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1、生命科学与生物技术导论生命科学与生物技术导论主讲人：贾晓强主讲人：贾晓强天津大学化工学院生物工程系天津大学化工学院生物工程系1讲-生命和生命科学主要参考书主要参考书1 1、生命科学导论第二版，张惟杰主编，高等教育、生命科学导论第二版，张惟杰主编，高等教育出版社，出版社，2008年年. .2 2、生命科学导论第一版，张惟杰，吴敏，刘曼西、生命科学导论第一版，张惟杰，吴敏，刘曼西编著，高等教育出版社，编著，高等教育出版社，2008年年. .3 3、基础生命科学基础生命科学，吴庆余主编，高等教育出版社，吴庆余主编，高等教育出版社，2002年年.4、生命科学导论生命科学导论，北京大学生命科学学院编写组
2、，北京大学生命科学学院编写组，高等教育出版社，高等教育出版社，2000年年5、现代生命科学概论现代生命科学概论，黄诗笺主编，高等教育黄诗笺主编，高等教育出版社，出版社，2001年年2讲-生命和生命科学6 6、生命科学导论，宋思扬主编，高等教育、生命科学导论，宋思扬主编，高等教育出版社，出版社，20042004年年. .7 7、普通生物学，陈阅增等编著，高等教育、普通生物学，陈阅增等编著，高等教育出版社，出版社，19971997年年. .8 8、生物学，、生物学，Fried GHFried GH和和Hademenos GJHademenos GJ著，著，田清涞等译，科学出版社，田清涞等译，科学出
3、版社，20022002年年. .9 9、分子生物学与生物技术，沃克分子生物学与生物技术，沃克 JMJM等编著，等编著，化学工业出版社，化学工业出版社，20032003年年. .主要参考书主要参考书3讲-生命和生命科学本课程的主要内容本课程的主要内容第第1讲讲生命和生命科学生命和生命科学第第2讲讲生物多样性（上）生物多样性（上）第第3讲讲生物多样性（下）生物多样性（下）第第4讲讲生命活动及生命的形态建成生命活动及生命的形态建成(自学自学)第第5讲讲生命的化学基础生命的化学基础第第6讲讲细胞细胞生命的基本结构单位生命的基本结构单位4讲-生命和生命科学本课程的主要内容本课程的主要内容第第7讲讲生命活
4、动的能量获取与转换生命活动的能量获取与转换第第8讲讲遗传和变异（上）遗传和变异（上）第第9讲讲遗传和变异（下）遗传和变异（下）第第10讲讲生命的信息传递与处理生命的信息传递与处理第第11讲讲环境与生态环境与生态第第12讲讲生物技术生物技术5讲-生命和生命科学课程要求课程要求掌握基本概念掌握基本概念掌握基本原理掌握基本原理了解前沿内容了解前沿内容注意微观与宏观的结合注意微观与宏观的结合课本与课堂讲授内容并重课本与课堂讲授内容并重6讲-生命和生命科学第第1讲讲生命和生命科学生命和生命科学第一节第一节什么是生命？什么是生命？第二节第二节生命科学生命科学7讲-生命和生命科学讲-生命和生命科学第一节第一
5、节什么是生命？什么是生命？“生从何来，死往何去生从何来，死往何去”“Tobe,ornottobe”对生命的思考是人类理性思维中最富有对生命的思考是人类理性思维中最富有挑战性，最有吸引力的问题之一。挑战性，最有吸引力的问题之一。例如：例如：什么是生命？什么是生命？什么是生命？什么是生命？什么时候开始形成生命？什么时候开始形成生命？什么时候开始形成生命？什么时候开始形成生命？生命是如何形成的？生命是如何形成的？生命是如何形成的？生命是如何形成的？ 生命世界又何以如此千姿百态？生命世界又何以如此千姿百态？生命世界又何以如此千姿百态？生命世界又何以如此千姿百态？1.1生生命命的的本本质质9讲-生命和生
