复旦大学现代生物科学导论名词解释.ppt

2020 3 26 1 2020 3 26 现代生物科学导论名词解释 2020 3 26 2 2020 3 26 糖酵解 细胞呼吸的第一阶段 将1分子葡萄糖降解为2分子丙酮酸并净产生2分子NADH和2分子ATP的一系列反应 氧化磷酸化 指通过一系列的氧化还原反应 将高能电子从NADH和FADH2最终传递给分子氧 同时随着电子能量水平的逐步下降 高能电子所释放的能量就通过磷酸化途径储存到ATP分子中 化学渗透学说 当线粒体内膜上的呼吸链进行电子传递时 线粒体基质中的H 被转移到线粒体内外膜之间 造成跨膜的质子梯度 质子顺梯度通过ATP合成酶返回到线粒体的基质中时ATP合成酶利用释放的能量将ADP磷酸化成ATP的过程 卡尔文循环 即光合作用中的暗反应 是一种不断消耗光反应生成的ATP和NADPH并固定CO2形成葡萄糖的循环反应 由美国科学家Calvin首次发现 故称Calvin循环 环式光和磷酸化 叶绿素中被激发的电子传递途径形成环状 活化能 用于克服能障 启动反应进行所需要的能量即活化能 能障 化学反应启动的能量障碍 在新的化学键形成之前 存在着必须首先断开的键 此即能障 反馈抑制 通过生化反应的终端产物来抑制催化酶的活性的机制 2020 3 26 3 2020 3 26 中心法则 同源染色体 一条来自父本 一条来自母本 形态大小相同 减数分裂前期相互配对的染色体 转录 以DNA分子为模板 按照碱基互补的原则 合成一条单链RNA 细胞中DNA分子携带的遗传信息被转移到RNA分子中的这一过程称为转录 半保留复制 DNA的两条单链分别作为模板复制与之互补的单链 同义突变 沉默突变 不改变氨基酸顺序的碱基替换 错义突变 使氨基酸密码子发生置换的碱基突变 无义突变 终止突变 产生终止密码的突变 使翻译提前终止 产生残缺蛋白质 连读突变 终止密码变为有义密码 产生延伸的多肽链 移码突变 改变原有密码子读框 产生氨基酸顺序变异的多肽 自由组合定律 在配子形成时各对等位基因彼此分开后 非等位基因自由地组合到配子中 2020 3 26 4 2020 3 26 减数分裂 减数分裂是在染色质复制1次之后 要经过两次核分裂 结果子细胞所含的染色体数比亲代细胞减少了一半 故称为减数分裂 内膜系统 包括细胞内由膜包被的细胞器或片层结构 包括内质网 高尔基体 溶酶体和分泌泡等 流动膜蛋白结构 流动镶嵌模型 1 脂双层形成框架 2 蛋白质镶嵌其中 膜内外不对称 3 脂类和蛋白质的相对流动性 双名法 物种的拉丁文学名 由属名和种加词构成 是由林奈确定的生物命名法 林奈双名法的缺点 不考虑进化关系 经常会有命名变化 同功器官 两种动物身体上功用相同 形状相似 但来源和基本结构完全不同的器官 同源器官 不同动物的器官 功用不同 形状相异 但来源和基本结构却相同 原始 合作 彼此有利 分开能独立生活 生态系统 在一定空间中共同栖居着的所有生物与其环境之间通过不断进行物质循环和能量流动而形成的生态学功能单位 2020 3 26 5 2020 3 26 种群 在一定的时空内 能自由交配并能繁殖后代的同种个体的总合 是物种存在的基本单位 也是物种繁殖的基本单位 物种 生物的种是具有一定形态特征和生理特性以及一定自然分布区的生物类群 外表相似 无生殖隔离 种既是生物分类的单元 又是遗传单元和生态单元 生物多样性 是生物及其环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的综合 包括动物 植物 微生物和它们所拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统 包括4个层次 即物种 遗传 生态系统 景观多样性 群落演替 生物群落总是随着时间的推移而发生一系列的变化 不断由新的物种组合取代旧的物种组合 群落类型不断更新 这种按一定顺序出现新旧更替的现象称为群落演替 静息电位 神经元静息状态下膜内外的电位差称为静息膜电位 动作电位 由于神经冲动造成的膜电位周期性变化 即膜电位由外正内负到外负内正 再到外正内负的过程 2020 3 26 6 2020 3 26 阈刺激 引起有机体反应的最小刺激称为阈值 小于阈值的刺激 机体不发生反应 全或无定理 当一个阈上刺激到达神经元 不论它的强度如何 一律引起同样的全力发放 而阈下的刺激有机体不发生 无 反应 神经元 即神经细胞 突触 轴突与树突 或胞体 的接点叫突触 是神经元与神经元之间 或神经元与效应细胞之间的一种特化的细胞连接 半变态 它们在水中产卵 幼虫即在水中生活 幼虫称稚虫 其形态和成虫有很大差别 幼体在各个方面与成虫有明显的分化现象 如蜻蜓 完全变态 发育经过卵 幼虫 蛹 成虫四个时期 生活习性往往不同 渐变态 经历若虫期 若虫的生活习性和成虫一样 形态和成虫也相似 只是翅未长成 生殖器官未成熟 若虫蜕皮几次 翅生成 即为成虫 孤雌生殖 单性生殖 由雌体产生的雌性配子或卵细胞不经过受精 单独发育成子代的生殖方式 细胞全能性 体细胞具有发育成完整个体的潜能 2020 3 26 7 2020 3 26 限制性内切酶 是一类在原核生物中发现的可以识别特定的DNA碱基顺序并将其切开的酶 I型限制性内切酶 可催化宿主DNA的甲基化 不产生确定的限制片段和明确的条带 II型限制性内切酶 产生确定的限制片段和条带 