《第一章-生命科学概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章-生命科学概述（83页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 1、以不同的生物为对象：分为人体生化 、动物生化、植物生化、微生物和病毒生 化、昆虫生化等；2、若以生物体的不同组织或过程为研究 对象，则可分为肌肉生化、神经生化、免 疫生化等；3、因研究的物质不同，又可分为蛋白质 化学、核酸化学、酶学等分支。研究对象：生物体研究对象：生物体为什么要学习生命科学知识？n生命科学是21世纪自然科学的带头学 科n生命科学充满未解之谜n生命科学与人类社会的发展息息相关生物化学的重要性生物科学的前沿n分子生物学的发展是生物科学发 展史上的一个重要的里程碑nDNA重组技术n原生质体融合技术DNA双螺旋结构21世纪将面临的许多世界性的难题n人口膨胀n粮食紧张n环境污染n
2、能源紧缺n遗传疾病一、生命科学是21世纪自然科 学的带头学科n20世纪后叶生命科学的各领域取得了巨大的进展，分子生物学、遗传学 、细胞生物学、神经生物学和生态学是当前生命科学的基础学科， 这些 学科较为活跃，进展较快，它们反映了现代生命科学的总趋势。n分子生物学在生命科学中的主流地位以及它在推动整个生命科学发展中所起的巨 大作用是无可争辩的；n遗传学在将来仍保持它在生命科学中的核心作用；n细胞生物学作为生命科学的基础学科地位必须重视；n发育生物学将成为21世纪生命科学的“新主人”，这种预测已逐渐变成现实；n神经生物学的崛起将代表生命科学的下一个高峰；n生态学可能是最直接为人类生存环境服务, 并
3、对国民经济持续与协调发展起重要 作用的学科。 二、生命科学充满未解之谜n“猛犸之谜” n“恐龙灭绝之谜”n 龟鳖家族的长寿之谜“猛犸之谜”猛犸，也叫毛象。生活在数万年以前的北冰洋冻土地带，在西伯利亚天然冷库 里，有些猛犸象化石保存得十分完好。为我们认识那个世界提供了生动的化石 资料。然而，它也给人们提供了更具体的疑问，例如，在地球上生活了约50 万年的猛犸为什么会在1万年前突然灭绝呢 ？是由于某种灾变引起的？还是由 于猛犸象自己缺少适应生存的条件而灭绝的呢？“恐龙灭绝之谜”猛玛象的 灭绝和恐 龙的灭绝 一样，都 是生物进 化史中的 未解之谜 。龟鳖家族的长寿之谜甲鱼、王八是鳖的别名，如 广东叫
4、鳌为水鱼、江浙地区 叫甲鱼、北方地区叫王八， 也有一些地方叫圆鱼、团鱼 等等。在民间自古就有“千 年王八万年龟”的说法。如 都市快报2008年3月25 日报道，浙江省诸暨市俪家 村村民俪千里在浦阳江捕到 一只体长55厘米，重11.5 公斤的老甲鱼，据本村一个 90多岁的老人估测，这只老 甲鱼年龄已超过500岁。三、生命科学与人类社会的发展息息相关n农业方面n医药卫生方面n轻工业、食品工业、酶工程n其他方面1.农业方面n遗传育种农作物、畜牧业的优良品种（无籽西瓜）n人造种子n生物杀虫剂无籽西瓜无籽西瓜是用普通西瓜培育出来的 。普通西瓜在发育过程中，有极个 别的会发生某种变异，结出的西瓜 没有籽。
5、农学家对这种无籽西瓜进 行研究，发现它们的果实是三倍体 ，而普通的西瓜是二倍体，也就是 它们的染色体数目与原来的不一样 。怎样得到三倍体的种子呢?农学 家先用一种叫秋水仙素的物质浸泡 二倍体的西瓜种子，得到四倍体的 西瓜，然后用四倍体西瓜作母本、 用二倍体西瓜作父本进行杂交，便 得到三倍体的无籽西瓜。人造种子 解决粮食问题的新曙光l人造种子制作过程是先把植物幼苗的嫩茎切成 极小的碎片, 这些碎片叫胚状体，根据生物工程 原理, 每一碎片, 经处理后可长出根、茎、叶成 为一株幼苗。胚状体很娇嫩, 为了适应环境必须 给它穿上“外衣”, 即给其包上一层如天然种子 种皮一样的营养层和保护层。 l人造种子
