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1、第十章 生物多样性,概述： 生物多样性的概念和特点 生物分类方法 生物的命名 生物的分界 原核生物界 原生生物界 植物界 动物界(自学),一、概述： （一）生物多样性的概念及内容,概念： 所有来源的形形色色生物体，包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体， 也包括物种内部、物种之间和生态系统的多样性。,生物多样性内容: 1、物种多样性： 2、遗传多样性： 3、生态系统多样性：,1、物种多样性：,地球上的生命多种多样，丰富多彩：如：从病毒到重达150t的鲸； 从蜗牛到猎豹； 植物借助于风、水和动物 的迁移把自己的后代送向 远方；苔藓植物有13000种 之多 大自然中每一个物种都是独
2、特的，构成了物种的多样性地球诞生到现在45亿年,究竟有多少种生物?,科学家每年发现的新物种有1.5万个,这一速度没有减缓的迹象;已经命名并且分类的有130万个物种;莫拉、沃姆两人采用新的分析方法，判定地球总共拥有870万个物种，误差浮动为130万，发表在PloS Biology上。,2、遗传多样性：,遗传多样性指同一物种内基因型的多样性，是衡量种内变异的概念。组成生命的细胞中，DNA是遗传物质，由4种碱基（base）在DNA长链上不同的排列组合，决定了基因与遗传的多样性。 如：在人类DNA长链上有约3万个基因，它记录了我们祖先的密码。,3、生态系统多样性,各种生物与环境构成了不同的生态系统（e
3、cosystem）。在不同的生态系统中，各种生物通过复杂的生物链获取食物和传递能量，同时完成物质的循环。生态系统的结构、功能、平衡及调节机制千差万别是生物多样性的重要内容。,（二）生物分类学,16世纪 李时珍：“本草纲目”:“部”植物：草、谷、菜、果、木动物：虫、鳞、介、禽、兽 人 18世纪 林奈(瑞典)：“自然系统”纲class、目order、属genus、种species现代分类等级：界kingdom、门phylum、纲class、目order、科family、属genus、种species,现代生物分类学,1 分类方法： 形态学方法：根据生物主要形态特征的异同对 生物进行归类。 遗传进化
4、关系分类法：只强调生物之间遗传进 化的关系,注重研究一组生物多久 以前从另一类生物中分支出来。 经典的进化分类法：既考虑生物进化分支的时 间，又注重生物形态特征的异同。,遗传进化关系分类法,经典的进化分类法,2 生物种的概念： 种（species，物种）：是生物基本的分类单元。 是形态、结构、发育特征、生态功能和生 态分布基本相同的一群生物。 种起源于共同的祖先,极近似的形态特征，能自然交配，产生正常（可育）后代的个体。,3 生物分类阶层,根据生物异同程度、亲缘关系远近，使用不同等级特征，将生物逐级分类： 界（Kingdom） 门 (Phylum) 纲 (Class) 目 (Order) 科
5、(Family) 属 (Genus) 种 (Specis),4、生物的命名,双名法（Bionomial nomenclatre) 用拉丁文表示属名和种名 属名（名词，第一字母大写，斜体） 种名（形容词,字母均小写，斜体） 人姓氏（字母大写，正体）,如：马铃薯学名 Solanum tuberosum L. (Linn),五界系统,原核生物界（Prokaryolae)原生生物界（Protista)植物界（Plantae)真菌界（Fungi)动物界（Animalia),六界系统,古细菌界（甲烷菌、嗜热嗜酸菌）真细菌界（古细菌以外的其它原核生物）原生生物界植物界真菌界动物界,5、生物的分界,五界分类系
