单细胞生物具有的生命特征范文第1篇

组成生物体的任何一种化合物都不能够单独地完成某一种生命活动，而只有按照一定的方式有机地组织起来，才能表现出细胞和生物体的生命现象。细胞就是这些物质最基本的结构形式。下面是为大家整理的高中生物备考知识归纳精选参考资料，提供参考，欢迎你的阅读。

高中生物备考知识归纳精选参考一

1.生物体具有共同的物质基础和结构基础。

2.从结构上说，除病毒以外，生物体都是由细胞构成的。细胞是生物体的结构和功能的基本单位。

3.新陈代谢是活细胞中全部的序的化学变化总称，是生物体进行一切生命活动的基础。

4.生物体具应激性，因而能适应周围环境。

5.生物体都有生长、发育和生殖的现象。

6.生物遗传和变异的特征，使各物种既能基本上保持稳定，又能不断地进化。

7.生物体都能适应一定的环境，也能影响环境。

知识点总结：生命的物质基础

8.组成生物体的化学元素，在无机自然界都可以找到，没有一种化学元素是生物界所特有的，这个事实说明生物界和非生物界具统一性。

9.组成生物体的化学元素，在生物体内和在无机自然界中的含量相差很大，这个事实说明生物界与非生物界还具有差异性。

10.各种生物体的一切生命活动，绝对不能离开水。

11.糖类是构成生物体的重要成分，是细胞的主要能源物质，是生物体进行生命活动的主要能源物质。

12.脂类包括脂肪、类脂和固醇等，这些物质普遍存在于生物体内。

13.蛋白质是细胞中重要的有机化合物，一切生命活动都离不开蛋白质。

14.核酸是一切生物的遗传物质，对于生物体的遗传变异和蛋白质的生物合成有极重要作用。

15.组成生物体的任何一种化合物都不能够单独地完成某一种生命活动，而只有按照一定的方式有机地组织起来，才能表现出细胞和生物体的生命现象。细胞就是这些物质最基本的结构形式。

16.活细胞中的各种代谢活动，都与细胞膜的结构和功能有密切关系。细胞膜具一定的流动性这一结构特点，具选择透过性这一功能特性。

17.细胞壁对植物细胞有支持和保护作用。

18.细胞质基质是活细胞进行新陈代谢的主要场所，为新陈代谢的进行，提供所需要的物质和一定的环境条件。

19.线粒体是活细胞进行有氧呼吸的主要场所。

20.叶绿体是绿色植物叶肉细胞中进行光合作用的细胞器。

21.内质网与蛋白质、脂类和糖类的合成有关，也是蛋白质等的运输通道。

22.核糖体是细胞内合成为蛋白质的场所。

23.细胞中的高尔基体与细胞分泌物的形成有关，主要是对蛋白质进行加工和转运;植物细胞分裂时，高尔基体与细胞壁的形成有关。

24.染色质和染色体是细胞中同一种物质在不同时期的两种形态。

25.细胞核是遗传物质储存和复制的场所，是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心。

26.构成细胞的各部分结构并不是彼此孤立的，而是互相紧密联系、协调一致的，一个细胞是一个有机的统一整体，细胞只有保持完整性，才能够正常地完成各项生命活动。

27.细胞以分裂是方式进行增殖，细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。

28.细胞有丝分裂的重要意义(特征)，是将亲代细胞的染色体经过复制以后，精确地平均分配到两个子细胞中去，因而在生物的亲代和子代间保持了遗传性状的稳定性，对生物的遗传具重要意义。

29.细胞分化是一种持久性的变化，它发生在生物体的整个生命进程中，但在胚胎时期达到最大限度。

30.高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力，也就是保持着细胞全能性。

31.新陈代谢是生物最基本的特征，是生物与非生物的最本质的区别。

32.酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物，其中绝大多数酶是蛋白质，少数酶是RNA.

33.酶的催化作用具有高效性和专一性;并且需要适宜的温度和pH值等条件。

34.ATP是新陈代谢所需能量的直接来源。

35.光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物，并且释放出氧的过程。光合作用释放的氧全部来自水。

36.渗透作用的产生必须具备两个条件：一是具有一层半透膜，二是这层半透膜两侧的溶液具有浓度差。

37.植物根的成熟区表皮细胞吸收矿质元素和渗透吸水是两个相对独立的过程。

38.糖类、脂类和蛋白质之间是可以转化的，并且是有条件的、互相制约着的。

39.高等多细胞动物的体细胞只有通过内环境，才能与外界环境进行物质交换。

40.正常机体在神经系统和体液的调节下，通过各个器官、系统的协调活动，共同维持内环境的相对稳定状态，叫稳态。稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。

41.对生物体来说，呼吸作用的生理意义表现在两个方面：一是为生物体的生命活动提供能量，二是为体内其它化合物的合成提供原料。

42.向光性实验发现：感受光刺激的部位在胚芽鞘尖端，而向光弯曲的部位在尖端下面的一段。

43.生长素对植物生长的影响往往具有两重性。这与生长素的浓度高低和植物器官的种类等有关。一般来说，低浓度促进生长，高浓度抑制生长。

44.在没有受粉的番茄(黄瓜、辣椒等)雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素溶液可获得无子果实。

