第一章-生命科学概述(00002)课件.ppt

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1、1 1、以、以不同的生物不同的生物为对象：分为人体生化、为对象：分为人体生化、动物生化、植物生化、微生物和病毒生化、动物生化、植物生化、微生物和病毒生化、昆虫生化等；昆虫生化等；2 2、若以、若以生物体的不同组织或过程生物体的不同组织或过程为研究为研究对象，则可分为肌肉生化、神经生化、免对象，则可分为肌肉生化、神经生化、免疫生化等；疫生化等；3 3、因、因研究的物质研究的物质不同，又可分为蛋白质不同，又可分为蛋白质化学、核酸化学、酶学等分支。化学、核酸化学、酶学等分支。研究对象：研究对象：生物体生物体研究对象：研究对象：生物体生物体为什么要学习生命科学知识？为什么要学习生命科学知识？n n生命

2、科学是生命科学是21世纪自然科学的带头学科世纪自然科学的带头学科n n生命科学充满未解之谜生命科学充满未解之谜n n生命科学与人类社会的发展息息相关生命科学与人类社会的发展息息相关生物化学的重要性DNADNA双螺旋结构双螺旋结构2121世纪将面临的许多世界性的难题世纪将面临的许多世界性的难题n n人口膨胀人口膨胀n n粮食紧张粮食紧张n n环境污染环境污染n n能源紧缺能源紧缺n n遗传疾病遗传疾病一一、生生命命科科学学是是2121世世纪纪自自然然科科学学的带头学科的带头学科n n2020世纪后叶生命科学的各领域取得了巨大的进展，分子生物学、遗传学、世纪后叶生命科学的各领域取得了巨大的进展，分

3、子生物学、遗传学、世纪后叶生命科学的各领域取得了巨大的进展，分子生物学、遗传学、世纪后叶生命科学的各领域取得了巨大的进展，分子生物学、遗传学、细胞生物学、神经生物学和生态学是当前生命科学的基础学科，细胞生物学、神经生物学和生态学是当前生命科学的基础学科，细胞生物学、神经生物学和生态学是当前生命科学的基础学科，细胞生物学、神经生物学和生态学是当前生命科学的基础学科，这些学科这些学科这些学科这些学科较为活跃，进展较快，它们反映了现代生命科学的总趋势。较为活跃，进展较快，它们反映了现代生命科学的总趋势。较为活跃，进展较快，它们反映了现代生命科学的总趋势。较为活跃，进展较快，它们反映了现代生命科学的总

4、趋势。n n分子生物学分子生物学分子生物学分子生物学在生命科学中的主流地位以及它在推动整个生命科学发展中所起的巨大在生命科学中的主流地位以及它在推动整个生命科学发展中所起的巨大在生命科学中的主流地位以及它在推动整个生命科学发展中所起的巨大在生命科学中的主流地位以及它在推动整个生命科学发展中所起的巨大作用是无可争辩的；作用是无可争辩的；作用是无可争辩的；作用是无可争辩的；n n遗传学遗传学遗传学遗传学在将来仍保持它在生命科学中的核心作用；在将来仍保持它在生命科学中的核心作用；在将来仍保持它在生命科学中的核心作用；在将来仍保持它在生命科学中的核心作用；n n细胞生物学细胞生物学细胞生物学细胞生物学

5、作为生命科学的基础学科地位必须重视；作为生命科学的基础学科地位必须重视；作为生命科学的基础学科地位必须重视；作为生命科学的基础学科地位必须重视；n n发育生物学发育生物学发育生物学发育生物学将成为将成为将成为将成为2121世纪生命科学的世纪生命科学的世纪生命科学的世纪生命科学的“新主人新主人新主人新主人”，这种预测已逐渐变成现实；，这种预测已逐渐变成现实；，这种预测已逐渐变成现实；，这种预测已逐渐变成现实；n n神经生物学神经生物学神经生物学神经生物学的崛起将代表生命科学的下一个高峰；的崛起将代表生命科学的下一个高峰；的崛起将代表生命科学的下一个高峰；的崛起将代表生命科学的下一个高峰；n n生

6、态学生态学生态学生态学可能是最直接为人类生存环境服务可能是最直接为人类生存环境服务可能是最直接为人类生存环境服务可能是最直接为人类生存环境服务,并对国民经济持续与协调发展起重要作并对国民经济持续与协调发展起重要作并对国民经济持续与协调发展起重要作并对国民经济持续与协调发展起重要作用的学科。用的学科。用的学科。用的学科。“猛犸之谜猛犸之谜”猛犸，也叫猛犸，也叫毛象毛象。生活在数万年以前的北冰洋冻土地带，在西伯利亚天然冷库。生活在数万年以前的北冰洋冻土地带，在西伯利亚天然冷库里，有些里，有些猛犸猛犸象化石保存得十分完好。为我们认识那个世界提供了生动的化石象化石保存得十分完好。为我们认识那个世界提供

