生命科学导论-绪论

单击此处编辑母版标题样式,*,生命科学导论,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,谢 维,东南大学 生命科学研究院,发育与疾病相关基因教育部重点实验室,生 命 科 学 导 论,10/7/2024,1,生命科学导论,生命科学导论,第一章 生物与生命科学,第二章 生物的化学组成,第三章 细胞生命的基本单位,第四章 能量与代谢,第五章 遗传及其分子基础,第六章 发育,第七章 进化,第八章 生物与环境,第九章 人体健康与重大疾病预防,第十章 生物技术与人类未来,讲 座,一、基因组学与未来,（中国科学院基因组研究所杨焕明院士）,二、题目（待定）,（中国科学院生物物理所孙坚原研究员）,三、认知与抉择行为的生物学基础,（中国科学院郭爱克院士）,四、神经科学系列,（加拿大多伦多大学）（6月18-19日）,10/7/2024,2,生命科学导论,一 什么是生命,1、,细胞是生命的基本单位,除了病毒以外，,所有的生物体都是由细胞组成的,。由成千上万的细胞可以组成复杂的生物体，单个细胞也可以组成简单的生物体。,细胞由膜包被，内含有细胞核或拟核和原生质。,病毒（如,噬菌体,）主要是由核酸和蛋白质外壳组成的简单生命个体，它虽然没有细胞结构，但仍然具有生命的其他基本特征。,细胞是生物结构与功能的基本单位，其生命活动的结构基础是细胞内高度有序且为动态的结构体系。,10/7/2024,3,生命科学导论,生命的活动需要能量，为了维持自身的有序状态，生物必须与外界不断地进行物质和能量交换。在生物体内，以腺苷三磷酸（ATP）为代表的商能化合物不断地被合成和分解，维持着生命活动的能量需要和平衡。,生物与外界交换物质与能量的同时，体内连续地进行着合成代谢与分解代谢的生物化学反应。生物体内每时每刻进行的物质合成与分解以及能量转换就是,新陈代谢,。,生命运动与自然界其他运动形式如物体的位移、化学分子的结构变化等相比较，要复杂得多。因此，生命运动是自然界最高级的运动形式。如,食虫植物,可以捕食消化昆虫。,富含自由能的有机物合成与有机物分解是新陈代谢对立统一的两个方面。光合作用与细胞的呼吸作用的过程和机制是认识新陈代谢的主要内容之一。,2、新陈代谢、生长和运动是生命的本能,10/7/2024,4,生命科学导论,遗传和变异是生物进化的基础。,脱氧核糖核酸(DNA)是生物遗传的基本物质，遗传信息以碱基序列的形式贮存在DNA分子中。,生物所具有的携带遗传信息的遗传物质总和称为基因组。,3、生命通过繁殖而延续,10/7/2024,5,生命科学导论,生物体的一生，通常从生殖细胞形成受精卵开始，受精卵分裂并经过一系列形态、结构和功能的变化形成一个新的个体，新个体通过增加细胞体积和由于细胞分裂增加细胞数目而生长，再经过性成熟、繁殖后代、衰老直至最终死亡，生物这一总的转变过程称为,发育,。,生物个体不断繁殖后代，无数代的个体生活史串联起来，生物的一些基本特征代代相传但又有所改变，即遗传和变异的组合，再加上自然选择的长期作用，便构成了,生物进化的历史,。,进化就是遗传、变异和自然选择的长期作用导致的生物由低等到高等、由简单到复杂的逐渐演变过程。,进化也是生物多样性的来源。,4、生物具有个体发育和进化的历史,10/7/2024,6,生命科学导论,生物的进化从根本上说，是由于生物对外界刺激产生反应、自我调节和生物对自然环境适应的结果。,生物与环境的关系及相互作用体现在个体、种群、群落和,生态系统,等不同的层次上。,5、生物对环境的适应性,10/7/2024,7,生命科学导论,细胞是生命的基本单位。,新陈代谢、生长和运动是生命的本能。,生命通过繁殖而延续，DNA是生物遗传的基本物质。,生物具有个体发育的经历和系统进化的历史。,生物对外界刺激可产生应激反应并对环境具有适应性。,什么是生命生命的基本特征,生命就是集合这些主要特征的物质存在形式,10/7/2024,8,生命科学导论,二、生命科学是发展最快的科学领域之一,2005年7月,SCIENCE,杂志在庆祝其创刊125周年的时候，推出了目前科学界面临的25个最重要的科学问题和100个基本问题。在25个最重要的科学问题中，有15个是有关生命科学的问题。,What Dont We Know?,Kennedy and C.Norman,10/7/2024,9,生命科学导论,What is the universe made of,What is the biological basis of consciousness,Why do humans have so few genes,To what extent are genetic variation and personal health linked,Can the laws of physics be unified,How much can human life span be extended,What controls organ regeneration,How can a skin cell become a nerve cell,How does a single somatic cell become a whole plant,How does Earths interior work,Are we alone in the universe,How and where did life on earth arise,What determines species diversity,What genetic changes made us uniquely human,How are memories stored and retrieved,How did cooperative behavior evolve,How will big pictures emerge from a sea of biological data,How