1、緒 論,一、生命科學的定義 二、生命科學的研究內(nèi)容 三、生命科學的建立和發(fā)展 四、現(xiàn)代生命科學的地位和作用 五、生命科學的學習方法,1、生命科學的定義 生物學又稱為生命科學，是研究生命現(xiàn)象和規(guī)律的科學，是自然科學的一個重要分支，廣義的生命科學還包括生物技術、醫(yī)學、農(nóng)學、生物與環(huán)境、生物學與其他學科交叉的領域。 生命科學與人類生存、人民健康、經(jīng)濟建設和社會發(fā)展有著密切關系，是當今在全球范圍內(nèi)最受關注的基礎自然科學。它主要研究生命現(xiàn)象、生命活動的本質(zhì)、特征和發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，以及各種生物之間和生物與環(huán)境之間的相互關系。,一、生命科學的定義,2、生命科學的任務 了解生物的結(jié)構與功能；研究生命活動的本質(zhì)

2、和特征；探索生命繁衍與代謝的分子生物學機制；揭示生物個體發(fā)育和系統(tǒng)發(fā)生的規(guī)律；掌握生物與環(huán)境之間的辯證關系；使人類從本質(zhì)上認識生命現(xiàn)象，掌握生命世界的運動規(guī)律。 用于有效地控制生命活動，能動地改造生物界，造福人類。,一、生命科學的定義,3、什么是生命？ 生命泛指有機物和水構成的一個或多個細胞組成的一類具有穩(wěn)定的物質(zhì)和能量代謝現(xiàn)象（能夠穩(wěn)定地從外界獲取物質(zhì)和能量并將體內(nèi)產(chǎn)生的廢物和多余的熱量排放到外界）、能回應刺激、能進行自我復制（繁殖）的半開放物質(zhì)系統(tǒng)。 人們常用生命來泛指所有的生物和廣義或抽象的生物活動現(xiàn)象，而用生物來特指某一種具生命特征的個體或群體。,一、生命科學的定義,3、什么是生命？

3、生命一直是人類探索自然奧秘的焦點。而個體生物學是人類認識生物界的最基本層次，主要研究生物的類群、生物體結(jié)構、功能及生命活動規(guī)律。 地球上的生物多種多樣，生物多樣性反映了地球上包括植物、動物、菌類等在內(nèi)的一切生命都有各不相同的特征及生存環(huán)境，它們相互間存在著錯綜復雜的關系。 同時所有的生物都具有一些共同的特征，我們可以在不同的層面和深度來認識這些特征。,一、生命科學的定義,在不同的層次和水平上來認識生命,4、生命的特征 4.1 組成物質(zhì)的統(tǒng)一性 不同的生物雖然形態(tài)萬千，但在化學組成上卻有很大的統(tǒng)一性。組成生物體的化學元素，主要有C、H、O、N、P、S、Ca、Mg、Fe、Cu、Zn等45-60種元

4、素，這些元素構成了生物特有的基礎生物大分子，其中包括核酸、蛋白質(zhì)、糖類和脂類等，以及許多生物小分子。,一、生命科學的定義,4、生命的特征 4.2 結(jié)構層次的高度有序性 生物體的結(jié)構不僅具有復雜性，而且具有高度的有序性。 首先DNARNA蛋白質(zhì)的秩序是生命有序性的物質(zhì)基礎；其次細胞內(nèi)部結(jié)構的有序性是生物體結(jié)構和功能實現(xiàn)統(tǒng)一的結(jié)果；第三從細胞到組織、器官、有機體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)和生物圈，形成了生命世界各個不同的層次體系。,一、生命科學的定義,4、生命的特征 4.3 新陳代謝 生物體通過同化（合成）和異化（分解）作用實現(xiàn)與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換和能量轉(zhuǎn)換，使生命得以自我更新。 新陳代謝是生命最基

