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菜單
生物科學發現史
一、細胞學說的建立過程
1．施萊登和施旺：提出細胞學說，揭示了細胞的統一性和生物體結構的統一性。
2．羅伯特·虎克：細胞的發現者和命名者。
3．列文虎克：用自制顯微鏡看到了活細胞。
4．魏爾肖：總結出細胞通過分裂產生新細胞。
二、對生物膜的探索歷程中的科學家及其做出的貢獻
1．19世紀末，歐文頓發現可以溶于脂質的物質更容易通過細胞膜進入細胞，提出膜是由脂質組成的。
2．20世紀初，科學家將膜從哺乳動物的紅細胞中分離出來，證明了膜的主要成分是脂質和蛋白質。
3．1925年，兩位荷蘭科學家戈特和格倫德爾用丙酮從人的紅細胞中提取脂質，在空氣—水界面上鋪展成單分子層，測得單分子層的面積恰為紅細胞表面積的2倍，提出假說，細胞膜中的磷脂是雙層的
4．1959年，羅伯特森在電鏡下看到了細胞膜清晰的暗—亮—暗的三層結構，提出：所有的生物膜都由蛋白質—脂質—蛋白質三層結構構成，他把生物膜描述為靜態的統一結構。
5．1970年，科學家分別用綠色和紅色的熒光染料標記小鼠和人兩種細胞表面的蛋白質分子，并將兩細胞融合，發現兩種顏色的熒光均勻分布，這一實驗以及相關的其他實驗證據表明細胞膜具有流動性
6．1972年，桑格和尼克森提出了細胞膜的流動鑲嵌模型。
三、關于酶本質的探索
1．斯帕蘭札尼：證明了鷹的胃部除了物理消化還有化學消化。
2．巴斯德：釀酒中的發酵是由于酵母細胞的存在，沒有活細胞的參與，糖類是不可能變成酒精的。
3．李比希：引起發酵的是酵母細胞中的某些物質，但這些物質只有在酵母細胞死亡并裂解后才能發揮作用。
4．畢希納：他把酵母細胞放在石英砂中研磨，得到不含酵母細胞的提取液，這些汁液可以將葡萄糖釀成酒，他將酵母細胞中引起發酵的物質稱為釀酶。
5．薩姆納：用丙酮做溶劑在刀豆種子中提取出了脲酶的結晶，然后用多種方法證明脲酶是蛋白質。
6．切赫和奧特曼：發現少數RNA也具有生物催化功能。
四、光合作用探索歷程中的科學家及其貢獻
1771年普利斯特利
發現植物能更新空氣
1779年英格豪斯
重復前者實驗發現只有陽光下綠色植物才能更新空氣
梅耶提出能量轉化和守恒定律
1864年薩克斯
植物可以吸收陽光將能量轉化為化學能儲存起來
1881年恩格爾曼
極細光束照射水綿：需氧細菌只集中分布在葉綠體被光束照射到的部位；
完全曝光：需氧細菌分布在葉綠體所有受光的部位。葉綠體能吸收光能用于光合作用放氧。結合其他證據得出葉綠體是光合作用的場所。
用透過三棱鏡的光照射水綿：大量的需氧細菌聚集在紅光和藍紫光區域。
1937年希爾
用離體葉綠體做實驗使研究水平從細胞水平進入到細胞器水平。他將離體的葉綠體加到電子受體的水溶液中，在無CO2的條件下，給予光照發現有氧氣放出。
1941年魯賓、卡門
用同位素示蹤的方法，研究了光合作用中氧氣的來源，H218O＋CO2―→植物―→18O2，H2O＋C18O2―→植物―→O2，得出光合作用釋放的氧全部來自水
1954年阿爾農
在光照下，葉綠體可合成ATP，這一過程總是與水的光解相伴隨
1957年卡爾文
放射性同位素標記法，用14C標記CO2發現卡爾文循環
五、植物細胞的全能性
1958年斯圖爾德：對胡蘿卜韌皮部細胞加入植物激素、無機鹽和糖類等進行植物組織培養，形成新植株，證實了高度分化的植物細胞仍然具有發育成完整植株的能力，這就是細胞的全能性。蘇教書必修一P125
