高考高中生物学史.doc

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高中阶段主要生物家及有关发现

一、细胞学说

1.细胞学说的建立过程

年代、科学家

贡献

不足

1543年，维萨里

（比利时）

通过大量的尸体解剖，发表了巨著《人体构造》，揭示了人体在器官水平的构造

未深入到细胞水平

1543年，比夏（法）

指出器官由低一层次的结构——组织构成

1665年，虎克（英）

用显微镜观察植物的木栓组织，既是细胞的发现者，也是命名者

观察的是死细胞

1674年，列文虎克（荷兰）

用自制的显微镜，观察到不同形态的细菌、红细胞和精子等

未用细胞描述，也没有考虑到生物体结构的统一性

17世纪，马尔比基（意大利）

用显微镜广泛观察了动植物的微细结构

1838年，施莱登（德）

细胞是构成植物体的基本单位

未与动物界联系

1839年，施旺（德）

整个植物和动物都是细胞的集合体

未搞清细胞来源的过程

19世纪40年代，

耐格里（德）

用显微镜观察了多种植物分生区新细胞的形成，发现新细胞的产生原来是细胞分裂的结果

未上升到理论水平

1858年，魏尔肖（德）

细胞通过分裂产生新细胞

未考虑非细胞结构生命的繁衍

2.细胞学说（建立者只要是两位德国科学家施莱登和施旺）

内容：

①细胞是一个有机体，一切动植物都是由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物构成。

②细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞的共同组成的整体的生命起作用。

③新细胞可以从老细胞中产生。

（后被魏尔肖修正为“细胞通过分裂产生新细胞”）

意义：

揭示细胞统一性和生物体结构的统一性

3.细胞世界探微三例

克劳德（美）

摸索出采用不同的转速对破碎细胞进行离心的方法，将细胞内的不同组分分开——差速离心法

德迪夫

（比利时）

通过实验证实了自己的推测：

一种酸性水解酶被包在完整的膜内，当膜破裂后，酶得以释放出来，酶的潜伏状态与包裹它的膜结构的完整性有关。

1956年，科学家正式将这种新发现的细胞器名为溶酶体。

帕拉德

（罗马尼亚）

改进了电子显微镜样品固定技术，并应用于动物细胞超微结构的研究，发现了核糖体和线粒体的结构。

他还将对细胞的结构和功能的静态描述，引向动态研究。

后与其同事设计了用同位素示踪技术研究蛋白质合成过程的实验。

二、生物膜结构

1.生物膜结构的探索历程

时间（人物）

实验依据

结论或假说

19世纪末，

欧文顿

对植物细胞进行通透性实验，发现脂质更容易通过细胞膜

膜是由脂质组成的

20世纪初

用丙酮对细胞膜进行化学分析

膜的主要成分是脂质和蛋白质

1925年，

荷兰科学家

从红细胞中提取的脂质铺成单分子层，其面积是红细胞表面积的两倍

膜中的脂质分子必然排列为连续的两层

1959年，

罗伯特森

电子显微镜下看到细胞膜清晰的暗—亮—暗三层结构

所有的生物膜都由蛋白质—脂质—蛋白质单层结构构成，是静态的结构

1970年

采用免疫荧光标记的小鼠细胞和人细胞融合实验

细胞膜具有流动性

1972年，桑格和尼克森

新的观察和实验证据

提出为大多数人所接受的流动镶嵌模型

2.通道蛋白的研究

1988年，阿格雷（美）

分离出构成水通道的蛋白

1998年，麦金农（美）

测出钾离子通道的立体结构

三、酶本质的探索历程

时间

科学家

实验发现或结论

