《八上生物第一章思维导图》

一、 生物学的研究对象与范围

1.1 生物学的定义

• 核心概念：生物学是研究生命现象和生命活动规律的科学。它致力于探索生命的起源、进化、结构、功能、遗传、发育、分类以及生物与环境之间相互关系的复杂网络。
  • 研究范畴：涵盖从微观的分子、细胞层面，到宏观的个体、种群、群落、生态系统乃至生物圈的各个层次。

1.2 生物学的研究对象

• 主体：一切具有生命的物体，包括动物、植物、微生物（如细菌、真菌、病毒等，病毒结构特殊，介于生命与非生命之间，但与生命活动密切相关）。
  • 研究内容：
    • 生命现象：如生长、发育、繁殖、遗传、变异、新陈代谢、应激性、适应性等。
    • 生命过程：如光合作用、呼吸作用、物质运输、信息传递、能量流动等。
    • 生物多样性：物种的多样性、遗传的多样性、生态系统的多样性。
    • 生物与环境：生物如何适应环境，环境如何影响生物，以及生物对环境的改造作用。

1.3 生物学与其他科学的关系

• 交叉融合：生物学的发展离不开物理学、化学、数学、地理学、信息科学等基础学科的支持。例如，生物物理学研究生命过程中的物理原理，生物化学研究生命物质的化学组成和变化。
  • 应用广泛：生物学知识和技术广泛应用于农业（作物育种、病虫害防治）、工业（发酵工程、生物制药）、医学（疾病诊断与治疗、基因工程药物）、环境科学（污染监测与治理、生态恢复）等领域，与人类生产生活息息相关。

二、 生物的基本特征

2.1 生物体的共同特征

• 细胞构成：除病毒外，生物体都是由细胞构成的。细胞是生物体结构和功能的基本单位。单细胞生物本身就是一个细胞，多细胞生物由多个细胞构成，并分化形成不同的组织、器官和系统。
  • 新陈代谢：生物体能够不断地从外界获取物质和能量，并将其转化为自身所需的物质和能量，同时将体内产生的废物排出体外的过程。这是生命活动的基础，包括同化作用（合成自身物质，储存能量）和异化作用（分解自身物质，释放能量）。
  • 生长发育：生物体能够由小长大（生长，通常指细胞数量增多、体积增大和体重的增加），并经历一定的生命周期，发生一系列形态结构和生理功能上的变化（发育）。
  • 繁殖：生物体能够产生与自己相似的后代，以延续种族。繁殖是生命的基本特征之一，分为无性生殖和有性生殖。
  • 遗传与变异：生物体通过繁殖将自身的性状传递给后代（遗传），同时后代与亲代之间、后代个体之间又会存在差异（变异）。遗传保证了物种的相对稳定，变异为生物进化提供了原材料。
  • 应激性：生物体能对来自环境的各种刺激（如光、声、温度、化学物质等）作出一定的反应。这种反应有助于生物适应环境，维持生存。例如，植物的向光性、动物的趋利避害行为。
  • 适应与进化：生物体普遍具有与其生活环境相适应的形态结构、生理功能和行为方式（适应性）。适应是长期自然选择的结果，使得生物能够在特定环境中生存和繁衍。生物在遗传变异和环境因素的共同作用下，不断发生变化（进化）。

2.2 区分生物与非生物

• 依据：是否同时具备上述多个基本特征（尤其是新陈代谢、生长发育、繁殖、应激性等核心特征）。例如，机器人能运动、能对指令做出反应，但不能自主进行新陈代谢、生长和繁殖，因此不是生物。钟乳石能“长大”，但这是无机物的沉积，不具备生命的其他特征。

