生命科学导论-绪论.ppt

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1、谢 维东南大学东南大学 生命科学研究院生命科学研究院发育与疾病相关基因教育部重点实验室发育与疾病相关基因教育部重点实验室生生 命命 科科 学学 导导 论论2/19/20231生命科学导论生命科学导论第一章第一章 生物与生命科学生物与生命科学第二章第二章 生物的化学组成生物的化学组成第三章第三章 细胞细胞生命的基本单位生命的基本单位第四章第四章 能量与代谢能量与代谢第五章第五章 遗传及其分子基础遗传及其分子基础第六章第六章 发育发育第七章第七章 进化进化第八章第八章 生物与环境生物与环境第九章第九章 人体健康与重大疾病预防人体健康与重大疾病预防第十章第十章 生物技术与人类未来生物技术与人类未来

2、讲 座一、基因组学与未来（中国科学院基因组研究所杨焕明院士）二、题目（待定）（中国科学院生物物理所孙坚原研究员）三、认知与抉择行为的生物学基础（中国科学院郭爱克院士）四、神经科学系列（加拿大多伦多大学）（6月18-19日）2/19/20232生命科学导论一 什么是生命 1 1、细胞是生命的基本单位 除除了了病病毒毒以以外外，所所有有的的生生物物体体都都是是由由细细胞胞组组成成的的。由由成成千千上上万万的的细细胞胞可可以以组组成成复复杂杂的的生生物物体体，单单个个细细胞胞也也可可以以组成简单的生物体。组成简单的生物体。细胞由膜包被，内含有细胞核或拟核和原生质。细胞由膜包被，内含有细胞核或拟核和原

3、生质。病病毒毒（如如噬噬菌菌体体）主主要要是是由由核核酸酸和和蛋蛋白白质质外外壳壳组组成成的的简简单单生生命命个个体体，它它虽虽然然没没有有细细胞胞结结构构，但但仍仍然然具具有有生生命命的的其他基本特征。其他基本特征。细细胞胞是是生生物物结结构构与与功功能能的的基基本本单单位位，其其生生命命活活动动的的结结构构基础是细胞内高度有序且为动态的结构体系。基础是细胞内高度有序且为动态的结构体系。2/19/20233生命科学导论生生命命的的活活动动需需要要能能量量，为为了了维维持持自自身身的的有有序序状状态态，生生物物必必须须与与外外界界不不断断地地进进行行物物质质和和能能量量交交换换。在在生生物物体

4、体内内，以以腺腺苷苷三三磷磷酸酸（ATPATP）为为代代表表的的商商能能化化合合物物不不断断地地被被合合成成和和分分解解，维维持持着着生生命命活动的能量需要和平衡。活动的能量需要和平衡。生生物物与与外外界界交交换换物物质质与与能能量量的的同同时时，体体内内连连续续地地进进行行着着合合成成代代谢谢与与分分解解代代谢谢的的生生物物化化学学反反应应。生生物物体体内内每每时时每每刻刻进进行行的的物物质质合成与分解以及能量转换就是合成与分解以及能量转换就是新陈代谢新陈代谢。生生命命运运动动与与自自然然界界其其他他运运动动形形式式如如物物体体的的位位移移、化化学学分分子子的的结结构构变变化化等等相相比比较

5、较，要要复复杂杂得得多多。因因此此，生生命命运运动动是是自自然然界界最最高高级的运动形式。如级的运动形式。如食虫植物食虫植物可以捕食消化昆虫。可以捕食消化昆虫。富富含含自自由由能能的的有有机机物物合合成成与与有有机机物物分分解解是是新新陈陈代代谢谢对对立立统统一一的的两两个个方方面面。光光合合作作用用与与细细胞胞的的呼呼吸吸作作用用的的过过程程和和机机制制是是认认识识新新陈代谢的主要内容之一。陈代谢的主要内容之一。2、新陈代谢、生长和运动是生命的本能2/19/20234生命科学导论遗遗传传和和变变异异是是生生物物进进化化的基础。的基础。脱脱氧氧核核糖糖核核酸酸(DNA)(DNA)是是生生物物遗

