生命科学导论生物技术与人类未来20128

《生命科学导论》教学大纲一、基本信息二、教学目标及任务本课程就是要重点介绍生命科学最新进展的同时，适应教学内容的完整性，使学生对生命科学有一个基本了解。

让学生加强生命科学基本概念和内在联系与规律的学习，提高学生们主动探索生命奥秘的积极性，让学生们在理论与实践的联系中提高创新能力，提高分析问题和解决问题的能力，能够应用生命科学的基本知识，分析当代人类所面临的一些紧迫问题。

例如，能源问题、环境问题、人口与资源问题、克隆技术和生物工程的应用前景以及安全性等问题，并能提出解决的方法。

学生在学习后续的经济类、人文类等专业课程中也能够从生命科学的角度进行正确的分析，达到自然科学与社会科学和谐统一。

三、学时分配教学课时分配四、教学内容及教学要求绪论生物与生命科学第一节什么是生命1.生命的基本概念2. 生命的基本特征习题要点：生物同非生物相比，具有哪些独有的特征?第二节为什么要学习生命科学1. 从达尔文的进化论到克隆羊“多莉”2. 人类面临的挑战3.新世纪的大学生不能没有现代生命科学基础习题要点：有些同学在高中阶段对生物学课程并不十分感兴趣，请分析原因。

对如何学好大学基础生命科学课程提出你的建议。

第三节生命科学涵盖的主要内容1. 在不同的层面和深度来认识生命的特征2. 微观与宏观领域相互联系3.在不同的层次和水平上来认识生命4.跟踪生命科学和生物技术的最新进展习题要点：什么是双盲设计?科学研究中的假象和误差是如何产生的?第四节如何学习生命科学1. 提出问题和设想2. 实验是开启生命王国大门的钥匙习题要点：科学研究一般遵循哪些最基本的思维方式和步骤?请用实验研究实例，总结出科学研究的一般步骤。

第五节创新性研究推动生命科学向前发展1. 生命科学是一个变化发展的过程2.如何进行创新科学研究3.科技论文与学术交流4.科学研究的驱动力习题要点：众所周知，北京的中关村是中国计算机及信息技术的大本营，为什么在它的广场上没有计算机模型或电子模型，却树立了一个DNA双螺旋模型?本章重点:什么是生命，如何学习生命科学。

生命科学导论第一章绪论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”。

一．什么是生物学？1. 定义生物学（biology）是研究生物体生命现象和生命活动规律的科学，因此，又称为生命科学（life sciences）。

生物学研究生物体的形态、构造、行为、机能、演变及其与环境间相互关系等问题。

2. 生物学的研究对象生物学的研究对象正在日渐加深和扩大，不仅要研究肉眼看不见的微生物，也要研究自然界的动物、植物。

生物学还要研究人类自己，因为人类也是一种生物。

生物学还要研究小至生物大分子的基团行为，广至地球表面的生物圈（bio-sphere)的将来动态，延伸至玄古生命的发生和宇宙中生命存在的问题。

3. 生物学的分科根据研究对象分为：动物生物学、植物生物学、微生物学、人类学。

根据研究角度分为：分类学，形态学，生理学，胚胎学，古生物学，遗传学，生态学等。

根据研究范围分为：生物化学，生物物理学，分子生物学，细胞生物学，组织生物学，器官生物学，个体生物学，群体生物学等。

二．生物学的历史和发展从传统生物学到现代生命科学（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。

代表人物：达尔文—《物种起源》（1859）（2）实验生物学阶段（19世纪中叶~20世纪中叶）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。

