普通生物学.docx
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普通生物学
教学大纲四川大学
《普通生物学》是医学类专业、生物技术类专业学生第一学期接触的首个专业基础课程，其首要任务是帮助学生建立和巩固对生命科学专业学习的兴趣、培养学生的生命科学研究素养、提高其探究性地学习、创新性地思维的能力；同时也希望学生能够掌握生命科学的基础知识、基本理论；理解生命活动的基本规律、基本原则；了解当代生命科学的新成就和发展的新动向。
为后续专业课程的学习奠定坚实的基础。
※<教学内容>
第一章绪论
一、生命的定义：
二、生命的基本属性
三、生命科学发展史（自学）
四、生命科学的研究领域及其分支学科
五、生命科学的研究方法
六、学习《普通生物学》
七、参考资料
第二章生命的物质基础
第一节生物元素
一、生物元素的种类和含量：
二、生物元素的作用：
三、如何判断一种元素是否为人体必要的元素？
第二节生物小分子
水、氨基酸、核苷酸、单糖、脂类、维生素
一、生物体中最重要的小分子
二、单糖
三、氨基酸
四、核苷酸
五、脂类
六、维生素
七、生物小分子和生物大分子的关系
第三节生物大分子
蛋白质、核酸、多糖
一、氨基酸通过肽键联成肽链
二、单糖通过糖苷键联成多糖链
三、核苷酸通过磷酸二酯键联成核酸
四、生物大分子的高级结构
第三章生命的基本单位——细胞
第一节细胞的形态、结构与分类
1、细胞学研究的基础
2、细胞的形态和数目
3、细胞的分类
4、细胞结构
第二节细胞分裂与调控
1、细胞周期的控制
2、细胞分裂
第三节细胞的分化、发育、衰老与死亡
一、细胞分化
（一）细胞分化
（二）细胞分化的内涵：
（三）细胞分化的意义
（四）细胞分化发育潜能：
（五）与细胞分化发育潜能相关的实验
二、细胞的衰老：
1、个体的衰老和细胞的衰老
2、细胞衰老的机理
三、细胞的死亡：
细胞坏死、细胞凋亡（细胞程序性死亡PCD）
1、细胞坏死和细胞凋亡的比较
2、有关细胞凋亡（细胞程序性死亡）的研究
四、癌细胞
1、肿瘤与癌
2、癌细胞的主要特征：
3、致癌因子：
4、癌细胞的危害
5、抑制和消灭癌细胞
第四节细胞代谢
一、酶
1、定义：
2、组成：
3、酶促反应的特点和作用机制
二、细胞呼吸
1、定义：
2、细胞呼吸的生物化学途径：
三、光合作用
第四章植物的结构、功能和发育
一、植物在生物圈中的作用
二、植物的种类
三、维管植物的形态、结构、功能和发育
（一）根的结构、功能与发育
1、根--形态
2、根的变态
3、根的功能
4、根吸收水分的动力
（二）茎的结构功能和发育
1、茎的结构特点
2、茎尖的结构
3、成熟茎解剖
4、茎的变态
5、茎的功能
（三）叶的结构与功能
1、千姿百态的叶
2、叶的解剖结构
3、叶肉细胞
4、光合作用
5、光呼吸
6、C4植物的适应性
7、叶的变态
8、叶的功能
（四）花器的构造
1、花的形态结构与传粉方式相适应
2、花粉的结构与传粉方式相适应
3、雌雄生殖细胞的发育
4、双受精定义、过程及双受精的意义
5、种子的形成
6、果实的发育与由来
四、植物在人类社会生活中的作用
?
提供生活资料
?