45.植物的生长发育过程，不是受单一激素的调节，而是由多种激素相互协调、共同调节的。

46.下丘脑是机体调节内分泌活动的枢纽。

47.相关激素间具有协同作用和拮抗作用。

48.神经系统调节动物体各种活动的基本方式是反射。反射活动的结构基础是反射弧。

49.神经元受到刺激后能够产生兴奋并传导兴奋;兴奋在神经元与神经元之间是通过突触来传递的，神经元之间兴奋的传递只能是单方向的。

50.在中枢神经系统中，调节人和高等动物生理活动的高级中枢是大脑皮层。

51.动物建立后天性行为的主要方式是条件反射。

52.判断和推理是动物后天性行为发展的最高级形式，是大脑皮层的功能活动，也是通过学习获得的。

53.动物行为中，激素调节与神经调节是相互协调作用的，但神经调节仍处于主导的地位。

高中生物备考知识归纳精选参考二

1、消化酶、抗体等分泌蛋白合成需要四种细胞器：核糖体，内质网、高尔基体、线粒体。

2、细胞膜、核膜、细胞器膜共同构成细胞的生物膜系统，它们在结构和功能上紧密联系，协调。

维持细胞内环境相对稳定生物膜系统功能许多重要化学反应的位点把各种细胞器分开，提高生命活动效率

核膜：双层膜，其上有核孔，可供mRNA通过结构核仁

3、细胞核由DNA及蛋白质构成，与染色体是同种物质在不同时期的染色质两种状态容易被碱性染料染成深色

功能：是遗传信息库，是细胞代谢和遗传的控制中心

4、植物细胞内的液体环境，主要是指液泡中的细胞液

原生质层指细胞膜，液泡膜及两层膜之间的细胞质

植物细胞原生质层相当于一层半透膜;质壁分离中质指原生质层，壁为细胞壁

5、细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜

自由扩散：高浓度→低浓度，如H2O，O2，CO2，甘油，乙醇、苯

单细胞生物具有的生命特征范文第2篇

1. 下列发生了细胞分化且能体现体细胞全能性的生物学过程是（ ）

A. 玉米种子萌发长成新植株

B. 小鼠骨髓造血干细胞形成各种血细胞

C. 小麦花粉经离体培养发育成单倍体植株

D. 胡萝卜根韧皮部细胞经组织培养发育成愈伤组织

2. 下列有关干细胞的叙述，哪项不正确（ ）

A. 干细胞可以用来治疗21三体综合征

B. 干细胞可以分化成多种细胞

C. 胚胎和成体中都有干细胞的存在

D. 干细胞可以增生更多干细胞

3. 下列关于细胞分化的叙述错误的是（ ）

A. 细胞分化意味着不同细胞内合成了功能不同的特异性蛋白质

B. 细胞分化是动物和植物发育的基础且贯穿于其整个生命进程中

C. 细胞分化不一定会导致细胞全能性丧失

D. 具分裂能力的细胞一定会分化且分化程度越高分裂能力就越低

4. 关于细胞癌变、衰老的叙述，正确的是（ ）

A. 癌细胞的细胞膜上糖蛋白的含量比正常细胞多

B. 细胞的衰老不等同于机体的衰老

C. 衰老的细胞内，酶的活性降低，细胞核体积缩小

D. 癌细胞与正常细胞相比，遗传物质不一定发生改变

5. 下列哪项不是哺乳动物衰老的红细胞所具有的特征（ ）

A. 水分减少，细胞萎缩

B. 某些酶的活性降低

C. 细胞核体积增大

D. 细胞膜的通透改变

6. 下列关于细胞生理活动的叙述，正确的是（ ）

A. 细胞分化使各种细胞的遗传物质有所差异，导致细胞的形态和功能各不相同

B. 细胞的增殖、分化、坏死、凋亡在生物体的生命历程中都具有积极意义

C. 细胞分裂伴随个体发育的整个过程中，细胞分化仅发生于胚胎发育阶段

D. 细胞凋亡是受遗传物质控制的正常生理过程，溶酶体在细胞凋亡中起重要作用

7. 根据下图判断下列叙述不正确的是（ ）

A. ①②，①④的根本原因是基因的选择性表达

B. 抑制DNA复制可使①③停止

C. ②、④、⑤细胞中的DNA总含量相同，RNA种类、含量不同

D. ③⑤是以新陈代谢为基础，此时细胞的同化作用大于异化作用

8. 下列属于细胞分化、癌变和衰老的共同表现的是（ ）

A. 细胞的形态、结构和功能发生变化

B. 新陈代谢速度减慢

C. 遗传物质发生改变

D. 细胞膜的通透性改变

9. 下列关于细胞分化、衰老、癌变和凋亡的叙述，错误的是（ ）

A. 细胞凋亡时有些酶的活性会增强

B. 分化和癌变过程中均发生遗传物质的改变

C. 造血干细胞分化成白细胞的过程不可逆

D. 衰老细胞具有水分减少、代谢减慢等特征

10. 正常细胞转变为癌细胞的过程中，不发生改变的是（ ）

A. 细胞中的染色体数 B. 细胞的形态结构

C. 细胞中的遗传物质 D. 细胞的分裂能力

二、非选择题

11. 细胞分化是生物________的基础，个体各细胞遗传信息相同，但________、________、________却很大差异。分化程度高的植物细胞，细胞全能性 （高/低）。克隆羊体现了________的全能性。

