第二章生命世界

生命世界第二章-生命系统与生命科学2.1

生命是什么？“生命”应如何定义？2.2生命科学的定义、发展和分科。2.3生命科学的研究方法。2.1生命是什么？“生命”应如何定义？生命的定义有关于“生命的本质”的一些观点和理论生命的本质特征生物学定义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。物理学定义-“负熵”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零，生命将趋向终结，走向死亡。生物物理学定义-“物质、能量、信息”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。有关“生命本质”的一些观点和理论生机论：将生物现象归结为一种非物质的“活力”。机械论：将生命现象简单的归结为物理和化学的过程—一架结构极其复杂的机器。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。整体论：生物各组成部分规律加起来不等于整体的规律。生命的特征化学成分的同一性生物体是由蛋白质、核酸、脂肪、糖类、维生素等多种有机分子以及C、H、O、N、P、S等一些无机元素组成。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。严整有序的结构细胞种群群落组织器官系统个体生态系统生命的基本结构单位是细胞整个生物界是一个多层次的有序结构

新陈代谢

物理运动—化学运动—生命运动最高级运动形式ATP繁殖与遗传

生命通过繁殖而延续，DNA是生物遗传的基本物质。遗传学家和模特儿

应激性和适应个体发育与进化化学成分的同一性严整有序的结构新陈代谢繁殖与遗传应激性和适应个体发育与进化生命（生物体）的基本特征生命定义生命是具有以上共同特征的物质存在形式。生命的物质基础是蛋白质和核酸，是一个不断自我更新，不断与外界进行物质和能量交换的开放系统。2.2生命科学的定义、发展和分科。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。生命科学的发展生命科学的发展一方面反映了人类同自然斗争的进程，另一方面也反映了人类进步和变迁的历史，它的全部发展史都是与人类社会生产力的发展紧密相关的，可以大致划分为三个阶段。描述性生物学阶段（19世纪中叶以前）实验生物学阶段（19世纪中叶到20世纪中叶）创造性生物学阶段（20世纪中叶以后）

描述性生物学阶段（19世纪中叶以前）

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。

古希腊的亚里士多德（Aristotle,公元前384—前322年）著《动物的历史》，记述了400多种动物，并划分为无血和有血动物两大类。

林奈（Linnaeus,1707-1778）编著《自然生态系统》，创立纲、目、属、种、变种五个分类阶元和“双名法”，将动物界分为哺乳纲、鸟纲、两栖纲、鱼纲和蠕虫纲。16—18世纪，博物学兴起，主要是进行动植物的形态分类研究。加拉帕戈斯群岛的海龟澳州肺鱼始祖鸟动物界植物界

英国科学家霍克（R.Hook,1635-1703),27岁成为英国皇家学会领导成员,发表对木栓的观察,命名“细胞”（Cell）。

荷兰人列文虎克（AntonivonLeeuwenhoek,1632-1723）用自磨镜片做成显微镜第一次观察了活的细菌和原生动物。1838-1839年两位德国学者施莱登(M.Schleiden,1804-1881)施旺(T.Schwann,1810-1882)创立细胞学说，其主要内容是“生物体尽管各不相同，其主要部分的发育则遵循着一个统一的原则，这一原则就是细胞的生成”。1859年达尔文(C.Darwin,1809-1882)出版了《物种起源》（TheOriginofSpecies),创立了影响深远的达尔文进化论学说。恩格斯把进化论、细胞学说、能量守恒定律誉为19世纪自然科学的三大发现。

实验生物学阶段（19世纪中叶-20世纪中叶）

在物理学的带动下，各种实验技术被引入到生物学研究领域。通过实验过程，探索生命活动的内在规律，促使生物科学出现了较大发展。

巴斯德曲颈瓶实验证明“种质论”，批驳“腐生论”。

孟德尔(G.Mendel,1822-1884)提出分离和自由组合规律，奠定了遗传学的基础。豌豆杂交操作

摩尔根(T.H.Morgan,1866-1945)以果蝇为材料，发现了连锁、互换和伴性遗传规律，并结合细胞学的研究，确立了遗传的染色体学说。果蝇杂交实验证明存在神经递质的实验创造性生物学阶段（20世纪中叶以后）20世纪30年代以来，物理学和化学进一步渗透，实验生物学和遗传学的进步，生物化学的研究有了较大进展，研究集中于与生命本质密切相关的生物大分子，即蛋白质、核酸和酶等。

