生物

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生物,具有動能的生命體,也是一個物體的集合,而個體生物指的是生物體。其元素包括:在自然條件下,通過化學反應生成的具有生存能力和繁殖能力的有生命的物體以及由它(或它們)通過繁殖產生的有生命的後代。

初識生物

什麼是生物

  生物(英語:Organism,又稱生命體有機體)是有生命的個體。生物最重要和基本的特徵在於生物進行新陳代謝遺傳。所有生物一定會具備合成代謝以及分解代謝,這是互相相反的兩個過程,並且可以繁殖下去, 這是生命現象的基礎。自然界是由生物非生物的物質和能量組成的。有生命特徵的有機體叫做生物,無生命的包括物質和能量叫做非生物。(注:新陳代謝是生物與非生物最本質的區別。)   地球上的植物大約有30多萬種,動物約有150多萬種。現存的動物只有原來地球上的動物的十分之一。多種多樣的生物不僅維持了自然界的持續發展,而且是人類賴以生存和發展的基本條件。

生物的共性

  可是對「生命」下一個科學的定義十分困難,至今還沒有一個為大多數科學家接受的關於生命的定義。但是從錯綜複雜的生命現象中,我們仍然可以找到生物的一些共性,即生命的基本特徵:①除病毒外,均由細胞和細胞產物構成;②生命表現出嚴謹的結構性和高度的有序性;③具有新陳代謝作用;④具有應激性和適應性;⑤具有生長發育生殖的特性;⑥具有遺傳和變異的特徵。生物是指能獨立、自主生存的生命體。包括動物、植物、微生物等。

基本特徵

  【具有共同的物質基礎、結構基礎】   物質基礎:物質(主要為蛋白質與核酸)及元素(種類相同)組成上大體相同。   (1)化合物主要為蛋白質與核酸,其中蛋白質是生命活動的主要承擔者,核酸是遺傳信息攜帶者朊病毒遺傳物質是蛋白質),它們都是生命活動中重要的高分子物質。   (2)元素分為大量元素和微量元素,其中大量元素有C、H、O、N等,它們在生命活動中有很大作用;微量元素有Fe、Mn、Zn、Cu、B、Mo等,具有量小作用大的特點。   結構基礎:除了病毒外,都由細胞構成(病毒則需要依賴活細胞才能進行生命活動)。   【生物都有新陳代謝作用】   生物體內同外界不斷進行的物質和能量交換,在體內不斷進行物質和能量轉化的過程,叫新陳代謝。新陳代謝是生命現象的最基本特徵。新陳代謝是生命體不斷進行自我更新的過程,如果新陳代謝停止了,生命也就結束了。   病毒也屬於生物,是因為它能進行新陳代謝和繁殖後代,但不能獨立完成(需要依賴活細胞)。   【生物能對外界的刺激做出反應】   應激性是生物的基本特徵之一,體現在生物能對外界刺激作出反應,而反射則是應激性的一種高級形式,兩者主要區別在於是否有神經系統參與。病毒無細胞結構,不能獨立生活(活細胞內寄生),沒有酶系統、供能系統,沒有合成新物質所需原料等。可以說,病毒無應激性可言。   【生物能生長、繁殖和發育】   病毒之所以屬於生物,是因為它具有生長、繁殖和發育的特徵(但不能獨立完成,需要依賴寄主細胞)。   【生物有遺傳和變異的特徵】   遺傳是物種穩定的基礎,變異是產生進化的原材料。   【生物能適應環境,改變環境】   適應環境的如:枯葉蝶偽裝成枯葉的樣子,躲避天敵;草履蟲的趨利避害;長期生活在地下的鼴鼠視力退化食蟻獸舌頭又細又長等。   改變環境的如人類對大自然的開發、利用;分解者將動、植物屍體分解后把一些物質返回到自然界中。   生物的特徵討論   一、不論雞蛋是否受精,它都不屬於生物。而是多細胞生物的一種細胞和衍生物,因為不具有獨立代謝和遺傳的能力,所以不是生物,但是它屬於生命科學研究的對象。馬王堆出土的蓮子,2000多年間仍進行著微弱的生命活動。這裡的蓮子,不屬於生物,但具備成為生物的條件。一旦它進入合適的環境,照樣可以生根開花結果。   二、地球上沒有一個生物個體是單一的生命體。一個人,看上去是單一的,有獨立的行為和思維,但是,在他的體內外,同時存在很多其它的生物個體或群體:比如眼睛里的沙眼衣原體腸道中的大腸桿菌。有很多這樣的生物存在於每個人的體內,有些生物個體還可以改變人體的某些行為,甚至影響人的心理進程,雖然對遺傳的影響沒有證據,但是在很多動物的進化中,估計這些微小的生物一定或多或少地起過作用。人體是一個生物混合體,寄生在人體腸道的蛔蟲也是一個生物混合體,它的體內同時存在很多細菌病毒,在沙門氏桿菌的體內還有某些病毒的存在,在這些病毒的體內也可能存在某些噬菌體。所以,生物混合體是一個很複雜的生物群體。   三、人類的智力不是單一存在的,遺傳會影響智力的高低。但是,在其發展過程中,由於歷史條件不同,周圍環境的差異,每個人的能力未必都能得到比較充分的發揮,智力的發揮也受到外界的直接限制,一個人的智力再好,如果生活在幾千年前,一樣不能造出原子彈,所以人類的智力是一個人類歷史整體傳播的過程,沒有我們的過去就沒有我們的現在。

