第一章走進(jìn)生命科學(xué)第1頁(yè)21世紀(jì)是生命科學(xué)世紀(jì)20世紀(jì)30-50年代核能開(kāi)發(fā)和利用20世紀(jì)50-70年代航空航天技術(shù)研究20世紀(jì)80年代以后生命科學(xué)、信息科學(xué)

曼哈頓計(jì)劃阿波羅登月計(jì)劃人類基因組計(jì)劃第2頁(yè)第一節(jié)走進(jìn)生命科學(xué)世紀(jì)生命科學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史展望生命科學(xué)新世紀(jì)第3頁(yè)1、生命科學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史古代生命科學(xué)近代西方當(dāng)代生命科學(xué)生命科學(xué)研究伎倆早期：描述法和比較法當(dāng)代：試驗(yàn)法生命科學(xué)研究方向微觀和宏觀兩個(gè)方向同時(shí)發(fā)展第4頁(yè)我國(guó)是世界上最早研究和利用動(dòng)植物和真菌國(guó)家春秋時(shí)代《詩(shī)經(jīng)》已經(jīng)記載動(dòng)植物達(dá)200各種。詩(shī)經(jīng)第5頁(yè)我國(guó)是世界上最早研究和利用動(dòng)植物和真菌國(guó)家賈思勰（北魏）齊民要術(shù)《齊民要術(shù)》是我國(guó)現(xiàn)存最早一部農(nóng)學(xué)著作，是我國(guó)古代“四大農(nóng)書”之一，受到國(guó)內(nèi)外教授廣泛重視和高度評(píng)價(jià)。該書總結(jié)了人工選擇、人工雜交、定向培育科學(xué)原理和方法第6頁(yè)我國(guó)是世界上最早研究和利用動(dòng)植物和真菌國(guó)家本草綱目李時(shí)珍（明代）《本草綱目》共有52卷，既是一本醫(yī)藥學(xué)著作，又是一本生物學(xué)巨著。載有藥品1892種，記載了可供藥用1094種植物和444種動(dòng)物，其中載有新藥374種，搜集藥方11096個(gè)，書中還繪制了1111幅精美插圖，是我國(guó)醫(yī)藥寶庫(kù)中一份寶貴遺產(chǎn)。第7頁(yè)西方對(duì)生命科學(xué)研究始于古希臘和古羅馬時(shí)代古希臘亞里士多德對(duì)動(dòng)植物進(jìn)行過(guò)廣泛觀察古羅馬醫(yī)師蓋倫用牛、羊、狗和猴等動(dòng)物為材料，進(jìn)行內(nèi)部器官解剖，并得出人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)與這些動(dòng)物相同推論第8頁(yè)17世紀(jì)顯微鏡創(chuàng)造和細(xì)胞發(fā)覺(jué)1665年，英國(guó)物理學(xué)家羅伯特·胡克（RobertHooke,1635～1703）用自己設(shè)計(jì)并制造顯微鏡觀察櫟樹(shù)軟木塞切片時(shí)發(fā)覺(jué)其中有許多小室，狀如蜂窩，稱為“cella”，這是人類第一次發(fā)覺(jué)細(xì)胞，不過(guò)，胡克發(fā)覺(jué)只是死細(xì)胞壁。胡克發(fā)覺(jué)對(duì)細(xì)胞學(xué)建立和發(fā)展含有開(kāi)創(chuàng)性意義，其后，生物學(xué)家就用“cell”一詞來(lái)描述生物體基本結(jié)構(gòu)。1604年，荷蘭眼鏡商詹森創(chuàng)造了世界上第一臺(tái)顯微鏡羅伯特·胡克用自制顯微鏡第一次觀察到細(xì)胞第9頁(yè)第10頁(yè)18世紀(jì)林耐創(chuàng)建生物分類法則18世紀(jì)瑞典博物學(xué)家林耐創(chuàng)建了“生物分類法則”，制訂了生物命名方法，對(duì)生物分類發(fā)展起了主要作用。第11頁(yè)細(xì)胞學(xué)說(shuō)——19世紀(jì)自然科學(xué)三大發(fā)覺(jué)之一1838-1839年，德國(guó)植物學(xué)家施萊登和動(dòng)物學(xué)家施旺提出了細(xì)胞學(xué)說(shuō)。細(xì)胞學(xué)說(shuō)主要內(nèi)容是：全部生物都是由細(xì)胞組成，細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功效基本單位，全部細(xì)胞都來(lái)自于細(xì)胞。