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目录

【基本概述】

  生命科学是系统地阐述与生命特性有关的重大课题的科学。支配着无生命世界的物理和化学定律同样也适用于生命世界,无须赋予生活物质一种神秘的活力。对于生命科学的深入了解,无疑也能促进物理、化学等人类其它知识领域的发展。比如生命科学中一个世纪性的难题是“智力从何而来?”我们对单一神经元的活动了如指掌,但对数以百亿计的神经元组合成大脑后如何产生出智力却一无所知。可以说对人类智力的最大挑战就是如何解释智力本身。对这一问题的逐步深入破解也将会相应地改变人类的知识结构。生命科学研究不但依赖物理、化学知识,也依靠后者提供的仪器,如光学和电子显微镜、蛋白质电泳仪超速离心机、X-射线仪、核磁共振分光计、正电子发射断层扫描仪等等,举不胜举。生命科学学家也是由各个学科汇聚而来。学科间的交叉渗透造成了许多前景无限的生长点与新兴学科。

【主要课题】

主要课题

  生命科学研究或正在研究着的主要课题是:生物物质的化学本质是什么?这些化学物质在体内是如何互转化并表现出生命特征的?生物大分子的组成和结构是怎样的?细胞是怎样工作的?形形色色的细胞怎样完成多种多样的功能?基因作为遗传物质是怎样起作用的?什么机制促使细胞复制?一个受精卵细胞怎样在发育成由许多极其不同类型的细胞构成的高度分化的多细胞生物的奇异过程中使用其遗传信息?多种类型细胞是怎样结合起来形成器官和组织?物种是怎样形成的?什么因素引起进化?人类现在仍在进化吗?在一特定的生态小生境中物种之间的关系怎样?何种因素支配着此一生境中每一物种的数量?动物行为的生理学基础是什么?记忆是怎样形成的?记忆存贮在什么地方?哪些因素能够影响学习和记忆?智力由何而来?除了在地球上,宇宙空间还有其它有智慧的生物吗?生命是怎样起源的?等等。

主要学习内容

  生命科学概论这门课程主要学:生命科学的概念与研究内容、生命科学研究简史、生命科学研究热点与发展趋势、生命伦理学)、生命科学基础(生命的物质基础、生命的基本现象、生物的遗传与变异、生命的起源与进化、生物的多样性、生物与环境)和现代生命科学(生命科学与现代生物技术、生命科学与农业科学、生命科学与环境科学、生命科学与生物能源、生命科学与现代医学、生命科学与药物的研究与开发、生命科学与海洋生物资源、生命科学与军事生物技术、生物信息学与生物芯片、生命组学与系统生物学

【显著特点】

  当代生命科学的显著特点是:分子生物学的突破性成果,成为生命科学的生长点,使生命科学在自然科学中的位置起了革命性的变化。20世纪50年代,遗传物质DNA双螺旋结构的发现,开创了从分子水平研究生命活动的新纪元。此后,遗传信息由DNA通过RNA传向蛋白质这一“中心法则”的确立以及遗传密码的破译,为基因工程的诞生提供了理论基础。蛋白质的人工合成,使人们认清了生命现象并不神秘。这些重大的研究成果,阐明了核酸和蛋白质是生命的最基本物质,生命活动是在酶的催化作用下进行的。绝大部分的酶的化学本质是蛋白质。蛋白质是一切生命活动调节控制的主要承担者。从而揭示了蛋白质、酶、核酸等生物大分子的结构、功能和相互关系,为研究生命现象的本质和活动规律奠定了理论基础。

【鉴定技术】

  生命科学中的亲子鉴定技术

  通过遗传标记的检验与分析来判断父母与子女是否亲生关系,称之为亲子试验或亲子鉴定。DNA是人体遗传的基本载体,人类的染色体是由DNA构成的,每个人体细胞有23对(46条)成对的染色体,其分别来自父亲和母亲。夫妻之间各自提供的23条染色体,在受精后相互配对,构成了23对(46条)孩子的染色体。如此循环往复构成生命的延续。

【基因检测】

生命科学中的基因检测

  基因来自父母,几乎一生不变,但由于基因的缺陷,对一些人来说天生就容易患上某些疾病,也就是说人体内一些基因型的存在会增加患某种疾病的风险,这种基因就叫疾病易感基因。