結構基礎

細胞

  細胞是生物體結構和功能的基本單位。   細胞是生命系統結構層次的基石,離開細胞,就沒有神奇的生命樂章,更沒有地球上那瑰麗的生命畫卷。   從生物圈到細胞,生命系統層層相依,又有各自特定的組成、結構和功能。

細胞的分類

原核細胞

  原核細胞:一類沒有成型細胞核(無以核膜為界限的細胞核核)的細胞。其細胞核為擬核,DNA不與蛋白質結合,在細胞里盤曲摺疊。僅含有核糖體。一般以裂殖方式增殖。主要有:細菌、藍藻、放線菌支原體和衣原體等。由原核細胞構成的生物稱為原核生物。    真核細胞

真核細胞

一類含有細胞核(有以核膜為界限的細胞核核)的細胞。其染色體數在一個以上,能進行有絲分裂。還能進行原生質流動和變形運動。而光合作用和氧化磷酸化作用則分別由葉綠體線粒體進行主要有:動物、大部分植物、原生生物、真菌等。由真核細胞構成的生物稱為真核生物。   古細菌:有時也稱為「第三類生物」

古細菌

,原來曾歸入原核生物的細菌域,現在已經分出。往往生存在其它兩域生物無法生存的極端環境中。具有原核生物的某些特徵,如無核膜及內膜系統;也有真核生物的特徵,如以甲硫氨酸起始蛋白質的合成、核糖體氯黴素不敏感、RNA聚合酶和真核細胞的相似、DNA具有內含子並結合組蛋白;此外還具有既不同於原核細胞也不同於真核細胞的特徵。

細胞的構成

  細胞主要由細胞膜、細胞核、細胞質這三種基本結構構成。而真核生物與原核生物的主要區別是有無以核膜為界限的細胞核。   【細胞的邊界保衛- 細胞膜】   細胞作為一個基本的生命系統,它的邊界就是細胞膜。   【細胞內的工廠- 細胞器   真核細胞與原核細胞(僅含有一種細胞器)均含有核糖體,而真核細胞則含有其他細胞器,如:內質網高爾基體(在動物細胞中與細胞分泌物有關,在植物細胞中主要與細胞壁形成有關)、線粒體、葉綠體、溶酶體、質體(葉綠體屬於質體中的有色體,還包括白色體)、微體、液泡細胞骨架微管微絲、肌動蛋白絲)及中心體(只存在於低級植物細胞和動物細胞中,與細胞的有絲分裂有關)。   【細胞的調控中心- 細胞核】   細胞核是遺傳信息庫,是細胞新陳代謝和遺傳的控制中心。

顯微鏡下的微觀世界

  顯微結構:指在光學顯微鏡下就能看到的結構,例如

藍色為細胞核,綠色為微管

[1]細胞膜、細胞核、細胞質、液泡。   超微結構:指在電子顯微鏡下看到的細胞結構。例如葉綠體、內質網、

電鏡下的花粉粒(8張)高爾基複合體、溶酶體、核糖體、中心體、過氧化物酶體等細胞器和細胞核的具體結構及各種生物膜。它們有共同的起源,功能上相互聯繫,並可彼此轉化。

物質基礎

元素

  大量元素   構成細胞的大量元素是C、H、O、N、P、S、k、Ca、Mg等,這些元素有些是細胞的組成物質,有些則是維持細胞正常生命活動所必需的物質。例如:C、H、O和N都是構成生命體物質的必需元素,它們均是構成蛋白質的必要成分。蛋白質則是原生質的主要構成成分,可以說沒有蛋白質就沒有生命,P和S也是細胞生命物質的重要組成成分。核酸和磷脂這些重要化合物均含有P,P還參與細胞的能量代謝。   微量元素    構成細胞的微量元素是Fe、Mn、Zn、Cu、B(硼)、Mo(鉬)等,它們的含量雖然很少,但同樣也是維持生物體正常生命活動和生理功能所需的物質。例如:B能促進花粉的萌發和花粉管的伸長,缺乏B會導致花而不實;Fe是構成血紅蛋白的元素,缺鐵會導致營養不良性貧血

