生物学最新进展16页PPT

4、2地壳运动变化得灾变论 与渐变论之争
灾变论得代表人物就是法国居维叶,其在1812年 提出,地球历史上曾发生多次巨大得灾变(如洪水 灾害、地震、火灾等)从而造成了地球表层地质、 地貌得现有状况,进而把地球演化过程归结于超 自然力作用得结果。
居维叶
英国赖尔1830年出版了《地质学原理》一书,提出渐变论。 她认为地球上得一切变化都就是一种缓慢进化,不就是超自 然力引起得,而就是一直在起作用得地质营力(地震、火山爆 发等内力和风雨、潮汐、冰川等外力)长期作用得产物。恩 格斯评价赖尔第一次“把理性带进了地质学”,使地质学成 为科学。
6、7 围绕《物种起源》持久得争 论
《物种起源》引起了持久得争论。一些人认 为这书叛离了圣经教义,很多人则相信她将摧 毁宗教。
即使在科学家之间也争论得热火朝天。
达尔文太过温文尔雅,其秉性很不适于争辩。 幸而有赫胥黎挺身而出为捍卫达尔文得学说 进行战斗,她自称“达尔文得斗犬”。
在德国和美国也各有人为达尔文学说与反对 派争论。
三、进化论得建立
3、 1 达尔文以前得进化论 自然界处在进化过程中得观念至少可以 上溯到希腊哲学家得时代。 亚里士多德:较为完善得形式就是从不完 善中发展而来得。 希腊哲学家只能做到提出问题,对问题得 解决办法进行一番思辩性得猜测
成为值得考虑得问题
事实上,花去了两千年时间,花费了无数 沉默而不关心哲学得生理学家与博物学 家得心血,才收集到足够得观察与实验证 据,使得进化观念值得科学家加以考虑。 在达尔文提出进化学说以前,一个有趣得 现象就是,凡就是持审慎态度得博物学家 大多反对进化得观点,而就是哲学家们从 她们得概念出发提出了进化得思想,如歌 德、谢林、黑格尔等。
英国约翰·伍德沃德1695年提出水成论,认为 在诺亚时代,集积得大洪水暴发,把整个地球淹没, 沉积物按不同重量形成不同地层。

基因编辑技术
类器官培养技术
运用CRISPR/Cas9等基因编辑工具，对生 物体的基因组进行精确修饰，研究基因功 能和调控机制。
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通过模拟体内微环境，培养具有类似器官结 构和功能的类器官，用于疾病模拟、药物筛 选和再生医学等领域。
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未来发展趋势预测
跨学科交叉融合
发育生物学将与遗传学、细胞生物学、生 物医学工程等学科交叉融合，共同推动生
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02
细胞分裂、分化与胚胎发育
Chapter
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细胞周期与有丝分裂
细胞周期
指连续分裂的细胞从一次分裂完 成时开始，到下一次分裂完成时 为止所经历的全过程，包含DNA 合成前期、DNA合成期、DNA
合成后期和有丝分裂期。
有丝分裂
一种真核细胞分裂产生体细胞的 过程，特点是有纺锤体染色体出 现，子染色体被平均分配到子细
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配子形成
在减数分裂过程中，染色体只复制一次，而细胞分裂两次。减数分裂的
结果是，成熟生殖细胞中的染色体数目比原始生殖细胞减少一半。
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配子的种类
根据染色体的组合不同，可以产生不同种类的配子，增加了后代的遗传
多样性。
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胚胎发育过程及调控机制
胚胎发育过程
从受精卵开始，经过卵裂、桑葚胚、 囊胚、原肠胚与组织器官形成等阶段 ，最终发育成为完整的胎儿。
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课程目标与要求
01
掌握发育生物学的 基本概念、原理和 研究方法
02
了解发育生物学的 最新研究进展和前 沿动态
03
能够运用所学知识 分析和解决发育生 物学领域的实际问 题

