现代生物学导论
现代生物科学导论 书
现代生物科学导论書
以下是一些现代生物科学导论的书籍推荐：
1. 《现代生物学导论》（作者：Lewis Wolpert）
这本书是一本经典的生物科学导论书籍，涵盖了生物学的各个分支领域，包括细胞生物学、遗传学、生物化学、进化论等。
它以清晰简洁的语言介绍了生物学的基本原理和概念，适合初学者阅读。
2. 《生物学导论》（作者：Neil A. Campbell、Jane B. Reece）
这本教科书是大学生物学课程中经常使用的教材，内容涵盖了生物学的各个方面，包括细胞生物学、遗传学、生态学、进化论等。
书中有大量的插图和实例，帮助读者更好地理解和应用所学知识。
3. 《生物科学简史》（作者：Ernst Mayr）
这本书以历史的角度介绍了生物科学的发展和演变过程，从古希腊时期的自然哲学开始，到现代生物学的各个分支和领域。
它不仅介绍了生物学家们的重要贡献和理论，还展示了生物学研究的不断变革和进步。
4. 《生命的起源和进化》（作者：Freeman Dyson）
这本书涵盖了生命起源和进化的各个方面，包括化学起源、早期生命形式、进化机制等。
作者通过深入浅出的方式解释了生命起源和进化的复杂过程，同时提出了一些对现有理论的新观点和思考。
5. 《分子生物学导论》（作者：Michael M. Cox）
这本教材主要介绍了分子生物学的基本原理和方法，包括DNA结构和功能、基因表达调控、蛋白质合成等。
它以清晰的语言和图表展示了分子生物学的核心概念和实验技术，适合对分子生物学感兴趣的读者阅读。
这些书籍都是现代生物科学导论领域的经典著作，涵盖了生物学的各个分支和领域，适合对生物学感兴趣的读者阅读。
现代生物学导论复习资料
现代生物学导论复习资料1.为什么骡子可以正常地进行有丝分裂，却不可以正常地进行无丝分裂？马有32对染色体，驴有31对，骡子有63条，为什么可以有丝分裂不可以减数分裂2.一细菌有ABCD代谢途径，只有A时，不能正常生长，但只有B、C或D时可以，什么原因？3.什么是有性生殖和无性生殖？请简述它们的特点。
无性生殖：是由生物个体的营养细胞或营养体的一部分，直接生成或经过孢子而产生出两个以上能营独立生活的子体的方式。
特点：⒈无两性的结合，遗传性与亲本相同，有利于保持亲本的优良性状。
⒉不经过胚胎发育阶段，生长发育的过程较短，有利于种族的繁衍。
有性生殖：两个异性单倍体配子相结合而产生新的一代个体的方式称为有性生殖。
有性生殖的共同点:传代通过有性别的细胞或配子并由异性配子相结合成为合子是生物界传种接代的基本方法。
特点：1.由于有性生殖是通过两性细胞结合而发育来的，所以从两个不同的亲本细胞获得的遗传特性比较丰富，变异性也大。
2.丰富的遗传性，使后代具有更适应外界环境的能力。
4. 生物多样性是什么?生物多样性丧失的原因是什么？保护措施是什么?丧失原因：栖息地的丧失和片段化掠夺式的过度利用环境污染农业和林业的品种单一化外来种的引入保护措施：就地保护：建立自然保护区和国家公园迁地保护：建立种子库、基因库、植物园、动物园控制污染生物多样性价值提供基本食物、蛋白质、药物、工业原料固定能量、调节气候、稳定水文、保护土壤储存必要元素，促进元素循环维持进化过程对污染物的吸收和分解作用7.细胞跨膜运输的种类和不同点被动运输－顺化学梯度，不需要消耗能量简单扩散（自由扩散）易化扩散（需通道蛋白和载体蛋白)主动运输—逆化学梯度，需蛋白，需耗能内吞与胞泌—生物大分子或颗粒物质的跨膜运输，涉及膜的融合和断裂，需要能量8.生物密码子的主要特征简并性：数个密码子编码同一个氨基酸通用性：所有生物采用同一密码字典.摇摆: 反密码子的第3个碱基可选择不同碱基（与密码子）配对偏爱: 摇摆密码子使用频率不同.偏离: 在不同场合同一密码子含义不同非重叠性方向性起始密码兼职性9.酶催化的特点1.催化效率很高——107-132.酶催化的专一性对催化的反应物是专一的对催化的反应是专一的3.作用条件是温和的（高温等失活—稳定性差）4.酶的作用是受调节控制的。
