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生物学

生物学，又稱生命科學或是生物科學，是一门研究生命物质的结构、功能、发展规律以及与环境之间的相互关系的科学。生物学这一名词最早由法国博物学家拉马克(Jean-Baptiste de Lamarck)于1802年提出。近年來在分子生物學進展躍進下，以核酸為物種間的共同語言，探討的範圍除了生物體本身，更包括了生物體和環境，心理學等等領域，成為一門整合性的科學。

生物学概况

生物学研究不同生命(順時針從左上角開始) 大腸菌, 蕨類植物, 瞪羚, 甲蟲類

生物学家在很多层面上来研究生物：
- 在原子和分子层面：分子生物学、生物化学-結構生物學
- 在细胞层面：细胞生物学、微生物学、病毒学；
- 在多细胞层面：生理学、发育生物学和组织学；
- 在宏观领域：生态学、演化生物學除了上述以外，在近代分子生物學上大有突破，加上人類基因序列定序完成，生物學和其他學科的關聯越來越緊密。大量的基因資訊，發展出基因组學。在解讀基因密碼之後，基因產物-蛋白質間的相互作用，發展出蛋白質组學等等。這類都有賴新的資訊演算法來整合所得到的數據，以解決人類疾病，糧食問題和環境生態上的課題。

生物学主要分支

動物學領域 :動物學-動物生理学-解剖学-胚胎学-神经生物学-发育生物学-昆虫学-行为学-组织学植物學領域 :植物学-植物病理学-藻类学-植物生理學微生物學/免疫學領域 :微生物学-免疫学-病毒学生物化學領域 :生物化學-蛋白質力學-糖類生化學-脂質生化學-代謝生化學演化及生態學領域 :生态学-生物分布学-系統分類學-古生物学-演化論-分类学-演化生物學現代生物技術學領域 :生物技術學- 基因工程-酵素工程學-生物工程-代謝工程學-基因體學細胞及分子生物學領域 :分子生物学- 细胞学-遺傳学生物物理領域 :生物物理学-結構生物學-生醫光電學-醫學工程生物醫學領域 :感染性疾病-毒理学-放射生物学-癌生物學生物資訊領域 :生物資訊学-生物数学- 仿生学-系統生物學環境生物學領域 :大气生物学-生物地理学-海洋生物学-淡水生物学

历史与人物

生物学家列表 - 民間科學家 - 诺贝尔生理医学奖 - 生物学及生物化学大事年表-諾貝爾化學獎请参看：生物基本主题列表

外部资源

外部链接

- [http://content.edu.tw/junior/bio/tc_wc/default.htm 国中生物科教材资源：学习加油站]：台湾教育部设计的有插图的十二章和两个附录的课本
- [http://juang.bst.ntu.edu.tw/BCbasics/index.htm 生物化學基礎]:台灣大學生化科技學系莊榮輝教授所架設之網站
- 英文网站
- [http://www.ultranet.com/~jkimball/BiologyPages/ Kimball的生物学页面] 一个在线教科书
- [http://tolweb.org/tree/phylogeny.html 生命之树]: A multi-authored, distributed Internet project containing information about phylogeny and biodiversity.
- [http://www.jbiol.com 生物杂志（The Journal of Biology）] 一个小型免费的研究杂志
- [http://www.rom.on.ca/biodiversity/biocode/biocode1997.html BioCode]: A proposal for organism naming
- [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=Books&itool=toolbar NCBI書架] 可以查詢許多生物書籍
可供参考的书籍

- Lynn Margulis: Five Kingdoms: An Illustrated Guide to the Phyla of Life on Earth, 3rd ed., St. Martin's Press, 1997, paperback, ISBN 0805072527 (There are numerous other editions)
- Neil Campbell, Biology: Concepts & Connections (4th edition), Benjamin-Cummings Publishing Company, 2002, hardcover, 781 pages, ISBN 080536627X A college-level textbook. als:Biologie ja:生物学 ko:생물학 ms:Biologi simple:Biology th:ชีววิทยา

生命
自然界的一切系統可分為生命（例如：人類）與無生命（例如：礦物）。而生命泛指一类具有稳定的物质和能量代谢，能够稳定地从外界获取物质和能量，复制自我繁殖的半开放物质系统。更明確得說，生命具有生命現象，而無生命不具有生命現象，所以可藉由生命現象的有無來判斷是否為生命或無生命。病毒在有寄主可寄生的時候，會表現出生命現象；但在沒有寄主可寄生的時候，不會表現生命現象，所以病毒是介於生命與無生命之間的一種奇妙的生物。 Category:生物 ms:Benda hidup simple:Life

拉马克

拉马克（Jean-Baptiste Pierre Antoine de Monet, Chevalier de Lamarck ，1744年 8月1日-1829年 12月28日），法国人，1809年发表了《动物哲学》一书，系统地阐述了他的进化理论，即通常所称的拉马克学说。拉马克 Category:法国生物学家 L L ja:ジャン＝バティスト・ラマルク

原子

原子，是化学元素最小组成单元，是组成分子和物质的基本单元，它具有该元素的化学性质。原子由带正电荷的原子核和在原子核的库仑场中运动的带负电的电子组成。核电荷数或原子序数Z，是组成原子核的质子数。原子是非常微小的粒子。假设原子是球体的话，典型原子的直径大约是10^-8厘米，质量大约是10^-23克。原子的概念最初是由英国化学家约翰·道尔顿提出的。1803年他发表“原子说”，提出所有物质都是由原子构成。

原子的构成

原子的中心是一個微小的由核子(質子和中子)組成的原子核，占据了整个原子的绝大部分质量。原子核中的質子和中子緊密地堆在一起，因此原子核的密度很大。質子和中子的質量大至相等，中子略高一些。質子帶正电荷，中子不带电荷，是电中性的。所以整个原子核是帶正电荷的。原子核即使和原子相比，还是非常細小的——比原子要小100,000倍。原子的大小主要是由最外電子层的大小所決定的。如有原子是一個足球場，那原子核就是場中央的一顆綠豆。所以原子几乎是空的，被电子佔据著。电子是帶負電荷的。它們遠比質子和中子輕，質量只有質子的约1/1836。它們高速地圍著原子核運轉。电子圍繞原子核的軌道並不都一樣。它們在一些叫電子层的區域內圍著原子核轉，那些最接近原子核的在一层，遠一些的又在另外一层。每一层都有一個數字。最內层的是层1，外一层的是层2，如此類推。每一层都可以容納一个最高限量數的电子數目，层1可容納兩个，层2八个，层3十八个，层4三十二个，越往外层可容納的电子就越多。若设层数为n，则第n层可容纳电子数为2n²个。最外层电子不大于8个，最接近最外层的电子层不大于十八个，但也有特例。在一顆电中性的原子中，質子和電子的數目是一样的。另一方面，中子的數目不一定等於質子的數目。帶电荷的原子叫離子。電子數目比質子小的原子帶正电荷，叫陽離子。相反的原子帶負電荷，叫陰離子。金属元素最外层电子一般小于四个，在反应中易失去电子，趋向达到稳定的结构，成为阳离子。非金属元素最外层电子一般多于四个，在化学反应中易得到电子，趋向达到稳定的结构，成为阴离子。原子序決定了該原子是那个族或那類元素。例如，碳原子是那些有6顆質子的原子。所有相同原子序的原子在很多物理性質都是一樣的，所显示的化學反應都一樣。質子和中子數目的總和叫質量數。中子的數目對該原子的元素並沒有任何影响 —— 在同一元素中，有不同的成員，每个的原子序是一样的，但質量數都不同。這些成員叫同位素。元素的名字是用它的元素名稱緊隨著質量數來表示，如碳14(每个原子中含有6个質子和8个中子) 只有94种原子是天然存在的(其餘的都是在實驗室中人工制造的) 每种原子都有一个名稱，每个名稱都有一個縮寫。俄国化学家门捷列夫根据不同原子的化学性质将它们排列在一张表中，这就是元素周期表。为纪念门捷列夫，第101号元素被命名為钔。首11种原子（或元素）依次為氫、氦、鋰、鈹、硼、碳、氮、氧、氟、氖和鉀。它們的簡寫是H、He、Li、Be、B、C、N、O、F、Ne、Na。

