普通生物學(xué)課件

普通生物學(xué)

第一章緒論（3課時(shí)）

一、生命的定義：

二、生命的基本屬性

三、生命科學(xué)發(fā)展史（自學(xué)）

四、生命科學(xué)的研究領(lǐng)域及其分支學(xué)科

五、生命科學(xué)的研究方法

六、學(xué)習(xí)《普通生物學(xué)》

七、參考資料

第二章生命的物質(zhì)基礎(chǔ)（3課時(shí)）

第一節(jié)生物元素

-、生物元素的種類和含量：

二、生物元素的作用：

三、如何判斷一種元素是否為人體必要的元素

第二節(jié)生物小分子

水、氨基酸、核甘酸、單糖、脂類、維生素

一、生物體中最重要的小分子

二、單糖

三、氨基酸

四、核甘酸

五、脂類

六、維生素

七、生物小分子和生物大分子的關(guān)系

第三節(jié)生物大分子

蛋白質(zhì)、核酸、多糖

一、氨基酸通過肽鍵聯(lián)成肽鏈

二、單糖通過糖背鍵聯(lián)成多糖鏈

三、核甘酸通過磷酸二酯鍵聯(lián)成核酸

四、生物大分子的高級(jí)結(jié)構(gòu)

第三章生命的基本單位——細(xì)胞（6課時(shí)）

第一節(jié)細(xì)胞的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與分類

1、細(xì)胞學(xué)研究的基礎(chǔ)

2、細(xì)胞的形態(tài)和數(shù)目

3、細(xì)胞的分類

4、細(xì)胞結(jié)構(gòu)

第二節(jié)細(xì)胞分裂與調(diào)控

1、細(xì)胞周期的控制

2、細(xì)胞分裂

第三節(jié)細(xì)胞的分化、發(fā)育、衰老與死亡

一、細(xì)胞分化

（-）細(xì)胞分化

（-）細(xì)胞分化的內(nèi)涵：

（三）細(xì)胞分化的意義

（四）細(xì)胞分化發(fā)育潛能：

（五）與細(xì)胞分化發(fā)育潛能相關(guān)的實(shí)驗(yàn)

二、細(xì)胞的衰老：

1、個(gè)體的衰老和細(xì)胞的衰老

2、細(xì)胞衰老的機(jī)理

三、細(xì)胞的死亡：細(xì)胞壞死、細(xì)胞凋亡（細(xì)胞程序性死亡PCD）

1、細(xì)胞壞死和細(xì)胞凋亡的比較

2、有關(guān)細(xì)胞凋亡（細(xì)胞程序性死亡）的研究

四、癌細(xì)胞

1、腫瘤與癌

2、癌細(xì)胞的主要特征：

3、致癌因子：

4、癌細(xì)胞的危害

5、抑制和消滅癌細(xì)胞

第四節(jié)細(xì)胞代謝

一、酶

1、定義：

2、組成：

3、酶促反應(yīng)的特點(diǎn)和作用機(jī)制

二、細(xì)胞呼吸

1、定義：

2、細(xì)胞呼吸的生物化學(xué)途徑：

三、光合作用

第四章植物的結(jié)構(gòu)、功能和發(fā)育（3課時(shí)）

一、植物在生物圈中的作用

二、植物的種類

三、維管植物的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能和發(fā)育

（一）根的結(jié)構(gòu)、功能與發(fā)育

1、根一形態(tài)

2、根的變態(tài)

3、根的功能

4、根吸收水分的動(dòng)力

（二）莖的結(jié)構(gòu)功能和發(fā)育

1、莖的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2、莖尖的結(jié)構(gòu)

3、成熟莖解剖

4、莖的變態(tài)

5、莖的功能

（三）葉的結(jié)構(gòu)與功能

1、千姿百態(tài)的葉

2、葉的解剖結(jié)構(gòu)

3、葉肉細(xì)胞

4、光合作用

5、光呼吸

6、C4植物的適應(yīng)性

7、葉的變態(tài)

8、葉的功能

（四）花器的構(gòu)造

1、花的形態(tài)結(jié)構(gòu)與傳粉方式相適應(yīng)

2、花粉的結(jié)構(gòu)與傳粉方式相適應(yīng)

3、雌雄生殖細(xì)胞的發(fā)育

4、雙受精定義、過程及雙受精的意義

5、種子的形成

6、果實(shí)的發(fā)育與由來(lái)

四、植物在人類社會(huì)生活中的作用

提供生活資料

提供生產(chǎn)資料

1、作為食物；

2、生物能源；

3、植物的藥用價(jià)值

第五章動(dòng)物的結(jié)構(gòu)、發(fā)育與行為（6課時(shí)）

第一節(jié)動(dòng)物的結(jié)構(gòu)與功能

一、動(dòng)物的組織與器官

二、動(dòng)物的消化、呼吸、循環(huán)與排泄系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及演化（自學(xué)）

第二節(jié)動(dòng)物的行為（自學(xué)）

一、動(dòng)物行為的主要類型

二、動(dòng)物行為的生理基礎(chǔ)

三、動(dòng)物行為遺傳學(xué)

第三節(jié)人類的免疫

一、肌體的致病因素

二、肌體的防護(hù)體系

三、兩種免疫機(jī)制

四、免疫系統(tǒng)病變

第六章遺傳學(xué)（6課時(shí)）

第一節(jié)染色體遺傳學(xué)

一、遺傳學(xué)第一定律

二、遺傳學(xué)第二定律

三、遺傳學(xué)第三定律

四、孟德爾遺傳的延伸

五、性別決定

第二節(jié)遺傳的分子基礎(chǔ)

一、基因的概念及其發(fā)展

二、基因的本質(zhì)——DNA（RNA）

三、遺傳信息的傳遞——中心法則

四、基因表達(dá)調(diào)控

五、基因重組

第三節(jié)變異與進(jìn)化

一、染色體畸變

二、基因突變

三、人類的遺傳疾病及其診斷、治療

四、生物進(jìn)化

第四節(jié)基因工程

-、基因工程原理

二、基因工程的基本內(nèi)容

三、基因工程的應(yīng)用

第七章生命的多樣性（3課時(shí)）

第一節(jié)生物多樣性與物種

一、分類學(xué)基礎(chǔ)；

二、生物多樣性及保護(hù)

第二節(jié)生物類群及其代表

一、原核生物

二、原生生物

三、真菌

四、植物

五、動(dòng)物

六、病毒、類病毒、月元病毒

第八章生態(tài)學(xué)（6課時(shí)）

第一節(jié)生態(tài)學(xué)的基本概念

一、種群

二、群落

三、生態(tài)系統(tǒng)

四、環(huán)境因子

第二節(jié)全球生態(tài)

一、溫室效應(yīng)

二、臭氧層破壞

三、酸雨

第三節(jié)恢復(fù)生態(tài)

一、生態(tài)退化機(jī)制

二、生態(tài)恢復(fù)機(jī)制

三、生態(tài)恢復(fù)技術(shù)

第四節(jié)生物災(zāi)害與生物安全

一、生物災(zāi)害發(fā)生原因

二、生物災(zāi)害發(fā)生規(guī)律

三、生物災(zāi)害防治方法

四、生物安全（遺傳修飾物釋放后的潛在效應(yīng)）

緒論

-、生物圈

生物和它所居住的環(huán)境共同組成生物圈（biosphere）,

地球大概是在45億年前形成的。最早的生命大概是在距今38億年前出現(xiàn)的。在生命出

現(xiàn)之前，地球是寂靜的，地球只是由巖石圈、水圈和大氣圈所構(gòu)成的。后來(lái)生物出現(xiàn)了，生

物逐漸發(fā)展而占據(jù)了巖石圈、水圈和大氣圈中的一定區(qū)域而形成了生物圈。生物在生物圈中

利用日光、水、空氣和無(wú)機(jī)鹽類而生活繁衍，經(jīng)歷了億萬(wàn)年漫長(zhǎng)歲月的自然選擇，終于形成

了現(xiàn)在的絢麗的生物界。

生物對(duì)環(huán)境的要求是嚴(yán)格的，大樹最高也不過100m,鳥類飛翔最高也不過2000限雖

然在4000m深的海底仍有細(xì)菌等生物，但大多海洋生物則是聚集在150m深度以內(nèi)的。在陸

地上，一些深達(dá)2000m的地下石油礦床中曾找到過細(xì)菌，但一般說來(lái)，生物只局限在50m

以內(nèi)的土層中，由此可見，生物圈占地不多，只是一個(gè)包括巖石圈（含土壤在內(nèi)）、水圈和大

氣圈的一個(gè)狹長(zhǎng)地帶。

但是生活在這一廣闊天地中的生物已知的約有200萬(wàn)種，如果算上歷史上已經(jīng)絕滅的生物

（估計(jì)至少也有1500萬(wàn)種），那就至少有1700萬(wàn)種了。這些生物在形態(tài)、生活習(xí)性、營(yíng)養(yǎng)

方式、生殖方式等方面都有很大不同，可說是千差萬(wàn)別，但是它們都有一個(gè)共同之處。

二、生命的共同特性

1、化學(xué)成分的同一性

從元素成分來(lái)看，構(gòu)成形形色色生物體的元素都是普遍存在于無(wú)機(jī)界的C、II、0、N、P、

S、Ca等元素，并不存在特殊的生命所特有的元素。從分子成分來(lái)看，各種生物體除含有多

種無(wú)機(jī)化合物外，還含有蛋白質(zhì)、核酸、脂、糖、維生素等多種有機(jī)分子。這些有機(jī)分子，

在自然界都是生命過程的產(chǎn)物。其中，有些有機(jī)分子在各種生物中都是一樣的或基本一樣的,

如葡萄糖、ATP等；有些有機(jī)分子如蛋白質(zhì)、核酸等大分子，雖然在不同的生物中有不同的

組成，但構(gòu)成這些大分子的單體卻是一樣的。例如，構(gòu)成各種生物蛋白質(zhì)的單體不外20種

氨基酸，各種生物核酸的單體主要也不過是8種核甘酸。這些單體在不同生物中以相同的連

接方式組成不同的蛋白質(zhì)和核酸大分子。脫氧核糖核酸（有時(shí)是核糖核酸）是一切已知生物的

遺傳物質(zhì)，由脫氧核糖核酸組成的遺傳密碼在生物界一般是通用的。各種生物用這?統(tǒng)一的

遺傳密碼編制自己的基因程序，并按照這一基因程序來(lái)實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)、發(fā)育、生殖、遺傳等生命