12. 人类各种癌症中的关键基因之一是原癌基因，其突变后表达的产物是G蛋白。当细胞膜表面的酪氨酸激酶受体与生长因子结合后，G蛋白将信号经图中的过程①形成转录激活剂，激活剂激活、启动过程②③，形成大量物质D，导致细胞周期启动并过度分裂（图中字母表示物质，数字表示生理过程）。

（1）癌细胞的两个重要特点是 ________、________。

（2）过程②③合称为________。

（3）图中②过程中，主要需要 ________酶，其作用是________。

（4）根据图中的信息，从信息交流的角度提出一种抑制癌细胞产生的方法________。

13. 下图表示细胞内发生的一系列重大生命活动，据图回答：

（1）对于人体来说，在A、B、C、D四项生命活动中，有积极意义的是________。

（2）B过程表示一个细胞增殖的后代，在形态、结构和功能上发生________的过程。

（3）该生物为________生物，其中A过程的方式可能有________。

（4）在细胞有丝分裂末期染色体的动态变化是指________。在高度分化的生物体细胞中基因的表达特点是________。

（5）由于某种原因，正常细胞发生了D过程，细胞中的原癌基因发生的变化是________。某科研单位研制了一种新药，为了验证此药物对此类肿瘤有较好的疗效，将肿瘤细胞悬浮液分成等细胞数的A、B两组。A组加入3H标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸，B组应加入________。相同条件下培养一段时间后，洗去培养液，把两组细胞做相应的处理，分别检测两组细胞的放射性强度。如果出现的实验现象为________，则说明此药物的疗效好。

14. 下面为动物机体的细胞凋亡及清除示意图。

（1）①过程表明细胞凋亡是特异性的，体现了生物膜的________功能。

（2）细胞凋亡过程中有新蛋白质合成，根本原因是________________________________。

单细胞生物具有的生命特征范文第3篇

复杂系统具有多极结构。西蒙（H.A.Simon）基于自然（和人工）进化的变异-选择观，解释复杂系统的层级架构，即组成部分以自然的交互作用结合在一起，进而创造出各种集合。在这些集合中，稳定的集合“存活”了下来，而其他集合需要继续进化。稳定的集合形成了“自然选择的整体”，它们不把功能作为建筑模块，而是结合到高阶的集合中，然后再重复同样的过程，从而形成了分级结构的复杂性。西蒙用这个模型想表明，突现的多级系统比复杂性的两极系统的概率更大，即在两极系统中，所有组成部分必须“井井有条”，否则在自然变异机制增加缺失的组件之前，集合将变得不稳定。在多极系统中，只需要少数成份“井井有条”就能形成稳定的模块，这些模块的一部分再次递归组合，形成更高级的模块。很显然，井井有条的成份越小，随机组合的概率越大。然而，也有一些例外的情况，不分等级的复杂系统仍然可能。例如，大部分高分子化合物由简单、线性的多分子两极集合形成。自组织模型能解释这种非模块的、两极系统的突现，这样的过程通常有非线性、自催化机制的特征，不怎么稳定的集合增加了让其他成份加入集合的可能性，从而使其变得更加稳定。正反馈的过程不需要模块的中间层。突现的稳定结构就像“吸引子（attractor）”，能够影响相邻的结构，使它逐渐走向稳定的结构。显然，西蒙的分级模型和自组织的“非线性”模型，只能描述突现的部分特征。真实的复杂系统，同样有经过分级的多极层面，也有非线性的二级层面。然而，这样的系统中不只包括整体的层级或非线性的组织，还有子组织和子系统。理解这样的复杂性架构，需要说明在什么规则的作用下，新的系统结构从复杂性的层级中突现。

一、复杂性科学解释突现的变异-选择原则

描述生物进化的自然选择理论，可以简单地视作系统的进化。它探讨的是系统的变异和环境给系统的“选择压力”，即系统的结构只有适应环境才得以维持。进化系统类似于问题解决者，通过尝试（或变异）寻找问题的答案，只要系统的适应性不是最佳的，就需要解决问题。不稳定性越大，问题也越大，在获得新的平衡之前，系统将发生变异。在自然选择过程中，只能通过中间阶段解决问题。与问题求解相比，进化不是最终的解决方案，当系统的进化过程改变了环境，它就无法以最佳的方式适应环境，需要进行重新适应。在进化过程中，每个过程的目标都是另外过程的子目标，以此类推，子目标就成为进化过程的重要特征，相当于稳定的突现系统。另外，进化一般是并行或分布式的，这样的结构限定了系统与环境之间没有绝对的区分。由此产生的后果是，自然选择不再是环境的选择。要规避这个问题，可以考虑把以并行方式进化的整个系统，看作整体化的系统。在这种情况下，自然选择就是整体系统的变异产生的整体上稳定的配置。这样一来，就用内在的选择替换了外在的选择，即内在结构只要稳定就能维持系统，不需要考虑它对外在环境的适应性。虽然，实践中不存在绝对整体化的系统，每个实际的系统仍然包含内在选择与外在选择，但是我们可以通过更大的、更加整体化的系统，把外在选择还原为内在选择。适应性可以还原为一个子系统（初始系统）和另一个子系统（初始环境）之间的稳定关系。例如，影响植物自然选择的外因是维持生存的二氧化碳的数量。这个因素可以看作“边界条件”——对植物自组织过程的环境限定。从整体的视角来看，二氧化碳不是已知外在条件，而是其他系统（动物和细菌）适应环境的产物。这样的系统取决于其他的选择因素——植物产生的氧气。由此，这样的适应过程，可以视为整体化的生态通过内在的自组织，导致的对稳定循环的选择，即二氧化碳转化为氧气又产生二氧化碳。我们还可以用内在选择与外在选择解释变异。内在的变异是系统的内在部分变化的过程，如基因染色体中的突变。外在的变异是系统与环境之间关系的变化，如有性生殖中染色体的重组。总之，从外在视角观察的事物，也可以用内在视角来看，反之亦然。这种解释策略需要整合突现和自组织，强调自组织作为设计规则的作用。