六、遺傳定律的發現
1．孟德爾：利用假說—演繹法得出了基因的分離定律和自由組合定律。
2．約翰遜：給孟德爾的“遺傳因子”起了一個新名字叫做“基因”，并提出了表現型和基因型的概念。
3．魏斯曼：預言精子和卵細胞成熟過程中存在染色體數目減半的過程。后來其他科學家在顯微鏡下觀察到減數分裂過程。
4.薩頓：發現孟德爾假設的遺傳因子的分離與減數分裂過程中同源染色體的分離非常相似，提出基因在染色體上的假說。（歸納法）
5．摩爾根：利用假說—演繹法證明了基因在染色體上。說明基因在染色體上呈線性排列。發現連鎖互換定律。
6.現代分子生物學技術能用特定的分子與染色體上的某一個基因結合，這個分子又能被帶有標記的物質識別，通過熒光顯示將基因定位在染色體上
7.化學家道爾頓第一個發現了色盲癥，也是第一個被發現的患者。
七、遺傳物質的發現歷程
1．1928年，格里菲思：利用肺炎雙球菌的體內轉化實驗得出細菌中存在某種“轉化因子”
2．1944年，艾弗里及其同事：利用肺炎雙球菌的體外轉化實驗：證明了DNA是遺傳物質，也能證明蛋白質等不是遺傳物質。（減法原理）
3．1952年，赫爾希和蔡斯：利用同位素標記法進行噬菌體侵染細菌的實驗：用放射性同位素32P和35S分別標記T2噬菌體的DNA和蛋白質。證明了DNA是遺傳物質，但不能說明蛋白質不是遺傳物質
4．后來的研究證明：從煙草花葉病毒中提取出來的RNA能使煙草感染病毒，因此還有少數病毒的遺傳物質是RNA。
5．因為絕大多數生物的遺傳物質是DNA，所以DNA是主要的遺傳物質。
八、DNA雙螺旋結構模型的構建及DNA的復制
1．1951年，威爾金斯和富蘭克林：展示了一張DNA的X射線衍射圖譜。
2．1952年，查哥夫：腺嘌呤(A)的量總是等于胸腺嘧啶(T)的量；鳥嘌呤(G)的量總是等于胞嘧啶(C)的量。
3．1953年，沃森和克里克：1953年提出了DNA分子的雙螺旋結構模型。1962年提出DNA半保留復制的假說。
4．1958年，梅塞爾森和斯塔爾以大腸桿菌為實驗材料，利用同位素示蹤技術，將15N標記的大腸桿菌轉移到14N的培養液中，提取DNA進行密度梯度離心*（氯化銫），記錄離心后試管中DNA的位置。證實了DNA的確是以半保留方式復制的。
九、中心法則的提出與發展
1．1957年，克里克：提出中心法則：遺傳信息可以從DNA流向DNA，即DNA的自我復制；也可以從DNA流向RNA，進而流向蛋白質，即遺傳信息的轉錄和翻譯。
科學家發現少數生物（如一些RNA病毒）的遺傳信息可以從RNA流向RNA以及從RNA流向DNA。
2.尼倫伯格和馬太采用了蛋白質的體外合成技術破譯了第一個遺傳密碼。他們在每個試管中分別加入一種氨基酸，再加入除去了DNA和mRNA的細胞提取液（包含核糖體以及其他蛋白質合成所需元件），以及人工合成的RNA多聚尿嘧啶核苷酸，結果加入苯丙氨酸的試管中出現了多聚苯丙氨酸的肽鏈。實驗結論，與苯丙氨酸對應的密碼子應該是UUU。
3.現在已知道，蛋白質翻譯時需要核糖體首先識別mRNA的起始密碼才可進行隨后的翻譯，但多聚U不具備這種特征，因此應無法完成翻譯，這個事實尼倫伯格在當時并不知情。但巧合的是，尼倫伯格和馬特伊應用的無細胞蛋白質合成體系中加入了正常數量兩倍的鎂離子，后來發現正是這個失誤彌補了翻譯時核糖體對起始密碼的需求，從而使多聚U也可完成翻譯、生成多聚苯丙氨酸。