活動(dòng)。各種生物都有催化各種代謝過程的酶分子，而酶是有催化作用的蛋白質(zhì)。各種生物都

是以高能化合物三磷酸腺背，即ATP為貯能分子。這些說明了生物在化學(xué)成分上存在著高度

的同一性。

2、嚴(yán)整有序的結(jié)構(gòu)

生物體的各種化學(xué)成分在體內(nèi)不是隨機(jī)堆砌在一起，而是嚴(yán)整有序的。生命的基本單位

是細(xì)胞(cell),細(xì)胞內(nèi)的各結(jié)構(gòu)單元(細(xì)胞器)都有特定的結(jié)構(gòu)和功能。線粒體有雙層的外膜,

有脊，脊上的大分子(酶)的排列是有序的。生物大分子，無(wú)論如何復(fù)雜，還不是生命，只有

當(dāng)大分子組成一定的結(jié)構(gòu)，或形成細(xì)胞這樣一個(gè)有序的系統(tǒng)，才能表現(xiàn)出生命。失去有序性,

如將細(xì)胞打成勻漿，生命也就完結(jié)了。

生物界是一個(gè)多層次的有序結(jié)構(gòu)。在細(xì)胞這一層次之上還有組織、器官、系統(tǒng)、個(gè)體、

種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)等層次。每一個(gè)層次中的各個(gè)結(jié)構(gòu)單元，如器官系統(tǒng)中的各器官、各

器官中的各種組織，都有它們各自特定的功能和結(jié)構(gòu)，它們的協(xié)調(diào)活動(dòng)構(gòu)成了復(fù)雜的生命系

統(tǒng)。

3、新陳代謝

生物是開放系統(tǒng)，生物和周圍環(huán)境不斷進(jìn)行著物質(zhì)的交換和能的流動(dòng)。一些物質(zhì)被生物

吸收后，在生物體內(nèi)發(fā)生一系列變化，最后成為代謝過程的最終產(chǎn)物而被排出體外，這就是

新陳代謝。新陳代謝包括兩個(gè)相反相成的過程：一個(gè)是組成作用(anabolism),即從外界攝

取物質(zhì)和能，將它們轉(zhuǎn)化為生命本身的物質(zhì)和貯存在化學(xué)鍵中的化學(xué)能；一個(gè)是和組成作用

相反的分解作用(catalolism),即分解生命物質(zhì)，將能釋放出來(lái)，供生命活動(dòng)之用。正如生

物體在空間結(jié)構(gòu)上嚴(yán)整有序一樣，生物體的新陳代謝也是嚴(yán)整有序的過程，是由一系列酶促

化學(xué)反應(yīng)所組成的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。如果代謝過程的有序性被破壞，如某些代謝環(huán)節(jié)被阻斷了，全

部代謝過程就可能被打亂，生命就會(huì)受到威脅。

在代謝過程中，生物體內(nèi)的能總是不斷地轉(zhuǎn)化。熱力學(xué)第二定律告訴我們，能的每一次

轉(zhuǎn)化，總要失去一些可用的自由能，總要導(dǎo)致端的增加，而端的增加則意味著有序性的降低。

所以生物必須從外界攝取自由能來(lái)保持甚至加強(qiáng)它的有序狀態(tài)。具體地說，生物從外界攝取

以食物形式存在的低嫡狀態(tài)的物質(zhì)和能，通過新陳代謝，把它們轉(zhuǎn)化為高嫡狀態(tài)后，排出體

外。這種不對(duì)等的交換消除了生物代謝作用產(chǎn)生的埔，從而使生物系統(tǒng)的總熠不致增加。山

此可見，生物體是通過增加環(huán)境中的燧值，使環(huán)境的無(wú)序性增加來(lái)創(chuàng)造并維持自身的有序性

的。生物的這種有序結(jié)構(gòu)稱為耗散結(jié)構(gòu)(dissipativestructure)(.

4、應(yīng)激性和運(yùn)動(dòng)

生物能接受外界刺激而發(fā)生合目的的反應(yīng)，反應(yīng)的結(jié)果使生物“趨吉避兇”。在一滴草

履蟲液中滴-小滴醋酸，草履蟲就紛紛走開。一塊腐肉可招來(lái)蒼蠅。植物莖尖向光生長(zhǎng)(向

光性)。這些都是應(yīng)激性(irritability)。

應(yīng)激性是生物的普遍特性。動(dòng)物的感覺器官和神經(jīng)系統(tǒng)是應(yīng)激性高度發(fā)展的產(chǎn)物。

5、穩(wěn)態(tài)

一個(gè)世紀(jì)前，法國(guó)貝爾納(C.Bernard)發(fā)現(xiàn)，盡管外界環(huán)境波動(dòng)很大，哺乳動(dòng)物總有某些機(jī)

制使內(nèi)環(huán)境的性質(zhì)維持不變。后來(lái)美國(guó)坎農(nóng)(w.B.Cannon)將它稱之為內(nèi)穩(wěn)態(tài)或穩(wěn)態(tài)

(homeostasis)。

穩(wěn)態(tài)的概念現(xiàn)在已超出了貝爾納當(dāng)時(shí)所講的個(gè)體范圍。細(xì)胞、群落和生態(tài)系統(tǒng)在沒有激烈的

外界因素的影響下，也都是穩(wěn)定的，它們各有自己特定的機(jī)制來(lái)保證身體動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定。

6、生長(zhǎng)發(fā)育

生物都能通過代謝而生長(zhǎng)發(fā)育。一粒種子可以成為大樹，-只蝌蚪可以成為一只蛙。環(huán)境

條件對(duì)生物的生長(zhǎng)發(fā)育無(wú)疑是有影響的。同一品種的小麥在水肥條件很好的田里長(zhǎng)得高大粗

壯，而在干旱貧瘠的田里長(zhǎng)得瘦小。但是，正如生物體內(nèi)環(huán)境總是保持相對(duì)穩(wěn)定一樣，生物

的生長(zhǎng)發(fā)育也總是按照一定的尺寸范圍、一定的模式和一定的程序進(jìn)行的。換言之，生長(zhǎng)發(fā)

育是一個(gè)遺傳決定的穩(wěn)定的過程。

7、繁殖和遺傳

生物能繁殖，就是說，能復(fù)制出新的一代。任何一個(gè)生物體都是不能長(zhǎng)存的，它們通過繁殖

后代而使生命得以延續(xù)下去。生物在繁殖過程中，把它們的特性傳給后代，“種瓜得瓜，

種豆得豆”，這就是“遺傳”。遺傳雖然是生物的共同特性，種瓜雖然得瓜，但同一個(gè)蔓上

的瓜，彼此總有點(diǎn)不同；種豆雖然得豆，但所得的豆也不會(huì)完全一樣。它們不但彼此不一樣,

它們和親代也不會(huì)完全一樣。這種不同就是“變異”。生物的遺傳是由基因所決定的，基因

就是前述的脫氧核糖核酸片段?；蚧蚧虻慕M合發(fā)生了變化，生物的性狀就要出現(xiàn)變異，

這種變異是可遺傳的變異。沒有這種可遺傳的變異，生物就不可能進(jìn)化。

8,適應(yīng)

適應(yīng)一般有兩方面的涵義：①生物的結(jié)構(gòu)都適合于一定的功能，如鳥翅構(gòu)造適合于飛翔，人

眼的構(gòu)造適合于感受物像等;②生物的結(jié)構(gòu)和功能適合于該生物在一定環(huán)境條件下的生存和

延續(xù)，如魚的體形和用鯉呼吸適于在水中生活，被子植物的花及傳粉過程適于在陸地環(huán)境中

進(jìn)行有性繁殖等。適應(yīng)是生物界普遍存在的現(xiàn)象

第二章

一、細(xì)胞和原生質(zhì)

1、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)和細(xì)胞學(xué)說

①、細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)

自16世紀(jì)末、17世紀(jì)初發(fā)明了顯微鏡，人們才開始了對(duì)微觀世界的探索。1665年，英國(guó)人

胡克(R.Hooke,1635年—1703年)用他自制的顯微鏡，發(fā)現(xiàn)軟木是由密排的蜂窩狀小室所

組成。他把這些小室定名為“細(xì)胞”(cell,此字原意為小室、隔間)。荷蘭人列文虎克

(AntonivanLeeuwenhoek,1632年—1723年)也用他自制的顯微鏡觀察污水、牙垢等。他首

次發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌以及污水中其他許多“小動(dòng)物”，主要就是現(xiàn)在所稱的原生動(dòng)物。胡克發(fā)現(xiàn)的

細(xì)胞雖然只是死細(xì)胞的外殼(細(xì)胞壁)，但他和列文虎克的工作使人類的認(rèn)識(shí)進(jìn)入到微觀的世

界。

②、細(xì)胞學(xué)說

最早認(rèn)識(shí)到活細(xì)胞各結(jié)構(gòu)作用的是布朗(R.Brown).他研究蘭科和蘿摩科植物細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)了

細(xì)胞核。于1833年指出，細(xì)胞核是植物細(xì)胞的重要調(diào)節(jié)部分。德國(guó)植物學(xué)家施萊登

(M.Schleiden)于1838年發(fā)表了著名論文“論植物的發(fā)生”，指出細(xì)胞是一切植物結(jié)構(gòu)的

基本單位。1893年，另一位德國(guó)人施旺(T.Schwann)發(fā)表了名為“顯微研究”的論文，明

確指出，動(dòng)物及植物結(jié)構(gòu)的基本單位都是細(xì)胞。他說：“生物體盡管各不相同，其主要部分

的發(fā)育則遵循著一個(gè)統(tǒng)一?的原則，這一原則就是細(xì)胞的生成?！边@些就是有名的細(xì)胞學(xué)說的

主要內(nèi)容。施萊登和施旺提出細(xì)胞理論以后，1858年，德國(guó)醫(yī)生和細(xì)胞學(xué)家微耳和

(R.Virchow,1821年—1902年)提出：“細(xì)胞來(lái)自細(xì)胞”這一名言，也就是說，細(xì)胞只

能來(lái)自細(xì)胞，而不能從無(wú)生命的物質(zhì)自然發(fā)生。這是細(xì)胞學(xué)說的一個(gè)重要發(fā)展，也是對(duì)生命

