生物数学第三章
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高一生物课本第三章知识点第三章:细胞的结构和功能细胞是生命的基本单位,它的结构和功能对于生物体的正常运作至关重要。
在高一生物课本的第三章中,介绍了细胞的结构和功能。
本篇文章将深入探讨该章节中的重要知识点。
一、细胞的基本结构1. 细胞膜:位于细胞的外部,起到控制物质进出的作用。
2. 细胞质:细胞内的液体基质,包含细胞器和溶质。
3. 细胞器:包括核、线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体等,负责细胞内的各种生物活动。
4. 细胞核:细胞的控制中心,包含遗传物质DNA。
5. 线粒体:负责细胞内的能量转化,产生ATP。
6. 内质网:通道系统,参与蛋白质的合成和运输。
7. 高尔基体:储存、加工和分泌物质。
8. 溶酶体:参与细胞内的物质降解。
二、细胞的功能1. 新陈代谢:维持生命活动的关键过程,包括物质合成、能量转化和废物排泄等。
2. 细胞分裂:生物体生长、发育和繁殖的基础,包括有丝分裂和减数分裂两种方式。
3. 物质吸收和排泄:细胞通过细胞膜进行物质的吸收和排泄,维持内外环境的平衡。
4. 蛋白质合成:通过内质网和高尔基体等细胞器合成蛋白质,参与细胞的结构和功能。
5. 能量转化:线粒体通过细胞呼吸将有机物转化为能量(ATP),维持细胞的正常代谢。
6. 遗传信息的传递:细胞核中的DNA携带了遗传信息,通过细胞分裂传递给后代细胞。
三、细胞的特殊功能1. 核糖体的合成:核糖体位于细胞质中,负责合成蛋白质的过程。
2. 细胞骨架的支撑:细胞骨架由微丝、中间丝和微管组成,维持细胞形状和细胞器的位置。
3. 细胞的运动:通过细胞骨架和鞭毛、纤毛等结构实现细胞的定向运动。
4. 细胞间的粘附和通信:细胞通过细胞间连接、细胞骨架和细胞外基质等结构实现粘附和通信。
四、细胞的生命活动调控1. 基因的表达:细胞通过基因的转录和翻译过程实现遗传信息的表达。
2. 信号传导:细胞通过细胞膜上的受体和信号分子进行信息的传递和调控。
3. 细胞周期调控:细胞周期的进行由多个细胞周期素和相关蛋白质的调控。
七年级上册生物学第三章的知识点生物学是一门研究生命体的科学,而人作为生命体的一种,也是其中的研究对象。
在七年级上册生物学中,第三章是关于“细胞”这一话题的,本篇文章将会介绍这一章节的主要知识点。
一、细胞的发现及细胞学说的提出17世纪,荷兰科学家安东·范·李温霍克发明了显微镜,首次观察到了细胞。
1800年,意大利科学家吉奥瓦尼·兰德里尼首次提出了“细胞”的概念。
1838年,德国植物学家马蒂亚斯·雅各布·希登发现了植物组织的细胞构造,进一步完善了细胞学说。
二、细胞的种类及组成细胞根据形态不同可以分为原核细胞和真核细胞。
原核细胞的核内没有核膜和组蛋白质,其代表物种是细菌和蓝藻;真核细胞则具有核膜和各种细胞器,其代表物种是植物、动物等生命体。
细胞由细胞质、细胞核、细胞膜等组成,细胞质中还有许多细胞器,如内质网、线粒体和高尔基体等。
细胞膜由磷脂双层和一些多种蛋白质组成,是细胞的保护膜。
三、细胞的代谢功能细胞是生物体内代谢的基本单位,可以进行自我营养、自我排泄、自我生殖和维持组织基础结构的功能。
细胞通过摄取营养物质、消耗能量和排出废物等方式来维持代谢平衡。
四、细胞的分裂细胞分裂是指细胞生命周期中的一种过程,可以分为有丝分裂和无丝分裂。
在有丝分裂过程中,细胞按照一定的顺序进行核分裂和胞质分裂,从而产生两个相同的细胞。
