生命科学发展趋势与国家重点幻灯片课件
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21世纪的生命科学热点与展望01PPT课件
1951年秋，沃森赴欧洲的哥本哈根，进行了一年基因转 移的研究，并未获得令人振奋的结果。后又转往剑桥大学 卡文迪希实验室，在那里沃森结识了比他年长的克里克。
22
克里克1916年6月8日出生于英国的北安普敦一个中产 阶级家庭，一家人信奉基督教，星期天早上都会上教堂。 12岁起，克里克由于对科学日渐增长兴趣，使他对基督 教慢慢产生怀疑，成为一个无神倾向的怀疑者。
12
• Nucleic acid 核酸 • DNA 脱氧核糖核酸 • RNA 核糖核酸
13
Gene 基因 Nucleotide 核苷酸 14
基因(Gene)
• 基因（gene）是1909年丹麦生物学家W.Johannsen根据希腊 文“给予生命”之意创造的。
• 现代分子生物学的基因概念：合成有功能的蛋白质或RNA所 必需的全部DNA序列（除部分病毒RNA），即一个基因不仅 包括编码蛋白质或RNA的核酸序列，还应包括为保证转录所 必需的调控序列。
1943年沃森进入芝加哥大学学习动物学。聆听当时世 界上最优秀的基因学家斯沃尔 ·莱特的讲课，基因的概念 也融入他的脑海，使他作出了一生最重要的决定，把基因 的研究作为一生的主要研究目标。
21
1947年，沃森从芝加哥大学毕业并获得理学学士，到印 地安那州立大学从事研究工作，用X-射线进行噬菌体研究， 三年后，沃森和克里克用他们的数据提出了 双螺旋模型是十分欣慰的事。
鲍林也盛赞道：“双螺旋的发现和由此发现所产生 的发展是过去100年间生物科学对生命理解上的最伟大 的进步”。
31
DNA双螺旋模型的确定是许多遗传学家、生物化学家、 物理学家历经了近百年探索的成果，最后又与沃森和克 里克的才智相结合才完成此伟业。
27
沃森和克里克对DNA的分子结构并没有做许多的实 验工作，他们最大限度地吸取了威尔金斯、富兰克林和 鲍林的研究结果。
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克里克1916年6月8日出生于英国的北安普敦一个中产 阶级家庭，一家人信奉基督教，星期天早上都会上教堂。 12岁起，克里克由于对科学日渐增长兴趣，使他对基督 教慢慢产生怀疑，成为一个无神倾向的怀疑者。
12
• Nucleic acid 核酸 • DNA 脱氧核糖核酸 • RNA 核糖核酸
13
Gene 基因 Nucleotide 核苷酸 14
基因(Gene)
• 基因（gene）是1909年丹麦生物学家W.Johannsen根据希腊 文“给予生命”之意创造的。
• 现代分子生物学的基因概念：合成有功能的蛋白质或RNA所 必需的全部DNA序列（除部分病毒RNA），即一个基因不仅 包括编码蛋白质或RNA的核酸序列，还应包括为保证转录所 必需的调控序列。
1943年沃森进入芝加哥大学学习动物学。聆听当时世 界上最优秀的基因学家斯沃尔 ·莱特的讲课，基因的概念 也融入他的脑海，使他作出了一生最重要的决定，把基因 的研究作为一生的主要研究目标。
21
1947年，沃森从芝加哥大学毕业并获得理学学士，到印 地安那州立大学从事研究工作，用X-射线进行噬菌体研究， 三年后，沃森和克里克用他们的数据提出了 双螺旋模型是十分欣慰的事。
鲍林也盛赞道：“双螺旋的发现和由此发现所产生 的发展是过去100年间生物科学对生命理解上的最伟大 的进步”。
31
DNA双螺旋模型的确定是许多遗传学家、生物化学家、 物理学家历经了近百年探索的成果，最后又与沃森和克 里克的才智相结合才完成此伟业。
27
沃森和克里克对DNA的分子结构并没有做许多的实 验工作，他们最大限度地吸取了威尔金斯、富兰克林和 鲍林的研究结果。
《生命科学进展》课件
PART 03
生命科学的研究方法
实验法
实验法是通过人为控制条件，对研究对象进行观察和研究的 方法。在生命科学领域，实验法是常用的研究方法之一，可 以通过对生物体或生物材料的实验处理，观察其反应和变化 ，从而得出科学结论。
实验法具有可重复性和可控制性，能够排除其他因素的干扰 ，精确地控制实验条件，从而得出可靠的实验结果。实验法 还可以通过对照实验和空白实验等方法，提高实验的准确性 和可靠性。
