1.1走進(jìn)生命科學(xué)的世紀(jì)-高一上學(xué)期滬科版 必修1

1、2022/8/27第1節(jié)走進(jìn)生命科學(xué)的世紀(jì)生命科學(xué)多姿多彩的生物，使地球充滿無(wú)限生機(jī)。 第一章 走近生命科學(xué)21世紀(jì)將是以生命科學(xué)為主導(dǎo)性學(xué)科的世紀(jì)。第1節(jié) 走進(jìn)生命科學(xué)的世紀(jì)為什么21世紀(jì)被認(rèn)為是生命科學(xué)的世紀(jì)？20世紀(jì)80年代以后，生命科學(xué)已經(jīng)成為自然科學(xué)中最為活躍的領(lǐng)域之一。生命科學(xué)、信息科學(xué)在整個(gè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中逐漸成為龍頭。有人說(shuō)：21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì) 1美國(guó)著名的科學(xué)雜志評(píng)出19952000年各年度的十大科學(xué)成就，生物學(xué)科技成果連續(xù)六年均占一半以上！21999年美國(guó)科學(xué)院院士和外籍院士共2217名，與生物學(xué)密切相關(guān)的院士1112名，占總?cè)藬?shù)50.2%，其中1999年4月新增加的

2、63名院士中有37名與生物學(xué)相關(guān)，占新增院士總數(shù)的59%。3以美國(guó)為例，近年統(tǒng)計(jì)了48萬(wàn)博士學(xué)位獲得者中，從事生物學(xué)的占51%近年來(lái)，世界上越來(lái)越多的數(shù)、理、化等科學(xué)家被吸引到生物科學(xué)研究的領(lǐng)域中，在發(fā)達(dá)國(guó)家，優(yōu)秀青年科學(xué)家流向生物科學(xué)，在發(fā)達(dá)國(guó)家已成明顯趨勢(shì)，學(xué)習(xí)生物、農(nóng)學(xué)、醫(yī)學(xué)的青年增加很快。生命科學(xué)的概念生命科學(xué)發(fā)展的簡(jiǎn)史第一章 走近生命科學(xué)第一節(jié) 走進(jìn)生命科學(xué)的世紀(jì)重點(diǎn)生命科學(xué)是在人類的生產(chǎn)實(shí)踐中產(chǎn)生的公元前5000年種植水稻公元前3000年開始豬的飼養(yǎng)一、生命科學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史本草綱目顯微鏡誕生（細(xì)胞水平）生物分類法則細(xì)胞學(xué)說(shuō)物種起源描述性生物學(xué)實(shí)驗(yàn)性生物學(xué)豌豆雜交試驗(yàn)微觀宏觀克隆羊多利結(jié)

3、晶牛胰島素、酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸生態(tài)學(xué)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)提出（分子水平）干細(xì)胞人類基因組計(jì)劃齊民要術(shù)分子生物學(xué)展望生命科學(xué)新世紀(jì) 生命科學(xué)將面臨哪些重大的研究課題呢？二、展望生命科學(xué)新世紀(jì)1）后基因組學(xué)2）轉(zhuǎn)基因技術(shù)3）基因治療4）生物多樣性保護(hù)5）腦科學(xué)三、生命科學(xué)的概念齊民要術(shù)中的農(nóng)耕場(chǎng)景本草綱目中的 插圖細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)1665年，英國(guó)人羅伯特胡克用自己制造的顯微鏡觀察軟木片，發(fā)現(xiàn)有許多小孔，狀如蜂窩，他便稱之為細(xì)胞（細(xì)胞的英文名cell，原意是小房間）。 現(xiàn)在知道，胡克在軟木組織中看到的僅僅是死細(xì)胞的細(xì)胞壁。以后，許多學(xué)者在不同的生物體中都重復(fù)看到細(xì)胞。 生物分類法則 進(jìn)化論的奠基人達(dá)爾文物

