也就是生命科學/生物學。總的來說,生物學是壹門研究生命現象和生命活動規律的科學。作為繼物理、化學之後的又壹個快速發展的學科,它正朝著宏觀和微觀兩個方向發展。宏觀觀已經發展成為對全球生態系統的研究;微觀方面正在向分子方向發展。生物學與許多科學的結合,形成了種類繁多的邊緣科學,呈放射狀發展。
生物學從壹開始就有兩個學派,壹個叫自然歷史學派,壹個叫實驗學派。自然史派以生態學為代表,實驗派以遺傳學和分子生物學為代表。
目前,國內外對生命科學沒有明確壹致的定義,特別是對生命科學的範疇,即生命科學包括哪些學科,沒有明確壹致的看法。但壹般認為,生命科學是把生命世界作為壹個整體來研究的科學分支,研究生命體和生命過程,包括生物科學,即生物學及其分支,即醫學、農林牧漁學、人類學、社會學等等。生物學的分支包括動物學、植物學、微生物學、解剖學、生理學、生物物理學、生物化學、細胞生物學、分子生物學、神經生物學、發育生物學、社會生物學等等。生物學及其在生命科學中的分支是基礎科學或純科學,醫學、農林牧漁學是應用科學。顯然,生物科學屬於自然科學,而人類學和社會學屬於人文社會科學。所以生命科學的範圍比較大,包括自然科學和社會科學。但在我國教育部1998新頒布的本科專業目錄中的理工科部分,與上述生命科學自然科學部分相關的專業有生物學、生物技術、醫學、藥學、農學等。,分別屬於基礎生物科學或應用生物科學。
生物學是研究各級生物的種類、結構、功能、行為、發育、起源和進化以及生物與周圍環境關系的科學。人也是壹種生物學,是生物學的研究對象。
自20世紀40年代以來,生物學吸收了數學、物理和化學的成果,逐漸發展成為壹門精確、定量和分子科學。
人們已經知道生命是物質運動的壹種狀態。生命的基本單位是細胞,細胞是由蛋白質、核酸、脂質等生物大分子組成的物質系統。生命現象是這個復雜系統中物質、能量和信息綜合運動和傳遞的表現。
生命具有許多無生命物質所沒有的特征。比如生命可以在常溫常壓下合成多種有機化合物;可以利用環境中的物質,使體內的各種物質遠遠超出機器的效率;能夠高效地存儲和傳輸信息;它具有自我調節功能和自我復制能力;個體發展和物種進化是以不可逆的方式進行的。揭示生命過程中的機制具有重要的理論和現實意義。
生物學的研究對象
據估計,地球上有200萬到450萬種生物;滅絕的物種更多,估計至少有15萬種。從北極到南極,從高山到深海,從冰雪覆蓋的苔原到滾燙的礦泉,都有生物。它們的形態結構多種多樣,生活方式也多種多樣。
從生物的基本結構單位細胞的層面來看,有些生物還不具備細胞形態;在已經具有細胞形態的生物中,有原核細胞和真核細胞;從組織結構上看,有單細胞生物和多細胞生物。多細胞生物根據組織器官的分化發育分為許多類型;從營養方式來看,有輕自養、吸收異養、腐蝕異養、吞食異養;從生物在生態系統中的作用來看,有生產者、消費者、分解者等等。
生物學家根據生物的發育歷史、形態結構特征、營養方式及其在生態系統中的作用,將生物劃分為幾個領域。目前普遍的理解是將地球上的生物界分為五個界:細菌、藍藻等原核生物為monera界;單細胞真核生物是原生動物;光自養植物界;吸收異養的真菌世界;吞噬異養動物王國。
病毒是壹種無細胞的生命形式,由壹條長長的核酸鏈和壹個蛋白質外殼組成。病毒沒有自己的代謝機制和酶系統。所以當病毒離開宿主細胞後,就變成了壹種沒有生命活動,不能自主繁殖的化學物質。它壹旦進入宿主細胞,就可以利用細胞內的物質和能量以及復制、轉錄和翻譯的能力,根據自身核酸所包含的遺傳信息,產生出像它壹樣的新壹代病毒。
病毒基因和其他生物的基因壹樣,也會發生突變和重組,所以也能進化。因為病毒沒有獨立的代謝機制,不能獨立繁殖,所以被認為是不完整的生命形式。近年來,發現了壹種比病毒更簡單的類病毒。它是壹種沒有蛋白質外殼的小RNA分子,但可以引起動物的疾病。這些不完整的生命形式的存在,說明無生命和有生命之間沒有不可逾越的鴻溝。