1857年

巴斯德

糖类变酒精必需酵母活细胞参与，即发酵与活细胞有关

1857年

李比希

糖类变酒精必需酵母细胞死亡并释放其中的物质，即发酵与酵母菌内的某些物质有关，且在酵母细胞死亡并裂解后才能发挥作用

1897年

毕希纳

发酵时酵母菌内的某些物质引起的，从酵母细胞中提取发酵物质酿酶，但得到的含有酶的提取液不纯

1917年

萨姆纳

从刀豆种子中提取出脲酶，第一个证明脲酶的化学本质为蛋白质，作用为催化尿素分解

20世纪80年代

切赫、

奥特曼

少数RNA也具有生物催化能力

四、光合作用

年代

科学家

实验探究

结论或成果

1771年

普利斯特利（英）

密闭的玻璃罩内，同时放有植物和点燃的蜡烛或活小鼠，一段时间，蜡烛不灭，小鼠不死

植物可以更新空气，但光的作用不清楚

1779年

英格豪斯

（荷兰）

在阳光的照射下，植物体只有绿叶才能更新浑浊的空气

植物体只有绿叶才可以更新空气，并且在阳光的照射下才成功

1845年

梅耶（德）

植物可进行光合作用

光合作用将光能转化为化学能

1864年

萨克斯（德）

暗处理后的绿叶一半遮光，一半曝光，后经碘蒸气处理，曝光一半叶变蓝，遮光一半叶不变蓝

证明了绿叶光合作用产生了淀粉

1880年

恩吉尔曼（德）

将水绵和好氧菌一起培养，发现好氧菌只集中在叶绿体照光部位

氧是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所

1941年

鲁宾和卡门（美）

用同位素18O标记水（H218O），进行光合作用实验，发现生成的氧全部是18O2；标记二氧化碳（C18O2），生成的氧全部是O2

光合作用释放的氧全部来自水

附：

1.海尔蒙特栽种的柳树质量增加的原因

栽种在桶里的小柳树，在生长过程中能和从土壤中吸收的水和从空气中吸收的二氧化碳在光照条件下合成为有机物，即进行光合作用。

当它处在生长过程中时，同化作用大于异化作用，即有机物的合成量大于有机物的分解量，外在表现为重量的增加。

其重量的增加，主要是来自空气中的二氧化碳。

2.普利斯特利和英格豪斯实验对比，说明了植物在光照下才能放出氧气。

3.萨克斯实验前的“饥饿”处理是为了消耗掉绿叶中原有的营养物质。

4.恩吉尔曼实验分析

（1）实验设计巧妙之处

①实验材料选择水绵和好氧细菌：

水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用好氧细菌可确定释放氧气多的部位。

②没有空气的黑暗环境：

排除了氧气和光的干扰。

③用极细的光束点状投射：

叶绿体上可分为光照多和光照少的部位，相当于一组对比实验。

④进行黑暗（局部光照）和曝光对比实验：

明确实验结果完全是光照引起的

（2）实验结论

氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。

5.对于光合作用中反应物中的元素去向，鲁宾、卡门运用同位素标记法证实了光合作用中产生的氧来自参加反应的H2O。

20世纪40年代卡尔文用14CO2供给小球藻，推论出同化二氧化碳的卡尔文循环途径。

以生成葡萄糖为例，CO2中的氧在C6H12O6和H2O中出现。

五、遗传学

1866年，孟德尔

（奥地利）

揭示了生物遗传的两条基本规律即“分离定律”和“自由组合定律”

1909年，约翰逊（丹麦）

给孟德尔的“遗传因子”一词起了一个新名字，叫做“基因”，并且提出表现型和基因型的概念

萨顿（美）

用类比推理法提出萨顿假说即“基因位于染色体上”