原子結構發展史

#前400年，希臘哲學家德謨克列特提出原子的概念。 #1803年，英国物理学家约翰·道尔顿提出原子說。 #1833年，英国物理学家法拉第提出法拉第電解定律，表明原子帶電，且電可能以不連續的粒子存在。 #1874年，司通內建議電解過程被交換的粒子叫做電子。 #1879年，克魯克斯從放電管(高電壓低氣壓的真空管)中發現陰極射線。 #1886年，哥德斯坦從放電管中發現陽極射線。 #1897年，英国物理学家汤姆生證實陰極射線即陰極材料上釋放出的高速電子流,並測量出電子的荷質比。e/m=1.7588×10⁸ 庫侖/克 #1909年，美国物理学家密立根的油滴實驗測出電子之帶電量,並強化了「電子是粒子」的概念。 #1911年，英国物理学家卢瑟福的α粒子散射實驗，發現原子有核，且原子核帶正電、質量極大、體積很小。其條利用(粒子(即氦核)來撞擊金箔，發現大部分(99.9％)粒子直穿金箔，其中少數成大角度偏折，甚至極少數被反向折回(十萬分之一)。 #1913年，莫士勒從 X 一射線光譜波長的關係,建立原子序概念。 #1913年，汤姆生之質譜儀測量質量數 , 並發現同位素。 #1919年，拉塞褔發現質子。其利用α粒子撞擊氮原子核與發現質子，接著又用α粒子撞擊棚 (B) 、氟 (F) 、鋁 (A1) 、磷 (P) 核等也都能產生質子,故推論「質子」為元素之原子核共有成分。 #1932年，英国物理学家查德威克利用α粒子撞擊鈹原子核，發現了中子。 #1935年，日本物理学家湯川秀樹建立了介子理論。

参阅

- 分子
- 元素
- 元素周期表
- 原子物理学 Category:化学 Category:原子物理学 ja:原子 ko:원자 ms:Atom simple:Atom th:อะตอม

分子生物学

分子生物学的含义分为广义和狭义两种。
- 广义的分子生物学泛指对生物大分子的研究，包括蛋白质、核酸和多糖。
- 狭义的分子生物学则仅指对核酸（包括DNA和RNA）的研究。现在比较常用的含义是狭义的分子生物学。 category:分子生物学 category:生物化學 ja:分子生物学 ko:분자생물학 ms:Biologi skala molekul th:อณูชีววิทยา

细胞

细胞并没有统一的定义，近年来比较普遍的提法是：细胞是生命活动的基本单位。已知除病毒之外的所有生物均由细胞所组成，但病毒生命活动也必须在细胞中才能体现。一般来说，细菌等绝大部分微生物以及原生动物由一个细胞组成，即单细胞生物；高等植物与高等动物则是多细胞生物。细胞可分为两类：原核细胞、真核细胞。但也有人提出应分为三类，即把原属于原核细胞的古核细胞独立出来作为与之并列的一类。研究细胞的学科称为细胞生物学。世界上现存最大的细胞为鸵鸟的卵细胞。

细胞的发现与细胞的研究历史

细胞（cell）是由英国科学家罗伯特·虎克（Robert Hooke，1635～1703）于1665年发现的。當時他用自製的光學顯微鏡觀察軟木塞的薄切片，放大後發現一格一格的小空間，就以英文的cell命名之，而這個英文單字的意義本身就有小房間一格一格的用法，所以並非另創的字彙。而這樣觀察到的細胞早已死亡，僅能看到殘存的植物細胞壁，雖然他並非真的看見一個生命的單位（因為無生命跡象）後世的科學家仍認為其功不可沒，一般而言還是將他當作發現細胞的第一人。而事實上真正首先發現活細胞的，還是荷蘭生物學家雷文．霍克（列文·虎克）。
- 1674年，雷文·霍克發現微生物，他也是歷史上可找到的第一個發現細菌的業餘科學家。
- 1809年，法國博物學家（博物學即二十世紀後期所稱的生物學、生命科學等的總稱）拉馬克（Jean-Baptiste de Lamarck，1744—1829）提出：「所有生物體都由細胞所組成，細胞裡面都含有些會流動的『液體』。」卻沒有具體的觀察證據支持這個說法。
- 1824年，法國植物學家杜托息(Henri Dutrochet,1776~1847)在論文中提出「細胞確實是生物體的基本構造」又因為植物細胞比動物細胞多了細胞壁，因此觀察技術還不成熟的時候比動物細胞更容易觀察，也因此這個說法先被植物學者接受。
- 19世紀中期，德國動物學家施旺(Theodor Schwann,1810~1882)進一步發現動物細胞裡有細胞核，核的周圍有液狀物質，在外圈還有一層膜，卻沒有細胞壁，他認為細胞的主要部分是細胞核而非外圈的細胞壁。同一時期，德國植物學家施莱登(Matthias Schleiden,1804~1881)以植物為材料，研究結果獲得與施旺相同的結論，他們都認為「動植物皆由細胞及細胞的衍生物所構成」，這就是細胞學說的基礎。
- 在德國施旺和施莱登之後的十年，科學家陸續發現新的證據，證明細胞都是從原來就存在的細胞分裂而來，而至21世紀初期的細胞學說大致上可以簡述為以下三點：細胞為一切生物的構造單位、細胞為一切生物的生理單位、細胞由原已生存的細胞分裂而來。

细胞的基本结构和功能

細胞是生物體的構造和生理的基本單位，卻不能因此認為所有的生物細胞都相同，即使在同一個個體內，也有因為分化而產生各式各樣外觀與功能不同的細胞，即使相同種類的細胞，也可能正在執行的生理工作也有差異，但是基本上彼此都有共同的基本構造

細胞壁

分類在細菌、真菌、植物的生物，其組成的細胞都具有細胞壁，而原生生物則有一部分的生物體具有此構造，但是動物沒有。細胞壁是由細胞質的分泌物構成，在電子顯微鏡的發明之後，有許多的研究因此可以讓人們知道，其成分與組成。而細胞壁可以保護細胞減少外界傷害、維持形狀，並且避免因為水分過多而脹破。
- 植物細胞壁主要成分是纖維素，經過有系統的編織形成網狀的外壁。可分為中膠層、初生細胞壁、次生細胞壁。中膠層是植物細胞剛分裂完成的子細胞之間，最先形成的間隔，主要成份是果膠質（一種多糖類），隨後在中膠層兩側形成初生細胞壁，初生細胞壁主要由果膠質、木質素和少量的蛋白質構成。次生細胞壁主要由纖維素組成的纖維排列而成，如同一條一條的線以接近直角的方式排列，再以木質素等多醣類黏接。
- 真菌細胞壁則是由幾丁質、纖維素等多糖類組成，其中幾丁質是含有氮的一類多糖
- 細菌細胞壁組成以肽聚糖為主。

細胞膜

細胞膜為細胞與環境之間以及胞器與細胞質之間的分界，能夠調節物質的進出，而膜上的蛋白質有許多種類，有的可以適時協助物質進出，有的能夠傳遞訊息，有的則負責防禦（免疫系統）的功能。更詳細的歷史、微觀構造請參考細胞膜。

細胞質

細胞膜就像一個塑膠袋一樣，裝著滿滿的液狀、膠體狀的細胞質，可粗略分為細胞液和胞器。細胞質含有維持生命現象所需要的基本物質，例如醣類、脂質、蛋白質、與蛋白質合成有關的核糖核酸，因此也是整個細胞運作的主要場所，透過細胞膜外接收的訊息、細胞內部的物質，共同調節基因的表現，影響生理活動。另外，細胞質內部也有多種網狀構造，稱為細胞骨架，可以協助維持細胞形狀，也能引導內部物質的移動，一些細胞骨架會於細胞分裂時，形成可以透過染色而觀察的紡錘絲，有一些骨架更能幫助細胞運動。

細胞核

具有雙層膜的胞器，主要攜帶遺傳物質，包括染色體（脱氧核糖核酸加上一些特殊的蛋白質）、核糖核酸等，核膜上有許多小孔稱做核孔，由數十種特殊的蛋白組成特別的構造，容許一些物質自由通過，但是分子量很大的核糖核酸、蛋白質就必須依賴這些蛋白輔助，以消耗能量的主動運輸，來往於細胞質跟細胞核之間。細胞分裂的期間可以看到細胞核中最顯著的構造——核仁，其組成為核糖體RNA，以及合成核糖體所需的蛋白質。有趣的是，有些細胞為了執行特別的工作而沒有細胞核：哺乳綱動物的紅血球，為了減少攜帶的氧氣，被紅血球本身消耗，而成熟後就沒有細胞核；植物則以篩管、導管、假導管為了運輸功能，成熟後沒有細胞核。

