第一講 生命與生命科學(xué)(生命科學(xué)導(dǎo)論 緒論)

1、化學(xué)工程學(xué)院化學(xué)工程學(xué)院葉葉 敏敏生命與生命科學(xué)生命與生命科學(xué) 第一節(jié)第一節(jié) 什么是生命什么是生命 第二節(jié)第二節(jié) 為什么要學(xué)習(xí)生命科學(xué)為什么要學(xué)習(xí)生命科學(xué) 第三節(jié)第三節(jié) 生命科學(xué)涵蓋的主要內(nèi)容生命科學(xué)涵蓋的主要內(nèi)容 第四節(jié)第四節(jié) 如何學(xué)習(xí)生命科學(xué)如何學(xué)習(xí)生命科學(xué) 第五節(jié)第五節(jié) 21世紀(jì)的現(xiàn)代生命科學(xué)世紀(jì)的現(xiàn)代生命科學(xué)1 1、豐富多彩的生物、豐富多彩的生物第一節(jié)第一節(jié) 什么是生命什么是生命（1 1）生物都有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)）生物都有復(fù)雜的結(jié)構(gòu) 2 2、生命的特征、生命的特征 所有的生物體都由細(xì)胞組成（病毒除外）所有的生物體都由細(xì)胞組成（病毒除外） 生物體內(nèi)每時(shí)每刻都有新的物質(zhì)被合成，又有一生物體內(nèi)每時(shí)

2、每刻都有新的物質(zhì)被合成，又有一些物質(zhì)不斷被分解，在這種物質(zhì)些物質(zhì)不斷被分解，在這種物質(zhì)合成合成和和分解分解中又中又伴隨著能量的伴隨著能量的貯藏貯藏和和釋放釋放，這就是，這就是新陳代謝。新陳代謝。 生物生物 的活動(dòng)需要能量，因此生物必須與外界不的活動(dòng)需要能量，因此生物必須與外界不斷地進(jìn)行斷地進(jìn)行物質(zhì)和能量交換物質(zhì)和能量交換。 （2 2）生物體都有新陳代謝）生物體都有新陳代謝 生長(zhǎng)：生長(zhǎng)：生物體以細(xì)胞分裂為基礎(chǔ)，細(xì)胞數(shù)量的增生物體以細(xì)胞分裂為基礎(chǔ)，細(xì)胞數(shù)量的增加伴隨著生物體個(gè)體的從小到大，這就是生長(zhǎng)。加伴隨著生物體個(gè)體的從小到大，這就是生長(zhǎng)。 發(fā)育：發(fā)育：從一個(gè)細(xì)胞開始，隨著細(xì)胞的分裂和分化，從一

3、個(gè)細(xì)胞開始，隨著細(xì)胞的分裂和分化，生物體就逐漸形成組生物體就逐漸形成組 織、器官、系統(tǒng)等而成為一織、器官、系統(tǒng)等而成為一個(gè)完整的個(gè)體，這個(gè)過程就是發(fā)育。個(gè)完整的個(gè)體，這個(gè)過程就是發(fā)育。（3）生物都有生長(zhǎng)和發(fā)育生物都有生長(zhǎng)和發(fā)育 所謂所謂“生生不息，生命不止生生不息，生命不止”，是說任何生物都具有繁殖，是說任何生物都具有繁殖后代的能力。后代的能力。 在自然界，唯有生物具有繁殖的能力。在自然界，唯有生物具有繁殖的能力。 生物繁殖包括生物繁殖包括無(wú)性繁殖、有性繁殖無(wú)性繁殖、有性繁殖等形式，繁殖過程中等形式，繁殖過程中伴隨著伴隨著遺傳、變異和進(jìn)化。遺傳、變異和進(jìn)化。 遺傳由遺傳由基因基因決定，但某些性