二、人工生命解释突现的变异-稳定原则

1.自组织繁衍是人工生命的基本属性在第二次世界大战期间，罗伯特•奥本海默、恩里科•费米、汉斯•贝特、理查德•费曼、尤金•维格纳、冯•诺伊曼等科学家，在进行“曼哈顿计划”的过程中，开始探讨复杂性问题，使用计算机模拟复杂系统。冯•诺伊曼亲自设计出计算机解决实际问题，研究细胞自动机和自我繁衍（self-reproduce）的机器。虽然在20世纪50年代早期，他就提出了形式化细胞自动机的设想，但数学家斯塔尼斯拉夫•乌拉姆，最早开展了设计存储程序的计算机的相关实验，探索遵循递归规则、具有二维和三维几何特性的生长模式。因而，我们通常把乌拉姆看作人工生命研究的真正奠基者。复杂性是人工生命的核心概念。在乌拉姆的启发下，冯•诺伊曼设计出第一个细胞自动机模型。他主要研究人工生命的繁衍过程，寻找非平凡的（non-trivial）自我繁衍所需的充分的逻辑条件。在他所描述的机器人的运动模型中，在水中的机器人通过组合全部构件来摹仿自身的浮动。冯•诺伊曼成功地说明了繁衍的方式，却无法解释机器人运动的原因。于是，他放弃基因层面的模拟，而是采用乌拉姆的方法，只从中提取自我繁衍的逻辑形式，即首先把自我繁衍描述为逻辑序列，再用通用图林机进行自我繁衍的操作。冯•诺伊曼构想的二维的细胞自动机，带有29种可能的状态。当前的细胞与毗邻的4个正交的细胞之间的规则转换，产生出每个细胞的状态。根据这种情况，他提出了4条非平凡解的自我繁衍的原则：第一，系统的自我描述不涉及自身。这条原则避免了执行自我描述时，无限的“回归”。按照这条原则，自我描述可以是未解释的系统模型，也可以是对系统的编码。第二，系统只要有管理单元（supervisoryunit），就能执行任何计算。这条原则用于解释繁衍过程中，自我描述的两个方面。第三，系统只要有通用构造器（universalconstructor），就可以在细胞空间中构造已描述的对象。第四，通用构造器按照管理单元的指令，构造系统的新副本，自我繁衍包含系统的自我描述。[1]冯•诺伊曼用逻辑原则解释生命的主要特征，而阿瑟•勃克斯则对电子离散变量自动计算机EDVAC进行逻辑设计。冯•诺伊曼从自然的自我繁衍中提取逻辑形式，自然成为了人工生命研究的先驱者。在20世纪70年代，约翰•康维基于细胞自动机改造乌拉姆和冯•诺伊曼的方法，设计出“生命游戏”，说明复杂世界如何从简单规则中突现。在他看来，当前的细胞和相邻的8个细胞使用两种规则，是产生细胞状态的原因。生命的规则很简单。只要“活”细胞的数目为3，当前的细胞在下代细胞中“存活”；而“活”细胞的数目为0、1、4、5、6、7、8中的任意一个，当的前细胞就无法在下代细胞中存活。1965年，勃克斯的学生埃德加•科德简化了冯•诺伊曼的细胞模型。1984年，勃克斯的另一个学生克里斯多夫•兰顿，在科德的“周期性发射器”（periodicemitter）基础上设计自我繁衍模式，证明了通用的构造能力不是自我繁衍的必要条件。他的自动机只有8种细胞状态，这些细胞是细胞空间中繁衍的复制数据，也是依据转换规则进行操作的指令。初始结构只需要151个时间步长就能成功地繁衍自身。另外，每个“回路”都以类似的方式繁衍自身，扩展“回路”的集群。这个实验表明，细胞的动态过程的成分依据基因特征编码，而动态过程是“计算”发展过程中遗传表达的原因。从复杂系统科学的视角看，使用计算机模拟复杂系统，研究细胞自动机和自我繁衍的机器，实际上是一种人工生命的自组织繁衍研究，从这个意义上看，自组织繁衍是人工生命的基本属性。

