普通生物学绪论生物界和生物学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

普通生物学普通生物学(General Biology)生物技术 张道来电话：[phone]E-mail: 基础性基础性通论性通论性入门性入门性.3第1页2生物学研究什么？生物学研究什么？o生物学(biology)或生物科学(biological sciences)是硕士物体生命现象和生命活动规律科学，所以，又称为生命科学(life sciences)。o生物学研究对象是高度多样性和统一性生物界。o广义生命科学还包含生物技术、生物与环境、生物学与其它学科交叉领域。第2页3普通生物学普通生物学o第一篇：细胞第一篇：细胞o第二篇：动物形态与功效第二篇：动物形态与功效o第三篇：植物形态与功效第三篇：植物形态与功效o第四篇：遗传与变异第四篇：遗传与变异o第五篇：生物进化第五篇：生物进化o第六篇：生物多样性进化第六篇：生物多样性进化o第七篇：生态学与动物行为第七篇：生态学与动物行为第3页4绪论绪论一、地球与生命二、生物特征三、生物界层次四、生物界分类阶元和界划分五、生物和环境六、生物界多样性与统一性七、生物学惯用研究方法八、生物学分科九、生物学历史发展简况十、生物学与当代社会生活关系第4页5一、地球与生命一、地球与生命o迄今为止唯一发觉有生命星球（地球45亿年前形成，生命38亿年前出现）。o为何地球适合生命生存？o地球和生命协同进化。o其它星球上有生命吗？第5页6生物圈(biosphere)：岩石圈上层全部水圈大气圈下层指地球上全部生物和一切适合于生物栖息场所；包含：biosphere第6页7翱翔鸟类最高离地面可达m细菌生活在深达11000m海底细菌生活在地下深达m石油矿床赤道和南极极地，生物遍布全球但大多海洋生物则是聚集在150m深度以内；生物只局限在地下深约50m以内土壤中。biosphere第7页8二、生物特征二、生物特征至今还没有一个为大多数科学家所接收关于生命定义，不过能够提出一些生命共性。我们经过介绍生物共同特征往返答什么是生命。第8页9(c)Response to the environment(a)Order(d)Regulation(g)Reproduction(f)Growth and development(b)Evolutionary adaptation(e)Energy processing 第9页101.细胞是生物体组构(organization)基本单位第10页11The cell is the lowest level of organization that can perform all activities required for life25 mmitosisDNAspindle cell division第11页122.新陈代谢(metabolism)o定义：在生活生物体和细胞内存在着无休止化学改变，一系列酶促反应组成复杂反应网络，这些化学反应总和称为新陈代谢（metabolism）。第12页13合成代谢(anabolism)：是在生物体内合成有机物和储存能过程，合成了或建造了生活物质；也称同化作用。分解代谢(catabolism)：是在体内分解有机物和释放能过程；也称异化作用。第13页14o热力学第二定律：能每一次转化总要失去一些可用自由能，总要造成熵增加，而熵增加则意味着有序性降低。o耗散结构（dissipative structure）：生物从外界摄取以食物形式存在低熵状态物质，经过新陈代谢，把它们转化为高熵状态后，排出体外。生物体经过增加环境中熵值，使环境无序性增加来创造并维持本身有序性。耗散结构(dissipative structure)第14页153.稳态（homeostasis）和应激性（irritability）o生物体内新陈代谢所需要物理化学条件（如温度、pH值等）被限制在一个很窄幅度之内，生物体含有许多调整机制，用来保持内部条件相对稳定，而且在环境发生一些改变时也能做到这一点，这一特征称为稳态（homeostasis）。第15页16o应激性（irritability）：生物体内或体外物理或化学条件发生了改变，生物体能感受这些改变（刺激），并作出有利于保持其体内稳态，维持生命活动应答。（色、香、味、触、闻）第16页174.生殖（reproduction）和遗传（heredity）生物体经过生殖(reproduction)产生子代使物种得以延续；遗传(heredity)：遗传物质从上代传给下代，从而使上代形态特征或生理特征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生命现象，二者同时存在。