三、 细胞：生命活动的基本单位

3.1 细胞学说

• 创立者：主要由德国科学家施莱登和施旺提出。
  • 主要内容：
    1. 细胞是一个有机体，一切动植物都由细胞发育而来，并由细胞和细胞产物所构成。
    2. 细胞是一个相对独立的单位，既有它自己的生命，又对与其他细胞共同组成的整体的生命起作用。
    3. 新细胞可以从老细胞中产生（由德国科学家魏尔肖补充）。
  • 意义：揭示了生物体结构的统一性，是生物学发展史上的重要里程碑。

3.2 细胞的基本结构（以动植物细胞为例）

• 共同结构：
  • 细胞膜：位于细胞最外层（植物细胞在细胞壁内侧），非常薄。主要功能是保护细胞，并控制物质进出细胞（具有选择透过性）。
  • 细胞质：位于细胞膜以内、细胞核以外的物质。内有细胞质基质（进行许多化学反应的场所）和多种细胞器（如线粒体、叶绿体等，执行特定功能）。线粒体是进行呼吸作用、提供能量的主要场所。
  • 细胞核：通常位于细胞中央，是细胞生命活动的控制中心。内部含有遗传物质（主要是DNA），控制着细胞的代谢和遗传。
    • 植物细胞特有结构：
  • 细胞壁：位于细胞膜外侧，主要成分是纤维素和果胶。功能是支持和保护细胞。
  • 叶绿体：存在于植物绿色部分的细胞中（如叶肉细胞）。是进行光合作用的场所，能将光能转化为化学能储存在有机物中。
  • 液泡：通常较大，尤其在成熟植物细胞中。内含细胞液，溶解有多种物质（糖分、色素、盐类等）。具有维持细胞形态、储存物质、调节渗透压等功能。
    • 动物细胞与植物细胞的区别总结：动物细胞一般没有细胞壁、叶绿体和中央大液泡。

3.3 细胞的功能

• 细胞是生命活动的基本单位，绝大多数生命活动，如物质运输、能量转换、信息传递、遗传繁衍等，都在细胞内或以细胞为基础进行。细胞的结构与功能相适应。

四、 显微镜的使用

4.1 显微镜的结构

• 主要部件：
  • 光学部分：
    • 目镜：靠近眼睛的镜头，放大倍数刻在镜筒上端。
    • 物镜：靠近观察物体的镜头，安装在转换器上，放大倍数刻在镜身上。通常有低倍和高倍之分。
    • 反光镜：用于反射光线，有平面镜（光强时用）和凹面镜（光弱时用）之分。
    • 遮光器/光圈：位于载物台下方，上有大小不同的光圈，用于调节进入镜筒光线的强弱。
  • 机械部分：
    • 镜筒：连接目镜和物镜。
    • 镜臂：握镜的部位。
    • 载物台：放置玻片标本的平台，中央有通光孔，旁边有压片夹固定玻片。
    • 准焦螺旋：包括粗准焦螺旋（调节幅度大，用于快速升降镜筒，寻找物像）和细准焦螺旋（调节幅度小，用于精确对焦，使物像更清晰）。
    • 转换器：可旋转，用于更换不同倍数的物镜。
    • 镜柱：支持镜臂和载物台。
    • 镜座：稳定显微镜的基部。
    • 放大倍数计算：显微镜的总放大倍数 = 目镜放大倍数 × 物镜放大倍数。

