全部高中生物學(xué)史修訂版

1、 高中生物學(xué)史一）細(xì)胞學(xué)說的建立和發(fā)展過程二)生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的探索歷程三）酶的發(fā)現(xiàn)史四）光合作用的發(fā)現(xiàn)史五）遺傳定律的發(fā)現(xiàn)史六）遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)史七）DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)史八）生物進(jìn)化史九）內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)十）促胰液素的發(fā)現(xiàn)十一）植物生長素的發(fā)現(xiàn)史（十二）種群與生態(tài)系統(tǒng)研究史必修一：（一）細(xì)胞學(xué)說的建立和發(fā)展過程1、1543年，比利時(shí)的維薩里發(fā)表人體構(gòu)造，揭示了人體在器官水平的結(jié)構(gòu)。2、羅伯特虎克：英國人，細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)者和命名者。1665年，他用顯微鏡觀察植物的木栓組織，發(fā)現(xiàn)由許多規(guī)則的小室組成，并把“小室”稱為cell細(xì)胞。3、列文虎克：荷蘭人，他用自制的顯微鏡進(jìn)行觀察，對紅細(xì)胞和動(dòng)物精子

2、進(jìn)行了精確的描述。4、19世紀(jì)30年代，德國植物學(xué)家施萊登(1804 1881)和動(dòng)物學(xué)家施旺(1810 1882)提出了細(xì)胞學(xué)說，指出細(xì)胞是一切動(dòng)植物結(jié)構(gòu)的基本單位。恩格斯曾把細(xì)胞學(xué)說譽(yù)為19世紀(jì)自然科學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一。5、魏爾肖：德國人，他在前人研究成果的基礎(chǔ)上，總結(jié)出“細(xì)胞通過分裂產(chǎn)生新細(xì)胞”。18世紀(jì)末、19世紀(jì)初，德國詩人、自然科學(xué)家 J.W.von歌德認(rèn)為有機(jī)界的多樣性是從物質(zhì)的神圣統(tǒng)一性與第一原理衍生出來的，即由共同的原型所組成。德國自然哲學(xué)家、生物學(xué)家L.奧肯根據(jù)自然哲學(xué)思想與不確切的觀察，提出由球狀小泡發(fā)展成的纖毛蟲是構(gòu)成生命的共同單位。學(xué)者們尋找動(dòng)植物原型的思想對細(xì)胞學(xué)說的提

3、出有一定影響。19世紀(jì)20、30年代，有些學(xué)者提出“小球”可能是植物或動(dòng)植物的基本結(jié)構(gòu)。其中法國生理學(xué)家H.J.迪特羅謝曾明確指出所有動(dòng)植物的組織和器官都由小球構(gòu)成。但是他所指的小球比較含糊，有時(shí)是細(xì)胞，有時(shí)是細(xì)胞核，也有時(shí)甚至是早期顯微鏡缺陷所造成的衍射圈。與此同時(shí)，有些學(xué)者開始采用消色差顯微鏡。1831年，英國植物學(xué)家R.布朗在蘭科植物葉片表皮細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞核。18351837年，捷克生物學(xué)家J.E.浦肯野及其學(xué)生G.G.瓦倫廷對構(gòu)成動(dòng)物某些組織的“小球”進(jìn)行描述，并提到與植物細(xì)胞有相似性。1838年德國植物學(xué)家M.J.施萊登發(fā)表植物發(fā)生論，提出只有最低等的植物，如某些藻類和真菌是由一個(gè)

4、單細(xì)胞組成的。高等植物則是各具特色的、獨(dú)立的單體即細(xì)胞的集合體；因而認(rèn)為細(xì)胞是組成植物的基本生命單位。他還認(rèn)為細(xì)胞的生命現(xiàn)象有兩重性：一方面細(xì)胞是獨(dú)立的，只與自身生長有關(guān)；另一方面又是附屬的，是構(gòu)成植物整體的一個(gè)組成部分。他研究植物的個(gè)體發(fā)育、發(fā)展了R.布朗關(guān)于細(xì)胞核的看法，認(rèn)為核與細(xì)胞的產(chǎn)生有密切關(guān)系,并把它稱為細(xì)胞形成核(cytoblast)。他描述了先由粘液顆粒長成細(xì)胞形成核，再在其表面出現(xiàn)小囊，逐步形成細(xì)胞的過程。他認(rèn)為所有顯花植物都具有共同的細(xì)胞形成規(guī)律。德國動(dòng)物學(xué)家 T.A.H.施萬于 1837年10月，獲悉M.J.施萊登的研究成果而受到啟發(fā)，認(rèn)識(shí)到從細(xì)胞核入手對論證植物細(xì)胞與動(dòng)物