  只要知道了人体内有哪些疾病的易感基因,就可以推断出人们容易患上哪一方面的疾病。然而,我们如何才能知道自己有哪些疾病的易感基因呢?这就需要进行基因的检测。

如何进行

  基因检测是如何进行的呢?用专用采样棒从被测者的口腔黏膜上刮取脱落细胞,通过先进的仪器设备,科研人员就可以从这些脱落细胞中得到被测者的DNA样本,对这些样本进行DNA测序和SNP单核苷酸多态性检测,就会清楚的知道被测者的基因排序和其他人有哪些不同,经过与已经发现的诸多种类疾病的基因样本进行比对,就可以找到被测者的DNA中存在哪些疾病的易感基因。

  基因检测不等于医学上的医学疾病诊断,基因检测结果能告诉你有多高的风险患上某种疾病,但并不是说您已经患上某种疾病,或者说将来一定会患上这种疾病。

基因检测作用

  通过基因检测,可向人们提供个性化健康指导服务、个性化用药指导服务和个性化体检指导服务。就可以在疾病发生之前的几年、甚至几十年进行准确的预防,而不是盲目的保健;人们可以通过调整膳食营养、改变生活方式、增加体检频度、接受早期诊治等多种方法,有效地规避疾病发生的环境因素。

  基因检测不仅能提前告诉我们有多高的患病风险,而且还可能明确地指导我们正确地用药,避免药物对我们的伤害。将会改变传统被动医疗中的乱用药、无效用药和有害用药以及盲目保健的局面。

【发展展望】

  生命科学发展与展望

  中国工程院院士 巴德年

  这个世纪是生命科学的世纪,作为医学,长期以来的任务是防病治病。可是,从现在开始,医学的任务将主要是维护和增强人们的健康,提高人们的生活质量。在这个范围内,过去医学所面临的是病人,现在医学将面对的是整个人群,以前的医学都在医院里,而现在在欧洲、北美,有半数的医生已经离开了医院,他们在社区,和老百姓生活在一起,指导老百姓的保健、医疗,更重要的是在指导那里的人们如何正确的生活。我们国家当今还有97%的医生在医院里。随着时代的发展,医生将也要逐渐走向社会,走入人群。从这个意义上讲,中国的医生资源配置,也必然要发生变化。现在中国还没有一个概念,就是通往急诊室的快速、绿色通道。建设急诊快速、绿色的通道是完全必要的。方便就医的观念就是未来的方向。

  很多国家已经开始了《脑死亡法》的执行,脑死亡以后,器官组织、细胞,由于有循环的支持还在活着。如果这位死人生前有很好的风格,提出把脏器献给其他人,就可以做肾脏、肝脏的移植。

  人类基因组基本完成以后,对医学的影响很大,还将发生更深刻的影响。很多基因疾病,也可以通过生活改善、环境改善来防治。现在一提药就是化合物,不久的将来,药品不仅是化合物,蛋白质可以是药,基因可以是药,细胞可以是药,甚至某些组织和器官也可以是药。正因为这样,以后的药审,首先审查的不再是药理、毒理、临床,而首先是伦理,进行所有一切之前先要有伦理审查。为什么讲这个?因为,基因要变成药物,或者将来组织器官一旦成为药物,首先是允许不允许。

  摘自《科技日报》

【生命之书】

  谱写生命之书

伟 农

  4月14日,科学家完成了对人类基因组的测序,也就是说,他们终于撰写完了曾经被认为是不可能的人类生命之书;这本书中,包含着人类自身的许多秘密;包含着改造医药、了解疾病的关键;更包含着所有人对生命科学改造生活的殷切期望。

  一个全新的生命科学时代拉开了序幕。

生命之书最后一个字符

  4月8日,美国东部夏令时当日零点,全球16个实验室通过电子邮件将最后一个比特的基因代码传输到一个中央数据库中,走完了人类基因组计划13年漫漫探索路上的最后一步。凌晨两点,美国国家卫生研究院院长、计划负责人柯林斯在华盛顿郊外小镇贝塞斯达的一个小型庆祝会上宣布,人类基因组计划正式结束。