far can we push chemical self-assembly,What are the limits of conventional computing,Can we selectively shut off immune responses,Do deeper principles underlie quantum uncertainty and nonlocality,Is an effective HIV vaccine feasible,How hot will the greenhouse world be,What can replace cheap oiland when,Will Malthus continue to be wrong,1、生命科学存在最多的未解之谜,25个最重要的科学问题,10/7/2024,10,生命科学导论,2、,生命科学大发展得益于学科交叉,数 学孟德尔取样、方差分析、统计学一门成熟的科学应该是数学化的科学。,物理学玻尔、德尔布吕克、薛定锷,化 学桑格、鲍林,10/7/2024,11,生命科学导论,Megascience/Large Science era,used to describe major research programmes,such as the Global Climate Change Programme,the International Geosphere Biosphere Programme,the International Human Genome Project,1.,Scientific Cooperation,2.Big investment,3.Large technical and scientific manpower required,4.Big e,quipments,Science,8 October 1999,286:245-246,Two European multinational facilities,:ESRF(European Synchrotron Radiation Facility),a synchrotron radiation source,and ILL(Institut Lae-Langevin),a neutron source,both in Grenoble,France.,大科学时代的生命科学,10/7/2024,12,生命科学导论,3、,生命科学衍生出的交叉学科,计算生物学(Computational Biology),系统生物学(Systems Biology),生物信息学(Bioinformatics),理论生物学(Theoretical Biology),生物医学工程学(Biomedical Engineering),数码生物学(Digital Biology),化学生物学(Chemical Biology),合成生物学(Synthetic Biology),人工生命(Artificial Life),Bio-X,10/7/2024,13,生命科学导论,三、为什么要学习生命科学,1、,从达尔文的进化论到克隆羊“多莉”,1859年，达尔文的物种起源。,1997年，苏格兰生物学家完成了首例哺乳动物绵羊“多莉”的克隆。（全球大多数生物技术公司的股票价值迅速上升）,10/7/2024,14,生命科学导论,1928-1942年，Fleming 发现青霉素，在第二次世界大战后期拯救了几百万人的生命。,1953年，Watson和Crick首次提出了DNA双螺旋结构模型，奠定了现代遗传学和分子生物学的基础。,1973年，美国斯坦福大学教授Cohn和美国加州大学教授Boyer以及Berg等正带领各自的研究组几乎在同时分别完成了DNA体外重组，一举打开了基因工程的大门，他们除了成为诺贝尔奖得主，还被誉为重组DNA技术之父。,1997年2月，苏格兰生物学家Wilmut和Campbell等完成了首例哺乳动物,-,绵羊“多莉”的克隆，立刻在全球引发了一场有关克隆的大争论。,20世纪100件大事中生命科学领域的包括：,10/7/2024,15,生命科学导论,人口膨胀,粮食短缺,疾病危害,环境污染,能源危机,资源匮乏,生态平衡被破坏,生物物种大量消亡,2、人类面临的挑战,10/7/2024,16,生命科学导论,日常生活越来越离不开对生命科学知识的学习和理解,手机是否对人的健康有影响？,如何面对转基因食品？,抵制野生动物毛皮制作的衣物？,3、新世纪的大学生不能没有现代生命科学基础知识,10/7/2024,17,生命科学导论,当生命科学与生物技术的发展到了能改变人类自身构成的时候，它不仅仅涉及技术的复杂性，还涉及伦理道德等社会问题。您的认识和看法以及公众的认识和看法就会对政府的决策及生物技术的发展方向甚至人类社会的发展有重大的作用和影响。,如果你决定成为一名生物学家：大脑、新植物品种、癌症。,生物技术公司：基因药物、诊断芯片。,如果从事物理学、自动化、计算机、材料科学、学科交叉。,如果从事文科专业：生命科学与人类和社会的联系。,每一个人：认识自己、认识生命。,非生物类专业学生学习基础生物学知识是现代高等教育的发展趋势。,10/7/2024,18,生命科学导论,20世纪后叶分子生物学取得了一系列突破性成就，使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化，现已聚集起更大的力量，酝酿着更大的突破进入了21世纪。,生命科学的发展和进步也向其他学科提出了很多新问题、新思路和新挑战。生命科学不但是21世纪自然科学的带头学科，而且正在逐渐成为一门“中心科学”。,生命科学与现代生物技术的快速发展又为其他行业开辟了更加广阔的前景，生命科学与技术对国家安全也具有重大意义。,诺贝尔奖得主之中有许多曾是非生物学类专业的学生。,有您的参与，生命科学将会对人类社会的发展做出更重大的贡献。,4、生命科学的发展需要您的参与,