生命科学作业

一、生命科学的发展可以分成哪几个时期？它们的主要特点是什么？ 生命科学可以分为前生物学时期、古典生物学时期、实验生物学时期以及分子生物学时期。 前生物学时期的主要特征是着手对于人类生产、生活密切相关的生物进行形态及其本性的描述和记载。 古典生物学时期科学家除了继续对各物种的特性进行描述外，已经逐渐深入到微观的水平。经过归纳和总结，提出了一些初步阐明生命科学规律的理论和学说，标志着生命科学正在酝酿一场从感性认识到理性研究的变革。 实验生物学时期生物学家已经不再囿于以观察、描述性的手段研究生物体和生命现象，他们通过一系列的实验设计与操作，迈开了窥视生命奥秘的步伐。 分子生物学时期生物学研究深入到细胞和分子的层次，取得一系列辉煌的成就。 二、简要说明生物的共同特征是什么？病毒是生命吗？ 生物的共同特征在于： 1、除病毒外，所有的生物体都是由细胞组成的，具有严谨的结构； 2、新陈代谢是生命体最基本的特征，生物体可以通过同化作用、异化作用和外界进行物质和能量的转化； 3、生物体可以通过新陈代谢进行生长发育，并繁殖后代； 4、生物体具有遗传变异的特征，既保证了生命的稳定延续，又为生命进化提供了动力； 5生物体具有应激性，可以对外界的刺激做出反应。 虽然病毒没有细胞结构，都是由核酸芯子和蛋白质外鞘构成，其大小、形态和结构也各不相同，但它仍符合上述特征中的B、C、D、E项特别是有新陈代谢致以最根本的特征，所以毫无疑问，病毒也是生命，只是它有它存在的特殊性。 三、什么是生物分类的五界系统？在五界系统中，为什么没有病毒？什么是双名法？ 五界系统：它是由美国生物学家魏泰克（R.H.Whittaker,1924—1980）在1969年提出的。魏泰克在已区分了植物与动物、原核生物与真核生物的基础上，又根据真菌与植物在营养方式和结构上的差异，把生物界分成了原核生物界、原生生 物界、真菌界、植物界和动物界五界。 五界系统中没有病毒是因为五界系统反映了生物进化的三个阶段和多细胞阶段的三个分支，是有纵有横的分类，它没有包括非细胞形态的病毒在内，而且生命的历史经历了几个重要阶段，最初的生命应是非细胞形态的生命，当然，在细胞出现之前，必须有个“非细胞”或“前细胞”的阶段。病毒就是一类非细胞生物，只是关于它们的来历，是原始类型，还是次生类型，仍未定论，因为病毒系统地位不明，所以五界系统不包括病毒。 双名法：双名法规定，每种生物的学名由两个拉丁字或拉丁化的字组成。第一个是属名，是主格单数的名词，第一个字母大写；后一个是种名，常为形容词，须在词性上与属名相符，表示该种的主要特征或产地。在学名之后应写上命名人的姓氏或其缩写。学名都应以斜体字打印出，手写时应在学名下划横线表示。 四、 细胞学说形成过程中有哪些主要的事件？ 在 18 世纪的德国 ，自然哲学非常盛行。这个体系的内容之一是描述他们认为是组成有机世界多样性的典型单位。歌德认为叶子是各种不同植物的典型单位结构，而奥肯则主张脊椎节是一般动物原型结构的基本单位。奥肯还进一步认为有机体由粘液囊泡或活的单位所组成，并在它们暂时所属的有机体死亡后继续生存着，形成另一个生物的一部分。在 19 世纪早期，这样一种观点相当流行，并且同对动植物结构的显微镜观察结合在一起，导致了细胞学说的发展。 在 17 世纪初胡克 (Robert Hooke)、马尔比基和列文虎克 (Antonie van Leeuwenhoek)，都曾用显微镜看到了植物细胞，但是并没有被认为是植物世界的独立的、活的结构单位。 