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普通生物学（陈阅增）普通生物学讲课文本绪论思考题：1.生物的分界系统有哪些？2.生物的基本特征是什么？3.什么是动物学？4.什么是细胞学说？其意义是什么？5.学习和研究动物学有哪些方法？一、生物分界：物质世界是由生物和非生物二部分组成。非生物界：所有无生命的物质，如：空气、阳光、岩石、土壤、水等。生物界：一切有生命的生物。非生物界组成了生物生存的环境。生物和它所居住的环境共同组成了生物圈。生物的形式多样，种类繁多，各种生物在形态结构、生活习性及对环境的适应方式等方面有着千差万别,变化无穷，共同组成了五彩缤纷而又生机勃勃的生物界。最小的生物为病毒，如细小病毒只有20nm纳米，它是一种只有1600对核苷酸的单一DNA链的二十面体，没有蛋白膜。最大的有20-30m长的蓝鲸，重达100多吨。(一)生物的基本特征1.除病毒以外的一切生物都是由细胞组成。构成生物体的基本单位是细胞。2.生物都有新陈代谢作用。同化作用或称合成代谢：是指生物体把从食物中摄取的养料加以改造，转换成自身的组成物质，并把能量储藏起来的过程。异化作用或称分解代谢：是指生物体将自身的组成物质进行分解，并释放出能量和排出废物的过程。3.生物都有有生长、发育和繁殖的现象。任何生物体在其一生中都要经过从小到大的生长过程。在生长过程中，生物的形态结构和生理机能都要经过一系列的变化，才能从幼体长成与亲代相似的个体，然后逐渐衰老死亡。这种转变过程总称为发育。当生物体生长到一定阶段就能产生后代，使个体数目增多，种族得以绵延。这种现象称为繁殖。4.生物都有遗传和变异的特性：生物在繁殖时，通常都产生与自身相似的后代，这就是遗传。但两者之间不会完全一样，这种不同就是变异。生物具有遗传性才能保持物种的相对稳定和生物类型间的区别。生物的变异性才能导致物种的变化发展。(二)动物的基本特征：动物自身不能将无机物合成有机物，只能通过摄取食物从外界获得自身建设所需的营养。这种营养方式称为异养。(三)生物的分界：地球上生活着的生物约有200万种，但每年还有许多新种被发现，估计生物的总数可达2000万种以上。对这么庞大的生物类群，必须将它们分门别类进行系统的整理，这就是分类学的任务。1.二界分类：公元前300多年，古希腊亚里士多德将生物分为二界：植物界、动物界。2.三界分类：1886年德国生物学家海克尔(E.Haeckel)提出三界分类法：原生生物界：单细胞动物、细菌、真菌、多细胞藻类；植物界；动物界。3.四界分类：由美国人科帕兰(Copeland)提出。原核生物界：包括蓝藻和细菌、放线菌、立克次氏体、螺旋体、支原体等多种微生物。原生生物界：包括原生动物和单细胞的藻类。动物界。植物界。4.五界分类：1959年美国学者魏泰克(Whitaker)提出五界分类法：原核生物界：细菌、立克次体、支原体、蓝藻。特点：环状DNA位于细胞质中，不具成形的细胞核，细胞器无膜，为原核生物。细胞进行无丝分裂。原生生物界：单细胞的原生动物、藻类。特点：细胞核具核膜的单细胞生物，细胞内有膜结构的细胞器。细胞进行有丝分裂。真菌界：真菌，包括藻菌、子囊菌、担子菌和半知菌等。特点：细胞具细胞壁，无叶绿体，不能进行光合作用。无根、茎、叶的分化。营腐生和寄生生活，营养方式为分解吸收型，在食物链中为还原者。植物界：包括进行光合作用的多细胞植物。特点：具有叶绿体，能进行光合作用。营养方式：自养，为食物的生产者。动物界：包括所有的多细胞动物。特点：营养方式：异养。为食物的消费者。5.六界分类：我国生物学家陈世骧提出了六界分类系统：Ⅰ非细胞生物Ⅲ真核生物1.病毒界4.植物界Ⅱ原核生物5.真菌界2.细菌界6.动物界3.蓝藻界二、动物学及其分科(一)动物学的定义：动物学是以动物为研究对象，以生物学的观点和方法，系统地研究动物的形态结构、生理、生态、分类、进化、与人类的关系的科学。