4、種起源中的進(jìn)化論認(rèn)為人和猿擁有共同的祖先。為生命科學(xué)奠定辨證唯物主義基礎(chǔ)。 Gregor MendelThomas H. Morgan遺傳學(xué)家DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu) 1953年,沃森(美國(guó))和克里克(英國(guó))提出,將生命科學(xué)研究引入了分子水平的階段. 克隆羊多利的誕生，是人類采用高度分化的體細(xì)胞克隆動(dòng)物的重大突破多利于1996年7月5日出生，于1997年2月23日被介紹給公眾，它是羅斯林研究所與英國(guó)PPL醫(yī)療公司共同培育的。多利的基因母親是一頭普通白綿羊?？茖W(xué)家取這頭綿羊的乳腺細(xì)胞，將其細(xì)胞核移植到一個(gè)剔除了細(xì)胞核的蘇格蘭黑臉羊的卵子中，使之融合、分裂、發(fā)育成胚胎，然后移植到第三頭羊的體內(nèi)。它的誕生

5、被視為20世紀(jì)末最重要的科學(xué)成就之一，它引發(fā)了全世界科學(xué)家研究克隆技術(shù)的熱潮，也導(dǎo)致了大量技術(shù)和倫理方面的爭(zhēng)論。圖為克隆羊“多利”克隆羊“多莉”和它生下的小羊“多莉”于1996年7月5日出生，1997年2月23日被介紹給公眾，它是羅斯林研究所與英國(guó)PPL醫(yī)療公司共同培育的。2003年2月14日“多莉”因肺部感染而死亡?？寺∪穗x我們有多遠(yuǎn)？克隆綿羊“多莉”出生以后，一石激起千層浪，世界各國(guó)就動(dòng)物基因繁殖問(wèn)題展開了日益激烈的爭(zhēng)論。關(guān)于克隆綿羊的爭(zhēng)論似乎不僅在動(dòng)物本身，關(guān)鍵是一向敏感的人類想到了自己明天怎樣面對(duì)“克隆人”？干細(xì)胞是一種未充分分化，尚不成熟的細(xì)胞。分離后在體外培養(yǎng)，對(duì)組織或器官移植具有

6、重大貢獻(xiàn)。人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃被認(rèn)為是人類最偉大的認(rèn)識(shí)自身的科學(xué)探索之一，它與曼哈頓原子彈計(jì)劃和阿波羅登月計(jì)劃，被譽(yù)為人類科學(xué)史上的三項(xiàng)重大工程。人類的23對(duì)染色體什么是基因組(Genome)?基因組就是一個(gè)物種中所有基因的整體組成。人類基因組有兩層意義：遺傳信息和遺傳物質(zhì)。要揭開生命的奧秘，就需要從整體水平研究基因的存在、基因的結(jié)構(gòu)與功能、基因之間的相互關(guān)系。 人類的生、老、病、死是由什么在暗中主宰；人類的活動(dòng)和行為是由什么在暗中控制；人類的健康和疾病是由什么在暗中支配？20世紀(jì)90年代在國(guó)際上啟動(dòng)的“人類基因組計(jì)劃” （HGP-Human Genome Project) 主要目標(biāo)是

7、測(cè)定組成人類DNA的30億堿基對(duì)的序列，識(shí)別人類基因及其在染色體上的位置。對(duì)于人類疾病的基因診斷、基因治療、基因預(yù)防、新藥開發(fā)、動(dòng)植物品種改良、環(huán)境保護(hù)，乃至相關(guān)的社會(huì)科學(xué)（包括倫理、法律、社會(huì)學(xué)方面）和經(jīng)濟(jì)學(xué)等領(lǐng)域均會(huì)發(fā)生重大而深遠(yuǎn)的影響。1999年9月1日，在倫敦召開的第五次人類基因組測(cè)序戰(zhàn)略會(huì)議上，中國(guó)成為參與國(guó)際人類基因組計(jì)劃的第六個(gè)國(guó)家。（美國(guó)、英國(guó)、日本、德國(guó)、法國(guó)）據(jù)新華社北京4月17日電 僅用了半年時(shí)間，我國(guó)科學(xué)家就基本完成了所承擔(dān)的人類基因組1測(cè)序任務(wù)，破譯了人類3號(hào)染色體上的3000萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)，這標(biāo)志著我國(guó)為國(guó)際人類基因組研究做出了自己的貢獻(xiàn)。從某一生命活動(dòng)改變進(jìn)行研究，逆

