chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件

版權所有,1997(c)DaleCarnegie&Associates,Inc.現(xiàn)代生命科學導論版權所有,1997(c)DaleCarnegie&11.生命的形式1.生命的形式2chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件3chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件4生物類別植物動物細胞構造有細胞壁無細胞壁營養(yǎng)方式大多數(shù)自養(yǎng)異養(yǎng)生長和大多數(shù)植物生長各器官在胚胎內器官和發(fā)育繼續(xù)進行完全形成，生長和

發(fā)生可連續(xù)不斷產生發(fā)育主要是體積

方式新器官和新組織增大與個體成熟

動植物的區(qū)別生物類別植物5微生物

小的直觀感覺真核細胞型原核細胞型電鏡微生物的相對大小肉眼光學顯微鏡可見范圍病毒微生物

小的直觀感覺真核細胞型原核細胞型電鏡6細菌--形態(tài)

（Bacterium)球形桿形弧形螺旋形細菌--形態(tài)

（Bacterium)球形桿形弧形7電鏡下的

微生物青霉菌阿米巴藻類細菌電鏡下的

微生物青霉菌阿米巴藻類細菌8各種“視野”下的微生物光鏡暗視野熒光透射電鏡超薄切片冷凍切片掃描電鏡DNA蛋白質復合物各種“視野”下的微生物光鏡暗視野熒光透射電鏡超薄切片冷凍切片9病毒的形態(tài)腺病毒吸附在雞紅細胞上病毒的形態(tài)腺病毒吸附在雞紅細胞上10基本形態(tài)球形——廿面體對稱桿形——螺旋對稱蝌蚪形——復合對稱病毒的形態(tài)基本形態(tài)病毒的形態(tài)11單鏈DNA

乙肝表面抗原脂層（來自宿主細胞）乙肝核心抗原病毒基因編碼的蛋白質核衣殼包膜乙肝病毒的形態(tài)特征單鏈DNA乙肝表面抗原脂層（來自宿主細胞）乙肝核心抗原病毒12吸附侵入生物合成裝配釋放病毒的繁殖

過程吸附病毒的繁殖

過程13侵入合成裝配乙

肝

病

毒

感

染

過

程侵入合成裝配乙

肝

病

毒

感

染

過

程14正常細胞轉化為腫瘤細胞潛伏感染質粒正常細胞轉化為腫瘤細胞有效感染持續(xù)感染潛伏感染病

毒

感

染

機

體

后的幾種結果病毒細胞核正常細胞轉化為腫瘤細胞潛伏感染質粒正常細胞轉化為腫瘤細胞有效152.生命的特征2.生命的特征16物質成分基本相同C、H、O、N、P、S、Ca…..蛋白質、核酸、脂肪、糖類、維生素等多種有機分子蛋白質：由20種氨基酸組成。核酸：由8種核苷酸組成。ATP(三磷酸腺苷)為貯能分子物質成分基本相同C、H、O、N、P、S、Ca…..17嚴密的組織和高度的統(tǒng)一性各種生物編制基因程序的遺傳密碼是統(tǒng)一DNA--RNA--Protein

嚴密的組織和高度的統(tǒng)一性各種生物編制基因程序的遺傳密碼是統(tǒng)一18chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件19新陳代謝，metabolism

生物體不斷地吸收外界的物質，這些物質在生物體內發(fā)生一系列變化，最后成為代謝過程的最終產物而被排出體外。組成作用（anabolism）：從外界攝取物質和能量，將它們轉化為生命本身的物質和貯存在化學鍵中的化學能。分解作用（catabolism）：分解生命物質，將能量釋放出來，供生命活動之用。新陳代謝，metabolism

生物體不斷地吸收外界的物質，20chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件21生長特性，Growth生物體能通過新陳代謝的作用而不斷地生長、發(fā)育遺傳因素起決定性作用外界環(huán)境因素也有很大影響