5、本的特征，是生命存在和生命活動賴以進行的基礎。,一、生命科學的定義,4、生命的特征 4.4 生長與發(fā)育 生長：生物體表現(xiàn)出在體積和重量上的增加。 發(fā)育：隨著生物體的生長，細胞不斷增加，細胞和組織不斷分化，由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)入生殖生長，最終進入衰老和死亡。 生長和發(fā)育始終伴隨在一起，建立在新陳代謝基礎上。 個體發(fā)育：一個生物有機體的全部發(fā)育過程。 系統(tǒng)發(fā)育：一個物種的發(fā)生和演化的歷史。,一、生命科學的定義,4、生命的特征 4.5 繁殖與遺傳 生物具有產(chǎn)生后代的能力，新的生物體產(chǎn)生的過程稱為繁殖。 生物的繁殖表現(xiàn)出高度的精確相似性遺傳性，“種瓜得瓜，種豆得豆” 物種的延續(xù) 通過（可遺傳的）變異，新物種才

6、能產(chǎn)生，物種才能進化。 遺傳和變異是生物進化的基礎，兩者的相互作用推動著整個生物界由簡單至復雜、由低級向高級的進化和發(fā)展。,4、生命的特征 4.6 應激性：生物體對外界環(huán)境的變化和刺激，主動做出的反應和調(diào)節(jié)的能力。 4.7 適應性：生物體通過在形態(tài)、結(jié)構、生理或行為上的主動變化，提高自身在逆境中的生存能力。,4、生命的特征 組成物質(zhì)的統(tǒng)一性和結(jié)構層次的高度有序性； 新陳代謝、生長和發(fā)育是生命的本能； 生命通過繁殖而延續(xù)； 生物具有個體發(fā)育的經(jīng)歷和系統(tǒng)進化的歷史； 生物對外界刺激可產(chǎn)生應激反應并對環(huán)境具有適應性。 生命就是集合這些主要特征的物質(zhì)存在形式,基礎生命科學涵蓋的最基本的內(nèi)容至少應該包括

7、：生命的化學組成，細胞的結(jié)構與功能，能量與代謝，繁殖與遺傳，遺傳信息的傳遞與控制，生物的起源、進化與系統(tǒng)分類，生物個體的發(fā)育、結(jié)構、功能和行為，生態(tài)環(huán)境，生物技術和生命科學的前沿與新進展等。,二、生命科學的研究內(nèi)容,生命科學研究或正在研究著的主要課題是：生物物質(zhì)的化學本質(zhì)是什么？這些化學物質(zhì)在體內(nèi)是如何互轉(zhuǎn)化并表現(xiàn)出生命特征的？生物大分子的組成和結(jié)構是怎樣的？細胞是怎樣工作的？形形色色的細胞怎樣完成多種多樣的功能？基因作為遺傳物質(zhì)是怎樣起作用的？什么機制促使細胞復制？一個受精卵細胞怎樣在發(fā)育成由許多極其不同類型的細胞構成的高度分化的多細胞生物的奇異過程中使用其遺傳信息？多種類型細胞是怎樣結(jié)合起

8、來形成器官和組織？物種是怎樣形成的？什么因素引起進化？,二、生命科學的研究內(nèi)容,生命科學研究或正在研究著的主要課題是：人類現(xiàn)在仍在進化嗎？在一特定的生態(tài)小生境中物種之間的關系怎樣？何種因素支配著此一生境中每一物種的數(shù)量？動物行為的生理學基礎是什么？記憶是怎樣形成的？記憶存貯在什么地方？哪些因素能夠影響學習和記憶？智力由何而來？除了在地球上，宇宙空間還有其它有智慧的生物嗎？生命是怎樣起源的？等等。,二、生命科學的研究內(nèi)容,主要學習內(nèi)容 生命科學概論這門課程主要學：生命科學的概念與研究內(nèi)容、生命科學研究簡史、生命科學研究熱點與發(fā)展趨勢、生命倫理學)、生命科學基礎(生命的物質(zhì)基礎、生命的基本現(xiàn)象、生

