欢迎来到奇葩栖息地！欢迎加入Discord服务器：XfrfHCzfbW。欢迎加入QQ频道：r01m9y3iz6。请先至特殊:参数设置验证邮箱后再进行编辑。在特殊:参数设置挑选自己想要使用的小工具！不会编辑？请至这里学习Wikitext语法。

走近生物

来自奇葩栖息地
淮北人（讨论 | 贡献）2022年10月12日 (三) 04:45的版本

生物学（Biology）是探索生命现象和生命活动规律的科学，是自然科学中的一门基础学科。其研究对象是生物的结构、功能、发生和发展规律。其目的在于阐明和控制生命活动，改造自然，为农业、工业和医学等实践服务。

本文参考

(中国)人民教育出版社 生物 必修一 实验版 学生用书

分支

  • 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：
    • 应用植物学：农学（或农艺学）、园艺学、花卉学、植物育种学、林学、植物病理学等等。
    • 纯科学（或植物学）：植物分类学、植物生理学、植物形态学、植物解剖学、植物地理学、遗传学、生态学、藻类学等等。
  • 微生物和免疫学领域：微生物学、免疫学、病毒学。
  • 生物化学领域：生物化学、蛋白质力学、糖类生化学、脂质生化学、代谢生化学。
  • 进化和生态学领域：古生物学、进化论、进化生物学、社会生物学、分类学、系统分类学、生态学、生物分布学 。
  • 现代生物技术学领域：生物技术学、基因工程、酵素工程学、生物工程、代谢工程学、基因体学、合成生物学。
  • 细胞和分子生物学领域：细胞学、分子生物学、遗传学、表观遗传学、神经生物学。
  • 生物和物理学领域：生物物理学、结构生物学、生医光电学、医学工程。
  • 生物和医学领域：感染性疾病、毒理学、放射生物学、癌生物学。
  • 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……

模板:Cquote

从生物圈到细胞

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（Life system）的结构层次
    细胞是地球上最基本的生命系统。
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
      制作细胞装片一般有如下几种方法：
      1. 压片法：将疏松的材料压散成云雾状，进行观察。
      2. 装片法：对于微小生物或大型生物的部分细胞[1]，可以直接装片观察。
      3. 切片法：将较大或较硬的材料切片后进行观察。
      4. 涂片法：一般用于对血细胞的观察。
  • 原核细胞（Procaryotic cell）和真核细胞（Eucaryotic cell）
    根据细胞内有无以核膜为界限的细胞核，把细胞分为真核细胞和原核细胞两大类。
    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
    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。
1. 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。
2. 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。
3. 新细胞可以从老细胞中产生。

1543年，安德雷亚斯·维萨里（Andreas Vesalius[2]，1514.12.31 - 1564.10.15）发表了《人体构造[3]》，揭露了人体在器官水平的构造。马里·弗朗索瓦·沙维尔·比夏（Marie François Xavier Bichat，1771.11.14 - 1802.7.22）指出器官由低一层次的结构——组织（Tissue[4]）组成。

1665年，罗伯特·虎克[5]（Robert Hooke，1635.7.28 - 1703.3.3）命名了“细胞”，成为第一个观察到细胞的人。不久，安东尼·菲利普·范·列文虎克（Antonie Philips van Leeuwenhoek，1632.10.24 - 1723.8.26）观察到了不同形态的细菌、红细胞、精子等，成为了第一个观察到活细胞的人。马尔塞洛·马尔比基（Marcello Malpighi，1628.3.10 - 1694.11.29）广泛观察了动植物的微观结构。

植物学家马蒂亚斯·雅各布·施莱登（Matthias Jakob Schleiden，1804.4.5 - 1881.6.23）和动物学家特奥多尔·施旺（Theodor Schwann，1810.12.7 - 1882.1.11）分别于1838年和1839年提出了细胞学说。

模板:Cquote

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，鲁道夫·路德维希·卡尔·魏尔肖（Rudolf Ludwig Carl Virchow，1821.10.13 - 1902.9.5）总结出“细胞分裂产生新细胞”：

模板:Cquote

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？

邹承鲁（1923.5.17-2006.11.23）：

模板:Cquote

细胞中的元素和化合物
  • 组成细胞的元素
    最基本元素（The most basic element），亦称核心元素（Core element）：C
    基本元素（Basic elements）：C、H、O、N
    主要元素（Main elements）：C、H、O、N、P、S
    大量元素（Macro elements）：C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg
    微量元素（Micro elements）：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。
    • 实验：检验生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质[6]
    • 实验原理：还原性糖[7]可与斐林试剂（Fehling's solution）[8]先生成棕色的混合物，再生成砖红色沉淀[9]；
      苏丹III（或苏丹IV）可将脂肪染[10]成橘黄色（苏丹IV染成红色）；
      双缩脲试剂（Biuret Reagent）[11]可与蛋白质[12]生成紫色络合物。
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（Amino acid）及其种类
    氨基酸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（——NH2[13]）和一个羧基（——COOH[14]）。
    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[15]，形成肽键（——NH——CO——，peptide bond）。
    多个由氨基酸缩合而成的链状的多肽可以盘曲、折叠，并可能由两个巯基（——SH）脱去两个氢原子形成二硫键（——S——S——）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（Structural proteins）
      • 组成细胞或生物体结构
    • 功能蛋白
      • 催化
      • 运输
      • 免疫
      • 传递信息，调节生命活动
遗传信息的携带者——核酸