生長特性，Growth生物體能通過新陳代謝的作用而不斷地生長22遺傳和繁殖能力，genetics

生物體能不斷地繁殖下一代，使生命得以延續(xù)。生物的遺傳是由基因決定的，生物的某些性狀會發(fā)生變異；沒有可遺傳的變異，生物就不可能進化。遺傳和繁殖能力，genetics

生物體能不斷地繁殖下一代，23應激能力，irritability

生物接受外界刺激后會發(fā)生反應。生物的運動受神經系統(tǒng)的控制。應激能力，irritability

生物接受外界刺激后會發(fā)生24進化，evolution進化，evolution25細胞生命的基礎基本的形態(tài)生命分子運動的環(huán)境生命的最早形式細胞基本的形態(tài)26生命多層次的現(xiàn)象細胞---組織、器官、系統(tǒng)分子---細胞生命細胞---組織、分子---細胞27整個生物界是一個多層次的有序結構：

細胞組織器官系統(tǒng)個體種群群落生態(tài)系統(tǒng)細胞組織器官系統(tǒng)個體種群群落生態(tài)系統(tǒng)28生命的定義從生物學角度的定義從物理學角度的定義從生物物理學角度的定義“生命”的完整的、系統(tǒng)的定義生命的定義從生物學角度的定義29從生物學角度的定義

由核酸和蛋白質等物質組成的多分子體系，它具有不斷自我更新、繁殖后代以及對外界產生反應的能力。從生物學角度的定義 由核酸和蛋白質等物質組成的多分子體系，它30從物理學角度的定義

---“負熵”熱力學第二定律：任何自發(fā)過程總是朝著使體系越來越混亂，越來越無序的方向，即朝著熵增加的方向變化。生命的演化過程總是朝著熵減少的方向進行，一旦負熵的增加趨近于零，生命將趨向終結，走向死亡。從物理學角度的定義

---“負熵”熱力學第二定律：任何自發(fā)過31生命的物質基礎是蛋白質和核酸;生命運動的本質特征是不斷自我更新，是一個不斷與外界進行物質和能量交換的開放系統(tǒng)；生命是物質的運動，是物質運動的一種高級的特殊實在形式。生命：生命的物質基礎是蛋白質和核酸;生命：323.生命的探索3.生命的探索33人類認識生命的過程直觀和經驗階段實驗生物學現(xiàn)代生物學人類認識生命的過程直觀和經驗階段34人體的結構心血循環(huán)論顯微圖譜物種起源實驗胚胎學遺傳學微生物學實驗生物學階段人體的結構實驗生物學階段35生物化學分子生物學基因組學、蛋白組學和生物信息學神經生物學、腦科學和認知科學宏觀生物學和系統(tǒng)生物學現(xiàn)代生物學階段生物化學現(xiàn)代生物學階段36人類基因組計劃:遺傳圖物理圖測序SNP(singlenucleotidepolymorphismHeplotype圖人類基因組計劃:遺傳圖37chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件38生物信息數(shù)據(jù)呈指數(shù)增長39生物信息數(shù)據(jù)呈指數(shù)增長39GENOME