6、可以保证种子发芽整齐划一, 对管理 和收获的机械化非常有利。 l人造种子可以在制作的过程中用刺激细胞变异 的方法, 培养新品种或增强某种有用性获得高产 优质的种子。 l人造种子还可加入天然种子没有的特殊成分, 如加入固氮菌、杀虫剂和除草剂等物质。l人造种子的使用可以节约大量的粮食。统计表明, 我国每年种子的用量可达150 亿公斤 , 几乎可供近一亿人一年的口粮。而人造种子一株植物的嫩芽就可制出百万粒种子, 可节 约大量的粮食。 l上海复旦大学已研制出芹菜、花椰菜的人造种子, 并正向高难度的水稻种子进军。相信 在不久的将来, 人造种子工厂将大批生产各种优良种子, 这对解决粮食生产不足问题无疑 会
7、带来新的希望。2.医药卫生方面n新的抗菌素、疫苗n免疫学 提高了异体器官移植的成功率， 并发现了自体免疫疾病的病因n基因工程菌与基因疗法 胰岛素、干扰素、 生长激素、淋巴细胞活素、血纤维蛋白溶 解剂、白蛋白、血因子、单克隆抗体、 DNA探针等干 扰 素干扰素(IFN)是由干扰素诱生剂诱导生物细胞后所产生的一类高活性多功能的糖蛋白 。自IFN被发现以来，大量的临床研究表明，IFN对抗病毒性疾病和恶性肿 瘤以及增强机体免疫调节能力有明显效果。而且，随着分子生物学及DNA 重组技术的迅速发展，已经应用基因工程技术为人类抗肿瘤、抗病毒生产 出大量高效的IFN。所以，IFN日益受到人们的广泛关注。3.轻
8、工业、食品工业n酶工程 食品、医药、发酵、日用化工、 轻纺、制革、水产、木材、造纸、能源、 农业、环保等经济部门n发酵工程 酿酒制曲、味精、抗菌素、维 生素等溶菌酶的分子模型4.其他方面n细菌造雪n细菌保护古建筑n无法假冒的生物 笔细 菌 造 雪美国科学家发美国科学家发 现假单胞菌能在寒现假单胞菌能在寒 冷的环境中将水雾冷的环境中将水雾 凝结成雪花凝结成雪花细菌保护古建筑在含钙的情况下能够在含钙的情况下能够 形成钙的微晶体，以形成钙的微晶体，以 保护古建筑保护古建筑无法假冒的生物笔利用在墨水利用在墨水 中加入含有中加入含有 特定序列的特定序列的 DNADNA片段，片段， 使别人无法使别人无法
9、假冒你的墨假冒你的墨 迹迹n生命的定义n生命起源之谜n与“生命的本质”相关的一些观点和理论n生命的本质特征生命是什么？“生命”应如何定义？生命是什么？“生命”应如何定义？一、生命的定义n从生物学角度的定义n从物理学角度的定义n从生物物理学角度的定义n“生命”的完整的、系统的定义1.从生物学角度的定义n由核酸和蛋 白质等物质 组成的多分 子体系，它 具有不断自 我更新、繁 殖后代以及 对外界产生 反应的能力2.从物理学角度的定义“负熵”n热力学第二定律 任何自发过程总是朝着 使体系越来越混乱、越来越无序的方向， 即朝着熵增加的方向变化生命的演化过程总是朝着熵减少的方 向进行，一旦负熵的增加趋近于
10、零，生命 将趋向终结，走向死亡n在生物体的整个运动过程中，贯穿了 物质、能量、信息三者的变化、协调 和统一3.3.从生物物理学角度的定义的三从生物物理学角度的定义的三 要素：要素：物质、能量、信息物质、能量、信息4.“生命”的完整的、系统的定义生命是主要由核酸和蛋白质组 成的具有不断自我更新能力的多分子体 系的存在形式，是一种过程，是一种现 象n生命的物质基础是蛋白质和核酸n生命运动的本质特征是不断自我更新， 是一个不断与外界进行物质和能量交换 的开放系统n生命是物质的运动，是物质运动的一种 高级的特殊存在形式生命的涵义生命的涵义二、生命起源之谜n宗教认为上帝创造了生命n古代人认为生命是自然发
11、生的n达尔文的探索n奥巴林的生命起源假说n米勒的实验生命起源于无机物1.宗教认为上帝创造了人2.古代人认为生命是自然发生的我国古代有“天地合气万物有生”的说 法 古代欧洲有“地球乃孕育生命的慈母” 的说法3.达尔文的探索n“适者生存”自 然选择理论的精 髓；达尔文1859 年写下物种起 源4.奥巴林的生命 起源假说n“团聚体假说”： 无机物 简单的有机物 复杂的有机物 多分子体系 （团聚体） 有新陈代谢功 能的蛋白质体5.米勒的实验 生命起源于无机物三、与“生命的本质”相关 的一些观点和理论n生机论 将生物现象归结为一种非物质的“ 活力”n机械论 将生命现象简单地归结为物理和 化学的过程一架结