PART 04
生命科学的前沿进展
基因编辑技术
1 2 3
基因编辑技术概述
基因编辑技术是一种能够对生物体的基因进行精 确修改的技术，包括CRISPR-Cas9系统等。
基因编辑技术的应用
基因编辑技术被广泛应用于遗传病治疗、农作物 改良等领域，为生命科学研究提供了强大的工具 。
基因编辑技术的挑战与前景
尽管基因编辑技术具有巨大的潜力，但仍存在伦 理、安全等方面的挑战，需要进一步研究和探讨 。
脑科学概述
01
脑科学主要研究大脑的结构和功能，揭示大脑的工作原理和机
制。
脑科学的应用
02
脑科学在神经性疾病治疗、人工智能等领域具有广泛的应用前
景。
脑科学的挑战与前景
03
目前，脑科学仍面临许多技术、伦理等方面的挑战，但随着研
究的深入，其应用前景将更加广阔。
免疫学
免疫学概述
免疫学主要研究生物体的免疫系统的结构和功能，揭示免疫系统 的奥秘。
人工智能与药物设计的结 合
人工智能技术为药物设计带来了新的机遇。 通过人工智能算法对已知药物分子和靶点进 行虚拟筛选和优化，可以加速新药研发进程 ，降低研发成本和提高成功率。同时，人工 智能技术还可以帮助预测药物的副作用和相
生命科学PPT课件
THANKS
感谢观看
生命科学的研究领域
分子生物学
分子生物学是研究生物大分子结构和功 能的学科，旨在揭示基因组、蛋白质组
等的奥秘。
遗传学
遗传学是研究生物遗传和变异的学科， 旨在揭示基因的本质和遗传规律。
细胞生物学
细胞生物学是研究细胞的结构、功能 和变化的学科，旨在揭示细胞生长、 分化、凋亡等的规律。
生态学
生态学是研究生物与环境相互关系的 学科，旨在揭示生态系统的结构和功 能。
生物工程应用
生物工程在医药、农业、工业和环保等领域有着广泛的应用前景，例如生物制药、生物 燃料和生物修复等。
人工智能在生命科学中的应用
要点一
人工智能技术
要点二
生命科学研究效率提升
人工智能在生命科学领域的应用包括机器学习、深度学习 和数据挖掘等，能够处理大规模数据和预测模型。
人工智能技术可以加速基因测序、蛋白质结构预测和药物 发现等过程，提高生命科学研究的效率和准确性。
物种起源与演化
物种形成
探讨物种如何通过遗传变异和自然选择形成新的物种，包括生殖 隔离机制和物种形成的模式。
生物演化历程
介绍地球上生命演化的历史，包括古生物化石记录和生物地层学的 研究成果。
化石记录的不完整性
说明化石记录的不完整性对理解物种演化的影响，以及如何通过比 较解剖学和胚胎发育的研究来弥补这一缺陷。
基因
基因是DNA分子上的特定片段，负责 编码特定的蛋白质或RNA分子，对生 物体的性状和功能起着决定性作用。
细胞器与细胞
细胞器
细胞器是细胞内的重要结构，包括线粒体、内质网、高尔基体等，它们各自承 担着不同的生理功能，共同维持细胞的正常运转。
细胞
全版生命科学发展简史.ppt
• 17世纪，显微镜的发明（细胞水平）
• 18世纪，林耐创立了“生物分类法则”，制定了生物命名 的方法
• 1838年，施莱登和施旺提出“细胞学说”
• 1859年，达尔文发表《物种起源》，提出“进化论” ——描述、比较法
•
1900年，孟德尔、摩尔根揭示了遗传的基本规律 ——实验法
• 1953年，DNA双螺旋结构分子模型的建立（分子水平）
.....
生物多样性保护：
在江河干流、支流烂建水 环境污染导致鱼类的大量死亡 闸后果会如何？
生物息栖地破坏 人类与其赖以生存和发展的自然环境之间产 生着日益尖锐的矛盾 保护生物多样性是保护地球生态系统的重点
.....
脑科学： 研究人脑的结构和功能的科学
脑科学研究的三大目标“认识脑、保护脑、创造脑”
——曾被列为世界十大科学成就之首
.....
简称 HGP
1990年正式启动
先后参与国：美国、英国、日本、德国、法国、中国
2000年6月26日人类基因组草图绘制成功
2003年4月14日人类基因组计划完成
中国完成了3号染色体上的3000万个碱基对的测定1%
.....
17
2.展望生命科学的新世纪
• 后基因组学
➢ 生物学家对生命的思考和认识有了新的角度。正在 从局部观向整体观拓展，从线形思维走向复杂性思 维，从注重分析转变为分析与综合相结合。
➢ 生命科学的发展越来越依赖大型平行技术的发展。 ➢ 多学科交叉是当代科学发展的一大趋势。 ➢ 生命科学基础研究与应用研究的结合越来越紧密。
.....