7、了生动的化石资料。然而，它也给人们提供了更具体的疑问，例如，在地球上生活了约资料。然而，它也给人们提供了更具体的疑问，例如，在地球上生活了约5050万年的万年的猛犸猛犸为什么会在为什么会在1 1万年前突然灭绝呢万年前突然灭绝呢？是由于某种灾变引起的？还是由？是由于某种灾变引起的？还是由于于猛犸猛犸象自己缺少适应生存的条件而灭绝的呢？象自己缺少适应生存的条件而灭绝的呢？“恐龙灭绝之谜恐龙灭绝之谜”猛玛象的猛玛象的灭绝和恐灭绝和恐龙的灭绝龙的灭绝一样，都一样，都是生物进是生物进化史中的化史中的未解之谜。未解之谜。三三、生生命命科科学学与与人人类类社社会会的的发发展展 息息相关息息相关n n农业方面

8、农业方面农业方面农业方面n n医药卫生方面医药卫生方面医药卫生方面医药卫生方面n n轻工业、食品工业、酶工程轻工业、食品工业、酶工程轻工业、食品工业、酶工程轻工业、食品工业、酶工程n n其他方面其他方面其他方面其他方面无籽西瓜无籽西瓜无籽西瓜是用普通西瓜培育出来的。无籽西瓜是用普通西瓜培育出来的。普通西瓜在发育过程中，有极个别普通西瓜在发育过程中，有极个别的会发生某种变异，结出的西瓜没的会发生某种变异，结出的西瓜没有籽。农学家对这种无籽西瓜进行有籽。农学家对这种无籽西瓜进行研究，发现它们的果实是三倍体，研究，发现它们的果实是三倍体，而普通的西瓜是二倍体，也就是它而普通的西瓜是二倍体，也就是它们

9、的染色体数目与原来的不一样。们的染色体数目与原来的不一样。怎样得到三倍体的种子呢怎样得到三倍体的种子呢?农学家农学家先用一种叫秋水仙素的物质浸泡二先用一种叫秋水仙素的物质浸泡二倍体的西瓜种子，得到四倍体的西倍体的西瓜种子，得到四倍体的西瓜，然后用四倍体西瓜作母本、用瓜，然后用四倍体西瓜作母本、用二倍体西瓜作父本进行杂交，便得二倍体西瓜作父本进行杂交，便得到三倍体的无籽西瓜。到三倍体的无籽西瓜。人造种子人造种子解决粮食问题的新曙光解决粮食问题的新曙光解决粮食问题的新曙光解决粮食问题的新曙光l人造种子制作过程是先把植物幼苗的嫩茎切成人造种子制作过程是先把植物幼苗的嫩茎切成极小的碎片极小的碎片,这些

10、碎片叫胚状体，根据生物工程这些碎片叫胚状体，根据生物工程原理原理,每一碎片每一碎片,经处理后可长出根、茎、叶成经处理后可长出根、茎、叶成为一株幼苗。胚状体很娇嫩为一株幼苗。胚状体很娇嫩,为了适应环境必须为了适应环境必须给它穿上给它穿上“外衣外衣”,即给其包上一层如天然种子即给其包上一层如天然种子种皮一样的营养层和保护层。种皮一样的营养层和保护层。l人造种子可以保证种子发芽整齐划一人造种子可以保证种子发芽整齐划一,对管理对管理和收获的机械化非常有利。和收获的机械化非常有利。l人造种子可以在制作的过程中用刺激细胞变异人造种子可以在制作的过程中用刺激细胞变异的方法的方法,培养新品种或增强某种有用性获

11、得高产培养新品种或增强某种有用性获得高产优质的种子。优质的种子。l人造种子还可加入天然种子没有的特殊成分人造种子还可加入天然种子没有的特殊成分,如加入固氮菌、杀虫剂和除草剂等物质。如加入固氮菌、杀虫剂和除草剂等物质。l人造种子的使用可以节约大量的粮食。统计表明人造种子的使用可以节约大量的粮食。统计表明,我国每年种子的用量可达我国每年种子的用量可达150 亿公亿公斤斤,几乎可供近一亿人一年的口粮。而人造种子一株植物的嫩芽就可制出百万粒种子几乎可供近一亿人一年的口粮。而人造种子一株植物的嫩芽就可制出百万粒种子,可可节约大量的粮食。节约大量的粮食。l上海复旦大学已研制出芹菜、花椰菜的人造种子上海复旦

12、大学已研制出芹菜、花椰菜的人造种子,并正向高难度的水稻种子进军。相信并正向高难度的水稻种子进军。相信在不久的将来在不久的将来,人造种子工厂将大批生产各种优良种子人造种子工厂将大批生产各种优良种子,这对解决粮食生产不足问题无疑这对解决粮食生产不足问题无疑会带来新的希望。会带来新的希望。干干 扰扰 素素干扰素干扰素(IFN)(IFN)是由干扰素诱生剂诱导生物细胞后所产生的一类高活性多功能的糖蛋白。是由干扰素诱生剂诱导生物细胞后所产生的一类高活性多功能的糖蛋白。自自IFNIFN被发现以来，大量的临床研究表明，被发现以来，大量的临床研究表明，IFNIFN对抗病毒性疾病和恶性肿瘤对抗病毒性疾病和恶性肿瘤

