高中生物 第一冊 第1章 走近生命科學 1.1 走進生命科學的世紀課件（1）滬科版

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1、第第1 1節(jié)節(jié) 走進生命科學的世紀走進生命科學的世紀為什么為什么2121世紀被認為是生命科學的世紀？世紀被認為是生命科學的世紀？ 關(guān)鍵問題關(guān)鍵問題 2020世紀世紀30-5030-50年代，年代，核能的開發(fā)利用。核能的開發(fā)利用。2020世紀世紀50-7050-70年代，年代，航空航天技術(shù)研航空航天技術(shù)研究。究。2020世紀世紀8080年代以年代以后，生命科學、后，生命科學、信息科學起步發(fā)信息科學起步發(fā)展。展。1、生命科學發(fā)展簡史、生命科學發(fā)展簡史（1）、生命科學發(fā)展階段）、生命科學發(fā)展階段描述法和比較法生物學階段：描述法和比較法生物學階段：我國古代：我國古代：詩經(jīng)詩經(jīng)、齊民要術(shù)齊民要術(shù)、本草綱

2、目本草綱目國外：國外： 17世紀顯微鏡的發(fā)明世紀顯微鏡的發(fā)明18世紀林耐的世紀林耐的“生物分類法則生物分類法則”19世紀施萊登和施旺的世紀施萊登和施旺的“細胞學說細胞學說”、達爾文的進化論、達爾文的進化論實驗法生物學階段：實驗法生物學階段：孟德爾豌豆雜交試驗以及摩爾根孟德爾豌豆雜交試驗以及摩爾根的實驗揭示了遺傳的基本規(guī)律的實驗揭示了遺傳的基本規(guī)律分子生物學階段：分子生物學階段：1953年年DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型建立雙螺旋結(jié)構(gòu)的分子模型建立我國科學家人工合成結(jié)晶牛胰島素和我國科學家人工合成結(jié)晶牛胰島素和酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸（2 2）、當代生命科學的發(fā)展方向）、當代生命

3、科學的發(fā)展方向微觀領(lǐng)域的方向微觀領(lǐng)域的方向宏觀領(lǐng)域的方向宏觀領(lǐng)域的方向（3 3）、當代生命科學研究的重大成果）、當代生命科學研究的重大成果人類基因組計劃人類基因組計劃干細胞研究干細胞研究克隆動物和轉(zhuǎn)基因動物克隆動物和轉(zhuǎn)基因動物人體器官的移植人體器官的移植 人類基因組計劃人類基因組計劃(human genome project, HGP)(human genome project, HGP)是由是由美國科學家于美國科學家于19851985年率先提出，于年率先提出，于19901990年正式啟動年正式啟動的。美國、英國、法蘭西共和國、德意志聯(lián)邦共和的。美國、英國、法蘭西共和國、德意志聯(lián)邦共和國、日本

4、和我國科學家共同參與了這一價值達國、日本和我國科學家共同參與了這一價值達3030億億美元的人類基因組計劃。這一計劃旨在為美元的人類基因組計劃。這一計劃旨在為3030多億個多億個堿基對構(gòu)成的人類基因組精確測序，發(fā)現(xiàn)所有人類堿基對構(gòu)成的人類基因組精確測序，發(fā)現(xiàn)所有人類基因并搞清其在染色體上的位置，破譯人類全部遺基因并搞清其在染色體上的位置，破譯人類全部遺傳信息。與曼哈頓原子彈計劃和阿波羅計劃并稱為傳信息。與曼哈頓原子彈計劃和阿波羅計劃并稱為三大科學計劃。三大科學計劃。 人類基因組計劃人類基因組計劃什么是基因組什么是基因組(Genome)?(Genome)?基因組就是一個物種中所有基因基因組就是一個

5、物種中所有基因的整體組成。人類基因組有兩層意義：遺傳信息和遺傳物的整體組成。人類基因組有兩層意義：遺傳信息和遺傳物質(zhì)。要揭開生命的奧秘，就需要從整體水平研究基因的存質(zhì)。要揭開生命的奧秘，就需要從整體水平研究基因的存在、基因的結(jié)構(gòu)與功能、基因之間的相互關(guān)系。在、基因的結(jié)構(gòu)與功能、基因之間的相互關(guān)系。 人類的人類的23對染色體對染色體 型糖尿?。ㄒ葝u素非依賴型糖尿?。┦翘悄虿≈凶钇毡榈男吞悄虿。ㄒ葝u素非依賴型糖尿?。┦翘悄虿≈凶钇毡榈?一種，多發(fā)于歲以上的肥胖者。胰島素是一種刺激信號，一種，多發(fā)于歲以上的肥胖者。胰島素是一種刺激信號，細細 胞表面和內(nèi)部必須有處理這種信號的蛋白質(zhì)分子，據(jù)認為胞表面和

6、內(nèi)部必須有處理這種信號的蛋白質(zhì)分子，據(jù)認為型糖型糖 尿病是編碼這些蛋白質(zhì)的基因出現(xiàn)缺陷所致。人類基尿病是編碼這些蛋白質(zhì)的基因出現(xiàn)缺陷所致。人類基因組計劃的因組計劃的 負責人弗朗西斯負責人弗朗西斯柯林斯柯林斯(Francis Collins)在美國在美國國家衛(wèi)生研究所的國家衛(wèi)生研究所的 實驗室研究糖尿病，正在第號染色體實驗室研究糖尿病，正在第號染色體上的某個區(qū)域?qū)ふ乙粋€上的某個區(qū)域?qū)ふ乙粋€ 可疑基因。他說，第號染色體測可疑基因。他說，第號染色體測序工作對他幫助甚大。序工作對他幫助甚大。 干細胞是一種未充分分化，尚不成熟的細胞，具有再生各干細胞是一種未充分分化，尚不成熟的細胞，具有再生各種組織器官