9、物的遺傳與變異、生命的起源與進化、生物的多樣性、生物與環(huán)境)和現(xiàn)代生命科學(生命科學與現(xiàn)代生物技術、生命科學與農(nóng)業(yè)科學、生命科學與環(huán)境科學、生命科學與生物能源、生命科學與現(xiàn)代醫(yī)學、生命科學與藥物的研究與開發(fā)、生命科學與海洋生物資源、生命科學與軍事生物技術、生物信息學與生物芯片、生命組學與系統(tǒng)生物學,二、生命科學的研究內(nèi)容,顯著特點 當代生命科學的顯著特點是：分子生物學的突破性成果，成為生命科學的生長點，使生命科學在自然科學中的位置起了革命性的變化。20世紀50年代，遺傳物質(zhì)DNA雙螺旋結(jié)構的發(fā)現(xiàn)，開創(chuàng)了從分子水平研究生命活動的新紀元。此后，遺傳信息由DNA通過RNA傳向蛋白質(zhì)這一“中心法則”的

10、確立以及遺傳密碼的破譯，為基因工程的誕生提供了理論基礎。蛋白質(zhì)的人工合成，使人們認清了生命現(xiàn)象并不神秘。,二、生命科學的研究內(nèi)容,顯著特點 當代生命科學的顯著特點是：這些重大的研究成果，闡明了核酸和蛋白質(zhì)是生命的最基本物質(zhì)，生命活動是在酶的催化作用下進行的。絕大部分的酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)是一切生命活動調(diào)節(jié)控制的主要承擔者。從而揭示了蛋白質(zhì)、酶、核酸等生物大分子的結(jié)構、功能和相互關系，為研究生命現(xiàn)象的本質(zhì)和活動規(guī)律奠定了理論基礎。,二、生命科學的研究內(nèi)容,隨著科學研究的深入，生命科學被分成諸多不同的領域或?qū)ｉT分支學科。如基礎生物學科方面除了普通生物學外，還包括細胞生物學、生物化學、生物物

11、理學、微生物學、遺傳學、分子生物學、生態(tài)學、生理學、生物技術學等，分別研究涉及生物與生命活動的不同方面，它們之間也存在某些內(nèi)容的重疊。,二、生命科學的研究內(nèi)容,生物體是高度組織化的復雜生命形式，我們可以在不同的層次和水平上來認識它們。,2、微觀與宏觀領域相互聯(lián)系,生物體由不同的器官組成，器官由組織組成，組織由細胞組成，真核細胞含有許多細胞器，細胞器中有許多生物大分子，生物大分子由多種原子組成?，F(xiàn)代生命科學研究正在由宏觀向微觀深入發(fā)展，分子生物學正在向揭示生命的本質(zhì)方向邁進。 從分子水平上認識核酸等生物大分子的結(jié)構特征、功能和變化規(guī)律，使人類有可能從本質(zhì)上和機制上深入地揭示生物遺傳、信息傳遞和代

12、謝調(diào)控的奧秘，并有可能主動地重組和改造生命，從而造福人類。,二、生命科學的研究內(nèi)容,現(xiàn)代生命科學不僅只研究單個生物體及其生命活動的過程，它還研究眾多生物個體之間的相互關系與聯(lián)系（即生物進化與生物多樣性問題），研究這些生物體與環(huán)境的相互關系與相互作用。 現(xiàn)代生命科學同時也正在向宏觀方向深入，生命科學的微觀與宏觀領域是相互聯(lián)系、相輔相成的。因此，需要從微觀和宏觀兩個方面把握生命科學的基本概念和內(nèi)容。 從分子水平上認識核酸等生物大分子的結(jié)構特征、功能和變化規(guī)律，使人類有可能從本質(zhì)上和機制上深入地揭示生物遺傳、信息傳遞和代謝調(diào)控的奧秘，并有可能主動地重組和改造生命，從而造福人類。,二、生命科學的研究內(nèi)