无丝分裂则是单细胞生物繁殖的方式,其特点是没有明显的有丝分裂过程,直接从一个细胞变成两个。
五、细胞的修复和再生细胞具有修复和再生能力,可以在受到外界损伤时进行修复,并且能够进行细胞的再生、更新等过程。
例如,当人体的皮肤出现创伤时,细胞会迅速扩散到受伤部位进行修复。
六、细胞的特殊性质细胞具有许多特殊的性质,如极性、可塑性、活性等。
其中,细胞的极性是指在细胞内各个部分功能定位不同,而可塑性则是指细胞可以随环境的变化而改变其形态和功能,而活性则是指细胞可以对外界刺激做出反应。
第三章生物分类的数学模型本章开始将讨论生物分类,按照生物分类学家的理解就是指表征分类和分支分类,我们仅研究两种分类概念下的数学理论与方法。
这里的分类也是多元统计关于聚类分析的延续,但是已远远超出统计数学的范围。
表征分类除经典的系统分类以外还包括图论分类、信息分类、模糊分类;分支分类是以抽象代数为基础,研究生物演化规律的分支学科。
因此生物数学中的分类数学模型不能再视作多元统计中的聚类分析,而应称为分类分析。
本章专门讨论分类分析中的表征分类数学模型。
第一节分类的基本概念和原始数据的获得何谓分类?有句俗话“物以类聚”,这句话的意思是说,许多事物依据其类别的特征,相似者归为同一种类。
从这个意思去理解,分类有两个要素。
第一个要素是被分类的对象,分类对象是由许多被分类的实体所组成,3个以上的实体构成一个基本分类对象。
被分类的实体,就是被分类的基本单位,在数量分类学中称为运算分类单位(operational taxonomic unit)简写作分类单位(OTU)。
全部被分类的分类单位构成的集合称为被分类群。
分类的第二个要素是分类的依据,分类依据取决于被类群中分类单位的性状,所谓性状(character)是一个分类单位区分于其他分类单位的性质、特征或属性。
一个分类单位对某个性状所呈现的状态,称为该性状的性状状态(character state),简称状态(state)。
分类就是将被分类群中所有的分类单位,依据它们的性状状态,遵从一定的原则作出划分或聚合,得到一组新的分类单位集合。
通过分类获得的这个分类单位集合称为分类群(taxon)。
世界上一切事物都存在分类的问题。
专门研究生物物种的分类,也就是生物分类学中的分类,有表征与分支两个对立的概念。
依据生物表现性状相似性全面比较而建立的系统分类称为表征分类(phenetic classification);遵从生物演化的谱系关系而建立的系统分类称为分支分类(cladistic classification)。
人教版七年级下册生物第三章知识点生物第三章知识点:1. 细胞的分类:生物体可以根据其结构和功能的不同进行分类。
最基本的分类是根据细胞的结构,将生物体分为原核细胞和真核细胞。
原核细胞是没有细胞核的细胞,如细菌等;真核细胞则是有细胞核的细胞,如动植物细胞。
2. 动植物细胞的结构:动植物细胞都由细胞膜、细胞质、细胞核和细胞器组成。
细胞膜是细胞的外层薄膜,起到选择性通透的作用,控制物质的进出;细胞质是细胞内的液体,含有各种溶质和细胞器;细胞核是控制细胞生命活动的核心部分;细胞器包括线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体等,各自具有特定的功能。
3. 细胞的生命活动:细胞是生命的基本单位,具有生命活动的特征,如新陈代谢、生长、分裂和适应环境等。
新陈代谢是指细胞对物质的吸收、分解和利用的过程;生长是细胞的体积和质量增加的过程;分裂是细胞繁殖的过程,可以产生新的细胞;适应环境是指细胞根据环境的变化进行调节和适应。
