文档介绍：中学生奥林匹克竞赛生物学
前言
21世纪正向我们走来!
21世纪,生物科学作为领先科学将得到迅猛的发展,并影响到其他学科领域!
21世纪,人类所面临的挑战,实质上是科学技术的挑战,是人才的挑战,归根结底是教育的挑战!
21世纪,中华民族能否站在世界民族之林的前列,关键是看今天我们培养的中小学生的文化素质、科学素质、心理和身体素质、理想和观念!
近年来,国内、国际开展的中学生生物学科竞赛,实际上,就是21世纪科技、人才激烈竞争的前奏。自1993年以来,我国中学生选手多次参加了历届中学生国际奥林匹克生物竞赛,并取得了优异成绩。其中有8名选手荣获金牌,有10名选手获银牌,有1名选手获铜牌。中央领导和科学家多次接见载誉归来的参赛选手,对我国广大中学生寄予无限的期望。
在加强基础教育的同时,培养出更多的学有专长的学生,这是时代赋予我们的重任。我们聘请了在培养生物特长生方面有着丰富经验的部分著名教师编写了《中学生奥林匹克竞赛生物学》一书。全书包括四编:第一编生命科学的基础;第二编生物的基本类群;第三编动物的行为;第四编生物实验及生物技术。每编又分若干章,每章有知识结构、学习提要、解题分析和能力训练等,书后附有各章能力训练的参考答案。
本书的特点在于内容系统、精练,既注意中学生物知识的总汇与深化,又注意对学生解题能力和实验能力的培养。它不仅是中学奥林匹克生物学校一本较为理想的教材,也是中学生物教师在日常教学中的重要参考书籍。
本书在编写过程中,北京大学生命科学学院吴相钰先生根据目前中学生国际奥林匹克生物竞赛的趋势,给予了极其宝贵的指导,冯午、马莱龄、汪劲武等先生对部分书稿又做了认真、细致的审阅。在此,对他们的大力支持和辛勤劳动表示由衷的感谢!
书中出现不妥和疏漏,诚请各界同仁予以批评指正。
编者
第一编生命科学的基础
生物学是研究生物体的生命现象和生命活动规律的科学。即研究生物各个层次的种类、结构、功能、行为、发育和起源进化以及生物与周围环境相互关系等的科学。自本世纪特别是40年代以来,生物学的研究吸取了数、理、化方面的成就,使它逐渐成为一门精确的、定量的、并已深入到分子层次的科学。人们已认识到生命是物质的一种运动形态,生命的基本单位是细胞,它是由蛋白质、核酸、脂质等生物大分子组成的物质系统。生命现象就是这一复杂系统中物质、能量和信息三者的综合运动与传递的表现,形成了有组织有秩序的协调活动。生命有许多为无生命物质所不具备的基本特征。例如,生命能在常温、常压下合成多种有机物,包括复杂的生物大分子;能够利用环境中的物质和能量来合成体内的各种物质;能以极高效率来储存信息和传递信息;具有自我调节和自我复制的能力;能以一定的方式进行个体发育和物种的演化。本编将分章阐述生命区别于非生命的一些基本特征。
第一章生命的物质和结构基础
地球上的生物包括细菌、真菌、植物、动物和人类,虽然它们种类繁多、大小形态各异,但从物质组成来看,却都是由原生质组成的,这是生命的物质基础。从结构看(病毒除外)都是由细胞构成,这是生命的结构基础。
第一节生命的物质基础
一、细胞内的物质
原生质并不是一种化合物,而是由多种化合物所组成的复杂的胶体,它具有不断自我更新的能力,成为一种生命物质的体系。现在人们泛指构成细胞内的生活物质为原生质。那么,构成细胞内的所有物质都是原生质吗?不是的,通常把细胞内含有的物质大致分成四类:
从上述情况可以看出,原生质包括细胞膜、细胞质和细胞核等部分;而植物细胞的细胞壁不属于原生质。
随着科学技术的发展,细胞的复杂结构和化学组成已逐渐被人们所认识,因而原生质作为一种物质的概念就失去了意义。现在使用原生质这一名称时,无非是泛指细胞内的生活物质,是生命的物质体系。
二、构成原生质的化学元素
在研究原生质的化学成分时,人们发现组成原生质的化学元素有几十种之多,其中有10多种在数量上较多。
主要元素和微量元素如下:
组成原生质的各种元素,没有一种是无机自然界所没有的。联系生命起源的化学进化过程,可以看出生物与非生物具有一定的联系性。
构成原生质的化学元素,在无机物中除了少量的氧和氮外,均以化合态存在,主要是水和无机盐;而有机物则以糖类、脂类、蛋白质和核酸等化合物存在于体内。例如:氢和氧两元素结合成水;碳、氢、氧存于有机物中;氮主要是蛋白质和核酸的组成元素;磷以磷酸盐形式存在,少部分存于核酸、磷脂中;硫大部分存于蛋白质;钾主要存于细胞内液,而钠、氯则主要存于细胞外液。
三、构成原生质的化合物
不同细胞或不同生物中,各种化合物的含量有一定的差异,如表1-1-1所示(以占鲜重百分数来表示)如果以各种材料的平均值看,水是原生质中含量最多的,约占鲜重的80%~90%;但在