生命科学导论.doc

生命科学导论课程作业2011-2012学年第1学期 授课教师 ：胡国斌 课程论文:共 3 页姓名 王湘键 专业年级 09级工程管理 学号 080122009025 分数 评分标准：项目写作要求及评分标准扣分实际得分1选题具有理论与现实意义，主题鲜明，满分20分2论文资料全面、准确，反映学科前沿，满分20分3论文结构合理，逻辑性强，语言通顺，满分30分4论文是自己独立完成，没有抄袭现象，满分20分5排版格式、引文注释规范，无错别字，满分10分论生命科学对当代人类社会的影响摘要: 生命科学既研究各种生命活动的现象和本质，又研究生物与生物之间、生物与环境之间的相互关系，以及生命科学原理和技术在人类经济、社会活动中的应用。它是一门历史悠久的学科，近些年来发展迅速，成为21世纪的主导科学。随着发展速度的加快，生命科学的相关知识也广泛在农业、医药、能源等方面得到利用和实践，正对人类社会生活的各方面产生巨大的影响。关键词: 生命科学 生命活动 农业 医药 人类社会 影响一、 生命科学的发展现状目前，生命科学的研究热点集中在基因组学、蛋白质学等领域。继2000年人类基因组计划完成之后，水稻、蚊子和老鼠的全部DNA序列测定也在2002年完成，这些研究成果都直接与粮食生产和人类健康有关。科学家们又把目光投入到功能基因组学和蛋白质组学这两个极富挑战性的领域，这将带来更多与人类自身发展密切关联的重大研究成果。生物技术方面的进展则更为迅速，基因工程、细胞工程、组织工程、蛋白质工程、抗体工程、干细胞研究、克隆技术、转基因技术、纳米生物技术等等，将大大加快基因工程药物和疫苗的研制，以及推进对重大疾病新疗法的研究进程。总体来看，生物技术目前仍主要应用于医药和农业，但在食品、环保、化工、能源等行业也有广阔的应用前景。这将对提高人类的医疗水平和健康水平产生极为重要的影响。值得强调的是，当代科学技术发展正在呈现出前所未有的技术融合趋势。特别是生物技术与其他高技术的融合，形成了生物芯片、生物材料、生物能源、生物传感器等高技术领域，产生了生物技术群。比如，生物芯片技术的开发和运用，将在生物学和医学基础研究、疾病诊断、新药开发、食品、农业、环保等广泛领域中开辟一条全新的道路，改变生命科学的研究方式，革新医学诊断和治疗。科技发展的这一突出现象以及由此带来的产业深层次变革，已经引起许多国家的高度关注，对人类社会生活产生重大影响。1二、 生命科学对人类社会各方面的影响1、 植物生理学对人类社会的影响植物生理学的研究内容是认识植物的物质代谢、能量转化和生长发育等的规律与机理、调节与控制以及植物体内外环境条件对其生命活动的影响。2包括光合作用、植物代谢、植物呼吸、植物水分生理、植物矿质营养、植物体内运输、生长与发育、抗逆性和植物运动等研究内容。通过对这些方面的研究表明，作物一定时期缺水和缺肥不一定会降低产量，一定时期的有限水分或肥料亏缺还可能对增产和水分利用有利。精确农业是高新技术与有关基础学科相结合的一种信息化现代农业，精确灌溉合理施肥是以高新技术为手段，以作物需水或需肥规律为依据，通过多学科协作，做大量工作，为推行更高层次上的科学用水和合理灌溉以及合理施肥奠定了基础。通过研究植物的呼吸作用和光合作用，在旱地栽培中，适时中耕松土，防止土壤板结，提高光合能力，增加光合面积，从而提高作物产量。同时对植物组织培养技术的研究，以广泛应用于一些花卉、果树等园艺作物、农作物以及林木的育苗。利用花粉进行组织培养可以获得单倍体植株，进行单倍体育种，可以加速育种的进程并可获得纯系。将组织培养中产生的体细胞胚包裹在含有养分的胶囊内，可像种子一样直接播种到大田用于生产，即人工种子。