生命和生命科学生命科学导论绪论名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

生命科学导论

教材：《生命科学导论》张惟杰主编

2015.3-2015.6化学工程学院叶敏第1页《生命科学导论》（第2版）（公共选修课）主编张惟杰高等教育出版社，第2页第一讲踏进生命科学殿堂——生命与生命科学第3页第一节什么是生命第二节为什么要学习生命科学第三节生命科学涵盖主要内容第四节怎样学习生命科学第五节二十一世纪现代生命科学第4页1、丰富多彩生物第一节什么是生命第5页（1）生物都有复杂结构2、生命特征第6页

全部生物体都由细胞组成（病毒除外）第7页生物体内每时每刻都有新物质被合成，又有一些物质不停被分解，在这种物质合成和分解中又伴伴随能量贮藏和释放，这就是新陈代谢。生物活动需要能量，所以生物必须与外界不停地进行物质和能量交换。

（2）生物体都有新陈代谢第8页第9页第10页生长：生物体以细胞分裂为基础，细胞数量增加伴伴随生物体个体从小到大，这就是生长。发育：从一个细胞开始，伴随细胞分裂和分化，生物体就逐步形成组织、器官、系统等而成为一个完整个体，这个过程就是发育。（3）生物都有生长和发育第11页所谓“生生不息，生命不止”，是说任何生物都含有繁殖后代能力。在自然界，唯有生物含有繁殖能力。生物繁殖包含无性繁殖、有性繁殖等形式，繁殖过程中伴伴随遗传、变异和进化。遗传由基因决定，但一些性状会发生变异，可遗传变异是生物进化基础，进化表现为生物对环境改变不停适应。

（4）生物都能繁殖第12页第13页生物能接收外界刺激而发生符合目标反应，反应结果使生物“趋利避害”。生物都能响应刺激能力是生物普遍特征。动物感觉器官和神经系统是应激性高度发展产物。

（5）生物都能响应刺激第14页①生物结构都适合一定功效，如鸟类翅膀结构适合于翱翔，人眼睛结构适合于感受物象等；②生物结构和功效适合于该生物在特定环境条件下生存和延续，如鱼体型和用鳃呼吸适于在水中生活，被子植物花及传粉过程适于在陆地环境中进行有性繁殖等。

（6）生物都能适应环境第15页生命是含有以上共同特征物质存在形式第16页生命是含有以上共同特征物质存在形式。从生物学角度定义：由核酸和蛋白质等物质组成多分子体系，它含有不停自我更新、繁殖后代以及对外界产生反应能力。生命定义第17页4、特殊生命——病毒第18页第19页第20页第二节为何要学习生命科学当代生命科学发展1928年，Fleming发觉了青霉素，在第二次世界大战后期拯救了几百万人生命。1953年，Watson和Crick首次提出了DNA双螺旋结构模型，奠定了当代遗传学和分子生物学基础，从而取得了诺贝尔奖。有学者高度评价DNA双螺旋结构模型确实立是“诺贝尔奖中诺贝尔奖”。第21页1973年，美国斯坦福大学和加州几个研究小组科学家们几乎在同时分别完成了DNA体外重组，一举打开了基因工程大门，他们被誉为重组DNA技术之父。1997年，苏格兰罗斯林研究所生物学家完成了首例哺乳动物——绵羊“多莉”克隆，消息传出后，立刻在全球范围内引发了一场相关克隆激烈争论。第22页

年6月26日，在多国参加和协调下，人类基因组工作框架图已经完成，标志着功效基因组时代到来。

年，人类在干细胞研究方面取得重大突破。

年，中国科学家完成世界第一张籼稻基因组精细图。

年，各大媒体上又相继传出一些与人类重大疾病相关基因被发觉。第23页2004年是火星探测年，其中最引人关注消息是火星上有水存在痕迹，据此推测火星上曾经有生命活动。，基因组测序方法改进和大规模测序。年1000种动植物基因组计划。20，北大邓宏魁团体用小分子化合物诱导体细胞重编程为多潜能干细胞。当今，以计算机科学及信息技术、生命科学及生物技术为代表高科技正在迅猛发展，它们代表了当代科学发展前沿，并成为当代高科技两大支柱。第24页2、人类面临挑战春，一场突如其来传染性非经典肺炎又称严重性急性呼吸综合征（SARS）在全世界许多国家蔓延，灾难面前人们谈虎色变，一场不见硝烟新战争开始了。年，禽流感灾难愈演愈烈，不但造成一些国家养殖业巨大损失，禽流感还向人类蔓延，防范人类感染禽流感成为世界各国共同面正确重大难题。第25页2、人类面临挑战

年3月底至4月中旬，曾经被称为“猪流感”甲型H1N1流感首先在墨西哥被发觉和确诊，随即涉及世界各地，引发世界卫生组织和各国政府高度重视。1918年，世界上1/5人屈服于流感淫威之下，几千万人死亡。殊不知，以后每隔大约10-20年人类就要遭受一次全球性流感杀手攻击。第26页实际上，当今人类社见面临重大问题和挑战还有很多，诸如：人口膨胀、粮食短缺、疾病危害、环境污染、能源危机、资源匮乏、生态平衡被破坏和生物物种大量消亡等。第27页

地球人口以爆炸方式增加，由此引发粮食短缺、环境污染以及盲目标资源开发带来生态环境破坏长久以来一直困扰着人类。另一重大挑战来自微观世界。人与HIV等病毒斗争从未停顿，而人类似乎至今仍没有显著优势。处理人类生存与发展所面临一系列重大问题，在很大程度上将依赖于生命科学发展。生命科学对人类经济、科技、政治和社会发展作用是全方位。第28页第三节生命科学涵盖主要内容