2.人工生命是突现的科学传统科学的基础是还原论的分析方法，按照这种方法，系统是由简单部分组成的结构，任何事物都可以分解为更小的部分。但是，这种方法无法解释复杂系统，由于复杂系统具有突现属性，一旦分解系统就会丧失突现属性。突现现象在科学中随处可见，在宽泛的意义上，任何系统都有突现属性。解释这些科学现象需要新的研究框架，综合方法恰好可以作为分解方法的补充。人工生命的综合方法包含两个方面：（1）提取生物体的逻辑规则；（2）用计算机实现这些规则。经过这两个阶段，就可以得到有类生命属性的人工系统模型。这种研究方法有两个基本的假设（：1）把生命看作物质的组织属性。或者说，生命是形式属性，而不是物质本身；（2）复杂的属性从简单过程的交互作用中突现。从形式上可以将人工生命划分为平凡的（trivial）与非平凡的（non-trivial）两种系统。[2]具体来说，第一种系统包含所有人工模拟的生物体；第二种系统包括数学模型、概念模型和物理模型。第二种系统还可以进一步分为三种类型：（1）用生物化学合成技术获取物质系统的类生命特征；（2）是一种研究机器人的新方法；（3）虚拟的生命，即有突现属性的计算机程序。这些形式的可能性取决于解决弱人工生命-强人工生命，或者说生命-身体的类比问题。[3]功能论者从人工生命的角度看自然生命。在解释心理时，通常不考虑思维系统的物理细节，把生命属性看作多重实现。然而，多重实现也有缺陷，只要减少实现的数量，功能论就会导向同一论；而生命的概念过于抽象，也会导致二元论或活力论。最好的方法是采用适度的功能主义。从方法论上来看，这些研究主要涉及这些方面[4]：（1）细胞自动机。主要研究复杂性的建模问题。细胞自动机实质上是一些具有离散状态的细胞。细胞状态根据转换规则，经过离散时间产生变化。转换规则把当前的细胞状态与最亲近的细胞状态结合起来。多数情况下，所有的细胞使用平行和同步的迭代算法（iterationalgorithm），或使用随机和非同步的迭代算法同时更新。自我繁衍是细胞自动机最重要的研究问题，涉及冯•诺依曼、兰顿和沃尔弗拉姆（S.Wolfram）的研究。（2）人工胚胎学。主要研究生命系统从单细胞发展为完整组织的能力。这项研究的基础是分形几何，通过这个工具说明复杂的类生命形式如何从简单的递归过程中突现，典型的研究有林登麦伊尔（A.Lindenmayer）与普鲁辛凯维奇（P.Prusinkiewicz）的L系统、道金斯（R.Dawkins）的生物形态。（3）进化计算。主要研究自然选择的进化规则的计算问题。这项研究中应用的主要是霍兰德（J.Holland）的遗传算法。遗传算法用于解释，如何从母体（parentpopulation）中生成适应环境的变体。通过使用遗传算子生成变体，能够解释遗传表型的基因特征的突变与互换。如果按照基因分类器（GeneticClassifiers）使用遗传算法，还可以解决机器学习的问题。另外，使用遗传编程，还可以解释自我完善的计算机程序如何突现，即依据自然选择编写计算机程序。（4）自催化网络。主要研究生命的可能起源与原始生命的进化模型。在这个网络中，节点被看作特定的RNA序列，把弧定位为催化的交互作用。相关的研究有超循环理论。（5）计算的生命。主要研究计算机程序的设计。这项研究只展现类生命的行为，不模拟已有的生物有机体。尽管计算机的处理方式与自然生命的不同，它也有繁衍、与环境交互作用及进化的能力。如，Tierra程序以及计算机病毒。（6）集体智能。主要研究分布式人工智能和多主体系统。这项研究并不遵循自下而上的方式。典型的研究涉及蜂群网络、蚁群算法以及进化神经网络的实现。（7）进化的机器人。主要研究自主机器人的设计。例如，用有反应能力的分层体系结构设计机器昆虫、小规模的机器人群体的集体行为、使用进化规则分析机器人的控制结构。（8）可发展的硬件设备。主要研究硬件进化的实现。这项研究涉及硬件的自我修复和自我繁衍、新传感器的设计等。由于硅元素缺少某些用于进化的基本特征，要获得自适应性，只有采用类似于FPGA（Field-ProgrammableGateArray）的技术，或是采用遗传编程的方法。（9）纳米技术。主要研究自然生命或新有机体相关的合成过程。费曼（R.Feynman）开创了这项研究，他在1959年主张在分子层面微缩和扩展工业制造能力，以此创造人工生命。（10）生物化学合成技术。主要研究RNA繁殖的体外实验、原始人工生命形式、RNA链的合成和进化、自催化的反应以及渗透性的生长等。[5]这些研究都强调“突现”这个核心概念，即整体性的行为和结构通过各个组成部分的交互作用产生，但不作为组成部分的行为和组织的原因。在这个意义上，人工生命就是突现的科学。

