现代生物科学导论现代生物科学导论

复旦大学生命科学学院 2005 年 2 月— 6 月

第一章 绪论第一章 绪论第一节 生物学是研究生命的科学第二节 什么是生命第三节 生物学研究的主要问题第四节 如何学

( 一）生物圈（ biosphere) 地球上生物及其环境的总和 .包括陆地、水界和大气层范围内生物可以生存的区域 . 树高 < 100 米 鸟飞翔 < 2000 米 陆地生物 50 米土层内 (2000 米 ,细菌 ) 海洋生物 150 米水深内 (4000 米 ,生物 )

第一节 生物学是研究生命的科学

（二） 40 亿年的演化形成当今绚丽多彩的生物界 鉴定命名 170 万种 26 万种植物 5 万种脊椎动物 > 75 万种昆虫 几千新种 /年 总 500 万— 1亿

复旦大学生命科学学院病毒研究室发现的中国小麦花叶病毒 (Chinese Wheat Mosaic Virus) ，简称 CWMV

噬菌体结构模式图

蓝鲸 20-30m 长，重达 100 多吨

生物学家在不同层面研究生命

第二节 什么是生命 生命的基本特征 （一） 严紧有序的结构 1. 化学成分的同一性 2. 基本组成单位是细胞

( 二 )新陈代谢、生长和运动是生命的本能

( 三 )生命通过繁殖而延续,DNA 是生物遗传的基本物质(四 )生物具有个体发育和进化的历史(五 )生物对环境具有适应性

生命的一些特

征

第三节 生物学研究的主要问题 ( 一 )严紧有序的结构 1. 生物的结构有等级 ,生命依赖于结构的有 序性 原子→分子 (单体 -大分子 ) 各种分子→细胞器→细胞 细胞→组织→器官→系统→个体 个体→群体→生态系统→生物圈 2. 结构水平的提高呈现出新的特征

叶绿素分子

叶绿体 -细胞器叶肉细胞

叶肉组织

叶片 -器官

树林 -个体 ,群体与群落

生物学有序等级中的递进层次分子水平 -葡萄糖细胞水平 -平滑肌细胞组织水平 -平滑肌组织器官水平 -血管器官系统水平 -循环系统个体水平 -许多器官系统更高水平 :群体 ,群落 ,生态系统 .

( 二 ) 生命的基础—细胞 1.生物体结构与功能的基本单位 2.具有进行所有生命活动能力的最低水平的结构 形式 • 1665 年 R.Hooke （英） 30 X 显微镜 命名 Cell （软木） A.V Leeuwenhoek （荷） 300Ｘ显微镜 显微 生物界（池塘微生物，血细胞，精子） • 1839 年 M.Schleiden ,T.Schwann （德）

• 1950’s 电子显微镜观察到细胞的复杂结构 按结构分成两类： 原核细胞 真核细胞

真核细胞 原核细胞

( 三 )结构和功能的相互关系 分析从分子到个体不同水平结构 它做什么 ? 怎么做 ?

鸟的结构与飞翔功能的统一

( 四 ) 生物体与环境相互作用 1. 生物体是开放系统 ,与环境不断相互作用 . 2. 环境包括生物和非生物因子 3. 生物体与环境多种相互作用交织成生态系统 • N循环 • C循环( 五 ) 生物信息的相互作用 1.信息指令生物的高度有序 2. 生物学指令编码在 DNA 分子中　 生物把信息从亲代传到子代

(六 ) 多样性的统一　 1. 分类学：对众多生物按规则分类和命名　　　 1735 年林奈 二界系统 （动物界，植物界） ： ： 1969 年 五界系统（原核，原生，真菌，动 物，植物） 六界系统（细菌，古细菌，原生， 真菌，动物，植物） 2. 统一性 密码子 细胞结构相似性

五 界 系 统原核生物界 细菌 原生生物界

真菌界植物界

动物界

眼虫单细胞鞭毛生物 精子 鞭毛横切面 结构比较

(七 ) 进化是生物学的核心主题 1859 年达尔文“物种的起源” 遗传变异 自然选择

翼龙化石(1亿 3千 5百万年前 )

第四节 如何学 1. 学习动力和兴趣 2. 观察和思考 3.实验和分析