生命科学与生物技术概论10-资源与环境
2018南京师范大学生命科学学院考研备考手册
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四、。
生命科学与生物技术对社会发展的贡献
生命科学与生物技术对社会发展的贡献生命科学与生物技术是当代科学领域的重要分支，它们的发展对于社会的进步和发展具有重要的意义。
本文将从医药健康、农业生产、环境保护、人类社会与文化等几个方面来探讨生命科学与生物技术对社会发展的贡献。
首先，生命科学与生物技术在医药健康领域发挥了重要的作用。
通过生物技术的手段，我们可以研发出更加精准和有效的药物，如基因工程技术使得我们可以制造出重要药物，比如重组人胰岛素用于治疗糖尿病、重组人血因子用于治疗血友病等，这极大地提高了医疗水平和患者的生活质量。
同时，基因测序和基因编辑等生物技术的发展，为研究遗传病的发生机制和治疗方法提供了新的思路和手段。
此外，生物技术还可以应用于癌症、心脑血管疾病等难治性疾病的治疗，为患者提供了更多的希望。
其次，生命科学与生物技术对农业生产的贡献也十分显著。
通过应用转基因技术，农作物的抗虫性、耐旱性、耐盐碱性等特性得到了极大的提升，提高了作物的产量和质量。
转基因技术还为粮食安全提供了保障，遏制了饥饿问题的蔓延，为全球粮食安全做出了巨大的贡献。
除此之外，生物技术还可以通过育种改良，选育出适应当地环境和市场需求的新品种，进一步提高农作物的产量和经济效益。
此外，生物技术还可以用于畜禽养殖，提高养殖动物的疾病抵抗力和产量，为人们提供更加高质量的肉食和乳制品。
生命科学与生物技术在环境保护领域也能发挥重要作用。
例如，利用微生物降解有毒有害物质、净化水源等技术，可以解决环境中的污染问题，提升水质、空气质量和土壤质量。
生物技术还可以应用于废弃物的处理和资源回收，解决了废物处理对环境造成的负面影响，并为资源利用和回收提供了新的途径。
此外，利用生物技术还可以开展生物修复和生态恢复工作，修复受到破坏的生态系统，保护和维护生物多样性，促进可持续发展。
最后，生命科学与生物技术对人类社会与文化的发展起到了积极的推动作用。
生物技术的发展为人类解开了许多生命之谜，如人类基因组计划的推进，使我们对人类基因组有了更深入的认识。
自然科学概论生命科学-绪论
神经系统的结构与功能
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神经元
神经系统的基本结构和功能单 位，具有接收、整合、传导和
输出信息的功能。
突触
神经元之间或神经元与效应细 胞之间的连接部位，实现神经
信号的传递。
神经胶质细胞
对神经元起支持、保护、营养 和修复等作用。
神经系统的功能
包括感觉、运动、认知、情感 、自主神经等方面。
免疫系统的组成与功能
包括基因克隆、基因编辑（如CRISPR-Cas9技术）、基因 转移和基因表达调控等。这些技术使得我们能够精确地定 位和修改生物体的遗传信息。
基因工程的应用领域
在农业、工业、医学和环保等领域有广泛应用。例如，通 过基因工程改良作物性状、生产重组蛋白药物、进行基因 诊断和治疗等。
细胞工程的原理与技术
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包括防御感染、清除体内衰老或损伤细胞 、维持内环境稳定等方面。
PART 05
生物技术的原理与应用
REPORTING
WENKU DESIGN
基因工程的原理与技术
基因工程的基本原理
通过改变生物体的遗传物质（DNA）来实现对生物性状的 改良。这包括对基因进行切割、拼接、转移和表达等操作。
基因工程的关键技术
细胞核是细胞的遗传信 息库，控制细胞的生长、 发育和遗传。
遗传信息的传递与表达
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DNA是遗传信息的携带者， 通过复制将遗传信息传递给下
一代。
RNA在蛋白质合成过程中起 中介作用，将DNA的遗传信 息转录成蛋白质合成模板。
蛋白质是生命活动的主要承担 者，其结构和功能由遗传信息
决定。
基因表达调控是生命活动中的 重要环节，影响细胞的分化、
生物技术概论复习题及答案
生物技术概论复习题及答案生物技术概论复题及答案1、生物技术：是利用现代生命科学、工程技术和其他基础学科的科学原理，以生物体、体系或其衍生物为基础，制造人类所需要的各种产品或达到某种目的的综合性学科。
2、基因工程：是在基因水平上操作并改变生物遗传特性的技术。