6、遗传传的的基基本本物物质质，遗遗传传信信息息以以碱碱基基序序列列的的形式贮存在形式贮存在DNADNA分子中。分子中。生生物物所所具具有有的的携携带带遗遗传传信信息息的的遗遗传传物物质质总总和和称称为基因组。为基因组。3、生命通过繁殖而延续2/19/20235生命科学导论生生物物体体的的一一生生，通通常常从从生生殖殖细细胞胞形形成成受受精精卵卵开开始始，受受精精卵卵分分裂裂并并经经过过一一系系列列形形态态、结结构构和和功功能能的的变变化化形形成成一一个个新新的的个个体体，新新个个体体通通过过增增加加细细胞胞体体积积和和由由于于细细胞胞分分裂裂增增加加细细胞胞数数目目而而生生长长，再再经经过过性性

7、成成熟熟、繁繁殖殖后后代代、衰衰老老直直至至最最终终死亡，生物这一总的转变过程称为死亡，生物这一总的转变过程称为发育发育。生生物物个个体体不不断断繁繁殖殖后后代代，无无数数代代的的个个体体生生活活史史串串联联起起来来，生生物物的的一一些些基基本本特特征征代代代代相相传传但但又又有有所所改改变变，即即遗遗传传和和变变异异的的组组合合，再再加加上上自自然然选选择择的的长长期期作作用用，便便构构成成了了生生物物进进化的历史化的历史。进进化化就就是是遗遗传传、变变异异和和自自然然选选择择的的长长期期作作用用导导致致的的生生物物由由低等到高等、由简单到复杂的逐渐演变过程。低等到高等、由简单到复杂的逐渐演

8、变过程。进化也是生物多样性的来源。进化也是生物多样性的来源。4、生物具有个体发育和进化的历史2/19/20236生命科学导论生生物物的的进进化化从从根根本本上上说说，是是由由于于生生物物对对外外界界刺刺激激产产生生反反应应、自我调节和生物对自然环境适应的结果。自我调节和生物对自然环境适应的结果。生生物物与与环环境境的的关关系系及及相相互互作作用用体体现现在在个个体体、种种群群、群群落落和和生态系统生态系统等不同的层次上。等不同的层次上。5、生物对环境的适应性2/19/20237生命科学导论细胞是生命的基本单位。细胞是生命的基本单位。新陈代谢、生长和运动是生命的本能。新陈代谢、生长和运动是生命的

9、本能。生生命命通通过过繁繁殖殖而而延延续续，DNADNA是是生生物物遗遗传传的的基基本本物质。物质。生物具有个体发育的经历和系统进化的历史。生物具有个体发育的经历和系统进化的历史。生生物物对对外外界界刺刺激激可可产产生生应应激激反反应应并并对对环环境境具具有适应性。有适应性。什么是生命生命的基本特征生命就是集合这些主要特征的物质存在形式生命就是集合这些主要特征的物质存在形式2/19/20238生命科学导论二、生命科学是发展最快的科学领域之一二、生命科学是发展最快的科学领域之一2005年7月SCIENCE杂志在庆祝其创刊125周年的时候，推出了目前科学界面临的25个最重要的科学问题和100个基本

10、问题。在25个最重要的科学问题中，有15个是有关生命科学的问题。What Dont We Know?Kennedy and C.Norman 2/19/20239生命科学导论1.What is the universe made of2.What is the biological basis of consciousness3.Why do humans have so few genes4.To what extent are genetic variation and personal health linked5.Can the laws of physics be unified6.

11、How much can human life span be extended7.What controls organ regeneration8.How can a skin cell become a nerve cell9.How does a single somatic cell become a whole plant10.How does Earths interior work11.Are we alone in the universe12.How and where did life on earth arise 13.What determines species d

12、iversity14.What genetic changes made us uniquely human15.How are memories stored and retrieved16.How did cooperative behavior evolve17.How will big pictures emerge from a sea of biological data18.How far can we push chemical self-assembly19.What are the limits of conventional computing 20.Can we sel

13、ectively shut off immune responses21.Do deeper principles underlie quantum uncertainty and nonlocality22.Is an effective HIV vaccine feasible23.How hot will the greenhouse world be24.What can replace cheap oiland when25.Will Malthus continue to be wrong1、生命科学存在最多的未解之谜25个最重要的科学问题2/19/202310生命科学导论2、生命

