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第十章生物多样性概述：生物多样性的概念和特点生物分类方法生物的命名生物的分界原核生物界原生生物界植物界动物界(自学)一、概述：（一）生物多样性的概念及内容概念：所有来源的形形色色生物体，包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体，也包括物种内部、物种之间和生态系统的多样性。生物多样性内容:1、物种多样性：2、遗传多样性：3、生态系统多样性：1、物种多样性：•地球上的生命多种多样，丰富多彩：如：从病毒到重达150t的鲸；从蜗牛到猎豹；植物借助于风、水和动物的迁移把自己的后代送向远方；苔藓植物有13000种之多大自然中每一个物种都是独特的，构成了物种的多样性地球诞生到现在45亿年,究竟有多少种生物?•科学家每年发现的新物种有1.5万个,这一速度没有减缓的迹象;•已经命名并且分类的有130万个物种;•莫拉、沃姆两人采用新的分析方法，判定地球总共拥有870万个物种，误差浮动为130万，发表在《PloSBiology》上。2、遗传多样性：•遗传多样性指同一物种内基因型的多样性，是衡量种内变异的概念。•组成生命的细胞中，DNA是遗传物质，由4种碱基（base）在DNA长链上不同的排列组合，决定了基因与遗传的多样性。如：在人类DNA长链上有约3万个基因，它记录了我们祖先的密码。3、生态系统多样性•各种生物与环境构成了不同的生态系统（ecosystem）。•在不同的生态系统中，各种生物通过复杂的生物链获取食物和传递能量，同时完成物质的循环。•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。（二）生物分类学•16世纪李时珍：“本草纲目”:“部”•植物：草、谷、菜、果、木•动物：虫、鳞、介、禽、兽人•18世纪林奈(瑞典)：“自然系统”•纲class、目order、属genus、种species•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1分类方法：形态学方法：根据生物主要形态特征的异同对生物进行归类。遗传进化关系分类法：只强调生物之间遗传进化的关系,注重研究一组生物多久以前从另一类生物中分支出来。经典的进化分类法：既考虑生物进化分支的时间，又注重生物形态特征的异同。遗传进化关系分类法经典的进化分类法2生物种的概念：种（species，物种）：是生物基本的分类单元。是形态、结构、发育特征、生态功能和生态分布基本相同的一群生物。种起源于共同的祖先,极近似的形态特征，能自然交配，产生正常（可育）后代的个体。3生物分类阶层根据生物异同程度、亲缘关系远近，使用不同等级特征，将生物逐级分类：界（Kingdom）门(Phylum)纲(Class)目(Order)科(Family)属(Genus)种(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、生物的命名•双名法（Bionomialnomenclatre)•用拉丁文表示属名和种名属名（名词，第一字母大写，斜体）种名（形容词,字母均小写，斜体）人姓氏（字母大写，正体）如：马铃薯学名SolanumtuberosumL.(Linn)五界系统原核生物界（Prokaryolae)原生生物界（Protista)植物界（Plantae)真菌界（Fungi)动物界（Animalia)六界系统古细菌界（甲烷菌、嗜热嗜酸菌）真细菌界（古细菌以外的其它原核生物）原生生物界植物界真菌界动物界5、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特征类别代表生物作用或用途原核生物界Monera无明显的细胞核，无膜包被的细胞器，都是一些微小的单核生物古细菌、细菌、蓝细菌等大肠杆菌、螺旋藻有机物的降解；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。