因此是三类限制性内切酶中唯一用于DNA分析和克隆的酶 III型限制性内切酶 要求识别位点是反向重复序列 全能干细胞 具有能够发育成为各种组织器官和完整个体潜能的细胞 干细胞 是指可以自我更新并可分化的未分化细胞 胚胎干细胞 当受精卵分裂发育成囊胚时 内层细胞团的细胞即为胚胎干细胞 具有全能性 能分化出成体动物的所有组织和器官 操纵子 是原核生物基因表达和调控的一个完整单元 其中包括调节基因 启动子 操纵基因 结构基因 双受精 被子植物受精过程中 两个精核中一个与卵核融合形成合子 另一个与极核形成胚乳 作为发育时的养料 是被子植物有性生殖特有的现象 2020 3 26 8 2020 3 26 细胞骨架 指真核细胞中的蛋白质纤维网状结构 包括微管 微丝和间丝三类 广义的还包括核骨架 核纤层和细胞外基质 形成贯穿于细胞核 细胞质和细胞外的一体化网状结构 无性繁殖 是指不经生殖细胞结合的受精过程 由母体的一部分直接产生子代的繁殖方法 优点 有利于保持亲本的优良性状 不经过胚胎发育阶段 生长发育的过程较短 有利于种族的繁衍 营养繁殖 营养体的一部分从母体中分离直接形成新的个体的一种繁殖方式 有性生殖 是由两个性细胞或配子 包括精子和卵子 的结合而形成一个新个体 优点 从两个不同的亲本细胞获得的遗传特性比较丰富 变异性也大 丰富的遗传性 使后代具有更适应外界环境的能力 表变态 一些原始的无翅昆虫 如生活于书籍 衣服以及墙壁中的衣鱼 卵一孵化出来就有成虫的形态 只是比成虫小 至成虫时期还要继续蜕皮 或称为无变态 预成论 认为有机体的发育是预先存在于生殖细胞中的 小体 长大的结果 并没有什么新的东西形成 渐成论 认为胚胎中并不存在预先形成的组织和器官 也无 小体 存在 发育永远是通过当时还不存在的新的部分的形成 从简单到复杂 2020 3 26 9 重演律 海克尔 个体发生就是系统发生的短暂而迅速的重演 愈伤组织 植物体的局部受创伤刺激 在其伤口表面新生的组织 激素 是由内分泌细胞产生的具有高度生物活性的有机化学物质 也称第一信使 它经血液或组织间液转运或扩散 作用于特定的器官 组织 细胞 精细调节机体的新陈代谢 自养生物 利用外界的太阳能或其它热能将CO2生成为有机化合物的生物 包括所有植物和某些细菌 异养生物 自身不能利用外界的太阳能或其它热能将CO2合成为有机化合物 只能利用现成有机化合物作为能量来源的生物 包括所有动物和真菌 绝大多数细菌和病毒 新陈代谢 生物体内物质与能量的转换过程统称为新陈代谢 涉及物质的同化与异化 合成与分解 能量的捕获与释放 涌现 生物世界每出现一个较高层次的结构都会产生一些新的特征 这些特征产生于较低层次组成元素之间的互作 涌现特征的特点是 它由部分组成 又不等于部分相加 疏水作用 非极性基团有一种相互作用 以尽量减少与极性水接触的表面积的趋势 2020 3 26 10 生物膜的不对称性 膜的不对称性的表现在蛋白质 脂和糖等种类与数量上分布的不对称性 不对称导致膜两侧电荷数量 流动性和方向性等的差异 这保证了膜内外物质交流与信息传递等重要生物反应的正确方向性 是细胞生命活动高度有序性的确实保证 焓 化学反应中反应物或产物总的化学键能称为焓 自由能 在恒定温度和压力条件下可以做功的能量 熵 是指系统所处无序状态度量 平衡态 系统与外界的一切不平衡势能均不存在 系统内的各点参量是均匀一致的 尤其各点温度是一致的 另外系统与外界不伴随熵流 非平衡态 系统是开放的 远离平衡态 并与外界不断发生能量交换 即有负熵输入 系统可从无序变为有序 耗散结构 一个远离平衡态的开放系统 无论是力学的 物理的 化学的 生物学的 还是社会的 经济的系统 如果不断地与外界交换物质和能量 在外界条件变化过渡到一定程度 系统内部某个参量变化过渡到一个临界值时 经过涨落系统可能发生突变 即非平衡相变或涌现 该系统由原来的混乱无序状态转变为一种在时间上 空间上或功能上的有序状态 2020 3 26 11 同化作用 合成物质并贮存能量的过程 异化作用 分解物质并释放能量的过程 光合作用 是绿色植物通过叶绿体 利用可见光中的光能 把二氧化碳和水合成为储存能量的糖类 通常指葡萄糖 并且释放出氧气的过程 光反应详细描述 PSII吸收光能 反应中心叶绿素P680中的电子被激发进入很高的能阶 并被初始电子受体捕获 随后从水分子中夺取电子 用于还原叶绿素 这一过程将水分子裂解成两个质子和一个氧原子 产生氧气 电子通过传递链 质体醌 质体蓝素 转移到PSI的P700色素分子 电子传递过程中势能下降伴随质子跨膜运动 PSI系统P700的电子 在PSI反应中心又一次受光能激发跃迁到一个高能阶 随后又通过电子传递链 铁氧还蛋白 伴随质子跨膜运动最终将电子交给NADP 并将其还原为NADPH 积累的质子在通过ATP合成酶从类囊体腔进入基质时势能降低 ATP合成酶将质子降低的势能转变为化学能 产生ATP 光呼吸 在二磷酸核酮糖羧化酶的氧化酶活性作用下将1 5 二磷酸核酮糖分解为3 磷酸甘油酸和2 磷酸乙醇酸 随后2 磷酸乙醇酸又进入氧化分解产生CO2的过程 2020 3 26 12 C4途径 在叶肉细胞中 在磷酸烯醇式丙酮酸碳羧化酶 对氧气不敏感 但对即使少量的二氧化碳敏感 催化作用下 二氧化碳被固定成草酰乙酸 随后变成苹果酸进入维管束鞘细胞 二氧化碳被脱羧酶释放进入卡尔文循环 CAM途径 