2
生命科学
• 概念： 生命科学是以生命为研究对象的科
12
“DNA双螺旋结构分子模型”的建立，将生 命科学引入分子水平。
世纪的生命科学热点与展望PPT课件
第13页/共85页
生命科学的重要性
龟鳖家族的长寿之谜
第14页/共85页
龟鳖是一种爬行动物，它出现在石炭纪，与恐龙是同时代的动物。在白垩纪末期，几 乎使全部有生命的肌体，包括恐龙在内都灭绝了，而龟得以生存下来。在漫长的世纪 更迭中，由于地壳运动以及气候变化，分布在不同地区的龟，为了生存的需要，有的 迁入大海，有的深居内陆，有的栖居江湖中，经过漫长的自然筛选，使得龟类家族繁 衍成海龟、陆龟和水陆两栖龟。目前，世界上已知龟鳖的种类有240余种。 一般而言，死亡和心脏的停止跳动是密切相关的，而龟的离体心脏竟能在体外搏动2天 之久。将龟头砍下，可活数周，龟的寿命长达几百年。细胞研究发现，动物的成纤细 胞繁殖代数与动物寿命呈正相关。龟的成纤细胞体外培养高达117年代数，而人只达50 年代数。龟通人性，有灵气，被放生的龟，能重返放生主人家，龟的长寿因子，活性 物质的研究，抗癌保健药品的研制，是当前进一步研究和探索的内容。
引用指数在10以上的超一流刊物分科比较
学科 杂志总数 平均引用指数 >30杂志数
总论
2
17.8
0
化学
ห้องสมุดไป่ตู้
2
11..8
0
物理
5
22.0
2
数学
1
18.2
0
生物
38
19.1
7
第5页/共85页
生命科学的重要性
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
但科学家一直未在地球上找到这么大的陨石坑。在墨西哥成就尤卡坦 半岛，发现地下深处有一个直径60千米的圆形构造。它形成时代正是恐龙 绝灭绝的年代。有人推测，这个坑可能是当年撞击地球的小行星轰击出来 的。
生命科学的重要性
龟鳖家族的长寿之谜
第14页/共85页
龟鳖是一种爬行动物，它出现在石炭纪，与恐龙是同时代的动物。在白垩纪末期，几 乎使全部有生命的肌体，包括恐龙在内都灭绝了，而龟得以生存下来。在漫长的世纪 更迭中，由于地壳运动以及气候变化，分布在不同地区的龟，为了生存的需要，有的 迁入大海，有的深居内陆，有的栖居江湖中，经过漫长的自然筛选，使得龟类家族繁 衍成海龟、陆龟和水陆两栖龟。目前，世界上已知龟鳖的种类有240余种。 一般而言，死亡和心脏的停止跳动是密切相关的，而龟的离体心脏竟能在体外搏动2天 之久。将龟头砍下，可活数周，龟的寿命长达几百年。细胞研究发现，动物的成纤细 胞繁殖代数与动物寿命呈正相关。龟的成纤细胞体外培养高达117年代数，而人只达50 年代数。龟通人性，有灵气，被放生的龟，能重返放生主人家，龟的长寿因子，活性 物质的研究，抗癌保健药品的研制，是当前进一步研究和探索的内容。
引用指数在10以上的超一流刊物分科比较
学科 杂志总数 平均引用指数 >30杂志数
总论
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化学
ห้องสมุดไป่ตู้
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物理
5
22.0
2
数学
1
18.2
0
生物
38
19.1
7
第5页/共85页
生命科学的重要性
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
但科学家一直未在地球上找到这么大的陨石坑。在墨西哥成就尤卡坦 半岛，发现地下深处有一个直径60千米的圆形构造。它形成时代正是恐龙 绝灭绝的年代。有人推测，这个坑可能是当年撞击地球的小行星轰击出来 的。
《生命科学》课件
02
生命的分子基础
氨基酸、蛋白质与酶
氨基酸
氨基酸是构成蛋白质的基本单位 ，具有酸碱两性，是蛋白质合成
的基石。
蛋白质
蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而 成的大分子，具有复杂的空间结构 ，是生命活动中不可或缺的物质。
酶
酶是由蛋白质构成的生物催化剂， 能够加速生物体内的化学反应，对 维持生命活动具有至关重要的作用 。
人类活动对生物多样性的影响
影响
人类活动如城市化、农业开发、采矿等 ，会对生物多样性产生负面影响，导致 物种减少和生态系统失衡。
VS
保护措施
采取可持续发展策略，减少对生物多样性 的负面影响，促进生态系统的平衡和稳定 。
06
生命科学的应用
生物技术在医学中的应用
基因诊断
利用基因测序技术对疾病进行精确诊断，有助于早期发现和治疗 遗传性疾病和癌症。
《生命科学》ppt课 件
目录
CONTENTS
• 生命科学概述 • 生命的分子基础 • 生命的细胞基础 • 生命的个体基础 • 生命的群体基础 • 生命科学的应用
01
生命科学概述
生命科学的定义与研究对象
总结词
