生物学史国培省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件

生物学史1/137近代自然科学萌芽起于希腊。公元前6前后，希腊哲学家相信万事必有原因，而且特定原因产生特定效果。希腊哲学家阿那克西曼德认为世界万物产生于一个没有固定形态和性质物质，称为“无定限”，由此产生热与冷、形成水，再形成土、空气和火。他提出生命是在泥土内自然发生，最初产生动物和植物，以后产生人；最初人象鱼，生活在水中，以后脱去鱼外皮，到陆地上生活。恩培多克勒认为物质“根源”或“元素”是土、水、气和火。这4种元素受吸引力与排斥力影响，按不一样百分比结合，形成各种类型物质。2/137希波克拉底等人代表一个考究实际理性医疗学派，他们把病因与神鬼分开。详细地观察统计病症，并采取适当治疗方法，开辟了走向近代临床医学道路。希波克拉底女婿波利布斯在《人类本性》一书中提出全部生物都由4种体液即血液、黑胆汁、粘液与黄胆汁组成，它们分别起源于心脏、脾脏、脑与肝脏，假如某种液体失调就会生病。3/137亚里士多德是古代知识集大成者，又是第一个系统掌握生物学知识人。他在动物分类、解剖、胚胎发育等方面做了大量工作，著有《动物志》、《动物结构》、《动物繁殖》和《论灵魂》等。在动物分类方面，他把动物分成有血动物与无血动物：有血动物分为①有毛胎生四足类（哺乳类），②鸟类，③鲸类，④鱼类，⑤蛇类，⑥卵生四足类；无血动物分为①软体类；②甲壳类，③有壳类，④昆虫类。他正确描述了哺乳类特点，并能区分哺乳类真胎生和哺乳类以外卵胎生。他描述了500各种动物,并对其中50各种做了解剖。他依据物质热、冷、湿、燥4种特征，他把热、湿列于冷、燥之上，依此形成生物阶梯图把温暖、潮湿人和哺乳类排在生物顶端，把低等植物排在底层。在对动物发育观察研究基础上，他把动物繁殖分为有性、无性与自然发生3类。4/137公元前4世纪末或3世纪初学术中心从雅典转移到亚历山大里亚。亚历山大学派希腊医生、解剖学家希罗菲卢斯把人体结构与大型哺乳类结构进行了比较。他认识到脑是神经系统中枢，智慧所在，并把神经区分为感觉神经和运动神经，把血管区分为动脉与静脉，认为动脉内是空气中灵气与血液混合物，而静脉内只流过血液。稍后希腊生理学家、医生克奥斯埃拉西斯特拉图斯准确地描述了心脏，把心脏看作一个水泵，把瓣膜看成是单向泵中可动阀门。他研究了动脉与静脉在人体内分布，猜测有毛细血管存在，并提出生命活动过程依靠血液和灵气新理论。5/137生于小亚细亚帕加马、在罗马行医加伦，把希腊解剖知识和医学知识系统化，并把一些医学学派统一起来，是古代解剖学、医学知识集大成者。他用试验方法证实流动于动脉内是血液而不是空气。他同意埃拉西斯特拉塔血液产生于肝脏观点，认为血液是由食物有用部分变成“乳糜”从肠道经门脉进入肝脏,受元气作用变成暗色静脉血,元气也被改造成自然灵气。加伦著有《解剖纲要》16卷及《人体各部分功效》等，但他以猴体代替人体，有不少结论是错误。加伦还做过切断中枢神经试验，发觉切断第1、第2节脊椎骨之间脊髓，引发动物死亡；切断第3、第4节间，则动物停顿呼吸；切断第6节以下，发生胸腔肌肉麻痹,但并不防碍膈肌运动，动物仍可继续呼吸。加伦著作阐述清楚而有条理,但他用有神论观点解释他试验和观察，带有浓厚宗教色彩。因为加伦在学术上辉煌成就和教会支持,使他学说统治医学界长达1000多年之久,其错误观点对医学和生物学发展也起着妨碍作用。6/137中世纪(从476年西罗马帝国灭亡到1453年君士坦丁堡陷落、东罗马帝国灭亡)即使长约10,但生物学基本上没有什么重大发展。从3世纪至11世纪初，生物学却成了阿拉伯科学一个组成部分。但在这期间阿拉伯人并不重视对实物观察研究，而把主要精力用于发觉、翻译、注释和阐述亚里士多德、加伦等著作，并把它们奉为“圣书”，这么不可能使生物学得到较大发展。7/13711世纪初，阿拉伯医学家和哲学家伊本·西拿所著《医典》是古代和穆斯林全部医学知识汇合，是阿拉伯文化最高成就之一，它作为欧洲大学医学教科书一直沿用到17世纪。12世纪植物学和动物学开始从医药、兽医方面独立出来。13世纪科学活动重点移到了欧洲。在1200～1225年间，亚里士多德全集被译成了拉丁文。德国学者大阿尔伯特动物学、植物学著作虽仍以亚里士多德学说为基础，但已补充了许多新观察事实。随即，意大利成为中世纪最活跃科学中心。14世纪初，意大利解剖学家蒙迪诺·戴·柳奇亲自解剖尸体，纠正了前人一些错误，于13出版了《解剖学》一书，在阐述人体结构时也记述了器官功效，使中世纪解剖生理学到达了高峰。8/137文艺复兴最早发生于14～15世纪意大利。开始是对古典文件和古典思想再发觉，继而冲破宗教与神学思想束缚，使许多学者抛弃了对权威盲从，树立起独立思索和批判精神。同时，地理上新发觉和海外贸易与工商业发展也促进了学术研究。