1、普通生物学第一章 绪 论 完整版第一章 绪 论生物学| Biology，研究生命的科学，是研究生命现象的本质及探讨生物发生、发展及其活动规律的科学,又称生命科学。| Bio 生 logy 学| 生物的特征| 生物界是一个多层次的组构系统| 把生物界划分为五个界| 生物科学与人类| 生物科学发展概况| 生物学研究的科学方法| 生物学的分科一、生物的特征1、特定的组构细胞 | 生物的组构由细胞作为基本单位 化学成分的同一性 元素：C、H、O、N、P、S、Ca、Mg 分子成分：protein、carbohydrate、lipid、 nucleic acid2、新陈代谢metabolism生物是开放系
2、统，生物和周围环境不断进行着物质的交换和能的流动，一些物质被生物吸收后，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排出体外，这就是新陈代谢metabolism。第二版概念 在生活的生物体和细胞内，存在着无休止的化学变化，一系列的酶促反应组成了复杂的反应网络，这些化学反应的总和称为新陈代谢。P2| 新陈代谢的两大相反过程： 合成代谢anabolism，从外界摄取物质和能，并转化为生物体本身物质和化学能 分解代谢catabolism，分解生命物质，释放能量特点： 严格有序的酶促反应过程| 新陈代谢： 能量吸收 营养处理 废物消除 生物体内的化学反应是相互调和的联系在一起。 化学反应的交联
3、确保了维持生命所需的营养物质的逐步处理。 调节所有反应的分子就称为酶。 酶是生物体产生的分子，能够加快和调控生物体中化学反应的速率。酶同样也可以调控营养物质转化的数量。 3、稳态和应激性 稳态homeostasis 生物体具有很多调节机制，用来保持内部条件的相对稳定，并且在环境变化时也能做到这一点，这个特性称为稳态。| 应激性irritability| 是生物个体识别刺激并快速反应的能力，是生物的普遍特性4、生殖和遗传变异 遗传变异 任何一个生物个体都不能长期存在，他们通过生殖产生子代使生命得以延续。子代和亲代之间，在形态构造、生理机能上都很相似，这种现象称为遗传heredity。但是亲代和子
4、代之间，子代个体之间不会完全相同，总会有所差异，这种现象称为变异variation。 5、生长和发育 是导致生物个体形体增大的一种现象，是和代谢相关的。| 在生长过程中，生物体 增加它们的构造 修补部分机体 储存营养物质以备随后使用。6、进化和适应 适应性 个体适应性，同样也是由于外界对机体的刺激所产生的 ，比较缓慢。 需要机体的生长或者机体的一些基本状况的改变 进化evolution 是群体或物种在连续的世代中发生的遗传改变和相关的表型变化，也包括在漫长历史时期中生物和环境的相互作用和它们之间的协同进化特征 群体适应性 更为缓慢的过程，是几代的生物体种群的基因修饰的结果。二、生物界是一个多层
5、次的组构系统生物界是严整有序的结构 生物体都由生物大分子构成，依次组成细胞器、细胞、组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统等。| 生态系统 ecosystem 在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过能量流动和物质循环而构成相互依赖又相互制约的生态系统。P3| 生物圈biosphere 生态系统是地球表面自然界的基本单位，地球上所有生态系统的总和就是生物圈P3三、把生物界划分为五个界| 物种鉴定和命名| 18世纪林奈 双名法binomial nomenclature 家犬Canis familiaris. 分类单位| 界、门、纲、目、科、属、种 忍冬：Lonicera japonica
6、Thunb. | 五界系统| 1967年，生态学家惠特克把生物分为五界：原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。病毒是非细胞形态的生物，没有纳入五界系统之中 四、生物科学与人类1、生物资源的利用与科学管理 人类生存必须依赖生物资源 2、生物科学与人类环境 大力维护生态平衡，以保护人类的生存环境，使各类生物物种得以良性循环和生长3、生物科学与粮食 植物生理光合作用的研究，可以提高粮食产量，为解决世界粮食危机贡献力量。 4、生物学与生物工程 生物工程如蛋白质工程、酶工程、细胞工程、基因工程等的各项技术在工业、农业和医药业的广泛应用，将为人类生活带来美好的希望。 （1）生物学对制药有着更为重