第17页18漂亮模特儿 遗传学家 生命经过生殖而延续，DNA是生物遗传基本物质。第18页195.生长（growth）和发育（development）o生物生长是细胞体积或者数量增加。o发育（development）是和生长亲密相关过程，在多细胞生物生活史中，发生了一系列结构和功效改变，包含组织器官形态建成、性成熟、衰老等，发育是一个被准确调控程序性改变过程。Egg cellSperm cellNucleicontainingDNAFertilized eggwith DNA fromboth parentsEmbyros cells with copies of inherited DNAOffspring with traitsinherited fromboth parents第19页206.进化（evolution）和适应（adaptation）o在生殖过程中，遗传物质往往会发生重组和突变，使亲代和子代以及子代不一样个体之间出现变异。o突变、漂变、基因流、非随机交配和选择使生物种群发生进化（evolution）。o选择使生物种群一代代更适应它们所处环境。Charles Darwin第20页21病毒病毒当前，许多生物学家认为病毒是处于生命与非生命物体交叉区域存在物。第21页22生物特征：生物特征：o细胞（cell）是生物体组构基本单位o新陈代谢（metabolism）o稳态（homeostasis）和应激性（irritability）o生殖（reproduction）和遗传（heredity）o生长（growth）和发育（development）o进化（evolution）和适应（adaptation）生命是含有以上共同特征物质存在形式！第22页23三、生物界层次三、生物界层次 biosphere organismsEcosystemscommunitiespopulationLivings and non-livinglivings生物圈到个体生物圈到个体第23页24CellsTissuesMolecules Organelles器官系统到分子器官系统到分子 Organs and organ systems第24页25o生物界结构层次生物界结构层次细胞器细胞器组织组织器官器官系统系统种群种群群落群落生物大分子生物大分子细胞细胞个体个体生态系统生态系统生物圈生物圈第25页26四、生物界分类阶元和界划分四、生物界分类阶元和界划分生生物物物物种种数数量量很很大大，已已知知约约有有200200万万种种，算算上上已已经经绝绝灭灭生生物物（15001500万万种种），最最少少有有17001700万种。万种。第26页271.双名法双名法(binomial nomendature)瑞典植物学家林奈（Linnaeus）1735 出版自然系统制订了双名法。“双名法”相关要求:1、关于学名：要求每一个物种都应有一个学名（Scinece name)；2、关于“双名”：学名由两个拉丁字或拉丁化文字组成：学名=属名+种名；3、属名用主格单数名词，首字母大写；种名首字母不需大写，用形容词或名词；4、学名之后，应附加当初定名人姓氏；5、亚种学名命名法：三名法。即：学名=属名+种本名+亚种名 黑斑肥螈黑斑肥螈 Pachytriton brevipesPachytriton brevipes(Sauvage)(Sauvage)弓头鲸弓头鲸 Balaena mysticetusBalaena mysticetus(Linnaeus)(Linnaeus)第27页282.分类阶元分类阶元界（界（Kingdom)门（门（Phylum)亚门（亚门（Subphylum)总纲（总纲（Superclass)纲（纲（Class)亚纲（亚纲（Subclass)总目（总目（Superorder)目（目（Order)亚目（亚目（Suborder)总科（总科（Superfamily)科（科（Family)亚科（亚科（Subfamily)属（属（Genus)亚属（亚属（Subgenus)种（种（Species)亚种（亚种（Subspecies)第28页29第29页30又如:小家鼠Mus musculus 动物界 Animal 脊索动物门 Chordata 脊椎动物亚门 Vertebrata 哺乳纲 Mammalia 啮齿目 Rodentia 鼠科 Muridae 小家鼠属 Mus 小家鼠 M.musculus第30页313.