5、細(xì)胞的一致性有重要意義。他于1839年出版動(dòng)植物的結(jié)構(gòu)和生長一致性的顯微研究，提出了細(xì)胞學(xué)說。他通過對蝌蚪脊索細(xì)胞和不同動(dòng)物軟骨細(xì)胞的研究，闡述了動(dòng)物細(xì)胞與植物細(xì)胞的相似性。他把動(dòng)物的永久性組織分為5類,分別研究了血細(xì)胞，指甲、腱、骨、齒、肌肉、神經(jīng)等，證明它們都是有核的細(xì)胞或是細(xì)胞分化的產(chǎn)物。他接受M.J.施萊登的觀點(diǎn)，并發(fā)展為細(xì)胞可由細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞間的一種無結(jié)構(gòu)物質(zhì)即細(xì)胞形成質(zhì)(cytoblastema)產(chǎn)生。他根據(jù)研究結(jié)果提出一切動(dòng)物和植物都是由細(xì)胞組成的，有機(jī)體的各種基本組成都有一個(gè)共同的發(fā)育原則，即細(xì)胞形成的原則，并認(rèn)為細(xì)胞是生命的基本單位。一切有機(jī)體都從單個(gè)細(xì)胞開始生命活動(dòng)，并隨著其

6、他細(xì)胞的形成，不斷發(fā)育成長。他還明確指出細(xì)胞有兩類現(xiàn)象，一類是塑造現(xiàn)象，與細(xì)胞由分子組成有關(guān)；另一類是代謝現(xiàn)象，與細(xì)胞本身組成成分或周圍的細(xì)胞形成質(zhì)中發(fā)生的化學(xué)變化有關(guān)。細(xì)胞學(xué)說建立后的主要進(jìn)展是原生質(zhì)理論的建立和動(dòng)植物細(xì)胞有絲分裂、減數(shù)分裂一致性的證實(shí)。繼1835年法國原生動(dòng)物學(xué)家F.迪雅爾丹將根足蟲的內(nèi)含物稱為肉漿，1839年浦肯野把動(dòng)物胚胎細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)，稱為原生質(zhì)。1844年 C.W.von內(nèi)格利發(fā)現(xiàn)植物細(xì)胞壁內(nèi)有一顆粒狀的無色粘液層，同年H.von莫爾稱它為原囊,1846年又稱它為原生質(zhì)。1850年F.J.科恩證明肉漿和植物原生質(zhì)為同一物質(zhì)。以后M.舒爾策于1861年證實(shí)植物和動(dòng)物的原

7、生質(zhì)和最低等生物的肉漿是同一物質(zhì)。18441846年 C.W.von內(nèi)格利和 H.von莫爾提出植物細(xì)胞通過分裂形成，但并不排除細(xì)胞游離形成。1852年，德國動(dòng)物學(xué)家R.雷馬克與德國病理學(xué)家R.C.菲爾肖分別明確指出動(dòng)物細(xì)胞分裂的普遍性，并由R.C.菲爾肖于1855年總結(jié)提出“一切細(xì)胞來自細(xì)胞”的名言。但他們并未正確認(rèn)識(shí)細(xì)胞分裂過程，而且也未完全排除細(xì)胞游離形成。直到19世紀(jì)70年代和80年代中期，通過德國植物細(xì)胞學(xué)家E.A.施特拉斯布格、德國細(xì)胞學(xué)家W.弗勒明等許多學(xué)者的努力，才正確闡明了動(dòng)、植物細(xì)胞有絲分裂的過程，并證明它遵循著共同的規(guī)律。比利時(shí)胚胎學(xué)家E.van貝內(nèi)登于 1883年發(fā)現(xiàn)馬

8、蛔蟲性細(xì)胞染色體數(shù)目的減少是對于細(xì)胞減數(shù)分裂的認(rèn)識(shí)的開始。后來德國動(dòng)物學(xué)家H.亨金于1891年指出減數(shù)過程是染色體配對及染色體對之間的分離，并指出了脊椎動(dòng)物、植物和昆蟲細(xì)胞減數(shù)分裂的一致性。但是H.亨金的研究成果在當(dāng)時(shí)并未得到承認(rèn)。1905年英國植物學(xué)家J.B.法默和生物學(xué)家J.E.S.穆爾在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步證實(shí)了動(dòng)、植物細(xì)胞減數(shù)分裂的共同性，以及兩者之間的某些差異。(二)生物膜流動(dòng)鑲嵌模型的探索歷程1、1895年，歐文頓發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)更容易通過細(xì)胞膜。提出假說：膜是由脂質(zhì)組成的。2、20世紀(jì)初，科學(xué)家的化學(xué)分析結(jié)果，指出膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成。3、1925年，兩位荷蘭科學(xué)家用丙酮從細(xì)

9、胞膜中提取脂質(zhì)，鋪成單層分子，發(fā)現(xiàn)面積是細(xì)胞膜的2倍。提出假說：細(xì)胞膜中的磷脂是雙層的4、1959年，羅伯特森在電鏡下看到細(xì)胞膜由“暗亮暗”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。提出假說：生物膜是由“蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白質(zhì)”的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成的靜態(tài)統(tǒng)一結(jié)構(gòu)5、1970年，科學(xué)家用熒光標(biāo)記人和鼠的細(xì)胞膜并讓兩種細(xì)胞融合，放置一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)兩種熒光抗體均勻分布。提出假說：細(xì)胞膜具有流動(dòng)性6、1972年，桑格和尼克森提出生物膜流動(dòng)鑲嵌模型，強(qiáng)調(diào)膜的流動(dòng)性和膜蛋白分布的不對稱性，并為大多數(shù)人所接受。生物膜組成 細(xì)胞膜組成似可分為 膜的骨架 ( 主要是脂質(zhì))期在骨架上的物 質(zhì) ( 蛋 白質(zhì)等)。其化學(xué)成分一般 由類脂 (磷脂、膽固醇)

