生命科学和生物技术概论 绪论课件

生命科学和生物技术概论生命科学和生物技术概论绪论第一讲绪论

一、生命的定义二、生命科学及生物技术的发展三、如何学习生命科学与生物技术概论生命科学和生物技术概论绪论

人之初：

被精子包围的卵子生命科学和生物技术概论绪论16个星期之后，受精卵发育成初具雏形的胎儿生命科学和生物技术概论绪论

新生命的诞生使人们欢欣鼓舞1998年摄于长江春运

同时，人口问题却又是人类社会面临的极大挑战。

60亿12亿人口生命科学和生物技术概论绪论

研究人员培育的“超级水稻”在产量和蛋白质含量两方面均优于寻常品种

粮食

联合国粮农组织水稻研究所（菲，马尼拉）绿色革命生命科学和生物技术概论绪论生命科学和生物技术概论绪论生命科学和生物技术概论绪论生命科学和生物技术概论绪论生命科学和生物技术概论绪论农业高科技改善土地承载力农业技术水平非洲西南亚东南亚南美洲中美洲平均低1.60.71.33.51.41.6中5.80.92.313.32.64.2高16.51.23.331.56.09.3世界粮农组织（FAO）1984年调查材料生命科学和生物技术概论绪论

健康

80年代，在美国发现第一例艾滋病，至今美国已有>106

感染者。

E.Johnson

是洛杉矶湖人队球星，1991年被检查出为

HIV

病毒阳性。生命科学和生物技术概论绪论两个月时，因输血染上艾滋病的男孩。生命科学和生物技术概论绪论

资源矿物能源（石油、煤）必将枯竭，生物能源已在开发之中。很多不起眼的生物，很可能就是药物、材料等的宝贵资源。图为墨西哥荒原中的仙人掌类植物。生命科学和生物技术概论绪论

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。

一英亩三角大戟可生产相当于50吨石油的燃料。图为生长在淡水和海水中的一种硅藻生命科学和生物技术概论绪论

环境这是最早一份关于环境对生物种群影响的研究

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。生命科学和生物技术概论绪论

工人正在向被石油污染的海滩喷洒营养液，促使吃石油的细菌长起来。生命科学和生物技术概论绪论生命科学和生物技术概论绪论一、生命是什么？

（一）“生命”应如何定义？1、从生理学角度定义

具有进食、代谢、排泄、呼吸、运动、生长、生殖和反应性等功能的系统。2、从遗传学角度定义

为通过基因复制、突变和自然选择而进化的系统。生命科学和生物技术概论绪论3.从物理学角度的定义——“负熵”热力学第二定律

任何自发过程总是朝着使体系越来越混乱、越来越无序的方向，即朝着熵增加的方向变化。

生命的演化过程总是朝着熵减少的方向进行，一旦负熵的增加趋近于零，生命将趋向终结，走向死亡。生命科学和生物技术概论绪论（二）生命的基本特征细胞是生物的基本组成单位（病毒除外)生命科学和生物技术概论绪论

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生命的基本特征生命科学和生物技术概论绪论生命通过繁殖而延续，DNA是生物遗传的基本物质

遗传学家和模特儿生命的基本特征生命科学和生物技术概论绪论

生物具有个体发育和系统进化的历史生命的基本特征生命科学和生物技术概论绪论生物对外界可产生应激反应，对环境有适应性生命的基本特征生命科学和生物技术概论绪论生命的基本特征细胞是生物的基本组成单位（病毒除外）新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能生命通过繁殖而延续，DNA是生物遗传的基本物质生物具有个体发育和系统进化的历史生物对外界可产生应激反应和自我调节，对环境具有适应性生命是具有以上共同特征的物质存在形式生命科学和生物技术概论绪论（一）生命科学与生物技术的定义

生命科学是研究生物体及其活动规律的科学，广义的生命科学还包括生物技术、生物与环境、生物学与其他学科交叉的领域。

生物技术也称生物工程是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础学科的科学原理，采用先进的工程技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需的产品或达到某种目的。生物技术一般分为：发酵工程，酶工程，细胞工程，基因工程，生物化学工程等。二、生命科学与生物技术的发展生命科学和生物技术概论绪论（二）生命科学与生物技术的发展生命科学的三大基石