6、统的主要特征和作用,二、原核生物界,分布广，缺少细胞核和由膜包被的细胞器； 营养方式多种(自养和异养)：自养的原核生物从无机的CO2或其他无机物中获得碳源；根据其能量的来源不同分为光能自养和化能自养。,微生物巴斯德,1890年：巴斯德，科赫等奠定了现代微生物学的基 础，提出引起各种腐败、疾病的原因都是微生物。 微生物(Microorganism,microbe) 是指一大类形体微小、结构简单的低等生物的总称。,三个要点: 小：观察借助光镜；测量单位为微米 （0.5-20）或纳米 简：简单多细胞;单细胞;无细胞结构 低：进化程度低，为原始的生命形式,微生物的特点,（一）微生物的种类,1 原核生物
7、 细菌、放线菌、衣原体、支原体、 蓝细菌；2 真核生物 真菌（霉菌、酵母菌）、原生动物、 藻类；3 非细胞生物 病毒、类病毒, 朊病毒等；,微生物 小的直观感觉,真核细胞型,原核细胞型,电镜,微生物的相对大小,肉眼,光学显微镜,可见范围,病毒,微生物的特点,个体最小，比面值最大 （比面值=面积/体积)比面值:设: 人=1; 大肠杆菌(E.coli)=30,000;有利于物质交换和能量、信息的交换；微生物一系列属性均与此特点密切相关,微生物的生物学之最,形态最简代谢能力最强食谱最杂繁殖最快数量最多分布最广种类最多变异最易,形态最简,代谢能力最强,生物界的普遍规律:某生物个体越小,其单位体重消耗的
8、食物越多;3克地鼠每天消耗与体重等重的粮食;1克闪绿蜂鸟每天消耗两倍于体重的粮食;大肠杆菌每小时消耗2000倍于体重的糖;,食谱最杂,从无机物到有机物;从无毒物到有毒物;从结构简单到结构复杂的物质,微生物都能利用和降解.,光合细菌,繁殖最快,大肠杆菌37培养在牛奶中,12.5 min即可分裂一次; 一般培养液的菌浓度为108-109个/ml。 24小时产生72代,数量最多,如:人体的肠道中始终寄居着100-400种微生物,为肠道正常菌丛,总数可达100万亿。,分布最广,如: 万米深海的硫细菌 85公里高空的微生物 地层下128米和427米的沉积岩中的细菌,种类多,最易变异,突变频率一般为10-
9、510-10,因其繁殖快,数量多,与外界环境直接接触,因而在短时间内可出现大量变异的后代. 如:流感病毒此外,微生物还具有抗性最强、休眠最长、起源最早、发现最晚等特点.,（二） 细菌的基本特点,体小而细壁坚而韧 二等分裂水生性强,单细胞原核微生物,细菌的形状,球菌：单球、双球、链球、葡萄球菌杆菌：短杆、长杆、棒杆、梭杆等。螺菌：弧菌、螺旋菌、螺旋体等。自然界中：杆菌球菌螺菌其他菌,细菌的结构,基本结构:细胞壁;细胞膜;细胞质;核质体;,特殊结构:荚膜;芽孢;质粒，鞭毛;,培 养 特 征,固体培养基上:菌落(colony):指微生物细胞在一定条件下,在固体培养基表面形成的肉眼可见的微生物群体.若
10、来自一个细胞,则为纯培养或称克隆( clone)。菌苔(lawn):大量细菌的菌落联成一片。,罗伯柯霍(德),常见的细菌性传染病,伤寒伤寒杆菌霍乱霍乱弧菌白喉白喉杆菌白日咳白日咳杆菌细菌性痢疾痢疾杆菌流行性脑脊髓膜炎脑膜炎球菌细菌性食物中毒肠胃型：多种细菌 神经型：肉毒杆菌炭疽炭疽杆菌,病原细菌的致病力,吸附和侵入能力 侵袭力 繁殖和扩散能力 毒力 对寄主防御机能的抵抗力病原菌 内毒素（脂多糖,细菌死亡裂解时释放） 毒素 外毒素（外泌毒素，荚膜） 侵入数量：不同的病原菌有不同的致病剂量 侵入门径：呼吸道，消化道，皮肤伤口，多种途径,病原细菌的致病力,细菌的繁殖能力：2060分钟增殖一代细菌的扩
11、散能力：分泌水解酶(透明质酸酶，胶原酶血浆凝固酶等）细菌的抵抗力：链球菌溶血素 碳疽芽孢杆菌攻击素,病原细菌的致病力,毒素 细菌通常能产生两种毒素： 内毒素endotoxin和外毒素exotoxin。细菌致病的主要原因是由外毒素造成的。这些毒素或属于酶、或属于酶原，与体内易感细胞后，经蛋白酶部分水解变成毒性很强的酶，破坏机体正常的代谢过程或正常的生理过程。 抑菌的方法：干扰细胞壁的合成(青霉素)扰乱产生蛋白质的核糖体(红霉素)干扰DNA的合成(诺氟沙星),人体中定居的细菌（微生态）,人体的皮肤、口腔、肠道中都有细菌长期存在，被称为正常菌群，它们构成人体内的正常微生物区系。成人体内的细菌数为1.