4. 细胞的多样性:细胞是多样化的,包括大小、形状、结构和功能等方面的差异。
不同种类的细胞有着不同的形态和功能,可以根据其特点进行分类。
例如,红细胞携带氧气,白细胞参与免疫反应,神经细胞传递信息等。
5. 细胞分化:在多细胞生物中,细胞通过分化形成不同类型的细胞,从而承担不同的功能。
这种细胞分化使得多细胞生物的结构和功能更为复杂。
在细胞分化过程中,细胞的形态和功能发生了差异,但其遗传信息并没有发生变化。
6. 细胞的结构与功能的关系:细胞的结构与其功能密切相关。
不同的细胞器具有特定的结构和功能,相互配合、共同协作,才能完成细胞的各项生命活动。
例如,线粒体为细胞提供能量,内质网和高尔基体参与物质合成和运输,细胞核控制基因的表达等。
总之,细胞是生物的基本单位,具有多样性和分化能力。
细胞的结构与功能的关系紧密,通过细胞器的协同作用,完成细胞的各项生命活动。
细胞是生物界的基本组成单位,是构成生物体的最基本的结构。
在人教版七年级下册生物第三章知识点中,我们学习了细胞的分类、细胞的结构、细胞的生命活动、细胞的多样性和细胞分化等内容。
高二生物知识点第三章生物的遗传与变异在高二生物学科中,第三章是关于生物的遗传与变异的知识点。
本章主要介绍了遗传学的基本原理以及生物遗传中的常见现象。
下面将以有机的方式呈现给你。
一、遗传学基本原理1. 遗传物质的发现遗传学的起源可以追溯到19世纪末,当时孟德尔通过豌豆的实验证明了遗传物质的存在,并提出了遗传物质的基本规律。
随后,DNA(脱氧核糖核酸)被确认为生物遗传的物质基础。
2. DNA结构的解析在20世纪50年代,华生和克里克发现了DNA的双螺旋结构,这一发现奠定了现代遗传学的基础。
DNA由四种碱基(腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶和鳕胸腺苷)组成,通过碱基对的配对方式,形成了稳定的双螺旋结构。
3. 遗传信息的传递遗传信息是通过DNA中的基因来传递的。
基因是生物体内携带遗传信息的最小单位,它决定了个体的性状和特征。
通过DNA 的复制和转录,基因信息得以传递和表达。
二、遗传的基本规律1. 孟德尔遗传规律孟德尔通过对豌豆的实验发现了遗传的基本规律,即性状的遗传是离散和分离的。
他总结了两个重要的规律:显性规律和隐性规律。
2. 随机配对和自由组合定律随机配对和自由组合定律是遗传学中的重要规律。
根据这两个定律,基因的组合方式是随机的,遗传信息在每一代中重新进行组合,从而造成了遗传的多样性。
三、遗传变异的原因1. 突变突变是生物遗传变异的一种重要原因。
突变是指基因或染色体的突发性改变,可以产生新的基因型和表现型。
突变可以是自发发生的,也可以受到外界环境的影响。
2. 随机配对和基因重组随机配对和基因重组是遗传变异的另外两个重要原因。
随机配对导致基因的重新组合和排序,基因重组则进一步增加了基因的多样性。
这些过程使得每一代个体的基因组合都是独特的。
四、遗传变异的意义1. 物种适应性遗传变异在物种的适应性中起着重要作用。
如果一个物种中没有遗传变异,那么在环境发生变化时,整个物种可能会灭亡。
而有了遗传变异,个体的多样性可以提高物种的生存和繁殖能力。
八年级上册生物第三章知识点集锦(新
人教版)
生物动物在自然界中的作用知识点总结:
1、动物在自然界中作用:①维持自然界中生态平衡②促进生态系统的物质循环③帮助植物传粉、传播种子。
2、生态平衡:在生态系统中各种生物的数量和所占的比例总是维持在相对稳定的状态,这种现象叫做生态平衡。
