陈阅增普通生物学课件第十章生物多样性上ppt.ppt
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1、第十章第十章 生物多样性生物多样性一、概述:一、概述:(一)(一)生物多样性的概念及内容生物多样性的概念及内容1 1、物种多样性:、物种多样性: 科学家每年发现的新物种有科学家每年发现的新物种有1.5万万个个,这一这一速度没有减缓的迹象速度没有减缓的迹象; 已经命名并且分类的有已经命名并且分类的有130万个物种万个物种; 莫拉、沃姆两人采用新的分析方法,判莫拉、沃姆两人采用新的分析方法,判定地球总共拥有定地球总共拥有870万个物种万个物种,误差浮动,误差浮动为为130万,发表在万,发表在PloS Biology上。上。2 2、遗传多样性:、遗传多样性: 遗传多样性指同一物种内遗传多样性指同一物
2、种内基因型基因型的多样性,的多样性,是是衡量衡量种内变异种内变异的概念。的概念。 组成生命的细胞中,组成生命的细胞中,DNADNA是遗传物质,是遗传物质,由由4 4种碱种碱基(基(basebase)在)在DNADNA长链上不同的排列组合,决长链上不同的排列组合,决定了基因与遗传的多样性。定了基因与遗传的多样性。 如:在人类如:在人类DNADNA长链上有约长链上有约3 3万个基因,它记万个基因,它记录了我们祖先的密码。录了我们祖先的密码。3 3、生态系统多样性、生态系统多样性 各种各种生物与环境构成了不同的生态系统生物与环境构成了不同的生态系统(ecosystemecosystem)。)。 在不
3、同的生态系统中,在不同的生态系统中,各种生物通过各种生物通过复杂的生复杂的生物链物链获取食物和传递能量,同时完成物质的循获取食物和传递能量,同时完成物质的循环。环。 生态系统的结构、功能、平衡及调节机制千差生态系统的结构、功能、平衡及调节机制千差万别是生物多样性的重要内容。万别是生物多样性的重要内容。(二)生物分类学(二)生物分类学 16世纪 李时珍李时珍:“本草纲目本草纲目”:“:“部部” 植物:草、谷、菜、果、木植物:草、谷、菜、果、木 动物:虫、鳞、介、禽、兽动物:虫、鳞、介、禽、兽 人人 18世纪 林奈林奈(瑞典):“自然系统自然系统” 纲纲classclass、目、目orderord
4、er、属、属genusgenus、种、种speciesspecies 现代分类等级:现代分类等级: 界kingdom、门phylum、纲class、目order、科family、属genus、种species现代生物分类学现代生物分类学1 1 分类方法:分类方法: 形态学方法:形态学方法:根据生物主要形态特征的异同对根据生物主要形态特征的异同对 生物进行归类。生物进行归类。 遗传进化关系分类法:遗传进化关系分类法:只强调生物之间只强调生物之间遗传进遗传进 化化的关系的关系, ,注重研究一组生物多久注重研究一组生物多久 以前从另一类生物中分支出来。以前从另一类生物中分支出来。 经典的进化分类法:
5、经典的进化分类法:既考虑生物进化分支的时既考虑生物进化分支的时 间,又注重生物形态特征的异同。间,又注重生物形态特征的异同。2 2 生物种的概念:生物种的概念: 种(种(speciesspecies,物种):,物种):是生物基本的分类单元。是生物基本的分类单元。 是形态、结构、发育特征、生态功能和生是形态、结构、发育特征、生态功能和生 态分布基本相同的一群生物。态分布基本相同的一群生物。 种起源于共同的祖先种起源于共同的祖先, ,极近似的形态特征,能极近似的形态特征,能自然自然交配交配,产生正常(可育)后代的个体产生正常(可育)后代的个体。3 3 生物分类阶层生物分类阶层 根据生物异同程度、亲
6、缘关系远近,使用不根据生物异同程度、亲缘关系远近,使用不同等级特征,将生物逐级分类:同等级特征,将生物逐级分类: 界(界(KingdomKingdom) 门门 (Phylum)(Phylum) 纲纲 (Class)(Class) 目目 (Order)(Order) 科科 (Family)(Family) 属属 (Genus)(Genus) 种种 (Specis)(Specis)动物界植物界脊索动物门哺乳纲食肉目猫科犬科猫属豹属豹猫虎狼狗犬属被子植物门 双子叶植物纲 白菜花目 十字花科 芸苔属 花菜 油菜 茄目 茄科萝卜属 萝卜辣椒属 辣椒4 4、生物的命名、生物的命名 双名法(双名法(Bion