  从此,人类基因组计划走进历史--开工:1990年;竣工:2003年;参与国:美国、英国、德国、法国、日本和中国;耗资:26亿美元;成果:排出人类遗传物质中大约30亿个遗传密码的顺序。

  人类基因组计划被称为生命科学的“登月计划”,难度可想而知。然而进展却比预想的要顺利。此前,科学家至少两次宣布过该计划的完工,但推出的均不是全本,而是人类基因组草图。这一次,科学家最新杀青的全本“生命之书”也只覆盖了人类基因组的99%。

  然而,与前两次人类基因组的宣布相比,这次无论是科学界,还是政界,似乎平静得多。也许正如负责人类基因组的科学家在宣布这一消息时所引用的莎士比亚名言“过去的只是序幕”,科学家们已无暇回味人类基因组的成果,因为更加艰巨的任务还在前方。

  在“人类基因组计划”正式结束之后,一个由美国能源部负责的新计划“基因组到生命”已经开始,新的探索将把基因研究推进到生命的每一个层面,例如,基因对于人种的作用,对于个性、行为的影响等等。专家们说,进一步的研究将有可能带来社会、伦理道德和法律等方面的一系列争论。

黄金时代刚刚开始

  1953年4月25日,英国《自然》科学杂志发表了詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克的论文,这一成果被很多人认为是“20世纪最重要的科学发现之一”:遗传物质DNA(脱氧核糖核苷酸)是双螺旋结构。自此,人类在生命科学探索路上突飞猛进。但DNA内的遗传密码究竟如何排列等难题,一直困扰着世界各国科学家。

  与2000年最初宣布的人类基因组草图相比,基因组全本填补了草图中的许多漏洞,并作了不少修改。草图每1万个碱基中有一处错误,现在,这一错误率下降到了10万分之一。

  目前,研究人员认为的一个最主要和最大的问题是,人到底需要多少条基因来完成生命的发育和成长。目前的估计在2.5万至3万条之间,远低于科学家最初估计的10万条。弗朗西斯·柯林斯说,真正的分析刚刚开始,“我们将弄清人与人之间的共同之处和许多不同之处”。

  是的,人类才读懂了这本大书的所有字母,但更浩瀚的“故事”仍在等待读出。今天已经完成的只不过是对这本书的惊鸿一瞥。而且已完成的也只覆盖了人类基因组所含基因区域的99%,所剩1%为现有测序技术无法解决的部分。

  早在人类基因组全本完成之前,科学家就已经把目标转移到基因功能鉴定和蛋白质研究等方面。科学家认为,至少4000种基因与人类疾病的发生有直接关系,还有大量基因与疾病有千丝万缕的联系。但是,在确定致病基因之前,必须首先分析出基因组上数万条有遗传意义的基因的位置、结构和功能等。

  在弄清导致疾病的基因后,基因测试将取得迅猛发展。以癌症为例这种疾病通常需要数年时间才能形成,有效的测试能够警告人们可能有患癌症的危险。基因测试也能帮助人们更好地了解自我。许多来自有某种家族疾病史家庭的人早就想弄清自己是否注定要得家族遗传病。当然,有些人出于隐私忧虑会拒绝接受检测。

  科学家预言,在“人类基因组计划”完成后的10至20年内,基因医学将进入黄金时代。

生命之书背后的故事

  人类基因组计划可以追溯到1984年,当时科学家们在美国犹他州一滑雪胜地聚会,探讨如何识别日本广岛原子弹轰炸幸存者的基因突变。美国能源部顾问委员会在1987年的报告中敦促美国开始人类基因研究行动,并预见这一研究“在广度和深度上都是非凡的”,“将最终为人提供一本人类之书”。

  1988年,美国一份联邦报告批准了人类基因组计划,1990年美国国会开始为计划提供资助,研究拟定在2005年9月30日结束。同时,在研究过程中公开所有发现。这一计划的目标是:测出人体基因组中包含的30亿个碱基对的排列顺序;确定24对染色体上的基因分布;绘制一幅分子水平的人体解剖图;把人体基因的全部遗传信息输入基因库,帮助科学家掌握有关碱基对如何组成基因、每个基因的功能、它们如何相互影响以及控制人的生命过程。