7、要的意义 生物药物biopharmaceutics：是利用生物体、生物组织或其成分，综合应用生物学、生物化学、微生物学、免疫学、物理化学和药学等的原理与方法制造的一大类用于预防、诊断、治疗的制品。| 广义生物药物 包括从动物、植物、微生物等生物体中制取的各种天然生物活性物质及其人工合成或半合成的天然物质类似物。现代生物药物四大类型1 基因重组多肽、蛋白质类治疗剂：重组DNA技术2 基因药物:基因治疗剂、基因疫苗3 天然生物药物4 合成与部分合成生物药物（2）生物药物的发展 生物药物是一类即古老又年轻的新型药物 公元前597年就发明了用麴（qu）（类似植物淀粉酶制剂）治疗消化不良， 公元11世纪
8、沈括发明秋石治病 ：人工提取获得的最早的性激素，最早应用和提取性激素的，是北宋时期的伟大的科学家沈括及其著作苏沈良方 生物制品最早的应用也在我国，早在10世纪，我们民间就有种痘预防天花的历史 | 公元1681年，江西有一位种痘神医，名叫张琰，他写了一本专讲种痘的书叫种痘新书： 一、痘衣法 二、痘浆法 三、旱苗法 四、水苗法“时苗” “熟苗” 清代的朱奕梁 种痘心法 “其苗传种愈久，则药为之提拔愈清。人工之选炼愈熟，火毒汰尽，精气独存，所以万全而无害也。若时苗能连种七次，精加选炼，即为熟苗。”| 选出痘较顺，症状较轻的患儿取苗（即痘痂）。| 用旱苗法或水苗法感染给健康者。| 再从受感染后出痘者身
9、上复取新苗。| 将新苗用于他人施种。如此“人工选炼愈熟，火毒汰尽，精气独存，所以万全而无害也”| 公元1688年，俄国医生来到北京学习这种接种人痘的方法| 琴纳在公元1798年发表了种牛痘成功的论文（3）三个发展阶段：生物产品的纯度、工艺特点和临床疗效| 第一代粗制体 最早期的生物药物，脏器制剂。 第二代根据生物化学和免疫学原理，应用近代生化分离、纯化技术从生物体制取的具有针对治疗作用的特异化成分或合成与部分合成的产品，如胰岛素肝素、香菇多糖、人丙种球蛋白等 第三代应用现代生物技术生产的天然生物活性物质以及通过蛋白质工程原理设计制造的具有比天然物质更高活性的类似物或与天然品结构不同的全新的药理
10、活性成分。 （4）生物学对制药的重要意义 世界上现在近2000家生物技术公司，其中近70从事医药生物技术产品的开发。 生物技术应用于制药工业，不仅可以生产出大量廉价的防止人类重大疾病的新型药物，而且将引起制药工业技术的重大变革。 | 应用现代生物技术主要研究开发：| 1、生理活性物质| 2、干扰素| 3、抗体| 4、疫苗| 5、生物素| 6、维生素| 7、医疗诊断制品| 8、其他药品 | 从事研究的技术领域有 发酵技术、 基因重组技术、 蛋白质工程技术、 细胞融合技术、 动植物细胞大量培养技术、 生物反应器 生化工程设备技术。 五、生物科学的发展从达尔文的进化论到克隆羊“多莉” | 生物学的发
11、展经历了萌芽期、古代生物学时期、近代生物学时期和现代生物学时期萌芽时期 人类产生（约300万年前）到阶级社会出现（约4000年）之间的一段时期 栽培植物、饲养动物并有了原始的医术 | 古代生物学 奴隶社会（约4000年前开始）和封建社会后期，人类进入了铁器时代 在欧洲以古希腊为中心，著名的学者有亚里士多德研究（形态学和分类学）和古罗马的盖仑（研究解剖学和生理学）1000 古罗马的卢克莱修(lucretius)明确提出了生物是由大地产生的 中国的古代生物学，则侧重研究农学和医药学： 汉朝神农本草，365种药用植物 魏贾思勰齐民要术 公元ll世纪沈括著的梦溪笔谈 ，对化石作了很多论述，他的古生物学
12、和地质学的科学思想比西方早400年 李时珍的名著本草纲目，药名1892种，并对植物进行了分类。在他的著作中体现出了强烈的进化思想。 近代生物学 15世纪下半叶到18世纪末 维萨里(Avesalius)解剖学的基础 哈维(WHarvcy)生理学的基础 林奈的分类学 拉马克等人的进化学说 19世纪 1665年，英国科学家胡克（Robert Hooke） 显微图谱 荷兰布商列文虎克(Avan Leeuwenhoek) 1838年，德国植物学家施莱登提出细胞是一切植物结构的基本单位 1839年，德国解剖学教授施旺把施莱登的理论扩大到了动物界，他们奠定了细胞学基础。1859年，达尔文生物进化论的创立，出
