現(xiàn)代科技概論生命科學(xué) 2

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論：生命篇AnIntroductiontoModernScienceandTechnology：LifeScience現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論：生命篇AnIntroductiontoModernScienceandTechnology：LifeScience走進(jìn)生命科學(xué)

生命是宇宙中最絢麗的花朵，生命運(yùn)動(dòng)是宇宙中最神妙的音樂，今天的人類比以往任何時(shí)候都對(duì)生命滿懷向往，飽含探索的渴望與熱情?？茖W(xué)技術(shù)的整體開展為人類探索生命提供了前所未有的強(qiáng)有力的手段，使人類深入了解生命世界，揭示生命科學(xué)的真諦成為可能。紅色的健康人體細(xì)胞藍(lán)色的H5N1禽流感病毒照片顯示H5N1正在攻擊健康的細(xì)胞人之初：被精子包圍的卵子Spermcellsswimmingtotheovum8個(gè)星期之后，受精卵發(fā)育成初具雛形的胎兒After8weeks,afertilizedeggdevelopsintoanembryo40周后，一個(gè)嬰兒來到世界上After40weeks,ababyisborn.新生命的誕生使人們歡欣鼓舞borntomakeyouhappy

人口問題卻又是人類社會(huì)面臨的極大挑戰(zhàn)。theproblemofhumanpopulation上個(gè)世紀(jì)最后10年,印度人口數(shù)量?jī)粼?.8億,于2000年5月正式跨越10億大關(guān),成為世界上人口增長(zhǎng)最快的地區(qū)之一糧食

food袁隆平培育出“超級(jí)水稻〞畝產(chǎn)達(dá)1000公斤健康

health

癌癥、艾滋病……

資源

resources礦物能源〔石油、煤〕必將枯竭，生物能源已在開發(fā)之中。生物燃料

Biofuel藻類燃料

Algaefuel環(huán)境

environment

工業(yè)化前英國鄉(xiāng)村有很多白色蛾子停在布滿淡色苔蘚的樹皮上，不易被鳥發(fā)現(xiàn)；工業(yè)化后，黑色蛾子逐漸取而代之，因?yàn)楹跓熚廴玖谁h(huán)境，黑色蛾子更易藏身。

工人正在向被石油污染的海灘噴灑營養(yǎng)液，促使吃石油的細(xì)菌長(zhǎng)起來。面對(duì)工業(yè)開展所帶來的愈益嚴(yán)重的社會(huì)問題人口糧食環(huán)境資源健康……人們意識(shí)到要從生命科學(xué)中去尋求出路。21世紀(jì)是生命科學(xué)的世紀(jì)遺傳學(xué)自然選擇的遺傳學(xué)基礎(chǔ)

thegeneticfoundationofnaturalselection進(jìn)化論孟德爾遺傳規(guī)律

Mendelianinheritance.“混合遺傳〞〔blendinginheritance〕：遺傳是“黑+白=灰〞性狀有顯隱之分，“顯性〞〔dominant〕和“隱性〞〔recessive〕性狀別離：在隨幾子代親本的相對(duì)性狀〔顯性和隱性〕又都表現(xiàn)出來，常常表現(xiàn)出一定的別離比。別離律：決定同一性狀的成對(duì)遺傳因子彼此別離，獨(dú)立地遺傳給后代，這區(qū)別于以前流行的混合學(xué)說，遺傳因子沒有消失自由組合律：確定不同遺傳性狀的遺傳因子間可以自由組合。孟德爾遺傳規(guī)律

Mendelianinheritance.摩爾根的果蠅

Morganandhisexperimentsonfruitfly摩爾根的果蠅

Morganandhisexperimentsonfruitfly連鎖伴性遺傳Sexlinkage伴性遺傳Sexlinkage50%伴性遺傳Sexlinkagesons50%daughters50%carriers摩爾根的果蠅

Morganandhisexperimentsonfruitfly互換Chromosomalcrossover摩爾根的果蠅

Morganandhisexperimentsonfruitfly摩爾根，1926，?基因論?，基因理論觸須長(zhǎng)/短身體灰/黑眼睛紅/紫翅長(zhǎng)/短摩爾根的果蠅

