人之初：
被精子
包围的卵子
16个星期之后，
受精卵发育成
初具雏形的胎儿
同时，人口问题却又是人
类社会 面临的极大挑战。
60亿 12亿
新生命的诞生
使人们欢欣鼓舞
人 口
1998年摄于长江春运
研究人员培育的, 超级水稻, 在产量和蛋白质
含量两方面均优于寻常品种
粮 食
联合国粮农组织
水稻研究所（菲，
马尼拉）
绿色革命
农业高科技改善土地承载力
农业技术
水平
非洲 西南亚 东南亚 南美洲 中美洲 平均
低 1.6 0.7 1.3 3.5 1.4 1.6
中 5.8 0.9 2.3 13.3 2.6 4.2
高 16.5 1.2 3.3 31.5 6.0 9.3
世界粮农组织（ FAO） 1984年调查材料
健 康
80年代，在美国发现
第一例 艾滋病,至今美国
已有 > 106 感染者。
E, Johnson 是洛杉矶
湖人队球星,1991年被
检查出为 HIV 病毒阳性 。
两个月时，
因输血
染上艾滋病
的男孩。
资 源
矿物能源（石油、煤）
必将枯竭,生物能源 已在
开发之中。
很多不起眼的生物，
很可能就是 药物、材料 等
的宝贵资源。
图为墨西哥荒原中的
仙人掌类 植物。
一个 20 米直径
的水池年产 4 吨 藻类,
加工后可得相当于
3000 升柴油的燃料。
一英亩 三角大戟
可生产相当于 50 吨石
油的燃料。
图为生长在淡水和海水中的一种硅藻
环 境
这是最早一份
关于环境对生物种
群影响的研究
工业化前英国乡村有很多 白色蛾子 停在布满
淡色苔藓的树皮上，不易被鸟发现；
工业化后,黑色蛾子 逐渐取而代之，因为黑
烟污染了环境，黑色蛾子更易藏身。
工人正在向被 石油污染 的海滩喷洒营养液，促使
吃石油的 细菌 长起来。
第一讲 序论
一, 为什么要上, 现代生物学导论, 课
二, 21世纪将是生命科学的世纪
三, 生命科学向我们每个人走来
四, 生命的元素组成
一 为什么要开设, 现代生物学导论,
课？
1,高等教育的目标
全面素质教育
有一定专业方向
的全面素质的培养,
面对多个方面的挑战
职业教育
从事某一种职业
的训练和准备
人是物的附件 以人为本
哈佛大学 教学计划说明 中一段话
“……every Harvard graduate
should be broadly educated as
well as trained in a particular
academic specialty or
concentration.”
每一个哈佛毕业生应该受到
广博教育 并且 还应在专门的学
科方面得到一定的 培训,”
资料来源,北京大学韩敏中教授, 文汇报, 02-1-27,第三版
哈佛大学核心课程 主要包括六大门类
1,各国文化 2,历史研究
3,文学美术 4,道德伦理
5,科学,数学,生命科学 6,社会分析
资料来源 北京大学韩敏中教授, 文汇报, 02-1-27,第三版
着重点, 人格的养成 ;
思辨能力和思维习惯的养成 ;
分析、把握和解决问题的
能力的养成,
人格的养成 —
从历史及文化角度，
理解人类社会发展,
认识个人与社会联系,
养成 历史感 和 责任感 。
思辨能力和思维习惯的养成 ----
准确地认识和把握事物，
慎密的分析和综合，
冷静的归结和对策
2,,公共基础, 由哪些板块组成？
数理化
毕
业
设
计
专 业 课
专 业 基 础 课
政 治 人 文 计算机 外 语 生 物
1980s以来，世界著名大学如 MIT等，
纷纷把生物类课程列为 全校必修课,
1995年以后，国内重点理工科大学
陆续把生物类课程列为 全校非生物
类专业大学生的限选或必修课程 。
这是因为人们意识到,21世纪
将是生命科学的世纪,面向 21
世纪的大学生应有生命科学基
础，而不应该成为, 生物盲, 。
二 21世纪将是生命科学的世纪
1,带头学科
近 300年来 （ 17-20世纪 ）,
物理学一直作为带头学科
17世纪中叶 牛顿经典力学
18世纪中叶 （ 蒸汽机 ） 工业革命
19世纪中后 电气革命
20世纪初 量子论, 相对论和核物理 标志着
物理学革命性飞跃 。 20世纪上半
叶被称为, 现代物理学黄金半世纪,
物理学主导着工业革命和经济发展
带领着天文, 地质, 气象, 化学等学科发展
? 薛定谔 （ Erwin Schrodinger,1887-1961）
是一位近代物理学家, 他试着跨越物理
世界 /生命世界之间难以逾越的鸿沟 。
他所写的小册子, 生命是什么, 是一个伟
大尝试 。
21 世纪：生命科学将成为带头学科
?,牛顿以来的物理学把宇宙统一为一个整
体, 同时却把我们的世界一分为二 ——物
理世界和生物世界, 。
..
