下载文档原格式
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。
21世纪生物学发展历程21世纪以来，生物学领域取得了许多重大的发展，涉及了从基础研究到应用技术的多个层面。
以下是21世纪生物学发展的主要历程：1.基因组学的突破（2000年代初）：2000年，人类基因组计划成功解读了人类基因组的全序列。
这一突破性成果标志着基因组学时代的开始，为深入理解基因和遗传信息提供了重要的基础。
2.CRISPR基因编辑技术的发现（2012年）：CRISPR-Cas9基因编辑技术的发现被认为是21世纪最具革命性的生物学突破之一。
这一技术使得科学家能够精准、高效地编辑基因，对基因治疗、疾病研究等领域产生了深远影响。
3.干细胞研究的进展（2000年代至今）：干细胞研究在21世纪得到了迅速发展，包括诱导多能干细胞（iPSCs）的发现。
这些研究为再生医学、组织工程等领域带来了新的可能性。
4.人体微生物组计划的启动（2007年）：人体微生物组计划旨在研究人体内微生物的组成和功能。
该计划揭示了人体内微生物对健康和疾病的影响，促使了微生物学和免疫学的深入研究。
5.生物信息学和大数据时代（2010年代至今）：生物信息学和大数据技术的发展推动了生物学研究的进一步深化。
通过对大规模基因组数据的分析，科学家能够更好地理解基因与疾病之间的关系。
6.合成生物学的兴起（2010年代至今）：合成生物学致力于设计和构建新的生物系统和生物体，为生物学、医学和能源等领域提供了全新的工具和方法。
7.人工智能在生物学中的应用（2010年代至今）：人工智能技术在生物学中的应用日益增多，包括蛋白质结构预测、药物设计等领域。
这使得研究人员能够更迅速、准确地进行复杂的生物学问题的分析。
8.生物医学工程和组织工程的进展（2000年代至今）：生物医学工程和组织工程的发展使得人工器官、组织和细胞的培育成为可能，为临床医学带来了新的治疗方法。
这些发展突显了21世纪生物学的多个方面，从分子层面到系统层面，涵盖了基础科学、技术应用和医学治疗等多个领域。
21世纪生物学发展历程【原创实用版】目录一、21 世纪生物学的发展趋势1.生物科学发展与应用的联系2.21 世纪是生物学的世纪二、21 世纪生物学的重要成就1.端粒和端粒酶保护染色体的机理2.宫颈癌的病因和艾滋病病毒的研究3.干细胞研究4.核糖核酸干扰机制5.幽门螺杆菌的发现6.气味受体和嗅觉系统的研究7.核磁共振成像技术的关键发现正文21 世纪是一个科技飞速发展的时代，生物科学作为人类探索自然、改善生活的重要手段，也在这个世纪取得了许多显著的成就。
本文将重点介绍 21 世纪生物学的发展趋势和重要成就。
首先，让我们来看一下 21 世纪生物学的发展趋势。
随着科学技术的进步，生物科学逐渐摆脱了纯理论的研究，更加注重与实际应用的结合。
科学家们发现，生物学在很多领域，如环境科学、农学、林学等，都有着广泛的应用前景。
因此，21 世纪生物学的发展趋势必然是和应用相联系起来，为科学造福于人类。
接下来，我们将详细介绍 21 世纪生物学的一些重要成就。
在 2009年，美国科学家伊丽莎白·布莱克本、卡罗尔·格雷德和杰克·绍斯塔克发现了端粒和端粒酶保护染色体的机理，这一发现为解决人类衰老问题提供了新的思路。
同年，德国科学家哈拉尔德·楚尔·豪森和两位法国科学家弗朗索瓦丝·巴尔 - 西诺西、吕克·蒙塔尼在宫颈癌的病因和艾滋病病毒方面的研究做出突出贡献，为人类健康带来了福音。
此外，干细胞研究、核糖核酸干扰机制、幽门螺杆菌的发现、气味受体和嗅觉系统的研究、核磁共振成像技术的关键发现等，都为我们揭示了生物世界的奥秘，为科学进步做出了重要贡献。
总之，21 世纪是生物学发展的领先时期，许多科学家都认为这个世纪是生物学的世纪。
生物学在科学研究和实际应用中都取得了举世瞩目的成就，为人类生活带来了诸多便利。
21世纪生物学发展历程摘要：一、21 世纪生物学发展的背景二、21 世纪生物学的主要成就三、21 世纪生物学的发展趋势四、21 世纪生物学对社会的影响正文：21 世纪生物学发展历程随着科学技术的不断进步，21 世纪生物学也取得了长足的发展。
