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现代生物技术导论

第一章绪论

1.1生命与生命科学

生命及其过程特征

生命系统的等级结构

生命科学的地位

地球生物：100多万种动物，40多万种植物，10多万种微生物，多种多样，形态各异，

种类繁多，数量巨大，目前估计约500-5000万个物种。

对生命的思考是人类理性思维中最富有挑战性，最有吸引力的问题之一。如：

什么是生命？

什么时候开始形成生命？

生命是如何形成的？

生命世界又何以如此千姿百态？

1.1.1生命及其过程特征

机械论：有机体不是别的，只是机械装置，其运动可用力学、物理学和化学定律来解释。

活力论：生物有机体中的一些过程并不遵从化学和物理学定律。

生物学家是唯物论者，但不接受17世纪的机械论。把生命归结为物质/东西似乎太简单，

且不尽合乎人理性。此外，生命还具有其社会属性。

热力学第二定律对生命的描述：生命是一个不断与外界进行物质和能量交换的开放系

统，其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。

生物物理学三要素——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。

生物学角度：生命是由核酸和蛋白质等物质组成的多分子、多层次的复杂体系，具有不

断自我更新(生长发育)、繁殖后代以及对外界产生应答的能力，是一种过程，是一种现象。

生命的过程特征

1、生长与发育

2、新陈代谢与应激适应性

3、繁殖与遗传

4、严整有序的结构与自我平衡调节

5、化学成分的同一性与凸现性

6、社会性与多样性

7、性质属性

生命通过繁殖而延续，DNA是生物遗传的基本物质。

化学成分的同一性与凸现性：组成人体的元素约20多种，核酸由5种核苷酸组成，各

种生物的遗传密码是统一的，翻译后生成由20种氨基酸组成的蛋白质。

虽然单个化学成分组成了生物体，但不是简单的相加和综合，而是具有凸现性，即表现

出单个组分所没有的性质。

社会性与多样性：没有一种生命是只由一个个体组成的，因此生命表现出群居的社会性。

在这个社会里，个体间是不完全相同的，就像我们每个人都互相不相同一样，表现出极

大的多样性。

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1.1.2生命系统的等级结构

集聚性等级结构

最为人所熟知的例子就是林奈分类等级结构，包括界、门、纲、目、科、属、种。

这种等级结构中，较低层次的结构没有相互作用就组合成了较高层次的结构。

例如：人

动物界Animalia

脊椎动物门Chordata

哺乳纲Mammalia

灵长目Primates

人科Hominidae

人属Homo

人种Homosapiens

1.1.3生命科学及其地位

生命科学是研究生命现象的科学，包括生命起源与发生、生长与发育、生命物质的结构

与功能、生命与环境之间的内在相互关系等，是复杂性学科。生命科学在自然物质科学中的

地位越来越重要。随着生物学思潮的发起，对生命复杂系统研究的突破，生命科学将成为

21世纪自然科学的带头学科。