TOLIFE美國能源部今年四月緊接著人類基因組計劃之后提出的又一認識生命的十年宏偉規(guī)劃GENOMETOLIFE美國能源部今年四月緊接著人類基因40chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件41chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件42chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件43chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件44chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件45人類的未解之謎：生命的起源認知的本質人類的未解之謎：生命的起源464.學習的意義4.學習的意義4721世紀自然科學的帶頭學科充滿未解之謎人類社會的發(fā)展息息相關21世紀自然科學的帶頭學科48chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件49溶菌酶的分子模型溶菌酶的分子模型5021世紀將面臨的許多世界性的難題人口糧食環(huán)境能源健康都與生命科學有關!21世紀將面臨的許多世界性的難題人口都與生命科學有關!51chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件52蛋白質組學和結構基因組學高通量藥物篩選藥物設計和小分子設計創(chuàng)新藥物和新劑型生物芯片計算機輔助藥物篩選高通量虛擬篩選方法分子數(shù)據(jù)庫，組合化學化合物庫,靶標生物大分子的功能分析...蛋白質－蛋白質相互作用識別，信號傳導系統(tǒng)、代謝途徑的分子模擬，蛋白質折疊和構象變化的長時分子動力學模擬...圖像處理、聚類分析、表達譜和調控網絡分析...基因組信息…生物信息技術計算機輔助先導化合物設計、藥物設計蛋白質組學和高通量藥物篩選藥物設計和小分子設計創(chuàng)新藥物和新劑53BiotechnologyElectronicsBiocomputerBiochipBiorobotBiosensorBiocomm-unicationNeuro-computerBioenergyconversionBIOELECTRONICSLMBEBiotechnologyBiocomputerBiochi545.生命的起源5.生命的起源551.宗教認為上帝創(chuàng)造了人1.宗教認為上帝創(chuàng)造了人562.古代人認為生命是自然發(fā)生的我國古代有“天地合氣萬物有生”的說法，古代歐洲有“地球乃孕育生命的慈母”的說法2.古代人認為生命是自然發(fā)生的我國古代有“天地合氣萬物有生”573.達爾文的探索“適者生存”----自然

選擇理論的精髓；1859年寫下《物種起源》。3.達爾文的探索“適者生存”----自然

選擇理論的精髓；1584.奧巴林的生命起源假說“團聚體假說”：無機物

---->簡單的有機物

---->復雜的有機物

---->多分子體系（團聚體）

---->具有新陳代謝功能的蛋白質體4.奧巴林的生命起源假說“團聚體假說”：無機物

---->簡595.米勒的實驗

----生命起源于無機物5.米勒的實驗

----生命起源于無機物606.宇宙生命的假說6.宇宙生命的假說61生機論：將生物現(xiàn)象歸結為一種非物質的“活力”機械論：將生命現(xiàn)象簡單的歸結為物理和化學的過程——一架結構極其復雜的機器還原論：生物的一切都可用分子和分子相互作用的規(guī)律來說明。整體論：生物各組成部分規(guī)律加起來不等于整體的規(guī)律?！吧谋举|”的一些觀點和理論生機論：將生物現(xiàn)象歸結為一種非物質的“活力”“生命的本質”625.學科的分類5.學科的分類63按生物類群或研究對象來分；按研究的生命現(xiàn)象或生命過程來分；按生物結構的層次來分；按與其他學科的關系來分。按生物類群或研究對象來分；64按生物類群或研究對象來分植物學、動物學、微生物學、病毒學、人類學、古生物學、藻類學、昆蟲學、魚類學、鳥類學等等。按生物類群或研究對象來分植物學、65研究的生命現(xiàn)象或生命過程來分形態(tài)學、生理學、分類學、胚胎學、解剖學、遺傳學、生態(tài)學、進化學、組織學、細胞學、病理學、免疫學等等。研究的生命現(xiàn)象或生命過程來分形態(tài)學、66生物結構的層次種群生物學、細胞生物學、分子生物學、分子遺傳學、量子生物學等等。生物結構的層次種群生物學、67按與其他學科的關系生物物理學、生物化學、生物數(shù)學、生物氣候學、生物地理學、仿生學、放射生物學。。。。。按與其他學科的關系生物物理學、685.研究的方法5.研究的方法69研究生命過程的方法觀察、對比、與描述實驗人工模擬研究生命過程的方法觀察、對比、與描述70研究步驟認識問題----搜集資料----提出假說----檢驗假說----評價數(shù)據(jù)----結果報道研究步驟認識問題----71小結：什么是生命?人類認識生命的過程生命科學的研究方法生命科學的重要性生命的起源生命科學的建立與分類小結：什么是生命?72參考書籍:陳閱增普通生物學北大生命科學導論翟中和細胞生物學張均生物進化Baxevnis,李衍達譯生物信息學A.B.BrayMolecularBiologyofCellStewartDoesGodPayDie--MathematicsofChaosKauffmanTheOriginsofOrder--Self-organizationinEvolution參考書籍:陳閱增普通生物學73作業(yè):寫一篇關于上述主題的短文,爭取出版發(fā)行.每人在網上找到5-10個關于生命科學的網頁,并比較它們的特點.設計一個生物學實驗,并完成之.申請一個與生物學有關的發(fā)明專利.作業(yè):寫一篇關于上述主題的短文,爭取出版發(fā)行.74一個例子:一個例子:75無法假冒的生物筆利用在墨水中加入含有特定序列的DNA片段，使別人無法假冒你的墨跡。無法假冒的生物筆利用在墨水中加入含有特定序列的DNA片段，使76人工生命---artificiallife，E-cellSoftware，hardware，wetwareE-cell、E-heart、E-brain、E-eyegene-networkformodelanimalecology生命起源、細胞起源、多細胞起源、性別起源、生長發(fā)育、生物行為、腦與認知每年均有國際會議人工生命---artificiallife，E-cellS77版權所有,1997(c)DaleCarnegie&Associates,Inc.現(xiàn)代生命科學導論版權所有,1997(c)DaleCarnegie&781.生命的形式1.生命的形式79chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件80chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件81生物類別植物動物細胞構造有細胞壁無細胞壁營養(yǎng)方式大多數(shù)自養(yǎng)異養(yǎng)生長和大多數(shù)植物生長各器官在胚胎內器官和發(fā)育繼續(xù)進行完全形成，生長和