7、omialBionomial nomenclatrenomenclatre) ) 用用拉丁文拉丁文表示属名和种名表示属名和种名 属名属名(名词,第一字母大写,斜体)(名词,第一字母大写,斜体) 种名种名(形容词(形容词, ,字母均小写,斜体)字母均小写,斜体) 人姓氏人姓氏(字母大写,正体)(字母大写,正体)如:马铃薯学名如:马铃薯学名 Solanum tuberosumSolanum tuberosum L. (Linn) L. (Linn)五界系统五界系统原核生物界(原核生物界(Prokaryolae)Prokaryolae)原生生物界(原生生物界(Protista)Protista)植物
8、界(植物界(Plantae)Plantae)真菌界(真菌界(Fungi)Fungi)动物界(动物界(Animalia)Animalia)六界系统六界系统古细菌界(甲烷菌、嗜热嗜酸菌)古细菌界(甲烷菌、嗜热嗜酸菌)真细菌界(古细菌以外的其它原核生物)真细菌界(古细菌以外的其它原核生物)原生生物界原生生物界植物界植物界真菌界真菌界动物界动物界5 5、生物的分界、生物的分界原核生物界原生生物界植物界动物界真菌界无界分类系统无界分类系统特征特征类别类别代表生物代表生物作用或用途作用或用途 原核生物界原核生物界 MoneraMonera无明显的细胞核,无膜无明显的细胞核,无膜包被的细胞器,都是一包被的细
9、胞器,都是一些微小的单核生物些微小的单核生物古细菌、细菌、古细菌、细菌、蓝细菌等蓝细菌等大肠杆菌、大肠杆菌、螺旋藻螺旋藻有机物的降解;自养有机物的降解;自养或异养;工业发酵,或异养;工业发酵,造成水体污染,致病,造成水体污染,致病,提供单细胞蛋白及生提供单细胞蛋白及生物工程材料。物工程材料。原生生物界原生生物界ProtistaProtista真核细胞,单细胞或多真核细胞,单细胞或多细胞群体,大部分生活细胞群体,大部分生活在水环境中在水环境中原生动物类、原生动物类、真核藻类、真核藻类、粘菌粘菌草履虫、草履虫、小球藻小球藻有的行光合作用,是有的行光合作用,是还养活湖泊中的原初还养活湖泊中的原初生生
10、产者,有的是古生生产者,有的是古代石油来源代石油来源真菌界真菌界FungiFungi真核细胞,无叶绿素,真核细胞,无叶绿素,不能光合作用,行腐蚀不能光合作用,行腐蚀营养营养霉菌、子囊菌、霉菌、子囊菌、担子菌担子菌青霉、青霉、木耳、木耳、猴头菇猴头菇降解有机物,致病,降解有机物,致病,作物病害,制药,食作物病害,制药,食品等品等植物界植物界PlantaePlantae真核、多细胞,具有根、真核、多细胞,具有根、茎、叶和繁殖器官的分茎、叶和繁殖器官的分化,光合自养化,光合自养苔藓植物、蕨类苔藓植物、蕨类植物、裸子植物、植物、裸子植物、被子植物被子植物各种植物各种植物吸收二氧化碳,放出吸收二氧化碳,
11、放出氧气;与人类衣食住氧气;与人类衣食住行联系密切行联系密切动物界动物界AnimaliaAnimalia真核、多细胞,异养,真核、多细胞,异养,无细胞壁,大多数组织无细胞壁,大多数组织和器官发达,能运动和器官发达,能运动海绵动物、腔肠海绵动物、腔肠动物、环节动物、动物、环节动物、软体动物、节肢软体动物、节肢动物、脊索动物动物、脊索动物各种动物各种动物吸收氧气,放出二氧吸收氧气,放出二氧化碳;有的是高蛋白化碳;有的是高蛋白食物的主要来源食物的主要来源五界分类系统的主要特征和作用五界分类系统的主要特征和作用二、原核生物界二、原核生物界 分布广,缺少细胞核和由膜包被的分布广,缺少细胞核和由膜包被的细