（3）创造生物学阶段（20世纪中叶以后）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。

（4）生物学的发展趋势从微观到宏观分子→细胞→整体水平高度分化和高度综合的辨证统一现代生物学的高度分化，各学科的相互渗透，新学科或边缘学科的产生。

三．生物学的研究方法1. 观察与描述方法外部观察和外部形态描述：分类学。

《尔雅》、《本草纲目》、亚里士多德对500种动物的描述分类、林奈的双名法等。

2. 比较方法比较解剖学：脊椎动物各类群的器官和器官系统的形态，结构进行解剖，加以比较，为生物进化论提供证据。

现代生命科学与人类的未来现代生物技术与人类的生活（田长恩、周玉萍拟订）（田长恩、周玉萍拟订）提要1现代生物技术革命传统生物技术，现代生物技术的产生，现代生物技术与人类的生活2现代生物技术的主要内容基因工程，细胞工程，发酵工程，蛋白质和酶工程。

3生物技术新领域和新进展生物技术新产品，生物技术新产品，国家鼓励的生物技术领域，国家鼓励的生物技术领域，国家鼓励的生物技术领域，基因组计划，基因组计划，基因组计划，疾病的分子诊断疾病的分子诊断技术和基因治疗技术，生物技术的安全性。

技术和基因治疗技术，生物技术的安全性。

1现代生物技术革命1.1概述生物技术（Biotechnology)可上溯到古代的酿酒技术，与人类文明史一样源远流长。

到20世纪70年代，随着DNA 重组等分子技术的出现和发展，传统的生物技术发生了革命性的变化，生物技术发生了革命性的变化，并迅速进入了现代生物技术时代。

并迅速进入了现代生物技术时代。

并迅速进入了现代生物技术时代。

生物技术与人生物技术与人类的生活、生存息息相关，发展生物技术的目的是让人类生活得更健康、更长寿。

1.1.1生物科学成为当今世界自然科学的热点和重点• 二十世纪后叶，分子生物学领域一系列突破性成就，使生命科学在自然科学中的地位发生了革命性的变化，中的地位发生了革命性的变化，成为领先学科。

成为领先学科。

成为领先学科。

建立在实验室研究基础上的，建立在实验室研究基础上的，建立在实验室研究基础上的，现现代生物技术的发展，为人类带来了巨大的利益和财富。

1）生物技术将是未来经济发展的新动力第一次技术革命第一次技术革命 工业革命工业革命 解放人的双手解放人的双手第二次技术革命第二次技术革命 信息技术信息技术扩展人的大脑扩展人的大脑 第三次技术革命第三次技术革命 生物技术生物技术 改造生命本身改造生命本身2）生物技术将有利于人类与自然的和谐统一了解生物技术、发展生物技术、利用生物技术1.1.2生物技术产业的特点高技术、高投入、高利润、高风险高技术、高投入、高利润、高风险1.1.3生物技术可促进人类社会面临的重大挑战和问题的解决粮食短缺、人口膨胀、环境污染与生态平衡破坏、疾病危害1.2现代生物技术的产生1.2.1什么是生物技术?1.2.1.1传统生物技术传统生物技术主要是通过微生物的初级发酵来生产商品，传统生物技术主要是通过微生物的初级发酵来生产商品，包括包括3个步骤：上游处理、发酵和转化、下游处理。

（生命的起源）从古至今，有很多说法来解释生命起源的问题。

如西方的创世说，中国的盘古开天地说等。

但直到十九世纪，伴随着达尔文《物种起源》一书的问世，生物科学发生了前所未有的大变革，同时也为人类揭示生命起源这一千古之谜带来了一丝曙光，这就是现代的化学进化论。

生命起源的化学进化论在1953年首先得到了一位美国学者米勒的证实，米勒描述的生命起源的事件应该是什么样子的呢？那就是在早期，地球上因为它含有大量的还原性的原始大气圈，比如说甲烷、氨气、水、氢气，还有原始的海洋，当早期地球上闪电作用把这些气体聚合成多种氨基酸，而这多种氨基酸，在常温常压下，它可能在局部浓缩，再进一步演化成蛋白质和其他的多糖类、以及高分子脂类，在一定的时候有可能孕发成生命，这就是米勒描述的生命进化的过程。