在 19 世纪初期，植物解剖的研究复活了，德国植物学家特雷维拉努斯 (Ludolph Christian Treviranus) 和冯·莫尔认识到细胞是植物的结构单位。19 世纪 20 年代， 意大利的亚米齐和其他人制成了改进的消色差显微镜，使人们得以观察到有机细胞的详细情况。一个伦敦医生罗伯特·布朗 (Robert Brown) 于 1831 年观察到植物细胞一般具有一个核，不过他对自己的发现并不怎样重视。 捷克人普金叶在 1835 年用显微镜观察了一个母鸡卵中的胚核，并指出动物的组织在胚胎中是由紧密裹在一起的细胞质块所组成，这些细胞质块与植物的组织很类似。 这些观察导致耶拿大学的植物学教授马提阿斯·施莱登 (Matthias Jakob Schleiden) 于 1838 年宣布，细胞是一切植物结构的基本活动单位和一切植物借以发展的根本实体的学说。卢万大学的解剖学教授泰奥多尔·施旺 (Theodor Schwann) 于 1839 年把细胞说扩大到动物界。 19 世纪 40 年代许多研究者纠正了他们其中的一些错误观点，特别是植物学家冯·莫尔，耐格里和霍夫迈斯特以及动物学家克里克尔、莱迪希和雷马克，他们证明新细胞是靠分裂形成的，细胞核先在母细胞内分裂为二，然后是母细胞分裂为两个子细胞。 五、简述细胞学说的内容。 1、细胞是有机体，一切动植物都是由单细胞发育而来，即生物是由细胞和细胞的产物所构成； 2、所有细胞在结构和组成上基本相似； 3、新细胞是由已存在的细胞分裂而来； 4、生物的疾病是因为其细胞机能失常。 5、细胞是生物体结构和功能的基本单位。 6、生物体是通过细胞的活动来反映其功能的。 7、细胞是一个相对独立的单位，既有他自己的生命，又对于其他细胞共同组成的整体的生命起作用。 8、新的细胞可以由老的细胞产生。 六、从细胞学发展简史，你如何认识细胞学说的重要意义? 细胞学说论证了整个生物界在结构上的统一性，以及在进化上的共同起源。这一学说的建立推动了生物学的发展，并为辩证唯物论提供了重要的自然科学依据。恩格斯曾把细胞学说誉为 19 世纪最重大的发现之一。 施莱登和施旺的细胞学说为 19 世纪细胞的研究指出了方向。然而，他们虽然正确地指出新的细胞可以由老的细胞产生，却提出了一个错误的概念即新细胞在老细胞的核中产生，由非细胞物质产生新细胞，并通过老细胞崩解而完成。由于这两位科学家的权威，使得这种错误观点统治了许多年。 许多研究者的观察表明，细胞的产生只能通过由原先存在的细胞经过分裂的方式来完成，1858 年德国病理学魏尔肖 (Rudolf Ludwig Karl Virchow) 概括为 “一切细胞来自细胞” (Omnis cellula e cellula) 的著名论断，这不仅在更深的层次上揭示细胞作为生命活动的基本单位的本质，而且通常被认为是对细胞学说的重要补充，甚至有人认为直至于此细胞学说才全部完成。 尽管细胞学说的某些部分已成为历史的陈迹，然而其中心思想仍广泛而深刻地影响了后来生物学的发展，任何生物学的重要问题都必须从细胞中寻求最后的解答。 七、人体衰老和细胞衰老有何区别？ 人体衰老与细胞衰老虽然是两个不同的概念，但二者是密切相关的，人体衰老是以细胞衰老为基础的。近数十年来，关于细胞衰老原因虽有各种假说，但均不能圆满解答各种因果问题，尚未被多数人接受，如“内生因素”说，认为细胞衰老是由于构成细胞本身的原生质的胶体状态发生不可逆的变化。“外生因素”说，认为细胞衰老是细胞周围的介质、或直接影响细胞介质的各种外界条件：如温度、食物、光线、宇宙射线等的影响。如“遗传因素”说，认为细胞衰老是细胞本身所携带的遗传物质被扰乱所引起的。