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1、2020/8/15,1,科技进步类通识课程,生命与进化,2,国内外同类课程：香港中文大学人类的演化 上海大学自然进化与生命关怀 中山大学生命起源与进化 与原有课程区别:生命科学概论 可供参考的教材:进化生物学，高等教育出版社 沈银柱 黄占景 主编，2008年6月第二版 谢 强 卜文俊 主编，2010年8月出版 生命科学概论、基础生物学等等,课程开设背景及参考资料,3,目录,达尔文的进化路 自然的主动选择 证明达尔文 人类的家谱 打嗝来自两栖类祖先的进化缺陷 人类进化在倒退 我们的心理停留在石器时代？ 进化论的扩张 谁在批判达尔文 打破达尔文的神话 “霍比特人”改写人类进化史 气候变化毁灭了尼安
2、德特人 “北京人”是我们的祖先吗？ 人类进化研究简史 进化里程碑：人类看到了彩色的世界,5,主要教学内容,达尔文进化论及其他进化生物学思想,生命小分子、大分子的功能机制与进化,植物、动物及人类的进化,细胞、病毒等微生物与进化,种群遗传、选择与适应等,组学、分子定向进化,6,第一章 绪论无尽的领域 什么是生命 为什么要学习生命科学 进化生物学简介 生命与进化离我们并不遥远 第二章 迟来的胜利生命之谜与达尔文学说的崛起 生命从何而来？ 寂寞船长达尔文与贝格尔号 为什么要相信达尔文？达尔文进化论今昔 其他进化生物学思想 第三章 黎明前的黑暗生命起源的细胞前阶段 生命起源与宇宙演化 寻求生命起源的轨迹
3、 生命组成的物质基础 有关天外生命问题的探讨,7,第四章 生命之黎明细胞的起源与进化 细胞起源与演化过程 原核细胞 真细菌与古细菌 真核细胞的内共生起源与多样化 病毒进化来袭 艾滋病毒、流感病毒等进化机制为例 进化的遗产癌细胞 细胞的衰老与死亡 第五章 多细胞化与发育 多细胞化 胚胎发育 结构演化与新功能（形态结构的进化、生理功能的进化） 变态发育 表观遗传 第六章 植物和动物的多样化 生物的分界 聪明的植物愚蠢的虫绿色植物界的进化 意外的工具箱动物进化的机遇及限制,8,第七章 饶舌的类人猿人类进化的社会根源 人类在自然界中的位置 有文化的红毛猩猩 灵长类动物进化 从猿到人人类起源过程中新旧特
4、征的更替 吾辈之黎明 现代智人（四大人种的成因、种族主义批判） 从免疫系统的进化看“人类进化的前进与后退” 生物进化与人类的未来 第八章 群体进化 遗传与变异（突变、随机漂变、变异的选择） 自然选择与适应 种群的遗传结构 物种与物种形成 行为的进化 “生命之树”计划,9,第九章 分子进化与分子改造 分子进化的机制 基因证据 基因组进化（染色体、基因、核基因组、线粒体基因组的进化、遗传多态性骨髓移植配型等） 分子钟 分子系统学研究方法及医学应用案例 亲子鉴定 蛋白质与蛋白质组的进化 “先有蛋后有鸡” RNA在分子系统发育研究中的作用 古DNA 生命的改造 诱变育种、基因工程、蛋白质工程 第十章
5、灭绝生命的结束与再开始 物种灭绝之谜 群落的生态演替,10,课程教学计划: 课程内容共10章，32学时 课程考核成绩：平时20分+ 期末考试80分,主讲教师,修志龙，教授，博导，生命学院院长。1987年毕业于清华大学化工系，1990年硕士毕业留大连理工大学工作。1997年晋升副教授，2002年晋升教授。 主要从事生物催化转化与生物分离方面的研究工作，主持完成了18项科研项目，包括3项国家自然科学基金、3项“863”计划项目、1项“十五”科技攻关项目等。在国内外学术期刊上共发表291篇论文（SCI收录近200篇），国际会议论文68篇，申报中国发明专利54项（国际专利4项），已有40项授权，获一项
