生态学研究方法以及优缺点

㈠ 生态学的渊源

“生态学”（Ökologie）一词是1866年由勒特（Reiter)合并两个希腊词Οικοθ(房屋、住所）和Λογοθ(学科）构成，1866年德国动物学家海克尔(Ernst Heinrich Haeckel)初次把生态学定义为“研究动物与其有机及无机环境之间相互关系的科学”，特别是动物与其他生物之间的有益和有害关系。从此，揭开了生态学发展的序幕。在1935年英国的Tansley提出了生态系统的概念之后，美国的年轻学者Lindeman在对Mondota湖生态系统详细考察之后提出了生态金字塔能量转换的“十分之一定律”。由此，生态学成为一门有自己的研究对象、任务和方法的比较完整和独立的学科。生态学已经创立了自己独立研究的理论主体，即从生物个体与环境直接影响的小环境到生态系统不同层级的有机体与环境关系的理论。它们的研究方法经过描述——实验——物质定量三个过程。系统论、控制论、信息论的概念和方法的引入，促进了生态学理论的发展，60年代形成了系统生态学而成为系统生物学的第一个分支学科。如今，由于与人类生存与发展的紧密相关而产生了多个生态学的研究热点，如生物多样性的研究、全球气候变化的研究、受损生态系统的恢复与重建研究、可持续发展研究等。
其后，有些博物学家认为生态学与普通博物学不同，具有定量的和动态的特点，他们把生态学视为博物学的理论科学；持生理学观点的生态学家认为生态学是普通生理学的分支，它与一般器官系统生理学不同，侧重在整体水平上探讨生命过程与环境条件的关系；从事植物群落和动物行为工作的学者分别把生态学理解为生物群落的科学和环境条件影响下的动物行为科学；侧重进化观点的学者则把生态学解释为研究环境与生物进化关系的科学。
后来，在生态学定义中又增加了生态系统的观点，把生物与环境的关系归纳为物质流动及能量交换；20世纪70年代以来则进一步概括为物质流、能量流及信息流!

㈡ 什么是生物学特性，生态学特性

树木对环境条件的要求和适应能力，称为树木的生态学特性即生态习性。生物学特性，生物与生俱来的特有的内在品质。

昆虫的生物学特性一般来说，生物学特性包括了各虫态生活习性，幼虫龄期，生活史，发生规律，行为，等等。生态学特性一般就是说生态因子对个体的影响，温度、湿度、光照、食物等等。

(2)生态学研究方法以及优缺点扩展阅读：

园林树木的个体生长发育规律及其生长周期各阶段的性状表现。具体包括：由种子萌发，经幼苗、幼树逐渐发育到开花结果，直到最后衰老死亡的整个生命过程的发生发展规律。

生物不仅具有多样性，而且还具有一些共同的特征和属性。人们对这些共同的特征、属性和规律的认识，使内容十分丰富的生物学成为统一的知识体系。

生物物理学是用物理学的概念和方法研究生物的结构和功能、研究生命活动的物理和物理化学过程的学科。

早期生物物理学的研究是从生物发光、生物电等问题开始的，此后随着生物学的发展，物理学新概念，如量子物理、信息论等的介入和新技术如 X衍射、光谱、波谱等的使用，生物物理的研究范围和水平不断加宽加深。

一些重要的生命现象如光合作用的原初瞬间捕捉光能的反应，生物膜的结构及作用机制等都是生物物理学的研究课题。生物大分子晶体结构、量子生物学以及生物控制论等也都属于生物物理学的范围。

㈢ 生物学分支学科特点 互联网上生物学信息资源类型和特点生物学信息数据库特点

一、名词解释：
1、生物信息学：生物分子信息的获取、存贮、分析和利用；以数学为基础，应用

计算机技术，研究生物学数据的科学。
2、相似性（similarity）：两个序列（核酸、蛋白质）间的相关性。
3、同源性（homology）：生物进化过程中源于同一祖先的分支之间的关系。
4、同一性（identity）：两个序列（核酸、蛋白质）间未发生变异序列的关系。
5、序列比对（alignment）：为确定两个或多个序列之间的相似性以至于同源性

，而将它们按照一定的规律排列。
6、生物数据库检索（database query，数据库查询）：对序列、结构以及各种二

次数据库中的注释信息进行关键词匹配查找。
7、生物数据库搜索（database search)：通过特定序列相似性比对算法，找出核

酸或蛋白质序列数据库中与待检序列具有一定程度相似性的序列。
二、简答题：
1、分子生物学的三大核心数据库是什么？它们各有何特点？
GenBank核酸序列数据库；SWISS-PROT蛋白质序列数据库；PDB生物大分子结构数

据库；
2、简述生物信息学的发生和发展。
20世纪50年代，生物信息学开始孕育；
20世纪60年代，生物分子信息在概念上将计算生物学和计算机科学联系起来；
20世纪70年代，生物信息学的真正开端；
20世纪70年代到80年代初期，出现了一系列着名的序列比较方法和生物信息分析