6、命科学特征特征是生物，可能不是生物，可能不表现此特征表现此特征不是生物，可能不是生物，可能表现此特征表现此特征运动运动植物植物河流河流生长生长成年动物成年动物山脉山脉新陈代谢新陈代谢古莲子古莲子云朵云朵繁殖繁殖休眠孢子休眠孢子火焰火焰应答应答植物人植物人机械机械细胞，遗传，死亡，演化细胞，遗传，死亡，演化1.1生生命命的的本本质质讲-生命和生命科学生物学：生命是生物学：生命是由核酸和蛋白质等物质组成的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。以及对外界产生反应的能力。物理学：生命的演化过程总是朝着熵减少的
7、方物理学：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零，生命将趋向进行，一旦负熵的增加趋近于零，生命将趋向终结，走向死亡。向终结，走向死亡。生物物理学：在生物体的整个运动过程中，贯生物物理学：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、协调和统穿了物质、能量、信息三者的变化、协调和统一。一。1、从不同的角度来解释生命、从不同的角度来解释生命1.1生生命命的的本本质质11讲-生命和生命科学生命的物质基础是蛋白质和核酸。生命的物质基础是蛋白质和核酸。生命运动的本质特征是不断自我更新，是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一个不断
8、与外界进行物质和能量交换的开放系统。放系统。生命是物质的运动，是物质运动的一种高生命是物质的运动，是物质运动的一种高级的特殊存在形式。级的特殊存在形式。2.生命的内涵生命的内涵1.1生生命命的的本本质质12讲-生命和生命科学3 3、与生命本质相关的一些观点、与生命本质相关的一些观点生机论：生机论：将生物现象归结为一种非物质的将生物现象归结为一种非物质的“活力活力”机械论：机械论：将生命现象简单地归结为物理和将生命现象简单地归结为物理和化学的过程化学的过程一架结构极其复杂的机器一架结构极其复杂的机器还原论还原论：生物的一切都可用分子和分子相：生物的一切都可用分子和分子相互作用的规律来说明互作用的
9、规律来说明整体论整体论：生物各组成部分规律加起来不等：生物各组成部分规律加起来不等于整体的规律于整体的规律1.1生生命命的的本本质质13讲-生命和生命科学还原论和整体论还原论和整体论1.1生生命命的的本本质质还原论还原论20世纪世纪整体论整体论21世纪世纪生物与非生物间的界限消失了！？生物与非生物间的界限消失了！？基因克隆，拼结基因克隆，拼结组装婴儿！？组装婴儿！？基因组学基因组学功能基因组学功能基因组学细胞的遗传与变异细胞的遗传与变异细胞分化与个体发育细胞分化与个体发育生命科学的飞跃生命科学的飞跃个体个体染色体染色体基因基因DNAdN讲-生命和生命科学1.2 生命的本质特征生命的本质特征化学
10、成分的同一性化学成分的同一性严整有序的结构严整有序的结构应激性应激性内稳态内稳态新陈代谢新陈代谢生长发育生长发育繁殖与遗传繁殖与遗传适应适应15讲-生命和生命科学1、化学成分的同一性、化学成分的同一性生物体是由蛋白质、核酸、脂类、糖类、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。等无机元素组成。生物体蛋白质：由生物体蛋白质：由20种氨基酸组成。种氨基酸组成。核酸：由核酸：由8种核苷酸组成。种核苷酸组成。各种生物编制基因程序的遗传密码是统各种生物编制基因程序的遗传密码是统一的，各种生物都是以一的，各种生物都是以ATP为