4、狀會(huì)發(fā)生變異，可遺傳的決定，但某些性狀會(huì)發(fā)生變異，可遺傳的變變異異是生物進(jìn)化的基礎(chǔ)，是生物進(jìn)化的基礎(chǔ)，進(jìn)化進(jìn)化表現(xiàn)為生物對(duì)環(huán)境變化的不表現(xiàn)為生物對(duì)環(huán)境變化的不斷適應(yīng)。斷適應(yīng)。 （4）生物都能繁殖）生物都能繁殖 生物能接受外界刺激而發(fā)生符合目的的反應(yīng)，反應(yīng)生物能接受外界刺激而發(fā)生符合目的的反應(yīng)，反應(yīng)的結(jié)果使生物的結(jié)果使生物 “趨利避害趨利避害”。 生物都能生物都能響應(yīng)刺激響應(yīng)刺激的能力是生物的普遍特性。的能力是生物的普遍特性。 動(dòng)物的動(dòng)物的感覺器官感覺器官和和神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)系統(tǒng)是應(yīng)激性高度發(fā)展的產(chǎn)是應(yīng)激性高度發(fā)展的產(chǎn)物。物。 （5）生物都能響應(yīng)刺激）生物都能響應(yīng)刺激 生物的結(jié)構(gòu)都適合一定的功能生物

5、的結(jié)構(gòu)都適合一定的功能，如鳥類的翅膀的構(gòu)造適合，如鳥類的翅膀的構(gòu)造適合于飛翔，人的眼睛的構(gòu)造適合于感受物象等；于飛翔，人的眼睛的構(gòu)造適合于感受物象等； 生物的結(jié)構(gòu)和功能適合于該生物在特定環(huán)境條件下的生存生物的結(jié)構(gòu)和功能適合于該生物在特定環(huán)境條件下的生存和延續(xù)和延續(xù)，如魚的體型和用鰓呼吸適于在水中生活，被子植物，如魚的體型和用鰓呼吸適于在水中生活，被子植物的花及傳粉過程適于在的花及傳粉過程適于在 陸地環(huán)境中進(jìn)行有性繁殖等。陸地環(huán)境中進(jìn)行有性繁殖等。 （6）生物都能）生物都能適應(yīng)適應(yīng)環(huán)境環(huán)境 生命是具有以上生命是具有以上共同特征共同特征的物質(zhì)存在形式的物質(zhì)存在形式u生命是具有以上共同特征的物質(zhì)存在

6、形式。生命是具有以上共同特征的物質(zhì)存在形式。 從從生物學(xué)生物學(xué)角度的定義：角度的定義： 由由核酸和蛋白質(zhì)核酸和蛋白質(zhì)等物質(zhì)組成的多分子體等物質(zhì)組成的多分子體系，它具有不斷自我更新、繁殖后代以系，它具有不斷自我更新、繁殖后代以及對(duì)外界產(chǎn)生反應(yīng)的能力。及對(duì)外界產(chǎn)生反應(yīng)的能力。生命的定義生命的定義 4 4、特殊的生命、特殊的生命病毒病毒第二節(jié)第二節(jié) 為什么要學(xué)習(xí)生命科學(xué)為什么要學(xué)習(xí)生命科學(xué) 現(xiàn)代生命科學(xué)的發(fā)展現(xiàn)代生命科學(xué)的發(fā)展1928 年，年，F(xiàn)leming 發(fā)現(xiàn)了發(fā)現(xiàn)了青霉素青霉素，在第二次世界大戰(zhàn)，在第二次世界大戰(zhàn)后期拯救了幾百萬(wàn)人的生命。后期拯救了幾百萬(wàn)人的生命。1953 年，年，Watson