在两千五百年前的春秋时代，老子在《道德经》里写到，道生一，一生二，二生三，三生万物。

用现在的话说，就是地球上的生命是由少到多，慢慢演化而来。

它们有一个共同的祖先，这个祖先就是一，而这个一是由天地而生，用今天的话说，可能就是由无机界所形成。

生命的起源应当追溯到与生命有关的元素及化学分子的起源。

因而，生命的起源过程应当从宇宙形成之初、通过所谓的“大爆炸”产生了碳、氢、氧、氮、磷、硫等构成生命的主要元素谈起。

大约在66亿年前，银河系内发生过一次大爆炸，其碎片和散漫物质经过长时间的凝集，大约在46亿年前形成了太阳系。

作为太阳系一员的地球也在46亿年前形成了。

接着，冰冷的星云物质释放出大量的引力势能，再转化为动能、热能，致使温度升高，加上地球内部元素的放射性热能也发生增温作用，故初期的地球呈熔融状态。

高温的地球在旋转过程中其中的物质发生分异，重的元素下沉到中心凝聚为地核，较轻的物质构成地幔和地壳，逐渐出现了圈层结构。

这个过程经过了漫长的时间，大约在38亿年前出现原始地壳，这个时间与多数月球表面的岩石年龄一致。

生命的起源与演化是和宇宙的起源与演化密切相关的。

生命科学导论论文现代生命科学导论论文摘要：学习生命科学知识不仅是生物专业学生的需要，对非生物专业的学生来说也是十分必要的。

本文从教学内容、教学方法、教学手段等三个方面介绍了我校为非生物专业学生开设生命科学导论课程的实践和探索，并就师资队伍建设、实验课开设及考核方式等方面存在的问题及解决方法进行了介绍。

关键词：21世纪是生物科学的时代，生物科学日新月异，已渗透到社会生活的方方面面。

当前，人类面临着一系列重大的问题，如人口膨胀、粮食短缺、环境污染等，这些问题不仅是科技问题，也是社会问题，这要求生物类和非生物类专业学生必须有广博的生命科学知识。

因此，面向非生物类专业学生开设生物类相关课程是十分必要的，这是提高学生综合科学素质的手段之一、如果大学生毕业时不懂得什么是DNA、什么叫克隆等基本概念，不了解保护生物多样性的意义，不了解生物技术与人类社会及经济发展的关系，将可能有会成为一种遗憾。

在强调素质教育，培养和提高本科生创新能力的背景下，国内外许多高校已将生命科学导论课程设为本科生通用选修课，并取得了一定的成效。

上海海洋大学作为一所有其自身特色的院校，推进非生物类专业的生命科学素质教育已有十多年，在2000年《生命科学导论》作为公共选修课在学校开设。

根据我国高校课程的教学思路，在多年教学实践的基础上，针对教学过程中存在的一些问题，我们对生命科学导论的教学内容、教学方法和教学手段进行了一些尝试，并作出一些思考。

