21世纪的生命科学热点与展望31188 PPT课件
21世纪生命科学的发展方向
21世纪生命科学的发展方向在讲生命科学的发展方向之前，我要先讲讲生命科学的发展情况，再讲它在21世纪的发展方向。
第一，讲述生命科学的概况；第二，生命科学研究的对象；第三，讲述生命科学在20世纪的主要研究成就；第四，就是讲述生命科学在21世纪的发展方向或趋势。
第一，生命科学的概况。
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。
生命科学是研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。
用于有效地控制生命活动，能动地改造生物界，造福人类生命科学与人类生存、人民健康、经济建设和社会发展有着密切关系，是当今在全球范围内最受关注的基础自然科学。
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，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。
生命科学所涉及的学科领域包括生物各学科，也包括农、林、牧、渔、医药、卫生等相关学科。
它还包括许多工程和应用技术学科，如现代电子技术、生物工程等。
生命科学研究运用的理论和技术除了生物学、农学、医学等理论和技术外，还需要数学、物理学、化学、化学工程以及电子信息科学等理论和技术。
第二，生命科学研究的对象。
生命科学研究的对象，是整个的生物界，及其与环境的关系，也就是研究生物体生长发育成熟、消亡、物质代谢、能量代谢、遗传、进化、分布的规律，以及和外界环境相互作用的关系，也就是和气圈、水圈、原始圈的相互的关系。
生命科学要从有机体的不同层次，原子、分子、细胞、基因组、个体、群体、生态系统、生态圈结构乃生命现象的本质来揭示生命的奥秘，揭示新的原理和探索新的技术，进行多学科的交叉和渗透，并广泛用生命科学的理论和方法，去解决当今人们面临的食物、人口、健康、资源、环境、能源、信息和材料等问题。
21世纪的生命科学热点与展望01PPT课件
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克里克1916年6月8日出生于英国的北安普敦一个中产 阶级家庭，一家人信奉基督教，星期天早上都会上教堂。 12岁起，克里克由于对科学日渐增长兴趣，使他对基督 教慢慢产生怀疑，成为一个无神倾向的怀疑者。
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• Nucleic acid 核酸 • DNA 脱氧核糖核酸 • RNA 核糖核酸
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Gene 基因 Nucleotide 核苷酸 14
基因(Gene)
• 基因（gene）是1909年丹麦生物学家W.Johannsen根据希腊 文“给予生命”之意创造的。
• 现代分子生物学的基因概念：合成有功能的蛋白质或RNA所 必需的全部DNA序列（除部分病毒RNA），即一个基因不仅 包括编码蛋白质或RNA的核酸序列，还应包括为保证转录所 必需的调控序列。
1943年沃森进入芝加哥大学学习动物学。聆听当时世 界上最优秀的基因学家斯沃尔 ·莱特的讲课，基因的概念 也融入他的脑海，使他作出了一生最重要的决定，把基因 的研究作为一生的主要研究目标。
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1947年，沃森从芝加哥大学毕业并获得理学学士，到印 地安那州立大学从事研究工作，用X-射线进行噬菌体研究， 三年后，沃森和克里克用他们的数据提出了 双螺旋模型是十分欣慰的事。