13、版了物种起源生物学划时代的著作 1866年，孟德尔(GLMendel)发表了他的植物杂交实验，提出了生物遗传的基本规律 巴斯德和科赫等人奠定了微生物学的科学基础 | 现代生物学 始于1900年孟德尔学说的重新发现，摩尔根等在这个定律基础上建立了染色体学说 1926年，摩尔根T .H Morgan发表了他的基因论，使细胞遗传学得到了发展 | 1927年，Alexander Fleming 发现青霉素penicilin 1941年，比德尔(G. W. Beadle)和塔特姆(ELTatum)提出了“一个基因一个酶”学说把基因和蛋白质的功能结合起来 1944年，埃弗里(O.T.Avery)首次证明脱
14、氧核糖核酸(DNA)是遗传物质 1953年，沃森(JDwatson)和克里克(FHCcrick)共同完成了DNA双螺旋结构分子的模型，由此开创了从分子水平阐明生命活动本质的新纪元 ，产生了分子生物学 1973年，美国斯坦福大学教授Stanley Cohen, Paul Berg和美国加州大学教授Herbert Wayne Boyer 重组DNA技术之父 1997年2月，苏格兰Roslin研究所的生物学家完成了首例哺乳动物绵羊的克隆。 | 分子生物学： 第一阶段： 18901900年Buchner兄弟证明酵母提出液可使糖发酵之后 第二阶段：以DNA双螺旋的发现为标记，从而使生物学真正进入分子生物
15、学的新时代 第三阶段：70年代初重组DNA技术的问世，标志着分子生物学发展到了更高阶段。 | 细胞生物学| 生物学研究热点 基因组学 genomics 是对一个机体中的所有基因信息和基因结构的系统研究，着重研究基因系统中的基因结构、基因序列和基因功能。 结构基因组学，着重遗传图、物理图、测序等研究 功能基因组学，包括以转录图为基础的功能制图（基因组表达图） 比较基因组学, 包括对不同进化阶段生物基因组的比较研究，也包括不同人种、族群和群体基因组的比较研究 工业基因组学、环境基因组学、药物基因组学、疾病基因组学等分支学科也不断发展起来。| 蛋白质组学：proteomics这个概念最早是在1995
16、年提出的，它在本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。 | 蛋白质组学的研究内容包括：| 1.蛋白质鉴定：可以利用一维电泳和二维电泳并结合Western等技术| 2.翻译后修饰：磷酸化，糖基化，酶原激活等。| 3.蛋白质功能确定：| 4.对人类而言，主要指促进分子医学的发展。如寻找药物的靶分子。| 糖原组学(GLYCOMICS)： | 是研究糖和碳水化合物的。 | 糖结构的微小差异可能对生物功能有重大影响。糖涉及到从胚胎发育到免疫系统控制的每一件事情。 | DNA
17、仅有4种基本单元，蛋白质有20种，而糖有30种以上。 六、生物学研究的科学方法science scientia 知识和知道 科学方法：科学方法是一种获得有关世界的信息的方法，通过找到解决问题的可能方法并进行严格的试验，来对所形成的理论的可行性和正确性进行验证，来发展成新的理论和规律。| 科学方法的组成方面 仔细的观察 假设的构建和检验 将自己的理论接受他人检验的意愿 对新信息和理论的公开 1、观察 当我们使用我们的感觉（嗅觉、视觉、听觉、味觉和触觉）或者使用感觉的延伸（显微镜、录音机、X射线、温度计）来记录事件的时候就是开始了观察。 是对一个事件的仔细的、深思熟虑的认知，而不是无意的注意。 2
18、、提出问题和勘测 在某些情况下，它可能是科学方法中最耗时的一部分，提出正确的问题对寻找问题的答案是非常关键的 我们以猫捉老鼠为例，你可能会提出这些问题：| 1a，这些猫喜欢老鼠的味道吗？| 1b，如果给猫一只老鼠和一听罐装猫食作选择，它会选哪个呢？| 2a，什么驱使一只猫去捕食呢？| 2b，猫仅仅在它们饿的时候才捕食吗？3、构建假说 假说是对一个问题的可能答案的陈述，或者是对一个现象作出的可以进行实验检验的解释。 | 一个好的假说的特点 必须是有逻辑的 说明了所有已获得的信息 可以用基于被回答的问题 来预测未来的事件 可以进行试验的 必须使用由最少的假设所提出的最简单的假说。4、假说试验 对假
19、说进行试验来严整假说的价值和正确性是科学方法的一个重要步骤 在实验的过程中，科学家可以获得新的信息或者构建新的问题，来进行更多的试验 一个好的试验可能会延伸出100个新的问题和试验 5、模拟实验| 用动物模型替代人体实验。| 用机械和电子模型对动物功能进行实验。| 模拟原始时代条件。| 抽象模型。 七、生物学的分科| 早期的 分类学taxonomy 植物学botany 动物学zoology 微生物学microbiology按结构、机能以及生命过程划分不同层次研究多学科交叉美国科学情报研究所 科学引文索引 Science Citation Index SCI影响因子 是指该刊前两年发表的文献在当前年的平均被引用次数