原核細胞和真核細胞是細胞的兩種基本形式,反映了細胞進化的兩個階段。將具有細胞形態的生物分為原核生物和真核生物,是現代生物學的壹大進步。原核細胞的主要特征是沒有線粒體、質體等模塊化細胞器,染色體只是壹個環狀的DNA分子,沒有組蛋白等蛋白質,也沒有核膜。原生動物和生物主要是細菌。
真核細胞是結構更復雜的細胞。它有膜細胞器,如線粒體,和壹個具有雙層膜的細胞核,將細胞核中的遺傳物質與細胞質分開。DNA是長鏈分子、獄卒蛋白和其他蛋白質的合成染色體。這個核細胞可以進行有絲分裂和減數分裂,分裂的結果是復制的染色體平均分配給子細胞。原生動物是最原始的真核生物。
植物是以光和自養為主要營養形式的真核生物。典型的植物細胞含有液泡核和細胞壁,主要成分是纖維素。細胞質由葉綠體組成,葉綠體是進行光合作用的細胞器。植物的光合作用以水為電子供體。光合自養是植物的主要營養方式。少數高等植物是寄生的,能捕捉小昆蟲進行異養吸收的植物就更少了。
植物從單細胞綠藻向適應光合作用的方向發展成為被子植物。高等植物發生根(固定和吸收器官)、莖(支持器官)和葉(光和器官)的分化。葉柄和許多分枝的莖支撐著片狀的葉子向四面八方展開,以獲得最大的光照和吸收面積,細胞逐漸分化成專門用於光合作用、運輸和覆蓋的各種組織。通過有性生殖,大多數植物形成配子體和孢子體交替世代的生活史。植物是生態系統中最重要的生產者,也是地球上氧氣的主要來源。
真菌是真核生物,其主要營養是吸收。真菌有細胞壁,其中含有幾丁質和纖維素。甲殼素是含有氨基葡萄糖的多糖,氨基葡萄糖是昆蟲等動物骨骼的主要成分,植物細胞不含甲殼素。真菌沒有質體和光合色素。真菌繁殖能力強,繁殖方式多樣,主要以無性或有性繁殖產生的孢子為繁殖單位。真菌分布廣泛,是生態系統中重要的分解者。
動物是真核生物,以吞咽為食。吞咽異養包括捕獲、吞咽、消化和吸收等壹系列復雜過程。動物身體的結構沿著適應吞咽異養的方向發展。單細胞動物吞咽食物形成食物液泡。食物在食物液泡中消化,然後通過膜進入細胞質,細胞質中的溶酶體與之融合,這就是細胞內消化。
在多細胞動物的進化過程中,細胞內消化逐漸被細胞外消化所取代。食物被捕獲後,被消化腺分泌的酶消化。消化後,營養物質的小分子通過消化道吸收,並通過循環系統輸送到身體的各個細胞。
與此相適應,多細胞動物逐漸形成了復雜的排泄系統、外部呼吸系統和復雜的感覺系統、神經系統、內分泌系統和運動系統。在所有生物中,只有動物的身體結構發展到如此復雜和高級的程度。在生態系統中,動物是有機食物的消費者。
在生命發展的早期,生態系統是由生產者和分解者組成的雙環系統。隨著真核生物特別是動物的出現和發展,雙環生態系統發展成為由生產者、分解者和消費者組成的三環系統。出現了今天豐富多彩的生物世界。
從類病毒和病毒到植物和動物,有許多不同類型的有機體。各類型之間有壹系列中間環節,形成壹個連續的譜系。同時,由營養方法決定的三個進化方向,在生態系統中呈現出壹種互動的空間關系。因此,進化既是壹個時間過程,也是壹個空間發展過程。從時間的歷史淵源和空間的生命關系來看,生物學是壹個整體。
生物學特性
生物不僅是多樣的,還具有* * *的壹些特征和屬性。
組成生物體的生物大分子的結構和功能原則上是相同的。比如各種生物的蛋白質的單體都是氨基酸,但只有20種左右,對所有生物來說功能都是壹樣的;不同生物的基本代謝途徑是壹樣的等等。這是生物化學的同壹性。同壹性深刻揭示了生物的統壹性。
生物學有壹個多層次的結構模型。除了病毒以外的所有生物都是由細胞組成的,而細胞是由大量原子和分子組成的異質系統。
在結構上,細胞是由蛋白質、核酸、脂質和多糖組成的多分子動態系統。從信息論的觀點來看,細胞是遺傳信息和代謝信息的傳遞系統;從化學角度看,細胞是由小分子合成的復雜大分子;熱力學上,細胞是遠離平衡的開放系統...
