生命科學(xué)和生物技術(shù)概論 緒論課件

生命科學(xué)和生物技術(shù)概論生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論第一講緒論

一、生命的定義二、生命科學(xué)及生物技術(shù)的發(fā)展三、如何學(xué)習(xí)生命科學(xué)與生物技術(shù)概論生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

人之初：

被精子包圍的卵子生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論16個(gè)星期之后，受精卵發(fā)育成初具雛形的胎兒生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

新生命的誕生使人們歡欣鼓舞1998年攝于長(zhǎng)江春運(yùn)

同時(shí)，人口問(wèn)題卻又是人類社會(huì)面臨的極大挑戰(zhàn)。

60億12億人口生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

研究人員培育的“超級(jí)水稻”在產(chǎn)量和蛋白質(zhì)含量?jī)煞矫婢鶅?yōu)于尋常品種

糧食

聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織水稻研究所（菲，馬尼拉）綠色革命生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論農(nóng)業(yè)高科技改善土地承載力農(nóng)業(yè)技術(shù)水平非洲西南亞?wèn)|南亞南美洲中美洲平均低1.60.71.33.51.41.6中5.80.92.313.32.64.2高16.51.23.331.56.09.3世界糧農(nóng)組織（FAO）1984年調(diào)查材料生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

健康

80年代，在美國(guó)發(fā)現(xiàn)第一例艾滋病，至今美國(guó)已有>106

感染者。

E.Johnson

是洛杉磯湖人隊(duì)球星，1991年被檢查出為

HIV

病毒陽(yáng)性。生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論兩個(gè)月時(shí)，因輸血染上艾滋病的男孩。生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

資源礦物能源（石油、煤）必將枯竭，生物能源已在開發(fā)之中。很多不起眼的生物，很可能就是藥物、材料等的寶貴資源。圖為墨西哥荒原中的仙人掌類植物。生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

一個(gè)20米直徑的水池年產(chǎn)4噸藻類，加工后可得相當(dāng)于3000升柴油的燃料。

一英畝三角大戟可生產(chǎn)相當(dāng)于50噸石油的燃料。圖為生長(zhǎng)在淡水和海水中的一種硅藻生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

環(huán)境這是最早一份關(guān)于環(huán)境對(duì)生物種群影響的研究

工業(yè)化前英國(guó)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。生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

工人正在向被石油污染的海灘噴灑營(yíng)養(yǎng)液，促使吃石油的細(xì)菌長(zhǎng)起來(lái)。生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論一、生命是什么？

（一）“生命”應(yīng)如何定義？1、從生理學(xué)角度定義

具有進(jìn)食、代謝、排泄、呼吸、運(yùn)動(dòng)、生長(zhǎng)、生殖和反應(yīng)性等功能的系統(tǒng)。2、從遺傳學(xué)角度定義

為通過(guò)基因復(fù)制、突變和自然選擇而進(jìn)化的系統(tǒng)。生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論3.從物理學(xué)角度的定義——“負(fù)熵”熱力學(xué)第二定律

任何自發(fā)過(guò)程總是朝著使體系越來(lái)越混亂、越來(lái)越無(wú)序的方向，即朝著熵增加的方向變化。

生命的演化過(guò)程總是朝著熵減少的方向進(jìn)行，一旦負(fù)熵的增加趨近于零，生命將趨向終結(jié)，走向死亡。生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論（二）生命的基本特征細(xì)胞是生物的基本組成單位（病毒除外)生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

新陳代謝、生長(zhǎng)和運(yùn)動(dòng)是生命的基本功能物理運(yùn)動(dòng)—化學(xué)運(yùn)動(dòng)—生命運(yùn)動(dòng)最高級(jí)運(yùn)動(dòng)形式生命的基本特征生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論生命通過(guò)繁殖而延續(xù)，DNA是生物遺傳的基本物質(zhì)

遺傳學(xué)家和模特兒生命的基本特征生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

生物具有個(gè)體發(fā)育和系統(tǒng)進(jìn)化的歷史生命的基本特征生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論生物對(duì)外界可產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，對(duì)環(huán)境有適應(yīng)性生命的基本特征生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論生命的基本特征細(xì)胞是生物的基本組成單位（病毒除外）新陳代謝、生長(zhǎng)和運(yùn)動(dòng)是生命的基本功能生命通過(guò)繁殖而延續(xù)，DNA是生物遺傳的基本物質(zhì)生物具有個(gè)體發(fā)育和系統(tǒng)進(jìn)化的歷史生物對(duì)外界可產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)和自我調(diào)節(jié)，對(duì)環(huán)境具有適應(yīng)性生命是具有以上共同特征的物質(zhì)存在形式生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論（一）生命科學(xué)與生物技術(shù)的定義

