《普通生物学》陈阅增普通生物学绪论（课堂PPT）.ppt

1,普通生物学(General biology),养正中学暑期奥赛培训系列之,2,生物科学研究什么？,生物学(biology)或生物科学(biological sciences)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)广义的生命科学还包括生物技术、生物与环境、生物学与其他学科交叉的领域 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的学科3,第一章 绪论,一、地球与生命 二、生命的特征 三、生物多样性与五界分类系统 四、生物学分科 五、生物学的常用研究方法 六、生物学的历史发展简况 七、生物学与现代社会生活的关系为什么要学习生物学 八、如何学习普通生物学,,,,,4,一、地球与生命,迄今为止唯一发现有生命的星球(地球45亿年前形成,生命38亿年前出现) 为什么地球适合生命生存？ 地球和生命协同进化 其他星球上有生命吗?,5,地球上生物的分布 岩石圈、水圈、大气圈----生物圈 飞翔的鸟类最高离地面可达2000m 细菌生活在深达11000m的海底 细菌生活在地下深达2000m的石油矿床 赤道和南极极地 但大多海洋生物则是聚集在150m深度以内的； 生物只局限在地下深约50m以内的土壤中。

6,二、生命的特征,（一）结构、组成的统一性 1.化学成分的同一性 化学元素、生物大分子、遗传密码、贮能分子、生物过程等 2.严整有序的结构 生命的基本单位是细胞---有序性 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 生态系统 群落 种群,7,细胞是生物的基本组成单位（病毒除外）,8,二、生命的特征,（二）新陈代谢、生长、运动是生命的本能 3.生物的新陈代谢（metabolism) 生物最基本的特征 新陈代谢是指生物和周围环境不断进行的物质的交换和能量的流动，生物吸收一些物质,在生物体内发生一系列变化，最后成为代谢过程的最终产物而被排出体外的过程 合成代谢（anabolism) ：即从外界摄取物质和能,将它们转化为生命本身的物质和储存在化学键的化学能；也称同化作用 分解代谢（catabolism) ：即分解生命物质,将能量释放出来,供生命活动只用；也称异化作用 9,10,二、生命的特征,4.生物的应激性和运动生物体对外界刺激发生符合目的反应的特性，叫做应激性 5. 生长（growth)发育、繁殖,11,二、生命的特征,（三）遗传、变异和进化 6.遗传、变异和进化遗传(heredity)：遗传物质从上代传给下代,从而使上代的形态特征或生理特性等性状在下代得以表现。

上代和下代之间以及后代个体之间总有些差异，这种现象叫做变异(variation) 遗传和变异都是普遍的生命现象,二者同时存在 进化：生物即有遗传又有变异，构成了生物进化的历史12,假如仅有变异而无遗传 ：,意义：,遗传性：保证种的相对稳定性和生物类型 间的区别,产生新的性状 导致物种的变化发展,假如仅有遗传而无变异：,变异性：,生物界就无进化的原材料 遗传只是简单的重复 生物就不能进化,变异就不能延续 无法形成稳定的新类型 生物也不能进化,13,漂亮的模特儿 遗传学家,生命通过繁殖而延续，DNA是生物遗传的基本物质,14,二、生命的特征,（四）适应环境 7.稳态(homeostasis) 稳态：贝而纳(C.Bernard)、坎农(W.B.Connon) 生态系统保持相对稳定也是一种的稳态. 8. 适应(adaptation),,15,二、生命的特征,（一）组成、结构的统一性 （二）新陈代谢、生长、运动是生命的本能 （三）遗传、变异和进化 （四）适应环境 生命是具有以上共同特征的 物质存在形式 能量流 信息流 进化流,,16,,三 生物多样性与五界分类系统 1.生物多样性 分布广泛 （生态系统多样性） 种类繁多（物种多样性） 形态各异（遗传多样性 ） 正是生物这种形式多样、千奇百怪、 仪态万千的生命形式，才使我们的地球得生机勃勃，我们的生活丰富多彩 。