3.从“变异-选择原则”走向“变异-稳定原则”“我们可以用不同的尺度观察系统，这些尺度就像是抽象的层级，只要知道系统的某个层次，就可以把系统想象为某个结构网络，进而推导出下级层次。比较这两个层次，低级层次的结构众多，但类型很少，而高级层次的结构较复杂，类型也很多。所有的层次组合在一起构成了一个复杂性的层级。在这个抽象的模型中，可以把系统的结构理解为粒子、分子、生物体、信息、符号等。同一层次上的结构，通过与其它结构的连接获得自己的属性，它们之间的动态交互作用产生了新的动态结构。这些新结构，再以同样的方式获得新属性。由此，我们可以在一个虚构的附属层次上定义突现属性，这样一来，就可以把这些属性还原为系统结构的局部组合，进而用更形式化的方式定义它。我们还可以用这样的模型描述比较大的系统，如宇宙。”[6]把夸克、粒子、原子、分子、生物大分子、细胞、生物体看作不同层次中的元素，某个层次中的元素都可以通过组合构成上级层次中的新元素。这里面也有特殊的情况，如氦原子非常稳定，它没有与其它原子的“链接”，而碳原子却有四种“链接”。由于碳有较强的交互能力，它是每个大分子结构都不可或缺的元素，并成为生命的物质基础。既然如此，在什么规则的作用下，新的系统结构从复杂性的层级中突现？“这样的规则包含变异和稳定的系统过程。这些过程在所有层次上并行发生。在任何层次上，结构单元都有许多不同的配置。在产生热力学变动的时候，确定的描述开始远离平衡的过程。这些变动致使结构单元的配置发生随机变异，而变异形成了许多瞬态的结构，它们与更高的组织层次相关联。某些瞬态的结构之所以稳定，是因为它们适应了环境，并且它们的结构属性就包含在稳定的过程中。这些新结构形成了新的复杂性层次。”[6]稳定的过程演变为四类相变的行为：一是固定和同质的状态；二是简单的周期结构；三是无序的周期结构；四是复杂结构。[7]兰顿认为像生命系统这样的复杂结构，应该维持在有序与无序的相变“临界点”上，避免任何一种最终结果。

稳定过程的基础是生物细胞的自组织，如自创生（autopoiesis）。在自创生的基础之上，我们能以组织导向（organization-oriented）定义极小生命。在这种情况中，达尔文的“自然选择”的变异-选择原则，只是变异-稳定原则的特例。这两个原则之间有两个重要的差异（：1）稳定过程不是优化方案。自然选择优化了生物的适应功能，使其在竞争资源中占据优势，但结构稳定的过程，从整体上满足环境的约束条件。例如，瓦雷拉等人提出的自然漂变命题（naturaldriftproposition）就是一个满足过程，而不是优化过程。（2）所有层次在分级模型中交织在一起。环境由所有层次的所有结构组成。从局部到整体，再到局部的内在层次，这样的反馈回路对生命至关重要。

三、汇聚技术的启示：弱化自组织的作用

人工生命系统展示了生命开放式进化的发展方式，但Tierra世界中的数字进化却不是开放式的，因为Tierra生物的复杂性低，进化的变化不多。对此，汤姆•雷（T.S.Ray）试图扩大Tierra的环境来增加异质性。他发现Tierra生物通过互联网，从一台计算机迁移到另一台计算机上，寻找未使用的资源及局部的生态位，从而进化为新细胞。在执行复杂的环境计算时，改良Tierra将增加预期的遗传复杂性。然而，对于原始版本的Tierra来说，这样的进化是有限的。按照希利斯（W.D.Hillis）的观点，协同进化能推动进化性进步。协同进化的“演化军备竞赛”通过改变环境来推动进化。即使这样，原始的Tierra与改良的Tierra都需要协同进化。发展开放式进化，需要对人工和自然的进化系统作定量比较。从贝多（M.A.Bedau）和帕卡德（N.H.Packard）的数据来看，存在不同性质的进化动态，未知的人工系统生成了生物圈所展现的进化动态。

总之，生命的进化不断地创造出新的环境，而这些环境又赋予生命新的适应性。然而，目前用变异-稳定原则解释复杂系统进化机制仍有局限。汇聚技术的出现为我们提供了新的视角，即把自组织看作是一个建构的过程。按照迪皮伊（J.P.Dupuy）的观点，认知科学引导汇聚技术定位失控的程序。[8]自组织作为自发过程，也涉及控制问题。虽然自我复制的机器不会有真正的危险，但自组织是一个建构的过程。长期以来，自组织只是委托（delegation）人工任务的一个步骤，但在授权机器的逻辑运算之后，应该授权机器的自我建构。实现这个目标有三种自组织的策略：（1）混合化（Hybridization）的策略，即使用生命系统的建筑模块（buildingblocks）制造设备和机器。（2）仿生（Biomimetics）的策略，即赋予人造物模仿的性能。（3）整合（Integration）的策略，这个策略是对前面两种策略的综合。这三个策略假设人造物与自然系统有某些相同的特征，可以用机器隐喻描述生命系统。但是这样的隐喻操作有两种不同的方式：（1）使用技术词汇表，把生物体描述为机器；（2）把设备和机器描述为有机物。在20世纪70年代，法国哲学家康吉兰（G.Canguilhem）就发现，生物与机器的类比总是用技术术语描述生物体。[9]现在的问题是，机器能否像人类那样进入生活世界？第一种策略：机器的自组织以生物进化的选择方式使用结构和设备，反过来可以把生物细胞视为分子机器（Molecularmachine），如分子生物学家把DNA、RNA、酶、蛋白质描述为纳米机器，材料化学家建设分子发动机和分子转子。生命系统也被看作分子的制成品。我们期望通过模仿自然，设计出维持生命的高性能结构，但是成功的概率很低，更可行的方式是设计自然提供的建筑模块——蛋白质、细菌、微胶粒（micelles）或胶质。合成生物学通过应用工程学的方法，发展出混合的对称策略：把生物过程分解为它的元素，基因片段被当作操作单元，把这些元素装配为模块。