細(xì)胞學(xué)說(shuō)被恩格斯譽(yù)為19世紀(jì)自然科學(xué)三大發(fā)覺(jué)之一。第12頁(yè)生物進(jìn)化論——19世紀(jì)自然科學(xué)三大發(fā)覺(jué)之一1859年，英國(guó)博物學(xué)家達(dá)爾文發(fā)表了《物種起源》一書，詳細(xì)闡述了進(jìn)化論相關(guān)證據(jù)和論點(diǎn)，生物進(jìn)化論被恩格斯譽(yù)為19世紀(jì)自然科學(xué)三大發(fā)覺(jué)之一。第13頁(yè)生物遺傳規(guī)律發(fā)覺(jué)1865年奧地利遺傳學(xué)家孟德?tīng)栍猛愣闺s交試驗(yàn)揭示了生物遺傳基本規(guī)律。孟德?tīng)柋环Q為遺傳學(xué)之父。第14頁(yè)生物遺傳規(guī)律發(fā)覺(jué)1910年，美國(guó)遺傳學(xué)家摩爾根用果蠅為試驗(yàn)材料，深入揭示了遺傳機(jī)制。第15頁(yè)微觀領(lǐng)域——分子生物學(xué)建立1953年，美國(guó)生物學(xué)家沃森和英國(guó)生物物理學(xué)家克里克提出了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)分子模型，從此將生命科學(xué)研究引入到分子水平新階段，并為當(dāng)代生物技術(shù)形成和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。第16頁(yè)我國(guó)科學(xué)家出色貢獻(xiàn)我國(guó)科學(xué)家成功合成了結(jié)晶牛胰島素和酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸，突破了普通有機(jī)物和生物大分子界限，帶來(lái)了人工合成生命曙光，打破了生命神創(chuàng)論，揭示了生命與非生命物質(zhì)統(tǒng)一性。第17頁(yè)宏觀領(lǐng)域——生態(tài)學(xué)逐步興起生態(tài)學(xué)是一門綜合探討個(gè)體和群體、生物和環(huán)境之間相互關(guān)系學(xué)科第18頁(yè)1、生命科學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史（1）生命科學(xué)發(fā)展階段描述法和比較法碩士命科學(xué)階段：試驗(yàn)法碩士命科學(xué)階段：分子生物學(xué)階段：《詩(shī)經(jīng)》、《齊民要術(shù)》、《本草綱目》國(guó)外：亞里士多德（古希臘）、蓋侖（古羅馬）17世紀(jì)顯微鏡創(chuàng)造——細(xì)胞水平18世紀(jì)瑞典博物學(xué)家林耐創(chuàng)建“生物分類法則”19世紀(jì)德國(guó)施萊登、施旺提出“細(xì)胞學(xué)說(shuō)”，英國(guó)達(dá)爾文提出“進(jìn)化論”孟德?tīng)柾愣闺s交試驗(yàn)和摩爾根果蠅試驗(yàn)揭示了遺傳基本規(guī)律1953年，沃森和克里克提出DNA雙螺旋模型我國(guó)科學(xué)家成功合成了結(jié)晶牛胰島素和酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸我國(guó)古代：第19頁(yè)1、生命科學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史（2）當(dāng)代生命科學(xué)發(fā)展方向微觀領(lǐng)域：分子生物學(xué)領(lǐng)域宏觀領(lǐng)域：生態(tài)學(xué)領(lǐng)域（3）當(dāng)代生命科學(xué)研究重大結(jié)果克隆羊“多利”干細(xì)胞研究人類基因組計(jì)劃人體器官移植第20頁(yè)克隆羊“多利”培育1997年，英國(guó)科學(xué)家成功地培育出克隆羊“多利”，這是人類采取高度分化體細(xì)胞克隆動(dòng)物重大突破。第21頁(yè)干細(xì)胞研究干細(xì)胞是在生命成長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程中起“主干”作用細(xì)胞。它特點(diǎn)是既能經(jīng)過(guò)分裂自我更新，又能分化，含有再生各種組織器官潛在功效。干細(xì)胞可分為三類：全能干細(xì)胞多能干細(xì)胞單能干細(xì)胞科學(xué)家首次用干細(xì)胞培育出萬(wàn)能血型(圖)第22頁(yè)人類基因組計(jì)劃