13、以及增强机体免疫调节能力有明显效果。而且，随着分子生物学及以及增强机体免疫调节能力有明显效果。而且，随着分子生物学及DNADNA重重组技术的迅速发展，已经应用基因工程技术为人类抗肿瘤、抗病毒生产出组技术的迅速发展，已经应用基因工程技术为人类抗肿瘤、抗病毒生产出大量高效的大量高效的IFNIFN。所以，。所以，IFNIFN日益受到人们的广泛关注。日益受到人们的广泛关注。3.3.轻工业、食品工业轻工业、食品工业n n酶工程酶工程 食品、医药、发酵、日用化工、轻食品、医药、发酵、日用化工、轻纺、制革、水产、木材、造纸、能源、农纺、制革、水产、木材、造纸、能源、农业、环保等经济部门业、环保等经济部门n

14、n发酵工程发酵工程 酿酒制曲、味精、抗菌素、维生酿酒制曲、味精、抗菌素、维生素等素等溶菌酶的分子模型溶菌酶的分子模型4.4.其他方面其他方面n细菌造雪细菌造雪n细菌保护古建筑细菌保护古建筑n无法假冒的生物笔无法假冒的生物笔细细 菌菌 造造 雪雪 美国科学家发美国科学家发美国科学家发美国科学家发现假单胞菌能在寒现假单胞菌能在寒现假单胞菌能在寒现假单胞菌能在寒冷的环境中将水雾冷的环境中将水雾冷的环境中将水雾冷的环境中将水雾凝结成雪花凝结成雪花凝结成雪花凝结成雪花无法假冒的生物笔无法假冒的生物笔利用在墨水利用在墨水利用在墨水利用在墨水中加入含有中加入含有中加入含有中加入含有特定序列的特定序列的特定序

15、列的特定序列的DNADNA片段，片段，片段，片段，使别人无法使别人无法使别人无法使别人无法假冒你的墨假冒你的墨假冒你的墨假冒你的墨迹迹迹迹n n生命的定义生命的定义生命的定义生命的定义n n生命起源之谜生命起源之谜生命起源之谜生命起源之谜n n与与与与“生命的本质生命的本质生命的本质生命的本质”相关的一些观点和理论相关的一些观点和理论相关的一些观点和理论相关的一些观点和理论n n生命的本质特征生命的本质特征生命的本质特征生命的本质特征生命是什么？生命是什么？“生命生命”应如何定义？应如何定义？生命是什么？生命是什么？“生命生命”应如何定义？应如何定义？1.1.从生物学角度的定义从生物学角度的定

16、义n n由核酸和蛋白由核酸和蛋白质等物质组成质等物质组成的多分子体系，的多分子体系，它具有不断自它具有不断自我更新、繁殖我更新、繁殖后代以及对外后代以及对外界产生反应的界产生反应的能力能力2.2.从从 物物 理理 学学 角角 度度 的的 定定 义义 “负熵负熵”n n热力学第二定律热力学第二定律 任何自发过程总是朝着使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，生命将趋进行，一旦负熵的增加趋近于零，生命将趋

17、向终结，走向死亡向终结，走向死亡4.“4.“生命生命”的完整的、系统的定义的完整的、系统的定义 生生命命是是主主要要由由核核酸酸和和蛋蛋白白质质组组成成的的具具有有不不断断自自我我更更新新能能力力的的多多分分子子体体系系的的存存在形式，是一种过程，是一种现象在形式，是一种过程，是一种现象n n生命的物质基础是生命的物质基础是蛋白质蛋白质和和核酸核酸n n生命运动的本质特征是生命运动的本质特征是不断自我更新不断自我更新，是，是一个不断与外界进行物质和能量交换的开一个不断与外界进行物质和能量交换的开放系统放系统n n生命是生命是物质的运动物质的运动，是物质运动的一种高，是物质运动的一种高级的特殊存

18、在形式级的特殊存在形式生命的涵义生命的涵义二、生命起源之谜二、生命起源之谜n n宗教认为上帝创造了生命宗教认为上帝创造了生命n n古代人认为生命是自然发生的古代人认为生命是自然发生的n n达尔文的探索达尔文的探索n n奥巴林的生命起源假说奥巴林的生命起源假说n n米勒的实验米勒的实验生命起源于无机物生命起源于无机物1 1.宗宗教教认认为为上上帝帝创创造造了了人人2.2.古代人认为生命是自然发生的古代人认为生命是自然发生的我国古代有我国古代有“天地合气万物有生天地合气万物有生”的说法的说法古古代代欧欧洲洲有有“地地球球乃乃孕孕育育生生命命的的慈慈母母”的的说法说法3.3.达尔文的探索达尔文的探索