十、現代生物進化理論的形成
1.拉馬克進化學說：徹底否定了物種不變論，所有的生物都是由更古老的生物進化來的，各種生物的適應性特征的形成都是由于用進廢退和獲得性遺傳。
2．達爾文提出了自然選擇學說（揭示了生物進化的機制，解釋了適應的形成和物種形成的原因）：過度繁殖（基礎）、生存斗爭（動力）、遺傳變異（內因）、適者生存（結果）。
3．現代生物進化理論：（內容4點背）
十一、穩態的調節機制
1．貝爾納：內環境的恒定主要依賴于神經系統的調節。
2．坎農：提出穩態維持機制的經典解釋：內環境的穩態是在神經調節和體液調節共同作用下，通過機體各種器官、系統分工合作、協調統一而實現的。
3．目前普遍認為：神經—體液—免疫調節網絡是機體維持穩態的主要調節機制。
十二、激素調節的發現歷程
1．沃泰默：認為胰腺能夠分泌胰液是十分頑固的神經反射。
2．斯他林和貝利斯：將狗的小腸黏膜與稀鹽酸混合磨碎的提取液注射到同一條狗的靜脈中，能促進胰腺分泌胰液，他們把小腸黏膜分泌的這種化學物質稱作促胰液素。（問:促胰液素由什么細胞分泌？促胰液素的靶細胞是？）
3.班廷和貝斯特：結扎狗的胰管，使胰腺萎縮而胰島不受影響，再用萎縮的胰腺提取液來治療糖尿病。麥克勞德將胰腺萃取物命名為胰島素。
十三、植物生長素的發現過程
1．19世紀末，達爾文：通過實驗提出植物的向光性是由于胚芽鞘尖端受單側光刺激后，就向下面的伸長區傳遞某種“影響”，造成伸長區背光面比向光面生長快，因而使胚芽鞘出現向光性彎曲。
2．1910年，鮑森·詹森：證明了胚芽鞘尖端產生的影響可以通過瓊脂片傳遞給下部。
3．1914年，拜爾：證明了胚芽鞘的彎曲生長，是由于尖端產生的影響在其下部分布不均勻造成的。
4．1928年，溫特的實驗進一步證明了胚芽鞘的彎曲生長確實是一種化學物質引起的，并命名為生長素。
5．1931年，科學家從人尿中分離出具有生長素效應的化學物質。
6．1946年，荷蘭科學家郭葛從高等植物中分離出生長素—吲哚乙酸(IAA)。
十四、種群增長的“S”型曲線
生態學家高斯的草履蟲實驗證明種群經過一定時間的增長后，數量趨于穩定的“S”型增長曲線。
十五、能量流動的特點
美國生態學家林德曼：經過對賽達伯格湖的能量流動進行定量分析得出結論：
(1)生態系統中能量流動是單向的。
(2)能量在流動中逐級遞減，能量在相鄰兩個營養級之間的傳遞效率大約是10%～20%。
十六、發酵工程（了解）
1857年，法國微生物學家巴斯德（L.Pasteur，1822—1895）通過實驗證明，酒精發酵是由活的酵母菌引起的，從而將酵母菌與發酵聯系起來。
20世紀40年代，利用發酵工程大規模生產青霉素成為研究的主攻方向。由于青霉素產生菌是需氧型的，科學家在厭氧發酵技術的基礎上，建立了深層通氣液體發酵技術，使青霉素的生產實現了產業化。不久，隨著鏈霉素、金霉素和土霉素等抗生素的發現及生產，抗生素發酵工業興起。
1957年，用微生物生產谷氨酸獲得成功。20世紀60年代，科學家通過研究微生物的代謝途徑，繼續改進發酵技術，通過人工誘變特定微生物，獲得了具有更高生產能力的突變類型。之后，酶制劑、多糖、維生素發酵工業相繼興起。
20世紀70年代以后，基因工程、細胞工程等的發展，使發酵工程進入了定向育種的新階段。例如，運用基因工程可以將動植物的基因轉移到微生物中，獲得具有特殊生產能力的微生物，大量生產人們所需要的產品，如人胰島素、干擾素等。
