生物界与生物学01-绪论--课件.ppt
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1、生物界与生物学01-绪论 PPT课件,地球上高度的生物多样性 大小 支原体:100 nm;巨杉:83 m,6167 t。寿命 细菌:每分钟分裂一次,寿命 1分钟;巨杉:3200年,可能更长;,细胞构成 变形虫:单细胞;人:1014个(1万亿)高度分化 复杂人体;营养方式 自养:植物、藻类、蓝细菌;异养:渗透营养:真菌、细菌;吞噬营养:原生动物、动物。,生物学研究对象的特点 研究对象:生物界;研究对象的特点 具高度复杂性、多样性;又有高度统一性。,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 把生物界划分为5个界1.4 生物和它的环境 形成相互联结的网络1.5 在生物界巨大的多样
2、性中 存在着高度的统一性1.6 研究生物学的方法1.7 生物学与现代社会生活的关系,1.1 生物的特征 生物体:自然界最复杂的系统;什么是生命?难下定义,生物的六大共同特征 特定的组构 新陈代谢 稳态和应激性 生殖和遗传 生长和发育 进化和适应,特定的组构 生物的组构(organization)生物是由细胞(cell)组成的;质膜 将细胞与环境分隔开来;细胞、环境之间选择性地进行 物质、能量交换的界面。,细胞的化学组成 不同于无生命物体 水:大量,50;有机分子:种类繁多;特别是起关键作用的生物大分子 核酸,蛋白质,多糖,脂质;生物分子 细胞器 细胞。,细胞 结构异常复杂、高度有序的系统,动物
3、细胞,植物细胞,生物体的基本结构、功能单位 细胞中可以进行生命所需要的 全部基本新陈代谢活动;即:生物体全部基本新陈代谢活动 都是在细胞中进行的。,多细胞生物中 高度分化的细胞 各有特定的功能;整个生物体的生命活动 有赖于其组成细胞的功能的整合。,新陈代谢(metabolism)定义:活的生物体、细胞内 存在着无休止的化学变化,这些化学反应的总和 即新陈代谢;本质:一系列酶促反应 复杂的反应网络;,生命活动需要能量 所有生物都要从外部获得自由能 来驱动化学反应 自养生物 获取太阳光能、利用简单的原料 合成自身复杂的有机分子;,异养生物 从食物中获得能量;食物:其他生物合成的有机物质;食物 小分
4、子+能量;小分子(原料)合成自身生物大分子。,生物体是一个开放的系统 生物体内每一次能的转换,总有一些自由能 热;一些富含自由能的大分子 简单代谢废物 系统无序性 生物体、细胞 不断和环境进行能量、物质交换 维持内部的新陈代谢。,新陈代谢是生命的属性 每一个反应环节 是化学反应,遵循化学规律;整体上 突显出生命的属性,如:自主进行、能不断更新自己。,新陈代谢过程的统一性 各种生物的基本代谢过程相同;如:动、植物细胞呼吸,不需氧 糖酵解,三羧酸循环,需氧,稳态、应激性 稳态是生物体新陈代谢的需要 生物新陈代谢 需要内部条件相对稳定;原因:酶促反应需要严格的 物、化条件(温度、pH等),稳态(ho
5、meostasis)定义:生物体具有许多调节机制,在环境发生某些变化时,来保持内部条件的相对稳定;如:当某种细胞成分过多时,产生它的过程就会关闭;当细胞中能量供应不足时,释放能量的过程就会加强。,应激性(irritability)定义 生物体有多种多样的机制,能感受刺激 应答 利于保持体内稳态 利于维持生命活动;,刺激 体内外的物理、化学变化,如:温度,压力,光线颜色和强度,土、水中化学成分,等;,生殖和遗传 生殖(reproduction)个体不能永久存活,它们通过生殖产生子代 使物种得以延续;,遗传(heredity)子代具有和亲代相似的性状;,生殖和遗传的核心机制 DNA的自我复制;遗传
6、信息的传递 全部遗传信息通过细胞 从亲代传递到子代;,遗传信息流 DNA RNA 蛋白质 遗传的本质 DNA携带的遗传信息 沿DNARNA蛋白质的途径,表达为性状,从而使亲代性状重现于子代。,生长和发育 生长(growth)定义:由小到大的生理过程;,原因:细胞体积或数量的增长;本质:生物体吸收的营养物 精确调控下的一系列变化 细胞组分;无生命物体的“生长”食盐:过饱和溶液 食盐晶体 晶体“长大”;本质:同类物质的聚集。,发育(development)和生长密切相关的过程;定义:多细胞生物生活史中发生的 一系列结构、功能的变化,包括:组织器官的形态建成、性成熟、衰老等;本质:精确调控、程序性变