8、向的得知其基因的改變狀況，找出相應(yīng)關(guān)系，從而進(jìn)行干預(yù)或治療后基因組學(xué)基因蛋白質(zhì)生理活動(dòng)控制控制癌基因癌細(xì)胞癌癥后基因組學(xué) 后基因組學(xué) 這個(gè)計(jì)劃里包含了許多內(nèi)容，比如功能基因組學(xué)，結(jié)構(gòu)基因組學(xué)，蛋白質(zhì)組學(xué)，還有人提出了“藥物基因組學(xué)”，“環(huán)境基因組學(xué)”，“癌腫基因組解剖學(xué)計(jì)劃”等等，希望通過(guò)這些深入的研究能把人類遺傳密碼破譯以及對(duì)導(dǎo)致乳腺癌、糖尿病、肥胖癥、哮喘等遺傳特征的基因加以具體研究，并提出具體的解決辦法，并將整個(gè)揭示生命的所有遺傳信息轉(zhuǎn)移到在分子整體水平對(duì)功能的研究上來(lái)。 轉(zhuǎn)基因羊 農(nóng)業(yè)大學(xué)培育的可在乳腺中產(chǎn)生藥用或其他有用蛋白的轉(zhuǎn)基因羊 三只名為連連、田田、云云的轉(zhuǎn)基因羊2001年1月

9、12日，北京市順義區(qū)三高科技農(nóng)業(yè)試驗(yàn)示范區(qū)的北京興綠原生物科技中心三只大名鼎鼎的轉(zhuǎn)基因小羊。它們是我國(guó)首例轉(zhuǎn)基因山羊，3只轉(zhuǎn)有人抗胰蛋白酶基因的轉(zhuǎn)基因山羊。轉(zhuǎn)基因番茄 耐儲(chǔ)存正常番茄不耐儲(chǔ)存水稻專家袁隆平（左）正在察看兩系法培育的雜交水稻（圖）所謂轉(zhuǎn)基因食品，就是利用生物技術(shù)，將某些生物的基因轉(zhuǎn)移到其他物種中去，改造生物的遺傳物質(zhì)，使其在性狀、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、消費(fèi)品質(zhì)等方面向人類所需要的目標(biāo)轉(zhuǎn)變，以轉(zhuǎn)基因生物為直接食品或?yàn)樵霞庸どa(chǎn)的食品就是轉(zhuǎn)基因食品。 美國(guó)是轉(zhuǎn)基因食品最多的國(guó)家，60以上的加工食品含有轉(zhuǎn)基因成分，90以上的大豆、50以上的玉米、小麥?zhǔn)寝D(zhuǎn)基因的。在我國(guó)，轉(zhuǎn)基因食品還比較罕見，到目

10、前為止，經(jīng)農(nóng)業(yè)部生物工程安全委員會(huì)準(zhǔn)許商業(yè)化的轉(zhuǎn)基因作物僅有6個(gè)，其中有3個(gè)涉及食品，即兩種西紅柿、一種甜椒。但是，隨著我國(guó)加入WTO的推進(jìn)和全球一體化的到來(lái)，食用轉(zhuǎn)基因食品將成為不可回避的事實(shí)。 轉(zhuǎn)基因技術(shù)基因工程改良的作物在提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)，增強(qiáng)抗逆性等方面顯示出更大的優(yōu)點(diǎn)。能預(yù)防脫發(fā)的轉(zhuǎn)基因大豆 這種大豆之所以具有神奇性能，是因?yàn)榛驅(qū)W家給它植入了一種具有抗高血壓效果的成分，該成分利用蛋白氨基酸組分制取?？茖W(xué)家指出，這種成分能促進(jìn)頭發(fā)生長(zhǎng)，擴(kuò)張血管和促使血液循環(huán)正常。 據(jù)俄通社塔斯社報(bào)道，上述大豆效果在鼠實(shí)驗(yàn)中已被證實(shí) 。轉(zhuǎn)基因技術(shù) 轉(zhuǎn)基因技術(shù)是指將某些生物的基因轉(zhuǎn)移到其它物種中，改造