原生生物界Protista真核细胞，单细胞或多细胞群体，大部分生活在水环境中原生动物类、真核藻类、粘菌草履虫、小球藻有的行光合作用，是还养活湖泊中的原初生生产者，有的是古代石油来源真菌界Fungi真核细胞，无叶绿素，不能光合作用，行腐蚀营养霉菌、子囊菌、担子菌青霉、木耳、猴头菇降解有机物，致病，作物病害，制药，食品等植物界Plantae真核、多细胞，具有根、茎、叶和繁殖器官的分化，光合自养苔藓植物、蕨类植物、裸子植物、被子植物各种植物吸收二氧化碳，放出氧气；与人类衣食住行联系密切动物界Animalia真核、多细胞，异养，无细胞壁，大多数组织和器官发达，能运动海绵动物、腔肠动物、环节动物、软体动物、节肢动物、脊索动物各种动物吸收氧气，放出二氧化碳；有的是高蛋白食物的主要来源五界分类系统的主要特征和作用二、原核生物界分布广，缺少细胞核和由膜包被的细胞器；营养方式多种(自养和异养)：自养的原核生物从无机的CO2或其他无机物中获得碳源；根据其能量的来源不同分为光能自养和化能自养。微生物—巴斯德•1890年：巴斯德，科赫等奠定了现代微生物学的基础，提出引起各种腐败、疾病的原因都是微生物。•微生物(Microorganism,microbe)是指一大类形体微小、结构简单的低等生物的总称。•三个要点:小：观察借助光镜；测量单位为微米（0.5-20）或纳米简：简单多细胞;单细胞;无细胞结构低：进化程度低，为原始的生命形式微生物的特点（一）微生物的种类1原核生物细菌、放线菌、衣原体、支原体、蓝细菌；2真核生物真菌（霉菌、酵母菌）、原生动物、藻类；3非细胞生物病毒、类病毒,朊病毒等；微生物小的直观感觉真核细胞型原核细胞型电镜微生物的相对大小肉眼光学显微镜可见范围病毒微生物的特点个体最小，比面值最大（比面值=面积/体积)•比面值:设:人=1;大肠杆菌(E.coli)=30,000;•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的生物学之最•形态最简•代谢能力最强•食谱最杂•繁殖最快•数量最多•分布最广•种类最多•变异最易形态最简代谢能力最强•生物界的普遍规律:某生物个体越小,其单位体重消耗的食物越多;•3克地鼠每天消耗与体重等重的粮食;•1克闪绿蜂鸟每天消耗两倍于体重的粮食;•大肠杆菌每小时消耗2000倍于体重的糖;食谱最杂•从无机物到有机物;从无毒物到有毒物;从结构简单到结构复杂的物质,微生物都能利用和降解.光合细菌繁殖最快•大肠杆菌37℃培养在牛奶中,12.5min即可分裂一次;一般培养液的菌浓度为108-109个/ml。24小时产生72代数量最多•如:人体的肠道中始终寄居着100-400种微生物,为肠道正常菌丛,总数可达100万亿。分布最广如:万米深海的硫细菌85公里高空的微生物地层下128米和427米的沉积岩中的细菌种类多最易变异•突变频率一般为10-5—10-10,因其繁殖快,数量多,与外界环境直接接触,因而在短时间内可出现大量变异的后代.如:流感病毒•此外,微生物还具有抗性最强、休眠最长、起源最早、发现最晚等特点.（二）细菌的基本特点•体小而细壁坚而韧二等分裂水生性强单细胞原核微生物细菌的形状•球菌：单球、双球、链球、葡萄球菌…•杆菌：短杆、长杆、棒杆、梭杆等。•螺菌：弧菌、螺旋菌、螺旋体等。•自然界中：杆菌球菌螺菌其他菌细菌的结构基本结构:细胞壁;细胞膜;细胞质;核质体;特殊结构:荚膜;芽孢;质粒，鞭毛;培养特征•固体培养基上:•菌落(colony):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.若来自一个细胞,则为纯培养或称克隆(clone)。•菌苔(lawn):大量细菌的菌落联成一片。