的自然發(fā)生學(xué)說的否定。1880年,魏斯曼(A.Weissmann,1834年—1914年)更進(jìn)一步指出,

所有現(xiàn)在的細(xì)胞都可以追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代的一個(gè)共同祖先，這就是說，細(xì)胞是有連續(xù)的，歷史

的，是進(jìn)化而來(lái)的。至此，一個(gè)完整的細(xì)胞學(xué)說就建成了。

這一學(xué)說概括起來(lái)有以下幾點(diǎn)：①所有生物都是由細(xì)胞和細(xì)胞產(chǎn)物所構(gòu)成：②新細(xì)胞只能由

原來(lái)的細(xì)胞經(jīng)分裂而產(chǎn)生；⑧所有細(xì)胞都具有基本上相同的化學(xué)組成和代謝活性；④生物體

總的活性可以看成是組成生物體的各相關(guān)細(xì)胞的相互作用和集體活動(dòng)的總和。

2、細(xì)胞的大小和形態(tài)

細(xì)菌類的支原體是最小的細(xì)胞，直徑只有100nm?鳥類的卵細(xì)胞最大，是肉眼可見的細(xì)胞(雞

蛋的蛋黃就是一個(gè)卵細(xì)胞)。棉花纖維和麻的纖維都是單個(gè)細(xì)胞。棉花纖維長(zhǎng)可達(dá)

3cm—4cm,麻纖維甚至可長(zhǎng)達(dá)10cm。成熟西瓜飆和番茄果實(shí)內(nèi)有亮晶晶小粒果肉，用放大

鏡可看到，它們乃是圓粒狀的細(xì)胞。細(xì)胞的大小和細(xì)胞的機(jī)能是適應(yīng)的。舉例來(lái)說，神經(jīng)細(xì)

胞的細(xì)胞體，直徑不過。.1mm,但從細(xì)胞體伸出的神經(jīng)纖維可長(zhǎng)到1m以上，這和神經(jīng)的

傳導(dǎo)機(jī)能一致。鳥卵之所以大，是由于細(xì)胞質(zhì)中含有大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。鳥類是卵生的，卵細(xì)胞

中積存大量卵黃才能滿足胚胎發(fā)育之需。?般說來(lái)，生物體積的加大，不是由細(xì)胞體積的加

大，而是由于細(xì)胞數(shù)目的增多。參天大樹和叢生灌木在細(xì)胞的大小上并無(wú)差別；鯨的細(xì)胞也

不一定比螞蟻的細(xì)胞大。細(xì)胞大了，其表面積就相對(duì)地小了。細(xì)胞靠表面接受外界信息，和

外界交換物質(zhì)。表面積太小，這些任務(wù)就難以完成了。

單細(xì)胞生物，如衣藻、草履蟲，全身只是一個(gè)細(xì)胞。?般說來(lái)，多細(xì)胞生物的細(xì)胞數(shù)目和生

物體的大小成比例。因此，根據(jù)生物體或其某一器官的體積以及構(gòu)成他們的細(xì)胞的一般體積,

就可約略估計(jì)出該生物體或器官的細(xì)胞數(shù)目。按照這一方法估計(jì)，新生嬰兒的細(xì)胞數(shù)約為

2X1012。常見的形態(tài)有園形、柱形、橢圓形、梭形等。

3、細(xì)胞結(jié)構(gòu)

細(xì)胞有原核細(xì)胞和真核細(xì)胞之分，這里講的主要是真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)。

(1)、細(xì)胞膜和細(xì)胞壁

①、細(xì)胞膜

細(xì)胞膜又稱質(zhì)膜(plasmamembrane),是細(xì)胞表面的膜。它的厚度通常為7nm~8nm。細(xì)胞膜

最重要的特性之一是半透性(semipermeability)或選擇性透性，即有選擇地允許物質(zhì)通過擴(kuò)

散、滲透和主動(dòng)運(yùn)輸?shù)确绞匠鋈爰?xì)胞，從而保證細(xì)胞正常代謝的進(jìn)行。止匕外，大多質(zhì)膜上還

存在激素的受體、抗原結(jié)合點(diǎn)以及其他有關(guān)細(xì)胞識(shí)別的位點(diǎn)，所以質(zhì)膜在激素作用，免疫反

應(yīng)和細(xì)胞通訊等過程中起著重要作用。

②、細(xì)胞壁

是植物細(xì)胞細(xì)胞膜之外的無(wú)生命的結(jié)構(gòu)，其組成成分如纖維素等，都是細(xì)胞分泌的產(chǎn)物。細(xì)

胞壁的功能是支持和保護(hù)，同時(shí)還能防止細(xì)胞吸漲而破裂，保持細(xì)胞正常形態(tài)。

植物細(xì)胞最初生成的細(xì)胞壁都是很簿要成分是一,種多糖，即果膠。初生細(xì)胞壁簿而有彈性，

能隨著細(xì)胞的生長(zhǎng)而延伸。待到細(xì)胞長(zhǎng)大，在初生細(xì)胞壁的內(nèi)側(cè)長(zhǎng)出另一層細(xì)胞壁，即次生

細(xì)胞壁。次生細(xì)胞壁或厚或簿，其硬度與色澤隨不同植物、不同組織而不同。相鄰細(xì)胞的細(xì)

胞壁上有小孔，細(xì)胞質(zhì)通過小孔而彼此相通，這種細(xì)胞質(zhì)的連接稱胞間連絲(plasmodesma)。

木材是死細(xì)胞遺留的細(xì)胞壁所組成的。但木材不是純的纖維素，在細(xì)胞壁纖維素的間隙中充

滿一種芳香醇類的多聚化合物——木質(zhì)素(lignin)。它的作用是使細(xì)胞壁堅(jiān)固耐壓，其含量

可達(dá)木材的50%以上。

細(xì)菌也有細(xì)胞壁，一些單細(xì)胞生物的表面有由細(xì)胞分泌產(chǎn)生的保護(hù)性外殼，如有孔蟲的石灰

質(zhì)外殼，但它們均不含纖維素。

⑵、細(xì)胞核

一切真核細(xì)胞都有完整的細(xì)胞核。哺乳動(dòng)物血液中的紅細(xì)胞、維管植物的篩管細(xì)胞等沒有細(xì)

胞核，但它們最初也是有核的，后來(lái)在發(fā)育過程中消失了。有些細(xì)胞是多核的，大多數(shù)細(xì)胞

則是單核的。遺傳物質(zhì)(基因)主要是位于核中的，所以細(xì)胞核可說是細(xì)胞的控制中心。

細(xì)胞核包括核被膜、核質(zhì)、染色質(zhì)和核仁等部分。

①、核被膜

核被膜包在核的外面，結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，包括核膜和核纖層兩部分。核膜由兩層膜組成，厚

7nm—8nin。兩膜之間為核周腔寬約10nm—50nm,在很多種細(xì)胞中，外膜延伸而與細(xì)胞質(zhì)中

糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連，外膜上附有許多核糖體顆粒，因而可知，外膜實(shí)為圍核的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)部分。

核膜內(nèi)面有纖維質(zhì)的核纖層，其厚薄隨不同的細(xì)胞而異。核纖層的成分是一種纖維蛋白，稱

核纖層蛋白(lamin)),

核膜上有小孔，稱核孔(nuclearpores,),直徑約50nm~100nm,數(shù)目不定，一般均有幾千

個(gè)。在大的細(xì)胞，如兩棲類卵母細(xì)胞，核孔可達(dá)百萬(wàn)。核孔構(gòu)造復(fù)雜，含100種以上蛋白質(zhì),

并與核纖層緊密結(jié)合，成為核孔復(fù)合體。

②、染色質(zhì)

定義：

利用固定染色的技術(shù)，如用蘇木精染色，可在光鏡下看到細(xì)胞核中許多或粗或細(xì)的長(zhǎng)絲交織

成網(wǎng)，網(wǎng)上還有較粗大、染色更深的團(tuán)塊。這些就是染色質(zhì)(chromatin)。細(xì)絲狀的部分稱

常染色質(zhì)(euchromatin),較大的深染團(tuán)塊是異染色質(zhì)(heterochromatin)。異染色質(zhì)常附著

在核膜內(nèi)面。

主要成分

真核細(xì)胞染色質(zhì)的主要成分是DNA和蛋白質(zhì)，也含少量RNA。常染色質(zhì)是DNA長(zhǎng)鏈分子展開

的部分，非常纖細(xì)，染色也較淡。異染色質(zhì)是DNA長(zhǎng)鏈分子緊縮盤繞的部分，所以成較大的、

深染團(tuán)塊。

同一生物體的各種細(xì)胞中，DNA的含量是一樣的。DNA是遺傳物質(zhì)，而同一生物的各種細(xì)胞

雖然形態(tài)和機(jī)能各有不同，但它們的遺傳潛能則是一樣的。

染色質(zhì)中的蛋白質(zhì)分組蛋白和非組蛋白，組蛋白富含賴氨酸和精氨酸,兩者都是堿性氨基酸,

所以組蛋白是堿性的，能和帶負(fù)電荷(磷酸基團(tuán))的DNA結(jié)合。染色質(zhì)中組蛋白和DNA含量的

比例一般為1：1。組蛋白分為出、H：A、H2B、H,和H：共5種,它們各有不同的功能。

非組蛋白種類很多，一些有關(guān)DNA復(fù)制和轉(zhuǎn)錄的酶，如DNA聚合前和RNA聚和酶等都屬非組

蛋白。

將細(xì)胞核用實(shí)驗(yàn)手段漲破，使其中染色質(zhì)流出，鋪開，在電子顯微鏡下可看到染色質(zhì)成串珠

狀的細(xì)絲(圖2—8)。小珠稱為核小體(nucleosomes),其直徑約為10nm。核小體之間以1.5

nm?2.5nm的細(xì)絲相連。核小體的核心部分由8個(gè)或4對(duì)組蛋白分子所構(gòu)成(H2A、H2B、

H3和H4各2個(gè))，DNA分子鏈纏繞在核小體核心的外周。各核小體之間也是由這同一DNA

分子連接起來(lái)，連接核小體的部分稱為連接DNA(linkerDNA)。一個(gè)核小體上的DNA

加上一段連接DNA共有200個(gè)堿基對(duì)，構(gòu)成染色質(zhì)絲的一個(gè)單位。連接DNA上也有組蛋白，

即H1組蛋白，它的功能可能是促進(jìn)各核小體的聚攏。

細(xì)胞分裂時(shí)，染色質(zhì)進(jìn)?步濃縮而成光學(xué)顯微鏡卜可以看見的染色體。

③、核仁(nucleolus)

