上海科学技术出版社高中生命科学第一册全套PPT课件
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上海科学技术出版 社高中生命科学第 一册全套PPT课件
走进生命科学的世纪
关键问题
为什么21世纪被认为是生命科学的世纪？
20世纪30-50年代：核能的开发与利用； 20世纪50-70年代：航空航天技术的研究； 20世纪80年代以后：生命科学、信息科学起步发展。
1.生命科学发展简史
（1）生命科学发展阶段 描述法和比较法生物学阶段：
什么是基因组(Genome)？基因组就是一个物种中所 有基因的整体组成。人类基因组有两层意义：遗传信息和 遗传物质。要揭开生命的奥秘，就需要从整体水平研究基 因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系。
人类的23对染色体
• Ⅱ型糖尿病（胰岛素非依赖型糖尿病）是糖 尿病中最普遍的 一种，多发于45岁以上的肥 胖者。胰岛素是一种刺激信号，细 胞表面和
正常基因
注入患 者体内
并入正常基因 的干细胞
生物多样性保护
吉林长白山自然保护 区——保护完整的森林生态 系统。珍稀植物有人参、红 松等；珍稀动物有梅花鹿、 东北虎等。
青海湖鸟岛自然保 护区——保护斑头雁、 棕头鸥等鸟类及它们的 生存环境。
脑科学
为了探索人体奥秘，攻克各种疾病，开 发人工智能技术，美、欧、日等国家纷 纷于90年代制定了脑科学研究的长远计 划，并宣布21世纪是“脑科学时代”。
（1）提出疑问
教室生物角的水族箱中饲养着从小河里采 集来的柳条鱼。经过三年的饲养和观察下来， 发现一到春天，鱼儿游动活跃并开始产仔。有 心的同学做了如下的记录：
第一年开始产仔的日期为4月17日；
第二年开始产仔的日期为4月20日；
第三年开始产仔的日期为4月15日。
为什么柳条鱼在4月 中柳条鱼产仔； ②每天的日照时间随季节变化延长，引起柳条鱼 产仔。
（3）设计实验
①材料选择
体长和健康状况相近的雌雄柳条鱼
②仪器
水族箱、电热棒、恒温调节器、日光灯光源
③实验时间
2-3月
④实验方法
实验方法一
4只水族箱分别用电热棒和恒温调节器调节水温 保持在8℃、12℃、20℃、24℃，然后分别放入相同 数量的雌雄柳条鱼数对，观察产仔情况。
生的变化。
目前蛋白质组在医学方面的研
究重点在于对人类疾病的发病机制、早期诊断及
治疗，对致病微生物的致病机理、耐药性及发现
新的抗生素为主。
转基因技术
转鱼抗寒基因的番茄 我国培育的转基因兔
基因治疗
基因治疗是把健康的外源基因导入有基因缺陷的 细胞中，从而达到治疗疾病的目的。
取患者 骨髓
分离干 细胞
病毒
2.展望生命科学新世纪
• 后基因组学 • 转基因技术 • 基因治疗 • 生物多样性保护 • 脑科学
后基因组:蛋白质组学
1994年，澳大利亚Macquaie大学的Wilkins和
Williams等在意大利的一次科学会议上首次提出了
蛋白质组（Proteome）这个概念。定义为“蛋白质
组指的是一个基因组所表达的蛋白质”，即
“的P“ROOMTEEO”字M母E”拼是接由而蛋成白。质目的前“对PR蛋O白TE质”和组基的因分组析
工作大致有两个方面。一方面，通过二维胶电泳
等技术得到正常生理条件下的机体、组织或细胞
的全部蛋白质的图谱，相关数据将作为待测机体、
组织或细胞的二维参考图谱和数据库。另一方面
是比较分析在变化了的生理条件下蛋白质组所发
内部必须有处理这种信号的蛋白质分子，据认 为Ⅱ型糖 尿病是编码这些蛋白质的基因出现
缺陷所致。人类基因组计划的 负责人弗朗西
斯·柯林斯(Francis Collins)在美国国家卫生研 究所的实验室研究糖尿病，正在第20号染色体 上的某个区域寻找一个可疑基因。他说，第20 号染色体测序工作对他帮助甚大。
酵母丙氨酸转移核糖核酸
（2）当代生命科学的发展方向
微观领域的方向
宏观领域的方向
（3）当代生命科学研究的重大成果 人类基因组计划 干细胞研究 克隆动物和转基因动物 人体器官的移植
人类基因组计划