? 面对复杂系统的许多问题, 科学界把目光转
向生命科学, 寻求
新的概念,
新的观点,
新的思路 。
? 维纳 （ N,WRENER） 控制论的 奠基人
,控制论, （ 关于在动物和机器中控制
和通讯的科学 ）
? 贝塔朗菲 （ L,BERTALANFFY）
生物学家, 系统论的 奠基人
,机体生物学,
? 申农 （ SHENAN） 信息论的 奠基人
信息论在生命科学中得到广泛应用
? 面对工业发展所带来的愈益严重
的社会问题
人口 粮食 环境
资源 健康 等等
人们意识到要从 生命科学 中去
寻求出路 。
生物学经历了三个发展阶段：
? 描述生物学阶段 （ 19世纪中叶以前 ）
2、从 传统生物学到现代生命科学
——生命科学能够迎接 21世纪的挑战
? 实验生物学阶段 （ 19世纪中到 20世纪中 ）
? 创造生物学阶段 （ 20世纪中叶以后 ）
（ 1） 描述生物学阶段（ 19世纪中叶以前）
主要从外部形态特征观察、描述、记载各
种类型生物，寻找他们之间的异同和进化脉
络
达尔文, 物种起源, （ 1859）
（图 1-1a）
（图 1-1b）
（ 2）实验生物学阶段（ 19世纪中到 20世纪中）
利用各种仪器工具，通过实验过程，
探索生命活动的内在规律
（图 1-2） （图 1-3）
（ 3）创造生物学阶段（ 20世纪中叶以后）
（图 1-4a）
分子生物学和基因工程的发
展使人们有可能,创造,新的物种。
（图 1-4b）
3、生命科学如何发挥它的重要作用？
?现代仪器设备的武装是生命科学发展的
必要条件
?生命科学必须和物理科学, 工程科学等
其他学科相结合
? 从我国科学发展规划看生命科学的重
要性
（ 1） 从我国科学发展规划看生命科学的重要性
自然科学基金 五年计划国重项目
基础研究 应用研究
863高科技和新型产业项目
攀登计划
973国家重大基础研究项目：
? 农业
? 能源
? 材料
? 信息
? 环境和生态
? 人口与健康
（ 2）生命科学必须和物理科学、工程
科学等其他学科相结合
21世纪是生物的世纪, 但生物
学要有大突破必须寻求物理学科等
其他学科的支持 。
? 现代仪器设备的武装是生命科学发展的
必要条件
? 世界著名大学着手组建生命科学和其
他学科交叉渗透的综合实验中心
? 斯坦福大学 朱棣文 (物理学 )和詹姆斯
?斯布迪许 (生物学 )等建立一个研究中
心,50名成员 。 （ Bio-X计划 ）
? 普林斯顿大学 以发育生物学家谢利 ?蒂夫曼
为首, 集中 12名资深教授 (生物学, 物理学,
化学, 数学, 工程 )成立崭新的研究中心
三 生命科学向我们每个人走来
1,生存与健康
2,交叉学科和边缘领域同时提供机会与挑战
3,生命科学渴求各个领域优秀人才的参与
1、生存与健康
? 另一方面人类面临一批新型疾病的威胁
心血管病
糖尿病
艾滋病
癌症
新传染病
? 一方面医疗保健的发展,生活质量的提高,
使人均寿命延长
2、交叉学科和边缘领域同时提供机会与挑战
人文科学 物理学 计算机科学天文学数 学化 学
生 物 学
农 学 医 学 工 程 学
心
理
学
生
物
物
理
学
生
物
化
学
生
物
数
学
宇
宙
生
物
学
人
工
智
能
学
植
物
生
理
学
育
种
学
昆
虫
学
植
物
病
理
学
人
体
及
动
物
生
理
学
药
理
学
病
理
学
生
物
工
程
学
生
物
材
料
生
物
传
感
器
生
物
能
源
生
物
信
息
学
3、生命科学渴求各个领域优秀人才的参与
例子：生物计算机
美国普林斯顿大学研究人员在一支含有 1024种
不同 RNA链 的试管里完成一道有关 下国际象棋的
数学题计算,这支试管计算机给出 43 个正确答案，
同时给出 1 个错误答案。
有人说，这是计算机家庭最新的, 抽象派, 成
员，
有人认为，比起常规芯片计算机来,RNA分子