發(fā)生可連續(xù)不斷產生發(fā)育主要是體積

方式新器官和新組織增大與個體成熟

動植物的區(qū)別生物類別植物82微生物

小的直觀感覺真核細胞型原核細胞型電鏡微生物的相對大小肉眼光學顯微鏡可見范圍病毒微生物

小的直觀感覺真核細胞型原核細胞型電鏡83細菌--形態(tài)

（Bacterium)球形桿形弧形螺旋形細菌--形態(tài)

（Bacterium)球形桿形弧形84電鏡下的

微生物青霉菌阿米巴藻類細菌電鏡下的

微生物青霉菌阿米巴藻類細菌85各種“視野”下的微生物光鏡暗視野熒光透射電鏡超薄切片冷凍切片掃描電鏡DNA蛋白質復合物各種“視野”下的微生物光鏡暗視野熒光透射電鏡超薄切片冷凍切片86病毒的形態(tài)腺病毒吸附在雞紅細胞上病毒的形態(tài)腺病毒吸附在雞紅細胞上87基本形態(tài)球形——廿面體對稱桿形——螺旋對稱蝌蚪形——復合對稱病毒的形態(tài)基本形態(tài)病毒的形態(tài)88單鏈DNA

乙肝表面抗原脂層（來自宿主細胞）乙肝核心抗原病毒基因編碼的蛋白質核衣殼包膜乙肝病毒的形態(tài)特征單鏈DNA乙肝表面抗原脂層（來自宿主細胞）乙肝核心抗原病毒89吸附侵入生物合成裝配釋放病毒的繁殖

過程吸附病毒的繁殖

過程90侵入合成裝配乙

肝

病

毒

感

染

過

程侵入合成裝配乙

肝

病

毒

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染

過

程91正常細胞轉化為腫瘤細胞潛伏感染質粒正常細胞轉化為腫瘤細胞有效感染持續(xù)感染潛伏感染病

毒

感

染

機

體

后的幾種結果病毒細胞核正常細胞轉化為腫瘤細胞潛伏感染質粒正常細胞轉化為腫瘤細胞有效922.生命的特征2.生命的特征93物質成分基本相同C、H、O、N、P、S、Ca…..蛋白質、核酸、脂肪、糖類、維生素等多種有機分子蛋白質：由20種氨基酸組成。核酸：由8種核苷酸組成。ATP(三磷酸腺苷)為貯能分子物質成分基本相同C、H、O、N、P、S、Ca…..94嚴密的組織和高度的統(tǒng)一性各種生物編制基因程序的遺傳密碼是統(tǒng)一DNA--RNA--Protein