意大利文艺复兴时期巨人著名画家达•芬奇摆脱了神学偏见，从事观察和试验,开展了多方面研究。起初，他出于艺术需要，研究了光学定律、眼睛结构、人体解剖细节以及鸟雀翱翔。他不顾当初传统，亲自解剖尸体，绘制了准确解剖图，提出人体运动是骨骼和肌肉作用。他以牛心为材料，指出心脏分左右心房和左右心室，并正确记述了房室间有尖瓣，心室与动脉间有半月瓣。他抛弃了加伦关于血管起始于肝脏看法，认为一切血管均起始于心脏。他比较了动物与人体结构，指出同源现象，对进化思想也有一定贡献。9/137比利时解剖学家A.维萨里经过解剖大量人尸体，发觉加伦基于猴体解剖人体解剖描述有不少错误。1543年,他解剖学巨著《人体结构》出版，震惊了整个科学界和宗教界。与此同时，西班牙宗教改革者和医生M.塞尔韦图斯于1553年出版了《基督教复兴》一书，在讨论神圣精神同时也谈及人体结构与功效。他摒弃了加伦相关血液运行观点，提出了肺循环推测。10/137文艺复兴时期生物学上最主要成就是英国医生、生理学家W.哈维建立血液循环学说。W.哈维依据他对几十种动物所做试验与观察，首次认识到血液并非在静脉内涨落，而是从心脏经过动脉流向各种组织，再经静脉流回心脏一个闭路循环。1628年，他出版《动物心血运动研究》一书，说明血液在体内不停循环新概念，指出心脏是主动收缩、被动舒张；血液从心脏经动脉流向全身，是因为心脏收缩机械力而不是迟缓渗透过程。W.哈维首先把物理学概念和数学方法引入生物学中，并坚持用观察和试验代替主观推测，使他被公认为近代试验生物学创始人。11/137文艺复兴后，地理探险和海外贸易快速发展，到17、18世纪伴随动、植物标本大量采集和积累，分类学得到了很大发展。首先从草药、草本植物为主转向研究全部植物,从种类记述到建立分类系统,从分别对动、植物进行分类发展到建立动、植物统一分类范围和命名方法。同时，在分类方法上，则从亚里士多德以逻辑区分向下分类法，发展为以经验为主向上分类法。对物种认识也从长久占主导地位物种不变观点，逐步过渡到生物进化思想。12/13719世纪是生物学取得主要进展和巨大成就时代，动、植物间相同性与亲缘关系揭示，形态学、比较解剖学、胚胎学、古生物学得到较大发展。在自然哲学原型思想影响下，伴随显微镜改进，30年代末，M.J.施莱登与T.A.H.施万建立了细胞学说,提出细胞是组成动、植物基本结构与功效单位并含有共同形成规律,大大促进了细胞学和胚胎学发展。1859年，达尔文进化论建立，对生物学及其它相关学科发展产生了重大影响。19世纪中后叶，物理、化学和一些数学知识和研究方法，逐步渗透生物学研究领域，使生物学、尤其是生理学向着较深层次发展。总之，19世纪生物学巨大成就，是20世纪生物学深入发展先导。13/13720世纪尤其是50年代以后，生物学同化学、物理学和数学相互交叉渗透，取得了一系列划时代科学成就，使它跻身准确科学，成为当代结果最多和最吸引人基础学科之一。关于生命研究，已经不只是生物学家任务，也是物理学、化学家以及数学家兴趣较大领域。现在生物学常被称为“生命科学”，不但因为它更深入到生命本责问题，还因为它是多学科共同产物。在微观方面生物学已经从细胞水平进入到分子水平去探索生命本质。在宏观方面生态学发展已经成为综合探讨全球问题环境科学主要组成部分。14/137遗传学研究从19孟德尔定律再发觉以后与细胞学相结合，随之建立了基因论。到30年代，基因论已被公认是在生物个体水平和群体水平上研究性状遗传指导理论。遗传学也因而在生物学中甚至在整个科学中占有主要地位。生物化学自1877年提取出离体“酿酶”以后，对生物体内新陈代谢研究进展快速，到40年代生物体内分解代谢路径已基本说明。同时，酶本质和生物能研究也有长足进展。对蛋白质、核酸、糖、脂肪等生命基本物质则不但说明其基本组分，而且开始了三维结构探索。微生物学除了对霉菌、细菌继续研究外，在20世纪30～40年代还说明了病毒与噬菌体本质。这3个分支学科各自发展和相互交叉，为分子生物学出现奠定了基础。15/137第二次世界大战以后,生物学发生了质飞跃。1953年DNA双螺旋结构发觉标志着分子生物学诞生，也标志着生物学探索开始进入了揭开生命之谜大门。今后，遗传密码破译，重组DNA技术建立,不但创建起分子遗传学，而且使肿瘤学和免疫学都在分子水平上取得突出成就。神经生物学，尤其是在大脑研究方面也都出现重大突破。20世纪生物学不但直接影响着本身各分支学科发展，而且对农学和医学，甚至对方兴未艾产业革命已经和将要产生巨大影响。科学史家普遍认为在20世纪50年代以后生物科学发生了一场革命。这场革命从其开辟新领域，从其对其它科学所产生作用、从其对社会和人们思想冲击等方面来考查，其影响之大绝不逊色于20世纪前30年中发生物理学革命。16/137中国生物学知识萌芽和积累〔从原始社会至