12、构极其复杂的机器n还原论 生物的一切都可用分子和分子相互 作用的规律来说明n整体论 生物各组成部分规律加起来不等于 整体的规律三、与“生命的本质”相关 的一些观点和理论四、生命的本质特征n化学成分的同一性n严整有序的结构n新陈代谢n应激性和运动n内稳态n生长发育n繁殖与遗传n适应1.化学成分的同一性生物体是由蛋白质、核酸、脂类、糖类 、维生素等多种有机分子以及C、H、O、N 、P、S等无机元素组成 蛋白质：由20种氨基酸组成 核酸：由8种核苷酸组成 各种生物编制基因程序的遗传密码是统 一的， 各种生物都是以ATP(三磷酸腺苷)为贮能分 子蛋白质由20种氨基酸组成蛋白质：是由许多 不同的氨基酸
13、按一定的序列通过 酰胺键（蛋白质化 学中专称肽键）缩 合而成的，具有较 稳定的构象并具有 一定生物功能的生 物大分子。 2.严整有序的结构生命的基本单位是细胞 细胞的结构 整个生物界是一个多层次的有序结构 ： 细胞 组织 器官 系统 个体种群群落生态系统n细胞是生物的基本组成单位（病毒除外)细 胞 的 结 构植物细胞结构图3.新陈代谢生物体不断地吸收外界的物质，在生 物体内发生一系列变化，最后成为代谢最 终产物而被排出体外 合成作用（anabolism） 从外界摄 取物质和能量，将它们转化为生命本身的 物质和贮存在化学键中的化学能 分解作用（catabolism） 分解生命 物质，将能量释放出
14、来，供生命活动之用n 新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能 物理运动化学运动生命运动 最高级运动形式 ATP有机质 合成有机质 分解4.应激性和运动生物接受外界刺激后会发生反应 ，生物的运动受神经系统的控制5.内稳态生物体在没有强烈的外界因素的 影响下，有某些机制使其内环境能保 持动态稳定性6.生长发育生物体能通过新陈代谢的作用而 不断地生长、发育，其中遗传因素起 决定性作用，而外界环境也有很大影 响7.繁殖与遗传生物体能不断地繁殖下一代，使生命得以延 续 生物的遗传是由基因决定的，生物的某些性 状会发生变异；没有可遗传的变异，生物就不可 能进化n生命通过繁殖而延续，DNA是生物遗传的基本物质
15、遗传学家和模特儿 8.适 应 适应的含义： （1）生物的结构都适 应 于一定的功 能 （2）生物的结构和功 能 适应于其在 一定环 境条件下的 生存和 延续 适应是生物界普遍存 在的现象生命（生物体）的基本特征细胞是生物的基本组成单位（病毒除外）新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能生命通过繁殖而延续，DNA是生物遗传的基本物质 生物具有个体发育和系统进化的历史生物对外界可产生应激反应和自我调节，对环境具有适应性n生命是具有以上共同特征的物质存在形式n生命科学是研究生物体及其活动规律的科学，广义的生命科学还包括生物技术、生物与环境、生物学与其他学科交叉的领域。n自然科学的发展 1928-1942
16、 Fleming 发明青霉素 1953年 Watson和Crick DNA双螺旋 1973年 斯坦福大学 Cohn 加州大学 Boyer 基因工程 重组DNA技术之父 1997年2月 苏格兰 Wilmut 绵羊“多莉”的克隆 1999年 高考作文题“假如记忆可以移植” 2000年6月 人类基因组计划 2001年 干细胞研究20年后?n 人类面临最重大的问题和挑战n人口膨胀；n粮食短缺；n疾病危害；n环境污染；n能源危机；n资源匮乏；n生态平衡破坏；n生物物种大量消亡。l解决人类生存与发展所面临的一系列重大问题，在很大程度上将依赖于生命科学的发展。生命科学对人类经济、科技、政治和社会发展的作用是全方位的。20世纪后叶分子生物学的突破性成就，使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化，现已