7、 和和 Crick 首次提出了首次提出了 DNA 雙螺旋結(jié)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型構(gòu)模型， 奠定了奠定了 現(xiàn)代遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的基礎(chǔ)，從現(xiàn)代遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的基礎(chǔ)，從而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。有的學(xué)者高度評(píng)價(jià)而獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。有的學(xué)者高度評(píng)價(jià) DNA 雙螺旋結(jié)雙螺旋結(jié)構(gòu)模型的確立是構(gòu)模型的確立是“諾貝爾獎(jiǎng)中的諾貝爾獎(jiǎng)諾貝爾獎(jiǎng)中的諾貝爾獎(jiǎng)”。1973 年，美國(guó)斯坦福大學(xué)和加州的幾個(gè)研究小組的科學(xué)年，美國(guó)斯坦福大學(xué)和加州的幾個(gè)研究小組的科學(xué)家們幾乎在同時(shí)分別完成了家們幾乎在同時(shí)分別完成了 DNA 體外重組體外重組，一舉打開了，一舉打開了基因工程的大門，他們被譽(yù)為重組基因工程的大門，他們被譽(yù)為重組 DNA 技術(shù)之

8、父。技術(shù)之父。 1997年，蘇格蘭的羅斯林研究所的生物學(xué)家完成了首例年，蘇格蘭的羅斯林研究所的生物學(xué)家完成了首例哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物綿羊綿羊“多莉多莉”的克隆，消息傳出后，立刻在全的克隆，消息傳出后，立刻在全球范圍內(nèi)引發(fā)了一場(chǎng)有關(guān)克隆的激烈爭(zhēng)論。球范圍內(nèi)引發(fā)了一場(chǎng)有關(guān)克隆的激烈爭(zhēng)論。2000 年年 6 月月 26 日，在多國(guó)參與和協(xié)調(diào)下，人類基因組工日，在多國(guó)參與和協(xié)調(diào)下，人類基因組工作框架圖已經(jīng)作框架圖已經(jīng) 完完 成，標(biāo)志著成，標(biāo)志著功能基因組功能基因組時(shí)代的到來。時(shí)代的到來。2001 年，人類在年，人類在干細(xì)胞干細(xì)胞研究方面取得重大突破。研究方面取得重大突破。2002 年，中國(guó)科學(xué)家完成世界第

9、一張年，中國(guó)科學(xué)家完成世界第一張秈稻基因組秈稻基因組的精細(xì)圖。的精細(xì)圖。 2003 年，各大媒體上又相繼傳出一些與人類年，各大媒體上又相繼傳出一些與人類重大重大 疾病疾病相相關(guān)的基因被發(fā)現(xiàn)。關(guān)的基因被發(fā)現(xiàn)。 2004 年是火星探測(cè)年，其中最引人關(guān)注的消息是火星上有水年是火星探測(cè)年，其中最引人關(guān)注的消息是火星上有水存在的痕跡，據(jù)此推測(cè)火星上曾經(jīng)有存在的痕跡，據(jù)此推測(cè)火星上曾經(jīng)有生命生命的活動(dòng)。的活動(dòng)。2008年，基因組測(cè)序方法改進(jìn)和大規(guī)模測(cè)序。年，基因組測(cè)序方法改進(jìn)和大規(guī)模測(cè)序。2010年年1000種動(dòng)植物基因組計(jì)劃。種動(dòng)植物基因組計(jì)劃。2013年，北大鄧宏魁團(tuán)隊(duì)用小分子化合物誘導(dǎo)體細(xì)胞重編程年