DNA分子的X射线衍射图（RosalindFranklin)DNA双螺旋结构华生和克里克在讨论DNA双螺旋模型20世纪70年代以来，生命科学各个领域取得了巨大进展，尤其是分子生物学的突破性成就和引入物理学、化学、计算机科学的概念、方法和技术，生命科学在自然科学中的地位发生了革命性的变化。生物技术革命和揭开生命奥秘首例基因工程实验转基因水稻转基因小鼠克隆猪克隆羊克隆牛成功克隆两只恒河猴

2000年6月26日，人类基因组工作草图完成，标志着功能基因组时代的到来。DAN测序胶图DNA测序峰形图组织工程软骨牛克隆肾脏生命科学的分科按生物类群或研究对象来分：植物学、动物学、微生物学、病毒学、人类学、古生物学、藻类学、昆虫学、鱼类学、鸟类学等。按研究的生命现象或生命过程来分：形态学、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、病理学、免疫学等。按生物结构的层次来分：种群生物学、细胞生物学、分子生物学、分子遗传学、量子生物学等。按与其他学科的关系来分：生物物理学、生物化学、生物数学、生物气候学、生物地理学、仿生学、放射生物学等。描述法、比较法、实验法、历史法。认识问题---搜集资料---提出假说---检验假说---评价数据---结果报道。2.3生命科学的研究方法。HypothesisTestingandExperimentationWhyDoGiraffesHaveLongNecks?

TestingIdeasaboutHowtheNaturalWorldWorksAhypothesisisdevelopedtoexplainanobservedphenomenon.Example:giraffeshavelongnecksbecausethelongnecksenablethemtoreachfoodthatisunavailabletoothers.Alternativehypothesesthatsuggestadifferentexplanationaredeveloped.Example:giraffeshavelongnecksbecauselongnecksareeffectiveweaponsforonemaleagainstanotherduringmating(SimmonsandScheepers).HypothesisTestingandExperimentationExperimentationisusedtoisolateandtesttheeffectsthatasinglewell-definedfactorhasonthephenomenoninquestion.FourkeypointsinExperimentalDesignExperimentalcontrolsmustbeincluded.Alltreatmentsmustbehandledinanidenticalmanner.Randomizationmustbeusedtoequalizeother

miscellaneouseffectsamongcontrolandexperimental

groups.Largersamplesizesproducemoreaccurateresults.Example:ASheepinWolf’sClothing?Observedphenomenoninnature:Thefly,Zonosemata

vittigera,hasdarkwingbands,andalsowavesitswings

inamannersimilartoitsmajorpredator,ajumpingspider.Question:

Whydoestheflyhavemarkingsandwhydoesitwaveits

wingswhenprovoked?PredatorThejumpingspiderwavesitslegsinaterritorialdisplayPreyTheZonosemataFlywavesitswingsupanddownwhenprovoked,appearingtomimicthespidersdisplay;notethedarkbandsonitswingsPhenomenonExample:ASheepinWolf’sClothing?Hypothesesdeveloped:Wing-wavingusedincourtship.Wing-wavingusedtoscareoffothertypesofpredators.Wing-wavingusedtodeterpredationbyactualjumpingspiders.Thehypothesesweretestedbytransplantingdifferent

wingsontoZonosematafliesandhouseflies,then

exposingthemtoeitherjumpingspidersorotherpredators.TreatmentsTreatmentstesttheeffectof:UntreatedZonosemataWingmark-ingpluswingwavingZonosematawithownwingsregluedOperationZonosematawithhouseflywingsWingwavingbutnowingmarkingsHouseflywithZonosematawingsWingmark-ingsbutnowingwavingUntreatedhouseflyNowingmarking,nowingwavingExperimentationExample:ASheepinWolf’sClothing?Uponexposureofthefivedifferentgroupsoffliestovariouspredators,thefollowingresultswereobserved:Jumpingspidersdidnotattackflieswithmarkedwings,wing-waving.Jumpingspidersattackedfliesthatlackedwingmarkingsorwing-waving.Otherpredatorsattackedandateallflies.本章摘要

生命是什么？可以从多个角度来加以描述，但就其本质来讲，应具有化学成分的统一