13、容,本門課程簡明地闡述生命的化學、細胞、代謝、遺 傳、分子生物學、進化、生態(tài)、健康與疾病和生物技 術等方面最基本的概念和理論。,二、生命科學的研究內(nèi)容,地球孕育了生命，生命創(chuàng)造了地球，自從人類誕生以來，就對包括自身在內(nèi)的所有生命現(xiàn)象產(chǎn)生了濃厚的興趣。人類對生命現(xiàn)象的認識，是同勞動生產(chǎn)和與疾病作斗爭等過程聯(lián)系在一起的，并通過觀察逐漸積累了豐富的感性認識，以后上升到理性認識，慢慢形成了生命科學。 可以簡單概括為，生命科學起源于古代、成形于近代、發(fā)展于現(xiàn)代。,三、生命科學發(fā)展史,1、中國古代勞動人民對實用生物學發(fā)展的貢獻 1.1 農(nóng)學 6000年前黃河流域和長江流域成為了水稻和小麥的主要種植區(qū)；三千

14、年前了解了蠶的習性和生活史，開始養(yǎng)蠶；兩千年前在詩經(jīng)中就記載了“維鵲有巢，維鳩居之”；北魏時期齊民要術總結(jié)了我國的農(nóng)業(yè)技術成果，這是我國古代第一部農(nóng)業(yè)百科全書，是實用生物學的典范。東漢時期的神農(nóng)本草經(jīng)介紹了365中藥物，而南宋時期的全芳備祖被成為我國最早的植物學詞典。明代李時珍的本草綱目則記載了1892種藥物，藥用功效，生長環(huán)境都有詳細的說明。,三、生命科學發(fā)展史,1、中國古代勞動人民對實用生物學發(fā)展的貢獻 6000年前黃河流域和長江流域成為了水稻和小麥的主要種植區(qū)；三千年前了解了蠶的習性和生活史，開始養(yǎng)蠶；兩千年前在詩經(jīng)中就記載了“維鵲有巢，維鳩居之”；北魏時期齊民要術總結(jié)了我國的農(nóng)業(yè)技術成

15、果，這是我國古代第一部農(nóng)業(yè)百科全書，是實用生物學的典范。東漢時期的神農(nóng)本草經(jīng)介紹了365中藥物，而南宋時期的全芳備祖被成為我國最早的植物學詞典。明代李時珍的本草綱目則記載了1892種藥物，藥用功效，生長環(huán)境都有詳細的說明。,三、生命科學發(fā)展史,1、中國古代勞動人民對實用生物學發(fā)展的貢獻 6000年前黃河流域和長江流域成為了水稻和小麥的主要種植區(qū)；三千年前了解了蠶的習性和生活史，開始養(yǎng)蠶；兩千年前在詩經(jīng)中就記載了“維鵲有巢，維鳩居之”；北魏時期齊民要術總結(jié)了我國的農(nóng)業(yè)技術成果，這是我國古代第一部農(nóng)業(yè)百科全書，是實用生物學的典范。東漢時期的神農(nóng)本草經(jīng)介紹了365中藥物，而南宋時期的全芳備祖被成為我

16、國最早的植物學詞典。明代李時珍的本草綱目則記載了1892種藥物，藥用功效，生長環(huán)境都有詳細的說明。,三、生命科學發(fā)展史,2、外國人在生命科學發(fā)展史上建立的重要里程碑 A 亞里士多德首次運用屬和種的概念寫下專著動物志，德奧費拉斯特建立了世界上第一個植物園，引種栽培了500余種植物，在植物的歷史中描述了480種植物。 B 維薩里解剖人體，于1543年出版了人體的結(jié)構，標志著解剖學的建立；哈維于1628年出版了心血循環(huán)記，奠定了生理學的基礎。 C 英國的博物學家胡克在1665年發(fā)明了顯微鏡，看見了肉眼看不見的細胞，打開了生物體的微觀結(jié)構的大門。,三、生命科學發(fā)展史,2、外國人在生命科學發(fā)展史上建立的