Morganandhisexperimentsonfruitfly1.基因是物質(zhì)遺傳單位；摩爾根，1926，?基因論?，基因理論2.基因坐落在染色體上，總是與一定的連鎖群相聯(lián)系；3.基因能夠重新產(chǎn)生，如在細(xì)胞分裂時(shí)；4.每個(gè)基因所具有的功能并不唯一；5.在同源染色體上，等位基因具有相互吸引的作用。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)

DNAdoublehelix1944年，艾弗里和麥克勞德發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞中遺傳信息的載體是DNA；1926年，萊文(P.Levene)發(fā)現(xiàn)RNA和DNA；1953年，克里克和沃森提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型；DNA的結(jié)構(gòu)LinusPaulingWatson&CrickDNA雙螺旋結(jié)構(gòu)

DNAdoublehelix1944年，艾弗里和麥克勞德發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞中遺傳信息的載體是DNA；1926年，萊文(P.Levene)發(fā)現(xiàn)RNA和DNA；1953年，克里克和沃森提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型；分子生物學(xué)：生物大分子〔蛋白質(zhì)、核酸、多糖、脂肪以及結(jié)合物，它們?cè)诜肿铀缴媳磉_(dá)著各種重要的生命功能，如遺傳、新陳代謝、細(xì)胞增殖和分化、免疫等〕的結(jié)構(gòu)及其與功能之間的關(guān)系。自然選擇的遺傳學(xué)基礎(chǔ)

thegeneticfoundationofnaturalselection1937年，杜布贊斯基，?遺傳學(xué)與物種起源?，綜合了達(dá)爾文和孟德爾的思想?，F(xiàn)代綜合進(jìn)化論：

進(jìn)化是突變、基因重組、選擇與隔離等因素相互作用的結(jié)果。突變本身不能導(dǎo)致進(jìn)化，只是為進(jìn)化提供了選擇的新材料。進(jìn)化具有漸進(jìn)性，是群表達(dá)象，其中自然選擇起重要作用。在自然選擇過程中，生物之間的關(guān)系不但有生存競(jìng)爭(zhēng)，還有捕食、寄生、共生、合作等多種方式。進(jìn)化論的新方向

newdirectionsinevolutionarytheory分子進(jìn)化：1968年，木村資生，中性突變（漂變）說

在分子水平上，大多數(shù)進(jìn)化演化和物種內(nèi)的大多數(shù)變異，不是由自然選擇引起的，而是通過那些對(duì)選擇呈中性或近中性的突變等位基因的遺傳漂變引起的。90%的突變有害，有益的突變微乎其微，中性者10%跳變式的進(jìn)化：自然界除了存在達(dá)爾文式的漸變性進(jìn)化外，還存在跳變式的進(jìn)化。當(dāng)生物種群遭遇環(huán)境發(fā)生突然重大變化或稱之為災(zāi)變時(shí)，它們要么走向滅絕，要么遷移。地質(zhì)災(zāi)變和物種滅絕對(duì)地球上生物的進(jìn)化歷程也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。血友病是凝血因子基因的突變；地中海貧血是珠蛋白的基因突變；腫瘤是體細(xì)胞基因突變的結(jié)果。正常紅細(xì)胞

鐮刀型紅細(xì)胞β-珠蛋白第六密碼子GAG突變GTG，其編碼的氨基酸由谷氨突變?yōu)槔i氨酸從而導(dǎo)致鐮刀型細(xì)胞貧血癥。1925年，猴子審判案〔ScopesMonkeyTrial〕進(jìn)化論與創(chuàng)世說

evolutionandcreationisminthepublicschools當(dāng)時(shí)報(bào)紙上刊登的挖苦達(dá)爾文的漫畫1987年，美國聯(lián)邦最高法院做出裁決：神創(chuàng)論是宗教信仰，不應(yīng)出現(xiàn)在教授科學(xué)的公立學(xué)校進(jìn)化論與創(chuàng)世說