在时间上把C3途径和C4途径隔离开来 在相同的细胞内白天气孔关闭 进行C3途径 晚上气孔打开 进行C4途径 细胞周期 细胞从上一次分裂结束到下一次分裂完成所经历的一个有序过程 期间细胞遗传物质和其它内含物分配给子细胞 细胞周期检验点 G1 S检查点 决定细胞是否分裂 也是细胞外环境影响细胞周期的关键检查点 生长因子 营养 基因组完整调控 一旦开始 就不可逆 G2 M检查点 是否启动有丝分裂的检查点 主要监测DNA复制的完整性和准确性 纺锤体检查点 确保在分裂后期所有染色体正确连接到纺锤体上 方便向两极拉伸 MPF 有丝分裂促进因子 cyclin 细胞周期蛋白 调节亚单位 含量随细胞周期变化 多种 结合完成任务后会降解 Cdk 细胞周期蛋白依赖性激酶 催化亚单位 单独无活性 含量稳定 结合后 可以磷酸化多种蛋白质底物 启动事件 在细胞周期的不同阶段 不同的MPF活性不同 发挥作用 2020 3 26 13 基因座 控制特定性状的基因位于染色体上的特定位置 重组率 两个基因之间的区域发生交换的频率 假减数分裂 在减数分裂的第一次分裂中 染色体数目并没有变化 只是细胞质分成大小不等的两部分 大的那部分含有完整的细胞核 小的那部分只是一小团细胞质 减数分裂的第二次分裂 则是一次普通的有丝分裂 但细胞质进行不均等的分离 含细胞质多的那部分进一步发育成精子 含细胞质少的那部分逐渐退化 剂量补偿 使两份基因拷贝的个体与一份基因拷贝的个体在基因表达数量上保持一致的机制 哺乳动物细胞有一条X染色体失活 这就是剂量补偿 哪条X染色体失活是随机的 失活的染色体称为Barr小体 花猫的形成机制 连锁 同一染色体上的某些基因以及它们所控制的性状结合在一起进行传递的现象 2020 3 26 14 矽肺 二氧化硅尘粒 矽尘 吸入肺泡后被巨噬细胞吞噬 含有矽尘的吞噬小体与溶酶体合并成为次级溶酶体 二氧化硅的羟基与溶酶体膜的磷脂蛋白形成氢键 导致溶酶体崩解 细胞本身被破坏 矽尘释出 后又被其他巨噬细胞吞噬 如此反复进行 受损或已破坏的巨噬细胞释放 致纤维化因子 并激活成纤维细胞 导致胶原纤维沉积 肺组织纤维化 冈崎片段 DNA复制时后随链中间断合成的新链 遗传密码特点 1 通用 所有生物采用同一套密码字典 2 兼并 数个密码子编码同一个氨基酸 3 摇摆 密码子的第3个碱基可选择不同碱基配对 4 偏爱 摇摆密码子的使用频率不同 5 偏离 在不同场合同一密码子含义不同 6 扩展 现已发现第21 第22个氨基酸密码 移码翻译 在mRNA的某个密码子位置前移或后退一个碱基 改变码框的排列次序 使一个mRNA编码两个不同的蛋白质 链霉素 抑制翻译起始 原核生物 白喉毒素 抑制翻译移位阻断蛋白质合成 2020 3 26 15 基因的差异表达 同一个基因在不同的细胞中处于不同的活性状态 有不同的表达 正义链 即有义链 编码链 碱基顺序与mRNA相同 负义链 即无义链 模板链 碱基顺序与mRNA互补 反式因子 与基因上游区顺式因子结合的蛋白质又称为反式因子 绝大多数为转录因子 控制基因的转录起始 启动子 安装转录装置的平台 核心启动子的顺序为 TATA 为RNA多聚酶的结合提供平台 确定转录的方向 规定转录起始点 增强子 距离转录起始点较远的但与转录激活有关的DNA顺序 转录激活因子与增强子顺序结合 DNA弯曲使转录激活因子与启动子接触并促成其它转录因子与RNA多聚酶在启动子处组装 最终形成转录因子复合物 顺式元件 真核生物的增强子由许多可以和转录调控蛋白特异结合的短DNA序列组成 通常称为顺式元件 鹅膏蕈碱 转录的抑制剂 真核生物核基因有效 2020 3 26 16 大肠杆菌乳糖操纵子 详细 1 乳糖操纵子 LAC操纵子 包括启动子 操纵基因 结构基因 含Z Y及A三个结构基因 分别编码 半乳糖苷酶 透酶 乙酰基转移酶 组成 上游还有调控基因 可以产生阻遏蛋白 2 阻遏蛋白可以与操作基因结合抑制乳糖操纵子的转录 3 当培养基中含有葡萄糖时 阻遏蛋白与LAC操纵子中的操纵基因结合 阻止转录 当培养基中无葡萄糖而含有乳糖时 乳糖与阻遏蛋白结合 解除抑制 基因转录 转换 碱基代换 点突变 的一种形式 一种嘌呤 嘧啶 转变为另一种嘌呤 嘧啶 颠换 一种嘧啶转变为另一种嘌呤 或者相反 原癌基因 细胞中具有正常功能 但在其突变或增强表达时能促进细胞分裂并有致癌作用的基因 良性肿瘤 一般生长缓慢 生长方式大多为膨胀性生长 有包膜 与周围正常组织分界清楚 恶性肿瘤 大都生长较快 一般无包膜 边界不清 肿块固定 与周围组织粘连而不能移动 2020 3 26 17 克隆 通过无性方式产生遗传组成相同的后代 DNA 细胞 个体 DNA克隆载体的必需部件 1 DNA复制起始点2 克隆载体选择标记 1 质粒选择标记 这类标记可使质粒DNA在选择压力下保留在细胞中 如大肠杆菌克隆载体中的抗卡那霉素基因或抗氨卞青霉素基因 2 插入子选择标记 根据筛选标记的表型可以判断外源DNA是否已插入到克隆载体中 3 多克隆位点 由一段特别的碱基顺序组成 它们可以由不同的限制酶切开 便于不同顺序的外源DNA整合到载体中 含有相同接头的外源DNA可通过互补接头插入到载体的多克隆位点中 穿梭载体 含有广宿主复制起始点 可在多种宿主菌中复制的克隆载体 DNA变性 解链 在高于95 或酸碱条件 下 DNA两条双链彼此分开形成单链 DNA复性 当温度下降到70 