学习目的, 建立对生命的系统认识和理解
加深对生命的热爱和领悟
了解生命科学的发展及其与人类的关系
通识基础教育课
Welcome to the Study of Life Sciences
? 人类面临最重大的 问题 和 挑战
? 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。
,生命科学概论, 专题目录
专题 1,展望 21世纪的生命科学
专题 2,野生动物与人类健康
专题 3,动物保护与人类
专题 4,野生植物资源的开发
与利用
专题 5,植物鉴赏与人文精神
专题 6,物种的形成与绝灭
专题 7,生物多样性及其保护
专题 8,现代生物技术与人类
专题 9,人类基因组计划的科
学理念及对人类社会
的影响
第一专题
展望 21世纪的生命科学
（ 丁春邦 副教授）
一,生命科学的 研究对象与内容
二,生命的基本特征
三,20世纪生命科学发展的概况
四,21世纪生命科学发展的热点
一、生命科学的研究对象与内容
生物学 (Biology)是研究生物体的生命现象和
生命活动规律的科学，即：研究自然界所有生物的
起源、演化、生长发育、遗传变异等生命活动的规
律和生命现象的本质，以及各种生物之间、生物与
环境之间的相互联系。生物学又称 生命科学 (Life
Science)，它是自然科学的基础学科之一。 广义的
生命科学还包括生物技术、生物与环境、生物学与
其他学科交叉的领域。
什么是生命？？？
二、生命（生物体）的基本特征
1,细胞是生物的基本组成单位 （ 病毒除外 )
二、生命（生物体）的基本特征
2,新陈代谢, 生长和运动是生命的基本功能
物理运动 — 化学运动 — 生命运动 最高级运动形式
有机质
合成
有机质
分解
二、生命（生物体）的基本特征
3,生命通过繁殖
而延续, DNA是
生物遗传的基
本物质
遗传学家和模特儿
二、生命（生物体）的基本特征
4,生物具有个体发育和系统进化的历史
二、生命（生物体）的基本特征
5,生物对外界可产生应激反应, 对环境有适应性
二、生命（生物体）的基本特征
1,细胞是生物的基本组成单位 （ 病毒除外 ）
2,新陈代谢, 生长和运动是生命的基本功能
3,生命通过繁殖而延续, DNA是生物遗传的基本物质
4,生物具有个体发育和系统进化的历史
5,生物对外界可产生应激反应和自我调节, 对环境具有
适应性
三,20世纪生命科学发展的概况
1866年，孟德尔发表, 植物杂交实验,,奠定了现代
遗传学基础。
第一阶段,1900－ 1953 实验生物学阶段
两个阶段
第二阶段,1953－ 2003 分子生物学阶段
三,20世纪生命科学发展的概况
1、结构分子生物学
2、对中心法则细节的研究
3、中心法则以后的分子生物学和分子遗传学的研究
4、对基因的表达和调控及发育生物学的研究
5、基因组研究计划（信息生物学）
6、早期的应用生物学与后期的生物技术
7、宏观生物学、环境生物学与进化生物学
四,21世纪生命科学发展的热点
1、基因组计划
2、发育生物学
3、脑科学
4、生物技术
5、环境生物学
生物技术
一、生物技术的概念
二、生物技术的内涵
1、基因工程
2、细胞工程
3、微生物工程
4、酶工程
5、生化工程
生物技术
是以现代生命科学理论为基础，利用生物体
及其细胞的、亚细胞的和分子的组成部分，结合
工程学、信息学等手段开展研究及制造产品，或
改造动物、植物、微生物等，并使其具有所期望
的品质、特性，从而为社会提供商品和服务的综
合性技术体系。
蛋白质
翻译
转录
逆转录
复制
复制
DNA
RNA
信息传递的中心法则
调控
调控
1990年启动，共计六个国家 16个基因组中心参与
中国承担 3号染色体约 3000万 bp的测序，约占整个计
