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高中第一册
走进生命科学
生命科学发展简史
我国:最早研究和利用动植物和真菌的国家。著作:《诗经》、《齐民要术》、《本草纲目》
国外:对生命科学的研究始于古希腊和古罗马时代。
生命科学发展的早期,主要采用描述法和比较法进行生物体形态结构特征的观察和记录。随着生命科学、物理学、化学和数学的发展和相互渗透,实验法逐渐成为生命科学的主要研究手段。
细胞水平:17世纪显微镜的发明,使生命科学进入了细胞水平。18世纪林耐创立“生物分类法则”。1838~1839年,施莱登和施旺提出了“细胞学说”。1859年,达尔文发表了《物种起源》一书,提出了“进化论”,为生命科学的发展奠定了辨证唯物主义的基础。20世纪,孟德尔揭示了生物遗传的基础理论,摩尔根在此基础上的实验遗传学研究,进一步揭示了遗传机制。
分子水平:1953年,沃森和克里克提出了DNA双螺旋结构分子模型,将生命科学研究引入到分子水平的新阶段。
1997年,英国科学家成功地培育出克隆羊“多利”。1990年正式启动人类基因组计划,2000年6月26日宣布人类基因组草图绘制成功,2003年4月14日宣布完成。
生命科学新课题:
后基因组学:后基因组研究,包括解读并深入的结构和功能基因组,破译重要微生物和植物的基因组,启动环境基因组的研究以及基因技术的应用等。
转基因技术
基因治疗
生物多样性保护
脑科学
生命科学:以生命为研究对象的科学和技术的总称,它是研究生命活动及其规律的科学,并涉及到医学、农学、健康、环境等领域。
生命科学探究的基本步骤:提出疑问→提出假设→设计实验→实验实施→分析数据→结论→新的疑问
生命的物质基础
无机化合物包括水和无机盐:
水:生物体中含量最多的化合物。人体在缺水10%时,生理活动就会紊乱;缺水20%时,生命活动终止。
水的生理作用:提供生物体细胞生存所需的液体环境;是绝大多数生物化学反应的介质;帮助运输物质;具有调节体温、保持体温恒定的作用。
水的存在形式:绝大多数水以游离的形式存在,可以自由流动,称为自由水。小部分水与细胞内的其他物质结合,称为结合水,约占细胞全部水分的4.5%。结合水是人体及其生物体组织结构的重要组成成分。
无机盐:大多数无机盐以离子状态存在,在生物体内含量很少,但对生命活动起着重要作用。生物体需要适量的无机盐。
有些无机盐参与组成生物体内的重要化合物,如Fe是血红蛋白的重要成分;Ca是构成骨骼、牙齿的重要成分;Mg是叶绿素分子必要的成分。
有些无机离子参与生物体的代谢活动和调节内环境稳定,如成人血液中Ca2+含量为45~55mg/L,低于该数值是会导致肌肉抽搐等症状;血液中的HCO3-等参与组成缓冲系统,使血液的酸碱度稳定能够在合适的范围内,细胞膜内外的K+、Na+在维持细胞膜生物功能中起重要作用。
有机化合物包括糖类、脂质、蛋白质和核酸等,是组成生物体结构的主要成分。糖类和脂质还是生物体的主要能源物质。
糖类:符合化学通式(CH2O)n的物质,俗称碳水化合物。
生理功能:维持生命活动所需能量的主要来源,是组成生物体机构的基本原料。
种类:单糖、双糖和多糖。
单糖:不能水解的最简单的糖,如葡萄糖、果糖、核糖等。葡萄糖和果糖都是含6个碳原子的单糖(己糖),分子式都是C6H12O6,葡萄糖分子中的5个C上都连有相同的化学基团——羟基(—OH)。葡萄糖广泛存在于动植物的细胞中,是细胞中主要能源物质。核糖是含5个碳原子的单糖,也成戊糖,是构成核酸的重要成分。每克葡萄糖氧化分解可产生16.4kJ能量。
双糖:是指两个单糖经脱水缩合连在一起的糖类。常见的双糖有蔗糖、乳糖和麦芽糖,它们的通式是C12H22O11。在特定的酶的作用下可水解为各自组成的单糖。
多糖:指由血多葡萄糖分子经脱水缩合连在一起形成的结构复杂的糖类。如植物中的淀粉、纤维素以及动物肝脏和肌肉中的糖原都是多糖。淀粉是植物体内糖的储存形式,是人类的主要的糖类来源。糖原存在于动物体内,不溶于水,是动物体内糖类物质的储存形式。纤维素是组成植物细胞壁的主要成分。
有一些多糖与脂质或蛋白质结合在一起组成细胞的结构物质,前者称为糖脂,后者称为糖蛋白。
脂质:俗称脂类物质,不溶于水,而易溶于乙醚、氯仿、苯等有机溶剂。脂肪、磷脂和胆固醇是最常见的脂质。
脂肪:甘油和脂肪酸是构成脂肪的基本成分。脂肪酸主要是由碳和氢组成的长链。饱和脂肪酸:长链中碳和碳之间都是以单键(C-C)相连。不饱和脂肪酸:碳原子之间存在双键(C=C)。脂肪是很好的储能物质。每克脂肪在人体氧化分解可产生37.6kJ能量。
磷脂:组成细胞膜的结构大分子。在磷脂分子中,磷酸和含氮碱基一端为亲水的头部,两个脂肪酸一端为疏水(亲脂)的尾部。
胆固醇:广泛分布于全身各组织中,大约有四分之一的胆固醇分布在脑及神经组织中,肝、肾、肠等内脏及皮肤脂肪
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