生态平衡是动态的平衡,即各种生物的数量和所占的比例是围绕某一数值不断变化的。
3、食物链和食物网中的各种生物之间存在着相互依赖、相互制约的关系。
其中任一环节出了问题,都会影响整个生态系统。
正是由于物质流、能量流和信息流的存在,使各种生物与环境成为一个统一的整体。
4、生物防治:利用生物防治病虫害,方法:以虫治虫,以鸟治虫,以菌治虫。
总结:如果说没有了动物很多植物也无法生存下来,它是维持生态平衡的重要工具,初中英语。
动物与人类生活的关系知识点总结:
、动物在人们生活中的作用:可供人类食用、药用、观赏用等,与生物反应器和仿生关系密切。
2、生物反应器:利用生物做"生产车间",生产人类所需的某些物质,这个生物或生物的某个器官即生物反应器。
目前最理想的生物反应器是",时间管理;乳房生物反应器",是对动物的基因进行改造。
它意义在于:生产成本低、效率高,设备简单、产品作用效果显著,减少工业污染等。
3、仿生:模仿生物的某些结构和功能来发明创造各种仪器设备的方法。
常见仿生例子:宇航员穿的"抗荷服",冷光灯,雷达,薄壳建筑,智能机器人。
总结:动物与人类是相辅相成的关系。
动物离不开人类,同样人类也紧紧依靠着动物生存。
高一生物下册第三章知识点第一节:遗传的基本规律遗传时父母染色体信息传递给子代的过程,它遵循一定的规律。
遗传的基本规律包括以下内容:1. 孟德尔的遗传定律孟德尔通过对豌豆杂交实验的观察,总结出了遗传的三个基本定律:- 第一定律:分离定律。
又称为基因分离定律或等位基因的分离定律。
表明在杂合子的一对等位基因在生殖细胞形成过程中会分离,并且各自独立地进入子代。
这一定律解释了为何一对等位基因的表现能够重新组合。
- 第二定律:自由组合定律。
也称为自由组合规律。
表明不同基因对的组合在子代中是随机发生的,彼此之间没有影响。
- 第三定律:雄性和雌性的遗传平等定律。
指的是遗传法则在雌性和雄性个体中是相同的。
孟德尔的遗传定律奠定了遗传学的基础,对后来的遗传学研究起到了重要的启示作用。
2. 染色体遗传染色体是遗传信息的载体。
染色体遗传定律是遗传学的重要组成部分,其基本观点有:- 个体的染色体数目是一定的,不同物种的染色体数目有所差异。
- 游动染色体的遗传方式符合孟德尔的遗传定律,但因为两性染色体的存在以及X染色体的不对等,有一些特殊的遗传规律。
- 染色体的结构异常或突变可能导致遗传疾病的发生。
3. 基因的分离与重组基因是生物个体遗传信息的基本单位,基因的分离与重组是遗传过程中的重要现象。
基因的分离是指等位基因在生殖细胞形成过程中分离的现象,而基因的重组则是指两个不同的基因座上的等位基因在子代中重新组合的现象。
第二节:遗传的分子基础生物的遗传信息是以DNA形式存在的,通过遗传物质的复制和表达,遗传信息得以传递和实现。
遗传的分子基础主要涉及以下内容:1. DNA的结构与复制DNA是生物体内遗传信息的主要组成部分,由核苷酸单元组成。
DNA的结构是双螺旋结构,由两条互补的链相互缠绕而成。
其中腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)是DNA的四种碱基。
DNA的复制是指在细胞有丝分裂或减数分裂过程中,DNA分子通过复制过程实现遗传信息的传递。
七年级下册生物第三章知识点七年级下册生物第三章知识点详解1. 生物多样性•定义:生物多样性指地球上各种生物的种类、数量和分布的总和。
•分类:生物多样性包括物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性。
•物种多样性:指地球上各种不同物种的数量。