核仁細(xì)胞核中圓形或橢圓形的顆粒狀結(jié)構(gòu)，沒有外膜。由某一個(gè)或幾個(gè)特定染色體的一定片

段構(gòu)成的，這一片段稱為核仁組織區(qū)(nucleolusorganizer)。核仁就是位于染色體的核仁組

織區(qū)的周圍的。如果將核仁中的rRNA和蛋白質(zhì)溶解，即可顯示出核仁組織區(qū)的DNA分子，

這部分的DNA正是轉(zhuǎn)錄rRNA的基因，即rDNA所在之處。人的核仁組織區(qū)位于10個(gè)(5對(duì))

染色體的一端，所以新生的核仁共有10個(gè)，但很小，很快融合而成一個(gè)大核仁。

④、核基質(zhì)(nuclearmatrix)

過去認(rèn)為核基質(zhì)是富含蛋白質(zhì)的透明液體，因而又稱為核液(nuclearsap)。染色質(zhì)和核仁等

都浸浮其中?，F(xiàn)在已知，核基質(zhì)不是無(wú)結(jié)構(gòu)的液體，而是成纖維狀的網(wǎng)，布滿于細(xì)胞核中，

網(wǎng)孔中充以液體。網(wǎng)的成分是蛋白質(zhì)。核基質(zhì)是核的支架，并為染色質(zhì)提供附著的場(chǎng)所。

⑶、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞器

除細(xì)胞核外，細(xì)胞的其余部分均屬細(xì)胞質(zhì)(cytoplasm)。細(xì)胞質(zhì)的外圍是質(zhì)膜，即細(xì)胞的外

表面。在質(zhì)膜與細(xì)胞核之間是透明、粘稠、并且時(shí)刻流動(dòng)著的物質(zhì)，即胞質(zhì)溶膠(cytosOl),

各種細(xì)胞器均浴于其中。主要的細(xì)胞器有：

①、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體

細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有一列囊腔和細(xì)管，彼此相通，形成一個(gè)隔離于細(xì)胞溶質(zhì)的管道系統(tǒng)，即是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

(endoplasmicreticulum),,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜向內(nèi)與核被膜的外膜相通，核周腔實(shí)際就是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的

一部分。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)和核膜、質(zhì)膜等一樣，也是以脂類雙分子層為基礎(chǔ)的，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分為

光面和糙面的兩種類型。

光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(smoothER)的膜上沒有核糖體顆粒。比較少見，但在與脂類代謝有關(guān)的細(xì)胞中

卻很多。功能：在睪丸和腎上腺細(xì)胞主要是合成固(笛)醇；在肌細(xì)胞是貯存鈣，調(diào)節(jié)鈣的代

謝，參與肌肉收縮；在肝細(xì)胞是制造脂蛋白所含的脂類和解毒作用。此外，光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)還有

合成脂肪、磷脂等功能。

糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(roughER)膜上附有顆粒狀核糖體。核糖體是細(xì)胞合成蛋白質(zhì)的場(chǎng)所，功能是合

成并運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)。

光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是相通的，因此管腔中的蛋白質(zhì)和脂類能夠相遇而產(chǎn)生脂蛋白。管

腔中的各種分泌物質(zhì)都逐步被運(yùn)送到光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，然后內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜圍裹這些物質(zhì)，從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上

斷開而成小泡，移向高爾基體，由高爾基體加工、排放。

除附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的核糖體外，細(xì)胞溶質(zhì)中還有游離的核糖體。每一細(xì)胞中核糖體可達(dá)數(shù)

百萬(wàn)個(gè)之多。這兩種核糖體在合成蛋白質(zhì)時(shí)有所分工，輸出細(xì)胞外的蛋白質(zhì)，如分泌粒等都

是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體上合成；留存在細(xì)胞質(zhì)中的蛋白質(zhì)，如各種膜中的結(jié)構(gòu)蛋白在游離的

核糖體上合成。

②、高爾基體(高爾基復(fù)合體)

意大利人高爾基(CamitloGolgi)于1898年在神經(jīng)細(xì)胞中首先觀察到的細(xì)胞器，所以稱為高

爾基體(Golgiapparatus)。除紅細(xì)胞外，幾乎所有動(dòng)、植物細(xì)胞中都有這一種細(xì)胞器。動(dòng)物

細(xì)胞的高爾基體通常定位于細(xì)胞核的一側(cè)，植物細(xì)胞高爾基體常分散于整個(gè)細(xì)胞中。高爾基

體的形態(tài)很典型，在電鏡照片上很容易識(shí)別，它是由一系列扁平小囊和小泡所組成。分泌旺

盛的細(xì)胞，如唾腺細(xì)胞等，高爾基體也發(fā)達(dá)。

高爾基體是細(xì)胞分泌物的最后加工和包裝的場(chǎng)所。從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)斷下來(lái)的分泌小泡移至高爾基區(qū)

與高爾基體融合。小泡中的分泌物在這里加工后，圍以外膜而成分泌泡。分泌泡脫離高爾基

體向細(xì)胞外周移動(dòng)。最后，分泌泡外膜與細(xì)胞膜愈合而將分泌物排出細(xì)胞之外(外排作用)。

高爾基體沒有合成蛋白質(zhì)的功能，但能合在多糖如粘液等。植物細(xì)胞的各種細(xì)胞外多糖就是

高爾基體分泌產(chǎn)生的。植物細(xì)胞分裂時(shí)，新的細(xì)胞膜和細(xì)胞壁形成，都與高爾基體的活動(dòng)有

關(guān)。動(dòng)物細(xì)胞分裂時(shí)，橫縊的產(chǎn)生以及新細(xì)胞膜的形成，也是由高爾基體提供材料的。

③、溶酶體

動(dòng)物、真菌和一些植物細(xì)胞中有一些單層膜包裹的小泡，數(shù)目可多可少，大小也頗多變異，

這就是溶酶體(lysosomes)。溶酶體是由高爾基體斷裂產(chǎn)生的，內(nèi)含40種以上水解能，可催

化蛋白質(zhì)、多糖、脂類以及DNA和RNA等大分子的降解。

溶酶體的功能是消化從外界吞入的顆粒和細(xì)胞本身產(chǎn)生的碎渣。多種細(xì)胞都能從周圍環(huán)境中

吞入食物等顆粒，這些顆粒由細(xì)胞膜包圍，落入細(xì)胞中而成食物泡。食物泡和高爾基體產(chǎn)生

的溶酶體，即初級(jí)溶前體融合而成次級(jí)溶酶體。在次級(jí)溶醐體中，水解酶將食物顆粒消化成

小分子物質(zhì)。這些小分子可穿過溶酶體膜而進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中。完成消化作用的次級(jí)溶酶體移向

細(xì)胞表面，與質(zhì)膜融合而將殘余的不能利用的物質(zhì)排到細(xì)胞外面去。溶酶體不但能消化從外

界攝入的食物，還能分解細(xì)胞中受到損傷或失去功能的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的碎片，使組成這些結(jié)構(gòu)的

物質(zhì)重新被細(xì)胞所利用。細(xì)胞中各種結(jié)構(gòu)經(jīng)常在去舊更新，溶酶體的這種作用也經(jīng)常地在進(jìn)

行。溶酶體是酸性的，它通過膜上的H+泵使氫離子從細(xì)胞溶質(zhì)進(jìn)入溶酶體內(nèi)，使其pH保持

在4、8或更低的水平。溶酶體的各種酶只有在酸性環(huán)境中才有活性。它們?nèi)绻┏龆M(jìn)入

中性的細(xì)胞溶質(zhì)中(PH7、0—7.3),則會(huì)失去活性。

④、線粒體

在光學(xué)顯微鏡下，線粒體成顆粒狀或短桿狀，橫徑約0.2flm?Iflm,長(zhǎng)約2um?8um,相當(dāng)

于一個(gè)細(xì)菌的大小。線粒體的數(shù)目隨不同細(xì)胞而不同。分泌細(xì)胞中線粒體多，大鼠肝細(xì)胞中

線粒體可多到800多個(gè)。反之，某些鞭毛蟲細(xì)胞只有一個(gè)線粒體。

線粒體的結(jié)構(gòu)，由內(nèi)外兩層膜包裹的囊狀細(xì)胞器，囊內(nèi)充以液態(tài)的基質(zhì)。內(nèi)外兩膜間有腔。

外膜平整無(wú)折疊，內(nèi)膜向內(nèi)折入而形成浴于基質(zhì)中的崎。崎也是雙層膜的。崎的存在大大增

加了內(nèi)膜的表面積，有利于生物化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行。用電鏡可以看到，內(nèi)膜面上有許多帶柄的、

直經(jīng)約為8.5nm的小球，稱為ATP合成酶復(fù)合體。線粒體是細(xì)胞呼吸及能量代謝的中心，

含有細(xì)胞呼吸所需要的各種酶和電子傳遞載體。細(xì)胞呼吸中的電子傳遞過程就發(fā)生在內(nèi)膜的

表面，而ATP合成前復(fù)合體則是ATP合成所在之處。此外，線粒體基質(zhì)中還含有DNA分子和

核糖體。DNA是遺傳物質(zhì)，能指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成，核糖體則是蛋白質(zhì)合成的場(chǎng)所。所以，線

