生物学及其发展历程

也就是生命科学/生物学。总的来说，生物学是一门研究生命现象和生命活动规律的科学。作为继物理、化学之后的又一个快速发展的学科，它正朝着宏观和微观两个方向发展。宏观观已经发展成为对全球生态系统的研究；微观方面正在向分子方向发展。生物学与许多科学的结合，形成了种类繁多的边缘科学，呈放射状发展。

生物学从一开始就有两个学派，一个叫自然历史学派，一个叫实验学派。自然史派以生态学为代表，实验派以遗传学和分子生物学为代表。

目前，国内外对生命科学没有明确一致的定义，特别是对生命科学的范畴，即生命科学包括哪些学科，没有明确一致的看法。但一般认为，生命科学是把生命世界作为一个整体来研究的科学分支，研究生命体和生命过程，包括生物科学，即生物学及其分支，即医学、农林牧渔学、人类学、社会学等等。生物学的分支包括动物学、植物学、微生物学、解剖学、生理学、生物物理学、生物化学、细胞生物学、分子生物学、神经生物学、发育生物学、社会生物学等等。生物学及其在生命科学中的分支是基础科学或纯科学，医学、农林牧渔学是应用科学。显然，生物科学属于自然科学，而人类学和社会学属于人文社会科学。所以生命科学的范围比较大，包括自然科学和社会科学。但在我国教育部1998新颁布的本科专业目录中的理工科部分，与上述生命科学自然科学部分相关的专业有生物学、生物技术、医学、药学、农学等。，分别属于基础生物科学或应用生物科学。

生物学是研究各级生物的种类、结构、功能、行为、发育、起源和进化以及生物与周围环境关系的科学。人也是一种生物学，是生物学的研究对象。

自20世纪40年代以来，生物学吸收了数学、物理和化学的成果，逐渐发展成为一门精确、定量和分子科学。

人们已经知道生命是物质运动的一种状态。生命的基本单位是细胞，细胞是由蛋白质、核酸、脂质等生物大分子组成的物质系统。生命现象是这个复杂系统中物质、能量和信息综合运动和传递的表现。

生命具有许多无生命物质所没有的特征。比如生命可以在常温常压下合成多种有机化合物；可以利用环境中的物质，使体内的各种物质远远超出机器的效率；能够高效地存储和传输信息；它具有自我调节功能和自我复制能力；个体发展和物种进化是以不可逆的方式进行的。揭示生命过程中的机制具有重要的理论和现实意义。

生物学的研究对象

据估计，地球上有200万到450万种生物；灭绝的物种更多，估计至少有15万种。从北极到南极，从高山到深海，从冰雪覆盖的苔原到滚烫的矿泉，都有生物。它们的形态结构多种多样，生活方式也多种多样。

从生物的基本结构单位细胞的层面来看，有些生物还不具备细胞形态；在已经具有细胞形态的生物中，有原核细胞和真核细胞；从组织结构上看，有单细胞生物和多细胞生物。多细胞生物根据组织器官的分化发育分为许多类型；从营养方式来看，有轻自养、吸收异养、腐蚀异养、吞食异养；从生物在生态系统中的作用来看，有生产者、消费者、分解者等等。

生物学家根据生物的发育历史、形态结构特征、营养方式及其在生态系统中的作用，将生物划分为几个领域。目前普遍的理解是将地球上的生物界分为五个界:细菌、蓝藻等原核生物为monera界；单细胞真核生物是原生动物；光自养植物界；吸收异养的真菌世界；吞噬异养动物王国。

病毒是一种无细胞的生命形式，由一条长长的核酸链和一个蛋白质外壳组成。病毒没有自己的代谢机制和酶系统。所以当病毒离开宿主细胞后，就变成了一种没有生命活动，不能自主繁殖的化学物质。它一旦进入宿主细胞，就可以利用细胞内的物质和能量以及复制、转录和翻译的能力，根据自身核酸所包含的遗传信息，产生出像它一样的新一代病毒。

病毒基因和其他生物的基因一样，也会发生突变和重组，所以也能进化。因为病毒没有独立的代谢机制，不能独立繁殖，所以被认为是不完整的生命形式。近年来，发现了一种比病毒更简单的类病毒。它是一种没有蛋白质外壳的小RNA分子，但可以引起动物的疾病。这些不完整的生命形式的存在，说明无生命和有生命之间没有不可逾越的鸿沟。