人们用类似工程设计的方法将不同来源的基因在体外构建成杂种DNA分子，然后导入受体细胞，使其在受体细胞内复制、转录和表达，也称为DNA重组技术。
3、细胞工程：是在细胞为基本单位的情况下，通过培养、繁殖或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种的目的，加速繁育动植物个体，或获得某种有用物质的技术。
4、食品添加剂：是为了改善食品的品质（色、香、味）以及有防腐和加工工艺的需要而加入到食品中的化学合成物或天然物质。
5、湖泊的富营养化：由于环境的污染，如农业上的化肥、工业废水等大量排放，使水中含有大量的营养元素如氮磷钾等非常丰富，使微生物生长迅速，造成富营养化。
6、生物反应器：包括微生物反应器、植物细胞培养反应器、动物细胞培养反应器以及新发展起来的有活体生物反应器之称的转基因植物生物反应器、转基因动物生物反应器等。
7、转基因植物：通过体外重组DNA技术将外源基因转入到植物细胞或组织，从而获得新遗传特性的再生植物。
8、细胞融合：是指促融因子的作用下，将两个或多个细胞融合为一个细胞的过程。
9、抗原：凡能刺激机体免疫系统发生免疫应答的物质均称为抗原。
10、组织培养：指在无菌和人为控制外因（营养成分、光、温、湿）的条件下，培养研究植物组织、器官，甚至进而从中分化发育出整个植株的技术。
11、原生质体培养：是关于原生质体分离、纯化、培养、胞壁再生，细胞团形成和器官发生等技术。
12、有益微生物：指对人类有帮助，能满足人们需求的某些微生物。
13、供体：提供一些手续操作需要的生物体或器官等。
14、受体：接受操作的生物体或器官、组织或细胞。
生命科学概论知识点
1、为什么要学习生命科学知识？生命科学是21世纪自然科学的带头学科，生命科学充满未解之谜，生命科学与人类社会的发展息息相关。
2、生物科学的前沿：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。
DNA重组技术。
原生质体融合技术。
2、人类文明发展的三次技术革命：生物技术革命—21创造生命。
信息革命—20解放大脑。
工业革命—19世纪解放双手。
3、21世纪将面临的许多世界性的难题：人口膨胀、粮食紧张、环境污染、能源紧缺、遗传疾病4、当今人类社会面临最重大的问题和挑战∶人口膨胀；粮食短缺；疾病危害；环境污染；能源危机；资源匮乏；生态平衡破坏；生物物种大量消亡。
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。
5、生命科学与人类社会的发展息息相关：农业方面。
能源方面。
医药卫生方面。
轻工业、食品工业、酶工程。
其他方面。
农业方面：遗传育种—农作物、畜牧业的优良品种（无籽西瓜）。
生物杀虫剂。
人造种子。
能源方面：酒精代替汽油作燃料利用太阳能。
人工模拟光合作用。
医药卫生方面：新的抗菌素、疫苗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探针等轻工业、食品工业：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。
发酵工程酿酒制曲、味精、抗菌素、维生素等其他方面：细菌造雪、细菌保护古建筑、无法假冒的生物笔一、生命的定义：从生物学角度的定义：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。
从物理学角度的定义：“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。
生物选修二生物与环境知识点
生物选修二生物与环境知识点生物多样性和生态系统服务生物多样性是指地球上所有生物的变异性，包括不同种类的生物体、基因和它们之间的生态系统。
生物多样性对于维持地球的生态系统功能和健康至关重要。
生态系统服务是指生物多样性为人类提供的好处，包括空气和水的净化、气候调节、土壤肥力、病虫害控制和休闲活动。
这些服务对于人类的生存福祉和经济发展至关重要。
生物多样性丧失的威胁然而，生物多样性正面临着来自多种因素的严重威胁，包括：栖息地丧失和破碎化：农业、城市发展和采矿等人类活动导致了自然栖息地的丧失和破碎化，为野生动物创造了挑战性的生存环境。
物种入侵：外来物种的引入可以与本地物种竞争资源或传播疾病，对生态系统平衡造成负面影响。
污染：工业和农业活动产生的污染物会污染空气、水和土壤，损害生物体和生态系统。
气候变化：全球变暖导致了温度升高和极端天气事件的频率增加，给生物体和栖息地带来了压力。
保护生物多样性和生态系统服务的措施保护生物多样性和维持生态系统服务对于人类的长期生存至关重要。
