1普通生物学绪论

星坠落在地球表面，引起一场大爆炸，一时间空中布满
灰尘，阳光惨淡，大气污染，导致植物的光合作用暂时 停止，植物大量死亡，食物的金字塔倒塌了。恐龙巨大 的身躯，因找不到大量的食物，只有活活饿死。这就是 最为流行和最有影响的是由美国著名物理学家、诺贝尔
奖得主阿尔瓦雷斯在1980年提出的行星撞击地球，引发
气候剧变，恐龙因食物匮乏而导致灭顶之灾。
被子植物中毒说

恐龙年代末期，地球上的裸子植物逐渐 消亡，取而代之的是大量的被子植物， 这些植物中含有裸子植物中所没有的毒 素，形体巨大的恐龙食量奇大，大量摄 入被子植物导致体内毒素积累过多，终 于被毒死了。
酸雨说

白垩纪末期可能下过强烈的酸雨， 使土壤中包括锶在内的微量元素被 溶解，恐龙通过饮水和食物直接或 间接地摄入锶，出现急性或慢性中 毒，最后一批批死掉了。
适应是生物界普遍存
在的现象。
适 应

生物的结构都适合于一定的功能，如鸟的飞翔。 生物的结构和功能适合于生物在一定环境条件下的生存 和延续，如鱼的体形和用鳃呼吸适于水中生活。
红树林
落叶
1.2 生物界是一个多层次的组构系统

生物大分子，生命是由核酸和蛋白质特别是
酶的相互作用而产生的可以不断繁殖的物质
生物体能不断地繁殖下一代，使生命得以延续。 生物的遗传是由基因决定的，生物的某些性状会发生变异；
没有可遗传的变异，生物就不可能进化。
（基因、克隆、先天性遗传缺陷、基因诊断）
1.1.8 适应
适应的含义：
– 生物的结构都适应于一 定的功能；
– 生物的结构和功能适应
于其在一定环境条件下
的生存和延续。
生物科学的前沿

分子生物学的发展是生物科学发展 史上的一个重要的里程碑

DNA重组技术 原生质体融合技术
DNA双螺旋结构
21世纪将面临的许多世界性的难题

人口膨胀


粮食紧张
环境污染 能源紧缺

遗传疾病
生命科学是21世纪自然科学的带头学科

当前自然科学的带头学科 开始从物理科学向生命科学转移
什么是生命
至今还没有一个为大多数科学家所接受的关 于生命的定义。 三大本能（食、眠、性 ） 结构有序
生命有哪些共性呢?
八大特征
1.1 生物的特征

化学成分的同一性 严整有序的结构


新陈代谢
应激性和运动 内稳态 生长发育 繁殖与遗传 适应
1.1.1 化学成分的同一性
心脏能整整跳动两天，这些无疑也是乌
龟长寿的“妙招”。
1 绪论：生物界与生物学


1.1 生物的特征
1.2 生物界是一个多层次的组构系统


1.3 生物界的划分
1.4 生物和它的环境形成相互联结的网络


1.5 生物界高度的统一性
1.6 研究生物学的方法

1.7 生物学和现代社会生活的关系
生物和它所居住的环境共同组
恐龙灭绝之谜

英国和美国研究人员新提出的一种观点 则认为，外来天体撞击引发的气候变冷， 有可能造成恐龙后代雄多雌少，恐龙最 终因“性别失衡”而走上绝路。
气候变迁说

6500万年前，由于地壳运动及火山爆 发，气候的变化很大，持续变冷或持 续极热，由于恐龙是冷血动物，所以 恐龙不是被冻死就是被热死。
然后模拟原始大气成分通入甲烷、氨、氢等混合气体。
生命科学充满未解之谜

“猛犸之谜” “恐龙灭绝之谜”

龟鳖家族的长寿之谜
“猛犸之谜”
猛犸之谜

猛犸，也叫毛象，它身高体壮，有粗壮的腿，脚 生四趾，头特别大，在其嘴部长出一对弯曲的大
门牙。一头成熟的猛犸，身长达5米，体高约3米，
门齿长1.5米左右，体重可达4～5吨。它身上披
着黑色的细密长毛，皮很厚，具有极厚的脂肪层，
侧的呼吸囊）
龟鳖长寿之谜

乌龟食性广，且耐饥饿。乌龟的“食谱”
有：鱼类、肉类、蚯蚓、螺蚌、动物血块、 动物肝脏、瓜菜、昆虫等。不管是动物性 食物，还是植物性食物，乌龟都能吃得津 津有味。有人发现，乌龟的腹甲有贮存食 物的作用。
龟鳖长寿之谜