同时，采用酶法去除细胞壁的原生质体培养，不仅是研究细胞生命活动体制的良好体系之一，还可以通过原生质体培养开展原生质体融合与体细胞杂交，获得新品系、新品种，比有性杂交获得更多的不同类型。32、 体外受精技术对人类社会的影响通过哺乳动物体外受精技术，可研究无法从体内观察到的配子发育、成熟、获能和受精等一系列受精生物学现象，揭示雌雄配子间的相互作用机制和受精本质，加深人们对受精机制的认识，因而具有重要的理论意义。卵母细胞体外成熟，体外受精和胚胎体外培养是胚胎移植、性别鉴定、核移植和转基因等高新生物技术研究的基础。如将体外受精技术与这些胚胎工程技术相结合，将会加快动物繁殖和育种进程，促进畜牧业的发展。第一、挖掘优良母畜的繁殖能力，提高良种公畜的利用率。如，将优良的商品牛在屠宰前用激素处理，每头牛可获得20-50个卵母细胞，以每年屠杀50万头牛计算，其卵母细胞的来源十分客观。第二、减短动物育种的世代间隔，提高育种效率。采用活体取卵技术，只要母畜卵巢功能正常，就可以得到比超排多得多的卵母细胞，供体外生产胚胎用。这也并不受母畜因年老生殖机能衰退的影响，尤其是一些高产母畜在淘汰屠宰前还可提供大量卵子，这对于提高终身生产性能的育种方案十分有利。第三、评定动物精子质量，了解精子受精潜力。其评定方法是用仓鼠去透明带裸卵做精子穿卵试验，以观察精子的穿入率和原核发育情况，从而确定精子的优劣及受精潜能。第四、治疗动物的不孕症。对于无精雄性可利用睾丸中球形精子细胞做带下或胞质内受精，对于因为输卵管阻塞造成不孕的雌性可应用体外受精技术获得后代，如为高产母畜也可获得高产后代。第五、体外受精技术还可用于珍惜动物的挽救和优良基因库的保存，保护野生动物资源，拯救濒危动物。43、 动物转基因技术对人类社会的影响近年来，在转基因的表达调控机理研究方面已取得了很大进展，转基因动物模型的研究也已经深入到生物学基础理论研究的各个方面。在肿瘤学方面，利用转基因技术，制备某些高频率发生肿瘤的转基因小鼠，可以加深他们对肿瘤发生的了解，分析确定组织的前癌状态，研究肿瘤的发生发展过程。在肿瘤的病因学、发病学和治疗学的应用研究中具有十分重要的意义。5在遗传性疾病方面，主要是基因治疗，当前普通采用的方法是应用反转录病毒作为载体的基因导入法，这种重组反转录病毒将所携带的功能性目的基因整合到受体细胞的染色体上，目的基因的表达产物将弥补原来缺失的基因产物，从而达到治疗遗传病的目的。在改良和培育动物新品种方面，为使动物免遭传染病的危害，传统办法是采用免疫接种，但其效果并不都是很理想的。当前提出了一种新的办法，用胞内免疫法培育抗病的转基因动物。采用此法已培育出抗鸡白细胞组织增生病毒的转基因鸡新品种。还在转基因动物体内表达受干扰素等诱导的细胞,培育出了一种对流感病毒有高度抗性的转基因小鼠。7在生物活性物质研制生产方面，将有生物医学重要应用价值的生物活性蛋白质基因导入家禽或家禽受精卵，在发育成的转基因动物体液或血液、乳、腹水和尿中收获基因产物，这就是所谓的“动物生物反应器”。一种理想的动物生物反应器除了要求产率高，产物分泌环境中的成分简单，便于提纯，并可诱导和控制外，产物应不影响动物的正常代谢，且能分泌到体外最理想的分泌部位。如rPA(组织型溶纤蛋白原激活因子)是治疗血栓的理想药物。Westphal等将该蛋白的基因修饰后导入小鼠受精卵，结果在小鼠分泌的乳汁中检测到了人tPA。如能在转基因山羊奶中生产，只要培养出300头即可供应全世界心脏病人使用。因此，转基因动物作为“动物生物反应器”，其应用前景广阔，人类已完全有能力按照需要利用它生产乙肝病毒抗原，卵泡刺激素，促黄体生成素，凝血因子等生物制剂和生物活性物质，还可改变奶制品的成分，为医药、食品及畜牧业的发展开辟了极为广阔的天地。64、 干细胞技术对人类社会的影响ES技术一经问世就因其区别于其他培养细胞的生物学特性，而引起生物工程领域研究人员的关注。