11、生物的遺傳物質(zhì)，使被改造的生物在性狀、營(yíng)養(yǎng)和消費(fèi)品質(zhì)等方面向人類需要的目標(biāo)轉(zhuǎn)變。 中國(guó)首例轉(zhuǎn)基因試管牛 上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所培育出攜帶有人體白蛋白基因的中國(guó)首例轉(zhuǎn)基因試管牛。這頭名為“滔滔”的雄性牛是1999年 2月19日誕生的，出生時(shí)體重38公斤，現(xiàn)生長(zhǎng)良好。新華社發(fā) 基因治療基因治療是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，達(dá)到治療疾病的目的。 取患者骨髓分離干細(xì)胞病毒正?；虿⑷胝；虻母杉?xì)胞注入患者體內(nèi)生物多樣性保護(hù)環(huán)境污染吉林長(zhǎng)白山自然保護(hù)區(qū)保護(hù)完整的森林生態(tài)系統(tǒng)。珍稀植物有人參、紅松等。珍稀動(dòng)物有梅花鹿、東北虎等。青海湖鳥島自然保護(hù)區(qū)保護(hù)斑頭雁、棕頭鷗等鳥類及它們的生存環(huán)境。生物多

12、樣性提供了人類生存不可缺少的生物資源，保持土壤肥力，保證水質(zhì)，調(diào)節(jié)氣候，是保護(hù)地球生態(tài)系統(tǒng)的重點(diǎn)。人體未解之謎 腦科學(xué)： 最難攻克的“科 學(xué)堡壘” 腦科學(xué) 為了探索人體奧秘，攻克各種疾病，開發(fā)人工智能技術(shù)，美、歐、日等國(guó)家紛紛于90年代制定了腦科學(xué)研究的長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃，并宣布21世紀(jì)是腦科學(xué)時(shí)代。雖然只有公斤、但卻由億個(gè)神經(jīng)細(xì)胞組成的大腦是人體中最復(fù)雜的部分，也是宇宙中已知的最為復(fù)雜的組織結(jié)構(gòu)。大腦是人體的神經(jīng)中樞，人體的一切生理活動(dòng)，如臟器的活動(dòng)、肢體的運(yùn)動(dòng)、感覺(jué)的產(chǎn)生、肌體的協(xié)調(diào)以及說(shuō)話、識(shí)字、思維等，都是由大腦支配和指揮的。大腦的復(fù)雜性，還在于神經(jīng)細(xì)胞在形狀和功能上的多樣性，以及神經(jīng)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和

13、分子組成上的千差萬(wàn)別。 人腦科學(xué)是現(xiàn)代人體科學(xué)中未知因素最多的領(lǐng)域。為了探索人體奧秘，攻克各種疾病，開發(fā)人工智能技術(shù)，美、歐、日等國(guó)家紛紛于90年代制定了腦科學(xué)研究的長(zhǎng)遠(yuǎn)計(jì)劃，并宣布21世紀(jì)是“腦科學(xué)時(shí)代”。目前已經(jīng)在世界各國(guó)形成了生物腦、意識(shí)腦、非常腦和人工腦的一些研究熱點(diǎn)。 生命科學(xué)是以生命為研究對(duì)象的科學(xué)和技術(shù)的總稱，它是研究生命活動(dòng)（life action)及其規(guī)律的科學(xué)，并涉及到醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、健康、環(huán)境等領(lǐng)域。生命科學(xué)的概念：生命科學(xué)是自然科學(xué)中的一門基礎(chǔ)學(xué)科。在20世紀(jì)末取得了迅猛地發(fā)展，為農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、工業(yè)和國(guó)防等事業(yè)做出了重要的貢獻(xiàn)，21世紀(jì)的前景更加輝煌。學(xué)好生命科學(xué)，對(duì)于我們?cè)谝院蟮纳鐣?huì)、生活有著非常重要的意義。 科學(xué)家預(yù)測(cè)：21世紀(jì)將會(huì)成為生命科學(xué)取得重大突破的世紀(jì)，生命科學(xué)將會(huì)以驚人的速度發(fā)展，對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人類生活方式及思維方式產(chǎn)生深刻的影響。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生物學(xué)階段：我國(guó)古代：詩(shī)經(jīng)、齊民要術(shù)、本草綱目國(guó)外：17世紀(jì)顯微鏡的發(fā)明18世紀(jì)林耐的“生物分類法