10、、蛋 白質(zhì)、糖類(糖蛋 白、糖脂)、少量的核酸、無機(jī)離子 以及水分所組成。而類脂和 蛋白質(zhì)則是組成細(xì)胞膜的主要成分。 膜結(jié)構(gòu)體系的基本作用是為細(xì)胞提供保護(hù)。質(zhì)膜將整個(gè)細(xì)胞的生命活動(dòng)保護(hù)起來，并進(jìn)行選擇性的物質(zhì)交換；核膜將遺傳物質(zhì)保護(hù)起來，使細(xì)胞核的活動(dòng)更加有效；線粒體和葉綠體的膜將細(xì)胞的能量發(fā)生同其它的生化反應(yīng)隔離開來，更好地進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。 膜結(jié)構(gòu)體系為細(xì)胞提供較多的質(zhì)膜表面，使細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)區(qū)室化。由于大多數(shù)酶定位在膜上，大多數(shù)生化反應(yīng)也是在膜表面進(jìn)行的，膜表面積的擴(kuò)大和區(qū)室化使這些反應(yīng)有了相應(yīng)的隔離，效率更高。 另外，膜結(jié)構(gòu)體系為細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)運(yùn)輸提供了特殊的運(yùn)輸通道，保證了各種功能蛋白及時(shí)準(zhǔn)

11、確地到位而又互不干擾。例如溶酶體的酶合成之后不僅立即被保護(hù)起來，而且一直處于監(jiān)護(hù)之下被運(yùn)送到溶酶體小泡。 細(xì)胞生物膜系統(tǒng)是指由細(xì)胞膜、細(xì)胞核膜以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體等有膜圍繞而成的細(xì)胞器，在結(jié)構(gòu)和功能上是緊密聯(lián)系的統(tǒng)一整體，由于細(xì)胞膜、核膜以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、線粒體等由膜圍繞而成的細(xì)胞器都涉及到細(xì)胞膜或細(xì)胞器膜，所以通常稱此系統(tǒng)為生物膜系統(tǒng)。細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)在細(xì)胞的生命活動(dòng)中起著極其重要的作用。此外，研究細(xì)胞生物膜系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)和生產(chǎn)過程中都有很廣闊的前景。 生物膜結(jié)構(gòu) 如今所認(rèn)知的生物膜結(jié)構(gòu)為流體鑲嵌模型。在提出后又有多次補(bǔ)充， 它們都是以流動(dòng)鑲嵌模型為前提。如晶格鑲嵌模型強(qiáng)調(diào)了膜蛋白分

12、子對磷脂分子流動(dòng)性的限制作用，認(rèn)為內(nèi)在蛋白周圍結(jié)合的磷脂分子為界面脂，界面脂只能隨內(nèi)在蛋白運(yùn)動(dòng)，并與內(nèi)在蛋白構(gòu)成晶格；板塊模型則認(rèn)為在流動(dòng)的脂雙層中存在著結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同，但有序又可獨(dú)立移動(dòng)的鑲嵌板塊，板塊內(nèi)不同組分的相互作用以及不同板塊間的相互作用，使生物膜具有復(fù)雜的生物學(xué)功能。 膜蛋白和膜脂結(jié)構(gòu)研究的最新進(jìn)展主要是以下幾個(gè)方面：（）膜蛋白三維結(jié)構(gòu)研究。膜蛋白可分為外周蛋白和內(nèi)在蛋白，后者占整個(gè)膜蛋白的，它們部分或全部嵌入膜內(nèi)，還有的是跨膜分布，如受體、離子通道、離子泵以及各種膜酶等等。第一個(gè)水溶性蛋白質(zhì)肌紅蛋白的三維結(jié)構(gòu)的解析是由英國人于年用射線衍射法完成的，他因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。迄今蛋白質(zhì)

13、解析出具有原子分辨率的三維結(jié)構(gòu)已達(dá)個(gè)左右。（）膜脂結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展。膜脂主要包括甘油脂（即磷脂）、鞘脂類以及膽固醇。對于甘油脂研究較多，它們不僅是生物膜結(jié)構(gòu)的骨架，其中有些成員還參與了信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的過程。 生物膜作用 細(xì)胞膜主要功能有（1）分隔、形成細(xì)胞和細(xì)胞器，為細(xì)胞的生命活動(dòng)提供相對穩(wěn)定的內(nèi)部環(huán)境，膜的面積大大增加，提高了發(fā)生在膜上的生物功能；（2）屏障作用，膜兩側(cè)的水溶性物質(zhì)不能自由通過；（3）選擇性物質(zhì)運(yùn)輸，伴隨著能量的傳遞；（4）生物功能：激素作用、酶促反應(yīng)、細(xì)胞識(shí)別、電子傳遞等。（5）識(shí)別和傳遞信息功能（主要依靠糖蛋白）（6）物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能：細(xì)胞與周圍環(huán)境之間的物質(zhì)交換，是通過細(xì)胞膜的轉(zhuǎn)運(yùn)功

