生命科学导论课件

总论

L1什么是生命？

恩格斯：❽生命是蛋白体的存在方式，这个存在方式的基本因素在于和它周围的外部自然界的不断地新陈代谢，而且这种新陈代谢一停止，生命就随之

停止，生命及随之停止，结果便是蛋白质的分解。

物理学家薛定谓定义生命：生命依靠吸纳负堵，避免了趋向平衡的衰退。

生命的基本特征：

化学成分的同一性

严整有序的结构

新陈代谢

生长，发育与生殖

遗传，变异与进化

感应性和运动

1,1化学成分的同一性

生物具有多样性，但生物体的化学组成基本相似；不同的生物体，其分子组成也大体相同。

物质成分基本相同

C、H、O、N、P、S、Ca…

蛋白质、核酸、脂肪、糖类、维生素等多种有机分子

,蛋白质：由20种氨基酸组成。

3核酸：由8种核昔酸组成。

/ATP(三磷酸腺甘)为贮能分子

1.2严密的组织有序的结构

3(1)生命的基本单位是细胞3(2)整个生物界是一个多层次的有序结构

细胞是生物体的基本结构单位

单细胞生物单细胞生物和多细胞生物

单细胞生物：大肠杆菌，霍乱弧菌，酵母，疟原虫

多细胞生物：动、植物人

细胞器官系统个体群落种群组织

(2)整个生物界是一个多层次的有序结构；

C3生物组织层次。

1,3新陈代谢

新陈代谢即通过生物体内在转化来完成的物质更新和能量交流。

❿同化作用与异化作用:相互矛盾、相互依存；

高效的物质能量转换

❿血液中的红细胞300万/秒；

❿肝脏和血浆中的蛋白质10天左右更新一半；

❿转化量大：一生中水为50吨，糖为10吨，总质量是人体的1200倍

1,4生长，发育于与生殖

-生物体能通过新陈代谢的作用而不断地生长、发育。

-发育是指受精卵经细胞分裂、组织分化、器官形成，直至形成成熟的新个体的过程。

劣生物体能不断地繁殖下一代，使生命得延续。

1,5遗传，变异和进化

3遗传由基因决定，但某些性状会发生变异；

/可遗传的变异是生物进化的基础；

,进化表现为生物对环境变化的不断适应。

适应

❿适应有两方面的含义：

(1)生物的结构都适应

于一定的功能；

(2)生物的结构和功能

适应于该生物在一定环

境条件下的生存和延

续。

❿适应是生物界普遍存在的现象。

1,6感应性和运动

3生物接受外界刺激后会发生反应。

1）生命（生物体）的基本特征

生物对外界可产生应激反应，对环境有适

生命的本质特征：

化学成分的同一性共同的物质基础

严整有序的结构细胞是基本单位

新陈代谢维持有序的结构

生长、发育与生殖延续生命

遗传、变异与进化不断适应环境变化

感应性和运动与环境之间的相互作用

生命的定义

理命是具有以上共同特征的物质存在形式W生物学角度的定义：油核酸和蛋白质等物质组成的多分子体系，它具有不断自我更新、繁殖后代以及对

外界产生反应能力。

从生物物理学角度的定义：生命的物质基础是蛋白质和核酸；生命运动的本质特征是不断自我更新，是一个不断与外界进行物质和能量交换的开放

系统；生命是物质的运动，是物质运动的一种高级的特殊实在形式。

从物理学角度的定义一“负炳”：Q热力学第二定律：任何自发过程总是朝着使体系越来越混乱，越来越无序的方向，即朝着嫡增加的方向变化。琏命的

演化过程总是朝着燧减少的方向进行，一旦负炳的增加趋近于零，生命将趋向终结，走向死亡。

1,2生命科学

1）生命科学：是研究生物体及其活动规律的科学，广义的生命科学还包括生物技术、生物与环境，生物学及其他学科交叉的领域。

2）生命科学的发展

❿直观和经验阶段

亚里士多德，382-322B.C《动物志》

德奥弗拉斯特，373-286B.C植物乔木、灌木、草本的分类确定

希罗费罗斯，约300B.C;盖伦,约130-200人体解剖

宋贾思勰《齐民要术》

明李时珍《本草纲目》

在生产和医疗中应用突出，没有形成真正的科学体系

实验生物学阶段

1543,比利时，维萨里(1514-1564),《人体的结构》

1628,英国，哈维(1578-1657),《心血循环论》

1665,胡克(1636-1702),《显微图谱》

€19世纪30年代，施莱登(1804-1881),施旺(1810-1882),细胞学说

林奈(1707-1778),科学的生物分类法，双名法

1859,达尔文(1809-1882),《物种起源》，进化论

>(1859-1924),《实验胚胎学》

魏斯曼(1839-1914),生物发育的种质学说一一遗传学建立

1865,孟德尔(1822-1884),20世纪10-20年代，摩尔根(1866-1945),经典遗传学分离，连锁和交换定律，1933年诺贝尔奖

巴斯德(1822-1895),《微生物学》

现代生物阶段

生物化学

分子生物学

基因组学、蛋白组学和生物信息学

神经生物学、脑科学和认知科学

宏观生物学和系统生物

3)生命科学的分支学科

❿按生物类群或研究对象来分；

❿按研究的生命现象或生命过程来分；

❿按生物结构的层次来分；

❿按与其他学科的关系来分。

,按生物类群或研究对象来分

植物学、动物学、微生物学、病毒学、人类学、古生物学、藻类学、昆虫学、鱼类学、鸟类学等等。

研究的生命现象或生命过程来分

形态学、生理学、分类学、胚胎学、解剖学、遗传学、生态学、进化学、组织学、细胞学、病理学、免疫学等等。

生物结构的层次

种群生物学、细胞生物学、分子生物学、分子遗传学、量子生物学等等。

按与其他学科的关系

生物物理学、生物化学、生物数学、生物气候学、生物地理学、仿生学，放射生物学。

新的交叉学科、领域不断出现

❿分子考古；

❿人文生物学；

❿基因战、基因武器；

❿生物反恐⑤⑤

4）生命科学的研究方法

❿观察、对比、与描述

用感官或借助工具客观地反映和记录结构和现象。

❿实验

在人为控制和干预的条件下对研究对象表现出的现象进行的观察。

❿人工模拟

在不能对研究对象进行直接实验的情况下，用模型（包括实物模型和抽象模型）代替研究对象进行的实验。

5）生命科学的研究步骤

认识问题---

搜集资料一一

提出假说一一

检验假说一一

评价数据一一

结果报道

生物学是一门实验科学；生物学在不断的完善和发展过程中

1.3为什么要学习生命科学

21世纪自然科学的带头学科

20世纪后叶分子生物学的突破性成就，使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化，现已聚集起更大的力量，酝酿着更大的突破走向21世纪。

生命科学的发展和进步也向数学、物理学、化学、信息、材料及许多工程科学提出了很多新问题、新思路和新挑战，带动了其他学科的发展和提高，

生命科学将成为21世纪的带头学科。

Science:2003年十大科技成就

1、科学家破译4条人体染色体

2、热核聚变研究取得新突破

3、国际社会合作确认非典病毒

4、用干细胞培育出卵细胞和精细胞

5、发现由4个夸克组成的新粒子

6、发现宇宙暗能量的重要作用

7、“人类基因组外遗传计划”启动

8、DNA上制造纳米晶体管取得成功

9、记录DNA连续活动的原子力显微镜诞生

10、光波在传播中成功止步

Science:2004年十大科技成就

1、火星上水的发现

2、最小型的人类化石

3、固体冷凝物的实现

4、人类的克隆

5、水的性质

6、隐藏的基因组财富

7、为世界穷人研制的药物

8、动植物多样性减少

9、脉冲星对

10、水滴中的基因

Science：2004年十大生命科学新闻

1.美专家发现癌细胞分裂开关创基因治癌新法

2.韩国科学家首次利用克隆技术获得人类胚胎干细胞

3.我国科学家揭秘“寒武纪大爆发”质疑进化论

4.精度大于99%的人类基因组完成图公布

5.美国爆克隆奇闻人细胞与牛卵克隆出人胚胎

6.成都女博士发现神秘基因可攻克非典肺癌等顽症

7.蛋白质指纹图谱“破译”癌症准确率90%以上

8.RNA干扰技术取得突破糖尿病癌症治疗带来希望

9.美国完成大脑植入芯片试验用思想操纵电脑

10.火星曾存在生命找到诸多证据

2007年世界十大科技进展新闻

LL利用人体皮肤细胞“仿制”出胚胎干细胞。

2.2.发现类似地球的太阳系外行星。

3.3.全球气候变暖已是不争事实。

4.4.为宇宙暗物质绘图。

5.5.成功追踪到光子活动。

6.6.发现多种疾病的致病基因。

7.7.首次对活有机体实施“基因组移植”