14、科学大发展得益于学科交叉数 学孟德尔取样、方差分析、统计学一门成熟的科学应该是数学化的科学。物理学玻尔、德尔布吕克、薛定锷化 学桑格、鲍林2/19/202311生命科学导论l Megascience/Large Science eralused to describe major research programmes,such as the Global Climate Change Programme,the International Geosphere Biosphere Programme,the International Human Genome Project l1.Scien

15、tific Cooperationl2.Big investmentl3.Large technical and scientific manpower requiredl4.Big equipmentsScience 8 October 1999,286:245-246 Two European multinational facilities:ESRF(European Synchrotron Radiation Facility),a synchrotron radiation source,and ILL(Institut Lae-Langevin),a neutron source,

16、both in Grenoble,France.大科学时代的生命科学大科学时代的生命科学2/19/202312生命科学导论3、生命科学衍生出的交叉学科计算生物学(Computational Biology)系统生物学(Systems Biology)生物信息学(Bioinformatics)理论生物学(Theoretical Biology)生物医学工程学(Biomedical Engineering)数码生物学(Digital Biology)化学生物学(Chemical Biology)合成生物学(Synthetic Biology)人工生命人工生命(Artificial Life)Bio

17、-X2/19/202313生命科学导论三、为什么要学习生命科学 1 1、从达尔文的进化论到克隆羊“多莉”18591859年，达尔文的物种起源。年，达尔文的物种起源。19971997年年，苏苏格格兰兰生生物物学学家家完完成成了了首首例例哺哺乳乳动动物物绵绵羊羊“多多莉莉”的的克克隆隆。（全全球球大大多多数数生生物物技技术术公公司的股票价值迅速上升）司的股票价值迅速上升）2/19/202314生命科学导论1928-19421928-1942年年，Fleming Fleming 发发现现青青霉霉素素，在在第第二二次次世世界界大大战战后后期期拯救了几百万人的生命。拯救了几百万人的生命。19531953

18、年年，WatsonWatson和和CrickCrick首首次次提提出出了了DNADNA双双螺螺旋旋结结构构模模型型，奠奠定了现代遗传学和分子生物学的基础。定了现代遗传学和分子生物学的基础。19731973年年，美美国国斯斯坦坦福福大大学学教教授授CohnCohn和和美美国国加加州州大大学学教教授授BoyerBoyer以以及及BergBerg等等正正带带领领各各自自的的研研究究组组几几乎乎在在同同时时分分别别完完成成了了DNADNA体体外外重重组组，一一举举打打开开了了基基因因工工程程的的大大门门，他他们们除除了了成成为诺贝尔奖得主，还被誉为重组为诺贝尔奖得主，还被誉为重组DNADNA技术之父。

19、技术之父。19971997年年2 2月月，苏苏格格兰兰生生物物学学家家WilmutWilmut和和CampbellCampbell等等完完成成了了首首例例哺哺乳乳动动物物-绵绵羊羊“多多莉莉”的的克克隆隆，立立刻刻在在全全球球引引发发了了一一场场有关克隆的大争论。有关克隆的大争论。20世纪100件大事中生命科学领域的包括：2/19/202315生命科学导论人口膨胀人口膨胀粮食短缺粮食短缺疾病危害疾病危害环境污染环境污染能源危机能源危机资源匮乏资源匮乏生态平衡被破坏生态平衡被破坏生物物种大量消亡生物物种大量消亡 2、人类面临的挑战2/19/202316生命科学导论日常生活越来越离不开日常生活越来

20、越离不开对对生命科学知生命科学知识识的学的学习习和理解和理解 手机是否对人的手机是否对人的健康有影响？健康有影响？如何面对转基因如何面对转基因食品？食品？抵制野生动物毛抵制野生动物毛皮制作的衣物？皮制作的衣物？3、新世纪的大学生不能没有现代生命科学基础知识2/19/202317生命科学导论当当生生命命科科学学与与生生物物技技术术的的发发展展到到了了能能改改变变人人类类自自身身构构成成的的时时候候，它它不不仅仅仅仅涉涉及及技技术术的的复复杂杂性性，还还涉涉及及伦伦理理道道德德等等社社会会问问题题。您您的的认认识识和和看看法法以以及及公公众众的的认认识识和和看看法法就就会会对对政政府府的的决决策策