evolutionandcreationisminthepublicschools進(jìn)化論與創(chuàng)世說

evolutionandcreationisminthepublicschools智能設(shè)計(jì)論intelligentdesign動(dòng)植物構(gòu)造非常復(fù)雜，生命只可能是高智慧設(shè)計(jì)者的產(chǎn)物，而不是自然進(jìn)化結(jié)果。生活在馬達(dá)加斯加哈諾馬法納國家公園的惡魔葉尾壁虎優(yōu)生學(xué)運(yùn)動(dòng)

theeugenicsmovement優(yōu)生學(xué)(eugenics)，改進(jìn)人的遺傳素質(zhì)，產(chǎn)生優(yōu)秀后代。20世紀(jì)，美國在人類歷史上首先發(fā)起了一場(chǎng)宣揚(yáng)優(yōu)生學(xué)的運(yùn)動(dòng)。受該運(yùn)動(dòng)影響，美國30多個(gè)州先后給“非優(yōu)生群體〞實(shí)施強(qiáng)制性絕育手術(shù)，“被害人〞達(dá)6.5萬人，其中還有許多人是在毫不知情的情況下被秘密絕育。這里面包括不少家境貧窮的人。生物技術(shù)的興起

theriseofbiotechnology生物技術(shù)：應(yīng)用現(xiàn)代生物科學(xué)及某些工程原理，利用生命有機(jī)體及其組成來開展新產(chǎn)品或新工藝的技術(shù)體系。生物技術(shù)：酶工程發(fā)酵工程細(xì)胞工程基因工程細(xì)胞是機(jī)體組成的根本單位細(xì)胞細(xì)胞群組織機(jī)體細(xì)胞工程

cellengineering應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)的方法，通過某種工程學(xué)手段，在細(xì)胞水平或細(xì)胞器水平上，按照人們的意愿來改變細(xì)胞內(nèi)的遺傳物質(zhì)，從而獲得新型生物或特種細(xì)胞產(chǎn)品、或產(chǎn)物的一門綜合性科學(xué)技術(shù)。試管植物、試管動(dòng)物、轉(zhuǎn)基因生物反響器高等植物細(xì)胞具有全能性。從高等植物的幼胚、根、莖、葉、花和果實(shí)等不同器官的組織中別離的單個(gè)細(xì)胞，經(jīng)過特殊培養(yǎng)形成愈傷組織，并可進(jìn)一步誘導(dǎo)生成完整的植株。細(xì)胞工程

cellengineering細(xì)胞融合細(xì)胞重組雜交瘤技術(shù)細(xì)胞融合是將不同種類的兩種細(xì)胞經(jīng)過特殊處理后放在一起，在某些促融因子作用下發(fā)生融合，形成雜種細(xì)胞。細(xì)胞重組是把不同種類的細(xì)胞的部件重新組合裝配，包括核的移植、葉綠體移植、核糖體重建及線粒體裝配等。細(xì)胞工程

cellengineering雜交瘤技術(shù)是通過細(xì)胞融合產(chǎn)生特異雜交瘤細(xì)胞，產(chǎn)生單克隆抗體?？寺〖夹g(shù)

cloningtechnology利用生物技術(shù)由無性生殖產(chǎn)生與原個(gè)體有完全相同基因組之后代的過程克隆人

cloninghumanbeing生殖性克隆克隆的目的是為了繁育和親代具有相同基因組成的動(dòng)物后代個(gè)體。目前生殖性克隆技術(shù)的不完善。將乳腺細(xì)胞的細(xì)胞核植入已去核綿羊卵就重復(fù)了277次;在體外培養(yǎng)這珍貴的易核卵時(shí)，僅有約十分之一(29個(gè))具有活力，能生長(zhǎng)至胚胎發(fā)育的桑椹期或囊胚期。把這29個(gè)早期綿羊胚分別植入13只代孕母羊子宮中,最終僅產(chǎn)下一羔──“多莉〞。全世界不同克隆動(dòng)物存活的百分比和總數(shù)