19、n n“适者生存适者生存适者生存适者生存”自然选择理论的精自然选择理论的精自然选择理论的精自然选择理论的精髓；达尔文髓；达尔文髓；达尔文髓；达尔文18591859年年年年写下写下写下写下物种起源物种起源物种起源物种起源4.4.奥奥巴巴林林的的生生命命 起源假说起源假说n n“团聚体假说团聚体假说”：无机物无机物 简单的有机物简单的有机物 复杂的有机物复杂的有机物 多分子体系多分子体系（团聚体）（团聚体）有新陈代谢功有新陈代谢功 能的蛋白质体能的蛋白质体5.5.米米勒勒的的实实验验生命起源于无机物生命起源于无机物三三、与与“生生命命的的本本质质”相关 的一些观点和理论的一些观点和理论n n生机论

20、生机论 将生物现象归结为一种非物质的将生物现象归结为一种非物质的“活力活力”n n机械论机械论 将生命现象简单地归结为物理和化将生命现象简单地归结为物理和化学的过程学的过程一架结构极其复杂的机器一架结构极其复杂的机器n n还原论还原论 生物的一切都可用分子和分子相互作生物的一切都可用分子和分子相互作用的规律来说明用的规律来说明n n整体论整体论 生物各组成部分规律加起来不等于整生物各组成部分规律加起来不等于整体的规律体的规律三三、与与“生生命命的的本本质质”相相关关 的一些观点和理论的一些观点和理论四、生命的本质特征四、生命的本质特征n n化学成分的同一性化学成分的同一性n n严整有序的结构严

21、整有序的结构n n新陈代谢新陈代谢n n应激性和运动应激性和运动n n内稳态内稳态n n生长发育生长发育n n繁殖与遗传繁殖与遗传n n适应适应1.1.化学成分的同一性化学成分的同一性生生生生物物物物体体体体是是是是由由由由蛋蛋蛋蛋白白白白质质质质、核核核核酸酸酸酸、脂脂脂脂类类类类、糖糖糖糖类类类类、维维维维生生生生素素素素等等等等多多多多种种种种有有有有机机机机分分分分子子子子以以以以及及及及C C、HH、OO、NN、P P、S S等等等等无机元素组成无机元素组成无机元素组成无机元素组成蛋白质：由蛋白质：由蛋白质：由蛋白质：由2020种氨基酸组成种氨基酸组成种氨基酸组成种氨基酸组成核酸：由

22、核酸：由核酸：由核酸：由8 8种核苷酸组成种核苷酸组成种核苷酸组成种核苷酸组成各各各各种种种种生生生生物物物物编编编编制制制制基基基基因因因因程程程程序序序序的的的的遗遗遗遗传传传传密密密密码码码码是是是是统统统统一一一一的的的的，各种生物都是以各种生物都是以各种生物都是以各种生物都是以ATP(ATP(三磷酸腺苷三磷酸腺苷三磷酸腺苷三磷酸腺苷)为贮能分子为贮能分子为贮能分子为贮能分子蛋白质由蛋白质由2020种氨基酸组成种氨基酸组成蛋白质：是由许多蛋白质：是由许多不同的不同的氨基酸氨基酸按一定的序列通过按一定的序列通过酰胺键（蛋白质化酰胺键（蛋白质化学中专称肽键）缩学中专称肽键）缩合而成的，具有

23、较合而成的，具有较稳定的构象并具有稳定的构象并具有一定生物功能的生一定生物功能的生物大分子。物大分子。2.2.严整有序的结构严整有序的结构生命的基本单位是细胞生命的基本单位是细胞细胞的结构细胞的结构整整个个生生物物界界是是一一个个多多层层次次的的有有序序结结构构：细胞细胞 组织组织 器官器官 系统系统 个体个体种群种群群落群落生态系统生态系统n n细胞是生物的基本组成单位（病毒除外细胞是生物的基本组成单位（病毒除外细胞是生物的基本组成单位（病毒除外细胞是生物的基本组成单位（病毒除外)细细 胞胞 的的 结结 构构植物细胞结构图植物细胞结构图3.3.新陈代谢新陈代谢生生生生物物物物体体体体不不不不

24、断断断断地地地地吸吸吸吸收收收收外外外外界界界界的的的的物物物物质质质质，在在在在生生生生物物物物体体体体内内内内发发发发生生生生一一一一系系系系列列列列变变变变化化化化，最最最最后后后后成成成成为为为为代代代代谢谢谢谢最最最最终终终终产产产产物物物物而而而而被排出体外被排出体外被排出体外被排出体外合合合合成成成成作作作作用用用用（anabolismanabolism）从从从从外外外外界界界界摄摄摄摄取取取取物物物物质质质质和和和和能能能能量量量量，将将将将它它它它们们们们转转转转化化化化为为为为生生生生命命命命本本本本身身身身的的的的物物物物质质质质和和和和贮贮贮贮存在化学键中的化学能存在化