11、贮能分子为贮能分子1.2生生命命的的本本质质特特征征16讲-生命和生命科学2、严整有序的结构、严整有序的结构1.2生生命命的的本本质质特特征征17讲-生命和生命科学生物体、生物界是一个多层次的有序结构生物体、生物界是一个多层次的有序结构1.2生生命命的的本本质质特特征征18讲-生命和生命科学3、新陈代谢、新陈代谢生物体不断地吸收外界的物质，这些物质在生生物体不断地吸收外界的物质，这些物质在生物体内发生一系列变化，最后成为代谢过程的物体内发生一系列变化，最后成为代谢过程的最终产物而被排出体外。最终产物而被排出体外。组成作用（组成作用（anabolism）：从外界摄取物质和能）：从外界摄取物质和能
12、量，将它们转化为生命本身的物质和贮存在化量，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。学键中的化学能。分解作用（分解作用（catabolism）：分解生命物质，将）：分解生命物质，将能量释放出来，供生命活动之用。能量释放出来，供生命活动之用。1.2生生命命的的本本质质特特征征19讲-生命和生命科学4、应激性、应激性生物接受外界刺激后会发生反应，生物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。的运动受神经系统的控制。1.2生生命命的的本本质质特特征征20讲-生命和生命科学5、内稳态、内稳态生物体在没有强烈的外界因素的影响下，生物体在没有强烈的外界因素的影响下，有某些机制使
13、其内环境能保持动态稳定有某些机制使其内环境能保持动态稳定性。性。1.2生生命命的的本本质质特特征征21讲-生命和生命科学6、生长发育、生长发育生物体能通过新陈代谢的作用而不断地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。用，而外界环境也有很大影响。1.2生生命命的的本本质质特特征征22讲-生命和生命科学7、繁殖与遗传、繁殖与遗传生物通过繁殖生物通过繁殖使生命得以延使生命得以延续续生物的遗传是生物的遗传是由基因决定的由基因决定的没有可遗传的没有可遗传的变异，生物就变异，生物就不可能进化不可能进化1.2生生命命的
14、的本本质质特特征征23讲-生命和生命科学8、适、适 应应适应的含义：适应的含义：（1）生物的结构都适应于）生物的结构都适应于一定的功能。一定的功能。（2）生物的结构和功能适）生物的结构和功能适应于其在一定环境条件下应于其在一定环境条件下的生存和延续。的生存和延续。适应是生物界普遍存在的适应是生物界普遍存在的现象现象1.2生生命命的的本本质质特特征征24讲-生命和生命科学251.3 生命起源之谜生命起源之谜宗教认宗教认为上帝为上帝或神创或神创造了人造了人讲-生命和生命科学26古代人认为生命是自然发生的古代人认为生命是自然发生的“天地合气万物有生天地合气万物有生”古代中国古代中国“大地乃孕育生命的
15、慈母大地乃孕育生命的慈母”古代欧洲古代欧洲1.3生生命命起起源源之之谜谜讲-生命和生命科学27达尔文的探索达尔文的探索“适者生存适者生存”自然选择理论自然选择理论的精髓；达尔文的精髓；达尔文18591859年出版物年出版物种起源。种起源。1.3生生命命起起源源之之谜谜讲-生命和生命科学28Oparin生生命命起源假说起源假说“团聚体假说团聚体假说”： 无机物无机物 简单的有机物简单的有机物 复杂的有机物复杂的有机物 多分子体系多分子体系（团聚体）（团聚体） 有新陈代谢功有新陈代谢功 能的蛋白质体能的蛋白质体1.3生生命命起起源源之之谜谜讲-生命和生命科学29Miller实验实验模拟原始地球模拟