內質網

有一部分的細胞核核膜會向細胞質延伸，形成許多相通的小管與囊袋，構成迷宮狀的網路，稱為內質網，部分內質網上附著著核糖體，稱為粗糙內質網(粗面内质网)，其他的部分則稱為平滑內質網(滑面内质网)。而平滑內質網上有特殊的酶系統，負責合成脂質和膽固醇，也能夠氧化有毒物質以減低毒性，在肝臟協助可調節血糖，在肌肉細胞可儲存許多鈣離子協助肌肉收縮；粗糙內質網則和蛋白質的合成有密切關聯，附著在粗糙內質網的核糖體所製造的蛋白質，主要運送到膜上，或是分泌出細胞之外。

核糖體

負責合成蛋白質的胞器，由大、小兩個次單元組成，次單元之中有核糖體RNA和核糖體特有的蛋白質，在細胞質中，接受細胞核的遺傳訊息、細胞外的刺激訊息，以合成蛋白質，可分為游離核糖體與附著核糖體，前者所製造之蛋白質專用於細胞質內部（不含胞器內部），後者則先經過內質網腔修飾，以小囊泡運輸到高基氏體做進一步的分類與修飾，完成的蛋白質主要包裝在胞器之中、運到膜上、或是運出細胞之外。

高基氏體

高基氏體，又称“高尔基体”，是好幾個扁平的囊袋相疊而成，而且有固定的方向性，彼此之間並不相通。主樣負責蛋白質的修飾、分類與輸送，從粗糙內質網合成的蛋白質被包在小囊泡中首先送到高基氏體，在這裡一些酶會將蛋白質修飾，例如加上一段特別的糖類標記，而許多脂質、糖類也會在這裡合成並且修飾，隨後再利用小囊泡往外運輸。

溶體

溶體，又称“溶酶体”是單層膜的囊狀胞器，內部含有數十種從高基氏體送來的水解酶，這些酶（或是稱做酵素）在弱酸的環境之下（通常為PH值5.0）能有效分解生命所需的有机物質，許多透過細胞吞噬的物質，會先形成食泡，然後跟溶體融合並且進行消化。另外溶體也對老舊、損壞的胞器和細胞質進行分解，產生的小分子隨後可再次被細胞利用，一旦溶體破裂釋放出水解酶，細胞就會被分解，許多細胞凋亡的程序都與溶體有關，例如：蝌蚪變成青蛙尾巴的消失、人類胚胎手指的形成。

液胞（液泡）

這是另一種囊狀的單層膜胞器，在細胞中扮演不同角色，形狀可大可小。在原生動物，例如草履蟲，液胞扮演伸縮泡的功能，將過多的水分收集並排出體外；大多數植物細胞液胞在細胞成熟後，佔有大部分的細胞體積，可以儲存水分、存放色素，有些種類植物的液胞更能夠協助光合作用的進行，另外液胞也有一個很大的功能：協助細胞往大體積的方向演化同時，能夠使得細胞質的表面積變大，有利物質交換。

粒線體

粒線體，又称“线粒体”之所以如此稱呼，是因為在顯微鏡下有兩類主要的外觀，是一種雙層膜的胞器，外膜平滑，內膜則朝內部形成皺摺狀的構造稱為摺襞，目的是為了增加生理作用的表面積，摺襞之間充滿基質，其中有許多的代謝反應進行。整個粒線體主要協助細胞呼吸，並且產生細胞使用能量最直接的形式，三磷酸腺苷。特別的是粒線體有自己的遺傳分子，與細胞核的遺傳物質不同，只遺傳到這個胞器的子代胞器，而不是子代細胞，能夠讓粒線體自我分裂增殖，製造本身需要的一些蛋白質，但是仍有一些調節控制的過程受到細胞核的影響，更重要的是，粒線體基因只在母系遺傳，不遵守孟德爾遺傳律，有助於研究人類演化的研究。必須特別注意的是，粒「線」體不應該誤寫為粒「腺」體。

葉綠體

葉綠體也是雙層膜狀的胞器，跟粒線體類似的地方是，它也有自己的遺傳物質，能夠自己分裂增殖，自製本身所需的一蛋白質。主要的功能是吸收光能，轉變成化學能，並藉此將無機物（二氧化碳和水）合成為有機物（糖類），這個藉由光能產生營養物質的過程稱為光合作用，光表示光能，合表示合成。

细胞的增殖及调控

细胞周期亦称有丝分裂周期（mitosis cycle），细胞生长到一定程度，不是繁殖就是死亡。细胞分裂后产生的新细胞生长增大，随后又平均地分裂成两个和原来母细胞“一样”的子细胞，细胞这种生长与分裂的循环称细胞周期。较为普遍的细胞分裂方式为有丝分裂和减数分裂，在生物的个体发生中，这两种分裂方式交替发生，以保证生物种族的延续

细胞分化与基因表达

细胞分化（cell differentiation）是个体发育过程中细胞之间产生稳定差异的过程。所以，细胞分化是指同源细胞通过分裂，发生形态、结构与功能特征稳定差异的过程。细胞分化的实质是基因选择性表达的结果，在个体发育过程中基因按照一定程序相继活化的现象，称为基因的差次表达（differential expression）或顺序表达（Sequential expression）。即在同一时间内不是所有的基因都具活性，而是有的有活性，有的无活性，有些细胞是这部分基因有活性，有些细胞则是另外一些基因有活性。组织特异性基因和管家基因一类是维持细胞最基本生命活动的基因，是所有一切细胞都需具备的，由此译制基本生命活动所必需的结构和功能蛋白。这类基因称“House-keeping gene”，译为“管家基因”，它们与细胞分化关系不大。如编码与细胞分裂、能量代谢、细胞基本建成有关的蛋白质的基因属此类。另一类是译制特异蛋白质的基因，与细胞的基本生存无直接关系，但与细胞分化关系密切，被称为“Luxury gene”，译为奢侈基因。组合调控引发组织特异性基因的表达弄清了细胞分化的实质，研究者们便把注意力集中到基因选择表达的控制机理方面。除细胞核与细胞质的相互作用对细胞分化的影响外，包括环境在内的诸多因素均对细胞分化有重要的影响。

细胞衰老与凋亡

细胞衰老的研究只是整个衰老生物学（老年学，人类学）研究中的一部分。所谓衰老生物学（biology of senescence）（或称老年学，gerontology）是研究生物衰老的现象、过程和规律。其任务是要揭示生物（人类）衰老的特征，探索发生衰老的原因和机理，寻找推迟衰老的方法，根本目的在于延长生物（人类）的寿命。多细胞有机体细胞，依寿命长短不同可划分为两类，即干细胞和功能细胞。干细胞在整个一生都保持分裂能力，直到达到最高分裂次数便衰老死亡。如表皮生发层细胞，生血干细胞等。细胞死亡是细胞衰老的结果，是细胞生命现象的终止。包括急性死亡（细胞坏死）和程序化死亡（细胞凋亡）。细胞死亡最显著的现象，是原生质的凝固。事实上细胞死亡是一个渐进过程，要决定一个细胞何时已死亡是较因难的。除非用固定液等人为因素瞬间使其死亡。那么，怎样鉴定一个细胞是否死亡了呢？通常采用活体染色法来鉴定。如用中性红染色时，生活细胞只有液泡系染成红色，如果染料扩散，细胞质和细胞核都染成红色，则标志这个细胞已死亡。细胞凋亡(apoptosis)是一个主动的由基因决定的自动结束生命的过程，所以也常常被称为程序化细胞死亡（programmed cell death,PCD）。凋亡细胞将被吞噬细胞吞噬。这一假说是基于Hayflick界限提出的：1961年Hayflick根据人胚胎细胞的传代培养实验提出。指细胞在发育的一定阶段出现正常的自然死亡，它与细胞的病理死亡有根本的区别。细胞凋亡对于多细胞生物个体发育的正常进行，自稳平衡的保持以及抵御外界各种因素的干扰方面都起着非常关键的作用。例如：蝌蚪尾的消失，骨髓和肠的细胞凋亡，脊椎动物的神经系统的发育，发育过程中手和足的成形过程。 Category:细胞生物学 Category:细胞学 ja:細胞 ko:세포 ms:Sel simple:Cell th:เซลล์ (ชีววิทยา)

微生物学

微生物學是研究微生物的一門學科。微生物包括病毒、原核生物和簡單的真核生物。目前，微生物學的最主要工作是用生物化學和遺傳學方法完成的。由於很多病原都是微生物，微生物學也和病理學、免疫學和流行病學密切相關。微生物學家對生物學和醫學做出過基礎性貢獻，尤其在生物化學、遺傳學和細胞生物學領域。

歷史

重要分支

分類學

代謝

物質循環

病理學

研究方法

分離培養

顯微鏡觀察

其它方法

參見

- 生物化學、遺傳學、免疫學、醫學
- 地質微生物學、海洋微生物學
- 原核生物、古菌、細菌、真核生物、真菌、病毒 category:微生物学 category:生物學 ja:微生物学 ko:미생물학 th:จุลชีววิทยา