或75 以下时 两条单链又会按碱基互补配对的原则重新形成双链 当两条同源DNA分子的碱基顺序具有80 以上的一致性时 这两条同源DNA的单链在65 条件下能形成杂交双链 分子遗传学实验中常用这种方法筛选含有目标基因的阳性克隆 2020 3 26 18 Southern杂交 northern杂交 采用分子杂交的方法检测样品中是否含有顺序一致的核酸分子 如果检测的对象是DNA 这种杂交称为Southern杂交 如果检测的对象是RNA分子 这种杂交称为northern杂交 DNA探针 一段用来检测或鉴定目标DNA是否具有同源或相同顺序的DNA分子 基因文库 一组插入到克隆载体中足以覆盖基因组所有基因的DNA片段 可进行复制与扩增 cDNA文库 将cDNA 从特定组织中分离纯化mRNA 然后利用逆转录酶合成与mRNA分子互补的DNA 这个互补的DNA就是cDNA 只含外显子顺序 没有内含子顺序 插入到载体中获得的克隆群体 PCR 全称为多聚酶链式反应 系指一种在体外通过酶的催化反应扩增DNA分子的技术 DNA在高温下变性 然后与扩增引物复性并在DNA多聚酶的作用下进行DNA复制 这一过程可在试管中反复进行 每扩增一次 DNA分子的数量增加一倍 生物技术 有时也称生物工程 是指人们以现代生命科学为基础 结合其他基础科学的原理 采用先进的科学技术手段 按照预先的设计改造生物体或加工生物原料 为人类生产出所需产品或达到某种目的 2020 3 26 19 农杆菌介导的基因转移 1 植物受伤 伤口分泌酚类物质 2 酚类物质吸引农杆菌趋向伤口 3 农杆菌接触细胞 将T DNA 转移DNA 切离 4 T DNA通过跨膜隧道进入细胞质 并穿过核膜进入细胞核 5 进入细胞核的T DNA整合到宿主细胞的染色体上 并表达 基因治疗 是一种分子遗传学技术 系指将外源的正常基因导入靶细胞 以纠正或补偿因基因缺陷和基因异常引起的遗传疾病 三大要素 基因转移系统 基因表达调控 治疗相关基因 枪炮 基因转移系统 弹药 基因 蛋白质工程 利用重组DNA技术对目的基因进行改造 生产具有更高活性 疗效和产率的蛋白质产品 发酵工程 利用微生物代谢产生的中间产物采用工业化的方法大规模生产特定化合物的方法 如酿酒 制药 细胞工程 某些特定的化合物只有特别的细胞类型才能生产 可通过组织培养获得大量细胞 从中提取所需化合物 如螺旋藻生产 胡萝卜素 组织培养生产紫杉醇等 五界分类法 美国魏泰克提出 原核生物界 原生生物界 真菌界 植物界 动物界 2020 3 26 20 三域分类法 三主干学说 古细菌域 细菌域 真核生物域 分类学的研究方法 1 形态学方法 形态特征2 细胞学方法 细胞学特征 较多的是核型分析3 生化方法 蛋白电泳4 免疫学方法 抗原抗体反应5 分子生物学方法 氨基酸序列或DNA序列病毒粒 又称病毒粒子 病毒颗粒或病毒体 专指成熟的或结构完整 有感染性的病毒个体 病毒 包膜病毒 1 结构 见附图1 2 大小 测量单位为纳米 150nm大型病毒 最大300nm 3 外形 球形 廿面体对称 杆形 螺旋对称 蝌蚪形 复合对称 4 复制 吸附 病毒附着于细胞表面 侵入 脱壳 将病毒基因组从衣壳中释放出来 生物合成 病毒基因组的复制与表达 装配 新合成的病毒核酸与结构蛋白在感染细胞内组合成病毒颗粒 成熟 核酸进一步被修饰 病毒蛋白亚单位以最佳物理方式形成衣壳以及包膜的获得 释放 5 引起疾病的特点 传播性强 病死率高 持续感染 肿瘤的形成关系 2020 3 26 21 干扰素 细胞感染了病毒后 释放的一种糖蛋白 干扰素和周围健康细胞的表面受体结合而使这些细胞具有了抵制病毒入侵的能力 同时干扰素还促使体内的杀伤细胞 淋巴细胞等 活化 而有能力杀伤感染了病毒的细胞 类病毒 没有蛋白质外壳 它只是一个由300多个核苷酸构成的单链环状或线状RNA分子 朊病毒 只含蛋白质而无核酸的分子 真细菌 包括蓝细菌和各种除古细菌以外的其他原核生物 古细菌 包括三类 即产甲烷菌 厌氧 有机碳源 极端嗜盐菌 光合作用 极端嗜热菌 化能自养 所有的细胞壁不含肽聚糖 细菌相关 1 形态来分类 球菌 最多 杆菌 螺旋菌 最少 2 结构 基本结构 细胞壁 细胞膜 细胞质 核质体 质粒 没有内含子 间体 细菌质膜向内褶皱形成的囊状结构 常见于革兰氏阳性菌 扩大表面积 提高代谢速率 类似线粒体 特殊结构 荚膜 非必需 鞭毛 菌毛 阴性菌多 致病性 性纤毛 毒性 耐药性的传递 芽胞 包裹着基因组和部分细胞质 恶劣环境 耐热 杀灭 高压蒸汽灭菌法 121 10min 芽胞不是繁殖体而是处于代谢相对停止的休眠体 3 繁殖 二分裂 4 分类 革兰氏阳性菌 革兰氏阴性菌 步骤 涂片固定 结晶紫初染1min 碘液媒染1min 与结晶紫形成脂溶性大分子 95 乙醇脱色0 5min 番红复染1min 结果 革兰氏阳性菌 紫色 革兰氏阴性菌 红色 原因 阳性菌细胞壁中有肽聚糖 N 乙酰葡糖胺 N 乙酰胞壁酸 短肽链 阴性菌有很多脂类物质 2020 3 26 22 菌落 指微生物细胞在一定条件下 在固体培养基表面形成的肉眼可见的微生物群体 菌苔 大量细菌的菌落联成一片 放线菌 具有分枝状的丝状细胞和菌丝的一类细菌 腐生菌 固氮 抗生素 支原体 目前发现的最小 最简单的能独立生活的原核生物 没有细胞壁 细胞膜中胆固醇含量较多 肺炎支原体 立克次氏体 