第4章. 生物知識
4.1. 生物的基本特征及生物工程
（一）生物體具有共同的物質(zhì)基礎和結構基礎。
在生物體的組成物質(zhì)中，最重要的物質(zhì)是蛋白質(zhì)和核酸，這是因為蛋白質(zhì)是生物性狀的體現(xiàn)者，核酸是遺傳物質(zhì)，是生物性狀的控制者;絕大多數(shù)生物由細胞構成，但病毒不具備細胞結構。病毒是一類無細胞結構，但有增殖，遺傳和變異，細胞內(nèi)寄生，對抗菌素不敏感，而對干擾素敏感等特征的微生物，病毒個體微小，只有借助電子顯微鏡才能觀察到。
（二）生物的新陳代謝是指生物體與外界環(huán)境之間物質(zhì)和能量的交換，以及生物體內(nèi)部物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變過程。它包括同化作用（攝取環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)，轉(zhuǎn)化成自身的組成物質(zhì)，并貯存能量的過程）和異化作用（將自身的一部分組成物質(zhì)氧化分解，放出能量，并排出代謝終產(chǎn)物的過程），當同化作用大于異化作用的時候，生物體表現(xiàn)為物質(zhì)積累和能量貯存，生物就表現(xiàn)為生長。
（三）生物體生長的細胞學基礎是細胞的生長和增殖;發(fā)育的細胞學基礎是細胞的分化。細胞分化導致組織形成和器官成熟，所以生長是量變，發(fā)育是質(zhì)變。生殖是生物體產(chǎn)生后代的過程，生物體生長過程中伴隨著發(fā)育，發(fā)育到一定階段即成熟，成熟的標志就是有了生殖能力。生物產(chǎn)生的幼體經(jīng)生長而長大，經(jīng)發(fā)育而成熟、成熟后再生殖，保證了物種的延續(xù)。遺傳和變異的特性是通過生殖的過程得以實現(xiàn)，通過發(fā)育使某些性狀得以充分顯現(xiàn)。
（四）生物體都具有應激性，應激性是指生物體都能對刺激發(fā)生一定的反應。如人類通過神經(jīng)系統(tǒng)對各種刺激發(fā)生的反射活動;單細胞原生動物通過原生質(zhì)對外界刺激所發(fā)生的反應;植物的向性運動（向光性、向水性、向肥性等）都是應激性的實例。生物因為有了應激性，便能對周圍的刺激發(fā)生反應，從而使生物體與外界環(huán)境協(xié)調(diào)一致，形成適應性。如果這種應激性能夠適應變化了的環(huán)境條件，該生物就生存下來;反之，便被自然選擇所淘汰。因此，現(xiàn)存生物對環(huán)境都有一定的適應性。
（五）生物工程主要包括基因工程、細胞工程、酶工程（蛋白質(zhì)工程）、發(fā)酵工程。生物工程在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)，并在開發(fā)能源和環(huán)境保護等方面有著廣泛的應用。生物科學是21世紀的學科之一。
4.2. 生物的物質(zhì)基礎
4.2.1. 組成生物體的化學元素
1.組成生物體的化學元素的種類和含量。
組成生物體的化學元素有20多種:組成生物體的最基本元素是C;含量占生物體總重量萬分之一以上的元素稱為大量元素;生物生活所必需，但需要量卻很少的一些元素稱微量元素。在組成生物體的大量元素中C、H、O、N、P、S等6種元素是組成原生質(zhì)的主要元素，大約占原生質(zhì)總量的97%。
2.組成生物體的化學元素的重要作用。
C是有機化合物的基本骨架，由C、O、H構成的糖類，脂類以及由C、H、O、N構成的蛋白質(zhì)和由C、H、O、N、P構成的核酸等是構成細胞和生物體的重要的物質(zhì)基礎。對于各種元素，不能用含量的多少來衡量其重要或不重要。微量元素B（硼）能促進花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長，F(xiàn)e是血紅蛋白的成分，Zn有助于人體細胞的分裂繁殖，促進生長發(fā)育、大腦發(fā)育和性成熟。I是合成甲狀腺素的元素。