10、，北大鄧宏魁團(tuán)隊(duì)用小分子化合物誘導(dǎo)體細(xì)胞重編程為多潛能干細(xì)胞。為多潛能干細(xì)胞。當(dāng)今，以計(jì)算機(jī)科學(xué)及信息技術(shù)、生命科學(xué)及生物技術(shù)為代當(dāng)今，以計(jì)算機(jī)科學(xué)及信息技術(shù)、生命科學(xué)及生物技術(shù)為代表的高科技正在迅猛發(fā)展，它們代表了現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的前沿，表的高科技正在迅猛發(fā)展，它們代表了現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的前沿，并成為現(xiàn)代高科技的并成為現(xiàn)代高科技的兩大支柱兩大支柱。 2 2、人類面臨的挑戰(zhàn)、人類面臨的挑戰(zhàn) u2003年春，一場(chǎng)突如其來的傳染性非典型肺炎又稱嚴(yán)重性急年春，一場(chǎng)突如其來的傳染性非典型肺炎又稱嚴(yán)重性急性呼吸綜合性呼吸綜合 征（征（SARS）在全世界的許多國(guó)家蔓延，）在全世界的許多國(guó)家蔓延， 災(zāi)難面災(zāi)難面前人

11、們談虎色變，一場(chǎng)不見硝煙的新戰(zhàn)爭(zhēng)開始了。前人們談虎色變，一場(chǎng)不見硝煙的新戰(zhàn)爭(zhēng)開始了。 u2005年，年，禽流感禽流感的災(zāi)難愈演愈烈，不但造成一些國(guó)家養(yǎng)殖業(yè)的災(zāi)難愈演愈烈，不但造成一些國(guó)家養(yǎng)殖業(yè)的巨大損失，禽流感還向人類蔓延，防范人類感染禽流感成的巨大損失，禽流感還向人類蔓延，防范人類感染禽流感成為世界各國(guó)共同面對(duì)的重大難題。為世界各國(guó)共同面對(duì)的重大難題。 2 2、人類面臨的挑戰(zhàn)、人類面臨的挑戰(zhàn) u2009 年年 3 月底至月底至 4 月中旬，曾經(jīng)被稱為月中旬，曾經(jīng)被稱為“豬流感豬流感”的甲型的甲型 H1N1 流感首先流感首先 在墨西哥被發(fā)現(xiàn)和確診，隨后波及世界各地，引起在墨西哥被發(fā)現(xiàn)和確診，隨

12、后波及世界各地，引起世界衛(wèi)生組織和各國(guó)政府世界衛(wèi)生組織和各國(guó)政府 的高度重視。的高度重視。u1918 年，世界上年，世界上 1/5 的人屈服于流感的淫威之下，幾千萬(wàn)人的人屈服于流感的淫威之下，幾千萬(wàn)人死亡。殊不死亡。殊不 知，以后每隔大約知，以后每隔大約 10-20 年人類就要遭受一次全年人類就要遭受一次全球性流感殺手的襲擊。球性流感殺手的襲擊。實(shí)際上，當(dāng)今人類社會(huì)面臨的重大問題和挑戰(zhàn)還有很多，諸如：實(shí)際上，當(dāng)今人類社會(huì)面臨的重大問題和挑戰(zhàn)還有很多，諸如：人口膨人口膨 脹、糧食短缺、疾病危害、環(huán)境污染、能源危機(jī)、資源脹、糧食短缺、疾病危害、環(huán)境污染、能源危機(jī)、資源匱乏、生態(tài)平衡被破匱乏、生態(tài)平

13、衡被破 壞和生物物種大量消亡壞和生物物種大量消亡等。等。 u地球人口以爆炸的方式增長(zhǎng)，由此引發(fā)的糧食短缺、環(huán)境地球人口以爆炸的方式增長(zhǎng)，由此引發(fā)的糧食短缺、環(huán)境污染以及盲目的資污染以及盲目的資 源開發(fā)帶來的生態(tài)環(huán)境的破壞長(zhǎng)期以來源開發(fā)帶來的生態(tài)環(huán)境的破壞長(zhǎng)期以來一直困擾著人類。一直困擾著人類。u另一重大挑戰(zhàn)來自微觀世界。人與另一重大挑戰(zhàn)來自微觀世界。人與 HIV 等病毒的斗爭(zhēng)從未等病毒的斗爭(zhēng)從未停止，而人類似乎至今仍沒有明顯的優(yōu)勢(shì)。解決人類生存停止，而人類似乎至今仍沒有明顯的優(yōu)勢(shì)。解決人類生存與發(fā)展所面臨的一系列重大問題，在很大程度上將與發(fā)展所面臨的一系列重大問題，在很大程度上將依賴于依賴于生