16、原始地球大气的状况，大气的状况，在高压电弧作在高压电弧作用下使原始海用下使原始海洋中产生了简洋中产生了简单的有机分子单的有机分子1.3生生命命起起源源之之谜谜讲-生命和生命科学米勒模拟实验得到的有机物米勒模拟实验得到的有机物有机物有机物产量产量mol甲醛甲醛2330脲（尿素）脲（尿素）20乳酸乳酸310琥珀酸琥珀酸40甘氨酸甘氨酸6谷氨酸谷氨酸使用其他能源，紫外线、高温、使用其他能源，紫外线、高温、射线等，还得到：嘌射线等，还得到：嘌呤、嘧啶、核苷酸、脂肪酸、单糖等。呤、嘧啶、核苷酸、脂肪酸、单糖等。讲-生命和生命科学从有机小分子到大分子聚合物从有机小分子到大分子聚合物福克斯实验：把氨基酸混合
17、物倾倒在福克斯实验：把氨基酸混合物倾倒在160oC200oC热沙土上，水分蒸发，氨基热沙土上，水分蒸发，氨基酸浓集并化合生成蛋白质样大分子。酸浓集并化合生成蛋白质样大分子。这样得到的蛋白质分子具有：肽链结构；这样得到的蛋白质分子具有：肽链结构；蛋白质特有的显色反应；可被蛋白酶水蛋白质特有的显色反应；可被蛋白酶水解，产生氨基酸；微弱的酶活性。解，产生氨基酸；微弱的酶活性。讲-生命和生命科学从多分子体系到原始生命细胞从多分子体系到原始生命细胞奥巴林用蛋白质（白明胶）和多糖（阿拉伯胶）奥巴林用蛋白质（白明胶）和多糖（阿拉伯胶）混合得到团聚体小滴，福克斯用类蛋白质加热混合得到团聚体小滴，福克斯用类蛋白
18、质加热浓缩得到微球体。浓缩得到微球体。团聚体团聚体/微球体具备以下特征：脂双层膜围成的微球体具备以下特征：脂双层膜围成的与周围环境隔开的含水囊泡；囊泡内有多种核与周围环境隔开的含水囊泡；囊泡内有多种核酸、蛋白质、糖类大分子；酸、蛋白质、糖类大分子；选择性的从环境吸选择性的从环境吸纳纳“食物食物”；利用；利用“食物食物”的分解的分解,复制自身复制自身一部；分起核心作用的大分子；囊泡因大分子一部；分起核心作用的大分子；囊泡因大分子增多而增多而“生长生长”和繁殖。和繁殖。原初生命细胞的雏形就诞生。原初生命细胞的雏形就诞生。讲-生命和生命科学自养型细胞的出现改变了地球的自养型细胞的出现改变了地球的面目
19、面目光合作用的出现意味着一个飞跃：光合作用的出现意味着一个飞跃：异养异养自养自养臭氧层挡住短波紫外线的杀伤破坏力，臭氧层挡住短波紫外线的杀伤破坏力，使生物得以繁衍发展。使生物得以繁衍发展。讲-生命和生命科学有氧呼吸的产生是生命进化的一有氧呼吸的产生是生命进化的一大飞跃大飞跃有氧呼吸极大地提高了生物从食物中获有氧呼吸极大地提高了生物从食物中获取能量的效率。取能量的效率。葡萄糖无氧分解葡萄糖无氧分解有氧分解有氧分解2个个ATP36个个ATP讲-生命和生命科学讲-生命和生命科学36共同起源学说共同起源学说在米勒的实验中加入在米勒的实验中加入PH3发现了更多的氨发现了更多的氨基酸基酸P在生命起源中有重
20、要的作用。在生命起源中有重要的作用。长出长出多肽多肽长出长出核酸核酸1.3生生命命起起源源之之谜谜讲-生命和生命科学37地球的生命起源于宇宙？地球的生命起源于宇宙？彗星、陨石中检测到彗星、陨石中检测到氨基酸等有机分子氨基酸等有机分子美国发射火星探测器美国发射火星探测器寻找火星上的水源寻找火星上的水源法国发现法国发现Titan卫星卫星上具有一些重要的有上具有一些重要的有机分子机分子1.3生生命命起起源源之之谜谜讲-生命和生命科学38生命起源于深海烟囱生命起源于深海烟囱？20世纪世纪70年代在加拉巴哥斯群岛发现深海年代在加拉巴哥斯群岛发现深海烟囱，具备产生氨基酸等有机物的条件。烟囱，具备产生氨基酸