12、2千克，约100万亿。肠道中的细菌种类约400500种，人粪便的1/3为细菌。这些细菌可分为3类：有益菌：双歧杆菌、嗜酸乳杆菌中间菌：粪链球菌、大肠杆菌有害菌：葡萄球菌、假单孢菌,有益菌的作用,抵制致病菌的入侵抑制致病菌的生长繁殖帮助增加人体的营养促进肠道的蠕动分解体内的有害物质增强免疫功能,如何增加体内的有益菌,补充一些有益菌改善肠道的环境条件不滥用抗菌素 人体、动物体内有益的细菌主要有：酪酸梭菌、乳酸菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、放线菌、酵母菌等。,（三)放线菌(Actinomycetes)：具有丝状分枝细胞的细菌以单细胞丝状体生长，以孢子方式繁殖的陆生性强的G+原核细菌类微生物。,除少数放线
13、菌属的放线菌对人类有害外, 大部分放线菌对人类有益, 许多的抗生素来自于放线菌,如:链霉素、卡那霉素（链霉菌属） 利福霉素（诺卡氏菌属） 庆大霉素（小单孢菌属）,(四)病 毒,病毒是一类形体极其微小、结构十分简单、侵染特定活性胞的遗传因子。,I. 病毒的发现及病毒学的发展,1886年，德国人Mayer证明TMV病叶中有感染性因子Dmitry Ivanovsky: 1892年：Ivanovsky在研究烟草花叶病时发现， 病叶的提取液经过细 菌滤器过滤后，仍然 具有使健康植株染病 的能力他找到了病毒,Beijerinck：真正发现了病毒,1898年：Beijerinck进行了 Ivanovsky的
14、同样的实验，得到类似的结果。在1899年发表的论文中，他 提出： 烟草花叶病的病原是 一种新的，非细胞性的物质， 它不能独立繁殖，只能依赖 活的组织进行繁殖。,2. 病毒的现代概念,亚显微 (101000nm)非细胞结构专性活物寄生特殊的增殖特性只有一种核酸（RNA或DNA），并都有遗传活性。无蛋白质合成和能量代谢的机制大分子核蛋白结晶,A.病毒是生命之最,种类最多：每种生物都有病毒，而且往往不止一种。人中至少有病毒近百种，烟草中有病毒至少24种。,最为多样：基因组除双链DNA外，还有单链DNA，单链和双链RNA，还有反转录,数量最多：据估计：每毫升海水含病毒颗粒： 一千万个。,B. 病毒的形
15、态与结构,每一病毒颗粒都是由: 一个核酸芯子和一个蛋白质外衣，即核衣壳(capsid)所组成。 有些病毒还有一层脂质双层包膜，病毒包膜来源于宿主细胞膜，但又不是完全意义上的细胞膜。,病毒核衣壳的对称形式,螺旋对称 二十面体等轴对称,球形对称,病毒的形态与结构,噬菌体也是由核酸芯子和蛋白质衣壳所组成，但噬菌体的形态比寄生于真核细胞的病毒复杂,C.病毒的增殖过程(嗜菌体）,吸附侵入合成装配释放,正常细胞转化为肿瘤细胞,潜伏感染,正常细胞转化为肿瘤细胞,有效感染,持续感染,潜伏感染,病毒感染机体后的几种结果,病毒,细胞核,亚病毒,病毒由一种类型的核酸(RNA 或DNA）与至少一种结构蛋白所组成的有一