一、优化教学内容二、更新教学手段课堂教学是本科教学最重要、最核心、最本质的部分，是人才培养的主阵地。

如何提高生命科学导论的课堂教学质量，提升学生的学习兴趣，一直是我们关注的重点。

生命科学导论的课程内容涉及生命的组成、细胞、代谢、遗传、分子生物学、进化、生态、健康与疾病和生物技术等方面的基本概念和理论，教学内容跨度大、面广且不易深入。

因此，除采用板书、讲述、引导和启发等传统的教学手段外，我们积极利用多媒体等现代化教学手段。

科技纵横⊙生命是地球上物质运动的最高层次。

揭示生命的奥妙,阐明生命的本质,有效地控制生命活动和能动地改造生物界,使之为人类造福,是生命科学的最终目的。

生命科学又与人口问题、人类生存和健康问题、生态环境和保护等问题密切相关,因此它将成为21世纪的主导科学。

一生命科学的发展人类对生物的认识是一个由浅入深、由表及里的漫长过程。

从古代认识生物群体和个体的特征开始,近代已深入到对个体形态、结构发育、生理等各方面的研究。

19世纪后半期接连出现了达尔文的进化论、孟德尔与德弗里斯等的遗传定律和菲尔绍的细胞学说。

这些突破性的重大发现抓住了生命及其有关现象中最普遍和最有特征意义的事物,使人们认识了生物界的统一性,使研究由群体与个体层次深入到细胞层次,从而为生物学框架奠定了基础。

生物学要在细胞层次进一步发展,特别是要更多地揭示生命的共性和体质,极大限度地消除其神秘色彩及解决农业和医药方面的问题,就必须从化学方面研究生命和生物体,并将认识的层次从细胞深入到分子。

1.对蛋白质本质的认识。

一个多世纪以来,生物化学已揭示了蛋白质的本质(它们是由多种氨基酸缩合而成的)并且掌握了蛋白质的功能。

其中有一大类是酶,生物体内进行的生命活动都是靠酶来催化和定向的。

2.遗传学基础的奠定。

孟德尔的遗传定律发现后,将遗传因子改为基因,认为基因寓于染体中,奠定了遗传学的发展。

3.DN A双螺旋模型的证实。

30年代末,鲍林根据多肽折叠后的长度约为伸展时的一半,得出了d-螺旋模型,不久d-螺旋在X射线纤维图上得到证实。

在此基础上,美国的沃森与英国的克里克合作研究出D N A双螺旋模型结构。

4.生物学进入到分子层次。

双螺旋模型得出后不久,克里克又提出所谓中心法则,设想DN A表达基因的机制是,D N A先下达信息合成RN A,然后让RN A再去下达合成某个酶或其他蛋白质分子的指令。

人们的认识循此发展下去,生命的蓝图轮廓昭然若揭。

以D N A分子结构和遗传密码破译为标志,生物学进一步进入到了分子层次,生命科学首先从认识上得到了突破,分子遗传学基因工程等新学科和新技术相继应运而生。

For personal use only in study and research; not for commercial useFor personal use only in study and research; not for commercial use生命科学导论学习重点和难点1．生物技术这个词最初是谁提出的？最初的含义是什么？2．1982年国际合作组织及发展组织对生物技术重下的定义是什么？3．现代生物技术的含义及其特征？4．生物技术所涉及的行业种类？它的应用领域有哪些？5.生物技术对经济社会发展的影响？6.研究生物工程的意义？7.何时谁首先证实发酵是由微生物引起的，并建立了微生物的纯种培养技术？8.何时谁提出了DNA双螺旋结构？？9．何时那个大学构建了第一个重组DNA分子？10.何时何地建立了世界上第一家遗传工程公司？1.研究生物学的目的2. 生命科学与人类社会的发展息息相关3.生物科学的前沿有哪些？4.21世纪将面临的许多世界性的难题？怎样根本解决？5.人工种子的构成及特点，具有哪些突出的优点？6.干扰素是什么？7.生命的物质基础是什么？8. 生命的本质特征有哪些？（生命运动的本质特征是不断自我更新，是一个不断与外界进行物质和能量交换的开放系统。

）本质特征有：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内稳态生长发育繁殖与遗传适应.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9..研究生命过程的方法一般研究方法：描述法、比较法、实验法、历史法研究步骤：认识问题——搜集资料——提出假说——检验假说——评价数据——结果报道1.理解生物的不同层次结构.2.DNA双螺旋模型的意义3.核酸的化学结构及核酸的分类？4.蛋白质变性和复性？：提高蛋白质的稳定性是生物工程的一项重要任务。