一些关键的保护措施包括：建立保护区：建立保护区和国家公园等受保护区域，为野生动物提供栖息地和减少人类干扰。
可持续土地管理：采用农业和林业等可持续土地管理做法，最大限度地减少对生物多样性的影响。
物种恢复：开展物种恢复计划，通过栖息地改善、繁殖和再引入，恢复濒危或受威胁的物种。
减少污染：实施旨在减少空气、水和土壤污染的政策和法规。
公众教育和意识：通过教育和宣传活动，提高公众对生物多样性和生态系统服务重要性的认识。
生物多样性与气候变化生物多样性与气候变化之间存在着紧密的联系。
生物多样性有助于调节气候，而气候变化反过来也会影响生物多样性。
生物多样性调节气候：森林和海洋等生态系统通过碳封存和释放氧气等过程来调节大气中的温室气体。
气候变化影响生物多样性：极端天气事件、海平面上升和温度升高等气候变化的影响可以破坏栖息地、改变物种分布并导致物种灭绝。
结论生物多样性和生态系统服务对于地球的健康和人类的福祉至关重要。
生命科学与环境的关系及其应用
生命科学与环境的关系及其应用生命科学是研究生命现象的一门学科，它包含了分子生物学、生理学、生态学、遗传学等多个分支。
而环境则是生物生存和发展所必须的一切外部条件，包括空气、水、土壤、物种等。
生命科学和环境之间密切相关，它们的关系不仅仅是单向的，而是相互影响、相互依存的。
本文将从多个角度阐述生命科学和环境的关系，探讨它们在应用领域的重要性。
一、生命科学对环境的影响生命科学的研究内容包括生物体的结构、功能、遗传、进化以及生物间和生物与环境之间的关系等。
这些研究成果对环境有着深远的影响。
最为直接的是通过生物技术改良农作物和家畜，进行生物防治和污染治理。
在农作物方面，基因工程技术为农作物的生长速率、耐病能力、产量、品质等方面提供了新的思路和途径。
例如，转基因玉米可以增加抗虫性、延长保鲜期，提高产量。
家畜方面，通过人工选择和基因编辑技术，可以获得更健康的动物品种，提高产量，减少生产成本。
此外，生物技术还可以应用于造纸、纺织、印染等行业，减少排放、节能降耗。
另外，生命科学的研究还可以预测和预防生态系统的环境问题。
比如，生态学家可以通过研究动植物的生态行为、生态位和种群结构等，预测未来环境中的物种策略和生态交互，以此来保护生态系统以及维护生态的平衡。
此外，以人类健康为重点的生命科学研究也具有促进环境保护和治理的作用。
例如，基于遗传学和毒理学的人体暴露评估，可以预测和识别污染物的危险性，制定相应的防治措施和政策。
二、环境对生命科学的影响环境是人类和其他生命体生存和发展的物质基础，它对生命科学的发展也具有重要的影响。
环境变化对生态学、气候学、生理学等多个生命科学领域产生了深远的影响，这些领域的研究成果也可以为环境保护提供重要的支持。
例如，气候变化对海洋生态环境和生物多样性产生了显著的影响。
海洋生态环境的变化导致了水中生物的大量死亡和物种的消失，这对海洋生物多样性的保护构成了重大威胁。
生理学研究发现，经常暴露在大气污染中的居民患呼吸系统疾病的风险要高于其他人群。
生物技术概论
生物技术概论生物技术：有时也称生物工程，是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用先进的工程技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或达到某种目的。
基因工程：是20世纪70年代以后兴起的一门新技术，其主要原理是应用人工方法把生物的遗传物质，通常是脱氧核糖核酸（DNA）分离出来，在体外进行切割、拼接和重组。
细胞工程：是指以细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖；或人为地使细胞的某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而改良生物品种或创造新品种；或加速繁育动植物个体；或获得某种有用的物质的过程。
酶工程：是利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能，或通过对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的一项技术。
发酵工程：利用微生物生长速度快、生产条件简单以及代谢过程特殊等特点，在合适的条件下，通过现代化工程技术手段，由微生物的某种特定功能生产出人类所需的产品。
蛋白质工程：是指在基因工程的基础上，结合蛋白质结晶学、计算机辅助设计和蛋白质化学等多学科的基础知识，通过对基因的人工定向改造等手段，对蛋白质进行修饰、改造和拼接以产生能满足人类需要的新型蛋白质的技术。
