学习目的：建立对生命的系统认识和理解 加深对生命的热爱和领悟 了解生命科学的发展及其与人类的关系 通识基础教育课 Welcome to the Study of Life Sciences

人类面临最重大的问题和挑战 人类面临最重大的问题和挑战 人口膨胀； 粮食短缺； 疾病危害； 环境污染； 能源危机； 资源匮乏； 生态平衡破坏； 生物物种大量消亡。 解决人类生存与发展所面临的一系列重大问题，在很 大程度上将依赖于生命科学的发展。生命科学对人类 经济、科技、政治和社会发展的作用是全方位的。

《生命科学概论》专题目录 专题 1 ．展望 21 世纪的生命科学 专题 2 ．野生动物与人类健康 专题 3 ．动物保护与人类 专题 4 ．野生植物资源的开发 与利用 专题 5 ．植物鉴赏与人文精神 专题 6 ．物种的形成与绝灭 专题 7 ．生物多样性及其保护 专题 8 ．现代生物技术与人类 专题 9 ．人类基因组计划的科 学理念及对人类社会 的影响

第一专题 展望 21 世纪的生命科学 （ 丁春邦 副教授） 研究对象与内容 一、生命科学的研究对象与内容 二、 二、生命的基本特征 三、 20 世纪生命科学发展的概况 四、 21 世纪生命科学发展的热点

一、生命科学的研究对象与内容 生物学 (Biology) 是研究生物体的生命现象和生命 活动规律的科学，即：研究自然界所有生物的起源、 演化、生长发育、遗传变异等生命活动的规律和生 命现象的本质，以及各种生物之间、生物与环境之 间的相互联系。生物学又称生命科学 (Life Science) ， 它是自然科学的基础学科之一。广义的生命科学还 包括生物技术、生物与环境、生物学与其他学科交 叉的领域。

什么是生命？？？ ? ? ? ? ? ? ?

二、生命（生物体）的基本特征 1 、细胞是生物的基本组成单位（病毒除外 )

二、生命（生物体）的基本特征 2 、新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能 物理运动 — 化学运动 — 生命运动 最高级运动形式 有机质 合成 有机质 分解

二、生命（生物体）的基本特征 3 、生命通过繁殖 而延续， DNA 是生物遗传的 基本物质 遗传学家和模特儿

二、生命（生物体）的基本特征 4 、生物具有个体发育和系统进化的历史

二、生命（生物体）的基本特征 5 、生物对外界可产生应激反应，对环境有适应性

二、生命（生物体）的基本特征 1 、细胞是生物的基本组成单位（病毒除外） 2 、新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能 3 、生命通过繁殖而延续， DNA 是生物遗传的基本物质 4 、生物具有个体发育和系统进化的历史 5 、生物对外界可产生应激反应和自我调节，对环境具有 适应性

三、 20 世纪生命科学发展的概况 1866 年，孟德尔发表《植物杂交实验》，奠定了现代 遗传学基础。 第一阶段： 1900 － 1953 实验生物学阶段 两个阶段 第二阶段： 1953 － 2003 分子生物学阶段

三、 20 世纪生命科学发展的概况 1 、结构分子生物学 2 、对中心法则细节的研究 3 、中心法则以后的分子生物学和分子遗传学的研究 4 、对基因的表达和调控及发育生物学的研究 5 、基因组研究计划（信息生物学） 6 、早期的应用生物学与后期的生物技术 7 、宏观生物学、环境生物学与进化生物学

四、 21 世纪生命科学发展的热点 1 、基因组计划 2 、发育生物学 3 、脑科学 4 、生物技术 5 、环境生物学

生物技术 一、生物技术的概念 二、生物技术的内涵 1 、基因工程 2 、细胞工程 3 、微生物工程 4 、酶工程 5 、生化工程

生物技术 是以现代生命科学理论为基础，利用生物体及 其细胞的、亚细胞的和分子的组成部分，结合工 程学、信息学等手段开展研究及制造产品，或改 造动物、植物、微生物等，并使其具有所期望的 品质、特性，从而为社会提供商品和服务的综合 性技术体系。

蛋白质 翻译 转录 逆转录 复制 DNA RNA 信息传递的中心法则 调控

1990 年启动，共计六个国家 16 个基因组中心参与 中国承担 3 号染色体约 3000 万 bp 的测序，约占整个计 划的 1% 染色体 DNA 30 亿对核苷酸基因 功能 ？ 人类基因组计划（ HGP ） “ 读出 ” 碱基测序（ 2000 年 6 月） “ 读懂 ” 基因的功能 农业基因组计划

人类的染色体组

人类基因组计划

已完成测序工作的生物

水稻水稻水稻水稻 2002 年 4 月 Science 以 封面文章的形式发表中国科 学家《水稻（籼稻）基因组 的工作框架序列图》这一科 学专论.