单细胞生物具有的生命特征范文第4篇

【关键词】中医；生物学；生物技术；研究

        随着tcm的不断创新，用现代中医生物学的研究手段，完善tcm的基础理论是必经之路。

        1生命之书

        1960年首次被破译遗传密码，分子生物学家对复杂的细胞分子进行了分类。人类基因从远古到现代以密码的形式表达出来，展现在科学家面前。常有一种误解基因代表每个特性，这种误解并没有因基因测序而被消除，并被加强了这是因为单基因病被讨论[1]，事实上许多遗传性疾病是由多个基因以某种未知方式相互作用的结果。人类基因组的解译，象征着思想变革的始点走向未来。

        2生物学革命

        细胞生物学革命并不是基因组的解译，而是基因行为方式和序列间相互作用的发现，但必须通过实验才能得到体现, 即阅读细胞故事要归功于生物学-dna芯片[2]。它能同时观测许多基因行为的是基因组测序。即一个细胞随时有数千个基因开启，它不仅开启一个或两个基因来完成任务，并在任务完成后再将它们关闭，但其理论的构建并不是轻易获得的。分子和细胞生物学[8]，简洁一流的理论很少见，蛋白质a开启了蛋白质b，然后激活蛋白质c，如果大家能理解将对研究很有帮助。生物学家并引入了物理学概念，寻找简洁一流理论，但是并不表明研究的系统是简洁的。物理学家设计的理论用于解释大量分子行为，如氧的弥散在介质的作用下，个体特性会淹没在团体行为的模式下。基因和蛋白质更具挑战性，因为它们不移动，不随机相互作用，但能选择性的参与某一功能性活动。化学提供了另一组工具，一些非生命系统中的化学过程与生物化学过程一样复杂混乱，但并不妨碍被计算机模型所获取，其结论是使复杂的模型简单化，原因是一些成分可以被忽略。

        3计算机模拟艺术

        它不仅分析数据也是一种重要工具。物理学家把其艺术带入到了精密状态，天体物理学家能模拟整个星系世界，生物学家就能模拟细胞的微观世界。计算机模拟复杂的真实细胞，预测基因活性与细胞功能变化的基因组，并建立了数据库。研究细胞中多种过程的比较模型，许多蛋白质能同时催化大范围化学反应，不同反应的相对重要性会因基因被激活而产生某种蛋白而再次关闭，来模拟整个细胞行为。工程学认为一个细胞事件不会简单的导致某一事件发生，有时一个过程会影响某个过程发生，用工程学术语描述就是反馈。即角加速时人体向一侧倾倒，此时膜半规管内淋巴液向相反方向流动刺壶腹嵴产生神经冲动，传至平衡中枢维持人体平衡，这就是人体位置与平衡中枢间的反馈，这种自我调节在工程学中十分常见。即可用“控制论”和“系统论”来描述它，生物学家已应用在细胞中。描述生物学功能包含扩大、改编、加强、绝缘、纠错和一致性检测等概念。描述新的生物学语言将来源于综合科学，即计算机科学或生物工程学等学科[3、4]。

        4网络生物学

        世界范围互联网中的信息总是最新的，那里有通信、高速公路、铁路、航运等，为网路提供能量、电流、水、物质、友谊等，细胞网络它们是如此相似。细胞中每一类分子都视为网络的组成部分，任何两个分子之间均有联系，共同参与生物化学反应，结论就是细胞网络与许多社会网络一样，有着相同的连通结构。这样的共性对于定义基因间的相互作用很有帮助，但并不是所有网络都相同[5、6]，有时几个连接破坏而迅速瓦解，有时即便有许多连接被破坏，任何两个节点间仍可保持通畅，细胞网络也是如此。理解了生物学网络的特点，为组建细胞自身系统对其研究奠定了基础。 

        5生物学模块

        基因通常结队工作当细胞分解糖产生能量，激活一组基因来产生各自所需要的酶[7]。理论生物学家提示如果能够找出这类“联合作业”，并将其视为独立分子来理解细胞的复杂活动。即一部分制造蛋白质，一部分复制细胞分裂的dna，其他部分对特殊的酶做出响应等等。但这些分子不是基因简单的组合,它们包括了蛋白质，rna小信号分子和富含能量的分子，即酶等共同执行其功能, 蛋白质组学显示了它的特殊贡献。即细胞分裂模块包裹在膜内，如线粒体是能量的“工厂”。就像组建大楼一样，模块之间通过一类或几类介质分子相互联系，各部门备有“办公室备忘录”这就解决了每个突发件事的需要。可想象设计一种更精密的特定模块，其小部分分子间相互作用的模块延伸到整个细胞。模块的功能来自其他模块一部分输入，并产生输出影响其他模块。 

其集体行为的概念类似于生物物理学概念，能表现模块的特性。即模块大部分功能特征，来自于潜在成分的特征与它们之间相互作用集合的特征。这对于生物学家来说是陌生的，但将来会习惯这样的描述。

       6tcm生物学

        tcm生物学家用生物学微观实验手段，即分子与细胞生物学、网络工程、生物学工程、生物物理学等[8-11]，模拟与解释tcm的基本理论。需要生物工程、网络工程与程序工程等共同参与形成综合性科学。tcm把“天体”对生物体的影响都考虑进去了，在疾病诊治基本原则的基础上还考虑了季节变化。即冬天益气活血，温肾助阳；春天滋阴润肺，滋肾柔肝；夏天养心安神，清热解毒；秋天健脾温肾，滋阴补血。tcm早已认识到天体变化对人体的影响，并应用在临床实践中。至于经络到底是什么还没有谁在人体内剖析出来，但临床工作中银针证实了它的存在，并以唯物主义的客观事实传承下来，如何完善它是今后研究的方向。