划的 1%
染色体 DNA 30亿对核苷酸 基因 功能？
人类基因组计划（ HGP）
“读出” 碱基测序（ 2000年 6月）
“读懂” 基因的功能
农业基因组计划
人类的染色体组
人类基因组计划
已完成测序工作的生物
水
稻
2002年 4月 Science以
封面文章的形式发表中国科
学家, 水稻（籼稻）基因组
的工作框架序列图, 这一科
学专论,
转
基
因
抗
虫
棉
转基因棉花
转基因抗虫番茄
转
基
因
小
鼠
从转基因羊的羊奶中提取
出治疗心脏病的药物 tPA
1990年 9月 14日 美国第一例临
床基因治疗申请获得批准：
国立卫生研究院 NIH，重
组 DNA顾问委员会 RAC
SCID患者 （ severe combined
immunodeficiency）,缺乏腺苷酸脱
氨酶, ada基因缺失
将正常基因转入患者 (4岁的女孩）
淋巴细胞，再将改造细胞送回患者体
内。
基因治疗
细胞工程
? 单细胞藻类培养
? 一些单细胞低等植物
如单细胞藻类的大规
模培养成为细胞工程
的重要组成部分
? 获得蛋白质资源, 营
养食品, 精细化工产
品等等
? 现代发酵工程主要指利用微
生物, 包括利用 DNA重组技术
改造的微生物在全自动发酵
罐或生物反应器中生产某种
商品的技术 。
? 现代发酵工程是生物代谢,
微生物生长动力学, 大型发
酵罐或生物反应器研制, 化
工原理等密切结合和应用的
结果 。
? 发酵工程
微生物工程（发酵工程）
? 现代发酵工程主要指利用微
生物, 包括利用 DNA重组技术
改造的微生物在全自动发酵
罐或生物反应器中生产某种
商品的技术 。
? 现代发酵工程是生物代谢,
微生物生长动力学, 大型发
酵罐或生物反应器研制, 化
工原理等密切结合和应用的
结果 。
生物信息学
生物信息学把基因组ＤＮＡ序列信息分析作为源头,在
获得了蛋白质编码区的信息之后进行蛋白质空间结构模拟
和预测，同时用高性能电脑对已知蛋白质序列和三维结构
进行收集、整理、存储、发布和分析，预测其功能，依据
特定蛋白质的功能进行必要的药物设计。因此在基因组研
究时代，基因组信息学、蛋白质的结构模拟及功能研究，
以及药物设计必然有机地连接在一起，它们是生物信息学
的三个重要组成部分。
生物芯片技术
? 生物芯片技术的一般原理
? 生物芯片又称 DNA芯片或基因芯片, 它们是 DNA杂交
探针技术与半导体工业技术相结合的结晶 。 该技术
系指将大量探针分子固定于支持物上后与带荧光标
记的 DNA样品分子进行杂交, 通过检测每个探针分子
的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信
息 。
?1996年底, 美国 Affymetrix 结合照相平板印刷,
计算机, 半导体, 寡核苷酸合成, 荧光标记, 核酸
探针分子杂交和激光共聚扫描等高新技术, 研制创
造了世界第一块 DNA芯片 。
物芯片技术的主要应用
1998年底, 美国科学促进会将基因芯片技术列为 1998
年度自然科学领域十大进展之一 。 一些科学家把基
因芯片称为, 可以随身携带的微型实验室, 。
DNA芯片可用于大规模筛查基因突变所引起的疾病；
分析基因组及发现新基因等具有很大的优势；
DNA芯片技术用于基因组分析时, 具有样品用量小, 信息
量大, 分析方法简易快速, 自动化程度高等多项优点, 特别
适合于寻找新基因, 基因表达检测, 突变检测, 基因组多态
性分析和基因文库作图以及杂交测序等方面 。
医学, 化学, 新药开发, 司法鉴定, 农业技术和食品
技术领域也具有广泛的应用；
DNA的双螺旋结构
5
′
3′
5′ 3′
5′
3′ 5′
3′
