全部高中生物学史修订版

高中生物学史
一)细胞学说得建立与发展过程
二)生物膜流动镶嵌模型得探索历程
三)酶得发现史
四)光合作用得发现史
五)遗传定律得发现史
六)遗传物质得发现史
七)DNA分子双螺旋结构得发现史
八)生物进化史
九)内环境与稳态
十)促胰液素得发现
十一)植物生长素得发现史(
十二)种群与生态系统研究史
必修一:
(一)细胞学说得建立与发展过程
1、1543年,比利时得维萨里发表《人体构造》,揭示了人体在器官水平得结构。

2、罗伯特虎克:英国人,细胞得发现者与命名者。

1665年,她用显微镜观察植物得木栓组织,发现由许多规则得小室组成,并把“小室”称为cell——细胞。

3、列文虎克:荷兰人,她用自制得显微镜进行观察,对红细胞与动物精子进行了精确得描述。

4、19世纪30年代,德国植物学家施莱登(1804— 1881)与动物学家施旺(1810— 1882)提出了细胞学说,指出细胞就是一切动植物结构得基本单位。

恩格斯曾把细胞学说誉为19世纪自然科学三大发现之一。

5、魏尔肖:德国人,她在前人研究成果得基础上,总结出“细胞通过分裂产生新细胞”。

18世纪末、19世纪初,德国诗人、自然科学家 J、W、von歌德认为有机界得多样性就是从物质得神圣统一性与第一原理衍生出来得,即由共同得原型所组成。

德国自然哲学家、生物学家L、奥肯根据自然哲学思想与不确切得观察,提出由球状小泡发展成得纤毛虫就是构成生命得共同单位。

学者们寻找动植物原型得思想对细胞学说得提出有一定影响。

19世纪20、30年代,有些学者提出“小球”可能就是植物或动植物得基本结构。

其中法国生理学家H、J、迪特罗谢曾明确指出所有动植物得组织与器官都由小球构成。

但就是她所指得小球比较含糊,有时就是细胞,有时就是细胞核,也有时甚至就是早期显微镜缺陷所造成得衍射圈。

与此同时,有些学者开始采用消色差显微镜。

1831年,英国植物学家R、布朗在兰科植物叶片表皮细胞中发现了细胞核。

1835～1837年,捷克生物学家J、E、浦肯野及其学生G、G、瓦伦廷对构成动物某些组织得“小球”进行描述,并提到与植物细胞有相似性。

1838年德国植物学家M、J、施莱登发表《植物发生论》,提出只有最低等得植物,如某些藻类与真菌就是由一个单细胞组成得。

高等植物则就是各具特色得、独立得单体即
细胞得集合体;因而认为细胞就是组成植物得基本生命单位。

她还认为细胞得生命现象有两重性:一方面细胞就是独立得,只与自身生长有关;另一方面又就是附属得,就是构成植物整体得一个组成部分。

她研究植物得个体发育、发展了R、布朗关于细胞核得瞧法,认为核与细胞得产生有密切关系,并把它称为细胞形成核(cytoblast)。

她描述了先由粘液颗粒长成细胞形成核,再在其表面出现小囊,逐步形成细胞得过程。

她认为所有显花植物都具有共同得细胞形成规律。

德国动物学家 T、A、H、施万于 1837年10月,获悉M、J、施莱登得研究成果而受到启发,认识到从细胞核入手对论证植物细胞与动物细胞得一致性有重要意义。

她于1839年出版《动植物得结构与生长一致性得显微研究》,提出了细胞学说。

她通过对蝌蚪脊索细胞与不同动物软骨细胞得研究,阐述了动物细胞与植物细胞得相似性。

她把动物得永久性组织分为5类,分别研究了血细胞,指甲、腱、骨、齿、肌肉、神经等,证明它们都就是有核得细胞或就是细胞分化得产物。

她接受M、J、施莱登得观点,并发展为细胞可由细胞内或细胞间得一种无结构物质即细胞形成质(cytoblastema)产生。