五界系统五界系统1760 Linnaeus 动物界动物界 植物界植物界1886 Haeckel 原生生物界原生生物界 植物界植物界 动物界动物界原核生物界（原核生物界（Monera）原生生物界（原生生物界（Protisia）真菌界（真菌界（Fungi）植物界（植物界（Plantae）动物界（动物界（Animalia）1967 Whittaker第31页32第32页33 最早生物最早生物 动物动物 真菌真菌 植物植物 原生原生 原核原核无核无核有核有核单细胞单细胞多细胞多细胞光合光合异养异养吸收吸收摄食摄食第33页344.三个域（三个域（domain）真细菌域（Bacteria）古细菌域（Archaea）真核生物域（Eakarya）组成原核生物组成真核生物，包含原生生物界、植物界、真菌界、动物界。第34页35第35页36五、生物和它环境五、生物和它环境o生态系统（ecosystem）：在一定空间中生物成份和非生物成份经过不停物质循环和能量流动而组成相互依赖而又相互制约统一整体。n生产者（producer）n消费者（consumer）n分解者（decomposer）n食物链（food chain）n食物网（food web）o生态系统两大功效：物质循环和能量流动第36页37第37页38六、生物界多样性与统一性六、生物界多样性与统一性生物多样性生物多样性包含地球上全部植物、动物、微生物和它们拥有基因以及由这些生物和环境组成生态系统。生物多样性是地球上40亿年生物进化留下来宝贵财富，是人类赖以生存和发展基础。生物多样性遗传多样性：形态各异物种多样性：种类繁多生态系统多样性：分布广泛第38页40第40页41第41页42第42页43生物多样性条约(CBD)o1992年6月，150多个国家首脑在巴西里约热内卢召开全球首脑会议上签定，至今，这一条约已经得到189个国家认同和加盟，从而使之成为至今为止范围最广环境条约。o生物多样性条约宗旨-生物多样性保护、生物资源可连续性利用，以及基因资源既得利益平等分享。1993年12月29日生物多样性条约作为野生生物保护新框架生效,1994年12月19日,联合国大会宣告12月29日为“国际生物多样性日”。第43页44人们关于生物统一性认识，先后因为细胞发觉和分子生物学发展，提到一个又一个高度。1.全部生物体是由一个或多个细胞组成；2.细胞是全部生物体结构和功效单位；3.全部细胞都是由预先存在细胞经过分裂产生。细胞学说第44页45DNA-RNA-蛋白质遗传系统是生物界统一基础中心法则第45页46七、生物学惯用研究方法七、生物学惯用研究方法1.科学观察（科学观察（observation）生物学是一个直观性学科，观察是从客观世界生物学是一个直观性学科，观察是从客观世界中得到第一手资料最基本方法。中得到第一手资料最基本方法。o开始感觉器官进行，以后有了显微镜。开始感觉器官进行，以后有了显微镜。o观察需要有科学知识。观察需要有科学知识。o观察切不可为原有知识所束缚。观察切不可为原有知识所束缚。第46页472.假说（假说（hypothese）和检验（）和检验（test）假说必须是能够验证，这是科学试验主要标假说必须是能够验证，这是科学试验主要标准，试验不但意味着某种准确操作，而且是准，试验不但意味着某种准确操作，而且是一个思索形式。一个思索形式。假说假说学说学说定律定律依据事实提出假说，假说推导出一个能够用依据事实提出假说，假说推导出一个能够用试验加以检验预测，然后实施这个试验来加试验加以检验预测，然后实施这个试验来加以验证。以验证。孟德尔孟德尔第一定律第一定律第47页483.模型试验模型试验假如因为种种原因，直接用研究对象（原型）进行假如因为种种原因，直接用研究对象（原型）进行试验非常困难，或者简直不可能时，可用模型代替试验非常困难，或者简直不可能时，可用模型代替研究对象来进行试验。模型可是物质形式或思维形研究对象来进行试验。模型可是物质形式或思维形式。式。o动物模型动物模型：代替人体进行试验。：代替人体进行试验。o抽象模型抽象模型：计算机模拟，数学模型。：计算机模拟，数学模型。用模型研究在时间上极为遥远事件。用模型研究在时间上极为遥远事件。机械和电子模型对动物功效进行模拟试验机械和电子模型对动物功效进行模拟试验仿生学仿生学 红外探测仪红外探测仪第48页49八、生物学分科八、生物学分科1.研究对象研究对象:植物学、动物学、藻类学、微生物学、昆虫学、鸟类植物学、动物学、藻类学、微生物学、昆虫学、鸟类学、鱼类学等学、鱼类学等2.结构、机能以及各种生命过程结构、机能以及各种生命过程:解剖学、组织学、细胞学、生理学、遗传学、胚胎学、解剖学、组织学、细胞学、生理学、遗传学、胚胎学、生态学生态学3.从微观到宏观不一样层次从微观到宏观不一样层次:分子生物学、细胞生物学、种群生物学分子生物学、细胞生物学、种群生物学4.