生物现象与学习生活(研究报告)

课题名称：生物钟现象与学习生活学科领域：化学指导老师：课题组成及分工：课件制作：图片编辑：资料收集与整理：课题的背景及由来：近年来，时间生物学认为，生物体乃至植物体的生命随昼夜交替、四时更迭的周期性运动，揭示出生理活动的周期性节律。

古代医学视天地为大宇宙，人体为小宇宙，谓大小宇宙息息相通。

健康人体的活动大多呈现24小时昼夜的生理节律，这与地球有规律自转所形成的24与时间有关的现象，例如在南美洲的危地马拉有一种，第纳鸟它每过30分钟就会“叽叽喳喳”地叫上一阵子，而且误差只有15秒，因此那里的居民就用它们的叫声来推算时间，称为“鸟钟”；在非洲的密林里有一种报时虫，它每过一小时就变换一种颜色，在那里生活的家家户户就把这种小虫捉回家，看它变色以推算时间，称为“虫钟”；在我国黄海的一个小岛上生活的驴也能准确报时，它每隔一小时就“嗷嗷”地叫一次，误差只有3分钟，被当地人称为“驴钟”。

无论是动物，植物还是是人类，我们都可以从中发现生物钟的踪影。

生物钟现象无处不在，每个人都有一个生物钟它操控着我们的睡眠，学习，生活习惯，生物钟的运动直接影响到人的智力、体力和情绪的变化所以研究生物钟现象对我们的生活和学习有着重要的意义。

科学发现，生物钟紊乱的时候，人类甚至所有生命就容易生病、衰老或死亡。

有的人的生物钟几十年都是相对稳定的，他的健康状况是良好的，而生物钟表一旦被打破，较长处于紊乱状态，就产生各种各样的不适或疾病，有的甚至危及生命。

每个人都有自己的“生物钟”，如果人长时间改变自己的生活节律，就会改变体内激素分泌量，导致神经紊乱，体内生物钟必然受到影响。

人与自然界是一个统一的整体。

人们只有顺从它的变化及时地作出适应的调节，正确掌握自己的生物钟，把握好自己智力、体力和情绪的最佳状态才能保持健康。

所以认识好生物钟对我们生活的影响，能让我们更好地调节好自己的生活节奏，有利于引导我们更科学，更合理的生活，并学会学习，学会生活。

1生物钟的定义能够在生命体内控制时间、空间发生发展的质和量叫生物钟。

生物钟也叫生物节律、生物韵律，指的是生物体随时间作周期变化的包括生理、行为及形态结构等现象。

人体随时间节律有时、日、周、月、期期性节律。

例如人体的体温在24小时内并不完全一样，早上4时最低，18 时最高，相差l℃多。

人体的正常的生理节律发生改变，往往是疾病的先兆或危险信号，矮正节律可以防治某些疾病。

许多学者的研究指出，按照人的心理、智力和体力活动的生物节律，来安排一天、一周、一月、一年的作息制度，能提高工作效率和学习成绩，减轻疲劳，预防疾病防止意外事故的发生(所谓智力生物节律，就是人一天中有时记忆力好，有时则差，有一定的规律，如有的人早上5—9时记忆力好，而另一些人则是晚上记忆力好等等)。

反之假如突然不按体内的生物钟的节律安排作息，人就会在身体上感到疲劳、在精神上感到不舒适。

生物钟分为母钟、子钟和孙钟。

母钟是受精卵携带的那条染色体。

生物个体就是以母钟为蓝图进行分解、合成的，该母钟决定了一个人的一生。

母钟分为以端点为主的信息部、以染色体外蛋白为主的标记部和在染色体某一段的基因控制的控制部，信息部负责接受外来刺激和对染色体外蛋白发放信息，标记部的外蛋白负责某些段基因的打开、复制、关闭等工作，控制部是专门控制生命个体在生长发育过程中的时间提示，如某年龄开始脱牙、某时间开始发情等。