8.8.发明DNA制动器。

9.9.能源新技术研发获新进展。

10.10.量子通信距离创下新纪录。

208世界十大科技进展新闻

1.美国、英国胚胎干细胞研究获新进展。

2.2.凤凰号探测器成功降落火星并确认火星上有水。

3.3.美开发出全球运算速度最快的超级计算机。

4.4.欧洲大型强子对撞机正式启动。

5.美国设计出杀灭癌细胞的“纳米机器”。

6.美国建立第一个人类神经细胞组织系统。

7.7.铁基超导材料研究获重大进展

o8.8.创建首张完整的大脑网络地图。

9.美国发现土卫六上碳氢化合物远超地球油气储量。

10.最大规模人类遗传多样性调查完成。

2009年世界十大科技进展新闻

1对始祖种地猿化石进行阐释的研究

2.Fermi所探测到的脉冲星：证实广义相对论。

3.3.神奇抗衰老药可延长哺乳动物寿命：雷帕霉素。

4.4.新材料石墨烯。

5.植物的ABA受体研究取得突破。

6.世界首个X射线激光。

7.7.基因疗法为治疗帕金森氏症带来希望：基因疗法与血液干细胞疗法相结合

8.8.首次在实物中发现磁单极子的存在。

9.LCROSS月球探测器在月球上发现了水。

10.10.美宇航员完成哈勃望远镜维护工作。、

人类文明发展的三次技术革命：

生物技术革命21世纪创造生命！

信息革命地酎刈山2020世纪解放大脑

工业革命&9在＞»0衽＞1919世纪解放双手

人类社会的发展息息相关

人口膨胀粮食短缺疾病危害环境污染能源危机资源匮乏生态平衡破坏生物物种大量消亡解决人类生存与发展所面临的一系列重大问

题，在很大程度上将依赖于生命科学的发展。生命科学对人类经济、科技、政治和社会发展的作用是全方位的

第二章生命的化学基础及细胞

2,1生命的化学基础

2,1,1生物体的主要元素

生物具有多样性，但生物体的化学组成基本相似大约25种元素构成

•常量元素：。、H、C^N、P、S、Na^K、Ca、Mg^CH-一种；

•微量元素：Fe、Zn、Cu、Mn、Mo、Co、Cr、V、Ni、Sn、F、I、B、Si、Se十五种。

组成生物体的主要元素包括C、H、O、N、P、S、Ca等，以上7种元素约占生物体的99.35%,其中C、H、O、N4种元素占96%。

微量元素

Fe氧的运送和酶的活性有关，缺少时，引起缺铁性贫血。

Cu发生冠心病的主要原因，与酶的活性有关。

Zn在青少年的发育生长，癌症等的发病和防治起有作用。

Mo（钥）与酶的活性、食道癌的发病率和防治有关。

I缺碘产生地方性甲状腺肿，幼儿发生呆小症，

Mn（镒）酶的活性有关。

Co（钻）与酶的活性有关。青春期少女0.015mg/每日。

V（钢）软体动物富有钢；鱼体含量较低。

（镇）植物中15-55ppm,人为O.lppm；急性白血病.25|ig/ml

Sn（锡）影响骨钙化速度；

Si（硅）矽肺，Si浸润细胞。

F（氟）与牙齿健康有关，缺氟产生踽齿；过多则斑齿和氟中毒。

Se（硒）缺硒产生克山病，与肝功能，冠心病发病和防治有关.

为什么是这20多种元素参与生命组成

这个问题现在没有确切的答案。

天然存在的90种元素中，有65种元素不参与生物体组成。

从地球表面元素的丰度为：氧占49%、硅占26%、铝占7.45%、铁占4.20%、钙占3.25%、钠占2.4%、钾占2.35%、镁占2.35%、

氢占1%。

这些元素占地壳表面总量或丰度98%,接下去钻占0.6%、碳占0.35%、氯占0.2%、氮0.04等

2.1.2生物体的主要分子

不同的生物体，其分子组成也大体相同无机分子：无机盐和水。有机分子：：蛋白质、核酸、脂类和多糖是组成生物体最重要的生物大分子。哪一种

分子含量最高？水是生物体内所占比例最大的化学成分。

生物大分子的基本特性

•结构复杂：构成生物分子的结构单元分子具有不同的排列组合，并可以进一步形成非常复杂的三维空间结构；

④•遵循共同的建成和分解规律：生物大分子由简单的单体小分子脱水缩合而成；分解时是通过水解反应；

碳原子的不同排列方式和长短是生物分子多样性的基础；碳原子相互连接成链或成环，形成各种生物大分子的基本结构。

碳原子具有不同寻常的成键能力，提供生物大分子的碳链骨架；

不对称性；

含碳化合物共价键中贮藏大量的能量。

脱水缩合反应及水解反应

由生物单体分子合成生物大分子多聚体往往涉及与功能基团相关的脱水反应，又称为脱水缩合反应。

使生物大分子多聚体分解为单体的分解反应往往需要有水分子参与，因此又称为水解反应。水解反应是脱水缩合反应的逆反应

1)无机分子

•水(water)—生命的源泉

・无机盐(mineral)

离子一调节生命的环境

细

胞渗透压

酶的活化

水的生物学作用

机体的主要组分之一；

促进物质代谢；

调节体温；

润滑作用；

保持机体形态。

(2)无机盐

一般以离子状态存在，Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HPO42-

作用：

(1)对细胞的渗透压和pH起着重要作用

内环境稳定：pH值

生物生存3~8.5,各种生物、各种组织均有适宜的pH范围，细胞中的离子有一定的缓冲能力。)

作用：(2)酶的活化因子和调节因子，Mg2+,Ca2+(3)合成有机物的原料,PO43-合成磷脂、核昔酸(4)动作电位、肌肉收缩等，Na+、K+、Ca2+

2)有机分子

•蛋白质(Protein)♦核酸(Nucleicacid)•糖(Carbohydrate)•脂类(Lipid)等

其中蛋白质是由氨基酸(aminoacid)构成的，核酸是由核甘酸(nucleotide)构成因此氨基酸、核甘酸被称为构件分子(buildingblockmolecule)©种生物

的构件是相同的

几类重要的生命物质

•生物体主要供能物质——糖类

生命过程的能源

•生物体的重要构件和储能物质——脂类

构件，储能

•遗传信息的存储和传递者—核酸

生命信息载体

•遗传信息的表达者——蛋白质

生命机器

生命过程的催化剂(酶)

