生態學研究方法以及優缺點

㈠ 生態學的淵源

「生態學」（Ökologie）一詞是1866年由勒特（Reiter)合並兩個希臘詞Οικοθ(房屋、住所）和Λογοθ(學科）構成，1866年德國動物學家海克爾(Ernst Heinrich Haeckel)初次把生態學定義為「研究動物與其有機及無機環境之間相互關系的科學」，特別是動物與其他生物之間的有益和有害關系。從此，揭開了生態學發展的序幕。在1935年英國的Tansley提出了生態系統的概念之後，美國的年輕學者Lindeman在對Mondota湖生態系統詳細考察之後提出了生態金字塔能量轉換的「十分之一定律」。由此，生態學成為一門有自己的研究對象、任務和方法的比較完整和獨立的學科。生態學已經創立了自己獨立研究的理論主體，即從生物個體與環境直接影響的小環境到生態系統不同層級的有機體與環境關系的理論。它們的研究方法經過描述——實驗——物質定量三個過程。系統論、控制論、資訊理論的概念和方法的引入，促進了生態學理論的發展，60年代形成了系統生態學而成為系統生物學的第一個分支學科。如今，由於與人類生存與發展的緊密相關而產生了多個生態學的研究熱點，如生物多樣性的研究、全球氣候變化的研究、受損生態系統的恢復與重建研究、可持續發展研究等。
其後，有些博物學家認為生態學與普通博物學不同，具有定量的和動態的特點，他們把生態學視為博物學的理論科學；持生理學觀點的生態學家認為生態學是普通生理學的分支，它與一般器官系統生理學不同，側重在整體水平上探討生命過程與環境條件的關系；從事植物群落和動物行為工作的學者分別把生態學理解為生物群落的科學和環境條件影響下的動物行為科學；側重進化觀點的學者則把生態學解釋為研究環境與生物進化關系的科學。
後來，在生態學定義中又增加了生態系統的觀點，把生物與環境的關系歸納為物質流動及能量交換；20世紀70年代以來則進一步概括為物質流、能量流及信息流!

㈡ 什麼是生物學特性，生態學特性

樹木對環境條件的要求和適應能力，稱為樹木的生態學特性即生態習性。生物學特性，生物與生俱來的特有的內在品質。

昆蟲的生物學特性一般來說，生物學特性包括了各蟲態生活習性，幼蟲齡期，生活史，發生規律，行為，等等。生態學特性一般就是說生態因子對個體的影響，溫度、濕度、光照、食物等等。

(2)生態學研究方法以及優缺點擴展閱讀：

園林樹木的個體生長發育規律及其生長周期各階段的性狀表現。具體包括：由種子萌發，經幼苗、幼樹逐漸發育到開花結果，直到最後衰老死亡的整個生命過程的發生發展規律。

生物不僅具有多樣性，而且還具有一些共同的特徵和屬性。人們對這些共同的特徵、屬性和規律的認識，使內容十分豐富的生物學成為統一的知識體系。

生物物理學是用物理學的概念和方法研究生物的結構和功能、研究生命活動的物理和物理化學過程的學科。

早期生物物理學的研究是從生物發光、生物電等問題開始的，此後隨著生物學的發展，物理學新概念，如量子物理、資訊理論等的介入和新技術如 X衍射、光譜、波譜等的使用，生物物理的研究范圍和水平不斷加寬加深。

一些重要的生命現象如光合作用的原初瞬間捕捉光能的反應，生物膜的結構及作用機制等都是生物物理學的研究課題。生物大分子晶體結構、量子生物學以及生物控制論等也都屬於生物物理學的范圍。

㈢ 生物學分支學科特點 互聯網上生物學信息資源類型和特點生物學信息資料庫特點

一、名詞解釋：
1、生物信息學：生物分子信息的獲取、存貯、分析和利用；以數學為基礎，應用

計算機技術，研究生物學數據的科學。
2、相似性（similarity）：兩個序列（核酸、蛋白質）間的相關性。
3、同源性（homology）：生物進化過程中源於同一祖先的分支之間的關系。
4、同一性（identity）：兩個序列（核酸、蛋白質）間未發生變異序列的關系。
5、序列比對（alignment）：為確定兩個或多個序列之間的相似性以至於同源性

，而將它們按照一定的規律排列。
6、生物資料庫檢索（database query，資料庫查詢）：對序列、結構以及各種二

次資料庫中的注釋信息進行關鍵詞匹配查找。
7、生物資料庫搜索（database search)：通過特定序列相似性比對演算法，找出核

酸或蛋白質序列資料庫中與待檢序列具有一定程度相似性的序列。
二、簡答題：
1、分子生物學的三大核心資料庫是什麼？它們各有何特點？
GenBank核酸序列資料庫；SWISS-PROT蛋白質序列資料庫；PDB生物大分子結構數

據庫；
2、簡述生物信息學的發生和發展。
20世紀50年代，生物信息學開始孕育；
20世紀60年代，生物分子信息在概念上將計算生物學和計算機科學聯系起來；
20世紀70年代，生物信息學的真正開端；
20世紀70年代到80年代初期，出現了一系列著名的序列比較方法和生物信息分析