本文将从21 世纪生物学发展的背景、主要成就、发展趋势和社会影响四个方面，对21 世纪生物学的发展历程进行详细的阐述。
一、21 世纪生物学发展的背景21 世纪，人类进入了生物科学的时代。
生物学作为一门基础科学，其发展对于人类认识生命现象、揭示生命规律以及探索生物资源具有重要的意义。
同时，生物技术在医药、农业、环保等领域也得到了广泛的应用，使得生物学在21 世纪成为了备受关注的学科。
二、21 世纪生物学的主要成就1.基因组学：21 世纪初，人类基因组计划取得了重大突破，成功绘制出了人类基因组图谱，为人类揭开生命奥秘奠定了基础。
2.蛋白质组学：通过对蛋白质的组成、结构和功能的研究，为疾病的诊断和治疗提供了新的思路。
3.干细胞研究：21 世纪初，干细胞研究取得了突破性进展，为组织再生、疾病治疗以及发育过程的研究提供了新的手段。
4.神经生物学：对大脑功能的研究取得了重要进展，如对记忆、学习等认知过程的理解更加深入。
三、21 世纪生物学的发展趋势1.微观领域的发展：未来生物学将继续向微观领域发展，如基因编辑、蛋白质工程等，以期在分子层面上解决生命现象的本质问题。
2.跨学科研究：生物学与数学、物理、化学等学科的交叉融合，将有助于揭示生命现象背后的规律。
3.生物技术的发展：基因编辑技术、组织工程技术等生物技术的进一步发展，将在医药、农业、环保等领域发挥更大的作用。
四、21 世纪生物学对社会的影响1.提高人类生活质量：生物学的发展为人类提供了许多先进的生物技术，如基因诊断、基因治疗等，有助于提高人类的生活质量。
2.促进经济发展：生物科学的发展带动了生物技术产业的发展，形成了一个新兴产业，对经济的增长起到了积极的推动作用。
有关21世纪是生物学的世纪的论文一、项目定义1．定义海洋生物学是研究海洋生命现象和本质的科学，而海洋生物技术则直接与海洋生物资源的开发利用相关。
2．主要研究方向和内容主要研究方向为（1）海洋生物遗传和种质工程；（2）生化和生物材料；（3）发育和进化；（4）关键海洋生态学过程及其调控机理。
海洋生物遗传和种质工程方向主要通过综合运用遗传学、生物化学、分子生物学、发育和细胞生物学方法，研究海洋生物遗传多样性、分子标记特别是与生产性状和特异性能相关基因的标记以及海洋生物促进快速生长、抗逆、抗病、特定生物酶等重要功能基因的克隆和结构功能研究和海洋生物的基因组图谱构建。
生化和生物材料通过现代生物化学、细胞生物学、分子生物学等技术手段，研究海洋生物大分子材料的性质、结构、功能，研究作为生化制品、生物医用材料、农用生物材料的制备工艺、生物学效应以及开发利用。
发育和进化方向主要从分子、亚细胞、细胞和组织多层次交叉水平，研究海洋动物个体发育，特别是原索动物胚胎发育过程及其机理，包括细胞决定与分化、基因表达与调控以及组织与器官发生，由个体发育探讨系统发育，特别是探索脊椎动物起源和进化。
关键海洋生态学过程及其调控机理方向主要研究水层底栖耦合界面过程、典型海域生态系蜕变的生物监测和评估技术、海洋微生物在生物地化循环过程中的调控作用和微型及微微型生物生产过程及其调控机理。
二、项目背景1．建设的意义和必要性21世纪是海洋的世纪，又是生物学的世纪，海洋生物学研究将在本世纪自然科学中占有极其重要的地位。
海洋是孕育生命的摇篮，独特的生存环境使海洋生物形成了特殊的身体结构和奇妙的生理功能，为人类提供了许多具有新颖的化学结构和独特的生理功能的活性物质。
同时，人类进入21世纪，人口增长、环境恶化和资源短缺已成为国际关注的焦点。
海洋生物学和海洋生物技术研究和发展将在解决生命起源和进化以及解决人类面临的人口增长、环境恶化和资源短缺三大难题方面起突出作用。
第一章绪论一简答题1. 21世纪是生命科学的世纪。
20世纪后叶分子生物学的突破性成就，使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化。
试阐述分子生物学研究领域的三大基本原则，三大支撑学科和研究的三大主要领域？答案：（1）研究领域的三大基本原则：构成生物大分子的单体是相同的；生物遗传信息表达的中心法则相同；生物大分子单体的排列（核苷酸，氨基酸）导致了生物的特异性。