•遗传多样性:指同一物种内个体之间的遗传差异。
•生态系统多样性:指不同生态系统之间的差异。
2. 物种的分类•定义:物种是指可以进行自由交配、繁殖出能够繁衍后代的生物个体群。
•分类:物种的分类是按照生物的形态特征、生活习性、进化关系等进行的。
•分类阶层:物种的分类从大到小依次为界(domain)、界门(phylum)、门(class)、纲(order)、目(family)、科(genus)、种(species)。
•营养类型:物种还可以根据其营养方式分为光合营养、化学合成营养和异养。
光合营养是指通过光能制造自己需要的有机物质,化学合成营养是指通过化学合成自己需要的有机物质,异养则是指无法制造自己需要的有机物质,需要从外部获取。
3. 物种的进化•进化的概念:物种随着环境的变化和适应性的选择,会发生适应和变异,逐渐产生新物种的过程称为进化。
•进化的证据:进化的证据主要包括化石记录、生物地理学、胚胎发育和生物分子等方面的证据。
•进化的机制:进化的机制主要包括自然选择、变异和适应等。
自然选择是指适应环境的个体更容易生存和繁殖下一代,变异是指个体间存在的遗传差异,适应是指个体通过进化适应环境。
4. 物种的保护•物种灭绝:物种灭绝是指某个物种在自然界中永远消失的过程。
物种灭绝可以是自然灭绝或人为灭绝。
•物种保护:保护物种的方法主要包括保护栖息地、建立自然保护区、控制非法狩猎和非法贸易等措施。
•种群的数量:物种的数量受到许多因素的影响,如环境的改变、人类活动的影响等。
为了保护物种,需要控制种群数量。
5. 生物分类的意义•帮助研究:通过对生物的分类,可以帮助科学家研究物种的特征、进化关系和生态习性等。
七年级上册生物学第三章总结知识点一、细胞的基本结构与功能1. 细胞是生命的基本单位,有细胞膜、细胞质、细胞核等结构组成。
2. 细胞的生物学功能包括营养代谢、生长、分裂和遗传等。
二、多细胞生物的细胞组织1. 多细胞生物由不同功能的细胞组成,包括上皮组织、结缔组织、肌肉组织和神经组织等。
2. 组织器官系统是由多种不同功能的组织器官组成,能够协同工作完成生物体的各种生命活动。
三、生物体内物质的运输与代谢1. 生物体内的物质运输包括原料的吸收、运输和分配,同时也包括废物的排泄等过程。
2. 细胞内的新陈代谢过程是细胞进行生存和生长的物质基础,包括有机物的合成与降解。
四、生物体内的调节与协调1. 生物体内的调节包括神经调节与体液调节,通过神经元、激素等介质进行生物体内外环境的协调。
2. 生物体内的协调可以使生物体对环境变化作出相应,维持内部环境的相对稳定状态。
五、生物的繁殖1. 有世代的延续是生物的重要特征,细胞分裂和生殖细胞的形成是生物繁殖的基础过程。
2. 生物的繁殖方式包括有丝分裂和减数分裂,进化的综合素养有助于理解繁殖的多样性。
六、生物的遗传与进化1. 遗传规律是生物多样性和变异性的核心,包括孟德尔遗传规律、遗传物质的结构和功能等内容。
2. 生物的进化是生物体对环境适应和选择的结果,包括物种起源和演化、生物进化的证据等。
总结:通过本章的学习,我们深入了解了细胞的结构与功能、多细胞生物的组织器官、生物体内物质的运输与代谢、生物体内的调节与协调、生物的繁殖以及遗传与进化等内容。
这些知识不仅丰富了我们对生命科学的认识,也为我们理解生物体的结构和功能提供了重要的基础。
在学习过程中,我们还应该注重理论与实践相结合,通过实验和观察,加深对生物学知识的理解和掌握。
个人观点:生物学作为自然科学的一个重要分支,对于我们了解自然界的奥秘、认识生命的意义具有重要的意义。