2.2糖类化合物

糖广泛存在于生物界，是地球上数量最多的一类有机化合物。对于植物来说，占其干重的85-90%、细菌占10%—30%、动物小于2%。

糖分子含C、H、。3种元素，通常3者的比例为1:2:1,一般化学通式为(CH2O)n。糖类包括小分子的单糖、寡糖和多糖。从化学本质上来说，糖类

是多羟醛、多羟酮或其衍生物。

糖类的生物学功能

作为生物体的结构成分：植物、真菌以及细菌的细胞壁；昆虫和甲壳类的外骨骼等；

作为生物体内的主要能源物质：生物氧化的燃料一一葡萄糖和能量的贮存物质一一淀粉和糖原等；

生物体内的重要中间代谢物质：糖类通过这些中间物质为其它生物分子如氨基酸、核甘酸以及脂肪酸等提供碳骨架；

作为细胞识别的信息分子：许多膜蛋白、分泌蛋白和受体蛋白都是糖蛋白，即在特定部位结合一定量的寡糖。这些糖链可能起信号识别的作用。

不能水解的糖，葡萄糖、半乳糖、果糖、核糖及脱氧核糖

单糖按所含的碳原子数可分为：三碳糖、四碳糖、五碳糖和六碳糖等。

寡糖

少数几个(2-6)单糖分子连接双糖：由两个单糖分子缩合一分子水而形成的聚合物。如蔗糖、麦芽糖和乳糖三糖：棉子糖，常见于许多植物。

由半乳糖、葡萄糖、和果糖各一分子缩合而成。

麦芽糖（maltose）两分子葡萄糖由糖甘键连接，

蔗糖（sucrose）由一分子葡萄糖和一分子果糖通过糖昔键连接而成乳糖（lactose）由一分子葡萄糖和一分子半乳糖通过糖昔键连接而成

多糖

由很多单糖分子缩合脱水而成的分支或不分支的长链分子

按组成分：简单多糖：淀粉、糖原、纤维素、几丁质等复杂多糖：1糖蛋白；2蛋白聚糖，蛋白质+糖胺聚糖（透明质酸、硫酸软骨素、肝素等）

共价结合；3糖脂。

按功能分：贮存多糖：淀粉（直链和支链）、糖原结构多糖：纤维素、几丁质

按组成分：简单多糖：淀粉、糖原、纤维素、几丁质等复杂多糖：1糖蛋白；2蛋白聚糖，蛋白质+糖胺聚糖（透明质酸、硫酸软骨素、肝素等）

共价结合；3糖脂

2.3脂类（lipids）化合物

脂类的组成和性质

脂类是脂肪、磷脂、类固醇等类化合物的总称,是由脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物

脂类分子也含C、H、。3种元素，但H:O远大于2,有些脂含P和N,各种脂类分子的结构可以差异很大

脂类不溶于水，可溶于非极性溶剂。

脂类主要包括：三酰甘油酯（中性酯）、磷脂、类固醇、菇类以及蜡。

脂类的生物学功能：

❿是生物膜的主要成分；

❿主要能源物质，脂肪氧化时产生的能量大约是糖氧化时的二倍；

❿参与细胞的识别；

❿是某些生物大分子的组成；

❿生物活性物质，如B-胡萝卜素、维生素E等；

❿生物表面的保护层：保持体温、水份、抗逆等

中性脂肪（动物-fat）和油（植物-oil）

由甘油（丙三醇）和脂肪酸结合成的三酰甘油酯或称为甘油三酯。

脂肪：甘油三酯中含较多饱和脂肪酸，且常温下呈固态的；油：甘油三酯中含较多不饱和脂肪酸，且常温下呈液态的。

磷脂

又称磷酸甘油脂，与脂肪不同之处在于甘油的一个羟基不是与脂肪酸结合成酯，而是与磷酸及其衍生物（如磷酸胆碱）结合，形成磷脂

类固醇

类固醇也称留类，以环戊烷多氢菲为基础，不含脂肪酸，但具有脂类性质，

不同化合物只是在母核上连上不同的侧链基团和取代基团。

生理功能

参与血液循环中脂类的运输；

是细胞膜的组分；

帮助油脂消化吸收；

性激素均是脩类化合物；

皮质激素也是留类化合物，调节糖代谢和水盐平衡

其中胆固醇等脂类主要存在于动物细胞内，既是细胞膜的重要成分，也是血中脂蛋白复合体的成分，与动脉硬化有关。

菇类

为异戊二烯的缩合物，具有重要的生理功能。

如：视黄醛、叶绿醇、B胡萝卜素、维生素A等。植物油的特殊气味，如：薄荷醇、樟脑。天然橡胶是大分子菇类化合物。

蜡

由饱和或不饱和高级脂肪酸（14-36C）和高级醇（16-30C）形成的酯。

如蜂蜡：重要组分为软脂酸（16C）和30烷醇形成的酯。

皮肤表面，毛、羽、植物叶及果实表面以及昆虫体表

2.4蛋白质蛋白质的主要种类和功能

1.结构蛋白：生物结构成分，如胶原蛋白、角蛋白等；

2.伸缩蛋白：收缩与运动，如肌纤维中的肌球蛋白等；

3.防御蛋白：如免疫球蛋白、金属硫蛋白等；

4.贮存蛋白：贮存氨基酸和离子等，如酪蛋白、卵清蛋白、载铁蛋白等；

5.运输蛋白：运输功能，如血液中运送02与CO2的血红蛋白和运送脂质的脂蛋白；控制离子进出的离子泵等；

6.激素蛋白：调节物质代谢、生长分化等，如生长激素；

7.信号蛋白：接受与传递信号，如受体蛋白等；

8.酶：催化功能，包括参与生命活动的大多数酶。

蛋白质是由20种氨基酸组成的生物大分子

氨基酸结构的共同特点在于与竣基相连的碳原子（a-碳原子）上都有一个氨基和一个R基；组成蛋白质的氨基酸都是L一型的，所以除Gly外其它19种

氨基酸都是L-a-氨基酸。

氨基酸功能

蛋白质合成原材料；

自身作为生物活性物质；

其衍生物参与生理调节过程和催化代谢反应（如甲状腺素）；

肽键、肽和多肽

不同数目的aa以肽键顺序相连，形成链状分子，即是肽或多肽，通常分子量在1500以下的为肽，在1500以上的为多肽，-NH2端为N末端写在左，

另一端为C末端，写在右。

蛋白质的空间结构

一级结构二级结构三级结构四级结构

蛋白质一级结构是靠共价键（肽键）维系的；而高级结构是靠非共价键（氢键、疏水键、离子健和范德华力）维系的。

一级结构：蛋白质的一级结构是氨基酸序列，决定许多性质与功能、决定蛋白质在细胞内的定位信号、修饰信号和寿命信号（NN端第一个aaaa残基是

MetMet、SerSer、ThrThr、AlaAla、ValVahCysCys、GlyGly、ProPro则蛋白质寿命长，另1212种aaaa则寿命短）

二级结构：多肽链局部折叠形成的构象单元。因为肽链中C原子连有0（略显负电性），而N原子共价结合有H（略显正电性），因而可形成链内H键，导致二

级结构个螺旋（个-Helix）和J折叠（J-Sheet）的形成。个螺旋（个-Helix）和J折叠（J-Sheet）

三级结构：在二级结构基础上，整个单体蛋白质分子或亚基由于R基团的疏水性或亲水性不同，可进一步形成的特定立体结构，即三级结构（体现生物

活性）。

血红蛋白的三级结构2—3级结构之间又有2个结构层次：结构域（domain）和特征序列（motif）。

四级结构：在三级结构的基础上，多亚基蛋白装配形成特定空间徘布，即蛋白质四级结构。

蛋白质结构与功能的关系

