生命科学第一章

生命科学导论上海交通大学生命科学技术学院人之初：被精子包围的卵子16个星期之后，受精卵发育成初具雏形的胎儿64亿13亿

新生命的诞生使人们欢欣鼓舞

同时，人口问题却又是人 类社会面临的极大挑战。

人口研究人员培育的“超级水稻”在产量和蛋白质含量两方面均优于寻常品种粮食

联合国粮农组织水稻研究所（菲，马尼拉） 绿色革命农业技术 水平非洲西南亚东南亚南美洲中美洲平均低1.60.71.33.51.41.6中5.80.92.313.32.64.2高16.51.23.331.56.09.3农业高科技改善土地承载力世界粮农组织（FAO）调查材料

健康80年代初，在美国发现第一例艾滋病，到2008年底全球艾滋病患者超过4000万，中国患者将近150万。E.Johnson是洛杉矶湖人队球星，1991年被检查出为HIV病毒阳性。两个月时，因输血染上艾滋病的男孩。资源

矿物能源（石油、煤）必将枯竭。生物质能转化的生物能源是最理想的可循环绿色能源。很多不起眼的生物，很可能就是药物、材料等的宝贵资源。图为墨西哥荒原中的仙人掌类植物。

一个20米直径的水池年产4吨藻类，加工后可得相当于3000升柴油的燃料。 一英亩三角大戟可生产相当于50吨石油的燃料。图为生长在淡水和海水中的一种硅藻环境这是最早一份关于环境对生物种群影响的研究工业化前英国乡村有很多白色蛾子停在布满淡色苔藓的树皮上，不易被鸟发现；工业化后，黑色蛾子逐渐取而代之，因为黑烟污染了环境，黑色蛾子更易藏身。工人正在向被石油污染的海滩喷洒营养液，促使吃石油的细菌长起来。第一讲绪论一、为什么要上《现代生物学导论》课二、21世纪将是生命科学的世纪三、生命科学向我们每个人走来四、生命的元素组成《生命科学导论》主编张惟杰等高等教育出版社，2008，[面向21世纪课程教材]一为什么要开设《现代生物学导论》课？1．高等教育的目标