提供生产资料
1、作为食物；
2、生物能源；
3、植物的药用价值
第五章动物的结构、发育与行为
第一节动物的结构与功能
一、动物的组织与器官
二、动物的消化、呼吸、循环与排泄系统的结构及演化（自学）
第二节动物的行为（自学）
一、动物行为的主要类型
二、动物行为的生理基础
三、动物行为遗传学
第三节人类的免疫
一、肌体的致病因素
二、肌体的防护体系
三、两种免疫机制
四、免疫系统病变
第六章遗传学
第一节染色体遗传学
一、遗传学第一定律
二、遗传学第二定律
三、遗传学第三定律
四、孟德尔遗传的延伸
五、性别决定
第二节遗传的分子基础
一、基因的概念及其发展
二、基因的本质——DNA（RNA）
三、遗传信息的传递——中心法则
四、基因表达调控
五、基因重组
第三节变异与进化
一、染色体畸变
二、基因突变
三、人类的遗传疾病及其诊断、治疗
四、生物进化
第四节基因工程
一、基因工程原理
二、基因工程的基本内容
三、基因工程的应用
第七章生命的多样性
第一节生物多样性与物种
一、分类学基础；
二、生物多样性及保护
第二节生物类群及其代表
一、原核生物
二、原生生物
三、真菌
四、植物
五、动物
六、病毒、类病毒、朊病毒
第八章生态学
第一节生态学的基本概念
一、种群
二、群落
三、生态系统
四、环境因子
第二节全球生态
一、温室效应
二、臭氧层破坏
三、酸雨
第三节恢复生态
一、生态退化机制
二、生态恢复机制
三、生态恢复技术
第四节生物灾害与生物安全
一、生物灾害发生原因
二、生物灾害发生规律
三、生物灾害防治方法
四、生物安全（遗传修饰物释放后的潜在效应）
第一章绪论
教学重点：
1、生命的基本属性
2、生命科学研究方法
教学难点：
1、生命科学的研究领域及其分支学科
教学措施：
列举各学科研究热点
2、生命科学的研究方法
教学措施：
选取有趣例证以故事形式说明研究方法。
一、生命的定义：
？
二、生命的基本属性
1、化学成分的同一性
2、严整有序的结构
3、新陈代谢
4、应激性和运动
5、稳态
6、生长和发育
7、繁殖和遗传
8、适应
三、生命科学发展史（自学）
1、从古代到16世纪左右
生命科学建立的准备和奠基时期
特点：
对生命现象的认识与生产、医疗紧密相连，观察和哲学参半，描述和思辩混合。
第一章绪论
代表人物：
亚里士多德（Aristotel,382-322B.C.）
《动物志》观察了动物的解剖构造、生理习性、胚胎发育和生物类群。
德奥费罗斯特（Theophrastus,373-286B.C.）
对植物乔木、灌木、草本的分类确定。
希罗费罗斯（Herophilus约300B.C.）、盖仑（GalenofPergamon，约130-200B.C.）
对人体解剖的研究。
第一章绪论
代表人物：
中国宋代贾思勰
《齐民要术》
历代花、竹、茶栽培和桑蚕技术书籍等
大量记载对动植物的观察和分类研究。
《齐民要术》为中国及世界保存至今最古老最完整的农书之一，素有“农业百科全书”之称。
分为10卷，共92篇，11万字。
书中内容相当丰富，涉及面极广，包括各种农作物的栽培，各种经济林木的生产，以及各种野生植物的利用等等；同时，书中还详细介绍了各种家禽、家畜、鱼、蚕等的饲养和疾病防治，并把农副产品的加工（如酿造）以及食品加工、文具和日用品生产等形形色色的内容都囊括在内。
明代李时珍《本草纲目》
《本草纲目》素有“天下第一药典”之称，曾被英国生物学家达尔文誉为“中国的百科全书”。
该书以药物的天然来源及属性为纲，把药物分为16部；同一部药物，又以相似的目，分为60类目。
该书将每种药物进行分别释名、集解、正误、修治、气味、主治、发明及附方等。