25、学键中的化学能存在化学键中的化学能存在化学键中的化学能分分分分解解解解作作作作用用用用（catabolismcatabolism）分分分分解解解解生生生生命命命命物物物物质质质质，将能量释放出来，供生命活动之用将能量释放出来，供生命活动之用将能量释放出来，供生命活动之用将能量释放出来，供生命活动之用n n 新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能 物理运动物理运动物理运动物理运动化学运动化学运动化学运动化学运动生命运动生命运动生命运动生命运动 最高级运动形式最高级运动形式最高级运动形式最高级

26、运动形式 ATP ATP ATP ATP有机质有机质合成合成有机质有机质分解分解4.4.应激性和运动应激性和运动生生物物接接受受外外界界刺刺激激后后会会发发生生反反应应，生生物的运动受神经系统的控制物的运动受神经系统的控制5.5.内稳态内稳态生生物物体体在在没没有有强强烈烈的的外外界界因因素素的的影影响响下下，有有某某些些机机制制使使其其内内环环境境能能保保持持动动态稳定性态稳定性6.6.生长发育生长发育生生物物体体能能通通过过新新陈陈代代谢谢的的作作用用而而不不断断地地生生长长、发发育育，其其中中遗遗传传因因素素起起决决定定性作用，而外界环境也有很大影响性作用，而外界环境也有很大影响7.7.

27、繁殖与遗传繁殖与遗传生物体能不断地繁殖下一代，使生命得以延续生物体能不断地繁殖下一代，使生命得以延续生物体能不断地繁殖下一代，使生命得以延续生物体能不断地繁殖下一代，使生命得以延续生生生生物物物物的的的的遗遗遗遗传传传传是是是是由由由由基基基基因因因因决决决决定定定定的的的的，生生生生物物物物的的的的某某某某些些些些性性性性状状状状会会会会发发发发生变异；没有可遗传的变异，生物就不可能进化生变异；没有可遗传的变异，生物就不可能进化生变异；没有可遗传的变异，生物就不可能进化生变异；没有可遗传的变异，生物就不可能进化n n生生生生命命命命通通通通过过过过繁繁繁繁殖殖殖殖而而而而延延延延续续续续，D

28、NADNADNADNA是是是是生生生生物物物物遗传的基本物质遗传的基本物质遗传的基本物质遗传的基本物质遗传学家和模特儿遗传学家和模特儿遗传学家和模特儿遗传学家和模特儿 8.8.适适 应应适应的含义：适应的含义：适应的含义：适应的含义：（1 1）生物的结构都适应）生物的结构都适应）生物的结构都适应）生物的结构都适应 于一定的功能于一定的功能于一定的功能于一定的功能（2 2）生物的结构和功能）生物的结构和功能）生物的结构和功能）生物的结构和功能 适应于其在一定环适应于其在一定环适应于其在一定环适应于其在一定环 境条件下的生存和境条件下的生存和境条件下的生存和境条件下的生存和 延续延续延续延续适应是

29、生物界普遍存在适应是生物界普遍存在适应是生物界普遍存在适应是生物界普遍存在的现象的现象的现象的现象生命（生物体）的基本特征生命（生物体）的基本特征 细胞是生物的基本组成单位（病毒除外）细胞是生物的基本组成单位（病毒除外）细胞是生物的基本组成单位（病毒除外）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新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能 生命通过繁殖而延续，生命通过繁殖而延续，生命通过繁殖而延续，生命通过繁殖而延续，DNADNADNADNA是生物遗传的基本物质是生物遗传的基本物质是生物遗传的基本物

30、质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具有个体发育和系统进化的历史生物具有个体发育和系统进化的历史生物具有个体发育和系统进化的历史 生生生生物物物物对对对对外外外外界界界界可可可可产产产产生生生生应应应应激激激激反反反反应应应应和和和和自自自自我我我我调调调调节节节节，对对对对环环环环境境境境具具具具有适应性有适应性有适应性有适应性n n生命是具有以上共同特征的物质存在形式生命是具有以上共同特征的物质存在形式n n生命科学是研究生物体及其活动规律的科学，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广义的生命科学还包括生物技术生物技术、生物与环生物与环境境、

31、生物学与其他学科交叉的领域生物学与其他学科交叉的领域。n n自然科学的发展自然科学的发展1928-1942 Fleming 1928-1942 Fleming 1928-1942 Fleming 1928-1942 Fleming 发明青霉素发明青霉素发明青霉素发明青霉素1953195319531953年年年年 Watson Watson Watson Watson和和和和Crick DNACrick DNACrick DNACrick DNA双螺旋双螺旋双螺旋双螺旋1973197319731973年年年年 斯坦福大学斯坦福大学斯坦福大学斯坦福大学 Cohn Cohn Cohn Cohn 加州