化學成分

  一切生命活動與細胞的化學成分密切相關。(但組成它們

蛋白質

[2]的元素、原子,乃至分子本身都不屬於生命系統。)   總述:細胞的化學成分主要指構成細胞的各種化合物。這些化合物包括無機物和有機物。一般指含碳氫的化合物及其衍生物就叫有機物(碳酸鹽除外),如:澱粉氨基酸、氨基酸鹽、核酸等;無機物主要是水、無機鹽和氣體單質。各種物質在活細胞中的含量從少到多的正常排序是:糖類和核酸(占1~1.5%)、無機鹽(占1~1.5%)、脂質(占1~2%)、蛋白質(占7~10%)、 水(占85~90%)。   無機物   【無機鹽】無機鹽是維持生物體正常生命活動和生理功能不可或缺的成分。其生理功能有:①細胞內某些複雜的化合物的重要組成部分;②參與並維持生物體的代謝活動;③維持生物體內的平衡(滲透壓平衡、酸鹼平衡離子平衡)。例如:興奮的傳遞就需要神經元上的內外鉀、鈉離子濃度的改變產生動作電位。   【水】水是生命之源,生物需要依賴水才得以生存。   有機物   【糖類】糖類是生物體主要的能源物質   【核酸】核酸是遺傳信息的攜帶者   【脂質】脂質中的脂肪是主要儲能物質   【蛋白質】蛋白質是生命活動的主要承擔者   生理活性物質凡是對人或動物生理現象產生影響的活性物質,統稱為生理活性物質。例如神經傳遞物質乙酰膽鹼神經生長因子多肽多糖、多種活性酶、酶元等都是生理活性物質,輔酶、輔機、等都是生理活性物質的組成部分。

生物分類

  生物的基本分類層次:界 、門 、綱 、目 、科、 屬 、種。   生物的詳細分類層次:域、界、門、亞門、總綱、綱、亞綱、總目、目、亞目、總科、科、亞科、總屬、屬、亞屬、總種、種、亞種。   種是最小的生物單位。生物的相同科、目越多,共同點也越多。   域是生物分類法中最高的類別。作為比界高的分類系統,稱作「域」(Domain)或者「總界」(Superkingdom)。目前這三域分別命名為細菌域(Bacteria)﹑古菌域(Archaea)和真核域(Eukarya)。   生物由原核生物、真核生物及非細胞生物組成,包括動物、植物、細菌、真菌、病毒等,其特徵是可以進行新陳代謝。   
分類組成
植物藻類植物、苔癬、蕨類植物、種子植物
動物脊椎動物哺乳動物、兩棲動物、鳥類、魚類、爬行動
無脊椎動物節肢動物、腔腸動物、棘皮動物、線形動物、扁形動物、原生動物、環節動物、軟體動物
微生物真菌、細菌、支原體、衣原體、立克次體螺旋體、放線菌、病毒
三域系統生物分類   
真核域動物界、真菌界、變形蟲界、植物界、有孔蟲界
細菌域原核生物界
古菌域嗜泉古菌界、廣域古菌界、初生古菌界[3]

生命起源

綜述

  生命起源是當代的重大科學課題,然而卻又是至今依舊了解甚少的最基本的生物學問題。關於生命的起源,歷史上曾經有過種種假說:如「神創說」(認為:生命是由上帝或神創造的)、「自然發生說」(認為:生命,尤其是簡單生命是由無生命物質自然發生的)等。這些假說多出於臆測,已被人們所否定。從近年召開的國際生命起源學術會議提出的研究論文看,當代關於生命起源的假說可歸結為兩大類:一是「化學進化論」(化學進化論主張:生命起源於原始地球條件下從無機到有機,由簡單到複雜的一系列化學進化過程。);二是「宇宙胚種說」(宇宙胚種說則認為,地球上最初的生命是來自地球以外的宇宙空間,只是後來才在地球上發展了起來。)。   研究生命起源的意義   研究生命起源是要弄清幾十億年生命誕生的歷史,然而其意義遠不止追根溯源,還在於可以了解生命與環境,整體與部分、結構與功能、微觀與宏觀、個體發育與系統發育以主物質和能量與信息之間的辯讓關係,可以進一步闡明遺傳變異,生長分化、複製繁殖、新陳代謝、運動感應和調節控制等生命活動的機制,從而認識和闡明生命的本質,以實現人類控制和改造生命的目標。

