无编辑摘要
SkyEye FAST（讨论 | 贡献） （//Edit via InPageEdit） |
无编辑摘要 |
||
第1行：
{{tex}}{{wip}}
'''生物学'''（英语：biology）或称生物科学、生命科学，是自然科学的一大门类，由经验主义出发，广泛研究生命的所有方面，包括生命起源、演化、分布、构造、发育、功能、行为、与环境的互动关系，以及生物分类学等。
== 分支 ==
现代生物学是一个庞大而兼收并蓄的领域，由许多分支和分支学科组成。然而，尽管生物学的范围很广，在它里面有某些一般和统一概念支配一切的学习和研究，把它整合成单一的、连贯的领域。在总体上，生物以细胞作为生命的基本单位，基因作为遗传的基本单元，和进化是推动新物种的合成和创建的引擎。今天人们还了解，所有生物体的生存以消耗和转换能量，调节体内环境以维持稳定的和重要的生命条件。生物学分支学科被研究生物体的规模所定义，和研究它们使用的方法所定义：生物化学考察生命的基本化学；分子生物学研究生物分子之间错综复杂的关系；植物学研究植物的生物学；细胞生物学检查所有生命的基本组成单位，细胞；生理学检查组织，器官，和生物体的器官系统的物理和化学的功能；进化生物学考察了生命的多样性的产生过程；和生态学考察生物在其环境如何相互作用。最终能够达到治疗诊断遗传病、提高农作物产量、改善人类生活、保护环境等目的。
* 动物学领域：动物生理学、解剖学、胚胎学、神经生物学、发育生物学、昆虫学、动物行为学、组织学。
* 植物学领域：简单的学门分类可概分为：
第17行：
* 生物和信息领域：生物信息学、生物数学、仿生学、系统生物学。
* 环境和生物学领域：大气生物学、生物地理学、海洋生物学、淡水生物学。
== 生物必修 ==
=== 分子与细胞 ===
==== 走进细胞 ====
悠悠300余年，关于细胞的研究硕果累累；近50年来更进入了分子水平，老树又绽新花。许多研究成果已经或将要走进我们的生活：植物细胞在培养瓶中悄然长出幼苗；动物体细胞核移植生成了克隆动物；不同生物细胞间DNA转移创造出了新的生物类型及其产品；病危的生命期盼着干细胞移植的救助……
{{q|每一个生物科学问题的答案都必须在细胞中寻找。|埃德蒙·比彻·威尔逊（Edmund Beecher Wilson，1856.10.19－1939.3.3）}}
===== 从生物圈到细胞 =====
'''{{w|细胞}}（Cell）'''是生物体结构和功能的基本单位。
; 生命活动离不开细胞
单细胞生物具有生命的基本特征。
; 生命系统的结构层次
细胞是地球上最基本的'''{{w|生命系统理论|生命系统}}（Life system）'''。
===== 细胞的多样性和统一性 =====
; 观察细胞
'''实验：使用高倍显微镜观察几种细胞。'''
第49行 ⟶ 第37行：
* '''切片法'''：将较大或较硬的材料切片后进行观察。
* '''涂片法'''：一般用于对血细胞的观察。
; 原核细胞和真核细胞
根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核，可以把细胞分为'''{{w|原核细胞}}（Procaryotic cell）'''和'''{{w|真核细胞}}（Eucaryotic cell）'''两大类。细菌中的绝大多数种类是营腐生或寄生生活的异养生物。
; 细胞学说建立的过程
'''{{w|细胞学说}}（Cell theory）'''是通过对动植物细胞研究而揭示细胞统一性和生物结构统一性的学说。
# 细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成。
# 细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用。
# 新细胞可以从老细胞中产生。
1543年，{{w|安德雷亚斯·维萨里}}（拉丁语：{{lang|la|Andreas Vesalius}}，荷兰语：{{lang|nl|Andries van Wesel}}，1514.12.31－1564.10.15）发表了{{w|人体的构造|《人体的构造》}}（{{lang|la|De humani corporis fabrica}}），揭露了人体在{{w|器官}}（Organ）水平的构造。马里·弗朗索瓦·沙维尔·比夏（{{lang|fr|Marie François Xavier Bichat}}，1771.11.14－1802.7.22）指出器官由低一层次的结构——{{w|组织 (生物学)|组织}}（英语：Tissue，法语：{{lang|fr|Tissu}}）组成。