14、能實(shí)現(xiàn)的 不同的生物膜有不同的功能。細(xì)胞膜和物質(zhì)的選擇性通透、細(xì)胞對外界信號(hào)的識(shí)別作用、免疫作用等密切相關(guān)；神經(jīng)細(xì)胞膜與肌細(xì)胞膜是高度分化的可興奮膜，起著電興奮、化學(xué)興奮的產(chǎn)生和傳遞作用；葉綠體內(nèi)的類囊體薄膜與光合細(xì)菌膜、嗜鹽菌的紫膜起著將光能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的作用，而線粒體內(nèi)膜與呼吸細(xì)菌膜則能將氧化還原過程中釋放出的能量用于合成三磷酸腺苷；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜是膜蛋白、分泌蛋白等蛋白質(zhì)及脂質(zhì)的生物合成場所。因此，生物膜在活細(xì)胞的物質(zhì)、能量及信息的形成、轉(zhuǎn)換和傳遞等生命活動(dòng)過程中，是必不可少的結(jié)構(gòu)。 細(xì)胞膜的應(yīng)用 脂質(zhì)體的發(fā)展和應(yīng)用 年，英國學(xué)者 將磷脂分散在水中，然后 用電鏡觀察。發(fā)現(xiàn)磷脂自發(fā)形成多層囊泡，

15、每層均為類似生物膜結(jié)構(gòu)的脂質(zhì)雙分子層，囊泡中央和各層之間被水相隔開，雙分子層厚度約為納米。后來，將這種小囊泡稱為脂質(zhì)體。脂質(zhì)體具有分子小、擴(kuò)散速度快、脂溶性好及可生物降解等優(yōu)點(diǎn)，因此可作為藥物和基因等的載體。此外，如在脂質(zhì)體中摻入特異的組織和細(xì)胞的識(shí)別配體或抗體等，脂質(zhì)體即可將藥物和基因靶向運(yùn)輸，增加藥物作用的局部濃度和作用時(shí)間并減少全身的毒副反應(yīng)。目前，抗腫瘤化療藥物及腫瘤基因治療的脂質(zhì)體投送系統(tǒng)的研究和應(yīng)用已取得了較大的進(jìn)展。 3細(xì)胞膜電穿孔的發(fā)展及應(yīng)用 經(jīng)過人們不斷的研究發(fā)現(xiàn): 細(xì)胞膜的絕緣強(qiáng)度與所加脈沖電場的幅值和持續(xù)時(shí)間有關(guān)。細(xì)胞膜的擊穿電壓值在 0. 5 1. 5 V 左右, 即:

16、 假定細(xì)胞膜的厚度為5 nm, 當(dāng)采用 Ls) ms 級(jí)的電脈沖時(shí), 電場強(qiáng)度應(yīng)該在1 3 kV/ cm 左右。通常, 幅值較低、持續(xù)時(shí)間較短的脈沖刺激僅導(dǎo)致細(xì)胞膜充電, 其時(shí)間常數(shù)取決于膜電容和充電通路的等效電阻。電穿孔現(xiàn)象發(fā)生后, 膜電導(dǎo)率 G( t)增大, 跨膜電流增加至 nA 數(shù)量級(jí)。如果在電流陡增前撤去外電場或者處于兩脈沖的間隔時(shí)期,則膜電位 U( t) 快速衰減, 細(xì)胞膜放電, 膜屏障功能恢復(fù), 則稱此現(xiàn)象為可逆性電擊穿( REB) 否則微孔數(shù)量增加或者孔徑激增, 以至于膜組織斷裂, 細(xì)胞死亡,稱此現(xiàn)象為不可逆性電擊穿( IREB 定性地說, 電穿孔現(xiàn)象是由電能( 因跨膜電位提高而

17、產(chǎn)生的決定性能量) 和/ KT 能量0( 因熱波動(dòng)而產(chǎn)生的隨機(jī)性能量) 共同作用而引起的。大量的觀察發(fā)現(xiàn):電穿孔的發(fā)生主要是一種物理現(xiàn)象, 同時(shí)也會(huì)引起細(xì)胞膜某些化學(xué)性質(zhì)的變化, 應(yīng)該建立細(xì)胞膜出現(xiàn)微孔的物理模型來解釋細(xì)胞膜的機(jī)械特性、電特性和分子運(yùn)輸行為。 一、生物膜在污水處理中的應(yīng)用 生物膜法是土壤自凈和河床凈化過程的人工模擬和強(qiáng)化。生物膜通常為微生物、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物集群生長、繁育的膜狀生物性污泥。與活性污泥法相比,耐沖擊負(fù)荷、耐毒性、耐泡沫影響且無污泥膨脹問題,是生物膜法的普遍性優(yōu)點(diǎn)。 1、多功能人工水草生物膜處理黑臭河水研究 隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)超標(biāo)排污造成大量的生活用水被污染，河