❿一级结构与功能的关系

序列分析

❿空间结构与功能的关系

结构分析

一级结构即氨基酸顺序高级结构生物学功能

蛋白质的特定构象即蛋白质的三维空间结构和形态对于蛋白质的功能起决定性的作用。

蛋白质变性(构象发生变化)使得其特定的功能便立即发生变化。

蛋白变性的特点：

蛋白质变性后，生物活性丧失，溶解度下降，粘度增加。

可逆变性：盐析

不可逆变性：加热、凝固

2.5核酸

核酸是重要的生物大分子之一；

贮存遗传信息，控制蛋白质的合成，从而控制着细胞和生物体的生命过程；

核酸是由许多顺序排列的核昔酸组成的大分子，包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)；

贮存遗传信息的特殊DNA片段称为基因，它编码蛋白质的氨基酸序列。

核甘酸的碱基分为两类；一类是喀啜，是单环分子；一类是嗯吟，是双环分子。

DNA的碱基是A、T、G、C,RNA的碱基是A、U、G、C。

特殊功能的核甘酸

❿ATP及ADP：参与生物能量转换。

❿GTP与GDP:参与细胞信息传递；

❿cAMP和cGMP:第二信使或胞内信使；

❿CoA,NAD,NADP,FAD,FMN。

核昔二磷酸和三磷酸中的焦磷酸键为高能键。

由许多核甘酸通过一个核甘酸的戊糖与另一个核甘酸的磷酸聚合串联成长链，核甘酸之间借C-3'和C-5'间的磷酸二酯键连接。

DNA的空间结构

是由许多顺序排列的核甘酸单体组成的大分子，具有三级结构。

DNA的一级结构是指4种核甘酸的连接和排列顺序，代表了DNA分子的化学组成，也影响了DNA的高级结构；DNA的二级结构是指两条多核甘酸长

链以反向平行盘绕而成的双螺旋状结构，它又包括三种构象，即B-DNA、A-DNA及Z-DNA;DNA三级结构是DNA的高级结构，是指DNA双螺旋进

一步扭曲盘绕所形成的特定空间结构，又分为正超螺旋和负超螺旋，它们之间可以互换，但以负超螺旋为主。

DNA一级结构一核甘酸排列顺序

❿主要指通过3。，5❼-磷酸二酯键连接起来的四种脱氧核糖核甘酸在分子中的排列顺序；

❿碱基排列顺序决定了其携带的遗传信息及行使的生物学功能；

DNA的二级结构

DNA双螺旋结构

DNA及其双螺旋结构的发现

1951年Watson23岁

丹麦的哥本哈根Wilkins教授

英国剑桥大学Cavendish实验室

Crick,31岁

伦敦大学King's实验室

女科学家Franklin

Wilkins教授Randall教授

DNA应该是双螺旋

A与T、C与G巧妙连接

符合X衍射数据DNA的复制

1953年2月28日，Watson和Crick用金属线又制出了新的DNA模型，他们为自然科学树立了一座闪闪发光的里程碑。

DNA碱基组成规律

50年代Chargaff等发现；又称为碱基“互补原则”：

aDNA中A与T、G与C摩尔含量相等，噂吟与喀咤总含量相等，A+G=C+T；

bDNA碱基组成具有种的特异性，但没有组织和器官的特异性；

c年龄，营养，环境不影响碱基组成；

DNA双螺旋的意义

有效的解决了遗传信息的储存、传递和自我复制

提出了遗传信息的流动过程短制DNA转录RNA翻译蛋白质

DNA分子的三级结构；

线粒体、叶绿体、细菌、质粒及一些病毒的DNA双螺旋分子尚可形成封闭环状，天然状态的环状DNA分子多扭曲成麻花状的超螺旋结构（superhelix）,

这些比螺旋更为复杂的结构即DNA分子的三级结构；

真核生物细胞核中DNA的超螺旋结构，以DNA双螺旋盘绕在组蛋白上形成核小体（nucleosome）o核小体是染色质（chromatin）的核心小粒，由

有140个碱基对的双螺旋DNA缠绕于由组蛋白（H2A、H2B、H3及H4各二分子）组成的八聚体外面。

RNA结构特点

RNA大多是单链分子，是以DNA为模板合成的；含核糖而不是脱氧核糖；4种核甘酸中，不含胸腺喀噬（T）,而是由尿喀啜（U）代替了胸腺喀

咤（T）o细胞中主要有3种RNA：

即信使RNA（messengerRNA,mRNA,在细胞中占3—5%），核糖体RNA（ribosomeRNA,rRNA,占80%以上）和转运RNA（transferRNA,tRNA,

占15%左右）。

mRNA,即信使RNA

mRNA是遗传信息的携带者。线形单链结构，在细胞核中转录DNA上的遗传信息，再进入细胞质，作为指导合成蛋白质的模板；

5'端有甲基化结构，抗水解，并作为蛋白质合成的起始因子识别；

有前导序列，用于定位的功能；

3'含有polyA尾结构，有利于进入细胞质以及提高稳定性。

tRNA,即转移RNA

tRNA局部为双链，在3'、5'端相反一端的环上具有由3个核昔酸组成的反密码子（环），在蛋白质合成时与mRNA上互补的密码子相结合。tRNA起

识别密码子和携带相应氨基酸的作用。倒L形三叶草形每一种氨基酸都有其相应的一种或几种tRNA

rRNA,核糖体RNA

rRNA和蛋白质共同组成核糖体，即蛋白质合成的场所。在原核生物和真核生物细胞中rRNA的种类以及核糖体的组成不同。

小结

生物大分子的基本性质取决于有机化合物的碳骨架和功能基团。

蛋白质、核酸、脂类和多糖等，都是由含有功能基团的相同或相近

的单体脱水缩合而成。

糖类包括单糖、寡糖和多糖。糖是生物代谢反应的重要中间代

谢物，是细胞重要的结构成分，可构成核酸和糖蛋白等重要生物大

分子，糖类又是生命活动的主要能源。

脂类主要是由碳原子和氢原子通过共价键结合形成的非极性化

合物，具有疏水性。中性脂肪和油都是由甘油和脂肪酸结合成的脂

类。卵磷脂是生物膜脂质双层的主要成分。

蛋白质是细胞最重要的结构成分并参与所有的生命活动过程。

蛋白质的特定构像对于蛋白质的功能起决定性的作用。

核酸包括脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）两类。DNA是右

旋的双螺旋结构。DNA是遗传信息的携带者。贮存遗传信息的特殊

DNA片段称为基因，它决定蛋白质的功能。RNA是一类单链分子，在

蛋白质的合成中起重要作用。1953年Watson和Crick建立了DNA双螺

旋结构理论，奠定了现代分子生物学基础。

2,6细胞

2.6.1细胞及细胞生物学的发展

显微镜的发明与细胞的发现

^Animalcules^inadropofpondwaterseenbyLeeuwenhoek,300多年前AntonvanLeeuwenhoek（荷兰，1632-1723）世界上最早的显