该书综合了大量的科学资料，除了大量附方、验方及治验病案外，还载入了一些有用的医学史料。
对中国的医学史乃至世界科学史都产生了重大而深远的影响。
2、16世纪到20世纪中叶
现代生命科学创立和分支发展时期
基本特征:
人们对生命现象的研究牢固地植根于观察和实验的基础上.以生命为对象的生物分支学科相继建立，逐渐形成一个庞大的生命科学体系。
现代生命科学的建立和发展
文艺复兴：
形态学、解剖学
18世纪以后：
生理分支学科、细胞学、分类学
进化论、实验胚胎学、遗传学、
微生物学、免疫学、生物化学、
分子生物学
解剖学——生理学
1543年，比利时医生维萨里（AndreasVesalius,1514-1564）：
《人体的结构》
1628年，英国医生哈维（WilliamHarvey,1578-1657）：
《心血循环论》
分类学：
林耐（C．V．Linne，1707－1778）《自然系统》：
千姿百态的生物物种被科学地归纳在界、门、纲、目、科、属、种的次序里。
其分类系统中体现的生物物种的相关性和物种由简单到复杂的“秩序”排列强烈地暗示了生物的进化现象。
胚胎学
解剖学、细胞学
实验胚胎学
韦尔海姆﹒鲁
（WihelmRoux,1895-1924）。
胚胎学的建立：
“先成论”与“渐成论”
胚胎学：
实现了对各种代表生物
的形态发育过程的组织
学和细胞学的研究。
微生物学
法国科学家
巴斯德
（LouisPasteur,1822-1895）
创立微生物学。
生物化学
20世纪的前叶和中叶：
物质代谢的研究
生物大分子物质代谢
能量代谢的研究
三羧酸循环、电子传递、氧化磷酸化：
生物能量获取、利用的基本方式方式。
一切生命的构成和活动被坚实地植根在物理、化学规律的基础上。
分子生物学
分子生物学——20世纪最伟大的成就
以基因组成、基因表达和遗传控制为核心
中心法则：
DNA-RNA-蛋白质
揭示了生命运作的基础框架和生物世代更替的联系方式。
3、20世纪中期以后
复杂而庞大的学科系统：
⏹从不同层次研究生命现象
⏹从生物类群划分研究生命现象
生命科学进入“大科学”发展历史时期
⏹学科交叉突出，跨学科研究不断扩大
⏹应用科学研究的比重明显高于基础理论研究
⏹大量不可重复过程的预测和控制纳入科学研究的范畴
⏹人类的科学活动更加受到社会环境的影响和支配。
课后作业
⏹生命科学起源与发展史，给我们什么样的启发？
读“生命科学起源与发展史”有感
——*******给我的启示
四、生命科学的研究领域及其分支学科
1、按照生物类群来分：
植物学、动物学、微生物学
藻类学、地衣学原生动物学、鸟类学病毒学、细菌学
四、生命科学的研究领域及其分支学科
2、按照研究内容来分：
形态解剖学、组织细胞学、生理学、遗传学、发育生物学、生态学等等。
3、按照生物结构层次来分：
分子生物学、细胞生物学、种群生物学等等
4、与其它学科的交叉：
生物化学、生物物理学、生物数学、生物信息学
生物的结构层次与学科分支
第一章绪论
五、生命科学的研究方法
（一）观察与描述：
对生命现象、生物体结构和生命过程的观察和描述；
（二）生物学实验：
在实验室人为地对条件进行控制，针对性地再现或阻断特定的生命过程，以期了解生命活动的规律；
（三）生命现象的人工模拟：
在观察、实验和科学假设的基础上，以等效或近似的人工模型模拟生命过程，以求达到对生命现象的了解和预测。
科学研究的基本方法
第一章绪论
六、学习《普通生物学》的重要意义
（一）专业学习的需要
1、医学是建立在生命科学的主要成就之上，《普通生物学》是基础医学和临床医学各学科以及的主要基础。
2、生命科学的发展为医学科学的发展创造条件，推动医学、药学（现代基础医学和临床医药学）的蓬勃发展。