人類基因組計(jì)劃(humangenomeproject,HGP)是由美國(guó)科學(xué)家于1985年率先提出，于1990年正式開(kāi)啟。美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本和我國(guó)科學(xué)家共同參加了這一價(jià)值達(dá)30億美元人類基因組計(jì)劃。這一計(jì)劃意在為30億個(gè)堿基對(duì)組成人類基因組準(zhǔn)確測(cè)序，發(fā)覺(jué)全部些人類基因并搞清其在染色體上位置，破譯人類全部遺傳信息。與曼哈頓原子彈計(jì)劃和阿波羅計(jì)劃并稱為三大科學(xué)計(jì)劃。中國(guó)負(fù)擔(dān)1%項(xiàng)目(3號(hào)染色體3000萬(wàn)個(gè)堿基對(duì))

第23頁(yè)水稻基因組計(jì)劃年5月，我國(guó)科學(xué)家以“雜交水稻之父”袁隆平培育出超級(jí)雜交稻為材料，實(shí)施“水稻基因組計(jì)劃”。年10月完成水稻“工作框架圖”。年4月4日，中國(guó)科學(xué)院和美國(guó)《科學(xué)》雜志在北京聯(lián)合宣告，中國(guó)科學(xué)家繪制完成全世界第一張水稻全基因組框架序列圖，從而使人類第一次在基因組層面認(rèn)識(shí)水稻。秈稻基因組總基因序列有4.66億堿基對(duì)，這是繼人類基因組之后，迄今所測(cè)定最大植物基因組。第24頁(yè)什么是基因組？基因組就是一個(gè)物種中全部基因整體組成。人類基因組有兩層意義：遺傳信息和遺傳物質(zhì)。要揭開(kāi)生命奧秘，就需要從整體水平研究基因存在、基因結(jié)構(gòu)與功效、基因之間相互關(guān)系。第25頁(yè)羅納德（左）捐腎給哥哥理查德人體器官移植1954年，美國(guó)波士頓醫(yī)學(xué)家哈特韋爾·哈里森和約瑟夫·默里成功地完成了第一例人體器官移植手術(shù)——腎移植手術(shù)。為了防止出現(xiàn)身體排斥外來(lái)組織這個(gè)最大難題，這次手術(shù)是在一對(duì)雙胞胎身上進(jìn)行。盡管如此，它還是開(kāi)創(chuàng)了人體器官移植新時(shí)代。第26頁(yè)2、展望生命科學(xué)新世紀(jì)后基因組學(xué)轉(zhuǎn)基因技術(shù)基因治療生物多樣性保護(hù)腦科學(xué)第27頁(yè)后基因組學(xué)后基因組學(xué)主要包含功效基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和結(jié)構(gòu)基因組學(xué)。由全套基因組編碼控制蛋白質(zhì)稱為蛋白質(zhì)組。繪制人類蛋白質(zhì)圖譜，研究每一個(gè)蛋白質(zhì)生物學(xué)功效，研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功效關(guān)系。第28頁(yè)轉(zhuǎn)基因技術(shù)熒光鼠抗早熟轉(zhuǎn)基因番茄第29頁(yè)基因治療世界上首例基因治療患者基因治療是向靶細(xì)胞或組織中引入外源基因DNA或RNA片段，以糾正或賠償靶細(xì)胞或組織基因缺點(diǎn)，關(guān)閉或抑制異常表示基因，從而到達(dá)治療目標(biāo)。第30頁(yè)生物多樣性保護(hù)