21、及及生生物物技技术术的发展方向甚至人类社会的发展有重大的作用和影响。的发展方向甚至人类社会的发展有重大的作用和影响。如果你决定成为一名生物学家：大脑、新植物品种、癌症。如果你决定成为一名生物学家：大脑、新植物品种、癌症。生物技术公司：基因药物、诊断芯片生物技术公司：基因药物、诊断芯片 。如果从事物理学、自动化、计算机、材料科学、学科交叉。如果从事物理学、自动化、计算机、材料科学、学科交叉。如果从事文科专业：生命科学与人类和社会的联系如果从事文科专业：生命科学与人类和社会的联系 。每一个人：认识自己、认识生命每一个人：认识自己、认识生命 。非非生生物物类类专专业业学学生生学学习习基基础础生生物物

22、学学知知识识是是现现代代高高等等教教育育的的发发展展趋趋势势 。2/19/202318生命科学导论2020世世纪纪后后叶叶分分子子生生物物学学取取得得了了一一系系列列突突破破性性成成就就，使使生生命命科科学学在在自自然然科科学学中中的的位位置置起起了了革革命命性性的的变变化化，现现已已聚聚集集起起更大的力量，酝酿着更大的突破进入了更大的力量，酝酿着更大的突破进入了2121世纪。世纪。生生命命科科学学的的发发展展和和进进步步也也向向其其他他学学科科提提出出了了很很多多新新问问题题、新新思思路路和和新新挑挑战战。生生命命科科学学不不但但是是2121世世纪纪自自然然科科学学的的带带头头学科，而且正在

23、逐渐成为一门学科，而且正在逐渐成为一门“中心科学中心科学”。生生命命科科学学与与现现代代生生物物技技术术的的快快速速发发展展又又为为其其他他行行业业开开辟辟了了更更加加广广阔阔的的前前景景，生生命命科科学学与与技技术术对对国国家家安安全全也也具具有有重重大大意义。意义。诺贝尔奖得主之中有许多曾是非生物学类专业的学生。诺贝尔奖得主之中有许多曾是非生物学类专业的学生。有有您您的的参参与与，生生命命科科学学将将会会对对人人类类社社会会的的发发展展做做出出更更重重大大的贡献。的贡献。4、生命科学的发展需要您的参与2/19/202319生命科学导论生命科学是研究生物体及其运动规律的科学，广义的生命生命科

24、学是研究生物体及其运动规律的科学，广义的生命科学还包括生物技术、医学、农学、生物与环境、生物学科学还包括生物技术、医学、农学、生物与环境、生物学与其他学科交叉的领域。人们常用与其他学科交叉的领域。人们常用生命生命来泛指所有的生物来泛指所有的生物和广义或抽象的生物活动现象，而用和广义或抽象的生物活动现象，而用生物生物来特指某一种具来特指某一种具生命特征的个体或群体。生命特征的个体或群体。生物多样性反映了地球上包括植物、动物、菌类等在内的生物多样性反映了地球上包括植物、动物、菌类等在内的一切生命都有各不相同的特征及生存环境，它们相互间存一切生命都有各不相同的特征及生存环境，它们相互间存在着错综复杂

25、的关系。在着错综复杂的关系。所有的生物都具有一些共同的特征，我们可以所有的生物都具有一些共同的特征，我们可以在不同的层在不同的层面和深度面和深度来认识这些特征。来认识这些特征。四、生命科学函盖的主要内容 1 1、生命科学的概念与基本内容、生命科学的概念与基本内容 2/19/202320生命科学导论基础生命科学涵盖的最基本的内容至少应该包括：生命的基础生命科学涵盖的最基本的内容至少应该包括：生命的化学组成，细胞的结构与功能，能量与代谢，繁殖与遗传，化学组成，细胞的结构与功能，能量与代谢，繁殖与遗传，遗传信息的传递与控制，生物的起源、进化与系统分类，遗传信息的传递与控制，生物的起源、进化与系统分类