01
信号传导在细胞增殖、分化、凋 亡等过程中的作用
02
信号传导异常与疾病的关系及药 物研发前景
03
遗传与变异原理剖析
Chapter
遗传物质DNA/RNA结构特点
DNA双螺旋结构
由碱基对、磷酸和脱氧核 糖组成，具有稳定性和自 我复制能力。
RNA单链结构
由核糖核苷酸链组成，与 DNA相似但存在不同之处 ，如U替代T等。
细胞膜、质、核功能探讨
细胞膜的结构与功能 膜蛋白的种类与作用
膜脂的种类与作用
细胞膜、质、核功能探讨
膜受体的种类与作用 细胞质的功能
细胞质基质的作用
细胞膜、质、核功能探讨
线粒体的结构与功能 叶绿体的结构与功能
细胞核的功能
细胞膜、质、核功能探讨
染色质与染色体的关系 核仁的结构与功能 核孔的作用与意义
环境保护重要性及实践举措
重要性
保护生态系统多样性和稳定性，维持人类生存和发 展的基础；预防环境污染和生态破坏，保障人类健 康和福祉。
实践举措
制定和执行环境保护法律法规；推广清洁能源和绿 色技术；加强环境监测和评估；提高公众环保意识 和参与度。
06
生物技术应用与发展前景
Chapter
基因工程在医学领域应用实例
遗传信息存储
DNA通过特定序列编码蛋 白质合成信息，实现遗传 信息在细胞内的传递和表 达。
基因表达调控过程揭示
转录过程
以DNA为模板合成RNA，包括启 动子识别、转录因子结合等步骤
。
翻译过程
以mRNA为模板合成蛋白质，涉及 核糖体、tRNA等参与。
基因表达调控
通过转录因子、表观遗传学修饰等 方式对基因表达进行精细调控，实 现细胞多样性和生物体复杂性。

➢ 大脑后动脉颞支缺血累及边缘系统的颞叶海马、海马 旁回和穹隆所致
临床表现
③ 双眼视力障碍发作 双侧大脑后动脉距状支缺血导致
枕叶视皮层受累，引起暂时性皮质盲
辅助检查
➢ CT或MRI检查大多正常，部分病例(发作时间 ＞60min者)于弥散加权MRI可见片状缺血灶
➢ CTA、MRA及DSA可见血管狭窄、动脉粥样硬 化斑
（五）基因突变分析 PCR与其他技术的结合可以大大提高基因突变检 测的敏感性 。
三、几种重要的PCR衍生技术
（一）逆转录PCR技术 逆转录PCR(reverse transcription PCR，RT-PCR)是将 RNA的逆转录反应和PCR反应联合应用的一种技术， 是目前从组织或细胞中获得目的基因以及对已知序 列的RNA进行定性及半定量分析的最有效方法。
➢ TCD可发现颅内动脉狭窄，并可进行血流状 况评估和微栓子监测
➢ 血常规和生化检查是必要的 ➢ 神经心理学检查可能发现轻微的脑功能损害
诊断及鉴别诊断
1.TIA的诊断
➢ 大多数TIA患者就诊时临床症状已消失，诊断主 要依靠病史
➢ 中老年患者突然出现局灶性脑功能损害症状，符 合颈动脉或椎-基底动脉系统及其分支缺血表现， 并在短时间内症状完全恢复(多不超过1小时)， 应高度怀疑为TIA
1.DNA序列分析 用于基因突变类型已经明确的遗传病的诊断及产 前诊断 ，例如血友病、囊性纤维变性、杭延顿氏 舞蹈症、抗胰酶缺乏症等均可检测。
2.PCR技术 • 快速检出样品中的痕量病原微生物，例如乙
型病毒性肝炎、丙型病毒性肝炎，爱滋病等。 • 微量DNA 样品中的基因及基因变异分析。 • 用于个体识别、亲缘关系鉴定、器官移植术
➢ PWI/DWI、CTP和SPECT有助TIA的诊断

1世纪最活跃的学科之一


19世纪是生物科学全面发展的世纪，在这期间 创立了细胞学说（施莱登和施旺 1830）、生 物进化论（达尔文 1859）和遗传理论（孟德 尔 1900），它们被称为现代生物科学的三大 基石。 20世纪，生物科学发生了巨大的变革，从静态 的、定向描述性的学科向动态的、定量实验性 的学科转化，人类基因组计划的完成则标志着 生物科学新时代的开始。
生物科学是21世纪最活跃的学科之一
1.
2.
3.
生物科学发展的三个阶段 描述性生物学阶段（20世纪以前） 实验生物学阶段（1900——1953年） 分子生物学阶段（1953年起）
生物科学发展的趋势

1. 2. 3. 4.
21世纪生物科学的发展趋势是：对生命现象及 其本质的研究不断深入和扩大，并向着微观与 宏观、基础理论与开发应用等方面全方位地发 展。 生物科学向着分析与综合统一的方向发展 生物科学向着日益深入生命本质的方向发展 生物科学向着基础和应用研究统一的方向发展 生物科学向着多学科交叉与融合的方向发展