磷酸
脱氧
核糖
碱基
T-A碱基对
C-G碱基对
加深对生命的热爱和领悟
了解生命科学的发展及其与人类的关系
通识基础教育课
Welcome to the Study of Life Sciences
? 人类面临最重大的 问题 和 挑战
? 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。
,生命科学概论, 专题目录
专题 1,展望 21世纪的生命科学
专题 2,野生动物与人类健康
专题 3,动物保护与人类
专题 4,野生植物资源的开发
与利用
专题 5,植物鉴赏与人文精神
专题 6,物种的形成与绝灭
专题 7,生物多样性及其保护
专题 8,现代生物技术与人类
专题 9,人类基因组计划的科
学理念及对人类社会
的影响
第一专题
展望 21世纪的生命科学
（ 丁春邦 副教授）
一,生命科学的 研究对象与内容
二,生命的基本特征
三,20世纪生命科学发展的概况
四,21世纪生命科学发展的热点
一、生命科学的研究对象与内容
生物学 (Biology)是研究生物体的生命现象和
生命活动规律的科学，即：研究自然界所有生物的
起源、演化、生长发育、遗传变异等生命活动的规
律和生命现象的本质，以及各种生物之间、生物与
环境之间的相互联系。生物学又称 生命科学 (Life
Science)，它是自然科学的基础学科之一。 广义的
生命科学还包括生物技术、生物与环境、生物学与
其他学科交叉的领域。
什么是生命？？？
二、生命（生物体）的基本特征
1,细胞是生物的基本组成单位 （ 病毒除外 )
二、生命（生物体）的基本特征
2,新陈代谢, 生长和运动是生命的基本功能
物理运动 — 化学运动 — 生命运动 最高级运动形式
有机质
合成
有机质
分解
二、生命（生物体）的基本特征
3,生命通过繁殖
而延续, DNA是
生物遗传的基
本物质
遗传学家和模特儿
二、生命（生物体）的基本特征
4,生物具有个体发育和系统进化的历史
二、生命（生物体）的基本特征
5,生物对外界可产生应激反应, 对环境有适应性
二、生命（生物体）的基本特征
1,细胞是生物的基本组成单位 （ 病毒除外 ）
2,新陈代谢, 生长和运动是生命的基本功能
3,生命通过繁殖而延续, DNA是生物遗传的基本物质
4,生物具有个体发育和系统进化的历史
5,生物对外界可产生应激反应和自我调节, 对环境具有
适应性
三,20世纪生命科学发展的概况
1866年，孟德尔发表, 植物杂交实验,,奠定了现代
遗传学基础。
第一阶段,1900－ 1953 实验生物学阶段
两个阶段
第二阶段,1953－ 2003 分子生物学阶段
三,20世纪生命科学发展的概况
1、结构分子生物学
2、对中心法则细节的研究
3、中心法则以后的分子生物学和分子遗传学的研究
4、对基因的表达和调控及发育生物学的研究
5、基因组研究计划（信息生物学）
6、早期的应用生物学与后期的生物技术
7、宏观生物学、环境生物学与进化生物学
四,21世纪生命科学发展的热点
1、基因组计划
2、发育生物学
3、脑科学
4、生物技术
5、环境生物学
生物技术
一、生物技术的概念
二、生物技术的内涵
1、基因工程
2、细胞工程
3、微生物工程
4、酶工程
5、生化工程
生物技术
是以现代生命科学理论为基础，利用生物体
及其细胞的、亚细胞的和分子的组成部分，结合
工程学、信息学等手段开展研究及制造产品，或
改造动物、植物、微生物等，并使其具有所期望
的品质、特性，从而为社会提供商品和服务的综
合性技术体系。
蛋白质
翻译
转录
逆转录
复制
复制
DNA
RNA
信息传递的中心法则
调控
调控
1990年启动，共计六个国家 16个基因组中心参与