化學進化論

核酸

  核酸和蛋白質等生物分子是生命的物質基礎,生命的起源關鍵就在於這些生命物質的起源,即在沒有生命的原始地球上,由於自然的原因,非生命物質通過化學作用,產生出多種有機物和生物分子。因此,生命起源問題首先是原始有機物的起源與早期演化。化學進化的作用是造就一類化學材料,這些化學材料構成氨基酸,糖等通用的「結構單元」,核酸和蛋白質等生命物質就來自這結「結構單元」的組合。 1922年,生物化學家奧巴林第一個提出了一種可以驗證的假說,認為原始地球上的某些無機物,在來自閃電,太陽光的能量的作用下,變成了第一批有機分子。時隔31年之後,美國化學家米勒首次實驗證了奧巴林的這一假說。他模擬原始地球上的大氣成分,用氫、甲烷、氨和水蒸氣等,通過加熱和火花放電,合成了有機分子氨基酸。繼米勒之後,許多通過模擬原始地球條件的實驗。又合成出了其他組成生命體的重要的生物分子,如嘌呤、嘧定、核糖、脫氧核糖核苷核苷酸脂肪酸卟啉和脂質等。1965年和1981年,我國又在世界上首次人工合成胰島素酵母丙氨酸轉移核糖核酸。蛋白質和核酸的形成是由無生命到有生命的轉折點。上述兩種生物分子的人工合成成功,開始了通過人工合成生命物質去研究生命起源的新時代。一般說來,生命的化學進化過程包括四個階段:從無機小分子生成有機小分子;從有機小分子形成有機大分子;從有機大分子組成能自我維持穩定和發展的多分子體系;從多分子體系演變為原始生命。

宇宙胚種說

  從過去到現在,人們已經提出了許多屬於宇宙胚種說的假說,如在1993年7月的第十次生命起源國際會議上,有人提出,「造成化學反應並導致生命產生的有機物,毫無疑問是與地球碰撞的彗星帶來的」;還有人推斷,是同地球碰撞的其中一顆彗星帶著一個「生命的胚胎」,穿過宇宙,將其留在了剛剛誕生的地球之上,從而有了地球生命。幾年前一位空間物理學家和一位天體物理學家也把地球生命的起源解釋為:地球生命之源可能來自於40億年前墜入海洋的一顆或數顆彗星,他們也認為是彗星提供了地球生命誕生需要的原材料(他們將之謂「類生命生物」)。儘管有科學家對此類假說持強烈的反對意見(他們認為:「彗星是帶來了某些物質,但它們不是決定性的,生命所必需的物質在地球上已經存在 」)。儘管諸如此類的觀點仍是一些尚需進一步證明的問題,但通過對隕石、彗星、星際塵雲以及其他行星上的有機分子的探索與研究。了解那些有機分子形成與發展的規律,並將其與地球上的有機分子進行比較,都將為地球上生命起源的研究提供更多的資料。

生物進化

生物物種的進化(10張)

多樣屬性

  生物多樣性指的是地球上生物圈中所有的生物,即動物、植物、微生物,以及它們所擁有的基因和生存環境。它包含三個層次:基因多樣性、物種多樣性、生態系統多樣性。   簡單地說,物種多樣性表現的是千千萬萬的生物種類。在地球上熱帶雨林中生活著全世界半數以上的物種(約500萬種),因此,那裡的生物多樣性最為豐富。   生物多樣性具有很多的價值,它不僅可以為工業提供原料,如膠、油脂芳香油、纖維等,還可以為人類提供各種特殊的基因,如耐寒抗病基因,使培育動植物新品種成為可能。許多野生動植物還是珍貴的藥材,為治療疑難病癥提供了可能。   生物多樣性的形成經歷了漫長的進化歷程。隨著環境的污染與破壞,比如森林砍伐、植被破壞、濫捕亂獵等,目前世界上的生物物種正在以每天幾十種的速度消失。這是地球資源的巨大損失,因為物種一旦消失,就永不再生。消失的物種不僅會使人類失去一種自然資源,還會通過食物鏈引起其他物種的消失。如今,人類都在呼籲保護生物多樣性併為之付諸行動。

生物科技

  生物技術(biotechnology)系指基於特定之目的利用有機生物體(living organisms)或部分來製造或修改產品、改良動植物,並發展為生物體(microorganism)之一套具實用性之機制。(依據美國國家科學技術委員會之定義)

