走进生命科学的世纪敏.ppt

五彩缤纷,千变万化的生命世界,21世纪是生命科学的世纪,第1节 走进生命科学的世纪,生命科学,概念： 生命科学是以生命为研究对象的科学和技术的总称，是研究自然界所有生命现象及其生命活动规律的科学。 生命科学涉及医学、农学、健康、环境科学以及与其他学科交叉的领域。,一、生命科学发展简史,我国是世界上最早研究和利用动植物和真菌的国家。 古代中国： 公元前5000年，种植水稻； 公元前3000年，饲养猪； 春秋时代，诗经中记载的动植物达200多种； 公元6世纪，北魏贾思勰的齐民要术总结了人工选择、人工杂交和定向培育的科学原理和方法； 16世纪明代李时珍的本草纲目记载有可供药用的1094种植物和444种动物。,生命科学是在人类的生产实践中产生的。,盖 仑,国外： 古希腊的亚里士多德、古罗马的盖仑 17世纪，显微镜的发明（细胞水平） 18世纪，林耐创立了“生物分类法则”，制定了生物命名的方法 1838年，施莱登和施旺提出“细胞学说” 1859年，达尔文发表物种起源，提出“进化论” 1900年，孟德尔、摩尔根揭示了遗传的基本规律 1953年，DNA双螺旋结构分子模型的建立（分子水平）,亚里士多德,实验法,描述、比较法,个体水平,群体水平,17世纪显微镜的发明，使生命科学的研究进入了细胞水平.,胡克用自制的显微镜观察软木塞时，发现它是由一个个蜂窝状的小室组成的，并首次用拉丁文cella（小室）命名。,18世纪，林耐创立“生物分类法则”，制定了生物命名方法,界 门 纲 目 科 属 种,1838-1839 施莱登和施旺提出了“细胞学说”,施莱登,施旺,除了病毒以外的所有生物都是由细胞构成的,1859年，达尔文发表物种起源一书，提出“进化论”,孟德尔的豌豆杂交实验,摩尔根的果蝇实验,遗传规律的发现,“DNA双螺旋结构分子模型”的建立，将生命科学引入分子水平。,微观领域： 分子生物学的应用 宏观领域： 生态学的逐渐兴起,生命科学研究的发展方向：,1997年，英国科学家培育,克隆羊“多利”,当代生命科学研究的重大成果：,1999年，成功分离了人体胚胎干细胞,胚胎干细胞又称“万能细胞”，具有分化成人类各种组织细胞的潜力。,曾被列为世界十大科学成就之首,干细胞有什么用呢？,造血干细胞移植治疗白血病,造血干细胞移植是从60年代逐渐发展起来的一种医疗技术，最初是通过抽取供体骨髓而救治，使急性白血病的长期生存率提高到5070。 为发展此项技术作出重要贡献的美国医学家托马斯（E.DThomas）因此而获得了1990年度的诺贝尔医学奖。,美国科学家从尚未发病的糖尿病小鼠的胰岛管中分离出胰岛干细胞，并在体外诱导分化成能产生胰岛素的细胞。移植实验表明，接受移植的糖尿病鼠血糖浓度控制良好，而对照组小鼠则死于糖尿病。这为干细胞治疗糖尿病奠定了实验基础。,胰岛干细胞移植治疗糖尿病,2000年6月26日人类基因组草图绘制成功 2003年4月14日人类基因组计划完成 中国完成了3号染色体上的3000万个碱基对的测定,人类基因组计划,1990年正式启动 先后参与国：美国、英国、日本、德国、法国、中国,1%,简称 HGP,二、展望生命科学的新世纪,后基因组学 转基因技术 基因治疗 生物多样性保护 脑科学,后基因组学探究： 解读并探索人的结构和功能基因组： 如通过改变基因表达模式，干预或治疗疾病 （希望通过这些深入的研究能把人类遗传密码破译以及对导致乳腺癌、糖尿病、肥胖症、哮喘等遗传特征的基因加以具体研究，并提出具体的解决办法，并将整个揭示生命的所有遗传信息转移到在分子整体水平对功能的研究上来。 ） 破译重要微生物和植物的基因组： 如我国的水稻基因组计划 启动环境基因组研究和基因技术的应用：,转基因技术,2007年9月，美国批准大规模种植转基因水稻，引起各界反响。,抗早熟转基因番茄,乳汁中分泌人凝血因子的转基因山羊,转基因食品,帝王蝶风波,1999年美国科学家用一种转入抗虫基因的玉米花粉的马利筋草喂养帝王蝶幼虫导致死亡,基因治疗：,1990年美国国立卫生研究院用ADA基因治愈一位由于ADA基因缺陷导致严重免疫缺损的4岁女孩.,基因治疗侏儒症,Kagami证实用涎腺基因治疗其合成蛋白可投递到全身。 将AdGH经尾静脉注入侏儒小鼠，血中生长激素升高，恢复到正常范围，侏儒小鼠生长发育明显改善，接近正常小鼠，对照组侏儒小鼠体重仅为治疗组的十分之一。动物实验已见很好的苗头。,基因治疗能解决我的问题吗？,基因治疗肥胖,台湾中研院 李英惠利用基因治疗来防止肥胖。可利用基因取代策略，把体内一个控制脂肪细胞发育因子取代成另一功能相似相互有别的因子,脂肪转变成高代谢活性的能量消耗, 不影响人脂肪功能及正常代谢机能 。,这项基因治疗已在老鼠身上获得良好的效果，经过基因治疗者虽然美食保持苗条体型。该研究可望让人们吃得多、吃得好，不运动也不会增胖。 其它治疗肥胖的策略: PCG-1,瘦素基因,能量代谢开关, 脂肪吸收基因反义抑制, 线粒体解偶联蛋白基因等.,在江河干流、支流烂建水闸后果会如何？,生物多样性保护：,环境污染导致鱼类的大量死亡,人类与其赖以生存和发展的自然环境之间产生着日益尖锐的矛盾 保护生物多样性是保护地球生态系统的重点,生物息栖地破坏,脑科学：,研究人脑的结构和功能的科学,脑科学研究的三大目标“认识脑、保护脑、创造脑”,可以预测：21世纪一定会成为生命科学取得重大突破的世纪，生命科学将会以惊人的速度发展，对社会、经济、人类生活方式及思维方式产生深刻的影响。,练习：,1、请补充完成下表：,2、我国明朝杰出的医学家李时珍所著的医学和生物学巨著是 ( ) A、物种起源 B、齐民要术 C、本草纲目 D、细胞学说 3、被称为“万能细胞”的是（ ） A、红细胞 B、干细胞 C、肝细胞 D、脑细胞 4、关于人类生存和发展的一个重大课题是（ ） A、生物技术 B、信息技术 C、环境保护 D、核能技术,第2节 走进生命科学实验室,生命科学的探究,生命科学探究的原动力,好奇心是创新精神的源泉,?,走进生命科学实验室,连续观察3年，水族箱里的柳条鱼每当4月中旬就产卵繁殖。,为什么柳条鱼在4月中旬产卵繁殖呢？,1.生命科学探究的基本步骤,提出疑问 提出假设 设计实验 实施实验 分析数据 得出结论 新的疑问,可能是水温随季节变化升高引起,可能是日照时间随季节变化延长引起,可能是引起,设计实验要做的主要是： 实验步骤 分组（对照） 处理 a.施加变量：水温或日照时间等 b.控制等量：,2.生命科学实验的基本要求,带着问题学习 了解方法和步骤 做好观察和记录 及时处理数据 做好讨论和实验报告,实验1.1 细胞的观察和测量,显微镜,显微镜 显微测微尺,实验1.1 细胞的观察和测量,世界上第一架显微镜是荷兰眼镜商Z.Jansen(1588-1628)于1604年创制的。用来观察跳蚤，故称为“跳蚤镜”。 