第二章生命世界

生命世界第二章-生命系統(tǒng)與生命科學2.1

生命是什么？“生命”應如何定義？2.2生命科學的定義、發(fā)展和分科。2.3生命科學的研究方法。2.1生命是什么？“生命”應如何定義？生命的定義有關于“生命的本質”的一些觀點和理論生命的本質特征生物學定義由核酸和蛋白質等物質組成的多分子體系，它具有不斷自我更新、繁殖后代以及對外界產(chǎn)生反應的能力。物理學定義-“負熵”熱力學第二定律：任何自發(fā)過程總是朝著使體系越來越混亂，越來越無序的方向，即朝著熵增加的方向變化。

生命的演化過程總是朝著熵減少的方向進行，一旦負熵的增加趨近于零，生命將趨向終結，走向死亡。生物物理學定義-“物質、能量、信息”在生物體的整個運動過程中，貫穿了物質、能量、信息三者的變化、協(xié)調和統(tǒng)一。有關“生命本質”的一些觀點和理論生機論：將生物現(xiàn)象歸結為一種非物質的“活力”。機械論：將生命現(xiàn)象簡單的歸結為物理和化學的過程—一架結構極其復雜的機器。還原論：生物的一切都可用分子和分子相互作用的規(guī)律來說明。整體論：生物各組成部分規(guī)律加起來不等于整體的規(guī)律。生命的特征化學成分的同一性生物體是由蛋白質、核酸、脂肪、糖類、維生素等多種有機分子以及C、H、O、N、P、S等一些無機元素組成。蛋白質：由20種氨基酸組成。核酸：由8種核苷酸組成。各種生物編制基因程序的遺傳密碼是統(tǒng)一的

各種生物都是以ATP(三磷酸腺苷)為貯能分子。嚴整有序的結構細胞種群群落組織器官系統(tǒng)個體生態(tài)系統(tǒng)生命的基本結構單位是細胞整個生物界是一個多層次的有序結構

新陳代謝

物理運動—化學運動—生命運動最高級運動形式ATP繁殖與遺傳

生命通過繁殖而延續(xù)，DNA是生物遺傳的基本物質。遺傳學家和模特兒

應激性和適應個體發(fā)育與進化化學成分的同一性嚴整有序的結構新陳代謝繁殖與遺傳應激性和適應個體發(fā)育與進化生命（生物體）的基本特征生命定義生命是具有以上共同特征的物質存在形式。生命的物質基礎是蛋白質和核酸，是一個不斷自我更新，不斷與外界進行物質和能量交換的開放系統(tǒng)。2.2生命科學的定義、發(fā)展和分科。生命科學是研究生物體及其活動規(guī)律的科學，廣義的生命科學還包括生物技術、生物與環(huán)境、生物學與其他學科交叉的領域。生命科學的發(fā)展生命科學的發(fā)展一方面反映了人類同自然斗爭的進程，另一方面也反映了人類進步和變遷的歷史，它的全部發(fā)展史都是與人類社會生產(chǎn)力的發(fā)展緊密相關的，可以大致劃分為三個階段。描述性生物學階段（19世紀中葉以前）實驗生物學階段（19世紀中葉到20世紀中葉）創(chuàng)造性生物學階段（20世紀中葉以后）

描述性生物學階段（19世紀中葉以前）

主要從外部形態(tài)特征觀察、描述、記載各種類型生物，尋找他們之間的異同和進化脈絡。

古希臘的亞里士多德（Aristotle,公元前384—前322年）著《動物的歷史》，記述了400多種動物，并劃分為無血和有血動物兩大類。

林奈（Linnaeus,1707-1778）編著《自然生態(tài)系統(tǒng)》，創(chuàng)立綱、目、屬、種、變種五個分類階元和“雙名法”，將動物界分為哺乳綱、鳥綱、兩棲綱、魚綱和蠕蟲綱。16—18世紀，博物學興起，主要是進行動植物的形態(tài)分類研究。加拉帕戈斯群島的海龜澳州肺魚始祖鳥動物界植物界

英國科學家霍克（R.Hook,1635-1703),27歲成為英國皇家學會領導成員,發(fā)表對木栓的觀察,命名“細胞”（Cell）。

荷蘭人列文虎克（AntonivonLeeuwenhoek,1632-1723）用自磨鏡片做成顯微鏡第一次觀察了活的細菌和原生動物。1838-1839年兩位德國學者施萊登(M.Schleiden,1804-1881)施旺(T.Schwann,1810-1882)創(chuàng)立細胞學說，其主要內容是“生物體盡管各不相同，其主要部分的發(fā)育則遵循著一個統(tǒng)一的原則，這一原則就是細胞的生成”。1859年達爾文(C.Darwin,1809-1882)出版了《物種起源》（TheOriginofSpecies),創(chuàng)立了影響深遠的達爾文進化論學說。恩格斯把進化論、細胞學說、能量守恒定律譽為19世紀自然科學的三大發(fā)現(xiàn)。