全面素质教育 有一定专业方向的全面素质的培养，面对多个方面的挑战

以人为本

职业教育从事某一种职业 的训练和准备

人是物的附件哈佛勉大学教学面计划逃说明中一姑段话“……陆ev筹er稀y束H兰ar案va样rd法g姥ra堆du杨at伐esh愿ou怠ld宣b炕ebr明oa系dl虏y耐ed甘uc系at敞edaswe电ll黑a泽str关ai喘ne饿din谎a领p散ar冲ti灰cu叨la循rac化ad渣em象ic难s惠pe灶ci县al妈ty同o晃rco逗nc年en思tr且at诸io盗n.卖”每一缸个哈庆佛毕啊业生党应该轧受到广博慕教育并且还应黑在专毒门的损学科方彼面得呀到一排定的遗培训.”资料绘来源牵：农北京树大学艰韩敏念中教穗授《文汇萝报》0桐2-钓1-茄27似,第三的版哈佛帅大学挨核心码课程主要刑包括鼓六大偷门类1.各国葵文化3.文学聋美术5.科学:数学,生命澡科学2.历史幕研究4.道德雅伦理6.社会贯分析着重矮点:人格块的养饮成;思辨洞能力妙和思康维习虚惯的可养成;分析老、把眯握和古解决使问题若的能力盗的养财成.资料任来源体北晓京大冠学韩讲敏中严教授《文汇京报》0过2-渣1-语27槐,第三鲜版人格购的养症成—从历突史及香文化利角度波，理解获人类纯社会管发展,认识洋个人菊与社农会联倦系,养成历史飞感和责任昼感。思辨厅能力暂和思继维习漂惯的财养成--忘--准确罚地认兆识和镜把握兔事物狠，慎密满的分好析和寺综合牙，冷静送的归宁结和愧对策数理呈化2、“公共环基础”由哪更些板静块组客成？毕业设计专摇业酸课专业谎基础套课政坊治人僵文计算术机外米语生金物19怠80顶s以来灵，世坦界著兵名大臂学如MI川T等，纷纷件把生诵物类挂课程阴列为全校纽奉必修掉课.19佣95年以此后，夜国内冒重点转理工砍科大虹学陆续把冈生物捧类课剧程列喷为全校友非生苍物类奥专业大学毕生的熟限选掠或必桃修课骆程。这是起因为统人们疤意识纯到，21世纪将是怒生命喘科学叼的世钱纪，面向21世纪果的大怕学生踏应有遮生命滩科学蜂基础，举而不血应该挨成为“生物露盲”。二21世纪冈将是遥生命们科学呜的世朴纪1．带宾头学弓科近30的0年来伞（17坊-2耀0世纪搬）：物理疾学一拳直作必为带约头学吨科17世纪型中叶捏牛顿科经典慌力学18世纪党中叶葱（承蒸汽肚机）客工业管革命19世纪辽中后俭电气昏革命20世纪旱初量子瓶论、您相对挠论和叉核物泼理标志滔着物理抚学革览命性炼飞跃纹。20世纪暗上半叶被侦称为“现代菌物理丽学黄宇金半鸽世纪”物理父学主怪导着馆工业臣革命肆和经济纱发展带领绿着天文、洞地质页、气现象、悼化学钻等学态科发允展薛定沾谔（Er颂wi赌n漆Sc五hr熄od旁in迟ge珍r,驻18杰87挠-1偏96皮1）是一锐位近言代物飞理学古家，崖他试拿着跨难越物图理世界/生命神世界扇之间愉难以催逾越狼的鸿遣沟。他所谱写的兔小册粘子《生命是什发么》是一口个伟大尝惊试。“牛顿表以来筐的物纤理学炭把宇膨宙统容一为妻一个肯整体，矛同时芬却把讽我们极的世裁界一躲分为记二——物理世沟界和蒸生物玻世界”。..21世纪鱼：生套命科与学将喂成为既带头阅学科面对谎复杂姜系统馅的许电多问茂题，倚科学遇界把冈目光纽奉转向生哭命科废学，右寻求新的蒙概念代，新的盈观点斥，新的伯思路弄。维纳（N、WR音EN业ER）控坟制论梁的卸奠基桑人《控制论》（关故于在钉动物饥和机过器中东控制和通奖讯的付科学恐）贝塔跨朗菲（L、BE蚂RT种AL讨AN另FF证Y）生物耽学家减，系潮统论妈的屡奠基板人《机体龙生物婆学》申农（SH长EN寸AN）商信挥息论机的私奠基新人信息嘉论在幼生命取科学抖中得例到广君泛应铺用面对版工业坡发展蚂所带闹来的背愈益躺严重的社粥会问将题人口资源粮食健康环境等等人们硬意识供到要倾从生命扒科学中去寻求出路。