《普通生物学》课程笔记.docVIP

《普通生物学》课程笔记

第一章：生命与生命科学

一、什么是生命

1.生命的定义与特征

-生命的定义：生命是一种复杂的化学系统，它能够进行自我复制、自我调节、自我修复，并且能够对外界环境做出反应。

-生命的基本特征：

a.新陈代谢：生物体通过代谢过程摄取营养物质，释放能量，维持生命活动。

b.生长：生物体通过细胞分裂和细胞增大等方式实现体积和质量的增加。

c.繁殖：生物体能够产生后代，确保物种的延续。

d.适应性：生物体能够通过进化适应不断变化的环境。

e.应激性：生物体能够对各种内外界刺激做出反应。

f.稳态性：生物体能够维持相对稳定的内部环境，即稳态。

2.生命的起源

-生命的起源尚未完全明确，以下是几种主要的假说：

a.自然发生说：认为生命可以直接从非生命物质中产生。

b.化学进化说：认为生命起源于地球早期海洋中的化学反应，逐渐形成了复杂的有机分子和生命体系。

c.宇宙生命说：认为生命的种子可能来自外太空，通过陨石或彗星等途径传播到地球。

二、生命科学的内涵

1.研究对象与范围

-生命科学研究生命现象和生命活动规律，包括生物的形态、结构、功能、发生、发展、遗传、进化等各个方面。

-研究层次从分子、细胞、组织、器官、个体到种群、群落和生态系统。

2.研究方法

-观察法：通过肉眼、显微镜等工具观察生物体的形态、行为等特征。

-实验法：通过实验操作和控制变量来探究生命现象的因果关系。

-比较法：通过比较不同生物或同一生物在不同环境下的差异，揭示生命现象的本质。

-系统分析法：从系统的角度分析生物体的结构与功能，以及生物与环境的关系。

-数理统计法：运用数学和统计学方法对生命现象进行定量分析。

3.分支学科

-细胞生物学：研究细胞的结构、功能和生命活动规律。

-遗传学：研究遗传信息的传递、变异和表达。

-发育生物学：研究生物体从受精卵到成熟个体的发育过程。

-生态学：研究生物与环境之间的相互关系和生态系统的功能。

-分子生物学：研究生物大分子的结构、功能和生物体内分子间的相互作用。

-生物化学：研究生物体内化学反应和代谢途径。

-生物信息学：运用计算机科学和技术分析生物学数据。

4.生命科学的意义

-科学意义：生命科学的发展有助于揭示生命的本质和起源，推动科学理论的进步。

-实践意义：生命科学的研究成果广泛应用于医学、农业、环境保护、生物技术等领域，对人类健康、粮食安全、生态环境保护和经济发展具有重要作用。

-哲学意义：生命科学的研究挑战了传统的生命观和自然观，为哲学思考提供了新的视角。

第二章：生命的化学组成

一、化学键和碳骨架

1.化学键

-定义与类型：

a.离子键：由正负离子间的电荷吸引力形成，通常发生在金属和非金属之间，如NaCl中的Na+和Cl-。

b.共价键：由两个原子共享一对或多对电子形成，分为单键、双键和三键，如H2（单键）、O2（双键）和N2（三键）。

c.金属键：金属原子通过自由电子云相互作用，赋予金属良好的导电性和延展性。

d.氢键：较弱的相互作用，常见于氢原子与氧、氮或氟原子之间，对生物大分子的结构和功能至关重要。

-化学键的特性：化学键的强度、长度和极性决定了分子的性质和生物分子的功能。

2.碳骨架

-碳原子的特性：碳原子有四个价电子，能形成四个共价键，具有sp3、sp2和sp杂化轨道，从而形成不同的几何结构。

-碳链与碳环：碳原子可以通过单键形成直链或分支链，通过双键或三键形成不饱和链，以及通过环状结构形成稳定的碳环，如苯环。

二、水与生命

1.水的分子结构

-分子组成：水分子由两个氢原子和一个氧原子组成，分子式为H2O。

-分子形状：水分子呈V形（角形），氧原子位于顶点，两个氢原子分别位于底部的两端。

2.水的性质

-极性：水分子是极性分子，氧原子带部分负电，氢原子带部分正电。

-高比热容：水能吸收或释放大量热量而温度变化不大，有助于维持生物体温度的稳定。

-高沸点和低熔点：水的沸点为100°C，熔点为0°C，这些特性使得水在地球表面以液态存在，为生命提供了适宜的环境。

-良好的溶剂：水能溶解多种极性和离子化合物，是生物体内化学反应的理想介质。

3.水在生物体内的作用

-反应介质：水是细胞内许多化学反应的溶剂，如水解反应、酸碱中和反应。

-运输介质：水通过血液和其他体液运输营