吉林長(zhǎng)白山自然保護(hù)區(qū)——保護(hù)完整森林生態(tài)系統(tǒng)。珍稀植物有些人參、紅松等。珍稀動(dòng)物有梅花鹿、東北虎等。

青海湖鳥(niǎo)島自然保護(hù)區(qū)——保護(hù)斑頭雁、棕頭鷗等鳥(niǎo)類及它們生存環(huán)境。第31頁(yè)腦科學(xué)日常生活中睡眠與覺(jué)醒、情緒和行為、學(xué)習(xí)和記憶都是腦活動(dòng)結(jié)果。許多與神經(jīng)系統(tǒng)損傷或腦功效失調(diào)相關(guān)疾病，如截癱、阿爾茨海默?。ㄔ缋闲园V呆癥）、帕金森病等，嚴(yán)重危害人類健康甚至生命。經(jīng)過(guò)細(xì)胞及分子水平上認(rèn)識(shí)與行為水平上分析相聯(lián)絡(luò)，有可能揭示腦神經(jīng)計(jì)算原理，為計(jì)算機(jī)和人工智能提供新設(shè)計(jì)思緒。腦科學(xué)從分子水平、細(xì)胞水平、行為水平研究自然智能機(jī)理，建立腦模型，揭示人腦本質(zhì)。第32頁(yè)什么是生命科學(xué)？生命科學(xué)是以生命為研究對(duì)象科學(xué)和技術(shù)總稱，它是碩士命活動(dòng)（Lifeaction）及其規(guī)律科學(xué)，并包括到醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、健康、環(huán)境等領(lǐng)域。第33頁(yè)什么是生命？生命是由核酸和蛋白質(zhì)等物質(zhì)組成多分子體系，它含有不停自我更新，繁殖后代以及對(duì)外界刺激產(chǎn)生反應(yīng)能力生命特征

①化學(xué)成份同一性②嚴(yán)整有序結(jié)構(gòu)③新陳代謝④生長(zhǎng)發(fā)育⑤遺傳和繁殖能力⑥應(yīng)激能力⑦進(jìn)化第34頁(yè)美科學(xué)家發(fā)覺(jué)

能抑制91%艾滋病病毒超級(jí)抗體以美國(guó)國(guó)家過(guò)敏及傳染病研究院（NIAID）為首科研團(tuán)體近期發(fā)覺(jué)了能抑制91%艾滋病病毒超級(jí)抗體，科學(xué)家稱有望生產(chǎn)出首個(gè)有效地艾滋病疫苗。艾滋病病毒極難毀滅一個(gè)原因是它會(huì)不停地發(fā)生變異，人免疫系統(tǒng)和藥品只能很被動(dòng)去追這個(gè)游離不定目標(biāo)。第35頁(yè)“超級(jí)細(xì)菌”引發(fā)思索近日有報(bào)道稱，一些赴印度接收治療患者感染了一個(gè)新型超級(jí)細(xì)菌，其含有一個(gè)叫NDM-1（新德里金屬蛋白酶-1）基因。當(dāng)前，這種變種超級(jí)細(xì)菌已經(jīng)傳輸?shù)接?guó)、美國(guó)、加拿大、澳大利亞、荷蘭等國(guó)家，并有可能在全世界范圍內(nèi)深入蔓延。濫用抗生素惹禍！第36頁(yè)圣元奶粉與“早熟門”事件圣元奶粉被疑致女嬰性早熟近日來(lái)，全國(guó)多地發(fā)覺(jué)嬰兒性早熟現(xiàn)象，最小受害嬰兒僅為三個(gè)月大。這些嬰兒或體內(nèi)雌激素檢測(cè)超標(biāo)，或乳房提前發(fā)育，出現(xiàn)硬塊，或外陰充血，出現(xiàn)陰道炎癥狀。而這些嬰兒都曾經(jīng)或正在食用圣元品牌奶粉，所以圣元奶粉被懷疑添加了激素成份。當(dāng)前，衛(wèi)生部表示對(duì)此事件高度重視，已經(jīng)責(zé)成專門領(lǐng)導(dǎo)小組進(jìn)行調(diào)查處理。農(nóng)業(yè)部門也已制訂了奶粉中雌激素檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)，并即將公布。第37頁(yè)克隆牛肉和牛奶已經(jīng)小規(guī)模進(jìn)入歐美市場(chǎng)牛肉一直是人們餐桌上美食。但現(xiàn)在，牛肉也可能重新走下餐桌，走回農(nóng)場(chǎng)。最近美國(guó)科學(xué)家從屠宰牛肉中提取出了細(xì)胞，準(zhǔn)備用于克隆研究。而大西洋彼岸英國(guó)人也不甘示弱，撇開(kāi)了可能造成巨大倫理爭(zhēng)議，加入到牛肉“復(fù)活計(jì)劃”研究隊(duì)伍中。英國(guó)許多教授認(rèn)為，這一計(jì)劃會(huì)帶來(lái)許多倫理和動(dòng)物福利方面問(wèn)題。大規(guī)?？寺】赡軙?huì)對(duì)動(dòng)物造成傷害，現(xiàn)在已經(jīng)有證據(jù)表明克隆會(huì)造成動(dòng)物流產(chǎn)、壽命縮短、器官畸形、肥大癥、難產(chǎn)等。