粒體有自己的一套遺傳系統(tǒng)，能按照自己的DNA的信息編碼合成一些蛋白質(zhì)。組成線粒體的

蛋白質(zhì)約有10%就是由線粒體本身的DNA編碼合成的。

⑤、質(zhì)體

質(zhì)體(plastid)是植物細(xì)胞的細(xì)胞器，分白色體(leucoplast)和有色體(chromoplast)兩種。

白色體主要存在于分生組織以及不見光的細(xì)胞中。各種白色體可含有淀粉(如馬鈴薯的塊莖

中)，也可含有蛋白質(zhì)或油類。菜豆的白色體既含有淀粉又含有蛋白質(zhì)。

有色體含有各種色素。有些有色體含有類胡蘿卜素，花、成熟水果以及秋天落葉的顏色主要

是這種質(zhì)體所致。西紅柿的紅色來(lái)自一種含有特殊的類胡蘿卜素和番茄紅素的質(zhì)體。

葉綠體(chloroplast)葉綠體的形狀、數(shù)目和大小隨不同植物和不同細(xì)胞而不同。藻類」

般每個(gè)細(xì)胞只有一個(gè)、兩個(gè)或少數(shù)幾個(gè)葉綠體。高等植物細(xì)胞中葉綠體通常呈橢圓形，數(shù)目

較多，少者20個(gè)，多者可達(dá)100個(gè)。葉綠體在細(xì)胞中的分布與光照有關(guān)。

葉綠體的表面和線粒體?樣有兩層膜。葉綠體內(nèi)部是一個(gè)懸浮在電子密度較低的基質(zhì)之中的

復(fù)雜的膜系統(tǒng)。這一膜系統(tǒng)由一系列排列整齊的扁平囊組成。這些扁平囊稱為類囊體

(thylakoids)?有些類囊體有規(guī)律地重疊在一起稱為基粒(grana)。每一基粒中類囊體的數(shù)

目少者不足10個(gè)，多者可達(dá)50個(gè)以上。光合作用的色素和電子傳遞系統(tǒng)都位于類囊體膜上。

在各基粒之間還有埋藏于基質(zhì)中的基質(zhì)類囊體(stromathylakoids),與基粒類囊體相連，從

而使各類囊體的腔彼此相通。

⑥、微體

細(xì)胞中還有一種和溶酶體很相似的小體，也成單層膜泡狀，但所含的酶卻和溶酶體不同。這

種小體稱為微體(micro—bodies)o

一種微體稱過氧化物酶體(per-oxisomes),是動(dòng)、植物細(xì)胞都有的微體。過氧化物酶體中含

有氧化酶，細(xì)胞中大約有20%的脂肪酸是在過氧化物酶體中被氧化分解的。氧化反應(yīng)的結(jié)

果產(chǎn)生對(duì)細(xì)胞有毒的H202。但過氧化物酶體中存在著一些酶，如過氧化氫酶等，它們能使

H202分解，生成H20和02,從而起解毒作用。有些細(xì)胞，如肝、腎細(xì)胞中過氧化物酶體的

過氧化氫酶還能利用11202來(lái)解毒，即通過過氧化氫酶的作用使酚、甲酸、甲醛和乙醇等毒

物氧化、排出。人們飲入的酒精，有25%以上是在過氧化物酶體中被氧化的。

另一種微體稱乙醛酸循環(huán)體(glyoxisome),這是只存在于植物細(xì)胞中的一種微體。在種子萌

發(fā)生成幼苗的細(xì)胞中，乙醛酸循環(huán)體特別豐富，細(xì)胞中脂類轉(zhuǎn)化為糖的過程就發(fā)生在這種微

體中。動(dòng)物細(xì)胞沒有乙醛酸循環(huán)體，不能將脂類轉(zhuǎn)化為糖。

⑦、液泡

這是在細(xì)胞質(zhì)中由單層膜包圍的充滿水液的泡，是普遍存在于植物細(xì)胞中的一種細(xì)胞器。原

生動(dòng)物的伸縮泡也是一種液泡。植物細(xì)胞中的液泡有其發(fā)生發(fā)展過程。年幼的細(xì)胞只有很少

的、分散的小液泡，而在成長(zhǎng)的細(xì)胞中?這些小液泡就逐漸合并而發(fā)展成一個(gè)大液泡，占據(jù)

細(xì)胞中央很大部分，而將細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞核擠到細(xì)胞的周緣。

植物液泡中的液體稱為細(xì)胞液(cellsap),其中溶有無(wú)機(jī)鹽、氨基酸、糖類以及各種色素，

特別是花青素(anthocyanin)等。細(xì)胞液是高滲的，所以植物細(xì)胞才能經(jīng)常處于吸漲飽滿的

狀態(tài)。細(xì)胞液中的花青素與植物顏色有關(guān)，花、果實(shí)和葉的紫色、深紅色都是決定于花青素

的。此外，液泡還是植物代謝廢物屯集的場(chǎng)所，這些廢物以晶體的狀態(tài)沉積于液泡中。

⑧、細(xì)胞骨架

包圍在各細(xì)胞器外面的細(xì)胞溶質(zhì)不是簡(jiǎn)單的均質(zhì)液體，而是含有一個(gè)由3種蛋白質(zhì)纖維構(gòu)成

的支架，即細(xì)胞骨架(cytoskeleton)。這3種蛋白質(zhì)纖維是微管、肌動(dòng)蛋白絲和中間絲(中

間纖維)。

微管(microtubules)是寬約24am的中空長(zhǎng)管狀纖維(圖2—17)。除紅細(xì)胞外，真核細(xì)胞都

有微管。細(xì)胞分裂時(shí)紡錘體、鞭毛、纖毛等都是微管構(gòu)成的。

構(gòu)成微管的蛋白質(zhì)稱微管蛋白(tubulin)。微管蛋白分子含兩個(gè)十分相似的亞基，a和6,

兩者的相對(duì)分子質(zhì)量均為55000左右。雙體分子按螺旋排列，盤繞而成一層分子的微管管

壁。微管或成束存在，或分散于細(xì)胞質(zhì)中。在細(xì)胞四周較多，有支持的作用。

一種植物堿，秋水仙素(colchicine),能和a和p雙體結(jié)合，因而能阻止a和p雙體互

相連接而成微管。用秋水仙素處理正在分裂的細(xì)胞，細(xì)胞不能生成紡錘，只能停在分裂中期,

不能繼續(xù)發(fā)展，因此?？蓪?dǎo)致染色體數(shù)目加倍，形成多倍體細(xì)胞。

長(zhǎng)春花堿(vinblastine)和秋水仙素有類似的功能，它的抗癌功能在于它破壞紡錘體后，使

癌細(xì)胞死亡。

肌動(dòng)蛋白絲(actinfilament)又稱微絲，是實(shí)心纖維，寬約4nm~7nm。它的成分是另一種球

蛋白，名肌動(dòng)蛋白(actin)。肌動(dòng)蛋白的單體是啞鈴形的。單體相連成串，兩串以右手螺旋

形式扭纏成束，即成肌動(dòng)蛋白絲。肌動(dòng)蛋白絲分布普遍，動(dòng)、植物細(xì)胞中都有。

橫紋肌中的細(xì)肌絲就是肌動(dòng)蛋白絲，在纖維細(xì)胞和腸微絨毛中也有豐富的肌動(dòng)蛋白絲。肌動(dòng)

蛋白絲很容易解聚而成單體，單體也很容易重新聚合再成細(xì)絲，所以肌動(dòng)蛋白絲有運(yùn)動(dòng)的功

能。動(dòng)、植物細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)就是在微絲的作用下實(shí)現(xiàn)的。成纖維細(xì)胞和變形蟲的偽足生

成都和微絲的活動(dòng)有關(guān)。有一種來(lái)自真菌的試劑，細(xì)胞松弛素B(cytocha—lasinB)能使

肌動(dòng)蛋白絲解聚。另有一類來(lái)自一種毒菌的蛋白，鬼筆環(huán)肽(phalloidins),能防止肌動(dòng)蛋

白絲解聚。兩者相反的作用都能引起細(xì)胞變形，使細(xì)胞骨架發(fā)生變化。

構(gòu)成中間纖維的蛋白質(zhì)有5種之多，常見的有角蛋白(keratin),是構(gòu)成上皮細(xì)胞中的中間

纖維；波形蛋白(vimentin),構(gòu)成成纖維細(xì)胞中的中間纖維；層粘連蛋白(laminin),是上

皮組織基礎(chǔ)膜的主要成分，細(xì)胞核膜下面的核纖層也是這種中間纖維構(gòu)成的。

⑨、鞭毛、纖毛和中心粒

鞭毛(flagellum)和纖毛(cilium)是細(xì)胞表面的附屬物，它們的功能是運(yùn)動(dòng)。鞭毛利纖毛的

基本結(jié)構(gòu)相同，兩者的區(qū)別主要在于長(zhǎng)度和數(shù)量。鞭毛較長(zhǎng)，一個(gè)細(xì)胞常只有一根或少數(shù)幾

根。纖毛很短，但很多，常覆蓋細(xì)胞全部表面。鞭毛和纖毛的基本結(jié)構(gòu)成分都是微管。在鞭

毛或纖毛的橫切面上可以看到四周有9束微管，每束由兩根微管組成，稱為二體微管，中央

是兩個(gè)單體微管，這種結(jié)構(gòu)模式稱為9(2)+2排列。鞭毛和纖毛的基部與埋藏在細(xì)胞質(zhì)中的

基粒相連。

基粒也是由9束微粒管構(gòu)成，不過每束微管是由3根微管組成的，稱為三體微管；并且基粒

的中央是沒有微管的?；５倪@種結(jié)構(gòu)模式稱為9(3)+。排列。許多單細(xì)胞藻類、原生動(dòng)物

以及各種生物的精子都有鞭毛或纖毛。多細(xì)胞動(dòng)物的一些上皮細(xì)胞，如人氣管上皮細(xì)胞表面,

也密生纖毛。鞭毛和纖毛的擺動(dòng)可使細(xì)胞實(shí)現(xiàn)移位的運(yùn)動(dòng)，如草履蟲、眼蟲的游泳運(yùn)動(dòng)；或

是使細(xì)胞周圍的液體或顆粒移動(dòng)，如氣管內(nèi)表面的上皮細(xì)胞的纖毛擺動(dòng)，可將氣管內(nèi)的塵埃

等異物移開。

中心粒(centrioles)是另一類由微管構(gòu)成的細(xì)胞器，存在于大部分真核細(xì)胞中，但種子植物

和某些原生動(dòng)物細(xì)胞中沒有中心粒。通常一個(gè)細(xì)胞中有兩個(gè)中心粒，彼此成直角排列：每個(gè)