12、胞器细胞器; 营养方式多种营养方式多种( (自养自养和和异养异养) ):自养的原核生物:自养的原核生物从无机的从无机的CO2CO2或其他无机物中获得碳源;根据其或其他无机物中获得碳源;根据其能量的来源不同分为能量的来源不同分为光能自养光能自养和和化能自养化能自养。微生物微生物巴斯德巴斯德 18901890年:巴斯德,科赫等年:巴斯德,科赫等奠定了现代微生物学的基奠定了现代微生物学的基 础,提出引起各种腐败、础,提出引起各种腐败、疾病的原因都是微生物。疾病的原因都是微生物。 微生物微生物( (Microorganism,microbeMicroorganism,microbe) ) 是指一大类形
13、体微小、结是指一大类形体微小、结构简单的低等生物的总称。构简单的低等生物的总称。 三个要点三个要点: : 小:小:观察借助光镜;测量单位为微米观察借助光镜;测量单位为微米 (0.5-200.5-20)或纳米)或纳米 简:简:简单多细胞简单多细胞; ;单细胞单细胞; ;无细胞结构无细胞结构 低:低:进化程度低,为原始的生命形式进化程度低,为原始的生命形式 微生物的特点微生物的特点(一)微生物的种类(一)微生物的种类1 1 原核生物原核生物 细菌、放线菌、衣原体、支原体、细菌、放线菌、衣原体、支原体、 蓝细菌;蓝细菌;2 2 真核生物真核生物 真菌(霉菌、酵母菌)、原生动物、真菌(霉菌、酵母菌)、
14、原生动物、 藻类;藻类;3 3 非细胞生物非细胞生物 病毒、类病毒病毒、类病毒, , 朊病毒等;朊病毒等;微生物微生物小的直观感觉小的直观感觉微生物的特点微生物的特点 比面值比面值: :设设: : 人人=1; =1; 大肠杆菌大肠杆菌( (E.coliE.coli)=30,000)=30,000; 有利于物质交换和能量、信息的交换;有利于物质交换和能量、信息的交换; 微生物一系列属性均与此特点密切相关微生物一系列属性均与此特点密切相关微生物的生物学之最微生物的生物学之最 形态最简形态最简 代谢能力最强代谢能力最强 食谱最杂食谱最杂 繁殖最快繁殖最快 数量最多数量最多 分布最广分布最广 种类最多
15、种类最多 变异最易变异最易形态最简形态最简代谢能力最强代谢能力最强 生物界的普遍规律生物界的普遍规律: :某生物个体越小某生物个体越小, ,其其单位体重消耗的食物越多单位体重消耗的食物越多; ; 3 3克地鼠每天消耗与克地鼠每天消耗与体重等重体重等重的粮食的粮食; ; 1 1克闪绿蜂鸟每天消耗克闪绿蜂鸟每天消耗两倍于体重两倍于体重的粮食的粮食; ; 大肠杆菌大肠杆菌每小时消耗每小时消耗20002000倍于体重倍于体重的糖的糖; ;食谱最杂食谱最杂 从无机物到有机物从无机物到有机物; ;从无毒物到有毒物从无毒物到有毒物; ;从结构简单到结构复从结构简单到结构复杂的物质杂的物质, ,微生物都微生物
16、都能利用和降解能利用和降解. .光合细菌光合细菌繁殖最快繁殖最快 大肠杆菌大肠杆菌3737培养在牛奶中培养在牛奶中,12.5 min,12.5 min即即可分裂一次可分裂一次; ; 一般培养液的菌浓度为一般培养液的菌浓度为10108 8-10-109 9个个/ml/ml。 2424小时产生小时产生7272代代数量最多数量最多 如如: :人体的肠道中始终寄居着人体的肠道中始终寄居着100-400100-400种种微生物微生物, ,为肠道正常菌丛为肠道正常菌丛, ,总数可达总数可达100100万万亿亿。分布最广分布最广如如: : 万米深海万米深海的硫细菌的硫细菌 8585公里公里高空的微生物高空的
17、微生物 地层下地层下128128米和米和427427米米的沉积岩中的细菌的沉积岩中的细菌种类多种类多最易变异最易变异 突变频率一般为突变频率一般为1010-5-51010-10-10, ,因其繁殖快因其繁殖快, ,数量多数量多, ,与外界环境直接接触与外界环境直接接触, ,因而在短因而在短时间内可出现大量变异的后代时间内可出现大量变异的后代. . 如如: :流感病毒流感病毒 此外此外, ,微生物还具有微生物还具有抗性最强、休眠最长、抗性最强、休眠最长、起源最早、发现最晚起源最早、发现最晚等特点等特点. .(二)(二) 细菌的基本特点细菌的基本特点细菌的形状细菌的形状 球菌:球菌:单球、双球、单
