第一章 緒論生物與生命科學(xué)

生命科學(xué)導(dǎo)論主講：邱勇雋個人介紹姓名：邱勇雋Email：qiuyongjun@電話：642539042001-2009年在凱賽生物研發(fā)中心工作9年參考書籍基礎(chǔ)生命科學(xué)（II）吳慶余高等教育出版社生命科學(xué)導(dǎo)論張惟杰高等教育出版社生物學(xué)導(dǎo)論吳相鈺等譯高等教育出版社課程安排周次日期教學(xué)內(nèi)容39月13日第一章緒論：生物與生命科學(xué)49月20日第二章生命的化學(xué)組成59月27日第三章生命的基本單位：細胞610月4日國慶節(jié)放假，停課一周710月11日第四章能量與代謝810月18日第五章生物的遺傳和變異910月25日期中考試，停課一周1011月1日第六章生物與環(huán)境：生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)1111月8日第七章傳染與免疫：人體健康與重大疾病預(yù)防1211月15日第八章現(xiàn)代生物技術(shù)1：生物技術(shù)與人類未來1311月22日第八章現(xiàn)代生物技術(shù)2：生物技術(shù)與人類未來；復(fù)習(xí)1411月29日開卷考試成績評定

平時占30%，滿分30分，上課會點名簽到，每次點名不到者扣5分，上課回答問題有加分；期末考試占70%，考試為開卷，滿分100分，考試題型為判斷題20分/20題、單選題20分/20題、多選題30分/15題、名詞解釋15分/5題，這些考試內(nèi)容主要考察本課程的基本概念，論述題15分/1題，主要考察本課程知識的應(yīng)用第一章緒論什么是生命？為什么要學(xué)習(xí)生命科學(xué)？學(xué)習(xí)什么？怎么學(xué)？什么是生命？從生物學(xué)角度的定義從物理學(xué)角度的定義從生物物理學(xué)角度的定義“生命”的完整的、系統(tǒng)的定義從生物學(xué)角度的定義由核酸和蛋白質(zhì)等物質(zhì)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(yīng)的能力。從物理學(xué)角度的定義