（2）三大支撑学科：细胞学，遗传学和生物化学。
（3）研究的三大主要领域：主要研究生物大分子结构与功能的相互关系，其中包括DNA和蛋白质之间的相互作用；激素和受体之间的相互作用；酶和底物之间的相互作用。
2. 分子生物学的概念是什么？答案：有人把它定义得很广：从分子的形式来研究生物现象的学科。
但是这个定义使分子生物学难以和生物化学区分开来。
另一个定义要严格一些，因此更加有用：从分子水平来研究基因结构和功能。
从分子角度来解释基因的结构和活性是本书的主要内容。
3 二十一世纪生物学的新热点及领域是什么？答案：结构生物学是当前分子生物学中的一个重要前沿学科，它是在分子层次上从结构角度特别是从三维结构的角度来研究和阐明当前生物学中各个前沿领域的重要学科问题，是一个包括生物学、物理学、化学和计算数学等多学科交叉的，以结构（特别是三维结构）测定为手段，以结构与功能关系研究为内容，以阐明生物学功能机制为目的的前沿学科。
这门学科的核心内容是蛋白质及其复合物、组装体和由此形成的细胞各类组分的三维结构、运动和相互作用，以及它们与正常生物学功能和异常病理现象的关系。
分子发育生物学也是当前分子生物学中的一个重要前沿学科。
人类基因组计划，被称为―21世纪生命科学的敲门砖‖。
“人类基因组计划”以及“后基因组计划”的全面展开将进入从分子水平阐明生命活动本质的辉煌时代。
目前正迅速发展的生物信息学，被称为“21世纪生命科学迅速发展的推动力”。
尤应指出，建立在生物信息基础上的生物工程制药产业，在21世纪将逐步成为最为重要的新兴产业；从单基因病和多基因病研究现状可以看出，这两种疾病的诊断和治疗在21世纪将取得不同程度的重大进展；遗传信息的进化将成为分子生物学的中心内容‖的观点认为，随着人类基因组和许多模式生物基因组序列的测定，通过比较研究，人类将在基因组上读到生物进化的历史，使人类对生物进化的认识从表面深入到本质；研究发育生物学的时机已经成熟。
请同学们逐一传阅欢迎来到高中《生物》世界！由于科任老师，也就是我——肖老师刚做完声带手术，一或两个星期内不能上课。
为了使大家对高中《生物》这门新学科有一个崭新的认识和了解（绪论部分内容），特准备了这份学习资料，请同学们逐一传阅。
《生物》是一门非常有趣味的学科，在今后的教学过程中，我会不断提供大家一些新颖的、有趣味的课外知识，以提高大家的学习兴趣和辅助教学。
请注意：“学习资料”为班集体的知识财产，请大家要注意爱护。
看完后，及时放回原处，请不要弄坏或丢失。
需要原稿或想得到更多相关知识的同学，可向我索取电脑文档；也可去我的个人主页：中学生物园地（）或龙山中学主页（）去浏览或下载。
本期提供：高中《生物》课程简介《21世纪的生物学》资料汇编（绪论部分）以后陆续还会有增加，请保留！高中《生物》课程简介问题：《生物》是属于文科课程还是理科课程？高中《生物》难学吗？首先，高中《生物》是一门理科课程。
就内容上而言，记忆部分内容约占60%（看似一门文科课程，但其记忆的内容多有生物实体内容可对照，而非社会文化内容），计算、实验、及相关理解占40%左右（与初中《生物》有较大区别，侧重于对生命共性的描述和对生命的本质的探讨）。
其次，高中《生物》是一门比较容易学的课程，但同时也是近两年来会考不及格人数最多的一门课程。
说容易，第一是因为内容的确不是很难（这是多数同学的感受，当然也不象初中《生物》那样容易）；第二是会考只有一本书，学期短（本学年度参加会考）；第三是相对其他学科，生物在高考时容易得高分也体现了《生物》并不难学这一情况。
不及格人数相对多，关键是同学们在思想上要有清楚的认识：对这门学科应有起码的重视（不能再象初中《生物》那样：因为不必参加升学考试，学校和同学们都不重视）。
学好生物，还要掌握一定的学习方法，保证有一定程度上的勤奋努力。
学习高中《生物》，学习方法应有所改变：不再是简单地死记硬背，而需要系统地理解知识，上升到能力，要学会利用所学生物学知识去解释生命的现象和生命的本质，在高中《生物》里，计算题、分析题也是有不少的。
利用好课本的插图来理解性记忆相关知识点是一种较好的学习方法。