原核细胞和真核细胞是细胞的两种基本形式，反映了细胞进化的两个阶段。将具有细胞形态的生物分为原核生物和真核生物，是现代生物学的一大进步。原核细胞的主要特征是没有线粒体、质体等模块化细胞器，染色体只是一个环状的DNA分子，没有组蛋白等蛋白质，也没有核膜。原生动物和生物主要是细菌。

真核细胞是结构更复杂的细胞。它有膜细胞器，如线粒体，和一个具有双层膜的细胞核，将细胞核中的遗传物质与细胞质分开。DNA是长链分子、狱卒蛋白和其他蛋白质的合成染色体。这个核细胞可以进行有丝分裂和减数分裂，分裂的结果是复制的染色体平均分配给子细胞。原生动物是最原始的真核生物。

植物是以光和自养为主要营养形式的真核生物。典型的植物细胞含有液泡核和细胞壁，主要成分是纤维素。细胞质由叶绿体组成，叶绿体是进行光合作用的细胞器。植物的光合作用以水为电子供体。光合自养是植物的主要营养方式。少数高等植物是寄生的，能捕捉小昆虫进行异养吸收的植物就更少了。

植物从单细胞绿藻向适应光合作用的方向发展成为被子植物。高等植物发生根(固定和吸收器官)、茎(支持器官)和叶(光和器官)的分化。叶柄和许多分枝的茎支撑着片状的叶子向四面八方展开，以获得最大的光照和吸收面积，细胞逐渐分化成专门用于光合作用、运输和覆盖的各种组织。通过有性生殖，大多数植物形成配子体和孢子体交替世代的生活史。植物是生态系统中最重要的生产者，也是地球上氧气的主要来源。

真菌是真核生物，其主要营养是吸收。真菌有细胞壁，其中含有几丁质和纤维素。甲壳素是含有氨基葡萄糖的多糖，氨基葡萄糖是昆虫等动物骨骼的主要成分，植物细胞不含甲壳素。真菌没有质体和光合色素。真菌繁殖能力强，繁殖方式多样，主要以无性或有性繁殖产生的孢子为繁殖单位。真菌分布广泛，是生态系统中重要的分解者。

动物是真核生物，以吞咽为食。吞咽异养包括捕获、吞咽、消化和吸收等一系列复杂过程。动物身体的结构沿着适应吞咽异养的方向发展。单细胞动物吞咽食物形成食物液泡。食物在食物液泡中消化，然后通过膜进入细胞质，细胞质中的溶酶体与之融合，这就是细胞内消化。

在多细胞动物的进化过程中，细胞内消化逐渐被细胞外消化所取代。食物被捕获后，被消化腺分泌的酶消化。消化后，营养物质的小分子通过消化道吸收，并通过循环系统输送到身体的各个细胞。

与此相适应，多细胞动物逐渐形成了复杂的排泄系统、外部呼吸系统和复杂的感觉系统、神经系统、内分泌系统和运动系统。在所有生物中，只有动物的身体结构发展到如此复杂和高级的程度。在生态系统中，动物是有机食物的消费者。

在生命发展的早期，生态系统是由生产者和分解者组成的双环系统。随着真核生物特别是动物的出现和发展，双环生态系统发展成为由生产者、分解者和消费者组成的三环系统。出现了今天丰富多彩的生物世界。

从类病毒和病毒到植物和动物，有许多不同类型的有机体。各类型之间有一系列中间环节，形成一个连续的谱系。同时，由营养方法决定的三个进化方向，在生态系统中呈现出一种互动的空间关系。因此，进化既是一个时间过程，也是一个空间发展过程。从时间的历史渊源和空间的生命关系来看，生物学是一个整体。

生物学特性

生物不仅是多样的，还具有* * *的一些特征和属性。

组成生物体的生物大分子的结构和功能原则上是相同的。比如各种生物的蛋白质的单体都是氨基酸，但只有20种左右，对所有生物来说功能都是一样的；不同生物的基本代谢途径是一样的等等。这是生物化学的同一性。同一性深刻揭示了生物的统一性。

生物学有一个多层次的结构模型。除了病毒以外的所有生物都是由细胞组成的，而细胞是由大量原子和分子组成的异质系统。

在结构上，细胞是由蛋白质、核酸、脂质和多糖组成的多分子动态系统。从信息论的观点来看，细胞是遗传信息和代谢信息的传递系统；从化学角度看，细胞是由小分子合成的复杂大分子；热力学上，细胞是远离平衡的开放系统...

