第一章 总论 生命科学导论.ppt

本课程的内容 总论 从分子到细胞 能量获得与转换 繁殖与遗传 信号传递与信息处理 生物体防卫系统 生命起源与进化 生物的多样性 生命与环境 参考书 生命科学导论 高崇明 全美经典生物学 微生物学 生物化学 细胞生物学 第一章 总论 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。 第一节 生命的定义 生命的定义 从生物学角度的定义 从物理学角度的定义 从生物物理学角度的定义 1、从生物学角度的定义 由核酸和蛋白质等物质组成的多分子体系，它具有不断自我更新、繁殖后代以及对外界产生反应的能力。 类病毒：RNA 朊病毒：蛋白质 2、从物理学角度的定义 ——“负熵” 热力学第二定律 任何自发过程总是朝着使体系越来越混乱、越来越无序的方向，即朝着熵增加的方向变化。 生命的演化过程总是朝着熵减少的方向进行，一旦负熵的增加趋近于零，生命将趋向终结，走向死亡。 3、从生物物理学角度的定义——三要素：物质、能量、信息 在生物体的整个运动过程中，贯穿了物质、能量、信息三者的变化、协调和统一。 生命的物质基础是蛋白质和核酸。 生命运动的本质特征是不断自我更新，是一个不断与外界进行物质和能量交换的开放系统。 生命是物质的运动，是物质运动的一种高级的特殊存在形式。 第二节 生命的本质特征 1.化学成分的同一性 从构成生命的化学元素和生物大分子的生物化学成分来看，不同生物之间有很大的同一性 组成生物的物质成分并没有超出自然界的化学元素之外，其中C、H、O、N、P、S、Ca等占有较大的比例 这些元素构成了生物特有的基础生物大分子，包括4种核苷酸、20种氨基酸，以及糖类、脂肪等 这些成分是生物构建和一切生命活动赖以进行的基础 2.严整有序的结构 细胞是生物的基本组成单位（病毒除外) 3.新陈代谢 生物体不断地吸收外界的物质，在生物体内发生一系列变化，最后成为代谢最终产物而被排出体外。 合成作用（anabolism） 从外界摄取物质和能量，将它们转化为生命本身的物质和贮存在化学键中的化学能。 分解作用（catabolism） 分解生命物质，将能量释放出来，供生命活动之用。 4、生长 生物在其新陈代谢的过程中不断扩展自己，表现生长的特性 5.繁殖与遗传 生物体能不断地繁殖下一代，使生命得以延续。 生物的遗传是由基因决定的，生物的某些性状会发生变异；没有可遗传的变异，生物就不可能进化。 生命通过繁殖而延续，DNA是生物遗传的基本物质 6.应激性和运动 生物接受外界刺激后会发生反应， 生物的运动受神经系统的控制。 7.内稳态 生物体在没有强烈的外界因素的影响下，有某些机制使其内环境能保持动态稳定性。 8.适 应 适应的含义： （1）生物的结构都适应于一定的功能。（2）生物的结构和功能适应于其在一定环境条件下的生存和延续。 适应是生物界普遍存在的现象 9、生物具有个体发育和系统进化的历史 生命的本质特征 化学成分的同一性 严整有序的结构 新陈代谢 生长发育 繁殖与遗传 应激性和运动 内稳态 适应 生物具有个体发育和系统进化的历史 第三节 生命科学的发展历史 从古代到16世纪，生命科学的准备和奠基时期 16世纪到20世纪中，系统生命科学创立和发展时期——“小科学”发展阶段 20世纪中叶以后，不同分支学科间的大交汇、大渗透、大综合，进入“大科学”发展阶段 第一阶段：1900－1953　实验生物学阶段 第二阶段：1953－2003　分子生物学阶段 第四节 生命科学的分科 一、按生物类群或研究对象来分 二、按研究的生命现象或生命过程来分 三、按生物结构的层次来分 细胞生物学 分子生物学 分子遗传学 种群生物学 量子生物学等 四、按与其他学科的关系来分 计算生物学 系统生物学 生物信息学 生物医学工程学 人工生命 人工生命 通过把隐藏在生命现象背后基本的、动态的原理抽象出来，并在其他的物理媒介，如计算机上重现这以过程，使之可以进行全新类型的实验操作和检验，从而理解生命 人工生命不同于仿生学，仿生学的重点是模拟生物的个别功能；人工生命则是模拟生命最基本、共有的特征 基本研究目标： 生物学目标—探讨生物学中某些重大问题，如单细胞生物如何进化成多细胞生物？大脑是如何工作的？ 工程学目标—用于改善机器人的能力，以及制作人工肌肉、人工腿等 第五节 生命科学的重要性 生命科学与人类社会的发展息息相关 生命科学充满未解之谜 一、生命科学与人类社会的发展息息相关