浙江大学激光技术与生命科学 激光与生命科学

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1、生命与生命科学1研究的内容:生命的起源、发生、发展、进化学科范围：人类学、人口学、生态学、环境科学、生物医学，心理学、生物工程、生物信息、仿生学学科应用：人体工程学、生物医学仪器等等2生命的本质19世纪30年代——创立细胞学说19世纪50年代——达尔文进化论20世纪30年代——基因突变的发现20世纪40年代——遗传基因DNA发现20世纪50年代——DNA分子结构的发现，蛋白质合成机制的揭示，各种氨基酸遗传秘码的建立3新陈代谢细胞能进行物质代谢，能量交换，能自身生产和复制，能有效地调控自己的生命活动。活细胞：原核细胞；真核细胞活细胞内有各种有机分

2、子由C、H、O、N、P、S等元素组成，还有其他Cl、K、Na、Mg、Ca、Fe、Cu、Zn等微量元素。水是所有活细胞中最丰富的化合物。4细胞单糖类氨基酸蛋白质核糖、碱基、磷酸单核苷酸核酸核、线粒体甲烷氨氰化氢CO2NH2O多酶复合体、核蛋白体、染色体、膜等类脂脂肪酸、甘油多糖乙酸、丙二酸苹果酸丙酮酸－酮酸、乙酸等细胞分子组成及其层次性5代谢的物理方面更多涉及能量代谢。代谢的化学方面涉及生命物质的降解和建成，总称物质代谢。新陈代谢能量代谢物质代谢信息代谢同化作用异化作用自养型异养型厌氧型需氧型光合作用化能合成6生化系统的两大侧面－合成与分解7生

3、命之核－核酸碱基的结构核糖核酸RNA脱氧核糖核酸DNA8DNA双螺旋结构9NobelPrizeinPhysiologyorMedicineWinnersin1962"fortheirdiscoveriesconcerningthemolecularstructureofnucleicacidsanditssignificanceforinformationtransferinlivingmaterial"FrancisHarryComptonCrickJamesDeweyWatsonMauriceHughFrederickWilkins1/3o

4、ftheprize1/3oftheprize1/3oftheprizeUnitedKingdomUSAUnitedKingdomandNewZealandMRCLaboratoryofMolecularBiologyCambridge,UnitedKingdomHarvardUniversityCambridge,MA,USALondonUniversityLondon,UnitedKingdomb.1916d.2004b.1928b.1916(inPongaroa,NewZealand)d.200410光和生命生命的起源离不开光早

5、期地球上的能量来源来源能量（cal/cm2/y）总的太阳照射能量紫外线<300nm<250nm<200nm<100nm放电冲击波放射性火山26000034005634324110.111科学家已经证明原始大气的物质恰恰就是典型的生命物质。类似地球表面上生命初始时应具备的条件下，已证实可能发生的几种反应。1213红光和远红光对莴苣种子萌发的影响1415不同的动物对于光有不同的适应范围。窄光性动物只需要狭小范围的光照，例如夜出和地下生活的动物。对于多数动物来说，日照不仅是决定昼夜活动的主要因素，且与繁殖、换羽毛、迁徒及其他周期性获得也有密切关系。对

6、太阳的辐射热，对动物也有直接或间接的影响。许多变温动物被太阳晒热，体温上升到一定水平后才能开始活动，此后的体温则靠肌肉的活动来维持。恒温动物利用阳光来取暖的，不仅昼夜的哺乳类进行“日光浴”，鸟类特别是幼鸟也经常进行“日光浴”。从根本上说，没有光地球的的一切生命都不可能生存。16核酸的生物效应和光生物学问题光和生命息息，生命的起源、发展、进化、生存都离不开光。不同波长光的照射，会引起不同的反应。如DNA分子在紫外线的照射下，会引起失活、变异甚至癌变。研究表明，与此有关的大多数生物效应与DNA分子水平的物理的、化学的变化有关。1、核酸的辐射效应17

7、2、胸腺嘧啶二聚体胸腺嘧啶二聚体是由Beukers和Berends与1960年发现的，开辟了核酸光生物学的新纪元。在用紫外光照射DNA后，可以生成胸腺嘧啶二聚体。（1）在280nm附近的紫外光照射下，胸腺嘧啶二聚体的生成效率最高。（2）UV光照射下，某些细菌死亡，但有些没有，研究发现主要是胸腺嘧啶二聚体有“修复”的功能。（3）胸腺嘧啶二聚体越多，对UV光越敏感。（4）二聚体与光照胸腺嘧啶产生不成对电子密度成正比。（5）胸腺嘧啶二聚体大部分是经过激发三重态而不是激发单态而形成。18生物工程生物工程是技术革命的三大支柱（为电子技术、材料科学、生物工

8、程）之一。19重组DNA的方法20激光的生物效应激光生物效应是一个内涵很广泛的概念，一般是指激光作用于生物体可能产生的生物效应，不仅取决于激光的照射参