专性细胞内寄生的 极少数例外 原核生物 节肢动物为媒介 引起流行性斑疹伤寒 恙虫热 Q热 衣原体 专性活细胞内寄生的原核生物 沙眼衣原体 结眼膜病 原生生物营养方式 植物性营养 又称光合营养 如绿眼虫等 动物性营养 又称吞噬营养 如变形虫 草履虫等 渗透性营养 又称腐生营养 如孢子虫 疟原虫等 异形世代交替 孢子体和配子体之间差别很大 双核期 这是许多有性繁殖的真菌都经历的一个阶段 两个单倍体细胞在一个双核细胞内共存一段时间 直到它们融合成一个双倍体核 2020 3 26 23 菌丝体 许多菌丝连接在一起组成的营养体类型 子实体 气生菌丝体特化后形成的能产生有性或无性孢子的构造 地衣 是真菌和绿藻 或蓝细菌 的共生体 真菌依靠藻类取得所需营养物 藻类得到真菌的保护 细胞中的水分不致过度蒸发 菌根 是土壤中某些真菌与植物根系的共生体 菌根真菌从寄主植物中吸收糖类等有机物质作为自己的营养 帮助植物直接从土壤中输送磷 锌 铜等营养成分和水分到根部 另外 某些菌根具有合成生物活性物质的能力 不仅能促进植物良好生长 而且还能提高植物的抗病能力 植物的世代交替 孢子体世代和配子体世代 即无性世代和有性世代 交替出现 如附图2 原叶体 蕨类的一种绿色心形结构 小配子体 既产生雄配子也产生雌配子 孢子 是植物所产生的一种有繁衍或休眠作用的细胞 能直接发育成新个体 无性孢子大小相同 有性孢子大小有区别 分别称大孢子和小孢子 并发育成雌雄配子体 假体腔 又称原体腔或初生体腔 是胚胎期囊胚腔的残余 假体腔直接与体壁的肌肉层及消化管的内胚层相接触 无肠壁中胚层及体腔膜 真体腔 又称为次生体腔 中胚层被真体腔分隔成两部分 体腔外侧的构成体壁肌 司机体运动和其它活动 在体腔内侧的构成肠壁肌 司消化管的蠕动 2020 3 26 24 同律分节 环节动物的身体由许多形态相似的体节构成 附肢 体腔 肌肉 肾管等器官在每个体节重复出现 因此每个体节的外部和内部形态基本相同 称为同律分节 异律分节 体节进一步分化 各体节的形态结构发生明显差别 身体不同部位的体节完成不同功能 内脏器官也集中于一定体节中 称异律分节 昆虫 头部趋于感觉和摄食 胸部是运动的中心 腹部是营养和生殖的中心 混合体腔 节肢动物的初生体腔和次生体腔同时存在 但次生体腔退化 仅残留下排泄器官和生殖器官的内腔 围心腔壁消失 与初生体腔相混合 原口动物 后口动物 原口动物指胚胎时期的原口 后来成为成体的口 而对于后口动物而言 其胚胎时期的原口 后来成为成体的肛门或封闭了 不形成口 它们的口是在原肠胚后期 与原口相反的另一端 由外胚层内陷而成 脊索 动物身体背部支持体轴的一条棒状 柔软的 富有弹性的结缔组织结构 位于消化管背面 神经管的腹面 具弹性 不分节 结缔组织 支持 运动杠杆作用 胚胎发育时诱导神经管形成 组织系统 一个植物整体上 或一个器官上的一种组织 或几种组织在结构和功能上组成一个单位 称为组织系统 植物的三大组织系统 皮组织系统 表皮 周皮 维管组织系统 木质部 韧皮部 基本组织系统 厚角组织 厚壁组织 薄壁组织 居间分生组织 在有些植物体中 已分化的成熟组织间夹杂着一些未分化的分生组织 例如禾本科植物节间基部和葱 韭菜叶基部 2020 3 26 25 厚角组织 主要成分为果胶质 能把纤维素粘合在一起 从而使组织具有柔韧性 生活的细胞 厚壁组织 死细胞 细胞壁具有次生加厚 并充填着木质素 有纤维和石细胞两种 周皮 当根 茎开始次生生长时产生的次生保护组织 由木栓形成层 木栓层和栓内层组成 侧根 是从中柱鞘细胞反复分裂 然后突破皮层和表皮形成的 根系对水分的吸收方式 1 质外体运输 即经过细胞壁的转运 2 共质体运输 即经过胞间连丝从原生质体到原生质体的转运 3 胞间转运 即通过液泡使水分从一个细胞转运到另一个细胞的方式 茎端分生组织及其功能 原表皮 形成表皮 原形成层 形成维管柱 基本分生组织 形成皮层和髓 蒸腾流 内聚力 张力学说 植物体内水分沿着导管上升的动力主要是蒸腾拉力 水势 水分子强大的内聚力 压力流动学说 源 库 在源处 同化作用产生有机物 水势降低 压力势增大 库处同化物源源不断地被运走 有较低的压力势和较大的水势 含水泡状细胞 叶表皮结构含有一些大型的含水泡状细胞 液泡大 较少或没有叶绿素 径向壁薄 外壁较厚 在横切面上呈扇形 这些细胞往往位于两个维管束之间的部位 一般认为泡状细胞与叶片的卷曲和开张有关 2020 3 26 26 七胞八核 成熟囊胚有一个卵细胞 二个助细胞 三个反足细胞 一个中央细胞 含2个极核 孢子体 生物个体可以产生行无性生殖的孢子 称为孢子体 孢子体由合子发育而来 这个阶段为孢子体世代 配子体 生物个体由于产生行有性生殖的配子 称为配子体 配子体通常由无性生殖的孢子发育而来 是单倍体 这个阶段为配子体世代 性别转变 1 在动物还没有充分长大时 它先做为一个雌性个体参与繁殖 当长大到足以赢得竞争优势时 便转变为雄性 以雄性个体参与繁殖 如黄鳝 原因 雄性动物之间存在激烈的配偶竞争 2 在动物还没有充分长大时 它先做为一个雄性个体参与繁殖 当它长大后便转变为雌性 以雌性个体参与繁殖 如双锯鱼 原因 生殖成功取决于雌鱼的产卵量 最大个体为雌鱼时对后代繁殖最有利 诱导性排卵 与无需性行为的周期性排卵不同 雌性 兔和猫 只在交配后排卵 这是LH分泌的反射刺激的结果 这一特性赋予了兔和猫极强的繁殖力 