        7tcm诊疗技术

        tcm的基础理论与临床诊疗技术是根本，特别是中草药、民间医学很多精髓尚未开发。如西医治疗感冒居高不下的体温(40℃)什么手段都用上了，tcm一付汤药就能控制体温即治愈。肿瘤压迫所致的面神经麻痹，tcm不用开刀减压针灸就能矫正，这说出来好象不可思议但tcm做到了，tcm就是这么神气有待进一步挖掘。tcm不仅应懂得自身的基础理论，并从生物学角度解释出来，让世人相信tcm接受tcm，让tcm走向世界。

参考文献

[1]clower cv, chatterjee d, wang z, et al. the alternative splicing repressors hnrnp a1/a2 and ptb influence pyruvate kinase isoform expression and cell metabolism[j]. proc natl acad sci u s a. 2010,107(5):1894-1899

[2]ohler u, wassarman da. promoting developmental transcription[j]. development. 2010,137 (1):15-26

[3]liu l, wu y, lonardi s, jiang t. efficient genome-wide tagsnp selection across populations via the linkage disequilibrium criterion[j]. j comput biol, 2010, 17(1):21-37

[4]shimansky yp. biologically plausible learning in neural networks: a lesson from bacterial chemotaxis[j]. biol cybern. 2009,101(5-6):379-385

[5]tombran-tink j. pedf in angiogenic eye diseases[j]. curr mol med. 2010,10 (3):267-278

[6]hosking b, makinen t. lymphatic vasculature: a molecular perspective[j]. bioessays. 2007,29 (12):1192-1202

[7]samaga r, von kamp a, klamt s. computing combinatorial intervention strategies and failure modes in signaling networks[j]. j comput biol, 2010, 17(1):39-53

[8]milo r, jorgensen p, moran u, et al. bionumbers——the database of key numbers in molecular and cell biology. nucleic acids res. 2010, 38(database issue):d750-753

[9]brinda kv, vishveshwara s, vishveshwara s. random network behaviour of protein structures[j]. mol biosyst. 2010, 6(2):391-398

单细胞生物具有的生命特征范文第5篇

补体成分激活后产生的裂解片段，能与免疫细胞表面的特异性受体结合。这对于补体发挥其生物学活性具有重要意义。

补体受体(complementruceptor’cr)曾按其所结合配体而命名为c3b受体、c3d受体等；但经详细研究后发现，补体受体并非仅与c3裂解产物反应，因而按其发现先后依次命名为cr1（cd35），cr2（cd21），cr3（cd11b/cd18）’cr4(gp150’90:cd11c/cd18)。其主要特征列于表3-5。此外，尚有其他补体成分的受体，如ciq受体、c3a受体、c5a受体等。因对其了解不够清楚，不拟介绍。表3-5 补体受体的特征（略）

一、cr1（cd35）

cr1作为免疫粘附(immune adherent’ia)受体而引起免疫粘附现象早已熟知。此受体也称为c3b受体或c3b/c4b受体。据报道，红细胞上的cr1数约为50～1400个/细胞，其数目显著少于b细胞和吞噬细胞，但体内90%的cr1却存于红细胞上。

提纯的cr1为分子量约200kd的糖蛋白，但后来发现它有4种分子量不同的同种异型。最近，wong等（1986）已经阐明，分子量的差异是由于基因不同所致。

cr1的免疫功能可能有以下几方面：①中性粒细胞和单核-巨噬细胞上的cr1，可与结合在细菌或病毒上的c3b结合，促进吞噬细胞的吞噬作用；②促进两条激活途径中的c3转化酶（c42），c3bbb）的激活；③作为i因子的辅助因子，促使c3b和c4b灭活；④红细胞上的cr1可与被调理（结合有c3b）的细胞、病毒或免疫复合物等结合，以便运送到肝、脾进行处理，sle病人免疫复合物量明显增多，其红细胞膜上的cr1在体内有运送免疫复合物的作用；⑤b淋巴细胞膜上的cr1与cr2协同作用下，可促使b细胞活化。

二、cr2（cd21）

cr2旧称c3d受体，已经证明，它是b细胞上的eb病毒受体。cr2配体按其亲和性的高低程度依次为c3dg、c3d、ic3b。c3b亲和性虽低，但亦可与其反应。

cr2的免疫功能尚未阐明清楚，但实验表明，当加入cr2配体时可使b细胞活化。据此推想，在抗体的二次应答中它也许会想某种作用，即借结合在抗原复合物上的c3裂解产物，引起针对该抗原的二次抗体应答。

三、cr3（cd11b/cd18）

cr3亦称为ic3b受体，cr3的配体是ic3b’但cr1、cr2、也和ic3b反应。cr3与配体结合时尚需有二价离子存在，为其特点。

cr3是由分子量165kd的α链（cd11b）和95kd的β链(cd18)非共价结合的糖蛋白’识别此分子的单克隆抗体有mac-1和mo-1等。cr3与cr4（cd11c/cd18）有共同的β链，因此其功能也多有相似之处，白细胞粘附缺陷病（leucocyteadhesion deficiency）病人缺乏这种共同的β链。病人的中性粒细胞虽正常，但不能停留在感染的部位，因此病人易反复遭受感染。这表明cr3和cr4均与吞噬功能密切相关。