18、球、双球、链球、葡萄球菌链球、葡萄球菌 杆菌:杆菌:短杆、长杆、短杆、长杆、棒杆、梭杆等。棒杆、梭杆等。 螺菌:螺菌:弧菌、螺旋弧菌、螺旋菌、螺旋体等。菌、螺旋体等。 自然界中自然界中:杆菌:杆菌 球菌球菌 螺菌螺菌 其他菌其他菌细菌的结构细菌的结构 基本结构基本结构: :细胞壁细胞壁; ;细胞膜细胞膜; ;细胞质细胞质; ;核质体核质体; ;荚膜荚膜; ;芽孢芽孢; ;质粒,质粒,鞭毛鞭毛; ;培培 养养 特特 征征 固体培养基上固体培养基上: : 菌落菌落(colony):(colony):指微生物指微生物细胞在一定条件下细胞在一定条件下, ,在固在固体培养基表面形成的肉体培养基表面形成的
19、肉眼可见的微生物群体眼可见的微生物群体. .若若来自一个细胞来自一个细胞, ,则为纯培则为纯培养或称克隆养或称克隆( clone)( clone)。 菌苔菌苔(lawn):(lawn):大量细菌的大量细菌的菌落联成一片。菌落联成一片。罗伯罗伯柯霍柯霍(德德)常见的细菌性传染病常见的细菌性传染病 伤寒伤寒伤寒杆菌伤寒杆菌 霍乱霍乱霍乱弧菌霍乱弧菌 白喉白喉白喉杆菌白喉杆菌 白日咳白日咳白日咳杆菌白日咳杆菌 细菌性痢疾细菌性痢疾痢疾杆菌痢疾杆菌 流行性脑脊髓膜炎流行性脑脊髓膜炎脑膜炎球菌脑膜炎球菌 细菌性食物中毒细菌性食物中毒肠胃型:多种细菌肠胃型:多种细菌 神经型:肉毒杆菌神经型:肉毒杆菌 炭疽
20、炭疽炭疽杆菌炭疽杆菌病原细菌的致病力病原细菌的致病力 病原菌病原菌 外毒素外毒素 侵入数量:侵入数量:不同的病原菌有不同的致病剂量不同的病原菌有不同的致病剂量 侵入门径:侵入门径:呼吸道,消化道,皮肤伤口,多种途径呼吸道,消化道,皮肤伤口,多种途径 病原细菌的致病力病原细菌的致病力病原细菌的致病力病原细菌的致病力毒素毒素 细菌通常能产生细菌通常能产生两种毒素:两种毒素: 内毒素内毒素endotoxinendotoxin和和外毒素外毒素exotoxinexotoxin。 细菌致病的主要原因是由细菌致病的主要原因是由外毒素造成的外毒素造成的。这些毒素。这些毒素或属于酶、或属于酶原,与体内易感细胞后
21、,经蛋或属于酶、或属于酶原,与体内易感细胞后,经蛋白酶部分水解变成毒性很强的酶,白酶部分水解变成毒性很强的酶,破坏机体正常的破坏机体正常的代谢过程或正常的生理过程代谢过程或正常的生理过程。 抑菌的方法:抑菌的方法: 干扰细胞壁的合成干扰细胞壁的合成( (青霉素青霉素) ) 扰乱产生蛋白质的核糖体扰乱产生蛋白质的核糖体( (红霉素红霉素) ) 干扰干扰DNADNA的合成的合成( (诺氟沙星诺氟沙星) )人体中定居的细菌人体中定居的细菌(微生态)(微生态) 成人体内的细菌数为成人体内的细菌数为1.21.2千克,约千克,约100100万亿万亿。有益菌的作用有益菌的作用如何增加体内的有益菌如何增加体内
22、的有益菌(三(三) )放线菌放线菌( (ActinomycetesActinomycetes) ):具有丝状分枝细胞的细菌具有丝状分枝细胞的细菌以单细胞丝状体生长,以单细胞丝状体生长,以孢子方式繁殖的陆生性强的以孢子方式繁殖的陆生性强的G G+ +原核细菌类微生物。原核细菌类微生物。除少数放线菌属的放线菌对人类有害外除少数放线菌属的放线菌对人类有害外, , 大部大部分放线菌对人类有益分放线菌对人类有益, , 许多的抗生素来自于放许多的抗生素来自于放线菌线菌, ,如如: :链霉素链霉素、卡那霉素卡那霉素(链霉菌属)(链霉菌属) 利福霉素利福霉素(诺卡氏菌属)(诺卡氏菌属) 庆大霉素庆大霉素(小单
23、孢菌属)(小单孢菌属)( (四四) )病病 毒毒病毒是一类形体病毒是一类形体极其微小极其微小、结构、结构十分十分简单简单、侵染特定活性胞侵染特定活性胞的的遗传因子遗传因子。I. I. 病毒的发现及病毒学的发展病毒的发现及病毒学的发展 18861886年,德国人年,德国人MayerMayer证明证明TMVTMV病叶中有感染性因病叶中有感染性因子子 BeijerinckBeijerinck:真正发现了病毒:真正发现了病毒 18981898年:年:BeijerinckBeijerinck进行了进行了 IvanovskyIvanovsky的同样的的同样的实验,得到类似的结果。实验,得到类似的结果。 在
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