微镜，能将微小物体放大近300倍，最早看到细菌的人Leeuwenhoek

细胞学说的提出与完善：

1838年，德国植物学家施莱登(MJSchleiden)发表了“植物发生论”；

1839年，德国动物学家施旺(TSchwann)发表了❽关于动植物在结构和生长中一致性的显微研究❾，首次提出细胞学这一名称。

确立❽细胞学说❾。

1855年，Virchow完善了细胞学说

细胞学说可以归纳为以下两点：1.所有生物都由细胞和细胞的产物组成；2.新的细胞必须经过已存在的细胞分裂而产生。

2.6.2细胞的基本概念

从形态学的角度定义细胞：

细胞是由膜包围的原生质团，通过质膜与周围环境进行物质和信息交流。

被质膜包裹在细胞内的所有生活物质称为原生质，包括细胞核和细胞质。

细胞具有不同的形态和大小。

多种多样，细胞形态和大小的差异，一般与其所执行的生理功能以及所处的环境条件有关。

细胞大小主要受核质比和表面积/体积比决定

细胞是生命活动的功能单位，一切代谢活动均以细胞为基础，细胞具有独立的、有序的自控代谢体系。

细胞是生物体生长发育的基础

❿生物体的生长，部分是通过细胞体积的增长来实现；❿多细胞生物的生长主要是通过细胞分裂，数目增加并伴随细胞的分化来实现的；❿在多细胞生

物中，具有不同形态和功能的细胞都是由一个受精卵分裂和分化而来的。所以，研究生物的生长发育必须以研究细胞的增值、生长与分化为基础。

细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性

每一个细胞，不论低等生物还是高等生物的细胞，单细胞生物或多细胞生物的细胞，结构简单或复杂的细胞，未分化的细胞或分化的细胞（除极少数

终极分化的细胞外），性细胞或体细胞都包含着全套的遗传信息，即全套的基因，因此，细胞具有遗传的全能性。

◎细胞是生命起源的归宿，是生物进化的起点；形状与大小各异的细胞是生物进化的结果。人神经细胞植物纤维细胞鸡卵人卵和精子变形虫血细胞支

原体•从原始细胞到原核细胞：约30~35亿年前：球形微生物和杆状细菌；•从原核细胞到真核细胞：约16~13亿年前：真菌化石•从单细胞到多细胞机

体进化：约8~7亿年前。

没有细胞就没有完整的生命（病毒的生命活动离不开细胞）

非细胞形态的生命体一病毒

病毒已发现3000余种（含40000亚种）包括：

旗病毒（virus）：

DNA或RNA与蛋白质构成的核酸-蛋白质复合体；

像病毒（viroid）：

感染性的RNA构成，发现约20余种，如马铃薯纺锤块类病毒；

皈病毒（prion）：

仅由有感染性的蛋白质构成，如疯牛病。

本节课要点

细胞共性；原核和真核细胞的基本结构；

细胞周期；有丝分裂和减数分裂概念和生物学意义；

生物多样性；

双名法、五界系统；

病毒及原核生物的基本特征。

细胞的共性：

所有细胞表面均具有由磷脂双分子层与镶嵌蛋白体构成的细胞膜体系；所有的细胞都有由两种核酸（DNA与RNA）与蛋白质分子构成的遗传信息复制

与表达体系。虽然病毒以其中一种核酸作为遗传信息的载体，但病毒的复制过程往往离不开两种核酸的参与；所有的细胞都具有作为蛋白质合成的机

器的核糖体；细胞具有自我复制的能力，能够产生更多的细胞；而且所有细胞都以一分为二的方式进行分裂增殖。遗传物质在分裂前复制加倍，在分

裂时均匀地分配到两个子细胞内；

2.6.3细胞的类别

原核细胞

原核细胞是地球上起源最早、结构最简单的生命形式从原始细胞到原核细胞：约30~35亿年前：球形微生物和杆状细菌；

原核细胞的特性

遗传的信息量小，遗传信息载体仅由一个环状DNA构成。很多细菌在核区外还含有染色体外遗传物质，即环状质粒DNA;细胞内只有核糖体细胞器，

但没有核膜和具有专门结构与功能分化的其它细胞器，而其核物质有趋于集中在一起的现象，所以，有时称为类核或拟核；细胞壁的主要成分是肽聚

糖。

2.6.4真核细胞的结构

❿细胞膜和细胞壁

细胞膜又称质膜，具有半透性，可选择地让物质通过；它还有一些细胞识别位点如激素的受体、抗原结合点等，具有接受外界信息、与外界通讯等功

能。

植物细胞的细胞膜外还有细胞壁，具有支持和保护植物细胞的功能

细胞核

核被膜是包在核外的双层膜，外膜可延伸与细胞质中的内质网相连。一些蛋白质和RNA分子可通过核被膜或核被膜上的核孔进入或输出细胞核。

染色质是核中由DNA和蛋白质组成并可被苏木精等染料染色的物质，染色质DNA含有大量基因片段，是生命的遗传物质。

核仁是核中颗粒状结构，富含蛋白质和RNA,核糖体的装配场所。

染色质和核仁都被液态的核基质所包围。

❿细胞器

细胞膜内是透明粘稠并可流动的细胞质基质，细胞器分布在细胞质基质中。

细胞器主要包括：内质网、核糖体、高尔基体、溶酶体、线粒体、质体、微体、液泡、微管、微丝等。有的细胞表面还有鞭毛或纤毛。

线粒体

由内膜和外膜包裹的囊状结构，囊内是液态的基质。外膜平整，内膜向内折入形成一些喳，内膜面上有ATP酶复合体。线粒体是细胞呼吸和能量代谢中

心。线粒体基质中还含有DNA分子和核糖体。

质体

是植物细胞的细胞器，包括白色体和有色体。

叶绿体

是最重要的有色体，是植物光合作用的细胞器。叶绿体也有两层膜，也含有环状的DNA和核糖体。

内质网

脂类双分子层为基础形成的囊腔和管道系统。光面内质网与脂类合成和代谢有关。糙面内质网膜上附有颗粒状的核糖体。核糖体是细胞合成蛋白质的

场所，糙面内质网合成并运输蛋白质。

高尔基体

是一些聚集的扁的小囊和小泡。是细胞分泌物的加工和包装场所，最后形成分泌泡将分泌物排出体外。高尔基体还与植物分裂时的新细胞壁和细胞膜

的形成有关。

溶酶体

是单层膜小泡，由高尔基体断裂而产生，内含多种水解酶，可催化蛋白质、核酸、脂类、多糖等生物大分子，消化细胞碎渣和从外界吞入的颗粒。

微体液泡

细胞骨架

由微管、肌动蛋白和中间丝构成的，维持着细胞的形态结构和内部结构的有序性。

2.6.5生物膜

各类细胞器的膜（如内质网膜、内囊体膜等）、质膜和核膜在分子结构上基本相同，它们统称为生物膜。

膜的结构流动镶嵌模型主要特点：有序性流动性不对称性生物膜的结构是与其功能相一致的。

❿物质的跨膜运输

被动运输口引简单扩散

口前易化扩散

主动运输榛口直接消耗ATP

（动物细胞）口口钠钾泵

（植物细胞）配时质子泵

友＞友＞间接消耗ATP亚＞亚＞协同运输

胞吞和胞吐作用

生物大分子或颗粒物质的运输

真核细胞的性质

具有真正的细胞核，其遗传物质DNA包被在双层膜的特殊结构中；具有许多由膜包被的各式细胞器，即线粒体、叶绿体、高尔基体和内质网等；

植物及真菌具有细胞壁，其成分分别是纤维素和几丁质；DNA结构非常复杂，其中含有许多非编码区，而且存在多种调控机制；具有由特异的结

构蛋白装配而成的细胞骨架和细胞质基质系统。

植物细胞和动物细胞

植物特有的结构❿细胞壁(cellwall)❿叶绿体(chloroplast)❿大液泡(vacuole)❿胞间连丝(plasmodesmata)