第一章绪论
（二）个人全面发展的需要
1、人格的养成
从历史及文化角度，理解人类社会发展,认识个人与社会联系,培养历史感和责任感。
2、思辨能力和思维习惯的养成;
⏹准确地认识和把握事物；
⏹慎密的分析和综合；
⏹冷静的归纳总结并采取对策。
第一章绪论
（三）社会发展与生命科学
工业发展带来日益严重的社会问题
☐人口
☐粮食
☐环境
☐资源
☐健康
☐能源
人们意识到要从生命科学中去寻求出路。
人口问题
粮食问题
环境污染
资源匮乏
资源匮乏
健康问题突出
⏹爱滋病
⏹SARS、禽流感
⏹癌症
⏹心脑血管疾病
⏹慢性疲劳综合症
⏹登革热
⏹艾博拉病毒
⏹许多传染性疾病死灰复燃
特别推荐：
读一本英文版的教科书：
EssentialBiology（生物学导论）影印版
第二章生命的物质基础
教学重点、重点：
1、生物大分子的构成——生物小分子
教学措施：
flash演示由生物小分子构成大分子的过程
2、生物大分子的高级结构
教学措施：
图象解析
第二章生命的物质基础
第一节生物元素
一、生物元素的种类和含量：
约30种
常量元素：
CHONPSNa+K+Ca2+Mg2+Cl-
微量元素：
FeFZnSiSeMnIMoCrCoNiSnVSrBAl
二、生物元素的作用：
构成生物体
传递生物信息
保持生物体内水盐平衡
参与酶的组成，调节酶的活性
元素名称主要功能
碳有机化合物的主要组成成分
氢水及有机化合物的主要组成成分
氧水及有机化合物的主要组成成分
氮有机化合物的组成成分
磷含在ATP、核酸等之中，是生物合成
与能量代谢必需的元素
硫蛋白质的成分
氟人体骨骼成长所必需的元素
氯细胞外的阴离子（Cl-），维持体
液平衡
碘甲状腺素的成分
硒与肝功能肌肉代谢有关的元素
硅骨骼及软骨形成的初期阶段必需
的元素
钾细胞内的阳离子，维持体液平衡
钠细胞外的阳离子，维持体液平衡
钙骨骼、牙齿的主要组分，神经传递和
肌肉收缩必需的元素
镁酶的激活，叶绿素构成，骨骼的成分
锌胰岛素的成分．许多酶的活性中心
锰酶的激活，光合作用中水分解必需的
元素
铁组成血红蛋白、细胞色素、铁-硫蛋白
等，输送氧
钴形成红血球所必需的维生素B12的组分
铜铜蛋白的组分，铁的吸收和利用
钼黄素氧化酶、醛氧化酶，固氮酶等
必需的元素
钒促进牙齿的矿化
铬促进葡萄糖的利用，与胰岛素的作
用机制有关
三、如何判断一种元素是否为人体必要的元素？
以缺乏某一种元素的饲料喂养实验动物，观察实验动物是否出现特征的病症；
在饲料中恢复添加这种元素，实验动物的特征病症应逐渐消失，恢复健康；
应在分子水平或细胞水平找出该元素的作用机制，是某种酶的必要成分，或参加某个代谢过程或某项细胞活动。
第二节生物小分子
水、氨基酸、核苷酸、单糖、脂类、维生素
一、生物体中最重要的小分子——水
含量：
60-70%
特性：
水是极性分子；易与周围分子形成氢键；——较强的内聚力和表面能力。
水的高比热和高蒸发热——保持内稳态；
固态水比液态水密度低；
水是最好的溶剂。
水的解离：
H2O+H2O=H3O++OH-
水的重要性
1、各种生物分子在水中的溶解度不同，从而决定其基本性质；
2、许多生物分子在水中的解离状态不同，与其生物活性密切相关；
3、水分子与许多生物分子之间形成氢键，对其生理活性影响甚大。
二、单糖
结构：
多羟基醛或多羟基酮称为糖，通式：
（CH2O）n，n>=3。
以葡萄糖为例，葡萄糖是六碳糖
单糖的生物功能：
A、作为多糖的组成元件
B、作为燃料
C、组成寡糖参与细胞信号传递
三、氨基酸
氨基酸是同时具有α－氨基
和α－羧基的小分子
α－碳原子