母钟存在于人体的脑垂体。

割去脑垂体的人它们的子钟和孙钟在发挥功能。

2生物钟的位置外源说认为，某些复杂的宇宙信息是控制生命节律现象的动因。

美国学者弗兰克布朗博士认为，人类对广泛的外界信息，如电场变化、地磁变化、重力场变化、宇宙射线，其他行星运动周期、光的变化、月球引力等极为敏感，这些变化的周期性，引起了人的生命节律的周期性。

内源说认为，生命节律是由人体自身内在的因素决定的。

对夜间活动的仓鼠的试验表明，在外界条件变化的情况下，如在与地球自转方向相反的条件下，仍然有相似的节律。

人在恒温和与外界隔绝的地下，也表现出近似于24小时的节律，因此，人的生命节律是由人自身的因素造成的。

综合说是人体与环境相互作用的理论。

2生物钟功能生物钟有四点功能：提示时间、提示事件、维持状态和禁止功能。

提示时间：是指你在一定的时间必须做谋事，到了这个时间，你就自动会想起这件事来，比如你想明天早上6点起床，到时你会自动起来。

现实生活中有大部分事物都是时间提示起作用的，比如几点上班、某时会见某人、爱人生日的献花、愚人节、赶某趟车等等。

提示事件：是指当你遇到某事时，生物钟可以自动提示另外一个事件的出现。

比如有人拜托你将一件东西给甲，当你遇到甲时，生物钟这一功能就会自动起作用，使你马上想到这个托付的东西来。

用得最多的是看到某事时，在你的大脑里所依次产生的那些“忆块”（回忆的一种），比如看到熊猫，你就会想到：它是中国的国宝、它喜欢吃竹子、它是中国作为友好象征出使国外的使者等等忆块。

再比如当你看到一道难题时，你就会调动很多忆块，在一些规则的组合下，去求解它，这一连串的事情必须启动你过去很多年时间里所学到的知识，这些知识是不会平白无故地出现在你的大脑的，它们必须在生物钟的该功能作用下才可依次出现在你的大脑里。

维持状态：是指人们在作某一事时，能够使人一直做下去的力量。

比如上8个小时的班，就是生物钟这一功能的结果，又比如人的眼睛观看某一事时，能够聚精会神地看，也是它的结果，当注意力从视觉转向听觉时，也是生物钟作用的结果，那是提示事件功能在起作用，但是，你要听完一堂课，你就必须用生物钟的该功能才能听完，否则你就会瞌睡不已，甚至逃课。

这种维持可以是连续的也可以是断续的维持，比如你和你爱人的家庭的维系就是断续的，因为你不能长期呆在家里无所事事，你必须去工作，去交结，去谋取。

禁止功能：是指机体某个功能或行为可以被生物钟终止。

比如说看到一个恐怖的事件（如地震），你无论在做什么，都有可能产生逃跑，这种逃跑就是对前面所做事物的终止。

再比如说你在专心专一上网，结果你老爸打来了，你对上网的终止就是生物钟的功能在起作用。

如果没有这种作用，一个人就会出现永不停顿的做事，比如睡觉，如果没有这种终止，这个人就会长期睡下去，成为植物人。

植物人发生的原因可能与此功能的失控有关。

相对这四点功能，在人的大脑里有对应的四个中枢：时间中枢、空间中枢、功能中枢和终止中枢。

生物钟充斥在生物的每个环节，无论人命还是生命过程都离不开它的作用。

3生物钟怎样参与思维外界刺激人体产生感觉（感块），感觉使人产生去记（记块），生物钟提示功能使人产生回忆（忆块），忆块被放到思维中枢，通过“规则”进行组合产生思块（思维），思块进入行为中枢使人产生行块（行为和语言）。

这个过程就是人体的智能过程。

看来，生物钟是通过控制回忆过程来实施对智能过程的控制的。

3有趣的生物钟现象：例如，在南美洲的危地马拉有一种第纳鸟，它每过30分钟就会“叽叽喳喳”地叫上一阵子，而且误差只有15秒，因此那里的居民就用它们的叫声来推算时间，称为“鸟钟”；在非洲的密林里有一种报时虫，它每过一小时就变换一种颜色，在那里生活的家家户户就把这种小虫捉回家，看它变色以推算时间，称为“虫钟”。