26、，生物个体的发育、结构、功能和行为，生态环境，生物技生物个体的发育、结构、功能和行为，生态环境，生物技术和生命科学的前沿与新进展等。术和生命科学的前沿与新进展等。随着科学研究的深入，生命科学被分成诸多不同的领域或随着科学研究的深入，生命科学被分成诸多不同的领域或专门分支学科。如基础生物学科方面除了普通生物学外，专门分支学科。如基础生物学科方面除了普通生物学外，还包括细胞生物学、生物化学、生物物理学、微生物学、还包括细胞生物学、生物化学、生物物理学、微生物学、遗传学、分子生物学、生态学、生理学、生物技术学等，遗传学、分子生物学、生态学、生理学、生物技术学等，分别研究涉及生物与生命活动的不同方面，

27、它们之间也存分别研究涉及生物与生命活动的不同方面，它们之间也存在某些内容的重叠。在某些内容的重叠。本门课程简明地阐述生命的化学、细胞、代谢、遗传、分本门课程简明地阐述生命的化学、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最子生物学、进化、生态、健康与疾病和生物技术等方面最基本的概念和理论。基本的概念和理论。2/19/202321生命科学导论生物体是高度组织化的复杂生命形式，我们可以在生物体是高度组织化的复杂生命形式，我们可以在不同不同的层次和水平的层次和水平上来认识它们。上来认识它们。生物体由不同的器官组成，器官由组织组成，组织由细生物体由不同的器官组成，器官由组织组

28、成，组织由细胞组成，真核细胞含有许多细胞器，细胞器中有许多生胞组成，真核细胞含有许多细胞器，细胞器中有许多生物大分子，生物大分子由多种原子组成。现代生命科学物大分子，生物大分子由多种原子组成。现代生命科学研究正在由宏观向微观深入发展，分子生物学正在向揭研究正在由宏观向微观深入发展，分子生物学正在向揭示生命的本质方向迈进。示生命的本质方向迈进。从分子水平上认识核酸等生物大分子的结构特征、功能从分子水平上认识核酸等生物大分子的结构特征、功能和变化规律，使人类有可能从本质上和机制上深入地揭和变化规律，使人类有可能从本质上和机制上深入地揭示生物遗传、信息传递和代谢调控的奥秘，并有可能主示生物遗传、信息

29、传递和代谢调控的奥秘，并有可能主动地重组和改造生命，从而造福人类。动地重组和改造生命，从而造福人类。2、微观与宏观领域相互联系 2/19/202322生命科学导论现代生命科学不仅只研究单个生物体及其生命活动的过现代生命科学不仅只研究单个生物体及其生命活动的过程，它还研究众多生物个体之间的相互关系与联系（即程，它还研究众多生物个体之间的相互关系与联系（即生物进化与生物多样性问题），研究这些生物体与环境生物进化与生物多样性问题），研究这些生物体与环境的相互关系与相互作用。的相互关系与相互作用。现代生命科学同时也正在向宏观方向深入，生命科学的现代生命科学同时也正在向宏观方向深入，生命科学的微观与宏观

30、领域是相互联系、相辅相成的微观与宏观领域是相互联系、相辅相成的,我们不能只我们不能只见树木不见森林。因此，需要从微观和宏观两个方面把见树木不见森林。因此，需要从微观和宏观两个方面把握生命科学的基本概念和内容。握生命科学的基本概念和内容。从分子水平上认识核酸等生物大分子的结构特征、功能从分子水平上认识核酸等生物大分子的结构特征、功能和变化规律，使人类有可能从本质上和机制上深入地揭和变化规律，使人类有可能从本质上和机制上深入地揭示生物遗传、信息传递和代谢调控的奥秘，并有可能主示生物遗传、信息传递和代谢调控的奥秘，并有可能主动地重组和改造生命，从而造福人类。动地重组和改造生命，从而造福人类。2/19