生命科学是一门研究生物体及其相互作用的科学，研究对象 包括生物体的结构、功能、演化以及与环境的相互作用。
细胞膜与细胞器
细胞膜
细胞器之间的协调
细胞膜是细胞的外层结构，由脂质和 蛋白质组成，具有选择透过性，能够 控制物质进出细胞。
细胞器之间相互协调，共同完成细胞 内的各种生理活动，维持细胞的正常 运转。
细胞器
细胞器是细胞内的各种小器官，包括 线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体 等，它们各自承担着特定的生理功能 。
世纪的生命科学热点与展望教学课件ppt
挑战
人工智能技术在生命科学领域的应用仍存在数据隐私、算法 透明性等问题，需要解决这些问题才能更好地发挥人工智能 的优势。
06
教学总结与展望
本次教学内容的总结与回顾
生命科学领域的发展历程
从基础生物学到分子生物学，再到基因组学和生物信息学，生命科学经历了飞速的发展。 本次教学课件回顾了生命科学的历史和现状，重点讲述了基因组学和生物信息学的研究与 应用。
挑战
虽然基因组学和遗传学研究已经取得了重大进展，但 仍存在许多挑战，如基因组测序技术的精度和效率、 基因表达调控机制的复杂性、遗传疾病的多样性和异 质性等。
前景
随着科技的不断进步和创新，基因组学和遗传学研究 的前景非常广阔，预计未来将会有更多的新技术和新 发现，如新一代基因测序技术、人工智能在基因组学 研究中的应用等。同时，随着个性化医疗和精准医学 的不断发展，基因组学和遗传学研究将会更加深入地 应用于疾病的诊断、治疗和预防中。
基因组学研究意义
基因组学的研究有助于人类更深入地了解生物体的生命活动规律，为疾病诊 断、治疗和预防提供重要的理论基础，同时也有助于生物技术的创新与发展 。
遗传学研究的新进展
01
基因编辑技术
CRISPR-Cas9等基因编辑技术的出现，使得人类可以更加精确地编辑
基因，为遗传疾病的治疗和预防提供了பைடு நூலகம்的手段。
实现定制化治疗
结合基因编辑技术，可以对干细胞进行基因修饰，实现定制化的 治疗，以更好地满足患者的需求。
开展临床试验
随着技术的不断发展，将会有更多的再生医学治疗方案进入临床 试验阶段，以验证其安全性和有效性。
04
生物技术与产业应用
生物技术的定义及主要技术领域
生物技术的定义
人工智能技术在生命科学领域的应用仍存在数据隐私、算法 透明性等问题，需要解决这些问题才能更好地发挥人工智能 的优势。
06
教学总结与展望
本次教学内容的总结与回顾
生命科学领域的发展历程
从基础生物学到分子生物学，再到基因组学和生物信息学，生命科学经历了飞速的发展。 本次教学课件回顾了生命科学的历史和现状，重点讲述了基因组学和生物信息学的研究与 应用。
挑战
虽然基因组学和遗传学研究已经取得了重大进展，但 仍存在许多挑战，如基因组测序技术的精度和效率、 基因表达调控机制的复杂性、遗传疾病的多样性和异 质性等。
前景
随着科技的不断进步和创新，基因组学和遗传学研究 的前景非常广阔，预计未来将会有更多的新技术和新 发现，如新一代基因测序技术、人工智能在基因组学 研究中的应用等。同时，随着个性化医疗和精准医学 的不断发展，基因组学和遗传学研究将会更加深入地 应用于疾病的诊断、治疗和预防中。
基因组学研究意义
基因组学的研究有助于人类更深入地了解生物体的生命活动规律，为疾病诊 断、治疗和预防提供重要的理论基础，同时也有助于生物技术的创新与发展 。
遗传学研究的新进展
01
基因编辑技术
CRISPR-Cas9等基因编辑技术的出现，使得人类可以更加精确地编辑
基因，为遗传疾病的治疗和预防提供了பைடு நூலகம்的手段。
实现定制化治疗
结合基因编辑技术，可以对干细胞进行基因修饰，实现定制化的 治疗，以更好地满足患者的需求。
开展临床试验
随着技术的不断发展，将会有更多的再生医学治疗方案进入临床 试验阶段，以验证其安全性和有效性。
04
生物技术与产业应用
生物技术的定义及主要技术领域
生物技术的定义
生命科学行业分析报告ppt学习课件
生物技术公司1800多家 其中英国、德国、法国分列前三甲 销售收入近90亿美金 研发投入仅德国在2001年就为15亿
7
日本生物技术产业概揽
• 日本生物技术产业概揽（2002年数据）：
生物技术公司900多家 销售收入90多亿 研发投入为40亿 在基因组学、蛋白质组学等领域处于领先的位置
10
我国中长期科学和技术发展规划
到2020年，科研经费的总投入占GDP的2.5%，这意味着科研经费 总投入将达到9000亿
确定了11个重点发展领域和68项优先资助主题，其中农业、人口与 健康、公共安全3个领域与生物技术密切相关；而68项优先资助主 题中，18项属于生物技术
确定了16个重大专项，其中转基因生物新品种培育，重大新药创制， 艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治属于生物产业内容