与其它学科交叉与其它学科交叉:生物化学、生物物理学、生物数学、仿生学等生物化学、生物物理学、生物数学、仿生学等第49页50第50页51九、生物学历史发展简况九、生物学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）试验生物学阶段（19世纪中到20世纪中）创造生物学阶段（20世纪中叶以后）第51页52试验生物学阶段巴斯德在试验室里巴斯德在试验室里曲颈瓶试验证实曲颈瓶试验证实“种质论种质论”批驳批驳“腐生论腐生论”不洁衣物会自生蚤虱，污秽死水会自生蚊蚋，肮脏垃圾会自生虫蚁，粪便和腐败尸体会自生蝇蛆。第52页53创造生物学阶段基因工程基因工程第53页54二十世纪生物科学发展o分子生物学：分子生物学：1953年年Watson、Crick提提出出DNA分子双螺旋结构。分子双螺旋结构。oDNA重组：重组：1973年美国斯坦福大学教授年美国斯坦福大学教授Cohn、加州大学教授、加州大学教授Boyer几乎同时完成几乎同时完成DNA体外重组。体外重组。o体细胞克隆：体细胞克隆：1997年苏格兰生物学家年苏格兰生物学家Wilmut完成了首例哺乳动物绵羊完成了首例哺乳动物绵羊“多莉多莉”克隆。克隆。o人类全基因组：年中、美、英、法、德、日人类全基因组：年中、美、英、法、德、日六国科学家完成人类全基因组测序。六国科学家完成人类全基因组测序。第54页56生命科学发展趋向：n（1）学科精细化同时学科相互交叉、渗透、相辅及综合：50年代核技术年代；60年代空间技术年代；70年代电子技术年代；80年代生物技术年代；90年代生物高科技年代；二十一世纪生物世纪n（2）学科宏观化：环境生态学引发极大关注，生态问题是直接关系人类存亡问题。n（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）。第56页57二十一世纪是生命科学世纪生物技术革命生物技术革命生物技术革命生物技术革命二十一二十一二十一二十一世纪世纪世纪世纪 创造生命创造生命创造生命创造生命 ！人类文明发展三次技术革命：人类文明发展三次技术革命：工业革命工业革命工业革命工业革命 1919世纪世纪世纪世纪 解放双手解放双手解放双手解放双手信息革命信息革命信息革命信息革命 2020世纪世纪世纪世纪 解放大脑解放大脑解放大脑解放大脑第57页58十、生物学与当代社会生活关系十、生物学与当代社会生活关系为何要为何要学习生物学？学习生物学？o（一）世界面临很多重大问题,处理这些问题需要生物学知识技术人口膨胀；人口膨胀；粮食短缺；粮食短缺；疾病危害；疾病危害；环境污染；环境污染；能源危机；能源危机；资源匮乏；资源匮乏；生态平衡破坏；生态平衡破坏；生物物种大量消亡。生物物种大量消亡。第58页59利用航天技术育种第59页60疾病危害o基因治疗取得初步成功血友病等o单抗药品“生物导弹”治疗肿瘤疾病、本身免疫疾病。o干细胞治疗疾病展示诱人前景。第60页61能源危机o矿物能源（石油、煤）必将枯竭，生物能源已在开发之中。o替换能源：一个20米直径水池年产4吨藻类，加工后可得相当于3000 升柴油燃料。一英亩三角大戟可生产相当于 50 吨石油燃料。o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)、石油草、沼气 o微生物：提升石油开采量。第61页62 资 源 矿物能源（石油、煤）必将枯竭，生物能源已在开发之中。很多不起眼生物，很可能就是药品、材料等宝贵资源。图为墨西哥荒原中仙人掌类植物。第62页63 一个20米直径水池年产 4 吨藻类，加工后可得相当于3000 升柴油燃料。一英亩三角大戟可生产相当于 50 吨石油燃料。图为生长在淡水和海水中一个硅藻第63页64生物学与当代社会生活关系生物学与当代社会生活关系为何要学习为何要学习生物学？生物学？o（二）生命科学充满未解之谜“猛犸之谜”“恐龙灭绝之谜”龟鳖家族长寿之谜？第64页65生物学与当代社会生活关系生物学与当代社会生活关系为何要学习为何要学习生物学？生物学？o(三)能够使我们更加好地认识我们自己生物学家：大脑 /癌症 /光合作用 生物技术企业：基因药品 /作物新品种 理工科学生：/专业/生物芯片/火星/纳米材料 社会科学教授：/社会伦理 法律/生物技术和人类社会关系 人：认识自己/DNA克隆 保护生物多样性o(四)生物学与哲学：帮助形成正确方法论、世界观、人生观。第65页66生命有形 梦想无限 生命科学发展需要您参加！第66页67您参加，生命科学将愈加辉煌！第67页70本章关键点o名词：生物圈(biosphere)、新陈代谢(metabolism)、耗散结构(dissipative structure)、稳态(homeostasis)、应激性(irritability)o生物基本特征；o生物界层次；o生物命名双名法；o生物分类阶元，五界分类系统及三个域；o生物多样性与统一性。第70页