18、道黑臭。因此，處理污水成為人們急需解決的問題，城市河道黑臭主要是過量納污導(dǎo)致水體供氧和耗氧失衡的結(jié)果，水體缺氧乃至厭氧條件下污染物轉(zhuǎn)化并產(chǎn)生氨氮、硫化氫、揮發(fā)性有機(jī)酸等臭惡臭物質(zhì)以及鐵、錳硫化物等黑色物質(zhì)1。近年來，微生物被廣泛用于黑臭河道的治理，通過選育和培養(yǎng)高效的微生物菌劑，能有效降解 COD、N 和P，消除黑臭，提高溶解氧水平2-3。但對于成分復(fù)雜的廢水，單一功能的微生物難于治理多種污染物4。以人工水草作為生物膜載體， 結(jié)合光合細(xì)菌球形紅細(xì)菌、枯草桿菌和氧化硫硫桿菌組合構(gòu)建多功能人工水草生物膜系統(tǒng)，多功能人工水草生物膜對工業(yè)河黑臭河水具有較好的凈化效果，系統(tǒng)克服了單一功能微生物難于處理多

19、種污染物的缺陷，能有效地處理成分復(fù)雜的黑臭河水。 2、還原水解生物膜工藝處理印染廢水中試研究。 研究人員提出 “還原水解生物膜”處理工藝5，效果穩(wěn)定、各處理單元布置合理，能夠適應(yīng)在各種生產(chǎn)階段變化情況下的該廠廢水的處理，處理后出水能達(dá)到并低于紡織染整工業(yè)水污染物排放的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)6，顯示了聯(lián)合工藝優(yōu)良的適應(yīng)性。利用生物膜法處理剩余污泥產(chǎn)量少，處理效率高，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。 三、有機(jī)廢氣的生物膜處理技術(shù) 化工廠和石油化工廠在生產(chǎn)過程中排放各種有機(jī)廢氣, 其中含有醋、醇、醚、酚、睛、酸、芳烴及雜環(huán)化合物等有機(jī)污染物, 對人體及環(huán)境危害很大。與有機(jī)廢氣的傳統(tǒng)處理方法相比, 生物處理法9的主要伏點(diǎn)是

20、工藝設(shè)備簡單、管理維 護(hù)方便、能耗少、運(yùn)行費(fèi)用低, 且去除效率也比較高。生物膜法是微生物在填料表面固定附著生長的生物處理法, 有機(jī)廢氣中的污染物和空氣中的氧通過相間傳質(zhì)為微生物膜所吸附, 并發(fā)生生物氧化反應(yīng), 使有機(jī)廢氣得到凈化。生物膜法具有以下優(yōu)點(diǎn)：生物相多樣化, 除好氧菌外還存在厭氧菌,生物膜具有較低的含水率, 單位體積內(nèi)的生物量較大, 因此生物膜反應(yīng)器具有較大的處理能力,工藝過程比較穩(wěn)定, 動(dòng)力消耗較少。由于具有以上這些優(yōu)點(diǎn), 生物法生物膜法在有機(jī)廢氣處理中的應(yīng)用受到了特別的關(guān)注。 四、生物膜在血液透析中的應(yīng)用 血液透析10是一種溶質(zhì)通過半透膜與另一種溶質(zhì)交換的過程。半透膜是一張布滿許多

21、小孔的薄膜，膜的孔隙大小在一定范圍內(nèi)，使得膜的兩側(cè)溶液中的水分子和小分子的溶質(zhì)可通過膜孔進(jìn)行交換，但大分子溶質(zhì)(蛋白質(zhì))不能通過。根據(jù)膜平衡原理，半透膜兩側(cè)液體各自所含溶質(zhì)濃度的梯度差及其他溶質(zhì)所形成的不同滲透濃度，可使溶質(zhì)從濃度高的一側(cè)向濃度低的一側(cè)移動(dòng)(彌散作用)，而水分子則從滲透濃度低的一側(cè)向濃度高的一側(cè)滲透(滲透作用)，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)血液進(jìn)入透析器時(shí)，其代謝產(chǎn)物如尿素、肌酐、胍類、中分子物質(zhì)、過多的電解質(zhì)便可通過透析膜彌散到透析液中，而透析液中的碳酸氫根、葡萄糖、電解質(zhì)等機(jī)體所需物質(zhì)則被補(bǔ)充到血液中，從而達(dá)到清除體內(nèi)代謝廢物、糾正水電解質(zhì)紊亂和酸堿失衡的目的（三）酶的發(fā)現(xiàn)史1、斯

22、帕蘭札尼：意大利人，生理學(xué)家。1783年他通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)胃液具有化學(xué)性消化作用。2.巴斯德：法國人，微生物學(xué)家，化學(xué)家，提出釀酒中的發(fā)酵是由于酵母菌的存在，沒有活細(xì)胞的參與，糖類是不可能變成酒精。3.、李比希：德國人，化學(xué)家。認(rèn)為引起發(fā)酵時(shí)酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母細(xì)胞死亡并裂解后才能發(fā)揮作用。4、畢希納：德國人，化學(xué)家。他從酵母細(xì)胞中獲得了含有酶的提取液，并用這種提取液成功地進(jìn)行了酒精發(fā)酵。5、薩姆納：美國人，化學(xué)家。1926年，他從刀豆種子中提取到脲酶的結(jié)晶，并用多種方法證明脲酶是蛋白質(zhì)。榮獲1946年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。6、20世紀(jì)80年代， 美國科學(xué)家切赫和奧特曼發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA

23、也有生物催化作用。（四）光合作用的發(fā)現(xiàn)史1、1648一1653年，比利時(shí)醫(yī)生海爾蒙特做了盆栽柳樹稱重實(shí)驗(yàn)，得出植物的重量主要不是來自土壤而是來自水的推論。他沒有認(rèn)識(shí)到空氣中的物質(zhì)參與了有機(jī)物的形成。 2、1771年，英國的普里斯特利發(fā)現(xiàn)植物可以恢復(fù)因蠟燭燃燒而變污濁的空氣。 3、1773年，荷蘭的英格豪斯證明只有植物的綠色部分在光下才能更新污濁的空氣。4、1845年，德國的梅耶發(fā)現(xiàn)植物把光能轉(zhuǎn)化成了化學(xué)能儲(chǔ)存起來。 5、1864年，德國科學(xué)家薩克斯證明光合作用產(chǎn)生了淀粉。6、1880年，美國生物學(xué)家恩格爾曼利用好氧細(xì)菌證明氧氣是光合作用的產(chǎn)物。7、1939年，美國的魯賓和卡門利用同位素18O進(jìn)

24、行示蹤實(shí)驗(yàn)證明光合作用釋放的氧氣來自水。8、1957年，美國生物學(xué)家卡爾文利用放射性同位素標(biāo)記法，用14C標(biāo)記CO2發(fā)現(xiàn)了卡爾文循環(huán)。實(shí)驗(yàn)一：海爾蒙特實(shí)驗(yàn)17世紀(jì)早期，比利時(shí)科學(xué)家 海爾蒙特第一次試圖用定量的方法研究植物的養(yǎng)料來源。他把兩百磅的土壤烘干稱重，然后在土里種下5磅重的柳樹種子，收集雨水灌溉；五年后柳樹長成169磅3盎司重，土壤再烘干稱重，只少了2盎司。這證明樹木的重量增加來自雨水而非土壤。實(shí)驗(yàn)二：普利斯特利實(shí)驗(yàn)普利斯特里（1771年）他點(diǎn)燃一根蠟燭，把它放到預(yù)先放有小老鼠的玻璃容器中，然后蓋緊容器。他發(fā)現(xiàn)：蠟燭燃了一陣之后就熄滅了，而小老鼠也很快死了。這一現(xiàn)象使普利斯特里想到，空氣

25、中大概存在著一種東西，當(dāng)它燃燒時(shí)空氣就會(huì)被污染，因而成為不能供動(dòng)物呼吸，也不能使蠟燭繼續(xù)燃燒的“受污染的空氣”。為了證明這一想法的正確與否，他設(shè)想，能否把受污染的空氣加以凈化，使它又成為可供呼吸的空氣呢？他為此做了一個(gè)新的實(shí)驗(yàn)。他用水洗滌受污染的空氣，其結(jié)果使他大為驚異，他發(fā)現(xiàn)，水只能凈化一部分被污染的空氣，而另一部分未被凈化的空氣，還是不能供呼吸，老鼠在其中照樣要死去。善于思考和鉆研問題的普利斯特里進(jìn)一步想到，動(dòng)物在受污染的空氣中會(huì)死去，那么植物又會(huì)怎樣呢？對此，他設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)：把一盆花放在玻璃罩內(nèi)，花盆旁邊放了一支燃燒著的蠟燭來制取受污染的空氣。當(dāng)蠟燭熄滅幾小時(shí)后，植物卻看不出什么變化。

26、他又把這套裝置放到靠近窗子的桌子上，次日早晨飽發(fā)現(xiàn)，花不僅沒死，而且長出了花蕾。由此他想到，難道植物能夠凈化空氣嗎？為了驗(yàn)證這一想法，他盡點(diǎn)燃了一支蠟燭，并迅速放入罩內(nèi)。蠟燭果然正常燃燒著，過了一段時(shí)間才熄滅。當(dāng)時(shí)，科學(xué)家們把一切氣體統(tǒng)稱為空氣。為了確定究竟有幾種空氣，普利斯特里曾多次重復(fù)自己的實(shí)驗(yàn)。他認(rèn)為，在啤酒發(fā)酵、蠟燭燃燒以及動(dòng)物呼吸時(shí)產(chǎn)生的氣體，就是早先人們所稱的“固定空氣”（實(shí)則二氧化碳）。他對這種“固定空氣”的性質(zhì)做了深入研究。他證明，植物吸收“固定空氣”可以放出“活命空氣”（實(shí)則氧氣）。還發(fā)現(xiàn)“活命空氣”既可以維持動(dòng)物呼吸，又能使物質(zhì)更猛烈地燃燒。結(jié)論：植物可以更新空氣實(shí)驗(yàn)三：薩