31、/202323生命科学导论生命科学是当今科技发展最快、最具有挑战性的学科领生命科学是当今科技发展最快、最具有挑战性的学科领域，学习生命科学也应该与时俱进，不断调整和扩展相域，学习生命科学也应该与时俱进，不断调整和扩展相关内容。关内容。2020世纪后叶，生命科学领域一系列突破性成就，不但改世纪后叶，生命科学领域一系列突破性成就，不但改变了它在自然科学中的地位，而且引发了一场生物技术变了它在自然科学中的地位，而且引发了一场生物技术革命，这场革命将为人类带来巨大的利益和财富。革命，这场革命将为人类带来巨大的利益和财富。很多人预测，生物技术引擎助推世界经济继续增长，以很多人预测，生物技术引擎助推世界经

32、济继续增长，以高技术、高投入和高利润为特点的生物技术产业将成为高技术、高投入和高利润为特点的生物技术产业将成为全球下一轮新的经济生长点。全球下一轮新的经济生长点。中国已设立了中国已设立了2020多个生物技术园区；多个生物技术园区；我国首创的水稻杂交技术已向我国首创的水稻杂交技术已向2020多个国家推广，多个国家推广，超超级杂交稻级杂交稻每公顷产量突破了每公顷产量突破了12t12t。3、跟踪生命科学和生物技术的最新进展 2/19/202324生命科学导论五、如何学习生命科学 1 1、兴趣是最好的老师、兴趣是最好的老师 世间万物，唯独生命是最美的。世间万物，唯独生命是最美的。尽管每一个人都有不同的

33、知识背景、生活经历和人生目尽管每一个人都有不同的知识背景、生活经历和人生目标，但我们都热爱生命，这是共同的。标，但我们都热爱生命，这是共同的。2 2、把握基本概念和它们之间的内在联系把握基本概念和它们之间的内在联系 进化流、信息流和能量流进化流、信息流和能量流贯穿了整个生物界和生命过程贯穿了整个生物界和生命过程,是我们学习生命科学基本概念时需要重点把握的知识框是我们学习生命科学基本概念时需要重点把握的知识框架和内在联系的主要脉络。架和内在联系的主要脉络。2/19/202325生命科学导论生命科学中的因果关系开放系统统计学现象“鸡与蛋”：线性因果关系反馈或环状因果关系网状因果关系2/19/202

34、326生命科学导论观察、提问、设想、推理、分观察、提问、设想、推理、分析及实验验证等是科学创新的析及实验验证等是科学创新的基本要素。在这些基本要素中，基本要素。在这些基本要素中，天性好奇和提出好的问题是学天性好奇和提出好的问题是学习和创新的发动机。习和创新的发动机。密切联系实践。密切联系实践。树立正确的科学态度，掌握正树立正确的科学态度，掌握正确的科学方法。确的科学方法。3、提出问题和设想 2/19/202327生命科学导论科学实验和观察是假设成为理论的桥梁，生科学实验和观察是假设成为理论的桥梁，生命科学离不开实验，如命科学离不开实验，如Loewi的故事。的故事。生物学实验可以帮助生物学实验可

35、以帮助我们更深刻地理解生我们更深刻地理解生命科学的基本概念和命科学的基本概念和原理，提高我们的动原理，提高我们的动手能力、分析问题和手能力、分析问题和解决问题的能力。解决问题的能力。从著名科学家的实验从著名科学家的实验设计和研究经历中学设计和研究经历中学习生命科学。习生命科学。4、实验是开启生命王国大门的钥匙2/19/202328生命科学导论六、创新性研究推动生命科学向前发展 1 1、生命科学是一个变化发展的过程、生命科学是一个变化发展的过程 科学是一个渐进的、动态的变化发展过程，生命科学更科学是一个渐进的、动态的变化发展过程，生命科学更是如此。是如此。人类文明进步的历史事实上是先进生产力不断

36、替代落后人类文明进步的历史事实上是先进生产力不断替代落后生产力的历史，也是科学技术不断推动社会进步发展的生产力的历史，也是科学技术不断推动社会进步发展的历史。历史。3 3次革命次革命：工业革命解放了人类的双手，信息科学：工业革命解放了人类的双手，信息科学革命使人的大脑得到扩展，生命科学与生物技术革命的革命使人的大脑得到扩展，生命科学与生物技术革命的对象是生命本身。对象是生命本身。创新性的科学研究推动了生命科学的进步和大发展，深创新性的科学研究推动了生命科学的进步和大发展，深刻地影响着人们的世界观、价值观和人生观，也深刻改刻地影响着人们的世界观、价值观和人生观，也深刻改变了人类文明的发展进程。变