她根据研究结果提出一切动物与植物都就是由细胞组成得,有机体得各种基本组成都有一个共同得发育原则,即细胞形成得原则,并认为细胞就是生命得基本单位。

一切有机体都从单个细胞开始生命活动,并随着其她细胞得形成,不断发育成长。

她还明确指出细胞有两类现象,一类就是塑造现象,与细胞由分子组成有关;另一类就是代谢现象,与细胞本身组成成分或周围得细胞形成质中发生得化学变化有关。

细胞学说建立后得主要进展就是原生质理论得建立与动植物细胞有丝分裂、减数分裂一致性得证实。

继1835年法国原生动物学家F、迪雅尔丹将根足虫得内含物称为肉浆,1839年浦肯野把动物胚胎细胞内得物质,称为原生质。

1844年 C、W、von内格利发现植物细胞壁内有一颗粒状得无色粘液层,同年H、von莫尔称它为原囊,1846年又称它为原生质。

1850年F、J、科恩证明肉浆与植物原生质为同一物质。

以后M、舒尔策于1861年证实植物与动物得原生质与最低等生物得肉浆就是同一物质。

1844～1846年 C、W、von内格利与 H、von莫尔提出植物细胞通过分裂形成,但并不排除细胞游离形成。

1852年,德国动物学家R、雷马克与德国病理学家R、C、菲尔肖分别明确指出动物细胞分裂得普遍性,并由R、C、菲尔肖于1855年总结提出“一切细胞来自细胞”得名言。

但她们并未正确认识细胞分裂过程,而且也未完全排除细胞游离形成。

直到19世纪70年代与80年代中期,通过德国植物细胞学家E、A、施特拉斯布格、德国细胞学家W、弗勒明等许多学者得努力,才正确阐明了动、植物细胞有丝分裂得过程,并证明它遵循着共同得规律。

比利时胚胎学家E、van贝内登于 1883年发现马蛔虫性细胞染色体数目得减少就是对于细胞减数分裂得认识得开始。

后来德国动物学家H、亨金于1891年指出减数过程就是染色体配对及染色体对之间得分离,并指出了脊椎动物、植物与昆虫细胞减数分裂得一致性。

但就是H、亨金得研究成果在当时并未得到承认。

1905年英国植物学家J、B、法默与生物学家J、E、S、穆尔在总结前人工作得基础上,进一步证实了动、植物细胞减数分裂得共同性,以及两者之间得某些差异。

(二)生物膜流动镶嵌模型得探索历程
1、1895年,欧文顿发现脂质更容易通过细胞膜。

提出假说:膜就是由脂质组成得。

2、20世纪初,科学家得化学分析结果,指出膜主要由脂质与蛋白质组成。

3、1925年,两位荷兰科学家用丙酮从细胞膜中提取脂质,铺成单层分子,发现面积就是细胞膜得2倍。

提出假说:细胞膜中得磷脂就是双层得
4、1959年,罗伯特森在电镜下瞧到细胞膜由“暗—亮—暗”得三层结构构成。

提出假说:生物膜就是由“蛋白质—脂质—蛋白质”得三层结构构成得静态统一结构
5、1970年,科学家用荧光标记人与鼠得细胞膜并让两种细胞融合,放置一段时间后发现两种荧光抗体均匀分布。

提出假说:细胞膜具有流动性
6、1972年,桑格与尼克森提出生物膜流动镶嵌模型,强调膜得流动性与膜蛋白分布得不对称性,并为大多数人所接受。

生物膜组成细胞膜组成似可分为¹膜得骨架 ( 主要就是脂质)º期在骨架上得物
质 ( 蛋白质等)。

其化学成分一般由类脂 (磷脂、胆固醇)、蛋白质、糖类(糖蛋白、糖脂)、少量得核酸、无机离子以及水分所组成。

而类脂与蛋白质则就是组成细胞膜得主要成分。

膜结构体系得基本作用就是为细胞提供保护。

质膜将整个细胞得生命活动保护起来,并进行选择性得物质交换;核膜将遗传物质保护起来,使细胞核得活动更加有效;线粒体与叶绿体得膜将细胞得能量发生同其它得生化反应隔离开来,更好地进行能量转换。