真核细胞和原核细胞基本结构特征的比较

特征原核细胞

细胞大小

细胞膜

细胞核

染色体DNA

核外DNA

胞质区域化

细胞骨架

核糖体

细胞增殖

细胞组织

真核细胞起源

传统观点：由原核细胞进化而来。

从原核细胞到真核细胞：约16~13亿年前：真菌化石

渐进式进化是渐进、直接进化过程。

内共生假说

内共生假说的证据：细胞器DNA与原核细胞DNA相似，16SrRNA测序。叶绿体与线粒体内共生假说：1独立的基因组；2独立完整的蛋白质合成

系统，而且类似原核；3线粒体能以分裂发生繁殖以及内外膜组成和结构差异大；4叶绿体可在异体细胞中生存。

小结

细胞学说可以归纳为；所有生物都由细胞和细胞的产物组

成；新的细胞必须经过已存在的细胞分裂而产生。

原核细胞是地球上起源最早、结构最简单的生命形式。原

核细胞的遗传物质分布于核区，没有以膜为基础的具特定结构

与功能的细胞器，细胞壁主要化学成分是肽聚糖而区别于以纤

维素为主的植物细胞壁。

真核细胞具有真正的细胞核，其遗传物质DNA包被在双层

膜的特殊结构中。细胞核包括核仁、核质和核膜等部分。真核

细胞还具有许多由膜包被或组成的细胞器，它们包括线粒体、

叶绿体、高尔基体、内质网等。

膜是生命最基础的结构。典型的生物膜为蛋白质镶嵌的磷

脂双分子层，具有脂类的流动特性。物质的跨膜运输包括不需

要能量的被动运输和需要消耗ATP的主动运输。

生命通过繁殖而延续，繁殖是生命最基本的特征之一。通过繁殖，生物的基本特征信息由父母传递给子代，这种信息传递称为遗传。

2,6细胞的繁殖

细胞分裂的作用

一些单细胞生物，如眼虫和变形虫，一次细胞分裂可形成两个新生物体。

多细胞生物，也是由一个细胞口切受精卵或合子经过多次分裂和分化发育形成

细胞分裂是细胞繁殖的一种形式。

繁殖与生殖

无性繁殖与有性繁殖

生物的生长也依赖于细胞分裂，细胞分裂还导致了多细胞生物的组织分化和生长发育

一个多细胞生物完全长大以后，仍然需要细胞分裂的过程。这种分裂生成的新细胞可用于替代不断衰老或死亡的细胞，维持细胞的新陈代谢，或者用

于生物组织损伤的修复。

例如，骨髓细胞可以不断再生出新的血细胞。

基因与染色体的复制

细胞分裂首先细胞内遗传物质时DNA要完成复制，再均等分为两份。

在原核生物中，如在细菌裂殖时，这种DNA的复制和二分相对比较简单

真核生物具有膜包被的细胞核，其内细长的双链DNA、蛋白质及少量RNA结合形成的复合物称为染色质，它是一种易被碱性染料着色的遗传物质。

在细胞分裂时期，构成染色质的长链DNA分子经过紧密缠绕、折叠、凝缩，并与蛋白质结合，形成染色体。

染色体是真核细胞分裂时期，在显微镜下可见的具有固定形态的遗物质存在形式

每一种生物染色体的数目都是恒定的。

多数动物和植物的体细胞是二倍体

亲本的每一个配子只带有一组染色体，叫单倍体。单倍染色体组所含有的全部遗传信息称为基因组。

细胞有丝分裂时，复制后形成的两个染色单体分开，分配到两个新的子细胞中

细胞周期与有丝分裂

典型的细胞周期可包括间期和细胞分裂期两部分。

间期包括一个（DNA）合成期（S期）及S期前后两个间隙期（G1期，G2期）。

细胞分裂期则包括有丝分裂和胞质分裂两个主要过程。

有分裂能力的细胞，从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的一个完整过程称为一个细胞周期

有丝分裂是一个连续的过程，根据染色体形态的变化特征可分为前期、中期、后期和末期。

特点：在间期每个染色体复制成两条相同的染色单体，在分裂时有规律地分配到两个子细胞核中。

配子形成与减数分裂

在动物和植物中，雌配子是一个卵细胞，雄配子是一个精子细胞（高等植物中称为精核）。雌雄配子相互融合形成受精卵或称合子。合子通常为二倍

体（2n）,而配子则为单倍体⑺）。

由二倍体细胞形成单倍体细胞需要在细胞分裂过程中染色体数目减半，伴随着染色体数目减半的细胞分裂称为减数分裂。

减数分裂的意义

确保了遗传的稳定性；

增加了变异的机会，使后代有更强的生命力。

小结

细胞周期：各阶段的主要事件；

有丝分裂概念及生物学意义；

减数分裂概念及生物学意义。

第三章生物的多样性及起源进化

3.1生物多样性和物种3.2生物类群

3.3生物起源与进化

3.1生物多样性和物种

3.1.1生物多样性

1）生物多样性（biodiversity）

是指有机体及其赖以生存的生态复合体之间的多样性和变异性。

生物多样性包括地球上所有植物、动物、微生物和它们拥有的基因以及由这些生物和环境构成的生态系统。

2）生物多样性的层次

生物多样性具体包括下列三个层次：

遗传多样性

物种多样性

生物群落多样性（生态系统多样性或景观多样性）

（1）遗传多样性（微观层次）

广义的遗传多样性：：地球上所有生物所携带的遗传信息的总和，称为生物遗传多样性。狭义的遗传多样性：是指同一生物物种内不同种群之间或

同一种群内不同个体之间的遗传变异的总和。主要包括染色体水平的多样性和DNA水平（基因）的变异性。

生物种内不同群体的生态型、变种、亚种、品系等，都是遗传多样性的表现形式。

世界上所有生命既能保持自己物种的繁衍，又能使每一个个体都表现出差别，这要归功于其体内遗传密码的作用和基因表达的差别。

在组成生命的细胞中，DNA是遗传物质，由4种碱基在DNA长链上不同的排列组合，决定了基因及生命的多样性。在人类DNA长链上就有10万个基因，

它记录了我们祖先的密码。

遗传多样性是生物多样性的基础和内在形式。一个物种的遗传变异越丰富，对环境适应能力越强，进化的潜力越大。

大自然用了几十亿年的时间，建造起如此浩繁、精致和复杂的基因，任何一个物种的绝灭，都会带走它独特的基因，令我们永远地遗憾。

⑵物种多样性（最基本层次）

是指地球上生命有机体种类的多样化，包括动物、植物、微生物物种的丰富性及其变化。是生物多样性在物种上的表现形

式，反映了地球上生物有机体的复杂性。

物种多样性是遗传多样性的载体或体现。被认为是生物多样性研究的核心内容。

e全世界大约有1300万至1400万个物种，但科学描述过的仅约有175万种（Heywood等，1995）

物种多样性是用一定空间范围物种数量的分布频率来衡量的，它通常又包括整个地球的空间范围。

（3）生物群落多样性或生态系统多样性（宏观层次）

指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样性以及生态系统内生境、生物群落和生态变化。

为适应在不同环境下生存，各种生物与环境构成了不同的生态系统（ecosystem）,这就是生命的家园。

■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。

维护地球生命的过程是由多样性的生命来完成的。

生物多样性是地球上生物经过几十亿年发展进化的结果，它们的未知潜力为人类的生存和持续发展显示了不可估量的美好前景。

3）保护生物多样性的意义

全球每分钟：损失耕地40公顷、损失森林21公顷、11公顷良田被沙漠化、向江河湖海排放污水85万吨；有300个婴儿出生；有28人死于环境污染!

