现代生物学总论

现代生物学总论,今天学习内容:,什么是生命？（生命的形式生命的基本特征)生命科学有哪些应用？（生物技术与生物工程）生命科学研究什么？（生命科学发展史生命的探索如何学习）,一、什么是生命,一）为什么学习二）什么是生命三）生命的形式四）生命的起源五）生命的探索,Living things， alive,植物,动物,球形,弧形螺旋形,杆形,微生物,病毒,杆形,蝌蚪形,球形,细菌,生命的物质基础是蛋白质和核酸;生命运动的本质特征是不断自我更新，是一个不断与外界进行物质和能量交换的开放系统；生命是物质的运动，是物质运动的一种高级的特殊实在形式。,1 、“生命”的几种定义：,生命体系,生命系统是一个分子系统，最基本的生物体是细胞。细胞的大小变化也很大不同的细胞形态不同,细胞是生物的基本组成单位（病毒除外）,细胞具有生命现象所具有的全部特征，是最小的活的生命系统，是构建复杂生物体的基本单位。 细胞-组织-器官-系统-个体-生态,2、生命的基本特征,腿上长眼睛翅膀上长眼睛,特征1）物质成分基本相同,C、H、O、N、P、S、Ca.蛋白质、核酸、脂肪、糖类、维生素等多种有机分子蛋白质：由20种氨基酸组成。核酸：由8种核苷酸组成。ATP(三磷酸腺苷)为贮能分子,特征2）生命表现严密的组织和高度的秩序性,DNA-RNA-蛋白质是生命有序的基础与核心,特征3）新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能,物理运动化学运动生命运动最高级运动形式,特征4-1）生物具有个体发育和系统进化的历史,特征4-2）生物对外界可产生应激反应，对环境有适应性,DNA/RNA是生物遗传的基本物质,遗传学家和模特儿,特征5）变异能力,进化的特征,特征6）人类具有自我意识,生物的基本特征 （小结）,构成生物的化学元素的同一性。 一切生物活动都是分子过程，它们遵守统一的法则。 是一个开放系统，通过与外界不断地交换物质和能量实现自身的新陈代谢。具有发育、生长的能力；产生后代，不断繁殖的能力；对于外界的刺激而产生响应、适应环境的能力。 在遗传过程中具有变异的能力，从而使生命系统具有进化的特征。 生命体在进化过程中产生了感知、记忆和学习等能力 人类，具有自我意识,二、生命科学应用,生物技术与生物工程人类的现在与将来,生物芯片技术,生物芯片又称DNA芯片或基因芯片，指将大量探针分子固定于支持物上后与带荧光标记的DNA样品分子进行杂交，通过检测每个探针分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信息,芯片技术的主要应用,DNA芯片可用于大规模筛查基因突变所引起的疾病；分析基因组及发现新基因等具有很大的优势；医学、化学、新药开发、司法鉴定、农业技术和食品技术领域也具有广泛的应用；,转基因抗虫棉,转基因抗虫番茄,转基因小鼠,1990年9月14日美国第一例临床基因治疗申请获得批准,SCID患者（severe combined immunodeficiency）：缺乏腺苷酸脱氨酶，ada基因缺失 将正常基因转入患者(4岁的女孩）淋巴细胞，再将改造细胞送回患者体内。,基因治疗,从转基因羊的羊奶中提取出治疗心脏病的药物tPA,3.人类的现在与将来,2、人类面临最重大的问题和挑战,人口粮食健康能源环境与生态,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、政治和社会发展的影响是全方位的。,同时，人口问题却又是人类社会 面临的极大挑战。,新生命的诞生使人们欢欣鼓舞,长江春运,世界人口日: 7月13日,“超级水稻”亩产公斤袁隆平: “杂交水稻之父”,粮 食,世界粮食日 ：10月16日世界上仍有8.4亿多人口在挨饿，还有更多人缺乏微量营养素。,健 康世界健康日: 4月7日80年代，在美国发现第一例艾滋病，至今美国有 106 感染者。(魔术师E . Johnson ，1991, 1997 ),一英亩三角大戟可生产相当于 50 吨石油的燃料。,生长在淡水和海水中的一种硅藻，一个 20 米直径的水池年产 4 吨藻类，加工后可得相当于3000 升柴油的燃料,矿物能源（石油、煤）必将枯竭，生物能源已在开发之中。,环 境世界环 境日: 6月5日,工业化前英国乡村有很多白色蛾子停在布满淡色苔藓的树皮上，不易被鸟发现； 工业化后，黑色蛾子逐渐取而代之，因为黑烟污染了环境，黑色蛾子更易藏身。,三、生命科学研究,生命科学发展史生命的探索如何学习,1.生命科学发展史,1）宗教认为上帝创造了人,2）古代人认为生命是自然发生的,我国古代有“天地合气万物有生”的说法，古代欧洲有“地球乃孕育生命的慈母”的说法,3）达尔文的探索,1859年写下物种起源,4）奥巴林的生命起源假说,“团聚体假说”：无机物-简单的有机物-复杂的有机物-多分子体系（团聚体）-具有新陈代谢功能的蛋白质体,5）米勒的实验-生命起源于无机物,2.生命的探索,直观和经验阶段（19世纪中叶以前） 描述生物学阶段实验生物学 （19世纪中至20世纪中）现代生物学创造生物学阶段 （20世纪中叶以后）,（1） 描述生物学阶段（19世纪中叶以前）,中国古代生物和医学的发展历史:“皇帝内经”： 战国时代，中医理论“神农本草经”：秦汉时期，药物学“伤寒杂病论”：西汉张仲景，中医“洗冤录”：南宋，法医“欧希范五脏图”：南宋，解剖学“铜人输穴针灸图经”：“本草纲目”：明李时珍，药物学“外科正宗”：明陈实功，外科,人体构造理论的产生,维萨里“人体构造”,“心血循环论”On the Circulation of the Blood (1628),心脏的每次搏动向全身输送多少血液,哈维William Harvey1578-1657,胡克提出细胞的概念（ 1665年),显微镜的发现,詹森发明显微镜,列文胡克改进显微镜,（2）实验生物学阶段（ 19世纪中到20世纪中）,巴斯德在实验室里,曲颈甑实验彻底否定“自生说”,（3）创造生物学阶段（20世纪中叶以后）,生物化学分子生物学基因组学、蛋白组学和生物信息学神经生物学、脑科学和认知科学宏观生物学和系统生物学生物技术创造生物,华生和克里克在讨论DNA双螺旋模型,基因组学-系统生物学,1990年启动，共计六个国家16个基因组中心参与 中国承担3号染色体约3000万bp的测序