生物技术与其他高新技术一样具有“六高”的基本特征：高效益，可带来高额利润；高智力，具有创造性和突破性；高投资，前期研究及开发需要大量的资金投入；高竞争，时效性的竞争非常激烈；高风险，由于竞争的激烈，必然带来高风险；高势能，对国家的政治、经济、文化和社会发展有很大的影响，具有很强的渗透性和扩散性，并有很高的态势和潜在的能量。
基因工程：按照（人们的愿望），进行（严密的设计），通过（体外DNA重组）和（转基因）等技术，有目的地改造生物种性，使现有的物种（在较短时间内）趋于完善，创造出更符合人们需求的新的生物类型，或者利用这种技术对人类疾病进行基因治疗。
基因工程研究的理论依据：1、不同基因具有相同的物质基础（DNA/RNA)，2、基因是可以(从DNA上）切割（下来）的，3、基因是可以转移的，4、多肽与基因之间存在对应关系，5、遗传密码是通用的（绝少数除外），6、基因可以通过(DNA)复制把遗传信息传递给下一代。
生命科学与生物技术概论整理
生命（生物体）的基本特征:1.细胞是生物的基本组成单位（病毒除外）2.新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能3.生命通过繁殖而延续，DNA是生物遗传的基本物质4.生物具有个体发育和系统进化的历史5.生物对外界可产生应激反应和自我调节，对环境具有适应性生命是具有以上共同特征的物质存在形式。
(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。
)生命科学的三大基石：细胞学说、进化论和遗传学的建立。
人类面临最重大的问题和挑战:人口膨胀；粮食短缺；疾病危害；环境污染；能源危机；资源匮乏；生态平衡破坏；生物物种大量消亡。
生物技术一般分为：发酵工程，酶工程，细胞工程，基因工程，蛋白质工程和生物化学工程。
Darwin的进化论及其发展:1859年，Darwin《物种起源》；1860年6月30日牛津大学图书馆神创论与进化论的辩论会；进化论与神创论的斗争一直没有停止。
核心思想:自然选择,适者生存。
自然选择导致生物进化： 1.生物进化是指地球上的生命从最初最原始的形式经过漫长的岁月变异演化为几百万种形形色色生物的过程。
2.所谓自然选择实质上是自然环境导致生物出现生存和繁殖能力的差别，一些生物生存下去，另一些生物被淘汰。
3.Darwin主义包含了两方面的基本含义：（1）现代所有的生物都是从过去的生物进化来的；（2）自然选择是生物适应环境而进化的原因。
生物性状和特征变化往往是环境和遗传相互作用的结果自然选择作用下群体水平的进化实质上反映了生物基因库的变化。
基因库是一种生物群体全部遗传基因的集合，它决定了下一代的遗传性状。
生物细胞中同源染色体上的一对等位基因可以决定生物个体的某一性状。
物种不但是生物分类的单元，更是遗传生殖和进化的单元。
种群是同一物种的一群个体，享有共同的基因库。
同一种群生物个体之间的交配便造成了彼此间的基因交流并保持着基因库的稳定。
Darwin将某些地理障碍如大的山脉、峡谷、海洋等把生物相互隔开称为地理隔离。
大学生命科学概论
循环系统
循环系统负责将氧气和营 养物质输送到身体各个组 织，同时将二氧化碳和代 谢废物运走。
神经系统
神经系统负责调节人体内 各个器官的功能，维持人 体内环境的稳定。
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生态与环境保护
生物圈与生态系统
生物圈定义
生物圈是指地球上所有生物及其 生存环境的总和，包括大气圈、
水圈和岩石圈。
生态系统定义
生态系统是指在一定空间内，由生 物群落和其所在的无机环境相互作 用而形成的统一整体。
基因组学
研究生物体基因组的组成、结构和功能的科学。基因组学的 研究内容包括基因组的测序、基因定位、基因功能研究等， 为生物进化、疾病诊断和治疗提供了重要依据。
克隆技术与干细胞
克隆技术
通过细胞核移植技术，将一个细胞的核移植到另一个去核的细胞中，形成新的 个体或细胞。克隆技术可用于繁殖动物、拯救濒危物种，还可用于治疗人类遗 传性疾病和免疫缺陷疾病。
为保护生物多样性，需要采取就地保护、迁地保 护、加强教育和法制建设等多项措施。
环境污染与治理
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环境污染定义
环境污染是指人类活动排出的有害物质进入环境，导致环境质量下降，
对人类和其他生物的生存和发展造成不良影响的现象。