核酸包括两大类：脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid，DNA）和核糖核酸（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、叶绿体中也有少量DNA。RNA主要分布于细胞质中。
    实验：观察DNA和RNA在细胞中的分布
    实验原理：甲基绿（Methyl Green，CI 42585）使DNA呈现绿色，吡（bì）罗红使RNA呈现红色[16]；
    盐酸（即氢氯酸，HCl水溶液）能改变细胞膜的通透性，加速染色剂进入细胞，且使染色体中的DNA与蛋白质分离。
  • 核酸是由核苷酸（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ACG。
    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”。
    • 单糖
      单糖是不能水解的糖类，包括五碳糖[17]和六碳糖[18]两个大类。
    • 二糖
      二糖是由两分子单糖脱水缩合而成的糖类，必须被水解才能被细胞吸收。
      常见的二糖有蔗糖（Sucrose）[19]、麦芽糖（Maltose）[20]和乳糖（Lactose）[21]。
      蔗糖是生活中最常见的二糖。
    • 寡糖
      寡糖（Oligosaccharide）也称“低聚糖”或“寡聚糖”，是由2-10个单糖分子相连形成的糖分子，是处于二糖与多糖之间的糖类。
    • 多糖
      生物体内的糖类大多数以多糖的形式存在。[22]
      多糖主要有淀粉（Starch）[23]、糖原（Glycogen）[24]、纤维素（Cellulose）[25]几种。
      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。
    • 脂肪
      脂肪是最常见的脂质。
      1g脂肪氧化放出39kJ的能量，所以脂肪是细胞内良好的储能物质。
      脂肪还有保温和缓冲减压的作用。
    • 磷脂
      磷脂是构成生物膜系统的重要成分。
    • 固醇
      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。
    水在细胞中以两种形式存在：
    • 结合水
      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
      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
        1. 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。
        2. 有较大的比热与蒸发热。
        3. 结合水的存在可保证多种亲水大分子的结构稳定。例子:蛋白质失去结合水易发生凝聚沉淀而变性。
        4. 是细胞中良好的溶剂。
        5. 保证生物膜等细胞结构的稳定。
        6. 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。

学习
数学
认真学习
谈笑风生
物理
认真学习
谈笑风生
化学
认真学习
谈笑风生
信息学
认真学习
谈笑风生
生物学
认真学习
谈笑风生
其他
  1. ↑ 如人的口腔上皮细胞。
  2. ↑ 也称André Vésale。
  3. ↑ De humani corporis fabrica
  4. ↑ 法文：Tissu。
  5. ↑ 物理教科书称其为“胡克”。
  6. ↑ 若用大豆作为实验对象，则需提前浸泡；若用蛋清，则需先稀释。
  7. ↑ 这里的还原性糖指的是蔗糖除外的单糖和二糖。
  8. ↑ 0.1g/mL的NaOH溶液与0.05g/mL的CuSO4溶液等量混合的混合物，使用时要现配现用、水浴加热。
  9. ↑ Cu2O，即氧化亚铜，也称“赤铜”。
  10. ↑ 需用体积分数为50%的乙醇溶液洗去浮色。
  11. ↑ 0.1g/mL的NaOH溶液与0.01g/mL的CuSO4溶液的混合物。
  12. ↑ 不可用于检验二肽。
  13. ↑ 也可写成“H2N——”。
  14. ↑ 也可写成“HOOC——”。
  15. ↑ 即“脱水缩合”。
  16. ↑ 实验准备注意：由于甲基绿和吡罗红均为竞争性染色剂，所以一般不分开使用，且现配现用，放入棕色瓶中保存。
  17. ↑ 即脱氧核糖与核糖。
  18. ↑ 包括葡萄糖（Glucose）、果糖（Fructose）和半乳糖（Galactose）。
  19. ↑ 由一分子果糖和一分子葡萄糖缩合而成。
  20. ↑ 由两分子葡萄糖缩合而成。
  21. ↑ 由一分子半乳糖和一分子葡萄糖缩合而成。
  22. ↑ 提醒：同种多糖不互为同分异构体。
  23. ↑ 植物体内的储能物质，不溶于水。
  24. ↑ 动物体内的储能物质，1g糖原氧化分解释放17kJ的能量。
  25. ↑ 与果胶共同构成植物细胞壁，不溶于水，难以消化。
取自“https://mh.wdf.ink/w/index.php?title=走近生物&oldid=2841”