16、定形态的毒粒，这类病毒也称为真病毒；有些感染性因子比病毒更加简单，只有 一些小分子核酸或者只是一种蛋白质。这些具有感染性的物质称为亚病毒因子（Subvirus agents）。它们包括拟病毒(Viroid)、类病毒(Virusoid)和Prion（阮病毒）。,亚病毒,类病毒（viroid） ：没有衣壳包裹的共价闭合的单链环状RNA分子，大小为246-399个核苷酸，主要感染植物。,朊病毒（Prion）,一种不含核酸的、无免疫性的、但具有感染性的小分子蛋白质。,1982年，美国加州大学旧金山分校的S.B Prusiner报道了一种新的蛋白质类的感染颗粒，它们是疯牛病（牛海绵状脑病）、克-雅尼氏病
17、（进行性早老性痴呆病）、羊瘙痒病、库鲁病（人震颤病）的致病因子，将这种具有感染性的蛋白质颗粒定名为Prion（普里昂），又称阮病毒（virino）。,阮病毒的发现,Prion是一种无抗原性、能在细胞内复制的疏水性蛋白，许多Prion通常聚集在一起形成杆状。健康人体内，Prion以正常无害的细胞蛋白形式存在。当被致病性的Prion感染颗粒诱导，原先正常的Prion就会发生就够改变，是人或动物患上致病性脑病，表现出痴呆、震颤等神经失调症状，病理切片显示脑组织和中枢神经组织呈现海绵状变化。,致病Prion的感染导致正常蛋白产生错误的折叠，因此具有病毒式感染效果,朊病毒危害性,朊病毒疾病即海绵状脑病，
18、是人和动物共患的一类遗传性、传染性和散发性的中央神经系统退行性脑病，最终可以导致患者死亡，它能在人和动物中进行传染 。1986年英国首次爆发疯 牛病，已有17.7万头牛 染病，上百万头牛被屠 杀，损失400多亿美元。已有112人死亡，潜在感 染人数超过50万。,Zoe,朊病毒危害性,病理学特点：大脑皮层的神经原细胞退化。形成空泡、死亡，被星状细胞取而代之。因而形成海绵状态。大脑皮层（ 灰质）变薄而白质相对明显。故称海绵状脑病或白质脑病。 临床上相应地出现痴呆、共济失调和震颤等症状。,朊病毒的传播途径,疯牛病蔓延整个欧洲,英国、爱尔兰、瑞士、法国、比利时、卢森堡、荷兰、德国、葡萄牙、丹麦、意大利
19、、西班牙、列支敦士登、阿曼、斯洛伐克、芬兰、奥地利、日本、韩国,2000年,常见的病毒性疾病,艾滋病、流行性感冒、乙型肝炎、麻疹、脊髓灰质炎、狂犬病、登革热等；近年来，发现某些病毒能导致动物产生肿瘤。病毒侵入机体的途径有： 呼吸道感染、消化道感染、昆虫或其他动物叮咬感染、接触感染、血液（输血）感染、经胎盘感染、性接触感染等。,感染病毒后一般情况下可以诱导机体产生抗病毒的免疫应答反映，如：干扰素就是一种病毒入侵引起的非特异性免疫应答反应而产生的糖蛋白具有抗病毒作用。,三、原生生物界,一种最简单的真核生物。特点： 单细胞个体； 个体较小,细胞器复杂(全能细胞)； 多数自由地在水中或潮湿的土壤中生活
20、； 少数在人类和其他动物体内生存； 可致病原生生物的分类： （有争议），大部分为原生动物，其次是真核藻类，还包括一些低等的菌类。,原生生物的种类,藻类是一种具有光合作用色素，无根茎叶分化的原植体生物；,大多数是单细胞，一些多细胞的藻类其生殖器官也是单细胞，受精卵发育不形成多细胞的胚。常见的单细胞藻类有：硅藻、甲澡和部分绿藻；常见的多细胞藻类包括一些绿藻、褐藻和红藻等。绝大多数藻类生活在水体环境中，少数存在于潮湿的土壤或其他介质表面。,粘菌类生物是原生生物中数量较少的一种；生长期或营养期为裸露的无细胞壁多核的原生质团，称为变形体；繁殖期形成多细胞的孢子囊构成并产生具有纤维质的细胞壁的孢子；粘菌大
