生命科学导论课件01

生命科学与技术学院 袁明雄
是 现 代 高 等 教 育 的 发 展 趋 势
第二节 为什么要学习生命科学
4. 生命科学的发展需要你的参与 人类社会进入20世纪以后，各门自然科学已经发展到相当高的水平， 20世纪后叶分子生物学取得了一系列的突破性进展，使得生命科学在自然 科学中的地位发生了革命性的变化。 21 世纪被誉为是生命科学的世纪。 一方面，自然科学的其他领域取得的成就为生命科学的进一步发展提供 了理论上和实验技术上的支持。 另一方面，生命科学的发展和进步向数学、物理学、化学、信息科学、 材料及许多工程科学甚至社会科学也提出了很多新问题、新思路和新挑战， 还会带动其他学科的发展和提高。 简单回顾一下：进化论、显微镜、微生物和发酵理论、孟德尔的遗传定 律、摩尔根的染色体的基因定位、 青霉素的发现、 遗传物质 DNA 的证明， DNA 双螺旋结构模型，DNA 的体外重组，PCR 技术的发明，克隆羊“多莉” 的诞生等等。生命科学的下一个（几个）名人是谁？
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第二节 为什么要学习生命科学
实际上，当今人类社会面临的重大问题和挑战还有很多，诸如：人口膨 胀、粮食短缺、疾病危害、环境污染、能源危机、资源匮乏、生态平衡被破 坏和生物物种大量消亡等。
地球人口以爆炸的方式增长，由此引发的粮食短缺、环境污染以及盲目的资 源开发带来的生态环境的破坏长期以来一直困扰着人类。另一重大挑战来自微观 世界。人与 HIV 等病毒的斗争从未停止，而人类似乎至今仍没有明显的优势。
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引 发 公 众 对 世 界 及 人 类 未 来 的 遐 想 。
们 对 待 生 命 的 态 度 和 对 自 身 的 认 识 ， 并 且
生 命 科 学 每 前 进 一 步 都 直 接 影 响 着 人
第二节 为什么要学习生命科学
20 世纪末，一些国际著名的新闻媒体评选 20 世纪 100 件大事，在包括 政治、经济、文化、历史、战争和科学等的 100 件大事中，涉及自然科学的 大事大部分属于生命科学领域。 1928 年，Fleming 发现了青霉素，在第二次世界大战后期拯救了几百万 人的生命。 1953 年，Watson 和 Crick 首次提出了 DNA 双螺旋结构模型， 奠定了 现代遗传学和分子生物学的基础，从而获得了诺贝尔奖。有的学者高度评价 DNA 双螺旋结构模型的确立是“诺贝尔奖中的诺贝尔奖”。 1973 年，美国斯坦福大学和加州的几个研究小组的科学家们几乎在同时 分别完成了 DNA 体外重组，一举打开了基因工程的大门，他们被誉为重组 DNA 技术之父。 1997年，苏格兰的罗斯林研究所的生物学家完成了首例哺乳动物——绵 羊“多莉”的克隆，消息传出后，立刻在全球范围内引发了一场有关克隆的 激 烈争论。 生命科学与技术学院 袁明雄
噬菌体结构模式图
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第一节 什么是生命
生命的家园 自然界存在生物与非生物两大类，它们可以被区分，但 又不能彼此孤立地存在。生物依赖于环境，它们与环境不断地交换物质 和能量，并适应于环境而生存；生物又影响和改变着环境。生物与环境 是相互作用的统一体。
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第二节 为什么要学习生命科学
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。
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第二节 为什么要学习生命科学
3. 生命科学知识多多益善 （1）没有生命的大自然难以想象 地球上的生物有形有色、千变万化，多种多样的生物构成了真实和精彩 的大自然。 它们制造氧气，让我们能够呼吸；它们提供食物，让我们的生命得以延 续；它们提供能源和各种资源，让我们的生 动 活有了物质的保证。事实证明，人们的日常 人 物 的 如是 生活越来越离不开对生命科学知识的学习和 毛 健 手 何 皮 否 康面 机 理解。 制的 应 造 对 作电 该 成 当生命科学与技术发展到能改变人类自 转抵 的 危基 磁 皮 制 害因 身构成的时候，它就不仅仅是涉及到技术的 辐 革 使 ？食 射 服是 用 复杂性，还涉及到伦理道德等社会问题， 品 饰否 野 ？ 的认识和看法以及公众的认识和看法就会或 ？对 生 多或少地发挥着作用和影响。如转基因。
你曾否注意到：在所有的科技新闻中，与生命科学和生物技术相关的 报道出现的频率最高。我们生活在一个生命科学大发展的时代，新的生命 科技浪潮使我们的生活更富有挑战性。 1. 从达尔文的进化论到克隆羊“多莉” 在 1859 年，达尔文的《物种起源》 出版了，一天之内该书的第一版便销售 一空。因为他的关于生物进化的革命性 理论不仅引起了科学界的广泛关注，在 当时还引起了广大平民百姓的兴趣。 1997 年2 月，当生物学家完成了首 例哺乳动物——绵羊“多莉”的克隆时， 这个神奇的故事立刻上了各种传播媒介 的首页和头条。一夜之间，全球大多数 生物技术公司的股票价值迅速上升。
动物的拟态和其他适应
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第一节 什么是生命
4. 特殊的生命——病毒 病毒没有细胞结构，在它侵入宿主细胞之前，不能繁殖，连新陈代谢活 动也没有，生命的许多基本特征病毒都不具有。而且，许多病毒却可以像无 机物一样结晶。它们好像不是生物体。 但是，病毒的结构中有最基本的两种生命大分子——蛋白质和核酸，一 旦它侵入宿主细胞，就能够借助于宿主细胞的一套生命物质系统复制自己， 大量繁殖，明显地表现出了生命的特征。