人造生命前景无限
人造生命研究已经形成为一个新的学科：合成生物学。致 力于生物技术开发的加拿大ETC集团认为，合成生物学的种 种进展比10年前克隆羊“多莉”的问世意义更重大。因为 “多莉”无论如何还是一只羊，和其他羊的基因并没有什么 不同，而合成生物则是一种拥有崭新基因组成的新物种。 科学家研制人造生物的目的之一是为了处理一些迫切需要 解决的现实问题，其中很大部分是针对环境污染的。比如， 利用人造生物将泄漏在海洋中的原油变成无害的物质；人造 细菌可以处理一些特定的污染物；人造微生物能从废品中离 析出有价值的物质；一些人造微生物能解决现在的能源危机 和环境危机；发明一种只吞噬有害病毒或有害细胞的生物药 物，帮助病人恢复健康；在外星球上，人造生物可以为人类 开辟移民基地等等。如果成功发明并可以有效控制人造生物， 那么其潜在价值和作用是难以估量的。
四、在实验室里制造生命 :
生命经纬2007年6月26日报道：据新民晚报消息，在世界 各国的神话传说里，都有一个制造世间万物的造物主。现代科 学证明，世间的生物是一步一步地由低等向高等进化而来的， 因此神造万物的说法是错误的。那么，生命究竟可不可以制造 出来呢？随着基因科学的逐步发展，一些生物学家也企图成为 造物主，开始在实验室里制造生命。近年来，人造细胞和人造 细菌都获得成功，基因科学狂人文特尔甚至开始为自己的“造 物术”申请专利。
生物技术新 进展1
二、沪产“生物导弹”蓄势待发 :
据《文汇报》2007年1月10日报道：正如一把钥匙开一把锁， 被誉为“生物导弹”的抗体类药物仿佛装上了精确制导系统， 直击患处。1月9日，由申城自主研发的4个抗体药物通过了 上海市科委组织的专家验收。这批“生物导弹”将其“攻击” 目标分别锁定在了乳腺癌、银屑病（牛皮癣）、内风湿性关 节炎，以及抗移植排斥反应上。 尽管这4个新药各有专攻，但其共同点就是杀伤力大大强于 传统药物。第二军医大学肿瘤研究所所长、上海市抗体工程 中心主任郭亚军教授告诉记者，抗体药物除了方向准确、作 用点“专一”外，通常还能对“靶心蛋白”三管齐下：杀伤、 促使其凋亡，并阻断它们与其他蛋白的结合。

工业领域
生物催化、生物质能源、生物 材料等。
环保领域
废水处理、固体废物处理、生 态修复等。
基因工程进展
02
基因工程技术
基因克隆技术
通过将外源基因插入到载体中，实现基因的体外复制 和表达。
基因转录技术
利用逆转录酶将RNA逆转录成cDNA，实现基因的克 隆和表达。
基因表达技术
通过构建基因表达载体，将目的基因导入受体细胞， 实现基因的表达和调控。
细胞工程进展
03
干细胞研究
01
02
03
胚胎干细胞
具有发育的全能性，可分 化为任何类型的细胞，为 疾病治疗和组织修复提供 无限可能。
成体干细胞
存在于人体某些组织中， 具有多向分化潜能，可修 复受损组织。
诱导多能干细胞
通过特定因子诱导成熟细 胞逆转为多能干细胞，为 疾病研究和治疗提供新的 途径。
细胞培养与细胞分化
要点二
生物材料的进展
随着科技的不断进步，新型生物材料不断涌现，如可降解 材料、纳米生物材料等，为生物工程领域的发展提供了更 多可能性。
生物反应器的设计与优化
生物反应器的设计
生物反应器是生物工程中的重要设备，其设计需要考 虑多种因素，如微生物或细胞的生长特性、反应条件 等。
生物反应器的优化
为了提高生物反应器的效率和稳定性，需要对其进行 优化，如改进反应器结构、优化操作参数等。
组织工程
组织工程的基本原理
利用生物材料、细胞和生物反应器等技术构建人体组织和器官。
组织工程的应用
用于修复和替换受损的组织和器官，如人工关节、皮肤等。
酶工程进展
04
酶的筛选与改造
酶的筛选
从微生物、动植物等生物资源中筛选具有特定催化功能的酶，是酶工程研究的重要基础。随着基因组 学和蛋白质组学的发展，高通量筛选技术为酶的筛选提供了有力支持，能够快速发现新的酶。