21、多数生于森林中阴暗和潮湿的地方，在腐木、落叶或其他湿润的有机物上生长。,粘菌类原生生物,植物在自然界中的作用,光合作用是世界上最重要的同化合成过程参与了自然界中的物质循环,四、植物界,温带落叶林,亚热带常绿阔叶林,热带雨林,热带荒漠,丰富的植物世界,植物在自然界的作用,(一) 植物界的基本类群,低等植物基本特征, 多为水生 没有根、茎、叶的分化 有性生殖合子不形成胚，直接发育新个体 生殖器官是单细胞可分为藻类、菌类、地衣植物,高等植物,绝大多数为陆生具根、茎、叶的分化有胚雌性生殖器官为多细胞可分为： 苔藓植物门 蕨类植物门 裸子植物门 被子植物门,1苔藓植物： 结构较简单的高等植物结构特点：
22、无维管组织，出现茎、叶分化 （矮小，地钱等无茎、叶分化的扁平叶状体） 无真根，有假根 形体较小 生殖器官：多细胞 颈卵器（瓶状，膨大的腹部内有卵细胞） 精子器(棒状或球状，内有多数精子）合子发育成胚 借助水精、卵 颈卵器、胚出现是苔藓植物水生向陆生过渡的重要进化性状,生活史特点： 配子体发达 孢子体（细胞无叶绿体）依附在配子体上，靠 配子体供给养料才能生活 孢子萌发经过原丝体阶段 孢子在适宜的环境下萌发成丝状体，形 如丝状绿藻，称原丝体(protonema)， 一段时间后再长成成熟的植物体-配子体。,代表植物,葫芦藓(Funaria hygrometrica Hdew.),地钱 Marchan
23、tia polymorpha,苔藓植物 Bryophytes,大叶藓,2 蕨类植物 结构特点： 有维管组织 有根、茎、叶分化 蕨类植物有的高大，如树蕨 常陆生、附生、少水生 生殖器官：多细胞 精子有鞭毛，在水中游泳才能达到卵子 受精离不开水,主要特征： 孢子体发达（出现了真根和维管组织）,孢子囊（及孢子叶）常集生成孢子叶穗、孢子囊穗、 孢子囊群或孢子果。,配子体大多数能独立生活 蕨类植物的配子体称为原叶体， 多为扁平的叶状体，具叶绿体，能独立生活。,配子体不能完全适应陆生，受精过程还需要水环境产生孢子，不产生种子有明显的世代交替,铁线蕨,鹿角蕨,?,3 裸子植物,裸子植物: 是一类既保留着颈卵
24、器，又能产生种子，介于蕨类植物和被子植物之间的维管植物。,主要特征：,孢子体发达： 多年生木本植物，多数只有管胞和筛胞。产生种子，但胚珠和种子裸露。 孢子叶多聚生成孢子叶球（strobilus）； 小孢子叶球（雄球花）着生小孢子囊（花粉） 大孢子叶球（雌球花）着生1-数枚裸露胚珠。 胚珠受精后发育成种子。,配子体简化，具颈卵器： 雄配子体：2个原叶细胞、1个管细胞、1个柄细 胞和2个精子。 雌配子体（胚囊）：胚乳占大部，多保留简化颈 卵器。出现花粉管，受精作用不再受水的限制： 花粉风力传送，经珠孔直达胚珠，在珠心上方形成花粉管，直达胚囊。裸子植物常具多胚现象,裸子植物门 Gymnosperma