6、辽宁省技术发明二等奖, 主译/主编专著、教材3部，参编5部。 2003年评为辽宁省骨干青年教师，2005年教育部新世纪优秀人才基金获得者，2006年获得大连市优秀专家称号，2007年获宝钢教育基金优秀教师奖，2007年辽宁省百万人才工程百人层次人选，2009年辽宁省教学名师。 辽宁省高校生物工程专业教学指导委员会主任委员、教育部高等学校生物技术与生物工程专业教学指导委员会委员、过程工程学报、生物过程（Bioprocess）编委、Engineering in Life Science编委。 生命学院305室；Tel: 84706369；Email: ,历史长河中，没有什么比研究人类自身的起源和进
7、化更能带来成就感的事了；除此之外，恐龙灭绝的原因、其他哺乳动物的智慧、微生物的世界、外星生命的探索每个主题下的真相，都是人类长久以来孜孜不倦追求的目标。,第一章 绪论无尽的领域,WHATISLIFE? ERWINSCHRODINGER薛定谔 Firstpublished1944 Whatislife?ThePhysicalAspectoftheLivingCell.,一、什么是生命,14,1、细胞是生命的基本单位,除了病毒以外，所有的生物体都是由细胞组成的。由成千上万的细胞可以组成复杂的生物体，单个细胞也可以组成简单的生物体。 细胞由膜包被，内含有细胞核或拟核和原生质。 病毒（如噬菌体）主要是
8、由核酸和蛋白质外壳组成的简单生命个体，它虽然没有细胞结构，但仍然具有生命的其他基本特征。 细胞是生物结构与功能的基本单位，其生命活动的结构基础是细胞内高度有序且为动态的结构体系。,第一节,生命的活动需要能量，为了维持自身的有序状态，生物必须与外界不断地进行物质和能量交换。在生物体内，以腺苷三磷酸（ATP）为代表的化合物不断地被合成和分解，维持着生命活动的能量需要和平衡。 生物与外界交换物质与能量的同时，体内连续地进行着合成代谢与分解代谢的生物化学反应。生物体内每时每刻进行的物质合成与分解以及能量转换就是新陈代谢。 生命运动与自然界其他运动形式如物体的位移、化学分子的结构变化等相比较，要复杂得多
9、。因此，生命运动是自然界最高级的运动形式。如食虫植物可以捕食消化昆虫。 富含自由能的有机物合成与有机物分解是新陈代谢对立统一的两个方面。光合作用与细胞的呼吸作用的过程和机制是认识新陈代谢的主要内容之一。,2、新陈代谢、生长和运动是生命的本能,第一节,新陈代谢物质的合成与分解以及能量转换,吃的是草，挤出来的是奶,第一节,食虫植物,第一节,遗传和变异是生物进化的基础。 脱氧核糖核酸(DNA)是生物遗传的基本物质，遗传信息以碱基序列的形式贮存在DNA分子中。 生物所具有的携带遗传信息的遗传物质总和称为基因组。,3、生命通过繁殖而延续,第一节,生物体的一生，通常从生殖细胞形成受精卵开始，受精卵分裂并经
10、过一系列形态、结构和功能的变化形成一个新的个体，新个体通过增加细胞体积和由于细胞分裂增加细胞数目而生长，再经过性成熟、繁殖后代、衰老直至最终死亡，生物这一总的转变过程称为发育。 生物个体不断繁殖后代，无数代的个体生活史串联起来，生物的一些基本特征代代相传但又有所改变，即遗传和变异的组合，再加上自然选择的长期作用，便构成了生物进化的历史。 进化就是遗传、变异和自然选择的长期作用导致的生物由低等到高等、由简单到复杂的逐渐演变过程。 进化也是生物多样性的来源。,4、生物具有个体发育和进化的历史,第一节,生物进化,第一节,生物的进化从根本上说，是由于生物对外界刺激产生反应、自我调节和生物对自然环境适应
11、的结果。 生物与环境的关系及相互作用体现在个体、种群、群落和生态系统等不同的层次上。,5、生物对环境的适应性,生物与环境始终处于动态的物质与能量交换之中,Life exchanges matter and energy with its surrounding at a dynamic steady state,第一节,细胞是生命的基本单位。 新陈代谢、生长和运动是生命的本能。 生命通过繁殖而延续，DNA是生物遗传的基本物质。 生物具有个体发育的经历和系统进化的历史。 生物对外界刺激可产生应激反应并对环境具有适应性。 生命就是集合这些主要特征的物质存在形式。,什么是生命生命的基本特征,第二节,