罗伯·柯霍(德)常见的细菌性传染病•伤寒－－伤寒杆菌•霍乱－－霍乱弧菌•白喉－－白喉杆菌•白日咳－－白日咳杆菌•细菌性痢疾－－痢疾杆菌•流行性脑脊髓膜炎－－脑膜炎球菌•细菌性食物中毒－－肠胃型：多种细菌神经型：肉毒杆菌•炭疽－－炭疽杆菌病原细菌的致病力吸附和侵入能力侵袭力繁殖和扩散能力毒力对寄主防御机能的抵抗力病原菌内毒素（脂多糖,细菌死亡裂解时释放）毒素外毒素（外泌毒素，荚膜）侵入数量：不同的病原菌有不同的致病剂量侵入门径：呼吸道，消化道，皮肤伤口，多种途径病原细菌的致病力•细菌的繁殖能力：20－60分钟增殖一代•细菌的扩散能力：分泌水解酶(透明质酸酶，胶原酶血浆凝固酶等）•细菌的抵抗力：链球菌－溶血素碳疽芽孢杆菌－攻击素病原细菌的致病力毒素细菌通常能产生两种毒素：内毒素endotoxin和外毒素exotoxin。•细菌致病的主要原因是由外毒素造成的。这些毒素或属于酶、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，破坏机体正常的代谢过程或正常的生理过程。抑菌的方法：•干扰细胞壁的合成(青霉素)•扰乱产生蛋白质的核糖体(红霉素)•干扰DNA的合成(诺氟沙星)人体中定居的细菌（微生态）•人体的皮肤、口腔、肠道中都有细菌长期存在，被称为正常菌群，它们构成人体内的正常微生物区系。•成人体内的细菌数为1.2千克，约100万亿。•肠道中的细菌种类约400－500种，人粪便的1/3为细菌。这些细菌可分为3类：•有益菌：双歧杆菌、嗜酸乳杆菌•中间菌：粪链球菌、大肠杆菌•有害菌：葡萄球菌、假单孢菌有益菌的作用•抵制致病菌的入侵•抑制致病菌的生长繁殖•帮助增加人体的营养•促进肠道的蠕动•分解体内的有害物质•增强免疫功能如何增加体内的有益菌•补充一些有益菌•改善肠道的环境条件•不滥用抗菌素人体、动物体内有益的细菌主要有：酪酸梭菌、乳酸菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、放线菌、酵母菌等。（三)放线菌(Actinomycetes)：具有丝状分枝细胞的细菌以单细胞丝状体生长，以孢子方式繁殖的陆生性强的G+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,大部分放线菌对人类有益,许多的抗生素来自于放线菌,如:链霉素、卡那霉素（链霉菌属）利福霉素（诺卡氏菌属）庆大霉素（小单孢菌属）(四)病毒病毒是一类形体极其微小、结构十分简单、侵染特定活性胞的遗传因子。I.病毒的发现及病毒学的发展•1886年，德国人Mayer证明TMV病叶中有感染性因子•DmitryIvanovsky:1892年：Ivanovsky在研究烟草花叶病时发现，病叶的提取液经过细菌滤器过滤后，仍然具有使健康植株染病的能力－他找到了病毒•Beijerinck：真正发现了病毒•1898年：Beijerinck进行了Ivanovsky的同样的实验，得到类似的结果。•在1899年发表的论文中，他提出：烟草花叶病的病原是一种新的，非细胞性的物质，它不能独立繁殖，只能依赖活的组织进行繁殖。2.病毒的现代概念•亚显微(10－1000nm)•非细胞结构•专性活物寄生•特殊的增殖特性•只有一种核酸（RNA或DNA），并都有遗传活性。•无蛋白质合成和能量代谢的机制•大分子核蛋白结晶A.病毒是生命之最•种类最多：每种生物都有病毒，而且往往不止一种。人中至少有病毒近百种，烟草中有病毒至少24种。•最为多样：基因组除双链DNA外，还有单链DNA，单链和双链RNA，还有反转录•数量最多：据估计：每毫升海水含病毒颗粒：一千万个。B.病毒的形态与结构•每一病毒颗粒都是由:一个核酸芯子和一个蛋白质外衣，即核衣壳(capsid)所组成。有些病毒还有一层脂质双层包膜，病毒包膜来源于宿主细胞膜，但又不是完全意义上的细胞膜。病毒核衣壳的对称形式螺旋对称二十面体等轴对称球形对称病毒的形态与结构•噬菌体也是由核酸芯子和蛋白质衣壳所组成，但噬菌体的形态比寄生于真核细胞的病毒复杂C.病毒的增殖过程(嗜菌体）•吸附•侵入•合成•装配•释放正常细胞转化为肿瘤细胞潜伏感染正常细胞转化为肿瘤细胞有效感染持续感染潜伏感染病毒感染机体后的几种结果病毒细胞核亚病毒•病毒由一种类型的核酸(RNA或DNA）与至少一种结构蛋白所组成的有一定形态的毒粒，这类病毒也称为真病毒；•有些感染性因子比病毒更加简单，只有一些小分子核酸或者只是一种蛋白质。这些具有感染性的物质称为亚病毒因子（S