初中生物知识点归纳总结 生物一共分为几大类

生物学复杂而庞杂,大致可分为四大类——“宏微专交”:

初中生物知识点归纳总结 生物一共分为几大类


今天我们以中科院特聘教授吴家睿研究员的《生物学是什么》(14万字)为蓝本,系统而深入地理解生物学的核心思维与知识架构,全文5800字,强烈建议想要了解生物学的读者认真阅读 。
思维方式之争:还原论与整体论
生物学的发展史,可以说就是“还原论”与“整体论”之争的历史 。
还原论(Reductionism),认为复杂系统可以通过拆解各部分来理解;整体论(Holism),主张一个系统为有机整体,不能割裂开理解 。
初中生物知识点归纳总结 生物一共分为几大类


上个世纪,还原论成为主流;而随着研究的深入,人们逐渐认识到,生物体是一个复杂系统,它由数量巨大种类繁多的生物大分子相互作用(“互作”)而成 。
因此,“还原论”与“整体论”之间的关系并不是“非此即彼”,而是对立统一的 。
生命中最重要的元素——碳
以前人们认为,构成生命的物质与构成非生命的物质有着本质区别,因为分为命名为“有机物”和“无机物” 。1828年,维勒首次在实验室中用无机物合成了有机物,从此,人们认识到“两者并没有不可逾越的界限” 。
我们知道,地球上所有生物都属于“碳基生物”;那么“碳原子”究竟有什么特殊性呢?
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碳原子外层有4个电子,因此得失电子均不容易,能形成最多4个共价键;同时,价电子离原子核很近,因此碳骨架既不会太活泼而容易分解,也不会太稳定而妨碍可塑性 。
可以说,正是碳原子之“中庸”,带来了千姿百态的有机世界 。
手性:镜像,却不同
如果碳原子相连的4个部分不一样,则结构上,无论如何旋转,都是不完全一样的,就好像左手与右手,这种结构称为“手性结构” 。
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几乎所有的有机化合物是手性分子,分为L型与D型 。
手性会强烈地影响分子功能!历史上出现过制药公司弄错手性,而导致1.2万个畸形婴儿的惊天大案 。
有趣的是,生物体中手性分子高度均一,比如:几乎所有氨基酸都是L型,所有核糖和其它大多单糖都是D型 。镜像的分子似乎并没有什么不同或优势,地球上的生命对于分子手性的偏好,完全是随机的吗?
非也 。
2010年,科学家发现手性分子的能态与它的镜像分子相比,是存在微小的差异的 。所以,手性的偏好,其实是建立在“宇称不守恒定律”(杨振宁、李政道1956)的基础上的——
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生物大分子:强键与弱键的协奏曲
小分子通过聚合,形成了共价键(强键)骨架,同时也放大了不对称性,形成了具有特定方向的、高度有序的生物大分子 。
单键和双键,是最常见的共价键 。单键可以自由旋转,让分子柔韧;双键不能旋转,让分子刚性 。
“肽键”(连接氨基酸的键)比较特殊,它是具有部分双键性质的单键,因此蛋白质可以做到“刚柔并济” 。
弱键主要包括三类:氢键、范德华力、疏水作用力 。(后两项弱得都不敢在名字里带“键”字了) 。
不要小看弱键,要知道,强键只是形成骨架,而弱键形成“构象”(形状),正是特定的“形状互补”实现了准确的分子识别,避免随机性带来的错误 。

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