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第二节 为什么要学习生命科学
除了媒体评选的大事以外，近年来有关生命科学的大事还有很多。 2000 年 6 月 26 日，在多国参与和协调下，人类基因组工作框架图已经 完 成，标志着功能基因组时代的到来。 2001 年，人类在干细胞研究方面取得重大突破。 2002 年，Science 杂志以长达 14 页的篇幅介绍了中国科学家完成的世界 第一张籼稻基因组的精细图。 2003 年，各大媒体上又相继传出一些与人类重大 疾病相关的基因被发现。 2004 年是火星探测年，其中最引人关注的消息是 火星上有水存在的痕迹，据此推测火星上曾经有生命 的活动。 当今，以计算机科学及信息技术、生命科学及生 物技术为代表的高科技正在迅猛发展，它们代表了现 代科学发展的前沿，并成为现代高科技的两大支柱。 英国《nature》封面
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第一节 什么是生命
（6）生物都能适应环境 适应是生物中普遍的现象，生物对环境的适应性有 2 个方面的涵义： ① 生物的结构都适合一定的功能，如鸟类的翅膀的构造适合于飞翔， 人的眼睛的构造适合于感受物象等； ② 生物的结构和功能适合于该生物在特定环境条件下的生存和延续， 如鱼的体型和用鳃呼吸适于在水中生活，被子植物的花及传粉过程适于在 陆地环境中进行有性繁殖等。 什么是生命？ 生命就是集合上述主要特征、 开放有序的物质存在形式。 这是一种回答或一家之言。
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第一节 什么是生命
3. 生命的特征 （1）生物都有复杂的结构 除了病毒以外，所有的生物体都是由细胞组成的，由成千上万的细胞 可以组成复杂的生物体，如大熊猫或人体，高大的树木。单个细胞也可以 是简单的生物体，如细菌或单细胞藻类。
所 有 的 生 物 体 都 由 细 胞 组 成
第一章
生物与生命科学
生 命 科 学 导 论
第一节 什么是生命 第二节 为什么要学习生命科学
第三节 生命科学涵盖的主要内容
第四节 如何学习生命科学
第五节 21 世纪的现代生命科学
生 命 科 学 与 技 术 学 院 袁 明 雄 ymingx@
第一节 什么是生命
1. 丰富多彩的生物 自然界之所以美，除了大自然巧夺天工的让人美不胜收的各种各样的 景观外，那生活在这自然界中的各种生物确也令人眼花缭乱、遐想无穷。 相信不少同学在《动物世界》或《人与自然》节目面前流连忘返！生 命有形，梦想无限。我们享受生活，因为我们具有生命，我们也是生物界 中的一员。 2. 生命的本质 哲学家难以回答“人是什么”，美学家难以回答“美是什么”，生物学 家也 难以回答“ 生命是什么”。 生命是什么？“活的东西就是生命”，“能动的东西是生命”，“生命 可以 新陈代谢”等等。这些回答都没有错。但是，对于生命，至今还没有一个被 普遍接受的定义。 为了简单明了并且较系统地回答什么是生命这个问题，就要区别生命 与非生命，首先要讨论生命的特征，认识生命与非生命物质的根本区别。
食 虫 植 物
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第一节 什么是生命
（3）生物都有生长和发育 生长：生物体以细胞分裂为基础，细胞数量的增加伴随着生物体个体的 从小到大，这就是生长。 发育：从一个细胞开始，随着细胞的分裂和分化，生物体就逐渐形成组 织、器官、系统等而成为一个完整的个体，这个过程就是发育。 （4）生物都能繁殖 所谓“生生不息，生命不止”，是说任何生物都具有繁殖后代的能力。 在 自然界，唯有生物具有繁殖的能力。生物繁殖包括无性繁殖、有性繁殖等形 式，繁殖过程中伴随着遗传和变异。 （5）生物都能响应刺激 生物能接受外界刺激而发生符合目的的反应，反应的结果使生物 “趋利 避害”。 生物都能响应刺激的能力是生物的普遍特性。动物的感觉器官和神经系 统是应激性高度发展的产物。
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第三节 生命科学涵盖的主要内容
1. 生命科学概念与基本内容 （1）生命科学 生命科学是研究生物体及其活动规律的科学。 人们常用生命来泛指所有的生 物和广义或抽象的生物活动现象， 而用生物来特指某一种具有生命特 指的个体或群体。 （2）生物多样性 据估计在地球的生物共有 500 —5000万种。不同的生物有不同的 特征和生存环境，另一方面，所有 的生物都具有一些共同的特征。我 们可以在不同的层面和深度来认识 这些特征。
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第二节 为什么要学习生命科学
（2）你有可能成为一名生物学家 即使你不打算以生命科学或生物技术的某一领域为今后的职业，学习 生命科学也将帮助你更好地认识你自己，因为人体本身就是生命。 也许你会成为一名生物学家，你将会帮 学 习 助阐明人类大脑的复杂机理，或培育抗病、 生 抗旱的农作物品种，或发现征服人类很多疾 命 科 病包括癌症的方法，等等。 学 （3）缺少生命科学的基本概念是遗憾 如果在大学生时代不懂得什么是 DNA、 什么是克隆等基本概念，不了解保护生物多 样性的重要意义，不了解生物技术与人类社 会及经济发展的关系，将可能成为一种遗憾。 许多大学都将基础生命科学列为本科生 的必修课程实在是不足为怪。