25、e 的主要类群,裸子植物出现于3亿年前的古生代晚期。最盛时期是中生代。现存的裸子植物共有12科，71属，约800种。中国裸子植物种类多、资源丰富，有11科，41属， 约240种，其中不少是第三纪的孑遗植物， 或称“活化石”植物。,苏铁纲,苏铁纲,棕榈状乔木大型羽状复叶顶生雌雄异株,乔木，有长、短枝扇形叶，二分叉叶脉雌雄异株,银杏纲：,松柏纲：松科、杉科柏科、南洋杉科,红豆杉纲,百岁兰科(Welwitschiaceae) 茎粗短，一对大型叶子，可生存百年以上，小孢子叶球中央有1个发育不完全的胚珠，雌配子体也没有颈卵器，产非洲西南部沙漠。,4 被子植物,最高级的植物类群种子或胚珠包被在果实或心皮中
26、孢子体高度分化，占绝对优势具有雌蕊和真正的花配子体进一步简化为成熟花粉粒和胚囊双受精，3N胚乳木质部有导管和纤维 韧皮部有筛管和伴胞,裸子植物与被子植物比较,裸子植物 被子植物 胚珠或种子裸露 有包被木质部有管胞 有导管、纤维、薄壁细胞韧皮部有筛胞 有筛管、伴胞、薄壁细胞无真正花，为孢子叶球 有真正花、果实无双受精，胚乳N 有双受精，胚乳3N形态单一 形态多样、适应性强、多单轴分枝高大乔木 分布广,（三）被子植物主要分科概述,双子叶植物纲：单子叶植物纲：,双子叶植物与单子叶植物比较,双子叶植物 单子叶植物胚有2片子叶 胚有1片子叶直根系 须根系维管束环状排列 维管束散生有形成层 无形成层网状脉
27、 平行脉花各部分基数5或4 花各部分基数3,（1）双子叶植物,木兰科毛茛科十字花科葫 芦 科蔷 薇 科豆 科,木兰科： 双子叶植物最原始的科 木本 花两性，萼片、花瓣不分，雄蕊、心皮多 数（离生），螺旋状排列 如：荷花玉兰 鹅掌楸,含笑,紫玉兰,荷花玉兰,木兰科,毛茛gn科,具有原始性状的科识别特征 草本 萼片、花瓣各5个 雄、雌蕊多数，离生 如：黄连,黄连,十字花科,识别要点： 十字形花冠 四强雄蕊 角果 侧膜胎座 如：拟南芥、油菜、萝卜,十字花科,葫 芦 科 蔓生草本，有卷须 花单性，5基数，s型雄蕊， 3心皮，侧膜胎座，瓠果 西瓜，黄瓜，葫芦，丝瓜，喷瓜等各种瓜类,蔷 薇 科,识别要点：
28、 花为5基数 雄蕊常多数至少5 心皮离生或合生 果实为核果、梨果、瘦果等如：桃、李、梅、月季,蔷薇科,海棠花（Malus spectabilis）,豆 科 花多为两侧对称，多为蝶形花冠, 假蝶形花冠；雄蕊10，两体, 或分离 荚果.,菊 科,被子植物最大科识别要点： 头状花序 聚药雄蕊 瘦果如：向日葵、万寿菊,菊科,(2)单子叶植物,禾本科兰 科百合科,禾本科识别要点： 杆常圆柱形，节间中空 叶两列 由小穗组成多种花序 如：小麦、水稻、玉米、高粱,禾本科,毛竹,紫竹,兰 科,识别要点： 地生、腐生、附生 叶互生或退化为鳞片 花两性、两侧对称、花被片6，两轮 雄蕊与雌蕊花柱、柱头联合 蒴果 种子极小如：各种观赏兰花,蕊柱,中国兰,跳舞兰（文心兰）,卡特利亚兰,兜兰,大花惠兰,飞肩 落肩,百合科,识别特点： 单叶 花被片6片，排列成两轮 雄蕊6枚与花被片对生 蒴果或浆果，子房3室如：百合、葱,百合科,作业,什么是配子体,什么是孢子体,高等植物中哪些植物配子体发达,孢子体需要寄生在配子体上获取营养.什么是维管植物,陆生植物中哪些是维管植物.,动物界的多样性自学(普生410-432页),1,什么是真体腔,什么是假体腔,从哪个门开始,动物进化出现真体腔? 2,脊索动物有哪些主要特征? 3,为什么说哺乳动物是最高等的脊椎动物?,