3.生物界和非生物界的統(tǒng)一性和差異性。(本資料由北京安通學校提供)
組成生物體的元素，在無機自然界都可以找到，并普遍存在，沒有一種是生物特有的，可見，生物界與非生物界具有統(tǒng)一性。組成生物體的元素，通過定性定量化學分析發(fā)現(xiàn)，在生物體內(nèi)和在無機自然界的含量不成對應比例關系，差異很大，如:生物體C、H、O、N，無機自然界O、Si、Al、Fe，說明生物界和非生物界存在著本質(zhì)的區(qū)別，具有差異性。
4.2.2. 組成生物體的化合物
1.構成細胞化合物的種類和含量。
種類含量（鮮重）無機物水無機鹽占80%～90%占1%～1.5%有機物蛋白質(zhì)脂類 占7%～10%占1%～2%糖類核酸 占1%～1.5%
2.水是組成生物體的主要成分。
水在細胞里的存在形式有兩種:結合水（約占4.5%），不能自由流動，其中有一部分與離子結合而成為離子化水，大部分以親水膠體而存在于膠粒的間隙中。自由水（約占95.5%）以游離狀態(tài)存在，能自由流動。自由水和結合水是可以相互轉(zhuǎn)化的。結合水是細胞和生物體的結構組成成分;自由水是良好的溶劑，有利于生化反應，是運輸養(yǎng)料和廢物的介質(zhì)。
3.無機鹽的含量很少，但其種類甚多;大部分無機鹽在細胞中以離子狀態(tài)存在。多以陽離子存在，少以陰離子存在，少量的與其他化合物結合。溶解在細胞中的各種無機鹽具有一定的總濃度，如人體為0.9%，鳥為0.75%，蛙為0.65%，這對于維持細胞的滲透壓平衡，使細胞保持一定的形態(tài)具有重要作用，此外，無機鹽能夠維持細胞的電離平衡、酸堿平衡。各種無機鹽有多方面的重要作用。(本資料由北京安通學校提供)
4.糖類由C、H、O三種化學元素組成。
糖類的分子通式是Cn （H2 O）m 其中氫氧的比例通常和水一樣為2∶1，因此習慣上也把糖叫做碳水化合物，糖類是構成生物體的重要成分，也是細胞的主要能源物質(zhì)。糖類分為單糖、二糖和多糖。其中植物細胞中的儲能物質(zhì)是淀粉，動物細胞中的儲能物質(zhì)是多糖。
5.脂肪的主要元素是C、H、O三種。
1g脂肪徹底氧化分解釋放38.91kJ的能量，是同質(zhì)量葡萄糖和蛋白質(zhì)所釋放能量（17.15kJ）的兩倍多，因此，脂肪是細胞中的儲能物質(zhì)。磷脂是組成生物膜結構的大分子其組成成分為甘油、脂肪酸、含氮有機堿及磷酸，人體中有卵磷脂和腦磷脂之分。固醇類物質(zhì)對維持正常的新陳代謝和生殖過程起積極的調(diào)節(jié)作用。
6.蛋白質(zhì)主要由C、H、O、N四種元素組成。
蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸，組成蛋白質(zhì)的氨基酸大約有20種，各種氨基酸分子在結構上有共同的特點即每種氨基酸分子至少都含有一個氨基（—NH2 ）和一個羧基（—COOH），并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。蛋白質(zhì)是由許多個氨基酸分子互相連接而成的。20種氨基酸中，有8種是人體不能合成的，只能從食物中獲得，稱為必需氨基酸。蛋白質(zhì)的合成是在核糖體中進行的，受基因的控制。由于組成蛋白質(zhì)分子的氨基酸種類、數(shù)量、排列順序及空間結構的差別，形成蛋白質(zhì)的結構多樣，蛋白質(zhì)的功能多樣。(本資料由北京安通學校提供)
7.核酸是遺傳信息的載體。
核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)，對于生物體的遺傳性、變異性、蛋白質(zhì)的生物合成具有極其重要的作用。核酸是由C、H、O、N、P等化學元素組成的另一種高分子化合物。其基本組成單位是核苷酸。構成核酸（DNA或RNA）的含氮堿基共有5種，由于五碳糖（核糖或脫氧核糖）不同，構成核酸的核苷酸共有8種。