乌龟不好活动，易进入休眠状态。当外界出现危 险时，一般动物准会仓皇逃窜，乌龟则不然。它 只是不慌不忙地缩一下头。当外界环境恶化时， 特别是温度过高或过低时，乌龟就进入休眠。乌 龟这种“以不变应万变”的行为减少了能量消耗，
生物体在没有强烈的外界因素的影响 下，有某些机制使其内环境能保持动 态稳定性。
1.1.6 生长发育


生长发育是一个遗传决定的稳定的过程。
生物都有生长发育现象 环境条件对生长发育有影响 生物的生长发育总是按一定的规律进行的
按照一定的尺寸范围、一定的模式和一定的程序进行的。
1.1.7 繁殖与遗传
1.6.2 假说和实验
假说——学说——定律 孟德尔——遗传规律
依据事实提出假说，假说推导出一个可以用实验 加以检验的预测，然后实施这个实验来加以验证。
1.6.3 模型实验
用动物模型代替人体进行实验。 用机械和电子模型对动物功能进行模拟实验。 仿生学（bionics） 红外探测仪
1.6.3 模型实验
恐龙是所有爬行动物中体格最大的一类，很适
宜生活在沼泽地带和浅水湖里，由于当时的空
气温暖而潮湿，食物也很容易找Biblioteka Baidu，所以恐龙
在地球上统治了几千万年的时间，但不知什么
原因，它们在6500万年前很短的一段时间内突
然灭绝了，今天人们看到的只是那时留下的大
批恐龙化石。
恐龙灭绝之谜

据研究在恐龙生活的年代，曾有一颗直径7～10km的小行
蛋白质由20种氨基酸组成
1.1.2 严整有序的结构
生物大分子---细胞---个体 ---种群---群落---生态系统---生物圈
个体空间的有序性与时间的有序性有机统一（生老病死）
细胞的结构
严整有序的结构

生命的基本单位是细胞，细胞内的各结构单 元（细胞器）都有特定的结构和功能。

线粒体有双层的膜，内膜上有嵴，嵴上的大
– 分解作用（catabolism）：分解生命物质，将能量
释放出来，供生命活动之用。
1.1.4 应激性和运动
生物接受外界刺激后会发生反应。
应激性

趋性：（味趋、色趋） “趋吉避凶”：正趋与负趋 植物根的向地性 植物茎尖的向光性 高等动物——复杂的行为（本能与学习）
1.1.5 内稳态
分子（酶）的排列是有序的。 生物大分子不是生命，要形成一个有序的系 统才表现为生命。 细胞打成匀浆，生命也就完结了。


1.1.3 新陈代谢
– 生物体不断地吸收外界的物质，在生物体内发生一系
列变化，最后成为代谢最终产物而被排出体外。 – 合成作用（anabolism）：从外界摄取物质和能量， 将它们转化为生命本身的物质和贮存在化学键中的化 学能。

二界系统：动物界 植物界(瑞典的林奈)


三界系统：动物界 植物界 原生生物界(德国的海克尔)
四界系统：动物界 植物界 原生生物界 原核生物界(美国的科 帕兰)

五界系统：动物界 植物界 原生生物界 原核生物界 真菌界(美 国的惠特克)

六界系统：动物界 植物界 原生生物界 原核生物界 真菌界 病

寒武纪（57000~51000万年前） 奥陶纪（51000~43900万年前） 志留纪（43900~40900万年前） 泥盆纪（40900~36200万年前） 石炭纪（36200~29000万年前） 二叠纪（29000~25000万年前）
中生代

三叠纪（25000~20800万年前） 侏罗纪（侏罗纪公园） （20800~13500万年前）
生物体是由蛋白质、核酸、脂肪、糖类、维生
素等多种有机分子以及C、H、O、N、P、S等
无机元素组成。
蛋白质：由20种氨基酸组成。 核酸：由核苷酸组成。 各种生物拥有统一的遗传密码。 各 种 生 物 编 制 基 因 程 序 的 遗 传 密 码 是 统 一 的 各种生物都是以ATP(三磷酸腺苷)为贮能分子
1.5 生物界高度的统一性

元素：C、H、O、N、P、S等。 有机大分子：蛋白质、核酸、脂类、糖 类、维生素。
1.6 研究生物学的方法

科学观察：B超、显微镜、摄影 假说和实验：孟德尔的遗传规律、组织培养等 模型实验：人工心脏、测谎仪等
人 工 心 脏
1.6.1 科学观察
生物学是一个直观性学科。 感觉器官进行，后来有了显微镜。 观察需要有科学知识。 观察切不可为原有的知识所束缚。