摩尔根

用假说演绎法验证基因位于染色体上，并和学生们测定出基因与染色体的关系：

一条染色体上有多个基因，基因在染色体上呈线性排列。

道尔顿

世界上第一个提出色盲问题的人

格里菲斯

体内转化实验：

加热杀死的S型细菌中含有某种转化因子使R型活细菌转化为S型活细菌

艾弗里

体外转化实验：

DNA是遗传物质，蛋白质不是遗传物质

赫尔希、蔡斯

噬菌体侵染细菌实验：

证明DNA是遗传物质，未证明蛋白质不是遗传物质

烟草花叶病毒实验：

RNA是烟草花叶病毒的遗传物质

沃森（美）、

克里克（英）

构建DNA双螺旋结构模型（以威尔金斯和其同事富兰克林提供的DNA衍射图谱的有关数据为基础，推算出DNA分子呈螺旋结构）；提出了遗传物质以半保留方式自我复制的假说

克里克

第一个用实验证明遗传密码中3个碱基编码1个氨基酸的科学家，同时用实验表明：

遗传密码从一个固定的起点开始，以非重叠的方式阅读，编码之间没有分隔符。

尼伦伯格、马太

采用蛋白质的体外合成技术破译了第一个遗传密码

缪勒（美）

发现用X射线照射果蝇，后代发生突变的个体数大大增加

六、现代生物进化理论

1.拉马克的进化学说

（1）正确观点：

生物来源：

地球上的所有生物都不是神造的，而是由更古老的生物进化来的。

进化顺序：

生物是由低等到高等逐渐进化的。

（2）错误观点：

用进废退、获得性遗传

2.达尔文的自然选择学说：

过度繁殖、生存斗争、遗传和变异、适者生存

七、稳态调节

贝尔纳（法）

推测内环境的恒定主要依赖于神经系统的调节

坎农（美）

提出了稳态维持机制的经典解释：

内环境稳态是在神经调节和体液调节的共同作用下，通过机体各种器官、系统分工合作、协调统一而实现的。

八、激素调节

沃泰默

实验假设：

胰液的分泌受神经调节的控制

实验结论：

小肠上微小的神经难以剔除，胰液的分泌受神经调节的控制

斯他林

贝利斯

实验假设：

在盐酸的作用下，小肠黏膜可能产生了一种化学物质，这种物质进入血液后，随血液到达胰腺，引起胰液的分泌

实验结论：

胰腺分泌胰液受化学物质的调节控制，并将这种物质命名为促胰液素

巴甫洛夫

近代消化生理学的奠基人，曾错误地认为小肠中盐酸导致胰液分泌属于神经反射，后做重复实验得出与斯他林和贝利斯一模一样的结果

九、植物生长素的发现

19世纪末，达尔文

单侧光照射对胚芽鞘尖端产生某种“影响”，当这种“影响”传递到下部时，会造成背光面比向光面生长快，因而使胚芽鞘出现向光性弯曲

1910年，鲍森·詹森

胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递给下部

1914年，拜尔

1928年，温特

进一步证明胚芽鞘的弯曲生长确实是一种化学物质引起的，并将这种物质命名为生长素

1931年

科学家首先从人尿中分离出具有生长素效应的化学物质—吲哚乙酸

1946年

从高等植物中分离出生长素，并确认它就是吲哚乙酸（IAA）

附录：

1.18世纪，法国化学家拉瓦锡发现物质燃烧需要氧气，并且把呼吸作用比作碳和氢的“缓慢燃烧过程”。

2.目前为大家普遍接受的两种关于细胞衰老的学说：

①自由基学说

我们通常把异常活泼的带电分子或基团称为自由基。

自由基含有未配对电子，表现出高度的反应活泼性。

在生命活动中，细胞不断进行各种氧化反应，在这些反应中很容易产生自由基。

此外，辐射以及有害物质入侵也会刺激细胞产生自由基。

例如，水在电离辐射下便会产生自由基。

自由基产生后，即攻击和破坏细胞内各种执行正常功能的生物分子。

最为严重的是，当自由基攻击生物膜的组成成分磷脂分子时，产物同样是自由基。

这些新产生的自由基又会去攻击别的分子，由此引发雪崩式的反应，对生物膜损伤比较大。

此外，自由基还会攻击DNA，可能引起基因突变；攻击蛋白质，使蛋白质活性下降，致使细胞衰老。

②端粒学说

每条染色体的两端都有一段特殊序列的DNA，称为端粒。

端粒DNA序列在每次细胞分裂后会缩短一截。

随着细胞分裂次数的增加，截短的部分会逐渐向内延伸。

在端粒DNA序列被“截”短后，端粒内侧的正常基因的DNA序列就会受到损伤，结果使细胞活动渐趋异常。

3.1958年，美国科学家斯图尔德取胡萝卜韧皮细胞，加入含有植物激素、无机盐的糖类等物质的培养液中培养，最终长成了新的植株，表明高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力——细胞的全能性。