物種存活后代％克隆動(dòng)物估計(jì)總數(shù)牛15-20＜3000羊5-8＜400山羊3＜400豬＜1＜250貓＜11小鼠＜2＞250兔＜16騾子＜11馬＜11大鼠＜12克隆出來的動(dòng)物胚胎存活率低，克隆出來的幼仔會(huì)有嚴(yán)重的缺陷和異常倫理學(xué)難題1、人的生殖性克隆是無性生殖。2、對(duì)現(xiàn)有社會(huì)關(guān)系、家庭結(jié)構(gòu)造成巨大沖擊。3、大量基因結(jié)構(gòu)完全相同的克隆人，可能誘發(fā)新型疾病。

術(shù)后8周角膜恢復(fù)透明

術(shù)前從兔子的眼角膜中別離出角膜緣干細(xì)胞和角膜基質(zhì)細(xì)胞，經(jīng)過體外培養(yǎng)、擴(kuò)增，并與可降解生物材料復(fù)合，構(gòu)建出有“活性〞的眼角膜組織，然后移植修復(fù)兔角膜缺損，形成了結(jié)構(gòu)完整的透明角膜組織。將不同生物的遺傳物質(zhì)DNA，按照人們的意愿，在體外或體內(nèi)進(jìn)行人工剪切和拼接，然后通過一定的載體，再轉(zhuǎn)入到所操作的生物體中，使其在所操作的生物體細(xì)胞中得到表達(dá)，從而產(chǎn)生出人們所需要的產(chǎn)品，或創(chuàng)造出人們所需要的新的生物類型的技術(shù)?；蚱唇蛹夹g(shù)，DNA重組技術(shù)基因工程

geneengineering重組DNA操作的步驟

RecombinantDNAtechnology第一步：獲得需要的目的基因〔外源基因〕第二步：在限制性內(nèi)切酶和連接酶作用下與克隆載體相連接，形成新的重組DNA分子。第三步：用重組DNA分子轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞，使之進(jìn)入受體細(xì)胞并能夠在受體細(xì)胞中復(fù)制和遺傳。第四步：對(duì)轉(zhuǎn)化子〔獲得外源基因的受體細(xì)胞〕進(jìn)行篩選和鑒定。第五步：對(duì)獲得外源基因的細(xì)胞或生物體通過發(fā)酵、細(xì)胞培養(yǎng)、養(yǎng)殖或栽培等，最終獲得所需要的遺傳性狀或表達(dá)出所需要的產(chǎn)物。重組DNA操作通常包括的步驟

第一步：獲得需要的目的基因〔外源基因〕第二步：在限制性內(nèi)切酶和連接酶作用下與克隆載體相連接，形成新的重組DNA分子。第三步：用重組DNA分子轉(zhuǎn)化受體細(xì)胞，使之進(jìn)入受體細(xì)胞并能夠在受體細(xì)胞中復(fù)制和遺傳。第四步：對(duì)轉(zhuǎn)化子〔獲得外源基因的受體細(xì)胞〕進(jìn)行篩選和鑒定。第五步：對(duì)獲得外源基因的細(xì)胞或生物體通過發(fā)酵、細(xì)胞培養(yǎng)、養(yǎng)殖或栽培等，最終獲得所需要的遺傳性狀或表達(dá)出所需要的產(chǎn)物。由于這種分子水平的操作不受物種生存隔離的限制，能按人類的需要對(duì)有利經(jīng)濟(jì)的性狀的基因進(jìn)行組合，因此具有潛在的巨大生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。自1973年人類在實(shí)驗(yàn)室的試管里成功地進(jìn)行了第一例細(xì)菌不同DNA的重組以來，基因工程便一直受到人們的高度關(guān)注，技術(shù)在不斷的完善，也日益顯示出了其不同尋常的應(yīng)用價(jià)值。基因工程

geneengineering轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物基因工程

geneengineering

種植業(yè)中的應(yīng)用抗化學(xué)除草劑基因轉(zhuǎn)基因西紅柿固氮酶基因人類DNA……

環(huán)境保護(hù)等等基因工程

geneengineering

轉(zhuǎn)基因植物抗蟲棉普通棉人生長(zhǎng)激素、表皮生長(zhǎng)因子、腫瘤壞死因子、a-干擾素、纖維素酶、抗血友病因子、紅細(xì)胞生成素、尿酶原、白細(xì)胞介素-2、集落刺激因子、乙肝疫苗等等例：從轉(zhuǎn)基因羊的羊奶中提取出治療心臟病的藥物tPA日本公司通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育出的藍(lán)玫瑰