生命科學(xué)是研究生物體及其活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)，廣義的生命科學(xué)還包括生物技術(shù)、生物與環(huán)境、生物學(xué)與其他學(xué)科交叉的領(lǐng)域。

生物技術(shù)也稱生物工程是指人們以現(xiàn)代生命科學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，采用先進(jìn)的工程技術(shù)手段，按照預(yù)先的設(shè)計(jì)改造生物體或加工生物原料，為人類生產(chǎn)出所需的產(chǎn)品或達(dá)到某種目的。生物技術(shù)一般分為：發(fā)酵工程，酶工程，細(xì)胞工程，基因工程，生物化學(xué)工程等。二、生命科學(xué)與生物技術(shù)的發(fā)展生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論（二）生命科學(xué)與生物技術(shù)的發(fā)展生命科學(xué)的三大基石

細(xì)胞學(xué)說(shuō)、進(jìn)化論和遺傳學(xué)

20世紀(jì)以來(lái)，隨著現(xiàn)代物理、化學(xué)、數(shù)學(xué)以及計(jì)算機(jī)新理論和方法的廣泛深刻的滲入，生命科學(xué)已從靜態(tài)、定性描述學(xué)科向動(dòng)態(tài)的、精確定量學(xué)科轉(zhuǎn)化。1926年，摩爾根基因論的提出，促使生物學(xué)研究從細(xì)胞水平向分子水平過(guò)渡，20世紀(jì)下半葉，生物化學(xué)的發(fā)展為分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的誕生打下了基礎(chǔ)。1973年重組DNA獲得成功，開創(chuàng)了基因工程。80年代以后，以基因工程為主體的生物技術(shù)作為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)興起，生物技術(shù)轉(zhuǎn)化為強(qiáng)大生產(chǎn)力已展示出廣闊的應(yīng)用前景。生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

生命科學(xué)的發(fā)展1928-1942Fleming發(fā)明青霉素1953年Watson和CrickDNA雙螺旋1973年斯坦福大學(xué)Cohn加州大學(xué)Boyer

基因工程重組DNA技術(shù)之父1997年2月蘇格蘭Wilmut

綿羊“多莉”的克隆1999年高考作文題

“假如記憶可以移植”2000年6月人類基因組計(jì)劃2001年干細(xì)胞研究

20年后?生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論（三）人類面臨最重大的問(wèn)題和挑戰(zhàn)人口膨脹；糧食短缺；疾病危害；環(huán)境污染；能源危機(jī)；資源匱乏；生態(tài)平衡破壞；生物物種大量消亡。

解決人類生存與發(fā)展所面臨的一系列重大問(wèn)題，在很大程度上將依賴于生命科學(xué)的發(fā)展。生命科學(xué)對(duì)人類經(jīng)濟(jì)、科技、政治和社會(huì)發(fā)展的作用是全方位的。生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論（一）為什么要學(xué)習(xí)生命科學(xué)與生物技術(shù)概論1．高等教育的目標(biāo)

全面素質(zhì)教育有一定專業(yè)方向的全面素質(zhì)的培養(yǎng)，面對(duì)多個(gè)方面的挑戰(zhàn)

職業(yè)教育從事某一種職業(yè)的訓(xùn)練和準(zhǔn)備

人是物的附件以人為本三、如何學(xué)習(xí)生命科學(xué)與生物技術(shù)概論生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論哈佛大學(xué)教學(xué)計(jì)劃說(shuō)明“……everyHarvardgraduateshouldbebroadlyeducatedaswellastrainedinaparticularacademicspecialtyorconcentration.”

每一個(gè)哈佛畢業(yè)生應(yīng)該受到

廣博教育并且還應(yīng)在專門的學(xué)科方面得到一定的培訓(xùn).”