除了细胞，生物还有其他结构单位。细胞下面有细胞器、分子、原子，细胞上面有组织、器官、器官系统、个体、生态系统、生物圈等等。生物的各种结构单元按照复杂程度和逐级组合的关系排列成一系列等级，这就是结构层次。会有很多较高级别的性质和规律是较低级别的不具备的。

还有很多其他的，比如生物的秩序和耗散结构，生物的稳定性，生命的连续性，个体的发展，生物的进化，生态系统中的相互关系等等。

这些都说明，尽管生物界有着惊人的多样性，但所有的生物都有着相同的物质基础，遵循着相同的规律。生物就是这样一个统一而多样的物质世界。

生物学和其他学科一样，根据自身的研究对象，也有一些基本的研究方法，如观察与描述、比较、实验等，并且都有自己的特点。对于生物学来说，不仅要有准确的实验分析，还要从整体和系统的角度去观察生命。生物学积累了大量关于各个层次的生命系统及其组成部分的信息。今天，生命系统规律的定量理论研究已经提上日程，系统论方法作为一种新的研究方法将受到重视。

生物学的分支。

早期生物学主要是对自然的观察和描述，是对自然历史和形态分类的研究。所以生物学最初是按照群体来划分学科的，比如植物学、动物学、人类学等等。由于生物物种的多样性和人们对生物学越来越多的了解，学科的划分也越来越细化，一个学科往往会划分为几个学科。

按照生物类群划分学科，有利于从各个侧面了解一个自然类群的生物学特征和规律性。但不管研究对象是什么，无非就是分类、形态学、生理学、生物化学、生态学、遗传、进化等等。

生物在地球历史上有着悠久的发展历史。约15万种生物灭绝，其遗骸保存在地层中形成化石。古生物学专门通过化石研究历史生物；

生物的类群如此之多，需要一门专门的学科来研究类群的划分，这就产生了分类学；

形态学是生物学中研究动植物形态结构的学科。随着显微镜的使用，形态学已经渗透到超微结构领域，组织学和细胞学也相应建立起来。

生理学是研究生物功能的学科，生理学的研究方法主要是实验；

遗传学是研究生物性状遗传和变异并阐明其规律的学科；

胚胎学是研究生物个体发育的学科；

生态学是研究生物之间以及生物与环境之间关系的一门学科。研究范围包括个体、种群、群落、生态系统和生物圈。揭示生态系统中食物链、生产力、能量流动和物质循环的相关规律；

生物化学是研究生物的化学成分和生物的各种化学过程的学科，自20世纪以来发展迅速。生物化学的成就提高了人们对生命本质的认识。生物化学主要研究生命的化学过程，参与这一过程的物质、产物和酶的作用机理。分子生物学是从研究生物大分子的结构发展起来的，现在更多的还是研究生物大分子的结构与功能的关系，以及基因表达与调控的机制。

生物物理学是用物理学的概念和方法研究生物结构和生命活动的物理和物理化学过程的一门学科。早期的生物物理学研究是从生物发光、生物电等问题开始的。随着生物学和物理学的发展，新概念的出现和介入，生物物理学的研究范围和水平得到了深化和拓宽。出现了量子生物学、生物大分子的晶体结构、生物控制论等小分支。

生物数学是数学和生物学结合的产物，它的任务是研究生命过程中的数学规律。

生物学是一个多层次的复杂系统。为了揭示某一层次的规律及其与其他层次的关系，出现了按层次划分的学科，并越来越受到人们的重视。比如:分子生物学、细胞生物学、个体生物学、群体生物学等等。

简而言之，生物学中的一些新学科在不断分化，而另一些则在不断融合。这种生物学可得的情况，反映了生物学极其丰富的内容及其蓬勃发展的景象。

学习生物学的意义

生物学与人类生活的许多方面密切相关。生物学作为一门基础科学，传统上是农业和医学的基础，涉及种植业、畜牧业、水产养殖业、医疗保健、药学、健康等。随着生物学理论和方法的不断进步，其应用领域也在不断扩大。现在，生物学的影响已经扩展到食品、化工、环保、能源、冶金等领域。如果考虑仿生学的话，还影响到机械、电子技术、信息技术等很多领域的发展。

生物学的一个分支

植物学、孢粉学、动物学、微生物学、细胞生物学、分子生物学、分类学、习性学、生理学、细菌学、微生物生理学、微生物遗传学、土壤微生物学、细胞化学、细胞遗传学、免疫学、胚胎学、优生学、生物学、遗传学、分子遗传学、生态学、仿生学、生物物理学、生物学。

与生物相关的基础学科:化学、自然地理、物理、数学。