• 数据：2010年全球化学品产品产值20%将来自生物制造，如 以玉米为主要原料的聚乳酸、乙烯、长链二元酸等等，其中聚 乳酸
• 2004年，仅美国的燃料乙醇的产量为1000万吨，相当于目前 大庆油田年产量的1/4；计划在2010年达到5300万吨
发展生物产业是人类社会可持续发展的紧迫需求
• 生物产业以可再生性资源为主要原料，大部分可以由生物系统 再生合成，其能源需求和污染都较少
5
世界生物技术产业化现状与趋势
• 世界各国纷纷将生物技术产业作为抢占 21世纪的战略制高点新兴产业
美国生物技术产业概揽（2004年数据）：
• 生物技术公司2000多家 • 上市公司有300多家 • 总市值3000多亿 • 销售收入430多亿 • 研发投入380多亿
6
欧洲生物技术产业概揽
• 欧洲生物技术产业概揽（2004年数据）：
7
日本生物技术产业概揽
• 日本生物技术产业概揽（2002年数据）：
生物技术公司900多家 销售收入90多亿 研发投入为40亿 在基因组学、蛋白质组学等领域处于领先的位置
10
我国中长期科学和技术发展规划
到2020年，科研经费的总投入占GDP的2.5%，这意味着科研经费 总投入将达到9000亿
确定了11个重点发展领域和68项优先资助主题，其中农业、人口与 健康、公共安全3个领域与生物技术密切相关；而68项优先资助主 题中，18项属于生物技术
确定了16个重大专项，其中转基因生物新品种培育，重大新药创制， 艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治属于生物产业内容
• 数据：2010年全球化学品产品产值20%将来自生物制造，如 以玉米为主要原料的聚乳酸、乙烯、长链二元酸等等，其中聚 乳酸
• 2004年，仅美国的燃料乙醇的产量为1000万吨，相当于目前 大庆油田年产量的1/4；计划在2010年达到5300万吨
发展生物产业是人类社会可持续发展的紧迫需求
• 生物产业以可再生性资源为主要原料，大部分可以由生物系统 再生合成，其能源需求和污染都较少
5
世界生物技术产业化现状与趋势
• 世界各国纷纷将生物技术产业作为抢占 21世纪的战略制高点新兴产业
美国生物技术产业概揽（2004年数据）：
• 生物技术公司2000多家 • 上市公司有300多家 • 总市值3000多亿 • 销售收入430多亿 • 研发投入380多亿
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欧洲生物技术产业概揽
• 欧洲生物技术产业概揽（2004年数据）：
生命科学研究进展PPT课件
60年代： 我国首次用人工方法合成具有生物活性的牛
胰岛素获得成功。突破了一般有机物分子与生物大分 子的界限，带来了人工合成生命的曙光。
70年代：随着限制性内切酶的发展和DNA分子杂交技
术的建立，分子生物学进入了技术化时代。
80年代：PCR技术的诞生使在体外快速扩增目的基因
成为可能。
90年代：克隆羊多莉的出现引发克隆热潮
2019/11/1
15
系统生物学是认识生命复杂系统的新角度
传统生物科学 （中国传统医学）
输入
综合性研究
输出
经典生物实验科学
输入
分析性研究
A B (基因/ 蛋白质)
(基因/ 蛋白质)
系统生物学
输入
分析+综合研究
2019/11/1
输出 输出
2019/11/1
17
研究对象：各种生物分子的整合
Transcriptome 转录物组
人类蛋白质
61%与果蝇同源 43%与线虫同源 46%与酵母同源
9
1.生物与医学基础研究 2.基因诊断、基因疗法、基因药物 3.形成了结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学、
转录组学、蛋白质组学、表型组学和代谢组学、RNA 组学等新兴领域。这些分支领域已成为生物学基础研 究的重要方面。 4.带动一批高技术产业的发展
…………….
2019/11/1
3
21 世纪生命科学的几 个重要研究领域
2019/11/1
4
3.1人类基因组计划是21 世纪生命科学的敲门砖
1. 1985年，美国能源部（Department of Energy, DOE）提出，要将共包 含约30亿碱基对的人类基因组全部碱基序列分析清楚
生命科学及其前沿领域精品PPT课件
什
么 人体表面覆盖着皮肤、皮肤里是肌肉和骨骼。人体
中无论是坚硬的骨，还是柔软的脑和其他内脏，都是由 细胞构成的。细胞是人体的结构和功能的基本单位。
是
人 肌肉组织可以分为骨骼肌、平滑肌（器官内）和心
肌。人体的八大系统：
运动系统————运动、支持和保护
的
循环系统————运输体内物质（血液和淋巴）
生
消化系统————消化食物和吸收营养 呼吸系统————呼入氧气和呼出二氧化碳
1、新陈代谢的概念