春秋中叶（公元前6世纪以前）〕

逐步形成较系统生物学知识〔从春秋中叶

至南北朝（公元前6～公元6世纪）〕

古代生物学发展〔自隋至清代中叶以前

（6世纪末～19世纪中叶）〕

近代生物学传入〔清末时期(1840～1911)〕

当代生物学在中国植根〔民国时期(1912～1949)〕

中华人民共和国成立后(1949～)生物学

17/137从原始社会至

春秋中叶（公元前6世纪以前）夏、商、周时期，存在着两种截然不一样生命观。一个认为生命是天神赐予。另一个认为：生物是由另一个生物改变来这种“化生说”或“自然发生说”，一直流传于古代。西周末年，史伯在原始“五行说”基础上提出“以土与金木水火杂，以成百物”，认为这五种不一样性质物质相互作用就能产生出包含生命在内万物。春秋时期管仲及其后学则认为“水”是“万物之本原，诸生之宗室也，水是产生万物（包含生命）物质基础。与史伯几乎同时伯阳父，也在原始“阴阳说”基础上提出“气”和“阴阳”概念，认为阴、阳二气对立而产生自然变异现象。春秋末年，阴阳说和五行说相汇，对于人们认识生命现象，起了一定主动作用。18/137从春秋中叶

至南北朝（公元前6～公元6世纪）春秋、战国时期是中国历史上由奴隶社会进入封建社会大变革时期，其文化特点是“学在四夷”。因为私人学派和集团形成，出现了前所未有思想大解放。他们以其所掌握相关知识去探索并试图解答从社会到宇宙根源种种问题，建立了各自学说，从而促使经验性生物学知识得到某种初步整理和说明，出现了不少农学、医学、药品学（本草）和相关动、植物著作，在实践和研究基础上，形成了蕴含在农学、医学、本草、哲学以及在铨释经典训诂学中分别阐述形态分类、生理、生态和生物发生发展等方面内容比较系统生物学知识。19/137《尔雅》记述植物200余种，动物100余种。北魏贾思勰《齐民要术》全方面地总结了秦汉以来人们利用微生物经验。20/137《黄帝内经》《肠胃》、《平人绝谷》诸篇，统计了从口到肛门肠胃消化道各部详细长度、宽度、重量、容量、周长和直径大小，在一定程度上认识到胃肠形状结构和功效。还谈到“心主身之血脉”，“脉者，血之府也”。“经脉流行不止，环周不休。”还认识到血是由营气和津液化生而成，循经脉而运行周身，向各器官提供营养物质。这是关于心脏、血管和血液之间关系早期描述。《灵枢》还描述了肺、脾、肝、肾、膀胱、胆、脑、女子胞等器官，并认识到肺司呼吸，外与鼻通；肾与膀胱相接，膀胱有贮存尿液功效等。对男女生长发育过程及其生理特征也有较切实描述。精神状态对内脏器官也有影响，“喜难过”、“怒伤肝”、“思伤脾”、“忧伤肺”、“恐伤肾”四季养生21/137南朝梁代陶弘景(456～536)《本草经集注》，将药用动、植物分为草木、果、菜、米实、虫、兽等类。《管子·地员篇》中专门述及在地势高低、土质优劣和水泉深浅不一样条件下,所宜于生长不一样植物;述及生长在5种高度不一样山地植物垂直分布现象。进而提出“凡草土之道,各有毂造，或高或下,各有草物”生态概念。汉代刘安则进而指出动物间“喜而相戏，怒而相害”互助、竞争行为是“天之性也”（《淮南子·兵略训》）。

22/137春秋末期，老子在阴阳说基础上提出“道生一，一生二，二生三，三生万物”学说，认为“道”是产生万物根源。庄子及其后学继承和发挥了老子观点，并提出“万物皆种也，以不一样形相禅，始卒若环，莫得其伦”循环改变观。《庄子·山水》中讲到蝉、螳螂、异鹊之间吃与被吃关系，提出“物固相累，二类相召”概念。认为不一样种类生物存在着相互制约、相互联络关系。23/137《庄子至乐篇》：种有幾，得水则为㡭。得水土之际，则为蛙蠙[pín]之衣。生于陵屯，则为陵舄。陵舄得郁栖，则为乌足。乌足之根为蛴螬，其叶为胡蝶。胡蝶，胥也，化而为虫，生于灶下，其状若脱，其名为鸲[qú]掇。鸲掇千日，为鸟，其名为乾余骨。乾余骨之沫为斯弥，斯弥为食醯[xī]。颐辂[lù]生乎食醯。黄兄生乎九猷[yóu]，瞀[mào]芮生乎腐蠸[quán]。羊奚比乎不箰[sǔn]久竹，生青宁。青宁生程，程生马，马生人，人又反入于機。万物皆出于機，皆入于機。24/137《周易·序卦传》提出：“有天地、然后万物生焉。”阴阳爻，八卦易有太极，是生两仪，两仪生四象，四象生八卦。《太极图说》云：“无极而太极。太极动而生阳，动极而静，静而生阴。静极复动。一动一静，互为其根；分阴分阳，两仪立焉。（周敦颐）阳变阴合而生水火木金土．五气顺布，四时行焉。

25/137西汉初，刘安在黄老学派宇宙生成论基础上，进而提出了生物“同出于一（气），所为各异：有鸟、有鱼、有兽,谓之分物。方以类聚，物以群分。性命不一样，皆形于有。隔而不通，分而为万物。莫能反宗”（《淮南子·诠言训》）朴素生物发生、发展观点。26/137自隋至清代中叶以前（6世纪末～19世纪中叶）