生理学

生理学是研究生物物理和生物化学功能的一门科学。生理学一般被分为植物生理学和动物生理学，但生理学的基本原理是对地球上所有的生物来说一致的。比如许多研究酵母的细胞的生理学结果也可以运用在人的细胞中。动物生理学包括人类生理学和其他动物的生理学，植物生理学也从这个分支的许多成果获益。从生理学中分出来的新的学科有生物化学、生物物理学和生物力学。医药学从生理学的成果也收益很大。 Category:生理学 ja:生理学 simple:Physiology th:สรีรวิทยา

生态学

生态学这个词最早是由德国生物学家恩斯特·海克尔于1869年定义的概念：生态学是研究生物有机体与其周围环境（包括非生物环境和生物环境）相互关系的科学。英语ecology是由希腊语词汇Οικοθ（居住在同一家庭中的人）和Λογοθ（学科）组成的，意思是“研究居住在同一自然环境中的动物的学科”，目前已经发展为“研究生物与其环境之间的相互关系的科学”，环境包括生物环境和非生物环境，生物环境是指生物物种之间和物种内部各个体之间的关系，非生物环境包括自然环境：土壤、岩石、水、空气、温度、湿度等。在1935年英国的Tansley提出了生态系统的概念之后，美国的年轻学者Lindeman在对Mondota湖生态系统详细考察之后提出了生态金字塔能量转换的“十分之一定律”。由此，生态学成为一门有自己的研究对象、任务和方法的比较完整和独立的学科。近年来，生态学已经创立了自己独立研究的理论主体，即从生物个体与环境直接影响的小环境到生态系统不同层级的有机体与环境关系的理论。它们的研究方法经过描述——实验——物质定量三个过程。系统论、控制论、信息论的概念和方法的引入，促进了生态学理论的发展。如今，由于与人类生存与发展的紧密相关而产生了多个生态学的研究热点，如生物多样性的研究、全球气候变化的研究、受损生态系统的恢复与重建研究、可持续发展研究等。生态学是生物学的一个分支，生物学的研究对象向微观和宏观两个方面发展，微观方面向分子生物学方向发展，生态学是向研究宏观方向发展的分支，是以生物个体、种群、群落、生态系统直到整个生物圈作为它的研究对象。生态学也是一个综合性的学科，需要利用地质学、地理学、气象学、土壤学、化学、物理学等各方面的研究方法和知识，是将生物群落和其生活的环境作为一个互相之间不断地进行物质循环和能量流动的整体来进行研究。

生态学分支

生态学也有自己的分支，依照研究对象分为：
- 个体生态学 - 研究一个生物个体或一种生物多个个体与环境之间的关系；
- 种群生态学 - 研究一种或亲缘关系较近的几种生物种群与环境之间的关系；
- 群落生态学 - 研究生活在同一环境中的所有生物与环境之间的关系；
- 生态系统生态学 - 研究生物与环境之间通过能流和物质交换相互作用机理；等

生物圈

从生态学角度来看，地球表面从地下11千米到地上15千米高度是由岩石圈、水圈和大气圈组成的，在三个圈交汇处存在着生物圈，绝大部分生物是生活在地下100米到地上100米之间。生物最早是从水圈产生的，逐渐向深水发展，由于大气中氧气含量增加，在大气圈最外层因为宇宙射线的作用，氧分子重组形成臭氧层，臭氧层可以阻止危害生命的紫外线进入大气层，使得生物可以脱离水圈向陆地发展。陆地环境不同区域差异较大，为了适应环境，生物发展出许多不同种类。能量在不同的圈内流动，绿色植物吸收太阳光能，转换成化学能贮存，动物取食植物吸收植物的能量，太阳能决大部分被大气圈、水圈和岩石圈吸收，增加温度，造成风、潮汐和岩石的风化裂解。地球本身的能量表现在火山爆发、地震中，也不断地影响其他各圈。能量的主要来源是太阳，在地球中不断地被消耗。物质则可以各圈内循环，而没有多大的消耗，以二氧化碳形式存在的碳被植物吸收，经植物和动物的呼吸作用排出，被动植物固定在体内的水、钙和其他微量元素，一旦死亡会重新分解回到其他自然圈，有可能积累形成化石矿物。如植物遗骸形成煤、动物遗骸形成石油、硫细菌遗骸形成硫磺矿等。

生态系统

在自然界一定范围或区域内，生活的一群互相依存的生物，包括动物、植物、微生物等，和当地的自然环境一起组成一个生态系统。一个生态系统内，物质和能量的流动达到一个动态平衡。生态系统大小不一，多种多样，小到一滴湖水、一个独立的小水塘、热带雨林中一棵大树；大到一片森林、一座山脉、一片沙漠都可以是一个生态系统一个生态系统具有自己的结构，可以维持能量流动和物质循环，地球上无数个生态系统的能量流动和物质循环，汇合成整个生态圈的总能量流动和物质循环，一个生态系统内各个物种的数量比例、能量和物质的输入与输出，都处于相对稳定的状态，如果环境因素变化，生态系统有自我调节恢复稳定状态的功能，如果环境因素缓慢的变化，原有的生物种类会逐渐让位给新生的，更适应新的环境条件的物种，这叫做生态演替。但如果环境变化太快，生物来不及演化以适应新的环境，则造成生态平衡的破坏。生态系统之间并不是完全互相隔绝的，有的物种游动在不同的生态系统之间，每个生态系统和外界也有少量的物质能量交换。人类会创造人工生态系统，如农田的单一物种，城市的生态系统，都是人工创造的，人工生态系统一离开人类的维护，就会破坏，恢复到自然状态。

食物链

一切生物都是通过从外界摄取能量和物质以维持生命的，生态系统中的能量和物质流动正是通过各种曾物摄取事物的方式形成的，而这种将各种生物联系到一起的能量和物质流动的链条则叫做食物链。食物链这个词是英国动物学家埃尔顿（C.S.Eiton）于1927年首次提出的，据他自己说是受到中国俗语“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米”的启发。食物链包括几种类型：捕食性、寄生性、腐生性、碎食性等，如果一种有毒物质被食物链的低级部分吸收，如被草吸收，虽然浓度很低，不影响草的生长，但兔子吃草后有毒物质很难排泄，当它经常吃草，有毒物质会逐渐在它体内积累，鹰吃大量的兔子，有毒物质会在鹰体内进一步积累。因此食物链有累积和放大的效应。美国国鸟白头海雕之所以面临灭绝，并不是被人捕杀，而是因为DDT逐步在它体内积累，导致生下的蛋是软壳，无法孵化。一个物种灭绝，就会破坏生态系统的平衡，导致其物种数量的变化，因此食物链对环境有非常重要的影响。实际在自然界中，每种动物并不是只吃一种食物，因此形成一个复杂的食物链网。

生物多样性

一个生态系统内，组成的成分越多样，能量和物质流动的途径越复杂，食物链网的组成越错综，生态系统自动调节恢复稳定状态的能力越强；成分越单调、结构越简单，应对环境变化的能力越低。因此生物多样化也是衡量一个区域环境状况的指标。

生态系统的生产量

生态系统中包括有不同的营养级生产者，主要有：
- 生产者 - 从阳光中摄取能量的绿色植物，是第一性生产者；
- 消费者 - 取食植物和其他动物的生物；
- 分解者 - 分解动植物尸体的微生物，还原为矿物质和水，和消费者一同算做第二性生产者。从阳光的能量中转换多少生物量为系统的生产量，主要指第一性生产者的有机物总量，不同自然条件的生产量不同，沙漠和海洋生态系统的生产量最低，每昼夜只有不到0.1-0.3克/平方米，热带雨林则可以达到每昼夜10-20克/平方米。生产量大的生态系统则可以维持更多的生物存在，起自我调节能力也更强；生产量少的生态系统自我调节能力极低，生态系统则非常脆弱，经不起条件的变化和外界的破坏。自我调节