顶体的形成过程 顶体是由高尔基体形成的 精子细胞的高尔基体是由一系列的膜所组成 以后产生许多小液泡 它们彼此合成一个集合体 开始由一个或几个液泡扩大 并在液泡中出现一个小的致密体 称为顶体前颗粒 有时可同时发生几个液泡和几个颗粒 但最终合成一个大的液泡 内含一个大的颗粒 称为顶体颗粒 由于液泡失去液体 以致液泡的壁扩展于顶体颗粒之外以及核的前半部组成一双层膜状 称为精子的头帽 顶体颗粒往往变扁而附着在核的前端 这就是顶体 剩余的高尔基体逐渐退化 最后被分解 2020 3 26 27 高等动物发育机制 见附图3 镶嵌型发育 认为蛙胚是由能自我分化的各部分组织在一起形成的镶嵌体 每一部分的细胞接受一组特定的核决定子 并依据所接受的核决定子分化成相应的组织 调整型发育 认为分开的海胆胚胎裂球不是自我分化成胚胎的某一部分 而是通过调整发育成一个完整的有机体 电突触 化学突触特点 电突触 速度快 传导没有方向之分 对内 外环境变化敏感 化学突触 单向传递 有突触延搁 对内环境变化敏感 如缺氧 对某些药物敏感 如咖啡碱 茶碱 静息膜电位的形成 膜对Na K 的透性不同 Na 很难通过 K 易于通过 因而泵出的Na 很难重新过膜进入胞内 而泵入的K 却可以从膜漏出 细胞内K 从膜内向膜外扩散 而带负电荷的大分子有机物不随通透而外出 结果使膜内电位下降为负而膜外电位上升为正 形成外正内负的极化状态 2020 3 26 28 跳跃式传导 在郎飞节上发生的神经冲动是跳跃式的传导 即一个郎飞节出现的动作电位引起相邻郎飞节出现动作电位 这种跳跃式传导 加速传导的速度 节约能量 保障兴奋向同一方向传递的机制 神经冲动在神经纤维上是双向传导的 但是由于在动物体内 神经接受刺激的地方是神经末端 因而神经冲动只能朝一个方向传播 并且 更重要的是在神经纤维彼此接头的地方 突触 神经冲动是单向传导的 只有轴突可以分泌神经递质 只有树突具有受体 来自相反方向的冲动不能通过 因而神经冲动只能朝一个方向运行 视杆细胞 视锥细胞 视杆细胞 非黄斑区 弱光 晚上 视锥细胞 黄斑区 彩色 红 绿 蓝 近视 眼的折光能力过强或眼的前后径过长而使物体成像于视网膜之前 近点近移 看远物需要调节 看近物调节程度减少 凹透镜校正 远视 眼的折光能力过弱或眼的前后径过短 物体成像于视网膜之后 近点远移 看远物需要调节 看近物也需要调节 故眼容易疲劳 凸透镜校正 老视 晶状体弹性下降 眼调节能力减弱 近点远移 但看远物不需要调节 看近物需调节 凸透镜校正 散光 眼的角膜表面不是正球面 不同方位曲率半径不等 不同方向光线入眼后不能在视网膜上形成焦点 而是形成焦线感觉器官 柱面镜校正 2020 3 26 29 激素的化学本质 多肽 多数激素 下丘脑分泌的肽类激素 胰岛素 抗利尿激素 胺 肾上腺素 去甲肾上腺素 多巴胺 甲状腺激素 类固醇类 肾上腺皮质激素 性激素 糖蛋白 促卵泡激素和黄体化激素 生长激素的促代谢作用 1 促进蛋白质的合成和脂肪的分解 2 升高血糖 生长激素和催乳素结构相似 均通过具有酪氨酸激酶受体发挥作用 激素地位 下丘脑 内分泌系统和神经系统的中心 垂体 是身体内最复杂的内分泌腺 甲状腺 是人体最大的内分泌腺 甲状腺激素的生物学作用 1 调节新陈代谢 2 促进物质与能量代谢 3 促进生长和发育过程 4 提高神经 心脏兴奋性糖皮质激素的作用 1 促进糖异生 分解蛋白质和脂肪 和血糖升高 2 血细胞 3 抗炎症 抗过敏 4 胃黏膜屏障 5 应激作用 2020 3 26 30 肾上腺髓质激素的作用 1 心血管 去甲肾上腺素 外周血管收缩 血压升高 压力反射 心率减慢 心输出量降低肾上腺素 增强心脏的收缩力和加快心率扩张肝脏和骨骼肌血管 外周阻力下降 2 代谢 促进糖原分解 脂肪分解氧化 3 应急作用 警觉状态胰岛素分泌的调节 迷走神经促进 交感神经抑制 激素的作用机理 1 与膜受体结合 2 与胞内受体结合 包括所有的类固醇激素 甲状腺素及维生素A类等 内分泌系统的反馈调节 所有的激素均具有某种类型的反馈关系 激素与离子 甲状旁腺素和降钙素与钙离子 激素与代谢产物 胰岛素 胰升糖素与葡萄糖 激素与渗透压或细胞外容量 醛固酮 肾素与加压素 激素与激素 生长激素 胰岛素 胰升糖素 原始细胞必须具备的性质 1 有类似质膜的生物膜 2 有能完成自我复制和自发整合的生命大分子物质体系 3 具有内在的物质代谢 能量代谢和信息交流的基本性能 2020 3 26 31 微球学说 美国的福克斯实验室主张微球学说 认为有生物质 浓缩干燥的氨基酸 在水液环境内可以形成微小球状物 这种微球外周具有双层表面膜 能将它与环境隔离成为相对独立的小体系 这种微球可因内外变化而变形 增长 体积 一分为二 也能出芽 它们还能吸收物质 团聚体说 苏联的奥巴林实验室主张有生物质最先形成团聚小体 这种团聚小体大小不一 但有一定范围 形态类似球状菌 团聚小体类似简单的细胞 外表有双层膜 膜的大小形态因环境渗透压而变化 它能 选择吸收 某些物质 也能进行 分裂 能自发 出芽 RNA世界 原始细胞起源时 具有自我催化功能的RNA分子 具有携带遗传信息和执行蛋白质合成功能双重特征 RNA不仅能作为遗传信息的传递者 又能作为具有催化功能的酶 首先出现的关键分子是RNA 在进化过程中 RNA作为细胞遗传信息贮存者的功能转到DNA分子上 共生起源假说 