——“負熵”熱力學(xué)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(jié)，走向死亡。從生物物理學(xué)角度的定義從生物物理學(xué)角度的定義的三要素：物質(zhì)、能量、信息。生命就是在生物體的整個運動過程中，貫穿了物質(zhì)、能量、信息三者的變化、協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。！“生命”的完整的、系統(tǒng)的定義生命是主要由核酸和蛋白質(zhì)組成的具有不斷自我更新能力的多分子體系的存在形式，是一種過程，是一種現(xiàn)象。！生命的物質(zhì)基礎(chǔ)是蛋白質(zhì)和核酸生命運動的本質(zhì)特征是不斷自我更新，是一個不斷與外界進行物質(zhì)和能量交換的開放系統(tǒng)生命是物質(zhì)的運動，是物質(zhì)運動的一種高級的特殊存在形式生命的涵義！生命的本質(zhì)特征化學(xué)成分的同一性嚴整有序的結(jié)構(gòu)新陳代謝應(yīng)激性和運動內(nèi)穩(wěn)態(tài)生長發(fā)育繁殖與遺傳適應(yīng)個體發(fā)育和系統(tǒng)進化！1.化學(xué)成分的同一性生物體是由蛋白質(zhì)、核酸、脂類、糖類、維生素等多種有機分子以及C、H、O、N、P、S等無機元素組成蛋白質(zhì)：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2.嚴整有序的結(jié)構(gòu)生命的基本單位是細胞細胞的結(jié)構(gòu)整個生物界是一個多層次的有序結(jié)構(gòu)2、嚴整有序的結(jié)構(gòu)植物細胞結(jié)構(gòu)圖個體系統(tǒng)器官組織細胞亞細胞分子嚴整有序的結(jié)構(gòu)3.新陳代謝生物體不斷地吸收外界的物質(zhì)，在生物體內(nèi)發(fā)生一系列變化，最后成為代謝最終產(chǎn)物而被排出體外合成作用（anabolism）：從外界攝取物質(zhì)和能量，將它們轉(zhuǎn)化為生命本身的物質(zhì)和貯存在化學(xué)鍵中的化學(xué)能分解作用（catabolism）：分解生命物質(zhì)，將能量釋放出來，供生命活動之用新陳代謝——獲得和利用能量根據(jù)獲得能量的方式，可將生物分為兩大類：自養(yǎng)生物：利用外界的太陽能或其它熱能將CO2生成為有機化合物的生物，包括所有植物和某些細菌。異養(yǎng)生物：自身不能利用外界的太陽能或其它熱能將CO2合成為有機化合物，只能利用現(xiàn)成有機化合物作為能量來源的生物，包括所有動物和真菌，絕大多數(shù)細菌和病毒。！4.應(yīng)激性和運動生物接受外界刺激后會發(fā)生反應(yīng)，生物的運動受神經(jīng)系統(tǒng)的控制5.內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物體在沒有強烈的外界因素的影響下，有某些機制使其內(nèi)環(huán)境能保持動態(tài)穩(wěn)定性具有穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境(homeostasis)體液pH值的生理功能6.生長發(fā)育生物體能通過新陳代謝的作用而不斷地生長、發(fā)育，其中遺傳因素起決定性作用，而外界環(huán)境也有很大影響發(fā)育——個體的生活史非細胞形態(tài)的病毒和單細胞的細菌。多細胞動植物都有特征性的生活史：蝴蝶的羽化：幼蟲變蛹，羽化后變?yōu)槌上x。青蛙的變態(tài):由蝌蚪轉(zhuǎn)變?yōu)榍嗤?。哺乳動物的發(fā)育:青春期，進入性成熟。冬小麥的春化:由營養(yǎng)生長進入生殖生長。個體的階段發(fā)育伴隨著形態(tài)和生理變化。個體發(fā)育的過程是物種進化過程的演示7.繁殖與遺傳生物體能不斷地繁殖下一代，使生命得以延續(xù)生物的遺傳是由基因決定的，生物的某些性狀會發(fā)生變異；沒有可遺傳的變異，生物就不可能進化自組織：病毒的結(jié)構(gòu)8.適應(yīng)適應(yīng)的含義：

（1）生物的結(jié)構(gòu)都適應(yīng)于一定的功能

（2）生物的結(jié)構(gòu)和功能適應(yīng)于其在一定環(huán)境條件下的生存和延續(xù)適應(yīng)是生物界普遍存在的現(xiàn)象適應(yīng)生態(tài)水平：隨季節(jié)氣候變化的居群調(diào)節(jié)。種群水平：阿拉斯加旅鼠為種群的延續(xù)采取集體自殺行為。個體水平：為適應(yīng)氣候變化冷血動物的冬季休眠。細胞水平：炭疽芽孢桿菌在惡劣條件下的細胞生成芽孢。分子水平：熱激條件下，細胞合成分子伴侶蛋白保護蛋白質(zhì)使其不發(fā)生變性。逆境調(diào)控：逆境條件誘導(dǎo)特別的基因表達。旅鼠種群的自我調(diào)節(jié)——自殺個體發(fā)育和系統(tǒng)進化西番蓮是熱帶藤本植物，展足蛾產(chǎn)卵于葉面，西番蓮的蜜腺象卵，起到保護葉子的作用。人類的眼睛存在重大的“設(shè)計”錯誤，結(jié)構(gòu)不合理。進化——眼睛的演變生命科學(xué)教材P9生命科學(xué)是研究生物體及其活動規(guī)律的科學(xué)，廣義的生命科學(xué)還包括生物技術(shù)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、生物與環(huán)境、生物學(xué)與其它學(xué)科交叉的領(lǐng)域。