32、大学加州大学加州大学加州大学 Boyer Boyer Boyer Boyer 基因工程基因工程基因工程基因工程 重组重组重组重组DNADNADNADNA技术之父技术之父技术之父技术之父1997199719971997年年年年2 2 2 2月月月月 苏格兰苏格兰苏格兰苏格兰 Wilmut Wilmut Wilmut Wilmut 绵羊绵羊绵羊绵羊“多莉多莉多莉多莉”的克隆的克隆的克隆的克隆 1999199919991999年年年年 高考作文题高考作文题高考作文题高考作文题 “假如记忆可以移植假如记忆可以移植假如记忆可以移植假如记忆可以移植”2000200020002000年年年年6 6 6 6月

33、月月月 人类基因组计划人类基因组计划人类基因组计划人类基因组计划2001200120012001年年年年 干细胞研究干细胞研究干细胞研究干细胞研究 2020年后年后?n 人类面临最重大的人类面临最重大的问题问题和和挑战挑战n n人口膨胀；人口膨胀；人口膨胀；人口膨胀；n n粮食短缺；粮食短缺；粮食短缺；粮食短缺；n n疾病危害；疾病危害；疾病危害；疾病危害；n n环境污染；环境污染；环境污染；环境污染；n n能源危机；能源危机；能源危机；能源危机；n n资源匮乏；资源匮乏；资源匮乏；资源匮乏；n n生态平衡破坏；生态平衡破坏；生态平衡破坏；生态平衡破坏；n n生物物种大量消亡。生物物种大量消亡

34、。生物物种大量消亡。生物物种大量消亡。l l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是是是全方位全方位全方位全方位的。的。的。的。20 20世

35、纪后叶分子生物学的突破性成就，使生命科世纪后叶分子生物学的突破性成就，使生命科世纪后叶分子生物学的突破性成就，使生命科世纪后叶分子生物学的突破性成就，使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化，现已聚集学在自然科学中的位置起了革命性的变化，现已聚集学在自然科学中的位置起了革命性的变化，现已聚集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，酝酿着更大的突破走向起更大的力量，酝酿着更大的突破走向起更大的力量，酝酿着更大的突破走向起更大的力量，酝酿着更大的突破走向2121世纪。生命世纪。生命世纪。生命世纪。生命科学的发展和进步也向数学、物理学、化学、信息、科学的发展和进步也向数学、物

36、理学、化学、信息、科学的发展和进步也向数学、物理学、化学、信息、科学的发展和进步也向数学、物理学、化学、信息、材料及许多工程科学提出了很多新问题、新思路和新材料及许多工程科学提出了很多新问题、新思路和新材料及许多工程科学提出了很多新问题、新思路和新材料及许多工程科学提出了很多新问题、新思路和新挑战，带动了其他学科的发展和提高，生命科学将成挑战，带动了其他学科的发展和提高，生命科学将成挑战，带动了其他学科的发展和提高，生命科学将成挑战，带动了其他学科的发展和提高，生命科学将成为为为为2121世纪的带头学科。世纪的带头学科。世纪的带头学科。世纪的带头学科。n 新世纪的大学生新世纪的大学生 不能没有

37、生物学知识不能没有生物学知识生物学家生物学家:大脑大脑/癌症癌症/光合作用光合作用生物技术专家生物技术专家:基因药物基因药物/作物新品种作物新品种理工科专业理工科专业:生物芯片生物芯片/火星生命火星生命/纳米材料纳米材料社会科学专家社会科学专家:社会伦理社会伦理 法律法律/生物技术和人生物技术和人 类社会的关系类社会的关系 人人:认识自己认识自己/认识生命认识生命微观与宏观领域微观与宏观领域 相互联系相互联系 既见树木既见树木 又见森林又见森林 生命科学的生命科学的发展需要您发展需要您的参与！的参与！愿你在学习基础愿你在学习基础生命科学知识的生命科学知识的同时，体验到探同时，体验到探索生命奥秘

38、的乐索生命奥秘的乐趣趣!研究生命过程的方法研究生命过程的方法n n一般研究方法一般研究方法n n研究步骤研究步骤一、一般研究方法一、一般研究方法n描述法、比较法、描述法、比较法、实验法、历史法实验法、历史法二、研究步骤二、研究步骤n n认识问题认识问题搜集资料搜集资料提出假提出假说说检验假说检验假说评价数据评价数据结果报道结果报道生物工程大观现代生物技术的含义现代生物技术的含义现代生物技术的目的现代生物技术的目的生物技术的发展历程生物技术的发展历程 现代生物技术的内容现代生物技术的内容现代生物技术的应用现代生物技术的应用 待决重大生物学课题待决重大生物学课题现代生物技术的含义生物工程也叫生物技