轉(zhuǎn)基因斑馬魚科研人員把來自水母的綠熒光蛋白基因和?？募t熒光蛋白基因，注射入斑馬魚的早期胚胎。根據(jù)注射的不同基因，斑馬魚會(huì)在特別的光照下發(fā)出不同的光輝，叫人看了賞心悅目。

人類基因組方案

thehumangenomeproject,HGP人類基因組方案(humangenomeproject,HGP)是由美國科學(xué)家提出，于1990年正式啟動(dòng)。。美國、英國、法蘭西共和國、德意志聯(lián)邦共和國、日本和我國科學(xué)家共同參與了這一價(jià)值達(dá)30億美元的人類基因組方案。按照這個(gè)方案的設(shè)想，在2005年，要把人體內(nèi)約10萬個(gè)基因的密碼全部解開，同時(shí)繪制出人類基因的譜圖。即揭開組成人體10萬個(gè)基因的30億個(gè)堿基對(duì)的秘密。有助于認(rèn)識(shí)自身、掌握生老病死規(guī)律、疾病的診斷和治療、了解生命的起源。人類基因組方案1%測(cè)序中國實(shí)驗(yàn)室圖為科研人員正在基因測(cè)序工作人類基因組研究成果說明基因數(shù)量少得驚人人類基因組中存在“熱點(diǎn)〞和大片“荒漠〞三分之一為“垃圾〞DNA種族歧視毫無根據(jù)男性基因突變比例更高人類基因組方案

thehumangenomeproject,HGPHGP對(duì)人類疾病基因研究的奉獻(xiàn)HGP帶來的負(fù)面作用HGP對(duì)醫(yī)學(xué)的奉獻(xiàn)HGP對(duì)生物技術(shù)的奉獻(xiàn)HGP對(duì)制藥工業(yè)的奉獻(xiàn)HGP對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要影響HGP對(duì)生物進(jìn)化研究的影響生物芯片技術(shù)

Bio-chipTechnique生物芯片又稱DNA芯片或基因芯片，它們是DNA雜交探針技術(shù)與半導(dǎo)體工業(yè)技術(shù)相結(jié)合的結(jié)晶。該技術(shù)系指將大量探針分子固定于支持物上后與帶熒光標(biāo)記的DNA樣品分子進(jìn)行雜交，通過檢測(cè)每個(gè)探針分子的雜交信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)而獲取樣品分子的數(shù)量和序列信息。1996年底，美國Affymetrix公司結(jié)合照相平板印刷、計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、寡核苷酸合成、熒光標(biāo)記、核酸探針分子雜交和激光共聚掃描等高新技術(shù)，研制創(chuàng)造了世界第一塊DNA芯片。生物芯片技術(shù)

Bio-chipTechnique一個(gè)指甲大的地方就能建個(gè)實(shí)驗(yàn)室，診斷肝炎，醫(yī)生可以一次同時(shí)測(cè)出多種病原微生物，在極短的時(shí)間內(nèi)知道病人被哪種微生物感染，迅速醫(yī)治；想知道胎兒是否患有遺傳病，只要取少量羊水或幾滴父母血液，同時(shí)鑒別的遺傳病達(dá)數(shù)十種甚至數(shù)千種！這個(gè)縮微實(shí)驗(yàn)室名叫“生物芯片〞。生物芯片技術(shù)