生物巴学经很历了友三个押发展亏阶段诱：描述却生物鞠学阶圆段粱（19世纪社中叶屠以前途）2、从传统饿生物保学到拌现代档生命暂科学——生命玻科学朽能够面迎接21世纪尚的挑吸战实验午生物补学阶脾段（19世纪谷中到20世纪季中）创造乡丰生物多学阶迁段馋（20世纪贯中叶冷以后戴）（1）雾描述搂生物仪学阶旨段（19世纪勇中叶崭以前丛）主要辟从外琴部形奇态特肥征观补察、隙描述够、记读载各种类摊型生薯物，暗寻找蹲他们参之间次的异卧同和松进化戴脉络达尔填文《物种某起源》（18菊59）（图1-义1a）（图1-尺1b）22岁的根达尔黎文开编始贝诊格尔女舰航栽行当时臣报纸晨上刊兰登的讽刺救达尔迟文的鼠漫画（2）实莫验生采物学殖阶段肥（19世纪晴中到20世纪撞中）利用痒各种旨仪器惯工具沙，通厌过实敲验过备程，探索角生命陵活动玩的内范在规猎律（图1-纪2）（图1-颗3）巴斯另德在业实验泼室里曲颈静甑实厘验证斥明“种质映论”批闻驳“腐生恳论”（3）创贤造生赶物学命阶段泛（20世纪碍中叶致以后蔑）分子厌生物牲学和柔基因面工程他的发俯展使舌人们有锁可能“创造”新的物旱种DN夹A双螺魂旋模型电的发至现（19皆53年）开创岩了生嫁命科故学的聋新时委代解码砖生命页之奥杨秘——DN剃A双螺押旋的独发现Wa洪ts逝on＆Cr婚ic婆k19秧53年2月28日第一例基因工程实验3、生回命科峰学如板何发拾挥它案的重婚要作无用？现代眉仪器蛋设备漆的武圆装是风生命今科学县发展掘的必戴要条条件生命江科学捎必须生和物推理科顽学、棵工程授科学盒等其竹他学科相传结合从我期国科舰学发陵展规免划看源生命雀科学傻的重饲要性（1）从薪我国核科学承发展纽奉规划干看生掉命科扁学的粮重要穗性应用连研究五年码计划臭国重绒项目86主3高科罗技和交新型酷产业向项目97啦3国家姿重大晒基础上研究闪项目归：•农业•能源•材料•信息•环境洽和生态•人口楼与健川康基础络研究自然无科学厘基金攀登泥计划（2）生命以科学仁必须斗和物左理科命学、梢工程科学睡等其拌他学跃科相雕结合21世续纪把是也生拥物切的隔世渠纪匀，忙但甜生垄物学要闸有大于突破夺必须仙寻求陶物理欣学科咽等其他紫学科踢的支龟持。现代艳仪器乏设备语的武索装是杂生命风科学溉发展金的必要工条件世界怖著名掉大学领着手烛组建幻玉生命询科学毕和其他学伞科交载叉渗哥透的皆综合予实验碰中心早期的光学显微镜电子显微镜斯坦滨福大俊学朱棣蹦文(物理短学)和詹种姆斯•斯布摸迪许(生物仇学)等建项立一军个研鸽究中心,5栋0名成缠员。（Bi肆o-悔X计划赞）普林什斯顿块大学以发饺育生州物学凳家谢讯利•蒂夫克曼为首证，集挠中12名资铃深教镰授(生物浇学、贱物理诱学、化学说、数绸学、脏工程)成立带崭新范的研们究中轧心三校生命桐科学停向我担们每背个人拐走来1．日生鲁存与么健康2．衰交叉轰学科没和边煮缘领是域同裕时提翅供机企会与污挑战3.生命项科学历渴求食各个划领域刷优秀乐人才散的参暮与1、生政存与掏健康另一咐方面扛人类瓶面临型一批情新型节疾病眼的威断胁心血塘管病糖尿挨病艾滋赌病癌症新传巷染病一方举面医目疗保掩健的朋发展,生活碗质量门的提郑高,使人矩均寿虎命延岩长2、交哭叉学芬科和惹边缘参领域易同时蒸提供本机会汗与挑驱战人文巡寿科学物理钻学计算章机科相学天文挖学数专学化受学生物学农惠学医洲学工汪程孔学心理学生物物理学生物化学生物数学宇宙生物学人工智能学植物生理学育种学昆虫学植物病理学人体及动物生理学药理学理学病生物工程学生物材料生物传感器生物能源生物信息学3、生竟命科御学渴真求各部个领咱域优档秀人建才的蛛参与例子存：生狡物计帝算机美国结普林款斯顿释大学由研究哗人员更在一壁支含窄有10煌24种不扎同RN简A链的试根管里现完成滩一道备有关下国户际象叫棋的追数学阿题计算，这弱支试监管计眉算机服给出43个正嘉确答圾案，盯同时球给出1个错伙误答坑案。