同時(shí)也有不少科學(xué)家認(rèn)為，與傳統(tǒng)牲畜制品相比，在試驗(yàn)室中制造出來(lái)人造牛排和香腸，對(duì)環(huán)境愈加友好。

科學(xué)界對(duì)此眾說(shuō)紛紜，但現(xiàn)在最大問(wèn)題是，克隆食品上市之后，百姓終究會(huì)不會(huì)買賬。第38頁(yè)第二節(jié)走進(jìn)生命科學(xué)試驗(yàn)室s達(dá)爾文我成功不論多大，我認(rèn)為主要一點(diǎn)是：愛(ài)科學(xué)，在長(zhǎng)久思索任何問(wèn)題上無(wú)限耐心，在觀察和試驗(yàn)上勤奮。第39頁(yè)生命科學(xué)研究基本步驟生命科學(xué)試驗(yàn)基本要求細(xì)胞觀察和測(cè)量學(xué)習(xí)內(nèi)容第40頁(yè)1、生命科學(xué)探究基本步驟柳條魚試驗(yàn)“庫(kù)魯病”病原體發(fā)覺(jué)第41頁(yè)柳條魚產(chǎn)仔試驗(yàn)為何柳條魚在4月中旬產(chǎn)仔？假設(shè)1：水溫升高假設(shè)2：日照延長(zhǎng)試驗(yàn)方案1試驗(yàn)方案2試驗(yàn)中觀察、統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)水溫升高引發(fā)柳條魚開(kāi)始產(chǎn)仔其它原因？深入探究設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)要控制單一變量第42頁(yè)“庫(kù)魯病”病原體發(fā)覺(jué)假設(shè)“庫(kù)魯病”是由蛋白質(zhì)引發(fā)。假如“庫(kù)魯病”是由蛋白質(zhì)引發(fā)，那么把從“庫(kù)魯病”患者腦組織提取蛋白質(zhì)注入健康猩猩腦部，就會(huì)使這只猩猩發(fā)病。證實(shí)試驗(yàn)可靠性和可重復(fù)性。科學(xué)試驗(yàn)是從發(fā)覺(jué)問(wèn)題開(kāi)始，在發(fā)覺(jué)問(wèn)題以后，要大膽地提出假設(shè)，經(jīng)過(guò)觀察和試驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)，并用含有重復(fù)性試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，直至得出結(jié)論?？茖W(xué)試驗(yàn)是艱辛而富有創(chuàng)造性。第43頁(yè)維生素B發(fā)覺(jué)