经济发展推进了科学技术进步；海外贸易和造船业发展，促进了中外科学文化交流。火药、指南针和活字印刷术等重大创造均出现在这一时期，天文、历法、地理、医药、农学，也有较大进展。生物学也因为医药事业、种植业、园艺业、养殖业、酿造业和海外贸易发展而扩大了视野，积累了更为丰富动植物知识，出现了大量动植物专谱和著作。27/137欧阳修《洛阳牡丹记》(1031)、蔡襄《荔枝谱》(1059)、韩彦直《橘录》（1178）、陈仁玉《菌谱》(1245)，以及专门研究鸟类《禽经》。清代吴其濬(1789～1847)《植物名实图考》(1846)是一部科学性较强植物学专著，记述了大量植物学知识。稍后，方旭《虫荟》则是一部动物学专著。28/137李时珍（《本草纲目》(1596)和吴其濬《植物名实图考》(1848)记述了1714种植物，有图有说。他依据采集实物绘制图，其准确度可资判定科、目，有还可考订到“种”。吴简《欧希范五脏图》是依据庆历年间(1041～1048)宋朝廷杀害欧希范等56人尸体解剖,经画工绘成。医师杨介绘“存真图”有五脏六腑,十二经络各种图形多帧，对后世颇有影响。王清任(1755～1831)曾先后在滦州、北京、奉天等地观察、解剖尸体多年，“方得确实”，重绘脏腑图形，更正前人之误，著《医林改错》(1830)一书。并提出“灵机记性在脑不在心”等看法。29/137《天工开物》“粱粟种类甚多，相去数百里，则色味形质随方而变，大同小异，千百其名”，把变异同环境条件联络起来，而且还认识到人工选择和栽培对于变异作用。韩彦直指出：“工之良者，挥斥之间，气质随变……人力之参加造化者每如些。”(《橘录》，1178)表明已意识到经过人工选择、杂交或嫁接可使动植物产生新变异，并可能造成形成新品种。《天工开物》（1637）中说：“若将白雄配黄雌，则其嗣变成褐蚕”；“今寒家有将早雄配晚雌者，幻出嘉种”。清代陈洖子在《花镜》(1688)中也指出：“凡木之必须接换，实有至理存焉。花小者可大，瓣单者可重，花红者可紫，实小者可巨，酸苦者可甜，臭恶者可馥，是人力能够回天，惟在接换得其传耳。”30/137近代生物学传入清末时期(1840～1911)

鸦片战争之后，伴随兴办洋务热潮，包含生物学在内西方近代科学技术，相继传入中国。19世纪中叶出现了由外国传教士和中国学者合作编译介绍西方当代生物学书籍。1851年，由英国传教士合信和中国学者陈修堂共同编译《全体新论》一书，介绍了西方近代解剖生理学知识。1858年，中国学者李善兰和英国传教士A.韦廉臣合作从英文著作选译《植物学》一书，是中国最早一部介绍西方近代植物学基础知识著作。1898年严复译著《天演论》首次介绍了“物竞天择，适者生存”生物进化思想，在中国思想界产生较大影响。据统计,从19世纪50年代至19近60年间,共有468部西方科学著作被译成汉字出版。其中包含动物学、植物学和矿物学在内博物类书籍就有92部之多。31/137当代生物学在中国植根民国时期(1912～1949)

民国早期，在北京、武昌、南京、广东、成都、沈阳等6处相继成立了高等师范学校,并在这些学校中设置博物部或农科。19秉志在南京高等师范学校建立了第一个由中国学者主持大学生物系。很快，高等师范学校都先后改为大学。而博物部或农科相关部分也都发展成为生物系。一些大学地质系也进行了古生物学教学和研究工作。在此期间，一批中国生物学家到各个大学任教，他们在各大学生物学系、地质系和医学院、农学院相关系科创办和建设中，做出了贡献。32/137北京大学先后有钟观光（植物分类学）、张景钺(植物形态解剖学)、杨钟健（古生物学）、林镕(植物分类学)、雍克昌（细胞学）、崔之兰（组织学）等；清华大学有吴韫珍(植物分类学)、陈桢（遗传学）、李继侗（植物生态学、植物生理学）、戴芳澜(真菌学)、汤佩松（植物生理学）、赵以炳（生理学）等；燕京大学有胡经甫（昆虫学）、李汝祺（遗传学）等；北京协和医学院有林可胜(生理学)、张锡钧（生理学）、吴宪(生物化学)、马文昭（组织胚胎学）、冯兰洲（1903～1972，寄生物学）等；33/137前中央大学(包含其前身南京高等师范学校、东南大学)有秉志（动物学）、胡先骕（植物分类学）、钱崇澍shù(植物分类学)、伍献文（鱼类学）、蔡翘（生理学）等；浙江大学有贝时璋（试验生物学）、罗宗洛（植物生理学）、张肇骞（植物分类学）、蔡邦华（昆虫学）、谈家桢(遗传学)等；武汉大学有张珽（植物生理学）、高尚荫（病毒学）等；在中山大学有陈焕镛(植物分类学)、朱冼（试验生物学）、张作人(原生动物学)等；山东大学有童第周（试验生物学）。34/137民国初年，中国还没有一个专门生物学研究机构。19,留美学生任鸿雋等人，在美国发起筹备,于191月在国内发行《科学》杂志。10月正式成立了“中国科学社”，传输科学知识，提倡在中国开展科学研究工作,生物学家秉志就是发起人之一。19,中国科学社总部从美国迁回中国上海,很快又迁南京。1922年8月，由中国科学社委托秉志、胡先骕和杨铨筹建中国第一个生物学研究机构──中国科学社生物研究所在南京正式成立。1929年在南京筹建了中央研究院自然历史博物馆，其主要任务是陈列从全国各地送来动、植物标本,同时也作些动植物分类研究。1934年，该馆改组为中央研究院动植物研究所，所长王家楫。35/1371944年在四川北碚中央研究院动植物研究所又扩大分成动物和植物两个研究所，动物研究所由王家楫主持，植物研究所由罗宗洛主持。1944年中央研究院又在重庆建立了医学研究所筹备处，1946年迁上海。1929年北平研究院成立了动物学研究所、植物学研究所和生物学研究所(后更名为生理学研究所)。36/1371937年，抗日战争暴发，国内大部分科研机关和大学都被迫西迁。中国科学社生物研究所在战争暴发第一年即迁往四川北碚，其在南京三座大楼和动植物标本楼，全部毁于日军炮火。北平研究院植物学研究所，在战争暴发前一年，即已迁往陕西武功，动物学研究所则迁往云南昆明。中央研究院动植物研究所，先迁往广西阳朔,历经千辛万苦,才勉强在四川北碚安置下来。没有搬迁静生生物调查所，却成了日寇筱田部队大本营。37/137在战火中，各研究机关和大学图书资料、仪器设备、动植物标本，损失惨重。在这个灾难深重年代里，科研经费和设备匮乏，科学家生活极端艰难困苦，这一切都给生物学研究带来巨大损失。尽管如此，许多热心祖国科学事业生物学家，依然坚持工作。西迁后科研机关和大学生物系，很快就结合当地域特点，开展工作，并取得了一些成绩。比如，清华农业研究所植物生理研究室在大普集，北平研究院在昆明西山，中央研究院在重庆北碚，浙大在湄潭，西南联大在昆明，均称人才之胜，弦歌不辍。38/137生物学经历三个发展阶段:(1)描述生物学阶段(19世纪中叶以前)特征:主要从外部形态特征观察、描述、记载各种类型生物,寻找他们之间异同和进化脉络.(2)试验生物学阶段(19世纪中叶到20世纪中叶)特征:利用各种仪器工具,经过试验过程,探索生命活动内在规律.(3)创造生物学阶段(20世纪中叶以后)