Bio-chipTechnique陳竺教授說，生物芯片最終將走入千家萬戶。

生物芯片大規(guī)模、高通量檢測(cè)，使個(gè)人擁有自己的基因卡成為可能，這對(duì)預(yù)防醫(yī)學(xué)極為重要。也許不久的將來，上醫(yī)院看病，不僅要帶病歷卡，還要帶芯片病歷卡。盈盈方寸間，將記錄你的個(gè)人遺傳信息，對(duì)什么藥物最敏感，醫(yī)生將據(jù)此為每個(gè)人設(shè)計(jì)預(yù)防方案，通過生活方式的改變，躲開許多致命的遺傳疾病的侵襲。生物芯片技術(shù)

Bio-chipTechnique最近兩年內(nèi)，基因?qū)W專家有望按照對(duì)藥物的不同反響，將人分成假設(shè)干類型，屆時(shí)便能夠準(zhǔn)確地判定出誰適合服用哪種藥。這就如同發(fā)給每人一張“基因身份證〞?；蛏矸葑C中包含著比人的指紋更為復(fù)雜、更有價(jià)值的東西。所有愿意獲取這一身份證的人都會(huì)得到如下的信息：適合于什么藥物，不適合于什么藥物；自身容易感染何種疾病，而罹患某些疾病的時(shí)機(jī)那么微乎其微。嬰兒在呱呱墜地時(shí)候便可以得到自己的“基因身份證〞。美國已有人植入人體基因芯片〔“隨身攜帶〞—的身份證〕生物技術(shù)面臨的嚴(yán)肅問題

Takingthenegativeeffectsofbiotechnologyseriously轉(zhuǎn)基因技術(shù)的平安性問題基因一旦被改動(dòng)，一方面可能引起生物體內(nèi)一系列未知的結(jié)構(gòu)與功能的變化；另一方面，轉(zhuǎn)基因操作對(duì)生物體的影響會(huì)通過遺傳傳遞。外源基因引入后，是否會(huì)影響其他重要的調(diào)節(jié)基因，甚至?xí)せ钤┗?？轉(zhuǎn)基因技術(shù)的廣泛應(yīng)用是否會(huì)導(dǎo)致難以消滅的新病原物出現(xiàn)？是否會(huì)造成生態(tài)學(xué)災(zāi)難？人類生存環(huán)境異化的后果是什么？人類攝食大量轉(zhuǎn)基因食品是否會(huì)影響人類及其后代的健康？生物技術(shù)面臨的嚴(yán)肅問題

Takingthenegativeeffectsofbiotechnologyseriously轉(zhuǎn)基因技術(shù)的倫理問題將人類基因轉(zhuǎn)入食用動(dòng)物。將某些宗教團(tuán)體禁止食用的動(dòng)物基因轉(zhuǎn)入他們通常食用的動(dòng)物中，這可能觸怒猶太人和穆斯林，例如將豬的基因轉(zhuǎn)入綿羊。將動(dòng)物基因轉(zhuǎn)入食用植物可能會(huì)引起一些素食主義者的特別關(guān)注。用含人類基因的生物體作為動(dòng)物飼料。對(duì)轉(zhuǎn)基因作物及食品的管理對(duì)轉(zhuǎn)基因作物及食品的科學(xué)態(tài)度1996年，世界衛(wèi)生組織〔WHO〕第二屆生物技術(shù)與食品平安性的專家咨詢會(huì)議于意大利羅馬舉行。得出的結(jié)論是“生物技術(shù)產(chǎn)生的食品的平安性并不固有地比傳統(tǒng)食品的平安性低。〞科學(xué)化的管理對(duì)轉(zhuǎn)基因作物及食品建立科學(xué)的評(píng)價(jià)體系〔全球監(jiān)管〕對(duì)轉(zhuǎn)基因作物及食品在消費(fèi)市場(chǎng)上實(shí)行標(biāo)簽管理(我國對(duì)轉(zhuǎn)基因玉米,油菜,水稻,馬鈴薯,西紅柿等實(shí)行標(biāo)簽管理)媒體對(duì)轉(zhuǎn)基因作物及食品應(yīng)有正確的導(dǎo)向生物技術(shù)面臨的嚴(yán)肅問題

Takingthenegativeeffectsofbiote