世界因生命而美丽 因生物多样性而精彩,17,三 生物多样性与五界分类系统,地球上已命名的生物约有200万种，其中植物26万种、昆虫75万种、脊椎动物50万种已灭绝的生物约有1500万种据科学家估计，地球上共有生物500-3000万种18,19,,20,生物多样性公约(CBD),1992年6月，150多个国家首脑在巴西里约热内卢召开的全球首脑会议上签定，至今，这一公约已经得到189个国家的认同和加盟，从而使之成为至今为止范围最广的环境公约 生物多样性公约的宗旨--生物多样性的保护、生物资源的可持续性利用，以及基因资源既得利益的平等分享1993年12月29日生物多样性公约作为野生生物保护新框架生效,1994年12月19日,联合国大会宣布12月29日为“国际生物多样性日”,21,2.生物的命名,林奈及其双名法 1735 出版自然系统 首创纲、目、属、种的分类概念 制订了一个统一的生物命名法即二名法(binomial nomenclature) 二名法（拉丁文）：属名、种名 如：Escherichia coli 大肠杆菌 书写成斜体字，如手写时则在下面划一横,Linnaeus 1707-1778,22,3.生物的分类阶元,生物的分类从高级到低级分为：7级 界（kingdom)、门(plylum)、纲(class)、目(order)、科(family)、 属(genus)、种（species）,23,3.生物的分类阶元,瑞典植物学家林奈（Carolus Linnaeus）的两界分类系统：植物界、动物界 1886年法国生物学家海克尔（E.Haeckel）提出三界分类系统： 原生生物界：单细胞动物、细菌、真菌、 多细胞藻类 植物界: 动物界：,24,三 生物多样性与五界分类系统,五界分类系统： 1969年美国学者慧特克（R.H.Whittaker）提出五界分类法： -原核生物界(Monera)：细菌、立克次氏体、支原体、衣原体、蓝藻 原生生物界(Protista) ：单细胞的原生动物（如变形虫、草履虫）、藻类、粘菌类。

真菌(Fungi)：真菌 植物界(Plantae)：苔藓植物、蕨类植物、裸子植物、被子植物 动物界(Animalia)：无脊椎动物、脊椎动物,25,26,分类的方法,自然分类：除用形态特征作为分类性状外，还用生态、行为、生理、生化、地理等方面的资料作为分类依据，以生物学概念替代了纯形态概念 细胞分类：应用细胞学特征进行物种分类称为细胞分类学(cytotaxonomy) 生化分类：蛋白质电泳、抗原抗体反应、蛋白质序列比较 分子分类：利用核酸序列之间的同源性进行分类，亲缘关系越近，同源性序列越多27,四 生物学分科,根据具体研究对象分 动物学（zoology)、植物学(botany)、微生物学(microbiology) 根据研究内容的特点分 分类学，形态学，胚胎学，古生物学，遗传学，生态学，生理学，生物化学，生物物理 根据生物的结构水平分 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 根据研究生物的手段分 生物化学，生物物理学，生物数学，仿生学,28,,29,五 生物学的常用研究方法,生物学研究方法很多，解决生物学的问题要用科学的方法 科学方法依次包括以下内容： 科学观察、提出问题、假设、实验、结论。