具有α－氨基和α－羧基
是各种氨基酸的共性
各种氨基酸的区别在侧链
基团—R
二十种天然氨基酸
20种氨基酸
根据侧链结构和性质，可把20种氨基酸分成不同的组：
疏水氨基酸：
亮氨酸
亲水氨基酸：
丝氨酸
酸性氨基酸：
天冬氨酸
碱性氨基酸：
精氨酸
含硫氨基酸：
半胱氨酸
含羟基氨基酸：
苏氨酸
带环氨基酸：
酪氨酸
氨基酸
20种天然氨基酸除甘氨酸外，都带一个不对称碳原子—α碳原子，都有光学异构体（镜映体）。
已知19种天然氨基酸均为L－型氨基酸。
氨基酸的功能：
（1）作为组建蛋白质的元件
（2）有的氨基酸或其衍生物具有生物活性（代谢调节、信号传递等）
四、核苷酸
核苷酸分子由三个部分组成：
碱基：
嘧啶、嘌呤
五碳糖：
核糖或脱氧核糖
磷酸
参加大分子核酸组成的共有8种核苷酸
DNA水解液中RNA水解液中
腺脱氧核苷酸（dAMP）腺苷酸（AMP）
鸟脱氧核苷酸（dGMP）鸟苷酸（GMP）
胞脱氧核苷酸（dCMP）胞苷酸（CMP）
胸腺脱氧核苷酸（dTMP）尿苷酸（UMP）
五、脂类
生物体内不溶于水而溶于有机溶剂的各种分子。
脂类种类很多，分子结构相差较大
A、油脂：
甘油三脂
B、磷脂和鞘脂
C、固醇
六、维生素
维生素的重要性
缺乏维生素A：
夜盲、角膜炎。
富含维生素A的食品：
牛奶、鸡蛋、胡萝卜、蔬
菜叶、鱼油等。
缺乏维生素E：
不育、肌肉营养不良；
富含维生素E的食品：
植物油、牛奶、鸡蛋和肉类。
缺乏维生素K：
血友病；
富含维生素K的食品：
鲜蔬菜。
缺乏维生素D：
佝偻病、软骨病；
富含维生素D的食品：
鱼油等。
缺乏维生素B1：
脚气、神经失调；
富含维生素B1的食品：
肉类、酵母、带荚的
果实、谷类。
缺乏维生素B2：
皮肤病、神经失调；
富含维生素B2的食品：
肉类、牛奶。
缺乏维生素B5：
易怒、痉挛；
富含维生素B5的食品：
肝、酵母、谷类。
缺乏维生素B12：
恶性贫血；
富含维生素B12的食品：
肝、肉类、鸡蛋、牛奶。
缺乏维生素C：
坏血病；
富含维生素C的食品：
柠檬、水果、青椒、白菜、
土豆。
缺乏泛酸：
胃肠炎、皮肤病；
富含泛酸的食品：
肝、酵母、鸡蛋。
缺乏叶酸：
贫血；
富含叶酸的食品：
蔬菜叶。
一、生物小分子和生物大分子的关系
小分子大分子复合大分子
单糖多糖糖蛋白
氨基酸蛋白质糖脂
核苷酸核酸脂蛋白
脂类
第三节生物大分子
生物大分子主要有三大类：
蛋白质、核酸、多糖
它们都是由生物小分子单体通过特有的共价键联结而成。
1、氨基酸通过肽键联成肽链
寡肽：
含有10左右氨基酸残基
（如二肽、五肽、八肽）
多肽：
含10－20个氨基酸残基
蛋白质：
含几十个氨基酸残基
肽链有方向性，
氨基端（N端），羧基端（C端）
2、单糖通过糖苷键联成多糖链
注意：
多糖链也有方向性，有还原
端和非还原端
一条多糖链的两端有不同结构和性质：
一端的糖基有游离的半缩醛羟基，称还原端；
另一端的糖基没有游离的半缩醛羟基，称非还原端。
3、核苷酸通过磷酸二酯键联成核酸
四、生物大分子的高级结构
1、蛋白质的高级结构
由生物小分子到生物大分子，分子增大，出现新的性质。
其中最主要的特点是：
生物大分子有独特的立体结构、空间构型和分子整体形状。
蛋白质的四级结构是指各条肽链之间
的位置和结构。
所以，四级结构只存
在于由两条肽链以上组成的蛋白质。
2、维持生物大分子高级结构的重要因素－－非共价键
C＝OH－O
C－NH
C－OH3N－
非共价键的键强度很小，所以
注意：
双硫键也在维持蛋白质高级结构中起重要作用。
3、核酸的高级结构
C、两条链对应碱基呈配对关系
A＝TG≡C
D、螺旋直径20A，螺距34A，