在今后的学习和实践中,我们应该注重细化和跨学科的学习方式,将生物学知识与化学、物理、地理等学科进行深度结合,从而更好地理解和发掘生命的奥秘。
第三章生物分类的数学模型本章开始将讨论生物分类,按照生物分类学家的理解就是指表征分类和分支分类,我们仅研究两种分类概念下的数学理论与方法。
这里的分类也是多元统计关于聚类分析的延续,但是已远远超出统计数学的范围。
表征分类除经典的系统分类以外还包括图论分类、信息分类、模糊分类;分支分类是以抽象代数为基础,研究生物演化规律的分支学科。
因此生物数学中的分类数学模型不能再视作多元统计中的聚类分析,而应称为分类分析。
本章专门讨论分类分析中的表征分类数学模型。
第一节分类的基本概念和原始数据的获得何谓分类?有句俗话“物以类聚”,这句话的意思是说,许多事物依据其类别的特征,相似者归为同一种类。
从这个意思去理解,分类有两个要素。
第一个要素是被分类的对象,分类对象是由许多被分类的实体所组成,3个以上的实体构成一个基本分类对象。
被分类的实体,就是被分类的基本单位,在数量分类学中称为运算分类单位(operational taxonomic unit)简写作分类单位(OTU)。
全部被分类的分类单位构成的集合称为被分类群。
分类的第二个要素是分类的依据,分类依据取决于被类群中分类单位的性状,所谓性状(character)是一个分类单位区分于其他分类单位的性质、特征或属性。
一个分类单位对某个性状所呈现的状态,称为该性状的性状状态(character state),简称状态(state)。
分类就是将被分类群中所有的分类单位,依据它们的性状状态,遵从一定的原则作出划分或聚合,得到一组新的分类单位集合。
通过分类获得的这个分类单位集合称为分类群(taxon)。
世界上一切事物都存在分类的问题。
专门研究生物物种的分类,也就是生物分类学中的分类,有表征与分支两个对立的概念。
依据生物表现性状相似性全面比较而建立的系统分类称为表征分类(phenetic classification);遵从生物演化的谱系关系而建立的系统分类称为分支分类(cladistic classification)。
这两个概念在生物分类学和数量分类学中都很重要,相应的也有两种不同的数学方法,本章将要研究表征分类。
分类单位隶属于一个分类群产生分类单位与分类单位之间的联系。
如果A是被考虑的一个分类群,又有分类单位x∈A,且分类单位y∈A,则认为x与y之间建立起同属于一个分类群的联系,称作分类单x与y共分类群,记作xφy分类学家在分析比较鉴定被分类对象时,经常要问哪些分类单位属于同一分类群,生物分类工作时时刻刻都在考虑共分类群问题。
显然共分类群这个联系成为分类学理论上最基本的概念之一。
分类单位共分类群关系φ具有以下性质:性质1 自反性(reflexivity),即xφx;性质2 对称性(symmetry),若xφy,则yφx;性质3 传递性(transitivity),若xφy且yφz,则xφz。
共分类群,就分类单位的隶属性关系来说,以上3条性质是十分必要的,3条性质正是数学中的所谓等价关系(equivalence relation)。
具有等价关系的集合,可以依据等价关系将集合分类,得等价集合类。
这是集合论中的一个重要结论。
数量分类学中的定量分类方法正是依靠数学中的这个结论去解决分类问题。
等价关系下的等价集合类成为表征分类方法的理论根据。
下面我们将开始讨论在表征分类观点下的数量分类方法。
当被分类群一经确定,合适的性状也被挑选出来,生物学工作者就要对调查、观察、测量、实验得到的数据进行整理,获得有关分类单位和性状的原始记录。