維生素Ｂ發(fā)覺(jué)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)時(shí)間。腳氣病是以大米為主食亞洲人群中經(jīng)常發(fā)生一個(gè)疾病，得病人體重下降，食欲減退，肌肉無(wú)力，心動(dòng)過(guò)速，并伴有精神癥狀。１８８２年荷蘭醫(yī)生艾克曼（ＣhristianＥijkman。１８５８～１９３０）率領(lǐng)一支醫(yī)療隊(duì)抵達(dá)荷屬東印度，也就是現(xiàn)在印度尼西亞。艾克曼注意到腳氣病在當(dāng)?shù)厝巳褐新?。翌年，因?yàn)槟_氣病暴發(fā)并流行，艾克曼開(kāi)始研究病因，最初，他依據(jù)疾病突發(fā)性，認(rèn)為腳氣病可能是一個(gè)傳染病，他親自用顯微鏡檢驗(yàn)病人血液，分泌物，皮膚，卻一直沒(méi)有找到可能引發(fā)腳氣病病原菌。１８９０年他試驗(yàn)雞群中暴發(fā)了多發(fā)性神經(jīng)炎，癥狀與腳氣病相同，得病雞出現(xiàn)痙攣，頸部向后變曲，但依然沒(méi)有找到致病微生物。第44頁(yè)

這時(shí)一位喂養(yǎng)員用米糠代替精米，喂養(yǎng)雞個(gè)個(gè)都很健康。這一現(xiàn)象引發(fā)艾克曼注意，他意識(shí)到腳氣病可能是一個(gè)營(yíng)養(yǎng)缺乏病，米糖中可能含有治療腳氣病因子。艾克蔓把雞分為對(duì)照組和試驗(yàn)組，進(jìn)行胃飼試驗(yàn)。１８９７年艾克曼終于證實(shí)試驗(yàn)雞群多發(fā)性神經(jīng)炎是由白米喂養(yǎng)引發(fā)，加入米糠即可治愈。他也用米糠治愈了全部求診腳氣病病人。以后格賴恩（Ｇ·Ｇrijns）證實(shí)米糖含有一個(gè)營(yíng)養(yǎng)原因，１９２６年兩位科學(xué)家Ｊansen和Ｄonath從米糠中分離出這種營(yíng)養(yǎng)原因維生素Ｂ1或稱硫胺素。維生素B發(fā)覺(jué)第45頁(yè)生命科學(xué)探究活動(dòng)基本步驟學(xué)習(xí)或生活實(shí)際提出疑問(wèn)提出假設(shè)設(shè)計(jì)試驗(yàn)實(shí)施試驗(yàn)分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論解答疑問(wèn)新疑問(wèn)深入探究文件第46頁(yè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等量標(biāo)準(zhǔn)單一變量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)可操作標(biāo)準(zhǔn)平行重復(fù)標(biāo)準(zhǔn)隨機(jī)性標(biāo)準(zhǔn)第47頁(yè)2、生命科學(xué)試驗(yàn)基本要求帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)了解方法和步驟做好觀察和統(tǒng)計(jì)及時(shí)處理數(shù)據(jù)做好討論和試驗(yàn)匯報(bào)重視觀察和試驗(yàn)第48頁(yè)練練手1、當(dāng)蓋都塞克發(fā)覺(jué)作為試驗(yàn)猩猩發(fā)病后，再用其它正常猩猩做一樣試驗(yàn)，其目標(biāo)是遵照生命科學(xué)（）

A、一致性標(biāo)準(zhǔn)B、完整性標(biāo)準(zhǔn)

C、對(duì)照性標(biāo)準(zhǔn)D、重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)2、設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)必須只改變一個(gè)原因，其它原因保持不變，然后進(jìn)行試驗(yàn)，這么逐一比較后，才能確定真正影響原因，這表達(dá)了科學(xué)

標(biāo)準(zhǔn)。

A、單一變量B、完整性

C、重復(fù)性