7、化过程。,进化和适应 变异:生殖过程中,遗传物质 重组、突变 亲、子代间 差异,子代个体间 差异;,进化(evolution)原因:突变、漂变、基因流、非随机交配和选择 生物种群进化;达尔文:进化是“有饰变的传代”(descent with modification),不同品种的菊花,适应 产生原因 选择 生物一代代越来越 适应它所处的环境;生物对的环境适应 指生物和它具有的某些遗传性状,提高了它在特定环境中 生存和生殖的能力。,进化概念的意义 生物学中一个重要的基本概念;借助这个概念能合理解释 生物界的 多样性、统一性和适应性。,生物、非生命物体的区分 根据上述生物的六大共同特征;病毒(vi
8、rus)病毒的组成 蛋白质+核酸(DNA or RNA)无进行新陈代谢所必需的基本系统;无自身的复制系统;,病毒的复制 接触宿主细胞 脱去蛋白质外套;核酸(基因)宿主细胞;借助宿主细胞的复制系统 按照病毒基因的指令 复制新的病毒;病毒的地位:生命、非生命体之间。,1.2 生物界是一个 多层次的组构系统 地球上的物质 组织起来形成一个 多层次的结构系统;生物界 多层次的组构系统;,每个层次都建筑在 下一层次之上;11 个组构层次 生物大分子、细胞器、细胞、组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统、生物圈。,个体,个体(individual)自然界能独立存在的 基本生命单位;单细胞个体 原核、
9、原生生物;多细胞个体 人,复杂;,个体,下面先考察个体以上 的各个层次(宏观)种群(population)定义:在一个地区,一群互交繁殖的 同种个体;物种存在、繁殖、进化的单位。,物种 物种的组成 一个物种可以由许多种群组成,分别生活在不同地区;物种的形成 地理隔离 阻断种群间基因交流;环境差异、长期隔离 种群 亚种 新物种;,群落(community)定义 在一定空间里,多种生物种群 的集合体;群落适应它的环境;,群落内不同物种的 种群之间的关系 不是任意物种的 随机组合;相互制约、相互依存;群落是各个物种 适应当地环境 并彼此适应的产物。,生态系统(ecosystem)构成 一定空间内,生
10、物、非生物成分 通过能量流动、物质循环 构成相互 依赖、制约的 生态系统;,性质 地球表面自然界的基本单位;大小 鄱阳湖、长白山原始森林,小池塘、水坑;生物圈(biosphere)地球上所有生态系统的总和,最大的生态系统。,上面介绍的是 个体以上层次(宏观)下面介绍 个体以下层次(微观),个体,器官系统(系统,system)定义 若干相关器官组成 能完成特定功能;,个体,人体:至少 11 个系统(第 6 章)消化、呼吸、循环、排泄 神经系统(图6.10i)功能:调节各器官、系统 协调一致 整体;组成:脑、脊髓、脑神经、脊神经,器官(organ)定义:若干组织组成,能完成特定功能;脑:图13.1
11、0 神经系统的 一个重要器官,由神经组织构成;,组织(tissue)定义:一种、几种细胞 结合起来的细胞群;神经组织:神经细胞,图13.1+胶质细胞(支持、营养)交织 网络;类型:上皮、结缔、肌肉、神经。,细胞(cell)生物体组构的基本单位;不同类型的细胞 各有特定的形态、功能;又具统一的结构模式 如:细胞膜(质膜)、细胞质、细胞器;,细胞器(organelle)(图3.4)特化的部分 核、线粒体、内质网、核糖体、溶酶体、高尔基体等;,都有各自特定的位置、结构、功能 如:线粒体,细胞呼吸处所,动力站,动物细胞,植物细胞,分子(molecule)最后一个层次 相当重要的层次;生物体的化学成分特