生态危机

在自然条件下，由于环境的变化，会出现生态系统的演替。但如果变化过快，也会出现大量物种灭绝的危机，如恐龙在不到一万年的时间内全部灭绝；火山爆发造成当地生态系统的灭绝，都是生态危机。但最常见的是由于人类活动造成的局部地区的生态系统严重破坏，多处生态系统的破坏导致整个生态圈的结构和功能紊乱，最终会威胁人类本身的生存和发展。生态危机的潜伏期不易被人们发现，一旦形成则很难再恢复，需要付出多年的努力和几十倍到几百倍的代价才能消除危机的影响。由于滥恳滥牧，在美国、苏联、中国都出现过“黑风暴”现象，水土流失、沙漠扩大、水源枯竭、气候异常、森林消失等生态危机都是由于人类不适当的活动造成的。生态危机造成的物种灭绝则永远也无法恢复，目前人类造成的生态危机还包括全球变暖、酸雨、臭氧层破坏，已经造成全球性的生态危机，全球生态危机已经威胁到90%以上的生物物种。 Category:生态学 als:Ökologie ja:生態学 ko:생태학 ms:Ekologi simple:Ecology th:นิเวศวิทยา

分子生物學

基因

早期关于遗传物质的臆测

关于遗传物质基础，科学家早就有所臆测。1864年英国哲学家斯宾塞曾提出“生理单位”，1868年达尔文将其称为“微芽”，1884年瑞士植物学家冯内格列称之为“异胞质”，1889年荷兰学者德弗里斯称为“泛生子”。1883年德国魏斯曼称之为“种质”，并指明生殖细胞中的染色体便是种质，认为种质是遗传的，体质不遗传，种质影响体质，而体质不影响种质。这在理论上为重新发现和广为人们接受的孟德尔遗传规律铺平了道路。

“基因”概念的提出

遗传学的奠基人奥地利人孟德尔（Gregor Johann Mendel 1822～1884），在布尔诺(Brno, 德Brünn，现属捷克)的奥古斯丁教派修道院的菜园里，挥洒了8年的汗水，于1865年2月在奥地利自然科学学会会议上报告了自己植物杂交研究结果，第二年在奥地利自然科学学会年刊上发表了著名的《植物杂交试验》的论文，发现了遗传学的两个基本规律——分离律和自由组合规律。文中指出，生物每一个性状都是通过遗传因子来传递的，遗传因子是一些独立的遗传单位。这样把可观察的遗传性状和控制它的内在的遗传因子区分开来了，遗传因子作为基因的雏形名词诞生了。基因的存在最早是由他在19世纪推断出来的，并不是观察的结果。在达尔文发表进化论后不久，他试图通过对豌豆进行试验来对此解释该理论。但是直到19世纪末他的研究才被人们所重视。虽然孟德尔还不知道这种物质是以怎样的方式存在，也不知道它的结构是怎样的，但孟德尔“遗传因子”的提出毕竟为现代基因概念的产生奠定了基础。可以说，遗传因子实际上是孟德尔根据其实验结果所虚拟假想的某种东西，从那时起遗传学家踏上了寻找基因实体的艰难历程。1903年萨顿（W.S. Sutton 1877～1916）和鲍维里（T.Boveri 1862～1915）两人注意到在杂交试验中遗传因子的行为与减数分裂和受精中染色体的行为非常吻合，他们作出“遗传因子位于染色体上”的“萨顿—鲍维里假想”：他们根据各自的研究，认为孟德尔的“遗传因子”与配子形成和受精过程中的染色体传递行为具有平行性，并提出了遗传的染色体学说，认为孟德尔的遗传因子位于染色体上，即承认染色体是遗传物质的载体，第一次把遗传物质和染色体联系起来。这种假想可以很好地解释孟德尔的两大规律，在以后的科学实验中也得到了证实。1909年丹麦遗传学家约翰逊（W.Johansen 1859～1927）在《精密遗传学原理》一书中提出“基因”概念，以此来替代孟德尔假定的“遗传因子”。从此，“基因”一词一直伴随着遗传学发展至今。基因一词来自希腊语，意思为“生”。约翰逊还提出了“基因型”与“表现型”这两个含义不同的术语，初步阐明了基因与性状的关系。不过此时的基因仍然是一个未经证实的，仅靠逻辑推理得出的概念。