21、等有机物的条件。深海烟囱存在巨大的温度梯度变化，有可深海烟囱存在巨大的温度梯度变化，有可能由能由H2、CH4、NH3、H2S、CO在高温下在高温下化合形成氨基酸，继而形成多肽，核苷酸化合形成氨基酸，继而形成多肽，核苷酸链，细胞，高级生物。链，细胞，高级生物。在这些高热条件下发现了硫细菌。在这些高热条件下发现了硫细菌。1.3生生命命起起源源之之谜谜讲-生命和生命科学生命起源的研究方兴未艾生命起源的研究方兴未艾2004年年5月月8日至日至10日，香山会议。日，香山会议。化学与生命起源化学与生命起源太空生物学太空生物学分子进化与生命起源分子进化与生命起源细胞的起源与进化细胞的起源与进化远古生命与极端
22、条件下的生命现象远古生命与极端条件下的生命现象391.3生生命命起起源源之之谜谜讲-生命和生命科学第二节第二节生命科学生命科学生命科学：生命科学：是研究生命现象和生命活动规律的一是研究生命现象和生命活动规律的一门综合性学科。门综合性学科。研究内容：研究内容：生命物质的结构与功能，生物与生物生命物质的结构与功能，生物与生物之间及生物与环境之间相互关系。之间及生物与环境之间相互关系。1、生命科学经历了三个发展阶段、生命科学经历了三个发展阶段描述生物学阶段描述生物学阶段（1850s以前）以前）实验生物学阶段（实验生物学阶段（1850s-1950s）创造生物学阶段（创造生物学阶段（1950s以后）以后
23、）2.1生生命命科科学学的的基基本本概概念念40讲-生命和生命科学描述生物学阶段描述生物学阶段（1 1850s850s以前）以前）主要从外部形态特征观察、描述、记载各种类主要从外部形态特征观察、描述、记载各种类型生物，寻找他们之间的异同和进化脉络。型生物，寻找他们之间的异同和进化脉络。2.1生生命命科科学学的的基基本本概概念念41讲-生命和生命科学实验生物学阶段实验生物学阶段( (1850s-1950s) )利用各种仪器工具，通过实验过程，探利用各种仪器工具，通过实验过程，探索生命活动的内在规律索生命活动的内在规律2.1生生命命科科学学的的基基本本概概念念42讲-生命和生命科学分子生物学分子生
24、物学和基因工程和基因工程的发展使人的发展使人们有可能们有可能“创造创造”新的新的物种。物种。创造生物学阶段（创造生物学阶段（1950s以后）以后）2.1生生命命科科学学的的基基本本概概念念43讲-生命和生命科学数、数、理、化相关学科理、化相关学科生物学实验技术生物学实验技术渗透渗透交叉交叉近代生物学近代生物学生物学生物学个性个性共性共性宏观生物学宏观生物学（生态学为核心）（生态学为核心）微观生物学微观生物学（分子生物学为核心）（分子生物学为核心）细胞水平细胞水平分子水平分子水平结构生物学，发育生物学，结构生物学，发育生物学，神经生物学等新兴学科发展神经生物学等新兴学科发展生物多样性生物多样性研
25、究研究资源保护与资源保护与利用利用人类生态环境的保护人类生态环境的保护工农业生产持续发展工农业生产持续发展现代生物学的发展现代生物学的发展讲-生命和生命科学按生物类群或研究对象按生物类群或研究对象：植物学、动物植物学、动物学、微生物学、病毒学、人类学、古生学、微生物学、病毒学、人类学、古生物学、藻类学、昆虫学、鱼类学、鸟类物学、藻类学、昆虫学、鱼类学、鸟类学等学等按生物结构的层次按生物结构的层次：种群生物学、细胞种群生物学、细胞生物学、分子生物学、分子遗传学、量生物学、分子生物学、分子遗传学、量子生物学等子生物学等2 2、生命科学的分科、生命科学的分科2.1生生命命科科学学的的基基本本概概念念
26、45讲-生命和生命科学按研究的生命现象或生命过程按研究的生命现象或生命过程：形态学、形态学、生理学、分类学、胚胎学、解剖学、遗传生理学、分类学、胚胎学、解剖学、遗传学、生态学、进化学、组织学、细胞学、学、生态学、进化学、组织学、细胞学、病理学、免疫学等病理学、免疫学等按与其他学科的关系按与其他学科的关系：生物物理学、生物生物物理学、生物化学、生物数学、生物气候学、生物地理化学、生物数学、生物气候学、生物地理学、仿生学、放射生物学等学、仿生学、放射生物学等2、生命科学的分科、生命科学的分科2.1生生命命科科学学的的基基本本概概念念46讲-生命和生命科学3、研究生命过程的方法、研究生命过程的方法科