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常见污染源
常见的污染源包括工业生产、交通运输、农业生产、生活垃圾等。
03
治理措施
生态平衡
生态系统中各种生物和环境因素之 间相互作用，维持着一定的动态平 衡状态，这种平衡称为生态平衡。
生物多样性及其保护
生物多样性定义
生物多样性是指生物种类的多样性、基因的多样 性和生态系统的多样性。
生物多样性的价值
生物多样性具有直接和间接的经济、文化、生态 等价值，是人类赖以生存和发展的基础。
生命科学与技术
生命科学与技术生命科学与技术是一个涵盖广泛且充满挑战的领域，它将科学研究与技术应用相结合，探索和解决与生命相关的问题。
生命科学与技术的发展给人类社会带来了诸多益处，尤其在医学、农业和环境领域方面，为人类创造了更加健康繁荣的生活。
在医学方面，生命科学与技术为人类提供了许多创新的治疗方法和药物。
基因工程技术的发展使得科学家能够研究和改变基因，进而治疗或预防一些遗传性疾病。
例如，通过基因编辑技术，科学家可以纠正某些基因突变引起的疾病，如囊性纤维化和遗传性视网膜疾病。
此外，生命科学与技术还促进了个体化医疗的发展，根据每个人的基因信息，制定针对性的药物治疗方案，提高疗效并减少副作用。
农业领域也受益于生命科学与技术的发展。
通过遗传工程手段，科学家可以改良作物的特性，使其具有更高的产量、耐病性和抗逆性。
例如，转基因技术使科学家能够向作物中导入一些与生物农药有相似作用的基因，从而提高作物的抗病性和抗虫性，减少对化学农药的依赖。
此外，生命科学与技术还可以通过基因测序和分析，提高养殖动物的育种效率和选育质量，为畜牧业的发展带来了巨大的机遇。
环境保护是生命科学与技术应用的另一个重要领域。
生物技术被广泛应用于废水和废气的处理过程中，通过利用微生物的代谢功能，将有毒物质转化为无害物质。
生物材料的研发和应用也有助于减少对自然资源的依赖。
例如，通过利用生物可降解的塑料材料，可以减少对石油资源的需求，缓解塑料废弃物对环境的污染。
生命科学与技术的发展离不开科研机构和大学的支持。
科研机构为科学家提供了研究设备和实验场地，使他们能够进行基础研究和技术创新。
大学则为学生提供了相关的教育课程和实践机会，培养了一大批生命科学与技术领域的专业人才。
此外，政府和企业的投资也是促进生命科学与技术发展的重要力量，它们提供了资金和资源支持，推动了相关研究的进展。
然而，生命科学与技术的发展也面临一些挑战和争议。
其中之一是伦理道德问题。
例如，基因编辑技术在治疗疾病的同时，也引发了对于人类基因改造和设计婴儿等争议。
生命科学概论0绪论
亚里士多德首次运用属和种的概念写下专著《动物志》，德奥费拉斯特建立了世界上第一个植物园，引种栽培了500余种植物，在《植物的历史》中描述了480种植物。
01
维萨里解剖人体，于1543年出版了《人体的结构》，标志着解剖学的建立；哈维于1628年出版了《心血循环记》，奠定了生理学的基础。
二、生命科学的研究内容
显著特点 当代生命科学的显著特点是：分子生物学的突破性成果，成为生命科学的生长点，使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化。20世纪50年代，遗传物质DNA双螺旋结构的发现，开创了从分子水平研究生命活动的新纪元。此后，遗传信息由DNA通过RNA传向蛋白质这一“中心法则”的确立以及遗传密码的破译，为基因工程的诞生提供了理论基础。蛋白质的人工合成，使人们认清了生命现象并不神秘。
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生命科学的研究内容
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生物体是高度组织化的复杂生命形式，我们可以在不同的层次和水平上来认识它们。
03
生物体由不同的器官组成，器官由组织组成，组织由细胞组成，真核细胞含有许多细胞器，细胞器中有许多生物大分子，生物大分子由多种原子组成。现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的本质方向迈进。
一、生命科学的定义
2、生命科学的任务 了解生物的结构与功能；研究生命活动的本质和特征；探索生命繁衍与代谢的分子生物学机制；揭示生物个体发育和系统发生的规律；掌握生物与环境之间的辩证关系；使人类从本质上认识生命现象，掌握生命世界的运动规律。 用于有效地控制生命活动，能动地改造生物界，造福人类。
生命科学的研究内容