中心粒是由排列成圓筒狀的9束三體微管組成的，中央沒有微管，與鞭毛的基粒相似，兩者

是同源的器官。中心粒是埋藏在一團(tuán)特殊的細(xì)胞質(zhì)，即中心體(centrosome)之中的，中心體

又稱微管組織中心，因?yàn)樵S多微管都是從這里放身狀地伸向細(xì)胞質(zhì)中的。細(xì)胞分裂時(shí)紡錘體

微絲(極微絲)，都是從中心體伸出的。中心粒對(duì)于紡錘體的生成似乎沒有什么作用，因?yàn)榉N

子植物和些原生動(dòng)物都沒有中心粒，卻能正常分裂。

⑩、胞質(zhì)溶膠

包圍在各細(xì)胞器外面的細(xì)胞質(zhì)，或者說，細(xì)胞質(zhì)除細(xì)胞器以外的液體部分，稱為胞質(zhì)溶膠。

由微管、微絲和中間纖維組成的細(xì)胞骨架就是位于胞質(zhì)溶膠之中的。胞質(zhì)溶膠含有豐富的蛋

白質(zhì)，細(xì)胞中25%?50%的蛋白質(zhì)都存在于胞質(zhì)溶膠之中。胞質(zhì)溶膠含有多種酶，是細(xì)胞

多種代謝活動(dòng)的場(chǎng)所。此外，細(xì)胞中的各種內(nèi)含物，如肝細(xì)胞中的肝糖原；脂肪細(xì)胞的脂肪

滴等都保存于胞質(zhì)溶膠中。

三、關(guān)于生命本質(zhì)的一些理論

1、活力論

在自然科學(xué)還沒有獲得長(zhǎng)足發(fā)展時(shí)，人們對(duì)生物界的五光十色，對(duì)生命所表現(xiàn)的各種屬性感

到深?yuàn)W莫測(cè)，無(wú)法解釋。因而他們往往把生命和無(wú)生命當(dāng)作兩個(gè)截然不同、沒有聯(lián)系的領(lǐng)域。

他們將各種生命現(xiàn)象歸結(jié)為?種非物質(zhì)的或超物質(zhì)的力，即“活力”(entelechy)的作用，

這就是活力論(vitalism)。

2、特創(chuàng)論

在宗教界，這種超物質(zhì)的力指的就是上帝的意志，這就是特創(chuàng)論(specialcreation)的基本

觀點(diǎn)。

3、目的論

將生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)和生物結(jié)構(gòu)與功能的適應(yīng)歸結(jié)于“造物主”的意志和智慧這就是目的

論。

4、機(jī)械論

認(rèn)為生命系統(tǒng)很像機(jī)器，機(jī)器是可以用物理學(xué)解釋清楚的，因而生命系統(tǒng)也該可以從物理學(xué)

方面得到解釋。

5、整體論

認(rèn)為生物體是一個(gè)整體，它的各組成部分的規(guī)律，如分子的規(guī)律、細(xì)胞的規(guī)律等，加

起來(lái)不等于整體的規(guī)律。局部的規(guī)律只有在整體的調(diào)節(jié)下才有意義，單靠生物體內(nèi)的分子層

次的規(guī)律是不能解釋生物整體的屬性的。

6、還原論

20世紀(jì)，隨著生理學(xué)、控制論以及分子生物學(xué)的發(fā)展，生物學(xué)已經(jīng)能夠用物質(zhì)的相互作用

來(lái)解釋生物的目的。而活力論、特創(chuàng)論等在現(xiàn)代生物學(xué)中已無(wú)立足之地，例如，穩(wěn)態(tài)已經(jīng)不

再是什么神秘的東西，而是一系列生理過程的調(diào)節(jié)作用的結(jié)果；奇妙的個(gè)體發(fā)育過程無(wú)非是

遺傳信息，按一定程序表達(dá)的結(jié)果。這樣的例子是很多的。雖然有許多細(xì)節(jié)還有待進(jìn)一步查

清，但是生物目的實(shí)現(xiàn)的機(jī)制在大體上是清楚的，這里也沒有“活力”存在的余地。

20世紀(jì)以來(lái)，生物學(xué)在用物理和化學(xué)規(guī)律解釋生命現(xiàn)象的研究方面取得了豐富的成果，使

生物學(xué)的面目為之一新。在此基礎(chǔ)上，新的理論即還原論(reductionism)產(chǎn)生了。所以，還

原論和機(jī)械論是一脈相承的。還原論的基本論點(diǎn)是生命運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可以還原為物理的和化學(xué)

的規(guī)律。還原論者認(rèn)為，生物的一切屬性都可以用分子和分子相互作用的規(guī)律來(lái)說明。和還

原論相對(duì)的理論為整體論(holism),這兩種意見還在繼續(xù)爭(zhēng)論。生命是復(fù)雜的綜合過程，正

因?yàn)槿绱?，只有闡明了生命過程中的物理、化學(xué)規(guī)律，才能揭示生命怎樣由此而發(fā)生，以及

生命的本質(zhì)。由此可知，還原的方法是完全必要的。另一方面，生命系統(tǒng)的整體屬性既和它

的組成部分的性質(zhì)有關(guān)，也和這些組分在生物系統(tǒng)中的特定地位和相互關(guān)系，即和生物體的

有序結(jié)構(gòu)密切有關(guān)。這就需要把生物當(dāng)作一個(gè)整體，用整體的觀點(diǎn)和方法來(lái)研究它了。

四、科學(xué)方法

簡(jiǎn)單說起來(lái)，所謂科學(xué)方法就是通過各種手段從客觀世界中取得原始第一手的材料，并對(duì)這

些材料進(jìn)行整理、加工，從中找出規(guī)律性的東西。

1、觀察

觀察是最基本的方法，是從客觀世界中獲得原始第一手材料的方法?？茖W(xué)觀察的基本要求是

客觀地反映可觀察的事物，并且是可以檢驗(yàn)的。觀察結(jié)果必須是可以重復(fù)的。只有可重復(fù)的

結(jié)果才是可檢驗(yàn)的，從而才是可靠的結(jié)果。

觀察需要有科學(xué)知識(shí)。如果沒有必要的科學(xué)知識(shí)，就說不上科學(xué)的觀察。譬如說，在顯微鏡

下觀察一張人的染色體的制片，如果觀察者是一位毫無(wú)生物學(xué)知識(shí)的人，他除了看到密密麻

麻的?團(tuán)桿狀的小東西以外，什么也看不出來(lái)。如果讓一位訓(xùn)練有素的人類細(xì)胞遺傳學(xué)家來(lái)

看，他就可以用各種技術(shù)計(jì)算出染色體的數(shù)目，看到各染色體的形態(tài)。

但是另一方面，觀察切不可為原有的知識(shí)所束縛。當(dāng)原有的知識(shí)和觀察到的事實(shí)發(fā)生矛盾時(shí)

只要觀察的結(jié)果是客觀的而不是主觀揣測(cè)的，那就說明原有知識(shí)不完全或有錯(cuò)誤，此時(shí)就應(yīng)

修正原有知識(shí)而不應(yīng)囿于原有知識(shí)而“抹殺”事實(shí)。仍以人染色體為例：1907年細(xì)胞學(xué)家

ronWinni—warter計(jì)算人的染色體數(shù)目，他所得結(jié)果是人的細(xì)胞有47個(gè)染色體，其中46

個(gè)組成23對(duì)，另一個(gè)為“副”染色體（即現(xiàn)知的X染色體）。由于Winniwarter的權(quán)威，人

們對(duì)他的計(jì)數(shù)深信不疑。1921年T.S.Painter用新的染色技術(shù)發(fā)現(xiàn)了存在于男人細(xì)胞中

的Y染色體。因此他說，人共有48個(gè)染色體，女人是46+XX,男人是46+XY。他的結(jié)果在

20世紀(jì)50年代以前被普遍接受。1954年，E.Hansen—Melander研究人的肝細(xì)胞，她計(jì)算

的染色體數(shù)目卻是46個(gè)。但是她不相信自己，以為自己觀察力很差，看不到48個(gè)染色體，

因而她中止了這項(xiàng)研究。50年代以后，徐道覺和其他科學(xué)家，改進(jìn)了技術(shù)，對(duì)人的染色體

數(shù)又做了核對(duì)，他們把人的分裂中期的染色體制片照成相片，然后把相片上的染色體一一剪

下，逐對(duì)排列起來(lái)，制成染色體組型，這樣就把一團(tuán)雜亂的染色體理出了頭緒。根據(jù)染色體

組型，他們否定了Painter的計(jì)數(shù)結(jié)果，而確定人的染色體數(shù)是46個(gè)。

2、假說和實(shí)驗(yàn)

觀察可以是在自然條件下的觀察，也可以是在人為地干預(yù)、控制所研究對(duì)象的條件下進(jìn)行的

觀察。后者稱為實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)不僅意味著某種精確地操作，而且是一種思考的方式。要進(jìn)行實(shí)

驗(yàn)，首先必須對(duì)研究對(duì)象所表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象提出某種可能的解釋。也就是提出某種設(shè)想或假

說，然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這個(gè)設(shè)想或假說。如果實(shí)驗(yàn)證明這個(gè)假說是正確的，那么這個(gè)假說

就不再是假說，而是定律或?qū)W說了。

上一世紀(jì)，瘧疾病猖獗，人們根據(jù)瘧疾分布的情況而得出結(jié)論：低洼多水、氣溫較高的地帶

是煙瘴之區(qū)，易發(fā)瘧疾。那么，為什么在這樣的地帶易發(fā)生瘧疾呢?人們可以根據(jù)發(fā)病區(qū)的

情況而設(shè)想：很可能污水是使人患瘧的罪魁禍?zhǔn)?，很可能污水蒸發(fā)產(chǎn)生毒氣使人生病，等等。

這就是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律而提出的瘧疾病因的假說。如果這一假說是對(duì)的，即如果污水果真是瘧

疾的病因，那么可以推論，清除污水應(yīng)能免除瘧疾。于是人們根據(jù)這一推論清除污水。結(jié)果

瘧疾果然大大減少，在某些地區(qū)，瘧疾竟全不發(fā)生。所以實(shí)驗(yàn)證明，這一假說是正確的，即

污水引起瘧疾。

有了這一結(jié)論之后，人們就要進(jìn)一步追問：污水是如何引起瘧病的呢?可以設(shè)想，如果污水

是直接致病的，那么，人喝污水就應(yīng)該發(fā)病。于是人們又根據(jù)這一推論做了實(shí)驗(yàn)。結(jié)果證明，

飲污水并不發(fā)生瘧疾。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果否定了污水直接引起瘧疾的假說。