新陈代谢——人体与外界环境之 间的物质和能量的交换，遗迹人体内 物质和能量的转换过程。通俗地说是 新旧交换的意识。新陈代谢是人和生 命维持生命活动的基本条件，是生命 的基本特征。
在新陈代谢的基础上，人和生物 才能表现出生长、发育、生殖、遗传 和变异等形态。
新陈代谢主要靠神经和激素调节。
人类生命的发展历程
人类是38亿年前开始，由水中的原生物发展 起来的，先变成类似鱼型的动物；再发展成可以 爬行的类似鳄鱼型的两息动物；大约在25亿年前， 人类完成了“最后一跳”来到了陆地上生活。
恩格斯说：“是劳动改变创造了人本身”劳 动创造了语言、文化、科学、技术。
最近，美国科学家研究“是直立行走决定人 类语言的进化”。四足动物运动中不能发音。
生命科学及其前沿发展
生命科学及其前沿发展
一、生命科学的基础研究 二、人类基因的基本知识 三、生命科学的前沿发展
一、生命科学的基础研究
〈一〉生命的起源 〈二〉细胞生物学和干细胞 〈三〉遗传和进化
“什么是生命”？
生命是新陈代谢的过程。生命信息的储存，是生命 的重要特点之一，它有记忆功能。那么它的储存的单位， 实际上就是我们说的基因，在绝大部分的生命体我们知 道，它的载体是脱氧核糖核酸DNA。但是它的执行单位， 主要来说是蛋白质。记忆有两种：陈述性记忆和程序性 记忆。程序性记忆一般不容易忘记。
2024全新生物ppt课件
细胞膜、质、核功能探讨
细胞膜功能
保护细胞内部结构，维持 细胞内外环境稳定，进行 物质交换和信号传导。
细胞质功能
提供细胞内生化反应的场 所，参与蛋白质合成、能 量代谢等过程。
细胞核功能
储存遗传信息，控制细胞 生长和分裂，维持细胞正 常生理功能。
细胞间通讯与信号传导机制
直接接触通讯
通过细胞间的直接接触传递信息， 如神经元之间的突触传递。
03
遗传与变异原理剖析
Chapter
遗传物质DNA/RNA结构特点
01
02
03
04
DNA双螺旋结构
由两条反向平行的脱氧核糖核 苷酸链组成，通过碱基互补配
对原则相互结合。
RNA单链结构
通常为单链，存在局部双链结 构，含有核糖而非脱氧核糖。
碱基组成
DNA由A、T、C、G四种碱基 组成，RNA由A、U、C、G四
生物技术与产业发展
生物技术在医药、农业、环保等领域的应用不断取得突破，带动了相关产业的快速发展。
未来生物科学展望
个性化医疗与精准治疗
随着基因组学、蛋白质组学等技术的 不断发展，未来有望实现针对个体的 精准诊断和治疗，提高医疗效果和患 者生活质量。
生物技术与可持续发展
生物安全与伦理挑战
随着生物技术的快速发展，生物安全 和伦理问题也日益凸显，需要加强相 关法规和伦理准则的制定与执行。
化学信号传导
通过分泌化学信号分子（如激素、 神经递质等）进行远距离通讯， 调节靶细胞的生理功能。
01 02 03 04
间隙连接通讯
通过细胞间隙连接蛋白构成的通 道进行信息交换，如心肌细胞之 间的电信号传导。
受体介导的信号传导
细胞表面受体与信号分子结合后， 引发细胞内一系列生化反应，最 终调节细胞生理功能。
相关主题
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• 我国的重点研究领域：中华民族基因组多样性及单 核苷酸多态性；环境因子易感性的基因组多态性和 药物反应个体差异的基因组多态性；疾病基因组学 及重要疾病相关基因功能研究；人体或模式生物特 定细胞的基因组表达谱和蛋白质谱；具有重要生物 功能的基因转录及表调控，基因表达调控的层次 网络；基因组功能和蛋白质功能研究。
• （1）人类基因组的结构与功能：人类基因组序列的 工作草图已于2000年6月宣布完成，2001年2月 《Nature》、《Science》两杂志已公布了所获数据 的科学论文，2003年4月14日人类基因组的全序列测 定全部完成。（DNA/RNA序列信息库总量超过100 G pairs of base）
生命科学发展趋势与国家 重点
21世纪生命科学的发展趋势 及我国发展的重点
华中师范大学生命科学学院 陈其才
1、生物学
• 基因组和脑研究是本世纪初国际竞争的焦点。 因此，应充分利用基因组研究取得的理论技 术成就，带动脑科学、遗传、发育、进化和 生态学等前沿领域的研究，以及生物技术的 发展。
1）基因组学
5）脑研究
• 脑研究是生命科学的重大前沿，受到各国政府和社会的 高度重视。当前研究的前沿和主要趋势是在分子、细胞 和整体水平对脑功能和疾病进行综合研究，并从脑的发 育过程了解脑的构造原理。脑影象技术（PET、fMRI、 CT等）能实时显示脑功能活动各部位间的时空关系， 对从整体上了解脑功能活动也有很重要的作用。
• （2）水稻基因组的结构与功能：水稻是
我国及世界许多国家的主要粮食作物，对于本 世纪满足人口增长对粮食的需求有关键意义。
• 重点研究领域：水稻重要农艺形状基因的克隆 和测序；与模式植物（拟南芥菜等）基因组的 比较研究；水稻突变体库的建立与应用；利用 水稻与其他作物（小麦、玉米等）基因共线性， 开展其他作物的基因定位和克隆；转基因植物 研究。