从无机分子生成小分子有机物。 小分子有机物生成生物大分子。 多分子体系的形成和原始生命的延生。
生物进化过程

原核生物到真核生物 单细胞生物到多细胞生物

由水生到陆生
生物对环境的要求是严格的。
不同的生物有不同的分布范围。
物种数：已知的约有200万种，算 上已经绝灭的生物（1500万种）， 预测至少有1700万种。
普通生物学
叶选怡
生态学院
副教授
2012年9月
尚未解答的问题往往最具价值

人类是如何学习和记忆的？ 在叶绿体中太阳能如何使水光解成O2和 H+？


癌基因作用过程是什么样的？
病毒颗粒是如何装配的？
生命是如何起源的？
生物是如何进化的？
为什么要学习普通生物学知识？

生命科学是21世纪自然科学的带头学科 生命科学充满未解之谜 生命科学与人类社会的发展息息相关
毒界(中国的陈世骧 )
特殊的生命——病毒
无细胞结构 仅有蛋白质和核酸 侵入寄主细胞前，无代谢，可结晶
噬菌体模式图
1.4 生物和它的环境形成相互联结的网络

生态系统：物质循环与能量流动
– 生产者：光合作用
– 消费者：植食性动物、肉食性动物
– 分解者：细菌、真菌

食物链：生物成员之间的营养关系
用模型研究在时间上极为遥远的事件。
米勒实验室 抽象模型。 逻辑斯谛曲线：生物个体和种群生长的以 S形曲线为代表的曲线。
米勒模拟实验

1953年，美国芝加哥大学的学者米勒 及其助手在实验室内首次模拟原始地 球在雷呜闪电下将原始大气合成小分 子有机物的过程。
米勒模拟实验

首先把200毫升水加入到500毫升的烧瓶中，抽出空气，
成生物圈（biosphere）。
生物经历了低级
→高级；水生→陆
生；简单→复杂的
演化，现在仍在演
化中。
地球上生物的产生
地球的年龄：近47亿年
（47.5±0.5亿年） 地质学家们把地球的历史从 古至今划分为四个宙：
冥古宙 太古宙
元古宙
显生宙
显生宙
又分为三个代
古生代
中生代
新生代
古生代
恐龙灭绝之谜
恐龙灭绝的真正原因，还有
待于人们的进一步探究。
龟鳖家族的长寿之谜
龟鳖长寿之谜

乌龟的身躯包涵在骨质甲壳内，甲壳 的表面又被覆角质片。不管外界有多 大的机械压力和多么凶恶的敌害，乌 龟只要将头趾一缩，准会平安无事。
龟鳖长寿之谜

乌龟适应外界环境的能力特别强，且分 布广泛。无论是陆地、江河、高山、平 原、沙漠、淤泥，都有它的踪迹。这是 因为乌龟具有贮水囊（附膀胱）和辅助 呼吸器（咽喉部辅助呼吸器和泄殖腔两

白垩纪（13500~6500万年前）
新生代

第三纪（6500~164万年前）
第四纪（164万年前至今）
原始生命的延生

据古生物学家的研究资料，地球 上原始生命的延生时间可标定在
距今37~38亿年前，在此之前为
前生命的进化阶段。
原始生命的产生过程
化学进化过程 生物进化过程
化学进化过程
反馈循环系统。这些大分子和其他必要的分
子，如脂类、糖类、水、各种无机盐等组合
成有一定结构的细胞，自然界才出现了完整
的生命。
生物界是一个多层次的组构系统

单细胞生物，如鞭毛藻类、原生动物 等就是细胞层次的生命。由细胞构成 组织，各种不同的组织构成器官。

种—种群—群落—生态系统—生物圈
1.3 生物界的划分
厚度可达9厘米。从猛犸的身体结构来看，它具有
极强的御寒能力。
猛犸之谜

在地球上生活了约50万年的猛犸，为什么会在
1万年前突然灭绝？是由于某种灾变引起的，
还是由于猛犸自己缺少适应生存的条件而灭绝 的呢？猛犸的灭绝，和恐龙的灭绝一样，这些 都是生物进化史中的未解之谜。
“恐龙灭绝之谜”
恐龙灭绝之谜

并避免了某些意外性的死亡。
龟鳖长寿之谜

乌龟极少生病。目前只发现在人工饲养条件下 由于技术不过关而使乌龟患的几种病。在野外，
乌龟很少生病。

究其原因有二：一是乌龟有晒太阳的习性，能
杀死一些可能致病的病原；二是乌龟的淋巴系
统特别发达，免疫能力极强。
龟鳖长寿之谜

研究发现乌龟的细胞繁殖代数特别多， 乌龟在运动中心脏跳得慢，乌龟的离体