细胞学说、进化论和遗传学

20世纪以来，随着现代物理、化学、数学以及计算机新理论和方法的广泛深刻的渗入，生命科学已从静态、定性描述学科向动态的、精确定量学科转化。1926年，摩尔根基因论的提出，促使生物学研究从细胞水平向分子水平过渡，20世纪下半叶，生物化学的发展为分子生物学和分子遗传学的诞生打下了基础。1973年重组DNA获得成功，开创了基因工程。80年代以后，以基因工程为主体的生物技术作为高新技术产业在世界范围内兴起，生物技术转化为强大生产力已展示出广阔的应用前景。生命科学和生物技术概论绪论

生命科学的发展1928-1942Fleming发明青霉素1953年Watson和CrickDNA双螺旋1973年斯坦福大学Cohn加州大学Boyer

基因工程重组DNA技术之父1997年2月苏格兰Wilmut

绵羊“多莉”的克隆1999年高考作文题

“假如记忆可以移植”2000年6月人类基因组计划2001年干细胞研究

20年后?生命科学和生物技术概论绪论（三）人类面临最重大的问题和挑战人口膨胀；粮食短缺；疾病危害；环境污染；能源危机；资源匮乏；生态平衡破坏；生物物种大量消亡。

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。生命科学和生物技术概论绪论（一）为什么要学习生命科学与生物技术概论1．高等教育的目标

全面素质教育有一定专业方向的全面素质的培养，面对多个方面的挑战

职业教育从事某一种职业的训练和准备

人是物的附件以人为本三、如何学习生命科学与生物技术概论生命科学和生物技术概论绪论哈佛大学教学计划说明“……everyHarvardgraduateshouldbebroadlyeducatedaswellastrainedinaparticularacademicspecialtyorconcentration.”

每一个哈佛毕业生应该受到

广博教育并且还应在专门的学科方面得到一定的培训.”

生命科学和生物技术概论绪论哈佛大学核心课程主要包括六大门类

1.各国文化2.历史研究3.文学美术4.道德伦理5.科学:数学,生命科学6.社会分析

着重点:

人格的养成;

思辨能力和思维习惯的养成;

分析、把握和解决问题的能力的养成.生命科学和生物技术概论绪论人格的养成—

从历史及文化角度，

理解人类社会发展,

认识个人与社会联系,

养成历史感和责任感。思辨能力和思维习惯的养成----

准确地认识和把握事物，慎密的分析和综合，冷静的归结和对策生命科学和生物技术概论绪论“公共基础”由哪些板块组成？

数理化毕业设计专业课专业基础课

政治

人文计算机

外语

生物生命科学和生物技术概论绪论

1980s以来，世界著名大学如MIT等，纷纷把生物类课程列为全校必修课.

1995年以后，国内重点大学陆续把生物类课程列为全校非生物类专业大学生的限选或必修课程。生命科学和生物技术概论绪论这是因为人们意识到，21世纪

将是生命科学的世纪，面向21

世纪的大学生应有生命科学基

础，而不应该成为“生物盲”。

生命科学和生物技术概论绪论2、21世纪将是生命科学的世纪（1）带头学科近300年来（17-20世纪）：物理学一直作为带头学科

17世纪中叶牛顿经典力学

18世纪中叶（蒸汽机）工业革命

19世纪中后电气革命

20世纪初量子论、相对论和核物理标志着物理学革命性飞跃。20世纪上半叶被称为“现代物理学黄金半世纪”物理学主导着工业革命和经济发展带领着天文、地质、气象、化学等学科发展生命科学和生物技术概论绪论

薛定谔（ErwinSchrodinger,1887-1961）是一位近代物理学家，他试着跨越物理世界/生命世界之间难以逾越的鸿沟。他所写的小册子《生命是什么》是一个伟大尝试。21世纪：生命科学将成为带头学科