认为原始的真核细胞的某些细胞器是吞噬了另一个细胞 或两者融合起来 实现共生的结果 但是它无法解释细胞核的起源 分化假说 膜进化假说 真核细胞器是由原生质膜内伸和核质再分配而同时形成的 原核生物到真核生物是渐进的 直接的进化过程 2020 3 26 32 大爆发现象 在进化过程中阶段性地出现物种或物种以上分类等级的生物类群快速大幅度辐射发生的现象 痕迹器官 动物身上往往保存着一些没有用处的器官 称为痕迹器官 分子钟 以分子进化速率恒定为前提 结合古生物学资料而建立的用于推论生命史上进化发生的时间 生物进化的证据 一 古生物学证据 化石二 生物地理学证据 三 比较解剖学的证据 亲缘关系比较近的物种之间尽管有时外部形态有很大的差别 却有共同的结构特征 亲缘关系比较远的物种之间尽管有时外部形态有十分相似 结构却有很大的差别 四 胚胎学的证据 重演律五 生物化学证据1 生命共同起源的物质基础 组成生命的元素和化合物大体是相同的 构成蛋白质的氨基酸都是L 型的 核酸的结构和三体密码也是一样的 所有细胞都利用ATP转化能量 2 亲缘远近与化学结构的关系 细胞色素C的组成差异大小与亲缘关系远近成正比 血红蛋白氨基酸的排列方式也是 六 细胞遗传学证据 染色体七 生理学的证据 用抗血清的沉淀多少可测定动物与人的亲缘远近 2020 3 26 33 拉马克学说 1 所有生物是进化来的 进化需要时间 2 复杂的生物是由简单的生物进化来的 3 物种之间是连续的 没有明确的界限 物种只有相对的稳定性 4 生物具有向上发展的本能趋向 5 生物为了适应环境而发生变异 6 获得性遗传 用进废退 达尔文自然选择学说 1 遗传2 变异 不定向3 繁殖过剩4 生存斗争 种内斗争 种间斗争 环境斗争5 适者生存 不同的个体在形态 生理等方面存在着不同的变异 有的变异使生物在斗争中生存下来 有的变异却使生物在斗争中不能生存 凡是生存下来的都具有适应性的变异 这就是适应性的起源 即适应性是在选择中累积而成的 物种起源 1859 现代达尔文主义 综合进化论 1 认为种群是生物进化的基本单位 进化机制的研究应当属于群体遗传学的研究范围 2 突变 基因重组 自然选择和地理隔离是物种进化和物种形成的机制 3 突变为新种的形成提供了原材料 但只有极少数的突变是有利的 可以作为进化的原材料 突变是否有利 随所处环境而异 突变形成了基因重组 新基因形成的新种通过自然选择能适应的个体保留下来 不能适应的淘汰掉 4 地理隔离的生物学意义在于阻止了遗传物质的交流 2020 3 26 34 生殖隔离 是指生物不能自由交配或交配后不能产生可育性后代的现象 生殖隔离涉及一系列生理和生态隔离机制 包括生境隔离 时间隔离 行为隔离 机械隔离 配子不亲和性 杂种不育 杂种衰退等 隔离机制 是指在遗传因素控制下形成的生物学特性 它减少或阻止分布区重叠的类群间或同地个体间进行杂交繁育 而地理隔离虽对隔离不同居群有作用 但不是隔离机制 在某些情况下 外在地理障碍仅是建成内在隔离机制的前提条件 中性学说 生物在分子水平上的进化不是由于自然选择作用于 有利 突变 而是在连续的突变压下选择中性或非常接近中性的突变 随机固定而成 几种进化学说的比较 见附图4 不同时期的人 1 早期猿人阶段 1470号人 2 晚期猿人阶段 北京猿人蓝田猿人元谋猿人 3 早期智人阶段尼安德特人马坝人 4 晚期智人阶段克罗马人山顶洞人 2020 3 26 35 生境 是指在一定时间内对生命有机体的生活 生长发育和繁殖以及对有机体的存活数量有影响的空间条件的总和 生态因子 环境中对生物生长 发育 生殖 行为有直接或间接影响的要素 是生物生存不可缺少的环境条件 包括非生物因子 土壤 气候 水 空气等 生物因子 生物之间的各种相互关系 趋同作用 指亲缘关系相当疏远的生物 由于长期生活在相同的环境之中 通过变异 选择和适应 在器官形态等方面出现很相似的现象 趋异适应 同一种生物生长在不同的环境条件下 可能会出现具有不同形态结构和不同生理特性的类型 这些特性的变异往往具有适应的性质 李比希最低因子定律 生物的生长取决于处在最小量状况的可利用资源的量 限制因子 生物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用 其中限制生物生存和繁殖的关键性因子就是限制因子 谢而福特耐受定理 生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限 贝格曼规律 内温动物在寒冷气候条件下体型趋向于大 在温暖气候条件下体型趋向于小 阿伦规律 内温动物身体的突出部分 如四肢 外耳 尾巴等 在气候寒冷的地方有变短的趋向 2020 3 26 36 r对策 在不稳定的环境中 如存在周期性的局部地区气候灾变的温带地区 种群数量被压低 并在那个环境中种群维持在负荷量K的水平以下 因此自然选择的作用是使种群的繁殖能力r朝着最高水平的方向发展 从而使数量在受到损失后迅速得以升高 这样一种能量分配的结果 突出了种群的增值能力特性 相应地也使其他特征与之相符 这种繁殖方式被称为r对策 r 选择种类具有使种群增长率最大化的特征 快速发育 小型成体 数量多而个体小的后代 高的繁殖能量分配和短的世代周期 K 对策 在稳定的环境条件下 如气候灾变比较罕见的地区 种群数量是在接近环境容纳量K的稳定环境中进化的 因而适应竞争 