• （2）信息生态学
• 重点研究领域：生态学农学数据库的系 统化；生态系统的信息分析与建模；生 态系统管理信息化咨询和决策。(生态安 全各国已上升到国防安全层面)
3）生物大分子的功能与结构
• 蛋白质是细胞结构、功能和活性的最主要负责分子。 膜蛋白的三维结构是当前生物学未解决的难题。
• 重点研究领域：酶、信号转导分子、细胞骨架蛋白、 病毒蛋白等重要蛋白质，特别是膜蛋白、糖蛋白及多 分子体系的结构与功能；光合中心的结构与功能； RNA功能多样性及其结构特性；生物大分子相互识 别的结构基础（蛋白质-蛋白质；蛋白质-核酸；蛋白 质-复合糖类）；肽链折叠规律及蛋白质构象转换、 折叠失误与构象病；蛋白质空间结构预测与分子设计； 大分子自装配与细胞基本结构体系的自组织；单个生 物大分子的功能和操纵。
• （3）生物防御系统的细胞和分子基础
• 免疫系统是生物长期进化过程中逐步形成和完善起来的。由于 在医学和生物学上的重要性，哺乳动物和人免疫系统的细胞和 分子基础已有很深入的研究，分子与细胞免疫的研究已成为目 前生物学前沿。植物病毒、真菌和昆虫等有害生物的侵袭能表 现出不同程度的防御能力，但目前国际上对植物防御系统的细 胞和分子基础的研究还缺乏系统的了解。
• 重点研究领域：免疫细胞的发育、凋亡和调控；新的 功能性免疫分子及其受体（分化抗原、黏附分子、细 胞因子、拮抗因子等）；免疫应答过程的调节；免疫 耐受的机理及应用；免疫效应的类型、机理及应用； 动物细胞人源化的基础研究；植物防御系统中外源分 子的识别、信号传递通路和防御分子；抗病毒、抗真 菌等防御基因的分离和抗性育种的基础研究。
• （2）发育的细胞和分子机制以及遗传控
• 高等动物的结构和功能无论怎样复杂，其发育的基本环 节仍可归为细胞生长、分化和凋亡。自20世纪80年代在 果蝇上发现发育的“主开关”基因（同源框基因）以来， 对遗传如何控制发育的问题已取得很大进展。
• 重点研究领域：细胞周期和生长的调控；精子和卵的发 生与成熟、受精及受精卵着床的分子机制和基因控制； 图式形成、形态发生、诱导作用和器官发生的基因调控； 细胞凋亡在发育中的作用；细胞衰老和寿限（染色体端 粒和寿命基因）；胚胎干细胞全能性和定向分化的诱导； 植物发育（育性、形态发生等）的分子机制和基因调控； 多基因性状发育的遗传控制。
• （3）模式生物基因组研究：属于人类基 因组计划重要组成部分模式基因组研究， 将在基因组功能研究中起重要作用。
• 重点研究领域：重要病源微生物基因组 的结构、功能及其应用研究；重要动植 物资源的基因组结构与功能研究；作物 的重要经济性状的功能基因组学。
2）生物信息学
• 生物信息学是适应基因组信息分析的需要而诞 生的一门与信息科学、数学、计算机科学等交 叉的新兴学科。《人类基因组计划》在完成基 因组全部序列（30亿碱基对）测序后，21世纪 自然科学面临的最大挑战之一是解读基因组序 列的生物学含义。
4）细胞活动的分子机制及遗传控制
• （1）细胞信息系统及调控
• 重点研究领域: 基因组DNA荷载的遗传程序在染色体上 的构建方式和操纵规则；染色体（质）在间期核和发育 中的动态结构与基因的功能活动；染色质结构的修饰 （DNA甲基化、组蛋白乙酰化、异染色质化等）与基 因表达程序的组编和重组编（精、卵细胞的“印迹”、 分化和去分化、全能性的改变和恢复等）；细胞发育、 分化的信号分子和信号传递通路，以及细胞内各种信号 通路（生长、分化、凋亡、衰老和癌变等）的整合。
• 生物信息学的主要任务即是人类基因组信息结 构复杂性的分析和破译遗传语言，以及基因组 功能相关信息的分析和服务。此外，生态系统 复杂性也需要开展生态信息学研究。
• （1）基因组信息学
• 重点研究领域：人类基因组信息结构的复杂性； 序列（特别是非编码区）信息分析；基因组结 构以及遗传语言的语法和词法分析；基因组结 构以及遗传语言的语法和词法分析；基因组比 较研究；大规模基因表达谱分析，相关算法、 软件研究；基因表达调控网络研究；与基因组 信息相关的蛋白质功能分析；生物信息学中的 新理论、新方法、新技术和新软件研究；国家 生物学数据库与服务系统。
• （1）人类基因组的结构与功能：人类基因组序列的 工作草图已于2000年6月宣布完成，2001年2月 《Nature》、《Science》两杂志已公布了所获数据 的科学论文，2003年4月14日人类基因组的全序列测 定全部完成。（DNA/RNA序列信息库总量超过100 G pairs of base）
生命科学发展趋势与国家 重点
21世纪生命科学的发展趋势 及我国发展的重点
华中师范大学生命科学学院 陈其才
1、生物学
• 基因组和脑研究是本世纪初国际竞争的焦点。 因此，应充分利用基因组研究取得的理论技 术成就，带动脑科学、遗传、发育、进化和 生态学等前沿领域的研究，以及生物技术的 发展。
1）基因组学
5）脑研究