生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論哈佛大學(xué)核心課程主要包括六大門類

1.各國(guó)文化2.歷史研究3.文學(xué)美術(shù)4.道德倫理5.科學(xué):數(shù)學(xué),生命科學(xué)6.社會(huì)分析

著重點(diǎn):

人格的養(yǎng)成;

思辨能力和思維習(xí)慣的養(yǎng)成;

分析、把握和解決問(wèn)題的能力的養(yǎng)成.生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論人格的養(yǎng)成—

從歷史及文化角度，

理解人類社會(huì)發(fā)展,

認(rèn)識(shí)個(gè)人與社會(huì)聯(lián)系,

養(yǎng)成歷史感和責(zé)任感。思辨能力和思維習(xí)慣的養(yǎng)成----

準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)和把握事物，慎密的分析和綜合，冷靜的歸結(jié)和對(duì)策生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論“公共基礎(chǔ)”由哪些板塊組成？

數(shù)理化畢業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)課專業(yè)基礎(chǔ)課

政治

人文計(jì)算機(jī)

外語(yǔ)

生物生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

1980s以來(lái)，世界著名大學(xué)如MIT等，紛紛把生物類課程列為全校必修課.

1995年以后，國(guó)內(nèi)重點(diǎn)大學(xué)陸續(xù)把生物類課程列為全校非生物類專業(yè)大學(xué)生的限選或必修課程。生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論這是因?yàn)槿藗円庾R(shí)到，21世紀(jì)

將是生命科學(xué)的世紀(jì)，面向21

世紀(jì)的大學(xué)生應(yīng)有生命科學(xué)基

礎(chǔ)，而不應(yīng)該成為“生物盲”。

生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論2、21世紀(jì)將是生命科學(xué)的世紀(jì)（1）帶頭學(xué)科近300年來(lái)（17-20世紀(jì)）：物理學(xué)一直作為帶頭學(xué)科

17世紀(jì)中葉牛頓經(jīng)典力學(xué)

18世紀(jì)中葉（蒸汽機(jī)）工業(yè)革命

19世紀(jì)中后電氣革命

20世紀(jì)初量子論、相對(duì)論和核物理標(biāo)志著物理學(xué)革命性飛躍。20世紀(jì)上半葉被稱為“現(xiàn)代物理學(xué)黃金半世紀(jì)”物理學(xué)主導(dǎo)著工業(yè)革命和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶領(lǐng)著天文、地質(zhì)、氣象、化學(xué)等學(xué)科發(fā)展生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

薛定諤（ErwinSchrodinger,1887-1961）是一位近代物理學(xué)家，他試著跨越物理世界/生命世界之間難以逾越的鴻溝。他所寫的小冊(cè)子《生命是什么》是一個(gè)偉大嘗試。21世紀(jì)：生命科學(xué)將成為帶頭學(xué)科

“牛頓以來(lái)的物理學(xué)把宇宙統(tǒng)一為一個(gè)整體，同時(shí)卻把我們的世界一分為二——物理世界和生物世界”。..關(guān)于捕蠅草生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

面對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的許多問(wèn)題，科學(xué)界把目光轉(zhuǎn)向生命科學(xué)，尋求

新的概念，新的觀點(diǎn)，新的思路。生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論維納（N、WRENER）控制論的奠基人

《控制論》（關(guān)于在動(dòng)物和機(jī)器中控制和通訊的科學(xué)）貝塔朗菲（L、BERTALANFFY）生物學(xué)家，系統(tǒng)論的奠基人

《機(jī)體生物學(xué)》申農(nóng)（SHENAN）信息論的奠基人信息論在生命科學(xué)中得到廣泛應(yīng)用生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

面對(duì)工業(yè)發(fā)展所帶來(lái)的愈益嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題

人口糧食環(huán)境資源健康等等人們意識(shí)到要從生命科學(xué)中去尋求出路。生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

生物學(xué)經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：

描述生物學(xué)階段（19世紀(jì)中葉以前）（2）從傳統(tǒng)生物學(xué)到現(xiàn)代生命科學(xué)

——生命科學(xué)能夠迎接21世紀(jì)的挑戰(zhàn)

