生命系统与生命科学.ppt
生命系统与生命科学,本章目录,生命的起源和定义为什么要学习生命科学,生命的定义生命的基本特征,生命是什么？“生命”应如何定义？,生命是什么？,“生命”应如何定义？,一、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从哲学角度的定义“生命”的完整的、系统的定义,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,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增加的方向进行，一旦负熵的增加趋近于零，生命将趋向终结，走向死亡熵热力学系统无序的程度,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、协调和统一,4.从哲学角度的定义,1878年，恩格斯在反杜林论中指出：生命是蛋白体的存在形式。,5.“生命”的完整的、系统的定义,生命是主要由核酸和蛋白质组成的具有不断自我更新能力的多分子体系的存在形式，是一种过程，是一种现象。,二、生命的基本特征,化学成分的同一性严整有序的结构新陈代谢应激性和运动生长发育繁殖与遗传适应个体发育与系统进化,1.化学成分的同一性,生物体是由蛋白质、核酸、脂类、糖类、维生素等多种有机分子以及C、H、O、N、P、S等无机元素组成蛋白质：由20种氨基酸组成核酸：由8种核苷酸组成各种生物编制基因程序的遗传密码是统一的，各种生物都是以ATP(三磷酸腺苷)为贮能分子,2.严整有序的结构,生命的基本单位是细胞整个生物界是一个多层次的有序结构,细胞组织器官系统个体,种群群落生态系统,3.新陈代谢生命的基本功能之一,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.应激性和运动,生物接受外界刺激后会发生反应,5.生长发育,生长：生物体或其一部分的体积、干重或细胞数目增长的过程发育：生物自受精卵开始直到形成成熟个体所经过的一系列从简单到复杂的变化过程 生长发育过程中遗传因素起决定性作用，而外界环境因素也有很大影响表现型=基因型+环境饰变,6.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,7.对外界可产生应激反应，对环境有适应性,适应的含义：（1）生物的结构适应于一定的功能（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,8.具有个体发育与系统进化的历史,三、生命科学是自然科学中最大的学科群,分支学科最多920多门与各类学科密切合作与交叉与社会生活联系密切,生命科学的学科结构,生命系统的螺旋结构生命科学的学科结构分层蛋糕,生命科学的分科,按不同分科标准可以作不同的划分按生物类群或研究对象来分按研究的生命现象或过程来分按生物结构的层次来分按与其他学科的关系来分按其他标准分,为什么要学习生命科学知识？,生命科学是人类对自然认识的最后堡垒生命科学是21世纪自然科学的带头学科生命科学中充满未解之谜生命科学与人类社会的发展息息相关,一、生命科学的发展（从达尔文到克隆羊）,1859 达尔文 物种的起源生物进化的革命性理论1997 绵羊“多利”克隆神奇的技术、无限的遐想全球生物热,21世纪将面临的许多世界性的难题,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,二、生命科学是21世纪自然科学的带头学科,当前自然科学的带头学科开始从物理科学向生命科学转移,生命科学世纪的内含,1、生命科学成为前沿学科Nature 95%Science 70-80%,2、生命科学引发的技术将成为支柱产业IT 是组装产业，对人外在生存的影响，导致人种退化BT 涉及的领域是对人类自身的进化，使人活得更好,3、生命科学属于自然科学各学科,生命科学吸引了众多的其他学科顶尖人材,20世纪30年代开始，一些其他学科的顶尖科学家开始思考、参与生物学的问题20世纪50年代以后，生物学中许多划时代的进步都是学科交叉的结果薛定谔生命是什么？Watson&Crick，DNA双螺旋May从物理学家到生态学家实验生物学与理论生物学,三、生命科学充满未解之谜,“猛犸之谜”“恐龙灭绝之谜”龟鳖家族的长寿之谜,“猛犸之谜”,“恐龙灭绝之谜”,龟鳖家族的长寿之谜,四、生命科学与人类社会的发展 息息相关,农业方面医药卫生方面轻工业、食品工业、酶工程其他方面,人造种子,1.农业方面,遗传育种人造种子生物杀虫剂,2.医药卫生方面,新的抗菌素、疫苗免疫学 提高了异体器官移植的成功率基因工程菌与基因疗法 胰岛素、干扰素、生长激素、血纤维蛋白溶解剂、白蛋白、血因子、单克隆抗体等,3.轻工业、食品工业,酶工程 食品、医药、发酵、日用化工、轻纺、制革、水产、木材、造纸、能源、农 业、环保等经济部门发酵工程 酿酒制曲、味精、抗菌素、维生素等,细 菌 造 雪,美国科学家发现假单胞菌能在寒冷的环境中将水雾凝结成雪花,4.其他方面,细菌保护古建筑,在含钙的情况下能够形成钙的微晶体，以保护古建筑,无法假冒的生物笔,利用在墨水中加入含有特定序列的DNA片段，使别人无法假冒你的墨迹,五、大学生要有现代生命科学知识,生物学家:大脑、癌症、光合作用生物技术专家:转基因药物、转基因育种理工科专业:生物芯片、火星生命、纳米材料社会科学专家:社会伦理、法律、生物技术和人 类社会的关系 人:认识自己、认识生命、了解生命科学的发展,生命科学的发展需要您的参与！,微观与宏观领域 相互联系 既见树木 又见森林,愿你在学习生命科学知识的同时，体验到探索生命奥秘的乐趣！让生命科学知识丰富你的生活和终生受益！,？来 里哪 从我,谢谢大家！,