生物学，是自然科学中的一门基础学科。
在20世纪末取得了迅猛地发展，为农业、医药卫生、工业和国防等事业做出了重要的贡献，未来的前景更加辉煌。
学好生物，对于我们在以后的社会、生活有着非常重要的意义。
因此，我编辑了以下学习资料，希望对大家的学习能有所帮助。
《21世纪的生物学》资料汇编（绪论部分）内容：1．《生物学》现状与未来简介（P2）2．现代生物学与未来: ①粮食与人口（P3）②医疗与健康（P4）③工业与国防（P4）④资源与环境（P5）3．学科联系（P5）4．热点追踪（纲要）（P5）5．附录资料：（1）美国科学院各大类学科的院士名额（P5）（2）未来农业的四种模式——彻底摆脱脏、累、差（P6）（3）沙尘暴的警示及近50年我国的强沙尘暴（P7）（4）蚊虫叮咬会传播艾滋病吗？（P7）1．《生物学》现状与未来简介有人说：20世纪是物理的世纪，21世纪是生物的世纪，你相信吗？也许你曾经听说过，也许你不以为然。
那么，请随我们一起来领略21世纪生物学的风采和魅力吧！1．美国著名的《科学》杂志评出1995~2000年各年度的十大科学成就，生物学科技成果连续六年均占一半以上！2．1999年美国科学院院士和外籍院士共2217名，与生物学密切相关的院士1112名，占总人数50.2%，其中1999年4月新增加的63名院士中有37名与生物学相关，占新增院士总数的59%。
3．以美国为例，近年统计了48万博士学位获得者中，从事生物学的占51%……近年来，世界上越来越多的数、理、化等科学家被吸引到生物科学研究的领域中，在发达国家，优秀青年科学家流向生物科学，在发达国家已成明显趋势，学习生物、农学、医学的青年增加很快。
我国的情况令人担忧，统计了我国12所重点大学生物系1066名教师，教授:讲师:助教＝4.8:3:1,原因是年轻的教师大批流失(出国)，这是因为生物学在发达国家倍受重视而在国内受冷遇的反差特别大。
现代生物技术越来越为各国政府和企业界所关注，与信息、新材料和新能源技术并列成为影响国计民生的四大科学技术支柱，是21世纪高新技术产业的先导。
幸运的是，我国也开始认识到了这一点。
生物学科的地位越来越受到了重视，由于生物学的发展，不久的将来，生物方面的人才需求量激增,生物学科的面貌必将不断改变。
我们相信：纵然21世纪不能说是生物的世纪，生物学科也必将有极大的发展，成为带头学科的之一！因为：人是最高级的生物——自然科学的发展最终要为我们人类自身服务！据称：今年中山大学录取分数线最高的也就是生物专业！让我们共同来关心、发展我们的生物事业，了解它对我们生活的4方方面面，努力学好生物这门课程。
1．1现代生物学＆粮食与人口思考： 1.你有没有感受到粮食短缺的问题?2.农民职业即意味着脏、累、差吗？随着人口的增长，粮食需求量越来越大；随着生活水平的提高，人们要求吃得越来越好；随着现代工业的发展，工业用地、道路建设、环境破坏，可供种植粮食的土地面积却越来越少。
粮食危机是客观存在的，造成我们一定错觉的原因在于：1.依靠现代生物科技的发展，增加世界粮食总产量；2.贫富分布不均匀，不少贫穷地区与国家普遍缺粮。
解决办法：发展生物科技，提高作物产量，控制人口增长，提高人口素质绿色农业（动、植物资源）应用诸如组织培养、无土栽培、杂交育种、转基因等现代生物技术，提高传统动植物的品质和产量。
白色农业（微生物资源）据计算，如果用世界石油产量的1%，生产单细胞蛋白，就可供10亿人吃一年。
蓝色农业（海洋生物资源）如果把海洋藻类植物和浮游生物均纳入人类食物范围，则海洋可养活300亿人。
工厂化农业（人工合成粮食）工厂里模拟光合作用思考：发展生物科技对解决粮食与人口问题起能起到什么作用？1．2现代生物学＆医疗与健康知道疯牛病病毒有多厉害吗？疯牛病在英国几次大爆发，给政治、经济带来严重的影响，疯牛脑组织呈海绵状，经分析发现一种致病因子，具有极强的生命力与和感染力，比任何细菌、病毒都耐热，90℃情况下30分钟，感染力丝毫不减，120~130℃情况下加热4个小时仍有一定的感染力，连褔尔马林也不能将它们消灭，这一切引起了医学界的恐慌，经分析这是一种不含核酸的蛋白侵染因子！美国总统里根晚年得了老年性痴呆，生活不能自理，甚至连自己的名字也回忆不起来，而这种病人脑组织同样布满空洞，呈海绵状。