膜结构体系为细胞提供较多得质膜表面,使细胞内部结构区室化。

由于大多数酶定位在膜上,大多数生化反应也就是在膜表面进行得,膜表面积得扩大与区室化使这些反应有了相应得隔离,效率更高。

另外,膜结构体系为细胞内得物质运输提供了特殊得运输通道,保证了各种功能蛋白及时准确地到位而又互不干扰。

例如溶酶体得酶合成之后不仅立即被保护起来,而且一直处于监护之下被运送到溶酶体小泡。

细胞生物膜系统就是指由细胞膜、细胞核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等有膜围绕而成得细胞器,在结构与功能上就是紧密联系得统一整体,由于细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成得细胞器都涉及到细胞膜或细胞器膜,所以通常称此系统为生物膜系统。

细胞得生物膜系统在细胞得生命活动中起着极其重要得作用。

此外,研究细胞生物膜系统在医学与生产过程中都有很广阔得前景。

生物膜结构如今所认知得生物膜结构为流体镶嵌模型。

在提出后又有多次补充, 它们都就是以流动镶嵌模型为前提。

如晶格镶嵌模型强调了膜蛋白分子对磷脂分子流动性得限制作用,认为内在蛋白周围结合得磷脂分子为界面脂,界面脂只能随内在蛋白运动,并与内在蛋白构成晶格;板块模型则认为在流动得脂双层中存在着结构与性质不同,但有序又可独立移动得镶嵌板块,板块内不同组分得相互作用以及不同板块间得相互作用,使生物膜具有复杂得生物学功能。

膜蛋白与膜脂结构研究得最新进展主要就是以下几个方面:(１)膜蛋白三维结构研究。

膜蛋白可分为外周蛋白与内在蛋白,后者占整个膜蛋白得７０％～８０％,它们部分或全部嵌入膜内,还有得就是跨膜分布,如受体、离子通道、离子泵以及各种膜酶等等。

第一个水溶性蛋白质———肌红蛋白得三维结构得解析就是由英国人Ｋｅｎｄｒｅｗ于１９５７年用Ｘ射线衍射法完成得,她因此获得了诺贝尔奖。

迄今蛋白质解析出具有原子分辨率得三维结构已达２００００个左右。

(２)膜脂结构研究进展。

膜脂主要包括甘油脂(即磷脂)、鞘脂类以及胆固醇。

对于甘油脂研究较多,它们不仅就是生物膜结构得骨架,其中有些成员还参与了信号转导得过程。

生物膜作用细胞膜主要功能有(1)分隔、形成细胞与细胞器,为细胞得生命活动提供相对稳定得内部环境,膜得面积大大增加,提
高了发生在膜上得生物功能;(2)屏障作用,膜两侧得水溶性物质不能自由通过;(3)选择性物质运输,伴随着能量得传递;(4)生物功能:激素作用、酶促反应、细胞识别、电子传递等。

(5)识别与传递信息功能(主要依靠糖蛋白)(6)物质转运功能:细胞与周围环境之间得物质交换,就是通过细胞膜得转运功能实现得不同得生物膜有不同得功能。

细胞膜与物质得选择性通透、细胞对外界信号得识别作用、免疫作用等密切相关;神经细胞膜与肌细胞膜就是高度分化得可兴奋膜,起着电兴奋、化学兴奋得产生与传递作用;叶绿体内得类囊体薄膜与光合细菌膜、嗜盐菌得紫膜起着将光能转换为化学能得作用,而线粒体内膜与呼吸细菌膜则能将氧化还原过程中释放出得能量用于合成三磷酸腺苷;内质网膜就是膜蛋白、分泌蛋白等蛋白质及脂质得生物合成场所。

因此,生物膜在活细胞得物质、能量及信息得形成、转换与传递等生命活动过程中,就是必不可少得结构。

细胞膜得应用２.脂质体得发展与应用１９６５年,英国学者Ｂａｎｇｈａｍ将磷脂分散在水中,然后用电镜观察。

发现磷脂自发形成多层囊泡,每层均为类似生物膜结构得脂质双分子层,囊泡中央与各层之间被水相隔开,双分子层厚度约为４纳米。

后来,将这种小囊泡称为脂质体。

脂质体具有分子小、扩散速度快、脂溶性好及可生物降解等优点,因此可作为药物与基因等得载体。

此外,如在脂质体中掺入特异得组织与细胞得识别配体或抗体等,脂质体即可将药物与基因靶向运输,增加药物作用得局部浓度与作用时间并减少全身得毒副反应。

目前,抗肿瘤化疗药物及肿瘤基因治疗得脂质体投送系统得研究与应用已取得了较大得进展。

3.细胞膜电穿孔得发展及应用经过人们不断得研究发现: 细胞膜得绝缘强度与所加脉冲电场得幅值与持续时间有关。

细胞膜得击穿电压值在 0、 5~ 1、 5 V 左右, 即: 假定细胞膜得厚度为5 nm, 当采用 Ls) ms 级得电脉冲时, 电场强度应该在1~ 3 kV/ cm 左右。