鲍林也盛赞道：“双螺旋的发现和由此发现所产生 的发展是过去100年间生物科学对生命理解上的最伟大 的进步”。
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DNA双螺旋模型的确定是许多遗传学家、生物化学家、 物理学家历经了近百年探索的成果，最后又与沃森和克 里克的才智相结合才完成此伟业。
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沃森和克里克对DNA的分子结构并没有做许多的实 验工作，他们最大限度地吸取了威尔金斯、富兰克林和 鲍林的研究结果。
《生命科学进展》课件
PART 03
生命科学的研究方法
实验法
实验法是通过人为控制条件，对研究对象进行观察和研究的 方法。在生命科学领域，实验法是常用的研究方法之一，可 以通过对生物体或生物材料的实验处理，观察其反应和变化 ，从而得出科学结论。
实验法具有可重复性和可控制性，能够排除其他因素的干扰 ，精确地控制实验条件，从而得出可靠的实验结果。实验法 还可以通过对照实验和空白实验等方法，提高实验的准确性 和可靠性。
PART 04
生命科学的前沿进展
基因编辑技术
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基因编辑技术概述
基因编辑技术是一种能够对生物体的基因进行精 确修改的技术，包括CRISPR-Cas9系统等。
基因编辑技术的应用
基因编辑技术被广泛应用于遗传病治疗、农作物 改良等领域，为生命科学研究提供了强大的工具 。
基因编辑技术的挑战与前景
尽管基因编辑技术具有巨大的潜力，但仍存在伦 理、安全等方面的挑战，需要进一步研究和探讨 。
脑科学概述
01
脑科学主要研究大脑的结构和功能，揭示大脑的工作原理和机
制。
脑科学的应用
02
脑科学在神经性疾病治疗、人工智能等领域具有广泛的应用前
景。
脑科学的挑战与前景
03
目前，脑科学仍面临许多技术、伦理等方面的挑战，但随着研
究的深入，其应用前景将更加广阔。
免疫学
免疫学概述
免疫学主要研究生物体的免疫系统的结构和功能，揭示免疫系统 的奥秘。
人工智能与药物设计的结 合
人工智能技术为药物设计带来了新的机遇。 通过人工智能算法对已知药物分子和靶点进 行虚拟筛选和优化，可以加速新药研发进程 ，降低研发成本和提高成功率。同时，人工 智能技术还可以帮助预测药物的副作用和相
生命科学PPT课件
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生命科学的研究领域
分子生物学
分子生物学是研究生物大分子结构和功 能的学科，旨在揭示基因组、蛋白质组
等的奥秘。
遗传学
遗传学是研究生物遗传和变异的学科， 旨在揭示基因的本质和遗传规律。
细胞生物学
细胞生物学是研究细胞的结构、功能 和变化的学科，旨在揭示细胞生长、 分化、凋亡等的规律。
生态学
生态学是研究生物与环境相互关系的 学科，旨在揭示生态系统的结构和功 能。
生物工程应用
生物工程在医药、农业、工业和环保等领域有着广泛的应用前景，例如生物制药、生物 燃料和生物修复等。
人工智能在生命科学中的应用
要点一
人工智能技术
要点二
生命科学研究效率提升
人工智能在生命科学领域的应用包括机器学习、深度学习 和数据挖掘等，能够处理大规模数据和预测模型。
人工智能技术可以加速基因测序、蛋白质结构预测和药物 发现等过程，提高生命科学研究的效率和准确性。
物种起源与演化
物种形成
探讨物种如何通过遗传变异和自然选择形成新的物种，包括生殖 隔离机制和物种形成的模式。
生物演化历程
介绍地球上生命演化的历史，包括古生物化石记录和生物地层学的 研究成果。
化石记录的不完整性