17、重要里程碑 D 德國動物學家施旺和植物學家施萊登提出細胞學說，統(tǒng)一了動物和植物在細胞水平上基本特征的一致性，說明細胞是生物體結(jié)構和功能的基本單位。 E 1859年，達爾文的物種起源發(fā)表了。他的關于生物進化的革命性理論不但引起科學界的廣泛關注，當時也引起了廣大平民百姓的興趣。堅定了反對唯心論、反對神創(chuàng)論的信心，踢開了擋在生命科學發(fā)展史上的絆腳石。,三、生命科學發(fā)展史,2、外國人在生命科學發(fā)展史上建立的重要里程碑 F 孟德爾和摩爾根在遺傳學上的貢獻 孟德爾發(fā)現(xiàn)了遺傳學上的自由組合定律和分離定律；1926年，摩爾根把研究成果以孟德爾和摩爾根的名字共同命名為遺傳學的分離、連鎖和交換三大定律，獲得193

18、3年的諾貝爾獎。 G 分子生物學的誕生被成為生物學的一場革命。 結(jié)構學派、生化學派和信息學派對分子生物學的誕生和發(fā)展做出了貢獻。,三、生命科學發(fā)展史,H DNA雙螺旋結(jié)構和中心法則 1953年，沃森和克里克首次提出了DNA雙螺旋結(jié)構模型，奠定了現(xiàn)代遺傳學和分子生物學的基礎，從而獲得了諾貝爾獎。有的學者高度評價DNA雙螺旋結(jié)構模型的確定是“諾貝爾獎中的諾貝爾獎”。 DNA雙螺旋結(jié)構模型的建立，直接導致了對DNARNA蛋白質(zhì)中心法則的揭示，為建立基因工程技術提供了條件和理論依據(jù)。 I 重組DNA技術 1973年，DNA體外重組獲得成功，打開了基因工程的大門，開創(chuàng)了基因工程新時代。,三、生命科學發(fā)展

19、史,2、外國人在生命科學發(fā)展史上建立的重要里程碑 J 人類基因組計劃 1978年第一例試管嬰兒誕生，1997年克隆羊多莉問世，引起世界強烈的反響。1986年杜柯提出人類基因組計劃，90年制定計劃并啟動，預計15年完成。 2000年6月26日，在多方參與和協(xié)調(diào)下，人類基因組工作框架圖提前完成，標志著功能基因組時代的到來。,三、生命科學發(fā)展史,1、地位 A 是21世紀的帶頭學科 B 與其他學科的交叉作用進一步增強 C 促進整個自然科學的發(fā)展 2、作用 A 在維持地球生態(tài)平衡方面發(fā)揮著關鍵作用 B 在保證社會可持續(xù)發(fā)展方面產(chǎn)生重要作用 C 在促進人類健康長壽方面起著主導作用 D 在提倡倫理道德文明方

20、面產(chǎn)生積極的作用,四、現(xiàn)代生命科學的地位和作用,生命科學是當今科技發(fā)展最快、最具有挑戰(zhàn)性的學科領域，學習生命科學也應該與時俱進，不斷調(diào)整和擴展相關內(nèi)容。 20世紀后葉，生命科學領域一系列突破性成就，不但改變了它在自然科學中的地位，而且引發(fā)了一場生物技術革命，這場革命將為人類帶來巨大的利益和財富。 很多人預測，生物技術引擎助推世界經(jīng)濟繼續(xù)增長，以高技術、高投入和高利潤為特點的生物技術產(chǎn)業(yè)將成為全球下一輪新的經(jīng)濟生長點。 中國已設立了20多個生物技術園區(qū)； 我國首創(chuàng)的水稻雜交技術已向20多個國家推廣，超級雜交稻每公頃產(chǎn)量突破了12t。,3、跟蹤生命科學和生物技術的最新進展,北京生物科技園,超級雜交