嚴密的組織和高度的統(tǒng)一性各種生物編制基因程序的遺傳密碼是統(tǒng)一95chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件96新陳代謝，metabolism

生物體不斷地吸收外界的物質，這些物質在生物體內發(fā)生一系列變化，最后成為代謝過程的最終產物而被排出體外。組成作用（anabolism）：從外界攝取物質和能量，將它們轉化為生命本身的物質和貯存在化學鍵中的化學能。分解作用（catabolism）：分解生命物質，將能量釋放出來，供生命活動之用。新陳代謝，metabolism

生物體不斷地吸收外界的物質，97chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件98生長特性，Growth生物體能通過新陳代謝的作用而不斷地生長、發(fā)育遺傳因素起決定性作用外界環(huán)境因素也有很大影響

生長特性，Growth生物體能通過新陳代謝的作用而不斷地生長99遺傳和繁殖能力，genetics

生物體能不斷地繁殖下一代，使生命得以延續(xù)。生物的遺傳是由基因決定的，生物的某些性狀會發(fā)生變異；沒有可遺傳的變異，生物就不可能進化。遺傳和繁殖能力，genetics

生物體能不斷地繁殖下一代，100應激能力，irritability

生物接受外界刺激后會發(fā)生反應。生物的運動受神經系統(tǒng)的控制。應激能力，irritability

生物接受外界刺激后會發(fā)生101進化，evolution進化，evolution102細胞生命的基礎基本的形態(tài)生命分子運動的環(huán)境生命的最早形式細胞基本的形態(tài)103生命多層次的現(xiàn)象細胞---組織、器官、系統(tǒng)分子---細胞生命細胞---組織、分子---細胞104整個生物界是一個多層次的有序結構：

細胞組織器官系統(tǒng)個體種群群落生態(tài)系統(tǒng)細胞組織器官系統(tǒng)個體種群群落生態(tài)系統(tǒng)105生命的定義從生物學角度的定義從物理學角度的定義從生物物理學角度的定義“生命”的完整的、系統(tǒng)的定義生命的定義從生物學角度的定義106從生物學角度的定義

由核酸和蛋白質等物質組成的多分子體系，它具有不斷自我更新、繁殖后代以及對外界產生反應的能力。從生物學角度的定義 由核酸和蛋白質等物質組成的多分子體系，它107從物理學角度的定義

---“負熵”熱力學第二定律：任何自發(fā)過程總是朝著使體系越來越混亂，越來越無序的方向，即朝著熵增加的方向變化。生命的演化過程總是朝著熵減少的方向進行，一旦負熵的增加趨近于零，生命將趨向終結，走向死亡。從物理學角度的定義

---“負熵”熱力學第二定律：任何自發(fā)過108生命的物質基礎是蛋白質和核酸;生命運動的本質特征是不斷自我更新，是一個不斷與外界進行物質和能量交換的開放系統(tǒng)；生命是物質的運動，是物質運動的一種高級的特殊實在形式。生命：生命的物質基礎是蛋白質和核酸;生命：1093.生命的探索3.生命的探索110人類認識生命的過程直觀和經驗階段實驗生物學現(xiàn)代生物學人類認識生命的過程直觀和經驗階段111人體的結構心血循環(huán)論顯微圖譜物種起源實驗胚胎學遺傳學微生物學實驗生物學階段人體的結構實驗生物學階段112生物化學分子生物學基因組學、蛋白組學和生物信息學神經生物學、腦科學和認知科學宏觀生物學和系統(tǒng)生物學現(xiàn)代生物學階段生物化學現(xiàn)代生物學階段113人類基因組計劃:遺傳圖物理圖測序SNP(singlenucleotidepolymorphismHeplotype圖人類基因組計劃:遺傳圖114chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件115生物信息數(shù)據(jù)呈指數(shù)增長116生物信息數(shù)據(jù)呈指數(shù)增長39GENOME