(二)动物学的主要分科：：：：依据研究内容的不同，动物学分化为许多不同的分科，主要有以下几类：动物形态学：研究动物体内外结构以及它们在个体发育和系统发展过程中的变化规律的科学。其中解剖学是研究器官构造及其相互关系的科学。研究细胞与器官的显微结构的科学，称为细胞学和组织学。用比较现代动物器官系统的异同来研究进化关系的，称为比较解剖学。研究个体发育中动物体器官系统形成过程的，称为胚胎学。此外；研究绝灭动物在地层中的化石的，称为古动物学。动物分类学：研究动物类群之间彼此相似或相异的程度，并分门别类，列成系统；似阐明它们的亲缘关系、进化过程和发展规律。动物生理学：研究动物体的生活机能(如消化、循环、呼吸、排泄、生殖、刺激反应性等)、各种机能的变化、发展情况以及在环境条件影响下所起的反应等。动物生态学：根据有机体与环境条件的辩证统一，研究动物的生活规律及其与环境中非生物与生物因子的相互关系。按照研究的动物对象分为原生动物学、昆虫学、寄生虫学、鱼类学、鸟类学和哺乳动物学等。由于生物学与物理和化学的互相渗透，形成了生物物理学、生物化学等边缘学科。生物化学的迅速发展，对包括动物学各分科在内的生物科学，影响特别显著。如对基因物质DNA的深入研究，使定向改变生物的特性，甚至创造目前世界上所没有的生物种，已成为可能。这方面的研究，被称为遗传工程。再如有人对人、黑猩猩、猴、鸡等生物细胞色素丙的结构进行比较研究、完善了生物进化树，为分类学和进化论据供了进一步的科学依据。近年来，从分子的水平来阐明生命现象的本质，已涉及生物学科的各个方面，对这方面的研究称为分子生物学。分子生物学已成为当前生物学中的一个最活跃的领域。另外，研究动物的构造原理，为其它新的工程技术提供依据的科学，叫做仿生学。三、动物学发展简史动物学的发展经历了极其漫长的过程，大致分为三个阶段：(一)描述生物学阶段切身利益，积累知识。形态的、解剖的、分类的、生长发育的、繁育的、等等。①动物学之父－亚里士多德(Aristotle，384～322B.C.)：动物志。②贾思勰：齐民要术。③李时珍：本草纲目。④胡克(Hooke，R)：显微镜。⑤细胞学说(celltheory)：植物和动物的组织都是由细胞构成；所有细胞是由细胞分裂或融合而来的；卵和精子都是细胞；一个细胞可分裂而形成组织。由德国植物学家Schleiden，M.J.和动物学家Schwann，T.于1838～1839年共同提出的。细胞学说的重要意义：在细胞水平上提供了有机界统一的证据，证明了植物和动物有着细胞这一共同起源，为19世纪自然科学领域中辩证唯物主义战胜形而上学、唯心主义，提供了一个有力的证据；为近代生物科学发展，接受生物界进化的观念准备了条件，推动了近代生物学的研究。⑥林奈(C．Linne,1700—1778)：创立了动植物分类系统，植物种志，植物属志⑦达尔文(C.Darwin,1809—1882)：物种起源，进化论(二)实验生物学阶段在实验条件下研究生命活动的规律：①孟德尔和摩尔根：遗传学的分离、连锁和交换三大定律。②巴斯德：微生物学，致病微生物传染。(三)分子生物学阶段：①蛋白质分子结构、酶的性质、DNA双螺旋结构。②DNA—RNA—Protein中心法则。③基因的组成、表达、遗传、标记、分离、提取、转导、沉默、缺失、突变、跳动、序列测定等等。④人体基因组计划。⑤克隆技术、胚胎移植、干细胞研究等等。⑥生物学与三大难题。未来的生物学将是数理化天地生等的大综合科学。四、研究动物学的基本观点和方法自然界是一个相互依存，互相制约，错综复杂的整体，动物是生物界的一个组成部分。要学习研究生命科学，首先要具有正确的生物学观点。对复杂的生命现象的本质的探讨，不能用简单的方法做出结论，需要用生物学的观点善于对科学的事实加以分析和综合。(一)基本观点：生物学观点：动态地注意形态与功能的统一，生物体对环境的适应，整体与局部之间的相互关系，有机体各层次之间的联系，以及个体发育与系统发育的统一。(二)基本方法1.观察描述法：观察是动物学研究最基本的方法，通过观察从客观世界中获得原始第一手材料。