37、了人类文明的发展进程。基础研究与应用研究。基础研究与应用研究。2/19/202329生命科学导论科学研究经常采用演绎和归纳两种基本的系统思维方式。科学研究经常采用演绎和归纳两种基本的系统思维方式。科学家进行科学研究的过程科学家进行科学研究的过程通常包括对客观现象的观察或通常包括对客观现象的观察或实验，提出有意义的问题，针对问题提出一些假说。然后实验，提出有意义的问题，针对问题提出一些假说。然后设计和进行实验来排除那些不能成立的假说。对没有被排设计和进行实验来排除那些不能成立的假说。对没有被排除的假说作出预测，分别再通过实验来从不同方面证实预除的假说作出预测，分别再通过实验来从不同方面证实预测的

38、正确性。最后，保留目前不能被排除的假说。测的正确性。最后，保留目前不能被排除的假说。机遇总是垂青那些有准备的头脑：科学的实验设计、精确机遇总是垂青那些有准备的头脑：科学的实验设计、精确的实验操作和对实验结果进行科学地归纳分析。的实验操作和对实验结果进行科学地归纳分析。根据根据收集的实验数据收集的实验数据对实验结果作出判断并获得结论。对实验结果作出判断并获得结论。需要有扎实的基础生命科学知识和了解相关研究领域国内需要有扎实的基础生命科学知识和了解相关研究领域国内外研究动态。外研究动态。2、如何进行创新科学研究2/19/202330生命科学导论创新是科学研究的灵魂，创新性大小是科学研究成果最创新是

39、科学研究的灵魂，创新性大小是科学研究成果最重要的评价指标。科学家所完成的科研成果都要接受同重要的评价指标。科学家所完成的科研成果都要接受同行的检验，即该成果应该具有可重复性；同时还要由同行的检验，即该成果应该具有可重复性；同时还要由同行来评价其创新性。行来评价其创新性。科学家必须以科技研究论文的形式记录其研究成果，然科学家必须以科技研究论文的形式记录其研究成果，然后公开发表研究论文，并达到交流的目的。后公开发表研究论文，并达到交流的目的。一篇完整的一篇完整的科技论文科技论文通常包括题目、作者署名与通讯地通常包括题目、作者署名与通讯地址、摘要、关键词、前言、研究方法和材料、结果、讨址、摘要、关键

40、词、前言、研究方法和材料、结果、讨论及结论、参考文献等几部分内容。论及结论、参考文献等几部分内容。一篇好的论文要求所报道的成果内容真实、创新性强、一篇好的论文要求所报道的成果内容真实、创新性强、论点明确、数据可靠、条例清晰、文字精练、图表简洁论点明确、数据可靠、条例清晰、文字精练、图表简洁和书写形式规范。和书写形式规范。3、科技论文与学术交流 2/19/202331生命科学导论科学技术是先进的生产科学技术是先进的生产力，它直接为人类创造力，它直接为人类创造财富和利益，满足人类财富和利益，满足人类日益增长的物质与文化日益增长的物质与文化需求；需求；最大程度地满足人类的最大程度地满足人类的求知欲和

41、好奇心。生命求知欲和好奇心。生命科学研究更能满足人类科学研究更能满足人类对自身了解的需求。对自身了解的需求。4、科学研究的驱动力 2/19/202332生命科学导论5、对大学生的建议兴趣基本知识勤奋第一层次：好奇心，“我要研究”第二层次：责任心，“我得研究”第三层次：功利心，是人的本性 学术领域取得成功2/19/202333生命科学导论 细胞是生命的基本单位；新陈代谢、生长和运动是生命的本能；生命细胞是生命的基本单位；新陈代谢、生长和运动是生命的本能；生命通过繁殖而延续，通过繁殖而延续，DNADNA是生物遗传的基本物质；生物具有个体发育的经历是生物遗传的基本物质；生物具有个体发育的经历和系统进