这些记录收集了来自各方面的信息,是从事分类工作的第一手资料。
原始记录的形式尚不能直接进行数学运算。
为了能够利用数学工具来从事分类学的研究,必须将所有这些记录改变成适合于数学运算的形式。
在数量分类学中这项工作叫做性状编码。
性状编码的一般方法随性状的各种类型分别处理,现叙述如下:1. 数值性状以整数或实数所表示的性状称为数值性状(numerical character)。
例如生物形态的各种度量、长度、面积、体积、角度和重量等;生物组织器官各部分构成的数量;各种实验数据;各种仪器测量的数据以及基于上述性状而获得的导出性状。
这些都是数值性状。
数值性状本身已经是数值,它是天然的最适合于进行数量分类的性状,一般分类方法无须编码处理,就可以转入下一步进行数学运算。
需要注意的是有些性状虽然以数值表示,但实质上不属于数值性状。
2. 二元性状表现为对立面二种状态的性状称为二元性状(binary character)。
例如动物是脊椎动物还是无脊椎动物,脊椎动物中是胎生还是卵生,冷血还是温血;有花植物的花冠是合瓣还是离瓣,子房是分离心皮还是合生心皮,果实开裂与否;在微生物学中二元性状尤其多,各种生理、生化、营养性状几乎都出现二元性状;生物地理学的调查资料中,生物种类在指定区域内的有或无也是二元性状。
二元性状的编码很简单,将两个状态分别以“0”和“1”表示,通常肯定的状态为1,否定的性状为0。
3. 有序多态性状表现为三个状态以上,能排列成一定次序,次序具有分类意义的性状称为有序多态性状(ordered multistate character)。
例如对器官某部分长度的描述是短、略长、长、极长;植物体表无毛、微具毛、具毛、多毛、密毛;植物地理学中某植物在某地区的分布调查是无、有、较多、极多。
有序多态性状的状态个数一般都是有限的,由于是有序的,可以将其排列为一定的等级。
编码时可以取连续排列的非负整数0, 1, 2, 3, …, n,它们分别表示n + 1个有序多态性状状态。
例如被毛的性状可编码如下:性状状态:无毛微具毛具毛多毛密毛编码:0 1 2 3 4性状状态在不同方向上各自排列为有序的多态性状,不能按上面的编码方法处理。
例如关于被毛的性状,如果毛有短毛、长毛,硬毛、柔毛,单一毛、二歧分支毛和多歧星状毛。
这种情形属于无序多态性状,可采取分解的方法编码。
4. 无序多态性状表现在三个状态以上,不能排列成具有分类意义的一条序列的性状称为无序多态性状(disordered multistate character)。
例如种子植物的花序有总状、头状、伞形、伞房、穗状……;花冠的类型有唇形、蝶形、钟形、舌形……;昆虫的口器有咀嚼式、针吸式、虹吸式、舐吸式……;生物分布的地理区域也是无序多态性状。
在微观世界蛋白质的氨基酸组成和核酸中的核苷酸构成都是无序多态性状。
无序多态性状的编码比较复杂,有以下三种方法,叙述如下:4.1 分解法分解法就是将原性状分成多个新性状,再进行编码。
有时候无序多态性状包含了多种互相独立的意义,实际上这种性状不符合单位性状的要求,分解成多个相应的单位性状是应该的。
例如植物被毛的种类,有短毛、长毛、硬毛、软毛、单一毛、二歧分支毛、多歧星状毛和腺毛等。
这一无序多态性状具有多方面的意义,即毛的长短、毛的硬软、毛的分枝状况和毛端是否形成腺状小点。
据此,该性状可以分解为4个性状,分别编码如下:毛的长短性,二元性状。
短,0;长,1。
毛的质地,二元性状。
软,0;硬,1。
毛的分枝程度,有序多态性状。
单一毛,0;二歧分枝毛,1;星状毛,2。
