生物模型的分类特点及构建方法.pptVIP

CompanyLOGO生物模型的分类特点及构建方法生物模型可以分为物质形式和思维形式两大类型从物质形式角度，生物模型可以分为真实模型、替代模型以及人工模拟模型等几种类型(1)真实模型。为了能更好地探究某项生命活动规律而选用某些方面具有典型意义或特别便利的生物(含微观、宏观两个方向的生命层次)，这就是真实模型。真实模型的选择往往是精心的、慎重的，因为通过其研究所获得的生命活动规律须具有通适性、典型性，能推广到其他生物。如孟德尔、摩尔根分别以豌豆、果蝇为研究模型，研究发现了遗传的三大规律；林德曼、奥顿分别选择美国的2个天然湖泊、河流——赛达伯格湖、银泉为生态系统模型，深入研究并揭示出生态系统的能量流动规律。(2)替代模型。如果由于种种原因，直接用研究对象进行实验研究不太可能，而用其他生物代替研究对象进行研究，这些替代生物就称为替代模型。如常用豚鼠、猕猴等动物代替人体进行疾病机理探究、疫苗研制、药物试验等工作，例如诱发豚鼠血脂增加作为高血脂患者的模型，利用这个替代模型来筛选降血脂的药物。(3)人工模拟模型。有些科学问题的探究既无法用真实模型，也无法找到替代模型，此时，科学家们想出了用人工模拟的方法来开展研究。比较著名的是生命起源研究装置和生物圈Ⅱ号2个人工模拟模型。对于生命起源问题的探索，人们根本无法再现当时的情形。但是在1953年，美国学者米勒在实验室内成功地模拟了在时间上极为遥远的自然条件(原始大气、原始海洋)，证明了生命起源的化学进化过程在40多亿年以前是可能存在的。美国科学家于1984年开始模拟生物圈的结构和功能，建造了有半个足球场大小的、完全封闭的生态实验室，在这个巨大的玻璃罩里，有微型的森林、沙漠、农田、海洋和溪流，这就是“生物圈Ⅱ号”。1993年1月8位科学家进驻这个人工模拟的生物圈模型中开展研究。

中学教材里，也有一些人工模拟模型，如探究性状分离比的实验模型、探究生态系统稳定性的小生态瓶等。2从思维形式角度生物模型的表现形式有物理模型、概念模型、数学模型、软件模型等(1)物理模型。以实物或图画形式直观反映认识对象的形态结构或三维结构，这类实物或图画即为物理模型。实物模型常见的有DNA双螺旋结构模型、真核细胞亚显微结构模型等，图画模型则有C3、C4植物叶片结构示意图、三倍体无子西瓜的培育过程图解、池塘生态系统模式图等。物理模型的特点是：实物或图画的形态结构与真实事物的特征、本质非常相像，大小一般是按比例放大或缩小的。(2)概念模型。以图示、文字、符号等组成的流程图形式对事物的生命活动规律、机理进行描述、阐明，这就是概念模型。例如动植物细胞的有丝分裂、减数分裂图解、光合作用示意图、中心法则图解、过敏反应机理图解等。概念模型的特点是图示比较直观化、模式化，由箭头等符号连接起来的文字、关键词比较简明、清楚，它们既能揭示事物的主要特征、本质，又直观形象、通俗易懂(3)数学模型。用来表达生命活动规律的计算公式、函数式、曲线图以及由实验数据绘制成的柱形图、饼状图等称为数学模型。如酶的活性变化曲线、种群增长曲线、微生物生长曲线，还有种群密度计算公式、组成细胞的化学元素饼状图、能量金字塔等。曲线图的特点是在利用坐标系描述2个变量之间的定性或定量关系；柱形图是依据实验数据在坐标系内用柱形方式表示的2个变量之间不连续的定量关系；饼形图通常是百分比含量的圆饼状表示；计算公式或函数式则是根据数学上的等量关系、用字母符号建立起来的变量之间定量关系式(4)软件模型。用计算机语言编写、反映变量之间逻辑关系的应用生物程序称为软件模型。如弗里斯特等根据他们对人口增长、工业发展、粮食增长、不可再生资源的消耗以及环境污染的研究，用几十个相互联系的变量组成了一个模型，借助计算机进行各种运算，一方面对模型进行检验，同时也可以对未来作出预测。这种抽象模型的计算机模拟在生态学、群体遗传学、基因组研究等很多领域里已成为重要的研究方法。代替人类完成数据庞大、计算困难、因素复杂环节多等艰巨生物问题的研究和预测定性或定量描述各个变量之间的生物关系；是理论的浓缩和升华。直观化、模式化，表达简明、清楚，既能揭示事物的主要特征、本质，又直观形象、通俗易懂实物或图画的形态结构与真实事物的特征、本质非常相像，大小一般是按比例放大或缩小的特点计算机模拟在生态学、群体遗传学、基因组研究等酶的活性变化曲线、种群增长曲线、微生物生长曲线、种群密度计算公式、细胞的化学元素饼状图、能量金字塔动植物细胞的有丝分裂、减数分裂图解、光合作用示意图、中心法则图解、过敏反应机理图解DNA双螺旋结构模型、