30,假说和实验（假说演绎法） 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31,,模型实验 直接用研究对象进行实验非常困难，或者简直不可能时，可用模型代替研究对象来进行实验 1. 用动物模型代替人体进行实验 2. 抽象模型数学模型、图表模型 用模型研究在时间上极为遥远的事件 用机械和电子模型对动物功能进行模拟实验,,32,六 生物学的历史发展简况,生物学经历了三个发展阶段： 描述生物学阶段 （19世纪中叶以前） 实验生物学阶段（19世纪中到20世纪中） 创造生物学阶段 （20世纪中叶以后）,33,,实验生物学阶段,巴斯德在实验室里,曲颈瓶实验,34,创造生物学阶段,基因工程,35,二十世纪生物科学的新貌,分子生物学：1953年Watson 、Crick提出分子双螺旋结构 DNA体外重组：1973年美国斯坦福大学教授Cohn、加州大学教授Boyer几乎同时完成DNA体外重组 体细胞克隆羊“多莉”：1997年苏格兰生物学家Wilmut完成了首例哺乳动物绵羊“多莉”的克隆。

人类全基因组：2001年中、美、英、法、德、日六国科学家完成人类全基因组的测序36,二十世纪生物科学的新貌,二十世纪随着物理学和化学的发展，以及这些技术向生物学的渗透，使生物学技术迅猛发展 例如：X-射线衍射技术，电子显微镜，激光，中子衍射技术，电子计算机，层析，同位素追踪，电泳和超高速离心技术，以及近年来发展起来的氨基酸自动分析、核酸测序、PCR(聚合酶链式反应)和RAPD(随机扩增多态DNA)、GPS(全球卫星定位系统)等技术 基因组学、蛋白组学、生物芯片、干细胞,37,生命科学的发展趋向： （1）学科精细化同时学科相互交叉、渗透、相辅相承：80年代生物技术年代； 90年代生物高科技年代； 21世纪生物世纪 （2）学科宏观化：环境生态学引起极大的关注，生态问题是直接关系到人类存亡的问题 （3）向生命本质前进（微观方向：深入到细胞、分子、基因水平，而且进展很快）38,21世纪是生命科学世纪,生物技术革命21世纪 创造生命 ！,人类文明发展的三次技术革命：,工业革命 19世纪 解放双手,信息革命 20世纪 解放大脑,,39,七 生物学与现代社会生活的关系为什么要学习生物学,（一）世界面临的很多重大问题,解决这些问题需要生物学知识技术,人口膨胀； 粮食短缺； 疾病危害； 环境污染； 能源危机； 资源匮乏； 生态平衡破坏； 生物物种大量消亡。

40,41,利用航天技术育种,42,疾病危害,基因治疗获得初步成功血友病等 单抗药物“生物导弹”治疗肿瘤疾病、自身免疫疾病 干细胞治疗疾病展示诱人前景43,能源危机,矿物能源（石油、煤）必将枯竭，生物能源已在开发之中 替代能源：一个 20 米直径的水池年产 4 吨藻类，加工后可得相当于3000 升柴油的燃料 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)、沼气等； 微生物：提高石油开采量44,资 源 矿物能源（石油、煤） 必将枯竭，生物能源已在开发之中 很多不起眼的生物，很可能就是药物、材料等的宝贵资源 图为墨西哥荒原中的仙人掌类植物45,一个 20 米直径的水池年产 4 吨藻类，加工后可得相当于3000 升柴油的燃料 一英亩三角大戟可生产相当于 50 吨石油的燃料图为生长在淡水和海水中的一种硅藻,46,七 、生物学与现代社会生活的关系为什么要学习生物学,（二）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,？,47,七 、生物学与现代社会生活的关系为什么要学习生物学,(三)可以使我们更好地认识我们自己 生物学家： 大脑 / 癌症 / 光合作用 生物技术公司： 基因药物 / 作物新品种 理工科学生： /专业 / 生物芯片/ 火星 / 纳米材料 社会科学专家： / 社会伦理 法律 / 生物技术和 人类社会的关系 人： 认识自己 / DNA 克隆 保护生物多样性 (四)生物学与哲学:帮助形成正确的方法论、世界观、人生观。

48,生命有形 梦想无限 生命科学的发展需要您的参与！,,49,八、 如何学习普通生物学,1.学习内容: 第一篇 细胞与生物大分子 : 2-5章 第二篇。