可以 储存更多数据,可以进行 超级并行运算 。
四、生命的元素组成 （见参考书第 17-22页）
在生物学和其他学科交叉的边缘学科中,
生物化学 在过去的几十年中发展特别快 。 研究
生物体的 化学组成 和研究生命过程中的 化学变
化, 所得到的丰硕成果, 构成分子生物学和生
物技术发展的重要基础 。
这里先介绍 生命的元素组成, 主要为后面
第二讲 （ 构造生物的基本元件 ） 和第三讲 （ 生
物体的新陈代谢 ） 做准备 。
1,哪些元素参与生物体的组成？
参与生物体组成的元素总共约二, 三十种,
他们在 元素周期表 中的分布如图所示
以人体为例，各种元素在人体中含量见 表
常量元素 ————在人体中含量较大。
微量元素 ————在人体中含量很少。
用实验动物的饲养实验来研究各种元素成份在营
养学上的必要性 。 要证明某一种微量元素在营养学
上是 必不可少的, 至少需要做下面三个方面的实验,
2,人体元素成分的营养学意义
1,让实验动物摄入缺少某一种元素的膳食,观察是否
出现 特有的病症 。
2,向膳食中添加该元素后, 实验动物的上述 特有病
症 是否消失 。
3,进一步阐明该种元素在身体中起作用的 代谢机理 。
只有上述三条都弄清楚，才能确定某种元素
是否为营养上 必需的元素 。
常量元素的重要性比较容易认识。微量元素
的营养学研究困难大得多。所以，一些微量元素
在 1950s 或 1970s 以后才确证为 人体必需微量元
素 。
3,元素营养方面的几个例子
例一, 钙
1,人每天需要摄入多少钙？
从粪、尿、汗中排出 320~450 mg
吸收率约 40% 320 x 100/40=800 mg
人体每天需要补充钙的数量
成人 800 mg
婴儿（ 10个月） 400 mg
幼儿（ <3岁） 600 mg
少年（ <10岁） 800 mg
青年（ 12~18岁） 1000 mg
老年 1200 mg
孕妇 /哺乳 1500 mg
2,钙参加几乎每一种生理代谢过程
Ca 在体内的生理作用（ 1.2 kg / 70 kg ~ 2%）
骨骼及牙齿 血浆中
99% 10克
需要 Ca 参与的生理过程
肌肉,肌肉收缩 免疫,白细胞吞噬功能
循环,血液凝固 内分泌,激素分泌
毛细血管通透性 骨骼,骨骼形成
微循环改善 神经,神经肌肉应激性
泌尿,生殖：
（ Ca 调节多种酶的活性）
婴、幼、少儿 ------佝偻病
老年人 ------骨质疏松症
上海地区 骨质疏松症 患者 男 20.1% 女 48.1%
其中 60岁以上 男 24.9% 女 75.5%
上海地区老年人 骨折 发生率 城区 16.5%
农村 6.9%
缺钙引起的疾病
高血压
（ 还带来别的效应 ）
缺钙 反常钙内流 血管 内壁细胞平滑肌细胞 中钙反常积储
血管内皮细胞钙化, 损伤
胆固醇, 脂类沉积
细胞因子分泌
血小板, 血细胞粘附
平滑肌细胞, 或纤维细胞增生
导致动脉硬化
血管外周阻力增大
高血压
血管收缩
肾结石 ——肾结石中重要成分是钙；
但是, 限制钙摄入恰恰会使肾结石加重 。
? 草酸钙,草酸来自蔬菜, 食物中钙可使草
酸在肠道中结成草酸钙, 从粪便中排出 。
? 缺钙 反常钙内流, 损伤肾细胞
肾脏对钙回收功能受损
高钙尿液与尿中草酸结合形成结石 。
尿钙排出 增多
结 （ 直 ） 肠癌：
Ca2+
高脂膳食刺激
钙与脂酸结合
排出体外
高胆汁酸 刺激直肠细胞癌变
钙与胆汁酸结合
排出体外
影响钙吸收的因素
维生素 D
? 促小肠吸收钙
? 促骨骼释放钙
? 促肾细胞回收钙
使血清钙
甲状旁腺素（ PTH）
? 促小肠吸收钙
? 促骨骼释放钙
? 促肾细胞回收钙
使血清钙
甲状旁腺
? 抑骨骼释放钙
? 抑肾细胞回收钙
降血钙素（ Calcitonin)，甲状腺分泌
使血清钙
例二 锌
羧基肽酶（黄色小圆球代表 Zn2+）
醇脱氢酶
例三 铬
例四 硒
今
天
就
到
这
里
了
！