• 脑研究是生命科学的重大前沿，受到各国政府和社会的 高度重视。当前研究的前沿和主要趋势是在分子、细胞 和整体水平对脑功能和疾病进行综合研究，并从脑的发 育过程了解脑的构造原理。脑影象技术（PET、fMRI、 CT等）能实时显示脑功能活动各部位间的时空关系， 对从整体上了解脑功能活动也有很重要的作用。
• （2）水稻基因组的结构与功能：水稻是
我国及世界许多国家的主要粮食作物，对于本 世纪满足人口增长对粮食的需求有关键意义。
• 重点研究领域：水稻重要农艺形状基因的克隆 和测序；与模式植物（拟南芥菜等）基因组的 比较研究；水稻突变体库的建立与应用；利用 水稻与其他作物（小麦、玉米等）基因共线性， 开展其他作物的基因定位和克隆；转基因植物 研究。
• （2）信息生态学
• 重点研究领域：生态学农学数据库的系 统化；生态系统的信息分析与建模；生 态系统管理信息化咨询和决策。(生态安 全各国已上升到国防安全层面)
3）生物大分子的功能与结构
• 蛋白质是细胞结构、功能和活性的最主要负责分子。 膜蛋白的三维结构是当前生物学未解决的难题。
• 重点研究领域：酶、信号转导分子、细胞骨架蛋白、 病毒蛋白等重要蛋白质，特别是膜蛋白、糖蛋白及多 分子体系的结构与功能；光合中心的结构与功能； RNA功能多样性及其结构特性；生物大分子相互识 别的结构基础（蛋白质-蛋白质；蛋白质-核酸；蛋白 质-复合糖类）；肽链折叠规律及蛋白质构象转换、 折叠失误与构象病；蛋白质空间结构预测与分子设计； 大分子自装配与细胞基本结构体系的自组织；单个生 物大分子的功能和操纵。
• （3）生物防御系统的细胞和分子基础
• 免疫系统是生物长期进化过程中逐步形成和完善起来的。由于 在医学和生物学上的重要性，哺乳动物和人免疫系统的细胞和 分子基础已有很深入的研究，分子与细胞免疫的研究已成为目 前生物学前沿。植物病毒、真菌和昆虫等有害生物的侵袭能表 现出不同程度的防御能力，但目前国际上对植物防御系统的细 胞和分子基础的研究还缺乏系统的了解。
• 重点研究领域：免疫细胞的发育、凋亡和调控；新的 功能性免疫分子及其受体（分化抗原、黏附分子、细 胞因子、拮抗因子等）；免疫应答过程的调节；免疫 耐受的机理及应用；免疫效应的类型、机理及应用； 动物细胞人源化的基础研究；植物防御系统中外源分 子的识别、信号传递通路和防御分子；抗病毒、抗真 菌等防御基因的分离和抗性育种的基础研究。
• （2）发育的细胞和分子机制以及遗传控
• 高等动物的结构和功能无论怎样复杂，其发育的基本环 节仍可归为细胞生长、分化和凋亡。自20世纪80年代在 果蝇上发现发育的“主开关”基因（同源框基因）以来， 对遗传如何控制发育的问题已取得很大进展。
• 重点研究领域：细胞周期和生长的调控；精子和卵的发 生与成熟、受精及受精卵着床的分子机制和基因控制； 图式形成、形态发生、诱导作用和器官发生的基因调控； 细胞凋亡在发育中的作用；细胞衰老和寿限（染色体端 粒和寿命基因）；胚胎干细胞全能性和定向分化的诱导； 植物发育（育性、形态发生等）的分子机制和基因调控； 多基因性状发育的遗传控制。
• （3）模式生物基因组研究：属于人类基 因组计划重要组成部分模式基因组研究， 将在基因组功能研究中起重要作用。
• 重点研究领域：重要病源微生物基因组 的结构、功能及其应用研究；重要动植 物资源的基因组结构与功能研究；作物 的重要经济性状的功能基因组学。
2）生物信息学
• 生物信息学是适应基因组信息分析的需要而诞 生的一门与信息科学、数学、计算机科学等交 叉的新兴学科。《人类基因组计划》在完成基 因组全部序列（30亿碱基对）测序后，21世纪 自然科学面临的最大挑战之一是解读基因组序 列的生物学含义。
4）细胞活动的分子机制及遗传控制
• （1）细胞信息系统及调控
• 重点研究领域: 基因组DNA荷载的遗传程序在染色体上 的构建方式和操纵规则；染色体（质）在间期核和发育 中的动态结构与基因的功能活动；染色质结构的修饰 （DNA甲基化、组蛋白乙酰化、异染色质化等）与基 因表达程序的组编和重组编（精、卵细胞的“印迹”、 分化和去分化、全能性的改变和恢复等）；细胞发育、 分化的信号分子和信号传递通路，以及细胞内各种信号 通路（生长、分化、凋亡、衰老和癌变等）的整合。
• 生物信息学的主要任务即是人类基因组信息结 构复杂性的分析和破译遗传语言，以及基因组 功能相关信息的分析和服务。此外，生态系统 复杂性也需要开展生态信息学研究。
• （1）基因组信息学
• 重点研究领域：人类基因组信息结构的复杂性； 序列（特别是非编码区）信息分析；基因组结 构以及遗传语言的语法和词法分析；基因组结 构以及遗传语言的语法和词法分析；基因组比 较研究；大规模基因表达谱分析，相关算法、 软件研究；基因表达调控网络研究；与基因组 信息相关的蛋白质功能分析；生物信息学中的 新理论、新方法、新技术和新软件研究；国家 生物学数据库与服务系统。