每一螺距中含10bp
（2）RNA为单链盘绕，局部形成碱基配对。
例如：
转运RNA（tRNA）的三叶
草结构
4、多糖链的高级结构
第三章生命的基本单位——细胞
教学重点：
1、细胞器的组成、结构、功能
2、细胞周期
3、细胞分裂
教学难点：
1、细胞器的功能
教学措施：
图示、实例
2、周期调控
教学措施：
诺贝尔奖获得者的研究故事
第三章生命的基本单位——细胞
细胞的形态、结构与分类
细胞学研究的基础
细胞的形态和数目（？
）
细胞的分类
原核细胞：
细菌和蓝藻
真核细胞：
植物细胞、动物细胞
细胞的发现离不开显微镜的发明
形态多样、大小各异
真核细胞细胞结构：
细胞膜和细胞壁
细胞膜结构学说：
50多种结构模型
1972年，Singer、Nicolson提出流动镶嵌模型
1975年，Wallach提出晶格镶嵌模型
1977年，Jain、White提出板块镶嵌模型
实验证实细胞膜具有流动性
细胞膜的作用——控制物质的出入（教材：
P.50-55）
扩散：
简单扩散、协助扩散
渗透：
水的扩散
主动运输：
需要载体和耗能
内吞作用：
吞噬、胞饮
外排作用：
分泌作用、排除渣滓
细胞结构
细胞壁（教材：
图2-4）：
初生壁：
纤维素和其它碳水化合物
次生壁：
纤维素和木质素、木拴、角质等，还有树胶、丹宁、矿质、色素、蛋白质、油脂、油等。
中胶层：
果胶（各种糖的聚合物）
细胞核
细胞核
贮存遗传信息（DNA）
复制、转录遗传信息并指导蛋白质合成
是细胞生命活动的调控中心
核仁的构成：
蛋白质（酶）和RNA、DNA
核仁的作用：
合成核糖体的大小亚基前体。
细胞结构
遗传信息的传递
中心法则：
DNARNA蛋白质
由“中心法则”串联起来的细胞器及其功能
细胞质和细胞器（教材：
P.38-45）
内质网：
粗面内质网、滑面内质网
核糖体：
蛋白质合成场所，由大、小两个亚基构成
23S，5SrRNA
50S34种肽
70S16SrRNA
30S21种肽
28S，7S，3SrRNA
60S50种肽
80S18SrRNA
40S30种肽
高尔基体：
蛋白质加工、细胞分泌
溶酶体：
细胞内的消化性细胞器—溶酶体
功能：
体内的清道夫；
为细胞提供营养；
防御肌体感染
未能降解的物质将被排到细胞外。
功能降低后，易形成脂褐质沉积在细胞内。
微体：
过氧化物酶体——解毒
线粒体
线粒体模式图
线粒体
线粒体是一个由两层单位膜包围的含有100多种酶类的细胞器，ATP合成酶复合体位于内膜上，电子显微镜下呈直径约为8.5nm的小球。
线粒体是细胞进行生物氧化和能量转换的主要埸所——动力工厂，生物能量合成中心。
线粒体有自己的一套遗传系统（DNA和核糖体）。
质体：
白色体、有色体（叶绿体等）
液泡：
植物细胞、蓝藻
细胞骨架
细胞骨架
细胞骨架
组成：
微管、微丝、中间纤维
功能：
构成纺锤体、具有支持、运动功能并导致细胞质的流动。
植物细胞与动物细胞
植物细胞动物细胞
细胞壁中心粒
液泡
思考题
真核与原核细胞的起源与进化关系？
细胞的分裂与调控
细胞周期（cellcycle）（教材：
P.86）
分裂间期：
细胞生长期：
G1：
复制前期，RNA、蛋白质、酶的合成；
G0：
不再分裂的细胞，跳出了细胞周期。
S：
复制期，DNA的复制；
G2：
复制后期，为染色体的凝聚、纺锤体的
形成作好物质（RNA、微管蛋白）准备。
分裂期
细胞周期
细胞周期的控制
细胞分裂
无丝分裂：
较原始，但研究发现其具有简单、分裂迅速、耗能少、在分裂过程中可继续执行细胞功能的特点，因而具有适应意义。
存在于原核生物及高等生物的多种组织器官中：
动物上皮组织、疏松结缔
升级会员 