人们在开展ES技术建系和定向分化的同时，以ES细胞为材料，在核移植、嵌合体、转基因动物等方面进行了光泛的尝试，已经可以看出它在加快良种家畜繁育、生产转基因动物、加快组织工程发展、临床医学克隆治疗和建立人类疾病模型等方面展现出广阔的应用前景，对细胞分化和胚胎发育基因调控机理等基础理论研究也表现出重要意义。第一、生产克隆动物，大幅度提高良种家畜的繁殖效率。抢救濒危动物，保存稀有动物遗传资源。一方面在短期内可以繁殖大量的濒危动物，迅速扩大濒危动物的群体数量。6另一方面，可以用冷冻的全能性细胞作供体作为细胞核移植克隆稀有动物或进行物种长期保存。利用细胞核移植技术可以同时克隆遗传基础完全不同的生物个体。这些生物个体可用于遗传参数的估测，饲料营养价值的评定以及环境与动物关系的研究等领域。第二、生产转基因动物。1、促进植物生长，提高畜产品产量。将大鼠，牛，绵羊及人的GH基因先后导入小鼠基因组，得到的转基因小鼠在快速生长期生长速度为对照组的4倍，转bGH基因猪的研究结果表明，转基因猪日增重增加，饲料转化率大幅度提高。2、生产药用蛋白。通过生物反应器，可以从转基因动物血浆和乳汁中获取外源药用蛋白质。从转基因动物血浆中提取重组蛋白质的优点是可以反复采血而不杀死动物。因此，转基因动物乳腺成为公认的生产重组蛋白质的理想器官。3、进行动物抗体育种。第三、生产用于人类器官移植的动物器官，建立人类遗传病研究动物模型。1、克服异体免疫排斥反应。通过人、猪嵌合体动物为人类提供可移植器官，克服异种动物器官移植所出现的免疫排斥反应。2、定向诱导人类ES细胞分化，形成供移植的人体器官。3、将人的基因导入猪等动物ES细胞，生产含人基因猪。 第五、作为胚胎发育的模型，研究胚胎发育的基因调控。第六、研究真核细胞基因表达与调控。1、利用转基因技术研究动物内分泌功能的关系。2、利用基因定位技术可以研究肿瘤的形成过程。3、利用基因定位技术研究激素与调控生物发育基因的关系。第七、研究外源基因在动物发育中的作用。经外源基因转化的ES细胞制造的嵌合体，可用于研究外源基因在胚胎发育中的作用，如探讨某些外源基因的发育阶段性表达、组织特异性表达等。更有意义的是，可以通过ES细胞建立与人类遗传病有关的基因嵌合体， 研究这些基因在个体发育中的表达规律，探讨基因治疗的方法。第八、研究同源重组序列长度与外源基因整合效率的关系。第九、研究细胞分化的机制。第十、在脑修复中的作用。近年来，随着神经生物学的发展，人们发现在成年脑组织中确实存在许多具有多种潜能的干细胞。神经干细胞源于胎儿的脑，也可能存在成人的脑中，同其他一些专能干细胞不同，他们易于在培养中发育，并能形成脑中所有细胞类型。ES细胞将为生物技术的发展提供丰富的实验材料，必将有更广阔的发展前景。随着胚胎工程技术、基因工程技术、组织工程技术等方面的研究突飞猛进，这些技术与ES细胞结合进行研究已成为现实，将会使相关基因学科研究以及畜牧业、医药工业、临床医学发生重大变革，为人类创造无限的财富。8三、 生物科学的发展前景生物技术已经在人类各个方面得到广泛应用。生物制药方兴未艾，品种改良和转基因动植物在实施高效和可持续农业中作用巨大。同时，生物技术在环境保护和新能源、新材料发展方面展示出广阔的前景。在环境生物技术方面，生物能源、生物环境修复、微生物采矿等技术已经得到应用；在生物能源和工业用新型材料发展中，开发可再生的种植能源，利用微生物和水生藻类产氢，研发生物降解塑料，利用生物加工和生物催化，以农作物为原料生产新型的工业和医用材料。生命科学的发展则是，今后生命科学的进展需要生物学家与数、理、化等非生物学领域科学家的交流和合作，生命科学到了一个需要多学科交叉的新阶段，它的成果也将