是研究生物與其周圍環(huán)境，包括非生物環(huán)境和生物環(huán)境相互關(guān)系的科學。二、個體生態(tài)生態(tài)因子：環(huán)境中對生物的生長、發(fā)育、生殖、行為、分布有著直接或間接影響的環(huán)境要素生態(tài)因子的作用：1、光：日光是地球上的能量源泉不同波長的光對生物的作用不同(3)光合作用及對動植物生長發(fā)育影響2、溫度：影響生物的新陳代謝和生長發(fā)育生物對溫度有一定的耐受范圍生物對溫度產(chǎn)生相應的適應類型3、 濕度和水分：水是生物體的重要組分影響生物的生長發(fā)育及繁殖能力使生物對水分產(chǎn)生不同的適應類型4、 化學因素：(1)大氣成分：氧、氮、二氧化碳(2)水中鹽分(3)酸堿度生態(tài)因子的作用特點：綜和性主導因子作用直接作用和間接作用不可替代性和互補性階段性生物與環(huán)境的關(guān)系的基本原理生物勢：生物在沒有任何限制的環(huán)境中增長的潛在速率環(huán)境阻力：環(huán)境對生物增長速率的限制因素李比希最小因子法則：生物受生態(tài)因子最低量的限制謝爾福特耐受定理：生物對每種生態(tài)因子都有耐受的上限和下限內(nèi)穩(wěn)態(tài)機制：生物控制自身的體內(nèi)環(huán)境使其保持相對穩(wěn)定的機制三、種群生態(tài)學（一）種群的定義種群（population）由一定時間內(nèi)占有一定地區(qū)的一群同種個體組成的生物系統(tǒng)（二） 種群的空間結(jié)構(gòu)■種群密度一定時間內(nèi)，單位面積上或單位空間內(nèi)的個體個數(shù)。■種群分布型：隨機分布均勻分布群聚分布（三） 種群統(tǒng)計學增長型穩(wěn)定型衰退型種群存活曲線概念：在各年齡階段種群的存活率曲線基本類型I型（凸型）哺乳動物、人n型（直線型）鳥類HI型（凹型）低等動物四、群落生態(tài)（一） 生物群落定義群落（community）在一定時間內(nèi)居住于一定環(huán)境中的各種群組成的生物系統(tǒng)（二） 、生物群落的分類按植物生活型分為：?森林?草原?荒漠按地理氣候分為：熱帶群落亞熱帶群落溫帶群落（三） 主要群落類型森林?熱帶雨林?亞熱帶常綠闊葉林溫帶落葉闊葉林泰加群落（針葉林、山地森林）草原?熱帶草原?溫帶草原?凍原荒漠五、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）在一定空間內(nèi)由生物和非生物成分組成的一個功能整體及生物圈能流和物質(zhì)循環(huán)的一個功能單位（一） 生態(tài)系統(tǒng)的基本組分■非生物成分：太陽輻射能，無機物質(zhì)（大氣、水），有機物質(zhì)■生物成分：生產(chǎn)者，消費者，還原者（二） 生態(tài)系統(tǒng)的基本特征：核心是生物群落地區(qū)特點和空間結(jié)構(gòu)時間特征三大功能類群參與代謝活動動態(tài)平衡特征開放性（三） 生態(tài)系統(tǒng)的能量流動逐級減少，單方向性（四） 生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)■特點?可循環(huán)利用質(zhì)能守恒■類型氣體型循環(huán)沉積型循環(huán)（五） 生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞■種類物理信息化學信息?營養(yǎng)信息?行為信息第十講生物的多樣性與可持續(xù)發(fā)展第一節(jié)生物多樣性及概念一、 生物多樣性的概念生物多樣性(biologicaldiversity):在一定時間和空間內(nèi)，物種及生態(tài)系統(tǒng)的多樣化與變異性。生物多樣性的四個層次遺傳多樣性(geneticdiversity)(我