！生物與生命生命泛指所有的生物和廣義或抽象的生物活動現(xiàn)象生物特指某一種具有生命特征的個體或群體！為什么要研究生命科學(xué)生命科學(xué)與社會可持續(xù)發(fā)展；生命科學(xué)與了解自我；生命科學(xué)自身發(fā)展的需要;生命科學(xué)與人類社會的發(fā)展息息相關(guān)。！生命科學(xué)與社會可持續(xù)發(fā)展社會發(fā)展帶來許多嚴重問題：人口爆炸、糧食短缺、環(huán)境污染和資源枯竭等全球性問題困擾著人類，可持續(xù)發(fā)展已成為全球的呼聲。在這種大背景下，人們對生命科學(xué)寄予很大希望。生命科學(xué)與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，能源問題，人類健康，維持地球生態(tài)環(huán)境，與倫理道德問題等都發(fā)生著十分密切的關(guān)系。21世紀將面臨的許多世界性的難題人口膨脹糧食緊張環(huán)境污染能源緊缺遺傳疾病！生物能源能源危機是人類即將面臨的巨大挑戰(zhàn)。煤炭資源尚可開采100年、天然氣40年、石油50年。全球石化能源消耗量在1992年至1999年間增加了10％，能源消費在未來20年內(nèi)還將以平均2％的速度增長。隨著社會與經(jīng)濟的發(fā)展，我國對能源的需求將會不斷增加，2000年能源消費總量達12.8億噸標準煤，比1990年增長30％。能源危機ClintonWarwithIraqGWBushGulfwarGBushReagan9/11溫室效應(yīng)過去1000年地球表面溫度碳的循環(huán)化石燃料的使用——不可再生太陽能大氣（CO2）燃燒（利用）開采化石燃料形成（數(shù)百萬年）生物質(zhì)（數(shù)百年）熱能——進一步轉(zhuǎn)化成其它能量形式碳的循環(huán)生物能源的使用——可再生太陽能大氣（CO2）轉(zhuǎn)化（利用）生物質(zhì)（一年——數(shù)年）熱能——進一步轉(zhuǎn)化成其它能量形式生物能源的種類生物乙醇生物汽油生物柴油生物制氫………二、生命科學(xué)與了解自我人類自身健康的需求：傳染疾病：SARS、AIDS、肝炎、流感等；遺傳疾病：色盲、白化病等；代謝疾?。焊哐獕?、高血脂、高血糖等。保健品、健康飲食、食品安全和安全用藥等人類自身的未解之謎起源、進化與滅絕；壽命生命中有待揭示的奧秘確定蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)；合成人工生命；預(yù)防、診斷和治療醫(yī)學(xué)；人類種群史的再建；重構(gòu)生命進化步驟。三、生命科學(xué)自身發(fā)展的需要——基礎(chǔ)科學(xué)生命科學(xué)研究生命體的生命活動現(xiàn)象及其本質(zhì)，以及生命與環(huán)境之間的相互關(guān)系。生命科學(xué)和數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)一樣是一門基礎(chǔ)學(xué)科，只有了解了基礎(chǔ)才可能進一步開發(fā)各種應(yīng)用技術(shù)。人文科學(xué)

物理學(xué)計算機科學(xué)

天文學(xué)

數(shù)學(xué)

化學(xué)

生物學(xué)

農(nóng)學(xué)

醫(yī)學(xué)

工程學(xué)

倫理學(xué)

生物物理學(xué)

生物化學(xué)

生物數(shù)學(xué)

宇宙生物學(xué)

人工智能學(xué)

植物生理學(xué)

育種學(xué)

昆蟲學(xué)

植物病理學(xué)

人體及動物生理學(xué)

藥理學(xué)

病理學(xué)

生物工程學(xué)

生物材料

生物傳感器

生物能源

生物信息學(xué)生命科學(xué)與其它學(xué)科的關(guān)系生命科學(xué)是發(fā)展迅速的一門學(xué)科。它的發(fā)展與其它學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)，也推