27、克斯實(shí)驗(yàn)1864年，薩克斯做過這樣的實(shí)驗(yàn)：把綠葉放在暗處數(shù)小時(shí)，消耗葉片中部分營養(yǎng)物質(zhì)，然后把葉片的一部分暴露在光下，另一部分遮光。經(jīng)過一段時(shí)間后，用碘蒸汽處理葉片，結(jié)果遮光的部分葉片無顏色變化，而照光的一部分葉片顯示深藍(lán)色：證明了綠葉光合作用產(chǎn)生了淀粉。實(shí)驗(yàn)四：恩格爾曼實(shí)驗(yàn)1880年，恩格爾曼用水綿進(jìn)行了光合作用的實(shí)驗(yàn)。他把載有水綿和好氧細(xì)菌臨時(shí)裝片放在沒有空氣的黑暗環(huán)境里，然后用極細(xì)的光束照射水綿，通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，好氧細(xì)菌向葉綠體被光束照射到的部位集中；如果上述臨時(shí)裝片完全暴露在光下，好氧細(xì)菌則分布在葉綠體所有受光部位的周圍。從而證明：氧是由葉綠體釋放出來的，葉綠體是綠色植物進(jìn)行光合作

28、用的場所。實(shí)驗(yàn)五：英格豪斯的實(shí)驗(yàn)：1779年，荷蘭的英格豪斯他用漏斗把新鮮水草扣在裝滿水的大燒杯里，再用裝滿水的試管罩在漏斗頸部一端的開口上，然后給水草光照，并用試管收集水草接受光照后所產(chǎn)生的氣體。一段時(shí)間以后，水草在光照下產(chǎn)生的小氣泡在倒扣的試管底部越聚越多。英格豪斯慢慢地將試管從水中取出，再把點(diǎn)燃的蠟燭逐漸靠近試管口，只聽“砰”的一聲，蠟燭的火焰竄起老高。這個(gè)結(jié)果用當(dāng)時(shí)人們已經(jīng)掌握的化學(xué)知識(shí)，可以解釋為是氧氣的助燃現(xiàn)象。英格豪斯同時(shí)還做了不給水草照光的對比試驗(yàn)，結(jié)果很長時(shí)間以后也沒有看到小氣泡產(chǎn)生出來。為了讓試驗(yàn)的結(jié)果更加可靠，英格豪斯并不忙于下最后的結(jié)論。他又用了將近3個(gè)月的時(shí)間，選擇不

29、同的植物反復(fù)進(jìn)行了總計(jì)500多次實(shí)驗(yàn)，終于找到了好空氣與壞空氣互變的關(guān)鍵原因是“光”。英格豪斯所得出的結(jié)論是：在光照下，植物會(huì)把壞空氣變成好空氣，沒有光的時(shí)候則相反。理論的聲音：1845年，德國科學(xué)家梅耶根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律明確指出，植物在進(jìn)行光合作用時(shí)，把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)存起來。實(shí)驗(yàn)六：梅爾卡文的同位素標(biāo)記法的實(shí)驗(yàn)：1948年美國的梅爾文卡爾文報(bào)告了歷時(shí)10年的科研成果，他用碳十四標(biāo)記的二氧化碳追逐了過合作用過程中碳元素的行蹤，從而進(jìn)一步了解到光合作用中復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。二氧化碳中的碳在光合作用中轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的碳的途徑，這一途徑成為卡爾文循環(huán)。必修二 ：（五）遺傳定律的發(fā)現(xiàn)史1、孟德爾：奧

30、地利人，遺傳學(xué)的奠基人。他進(jìn)行了長達(dá)8年的豌豆雜交實(shí)驗(yàn)，通過分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了生物遺傳的規(guī)律。1866年他發(fā)表論文植物雜交試驗(yàn)，提出了遺傳學(xué)的分離定律、自由組合定律和遺傳因子學(xué)說。2、約翰遜：丹麥人，植物學(xué)家。1909年，他給孟德爾的“遺傳因子”重新起名為“基因”，并提出了表現(xiàn)型和基因型的概念。3、魏斯曼：德國人，動(dòng)物學(xué)家。他預(yù)言在精子和卵細(xì)胞成熟的過程中存在減數(shù)分裂過程，后來被其他科學(xué)家的顯微鏡觀察所證實(shí)。4、薩頓：美國人，細(xì)胞學(xué)家。1903年，他在研究中發(fā)現(xiàn)孟德爾假設(shè)的遺傳因子的分離與減數(shù)分裂過程中同源染色體的分離非常相似，并由此提出了遺傳因子（基因）位于染色體上的假說。5、摩爾根：美國

31、人，遺傳學(xué)家，胚胎學(xué)家。他用果蠅做了大量實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了基因的連鎖互換定律，人們稱之為遺傳學(xué)的第三定律。他還證明基因在染色體上呈線性排列，為現(xiàn)代遺傳學(xué)奠定了細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ)。6、18世紀(jì)英國著名的化學(xué)家和物理學(xué)家道爾頓，第1個(gè)發(fā)現(xiàn)了色盲癥，也是第1個(gè)被發(fā)現(xiàn)的色盲癥患者。（六）遺傳物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)史1.1928年，格里菲思用肺炎雙球菌在小鼠身上進(jìn)行體內(nèi)轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，提出細(xì)菌中有轉(zhuǎn)化因子。2.1944年，美國科學(xué)家艾弗里和同事進(jìn)行肺炎雙球菌體外轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，確定轉(zhuǎn)化因子是DNA。肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)證明DNA是遺傳物質(zhì)、蛋白質(zhì)不是遺傳物質(zhì)。3.1952年，赫爾希和蔡斯進(jìn)行噬菌體侵染細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)，證明DNA是遺傳物質(zhì)。 4.