特征:分子生物学和基因工程发展使人们有可能“创造”新物种.Science&technology39/137先成论预先形成，发育是简单放大，遵从机械论规律。什么是基因（gene）

40/137孟德尔遗传学两个基本规律——分离律和自由组合规律。生物每一个性状都是经过遗传因子来传递，遗传因子是一些独立遗传单位。这么把可观察遗传性状和控制它内在遗传因子区分开来了，遗传因子作为基因雏形名词诞生了。基因存在最早是由他在19世纪推断出来，并不是观察结果。不过直到19世纪末他研究才被人们所重视。即使孟德尔还不知道这种物质是以怎样方式存在，也不知道它结构是怎样，但孟德尔“遗传因子”提出毕竟为当代基因概念产生奠定了基础。GregorJohannMendel(1822-84)41/13719萨顿（W.S.Sutton）和鲍维里（T.Boveri）“遗传因子位于染色体上”“萨顿—鲍维里假想”他们依据各自研究，认为孟德尔“遗传因子”与配子形成和受精过程中染色体传递行为含有平行性，并提出了遗传染色体学说，认为孟德尔遗传因子位于染色体上，即认可染色体是遗传物质载体，第一次把遗传物质和染色体联络起来。42/13719丹麦遗传学家约翰逊（W.Johansen）在《精密遗传学原理》一书中提出“基因(gene)”概念，以此来替换孟德尔假定“遗传因子”。从此，“基因”一词一直伴伴随遗传学发展至今。约翰逊还提出了“基因型”与“表现型”这两个含义不一样术语，初步说明了基因与性状关系。不过此时基因依然是一个未经证实，仅靠逻辑推理得出概念。

43/1371926年，美国遗传学家摩尔根发表了著名《基因论》。他和其它学者用大量试验证实，基因是组成染色体遗传单位。它在染色体上占有一定位置和空间，呈直线排列。这么，就使孟德尔提出关于遗传因子假说，落到详细遗传物质———基因上，为以后深入研究基因结构和功效奠定了理论基础。摩尔根44/137同源染色体分别带着控制同一性状两个等位基因显性等位基因纯合子隐性等位基因纯合子杂合子45/137雀斑为显性额头V型发尖为显性耳垂为显性人类显性与隐性基因举例46/1371941年，比得尔（G.W.Beadle）和塔特姆（E.L.Tatum）以红色链抱霉为材料进行生化遗传研究。提出了“一个基因一个酶”假说，认为基因对性状控制是经过基因控制酶合成来实现。47/137这一假说在20世纪50年代得到充分验证，以后发觉有些蛋白质不只由一个肽链组成，如血红蛋白和胰岛素，不一样肽链由不一样基因编码，因而又提出了“一个基因一条多肽链”假设。“一个基因一个酶”和“一个基因一条多肽链”理论提出，大大促进了分子遗传学发展，人们急迫期望能搞清楚基因化学结构。48/1371949年鲍林（L.C.Pauling）与合作者在研究镰刀型细胞贫血症时推论基因决定着多肽链氨基酸次序，这么20世纪40年代末至20世纪50年代初，基因是经过控制合成特定蛋白质以控制代谢决定性状原理变得清楚起来。49/1371944年艾弗里（O.T.Avery）肺炎双球菌转化试验。他和麦卡蒂（M.McCarty）等人发表了关于“转化因子”主要论文，首次用试验明确证实DNA是遗传信息载体。1952年赫尔希（A.D.Hershey）和蔡斯（M.M.Chase）深入证实遗传物质是DNA而不是蛋白质。50/1371953年，美国分子生物学家詹姆斯·沃森（J.D.Watson）和英国物理学家佛朗西斯·克里克（F.H.C.Crick）依据威尔金斯(M.Wilkins)和富兰克林(RosalindFranklin)所进行X射线衍射分析，提出了著名DNA双螺旋结构模型，深入说明基因成份就是DNA，它控制着蛋白质合成。深入研究证实，基因就是DNA分子一个区段。每个基因由成百上千个脱氧核苷酸组成，一个DNA分子能够包含几个乃至几千个基因。基因化学本质和分子结构确实定含有划时代意义，它为基因复制、转录、表示和调控等方面研究奠定了基础，开创了分子遗传学新纪元。51/13752/1371961年法国雅各布（F.Jacob）和莫诺（J.L.Monod）研究结果，又大大扩大了人们关于基因功效视野。他们在研究大肠杆菌乳糖代谢调整机制中发觉了有些基因不起合成蛋白质模板作用，只起调整或操纵作用，提出了操纵子学说。从此依据基因功效把基因分为结构基因、调整基因和操纵基因。53/137从1961年开始，尼伦伯格（M.W.Nirenberg）和科拉纳（H.G.Khorana）等人逐步搞清了基因以核苷酸三联体为一组编码氨基酸，并在1967年破译了全部64个遗传密码，这么把核酸密码和蛋白质合成联络起来。54/137TheCentralDogma:theBeautyofMolecularBiology沃森和克里克等人提出“中心法则”愈加明确地揭示了生命活动基本过程55/1371970年特明（H.M.Temin）以在劳斯肉瘤病毒内发觉逆转录酶这一成就深入发展和完善了“中心法则”，至此，遗传信息传递过程已较清楚地展示在人们眼前。56/137细菌细胞（原核）基因表示57/137动物植物（真核）细胞中基因表示58/137基因当代概念可移动基因断裂基因重合基因假基因