27、学的方法（科学的方法（FrancisBacon）：）：2.1生生命命科科学学的的基基本本概概念念发现发现问题问题搜集搜集资料资料提出提出假说假说检验检验假说假说评价评价数据数据结果结果报道报道47讲-生命和生命科学2.2生命科学的重要性生命科学的重要性1 1、生命科学是解决世界难题的关键、生命科学是解决世界难题的关键21世纪人类将面临一系列世界性难题：世纪人类将面临一系列世界性难题：人口膨胀；粮食紧张；遗传和流行性疾人口膨胀；粮食紧张；遗传和流行性疾病危害人类健康；化石能源即将枯竭；病危害人类健康；化石能源即将枯竭；环境污染日益严重。生命科学为解决这环境污染日益严重。生命科学为解决这些难题提供
28、了很好的思路。些难题提供了很好的思路。48讲-生命和生命科学人口膨胀人口膨胀2005年世界人口已达年世界人口已达64亿亿2.2生生命命科科学学的的重重要要性性49讲-生命和生命科学人口膨胀导致粮食紧张人口膨胀导致粮食紧张2.2生生命命科科学学的的重重要要性性50讲-生命和生命科学遗传和流行性疾病危害人类健康遗传和流行性疾病危害人类健康2.2生生命命科科学学的的重重要要性性51讲-生命和生命科学化石能源即将枯竭化石能源即将枯竭2.2生生命命科科学学的的重重要要性性52讲-生命和生命科学环境污染日益严重环境污染日益严重2.2生生命命科科学学的的重重要要性性53讲-生命和生命科学环境环境“荷尔蒙荷尔
29、蒙”1970年代，乙烯雌酚综合征被发现，其元凶就是年代，乙烯雌酚综合征被发现，其元凶就是合成类环境雌激素。合成类环境雌激素。1980年代，在英国的沙布塔河有年代，在英国的沙布塔河有5的雄性鲤鱼的雄性鲤鱼发生了雌雄同体的现象。发生了雌雄同体的现象。1990年代，在美国佛罗里达州和五大湖，发现爬年代，在美国佛罗里达州和五大湖，发现爬行类和鱼类动物的雌性化、生殖器怪异的鳄鱼等行类和鱼类动物的雌性化、生殖器怪异的鳄鱼等动物繁殖力异常的现象。动物繁殖力异常的现象。1996年，美国年，美国TheoColborn等著等著OurStolenFuture，“环境内分泌干扰物环境内分泌干扰物”（EDCs）由）由此
30、成为更多学者关注的焦点。此成为更多学者关注的焦点。2009年，研究发现珠江已成高污染区。年，研究发现珠江已成高污染区。2.2生生命命科科学学的的重重要要性性54讲-生命和生命科学粮食紧张粮食紧张生物育种和转基因技术生物育种和转基因技术健健 康康生物治疗生物治疗环境污染环境污染生态治理和环境生物工程生态治理和环境生物工程能源紧张能源紧张生物质能源生物质能源生命科学解决世界难题的方案生命科学解决世界难题的方案2.2生生命命科科学学的的重重要要性性55讲-生命和生命科学英国第一个英国第一个“无癌宝宝无癌宝宝”诞生诞生2009年年1月月9日，英国第一个在胚胎阶段就接受基日，英国第一个在胚胎阶段就接受基
31、因筛检，以确保此胚胎不具癌症基因（因筛检，以确保此胚胎不具癌症基因（植入前基植入前基因诊断因诊断PGD）的女婴在伦敦诞生，英国媒体称）的女婴在伦敦诞生，英国媒体称她为她为“无癌宝宝无癌宝宝”(cancer-freebaby)。“无癌宝宝无癌宝宝”在试管中受孕，在试管中受孕，胚胎形成后几天胚胎形成后几天就接受是否携有就接受是否携有BRCA-1基因的检验，携带有这基因的检验，携带有这种基因的人，罹患乳癌或卵巢癌的几率高达种基因的人，罹患乳癌或卵巢癌的几率高达50-80%。对于基因医学来说，对于基因医学来说，“无癌宝宝无癌宝宝”的诞生，是一的诞生，是一项划时代的里程碑；但同时也引发了有关伦理方项划时