42、化的历史；生物对外界刺激可产生应激反应并对环境具有适应性。和系统进化的历史；生物对外界刺激可产生应激反应并对环境具有适应性。生命是集合这些主要特征的物质存在形式。生命是集合这些主要特征的物质存在形式。生命科学已成为自然科学的生命科学已成为自然科学的“带头科学带头科学”。解决人类生存与发展所面。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。掌握生命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。掌握生命科学和相关学科的新理论和新技术，解决人类共同面临的重大问题是我们科学和相关学科的新理论和新技术，解决人类共同面临的重大问题是我们每一个人的义务和责任，也是培

43、养既懂生命科学又有其他专门学科知识的每一个人的义务和责任，也是培养既懂生命科学又有其他专门学科知识的复合型人才的需要。复合型人才的需要。现代生命科学研究正在由宏观向微观深入发展，分子生物学正在向揭现代生命科学研究正在由宏观向微观深入发展，分子生物学正在向揭示生命的本质方向迈进。生命科学的微观与宏观领域是相互联系、相辅相示生命的本质方向迈进。生命科学的微观与宏观领域是相互联系、相辅相成的成的,我们需要从微观和宏观两个方面把握生命科学的基本概念和内容。我们需要从微观和宏观两个方面把握生命科学的基本概念和内容。创新性的科学研究推动了生命科学的进步和大发展，深刻地影响着人们的世界观、价值观和人生观，也

44、深刻改变了人类文明的发展进程。科学研究经常采用演绎和归纳两种基本的系统思维方式。科学研究中，科学家科学研究中，科学家以科技研究论文的形式达到交流的目的。以科技研究论文的形式达到交流的目的。本章摘要2/19/202334生命科学导论谢谢大家！2/19/202335生命科学导论返回在不同的层面和深度来认识生命的特征。2/19/202341生命科学导论返回在不同的层次和水平上来认识生命2/19/202342生命科学导论返回超级杂交稻每公顷产量突破了12t2/19/202343生命科学导论（1 1）生物在地球上已经有）生物在地球上已经有3535亿年的历史，进化可以把包括人在内的所亿年的历史，进化可以把

45、包括人在内的所有生命形式以及相关现象串联起来，形成有生命形式以及相关现象串联起来，形成进化流进化流。（2 2）所有生物都需要获得精确的信息指令来指导和控制其生长、运动、）所有生物都需要获得精确的信息指令来指导和控制其生长、运动、代谢、分化和繁殖等，因此发生在分子水平上的代谢、分化和繁殖等，因此发生在分子水平上的信息传递信息传递或信息流动或信息流动是一切生命活动必不可少的过程。信息传递包括由是一切生命活动必不可少的过程。信息传递包括由DNADNA分子组成的遗传分子组成的遗传信息向后代的传递，还包括由基因控制的遗传信息通过转录、翻译过信息向后代的传递，还包括由基因控制的遗传信息通过转录、翻译过程合

46、成蛋白质而控制细胞与组织的结构与功能，蛋白质和其他化学物程合成蛋白质而控制细胞与组织的结构与功能，蛋白质和其他化学物质还可以作为特殊的化学信号通过细胞的信号传导途径来启动相应的质还可以作为特殊的化学信号通过细胞的信号传导途径来启动相应的生物化学反应。生命信息的传递和流动又简称为生物化学反应。生命信息的传递和流动又简称为信息流信息流。（3 3）所有生命都共享地球上的外部环境，高度有序的生命要依靠不断）所有生命都共享地球上的外部环境，高度有序的生命要依靠不断从外部输入能量来维持，由此造成生物与环境、不同生物之间和同一从外部输入能量来维持，由此造成生物与环境、不同生物之间和同一生物体内发生以物质流带动的能量流动即生物体内发生以物质流带动的能量流动即能量流能量流是生物之间相互作用是生物之间相互作用和生命活动相互影响的重要原因。和生命活动相互影响的重要原因。返回2/19/202344生命科学导论返回人类文明与科学技术发展的3次革命2/19/202345生命科学导论返回科学研究的一般步骤2/19/202346生命科学导论返回科学的实验设计和对数据和结果作出科学判断非常重要2/19/202347生命科学导论返回科学论文的格式与组成2/19/202348生命科学导论