TOLIFE美國能源部今年四月緊接著人類基因組計劃之后提出的又一認識生命的十年宏偉規(guī)劃GENOMETOLIFE美國能源部今年四月緊接著人類基因117chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件118chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件119chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件120chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件121chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件122人類的未解之謎：生命的起源認知的本質人類的未解之謎：生命的起源1234.學習的意義4.學習的意義12421世紀自然科學的帶頭學科充滿未解之謎人類社會的發(fā)展息息相關21世紀自然科學的帶頭學科125chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件126溶菌酶的分子模型溶菌酶的分子模型12721世紀將面臨的許多世界性的難題人口糧食環(huán)境能源健康都與生命科學有關!21世紀將面臨的許多世界性的難題人口都與生命科學有關!128chapt1現(xiàn)代生命科學導論課件129蛋白質組學和結構基因組學高通量藥物篩選藥物設計和小分子設計創(chuàng)新藥物和新劑型生物芯片計算機輔助藥物篩選高通量虛擬篩選方法分子數(shù)據(jù)庫，組合化學化合物庫,靶標生物大分子的功能分析...蛋白質－蛋白質相互作用識別，信號傳導系統(tǒng)、代謝途徑的分子模擬，蛋白質折疊和構象變化的長時分子動力學模擬...圖像處理、聚類分析、表達譜和調控網絡分析...基因組信息…生物信息技術計算機輔助先導化合物設計、藥物設計蛋白質組學和高通量藥物篩選藥物設計和小分子設計創(chuàng)新藥物和新劑130BiotechnologyElectronicsBiocomputerBiochipBiorobotBiosensorBiocomm-unicationNeuro-computerBioenergyconversionBIOELECTRONICSLMBEBiotechnologyBiocomputerBiochi1315.生命的起源5.生命的起源1321.宗教認為上帝創(chuàng)造了人1.宗教認為上帝創(chuàng)造了人1332.古代人認為生命是自然發(fā)生的我國古代有“天地合氣萬物有生”的說法，古代歐洲有“地球乃孕育生命的慈母”的說法2.古代人認為生命是自然發(fā)生的我國古代有“天地合氣萬物有生”1343.達爾文的探索“適者生存”----自然

選擇理論的精髓；1859年寫下《物種起源》。3.達爾文的探索“適者生存”----自然

選擇理論的精髓；11354.奧巴林的生命起源假說“團聚體假說”：無機物

---->簡單的有機物

---->復雜的有機物

---->多分子體系（團聚體）

---->具有新陳代謝功能的蛋白質體4.奧巴林的生命起源假說“團聚體假說”：無機物

---->簡1365.米勒的實驗

----生命起源于無機物5.米勒的實驗

----生命起源于無機物1376.宇宙生命的假說6.宇宙生命的假說138生機論：將生物現(xiàn)象歸結為一種非物質的“活力”機械論：將生命現(xiàn)象簡單的歸結為物理和化學的過程——一架結構極其復雜的機器還原論：生物的一切都可用分子和分子相互作用的規(guī)律來說明。整體論：生物各組成部分規(guī)律加起來不等于整體的規(guī)律?！吧谋举|”的一些觀點和理論生機論：將生物現(xiàn)象歸結為一種非物質的“活力”“生命的本質”1395.學科的分類5.學科的分類140按生物類群或研究對象來分；按研究的生命現(xiàn)象或生命過程來分；按生物結構的層次來分；按與其他學科的關系來分。按生物類群或研究對象來分；141按生物類群或研究對象來分植物學、動物學、微生物學、病毒學、人類學、古生物學、藻類學、昆蟲學、魚類學、鳥類學等等。按生物類群或