14、命科學(xué)的發(fā)展生命科學(xué)的發(fā)展。u生命科學(xué)對(duì)人類經(jīng)濟(jì)、科技、政治和社會(huì)發(fā)展的作用是全生命科學(xué)對(duì)人類經(jīng)濟(jì)、科技、政治和社會(huì)發(fā)展的作用是全 方位的。方位的。第三節(jié)第三節(jié) 生命科學(xué)涵蓋的主要內(nèi)容生命科學(xué)涵蓋的主要內(nèi)容 1 1、生命科學(xué)、生命科學(xué)概念與基本內(nèi)容概念與基本內(nèi)容（1 1）生命科學(xué)）生命科學(xué) 生命科學(xué)是研究生物體及其活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。生命科學(xué)是研究生物體及其活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。 人們常用人們常用生命生命泛指所有的生物和廣義或抽象的生物活動(dòng)現(xiàn)泛指所有的生物和廣義或抽象的生物活動(dòng)現(xiàn)象，而用象，而用生物生物來特指某一種具有生命特征的個(gè)體或群體。來特指某一種具有生命特征的個(gè)體或群體。（2 2）生命科學(xué)的體系）

15、生命科學(xué)的體系u 生命科學(xué)所涉及的研究范圍很廣，從最簡(jiǎn)單的病生命科學(xué)所涉及的研究范圍很廣，從最簡(jiǎn)單的病毒、單細(xì)胞生物到復(fù)雜龐大的藍(lán)鯨和人類自身，毒、單細(xì)胞生物到復(fù)雜龐大的藍(lán)鯨和人類自身，與生物的多樣性一樣，生命科學(xué)的與生物的多樣性一樣，生命科學(xué)的分支學(xué)科分支學(xué)科也是也是多種多樣的。多種多樣的。 根據(jù)研究對(duì)象的不同劃分根據(jù)研究對(duì)象的不同劃分 生命科學(xué)分為：生命科學(xué)分為： 動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)、微生物學(xué)、病毒學(xué)等。動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)、微生物學(xué)、病毒學(xué)等。 這些學(xué)科分別研究動(dòng)物、植物或微生物的形態(tài)、分類、生理、這些學(xué)科分別研究動(dòng)物、植物或微生物的形態(tài)、分類、生理、生態(tài)、分生態(tài)、分 布、遺傳、進(jìn)化及其與人類的關(guān)

16、系。布、遺傳、進(jìn)化及其與人類的關(guān)系。 根據(jù)研究?jī)?nèi)容的特點(diǎn)劃分根據(jù)研究?jī)?nèi)容的特點(diǎn)劃分 生命科學(xué)可分為：分類學(xué)、形態(tài)學(xué)、胚胎學(xué)、古生物學(xué)、生命科學(xué)可分為：分類學(xué)、形態(tài)學(xué)、胚胎學(xué)、古生物學(xué)、遺傳學(xué)、生態(tài)遺傳學(xué)、生態(tài) 學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)等。學(xué)、生物化學(xué)、生物物理學(xué)等。 根據(jù)生物體結(jié)構(gòu)水平來劃分根據(jù)生物體結(jié)構(gòu)水平來劃分 生命科學(xué)可分為：分子生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)、組織學(xué)、器官生生命科學(xué)可分為：分子生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)、組織學(xué)、器官生物學(xué)、個(gè)體生物學(xué)、個(gè)體生 物學(xué)、群體生物學(xué)等。物學(xué)、群體生物學(xué)等。 生物體是高度組織化的復(fù)雜生命形式，我們可以在不同生物體是高度組織化的復(fù)雜生命形式，我們可以在不同的層次和水平上的層