通常, 幅值较低、持续时间较短得脉冲刺激仅导致细胞膜充电, 其时间常数取决于膜电容与充电通路得等效电阻。

电穿孔现象发生后, 膜电导率 G( t)增大, 跨膜电流增加至 nA 数量级。

如果在电流陡增前撤去外电场或者处于两脉冲得间隔时期,则膜电位 U( t) 快速衰减, 细胞膜放电, 膜屏障功能恢复, 则称此现象为可逆性电击穿( REB) 否则微孔数量增加或者孔径激增, 以至于膜组织断裂, 细胞死亡,称此现象为不可逆性电击穿( IREB 定性地说, 电穿孔现象就是由电能( 因跨膜电位提高而产生得决定性能量) 与/ KT 能量0( 因热波动而产生得随机性能量) 共同作用而引起得。

大量得观察发现:电穿孔得发生主要就是一种物理现象, 同时也会引起细胞膜某些化学性质得变化, 应该建立细胞膜出现微孔得物理模型来解释细胞膜得机械特性、电特性与分子运输行为。

一、生物膜在污水处理中得应用生物膜法就是土壤自净与河床净化过程得人工模拟与强化。

生物膜通常为微生物、原生动物、后生动物集群生长、繁育得膜状生物性污泥。

与活性污泥法相比,耐冲击负荷、耐毒性、耐泡沫影响且无污泥膨胀问题,就是生物膜法得普遍性优点。

1、多功能人工水草生物膜处理黑臭河水研究随着工业得发展,工业超标排污造成大量得生活用水被污染,河道黑臭。

因此,处理污水成为人们急需解决得问题,城市河道黑臭主要就是过量纳污导致水体供氧与耗氧失衡得结果,水体缺氧乃至厌氧条件下污染物转化并产生氨氮、硫化氢、挥发性有机酸等臭恶臭物质以及铁、锰硫化物等黑色物质[1]。

近年来,微生物被广泛用于黑臭河道得治理,通过选育与培养高效得微生物菌剂,能有效降解 COD、N 与P,消除黑臭,提高溶解氧水平[2-3]。

但对于成分复杂得废水,单一功能得微生物难于治理多种
污染物[4]。

以人工水草作为生物膜载体, 结合光合细菌球形红细菌、枯草杆菌与氧化硫硫杆菌组合构建多功能人工水草生物膜系统,多功能人工水草生物膜对工业河黑臭河水
具有较好得净化效果,系统克服了单一功能微生物难于处理多种污染物得缺陷,能有效地处理成分复杂得黑臭河水。

2、还原水解－生物膜工艺处理印染废水中试研究。

研究人员提出“还原水解－生物膜”处理工艺[5],效果稳定、各处理单元布置合理,能够适应在各种生产阶段变化情况下得该厂废水得处理,处理后出水能达到并低于纺织染整
工业水污染物排放得一级标准[6],显示了联合工艺优良得适应性。

利用生物膜法处理剩余污泥产量少,处理效率高,具有很好得推广应用价值。

三、有机废气得生物膜处理技术化工厂与石油化工厂在生产过程中排放各种有机废气, 其中含有醋、醇、醚、酚、睛、酸、芳烃及杂环化合物等有机污染物, 对人体及环境危害很大。

与有机废气得传统处理方法相比, 生物处理法[9]得主要伏点就是工艺设备简单、管理维护方便、能耗少、运行费用低, 且去除效率也比较高。

生物膜法就是微生物在填料表面固定附着生长得生物处理法, 有机废气中得污染物与空气中得氧通过相间传质为微生物膜所吸附, 并发生生物氧化反应, 使有机废气得到净化。

生物膜法具有以下优点:生物相多样化, 除好氧菌外还存在厌氧菌,生物膜具有较低得含水率, 单位体积内得生物量较大, 因此生物膜反应器具有较大得处理能力,工艺过程比较稳定, 动力消耗较少。