  当时,并不是所有科学家认为这一研究具有可行性,因为必须的技术几乎还不存在。计划开始后的最初几年中,研究员大多致力于开发基因分析方法,计算生物和信息存储技术因此进展迅速。

  计划实施之初,鉴别一个碱基对需花费10美元。一个训练有素的技术员每个工作日可以鉴别出大约1万个碱基对。现在,一个碱基对的测定费用只有5美分,“闪电式”机器人每秒钟可以处理1万个碱基对。

  1999年,中国也加入了这一研究,承担了1%的测序任务。当年,人类基因组计划大大加速,这与塞莱拉公司的出现不无关系。曾经在国家卫生研究院做过研究的文特尔领导的塞莱拉公司在1998年宣布,将在两年内测定人类基因数据,并将数据出售给研究机构和制药公司。塞莱拉使用文特尔发明的高速测序机大大提高了研究进度,这给人类基因组计划造成了很大的压力。在塞莱拉公司实验室中,先进的基因测序机一天24小时运转比人类基因组计划早两个月完成草图的绘制。柯林斯的国家人类基因组研究所不甘示弱,在2000年6月拿出了比文特尔的图谱稍微准确的版本。

  虽然人类基因组计划已经正式结束,但测序并没有百分百地完成。科学家说,由于一些高深莫测的原因,人类基因组中有1%被证实是无法测序的,只有在相关新技术出现之后,这一难题才有望得到攻克。也许,这1%中,还蕴藏着生命的其它奥秘。

  这些奥秘不是那么容易被揭开,像一位学者所说:“一提到自然,我们就会想到太阳、月亮和地球等眼睛能够看到的东西。而绘制人体设计图的则是不为我们眼睛所见的大自然的伟大威力。”

【同名图书】

生命科学

  

  作 者: (美)丹尼尔 等著,万学,姜允珍 等译

  出 版 社: 浙江教育出版社[1]

  出版时间: 2009-12-1

  字 数: 200000

  开 本: 16开

  I S B N : 9787533883690

  定价:¥22.00

内容简介

  新课标、新观念、新学法的资源宝库!

  有了这样的教材,阅读变成了一种享受;学习科学,也变得趣味盎然。

  在轻松、愉悦而又像侦探破案那样的阅读与探索中,不用多久,你就能像科学家那样思考,像科学家那样探索与发现。

目录

  做一名科学家!

  什么是科学

  观察

  推理

  预测和交流

  测量

  排序

  比较

  分类

  调查

  建立模型和得出结论

  阅读和使用图片

  写作

  收集信息

  使用工具

  单元A 植物和动物

  第1章 植物

  第1课 植物是生物

  第2课 植物的器官

  第3课 植物的繁殖

  第4课 人人都需要植物

  链接·写作

  健康

  本章回顾

  第2章 动物

  第5课 形形色色的动物

  第6课 动物如何满足自身的需要

  第7课 动物的生长和变化

  链接·阅读

  数学

  本章回顾

  神奇的故事

  精彩的“猴把戏”!

  表现性评价

  单元B 植物和动物的家园

  第3章 陆生环境

  第1课 植物和动物生活在哪里

  第2课 森林中的生物

  第3课 雨林中的生物

  第4课 沙漠中的生物

  第5课 北极的生物

  链接·写作

  数学

  本章回顾

  第4章 水生环境

  第6课 淡水中的生物

  第7课 咸水中的生物

  第8课 爱护地球上的栖息地

  链接·写作

  美术

  本章回顾

  表现性评价

  探索活动

  单元A

  哪些物体是有生命的?

  叶子生长需要什么?

  苹果里有什么?

  哪些物体是用植物做成的?

  我们如何对动物进行分类?

  为什么眼睛长在它们现在的位置上?

  动物是如何生长和变化的?

  单元B

  动物生活在哪里?

  森林是什么样子的?

  雨林中的动物是如何找到藏身地的?

  叶子的形状对植物有什么帮助?

  动物的颜色是如何帮助它们藏身的?

  鸭子是如何保持身体干燥的?

  哪些生物生活在咸水中?

  油对乌的羽毛有什么影响?

  供你参考

  健康手册

  你的身体

  照顾你的身体

  吃健康食品

  坚持运动,保证休息

  保持健康

  注意室内安全

  注意户外安全

  与他人和谐相处

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