这种繁殖方式称为k 对策 具有使种群竞争能力最大化的特征 慢速发育 大型成体 数量少但体型大的后代 低繁殖能量分配和长的世代周期 种群的增长模型 1 指数型增长 2 逻辑斯谛增长 马尔萨斯人口学说 首先确定人类的最根本的自然属性和本能 即人类一要生存 二要繁衍 其次确定人类是自然界的一个组成部分 属于消费者的范畴 并且人口呈几何级数增长 而自然物质资源呈算术级数增长 这两种级数关系是其人口论的中心 最终确定人口的增长必须有一定的数量限制 马尔萨斯在控制人口增长方面提出了 积极抑制 与 道德抑制 的主张 互利共生 彼此有利 分开后不能生活 地衣 白蚁和鞭毛虫 偏利 对A有益 对B无影响 2020 3 26 37 优势种 群落中能有效利用能量流动和物质循环的 并对群落的结构和群落环境具有明显控制作用的植物物种 称作优势种 建群种 群落可以分层 优势层中的优势种 生态位 每一物种在生物群落的生态关系中所处的地位 竞争导致生态位分化 他感作用 一个物种产生某种对其它物种的生长 健康 行为起作用的化学物质 称他感物质 他感作用的化学物质可以分三大类 自利素 利他素和抑他素 顶极群落 是最稳定的群落阶段 其中各主要种群 如某种阔叶林 松或牧草等 的出生率和死亡率达到平衡 能量的输入与输出以及生产量和消耗量 如呼吸 也都达到了平衡 湖泊演替 原始岩石地区的初生演替 2020 3 26 38 生物多样性的价值 1 生物资源的直接价值 消耗性利用价值和生产性利用价值 生存与发展的物质基础 经济价值 含生态价值 战略资源国家安全 2 生物资源的间接价值非消耗性利用价值 稳定水文 保护土壤 维持环境的自然平衡选择价值存在价值我国生物多样性的特点 1 物种多样性高度丰富2 物种的特有性高3 生物区系起源古老4 经济物种异常丰富生物多样性受威胁的原因 1 生境的破坏 2 掠夺式的过度利用 3 环境污染保护生物多样性的途径 1 制定政策 开展科研 加强教育2 保护物种和生境的综合途径 保护物种最好通过保护栖息地来实现 3 迁地保护的途径 2020 3 26 39 硝化作用 将氨氧化为亚硝酸 进而氧化成硝酸 反硝化作用 将硝酸还原为氮气 而将葡萄糖氧化 食物链类型 捕食食物链 放牧食物链 植物 植食性动物 肉食性动物 既存在于水域环境 也存在于陆地环境 碎食食物链以碎食为基础 所谓碎食是指由高等植物的枯枝落叶等形成的 被其它生物利用后分解形成的碎屑 然后再被多种动物食用 寄生性食物链由宿主和寄生物构成的 以大型动物为基础 继之以小型动物 微型动物 细菌和病毒 后者与前者是寄生性关系 腐生性食物链以动 植物的遗体为基础 腐烂的动 植物遗体被土壤或水体中的微生物分解利用 后者与前者是腐生性的关系 十分之一 定律 生物量从绿色植物向食草动物 食肉动物等按食物链的顺序在不同营养级上转移时 有稳定的数量级比例关系 通常后一级生物量只等于或者小于前一级生物量的1 10 而其余9 10由于呼吸 排泄 消费者采食时的选择性等被消耗掉 林德曼把生态系统中能量的不同利用者之间存在的这种必然的定量关系 叫做 十分之一定律 生态平衡 是生态系统在一定时间内结构与功能的相对稳定状态 其物质和能量的输入 输出接近相等 外来干扰下 能通过自我调节 或人为控制 恢复原初稳定状态 当外来干扰超越生态系统的自我调节能力时 就不能恢复到原初状态 称之为生态失调 或生态平衡的破坏 附图1 病毒体结构模式图 壳粒 衣壳 核心 核样物 核衣壳 包膜 包膜病毒 刺突 2020 3 26 41 附图2 植物世代交替 附图3 高等动物发育机制 受精卵 卵裂 动物半球细胞分裂快 细胞小 细胞多 囊胚 具囊胚腔 原肠胚 动物半球细胞外包植物半球细胞内陷 幼体 组织 器官分化 系统形成 从卵膜中孵化或母体生出 成体 温度等外界因素 胚的发育 胚后发育 具原肠腔 内 外胚层 变态发育 中胚层 三个胚层 胚孔 2020 3 26 43 附图4 几种进化理论的比较 作业题 1 生命有哪些重要特征 答 1 细胞是生命的基本单位 2 生物体是由有序的细胞构成组织 器官 系统 3 生命具有生长发育和新陈代谢的特征 4 能够应对并适应外界刺激 保持内环境稳态 5 繁殖和进化2 为什么说水分子是偶极子 它有什么化学特性 答 1 水分子中电荷分布是不对称的 氢 氧的电负性不同而导致水分子一侧显正电性 另一侧显负电性 从而表现出电极性 因而它是一个典型的偶极子 2 水分子之间可建立弱作用力氢键 水中每一氧原子可与另两个水分子的氢原子形成两个氢键 氢键作用力很弱 常温下氢键常处于断开和重建的过程中 从而赋予水的流动性 由于水分子具有这一特性 它既可同蛋白质中的正电荷结合 也可同负电荷结合 蛋白质中每个氨基酸均可结合水分子 这也是蛋白质溶于水的原因 3 淀粉和纤维素在化学组成上有何异同 答 1 相同 均是由葡萄糖组成 分子式可以用分子组成为 C6H10O5 n表示 2 不同 n不同 一般纤维素要大一些 纤维素分子的一个结构单元含有三个醇羟基而淀粉分子结构有直链结构和支链结构两种 淀粉是由 葡萄糖组成的 而纤维素是由 葡萄糖组成 4 动物为何含有更多的脂肪 答 植物的生活方式是静止的 可由光合作用直接提供能源 因而以容易降解的淀粉作为能量的储存分子 动物以运动作为主要生活方式 需要消耗更多的能量 同时为了减少运动时体重的负担 需选择重量轻而比热高的有机分子 脂