起源

  現代生物科技肇始於1973年由科恩(Cohen)和博耶(Boyer)所發明的

DNA重組技術和1975年克勒和米爾斯坦合作開發出的單克隆抗體技術。[3]DNA重組技術顯示細胞具有自我複製數百萬次的能力,其經濟力量才在日後逐漸形成基因工程技術,包括細胞工程(如克隆技術)、酵素工程及發酵工程(如利用酵母菌,黴菌乳酸菌來發酵)等。

生物技術的廣泛應用

  生物科技的發展對於全球經濟與人類生活都造成重大的改變。時至今日,生物技術已廣泛運用在農業、醫藥、食品、環保、能源、海洋與國防等領域,其發展潛力亦與日劇增,併為世界之醫療、能源、環保與糧食等問題提供了解決之道。   人類基因項目在本世紀初完成   人類基因組組織項目在本世紀初完成,這將極大推動醫學領域的研究活動,改變診斷和治療疾病的方式,有利於人們健康。英國帝國癌症研究基金會的研究科學家卡羅爾·西拉科教授說:「在今後50年,主要置人于死地的殺手可能被消滅掉。   在幾十年內,基因條碼將具有更深刻的意義。一旦科學家更多地了解了導致癌症或者中風的生物途徑,這此條碼將變成預知未來的「水晶球」。在交織的DNA鏈中,基因條碼將有可能確定人們未來可能出現的疾病以及人們患上這些疾病的可能性。   個體識別技術   近幾年來,人類基因組研究的進展日新月異,而分子生物學技術也不斷完善,隨著基因組研究向各學科的不斷滲透,這些學科的進展達到了前所未有的高度。在法醫學上,STR位點單核苷酸(SNP)位點檢測分別是第二代、第三代DNA分析技術的核心,是繼RFLPs(限制性片段長度多態性)VNTRs(可變數量串聯重複序列多態性)研究而發展起來的檢測技術。作為最前沿的刑事生物技術,DNA分析為法醫物證檢驗提供了科學、可靠和快捷的手段,使物證鑒定從個體排除過渡到了可以作同一認定水平,DNA檢驗能直接認定犯罪、為兇殺案、強姦殺人案、碎屍案、強姦致孕案等重大疑難案件的偵破提供準確可靠的依據。隨著DNA技術的發展和應用,DNA標誌系統的檢測將成為破案的重要手段和途徑。此方法作為親子鑒定已經是非常成熟的,也是國際上公認的最好的一種方法。   生物技術能使多種疾病得到有效防治   由於基因組項目的完成和生物技術的進步,今後癌症病人不需要經歷痛苦的治療過程,他們將使用根據基因篩選而制定的治療方法。基因分析將使醫生有可能在分子層面上評估化療既殺死患者的健康細胞又殺死癌細胞的問題,並使他們有可能針對不同患者的具體病情加以糾正。科學家正逐漸解開癌症、血管堵塞和阿耳海默氏症的生化途徑,他們能把新的基因移植到人體內,治療疾病。許多危害人類的疾病,如心血管病、癌症、艾滋病等,糖尿病等,將得到有效的預防、治療和控制。美國有數十家公司已用「合理藥物設計」法設計超級藥物,這種方法把生物技術和化學緊密地結合起來,能醫治目前藥物不能醫治的癌症、艾滋病和多發性硬化症致命疾病,有的已經進入人體試驗階段。專家們預計,這方面的研究將對遺傳機制、發育機制和免疫機制有更多的了解,不但有助於治療一些遺傳疾病,而且對了解生物進行過程也有重大的意義。科學家最終可能發現阻止患心臟病和癌症的方法。   人類將全面進入克隆時代   克隆技術是生物技術領域一個具有劃時代意義的重大科技突破,隨著在英國克隆的「多利」羊的出生,引起世界範圍人們的高度重視,科學家認為它預示著「21世紀人類將全面進入克隆時代」。多莉已在1998年4月順利產下它的第一隻羊羔,這表明,由一隻成熟細胞克隆出的羊可以受孕並足月懷胎,產出一隻健康羊羔。   克隆出「多莉」的科學家說,克隆體有生產健康的後代對於核轉移技術的商業化很重要。採用克隆技術的好處是:可以加快良種家畜的繁殖,從而有可能使畜牧業發生一場革命;可以培養出一批批優質的牛羊品種,以滿足人們的需要;可以拯救瀕危野生物,保持生態平衡;可在醫學領域大量生產人們所急需的許多名貴藥品。此外,採用克隆技術,可以對植物的細胞、組織或器官進行克隆,改變過去「靠天吃飯」的傳統農業。總之,在這世紀之交,在隆技術的發展將會改變人類的生存環境,大大造福於人類。   克隆技術還可以帶來醫學突破。克隆出「多莉」羊的科學家說,如果倫理及法律許可,為不育夫婦克隆嬰兒的事最終會出現。克隆羊多莉的培育者伊恩·維爾穆特說:「生活中的許多事情都有兩面性。現在,我毫不懷疑,這種技術的潛在益處要遠遠大於其潛在壞處。就人類克隆來說,這項研究將大大延長人類生命。」   生物技術將與電腦技術相結合   生物技術與電腦技術相結合,也逐漸成為生物技術領域的新趨勢。生物晶元電腦正在研製之中,美國艾菲梅特里克斯公司宣布用DNA成功地製成生物晶元,可用於讀取活組織基因隨進化而來的涌動信息流,這是生物技術與電腦技術融合結晶。摩托羅拉公司、柏德儀器公司以及美國政府的阿爾貢國家實驗所已宣布,它們已經結成合作關係,以便批量生產生物晶元。   生物晶元對於醫學和農業具有廣泛的意義,它在幾秒鐘的時間里可以進行數以千計的生物反應。生物晶元採用「微凝膠」技術,其中,在一塊面積相當於顯微鏡載物片的玻璃上的微型結構——其數目多達1萬個以上——起著微型試管的作用。這些晶元工作的速度比常規方法更快。生物晶元計劃可能會導致一個市場規模達數十億美元的新興產業。   環保領域大量採用生物技術   科學家們還在環保領域大量採用生物技術,以遏制環境繼續惡化的趨勢。目前開發的主要技術有:用生物方法處理污水,用微生物脫硫防治大氣污染,用細菌降解清除污染物,用無污染生物農藥防治農作物病蟲害,培育抗病蟲害農作物和開發實用的可生物降解塑料。