计算聪机家掀庭的警最新腿成念员：DN勤A计算王机有人块认为考，比挥起常诞规芯么片计物算机花来，倡生物锅大分族子可以储存丸更多灯数据，有更快赶运算锄速度，还植可以决进行超级破并行运趋算。四、毒生命释的元瓦素组拾成在生妖物学序和其托他学据科交旷叉的话边缘差学科睡中,生物夺化学在过祸去的挎几十颈年中生发展兵特别挺快。小研究生物微体的化学抗组成和研挣究生再命过闻程中旷的化学绒变化，所带得到棍的丰低硕成址果，凳构成诸分子因生物集学和棉生物技挤术发蜡展的匙重要程基础跪。这里鸡先介墨绍生命瞧的元醉素组辆成，主勤要为坝后面第二分讲（郊构造摄生物夺的基盐本元快件）纯和第滴三讲辽（生物体磨的新景陈代胶谢）意做准燃备。1．刮哪些回元素担参与熟生物区体的妙组成揉？参与闯生物晃体组灾成的者元素钉总共姓约二侦、三逆十种，绿他们欲在元素烈周期曾表中的赏分布店如图注所示以人壁体为拜例，辆各种校元素宾在人猎体中偏含量菜见表常量传元素——帝——在人络体中含量拜较大换。微量陵元素——症——在人固体中痰含量农很少成。表人体脑元素戒成分常常量进元素微微量元元素素元素体重%干重%元素含量(m协g)日推句荐量(m盈g)CHON9.霜46525崖.51.盛461甲.75.吹79.培311FeFZnSi45蔬0026脂0020际002410筐--舟180.索1—界43—拣151gSe1310估—2也00仇ugPS0.繁220.巨053.啊31.辞0MnI12110.裤5—亦540畅—1镜50陷ugMo90.池15蛛—0季.561.大110蚊—2腊0u家g14循0—砖58诞0u膜gNa+K+Mg+2Ca+2Cl⎯0.松030.拒060.络010.仍310.绿080.足71.孝30.慢35.醉00.册7CrCoNiSnVSrBAl2.人体奏元素棚成分堤的营咱养学殃意义用实缩慧验动钉物的且饲养欺实验掀来研陕究各属种元很素成井份在段营养学忆上的欢必要朽性。初要证疯明某腊一种严微量服元素都在营滨养学上是必不膛可少证的，至言少需眯要做心下面非三个器方面钥的实馅验:1．翻让机实验体动物久摄入真缺少妈某一绳种元极素的拆膳食,观察最是否出现特有室的病锅症。2．虹向膳砌食中释添加货该元乏素后耍，实桂验动漏物的妇上述特有蚕病症是否肥消失裁。3．脉进一估步阐乔明该杯种元润素在宅身体块中起垫作用哈的代谢艳机理。只有榜上述抚三条劳都弄蝇清楚渴，才丙能确乖定某螺种元有素是否酸为营狱养上必需垂的元躬素。常量召元素唤的重渐要性旷比较牵容易每认识离。微挪量元贵素的营槐养学梁研究牵困难古大得燃多。抚所以旗，一抹些微产量元组素在19欺50戚s或19锄70乔s以后扇才确脱证为人体沫必需条微量旧元素。3.元素凝营养危方面那的几淘个例驼子例一炎、钙1．拳人每根天需遮要摄疼入多延少钙眯？从粪餐、尿纹、汗免中排峰出32舒0‾副45辫0显mg吸收魄率约40惕%32巧0赢x预10辛0/秀40神=8忠00盈m喂g人体滩每天潜需要今补充周钙的拥数量成人婴儿绩（10个月妄）幼儿范（<3岁）少年齿（<1颂0岁）青年肺（12走‾1糊8岁）老年孕妇/哺乳80挣0嘉mg40本0冲mg60票0阵mg80姿0荣mg10反00浸m甘g12贤00郑m株g15确00拌m笑g2、钙衬参加油几乎蚕每一泰种生暗理代赞谢过包程Ca在体还内的稻生理欠作用熟（1.渐2灵kg吩/秀7档0泰kg榆‾哥2品%）血浆们中10克免疫重：白细山胞吞这噬功筹能内分疑泌：激素惭分泌骨骼炎：骨骼截形成神经森：神经捡肌肉惰应激性生殖察：骨骼松及牙特齿99甩%需要Ca参与馋的生呀理过骗程肌肉构：肌肉据收缩循环尾：血液冷凝固毛细镇血管学通透惕性微循线环改高善泌尿亮：（Ca调节呜多种输酶的馒活性戴）其中60岁以鲜上男24烫.9境%女75别.5钞%上海威地区霸老年富人骨折发生率率守城罢区16浴.5淋%农村6.逐9%缺钙斑引起恩的疾小病婴、格幼、眉少儿--凤--搏--佝偻驳病老年僵人--农--米--骨质及疏松侵症上海使地区骨质妄疏松稼症