说明化石记录的不完整性对理解物种演化的影响，以及如何通过比 较解剖学和胚胎发育的研究来弥补这一缺陷。
基因
基因是DNA分子上的特定片段，负责 编码特定的蛋白质或RNA分子，对生 物体的性状和功能起着决定性作用。
细胞器与细胞
细胞器
细胞器是细胞内的重要结构，包括线粒体、内质网、高尔基体等，它们各自承 担着不同的生理功能，共同维持细胞的正常运转。
细胞
2021年生命科学发展趋势优秀PPT资料
3，发育生物学研究不断深入。 发育生物学一直是生命科学中的前沿学科之一 ，目前的热点研究领域是： 以模式生物如小鼠、斑马鱼、爪蟾、果蝇、线 虫、拟南芥、水稻等为对象，
发现新的与发育相关基因 说明它们的时空表达谱、 调控机理以及对 细胞行为和组织器官形成与分化的影响，
从分子和细胞水平 阐述一些重要发育途径如胚胎诱导作用、胚 层的形成和分化、组织器官发育、配子发 育和细胞极性运动等的调控机理。
• 开展生态系统的理论和技术，提醒受损生态系 统的恢复和重建机制已成为生态系统可持续开 展的重要研究内容。
8， 生命科学根底研究已成为农业科技创新的源头 动力。
利用生物技术实现了基因在动物、植物、微 生物间的转移和重组，动植物育种进入一个崭新 的时期。 一些农业生物〔如水稻、家蚕、鸡等〕全基因组 序列测定的完成又促进了本世纪初“农业生物功 能基因组〞研究的全面开展。
大规模基因、蛋白表达谱分析； 衰老相关疾病的发生与转归机理
其主要特征是从分子、细胞、器官 到 机 〔8〕工程评审与资助机制有待进一步完善。
食品加工贮运过程中产生的生物性、化学性有毒有害物质的检测技术方法；
发育生物学一直是生命科学中的前沿学科之一，目前的热点研究领域是： 影响群落内食物关系(营养结构)；
形成了以： 系统〔整合〕研究生命的 现象与本质为方向
； 以多学科穿插为根底： 分析与整合并重、微观与宏观相结合的研究
体系； 探讨生命的本质和起源，将是生命科学根底
研究的开展趋势。
生命科学进展突出表现在：
1， 一大批生物基因组测序的完成催生了 一批相关研究领域。 2003年完成的人类基因组方案使科学家拥有 一张接近完整的人类基因组图谱。 之后，其它4000多种生物的基因组作图和测 序也陆续完成。
生命科学发展趋势与国家重点幻灯片课件
• （1）人类基因组的结构与功能：人类基因组序列的 工作草图已于2000年6月宣布完成，2001年2月 《Nature》、《Science》两杂志已公布了所获数据 的科学论文，2003年4月14日人类基因组的全序列测 定全部完成。（DNA/RNA序列信息库总量超过100 G pairs of base）
生命科学发展趋势与国家 重点
21世纪生命科学的发展趋势 及我国发展的重点
华中师范大学生命科学学院 陈其才
1、生物学
• 基因组和脑研究是本世纪初国际竞争的焦点。 因此，应充分利用基因组研究取得的理论技 术成就，带动脑科学、遗传、发育、进化和 生态学等前沿领域的研究，以及生物技术的 发展。
1）基因组学
5）脑研究
• 脑研究是生命科学的重大前沿，受到各国政府和社会的 高度重视。当前研究的前沿和主要趋势是在分子、细胞 和整体水平对脑功能和疾病进行综合研究，并从脑的发 育过程了解脑的构造原理。脑影象技术（PET、fMRI、 CT等）能实时显示脑功能活动各部位间的时空关系， 对从整体上了解脑功能活动也有很重要的作用。
• （2）水稻基因组的结构与功能：水稻是
我国及世界许多国家的主要粮食作物，对于本 世纪满足人口增长对粮食的需求有关键意义。
• 重点研究领域：水稻重要农艺形状基因的克隆 和测序；与模式植物（拟南芥菜等）基因组的 比较研究；水稻突变体库的建立与应用；利用 水稻与其他作物（小麦、玉米等）基因共线性， 开展其他作物的基因定位和克隆；转基因植物 研究。