實驗生物學階段（19世紀中葉-20世紀中葉）

在物理學的帶動下，各種實驗技術被引入到生物學研究領域。通過實驗過程，探索生命活動的內在規(guī)律，促使生物科學出現(xiàn)了較大發(fā)展。

巴斯德曲頸瓶實驗證明“種質論”，批駁“腐生論”。

孟德爾(G.Mendel,1822-1884)提出分離和自由組合規(guī)律，奠定了遺傳學的基礎。豌豆雜交操作

摩爾根(T.H.Morgan,1866-1945)以果蠅為材料，發(fā)現(xiàn)了連鎖、互換和伴性遺傳規(guī)律，并結合細胞學的研究，確立了遺傳的染色體學說。果蠅雜交實驗證明存在神經(jīng)遞質的實驗創(chuàng)造性生物學階段（20世紀中葉以后）20世紀30年代以來，物理學和化學進一步滲透，實驗生物學和遺傳學的進步，生物化學的研究有了較大進展，研究集中于與生命本質密切相關的生物大分子，即蛋白質、核酸和酶等。

DNA分子的X射線衍射圖（RosalindFranklin)DNA雙螺旋結構華生和克里克在討論DNA雙螺旋模型20世紀70年代以來，生命科學各個領域取得了巨大進展，尤其是分子生物學的突破性成就和引入物理學、化學、計算機科學的概念、方法和技術，生命科學在自然科學中的地位發(fā)生了革命性的變化。生物技術革命和揭開生命奧秘首例基因工程實驗轉基因水稻轉基因小鼠克隆豬克隆羊克隆牛成功克隆兩只恒河猴

2000年6月26日，人類基因組工作草圖完成，標志著功能基因組時代的到來。DAN測序膠圖DNA測序峰形圖組織工程軟骨牛克隆腎臟生命科學的分科按生物類群或研究對象來分：植物學、動物學、微生物學、病毒學、人類學、古生物學、藻類學、昆蟲學、魚類學、鳥類學等。按研究的生命現(xiàn)象或生命過程來分：形態(tài)學、生理學、分類學、胚胎學、解剖學、遺傳學、生態(tài)學、進化學、組織學、細胞學、病理學、免疫學等。按生物結構的層次來分：種群生物學、細胞生物學、分子生物學、分子遺傳學、量子生物學等。按與其他學科的關系來分：生物物理學、生物化學、生物數(shù)學、生物氣候學、生物地理學、仿生學、放射生物學等。描述法、比較法、實驗法、歷史法。認識問題---搜集資料---提出假說---檢驗假說---評價數(shù)據(jù)---結果報道。2.3生命科學的研究方法。HypothesisTestingandExperimentationWhyDoGiraffesHaveLongNecks?

TestingIdeasaboutHowtheNaturalWorldWorksAhypothesisisdevelopedtoexplainanobservedphenomenon.Example:giraffeshavelongnecksbecausethelongnecksenablethemtoreachfoodthatisunavailabletoothers.Alternativehypothesesthatsuggestadifferentexplanationaredeveloped.Example:giraffeshavelongnecksbecauselongnecksareeffectiveweaponsforonemaleagainstanotherduringmating(SimmonsandScheepers).HypothesisTestingandExperimentationExperimentationisusedtoisolateandtesttheeffectsthatasinglewell-definedfactorhasonthephenomenoninquestion.FourkeypointsinExperimentalDesignExperimentalcontrolsmustbeincluded.Alltreatmentsmustbehandledinanidenticalmanner.Randomizationmustbeusedtoequalizeother

miscellaneouseffectsamongcontrolandexperimental

groups.Largersamplesizesproducemoreaccurateresults.Example:ASheepinWolf’sClothing?Observedphenomenoninnature:Thefly,Zonosemata

vittigera,hasdarkwingbands,andalsowavesitswings

inamannersimilartoitsmajorpredator,ajumpingspider.Question:

Whydoestheflyhavemarkingsandwhydoesitwaveits

wingswhenprovoked?PredatorThejumpingspiderwavesitslegsinaterritorialdisplayPreyTheZonosemataFlywavesitswingsupanddownwhenprovoked,appearingtomimicthespidersdisplay;notethedarkbandsonitswingsPhenomenonExample:ASheepinWolf’sClothing?Hypothesesdeveloped:Wing-wavingusedincourtship.Wing-wavingusedtoscareoffothertypesofpredators.Wing-wavingusedtodeterpredationbyactualjumpingspiders.Thehypothesesweretestedbytransplantingdifferent

wingsontoZonosematafliesandhouseflies,then

exposingthemtoeitherjumpingspidersorotherpredators.TreatmentsTreatmentstesttheeffectof:UntreatedZonosemataWingmark-ingpluswingwavingZonosematawithownwingsregluedOperationZonosematawithhouseflywingsWingwavingbutnowingmarkingsHouseflywithZonosematawingsWingmark-ingsbutnowingwavingUntreatedhouseflyNowingmarking,nowingwavingExperimentationExample:ASheepinWolf’sClothing?Uponexposureofthefivedifferentgroupsoffliestovariouspredators,thefollowingresultswereobserved:Jumpingspidersdidnotattackflieswithmarkedwings,wing-waving.Jumpingspidersattackedfliesthatlackedwingmarkingsorwing-waving.Otherpredatorsattackedandateallflies.本章摘要

生命是什么？可以從多個角度來加以描述，但就其本質來講，應具有化學成分的統(tǒng)一