基因结构和功能的探索

自1900年孟德尔定律重新发现后，“基因怎样控制性状”的问题引起了许多遗传学家的浓厚兴趣。经过他们孜孜以求的努力，又出现了一批重要成果。美国实验胚胎学家、遗传学家摩尔根（Thoman Hunt Morgan 1866～1945）和他的学生们于1908年前后开始利用果蝇作了大量的潜心研究。他在1910年通过果蝇眼色突变性状的遗传实验发现了伴性遗传现象，第一次揭示出一种或多种遗传特性与某一特定染色体的明确联系；他和他的同事们进一步通过大量的果蝇杂交实验又发现了遗传学的第三个基本规律——连锁互换规律，从而继承和发展了孟德尔的遗传学说。他们为遗传染色体学说最终提供了更充分、直接、可靠的证据，并认为染色体是盂德尔式遗传性状传递机理的物质基础。1926年他的巨著《基因论》出版，从而建立了著名的基因学说，他还绘制了著名的果蝇基因位置图，首次完成了当时最新的基因概念的描述，即基因以直线形式排列，它决定着一个特定的性状，而且能发生突变并随着染色体同源节段的互换而交换，它不仅是决定性状的功能单位，而且是一个突变单位和交换单位。摩尔根等人还认为，基因是遗传的功能单位，它能产生特定的表型效应；基因又是一个独立的结构单位。在同源染色体之间可以发生基因的互换，但交换只能发生在基因之间而不是发生在基因之内；基因可以发生突变，由一个等位形式变为另一等位形式，因而基因又是突变单位。这就是20世纪40年代以前流行的所谓“功能、交换、突变”三位一体的基因概念。这种认识把基因与染色体联系起来，说明了基因的物质性，基因存在的场所及排列方式，基因从此就不再是一个抽象的概念了。当然这时人们仍然不了解基因的化学本质以及基因是如何控制生物性状的。从20世纪40年代起，人们开始注意基因与性状的关系，即开始研究基因如何控制性状的问题，1941年，比得尔和塔特姆以红色链抱霉为材料进行生化遗传研究。他们通过诱变获得了多种氨基酸和维生素的大量营养缺陷突变体。这些突变基因不能产生某种酶，或只产生有缺陷的酶。例如，有一个突变体不能合成色氨酸是由于它不能产生色氨酸合成酶。于是，研究者提出了“一个基因一种酶”的假说，认为基因对性状的控制是通过基因控制酶的合成来实现的。这一假说在20世纪50年代得到充分验证，后来发现有些蛋白质不只由一种肽链组成，如血红蛋白和胰岛素，不同肽链由不同基因编码，因而1941年比德尔（G.W. Beadle 1903～）和塔特姆（E.L. Tatum 1909～1975）提出一个基因一个酶学说，证明基因通过它所控制的酶决定着代谢中生化反应步骤，进而决定生物性状。又提出了“一个基因一条多肽链”的假设。“一个基因一种酶”和“一个基因一条多肽链”理论的提出，大大促进了分子遗传学的发展，人们急切期望能搞清楚基因的化学结构。1949年鲍林（L.C.Pauling　1901～）与合作者在研究镰刀型细胞贫血症时推论基因决定着多肽链的氨基酸顺序，这样20世纪40年代末至20世纪50年代初，基因是通过控制合成特定蛋白质以控制代谢决定性状原理变得清晰起来。虽然DNA在细胞核中很早就被发现，但证明其为遗传物质的决定性实验是1944年艾弗里（O.T. Avery 1877～1955）的肺炎双球菌的转化实验。他和麦卡蒂（M.McCarty 1911～）等人发表了关于“转化因子”的重要论文，首次用实验明确证实：DNA是遗传信息的载体。1952年赫尔希（A.D. Hershey）和蔡斯（M.M. Chase 1927～）进一步证明遗传物质是DNA而不是蛋白质。这一实验不仅证明了DNA是遗传物质，揭示了遗传物质的化学本质，也大大推动了对核酸的研究。1953年，美国分子生物学家沃森（J.D. Watson）和英国物理学家克里克（F.H.C. Crick）根据威尔金斯(M. Wilkins)和富兰克林( Rosalind Franklin 1920-1958！)所进行的X射线衍射分析，提出了著名的DNA双螺旋结构模型，进一步说明基因成分就是DNA，它控制着蛋白质合成。进一步的研究证明，基因就是DNA分子的一个区段。每个基因由成百上千个脱氧核苷酸组成，一个DNA分子可以包含几个乃至几千个基因。基因的化学本质和分子结构的确定具有划时代的意义，它为基因的复制、转录、表达和调控等方面的研究奠定了基础，开创了分子遗传学的新纪元。基因本质的确定为分子遗传学发展拉开了序幕。1955年，美国分子生物学家本泽（Benzer）对大肠杆菌T4噬菌体作了深入研究，揭示了基因内部的精细结构，提出了基因的顺反子（Cistron）概念。本泽把通过顺反实验而发现的遗传的功能单位称为顺反子，1个顺反子决定一条多肽链，顺反子即是基因。1个顺反子内存在着很多突变位点——突变子，突变子就是改变后可以产生突变型表型的最小单位。1个顺反子内部存在着很多重组子。重组子就是不能由重组分开的基本单位。理论上每一核苷酸对的改变，就可导致一个突变的产生，每两个核苷酸对之间都可发生交换。这样看来，一个基因有多少核苷酸对就有多少突变子，就有多少重组子，突变子就等于重组子。这个学说打破了过去关于基因是突变、重组、决定遗传性状的“三位一体”概念及基因是最小的不可分割的遗传单位的观点，从而认为基因为DNA分子上一段核苷酸顺序，负责着遗传信息传递，一个基因内部仍可划分若干个起作用的小单位，即可区分成顺反子、突变子和重组子。一个作用子通常决定一种多肽链合成，一个基因包含一个或几个作用子。突变子指基因内突变的最小单位，而重组子为最小的重组合单位，只包含一对核苷酸。所有这些均是基因概念的伟大突破。　关于基因的本质确定后，人们又把研究视线转移到基因传递遗传信息的过程上。在20世纪50年代初人们已懂得基因与蛋白质间似乎存在着相应的联系，但基因中信息怎样传递到蛋白质上这一基因功能的关键课题在20世纪60年代至20世纪70年代才得以解决。从1961年开始，尼伦伯格（M.W. Nirenberg）和科拉纳（H.G. Khorana）等人逐步搞清了基因以核苷酸三联体为一组编码氨基酸，并在1967年破译了全部64个遗传密码，这样把核酸密码和蛋白质合成联系起来。然后，沃森和克里克等人提出的“中心法则”更加明确地揭示了生命活动的基本过程。1970年特明（H.M. Temin）以在劳斯肉瘤病毒内发现逆转录酶这一成就进一步发展和完善了“中心法则”，至此，遗传信息传递的过程已较清晰地展示在人们的眼前。过去人们对基因的功能理解是单一的即作为蛋白质合成的模板。但是1961年法国雅各布（F. Jacob）和莫诺（J.L. Monod）的研究成果，又大大扩大了人们关于基因功能的视野。他们在研究大肠杆菌乳糖代谢的调节机制中发现了有些基因不起合成蛋白质模板作用，只起调节或操纵作用，提出了操纵子学说。从此根据基因功能把基因分为结构基因、调节基因和操纵基因。结构基因和调控基因根据操纵子学说，并不是所有的基因都能为肽链进行编码。于是便把能为多肽链编码的基因称为结构基因，包括编码结构蛋白和酶蛋白的基因，也包括编码阻遏蛋白或激活蛋白的调节基因。有些基因只能转录而不能翻译，如tRNA基因和rRNA基因。还有些DNA区段，其本身并不进行转录，但对其邻近的结构基因的转录起控制作用，被称为启动基因和操纵基因。启动基因、操纵基因与其控制下的一系列结构基因组成一个功能单位叫做操纵子（operon）。就其功能而言，调节基因、操纵基因和启动基因都属于调控基因。这些基因的发现，大大拓宽了人们对基因功能及相互关系的认识。断裂基因 20世纪70年代中期，法国生物化学家查姆帮（Chamobon）和波盖特（berget）在研究鸡卵清蛋白基因的表达中发现，细胞内的结构基因并非全部由编码序列组成，而是在编码序列中间插入无编码作用的碱基序列，这类基因被称为间隔或断裂基因。这一发现于1977年被英国的查弗里斯和荷兰的弗兰威尔在研究兔β-球蛋白结构时所证实。1928年，生化学家吉尔伯特（Gilbert）提出基因是一个转录单位的设想，他认为基因是一个嵌合体，包含两个区段：一个区段由遗传密码组成，将被表达，称为“外显子”；一个区段由非遗传密码组成，将在mRNA中被删除，称为“内含子”。近年来的研究发现，原核生物的基因一般是连续的，在一个基因的内部没有非遗传密码的序列（即不含“内含子”），而真核生物的绝大多数基因都是不连续的断裂基因。断裂基因的表达程序是：整个基因先转录成一条长RNA前体，其中的非编码序列被一种称为“剪接”的酶切除，两端再相互连接成一条连续的密码顺序，以形成成熟的mRNA。DNA分子断裂基因的存在为基因功能的发展赋予了更大的潜力。重叠基因长期以来，人们一直认为在同一段DNA序列内是不可能存在重叠的读码结构的。但是，1977年，维纳（Weiner）在研究Q0病毒的基因结构时，首先发现了基因的重叠现象。1978年，费尔（Feir）和桑戈尔（Sangor）在研究分析φX174噬菌体的核苷酸序列时，也发现由5375个核苷酸组成的单链DNA所包含的10个基因中有几个基因具有不同程度的重叠，但是这些重叠的基因具有不同的读码框架。以后在噬菌体G4、MS2和SV40中都发现了重叠基因。基因的重叠性使有限的DNA序列包含了更多的遗传信息，是生物对它的遗传物质经济而合理的利用。假基因 1977年，G·Jacp在对非洲爪赡5SrRNA基因簇的研究后提出了假基因的概念，这是一种核苷酸序列同其相应的正常功能基因基本相同，但却不能合成出功能蛋白质的失活基因。假基因的发现是真核生物应用重组DNA技术和序列分析的结果。现已在大多数真核生物中发现了假基因，如Hb的假基因、干扰素、组蛋白、α球蛋白和β球蛋白、肌动蛋白及人的rRNA和tRNA基因均含有假基因。由于假基因不工作或无效工作，故有人认为假基因，相当人的痕迹器官，或作为后补基因。移动基因 1950年，美国遗传学家麦克林托卡在玉米染色体组中首先发现移动基因。她发现玉米染色体上有一种称为Ds的控制基因会改变位置，同时引起染色体断裂，使其离开或插入部位邻近的基因失活或恢复恬性，从而导致玉米籽粒性状改变。这一研究当时并没有引起重视。20世纪60年代未，英国生物化学家夏皮罗和前西德生物化学家西特尔分别在细菌中发现一类称为插入顺序的可移动位置的遗传因子，20世纪70年代早期又发现细菌质粒的某些抗药性可移动的基因，到20世纪80年代已发现这类基因至少有20种。20世纪90年代之前，科学家终于用实验证明了麦克林托卡的观点，移动基因不仅能在个体的染色体组内移动，并能在个体间甚至种间移动。现已了解到真核细胞中普遍存在移动基因。基因移动性的发现不仅打破了遗传的DNA恒定论，而且对于认识肿瘤基因的形成和表达，以及生物演化中信息量的扩大等研究工作也将提供新的启示和线索。

基因概念的进一步发展

70年代后，基因的概念随着多学科渗透和实验手段日新月异又有突飞猛进的发展，主要有以下几个方面：
1、基因具重叠性。1977年桑格（F. Sanger）领导的研究小组，根据大量研究事实绘制了共含有5375个核苷酸的ΦX174噬菌体DNA碱基顺序图，第一次揭示了遗传的一种经济而巧妙的编排——B和E基因核苷酸顺序分别与A和D基因的核苷酸顺序的一部分互相重叠。当然它们各有一套读码结构，且基因末端密码也有重叠现象（A基因终止密码子TGA和C基因起始密码子ATG重叠2个核苷酸；D基因的终止密码子TAA与J基因起始密码子ATG互相重叠1个核苷酸，顺序为TAATG）
2、内含子和外显子。人们在研究小鸡卵清蛋白基因时发现其转录形成的mRNA只有该基因长度的1/4，其原因是基因中一些间隔序列的转录物在RNA成熟过程中被切除了。这些间隔序列叫内含子，基因中另一些被转录形成RNA的序列叫外显子。小鸡的卵清蛋白基因中至少含7个内含子。因而从基因转录效果看，基因由外显子和内含子构成。　
3、管家基因和奢侈基因。具有相同遗传信息的同一个体细胞间其所利用的基因并不相同，有的基因活动是维持细胞基本代谢所必须的，而有的基因则在一些分化细胞中活动，这正是细胞分化、生物发育的基础。前者称为管家基因，而后者被称为奢侈基因。
4、基因的游动性。早在20世纪40年代美国遗传学家麦克林托克（B.McClintock）在玉米研究中发现“转座因子”，直至1980年夏皮罗（J.Shapiro）等人证实了可移位的遗传基因存在，说明某些基因具有游动性。为此，这位“玉米夫人”荣获了1983年度诺贝尔奖。
所有这些成果无疑给基因概念中注入鲜活科学的内容，帮助人们揭开层层面纱去更加全面了解基因的真面目。时代在发展，科学在进步，基因概念的深入发展，必将对人类的文明进步产生强大的推动作用。 Category:遗传学 category:分子生物学 ja:遺伝子 ko:유전자 simple:Gene th:หน่วยพันธุกรรม