凡DNA序列与结构基因序列类似但不能翻译为功效蛋白基因。59/137BarbaraMcClintock

1983年诺贝尔生理或医学奖60/137RichardJ.Roberts

PhillipA.Sharp

"fortheirdiscoveriesofsplitgenes“1993年诺贝尔生理或医学奖61/1371977年Sanger首先发觉重合基因他对单链环状噬菌体

X174进行了测序。5387Nt11基因，3个转录单位，由3个开启子（pA,pB,pD）开启。

X174含有5387Nt最多能编码1795个氨基酸，若每个氨基酸平均分子量为110，则总蛋白质分子量为197,000Da，但实际蛋白质总分子量却为262,000D。将全部DNA次序和蛋白质氨基酸次序进行比较，发觉了重合基因62/137基因工程基因工程（geneticengineering）又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学当代方法为伎俩，将不一样起源基因按预先设计蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有遗传特征、取得新品种、生产新产品。63/1371.基因工程理论依据不一样基因含有相同物质基础；基因是可切割；基因是可转移；多肽与基因之间存在对应关系；遗传密码是通用；基因可经过复制把遗传自信传递给下一代。64/1372、理论上三大发觉Avery于1934年首次报导了肺炎球菌转化转化试验；后才公开发表。Watson&Crick提出了DNA结构双螺旋模型；20世纪60年代破译了遗传密码，确定了遗传信息传递方式。65/1373、技术上三大创造1970年，在流感嗜血杆菌(Haemophilusinfluenzae)中分离纯化了限制性核酸内切酶，为基因工程诞生奠定了最为主要技术基础；1970年，Baltimore和Temin等发觉了逆转录酶，打破了中心法则，使真核基因制备成为可能。1973年，Cohen将质粒作为基因工程载体使用，这是基因工程诞生第二个技术准备。66/1371972年，Berg等首次用限制性内切酶EcoRI切割病毒SV40DNA和噬菌体λDNA，经过连接，组成重组DNA分子，他是第一个实现DNA重组人。1973年，Cohen等将E.coli抗四环素质粒pSClol和抗新霉素及抗磺胺质粒Rk-3，在体外用限制性内切酶EcoRI切割，连接成一个新重组质粒，转化E.coli，在含四环素和新霉素平板中，选出了抗四环素和抗新霉素杂合重组菌落，这是基因工程发展史上第一个克隆转化并取得成功例子，这一年被定为基因工程诞生元年，Cohen为基因工程创始人。67/137pSC101TcrR6-3NerSrpSC101TcrR6-3NerSrpSC101TcrR6-3NerSr转化E.coliTcrNer重组菌落StanleyN.Cohen科恩68/137基因工程操作流程基因工程操作包含以下步骤：

取得目标基因

结构重组DNA分子

转化或转染

表示

蛋白质产物分离纯化69/137生产基因工程产品生物反应器70/1370L生物反应器71/137胰岛素1000磅牛胰10克胰岛素200升发酵液10克胰岛素干扰素1200升人血2－3万美元/病人1升发酵液200－300美元/病人返回72/137转基因动物和植物

转基因动物首先在小鼠取得成功。“乳腺反应器”工程：转基因动物技术已用于牛、羊，使得从牛/羊奶中能够生产蛋白质药品。

转基因植物亦已在大田中广为播种。73/137中科院水生生物研究所培育转基因鲤鱼，表现出快速生长期有效应。2.7kg/5monthsand7.4kg/17months74/137转基因抗虫棉抗虫棉普通棉75/137核移植技术与动物克隆76/137WilliamRoux，1850-1924（德国）胚胎分化机理：镶嵌学说。细胞分裂时，其中遗传颗粒是以数量上不均等方式从卵分配到胚胎中。每一次细胞分裂结束时，分裂两个细胞便会含有不一样遗传潜能，细胞继续分裂下去，最终，每个细胞只保持一个遗传潜能。假如这一假说属实，那么人为毁坏胚胎发育早期若干个细胞应该产生出畸型胚胎，不然产生出正常胚胎。鲁在试验中用一根消过毒灼热细针，戳刺蛙胚处于双细胞时期其中一个细胞，结果表明被戳刺细胞不能继续发育，而余下一个则发育成半个胚。这使鲁坚信，整个胚胎发育是全部细胞发育总和结果。77/137德国生物学家HansDreisch目标是想验证鲁观点。1894年，用海水振荡海胆卵，使双细胞期两个细胞分开，两个分开细胞并不象人们所预料那样：半个胚芽只能发育成半个动物。而是两个分开细胞发育成正常幼体,只是外形小了一些