科学观察的基本要求是客观地反映所观察的事物，并且是可以检验的。观察结果必须是可以重复的。只有可重复的结果才是可检验的，从而才是可靠的结果。观察需要有科学知识。观察切不可为原有的知识所束缚。描述即将观察的结果如实地记录下来。包括：文字描述、绘图(生物图)、摄影、摄像、仪器记录等。2.比较法：没有比较就没有鉴别。没有比较就无从揭示生命的统一性和多样性之间的关系。没有比较就无法处理生物界从简单到复杂，从低等到高等的大量材料。只有通过对不同种属动物从宏观的形态结构到微观的细胞、分子水平的比较，才能对有关动物学的各种问题进行研究并得到正确的结论。3.实验方法：实验是在人为干预、控制研究对象的条件下，对生命现象进行观察研究的方法。4.人工模拟生命：动物药理实验、动物病理实验、计算机模拟(输入动物声音，探索高级神经思维活动的规律)。(三)动物学课程的教学要求用生物学的观点和比较分类、归纳求同、演释推理的方法，掌握动物的体制结构，形态机能，生活习性和生活规律等基础知识，并加深对以动物代谢和适应为中心，发育为骨干，及动物界的个体发育与系统发育的统一、形态与机能的统一、机体与环境的统一的动物学原理的理解。(四)学习动物学的目的动物学是农业科学的基础。动物学的新理论、新概念对农牧业的生产和人、畜的医疗保健事业，必然具有促进作用。因此，学习动物学的目的，就在于揭露和掌握动物生命活动的客观规律，为进一步利用、控制和改造动物提供理论依据。对于动物科学和动物医学专业，简明扼要地介绍动物界的一般现象和规律，使学生具备一定的动物学基本知识，为进一步学习专业有关课程奠定必要的基础。动物体的基本结构思考题：1.细胞的基本结构和机能是什么？2.组成细胞的物质有哪些？其功能各是什么？3.什么是原核细胞？什么是真核细胞？4.简述细胞膜的流动镶嵌假说。5.物质通过细胞膜运输有哪些形式？6.简述各主要细胞器的构造和功能。7.细胞分裂有哪些形式？8.简述有丝分裂和减数分裂的过程，二者有何不同？9.简述减数分裂的特点和生物学意义。10.名词解释：细胞周期、同源染色体、拟核、染色体联会、胞饮、胞吐、吞噬。第一节细胞细胞是构成生物体的结构和功能的基本单位。除了病毒，生物有机体都是由单个或许多个细胞构成。一、细胞的一般特征(一)细胞的形状和大小：细胞的形状和大小取决于其遗传性、生理功能、对环境的适应以及分化状态等。1.细胞的大小：绝大多数细胞体积都很小。体积小，表面积大，有利于和外界进行物质交换，对细胞生活有特殊意义。如一个30mm边长的正方体表面积5400mm2，若分成27个小正方体(边长10mm)，则表面积为16200mm2，是原来的3倍。也有少数细胞肉眼可见，如鸵鸟卵细胞直径约50mm。2.细胞的形状：细胞形状与其担负的功能和所处的位置有关，与机能相适应。游离的细胞多为圆形或椭圆形，如血细胞和卵；排列紧密的细胞有扁平、方形、柱形等；具收缩功能的肌细胞多为纺锤形或纤维形；具传导机能的神经细胞星形，有长的突起。(二)细胞的共同特征1.细胞的结构：细胞膜、细胞质(含各种细胞器)和细胞核。具有核被膜和各种细胞器的细胞，称为真核细胞。只有拟核、没有细胞器的细胞，称为原核细胞。分别称为原核生物和真核生物。2.细胞的机能：①利用能量和转变能量，从化学能到热能和机械能。②生物合成，从小分子到大分子，如蛋白质、核酸。③自我复制和分裂繁殖。④协调有机体整体生命。二、细胞的化学组成(一)元素：107——92——24主要化学元素是：碳、氢、氧、氮占96％。少量几种元素是：硫、磷、钠、钙、钾、铁等。极微量的其它化学元素：钡、硅、矾、锰、钴、铜、锌、钼等，0.1%。各元素的比例基本恒定,对维持正常de生理活动是必要的。(二)组成细胞的物质：有机物：糖类，脂类、蛋白质、核酸、维生素、激素。无机物：矿物质和水。1.糖类：糖类化合物含碳、氢、氧三元素，又称为碳水化合物。可分为单糖、双糖和多糖三类。①单糖：是不能用水解的方法再降解成更小糖单位的糖类。最重要的单糖是五碳糖和六碳糖，前者如核