生物技術的最新進展

  近年來,生物技術的開發已取得巨大進展,基因的分離擴增、重組以及體細胞的克隆技術都已實現,某此蛋白質的結構和協能已經探明。快速繁殖脫毒組織培養胚胎移植、胚胎切割和單克隆抗體等技術已進入實用階段,預計到2000年時產值可超過1000億美元。   科學家已從單個基因的測序轉到有計劃、大規模地測繪人類、水稻等重要生物體的基因圖譜。全世界已有6000多項農作物方面的生物技術研究成果進入田間試驗,抗蟲害的轉基因水稻、玉米土豆棉花南瓜等已在美國和加拿大大面積試種,美國種植的轉基因作物越來越多。1998年種植7000萬英畝轉基因玉米和大豆,而幾年前則很少。菲律賓國際水稻研究所育成的「超級稻」,在3年內可推廣種植,它可以使水稻單產提高20%-25%。據法國《論壇報》近日報道,紡織業已採用了既不用化肥也不用農藥的生物技術棉花。從1996年開始,美國專門生產「戶外用」服裝的帕塔戈尼亞公司使用的棉花100%是用生物技術生產的棉花。現在,美國是全球主要的生物棉花生產國,每年產量是2800噸,繼美國之後是印度(年產量是930噸)、土耳其(800噸)和秘魯(650噸)。   據美聯社報道,美國科學家已運用生物技術設使一隻老鼠長出一個大象的卵,該技術在未來可以幫助拯救世界上的一些瀕危動物。老鼠可被用作製造其他動物的卵子的「工廠」,這些卵在受精后,可用來使瀕危動物懷孕

未來展望

  人類蛋白質組計劃(HPP)的實施   國際人類蛋白質組計劃(HPP)是繼國際人類基因組計劃之後的又一項大規模的國際性科技工程。首批行動計劃包括由中國科學家牽頭的「人類肝臟蛋白質組計劃」和美國科學家牽頭的「人類血漿蛋白質組計劃」。   人類肝臟蛋白質組計劃的實施,將極大的提高肝病的治療和預防水平,降低醫療費用,同時,將使我國在肝炎肝癌為代表的重大感病的診斷、防治與新葯研製領域取得突破性進展,並不斷提高我國生物醫藥產業的創新能力和國際競爭力