在植物中也有类似的例子。

在南非有一种大叶树，它的叶子每隔两小时就翻动一次，因此当地居民称其为“活树钟”；在南美洲的阿根廷，有一种野花能报时，每到初夏晚上8点左右便纷纷开放，被称为“花钟”。

不仅如此，微小的细菌也知道时间。

据美国最新的《自然》杂志介绍，某些单细胞生物体内不仅存在生物钟，而且这些生物钟十分精确。

人体内的“隐性时钟”万物之灵的人类，同样受着生命节律的支配。

什么是人体生物钟？有人把人体内的生物节律形象地比喻为“隐性时钟”。

科学家研究证实，每个人从他诞生之日直至生命终结，体内都存在着多种自然节律，如体力、智力、情绪、血压、经期等，人们将这些自然节律称作生物节律或生命节等。

人体内存在一种决定人们睡眠和觉醒的生物种，生物钟根据大脑的指令，调节全身各种器官以24小时为周期发挥作用。

1生物钟命名的来源早在19世纪末，科学家就注意到了生物体具有“生命节律”的现象。

上世纪初，德国内科医生威尔赫姆·弗里斯和一位奥地利心理学家赫尔曼·斯瓦波达，他们通过长期的临床观察，揭开了其中的奥秘。

原来，在病人的病症、情感以及行为的起伏中，存在着一个以23天为周期的体力盛衰和以28天为周期的情绪波动。

大约过了20年，奥地利因斯布鲁大学的阿尔弗雷特·泰尔其尔教授，在研究了数百名高中和大学学生的考试成绩后，发现人的智力是以33天为波动周期的。

于是，科学家们将体力、情绪与智力盛衰起伏的周期性节奏，绘制出了三条波浪形的人体生物节律曲线图，被形象地喻为一曲优美的生命重奏。

到了20世纪中叶，生物学家又根据生物体存在周期性循环节律活动的事实，创造了“生物钟”一词。

2生物钟学历史在18世纪天文学家Jean Jacques d’Ortous de Mairanvon就描述了含羞草的日间叶运动。

通过实验他得知，即使在黑暗中叶子也会呈现这种节律。

类似的报道也见于Georg Christoph Lichtenberg，Christoph Wilhelm Hufeland，林奈和达尔文。

但直到20世纪人们才开始对该现象作科学研究。

在该领域的先驱有:Wilhelm Pfeffer，Erwin Bünning，卡尔·冯·费舍尔，Jürgen Aschoff和Colin Pittendrigh。

对生物节律的一个重要的发现是，很多自然节律在持续的同等强度的实验室条件下也能产生，就是说节律也可以“人造”。

内部时钟的同步是通过时间变化的媒介完成的，如光和温度。

动物和植物的周期性现象很早就为人所知。

1759年就有人制作了第一张豆类植物叶运动的近昼夜节律图表。

首先植物的叶子会与杠杆的一端相连，杠杆的另一端放置在一个滚轮之上。

若叶子下垂，杠杆会在滚轮上留下一条向上的线，相反当叶子向上提起的时候，就会得到一条向下的曲线。

实验为期数天。

前三天每天光照12小时，第四天起停止光照， 若果这种光是叶运动的原因的话，人们应该会得到这样的结果，就是叶子在没有光照的后几天会一直下垂。

但事实并非如此。

因此光照并不是叶运动的原因。

20世纪80年代有实验，去观察究竟外在因素会不会产生作用。

太空实验室1号将真菌 脉孢菌带到太空，去看看离地后生物节律的变化。

实验结果却与在Cape Canaveral 对照组所得的结果相同。

从此时起，人们在近昼夜节律，次昼夜（超日）节律和超昼夜（亚日）节律是内因产生的这一点上，达成了共识。

上世纪最重要的研究手段是基因的突变筛选。

1970年Konopka 首次在黑腹果蝇Drosophila melanogaster 上应用了这一技术。