1、生命科学概念与基本内容（1）生命科学生命科学是硕士物体及其活动规律科学。人们惯用生命泛指全部生物和广义或抽象生物活动现象，而用生物来特指某一个含有生命特征个体或群体。第29页（2）生命科学体系生命科学所包括研究范围很广，从最简单病毒、单细胞生物到复杂庞大蓝鲸和人类本身，与生物多样性一样，生命科学分支学科也是各种多样。第30页①依据研究对象不一样划分生命科学分为：动物学、植物学、微生物学、病毒学等。这些学科分别研究动物、植物或微生物形态、分类、生理、生态、分布、遗传、进化及其与人类关系。②依据研究内容特点划分生命科学可分为：分类学、形态学、胚胎学、古生物学、遗传学、生态学、生物化学、生物物理学等。③依据生物体结构水平来划分生命科学可分为：分子生物学、细胞学、组织学、器官生物学、个体生物学、群体生物学等。第31页生物体是高度组织化复杂生命形式，我们能够在不一样层次和水平上来认识它们。2、宏观与微观关系第32页

当代生命科学研究正在由宏观向微观深入发展，分子生物学正在向揭示生命本质前进，即用化学分子语言来说明生命现象统一性、复杂性和有效性。还能够使人类有可能从本质上和机理上深入揭示生物遗传、信息传递和代谢调控奥秘。对生物大分子结构和功效研究最终需要表达在细胞和个体水平上和解释生物多样性甚至生态问题。

分子水平上揭示生命奥秘第33页3、生命科学和生物技术最新进展

在生命科学领域，学科界限逐步含糊，分子生物学、细胞生物学、遗传学已经密不可分。

新技术和新方法建立和引入，如生物芯片技术、蛋白质组学方法、结构基因组学方法、生物信息学理论和方法、各种质谱、波谱、单分子技术等，在基础生物学研究中发挥着越来越主要作用。生物学中热点和前沿问题还会不停衍生出新分支学科和交叉学科。第34页20世纪后叶，生命科学领域突破性成就，改变了它在自然科学中地位，也引发了一场生物技术革命，给人类带来巨大利益和财富。跟踪生命科学和生物技术最新进展，不停更新知识，是因为它们是当今科技发展最快、最含有挑战性学科领域，学习生命科学也应该与时俱进。第35页1、兴趣是最好老师2、提出问题和构想3、进行试验第四节怎样学习生命科学第36页

试验科学应有科学方法，大量科学结论都是建立在科学方法之上。（1）观察①客观反应事物②科学知识基础③不受原有知识束缚

（2）假说和试验第37页因为种种原因，直接用研究对象进行试验显得非常困难，或者简直不可能时，可用模型代替研究对象来进行试验。惯用生物学模型试验有以下几种：①动物模型②机械和电子模型

（3）模型试验③抽象模型第38页第五节21世纪当代生命科学物质文明发展引发了许多严重问题，人口爆炸、粮食短缺、环境污染和资源枯竭等全球性问题困扰着人类，可连续发展已成为全球呼声。在这种大背景下，人们对生命科学寄予很大希望。1、生命科学与社会可连续发展第39页2、生命科学与农业发展

超级杂交稻人工培育超级杂交稻产量高为处理饥饿与粮食短缺做出了重大贡献。过去几十年中，依靠杂交育种，粮食短缺得到了一定缓解，二十一世纪中，基因工程将在育种中发挥更重要作用。农业首要任务是处理粮食短缺问题。世界人口在增加，粮食需求量增大，而耕地面积却在降低，因而必须依靠培育优良品种，大幅度提升单产。第40页要实现农业可持续发展，必须克服农业化学化带来恶果。化肥与农药大量使用虽然提高了农作物产量，不过消耗了大量能源与资源，还造成严重环境污染。固氮基因工程研究已经有不小进展，二十一世纪初期可望成功，到时氮肥厂将关门大吉。培育抗病虫害农作物新品种，实施生物防治，将降低对农药依赖性。第41页煤与石油资源枯竭指日可待，核燃料也必有罄尽之时。所以，利用太阳能、利用可再生资源，才能真正彻底处理能源问题。在处理能源问题方面，人们对生物技术寄予厚望。①用农副产品发酵生产酒精，代替汽油作燃料，在巴西已进入实用；

②培育含油量高植物生产燃料用油研究也已经有进展；3、生命科学与能源问题第42页③更具吸引力研究课题是：研究清楚植物光合作用中将水分子分解为氢气与氧气机制及其催化剂酶结构，人工模拟光合作用，利用太阳能分解水得到氢燃料，这么就有了用之不竭可再生能源。第43页（1）研制更有效药品（2）改造人基因组成

4、生命科学与人健康长寿①从天然生物产物中提取②化学合成③

发酵产物其中，①和

③都与生命科学技术亲密相关。预计，到

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世纪中叶，药品将主要依靠基因工程改造过微生物发酵生产。人类基因组约含2-3万个基因，把人全部基因在染色体上进行定位以及破译全部遗传信息，这项巨大科研课题称为“人类基因组计划”已经完成。人类将可能从根本上了解各种遗传性疾病、癌症和心脑血管疾病发病机理及防治路径，改造人基因组成将成为增强体质、预防和治疗疾病主要伎俩。第44页地球上生物及其生存环境组成了一个巨大生态系统——生物圈。出于贪婪和自私，人类对自然进行掠夺式开发换来了“物质文明”，但