39、术，就是以生物工程也叫生物技术，就是以现代生命科现代生命科学学为基础，结合先进的为基础，结合先进的工程技术工程技术手段和其他手段和其他自然科学自然科学原理，按照预先的设计改造生物体，原理，按照预先的设计改造生物体，或利用或利用微生物微生物、动物动物体体、植物体植物体或其组成部或其组成部分（包括器官、组织、细胞等）分（包括器官、组织、细胞等）作为反应器作为反应器对对原料原料进行进行加工加工，为人类生产出所需要的产，为人类生产出所需要的产品或达到某种目的的技术。品或达到某种目的的技术。现代生物技术的目的1.1.对对生生物物体体进进行行改改造造，培培育育出出具具有有优优良良品品质质的动物、植物、微生

40、物新品系。的动物、植物、微生物新品系。2.2.利利用用微微生生物物、动动物物、植植物物为为反反应应器器对对原原料料进行加工，生产出人类所需要的产品。进行加工，生产出人类所需要的产品。3.3.进行疾病的防治、诊断和治疗。进行疾病的防治、诊断和治疗。4.4.环境污染的检测环境污染的检测生物技术发展历程生物技术发展历程 n n第一代生物工程技术第一代生物工程技术n n十九世纪至二十世纪三十年代十九世纪至二十世纪三十年代十九世纪至二十世纪三十年代十九世纪至二十世纪三十年代n n很很很很早早早早人人人人们们们们就就就就掌掌掌掌握握握握了了了了酿酿酿酿酒酒酒酒、制制制制造造造造酱酱酱酱油油油油、奶奶奶奶酪

41、酪酪酪、醋醋醋醋、面面面面包等发酵技术，其实这些都是生物工程产品。包等发酵技术，其实这些都是生物工程产品。包等发酵技术，其实这些都是生物工程产品。包等发酵技术，其实这些都是生物工程产品。n n直至十九世纪，微生物的发现证明了从粮食到酒精是由活的直至十九世纪，微生物的发现证明了从粮食到酒精是由活的直至十九世纪，微生物的发现证明了从粮食到酒精是由活的直至十九世纪，微生物的发现证明了从粮食到酒精是由活的酵母菌引起，其他发酵产物也是由不同的微生物作用而形成，酵母菌引起，其他发酵产物也是由不同的微生物作用而形成，酵母菌引起，其他发酵产物也是由不同的微生物作用而形成，酵母菌引起，其他发酵产物也是由不同的微

42、生物作用而形成，随后科学家又发现了发酵过程中的高效催化剂随后科学家又发现了发酵过程中的高效催化剂随后科学家又发现了发酵过程中的高效催化剂随后科学家又发现了发酵过程中的高效催化剂酶，从此酶，从此酶，从此酶，从此揭开了发酵的奥秘，大规模发酵生产得以开始。揭开了发酵的奥秘，大规模发酵生产得以开始。揭开了发酵的奥秘，大规模发酵生产得以开始。揭开了发酵的奥秘，大规模发酵生产得以开始。生物技术发展历程生物技术发展历程 n n第二代生物工程技术第二代生物工程技术n n二十世纪四十年代至六十年代二十世纪四十年代至六十年代二十世纪四十年代至六十年代二十世纪四十年代至六十年代n n以以以以获获获获取取取取微微微微

43、生生生生物物物物的的的的代代代代谢谢谢谢产产产产物物物物抗抗抗抗生生生生素素素素为为为为目目目目的的的的的的的的抗抗抗抗生生生生素工业为这一时期生物工程产业的支柱产业。素工业为这一时期生物工程产业的支柱产业。素工业为这一时期生物工程产业的支柱产业。素工业为这一时期生物工程产业的支柱产业。n n1928192819281928年年年年英英英英国国国国的的的的FlemingFlemingFlemingFleming爵爵爵爵士士士士在在在在对对对对细细细细菌菌菌菌的的的的研研研研究究究究中中中中发发发发现现现现一一一一种种种种青青青青色色色色酶酶酶酶菌菌菌菌能能能能杀杀杀杀死死死死长长长长在在在在培

44、培培培养养养养皿皿皿皿中中中中的的的的金金金金黄黄黄黄色色色色葡葡葡葡萄萄萄萄球球球球菌菌菌菌，随随随随后后后后他他他他又又又又发发发发现现现现这这这这种种种种青青青青霉霉霉霉菌菌菌菌的的的的培培培培养养养养汤汤汤汤也也也也能能能能杀杀杀杀死死死死葡葡葡葡萄萄萄萄球球球球菌菌菌菌，于于于于是是是是他他他他推推推推断断断断是是是是青青青青霉霉霉霉菌菌菌菌的的的的代代代代谢谢谢谢产产产产物物物物中中中中含含含含有有有有杀杀杀杀菌菌菌菌物物物物质质质质，他他他他称称称称之之之之为为为为青青青青霉霉霉霉素素素素。1943194319431943年年年年英英英英美美美美科科科科学学学学家家家家联联联联合