还有人认为衰老是既定的遗传程序，不论是生长、发育或性成熟以及衰老至死亡都是遗传规定好的程序。近来较被人重视的是“细胞大分子合成错误成灾”说，认为细胞里的核酶和蛋白质在生物合成过程中，如果由于某些原因而发生差错，这些差错会（得到）累积而迅速扩大，引起代谢功能大幅度降低，造成衰老。使人感兴趣的是“免疫功能改变”说，发现胸腺功能随年龄增长急剧下降，并与衰老有平行关系，故认为可能是衰老的主要因素，甚至有胸腺决定寿命的说法。特别要提出的“自由基学说”，认为生物机体在代谢过程中可以产生“自由基”并可随年龄增加而增加。自由基诱发细胞损伤的一个重要途径是使细胞膜中的不饱和脂类产生过氧化作用，从而使膜的结构发生变化，特别是线位体和线粒体的膜很脆弱，膜中的脂类过氧化作用可以产生脂褐素（即老年色素）。 许多研究工作目前可认为衰老的基本原因是遗传，衰老的机理是代谢失调，因此欲求推迟衰老就必须了解妨碍细胞代谢的各种因素，并设法减少或除去这些不利因素。妨碍细胞代谢的因素可概括为外因和内因。内因有：遗传缺陷；酶的生物合成和功能障碍；激素分泌失调；神经调节失常等。外因有：社会因素（经济、职业和意识形态）；生活方式和生活条件（包括不良嗜好）；环境因素（空气、水 上、污染、放射性物质、噪声等）；饮食、医药。各种因素的性质和对细胞代谢影响的作用各不相同，但都是从不同程度使细胞的结构和功能发生衰退。 八、细胞为什么会死亡？细胞死亡有哪些形式，有何不同？ 细胞因受严重损伤而累及胞核时，呈现代谢停止、结构破坏和功能丧失等不可逆性变化，此即细胞死亡。 死亡的原因很多，一切损伤因子只要作用达到一定强度或持续一定时间，从而使受损组织的代谢完全停止，就会引起细胞、组织的死亡。 细胞死亡的形式以及不同：目前认为除了坏死外细胞死亡形式分为程序性细胞死亡（Programmed cell death，PCD），包括凋亡（Apoptosis）和自噬（Autophagy）及非程序性细胞死亡（Non-programmed cell death，NPCD），包括副凋亡（Paraptosis），细胞有丝分裂灾难（Mitotic catastrophe）和胀亡(Oncosis)等。 1. 凋亡 1972年Kerr从形态学的角度描述了细胞的生理死亡，并将其命名为凋亡。凋亡的形态学特征为染色质凝集、边缘化，细胞皱缩，细胞膜内侧的磷脂酰丝氨酸外翻，细胞出泡形成凋亡小体。细胞凋亡受到一系列相关基因的严格调控。根据凋亡信号的来源可以将细胞凋亡信号转导通路分成两条：外源性通路（死亡受体通路）和内源性通路（线粒体通路）。两条信号通路汇集于下游的效应Caspase。效应Caspase在细胞凋亡的执行阶段能够直接引起重要蛋白质的降解和核酸酶的激活并最终导致细胞凋亡。也有一些凋亡不依赖于Caspase，而是通过AIF等分子发挥效应，其形态学变化属于凋亡样程序性细胞死亡。 2. 自噬（Autophagy） 1966年Duve和Wattiaux在发现溶酶体的同时发现了细胞的自吞噬现象。1977年Mortimore和Schworer发现肝细胞在处于饥饿状态时，自吞噬对其维持自身的稳态发挥着至关重要的作用，自吞噬细胞形态学上最主要的特征是细胞内出现大量泡状结构，即双层膜自吞噬泡，吞噬泡内为胞质及细胞器。 3. 副凋亡（Paraptosis） 2000年Sperandio等在293T细胞系中超表达胰岛素样生长因子1受体（IGFIR）时发现一种与经典凋亡不同的死亡表型，并定义为Paraptosis.Paraptosis的形态学特征是细胞浆空泡化，线粒体和内质网肿胀，但没有核固缩现象。