4.1. 生物的基本特征及生物工程
（一）生物體具有共同的物質(zhì)基礎和結構基礎。
在生物體的組成物質(zhì)中，最重要的物質(zhì)是蛋白質(zhì)和核酸，這是因為蛋白質(zhì)是生物性狀的體現(xiàn)者，核酸是遺傳物質(zhì)，是生物性狀的控制者;絕大多數(shù)生物由細胞構成，但病毒不具備細胞結構。病毒是一類無細胞結構，但有增殖，遺傳和變異，細胞內(nèi)寄生，對抗菌素不敏感，而對干擾素敏感等特征的微生物，病毒個體微小，只有借助電子顯微鏡才能觀察到。
（二）生物的新陳代謝是指生物體與外界環(huán)境之間物質(zhì)和能量的交換，以及生物體內(nèi)部物質(zhì)和能量的轉(zhuǎn)變過程。它包括同化作用（攝取環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)，轉(zhuǎn)化成自身的組成物質(zhì)，并貯存能量的過程）和異化作用（將自身的一部分組成物質(zhì)氧化分解，放出能量，并排出代謝終產(chǎn)物的過程），當同化作用大于異化作用的時候，生物體表現(xiàn)為物質(zhì)積累和能量貯存，生物就表現(xiàn)為生長。
（三）生物體生長的細胞學基礎是細胞的生長和增殖;發(fā)育的細胞學基礎是細胞的分化。細胞分化導致組織形成和器官成熟，所以生長是量變，發(fā)育是質(zhì)變。生殖是生物體產(chǎn)生后代的過程，生物體生長過程中伴隨著發(fā)育，發(fā)育到一定階段即成熟，成熟的標志就是有了生殖能力。生物產(chǎn)生的幼體經(jīng)生長而長大，經(jīng)發(fā)育而成熟、成熟后再生殖，保證了物種的延續(xù)。遺傳和變異的特性是通過生殖的過程得以實現(xiàn)，通過發(fā)育使某些性狀得以充分顯現(xiàn)。
（四）生物體都具有應激性，應激性是指生物體都能對刺激發(fā)生一定的反應。如人類通過神經(jīng)系統(tǒng)對各種刺激發(fā)生的反射活動;單細胞原生動物通過原生質(zhì)對外界刺激所發(fā)生的反應;植物的向性運動（向光性、向水性、向肥性等）都是應激性的實例。生物因為有了應激性，便能對周圍的刺激發(fā)生反應，從而使生物體與外界環(huán)境協(xié)調(diào)一致，形成適應性。如果這種應激性能夠適應變化了的環(huán)境條件，該生物就生存下來;反之，便被自然選擇所淘汰。因此，現(xiàn)存生物對環(huán)境都有一定的適應性。
（五）生物工程主要包括基因工程、細胞工程、酶工程（蛋白質(zhì)工程）、發(fā)酵工程。生物工程在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)，并在開發(fā)能源和環(huán)境保護等方面有著廣泛的應用。生物科學是21世紀的學科之一。
4.2. 生物的物質(zhì)基礎
4.2.1. 組成生物體的化學元素
1.組成生物體的化學元素的種類和含量。
組成生物體的化學元素有20多種:組成生物體的最基本元素是C;含量占生物體總重量萬分之一以上的元素稱為大量元素;生物生活所必需，但需要量卻很少的一些元素稱微量元素。在組成生物體的大量元素中C、H、O、N、P、S等6種元素是組成原生質(zhì)的主要元素，大約占原生質(zhì)總量的97%。
2.組成生物體的化學元素的重要作用。
C是有機化合物的基本骨架，由C、O、H構成的糖類，脂類以及由C、H、O、N構成的蛋白質(zhì)和由C、H、O、N、P構成的核酸等是構成細胞和生物體的重要的物質(zhì)基礎。對于各種元素，不能用含量的多少來衡量其重要或不重要。微量元素B（硼）能促進花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長，F(xiàn)e是血紅蛋白的成分，Zn有助于人體細胞的分裂繁殖，促進生長發(fā)育、大腦發(fā)育和性成熟。I是合成甲狀腺素的元素。