21世纪生命科学的研究进展和发展趋势
21世纪生命科学的研究进展和发展趋势21世纪是科技进步和经济发展的时代，它更是生命科学的重要发展时期，其研究进展越来越广泛而发展趋势也日益发展繁荣。
首先，21世纪的生命科学在复杂系统的研究方面获得了重大突破。
近年来，数据采集技术的发展促进了对各种复杂系统的研究，这使得对自然界的生物体系、健康状况、行为变化以及社会系统等方面的理解变得更为深入，涉及范围也更广泛。
例如，针对斑马鱼心脏发育中的蛋白质组织，研究者们开发出了基于大数据集的细胞成像测序技术，鉴定出各种蛋白质及其细胞内特殊定位，为深入理解心脏极其涉及的生物过程奠定了基础。
其次，生命科学在稀有疾病的新药研发方面也取得了重大进展。
近年来，科学家根据人体基因及分子机理的研究，成功研发出了可对传统难治的癌症、心脏病以及神经系统疾病等稀有疾病进行有效治疗的药物。
例如，一些癌症新药，如英特乐利、凡瑞安翔和赛芬乐等，其作用机制研究是基于通过高精度、原子分辨率分子组装来考前一些致癌基因突变、表观遗传学变化的新颖的NY-ESO-1抗原及免疫检查点的抗体的研发的。
这些研究显示了科学家们研究新药的能力，为治愈稀有疾病带来了新的希望。
此外，生物技术在21世纪发展迅速，检测技术得到了进一步发展，为检测疾病和相关数据分析提供了新的工具和体系。
21世纪，微流控技术、固定化酶和纳米技术也迎来了它们的春天，这些技术创造性地将生物过程信号转换成可读的、可理解的信号，为生物学家们提供研究的有力工具，也为了建立完整的生物技术框架就业力奠定了基础。
最后，21世纪的生命科学研究也专注于综合性的护理，不断进行对健康状况的监测与评估，并将医疗和护理模式进行综合改革，实现有效的护理评估及预防策略实施，改善病人的健康状况。
例如，科学家们利用机器学习及数据挖掘技术，运用大数据进行病人健康状况监测与评估,利用聚类算法、决策树算法等建立预测模型，从而实现对各种非典型疾病的预测与疾病发展趋势预估，为病人更精准的护理提供指导性。
世纪的生命科学热点与展望PPT课件
生命科学的重要性
龟鳖家族的长寿之谜
第14页/共85页
龟鳖是一种爬行动物，它出现在石炭纪，与恐龙是同时代的动物。在白垩纪末期，几 乎使全部有生命的肌体，包括恐龙在内都灭绝了，而龟得以生存下来。在漫长的世纪 更迭中，由于地壳运动以及气候变化，分布在不同地区的龟，为了生存的需要，有的 迁入大海，有的深居内陆，有的栖居江湖中，经过漫长的自然筛选，使得龟类家族繁 衍成海龟、陆龟和水陆两栖龟。目前，世界上已知龟鳖的种类有240余种。 一般而言，死亡和心脏的停止跳动是密切相关的，而龟的离体心脏竟能在体外搏动2天 之久。将龟头砍下，可活数周，龟的寿命长达几百年。细胞研究发现，动物的成纤细 胞繁殖代数与动物寿命呈正相关。龟的成纤细胞体外培养高达117年代数，而人只达50 年代数。龟通人性，有灵气，被放生的龟，能重返放生主人家，龟的长寿因子，活性 物质的研究，抗癌保健药品的研制，是当前进一步研究和探索的内容。
引用指数在10以上的超一流刊物分科比较
学科 杂志总数 平均引用指数 >30杂志数
总论
2
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化学
ห้องสมุดไป่ตู้
2
11..8
0
物理
5
22.0
2
数学
1
18.2
0
生物
38
19.1
7
第5页/共85页
生命科学的重要性
生物科学的前沿
• 分子生物学的发展是生物科学发展史上的一个重要的里程碑 • DNA重组技术 • 原生质体融合技术
但科学家一直未在地球上找到这么大的陨石坑。在墨西哥成就尤卡坦 半岛，发现地下深处有一个直径60千米的圆形构造。它形成时代正是恐龙 绝灭绝的年代。有人推测，这个坑可能是当年撞击地球的小行星轰击出来 的。