目前使用的显微镜有普通光学显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜、荧光显微镜和电子显微镜等。,显微镜的发展简史,第一台有科研价值的显微镜是英国学者虎克（Robert Hooke)制造的。,罗伯特虎克（16351703）,英国物理学家，1665年用自己创造出的第一台能放大200倍的复式显微镜观察到了细胞，虎克从一小块清洁的软木上切下光滑的薄片，将它放置在一片黑色的载物板上，再用一个深度的平凸镜投光其上，于是他看到薄片全是多孔多洞的，像一个蜂窝，虎克首先把这些空隙叫做细胞，这个名称一直沿用至今。实际上，当时虎克看到的是死了的植物细胞残留的细胞壁，并由它围成封闭状的小室，中间充满了空气，富有弹性。但是，虎克的工作使人们对生物结构的认识，进入到细胞这个微观领域。,常见的光学显微镜,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,目镜,镜筒,粗调节器,细调节器,镜臂,转换器,物镜,载物台,聚光器、光圈,透光孔,反光镜,镜座,镜柱,弹簧夹片,显微镜的使用,1、准备： 将显微镜平稳地放在实验桌上，略偏左，使镜臂对着身体，镜筒向前,2、对光： 转动转换器，使低倍镜对准透光孔，并放大光圈，至看到白色明亮的视野； 光线强时，平面镜对着光源；光线弱时，凹面镜对着光源,3、低倍镜观察： 将玻片放在载物台上，用弹簧夹片夹住载玻片两端，先下降镜筒，然后左眼注视目镜，右眼睁开，转动粗调节器，直到视野中看到清晰的物象,4、高倍镜观察： 把要进一步放大观察的物像移到视野正中央，转动转换器，使高倍镜到位（转动时，从侧面注视镜头是否可能与玻片相撞） ，再调节细调节器。 如光线较暗，可调节反光镜（聚光器）、光圈，使视野明亮,显微测微尺（见下图）包括目镜测微尺（目尺）和物镜测微尺（台尺），测量时须将其配合使用方可达到测量目的。 目镜测微尺(直线式)为一圆形玻片,直径为2021mm，玻片中央有一横线刻有大小格的等距离线。 物镜测微尺为一特制的玻片，中央圆圈内有一1mm长分为100个等距小格的刻线，每一小格即10m。,目镜测微尺 物镜测微尺 显微测微尺,显微测微尺是在显微镜下测量生物细微结构的测微工具，通常用它测量细胞各部分的大小、厚薄和面积。,显微测微尺及其使用,用目尺来测量细胞大小时，因为它的刻度没有具体长度，所以必须先用台尺核实目尺每一格的长度。具体方法如下： （1）从显微镜上取下目镜，卸下目镜的上部透镜，将目尺轻轻地加在光圈板上（注意别放倒了），再旋上目镜的上透镜。 （2）将台尺的刻度面向上，放在镜台上夹好，调节焦距，使台尺刻度清晰可见。 （3）细心移动台尺和转动目尺，使两尺平行,并使左边的一直线重合。然后由左向右找出两尺的另一重合的直线（如下图所示）。 （4）记录下两条重合线间目尺和台尺的格数，按下列公式，计算出目尺每格等于多少um： 目尺每格的长度（m） (两重合线间台尺的格数 / 目尺的格数)10 例如右图台尺一格等于目尺5格， 目尺每格长度1/510m2m,（5）取下台尺，换上你需要测量的标本，此时，用目尺就可直接测量欲测标本的大小，也就是测出目尺的格数，然后再将测得的格数乘以已测出的每格长度，即可算出该标本的实际大小。,当更换另一个物镜时,必须再次较尺。,用显微镜观察装片时，在低倍镜视野中发现有一异