17、次和水平上 來認(rèn)識(shí)它們。來認(rèn)識(shí)它們。 2、宏觀與微觀的關(guān)系宏觀與微觀的關(guān)系 現(xiàn)代生命科學(xué)研究正在由宏觀向微觀深入發(fā)展，分子生物現(xiàn)代生命科學(xué)研究正在由宏觀向微觀深入發(fā)展，分子生物學(xué)正在向揭示學(xué)正在向揭示 生命的本質(zhì)邁進(jìn)，即用生命的本質(zhì)邁進(jìn)，即用化學(xué)分子的語(yǔ)言來說化學(xué)分子的語(yǔ)言來說明生命現(xiàn)象的統(tǒng)一性、復(fù)雜性和明生命現(xiàn)象的統(tǒng)一性、復(fù)雜性和 有效性有效性。還可以使人類有。還可以使人類有可能從本質(zhì)上和機(jī)理上深入揭示生物遺傳、信息傳可能從本質(zhì)上和機(jī)理上深入揭示生物遺傳、信息傳 遞和代遞和代謝調(diào)控的奧秘。謝調(diào)控的奧秘。 對(duì)生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能研究最終需要體現(xiàn)在細(xì)胞和個(gè)體對(duì)生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能研究最終需要

18、體現(xiàn)在細(xì)胞和個(gè)體水平上和解釋生物多樣性甚至生態(tài)問題。水平上和解釋生物多樣性甚至生態(tài)問題。 分子水平上揭示生命的奧秘分子水平上揭示生命的奧秘 3、生命科學(xué)和生物技術(shù)的最新進(jìn)展生命科學(xué)和生物技術(shù)的最新進(jìn)展 在生命科學(xué)領(lǐng)域，學(xué)科的界限逐漸模糊，分子生物學(xué)、在生命科學(xué)領(lǐng)域，學(xué)科的界限逐漸模糊，分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺細(xì)胞生物學(xué)、遺 傳學(xué)已經(jīng)密不可分。傳學(xué)已經(jīng)密不可分。 新技術(shù)和新方法的建立和引入，如生物芯片技術(shù)、蛋白新技術(shù)和新方法的建立和引入，如生物芯片技術(shù)、蛋白質(zhì)組學(xué)方法、結(jié)構(gòu)基因組學(xué)方法、生物信息學(xué)的理論和方法、質(zhì)組學(xué)方法、結(jié)構(gòu)基因組學(xué)方法、生物信息學(xué)的理論和方法、各種質(zhì)譜、波譜、單分子技術(shù)各種

19、質(zhì)譜、波譜、單分子技術(shù) 等，在基礎(chǔ)生物學(xué)研究中發(fā)揮等，在基礎(chǔ)生物學(xué)研究中發(fā)揮著越來越重要的作用。生物學(xué)中的熱點(diǎn)和前沿著越來越重要的作用。生物學(xué)中的熱點(diǎn)和前沿 問題問題還會(huì)還會(huì)不斷不斷衍生出新的衍生出新的分支學(xué)科分支學(xué)科和和交叉學(xué)科交叉學(xué)科。p 2020世紀(jì)后葉，生命科學(xué)領(lǐng)域的突破性成就，改變了它在自然世紀(jì)后葉，生命科學(xué)領(lǐng)域的突破性成就，改變了它在自然科學(xué)中的地位，也引發(fā)了一場(chǎng)生物技術(shù)革命，給人類帶來巨科學(xué)中的地位，也引發(fā)了一場(chǎng)生物技術(shù)革命，給人類帶來巨大的利益和財(cái)富。大的利益和財(cái)富。p 跟蹤生命科學(xué)和生物技術(shù)的最新進(jìn)展，不斷更新知識(shí)，是因跟蹤生命科學(xué)和生物技術(shù)的最新進(jìn)展，不斷更新知識(shí)，是因?yàn)樗?/p>