⑥《NEW PHYTOLOGIST 》
⑦ 《 PLANT BIOTECHNOLOGY JOURNAL》 ⑧ 《植物学报》
⑨ 《生态学报》
⑩ 《遗传学报》
⑩ 《动物学报》 ⑩ 《生理学报》
专题 一
植物学研究新进展
植物学研究趋势与进展
植物通过提供基本的营养、能量等维持人类的健康，是 人类赖以生存的根本。 面对世界人口的日趋增长（2050年，世界人口的数量 将从目前的60亿增加到90亿），日益增长的世界需求，深入 地了解植物的发育和生长对世界的未来至关重要。
贮藏蛋白
（4）目前植物系统进化与分类热门议题：
（1）植物分类，资源采集和数据库建立； （2）系统发育学，系统发育基因组学； （3）生物地理学和谱系地理学；
（4）物种形成，杂交和适应进化；
（5）分子进化，进化遗传学，进化基因组学和进化发育。
…….
2.植物传粉机制研究进展
传粉（pollination）：成熟花粉从雄蕊花药或小孢子囊中散。
黄花大苞姜适应于花粉流动的自花授 粉机制在花的形态和开花特征上都有 所变化。花粉成油质粘液浆状，由粘 丝连接成链珠状。花粉粒表面光滑并 延长成长椭圆球形。柱头呈扁喇叭形， 其中与花药紧贴面凹陷，较其他地方 位臵低，有助于花粉浆团流入其中。 柱头上和花药面均长有毛，朝向柱头 方向，有助于引导花粉浆团流向柱头。
课程内容：
生物科学研究进展
专题 1 专题 2 专题 3 专题 4 植物学研究进展 遗传学研究进展 生理学研究进展 生态学研究进展
专题 5
专题 6 专题 7 专题 8
微生物研究进展
神经生物学研究进展 动物学研究进展 发育生物学研究进展
专题 9
专题10 专题11 专题12

四膜虫：5’-GGGGTT- 3’ 哺乳动物（人）：5’-TTAGGG- 3’长度约 5～15 kp 4.非结构基因,不具有编码蛋白质的功能； 5.与特异性端粒结合蛋白结合； 6.以端粒酶 RNA 为模板,通过逆转录合成。
3’AACCCC 5’
3’TTGGGG TTGGGG
T
5’GGGGTT GGGGTT GGGGTT GGGG
dGTP
5’ ...TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTT
...AACCCCAACCCC
AACCCCAAC
3’
3’
5’
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端粒酶相关蛋白
★分离十分困难 ★可分别与端粒酶 RNA 及单链端粒 DNA 发生交联
P80结合端粒酶RNA 成份. 四膜虫 P95结合端粒DNA。
人类 TP1 (telomerase associated protein1) TP2 ( telomerase associated protein2 或hTRT) 催化亚单位
1977 生长激素C释lic放k抑to制a素d基d因te在x大t 肠杆菌中表达
1997 克隆羊和核小体核心组蛋白8聚体原子结构
1998 发现人类胚胎干细胞、阐明内质网蛋白质合成 机制和发现细胞凋亡基因及调节规律
1999 发现细胞膜水通道
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2000 人类基因组“工作框架图”
21世纪诺贝尔生理学或医学奖
细胞信号转导（signal transduction）；
细胞凋亡（cell apoptosis）；
基因组与后基因组学研究 （genome and post-genomic analysis）。
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（三）热点问题
功能基因组学
蛋白质组学

60年代： 我国首次用人工方法合成具有生物活性的牛
胰岛素获得成功。突破了一般有机物分子与生物大分 子的界限，带来了人工合成生命的曙光。
70年代：随着限制性内切酶的发展和DNA分子杂交技
术的建立，分子生物学进入了技术化时代。
80年代：PCR技术的诞生使在体外快速扩增目的基因
成为可能。
90年代：克隆羊多莉的出现引发克隆热潮
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系统生物学是认识生命复杂系统的新角度
传统生物科学 （中国传统医学）
输入
综合性研究
输出
经典生物实验科学
输入
分析性研究
A B (基因/ 蛋白质)
(基因/ 蛋白质)
系统生物学
输入
分析+综合研究
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输出 输出
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研究对象：各种生物分子的整合
Transcriptome 转录物组
人类蛋白质
61%与果蝇同源 43%与线虫同源 46%与酵母同源
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1.生物与医学基础研究 2.基因诊断、基因疗法、基因药物 3.形成了结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学、
转录组学、蛋白质组学、表型组学和代谢组学、RNA 组学等新兴领域。这些分支领域已成为生物学基础研 究的重要方面。 4.带动一批高技术产业的发展
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21 世纪生命科学的几 个重要研究领域
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3.1人类基因组计划是21 世纪生命科学的敲门砖
1. 1985年，美国能源部（Department of Energy, DOE）提出，要将共包 含约30亿碱基对的人类基因组全部碱基序列分析清楚