1878年法國(guó)醫(yī)生Laveran在瘧疾患者的血液中發(fā)現(xiàn)了細(xì)長(zhǎng)如絲的微生物。他提出，這種微

生物可能是瘧疾的病原。這一假說和上述蚊子可能傳播瘧疾的假說聯(lián)系起來(lái)，使英國(guó)軍醫(yī)

Ross推想，如果上述兩個(gè)假說是對(duì)的，吸了患者血液的蚊子，體內(nèi)就應(yīng)該帶有這種微生物。

于是Ross做了如下實(shí)驗(yàn)：他使蚊子吸一位瘧疾患者的血，兒天之后，把蚊子殺死，檢查蚊

子體內(nèi)有無(wú)微生物。果然，他在蚊胃內(nèi)找到了這種微生物，而且數(shù)目非常之大?？梢娺@種微

生物在蚊胃中已經(jīng)繁殖。這一實(shí)驗(yàn)為蚊子是瘧疾的傳播者這一假說添加了重要的證據(jù)，但還

不是最后的證明。如果用帶有這種小生物的蚊子來(lái)感染健康的人而使健康的人患了瘧疾，這

個(gè)假說才能最后確定是正確的。

但是，瘧疾是嚴(yán)重的疾病，Ross不愿在人身上做感染實(shí)驗(yàn)，于是他找了幾只感染了瘧疾的

麻雀做試驗(yàn)。他讓蚊子吸這些麻雀的血，然后每隔一定時(shí)間解剖一部分蚊胃，看有無(wú)這種小

生物。他發(fā)現(xiàn)這種小生物不但存在于蚊胃中，并且在蚊胃中能夠繁殖。他又讓感染的蚊子去

吸健康麻雀的血，經(jīng)一定時(shí)間后，原來(lái)是健康的麻雀也發(fā)了瘧疾，它們的血中也有了小的寄

生物。通過這一實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論：瘧疾的病原是一種微生物，即瘧原蟲。瘧原蟲是通過蚊

子吸血而傳播的。后來(lái)，在志愿人員身上進(jìn)一步試驗(yàn)，直接證明了瘧原蟲在人體的傳播和在

鳥體的傳播一樣，都是以蚊子為媒介的。至此，瘧疾由蚊子來(lái)傳播的假說得到最后的證實(shí)，

這一假說就不再是假說，而轉(zhuǎn)化成科學(xué)定理或?qū)W說了。

3、模型實(shí)驗(yàn)

如果由于種種原因，直接用研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)非常困難，或者簡(jiǎn)直不可能時(shí)，可用模型代替

研究對(duì)象來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。常用的生物學(xué)模型實(shí)驗(yàn)有以下幾種：

①用動(dòng)物模型代替人體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。例如，誘發(fā)豚鼠血脂增加，成為高血脂病人的模型。利用

這個(gè)模型來(lái)篩選擇血脂的藥物，以及研究這種藥物的作用機(jī)制等。

②用機(jī)械和電子模型對(duì)動(dòng)物功能進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。例如，研究了昆蟲的復(fù)眼而模擬制造了復(fù)眼

照相機(jī)。研究了蛙眼而研制出電子蛙眼，可感知運(yùn)動(dòng)著的物體，因而可跟蹤飛機(jī)、導(dǎo)彈和人

造衛(wèi)星等。人工智能研究實(shí)際也是一種功能模擬。這些模型不僅可作為理解生物功能的模型,

其本身也具有科學(xué)的和實(shí)用的價(jià)值。這正是新型學(xué)科——仿生學(xué)(bionics)的任務(wù)。

③用模型研究在時(shí)間上極為遙遠(yuǎn)的事件。1953年S.Miller在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬40多億年前的

自然條件，證明了生命化學(xué)進(jìn)化的過程在40多億年以前是可能存在的。

④抽象模型。以上用以進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的模型都是實(shí)物模型?，F(xiàn)代自然科學(xué)常用語(yǔ)言、符號(hào)、

數(shù)學(xué)方程、圖表等手段來(lái)表示一個(gè)實(shí)體的內(nèi)部功能。這種符號(hào)、數(shù)學(xué)方程、圖表等也稱為模

型，即抽象模型。例如，1970年，專門研究全球問題的羅馬俱樂部的J.W.Forrester等，

根據(jù)他們對(duì)人口增長(zhǎng)、工業(yè)發(fā)展、糧食增長(zhǎng)、不可再生資源的消耗和污染環(huán)境的研究，用幾

十個(gè)相互聯(lián)系的變數(shù)，組成了一個(gè)模型，人們可以借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行各種運(yùn)算，一方面對(duì)模型

進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)也可以對(duì)未來(lái)作出預(yù)測(cè)。

五、生物學(xué)的分科

生物學(xué)涉及的方面很廣，因此它的分支學(xué)科也很多。早期的生物學(xué)主要是對(duì)自然的觀察和描

述，以及對(duì)動(dòng)、植物種類的系統(tǒng)整理，所以最早建成的分支學(xué)科是分類學(xué)(taxonomy)和按生

物類群或研究對(duì)象劃分的學(xué)科，如植物學(xué)(botany)、動(dòng)物學(xué)(zoology)、微生物學(xué)

(microbiology)等。這些學(xué)科又可再劃分為更細(xì)的學(xué)科，如藻類學(xué)(phycology)、原生動(dòng)物

學(xué)(protozoology)、昆蟲學(xué)(entomology)、魚類學(xué)(ichthyology)、鳥類學(xué)(ornithology)

等。微生物不是一個(gè)自然類群，包括的種類甚為龐雜，可劃分為病毒學(xué)(virology)、細(xì)菌學(xué)

(bacteriology)、真菌學(xué)(mycology)等。此外，以化石為研究對(duì)象的古生物學(xué)(paleontology)

也屬于此類。

按結(jié)構(gòu)、機(jī)能以及各種生命過程劃分的學(xué)科有形態(tài)學(xué)(morphology),如解剖學(xué)(anatomy)、

組織學(xué)(histology)、細(xì)胞學(xué)(cytology)等；生理學(xué)(physiology),可進(jìn)■—步劃分為細(xì)胞生

理學(xué)、

生殖生理學(xué)等；遺傳學(xué)(genetics),可劃分為種群遺傳學(xué)、細(xì)胞遺傳學(xué)、分子遺傳學(xué)等；胚

胎學(xué)(embryology)是研究生物個(gè)體發(fā)育的學(xué)科，現(xiàn)在吸收了分子生物學(xué)的成就，已發(fā)展成發(fā)

育生物學(xué)(developmentalbiology)；生態(tài)學(xué)(ecology),是研究生物與生物之間、生物與環(huán)

境之間的關(guān)系的學(xué)科，也可擴(kuò)大為環(huán)境生物學(xué)。

生物結(jié)構(gòu)是多層次的，從不同層次研究生物學(xué)的學(xué)科有種群生物學(xué)(populationbiology)、

細(xì)胞生物學(xué)(cellbiology)、分子生物學(xué)(molecularbiology)等。細(xì)胞生物學(xué)已經(jīng)發(fā)展到分

子的層

次，即分子細(xì)胞生物學(xué)。分子遺傳學(xué).(moleculargenetics)也是發(fā)展最快的學(xué)科之尸。

用物理學(xué)的、化學(xué)的以及數(shù)學(xué)的手段研究生命的分支學(xué)科或交*學(xué)科有生物化學(xué)(biochem一

istry)、生物物理學(xué)(biophysics)、生物數(shù)學(xué)(biomathematics)、仿生學(xué)等，這是20世紀(jì)

以來(lái)發(fā)

展迅速，成就突出的學(xué)科。

以上所述只是生物學(xué)分科的主要格局，實(shí)際上，①分支學(xué)科要比上述的多；②各分支學(xué)科互

相滲透，不像上述的那樣界限清楚，例如，物理學(xué)、化學(xué)和數(shù)學(xué)的手段和方法不僅用于生物

物理等交*學(xué)科，而且廣泛地用于多個(gè)分支學(xué)科，如分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、

生理學(xué)等；③很多學(xué)科都已深入到分子層次，如分子細(xì)胞生物學(xué)?？傊飳W(xué)的發(fā)展，一

方面，新的學(xué)科不斷地分化出來(lái)；另一方面，這些學(xué)科又互相滲透而走向融合。這種情況反

映了生物學(xué)極其豐富的內(nèi)容和蓬勃發(fā)展的情景。

六、生命的結(jié)構(gòu)層次

一方面，生命截然不同于無(wú)生命物質(zhì)；另一方面，生命和無(wú)生命物質(zhì)之間沒有不可逾越的鴻

溝，生命是從無(wú)生命的物質(zhì)發(fā)展而來(lái)的。構(gòu)成生物體的各種元素都沒有什么特殊，都是普遍

存在于自然界的。但是由這些元素構(gòu)成的核酸、蛋白質(zhì)、多糖等大分子則是生命所特有的，

所以它們才被稱為生物大分子。脫氧核糖核酸即DNA有“繁殖”的能力，即在酶的參與下，

能復(fù)制出和自身一樣的分子。DNA還能通過“轉(zhuǎn)錄”和“翻譯”而決定核糖核酸和蛋白質(zhì)的

結(jié)構(gòu)。一些分子生物學(xué)家根據(jù)這些特點(diǎn)而給生命下了一個(gè)定義，即生命是由核酸和蛋白質(zhì)特

別是酶的相互作用而產(chǎn)生的可以不斷繁殖的物質(zhì)反饋循環(huán)系統(tǒng)。但是只有核酸和蛋白質(zhì)，究

竟還不是完整的生命。因?yàn)檫@一簡(jiǎn)單的系統(tǒng)還不能從外界攝取必要的物質(zhì)和能。只有當(dāng)這些

大分子和其他必要的分子，如脂類、糖類、水、各種無(wú)機(jī)鹽等組合成有一定結(jié)構(gòu)的細(xì)胞，自

然界才出現(xiàn)了完整的生命。單細(xì)胞生物，如鞭毛藻類、原生動(dòng)物等就是細(xì)胞層次的生命。但

是在進(jìn)化過程中，生命結(jié)構(gòu)不是停留在細(xì)胞層次而是向更高的、更復(fù)雜的層次發(fā)展。相同細(xì)