12、1、从达尔文的进化论到克隆羊“多莉”,1859年，达尔文的物种起源发表了。他的关于生物进化的革命性理论不但引起科学界的广泛关注，当时也引起了广大平民百姓的兴趣。 1997年，苏格兰生物学家完成了首例哺乳动物绵羊“多莉”的克隆，这个神奇的故事立刻上了各传播媒介的首页和头条，一夜之间，全球大多数生物技术公司的股票价值迅速上升。,二、为什么要学习生命科学,Darwins evolution theory(Macroevolution),达尔文（Charles Darwin, 1809-1882）, 英国伟大的博物学家，著有物种起源，创立了科学的进化论。第一次对许多世纪以来一直令人迷茫的问题“我们来自
13、何方”做出了科学的回答。 8岁时的问题：“人类最早的妈妈是谁？” 你是一只美丽的猴子变来的。,(1809-1882),就读剑桥大学神学专业,1928-1942年，Fleming 发现青霉素，在第二次世界大战后期拯救了几百万人的生命。 1953年，Watson和Crick首次提出了DNA双螺旋结构模型，奠定了现代遗传学和分子生物学的基础，从而获得了诺贝尔奖。有的学者高度评价DNA双螺旋结构模型的确定是“诺贝尔奖中的诺贝尔奖”。 1973年，美国斯坦福大学教授Cohn和美国加州大学教授Boyer以及Berg等正带领各自的研究组几乎在同时分别完成了DNA体外重组，一举打开了基因工程的大门，他们除了成
14、为诺贝尔奖得主，还被誉为“重组DNA技术之父”。 1997年2月，苏格兰生物学家Wilmut和Campbell等完成了首例哺乳动物绵羊“多莉”的克隆，消息传出以后，立刻在全球引发了一场有关克隆的大争论。,20世纪100件大事中生命科学领域的包括：,第二节,微生物学,法国人巴斯德的细菌学说（1857年） 酿酒和牛奶变酸以及疾病都是由细菌（醋酸杆菌、病菌）引起的 巴氏消毒（灭菌）法60，30分钟 高温灭菌121 （1atm），15-20 min,法国人巴斯德（1857年）,青霉素的发现者弗莱明,现代遗传学的奠基人孟德尔,Nobel Prize in Physiology or Medicine i
15、n 1962,DNA双螺旋结构,Nobel Prize in Physiology or Medicine in 1962,for their discoveries concerning the molecular structure of nucleic acids and its significance for information transfer in living material,Francis Harry Compton Crick,James Dewey Watson,Maurice Hugh Frederick Wilkins,for his fundamental s
16、tudies of the biochemistry of nucleic acids, with particular regard to recombinant-DNA for their contributions concerning the determination of base sequences in nucleic acids,Frederick Sanger,Walter Gilbert,Paul Berg,USA Stanford University Stanford, CA, USA 1926 -,USA Biological Laboratories Cambridge, MA, USA 1932 -,USA and Great Britain MRC Laboratory of Molecular Biology Cambridge, Great Britain 1918 -,Pauling(1901-1994),Linus P
