生命科学导论(生物学导论)全复习整理

生命科学导论

第一章绪论

21世纪将是生命科学的世纪，面向21世纪的大学生应有生命科学基础，而不应该成为“生物盲”。

一．什么是生物学？

1. 定义

生物学（biology）是研究生物体生命现象和生命活动规律的科学，因此，又称为生命科学（life sciences）。

生物学研究生物体的形态、构造、行为、机能、演变及其与环境间相互关系等问题。

2. 生物学的研究对象

生物学的研究对象正在日渐加深和扩大，不仅要研究肉眼看不见的微生物，也要研究自然界的动物、植物。生物学还要研究人类自己，因为人类也是一种生物。

生物学还要研究小至生物大分子的基团行为，广至地球表面的生物圈（bio-sphere)的将来动态，延伸至玄古生命的发生和宇宙中生命存在的问题。

3. 生物学的分科

根据研究对象分为：

动物生物学、植物生物学、微生物学、人类学。

根据研究角度分为：

分类学，形态学，生理学，胚胎学，古生物学，遗传学，生态学等。

根据研究范围分为：

生物化学，生物物理学，分子生物学，细胞生物学，组织生物学，器官生物学，个体生物学，群体生物学等。

二．生物学的历史和发展

从传统生物学到现代生命科学

（1）描述生物学阶段（19世纪中叶以前）

主要从外部形态特征观察、描述、记载各种类型生物，寻找他们之间的异同和进化脉络。

代表人物：达尔文—《物种起源》（1859）

（2）实验生物学阶段（19世纪中叶~20世纪中叶）

利用各种仪器工具，通过实验过程，探索生命活动的内在规律。

（3）创造生物学阶段（20世纪中叶以后）

分子生物学和基因工程的发展使人们有可能“创造”新的物种。

（4）生物学的发展趋势

从微观到宏观

分子→细胞→整体水平

高度分化和高度综合的辨证统一

现代生物学的高度分化，各学科的相互渗透，新学科或边缘学科的产生。

三．生物学的研究方法

1. 观察与描述方法

外部观察和外部形态描述：分类学。《尔雅》、《本草纲目》、亚里士多德对500种动物的描述分类、林奈的双名法等。

2. 比较方法

比较解剖学：脊椎动物各类群的器官和器官系统的形态，结构进行解剖，加以比较，为

生物进化论提供证据。

比较胚胎学：研究各类动物胚胎发育的过程并加以科学比较。为系统发生和进化论提供证据。

细胞学：研究细胞的结构和功能，生长和分裂，受精和分化，遗传和变异，病变和衰老等现象。

3.假说和实验

实验是人为地干预、控制所研究对象的条件下进行的观察。

用实验的方法研究客观事物：要求根据已有的事实(来自观察或来自实验)提出假说，再根据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。

四．21世纪是生命科学世纪

生命科学在20世纪取得了飞速的发展;

当前自然科学的带头学科正开始从物理科学向生命科学转移;

社会的可持续发展需要生命科学作为21世纪的带头学科。

近300年来（17-20世纪）：物理学一直作为带头学科

17世纪中叶牛顿经典力学

18世纪中叶（蒸汽机）工业革命

19世纪中后电气革命

20世纪初量子论、相对论和核物理标志着物理学革命性飞跃。20世纪上半叶被称为“现代物理学黄金半世纪”

21世纪可持续发展面临的主要问题

①人口膨胀②粮食短缺③疾病危害④环境污染⑤能源危机⑥资源匮乏⑦物种灭绝①人口膨胀

预计到2050 年,全球人口将增至92 亿。

预计到2050年,中国总人口将突破16亿。

预计到2020年,南京市总人口将突破1000万。

②粮食短缺

中国古语: “国以民为本,民以食为天”。

根据联合国粮农组织提供的数据，目前全球仍有7.95亿饥民，饥饿情况在非洲东部和中部最严峻，有超过30%人口营养不足。

③疾病危害④环境污染⑤能源危机

⑥资源匮乏

目前，世界上已有100个国家缺水（包括中国），26个国家严重缺水，40%的人口遭受缺水之苦，每年有2500万人因水污染而死亡，有10亿人喝不到干净的饮用水;

全世界森林面积以每年约1700万公顷的速度消失;

全球每年有600万公顷的土地变为荒漠;

由于过度捕捞和环境污染，世界海洋里的大型鱼类资源已经减少了90％.

⑦物种灭绝

如无人类干扰，在过去的2亿年中，平均每100年有90种脊椎动物灭绝，平均每27年有一种高等植物灭绝。

因受人类的干扰，鸟类和哺乳类动物灭绝的速度提高了100至1000倍。

地球正迎来“第六次物种大灭绝”

平均每小时就有一个物种灭绝，50年后100多万种陆地生物将从地球上消失。

※生物学与农业

绿色革命－抗病、抗旱、抗倒伏、高产的稻麦新品种

单细胞蛋白－人类食品蛋白添加剂。

10万吨级生化反应器的产品＝1.6亿亩的草喂养牛羊后产生的蛋白质＝180万亩所产大豆的蛋白质。

动植物新品种：转基因动物、转基因植物花卉的组织培养

※生物学与医药卫生

解决了常规方法不能生产或生产成本昂贵药物的生产技术－干扰素、胰岛素、人生长激素等

新的抗菌素、疫苗

基因芯片和蛋白芯片——实用性强的临床诊断

基因治疗获得初步成功－血友病等

胚胎干细胞的应用研究——治疗复杂疾病等。

※生物学与轻工业、食品工业及能源

酶工程：食品、医药、发酵、日用化工、轻纺、制革、水产、木材、造纸、能源、农业、环保等经济部门

发酵工程：酿酒制曲、味精、抗菌素、维生素等

生物能源：使生物材料转化成可燃性化合物如乙醇、甲烷、氢气（H2).石油草、沼气微生物：提高石油开采量。

※生物学与环境污染治理

—利用微生物治理环境污染问题：

污染河流的微生物治理；

海湾石油污染的微生物治理；

生活垃圾、泔水的生化处理。

※生物学与军事

生物电子装备、生物传感器、生物能源等。

生物战剂：病原微生物，包括6大类：病毒、细菌、立克氏体、衣原体、真菌和毒素。

基因武器：根据不同人种、种族的基因特异性。

五．生命的基本特征

1.化学成分的同一性

构成形形色色生物体的元素都是普遍存在于无机界的C、H、O、N、P、S等元素，并不存在特殊的生命所特有的元素。各种生物体还含有蛋白质、核酸、脂、糖、维生素等有机分子蛋白质：由20种氨基酸组成。

核酸：由8种核苷酸组成。

各种生物编制基因程序的遗传密码是统一的。

2. 生物过程的同一性

各种生物都是以A TP(三磷酸腺苷)为贮能分子

糖类分解释放能量的步骤在各种生命体中都基本相似——细胞呼吸都是无氧的糖酵解和需氧的三羧酸循环过程。

3.严整有序的结构

生物体的各种化学成分在体内不是随机堆砌在一起，而是严整有序地结合在一起的。

生命的基本单位是细胞.

整个生物界是一个多层次的有序结构：

细胞→组织→器官→系统→个体→种群→群落→生态系统

4. 新陈代谢

生物是开放系统，生物和周围环境不断进行着物质的交换和能量的流动，这些物质在生物体