生物科技的安全性問題

  基於生物技術發展有可能帶來的不利影響,人們提出了生物安全的概念。所謂生物安全一般指由現代生物技術開發和應用所能造成的對生態環境和人體健康產生的潛在威脅,及對其所採取的一系列有效預防和控制措施。   生物安全問題引起國際上的廣泛注意是在上世紀80年代中期,1985年由UNEP、WHO、UNIDO及FAO聯合組成了一個非正式的關於生物技術安全的特設工作小組,開始關注生物安全問題。國際上對生物安全立法工作引起特別重視是在1992年召開聯合國環境與發展大會後,此次大會簽署的兩個綱領性文件《21世紀議程》和《生物多樣性公約》均專門提到了生物技術安全問題。從1994年開始,聯合國環境規劃署(UNEP)和《生物多樣性公約》(CBD)秘書處共組織了10輪工作會議和政府間談判,為制訂一個全面的《生物安全議定書》做準備,為了儘快擬定議定書初稿,還召開了4次關於《生物安全議定書》的「特設專家工作組」會議。1999年2月和2000年1月先後召開了《生物多樣性公約》締約國大會特別會議及其「續會」,130多個國家派代表團參加會議討論有關問題,其中歐盟15國最為積極,環境部長全部到會,美國副國務卿參加了此次會議。經過多次討論和修改,《〈生物多樣性公約〉卡塔赫納生物安全議定書》終於在2000年5月15日至26日在內羅畢開放簽署,其後從2000年6月5日至2001年6月4日在紐約聯合國總部開放簽署。

生物危害

DDT的發明

DDT在各營養級中積累

  DDT最先是在1874年被分離出來,但是直到1939年才由瑞士諾貝爾獎獲得者化學家Paul Muller重新認識到其對昆蟲是一種有效的神經性毒劑。 DDT在第二次世界大戰中開始大量地以噴霧方式用於對抗黃熱病斑疹傷寒絲蟲病蟲媒傳染病。   上個世紀60年代科學家們發現DDT在環境中非常難降解,並可在動物脂肪內蓄積,甚至在南極企鵝血液中也檢測出DDT,鳥類體內含DDT會導致產軟殼蛋而不能孵化,尤其是處於食物鏈頂極的食肉鳥如美國國鳥白頭海雕幾乎因此而滅絕(生物放大)。1962年,美國科學家卡爾松在其著作《寂靜的春天》中懷疑,DDT進入食物鏈,是導致一些食肉和食魚的鳥接近滅絕的主要原因。因此從70年代后DDT逐漸被世界各國明令禁止生產和使用。DDT還成為中國環境保護事業的催生婆。   DDT會通過生物的富集作用在各營養級種不斷積累,最終作用於人本身。   像DDT這樣的物質還有六氯甲苯、滅蚊靈、二惡英等12種有機物。它們于2001年被首批列入《關於持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》。

生物入侵

  外來入侵生物不僅直接給農、林、牧、漁等行業造成巨大的危害和經濟損失,還會造成包括導致本地生物物種的滅絕、生物多樣性和遺傳多樣性減少等隱性損失,對社會、文化和人類健康也將構成威脅。

有害生物的為害

  有史以來,在世界範圍內,有害生物一方面長期危害人類的健康和生命,另一方面危害農業和畜牧業的發展,給人類文明帶來的災難是十分沉重的。

來自轉基因生物可能的潛在危害

  現代科學技術的發展使世界上出現了越來越多的轉基因生物。任何事物都具有兩面性,轉基因技術既可以造福人類又可以危害人類,轉基因生物存在著一定風險。一些科學家認為,轉基因生物有可能對人類健康、農業生物和環境生物構成極大的影響。   食物危機   隨著基因技術的興起,轉基因食品也漸漸興起。中國農業部于2009年11月27日草率批准了我國為世界上第一個種植「轉基因主糧」的國家,據說要推廣的是轉基因水稻和轉基因玉米。世界上任何一個國家,還沒有將轉基因糧食作為人的主糧食用。將轉基因食品作為13億國民的主糧,很可能成為貽害13億國民的自殺計劃。轉基因糧食很可能損害其後代的免疫能力、生殖能力和大腦。將一種未經充分證明其安全性的轉基因食品作為人的主糧,無疑是極其不負責任的,是災難性的!   美國家科學院發布長篇科研調查報告清楚指明:越來越多的觀察和發現證明,轉基因農作物的種植和使用對動物和生態環境有潛在的安全威脅;必須對轉基因作物種植區域實行強制性隔離措施,對轉基因食品實行更嚴格的控制和檢測監測