20、們是當(dāng)今科技發(fā)展最快、最具有挑戰(zhàn)性的學(xué)科領(lǐng)域，學(xué)為它們是當(dāng)今科技發(fā)展最快、最具有挑戰(zhàn)性的學(xué)科領(lǐng)域，學(xué)習(xí)生命科學(xué)也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)。習(xí)生命科學(xué)也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)。1、興趣是最好的老師興趣是最好的老師2、提出問題和設(shè)想、提出問題和設(shè)想3、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)第四節(jié)第四節(jié) 如何學(xué)習(xí)生命科學(xué)如何學(xué)習(xí)生命科學(xué)u 實(shí)驗(yàn)科學(xué)應(yīng)有科學(xué)的方法，大量的科學(xué)結(jié)論都是建立在科學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)應(yīng)有科學(xué)的方法，大量的科學(xué)結(jié)論都是建立在科學(xué)的方法之上的。的方法之上的。 （1） 觀察觀察 客觀反映事物客觀反映事物 科學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)基礎(chǔ) 不受原有知識(shí)束縛不受原有知識(shí)束縛 （2）假說和實(shí)驗(yàn)）假說和實(shí)驗(yàn)u由于種種原因，直接用研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)顯

21、得非常困難，或由于種種原因，直接用研究對(duì)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)顯得非常困難，或者簡(jiǎn)直不可者簡(jiǎn)直不可 能時(shí)，可用模型代替研究對(duì)象來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。能時(shí)，可用模型代替研究對(duì)象來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。u常用的生物學(xué)模型實(shí)驗(yàn)有以下幾常用的生物學(xué)模型實(shí)驗(yàn)有以下幾 種：種： 動(dòng)物模型動(dòng)物模型 機(jī)械和電子模型機(jī)械和電子模型 （3）模型實(shí)驗(yàn)）模型實(shí)驗(yàn) 抽象模型抽象模型第五節(jié)第五節(jié) 21 世紀(jì)的現(xiàn)代生命科學(xué)世紀(jì)的現(xiàn)代生命科學(xué) 物質(zhì)文明的發(fā)展引起了許多嚴(yán)重問題，人口爆炸、糧食物質(zhì)文明的發(fā)展引起了許多嚴(yán)重問題，人口爆炸、糧食短缺、環(huán)境污短缺、環(huán)境污 染和資源枯竭等全球性問題困擾著人類，染和資源枯竭等全球性問題困擾著人類，可持續(xù)發(fā)展已成為全球的呼

22、聲。在這種大背景下，人們可持續(xù)發(fā)展已成為全球的呼聲。在這種大背景下，人們對(duì)生命科學(xué)寄予很大希望。對(duì)生命科學(xué)寄予很大希望。1、生命科學(xué)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展生命科學(xué)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展2 2、生命科學(xué)與農(nóng)業(yè)發(fā)展、生命科學(xué)與農(nóng)業(yè)發(fā)展 超級(jí)雜交稻超級(jí)雜交稻 人工培育的超級(jí)雜交稻產(chǎn)量人工培育的超級(jí)雜交稻產(chǎn)量 高為解決饑餓與糧食短缺做出了重大貢獻(xiàn)。高為解決饑餓與糧食短缺做出了重大貢獻(xiàn)。 過去幾十年中，依靠雜過去幾十年中，依靠雜交育種，糧食短缺得到交育種，糧食短缺得到了一定的緩解了一定的緩解 ，21世紀(jì)世紀(jì)中，基因工程將在育種中，基因工程將在育種中發(fā)揮更重要的作用。中發(fā)揮更重要的作用。 農(nóng)業(yè)的首要任務(wù)是解決糧食短缺