第66行 ⟶ 第49行：
植物学家{{w|馬蒂亞斯·雅各布·施萊登|马蒂亚斯·雅各布·施莱登}}（Matthias Jakob Schleiden，1804.4.5－1881.6.23）和动物学家{{w|泰奥多尔·施万}}（Theodor Schwann，1810.12.7－1882.1.11）分别于1838年和1839年提出了细胞学说。
{{q|现在，我们已经推倒了分隔动植物界的巨大屏障。}}
卡尔·威廉·冯·耐格里（Carl Wilhelm von Nägeli，1817.3.26/27－1891.5.10）发现新细胞的产生是细胞分裂的结果。1858年，{{w|鲁道夫·菲尔绍|鲁道夫·路德维希·卡尔·菲尔绍}}（Rudolf Ludwig Carl Virchow，1821.10.13－1902.9.5）总结出“细胞分裂产生新细胞”：
{{q|{{ruby|所有的细胞都来源于先前存在的细胞。|{{lang|la|Omnis cellula e cellula.}}}}}}
1995年，约翰·克莱格·文特尔（John Craig Venter，1946.10.14－）领导团队开始了组装细胞的尝试。
==== 组成细胞的分子 ====
同自然界的许多物体一样，细胞也是由分子组成的。细胞为什么能表现出生命的特征？是组成它的分子有什么特殊之处吗？这些分子在非生命物体中能不能找到？组成这些分子的元素，在非生命物体中能不能找到？这些分子又是怎样构成细胞的呢？
{{q|阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上。|{{w|邹承鲁}}（1923.5.17－2006.11.23）}}
===== 细胞中的元素和化合物 =====
; 组成细胞的元素
* '''最基本元素'''，亦称'''核心元素'''：C
* '''基本元素'''：C、H、O、N
第90行 ⟶ 第63行：
* '''大量元素'''：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
* '''微量元素'''：Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等
若以'''鲜重'''计，则细胞含量最大的元素前四位依次为O、C、H、N；若以'''干重'''计，则依次为C、O、N、H。在细胞中，氢原子数量最多。
; 组成细胞的化合物
在细胞鲜重中，占比最大的化合物为水；在干重中为蛋白质。
第104行 ⟶ 第74行：
{{w|双缩脲试剂}}（Biuret reagent）{{note|0.1g/mL的<chem>NaOH</chem>溶液与0.01g/mL的<chem>CuSO4</chem>溶液的混合物。}}可与蛋白质生成紫色络合物。不可用于检验二肽。
===== 生命活动的主要承担者——蛋白质 =====
组成细胞的有机物含量最多的是蛋白质。
; 氨基酸及其种类
'''{{w|氨基酸}}（Amino acid）'''是组成蛋白质的基本单位。每种氨基酸分子至少都含有一个氨基（<chem>—NH2</chem>）和一个羧基（<chem>-COOH</chem>）。在评价蛋白质食品的营养价值时，主要依据是其所含必需氨基酸的种类与数量。
; 蛋白质结构及其多样性
一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基相连接，脱去一分子水（即脱水缩合）形成{{w|肽键}}（<chem>—NH—CO —</chem>）。多个由氨基酸缩合而成的链状的{{w|多肽}}可以盘曲、折叠，并可能由两个{{w|巯基}}（<chem>—SH</chem>）脱去两个氢原子形成{{w|二硫键}}（<chem>—S-S —</chem>）而相连，形成有一定空间结构的蛋白质。氨基酸排列顺序和肽链的盘曲、折叠方式的差异造就了蛋白质结构的多样性。组成肽链后的氨基酸单体也叫“氨基酸残基”。
; 蛋白质的功能
* 结构蛋白
第125行 ⟶ 第88行：