4.2 显微镜的使用步骤

1. 取镜与安放：一手握镜臂，一手托镜座，轻放实验台上，略偏左。安装好目镜和物镜。
   2. 对光：
      • 转动转换器，使低倍物镜对准通光孔。
      • 转动遮光器，选择一个较大的光圈对准通光孔。
      • 左眼注视目镜，右眼睁开（便于绘图）。
      • 转动反光镜，调节光线，使视野变得均匀明亮。
   3. 放置玻片标本：将待观察的玻片标本放在载物台上，用压片夹压住。标本要正对通光孔中心。
   4. 观察：
      • 低倍镜观察：
      • 先转动粗准焦螺旋，使镜筒缓慢下降，眼睛从侧面注视物镜，直到物镜接近玻片标本（切勿碰撞）。
      • 左眼向目镜内观察，同时反方向（缓慢上升）转动粗准焦螺旋，直到看到物像。
      • 再稍稍转动细准焦螺旋，使看到的物像更加清晰。
      • 高倍镜观察：
      • 先在低倍镜下找到要观察的目标，将其移到视野中央（因为高倍镜视野范围变小，且物像移动方向与玻片移动方向相反）。
      • 转动转换器，换成高倍物镜。
      • 只能转动细准焦螺旋进行调焦，使物像清晰。（切记：使用高倍镜时不能转动粗准焦螺旋）。视野通常会变暗，可适当调节反光镜或光圈。
   5. 收镜：实验完毕，取下标本，用擦镜纸擦拭镜头，转动转换器将物镜偏离通光孔，将镜筒降至最低，整理好显微镜，放入镜箱。

4.3 注意事项

• 保持显微镜清洁干燥。
  • 拿取显微镜姿势要正确。
  • 调焦时先下降后上升，防止压碎标本或损坏镜头。
  • 高倍镜下严禁使用粗准焦螺旋。
  • 观察到的物像是倒像（上下颠倒，左右相反）。因此，移动玻片的方向与视野中物像移动的方向相反。若要将视野左上方的物像移到中央，应将玻片向左上方移动。

五、 生物体的结构层次

5.1 结构层次的概念

• 生物体由简单到复杂，表现出一定的结构层次。细胞是构成生物体的基本单位，通过分化形成组织，组织构成器官，器官组成系统（动物特有），最终构成完整的生物体。

5.2 植物体的结构层次

• 细胞 → 组织 → 器官 → 植物体
  • 细胞：基本单位。
  • 组织：由形态相似、结构和功能相同的细胞联合在一起形成。主要有：
    • 保护组织：覆盖在植物体表面，起保护作用（如表皮）。
    • 营养组织：含有叶绿体，能进行光合作用制造有机物；或储存营养物质（如叶肉、果肉）。
    • 输导组织：运输水分、无机盐和有机物（如导管、筛管）。
    • 分生组织：细胞保持分裂能力，使植物体生长（如根尖分生区、茎尖分生区）。
    • 机械组织：起支持作用。
  • 器官：由不同的组织按照一定的次序结合在一起构成的具有一定功能的结构。植物的六大器官：根、茎、叶（营养器官）；花、果实、种子（生殖器官）。
  • 植物体：由六大器官构成的完整个体。

5.3 动物体（以人为例）的结构层次

• 细胞 → 组织 → 器官 → 系统 → 动物体/人体
  • 细胞：基本单位。
  • 组织：由形态相似、结构和功能相同的细胞及细胞间质组成。主要有：
    • 上皮组织：覆盖体表、衬在腔道内壁，具有保护、分泌、吸收等功能。
    • 结缔组织：种类繁多，分布广泛，具有连接、支持、保护、营养等功能（如血液、骨、软骨、脂肪）。
    • 肌肉组织：主要由肌细胞构成，具有收缩和舒张功能（如骨骼肌、心肌、平滑肌）。
    • 神经组织：主要由神经细胞（神经元）构成，能感受刺激、产生并传导兴奋。
  • 器官：由多种不同的组织按照一定的次序构成，具有特定的功能（如心脏、胃、肝脏、大脑、皮肤）。
  • 系统：由能够共同完成一种或几种生理功能的多个器官，按照一定的次序组合在一起构成。人体八大系统：运动系统、消化系统、呼吸系统、循环系统、泌尿系统、神经系统、内分泌系统、生殖系统。
  • 动物体/人体：由八大系统协调配合构成的统一整体。

5.4 动植物体结构层次的比较

• 相同点：都是从细胞开始，经过组织、器官，构成个体。
  • 不同点：植物体没有系统这一结构层次，其器官直接构成植物体；而动物体具有系统这一结构层次，器官组成系统，再由系统构成动物体。这是动植物体结构层次的主要区别。

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