。所以，杜里舒提出胚胎分化并不是遗传颗粒分化过程。所以大家认为动物克隆始于1894年。Hans.Driesch.1867-1941.78/1371869.6.27-1941.9.12

HansSpemannNucleartransfer细胞核全能性蝾螈

斯佩曼在1938年乐观预言了克隆高级生物可能性,他构想采取细胞核移植技术，从发育到后期胚胎中取出细胞核，将其移植到卵子中，用这种方法来克隆动物。斯佩曼称他自己这一构想为“奇异试验”。1935年取得诺贝尔生理学与医学奖。当初此现象称为“组织者效应”（oganizereffect），现在则称为胚胎诱导（embryonicinduction）现象。79/137Ranapipiens豹蛙BriggsandKingshowedthatanembryonicnucleus,whentransferredtoanenucleatedegg,couldindeedsupportdevelopmentuptothetadpolestage.Incontrast,whentheyrepeatedtheprocedurewithnucleifrommoredifferentiatedcells,theyfailedtoobtaindevelopingembryos.Thus,theyconcludedthatdifferentiatednucleiundergoirreversiblechangesduringdifferentiationsuchthatthecapacitytopromotedevelopmentwaslost(KingandBriggs,1955).1952年美国80/137Xenopuslaevis非洲爪蟾1962年发表，年获诺贝尔生理或医学奖英国牛津大学81/1371996年，多莉出生82/13783/13784/13785/137specificpathogenfreepigs猪器官移植给人首要障碍是会产生超急性免疫排斥反应，猪体内α1，3-半乳糖基转移酶基因会产生α1，-半乳糖抗原，这是引发超急性免疫排斥主要原因。86/137中国农业科学院北京畜牧兽医研究所潘登科副研究员领导科研团体，日前成功研制出4头敲除α1，3-半乳糖基转移酶单等位基因近交系五指山小型猪，经过中国农业大学农业生物技术国家重点试验室分子判定。这是我国第一例敲除超急性免疫排斥基因异种器官移植猪，使我国成为继美国、日本和澳大利亚等少数几个取得成功国家之一。.11.2587/13788/13789/13790/137培育试验动物91/137治疗性克隆92/137干细胞与组织工程干细胞是一类含有自我更新(self-renewal)和多潜能分化能力（pluripotency）细胞，它包含胚胎干细胞和组织干细胞。93/137按起源分类胚胎干细胞成体干细胞按分化潜能分类

多能干细胞

全能干细胞

专能干细胞

94/13795/13796/13797/137诱导多能干细胞

Inducedpluripotentstemcells

98/137TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicineisawardedtoDr.JohnB.GurdonandDr.ShinyaYamanakafortheirdiscoverythatmature,differentiatedcellscanbereprogrammedtoapluripotentstemcellstate.ShinyaYamanaka1962--SirJohnB.Gurdon1933--山中伸弥99/137100/137101/137Myc,Oct4,Sox2andKlf4Inducedpluripotentstemcells(iPScells)iPS技术荣登science十大科技进展榜首102/137103/137脐血干细胞

cordbloodstemcells相比骨髓移植和外周血干细胞移植，脐血干细胞移植相对较晚，但脐血干细胞对配型要求不高，不易受病毒或肿瘤污染。人脐带血中含有大量早期造血干细胞。体外培养中，其增殖能力及生存时间均优于骨髓造血细胞，脐血中淋巴细胞亦有与成人外周血不一样生物学特征，主要表现为发育上更原始，抗原表示及免疫应答反应较弱。迄今，脐血干细胞移植已广泛应用于各种恶性和非恶性疾病治疗，结果令人鼓舞。当前，许多国家都在主动着手建立脐血库。104/137105/137106/137假如存下脐带血干细胞，孩子得了白血病、地中海贫血能够拿这个移植救命，损伤了神经、角膜，干细胞能够分化再生；亲人得了这类病，有1／4希望能够配型成功移植。107/137精原干细胞

Spermatogonialstemcells,SSCs精原干细胞,位于睾丸精曲小管基膜上，是永久分化成精子细胞克隆源，既能够自我更新生成新干细胞，又能够增殖分化形成各阶段生精细胞考虑到成熟精子。对于成年动物而言，精原干细胞是能将本身遗传信息传给下一代唯一个子细胞。精子发生:精原干细胞→精原细胞→初级精母细胞→次级精母细胞→精子细胞