“牛顿以来的物理学把宇宙统一为一个整体，同时却把我们的世界一分为二——物理世界和生物世界”。..关于捕蝇草生命科学和生物技术概论绪论

面对复杂系统的许多问题，科学界把目光转向生命科学，寻求

新的概念，新的观点，新的思路。生命科学和生物技术概论绪论维纳（N、WRENER）控制论的奠基人

《控制论》（关于在动物和机器中控制和通讯的科学）贝塔朗菲（L、BERTALANFFY）生物学家，系统论的奠基人

《机体生物学》申农（SHENAN）信息论的奠基人信息论在生命科学中得到广泛应用生命科学和生物技术概论绪论

面对工业发展所带来的愈益严重的社会问题

人口粮食环境资源健康等等人们意识到要从生命科学中去寻求出路。生命科学和生物技术概论绪论

生物学经历了三个发展阶段：

描述生物学阶段（19世纪中叶以前）（2）从传统生物学到现代生命科学

——生命科学能够迎接21世纪的挑战

实验生物学阶段（19世纪中到20世纪中）

创造生物学阶段（20世纪中叶以后）生命科学和生物技术概论绪论A、描述生物学阶段（19世纪中叶以前）

主要从外部形态特征观察、描述、记载各种类型生物，寻找他们之间的异同和进化脉络达尔文《物种起源》（1859）（图1-1a）（图1-1b）生命科学和生物技术概论绪论返回22岁的达尔文开始贝格尔舰航行下一幅生命科学和生物技术概论绪论当时报纸上刊登的讽刺达尔文的漫画返回上一幅生命科学和生物技术概论绪论B、实验生物学阶段（19世纪中到20世纪中）

利用各种仪器工具，通过实验过程，探索生命活动的内在规律（图1-2）（图1-3）生命科学和生物技术概论绪论返回下一幅巴斯德在实验室里生命科学和生物技术概论绪论返回曲颈甑实验证明“种质论”批驳“腐生论”动态图像生命科学和生物技术概论绪论C、创造生物学阶段（20世纪中叶以后）（图1-4a）

分子生物学和基因工程的发展使人们有可能“创造”新的物种。（图1-4b）生命科学和生物技术概论绪论返回华生和克里克在讨论DNA双螺旋模型FLASH生命科学和生物技术概论绪论第一例基因工程实验返回生命科学和生物技术概论绪论生命科学和生物技术概论绪论（3）、生命科学如何发挥它的重要作用？现代仪器设备的武装是生命科学发展的必要条件生命科学必须和物理科学、工程科学等其他学科相结合

从我国科学发展规划看生命科学的重要性

生命科学和生物技术概论绪论A、从我国科学发展规划看生命科学的重要性自然科学基金五年计划国重项目基础研究应用研究863高科技和新型产业项目

攀登计划

973国家重大基础研究项目：农业能源材料信息环境和生态人口与健康生命科学和生物技术概论绪论B、生命科学必须和物理科学、工程科学等其他学科相结合

21世纪是生物的世纪，但生物学要有大突破必须寻求物理学科等其他学科的支持。生命科学和生物技术概论绪论

现代仪器设备的武装是生命科学发展的必要条件

世界著名大学着手组建生命科学和其他学科交叉渗透的综合实验中心光学显微镜电子显微镜生命科学和生物技术概论绪论返回早期的光学显微镜NEXT生命科学和生物技术概论绪论返回电子显微镜NEXT生命科学和生物技术概论绪论电子显微镜NEXT生命科学和生物技术概论绪论透射电子显微镜下正在分裂的大肠杆菌NEXT生命科学和生物技术概论绪论扫描电子显微镜下的杆菌NEXT生命科学和生物技术概论绪论微分干涉相显微镜下的细菌NEXT生命科学和生物技术概论绪论原子力显微镜下的细菌NEXT生命科学和生物技术概论绪论激光共聚焦扫描显微镜下的藻类返回生命科学和生物技术概论绪论

斯坦福大学朱棣文(物理学)和詹姆斯•斯布迪许(生物学)等建立一个研究中心,50名成员。（Bio-X计划）

普林斯顿大学以发育生物学家谢利•蒂夫曼为首，集中12名资深教授(生物学、物理学、化学、数学、工程)成立崭新的研究中心生命科学和生物技术概论绪论3、生命科学与人类社会的发展息息相关

（1）生存与健康（2）交叉学科和边缘领域同时提供机会与挑战（3）生命科学渴求各个领域优秀人才的参与生命科学和生物技术概论绪论（1）、生存与健康

另一方面人类面临一批新型疾病的威胁心血管病糖尿病艾滋病癌症新传染病

一方面医疗保健的发展,生活质量的提高,

使人均寿命延长生命科学和生物技术概论绪论（2）、交叉学科和边缘领域同时提供机会与挑战人文科学

物理学计算机科学

天文学

数学

化学

生物学

农学

医学

工程学

心理学

生物物理学

生物化学

生物数学

宇宙生物学

人工智能学

植物生理学

育种学

昆虫学

植物病理学

人体及动物生理学