21、稻每公頃產(chǎn)量突破了12t,五、為什么要學習生命科學,1、從生命科學發(fā)展史角度闡述 當今，以計算機科學及信息技術、生命科學及生物技術為代表的高科技正迅猛發(fā)展，它們代表了現(xiàn)代科學發(fā)展的最前沿，并成為現(xiàn)代高科技的兩大支柱。 科學技術的迅速發(fā)展讓我們思考，20年后生命科學的發(fā)展和生物技術的應用及其產(chǎn)業(yè)會達到怎樣的程度。 2、人類面臨的挑戰(zhàn) 人口膨脹、糧食短缺、疾病危害、環(huán)境污染、 能源危機、資源匱乏、生態(tài)平衡被破壞、 生物物種大量消亡,3、新世紀的大學生不能沒有現(xiàn)代生命科學基礎知識,人們的日常生活越來越離不開對生命科學知識的學習和理解。,手機是否對人的健康有影響？,如何面對轉(zhuǎn)基因食品？,抵制野生動物毛

22、皮制作的衣物？,當生命科學與生物技術的發(fā)展到了能改變?nèi)祟愖陨順嫵傻臅r候，它不僅僅涉及技術的復雜性，還涉及倫理道德等社會問題。您的認識和看法以及公眾的認識和看法就會對政府的決策及生物技術的發(fā)展方向甚至人類社會的發(fā)展有重大的作用和影響。 如果你決定成為一名生物學家：大腦、新植物品種、癌癥。 生物技術公司：基因藥物、診斷芯片 。 如果從事文科專業(yè)：生命科學與人類和社會的聯(lián)系 。 每一個人：認識自己、認識生命 。 非生物類專業(yè)學生學習基礎生物學知識是現(xiàn)代高等教育的發(fā)展趨勢 。,4、生命科學的發(fā)展需要您的參與,20世紀后葉分子生物學取得了一系列突破性成就，使生命科學在自然科學中的位置起了革命性的變化，現(xiàn)

23、已聚集起更大的力量，醞釀著更大的突破進入了21世紀。 生命科學的發(fā)展和進步也向其他學科提出了很多新問題、新思路和新挑戰(zhàn)。生命科學不但是21世紀自然科學的帶頭學科，而且正在逐漸成為一門“中心科學”。 生命科學與現(xiàn)代生物技術的快速發(fā)展又為其他行業(yè)開辟了更加廣闊的前景，生命科學與技術對國家安全也具有重大意義。 諾貝爾獎得主之中有許多曾是非生物學類專業(yè)的學生。 有您的參與，生命科學將會對人類社會的發(fā)展做出更重大的貢獻。,六、如何學習生命科學,1、興趣是最好的老師 世間萬物，唯獨生命是最美的。 盡管每一個人都有不同的知識背景、生活經(jīng)歷和人生目標，但我們都熱愛生命，這是共同的。 2、 把握基本概念和它們之間的內(nèi)在聯(lián)系 進化流、信息流和能量流貫穿了整個生物界和生命過程,是我們學習生命科學基本概念時需要重點把握的知識框架和內(nèi)在聯(lián)系的主要脈絡。,（1）生物在地球上已經(jīng)有35億年的歷史，進化可以把包括人在內(nèi)的所有生命形式以及相關現(xiàn)象串聯(lián)起來，形成進化流。 （2）所有生物都需要獲得精確的信息指令來指導和控制其生長、運動、代謝、分化和繁殖等，因此發(fā)生在分子水平上的信息傳遞或信息流動是一切生命活動必不可少的過程。信息傳遞包括由