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王小平 绪 论前言前言一、什么是生命一、什么是生命二、关于生命本质的一些理论二、关于生命本质的一些理论三、科学方法三、科学方法四、生物学的分科四、生物学的分科五、生命的结构层次五、生命的结构层次1 1绪论：生物界与生物学绪论：生物界与生物学 生物和它所居住的环境共同组成生物圈。生物圈范围不大，只是一个包括岩石圈岩石圈(含土壤在内含土壤在内)、水圈和大气圈的、水圈和大气圈的一薄层一薄层。生活在这一广阔天地中的生物已知的约有200万种万种，如果算上历史上已经绝灭的生物(估计至少也有1 500万种万种)，那就至少有1 700万种万种了。1 1、生物和它所居住的环境共同组、生物和它所居住的环境共同组 成生物圈（成生物圈（biospherebiosphere）。）。45亿年前地球形成亿年前地球形成38亿年前生命出现亿年前生命出现生物经历了低级低级高级；水生高级；水生陆生；简单陆生；简单复杂的演化，复杂的演化，现在仍在演化中现在仍在演化中。生物在形态构造、生活习性、营养方式、生殖方式等方面都有很大不同，可说是千差万别，但是它们都有一些最常见的双糖为蔗糖蔗糖，成为生物学研究的对象。11生命的特征生命的特征 1、化学成分的同一性化学成分的同一性 从元素成分来看，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、Ca等元素，并不存在生命所特有的元素。从分子成分来看，生物的重要特征在于，各种生物体除含有多种无机化合物外，还含有蛋白质、核酸、脂质、糖、维生素等多种有机分子。2、严整有序的结构严整有序的结构 生物界是一个多层次的有序结构。在细胞这一层次之上还有组织、器官、系统、个体、种群、群落、生态系统等层次。每一个层次中的各个结构单元，如器官系统中的各器官、各器官中的各种组织都有它们各自特定的结构和功能，它们的协调活动构成了复杂的生命系统。3、新陈代谢新陈代谢 生物体是开放系统，生物体和周围环境不断进行着物质的交换和能量交换和能量的流动。一些物质被生物体吸收后，在其中发生一系列变化，最后成为代谢过程的最终产物而被排出体外，这就是新陈代谢(metabolism)。新陈代谢包括两个相反相成的过程：一个是合成代谢(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贮存在化学键中的化学能；一个是与合成代谢相反的分解代谢(catabolism)，即分解生命物质，将能量释放出来，供生命活动之用。4、应激性应激性 生物能接受外界刺激而发生合目的的反应。这包括两个过程：一是对刺激的感受，一是对刺激的感受，一是反应一是反应。反应的结果使生物“趋吉避凶”。在一滴草履虫悬液中滴一小滴醋酸，草履虫就纷纷游开；一块腐肉可招来苍蝇；植物茎尖向光生长(向光性)。这些都是应激性(irritability)。应激性应激性是生物的普遍特性。但动物的应激性表现比较明显，更富有多样性。动物的感觉器官和运动器官是应激性高度发展的产物。5、稳态稳态 100多年前，贝尔纳(CBernard，18131878)发现，尽管外界环境波动很大，哺乳动物总有某些机制使其内环境维持不变。后来坎农(WBCannon，18711945)将这一概念加以发展名为稳态(homeostasis)。6、生长发育生长发育 生物都能通过代谢而生长发育生物都能通过代谢而生长发育。一粒种子可以成为大树，一只蝌蚪可以成为一只蛙。环境条件对生物的生长发育无疑是有影响的。同一品种的小麦在水肥条件良好的田里长得高大粗壮，而在干旱贫瘠的用里长得瘦小。但是，正如生物体内环境总是保持相对稳定一样，生物的生长发育也总是按照一定的尺寸范围、一定的模式和稳定的程序进行的。7、遗传变异和进化、遗传变异和进化8、适应适应 每一种生物都有自己特有的生活环境，它的结构和功能总是适合于在这种环境条件下的生存和延续。1.2分类阶元和界的划分分类阶元和界的划分 18世纪林奈(CarolusLinnaeus，17071778)提出用两个拉丁名作为物种的学名。例如，家犬的学名是Canis familiaris。Canis是属名属名，familiaris是种名种名。每一个物种都由一个双名命名的学名，这个方法就是二名法(binomialnomenclature)，今天仍在使用。除了给物种鉴定、命名外，还要将物种一步步归类，物种以上的分类阶元有属(genus)、科(family)、目(order)、纲(class)、门(phylum)和界(hngdom)。家犬属于犬属(Canis)、犬科(Canidae)、食肉目(Carnivora)、哺乳动物纲(Mammalia)、脊索动物门(Chordata)、动物界(Animalia)。处于各个阶元的犬属、犬科等等有固定名称的分类群称为分类单位(taxon)。动物界、植物界等等是最大的分类单位。1967年生态学家惠特克(RHWhittaker)把生物分为五界：原核生物界(Monera)、原生生物界(Protista)、真菌界(Fungi)、植物界(Plantae)和动物界(Animalia)。原核细胞和真核细胞是细胞的两个基本类型。原核细胞内部结构水平比较低，其主要特征是染色体只是一个环状的DNA分子，不含组蛋白和其他蛋白质，没有核膜，也没有其他具膜的细胞器。真核细胞的染色体由DNA分子、组蛋白和其他蛋白质组成，有双层核膜，有线粒体等有膜的细胞器。惠特克将原核生物单列一界是可取的。原核生物都是单细胞生物，现在将之统称为细菌(bacteria)。除了原核生物界，其他四界都是真核生物。五界系统保留了原生生物界，大多数原生生物是单细胞生物，也有一些简单的多细胞生物，它们被认为是单细胞原生生物的直接后裔。植物界、真菌界、动物界都是多细胞真核生物。13生物学常用的研究方法生物学常用的研究方法 简单说起来，所谓科学方法说的是如何通过各种手段从客观世界中取得第一手的材料，并对这些材料进行整理、加工，从中找出规律性的东西。1、科学观察科学观察 观察(observation)是最基本的方法，是从客观世界中获得第一手资料的最基本的方法。2、假说和实验假说和实验 3、模型实验模型实验14生物学分科生物学分科 早期的生物学主要是对自然的观察和描述，以及对动、植物种类的系统整理，所以最早建成的分支学科是分类学(taxonomy)和按生物类群或研究对象划分的学科，如植物学(botany)、动物学(zoology)、微生物学(microbiology)等。这些学科又可再划分为更细的学科，如藻类学(phycology)、原生动物学(protozoology)、昆虫学(entomology)、鱼类学(ichthyology)、鸟类学(ornithology)等。微生物不是一个自然类群，包括的种类甚为庞杂，微生物学(microbiology)可划分为病毒学(virology)、细菌学(bacteriology)、真菌学(mycology)等。此外，还有以化石为研究对象的古生物学(paleomology)。以上所述只是生物学分科的主要格局。实际上，分支学科要比上述的多。生物学的发展趋势是：一方面，新的学科不断分化出来；另一方面，这些学科又互相渗透而走向融合。这种情况反映了生物学极其丰富的内容和蓬勃发展的情景。15生物学和现代社会生活的关系生物学和现代社会生活的关系