3.生物界和非生物界的統(tǒng)一性和差異性。(本資料由北京安通學校提供)
組成生物體的元素，在無機自然界都可以找到，并普遍存在，沒有一種是生物特有的，可見，生物界與非生物界具有統(tǒng)一性。組成生物體的元素，通過定性定量化學分析發(fā)現(xiàn)，在生物體內(nèi)和在無機自然界的含量不成對應比例關系，差異很大，如:生物體C、H、O、N，無機自然界O、Si、Al、Fe，說明生物界和非生物界存在著本質(zhì)的區(qū)別，具有差異性。
4.2.2. 組成生物體的化合物
1.構成細胞化合物的種類和含量。
種類含量（鮮重）無機物水無機鹽占80%～90%占1%～1.5%有機物蛋白質(zhì)脂類 占7%～10%占1%～2%糖類核酸 占1%～1.5%
2.水是組成生物體的主要成分。
水在細胞里的存在形式有兩種:結合水（約占4.5%），不能自由流動，其中有一部分與離子結合而成為離子化水，大部分以親水膠體而存在于膠粒的間隙中。自由水（約占95.5%）以游離狀態(tài)存在，能自由流動。自由水和結合水是可以相互轉(zhuǎn)化的。結合水是細胞和生物體的結構組成成分;自由水是良好的溶劑，有利于生化反應，是運輸養(yǎng)料和廢物的介質(zhì)。
3.無機鹽的含量很少，但其種類甚多;大部分無機鹽在細胞中以離子狀態(tài)存在。多以陽離子存在，少以陰離子存在，少量的與其他化合物結合。溶解在細胞中的各種無機鹽具有一定的總濃度，如人體為0.9%，鳥為0.75%，蛙為0.65%，這對于維持細胞的滲透壓平衡，使細胞保持一定的形態(tài)具有重要作用，此外，無機鹽能夠維持細胞的電離平衡、酸堿平衡。各種無機鹽有多方面的重要作用。(本資料由北京安通學校提供)
4.糖類由C、H、O三種化學元素組成。
糖類的分子通式是Cn （H2 O）m 其中氫氧的比例通常和水一樣為2∶1，因此習慣上也把糖叫做碳水化合物，糖類是構成生物體的重要成分，也是細胞的主要能源物質(zhì)。糖類分為單糖、二糖和多糖。其中植物細胞中的儲能物質(zhì)是淀粉，動物細胞中的儲能物質(zhì)是多糖。
5.脂肪的主要元素是C、H、O三種。
1g脂肪徹底氧化分解釋放38.91kJ的能量，是同質(zhì)量葡萄糖和蛋白質(zhì)所釋放能量（17.15kJ）的兩倍多，因此，脂肪是細胞中的儲能物質(zhì)。磷脂是組成生物膜結構的大分子其組成成分為甘油、脂肪酸、含氮有機堿及磷酸，人體中有卵磷脂和腦磷脂之分。固醇類物質(zhì)對維持正常的新陳代謝和生殖過程起積極的調(diào)節(jié)作用。
6.蛋白質(zhì)主要由C、H、O、N四種元素組成。
蛋白質(zhì)的基本組成單位是氨基酸，組成蛋白質(zhì)的氨基酸大約有20種，各種氨基酸分子在結構上有共同的特點即每種氨基酸分子至少都含有一個氨基（—NH2 ）和一個羧基（—COOH），并且都有一個氨基和一個羧基連接在同一個碳原子上。蛋白質(zhì)是由許多個氨基酸分子互相連接而成的。20種氨基酸中，有8種是人體不能合成的，只能從食物中獲得，稱為必需氨基酸。蛋白質(zhì)的合成是在核糖體中進行的，受基因的控制。由于組成蛋白質(zhì)分子的氨基酸種類、數(shù)量、排列順序及空間結構的差別，形成蛋白質(zhì)的結構多樣，蛋白質(zhì)的功能多樣。(本資料由北京安通學校提供)
7.核酸是遺傳信息的載體。
核酸是一切生物的遺傳物質(zhì)，對于生物體的遺傳性、變異性、蛋白質(zhì)的生物合成具有極其重要的作用。核酸是由C、H、O、N、P等化學元素組成的另一種高分子化合物。其基本組成單位是核苷酸。構成核酸（DNA或RNA）的含氮堿基共有5種，由于五碳糖（核糖或脫氧核糖）不同，構成核酸的核苷酸共有8種。