生物技术与人类未来一、前言近年来，随着科学和技术的迅猛发展，人们越来越多地采用多学科的方法，来解决社会上的各种问题。

这导致了综合性学科的出现，并最终形成了具有独特概念和独特方法的新领域。

生物技术就是在这种背景下产生的一门综合性的新兴学科，这门学科将会为人类的未来作出巨大的贡献。

根据生物技术操作的对象及操作技术的不同，生物技术主要包括以下五项。

他们是：基因工程，细胞工程，酶工程，发酵工程和蛋白质工程。

上述五项技术并不是各自独立的，它们彼此之间互相联系、互相渗透。

基因工程技术是核心技术，它能带动其他技术的发展。

通过基因工程对细菌改造后获得的“工程菌”，必须分别通过发酵工程来生产有用的物质；通过基因工程对细胞改造后获得的“工程细胞”，必须分别通过细胞工程来生产有用的物质；通过基因工程技术对酶进行改造以增加酶的产量、酶的稳定性以及提高酶的催化效率等。

二、生物技术（一）基因工程1、基因工程简介基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，是生物工程的一个重要分支。

基因工程是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。

将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。

基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。

基因工程具有以下几个重要特征：1、外源核酸分子在不同的寄主生物中进行繁殖；2、DNA小片段在新的寄主细胞中进行扩增。

科学家将改变人类生殖细胞ＤＮＡ的技术称为“基因系治疗”，通常所说的“基因工程”则是针对改变动植物生殖细胞的。

2、基因工程基本操作步骤第一步，获取目的基因。

要获得特定的目的基因，主要有两条途径：一条是从供体细胞的DNA中直接分离基因；另一条是人工合成基因。

第二步，基因表达载体的构建（即目的基因与运载体结合）。

目的基因与运载体结合是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心，实际上是不同来源的DNA重新组合的过程。

生命是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。

生命科学是研究自然界中各种生命现象及其规律的学科。

既研究生物的生命现象及其本质，又研究生物与环境之间的相互关系。

生命的物质基础是蛋白质和核酸;生命运动的本质特征是不断自我更新，是一个不断与外界进行物质和能量交换的开放系统；生命是物质的运动，是物质运动的一种高级的特殊实在形式。

生命的特征：细胞、原生质、新陈代谢、调节、生长、繁殖、应激性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）;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）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、核物理（20世纪上半叶，现代物理学黄金半世纪）人类文明发展的三次技术革命：19世纪——工业革命——解放手脚;20世纪——信息革命——解放大脑;21世纪——生物技术革命——创造生命维纳——控制论;贝塔朗菲——系统论;申农——信息论生物技术：应用自然科学和工程学的原理，依靠微生物、动物、植物体作为反应器将物料进行加工以提供产品为社会服务的技术。

水稻育种专家袁隆平;小麦育种专家李振声生物气体燃料：天然沼气;发酵沼气沼气发酵的优点：白色能源;增加肥效;消除病害;处理污泥沼气，是各种有机物质，在隔绝空气（还原条件），并必适宜的温度、湿度下，经过微生物的发酵作用产生的一种可燃烧气体。

细胞学说的三点内容：1.所有生物都是一个或多个细胞组成2. 细胞是生命的基本单位3. 新细胞是从原有细胞（分裂）而来。

原核生物的特征：1.遗传物质仅一个环状DNA 2.无核膜 3.无细胞器，无细胞骨架 4.以无丝分裂或出芽繁殖例子：支原体、细菌、蓝藻、螺旋藻真核生物三大系统：膜系统、细胞核系统、骨架系统内质网：蛋白质合成、脂类合成、蛋白质的修饰、新生多肽的折叠与组装高尔基体：蛋白质的加工与修饰（糖基化等）、蛋白质的分解、蛋白质和脂的运输、蛋白质的分泌等溶酶体：（酸性水解酶）清除无用的生物大分子、衰老的细胞器及衰老损伤和死亡的细胞，为新细胞的产生创造条件。