蛋白質

蛋白质是一种复杂的有机大分子的组合，含有碳、氢、氧、氮，通常还有硫，磷。蛋白质是生命最基本的组成部分之一，是生物化学的主要研究对象之一。

结构

蛋白质是由氨基酸通过肽键有序连接而形成的多肽链。蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸的氨基和羧基缩合失水后形成肽键，由三个或三个以上氨基酸残基组成的肽称为多肽形成多肽链。蛋白质的分子结构可划分为四级：
- 一级结构：组成多肽链的线性氨基酸序列。
- 二级结构：依靠不同肽键的C=O和N-H基团间的氢键形成的稳定结构。
- 三级结构：由一条多肽链的不同氨基酸侧链间的相互作用形成的稳定结构。
- 四级结构：由不同多肽链亚基间相互作用形成具有功能的蛋白质分子。一级结构依靠轉錄过程中形成的共价键维持。通过蛋白质折叠形成高一级结构。特定的多肽链可能有多于一个的稳定构型，每种构型都有自己特定的生物活性，其中只有一种具有天然活性。如果一个蛋白质某个区域具有二级结构，通常是α螺旋或β折叠。随机的区域被称为随机卷曲。多肽链进一步折叠成更大的三维结构，依靠氢键，疏水作用或二硫键结合。蛋白质通常是很大的分子，分子量可能达到3000kDa。这么长的氨基酸链通常被认为是蛋白质，短一些的氨基酸链被成为“多肽”，“肽”或很稀有的“寡肽”。分界线并不确定，多肽通常很少有三级结构，通常行使激素的功能而不是酶或结构单元的功能，例如胰岛素。

性质

蛋白质通常被分为可溶性，纤维状或膜结合蛋白（参看整合膜蛋白）。几乎所有的生物催化剂，即酶，都是蛋白质（20世纪晚期，人们发现某种RNA序列也具有催化活性）。与膜结合的转运结构和离子通道，可以将底物从一个位置转移到另一个位置而不改变它们；受体，通常也不改变它们的底物，仅仅是改变自身的形状与底物结合；以及抗体，看来似乎只有结合功能；这些都是蛋白质。最后，构成细胞骨架和动物大部分结构的纤维物质也是蛋白质：胶原和角蛋白组成了皮肤，毛发和软骨；肌肉大部分也是由蛋白质组成。蛋白质对于它周围的环境十分挑剔。它们仅在一个很小的pH范围内并且含有少量电解质的溶液中保持他们的活性或天然状态，许多蛋白质不能存在于蒸馏水中。蛋白质失去了它的天然状态就称为变性。变性的蛋白质通常除了随机卷曲以外没有其他的二级结构。处于天然状态的蛋白质通常都是折叠的。

营养作用

蛋白质可以用来产生能量，但是它们必须首先被转化成为一些普通的代谢媒介。这个过程需要脱氨，一种毒性非常大的物质。氨在肝脏中被转化为尿素，毒性减弱，被排入尿中。另一些动物将尿素转化为尿酸。蛋白质是动物膳食的必需成份，对成长和组织发育至关重要，它可从肉类、鱼、鸡蛋、牛奶和豆类食品中摄取。蛋白质缺乏通常涉及营养学，尤其是第三世界国家人民的饥饿和营养不良。甚至在发达国家例如美国，这也是一个被忽视的健康因素。因为社会的压力造成减肥时，食物严重依赖于碳水化合物，缺少必需氨基酸。蛋白质缺乏可以致病，例如疲劳，胰岛素耐受，脱发，头发掉色（应当是黑发的变为红色），肌肉重量减轻（蛋白质可以修复肌肉组织），体温低，激素失调。严重的蛋白质缺乏将会致命。蛋白质过多也会造成问题，例如马由于脚的问题翻倒。通常造成对某种食物过敏以及过敏反应的元凶是蛋白质。因为每种蛋白质的结构都略有不同，某些蛋白质会引起一些免疫系统的反应，而其他一些十分安全。许多人都对花生中的某种蛋白质，或者贝类或其他海鲜的蛋白质过敏，但是很少有人对所有这三种都过敏。

参见

- 生物化学
- 朊病毒
- 类蛋白
- 蛋白质组
- 蛋白质组学
- 蛋白质寻靶 Category:生物化学 Category:蛋白质 ja:蛋白質 ko:단백질 simple:Protein th:โปรตีน zh-min-nan:Nn̄g-pe̍h-chit

解剖学

解剖学(来自希腊语anatome，从ana-temnein，劈碎)是涉及生命体的结构和组织的生物学分支学科；可以分为动物解剖学和植物解剖学(phytonomy)。解剖学的最大的一部分包括比较解剖学和人体解剖学。动物解剖学可以包括不同动物的结构的研究，当它被叫为比较解剖学或者动物形态学时，或者这只可能局限于那个动物，在这种情况下它被作为特别的解剖学谈到。从一种功利主义的观点看,对于人类的研究是划分解剖学最重要的特征，而且人类解剖学可能被从不同的观点处理。从天气由一知识精确形式，位置，尺寸和健康的人体的各种各样结构的关系组成的医学的那，在这研究任期，描写和地形人解剖学给，经常正较少愉快，作为anthropotomy谈到虽然。如此错综复杂是人体那只少量的专业人解剖学家，在多年的病人观察之后，是完全的它的全部细节的主人；他们中大多数在某些部分上专业化，例如大脑或者内脏，使他们自己满足于好工作的其余的知识。地形的解剖学必须被从重复的解剖和对死的人体的检查中学习。不科学比知识飞行员，和象一样知识，一定越来越可提供在片刻的紧急事件的。从形态学上的观点，不过，人解剖学是一项科学和迷人研究，为它的目标有已经引起人的现有的结构的原因的发现，并且需要胚胎学或者发生生物学，系统发育和组织学的被联合的科学知识。病理学的解剖学(或者疾病的解剖学)是有病的器官的研究，当时部分正常解剖学，适用于各种各样目的，得到专用名例如医学，外科，越来越肤浅解剖学，gynaecological。人的不同的比赛的解剖学的比较是物理人类学或者人类学的解剖学的科学的一部分。在这工作的目前的版里解剖学的学科被有系统处理而不是topographically。每篇解剖的文章首先包含一个器官或者系统(例如神经，动脉，心，等等)的结构的描述，因为它被在人里发现；就脊椎动物动物而论，这随后有一种发展(胚胎学)的叙述和比较解剖学(形态学)；但是只具有对解释的人体的兴趣的更低的动物的那些部分结构在这里被处理。文章有双重的目的；首先，在给结构的细节足够使文章在生理学，手术，易理解的医学和病理学上；并且，第二，给非专家的调查人，或者在科学，解剖学的现代科学基础被建造的主要的理论的一些其他分支里的工人。身体的主要系统：
- 表皮系统
- 肌肉系统和轮廓系统(人骨骼)通常包含于运动系统
- 神经系统
- 生殖系统
- 呼吸系统
- 分泌系统
- 循环系统
- 软弱系统
- 内分泌系统
- 消化系统
- 免疫系统 category:解剖学 ja:解剖学 ko:해부학 simple:Anatomy th:กายวิภาคศาสตร์

胚胎学

胚胎学是研究研究活着的有机体的形成、早期发育和发展的生物学的分支。

起源

近代胚胎学可以从威廉·哈维于1651年出版的《动物的发生》开始。哈维采纳了亚里士多德的胚胎渐成论，主张动物胚胎总的说来从不定形的与同质的物质逐渐发展为一个由分化的和异质的各部分形成的综合有机体。相反，机械论学派的科学家则大部分采纳了先成论；按照这个学说，有机体在其种子内就已经分化并完全形成了，胚胎的发育不过是预成的微型动物的扩大，没有任何分化，或增加新的部分。（参看先成论与渐成论的论争）

分支学科

- 脊椎动物胚胎学
- 无脊椎动物胚胎学
- 比较胚胎学
- 实验胚胎学
- 家畜胚胎学
- 化学胚胎学
- 分子胚胎学
- 植物胚胎学
- 植物比较胚胎学
- 植物实验胚胎学
- 内向极胚胎学
- 外向胚胎学
- 描述胚胎学
- 进化胚胎学
- 生态胚胎学
- 系统胚胎学
- 畸胎學