7、和人體的潛在功能，醫(yī)學界稱之為種組織器官和人體的潛在功能，醫(yī)學界稱之為“萬用細萬用細胞胞”。人體干細胞分兩種類型，一種是全功能干細胞，可。人體干細胞分兩種類型，一種是全功能干細胞，可直接克隆人體；另一種是多功能干細胞，可直接復制各種直接克隆人體；另一種是多功能干細胞，可直接復制各種臟器和修復組織。人類寄希望于利用于細胞的分離和體外臟器和修復組織。人類寄希望于利用于細胞的分離和體外培養(yǎng)，在體外繁育出組織或器官，并最終通過組織或器官培養(yǎng)，在體外繁育出組織或器官，并最終通過組織或器官移植，實現(xiàn)對臨床疾病的治療。移植，實現(xiàn)對臨床疾病的治療。體外培養(yǎng)的神經(jīng)干細胞球體外培養(yǎng)的神經(jīng)干細胞球 19541954

8、年，美國波士頓的醫(yī)學家哈特韋爾年，美國波士頓的醫(yī)學家哈特韋爾哈里哈里森和約瑟夫森和約瑟夫默里成功地完成了第一例人體器默里成功地完成了第一例人體器官移植手術(shù)官移植手術(shù)腎移植手術(shù)。為了避免出現(xiàn)身腎移植手術(shù)。為了避免出現(xiàn)身體排斥外來組織這個最大的難題，這次手術(shù)是體排斥外來組織這個最大的難題，這次手術(shù)是在一對雙胞胎身上進行的。盡管如此，它還是在一對雙胞胎身上進行的。盡管如此，它還是開創(chuàng)了人體器官移植的新時代。開創(chuàng)了人體器官移植的新時代。羅納德（左）捐腎羅納德（左）捐腎給哥哥理查德，一給哥哥理查德，一不留神名留青史。不留神名留青史。 2、展望生命科學新世紀、展望生命科學新世紀 后基因組學后基因組學 轉(zhuǎn)基

9、因技術(shù)轉(zhuǎn)基因技術(shù) 基因治療基因治療 生物多樣性保護生物多樣性保護 腦科學腦科學后基因組:蛋白質(zhì)組學 1994年澳大利亞Macquaie 大學的Wilkins和Williams等在意大利的一次科學會議上首次提出了蛋白質(zhì)組（Proteome）這個概念。定義為“蛋白質(zhì)組指的是一個基因組所表達的蛋白質(zhì)”，即“PROTEOME”是由蛋白質(zhì)的”PROTE”和基因組的“OME”字母拼接而成。目前對蛋白質(zhì)組的分析工作大兩個方面。一方面，通過二維膠電泳等技術(shù)得到正常生理條件下的機體、組織或細胞的全部蛋白質(zhì)的圖譜，相關(guān)數(shù)據(jù)將作為待測機體、組織或細胞的二維參考圖譜和數(shù)據(jù)庫。另一方面是比較分析在變化了生理條件下蛋白質(zhì)

10、組所發(fā)生的變化。目前蛋白質(zhì)組在醫(yī)學方面的研究重點在于對人類疾病的發(fā)病機制、早期診斷及治療，對致病微生物的致病機理、耐藥性及發(fā)現(xiàn)新的抗生素為主。我國培育的轉(zhuǎn)基因兔我國培育的轉(zhuǎn)基因兔轉(zhuǎn)魚抗寒基因的轉(zhuǎn)魚抗寒基因的番茄番茄基因治療基因治療基因治療是把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募毎蛑委熓前呀】档耐庠椿驅(qū)胗谢蛉毕莸募毎?，達到治療疾病的目的。中，達到治療疾病的目的。 取患者骨髓分離干細胞病毒正?；虿⑷胝；虻母杉毎⑷牖颊唧w內(nèi)吉林長白山自然保護吉林長白山自然保護區(qū)區(qū)保護完整的森林生態(tài)保護完整的森林生態(tài)系統(tǒng)。珍稀植物有人參、紅系統(tǒng)。珍稀植物有人參、紅松等。珍稀動物有梅花鹿、松等。珍稀動物有梅花鹿、東北虎等。東北虎等。青海湖鳥島自然保青海湖鳥島自然保護區(qū)護區(qū)保護斑頭雁、保護斑頭雁、棕頭鷗等鳥類及它們的棕頭鷗等鳥類及它們的生存環(huán)境。生存環(huán)境。腦科學腦科學 為了探索人體奧秘，攻克各種疾病，開發(fā)人工智能為了探索人體奧秘，攻克各種疾病，開發(fā)人工智能技術(shù)，美、歐、日等國家紛紛于技術(shù)，美、歐、日等國家紛紛于90年代制定了腦科學年代制定了腦科學研究的長遠計劃，并宣布研究的長遠計劃，并宣布21世紀是世紀是腦科學時代腦科學時代。