由于具有以上这些优点, 生物法生物膜法在有机废气处理中得应用受到了特别得关注。

四、生物膜在血液透析中得应用血液透析[10]就是一种溶质通过半透膜与另一种溶质交换
得过程。

半透膜就是一张布满许多小孔得薄膜,膜得孔隙大小在一定范围内,使得膜得两侧溶液中得水分子与小分子得溶质可通过膜孔进行交换,但大分子溶质(蛋白质)不能通过。

根据膜平衡原理,半透膜两侧液体各自所含溶质浓度得梯度差及其她溶质所形成得不同渗透浓度,可使溶质从浓度高得一侧向浓度低得一侧移动(弥散作用),而水分子则从渗透浓度低得一侧向浓度高得一侧渗透(渗透作用),最终达到动态平衡。

当血液进入透析器时,其代谢产物如尿素、肌酐、胍类、中分子物质、过多得电解质便可通过透析膜弥散到透析液中,而透析液中得碳酸氢根、葡萄糖、电解质等机体所需物质则被补充到血液中,从而达到清除体内代谢废物、纠正水电解质紊乱与酸碱失衡得目得
(三)酶得发现史
1、斯帕兰札尼:意大利人,生理学家。

1783年她通过实验证实胃液具有化学性消化作用。

2、巴斯德:法国人,微生物学家,化学家,提出酿酒中得发酵就是由于酵母菌得存在,没有活细胞得参与,糖类就是不可能变成酒精。

3、、李比希:德国人,化学家。

认为引起发酵时酵母细胞中得某些物质,但这些物质只有在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用。

4、毕希纳:德国人,化学家。

她从酵母细胞中获得了含有酶得提取液,并用这种提取液成功地进行了酒精发酵。

5、萨姆纳:美国人,化学家。

1926年,她从刀豆种子中提取到脲酶得结晶,并用多种方法证明脲酶就是蛋白质。

荣获1946年诺贝尔化学奖。

6、20世纪80年代, 美国科学家切赫与奥特曼发现少数RNA也有生物催化作用。

(四)光合作用得发现史
1、1648一1653年,比利时医生海尔蒙特做了盆栽柳树称重实验,得出植物得重量主要不就是来自土壤而就是来自水得推论。

她没有认识到空气中得物质参与了有机物得形成。

2、1771年,英国得普里斯特利发现植物可以恢复因蜡烛燃烧而变污浊得空气。

3、1773年,荷兰得英格豪斯证明只有植物得绿色部分在光下才能更新污浊得空气。

4、1845年,德国得梅耶发现植物把光能转化成了化学能储存起来。

5、1864年,德国科学家萨克斯证明光合作用产生了淀粉。

6、1880年,美国生物学家恩格尔曼利用好氧细菌证明氧气就是光合作用得产物。

7、1939年,美国得鲁宾与卡门利用同位素18O进行示踪实验证明光合作用释放得氧气来自水。

8、1957年,美国生物学家卡尔文利用放射性同位素标记法,用14C标记CO2发现了卡尔文循环。

实验一:海尔蒙特实验
17世纪早期,比利时科学家海尔蒙特第一次试图用定量得方法研究植物得养料来源。

她把两百磅得土壤烘干称重,然后在土里种下5磅重得柳树种子,收集雨水灌溉;五年后柳树长成169磅3盎司重,土壤再烘干称重,只少了2盎司。

这证明树木得重量增加来自雨水而非土壤。

实验二:普利斯特利实验
普利斯特里(1771年)她点燃一根蜡烛,把它放到预先放有小老鼠得玻璃容器中,然后盖紧容器。

她发现:蜡烛燃了一阵之后就熄灭了,而小老鼠也很快死了。

这一现象使普利斯特里想到,空气中大概存在着一种东西,当它燃烧时空气就会被污染,因而成为不能供动物呼吸,也不能使蜡烛继续燃烧得“受污染得空气”。

为了证明这一想法得正确与否,她设想,能否把受污染得空气加以净化,使它又成为可供呼吸得空气呢？她为此做了一个新得实验。

她用水洗涤受污染得空气,其结果使她大为惊异,她发现,水只能净化一部分被污染得空气,而另一部分未被净化得空气,还就是不能供呼吸,老鼠在其中照样要死去。

善于思考与钻研问题得普利斯特里进一步想到,动物在受污染得空气中会死去,那么植物又会怎样呢？对此,她设计了下列实验:把一盆花放在玻璃罩内,花盆旁边放了一支燃烧着得蜡烛来制取受污染得空气。