45、合合合开开开开发发发发出出出出大大大大规规规规模模模模从从从从青青青青霉霉霉霉中中中中提提提提取取取取青青青青霉霉霉霉素素素素的的的的工工工工艺艺艺艺，从从从从此此此此开始了大规模抗生素的生产，拯救了无数人的生命。开始了大规模抗生素的生产，拯救了无数人的生命。开始了大规模抗生素的生产，拯救了无数人的生命。开始了大规模抗生素的生产，拯救了无数人的生命。生物技术发展历程生物技术发展历程n n第三代生物工程技术第三代生物工程技术n n二十世纪七十年代起二十世纪七十年代起二十世纪七十年代起二十世纪七十年代起n n19531953年年年年提提提提出出出出遗遗遗遗传传传传物物物物质质质质DNADNA的的的

46、的双双双双螺螺螺螺旋旋旋旋结结结结构构构构模模模模型型型型和和和和19721972年年年年DNADNA重重重重组组组组技技技技术术术术诞诞诞诞生生生生，开开开开辟辟辟辟了了了了分分分分子子子子生生生生物物物物学学学学和和和和现现现现代代代代生生生生物物物物技术的新纪元技术的新纪元技术的新纪元技术的新纪元。n n基基基基因因因因的的的的发发发发现现现现使使使使科科科科学学学学家家家家们们们们不不不不再再再再满满满满足足足足于于于于利利利利用用用用现现现现有有有有的的的的生生生生物物物物来来来来为为为为人人人人类类类类服服服服务务务务，而而而而基基基基因因因因重重重重组组组组技技技技术术术术的的的

47、的问问问问世世世世使使使使通通通通过过过过改改改改造造造造生生生生物物物物基基基基因因因因创创创创造造造造有有有有新新新新的的的的遗遗遗遗传传传传特特特特性性性性的的的的生生生生物物物物成成成成为为为为可可可可能能能能，从从从从而而而而使使使使以以以以往往往往的的的的生生生生物物物物工工工工程程程程实实实实现现现现了了了了向向向向代代代代表表表表二十一世纪发展方向的二十一世纪发展方向的二十一世纪发展方向的二十一世纪发展方向的现代生物工程现代生物工程现代生物工程现代生物工程的的的的飞跃飞跃飞跃飞跃。生物工程研究的内容生物工程研究的内容主要由主要由5 5个分支组成：个分支组成：n n基因工程（基因

48、工程（）n n蛋白质工程蛋白质工程n n酶工程酶工程n n细胞工程细胞工程n n发酵工程发酵工程基因工程基因工程n n即重组即重组即重组即重组DNADNA技术，指技术，指技术，指技术，指对不同生物的遗传基因，根据人对不同生物的遗传基因，根据人对不同生物的遗传基因，根据人对不同生物的遗传基因，根据人们的意愿，进行基因的切割、拼接和重新组合，再转们的意愿，进行基因的切割、拼接和重新组合，再转们的意愿，进行基因的切割、拼接和重新组合，再转们的意愿，进行基因的切割、拼接和重新组合，再转入生物体内，产生出人们所期望的产物，或创造出具入生物体内，产生出人们所期望的产物，或创造出具入生物体内，产生出人们所期

49、望的产物，或创造出具入生物体内，产生出人们所期望的产物，或创造出具有新的遗传特征的生物类型。有新的遗传特征的生物类型。有新的遗传特征的生物类型。有新的遗传特征的生物类型。n n世界上第一批重组世界上第一批重组世界上第一批重组世界上第一批重组DNADNADNADNA分子诞生于分子诞生于分子诞生于分子诞生于1972197219721972年，次年几种不年，次年几种不年，次年几种不年，次年几种不同来源的同来源的同来源的同来源的DNADNADNADNA分子装入载体后被转入到大肠杆菌中表达，分子装入载体后被转入到大肠杆菌中表达，分子装入载体后被转入到大肠杆菌中表达，分子装入载体后被转入到大肠杆菌中表达，

50、标志着基因工程正式登上历史舞台。标志着基因工程正式登上历史舞台。标志着基因工程正式登上历史舞台。标志着基因工程正式登上历史舞台。蛋白质工程蛋白质工程 u也也称称“第第二二代代基基因因工工程程”。蛋蛋白白质质工工程程主主要要包包括括通通过过基基因因工工程程技技术术了了解解蛋蛋白白质质的的DNA编编码码序序列列、蛋蛋白白质质的的分分离离纯纯化化、蛋蛋白白质质的的序序列列分分析析和和结结构构功功能能预预测测、蛋蛋白白质质结结晶晶和和蛋蛋白白质质的的力力学学分分析析、蛋蛋白白质质的的DNA突突变变改改造过程等造过程等。u蛋蛋白白质质工工程程为为改改造造蛋蛋白白质质的的结结构构和和功功能能找找到到了了新