23、問題。世界人口在增加，糧農(nóng)業(yè)的首要任務(wù)是解決糧食短缺問題。世界人口在增加，糧食需求量增大，而耕地面積卻在減少，因而必須依靠培育優(yōu)食需求量增大，而耕地面積卻在減少，因而必須依靠培育優(yōu)良品種，大幅度提高單產(chǎn)。良品種，大幅度提高單產(chǎn)。 要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，必須克服要實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，必須克服農(nóng)業(yè)化學(xué)化農(nóng)業(yè)化學(xué)化帶來的帶來的惡果。惡果。 化肥與農(nóng)藥的大量使用雖然提高了農(nóng)作物產(chǎn)量，但是化肥與農(nóng)藥的大量使用雖然提高了農(nóng)作物產(chǎn)量，但是消耗了大量能源與資源消耗了大量能源與資源，還造成，還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染嚴(yán)重的環(huán)境污染。 固氮基因工程固氮基因工程研究已有不小進(jìn)展，研究已有不小進(jìn)展，21世紀(jì)初期可望成世紀(jì)初

24、期可望成功，屆時(shí)氮肥廠將關(guān)門大吉。功，屆時(shí)氮肥廠將關(guān)門大吉。 培育培育抗病蟲害的農(nóng)作物新品種抗病蟲害的農(nóng)作物新品種，實(shí)行生物防治，將降，實(shí)行生物防治，將降低對(duì)農(nóng)藥的依賴性。低對(duì)農(nóng)藥的依賴性。 煤與石油資源的枯竭指日可待，核燃料也必有罄盡之時(shí)。煤與石油資源的枯竭指日可待，核燃料也必有罄盡之時(shí)。所以，利用太所以，利用太 陽(yáng)能、利用可再生資源，才能真正徹底解決陽(yáng)能、利用可再生資源，才能真正徹底解決能源問題。能源問題。在解決能源問題方面，人們對(duì)生物技術(shù)寄予厚望。在解決能源問題方面，人們對(duì)生物技術(shù)寄予厚望。 用農(nóng)副產(chǎn)品發(fā)酵生產(chǎn)酒精，代替汽油作燃料，在巴西已進(jìn)用農(nóng)副產(chǎn)品發(fā)酵生產(chǎn)酒精，代替汽油作燃料，在巴西

25、已進(jìn)入實(shí)用；入實(shí)用； 培育含油量高的植物生產(chǎn)燃料用油的研究也已有進(jìn)展；培育含油量高的植物生產(chǎn)燃料用油的研究也已有進(jìn)展；3 3、生命科學(xué)與能源問題、生命科學(xué)與能源問題 更具吸引力的研究課題是：研究清楚植物光合作更具吸引力的研究課題是：研究清楚植物光合作用中將水分子分解為氫氣與氧氣的機(jī)制及其催化劑用中將水分子分解為氫氣與氧氣的機(jī)制及其催化劑酶的結(jié)構(gòu)，酶的結(jié)構(gòu)，人工模擬光合作用，利用太陽(yáng)能分解水人工模擬光合作用，利用太陽(yáng)能分解水得到氫燃料得到氫燃料，這樣就有了用之不竭的可再生能源。，這樣就有了用之不竭的可再生能源。（1 1）研制更有效的藥物）研制更有效的藥物（2）改造人的基因組成）改造人的基因組成 4 4、生命科學(xué)與人的健康長(zhǎng)壽、生命科學(xué)與人的健康長(zhǎng)壽 從天然生物產(chǎn)物中提取從天然生物產(chǎn)物中提取 化學(xué)合成化學(xué)合成 發(fā)酵產(chǎn)物發(fā)酵產(chǎn)物其中，其中， 和和 都與生命科學(xué)技術(shù)密切相關(guān)。預(yù)計(jì)，到都與生命科學(xué)技術(shù)密切相關(guān)。預(yù)計(jì)，到 2121 世紀(jì)中葉，藥世紀(jì)中葉，藥品將主要依靠基因工程改造過的微生物發(fā)酵生產(chǎn)。品將主要依靠基因工程改