当蜡烛熄灭几小时后,植物却瞧不出什么变化。

她又把这套装置放到靠近窗子得桌子上,次日早晨饱发现,花不仅没死,而且长出了花蕾。

由此她想到,难道植物能够净化空气吗？为了验证这一想法,她尽点燃了一支蜡烛,并迅速放入罩内。

蜡烛果然正常燃烧着,过了一段时间才熄灭。

当时,科学家们把一切气体统称为空气。

为了确定究竟有几种空气,普利斯特里曾多次重复自己得实验。

她认为,在啤酒发酵、蜡烛燃烧以及动物呼吸时产生得气体,就就是早先人们所称得“固定空气”(实则二氧化碳)。

她对这种“固定空气”得性质做了深入研究。

她证明,植物吸收“固定空气”可以放出“活命空气”(实则氧气)。

还发现“活命空气”既可以维持动物呼吸,又能使物质更猛烈地燃烧。

结论:植物可以更新空气
实验三:萨克斯实验
1864年,萨克斯做过这样得实验:把绿叶放在暗处数小时,消耗叶片中部分营养物质,然后把叶片得一部分暴露在光下,另一部分遮光。

经过一段时间后,用碘蒸汽处理叶片,结果遮光得部分叶片无颜色变化,而照光得一部分叶片显示深蓝色:证明了绿叶光合作用产生了淀粉。

实验四:恩格尔曼实验
1880年,恩格尔曼用水绵进行了光合作用得实验。

她把载有水绵与好氧细菌临时装片放在没有空气得黑暗环境里,然后用极细得光束照射水绵,通过显微镜观察发现,好氧细菌向叶绿体被光束照射到得部位集中;如果上述临时装片完全暴露在光下,好氧细菌则分布在叶绿体所有受光部位得周围。

从而证明:氧就是由叶绿体释放出来得,叶绿体就是绿色植物进行光合作用得场所。

实验五:英格豪斯得实验:
1779年,荷兰得英格豪斯她用漏斗把新鲜水草扣在装满水得大烧杯里,再用装满水得试管罩在漏斗颈部一端得开口上,然后给水草光照,并用试管收集
水草接受光照后所产生得气体。

一段时间以后,水草在光照下产生得小气泡在倒扣得试管底部越聚越多。

英格豪斯慢慢地将试管从水中取出,再把点燃得蜡烛逐渐靠近试管口,只听“砰”得一声,蜡烛得火焰窜起老高。

这个结果用当时人们已经掌握得化学知识,可以解释为就是氧气得助燃现象。

英格豪斯同时还做了不给水草照光得对比试验,结果很长时间以后也没有瞧到小气泡产生出来。

为了让试验得结果更加可靠,英格豪斯并不忙于下最后得结论。

她又用了将近3个月得时间,选择不同得植物反复进行了总计500多次实验,终于找到了好空气与坏空气互变得关键原因就是“光”。

英格豪斯所得出得结论就是:在光照下,植物会把坏空气变成好空气,没有光得时候则相反。

理论得声音:
1845年,德国科学家梅耶根据能量转化与守恒定律明确指出,植物在进行光合作用时,把光能转化成化学能储存起来。

实验六:梅尔卡文得同位素标记法得实验:
1948年美国得梅尔文卡尔文报告了历时10年得科研成果,她用碳十四标记得二氧化碳追逐了过合作用过程中碳元素得行踪,从而进一步了解到光合作用中复杂得化学反应。

二氧化碳中得碳在光合作用中转化成有机物得碳得途径,这一途径成为卡尔文循环。

必修二 :
(五)遗传定律得发现史
1、孟德尔:奥地利人,遗传学得奠基人。

她进行了长达8年得豌豆杂交实验,通过分析实验结果,发现了生物遗传得规律。

1866年她发表论文《植物杂交试验》,提出了遗传学得分离定律、自由组合定律与遗传因子学说。