毛端是否具腺状点,二元性状。
非腺毛,0;腺毛,1。
4.2 综合评分法这种方法正好像竞技比赛的记分一样,容易为一般读者所理解。
为了尽可能避免主观性,必须在编码之前先确定评分的标准,规定合适的综合计算方法,并且要求评分者深明性状的分类学意义。
具体方法随性状的要求而异,现举例说明。
例1 猪品种的分类研究中,猪耳的形态学性状在育种学和生态学方面具有重要意义。
采取综合评分法编码,将该性状纳入猪品种的定量分类研究中。
根据猪耳的形态学特征及其生物学意义,先确定耳的大小和下垂程度是评分的两个主要依据,再规定评分标准:耳大小:耳小,0;一般,1;耳大,2;特大,3;特大遮眼,4。
耳下垂:耳直立,0;耳平伸,1;耳下垂,2。
从这两个方面评出分数,再将两分数相加得综合评分编码。
譬如焦溪猪,耳特大遮眼、下垂,评分编码值6=4+2。
例2 小麦抗锈性是小麦育种学重要特征,根据已有的记录将抗锈性分为五个评分等级。
发病特别严重、孢子堆大而普遍,0;有较大孢子堆、发病较普遍,1;有较小孢子堆、发病较轻,2;有抗性斑点,3;从未见发病,4。
小麦的抗锈性又有抗条锈、抗杆锈和抗叶锈三种不同的区别。
小麦的育种工作抗条锈品种容易获得,抗秆锈品种较少不易获得,抗叶锈品种很难得到。
因此,对三种不同的抗锈性分别给予不同的权重系数,0.091(抗条锈)、0.435(抗秆锈)、0.474(抗叶锈)。
譬如小麦“农大16”品种,对条、秆、叶的抗锈性等级评分分别是4、1、2。
该小麦总的综合评分编码为(0.091×4 + 0.435 + 0.474×2)= 1.7474.3 演化分析法生物分类的某些无序多态性状,性状自身呈现出树状的演化过程,可画出其演化关系——树(tree)。
树是图的一种,这里涉及图论的一些基本概念。
考虑到演化的特点,有向树图中连接两顶点之间的弧是有方向的,于是图中存在一个顶点,可以它为起点连通到所有其他状态顶点,称为演化起源,而且这样顶点只有一个。
除代表演化起源的顶点外,一个顶点,没有一条弧以它为起点,称为演化终点。
每一个演化终点代表一个演化方向,把这个演化方向定为新的性状。
新性状的编码规定如下,演化起源的顶点编码为0。
连接起源顶点到该性状的演化终点的通路称为主通路。
从起源顶点开始沿主通路,每经过一条边增加一个单位编码值,于是主通路上所有顶点的状态都赋给编码值,演化终点状态达到该性状编码的最大值。
非主通路上顶点状态的编码值这样规定:取出从起源顶点到该顶点的通路,该通路经过主通路的边数是其状态编码值。
这样一来,所有的状态都赋给了新性状的编码值。
对每一个演化终点照前述方法对所有状态赋给一个新性状编码值,编码工作完成。
举一个例子。
如果在某植物分类研究中,采用花序性状,出现的性状状态有复穗状花序、穗状花序、总状花序、圆锥花序和伞房花序,无疑这个性状属于无序多态。
花序的演化实际过程比较复杂,这里假如按图3-1的方式展开,图中单生叶腋花序是假设状态,也是树图的演化起源。
该树图有3个演化终点状态,分别是复穗状花序、伞房花序和圆锥花序。
3个演化终点状态确定3个新的性状,分别记作性状I、II和III,新性状的编码列于图3-1的表中。
图3-1 部分花序的演化分析编码起源状态是单生叶腋花序,所有性状的编码均为0。
性状I的主通路单生叶腋花序→穗状花序→复穗状花序;性状II的主通路单生叶腋花序→总状花序→伞房花序;性状III的主通路单生叶腋花序→总状花序→圆锥花序。
按照前述编码规定,性状I中穗状花序和复穗状花序的编码分别为1和2;总状花序、圆锥花序和伞房花序,因为从起源状态到它们的路径不经过主通路,故编码值均为0。