方法；
20世紀80年代以後，出現一批生物信息服務機構和生物信息資料庫；
20世紀90年代後，HGP促進生物信息學的迅速發展。
3、生物信息學的主要方法和技術是什麼？
數學統計方法 ；動態規劃方法 ；機器學習與模式識別技術；資料庫技術及數據

挖掘 ；人工神經網路技術；專家系統；分子模型化技術；量子力學和分子力學

計算；生物分子的計算機模擬；網際網路（Internet）技術
4、常見的DNA測序方法有哪些？各有何技術特點和優缺點？
Maxam-Gilbert DNA化學降解法：優點：可測完全未知序列及CG富含區；缺點：操

作繁瑣；
Sanger雙脫氧鏈終止法：優點：簡便，可測較長片段；缺點：需已知部分序列或

加接頭；
焦磷酸測序：優點：廉價、高通量；缺點：一次測序片段短。
5、分子生物學資料庫有哪些類型？各有何特點？

基因組資料庫：基因組測序
核酸序列資料庫：核酸序列測定
一次資料庫：蛋白質序列資料庫：蛋白質序列測定。生物大分子(蛋白質)三維結

構資料庫：X-衍射和核磁共振
特點：數量少，容量大，更新快
二次資料庫：上述四類資料庫和文獻資料為基礎構建
特點：數量多，容量小，更新慢
6、簡述NCBI Entrez系統的功能。
高級檢索系統；查找核酸、蛋白、文獻、結構、基因組序列、大分子三維結構、

突變數據、探針序列、單核苷酸多態性等數據。
7、簡述NCBI BLAST的功能和種類。
序列相似性比對工具；
對核酸：普通blastn，對高度相似序列megablast；
對蛋白質：普通blastp，對保守域rpsblast；
對人工翻譯序列：核酸翻譯序列對蛋白質序列blastx，蛋白質對翻譯序列tblastn

，核酸翻譯序列對翻譯序列tblastx；
其它：基因組blast，基因表達序列搜索GEO blast，序列兩兩比對……
8、舉例說明生物信息學軟體的應用。
9、生物晶元製作和分析過程中可以應用哪些生物信息學軟體。
三、論述題：
1、什麼是生物信息學？生物信息學有哪些主要應用領域？
生物分子信息的獲取、存貯、分析和利用；以數學為基礎，應用計算機技術，研

究生物學數據的科學。
生物分子數據的收集與管理；資料庫搜索及序列比較；基因組序列分析；基因表

達數據的分析與處理；蛋白質結構預測。
2、生物信息學在醫葯領域有什麼應用？
輔助診斷（遺傳病，HLA分型）；
研究葯物作用機制，輔助新葯物開發和製造。
3、人類基因組計劃中主要使用的那些生物信息學手段？它們對人類基因組計劃發

揮了哪些重大作用？
單一測序結果判讀；contig和chromosome拼接；識別基因區及其調控區；尋找基

因相互作用的時空關系；
4、試述蛋白質二級結構預測的主要策略和方法。
策略：
目標：判斷每一段中心的殘基是否處於a螺旋、b折疊、b轉角（或其它狀態）之一

的二級結構態，即三態。
a、理論分析法（從頭計演算法）：通過理論計算（分子力學、分子動力學等）進行

結構預測。優點：不需要經驗數據，由一級結構推測高級結構
缺點：天然和未折疊蛋白間能級差很小 (kcal/mol)；蛋白質可能的構想空間龐大

，針對蛋白質折疊的計算量巨大；計算模型中力場參數不準確。
b、統計方法：對已知結構的蛋白質進行統計分析，建立序列到結構的映射模型，

進而根據映射模型對未知結構的蛋白質直接從氨基酸預測結構。
經驗性方法：根據一定序列形成一定結構的傾向進行結構預測。通過對已知結構

的蛋白質進行統計分析，發現各種氨基酸形成不同二級結構的傾向，從而形成一

系列關於二級結構預測的規律。
結構規律提取方法：從蛋白質結構資料庫中提取關於蛋白質結構形成的一般性

規律，指導建立未知結構的蛋白質模型。
同源模型化方法：通過同源序列分析或模式匹配，預測蛋白質的空間結構或結

構單元。
方法：
1、Chou-Fasman方法；（基於單個氨基酸殘基統計的經驗參數方法，由Chou 和

Fasman在20世紀70年代提出來。通過統計分析，獲得每個殘基出現於特定二級結

構構象的傾向性因子，進而利用這些傾向性因子預測蛋白質的二級結構。）2、

GOR方法；（是一種基於資訊理論和貝葉斯統計學的方法GOR將蛋白質序列當作一連

串的信息值來處理；GOR方法不僅考慮被預測位置本身氨基酸殘基種類的影響，而

且考慮相鄰殘基種類對該位置構象的影響）3、基於氨基酸疏水性的方法；4、最

鄰近方法；5、人工神經網路方法；6、綜合方法：7、利用進化信息預測蛋白質的