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主要学习内容 生命科学概论这门课程主要学：生命科学的概念与研究内容、生命科学研究简史、生命科学研究热点与发展趋势、生命伦理学)、生命科学基础(生命的物质基础、生命的基本现象、生物的遗传与变异、生命的起源与进化、生物的多样性、生物与环境)和现代生命科学(生命科学与现代生物技术、生命科学与农业科学、生命科学与环境科学、生命科学与生物能源、生命科学与现代医学、生命科学与药物的研究与开发、生命科学与海洋生物资源、生命科学与军事生物技术、生物信息学与生物芯片、生命组学与系统生物学
生命科学概论
1生命科学课程开设的前瞻性50 1.1促使文理学科和各专业课程之间的交融生命科学代表着21 世纪自然科学的前沿，21 世纪已经成为生命科学的世纪。
21 世纪也是学科大组合、大交叉的科学时代，现代生命科学正面临着理论上进入大综合大发展的时期，生命科学与其它文、理、工、农、医等学科之间必将有更深层次和更广泛的多元立体化渗透融合，从而促使自然科学更迅速地向前发展。
生命科学不仅是21 世纪自然科学的带头学科，55 况且与社会科学、经济学、人类学、法学、管理科学等都有着密不可分的联系，这些学科都可以在生命科学领域发生交叉融合，因此它正在逐渐成为一门“公共基础学科”和“中心学科”。
在21 世纪的生命科学世纪里，科学家发现人类基因组由31647 亿个碱基对组成，共有3～3.5 万个基因，因为人类基因组蕴含着人类生、老、病、死的绝大多数遗传信息，破译它将为身体的健康保健、疾病诊断、新药物研制及新型疗法的探索带来一场根本性的革60 命，树立生命科学飞速发展的又一个里程碑。
“计算机病毒”、“文化基因”、“文件克隆”、“生物芯片”、“宇宙胚胎”等新出现的科学新名词，均借用生物学各种术语幽默而贴切地形容各种各样学科的新概念，显然已经成为当今流行的科学时尚。
Science 和Nature 等科学杂志近年来发表的文章70～80%以上都会涉及到生命科学。
作为21 世纪的大学生，不懂得一些生物学的科学知识，就会成65 为所谓的“生物盲”，将无法自觉地主动去适应以生命科学与信息科学为特征的知识经济飞速发展的现状，改变这一状况最有效的方法，就是为综合性大学各专业学生开设生命科学必修课程或者选修课程。
只有这样，才能培养出更多更好具有知识结构完整、科学创新充分、符合社会发展需要的高素质科技人才。
1.2实施素质教育促进创新人才培养70 创建具有地方性特色的综合性大学，提高科学自主创新能力、促进社会经济发展、建设创新型国家都需要培养创新型人才，这是当今各国高等教育发展的共同方向，人才创新意识的逐步培养和创造力的获得，与兴趣发展、知识学习、能力提高密切相关，生命科学教育就在于发展大学本科学生兴趣、完善知识结构、培养学生能力、提高综合素质和陶冶人格修养上均存在有独到的作用和效果。
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生物利用太阳能，固定二氧化碳，产生生物质，生 物质被埋藏后变为化石资源，能量高度集中，利用效 率高，极大促进了人类社会的物质生产。
化石资源日益匮乏成为最突出的全球性资源问题。
石
油：50~100年
天然气：75~120年 煤 炭：200 ~300年
美国，全球5％人口消耗全球1/4石油， 11L/人· 天，20年后增长50%。
四、生物技术对人类生产方式的改造
生物技术有助于融入地球大体系的物质循环之中，重建和谐 的生态环境
修复美丽的大自然
生物为主体，转化太阳能为 生物质，固定CO2
化石经济的发展
释放大量CO2，破坏了自然， 使环境不适合于人类社会活动
（一）生物技术是可持续发展的关键
人类社会目前不可回避的问题
无化石经济时代
目前美国、欧洲、拉美、日本、中国均开始大规模生产 生物乙醇用于燃料乙醇。
2003年美国燃料乙醇的总装置能力达到约840万吨/年。 日本在巴西投资生产燃料乙醇。
欧盟提出,到2020年,运输燃料的20%将用燃料乙醇替代。
• 中国燃料乙醇生产规模139万吨/年
公司名称 燃料酒精批复规模 目前生产能力
后化石经济时代
化石经济时代
“后化石经济时代”即将到来！
• 瑞典——欧洲重要的石油消费国
The environmentally progressive Scandinavian nation has announced one of its most ambitious goals yet: to completely end its dependency on fossil fuels -- and do it in the next 15 years.