转基因抗虫棉转基因抗虫棉转基因抗虫棉转基因抗虫棉

转基因棉花

转基因抗虫番茄

转基因小鼠转基因小鼠转基因小鼠转基因小鼠

从转基因羊的羊奶中提取 出治疗心脏病的药物 tPA

1990 年 9 月 14 日美国第一例临 床基因治疗申请获得批准： 国立卫生研究院 NIH ，重 组 DNA 顾问委员会 RAC SCID 患者（ severe combined immunodeficiency ）：缺乏腺苷酸脱 氨酶， ada 基因缺失 将正常基因转入患者 (4 岁的女孩） 淋巴细胞，再将改造细胞送回患者体 内。 基因治疗

细胞工程 单细胞藻类培养 单细胞藻类培养  一些单细胞低等植物 如单细胞藻类的大规 模培养成为细胞工程 的重要组成部分  获得蛋白质资源、营 养食品、精细化工产 品等等

 现代发酵工程主要指利用微 生物、包括利用 DNA 重组技 术改造的微生物在全自动发 酵罐或生物反应器中生产某 种商品的技术。  现代发酵工程是生物代谢、 微生物生长动力学、大型发 酵罐或生物反应器研制、化 工原理等密切结合和应用的 结果。 发酵工程

微生物工程（发酵工程）  现代发酵工程主要指利用微 生物、包括利用 DNA 重组技 术改造的微生物在全自动发 酵罐或生物反应器中生产某 种商品的技术。  现代发酵工程是生物代谢、 微生物生长动力学、大型发 酵罐或生物反应器研制、化 工原理等密切结合和应用的 结果。

生物信息学 生物信息学把基因组ＤＮＡ序列信息分析作为源头, 在 获得了蛋白质编码区的信息之后进行蛋白质空间结构模拟 和预测，同时用高性能电脑对已知蛋白质序列和三维结构 进行收集、整理、存储、发布和分析，预测其功能，依据 特定蛋白质的功能进行必要的药物设计。因此在基因组研 究时代，基因组信息学、蛋白质的结构模拟及功能研究， 以及药物设计必然有机地连接在一起，它们是生物信息学 的三个重要组成部分。

生物芯片技术 生物芯片技术的一般原理  生物芯片又称 DNA 芯片或基因芯片，它们是 DNA 杂 交探针技术与半导体工业技术相结合的结晶。该技 术系指将大量探针分子固定于支持物上后与带荧光 标记的 DNA 样品分子进行杂交，通过检测每个探针 分子的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序 列信息。  1996 年底，美国 Affymetrix 结合照相平板印刷、计 算机、半导体、寡核苷酸合成、荧光标记、核酸探 针分子杂交和激光共聚扫描等高新技术，研制创造 了世界第一块 DNA 芯片。

物芯片技术的主要应用 1998 年底，美国科学促进会将基因芯片技术列为 1998 年度自然科学领域十大进展之一。一些科学家把基 因芯片称为 “ 可以随身携带的微型实验室 ” 。 DNA 芯片可用于大规模筛查基因突变所引起的疾病； 分析基因组及发现新基因等具有很大的优势； DNA 芯片技术用于基因组分析时，具有样品用量小、信 息量大、分析方法简易快速、自动化程度高等多项优点，特 别适合于寻找新基因、基因表达检测、突变检测、基因组多 态性分析和基因文库作图以及杂交测序等方面。 医学、化学、新药开发、司法鉴定、农业技术和食品 技术领域也具有广泛的应用；

DNA 的双螺旋结构 5´5´ 3´3´ 5´5´ 3´3´ 5´5´ 3´3´ 5´5´ 3´3´ 磷酸 脱氧 核糖 碱基 T-A 碱基对 C-G 碱基对