自然科学概论-生命科学与生物技术1

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1、自然科学概论生科院黄柏炎1~ 1 ~ ~绪论论●生命科学●生命科学的发展历程●基础生命科学简介●生命科学的研究热点●生物技术●生物学发展的趋势2 生命科学n生命科学是研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。用于有效地控制生命活动，能动地改造生物界，造福人类。n生命科学与人类生存、人民健康、经济建设和社会发展有着密切关系，是当今在全球范围内最受关注的基础自然科学。3生命科学的发展历程作为一们重要的自然科学学科，生命科学的发展大致经历了三个主要的阶段：了三个主要的阶段：从古代到16世纪左右这是生命科学的准备和奠基时期

2、；是系统生命科学创立和发展的时期，这一阶段以自然科学各领域分支学科迅速建立为主要特从16世纪到20世纪中点与其他学科共同归纳为历史上的“小科学”的发展时期；生命科学随着各学科纵横交错发展的大趋势，出现了不同分支学科和跨学科间的大交汇、大20世纪中叶以后渗透、大综合的局面，由此人们获得了进入“大科学”发展历史阶段的认识。4 基础生命科学简介1. 生物与生命科学7. 进化2. 生物的化学组成8. 植物的结构与功能3. 细胞——生命的基本单位9. 动物的结构与功能4. 能量与代谢10.生物与环境5. 遗传及其分子基础11. 人体健康与重大疾病预防6. 发育12.生物技术与人类未

3、来5 生命科学的研究热点生物芯片片“生物芯片”实际上是一种微型多参数生物传感器。它通过在一微小的基片表面固定大量的分子识别探针，或构建微分析单元和系统，实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞或其它生物组分准确、快速、大信息量的筛选或检测。。1973年重组DNA获得成功，开创了基因工程，以此为基础，分子生物学学生物技术作为前途远大的高新技术产业在世界范围兴起，生物工程将成为现代化的大工业，与此同时还极大的推动了医学和农业科学的实践，在这些领域中正展示出广阔的应用前景。生物信息学学是以核酸、蛋白质等生物大分子数据为主要对象，以数学、信息学、计算机科学为主要手段，以计算机硬件、软件和

4、计算机网络为主要工具，对浩如烟海的原始数据进行存储、管理、注释、加工、解读，使之成为具有明确生物意义的生物信息。息。人类基因组计划组计划这一计划的科学意义重大，可与产生原子弹的曼哈顿工程和人类登月阿波罗飞行任务相媲美，是当前国际生物学、医学领域内一项引人注目的工程，是人类自然科学史上最重大的研究6 项目之一，将推动整个生命科学的发展。。生物技术•生物技术是应用自然科学的原理，依靠微生物、植物、动物等作为反应器，将物料进行加工以提供产品来为社会服务的技术。它通过人为控制的方法，改变生物的遗传性状，定向地制造出生物新品种或新物种。7生物技术分类细胞工程基因工程酶工程微生物工程

5、8 细胞工程•细胞工程是细胞水平上的遗传工程。将一种生物细胞中携带遗传信息的细胞核或染色体整个地转换给另一种生物的细胞，使接受转换细胞核和染色体的细胞产生人们所需要的质的变化。•细胞工程打破了种与种之间不能杂交的障碍，为创造新物种开拓了广阔的前景。9基因工程•基因工程：又称DNA重组技术或分子水平的杂交技术。这项技术就是按照预先设计的生物改造蓝图，在分子水平上对基因进行外科手术，人为地用一种生物细胞中的基因替换另一种生物细胞中的某些基因，实现基因定向转换和重新组合，以达到定向改变生物性状的目的。10酶工程•酶是活细胞产生的能起催化作用的蛋白质分子。一种酶只能催化一种专一的

6、反应而不能催化别的反应。所谓酶工程，就是在一定的装置中，利用酶的特异催化功能，快速、高效地将相应的原料转化成有用物质的技术。11微生物工程•微生物工程又称为发酵工程，是大规模发酵生产工艺的总称，就是利用微生物发酵作用，通过现代工程技术手段来生产有用物质，或者把微生物直接应用于生物反应器的技术。它是在发酵工艺基础上吸收基因工程、细胞工程和酶工程以及其他技术的成果而形成的。12生物学发展的趋势n多少世纪以来，生物学研究的主体一直是观察和认识生命世界的多样性。二十世纪七十年代之后，从生命现象的表面观察日益深入到对生命活动本质的阐明。这是一个漫长的过程，也是生物学在21世纪的主要

7、任务。这一任务的完成将产生统一的生命观和统一的生物学。13~ 2 ~ ~细胞工程程●细胞的发现●细胞的结构●细胞的分裂●细胞学说●植物组织和植物细胞培养技术●试管婴儿●奇妙的克隆14 细胞的发现罗伯特•胡克(定名细胞)列文虎克施莱登（制作显微镜）(植物学家)施旺(动物学家)15 细胞的大小（直径μm）•病毒（不是细胞，仅为比较）•0.02•枝原体细胞（最小最简单）•0.1～0.3•细菌细胞•1～2•动植物细胞•10～30～80•原生动物细胞•数百～数千•未受精的鸵鸟蛋（单细胞）•50000•苎麻韧皮纤维细胞•550000•鲸的