32、代的里程碑；但同时也引发了有关伦理方面的争议声浪面的争议声浪，如如“救星兄妹救星兄妹”。2.2生生命命科科学学的的重重要要性性讲-生命和生命科学2、生命科学是、生命科学是21世纪世纪 自然科学的带头学科自然科学的带头学科u带头学科：带头学科：在科学发展的历史上，各门学在科学发展的历史上，各门学科并非齐头并进，总有一门或一组学科走科并非齐头并进，总有一门或一组学科走在其它学科的前面，从理论观念、思维方在其它学科的前面，从理论观念、思维方式或科研方法上对其它学科发挥重要影响，式或科研方法上对其它学科发挥重要影响，这样的学科称之为带头学科。这样的学科称之为带头学科。17-2017-20世纪，物理学一
33、直作为带头学科主导世纪，物理学一直作为带头学科主导着工业革命和经济发展，带领着天文、地着工业革命和经济发展，带领着天文、地质、气象、化学等学科发展。质、气象、化学等学科发展。2.2生生命命科科学学的的重重要要性性57讲-生命和生命科学生命科学正渗透到各学科领域生命科学正渗透到各学科领域人文科学人文科学物理学物理学计算机科学计算机科学天文学天文学数数学学化化学学生生物物学学农农学学医医学学工工程程学学心心理理学学生生物物物物理理学学生生物物化化学学生生物物数数学学宇宇宙宙生生物物学学人人工工智智能能学学植植物物生生理理学学育育种种学学昆昆虫虫学学植植物物病病理理学学人人体体及及动动物物生生理理学
34、学药药理理学学病病理理学学生生物物工工程程学学生生物物材材料料生生物物传传感感器器生生物物能能源源生生物物信信息息学学讲-生命和生命科学生命科学充满未解之谜生命科学充满未解之谜2.2生生命命科科学学的的重重要要性性59讲-生命和生命科学3、生命科学与社会发展息息相关、生命科学与社会发展息息相关2.2生生命命科科学学的的重重要要性性60讲-生命和生命科学甲型甲型H1N1流感病毒流感病毒2009年年4月月14日，美国加日，美国加利福尼亚州利福尼亚州圣地亚哥疾圣地亚哥疾病防控中心病防控中心确诊第一例确诊第一例甲型甲型H1N1流流感病例。感病例。61讲-生命和生命科学2.3学习生命科学的必要性学习生命
35、科学的必要性数理化数理化毕毕业业设设计计专专专专 业业业业 课课课课专专业业基基础础课课政政治治人人文文计算机计算机外外语语生生物物62讲-生命和生命科学高等教育越来越强调素质教育高等教育越来越强调素质教育“everyHarvardgraduateshouldbebroadlyeducatedaswellastrainedinaparticularacademicspecialtyorconcentration.”哈佛大学的核心课程：各国文化；历史研哈佛大学的核心课程：各国文化；历史研究；文学美术；道德伦理；科学（数学、究；文学美术；道德伦理；科学（数学、生命科学生命科学）；社会分析）；社会分
36、析2.3学学习习生生命命科科学学的的必必要要性性63讲-生命和生命科学开设生物类基础课是大势所趋开设生物类基础课是大势所趋1980s以来，世界著名大学，如以来，世界著名大学，如MIT和哈和哈佛大学等，纷纷把生物类课程列为全校佛大学等，纷纷把生物类课程列为全校必修课。必修课。1995年以后，国内重点理工科大学陆续年以后，国内重点理工科大学陆续把生物类课程列为全校非生物类专业大把生物类课程列为全校非生物类专业大学生的限选或必修课程。学生的限选或必修课程。2.3学学习习生生命命科科学学的的必必要要性性64讲-生命和生命科学高等教育的目标高等教育的目标职业教育职业教育从事某一种职业的从事某一种职业的训