108/137SSCs移植技术

该技术最先由Brinster等人报道，将可育小鼠SSCs移入不育受体小鼠精曲小管中，结果来自供体小鼠SSCs进行克隆过程，并开启了精子发生过程产生成熟精子。现在，从某一睾丸到另一睾丸SSCs移植技术已应用于各种不一样种属间，包含啮齿动物、牛、猴、猪和人中。109/137精原干细胞介导转基因因为SSCs能够进行冷冻保留、体外培养以及异体（或异种）移植，那么在移植前直接对活体SSCs进行基因转染和筛选，再进行移植和转基因判定，便可高效地进行转基因研究，为转基因动物研究开拓了新路径。利用SSCs已经成功地对一些哺乳动物进行了转基因研究，并在小鼠、大鼠中取得转基因动物后代。110/137精原干细胞体内原位移植111/137癌细胞形成原因1.病毒致癌理论2.癌基因理论3.癌干细胞学说肿瘤干细胞传统肿瘤发展理论认为尽管肿瘤细胞含有异质性，但每个肿瘤细胞分裂子代细胞都含有相同产生肿瘤能力。112/137肿瘤是由体细胞基因突变转化而成,每个肿瘤细胞都能够无限制地生长。1.放疗和化疗能够消除肿瘤，但它还能再生并转移；2.假如要对癌细胞进行移植，必须要向生物体注射几百万个癌细胞；3.肿瘤不是仅由一个类型细胞组成，而是由几个不一样类型细胞组成，这几个细胞起源于同一个细胞；1997年JohnDick等定义了第一个肿瘤干细胞(白血病干细胞)，由此提出了肿瘤形成新模式——肿瘤干细胞学说。JohnEDick113/137114/137115/137细胞融合与单克隆抗体116/137117/137试管婴儿（Test-tubebaby）是指将卵子与精子取出在体外受精，培养发育成早期胚胎，再植回母体子宫内发育出生婴儿,也就是采取体外受精联合胚胎移植技术培育婴儿。118/137119/137OocytesarrestedatthemetaphasestageofmeiosisIIareretrievedpriortoovulationfromtheovarybylaparoscopy.Theoocytesareplacedinaculturedishwithmediumandmixedwithsperm.Themediumconditionpromotesspermactivationinvitro,anecessaryrequirementforthefertilizationprocess.Theegg-sperminteractionsrelievethemeiosisIIarrestoftheegg.Thisresultsintheformationoftwohaploidsetsofchromosomes,onesetthatwillfusewiththehaploidsetofchromosomescontributedbythesperm,andasecondthatisdiscarded(thesecondpolarbody).Thefertilizationprocessresultsintheformationofanembryothatundergoesanumberofcelldivisionsinvitro.Theembryoistransferredbacktotheuterusattheeight-cellstage(2.5daysafteronsetoffertilization)usingathinneedle.Theembryowilldividefurtherintheuterusuntilitreachestheblastulastageandthereafterimplantintothewalloftheuterinelining,theendometrium.Furtherembryodevelopmentwilltakeplaceatthislocation.

120/137121/137RobertG.Edwards1925.9.27--RobertEdwardsisawardedtheNobelPrizeforthedevelopmentofhumaninvitrofertilization(IVF)therapy.Hisachievementshavemadeitpossibletotreatinfertility,amedicalconditionafflictingalargeproportionofhumanityincludingmorethan10%ofallcouplesworldwide.Asearlyasthe1950s,EdwardshadthevisionthatIVFcouldbeusefulasatreatmentforinfertility.Heworkedsystematicallytorealizehisgoal,discoveredimportantprinciplesforhumanfertilization,andsucceededinaccomplishingfertilizationofhumaneggcellsintesttubes(ormoreprecisely,cellculturedishes).Hiseffortswerefinallycrownedbysuccesson25July,1978,whentheworld'sfirst"testtubebaby"wasborn.Duringthefollowingyears,Edwardsandhisco-workersrefinedIVFtechnologyandshareditwithcolleaguesaroundtheworld.122/137123/1371988年3月10日我国第一个试管婴儿诞生著名产科教授北京医科大学第三临床医学院张丽珠教授怀抱刚出生试管婴儿郑萌珠来自全国各地试管婴儿欢聚一堂，为郑萌珠庆贺生日124/137第一代试管婴儿是指让精子和卵子自己在试管中完成受精过程技术。1978年英国教授定制了世界上第一个试管婴儿，被称为人类医学史上奇迹。试管婴儿技术是体外受精——胚胎移植等人工助孕技术俗称，是一项结合胚胎学、内分泌、遗传学以及显微操作综合技术，在治疗不孕不育症方法中最为有效。第二代试管婴儿是指人工帮助精子进入卵细胞。1992年由比利时医师及刘家恩博士等首次在人体成功应用卵浆内单精子注射（ICSI），使试管婴儿技术成功率得到很大提升。国内医学界将ICSI称为第二代试管婴儿技术。ICSI不但提升了成功率，而且使试管婴儿技术适应症大为扩大，适于男性和女性不孕不育症。第二代技术创造后，世界各地诞生试管婴儿快速增加。125/137第三代试管婴儿是在细胞移植前进行遗传学诊疗，剔除可能带有遗传性疾病卵子。伴随分子生物学发展，近年来，在人工助孕与显微操作基础上，胚胎着床前遗传病诊疗（PGD）开始发展并用于临床，使不孕不育夫妇不但能喜得贵子，而且能优生优育。第四代试管婴儿是把健康卵浆打入卵子中，或把即将受精卵细胞核植入健康卵细胞中。其主要过程是将一位女性卵细胞细胞核取出，移植入一位年轻、身体健康女性去核卵子中，以形成一枚“优质”卵细胞，但其遗传主要特征仍属核提供者。126/137在土耳其伊斯坦布尔举行欧洲人类生殖与胚胎学会（ESHRE）年会上，国际辅助生殖技术监督委员会（ICMART）宣告，自从1978年英国诞生首例试管婴儿以来，全球经过辅助生殖技术孕育婴儿累计数量已达500万，包含体外受精（IVF）和卵胞浆内单精子注射（ICSI）。(统计)IVF是在试验室中将男性精液与未受精卵放在同一个特制碟子中，精子有可能进入卵细胞而使其受精。