實(shí)驗(yàn)生物學(xué)階段（19世紀(jì)中到20世紀(jì)中）

創(chuàng)造生物學(xué)階段（20世紀(jì)中葉以后）生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論A、描述生物學(xué)階段（19世紀(jì)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(jìn)化脈絡(luò)達(dá)爾文《物種起源》（1859）（圖1-1a）（圖1-1b）生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論返回22歲的達(dá)爾文開始貝格爾艦航行下一幅生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論當(dāng)時(shí)報(bào)紙上刊登的諷刺達(dá)爾文的漫畫返回上一幅生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論B、實(shí)驗(yàn)生物學(xué)階段（19世紀(jì)中到20世紀(jì)中）

利用各種儀器工具，通過(guò)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，探索生命活動(dòng)的內(nèi)在規(guī)律（圖1-2）（圖1-3）生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論返回下一幅巴斯德在實(shí)驗(yàn)室里生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論返回曲頸甑實(shí)驗(yàn)證明“種質(zhì)論”批駁“腐生論”動(dòng)態(tài)圖像生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論C、創(chuàng)造生物學(xué)階段（20世紀(jì)中葉以后）（圖1-4a）

分子生物學(xué)和基因工程的發(fā)展使人們有可能“創(chuàng)造”新的物種。（圖1-4b）生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論返回華生和克里克在討論DNA雙螺旋模型FLASH生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論第一例基因工程實(shí)驗(yàn)返回生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論（3）、生命科學(xué)如何發(fā)揮它的重要作用？現(xiàn)代儀器設(shè)備的武裝是生命科學(xué)發(fā)展的必要條件生命科學(xué)必須和物理科學(xué)、工程科學(xué)等其他學(xué)科相結(jié)合

從我國(guó)科學(xué)發(fā)展規(guī)劃看生命科學(xué)的重要性

生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論A、從我國(guó)科學(xué)發(fā)展規(guī)劃看生命科學(xué)的重要性自然科學(xué)基金五年計(jì)劃國(guó)重項(xiàng)目基礎(chǔ)研究應(yīng)用研究863高科技和新型產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目

攀登計(jì)劃

973國(guó)家重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目：農(nóng)業(yè)能源材料信息環(huán)境和生態(tài)人口與健康生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論B、生命科學(xué)必須和物理科學(xué)、工程科學(xué)等其他學(xué)科相結(jié)合

21世紀(jì)是生物的世紀(jì)，但生物學(xué)要有大突破必須尋求物理學(xué)科等其他學(xué)科的支持。生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

現(xiàn)代儀器設(shè)備的武裝是生命科學(xué)發(fā)展的必要條件

世界著名大學(xué)著手組建生命科學(xué)和其他學(xué)科交叉滲透的綜合實(shí)驗(yàn)中心光學(xué)顯微鏡電子顯微鏡生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論返回早期的光學(xué)顯微鏡NEXT生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論返回電子顯微鏡NEXT生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論電子顯微鏡NEXT生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論透射電子顯微鏡下正在分裂的大腸桿菌NEXT生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論掃描電子顯微鏡下的桿菌NEXT生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論微分干涉相顯微鏡下的細(xì)菌NEXT生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論原子力顯微鏡下的細(xì)菌NEXT生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論激光共聚焦掃描顯微鏡下的藻類返回生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論

斯坦福大學(xué)朱棣文(物理學(xué))和詹姆斯?斯布迪許(生物學(xué))等建立一個(gè)研究中心,50名成員。（Bio-X計(jì)劃）

普林斯頓大學(xué)以發(fā)育生物學(xué)家謝利?蒂夫曼為首，集中12名資深教授(生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、數(shù)學(xué)、工程)成立嶄新的研究中心生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論3、生命科學(xué)與人類社會(huì)的發(fā)展息息相關(guān)

（1）生存與健康（2）交叉學(xué)科和邊緣領(lǐng)域同時(shí)提供機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)（3）生命科學(xué)渴求各個(gè)領(lǐng)域優(yōu)秀人才的參與生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論（1）、生存與健康

另一方面人類面臨一批新型疾病的威脅心血管病糖尿病艾滋病癌癥新傳染病

一方面醫(yī)療保健的發(fā)展,生活質(zhì)量的提高,

使人均壽命延長(zhǎng)生命科學(xué)和生物技術(shù)概論緒論（2）、交叉學(xué)科和邊緣領(lǐng)域同時(shí)提供機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)人文科學(xué)

物理學(xué)計(jì)算機(jī)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)

心理學(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(dòng)物生理學(xué)