十七、植物細胞工程（了解）
1902年，哈伯蘭特（G.Haberlandt，1854—1945）提出了細胞全能性的理論，但相關的實驗嘗試沒有成功。
1958年，斯圖爾德（F.C.Steward，1904—1993）等發現胡蘿卜的體細胞可以分化為胚，為細胞全能性理論提供了強有力的支持。
1974年，土壤農桿菌的Ti質粒被發現。之后，該質粒應用于植物分子生物學領域，促進了植物細胞工程與分子生物學技術的緊密結合。
十八、動物細胞工程（了解）
1951年，張明覺（1908-1991）等發現了哺乳動物精子的獲能現象。試管嬰兒之父
1958年，格登（J.Gurdon）用非洲爪蟾進行體細胞核移植實驗，成功培育出性成熟個體。同一時期，我國科學家童第周等開展了魚類細胞核移植工作。
1975年，米爾斯坦和科勒等創立了單克隆抗體技術。
1978年，小鼠的桑葚胚被成功分割。次年，科學家分割綿羊胚胎獲得了同卵羔羊。
1981年，埃文斯（M.J.Evans，1941—）等成功分離和培養了小鼠的胚胎干細胞。
1996年，世界上第一只體細胞克隆羊多莉在英國誕生。隨后多種克隆動物相繼問世。
2006年，山中伸彌（S. Yamanaka，1962）等獲得了誘導多能干細胞。我國科學家用這種細胞培育出了小鼠。
2014年世界上第一個用單細胞基因組測序進行遺傳病篩查的試管嬰兒在我國誕生。
2017年，我國科學家首次培育了體細胞克隆猴。
十九、基因工程（了解）
1944年，艾弗里（O. Avery, 1877-1955)等人通過肺炎鏈球菌的轉化實驗，不僅證明了遺傳物質是DNA，還證明了DNA可以在同種生物的不同個體之間轉移。
1950年，埃德曼（發明了一種測定氨基酸序列的方法。2年后，桑格首次完成了對胰島素氨基酸序列的測定。
1958年，梅塞爾森（M. Meselson, 1930-)和斯塔爾（F. W. Stahl,1929-)用實驗證明了DNA的半保留復制。
1961年，尼倫伯格（M. W. Nirenberg,1927-2010)和馬太（J. H. Matthaei，1929一）破譯了第一個編碼氨基酸的密碼子。截至1966年，64個密碼子均被成功破譯。
1967年，科學家發現，在細菌擬核DNA之外的質粒有自我復制能力，并可以在細菌細胞間轉移。
1970年，科學家在細菌中發現了第一個限制性內切核酸酶（簡稱限制酶）
1972年，伯格（P.Berg,1926-)首先在體外進行了DNA改造的研究，成功地構建了第一個體外重組DNA分子。
1984年，我國科學家朱作言（1941-)領導的團隊培育出世界上第一條轉基因魚。
1985年，穆里斯（K. Mullis, 1944-2019)等人發明PCR,為獲取目的基因提供了有效手段。
1990年，人類基因組計劃啟動。2003年改計劃的測序任務順利完成
2013年，華人科學家張鋒（1982-)及其團隊首次報道利用最新的基因組編輯技術－CRISPR
(成簇規律間隔短回文重復）技術編輯了哺乳動物基因組。該技術可以實現對特定基因的定點插入、敲除或替換。
注：國外科學家名字音譯可能略有差異，以教材為準。
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