托福机经背景分类生物类：生物钟

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2、。生物节律的表现范围很广，从低频(长周期)的动物冬眠、月经周期到高频(短周期)的心脏搏动、脑电波。根据与地球物理相关与否生物节律可分为两类：一类为和昼夜、潮汐、月相、四季相关的生物节律;一类为随有机体内环境的变化而改变的生物节律，如心跳、呼吸等，这类节律易被化学药物和温度变化左右。生物节律的特征明暗、温度、湿度、气压、宇宙射线以及来自外界的其他各种因素，都可能是激发节律的扳机，社会习性也可能起重要作用。所有这些同步的因子中，研究得最深入的是光因子的影响。1.光对生物节律的影响将一些昼行性动物放在连续光照且恒温的环境中几个星期，它们睡眠和活动的时间

3、仍同实验室外面正常昼夜变化的节律几乎一致;同时又发现，节律周期(即动物两次醒来的时间间隔)逐渐缩短，以至于最后少于24h。这种同太阳日的24h周期近似相等的内源节律叫拟昼夜节律。有机体在恒黑或恒亮的条件下能保持其固有的拟昼夜节律，而在自然条件下生物保持24h节律是靠外界明暗周期变化的影响。因为节律的相位并非严格地限制在地球表面地理位置上特定的时间里固定不变，事实上当人或动物跨跃时区时，它能在几天内重新调整自己的节律相位，并与新时区相位协调一致。相位的易变性和可塑性是生物昼夜节律的一个基本特征。每天日照时间长短随着季节发生变化，动、植物的节律适应这

4、种变化亦发生相应的改变，例如夜行性的飞鼠在短日照向长日照过渡的冬天到春天的变化中，每天开始的活动时间一天比一天推迟。啮齿动物的拟昼夜活动节律在暗的条件下可保持几个月，而植物的叶子活动节律消失的就快多了。一旦节律消失，一个新的节律可以被额外的光或暗启动，比如长暗中的一个短时光照，长明中一个短时黑暗，从暗到明或从明到暗均可使节律重新启动。阿朔夫(J.Aschoff)1960年综合了以往关于光对动物活动及兴奋性水平的研究提出了阿朔夫定律：a.昼行性动物在连续光照条件下拟昼夜周期较24h短，在连续黑暗下拟昼夜周期较24h长;而夜行性动物相反。b.昼行性动

5、物随着光照强度的增强其周期缩短，而夜行性动物的活动周期与光照强度成正比。C.昼行性动物活动时间与静止时间之比随着光强度增加而增加，夜行性动物则随着光强增加而减少。d.昼行性动物的兴奋水平随着光强的增加而提高，夜行性动物反而降低。2.温度和药物对生物节律的影响许多实验证明，温度与生物节律仅有微弱的关系，甚至无关。一位科学家做了这样一个实验;把一些招潮蟹放在一间暗室2个月。装蟹容器的温度逐渐变化，从25℃降到16℃，又降到6℃，直至接近水的冰点。但整个过程中，蟹体色变化节律仍无变化。不过剧烈的温度变化会影响生物钟，如把招潮蟹放在水中，水温保持接近冰点

6、，6h后把水迅速加热到室温，招潮蟹体色变化的时间推迟了6h。因此，剧烈温度变化明显使生物钟停摆了6h。生物钟对许多化学抑制剂、麻醉药、生长刺激物、代谢毒物等不敏感，不受影响。作者对双峰型夜行性活动的SD大白鼠的研究表明，口服低剂量镇静药巴比妥钠(100mg/kg)对其双峰型活动节律影响不大，而中等剂量的巴比妥钠(150mg/kg)会使前半夜的活动高峰消失，服用高剂量巴比妥钠(200ms/kg)后两个活动高峰均消失。但在恢复日，大白鼠并未因实验日的喂药处理而改变其双峰型活动节律。因此，巴比妥钠未能使大白鼠的生物钟停摆。生物钟对化学物质及温度干扰的不

7、敏感的意义在于使生物钟的计时保持准确性。3.生物节律的遗传和发育实验表明，受精卵在恒定的条件下发育成为有机体，仍自发地表现出拟昼夜节律，或可被一个简单的光、温度的突变所启动。果蝇的成虫从蛹壳羽化出来的时间都在破晓后不久，这种羽化节律是果蝇生存的重要因素。羽化后一段时间里，果蝇有脱水的危险，假如果蝇不在一天中湿度通常较大的时候(黎明)羽化，就不能成活。它的生物钟就调整到使它总是在成活机会最大的时候羽化。如果果蝇的各个发育阶段全部置于连续光照和恒温条件下，羽化的昼夜节律也并未改变，相继成熟的蛹仍在黎明时羽化。如果使果蝇的生活周期完全处于黑暗之中，一天

8、中各钟点羽化的成虫数目大致相等。但若用光短暂的照一下在黑暗中培养的正在发育的果蝇幼虫或蛹，几天之后所有的成虫羽化的钟点同它们受光照的钟点