方法；
20世纪80年代以后，出现一批生物信息服务机构和生物信息数据库；
20世纪90年代后，HGP促进生物信息学的迅速发展。
3、生物信息学的主要方法和技术是什么？
数学统计方法 ；动态规划方法 ；机器学习与模式识别技术；数据库技术及数据

挖掘 ；人工神经网络技术；专家系统；分子模型化技术；量子力学和分子力学

计算；生物分子的计算机模拟；因特网（Internet）技术
4、常见的DNA测序方法有哪些？各有何技术特点和优缺点？
Maxam-Gilbert DNA化学降解法：优点：可测完全未知序列及CG富含区；缺点：操

作繁琐；
Sanger双脱氧链终止法：优点：简便，可测较长片段；缺点：需已知部分序列或

加接头；
焦磷酸测序：优点：廉价、高通量；缺点：一次测序片段短。
5、分子生物学数据库有哪些类型？各有何特点？

基因组数据库：基因组测序
核酸序列数据库：核酸序列测定
一次数据库：蛋白质序列数据库：蛋白质序列测定。生物大分子(蛋白质)三维结

构数据库：X-衍射和核磁共振
特点：数量少，容量大，更新快
二次数据库：上述四类数据库和文献资料为基础构建
特点：数量多，容量小，更新慢
6、简述NCBI Entrez系统的功能。
高级检索系统；查找核酸、蛋白、文献、结构、基因组序列、大分子三维结构、

突变数据、探针序列、单核苷酸多态性等数据。
7、简述NCBI BLAST的功能和种类。
序列相似性比对工具；
对核酸：普通blastn，对高度相似序列megablast；
对蛋白质：普通blastp，对保守域rpsblast；
对人工翻译序列：核酸翻译序列对蛋白质序列blastx，蛋白质对翻译序列tblastn

，核酸翻译序列对翻译序列tblastx；
其它：基因组blast，基因表达序列搜索GEO blast，序列两两比对……
8、举例说明生物信息学软件的应用。
9、生物芯片制作和分析过程中可以应用哪些生物信息学软件。
三、论述题：
1、什么是生物信息学？生物信息学有哪些主要应用领域？
生物分子信息的获取、存贮、分析和利用；以数学为基础，应用计算机技术，研

究生物学数据的科学。
生物分子数据的收集与管理；数据库搜索及序列比较；基因组序列分析；基因表

达数据的分析与处理；蛋白质结构预测。
2、生物信息学在医药领域有什么应用？
辅助诊断（遗传病，HLA分型）；
研究药物作用机制，辅助新药物开发和制造。
3、人类基因组计划中主要使用的那些生物信息学手段？它们对人类基因组计划发

挥了哪些重大作用？
单一测序结果判读；contig和chromosome拼接；识别基因区及其调控区；寻找基

因相互作用的时空关系；
4、试述蛋白质二级结构预测的主要策略和方法。
策略：
目标：判断每一段中心的残基是否处于a螺旋、b折叠、b转角（或其它状态）之一

的二级结构态，即三态。
a、理论分析法（从头计算法）：通过理论计算（分子力学、分子动力学等）进行

结构预测。优点：不需要经验数据，由一级结构推测高级结构
缺点：天然和未折叠蛋白间能级差很小 (kcal/mol)；蛋白质可能的构想空间庞大

，针对蛋白质折叠的计算量巨大；计算模型中力场参数不准确。
b、统计方法：对已知结构的蛋白质进行统计分析，建立序列到结构的映射模型，

进而根据映射模型对未知结构的蛋白质直接从氨基酸预测结构。
经验性方法：根据一定序列形成一定结构的倾向进行结构预测。通过对已知结构

的蛋白质进行统计分析，发现各种氨基酸形成不同二级结构的倾向，从而形成一

系列关于二级结构预测的规律。
结构规律提取方法：从蛋白质结构数据库中提取关于蛋白质结构形成的一般性

规律，指导建立未知结构的蛋白质模型。
同源模型化方法：通过同源序列分析或模式匹配，预测蛋白质的空间结构或结

构单元。
方法：
1、Chou-Fasman方法；（基于单个氨基酸残基统计的经验参数方法，由Chou 和

Fasman在20世纪70年代提出来。通过统计分析，获得每个残基出现于特定二级结

构构象的倾向性因子，进而利用这些倾向性因子预测蛋白质的二级结构。）2、

GOR方法；（是一种基于信息论和贝叶斯统计学的方法GOR将蛋白质序列当作一连

串的信息值来处理；GOR方法不仅考虑被预测位置本身氨基酸残基种类的影响，而

且考虑相邻残基种类对该位置构象的影响）3、基于氨基酸疏水性的方法；4、最

邻近方法；5、人工神经网络方法；6、综合方法：7、利用进化信息预测蛋白质的