胞聚集成群就成了高等生物的組織(tissue),低等生物，如閉藻、海綿等都是相當(dāng)于組織層

次的多細(xì)胞生物。各種不同的組織構(gòu)成器官，承擔(dān)共同任務(wù)的各器官組成系統(tǒng)，不同結(jié)構(gòu)和

功能的各系統(tǒng)組合而成多細(xì)胞生物的個(gè)體。個(gè)體總是以一定的方式組成群體或種群。種群中

各個(gè)個(gè)體通過有性生殖而交換基因，產(chǎn)生新的個(gè)體。一個(gè)種群就是這種生物的一個(gè)基因庫(kù)。

在生物學(xué)上種群才是各種生物在自然界中存在的單位。在同一環(huán)境中生活著不同生物種的種

群，它們彼此之間存在著復(fù)雜的關(guān)系，它們共同組成一個(gè)生物群落。生物群落加上它所在的

無(wú)機(jī)環(huán)境就是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。一個(gè)池塘就是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。生命圈則是包括地球上所有生物

群落在內(nèi)的最大的生態(tài)系統(tǒng)。

第一章

一、元素組成

細(xì)胞的元素主要由C、H、N,0、P、S、Ca組成，其含量約占細(xì)胞總重的99.35%,而

在這99.35%中，C、H、N、04種元素就占了96%,它們是構(gòu)成各種有機(jī)化合物的主要成

分。上述7種元素以外的其他元素含量很少，但仍然是細(xì)胞中必不可少的元素。例如，F(xiàn),、

Mn、Cu、Zn、Mo、Mg等是酶的輔助因子，在生命活動(dòng)中有重要作用。

二、分子組成

不同生物的細(xì)胞，其分子組成大體是相同的，即都含有核酸、蛋白質(zhì)、脂類、糖、無(wú)機(jī)鹽離

子和水，但是這些物質(zhì)在不同類型細(xì)胞中的相對(duì)含量可能相差很大。

（-）水和無(wú)機(jī)鹽

1,水

地球上最早的生命是在原始海洋中孕育的，所以生命從一開始就離不開水。水是生命的介質(zhì),

沒有水就沒有生命。如干燥種子的有了足夠的水才能萌發(fā)生長(zhǎng)；陸生生物，甚至干旱沙漠地

帶的生物，已經(jīng)適應(yīng)了在空氣中生活，它們體內(nèi)的一切組織依然都是浴于水中的。

水的特性

①、水是極性分子

水分子中，氧質(zhì)子有很強(qiáng)的吸引電子的力量，它和氫所形成的共價(jià)鍵就成了有極性的共價(jià)鍵,

電子為氧所吸引，水分子中氧的一端帶有負(fù)電，氫的一端帶有正電。因而每個(gè)水分子帶負(fù)電

的氧都和它周圍的另一些水分子的帶正電的氫相吸引而形成氫鍵。這種氫鍵很脆弱，故破開

得快，形成得也快，總的結(jié)果是水分子總是以不穩(wěn)定的氫鍵連成一片，水的這一特性使水有

了較強(qiáng)的內(nèi)聚力和表面能力。由于內(nèi)聚內(nèi)，水可以在根、莖、葉的導(dǎo)管中形成連續(xù)的水柱，

從而可從根部一直上升到參天大樹的樹梢。由于較高的表面能力，所以水蠅等昆蟲能在水面

上行走。

②、水的比熱為1

1g水上升需4.184J熱，而1g空氣上升1°C只需1.046J就行了。由于水能在溫度升

高時(shí)吸收較多熱量，這就使細(xì)胞的溫度和代謝速率得以保持穩(wěn)定。水的蒸發(fā)熱也較高，在

100C時(shí)，1g液態(tài)水變?yōu)闅鈶B(tài)（蒸汽）需要2259.36J。如我們夏天出汗，汗水蒸發(fā)吸熱多，

有利于維持體溫；植物在高溫的夏季仍能保持低體溫，就是由于水分大量蒸發(fā)之故。

③、固態(tài)水（冰）比液態(tài)水的密度低

水溫降低時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)變慢，分子間距離縮小，水密度增大。在水溫降至4℃時(shí)，分子間距

離最小，分子運(yùn)動(dòng)最慢，各水分子幾乎都能和另外4個(gè)水分子形成氫鍵。水溫如再下降，各

水分子彼此又稍稍離開以保持最大數(shù)量的氫鍵存在。水溫降至OoC時(shí)，水分子互以氫鍵相連

而結(jié)冰，但體積卻略大于同量的液態(tài)水，密度也低于液態(tài)水而漂于水的表層。這一特點(diǎn)對(duì)水

生生物至為重要。如果冰的密度大，沉入水底，上面的水又層層結(jié)冰而下沉，水生生物將無(wú)

存身之處。冰浮在表面，正好成為i絕緣層，使下面的水保持在冰點(diǎn)以上，水生生物可生活

于其中。止匕外，結(jié)冰時(shí)散熱，冰融時(shí)吸熱，這一過程有緩沖水溫變化的作用，也有利于生物

的生存。

④、ph=7

此外，水是最好的溶劑，這也與水分子的極性有關(guān)。生命系統(tǒng)中很多分子都是電解質(zhì)或是極

性分子，如糖類分子，它們都能溶于水，而沒有極性的分子，如脂類分子不溶于水，它們是

生物膜的主要成分，由于它們的疏水性，膜才能存在而不被水溶解。

2、無(wú)機(jī)鹽

細(xì)胞中的無(wú)機(jī)鹽一般都是以離子狀態(tài)存在的，如Na+、K+、Ca2+、姐2+、Cl-、HP042-、HC03-

等。

作用:

①、它們對(duì)細(xì)胞的滲透壓和pH起著重要的調(diào)節(jié)作用。

②、有些離子是酶的活化因子和調(diào)節(jié)因子，如Mg2+、Ca2+等。

③、有些離子是合成有機(jī)物的原料，如P043-是合成磷脂、核甘酸等的原料，F(xiàn)e2+是合成血

紅蛋白的原料等。

(二)、糖類

糖類(carbohydrates)是細(xì)胞中很重要的一大類有機(jī)化合物。糖分子含C、H、03種元素,

三者的比例一般為1：2：1,如葡萄糖為C6Hl206但也有例外。

糖類包括小分子的單糖、雙糖、三糖等。

1、單糖(monosaccharides)

(1)、單糖的分子式

是(CH20)n,其中n23。碳原子構(gòu)成單糖的主要骨架。有含3個(gè)碳原子的單糖名為丙糖，丙

糖之后順序稱為丁糖（4碳）、戊糖（5碳）和己糖（6碳）。

（2）、單糖的存在形式

醛糖（aldose）和酮糖（ketoses）,前者分子含有醛基（HCO,位于末端C上），后者分子含有酮

基（C=0,位于鏈內(nèi)C上）。

（3）、重要的單糖

①、丙糖

如甘油醛（醛糖）和二羥丙酮（酮糖）。它們的磷酸酯是細(xì)胞呼吸和光合作用中重

要的中間代謝物。

②、戊糖

戊糖中最重要的有核糖、脫氧核糖和核酮糖；核糖和脫氧核糖是核酸的重要成分，核酮糖是

重要的中間代謝物。

除此以外，常見的戊糖還有木糖和阿拉伯糖，它們是樹膠和半纖維素的組成成分，也是

糖蛋白的重要成分。

③、己糖

又稱六碳糖，是最習(xí)見的單糖。葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖等都是六碳糖。一切六碳糖

的分子式都是C6Hl206,但結(jié)構(gòu)式各有不同，所以它們彼此都是異構(gòu)體。

葡萄糖和果糖可以以游離狀態(tài)存在，亦可以以結(jié)合狀態(tài)存在，游離態(tài)的葡萄糖存在于動(dòng)、植

物細(xì)胞中，游離態(tài)的果糖存在于果實(shí)和蜂蜜中。半乳糖以結(jié)合狀態(tài)存在于乳糖和瓊膠中。

（4）、單糖的環(huán)式結(jié)構(gòu)

五碳糖、六碳糖等單糖分子在溶液中大多不成上述的鏈?zhǔn)?，而成環(huán)式結(jié)構(gòu)。單糖分子中的醛

基或酮基與另一個(gè)碳原子上的羥基反應(yīng)，生成半縮醛，從而形成環(huán)式結(jié)構(gòu)：例如葡萄糖

（環(huán)式），但環(huán)式結(jié)構(gòu)不夠直觀，更合理的是Haworth提出的透視式環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

但是實(shí)際上，環(huán)上的碳原子是位于不同的面上，使葡萄糖分子成為船式或椅式構(gòu)象的。椅式

構(gòu)象最為穩(wěn)定。

（5）、單糖的鏡像異構(gòu)體

2個(gè)異構(gòu)體的構(gòu)象關(guān)系如同物體與其在鏡子中所成的像的關(guān)系，兩者不能疊合，即是鏡像異

構(gòu)體，分別稱為D型和L型。

天然存在的葡萄糖都是D型的，但由于其第1位碳原子上的羥基(一0H)在空間可以存在于2

個(gè)不同的位置上，從而又派生出2種不同的異構(gòu)體，稱為a-D-葡萄糖和B-D-葡萄糖。在溶

液中，a-D-葡萄糖和B-D-葡萄糖可以互相轉(zhuǎn)變。

(6)、單糖的立體異構(gòu)體

單糖有許多立體異構(gòu)體，其區(qū)別僅在于分子中的羥基在空間取向上的不同，例如:葡萄糖、

甘露糖、半乳糖

糖背：?jiǎn)翁堑陌肟s醛羥基能與醇或酚的羥基縮合脫水而成糖甘(glucosides)。

2、寡糖

由少數(shù)(2?6)幾個(gè)單糖縮合而成的糖稱為寡糖(oligosaccharides)。最多的寡糖是雙糖。

⑴、雙糖

如麥芽糖、蔗糖、纖維二糖、乳糖等。

①、麥芽糖

一個(gè)葡萄糖分子的1位C(d—1C)