32、后來，煙草花葉病毒侵染煙草實(shí)驗(yàn)證明RNA也是遺傳物質(zhì)。5.通過比較：所以說，DNA是主要遺傳物質(zhì)。（七）DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)史DNA右手雙螺旋結(jié)構(gòu)是由美國科學(xué)家沃森和克里克在1953年發(fā)現(xiàn)的。1、1951年，英國的威爾金斯展示了一張DNA的X射線衍射圖譜。2、1952年，奧地利生物化學(xué)家查哥夫測定了DNA中4種堿基的含量，發(fā)現(xiàn)：腺膘呤與胸腺嘧啶的數(shù)量相等，鳥膘呤與胞嘧啶的數(shù)量相等。3、1953年，沃森、克里克調(diào)整了堿基配對方式，制作出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)分子模型。4、1962年，沃森、克里克和威爾金斯三人因這一成果而共同獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。5.1962年，沃森、克里克發(fā)表了一篇論文

33、，闡明了DNA的半保留復(fù)制機(jī)制。6、1957年克里克提出中心法則7、尼倫伯格和馬太成功破譯了第一個(gè)遺傳密碼。（八）生物進(jìn)化史1、拉馬克（17441829）：法國人，博物學(xué)家，生物進(jìn)化論的先驅(qū)。最先提出了生物進(jìn)化的學(xué)說，認(rèn)為生物是不斷進(jìn)化的，生物進(jìn)化的原因是用進(jìn)廢退和獲得性遺傳。2、達(dá)爾文（18091882）：英國人，博物學(xué)家，生物進(jìn)化論的主要奠基人。1859年，他出版了科學(xué)巨著物種起源，書中充分論證了生物的進(jìn)化，并明確提出自然選擇學(xué)說來說明進(jìn)化機(jī)理。他創(chuàng)立的進(jìn)化論的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了生物學(xué)的范圍，它給予神創(chuàng)論和物種不變論以致命的打擊，為辯證唯物主義世界觀提供了有力的武器。3.后人提出現(xiàn)代生物進(jìn)化理

34、論必修三：（九）內(nèi)環(huán)境與穩(wěn)態(tài)1、貝爾納（18131878）：法國人， 1857年，他提出“內(nèi)環(huán)境”的概念，并推測內(nèi)環(huán)境的恒定主要依賴于神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。2、坎農(nóng)（18711945）：美國人，生理學(xué)家。1926年，他提出了“穩(wěn)態(tài)”的的概念，并提出了穩(wěn)態(tài)維持機(jī)制的經(jīng)典解釋：內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)是在神經(jīng)調(diào)節(jié)和體液調(diào)節(jié)的共同作用下，通過機(jī)體各種器官、系統(tǒng)分工合作、協(xié)調(diào)統(tǒng)一而實(shí)現(xiàn)的。3、目前普遍認(rèn)為：神經(jīng)體液免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)是機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)機(jī)制動(dòng)物激素的調(diào)節(jié)（十）促胰液素的發(fā)現(xiàn)1、在19世紀(jì)，學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為：胃酸刺激小腸的神經(jīng)，神經(jīng)將興奮傳給胰腺，使胰腺分泌胰液。胰腺分泌胰液為神經(jīng)調(diào)節(jié)。2、法國學(xué)者沃泰默的論文

35、，聲稱在小腸和胰腺之間存在著一個(gè)頑固的局部反射。實(shí)驗(yàn)是這樣的：（1）直接將稀鹽酸溶液注入狗的上段小腸時(shí)，會(huì)引起胰液分泌。（2）直接把稀鹽酸溶液注入狗的血液循環(huán)，則不能引起胰液分泌。（3）他把實(shí)驗(yàn)狗通向該段小腸的神經(jīng)全部切除，只保留血管。當(dāng)把稀鹽酸溶液輸入這段小腸后，仍能引起胰液分泌。但他仍然堅(jiān)信這個(gè)反應(yīng)是一個(gè)頑固的神經(jīng)反射，因?yàn)樗J(rèn)為，小腸的神經(jīng)是難以切除得干凈、徹底的。3、1902年1月。當(dāng)英國科學(xué)家貝利斯和斯他林看到沃泰默的論文，并大膽地跳出神經(jīng)反射這個(gè)傳統(tǒng)概念的框框，設(shè)想：這可能是一個(gè)新現(xiàn)象-化學(xué)調(diào)節(jié)。也就是說，在鹽酸的作用下，小腸粘膜可能產(chǎn)生了一個(gè)化學(xué)物質(zhì)，當(dāng)其被吸收入血液后，隨著血流被運(yùn)送到胰腺，