近400年里，484万种动物灭绝，随着世界人口的爆炸，经济的发展，物种灭绝的速度还要加快！

专家预计：从1990年至屹015年，世界上将有60万到240万种生物灭绝！

1999年国际植物大会：人类活动破坏了地球将近一半的陆地，正导致自然界的动植物加速走向灭绝，如果这种情况持续下去，估计下世纪后半叶，将

有1/3至2/3的物种从地球上消失！

一个基因可能关系到一种生物的兴衰，一个物种可能影响一个国家的经济命脉，一个生态系统可能改变一个地区的面貌

3.1.2生物分类学与物种

分类学是认识生物多样性的基础

分类系统

人为分类系统

主要是以动植物的经济用途为标准，或以表面上明显的少数特征为标准。

同源与同功问题。

不能反映生物之间的内在亲缘关系和演化历程。

现在只在某些应用上的需要中采用，如经济植物学中常分油料植物、香料植物和纤维植物等。16世纪李时珍的❽本草纲目

自然分类系统

能反映生物界的亲缘关系和演化历程的分类系统。

分类学应该是生物进化的总结。

18世纪林奈的❽自然系统❾，纲、目、属、种。

物种的概念

物种（species）是生物基本的分类单元。是形态、结构、功能、发育特征和生态分布基本相同的一群生物。

❿1969年ErnstMayr：种是一组可以相互杂交的自然种群，它们与其他种群组间具有繁殖隔离。❿陈世襄教授：❽种是由种群所组成的生殖单元，在

自然界中占有一定的生境，在系谱上代表一定的分支❾，四标准：种群组成、生殖隔离、生境地位和系谱分支。

自然条件下，同种生物结合可产生有生殖能力的后代，不同种生物之间不能相互结合，即使结合也不能产生有生殖能力的后代，即生殖隔离。

同种生物具有共同的进化祖先，亲缘关系相近的种构成另一个高一级的分类单元（genus）。属

生物分类的阶层和双名法

双名法

瑞典植物学家林奈1735年提出科学的生物命名法—双名法：

每种生物的学名由两个拉丁字组成，用斜体，前一个字是该种所在属的属名，第一个字母大写；第二字是种名，为该种生物的主要特征或产地，第一

个字母小写。如人：Homosapiens；大肠杆菌Escherichiacoli。

分类学研究方法

经典分类学主要是通过器官的形态观察进行分类研究；现代分类学利用免疫反应、染色体核型与显带、蛋白质序列和DNA序列等分析方法。用免疫

学实验方法分析蛋白质的同源性来确定生物之间的亲缘关系

三主干学说

1990年，Woose等提出古生菌、真细菌和真核生物进化系的三个主干学说，它们起源于共同的原始细胞。古生菌被称为❽生命的第三种形式❾，

其主要代谢途径成分的基因及其某些编码细胞分裂中所含蛋白质的基因与细菌类似，而特定信息加工（复制、转录和翻译）的基因大多数类似于真核

生物。

3.2生物类群

Linnaeus将生物分为两界：植物界和动物界。

真菌：不运动，无光合作用

1969年美国Whittaker提出根据生物细胞的结构特征和能量利用方式的基本差异将全部生物分为五界。

病毒及其分类地位

•1892年俄国生物学家伊凡诺夫斯基研究烟草花叶病的病原体时发现。

1病毒的一般特点

❿个体极小，能够通过细菌滤器；❿无细胞结构，仅含一种类型的核酸（或DNA或RNA）,其主要成分是蛋白质和核酸；

❿没有完整的酶系和蛋白质合成系统，离体条件下，以无生命的化学大分子状态存在，可形成结晶，不能进行独立的代谢活动；严格的活细胞内寄生,

以复制的方式增殖；

❿对抗生素不敏感，但对干扰素敏感。

2病毒的大小和形态

❿结构完整具有侵染力的成熟病毒颗粒称为病毒粒子或病毒颗粒。

•大小：最小的菜豆畸矮病毒，10纳米左右，大的痘类病毒约300纳米；

❿形态：形态固定，大多数呈球形（或多面体），少数为杆状或砖块状，噬菌体多为蝌蚪状。

3病毒的化学组成和结构

•主要由核酸和蛋白质组成，一种病毒只含有一种核酸（DNA或RNA）。有的还含有脂类、多糖（常以糖脂、糖蛋白的形式存在），一般仅见于囊膜中。

基本结构

•核心+衣壳（核衣壳）。

❿衣壳由许多蛋白质亚单位衣壳体以对称的形式，规则排列而成。

❿有的病毒在核衣壳外还有囊膜、包膜、被膜、外膜等结构，膜的表面还有突起：刺突、囊膜粒等。

4病毒的增殖

❿在活细胞中，病毒以❽复制❾的方式进行繁殖，整个过程包括：

1吸附

2侵入

3脱壳

4生物合成

5装配和释放

病毒的类群

•按核酸类型：DNA或RNA病毒；以及单、双链；

•通常按宿主类型分：1噬菌体；2植物病毒；3动物病毒：昆虫病毒和脊椎动物病毒。

病毒与疾病

❿病毒分布极其广泛，在宿主细胞内繁殖时往往导致宿主发生病变。

•人和动物60%的传染性疾病是由病毒引起。如天花、麻疹、流行性感冒、脊髓灰质炎、乙型脑炎、肝炎和AIDS等。

免疫源性疾病

艾滋病是由人类免疫缺陷病（HIV）引起的获得性免疫缺陷综合征。HIV是一种逆转录病毒，可特异性地侵犯CD4+T细胞，使人体细胞免疫功能被破

坏。

HIV感染人体的过程

❿防治：消灭传染源和传染媒介，切断传播途径及增强宿主的抗病能力等一般原则；

❿预防：人工自动和被动免疫；应用干扰素；

❿病毒的应用：噬菌体治疗某些细菌感染；利用昆虫病毒进行生物防治。

亚病毒：亚病毒是一类结构和组成更小，更简单的病原体，仅由核算或蛋白质组成。

•类病毒：裸露RNA组成的专性寄生植物细胞的病原体

❿阮病毒：引起羊瘙痒病、疯牛病和人的进行性老年性痴呆的克-雅氏病和人震颤病（库鲁病）。

病毒在生物进化中的地位

❿病毒介于生命与非生命之间。主要有三种看法：

1进化过程中退化的生物类型；

2原始的生命形式

3病毒是细胞中一部分遗传物质，细胞给它合成了蛋白质外壳，脱离了细胞，就成了病毒粒子。

3.2.1原核生物界

原核生物界

作用或用途：有机物降解；自养或异养；工业发酵，造成水体污染，致病，提供单细胞蛋白及生物工程材料等

代表生物：大肠杆菌、螺旋藻

类别：古细菌、细菌、蓝细菌等

特征：无明显细胞核，无膜包被的细胞器，或者是一些微小的单细胞生物

细菌的形态

个体形态：主要有球形，杆状和螺旋状。

群体形态《菌落由单个或少数几个细胞繁殖形成的群体成为菌落。

细菌的主要类群

❿放线菌：G+,大多数由分枝菌丝组成，主要通过产生无性袍子方式进行繁殖；目前的抗生素有2/3以上是由放线菌产生的。

❿立克次氏体和衣原体：G-o专性细胞内寄生菌，重要的病原菌，如斑疹伤寒。

❿支原体：G-o目前已知的能营独立生活的最小生物。可以通过细菌滤器，多数为病原菌。

❿蓝细菌：也归为藻类，但为原核细胞，是地质史上最早出现的放氧生物。

古菌

•古生菌一般生存在极端的生态环境中。

•主要有3个类群：产甲烷菌、极端嗜盐菌和极端嗜酸嗜热菌。

3细菌在自然界中的地位及与人类的关系

细菌在自然界中物质循环中担任了重要的角色。

细菌与疾病1病原菌可以使动植物和人患病；2正常的微生物菌群有利于抵抗病原菌；如：酸奶中乳酸杆菌。

细菌的利用：

工业、食品生产：多种产品生产，新的蛋白质来源

医疗：免疫疫苗

农业：生物农药，菌肥

环境保护：污染检测、处理；降解有毒物；

新的能量来源：生物燃料，巴西发酵生产酒精燃料。

生物的多样性及其起源进化

3,3,2原生生物界

特征：为真核细胞，单细胞或多细胞群体，大部分生活中水中

类别：原生动物，真核藻类，黏菌

代表生物：草履虫，小球藻

作用或用途：有的行光合作用，是海洋或湖泊中的原初生产者，有的是古代是有来源等。

原生生物：水生态系统吞噬取食运动。

粘菌类生物