37、练和准备训练和准备人是物的附件人是物的附件全面素质教育全面素质教育有一定专业方向的有一定专业方向的全面素质的培养，全面素质的培养，面对多个方面的挑面对多个方面的挑战战以人为本以人为本讲-生命和生命科学2.4生命科学前沿生命科学前沿分子生物学分子生物学从分从分子水平研究生命现象子水平研究生命现象及其规律的一门新兴及其规律的一门新兴学科。学科。分子生物学是生物科分子生物学是生物科学发展史上的一个重学发展史上的一个重要的里程碑。要的里程碑。66讲-生命和生命科学DNADNA重组为基因重组为基因工程奠定基础工程奠定基础第一例基因第一例基因工程实验工程实验2.4生生命命科科学学前前沿沿67讲-生命和生命
38、科学动物体细胞克隆技术动物体细胞克隆技术2.4生生命命科科学学前前沿沿68讲-生命和生命科学转基因生物转基因生物人造生命人造生命2.4生生命命科科学学前前沿沿69讲-生命和生命科学2002年转基因作物的全球分布年转基因作物的全球分布2.4生生命命科科学学前前沿沿70讲-生命和生命科学未来的器官移植程序未来的器官移植程序2.4生生命命科科学学前前沿沿71讲-生命和生命科学人类基因组计划人类基因组计划生命科学领域的生命科学领域的“阿波罗登月计划阿波罗登月计划”19199090年，人类基年，人类基因组计划启动因组计划启动测出人类全套测出人类全套基因组的基因组的 DNA DNA 碱基序列碱基序列200
39、2003.4.143.4.14完成完成2.4生生命命科科学学前前沿沿72讲-生命和生命科学后基因组计划将进一步促进生命后基因组计划将进一步促进生命科学的快速发展科学的快速发展基因克隆计划基因克隆计划基因组多样性计划基因组多样性计划cDNA计划计划蛋白组计划蛋白组计划细胞计划细胞计划2.4生生命命科科学学前前沿沿73讲-生命和生命科学2008年十大科学进展年十大科学进展1.细胞再编程：某些再编程因子首先帮助松动细胞再编程：某些再编程因子首先帮助松动细胞核内的细胞核内的DNA，使重新激活关闭的基因变得，使重新激活关闭的基因变得更容易。随后，其它因子帮助引发一个给细胞更容易。随后，其它因子帮助引发一
40、个给细胞新身份的蛋白信号级联发生。新身份的蛋白信号级联发生。3.癌症基因：胰腺癌和胶质母细胞瘤癌症基因：胰腺癌和胶质母细胞瘤5.观察蛋白质工作观察蛋白质工作7.胚胎发育视频胚胎发育视频8.另一种颜色的脂肪另一种颜色的脂肪棕色脂肪棕色脂肪10.测序大丰收测序大丰收2.4生生命命科科学学前前沿沿74讲-生命和生命科学本讲摘要本讲摘要生命是主要由核酸和蛋白质组成的具有不断自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。过程，是一种现象。生命的本质特征包括化学成分的同一性、严整生命的本质特征包括化学成分的同一性
41、、严整有序的结构、新陈代谢、应激性、内稳态、生有序的结构、新陈代谢、应激性、内稳态、生长发育、繁殖与遗传、适长发育、繁殖与遗传、适应。应。生命科学是解决世界难题的关键，是生命科学是解决世界难题的关键，是21世纪自世纪自然科学的带头学科，与社会发展息息相关，因然科学的带头学科，与社会发展息息相关，因此，现代大学生应该学习生命科学的基础知识此，现代大学生应该学习生命科学的基础知识75讲-生命和生命科学思考题思考题什么是生命？生命的本质特征是什么什么是生命？生命的本质特征是什么？简述生命科学的重要性简述生命科学的重要性浅谈你对生命科学的认识和感兴趣的浅谈你对生命科学的认识和感兴趣的领域领域试就试就“病毒是生命吗？病毒是生命吗？”发表你的观发表你的观点点试就试就“现代大学生应该学习生命科学现代大学生应该学习生命科学基础知识吗？基础知识吗？”发表你的观点发表你的观点76讲-生命和生命科学