人类基因组计划(Human Genome Poject，HGP) 是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式 启动的。美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦 共和国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达 30亿美元的人类基因组计划。这一计划旨在为30多 亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，发现所有 人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全 部遗传信息。这一计划与曼哈顿原子弹计划和阿波 罗计划并称为三大科学计划。
体外培养的神经干细胞球
• 1954年，美国波士顿的医学家哈特韦尔·哈 里森和约瑟夫·默里成功地完成了第一例人体 器官移植手术——肾移植手术。为了避免出现 身体排斥外来组织这个最大的难题，这次手术 是在一对双胞胎身上进行的。尽管如此，它还 是开创了人体器官移植的新时代。
罗纳德（左）捐 肾给哥哥理查德， 一不留神名留青史。
实验方法二
4只水族箱中各放入雌雄柳条鱼数对，用黑布覆 盖，用日光灯照射，人工控制光照时间，使每日光照 与黑暗时间比（h∶h）分别为8∶16，10∶14， 12∶12，14∶10。然后观察产仔情况。
•谢 谢
走进生命科学实验室
达尔文：
我的成功不管多大，我认为重要的一点是： 爱科学，在长期思考任何问题上的无限耐心，在 观察和实验上的勤奋。
斯科：
质疑人们已接受的事物，努力扩展知识的 疆界、得到从未有人获取过的新信息，是对你 想像力的挑战。
1.生命科学探究的基本步骤
学习生命科学不仅要继承前人总结的宝贵 经验和理论，更需要创新精神。
• 干细胞是一种未充分分化、尚不成熟的细 胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功 能，医学界称之为“万用细胞”。人体干细 胞分两种类型，一种是全功能干细胞，可直 接克隆人体；另一种是多功能干细胞，可直 接复制各种脏器和修复组织。人类寄希望于 利用干细胞的分离和体外培养，在体外繁育 出组织或器官，并最终通过组织或器官移植， 实现对临床疾病的治疗。
我国古代：《诗经》、《齐民要术》、《本草纲目》
国外：17世纪显微镜的发明 18世纪林耐的“生物分类法则” 19世纪施莱登和施旺的“细胞学说”、达尔文的进化论
实验法生物学阶段：
孟德尔的豌豆杂交实验以及摩尔根的实验揭示了遗传的基
本规律
1953年DNA双螺旋结构的分子模型建立
分子生物学阶段： 我国科学家人工合成结晶牛胰岛素和
走进生命科学的世纪
关键问题
为什么21世纪被认为是生命科学的世纪？
20世纪30-50年代：核能的开发与利用； 20世纪50-70年代：航空航天技术的研究； 20世纪80年代以后：生命科学、信息科学起步发展。
1.生命科学发展简史
（1）生命科学发展阶段 描述法和比较法生物学阶段：
什么是基因组(Genome)？基因组就是一个物种中所 有基因的整体组成。人类基因组有两层意义：遗传信息和 遗传物质。要揭开生命的奥秘，就需要从整体水平研究基 因的存在、基因的结构与功能、基因之间的相互关系。
人类的23对染色体
• Ⅱ型糖尿病（胰岛素非依赖型糖尿病）是糖 尿病中最普遍的 一种，多发于45岁以上的肥 胖者。胰岛素是一种刺激信号，细 胞表面和
正常基因
注入患 者体内
并入正常基因 的干细胞
生物多样性保护
吉林长白山自然保护 区——保护完整的森林生态 系统。珍稀植物有人参、红 松等；珍稀动物有梅花鹿、 东北虎等。
青海湖鸟岛自然保 护区——保护斑头雁、 棕头鸥等鸟类及它们的 生存环境。
脑科学
为了探索人体奥秘，攻克各种疾病，开 发人工智能技术，美、欧、日等国家纷 纷于90年代制定了脑科学研究的长远计 划，并宣布21世纪是“脑科学时代”。
（1）提出疑问
教室生物角的水族箱中饲养着从小河里采 集来的柳条鱼。经过三年的饲养和观察下来， 发现一到春天，鱼儿游动活跃并开始产仔。有 心的同学做了如下的记录：
第一年开始产仔的日期为4月17日；
第二年开始产仔的日期为4月20日；
第三年开始产仔的日期为4月15日。
为什么柳条鱼在4月 中柳条鱼产仔； ②每天的日照时间随季节变化延长，引起柳条鱼 产仔。
（3）设计实验
①材料选择
体长和健康状况相近的雌雄柳条鱼
②仪器