除了細胞,生物還有其他結構單位。細胞下面有細胞器、分子、原子,細胞上面有組織、器官、器官系統、個體、生態系統、生物圈等等。生物的各種結構單元按照復雜程度和逐級組合的關系排列成壹系列等級,這就是結構層次。會有很多較高級別的性質和規律是較低級別的不具備的。
還有很多其他的,比如生物的秩序和耗散結構,生物的穩定性,生命的連續性,個體的發展,生物的進化,生態系統中的相互關系等等。
這些都說明,盡管生物界有著驚人的多樣性,但所有的生物都有著相同的物質基礎,遵循著相同的規律。生物就是這樣壹個統壹而多樣的物質世界。
生物學和其他學科壹樣,根據自身的研究對象,也有壹些基本的研究方法,如觀察與描述、比較、實驗等,並且都有自己的特點。對於生物學來說,不僅要有準確的實驗分析,還要從整體和系統的角度去觀察生命。生物學積累了大量關於各個層次的生命系統及其組成部分的信息。今天,生命系統規律的定量理論研究已經提上日程,系統論方法作為壹種新的研究方法將受到重視。
生物學的分支。
早期生物學主要是對自然的觀察和描述,是對自然歷史和形態分類的研究。所以生物學最初是按照群體來劃分學科的,比如植物學、動物學、人類學等等。由於生物物種的多樣性和人們對生物學越來越多的了解,學科的劃分也越來越細化,壹個學科往往會劃分為幾個學科。
按照生物類群劃分學科,有利於從各個側面了解壹個自然類群的生物學特征和規律性。但不管研究對象是什麽,無非就是分類、形態學、生理學、生物化學、生態學、遺傳、進化等等。
生物在地球歷史上有著悠久的發展歷史。約15萬種生物滅絕,其遺骸保存在地層中形成化石。古生物學專門通過化石研究歷史生物;
生物的類群如此之多,需要壹門專門的學科來研究類群的劃分,這就產生了分類學;
形態學是生物學中研究動植物形態結構的學科。隨著顯微鏡的使用,形態學已經滲透到超微結構領域,組織學和細胞學也相應建立起來。
生理學是研究生物功能的學科,生理學的研究方法主要是實驗;
遺傳學是研究生物性狀遺傳和變異並闡明其規律的學科;
胚胎學是研究生物個體發育的學科;
生態學是研究生物之間以及生物與環境之間關系的壹門學科。研究範圍包括個體、種群、群落、生態系統和生物圈。揭示生態系統中食物鏈、生產力、能量流動和物質循環的相關規律;
生物化學是研究生物的化學成分和生物的各種化學過程的學科,自20世紀以來發展迅速。生物化學的成就提高了人們對生命本質的認識。生物化學主要研究生命的化學過程,參與這壹過程的物質、產物和酶的作用機理。分子生物學是從研究生物大分子的結構發展起來的,現在更多的還是研究生物大分子的結構與功能的關系,以及基因表達與調控的機制。
生物物理學是用物理學的概念和方法研究生物結構和生命活動的物理和物理化學過程的壹門學科。早期的生物物理學研究是從生物發光、生物電等問題開始的。隨著生物學和物理學的發展,新概念的出現和介入,生物物理學的研究範圍和水平得到了深化和拓寬。出現了量子生物學、生物大分子的晶體結構、生物控制論等小分支。
生物數學是數學和生物學結合的產物,它的任務是研究生命過程中的數學規律。
生物學是壹個多層次的復雜系統。為了揭示某壹層次的規律及其與其他層次的關系,出現了按層次劃分的學科,並越來越受到人們的重視。比如:分子生物學、細胞生物學、個體生物學、群體生物學等等。
簡而言之,生物學中的壹些新學科在不斷分化,而另壹些則在不斷融合。這種生物學可得的情況,反映了生物學極其豐富的內容及其蓬勃發展的景象。
學習生物學的意義
生物學與人類生活的許多方面密切相關。生物學作為壹門基礎科學,傳統上是農業和醫學的基礎,涉及種植業、畜牧業、水產養殖業、醫療保健、藥學、健康等。隨著生物學理論和方法的不斷進步,其應用領域也在不斷擴大。現在,生物學的影響已經擴展到食品、化工、環保、能源、冶金等領域。如果考慮仿生學的話,還影響到機械、電子技術、信息技術等很多領域的發展。
生物學的壹個分支
植物學、孢粉學、動物學、微生物學、細胞生物學、分子生物學、分類學、習性學、生理學、細菌學、微生物生理學、微生物遺傳學、土壤微生物學、細胞化學、細胞遺傳學、免疫學、胚胎學、優生學、生物學、遺傳學、分子遺傳學、生態學、仿生學、生物物理學、生物學。