中国承担 3号染色体约 3000万 bp的测序，约占整个计
划的 1%
染色体 DNA 30亿对核苷酸 基因 功能？
人类基因组计划（ HGP）
“读出” 碱基测序（ 2000年 6月）
“读懂” 基因的功能
农业基因组计划
人类的染色体组
人类基因组计划
已完成测序工作的生物
水
稻
2002年 4月 Science以
封面文章的形式发表中国科
学家, 水稻（籼稻）基因组
的工作框架序列图, 这一科
学专论,
转
基
因
抗
虫
棉
转基因棉花
转基因抗虫番茄
转
基
因
小
鼠
从转基因羊的羊奶中提取
出治疗心脏病的药物 tPA
1990年 9月 14日 美国第一例临
床基因治疗申请获得批准：
国立卫生研究院 NIH，重
组 DNA顾问委员会 RAC
SCID患者 （ severe combined
immunodeficiency）,缺乏腺苷酸脱
氨酶, ada基因缺失
将正常基因转入患者 (4岁的女孩）
淋巴细胞，再将改造细胞送回患者体
内。
基因治疗
细胞工程
? 单细胞藻类培养
? 一些单细胞低等植物
如单细胞藻类的大规
模培养成为细胞工程
的重要组成部分
? 获得蛋白质资源, 营
养食品, 精细化工产
品等等
? 现代发酵工程主要指利用微
生物, 包括利用 DNA重组技术
改造的微生物在全自动发酵
罐或生物反应器中生产某种
商品的技术 。
? 现代发酵工程是生物代谢,
微生物生长动力学, 大型发
酵罐或生物反应器研制, 化
工原理等密切结合和应用的
结果 。
? 发酵工程
微生物工程（发酵工程）
? 现代发酵工程主要指利用微
生物, 包括利用 DNA重组技术
改造的微生物在全自动发酵
罐或生物反应器中生产某种
商品的技术 。
? 现代发酵工程是生物代谢,
微生物生长动力学, 大型发
酵罐或生物反应器研制, 化
工原理等密切结合和应用的
结果 。
生物信息学
生物信息学把基因组ＤＮＡ序列信息分析作为源头,在
获得了蛋白质编码区的信息之后进行蛋白质空间结构模拟
和预测，同时用高性能电脑对已知蛋白质序列和三维结构
进行收集、整理、存储、发布和分析，预测其功能，依据
特定蛋白质的功能进行必要的药物设计。因此在基因组研
究时代，基因组信息学、蛋白质的结构模拟及功能研究，
以及药物设计必然有机地连接在一起，它们是生物信息学
的三个重要组成部分。
生物芯片技术
? 生物芯片技术的一般原理
? 生物芯片又称 DNA芯片或基因芯片, 它们是 DNA杂交
探针技术与半导体工业技术相结合的结晶 。 该技术
系指将大量探针分子固定于支持物上后与带荧光标
记的 DNA样品分子进行杂交, 通过检测每个探针分子
的杂交信号强度进而获取样品分子的数量和序列信
息 。
?1996年底, 美国 Affymetrix 结合照相平板印刷,
计算机, 半导体, 寡核苷酸合成, 荧光标记, 核酸
探针分子杂交和激光共聚扫描等高新技术, 研制创
造了世界第一块 DNA芯片 。
物芯片技术的主要应用
1998年底, 美国科学促进会将基因芯片技术列为 1998
年度自然科学领域十大进展之一 。 一些科学家把基
因芯片称为, 可以随身携带的微型实验室, 。
DNA芯片可用于大规模筛查基因突变所引起的疾病；
分析基因组及发现新基因等具有很大的优势；
DNA芯片技术用于基因组分析时, 具有样品用量小, 信息
量大, 分析方法简易快速, 自动化程度高等多项优点, 特别
适合于寻找新基因, 基因表达检测, 突变检测, 基因组多态
性分析和基因文库作图以及杂交测序等方面 。
医学, 化学, 新药开发, 司法鉴定, 农业技术和食品
技术领域也具有广泛的应用；
DNA的双螺旋结构
5
′
3′
5′ 3′
5′
3′ 5′
3′
磷酸
脱氧
核糖
碱基
T-A碱基对
C-G碱基对