水族箱、电热棒、恒温调节器、日光灯光源
③实验时间
2-3月
④实验方法
实验方法一
4只水族箱分别用电热棒和恒温调节器调节水温 保持在8℃、12℃、20℃、24℃，然后分别放入相同 数量的雌雄柳条鱼数对，观察产仔情况。
生的变化。
目前蛋白质组在医学方面的研
究重点在于对人类疾病的发病机制、早期诊断及
治疗，对致病微生物的致病机理、耐药性及发现
新的抗生素为主。
转基因技术
转鱼抗寒基因的番茄 我国培育的转基因兔
基因治疗
基因治疗是把健康的外源基因导入有基因缺陷的 细胞中，从而达到治疗疾病的目的。
取患者 骨髓
分离干 细胞
病毒
2.展望生命科学新世纪
• 后基因组学 • 转基因技术 • 基因治疗 • 生物多样性保护 • 脑科学
后基因组:蛋白质组学
1994年，澳大利亚Macquaie大学的Wilkins和
Williams等在意大利的一次科学会议上首次提出了
蛋白质组（Proteome）这个概念。定义为“蛋白质
组指的是一个基因组所表达的蛋白质”，即
“的P“ROOMTEEO”字M母E”拼是接由而蛋成白。质目的前“对PR蛋O白TE质”和组基的因分组析
工作大致有两个方面。一方面，通过二维胶电泳
等技术得到正常生理条件下的机体、组织或细胞
的全部蛋白质的图谱，相关数据将作为待测机体、
组织或细胞的二维参考图谱和数据库。另一方面
是比较分析在变化了的生理条件下蛋白质组所发
内部必须有处理这种信号的蛋白质分子，据认 为Ⅱ型糖 尿病是编码这些蛋白质的基因出现
缺陷所致。人类基因组计划的 负责人弗朗西
斯·柯林斯(Francis Collins)在美国国家卫生研 究所的实验室研究糖尿病，正在第20号染色体 上的某个区域寻找一个可疑基因。他说，第20 号染色体测序工作对他帮助甚大。
酵母丙氨酸转移核糖核酸
（2）当代生命科学的发展方向
微观领域的方向
宏观领域的方向
（3）当代生命科学研究的重大成果 人类基因组计划 干细胞研究 克隆动物和转基因动物 人体器官的移植
人类基因组计划
人类基因组计划(Human Genome Poject，HGP) 是由美国科学家于1985年率先提出，于1990年正式 启动的。美国、英国、法兰西共和国、德意志联邦 共和国、日本和我国科学家共同参与了这一价值达 30亿美元的人类基因组计划。这一计划旨在为30多 亿个碱基对构成的人类基因组精确测序，发现所有 人类基因并搞清其在染色体上的位置，破译人类全 部遗传信息。这一计划与曼哈顿原子弹计划和阿波 罗计划并称为三大科学计划。
体外培养的神经干细胞球
• 1954年，美国波士顿的医学家哈特韦尔·哈 里森和约瑟夫·默里成功地完成了第一例人体 器官移植手术——肾移植手术。为了避免出现 身体排斥外来组织这个最大的难题，这次手术 是在一对双胞胎身上进行的。尽管如此，它还 是开创了人体器官移植的新时代。
罗纳德（左）捐 肾给哥哥理查德， 一不留神名留青史。
实验方法二
4只水族箱中各放入雌雄柳条鱼数对，用黑布覆 盖，用日光灯照射，人工控制光照时间，使每日光照 与黑暗时间比（h∶h）分别为8∶16，10∶14， 12∶12，14∶10。然后观察产仔情况。
•谢 谢
走进生命科学实验室
达尔文：
我的成功不管多大，我认为重要的一点是： 爱科学，在长期思考任何问题上的无限耐心，在 观察和实验上的勤奋。
斯科：
质疑人们已接受的事物，努力扩展知识的 疆界、得到从未有人获取过的新信息，是对你 想像力的挑战。
1.生命科学探究的基本步骤
学习生命科学不仅要继承前人总结的宝贵 经验和理论，更需要创新精神。
• 干细胞是一种未充分分化、尚不成熟的细 胞，具有再生各种组织器官和人体的潜在功 能，医学界称之为“万用细胞”。人体干细 胞分两种类型，一种是全功能干细胞，可直 接克隆人体；另一种是多功能干细胞，可直 接复制各种脏器和修复组织。人类寄希望于 利用干细胞的分离和体外培养，在体外繁育 出组织或器官，并最终通过组织或器官移植， 实现对临床疾病的治疗。
我国古代：《诗经》、《齐民要术》、《本草纲目》
国外：17世纪显微镜的发明 18世纪林耐的“生物分类法则” 19世纪施莱登和施旺的“细胞学说”、达尔文的进化论
实验法生物学阶段：
孟德尔的豌豆杂交实验以及摩尔根的实验揭示了遗传的基
本规律
1953年DNA双螺旋结构的分子模型建立
分子生物学阶段： 我国科学家人工合成结晶牛胰岛素和