名詞解釋

細胞的化學成分

  原生質:是細胞內的生命物質。它的主要成分是蛋白質、脂類和核酸。細胞是由原生質構成的。構成細胞的這一小團原生質又分化為細胞膜、細胞質和細胞核等部分。   【水】   結合水:水在細胞中以兩種形式存在,一部分與細胞內的其他物質結合,叫結合水。結合水是細胞結構的組成成分。   自由水:大部分以遊離的形式存在,可以自由流動,叫自由水。   【蛋白質】    脫水縮合:氨基酸分子互相結合的方式是:一個氨基酸分子的羧基(—COOH)和另一個氨基酸分子的氨基(—NH2)相連接,同時失去一分子的水,這種結合方式叫縮合。   肽鍵:連接兩個氨基酸分子的(—NH—CO—)叫做肽鍵。   二肽:由兩個氨基酸分子縮合而成的化合物,叫做二肽。   多肽:由多個氨基酸分子縮合而成的含有多個肽鍵的化合物,叫做多肽。   【核酸】   核酸:核酸最初是從細胞核中提取出來的,呈酸性,因此叫做核酸。   脫氧核糖核酸:含有脫氧核糖的核酸,叫做脫氧核糖核酸,簡稱DNA。   核糖核酸:含有核糖的核酸,叫做核糖核酸,簡稱RNA。

細胞的結構與功能

  顯微結構:在普通光學顯微鏡中能夠觀察到的細胞結構。   亞顯微結構:又稱超微結構。指在電子顯微鏡下觀察觀察到的細胞結構。   細胞膜:又稱原生質膜或質膜,是細胞的原生質體分化形成,並位於其外表面的一層極薄的膜結構。   【細胞中的物質組成】   膜蛋白:指細胞內各種膜結構中蛋白質成分。   載體蛋白:膜結構中與物質運輸有關的一種跨膜蛋白質。這種膜運輸蛋白質具有專一的結合部位,對所結合的物質具有高度選擇性,只能同專一物質結合的特性類似於酶同底物的反應。當某種載體蛋白的外端表面的結合部位與專一性物質結合后,載體蛋白分子就發生構象變化,將該物質分子運轉到膜的內表面,隨之釋放到細胞質中。   細胞質:在細胞膜以內、細胞核以外的原生質,叫做細胞質。在光學顯微鏡下觀察活細胞,可以看到細胞質是透明的膠狀物,細胞質主要包括細胞質基質和細胞器。   細胞質基質:細胞質內呈液態的部分是基質。   細胞器:細胞質中具有特定功能的各種亞細胞結構的總稱。

[4]【核物質】   染色質:在細胞核中分佈著一些容易被鹼性染料染成深色的物質,這些物質主要是由DNA和蛋白質組成的。在細胞分裂間期,這些物質成為細長的絲,交織成網狀,這些絲狀物質就是染色質。   染色體:在細胞分裂期,細胞核內長絲狀的染色質高度螺旋化,縮短變粗,形成光學顯微鏡下可以看見的染色體。

細胞的生命歷程

  細胞周期   細胞周期:具有連續分裂能力的細胞,從上一次分裂完成時開始,到下一次分裂完成時為止,為一個細胞周期。一個細胞周期包括兩個階段:分裂間期和分裂期。   分裂間期:從細胞在上一次分裂結束之後到下一次分裂   之前。   分裂期:在分裂間期結束之後,就進入分裂期。分裂期分為四個時期:

細胞分化

[5]  前期、中期、後期末期。   【細胞分化】   細胞分化:在個體發育過程中,由一個或一種細胞增殖產生的後代,在形態、結構和生理功能上發生穩定性差異的過程。   細胞的全能性:已經分化的細胞,仍然具有發育成完整個體的潛能。   細胞衰老   細胞衰老:細胞衰老的過程是細胞生理狀態和化學反應發生複雜變化的過程,最終表現為細胞的形態結構和功能發生變化。   自由基:異常活潑的帶電分子或基團稱為自由基。   端粒:每條染色體的兩端都有一段特殊序列的DNA,稱為端粒。   【細胞調亡】   細胞調亡(細胞編程性死亡):由基因所決定的細胞自動結束生命的過程。   細胞壞死   細胞壞死:在種種不利因素影響下,由於正常細胞代謝活動受損或中斷引起的細胞損傷和死亡。   細胞癌變   癌細胞:有的細胞受到致癌因子的作用,細胞中遺傳物質發生改變,就變成了不受機體控制的、連續進行分裂的惡性增殖細胞,這種細胞就是癌細胞。

新陳代謝

  新陳代謝:生物體與外界環境之間物質和能量的交換,以及生物體內物質和能量的轉變過程,叫做新陳代謝。   同化作用(合成代謝):在新陳代謝過程中,生物體把從外界環境中攝取的

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