3.酸雨
酸雨是指pH值小于5.6的酸性降水
大气中的SO2和NO在强光照射下 发生光化学氧化作用，并与水汽 结合而形成硫酸和硝酸导致雨水 呈酸性。产生酸雨的物质主要来 源于人类生产生活中矿物燃料的 燃烧，尤其是煤炭和石油。
4.环境污染
环境污染包括：大气污染、水体污染、土壤污染和噪音污染等。 世界十大污染城市中有太原、北京、兰州、重庆等8个中国城市。
“Our dependency on oil should be broken by 2020”，said Mona
Sahlin, the minister of Sustainable Development.
“We want to be both mentally and technically prepared for a
资源按是否受人类利用的显著影响可分为：
非枯竭性自然资源（如太阳能、风能） 可枯竭性自然资源（如矿物、生物、土地资源）
非枯竭性自然资源（如大气和水资源）也会受到人类影响。
（一）资源问题的现状 1. 土地资源 ：
水土流失，土地的沙漠化 ，土地退化。
我国损失耕地2000平方公里/年， 固体废弃物9.5亿吨/年，危险品 1000万吨/年污染土壤。
植物秸秆等纤维素不涉及粮食安全，我国每年产生大量 植物秸秆，大部分被烧毁浪费，污染环境。
来源：玉米、稻谷、小麦等秸秆，
产量：7亿吨左右 酒精最大产量：5000万吨左右
2、生物柴油
• 生物柴油是采用来自动物或植物及餐饮废油等脂肪酸单酯等与 甲醇(或乙醇) 经酯交换反应而得到的一种可以替代普通石油柴 油的可再生的清洁燃料。 • 生物柴油具有以下优点:
人类的发展一直在依靠经生物转化的资源 未来仍然要依靠生物转化的资源
原始文明 食物
1万年
阳 光
自然生 物质资 源转化
农耕文明 衣食住行
工业文明 化石原料
文 明 演 3千年 化 方 向 2百年
新文明
未来
利用生物技术转变经济发展的可行性
光合作用产生的 生物质循环 目前世界 化石资源消耗 950亿吨 C／年
二、环境
（一）环境问题的现状 1.温室效应与全球变暖
大气中二氧化碳、甲烷和氮氧化合物含量越高，热外流越受阻，从 而地表温度也升得越高，称为温室效应。
人类大量使用各种化石资源，温室气体排放迅速增加 在过去100年内全球平均气温升高了0.6℃，预计21世纪末 全球平均气温将升高3℃，冰川融化，到2100年世界海平面 将升高0.6~2米。 气温升高导致全球出现各种灾害性气候，飓风、洪水、干 旱等灾害频发。
目前生物乙醇的生产方法根据原料区分有: （1）糖类：如糖蜜生产乙醇是工艺最为简单、南美洲如 巴西、阿根廷。 （2）谷物淀粉类：北美和欧洲、中国广泛使用。 我国2005年玉米酒精占总产量的50％，消耗玉米600万吨。
2005年不同原料酒精产量比例 11%
35% 4% 玉米 小麦 木薯 糖蜜
50%
（3）纤维素类：以植物秸秆等纤维素为原料生产乙醇是 最具挑战性的课题。
第十章 资源环境与生物技术
本 章 要 点
一、资源
1、资源的分类 2、全球资源的现状
二、环境
环境问题的现状
三、资源利用与环境保护的原则
1、产生资源与环境问题的根源
2、保护与利用的原则
四、生物技术对人类生产方式的改造
1、生物技术是可持续发展的关键 2、生物能源
一、资源
资源：资源是指存在于自然界并能为人类所利用以满 足其生活和生产需要的物质和能量。
2.水资源
人均淡水贫乏 、水资源分布不均 、水污染日益严重。
我国七大水系，符合Ⅲ类以上水质的仅有46.7%，28.4%以上严重污染。
3.能源
能源是工农业生产和人们生活的重要物质基础。 包括阳光、风、流水、地热、潮汐、木材和各种矿物燃料。
石油、煤炭、天然气占世界总能源消费的90%。
中国：煤炭68.7%，石油21.2%，天然气2.8%，水电7.3%。
生物炼制
气化 粮食 草 H2・CH4 新材料 工业生物技术原料 寡糖
溶解