其生长期或营养期为裸露的无细胞壁多核的原生质团，又叫变形体。繁殖期形成多细胞的抱子囊构造并产生具有纤维质细胞壁的抱子。

真核藻类

藻类是一类具有光合作用色素、无根茎叶分化的自养原植体生物。大多单细胞。

藻类植物

❿是植物界中没有根、茎、叶的分化，营光能自养生活，生殖器官多由单细胞构成和无胚胎发育的一大类群。

❿裸藻：又称眼虫或眼虫藻

❿分布：大多数分布于淡水，参与形成水华。

甲藻

❿分布：多产于海洋中，行浮游生活，是海洋食物链的基础，大量繁殖形成❽赤潮❾。

特殊的共生体——地衣

•藻类（蓝藻、绿藻）和真菌（多数是子囊菌，少数为担子菌）的共生复合有机体。壳状地

3.2.3真菌界

类别：霉菌、子囊菌、担子菌

代表生物：青霉、木耳、猴头菇

特征：为真核细胞，但无叶绿素，不能光合作用，行腐食营养

作用或用途：降解有机物，致病，作物病害，制药，食品等。

3.2.4植物界

苔葬植物蕨类植物裸子植物被子植物把子植物种子植物植物是适应陆地生活、具有光合作用能力的多细胞真核生物。

植物与绿藻相同：光和色素、养分(淀粉)、细胞壁成分为纤维素不同：适应陆地生活和水中生存

分类：抱子植物：苔群植物和蕨类植物

种子植物：裸子植物和被子植物

不同植物的生活史都包括单倍体核相的配子体与双倍体核相的狗子体世代的交替，但各自的抱子体与配子体的特征及生活期等都有很大的差别。

苔葬植物

(1)苔葬植物的一般特征

小型植物，多生于潮湿的环境中；

生活史具明显的世代交替，配子体发达，抱子体退化且不能独立生活；

配子体为片状叶状体，或类似根、茎、叶分化的拟茎叶体：

只有假根，主要起固着作用；

茎仅有皮层和中轴的分化，中轴主要起机械支持作用，无维管组织；

叶多为一层细胞构成，能进行光合作用和直接吸收水分和养料。

有性生殖器官由多细胞构成：雄性生殖器官为精子器，外壁由一层细胞组成；雌性生殖器官为颈卵器。

受精卵在颈卵器中发育成胚。

配子体世代发达，胞子体退化

阴湿环境

多细胞

叶状体或拟茎叶体

单细胞假根

无维管束组织

有颈卵器

(2)苔葬植物的主要类群

唯据营养体的形态结构、生殖器官的发育以及生态适应性等划分。

举纲

蹲纲

苔纲

多为两侧对称的叶状体或拟茎叶体，常有背腹之分，假根单细胞，茎无中轴分化，叶无中肋，雌雄异株，抱子体构造比群类简单，抱子萌发时，原

丝体阶段不发达。

地钱：雌雄异体，雌雄生殖托为有性生殖器官。

营养繁殖：胞芽或断裂；

群纲

常为辐射对称的拟茎叶体，无背腹之分，假根由单列细胞构成。

茎中常有中轴分化。叶常具中肋，抱子体构造复杂，抱子萌发后，原丝体发达。

葫芦群：配子体小型，黄绿色，有茎、叶分化，茎直立，下部生有多数假根。叶密集丛生茎上部，中肋较粗，由多层细胞构成，雌雄同株，抱子发育

成多细胞分枝的原丝体，其上产生多个芽体。

(3)苔葬植物的起源和演化

学群植物在自然界中的地位：

举群植物是高等植物中最低等的陆生植物，代表着从水生生活逐渐过渡到陆生生活的类型；

举辞植物是陆生高等植物发展的一个旁支。

©藻类起源说和裸蕨退行演化说。

(4)苔群植物的生态学和经济意义

理态学意义

©继蓝藻、地衣之后的拓荒者；

©吸水量大，防止水土流失；

修与湖泊、沼泽的陆地化和陆地的沼泽化的演替；

雎为某一生态条件下综合性的指示植

苔群植物在经济上的利用：

入药

饲料：北极群类冻原及斑状群类冻原，放牧驯鹿

燃料：泥炭

园艺：吸水和保水能力，包装运输新鲜苗木或作为播种后的覆盖物。

蕨类植物又称羊齿植物，有根、茎、叶的分化，在抱子体中出现了较原始的维管组织构成的维管系统（既是高等的抱子植物，又是原始的维管植物）。由

于维管系统的产生，使植物体具有较强的输导能力，因此，可以在较干旱环境中生活。所以，蕨类植物一般为陆生。

1）蕨类植物的基本特征

阱于苔葬植物和种子植物的陆生植物：

理活史具有明显的世代交替现象，有两个独立生活的植物体，抱子体和配子体，配子体退化，生活期短，而池子体发达。

蕨抱子体形态

抱子体具有根、茎、叶的分化；只有最原始类型没有根和叶。抱子体大都为多年生草本。除少数种类外，均具有真根，多为不定根，吸收能力较

好，着生在根状茎上，可以伸到土壤深处，吸收水分和无机盐。

营养叶或不育叶：仅进行光合作用的叶；•抱子叶或能育叶：主要作用是产生抱子囊和抱子。

经常见到的蕨类植物是胞子体，通常在叶子的下面或边缘产生抱子囊，少数在茎或分枝顶端形成池子囊穗。抱子囊内的胞子母细胞减数分裂产生抱子。

配子体

抱子成熟后散出，在适宜的环境条件下，萌发为配子体即原叶体。

配子体能产生精子器和颈卵器，其结构和苔葬植物相似，只是精子数目较少；颈卵器颈部较短，只有1个颈沟细胞。颈卵器中产生卵，精子器中产生带

鞭毛的精子。精子以水为媒介而游动，进入颈卵器与卵结合。蕨精子器蕨颈卵器

受精后，合子发育成幼胚，暂时寄生于配子体上，随着胚的发育，配子体逐渐枯萎死亡，幼小的胚成长为能独立生活的抱子体。

蕨类植物大都为土生、石生或附生，少数为水生或亚水生，一般表现为喜阴湿和温暖的特性。2）蕨类植物的分类及代表植物

我国植物学家、世界著名的蕨类植物学专家秦仁昌建立了一个新系统，把过去的5纲提为5亚门：石松亚门、水韭亚门、松叶蕨亚门、楔叶

亚门和真蕨亚门。

前4亚门为小型叶，真蕨亚门为大型叶。真蕨是进化水平最高、最繁茂的一群。

⑴石松亚门(Lycophytina)

犁表植物：

第松属(Lycopodium)：叶无叶舌；胞子同型，原叶体独立生活长；无根托，不定根直接在根状茎上产生

卷柏属(Selaginella)

叶有叶舌；狗子异型；原叶体独立生活时间短；具有根托，在根托上产生不定根

o(2)水韭亚门(Isoephytina)

水韭属(Isoetes)

⑶松叶蕨亚门(Psilophytina)松叶兰

(4)楔叶亚门(Sphenophytina)木贼属(Equisetum)

(5)真蕨亚门(Filicophytina)

如瓶尔小草属(Ophioglossum)(35囊蕨纲(Eusporangiopsida)

3)蕨类植物在自然界的地位

•蕨类植物抱子体占优势，与苔葬植物相反，两者演化路线不同。

•裸蕨植物是原始的蕨类，无叶，只有假根，泡子囊顶生，但茎中出现维管组织，有茎、叶的分化，蕨类植物起源于不同类型的裸蕨植物。

4)蕨类植物的经济价值

•药用：目前用于药用的蕨类植物，至少有一百多种；

•食用：蕨的块状根富含淀粉，幼叶(食用前需用米甜水或清水浸泡数日，除有毒成分)；

•工业用：脱模剂等

•指示植物：作气候的指示植物

•农业上：优质饲料和肥料

•观赏：

裸子植物(Gymnospermae)

裸子植物是介于蕨类植物和被子植物之间，仍保留着颈卵器，具有维管束，能产生种子的一类高等植物。

(1)裸子植物的一般特征

①抱子体特别发达：多年生的木本植物，大多数为单轴分枝的高大乔木，枝条有长枝和短枝之分。具

有形成层和次生结构。

公胚珠及种子裸露，没有真正的花和果实。抱子叶大多数聚生成球果状，称抱子叶球。抱子叶球通常

单性，同株或异株；小胞子叶聚生成小抱子叶球；每个小抱子叶的下面生有贮满小抱子的小抱子囊。

大抱子叶丛生或聚生成大狗子叶球，胚珠裸露。

④传粉时花粉直达胚珠，受精作用在胚中进行：花粉粒由风传播，经珠孔直接进入胚珠，在珠心上方

形成花粉管，进入胚囊，使精子与卵细胞受精。从授粉到受精的过程，要经过相当长的时间，约2〜3

年。（2）裸子植物的分类

裸子植物是一个自然的分类群，裸子植物门通常分为苏铁纲、银杏纲、松柏纲、红豆杉纲、买麻藤纲。现代裸子植物有5纲，9