预测，1980年至1996年可能高达13万人感染疯牛病。
（南方日报）埃博拉病毒是人类所知最恐怖、最致命的病毒之一，有“超级爱兹病”之说。
自1996年以来经由WHO确认的1100个埃博拉病毒感染者中，死亡者多达793人。
思考：现代生物科技对医疗、保健事业能起到什么作用？1．3现代生物学＆工业与国防常规应用工业：制药、酿酒、食品等。
新型生物工业：生物冶金、生物反应器等。
近年来，化学工业有20％被生物反应器所取代，其设备投资减少80％，能耗降低50％。
一般说来，生物酶催化比化学催化效率高10＾7～10＾13倍。
在重工业中，已有40个矿山用细菌冶金。
日本用还原菌炼铜；加拿大用氧化铁硫杆菌从黄铁矿中提金，其滤析率近100％。
在轻工业中，科学家正努力使蚕的丝心蛋白基因在大肠杆菌中表达，以求在发酵罐中生产蚕丝。
又如治疗糖尿病的重要药物胰岛素，以往由猪的胰脏分离提取的，450公斤的胰脏才能得到10克胰岛素。
而基因工程技术用大肠杆菌发酵生产，一只200升的发酵罐即可生产相同产量。
而1977年应用基因工程生产生长激素释放抑制激素（抑长素）成功，用这种方法10升发酵液可生产5mg抑长素，与过去用50万头绵羊的下丘脑提取的产量相等。
国防工业：生物武器、仿生学等的应用1．4现代生物学＆资源与环境现代工业社会的发展，消耗了大量的煤、石油、天燃气、矿石等不可再生性自然资源，能源危机已成为一个热门的话题。
生物资源是一种可再生性的资源，合理的开发和利用将让我们取之不尽，最终解决能源危机。
不合理的开发和利用自然资源却导致了现代生态环境的破坏——臭氧空洞、温室效应、沙尘暴、水旱灾害、水土流失、生物灭绝、赤潮、酸雨、光化学烟雾等等接踵而来……这一切多数是人为破坏自然环境的恶果，历史上黄土高原高原森林覆盖率曾经高达50%以上，长江、黄河也不是今天的浊流……发展生物科技，重视生态平衡与环境保护势在必行。
3．学科联系：20世纪物理学、化学高度发展，为生物的研究提供了基础知识和新的实验手段，作为一门应用基础学科，各学科衍生出了相关的一门重要的分支学科如：化学——————→生物化学物理——————→生物物理（仿生学是生物物理的一门分支学科）计算机—————→生物计算机作为一门刚刚腾飞的基础学科，它的起步较晚，发展却异常迅速，在物理、化学等基础自然科学走向巅峰的时候，生物学正借助物理、化学的知识与实验方法，飞速发展。
美国研究院之所以有50%以上的院士研究生物方向，其中很多是从物理学、化学等学科转向研究生物的。
由此：21世纪生物人的世纪必将到来！学好生物有着非常重要的意义。
4．热点追踪：（以下专题在网络上均有详细资料说明）生物前景综述、克隆专题、人类基因组计划、生物计算机、纳米生物工程、仿生学·埃博拉病毒·干细胞研究·疯牛病·基因组计划·生物芯片·致病基因和基因治疗·艾滋病·生物制药·人类起源大探秘·纷纷扰扰克隆人·物种克隆与转基因生物·干细胞移植进展与争论等5．附录资料：5．1美国科学院各大类学科的院士名额根据1999年7月1日美国科学院发布的资料，美国科学院院士和外籍院士共2217名，其中名誉院士89名，外籍院士313名。
按学科分类的各学科院士人数如下：*动物科学和人类营养学46 *人类学75应用数学62应用物理科学88天文学77*生物化学201*细胞和发育生物学91 化学202经济科学58工程科学98*遗传学82地质学77地球物理学95数学111*医学遗传学、血液学和肿瘤学90 *医学生理学和新陈代谢53*微生物学和免疫学88*神经生物学68物理学180*生理学和药理学55*植物生物学59*植物、土壤和微生物科学55*群体生物学、进化和生态学74 *心理学75社会和政治科学57带“*”的14类学科都与生物学密切相关，院士总数为1112名，占全部院士人数的50.2%。
1999年4月份新增加的63名院士中有37名与生物学相关，占新增院士总数的59%。
5．2未来农业的四种模式——彻底摆脱脏、累、差传统绿色农业，是以太阳光为直接能源，以水、土为主要养料，靠绿色植物光合作用转换能量进行生产的农业。