** 免疫
** 传递信息，调节生命活动
===== 遗传信息的携带者——核酸 =====
核酸包括'''{{w|脱氧核糖核酸}}（Deoxyribonucleic acid，DNA）'''和'''{{w|核糖核酸}}（Ribonucleic acid，RNA）'''
核酸是细胞内携带遗传信息的物质，在生物体的遗传、变异和蛋白质的生物合成中具有极其重要的作用。
; 核酸在细胞中的分布
真核细胞的DNA主要分布在细胞核中。线粒体和叶绿体中也有少量DNA。RNA主要分布于细胞质中。
第141行 ⟶ 第100行：
核酸是由'''{{w|核苷酸}}（Nucleotide）'''连接而成的长链。一个核苷酸是由一分子的'''含氮碱基'''、一分子'''五碳糖'''和一分子'''磷酸'''组成的。根据五碳糖的不同，可以将核苷酸分为'''脱氧核糖核苷酸（脱氧核苷酸）'''和'''核糖核苷酸'''。DNA由两条脱氧核苷酸链构成，RNA由一条核糖核苷酸链构成。DNA与RNA各有4种碱基。DNA碱基为'''腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（C）、胞嘧啶（G）'''。RNA碱基为'''腺嘌呤（A）、尿嘧啶（U）、鸟嘌呤（C）、胞嘧啶（G）'''。其中共用的碱基为A、C、G。DNA具有特异性、多样性。
===== 细胞中的糖类和脂质 =====
糖类是主要的能源物质。
; 细胞中的糖类
糖类分子都是由'''C、H、O'''三种元素构成的，又称“碳水化合物”。
第158行 ⟶ 第113行：
* '''{{w|麦芽糖}}（Maltose）'''：由两分子葡萄糖缩合而成
* '''{{w|乳糖}}（Lactose）'''：由一分子半乳糖和一分子葡萄糖缩合而成。
蔗糖是生活中最常见的二糖。
第169行 ⟶ 第123行：
* '''{{w|糖原}}（Glycogen）'''：动物体内的储能物质，1g糖原氧化分解释放17kJ的能量。
* '''{{w|纤维素}}（Cellulose）'''：与果胶共同构成植物细胞壁，不溶于水，难以消化。
淀粉是最常见的多糖。
; 细胞中的脂质
组成脂质的元素主要有C、H、O，有些还有P和N。习惯上，可以将不是大分子的脂质当做大分子对待。
第181行 ⟶ 第132行：
'''固醇'''类物质包括胆固醇、性激素和维生素D等。一般认为植物细胞中不含有胆固醇。
; 生物大分子以碳链为骨架
每一个小分子单体都以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架，由许多单体连接成多聚体。
===== 细胞中的无机物 =====
; 细胞中的水
水是构成细胞的重要化合物。在生物体中含量最多，一般在70%到90%左右。水生生物含水量高于陆生生物；同一物种中，幼小个体含水量高于成年个体；同一个体中，幼嫩细胞含水量高于成熟细胞。
第195行 ⟶ 第141行：
* '''结合水'''是少数被纤维素、淀粉、蛋白质、葡萄糖、氨基酸等清水分子及其离子物质以氢键、静电引力吸附的水。大约占细胞内全部水分的4.5%。
* '''自由水'''是以游离形式存在，可以自由流动的水。
; 水的生物学功能
# 有较强的内聚力和表面张力。例子:植物导管中连续而不断裂的水柱。
# 有较大的比热与蒸发热。
第204行 ⟶ 第148行：
# 保证生物膜等细胞结构的稳定。
# 某些生化反应的原料。
; 细胞中的无机盐
细胞中大多数无机盐以离子的形式存在。无机盐可以维持细胞渗透压平衡以及酸碱平衡。
细胞是多种元素和化合物构成的生命系统。C、H、O、N等化学元素在细胞内含量丰富，是构成细胞内主要化合物的基础；以碳链为骨架的糖类、脂质、蛋白质、核酸等有机化合物，构成了细胞大厦的基本框架；糖类和脂质提供了生命活动的重要能源；水和无机盐与其他物质一道，共同承担起构建细胞、参与细胞生命活动等重要功能。
== 注释 ==
{{Notelist}}
== 参考 ==
* [http://old.pep.com.cn/gzsw/jshzhx/tbziy/kbshy/jsjb/bxyi/ (中国)人民教育出版社 生物 必修一 实验版 学生用书]
* [[wzh:生物学|生物学<nowiki>{{Cdash}}</nowiki>维基百科]]
{{Study}}
[[分类:生物学]]
| |||