参看

- 进化论
- 种质学说 category:胚胎学 th:คัพภวิทยา

神经生物学

神经生物学是生物学的一个分支，在分子、细胞、组织器官和整体水平上研究神经系统的形态和功能。神经科学研究的一个十分重要的目的就是要用于疾病的诊断与治疗，神经生物学基础研究和神经系统疾病机理研究的结合加速了治疗精神性疾病，如抑郁症等和神经性疾病，如摄食、睡眠、疼痛等疾病的新药物的研发。对于感觉系统功能网络形成与调控和认知机理的研究，为研发更高分辨率的功能成像和计算技术提供了新的基础，不过目前虽然国内外在神经科学的基础研究方面不断取得新的发现和进展，但是缺乏基础向临床的过渡性研究和临床应用研究。神经科学的最根本的任务是揭示脑功能的形成原理和神经系统疾病的发病机理，开发智力和治疗脑疾病。未来的难点是如何将分子和细胞生物学的研究进展与系统功能研究密切结合，例如将学习与记忆的分子与细胞机理研究与认知等脑高级功能研究相结合，目前这两方面的研究基本上处于分立状态。无论前者的分子和微环路的功能研究，还是后者的脑功能成像研究均很难独立地解决脑高级功能形成和调控问题，因此，建立新的跨学科研究体系显得十分重要，其桥梁可能是新的高时空分辨率和可干预的活体检测脑功能技术，需要神经生物学、认知行为学、神经信息学和物理学的密切协作。参见：神经科学 Category:神经科学

昆虫学

昆虫学（Entomology）是以昆虫为研究对象的科学。从事昆虫研究的人称作昆虫学家（Entomologist）.遍及全球的昆虫学家对昆虫进行观察、收集、饲养和试验，他们所进行的研究涵盖了整个生物学规律的范畴，包括进化、生态学、行为学、形态学、生理学、生物化学和遗传学等方面。这些研究的总体特征就是研究的生物体是昆虫。
生物学家选择研究昆虫作为科学研究材料，从中揭开了很多自然之谜，最突出的例子就是以果蝇（Drosophia melanogaster）为材料发展起来的遗传学。以昆虫为研究材料的优点：昆虫易于饲养，生活周期短，能在短时间内获得大量个体；昆虫是开放循环的动物，器官和内分泌腺的移植比较容易，无脊椎动物的生理问题很多都是以昆虫为实验材料研究的；昆虫作为研究材料不像灵长类动物容易受到社会和道德约束。
昆虫学家除了从事基础研究、揭示昆虫生长发育之规律外，在很多情况下主要是从事有害昆虫的防治研究及有益昆虫的利用研究。昆虫学家的责任就在于掌握自然规律，控制昆虫、管理昆虫，使其“有害不害，有益更易”。
随着人类的生产活动和科学试验，以及其他基础学科的发展和学科间的交叉渗透，昆虫学已由描述阶段、实验阶段进入分子生物学阶段，正朝着宏观和微观两个方面发展，在学科发展过程中，昆虫学逐渐形成了自己的许多分支学科。

普通昆虫学 General entomology

又称基础昆虫学（basic entomology），偏重于对昆虫本身生命形式及生命规律的探索，主要包括：

昆虫形态学 Insect morphology

研究昆虫的结构、功能、起源及演化。有比较形态学、功能形态学、发育形态学、超微形态学、动力形态学等分支。链接标题不懂

昆虫生物学 Insect biology

研究昆虫的胚胎发育、胚后发育、变态、习性，昆虫胚胎学、社会昆虫生物学等都属于广义的昆虫生物学范围。

昆虫行为学 Insect ethology

研究昆虫的行为类型、模式及其行为产生机制。有行为生态学、行为生理学、行为遗传学等分支。

昆虫分类学 Insect taxonomy or insect taxology

研究昆虫的鉴别和它们的系谱关系，涉及昆虫的鉴别、命名、分类及各阶元间亲缘关系和进行途径等。近年来，又形成了昆虫数值分类学、支序分类学、化学分类学、细胞分类学、分子分类学等分支。

昆虫生理学 Insect physiology

探讨昆虫组织、器官的机能和代谢规律等。包括昆虫组织学、昆虫生物化学、昆虫电生理学、昆虫分子生物学等。 1231321

昆虫生态学 Insect ecology

研究昆虫与环境的关系。从个体、种群、群落、生态系统等层次探讨昆虫数量动态、群落演替规律。目前，除有按研究层次分的个体生态学、种群生态学、群落生态学、生态系统生态学外，还有昆虫数学生态学、化学生态学、分子生态学、生理生态学、地理生态学、资源生态学、景观生态学等分支。

应用昆虫学 Applied entomology

应用昆虫学又叫经济昆虫学（economic entomology），是利用昆虫生命活动的固有规律造福人类的科学。它既是昆虫学产生的主要原因，又是人们研究昆虫的目的所在。根据不同的角度和范围，应用昆虫学又可分为：

农业昆虫学 Agricultural entomology

研究农业害虫的发生、发展、消长规律及防治措施。农业昆虫学不仅要以害虫为研究对象，还要研究被害植物受害后的反应，提高其耐害力和抗虫性，并研究治理策略和以作物为中心的综合防治措施。作为农业昆虫学组成部分的植物检疫有独立成为分支学科的趋势。

森林昆虫学 Forest entomology

研究活林木、苗木、竹木材害虫的发生规律及防治方法。

医学昆虫学 Medical entomology

研究直接寄生、蛰刺、骚扰、恐吓人类，污染人类食物，传播人类疾病的害虫的发生规律和防治措施。

法医昆虫学 Forensic entomology

是应用昆虫及其他自然科学的理论与技术，研究并解决司法实践中有关昆虫问题的一门科学。

城市昆虫学 Urban entomology

研究城市环境中有害昆虫的种类、习性、发生规律及治理措施。

昆虫毒理学 Insect toxicology

运用昆虫生理生化方法研究药剂对昆虫的中毒机理以及选择性药剂的解毒机理、昆虫的抗药性机理等，为合成新农药和解决抗性问题提供依据。

植物化学保护 Chemical protection of plants

研究植物、病虫及化学农药三者之间的关系，提出合理使用化学农药以达到安全、经济、有效地保护经济作物不受病、虫、杂草损害的方法与措施。

害虫生物防治 Pest bio-control

研究利用害虫天敌控制害虫的理论和实践的一门学科。

昆虫病理学 Insect pathology

研究昆虫的寄生性细菌、真菌、病毒、微孢子虫、线虫等寄生物对昆虫造成的病理变化、诊断及流行规律。为提高生物防治效率提供依据。除此之外，应用昆虫学还包括果树昆虫学（fruit tree entomology）、蔬菜昆虫学（vegetable entomology）、储藏物昆虫学（stored product entomology）、资源昆虫学（resource entomology）、推广昆虫学（extension entomology）、养蚕学（sericulture）、养蜂学（apiculture）、兽医昆虫学（veterinary entomology）等。

文化昆虫学 Culture entomology

文化昆虫学是20世纪80年代初期形成的一门文理交叉学科，主要研究昆虫对人类文化的影响，包括民族昆虫学、民俗昆虫学、深化昆虫学、文学昆虫学等方面。

古昆虫学 Palaeoentomology

古昆虫学是古生物学的一个重要分支，是研究保存在岩层中的昆虫遗体和遗迹的科学。主要有化石昆虫分类学、古昆虫生态学、古昆虫地理学等分支。近年来，在古昆虫生物化学和古昆虫分子生物学等方面也有不少新发展。

技术昆虫学 Technical entomology

技术昆虫学或称昆虫学技术（entomological technology），是探讨昆虫学研究中所用技术的科学。包括昆虫标本的采集、制作、管理，昆虫的饲养、调查、摄影、绘图，昆虫学常规仪器的使用与维修、昆虫学文献的检索与利用等，是昆虫学的一个重要组成部分。 category:動物學 ja:昆虫学 ko:곤충학 ms:Entomologi th:กีฏวิทยา

藻类学

藻類學Phycology或algology，屬於植物學學科中的一門，內容是關於藻類的研究。多數藻類是生存在潮濕的環境裡的真核生物，能行光合作用有機體。它們是高等植物的分別在於，藻類缺乏真的根和葉。許多種的藻類是以單細胞的方式存在，且需用顯微鏡方能觀察；也有許多藻類是多細胞性或聚集生活，這類的藻類可形成較大的體積，(海帶)。在水生生態系，藻類是重要的初級生產者。藻類學還包括原核生物形的藻類的研究，以藍綠藻(cyanobacteria)為最著名。 category:植物 category:藻类学

St. Quentin, New Brunswick

Saint-Quentin is a

生物学