水解 纤维素 木质素 半纤维素 转 化 反 应
葡萄糖 化学品 化学原料
燃料
（二）生物能源
生物能源是指利用生物可再生原料及太阳能生产的 能源,包括生物质能生物液体燃料及利用生物质生产 的能源。 如燃料乙醇、生物柴油、生物质气化及液化燃料、 生物制氢等。 我国属于太阳能资源丰富的国家，面积每年接
难开采，破坏大
易开采，清洁
焦油砂
然而传统清洁能源发展存在 困难
①水电：清洁，发电量大，技 术成熟 但投资大、明显影响环境， 埃及的阿斯旺水库处境尴尬
②核能：法国达70%，
但投资大、有一定危险性， 大部分民众担忧核电发展
③风能：丹麦达20%，清洁 但噪音大、占地，影响观瞻， 还存在能量存储的问题
④太阳能：西班牙规定新建筑物必须安装太阳能设施 但目前的发电成本高， 5~10美元/瓦 ，能量存储难
必须要寻找廉价且更容 易实施的替代能源！
4.生物资源
生物资源是一种可再生的自然资源，在一定条件下可以自我更新。 尤其是植物利用太阳能，固定二氧化碳，可产生能量。
但生物资源并非取之不尽，用之不竭!森林资源自1950年 以来已损失了50%，草地资源面临退化和荒漠化的严重 威胁，野生生物资源自18世纪以来已经损失15~33%。
生物乙醇793万吨/2000年，1550万 辆汽车和350万辆摩托车全部使用燃 料乙醇。巴西已成为世界上唯一不 供应纯汽油的国家。 该计划30年来共耗资65亿美元，获利 89亿美元，节省石油进口外汇465.5 亿美元。1979-1995年间,仅使用燃料 乙醇就减少二氧化碳排放量达6500万 吨。乙醇生产提供了约100万个直接 就业位置和50万个间接就业机会。
（二）全球性资源危机产生的根源
在人类中心主义的价值观指导下的人类活动导致人与自然界的 关系不和谐，人类向自然无节制地索取和不合理的开发利用是 资源出现枯竭危机的直接原因。 人们并没有珍惜资源，资 源的价格并没有真正反映 其价值。 以汽油为例，如果考虑到 其不可再生和使用后对环 境及人类的影响，其价格 将是现在的2.6倍。
◆ 实现节约资源消耗30％ ◆ 节约能源消耗30％
◆ 减少环境污染30％
三、资源利用与环境保护的原则
1.走可持续发展的道路
1987年联合国提出了可持续发展的科学观点：
“在不危及后代人满足其环境资源需求的前提下，寻找满 足当代人需要的发展途径。”
2.保护生物多样性
1992年联合国通过《生物多样性公约》。 生物多样性是指一定空间范围内生物及其 组成的系统的总体多样性和变异性，是生 物资源的一个标志，支撑着人类的生存和 发展，实质是保护人类自己，保护人类文 明的延续。
如何解决资源及环境问题？
——必须改变我们的传统生产方式！
促进传统产业升级
化学工业 轻工业 发酵工业 采矿
食品工业
饲料工业 生物安全
工业生物技术
冶金
采油 环境 能源
医药 生物新材料
降低能耗，降低资源消耗，减少环境污染，提高 经济效益
工业生物技术将在我国开创新的加工模式和 调整产品结构方面发挥重大作用。预计工业生物 技术在我国国民经济GDP中的贡献达到2.2万亿元 /年（2020年）。
黑龙江华润酒精 吉林燃料乙醇公司 河南天冠企业集团公司 安徽丰原集团 总计
10万吨 60万吨（一期30万） 30万吨 32万吨 132万吨
15万吨 40万吨 40万吨 44万吨 139万吨
2005年，国内生物乙醇产量达到287万吨/年，到2020年，燃料乙醇达 到1000 万吨（可能会提前实现） 。 东北、河南等5省正在使用燃料乙醇，5年内推广到全国。
我国1/3城市大气属于重污染， 2020年仅燃煤污染导致的疾 病就要支付3900亿美元的费 用，约占GDP的13%。
大气、水体、土壤三者 的污染不是孤立的，它 们能互相影响。
（二）全球性环境问题产生的根源 环境问题的根源是由于人类缺乏正确的环境资源观和价值 观，伴随着经济-社会的全球性进程，人类对环境资源采取了 不恰当的开发利用和不合理的生产活动，使环境产生了对人类 不利的变化。