12、点 含多种有机化合物,特别是核酸、蛋白质等 生物大分子 biomacromolecule,核酸 相对分子质量(旧称分子量)很大,自然界中最大的化合物;许多单体分子聚合而成;重要作用:遗传物质 脱氧核糖核酸,DNA,遗传信息编码在 DNA长链中核苷酸顺序上。,生物界向外延伸 生物分子、生态系统 位于连续的阶层两端;生物分子向下 原子等;生态系统向上 地球等;但它们已不属于生物界。,1.3 生物界可划分为 5 个界 物种的数量 已知现存:200万种;绝灭:1500万种;物种间的差异 形态构造、生活习性、营养方式、生殖方式,等。命名和分类:研究生物的需要,俗名(common names)日常生活中常
13、用 猴、猿、鹰、蝇等;缺点、问题 一个名称往往包含多个物种,一个物种可能有多个名称;需要制定统一、准确的名称。,学名(scientific name)林奈 Carl von Linne,图1.2,18世纪(17071778)瑞典,植物学家 双名法 binominal nomenclature 用两个拉丁名作为物种的学名,属名+种名;,例:家猫 Felis catus Felis 属名,catus 种名;Felis 属其他成员 Felis silvestris 欧洲野猫,Felis margarite 沙猫,Felis chaus 丛林猫,等。人(智人)Homo saptiens Linne H
14、omo 人属,saptiens 智慧。,分类阶元(category)定义:多级的分类系统中,每级为一个分类阶元;基本阶元:7 个 界(kingdom)、门(phylum)、纲(class)、目(order)、科(family)、属(genus)、种(species)。,辅助阶元:在某一阶元上、下 再增加一个阶元;如:科之上,超科 superfamily;目之下,亚目 suborder;生物的分界 界:最大的分类阶元;,两界系统 200 多年前,林奈,植物界、动物界。三界系统 1886年,海克尔 E.Haeckel,增加原生生物界(单细胞生物),五界系统(图1.3)细菌、蓝细菌和真菌的地位 不能
15、再归在植物界;1967年,美,生态学家,惠特克 R.H.Whittaker,Monera,Protisia,Platae,Fungi,Animalia,原核细胞(prokaryocyte)细菌(bacteria)蓝细菌(cyanobacteria)单细胞;显著区别于其他四界生物的细胞 染色体:环状 DNA 分子;无核膜、无其他具膜的细胞器。,原核生物界 从细胞结构上看,细菌、蓝细菌 应从植物界中 分离出来,另立为 原核生物界。,真核细胞(eukaryocyte)其他四界生物的细胞,染色体:DNA分子、组蛋白、其他蛋白质;有核膜:双层;有多种细胞器:具膜 线粒体、高尔基体等;,单细胞的真核生物
16、原生生物界(原生动物、藻类)原生动物:protozoans 和动物一样,吞噬营养,吞食藻类、细菌等。,藻类 algae 和植物一样,光合作用 食物;单细胞藻类:大多数;多细胞藻类:少数;仍归原生生物界:细胞很少分化、类型简单,与植物差别较大,更接近单细胞藻类。,多细胞的真核生物 依据营养方式不同 植物界、真菌界、动物界;,植物 叶绿体 光合作用 食物,坚固的细胞壁;真菌:图 29.1 2,蘑菇 子实体:固着于地面、树干,像植物:有细胞壁;不同于植物:无叶绿体,不能行光合作;,菌丝体:子实体下方土壤中,渗透营养:菌丝 水解酶 体外环境 分解生物遗体;复杂的生物大分子 小分子 吸收 自身的营养素。
17、真菌、植物不同 营养方式、解剖结构;分属两个界是有道理的。,动物 似真菌:异养生物;无叶绿体,不能行光合作用;不同于真菌 吞食方式获得营养;能自由地运动;不同于植物、真菌:无细胞壁。,生物界的三个域(domain)原核生物 近 20 年,基因组比较研究表明:原核生物 2 个主要分支:(真)细菌、古细菌;许多区别 结构、生化、生理学特性;,有人将生物界分成三个域 真细菌域 Bacteria;古细菌域 Archaea;真核生物域 Eukarya,绪论:生物界与生物学,真细菌,古细菌,原生生物界,植物界,动物界,真菌界,1.4 生物和它的环境形成 相互联结的网络 生态系统:定义 在一定空间中共同栖居
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