西安交通大学 “现代生物学导论”课程教学大纲
西安交通大学“现代生物学导论”课程教学大纲英文名称：Introduction to Modern Biology课程编码：BIOL1003学时：48（含课外学时4）学分：3分适用对象：大学本科生先修课程：普通生物学使用教材及参考书：张惟杰主编，《生命科学导论》，高等教育出版社，2000年；ISBN码：7-04-007958-5北京大学生命科学学院编写组编写，《生命科学导论》，高等教育出版社，2000年ISBN码：7—04-007959-3一、课程性质、目的和任务生命科学突飞猛进的发展，对社会的经济技术等各方面产生了巨大而深远的影响，使人们认识到，生命科学与数学、物理学、化学一样，是最重要、最基本的自然科学，并将成为下一个世纪的带头科学。
世界上一些知名的大学都将生命科学列为全校学生的必修课。
为本专业学生开设这门课程，一方面可以使大学生在更高层次上意识到生命科学对今后的生活和工作的重要性，在大学阶段更多地增添一些对生命科学的了解；另一方面，随着教育改革的深化，使人们教育思想的根本点发生了变化，工科专业不仅仅是工程师的摇篮，而应该是培养在一定的专业训练基础上，具有更为全面的知识结构并且具有更为积极的应付挑战的能力和更高的整体素质的人才。
21世纪将是生命科学的世纪，在21世纪将会有更多各行各业、各个学科领域的人才，参加到与生命科学交叉的边缘领域的研究与开发中来。
本课程的主要目的是介绍生命科学的基本知识及近半个世纪以来生命科学的主要发展，并使学生掌握理解这些发展所必须具备的基础知识。
二、教学基本要求1. 介绍现代生命科学的基本思想、原理、理论、研究方法、以及重要的学科分支和前沿知识；2. 强调现代生命科学与其他学科的交叉渗透、相互影响和取得的最新研究进展以及由此提出的新问题；3．启发和鼓励学生从不同的角度思考和理解生命现象，各学科交叉协作共同推动各学科的协同发展。
三、教学内容及要求第一章：1 绪论---生物系统和生命科学1.1什么是生命---生命的基本特征、生命科学的定义1.2为什么学习生命科学---从达尔文的进化论到绵羊“多利”的克隆人类面临的挑战、新世纪的大学生不能没有现代生物学基础知识1.3如何学习生命科学1.4生命科学最新研究进展第二章：生命活动的基本单位---细胞2．1命的物质基础---生物小分子、维生素2．2生命的物质基础---生物大分子、遗传信息传递的中心法则2．3原核细胞和真核细胞2．4细胞的结构和功能3．细胞工程3．1动物细胞工程3．2植物细胞工程第三章：生命延续的本质3．1遗传学的基本概念遗传和变异、基因(gene)和等位基因（allele）、基因型和表现型、性状、常染色体与性染色体3．2配子的发生和减数分裂3．3遗传的基本规律---分离定律、自由组合定律、连锁与互换定律、基因和环境3．4遗传工程3．4.1遗传工程的基本操作3.4.2遗传工程的应用3．5遗传病与基因治疗3．5.1遗传因素在疾病发生中的作用3．5.2遗传病和线粒体遗传3．5.3优生学3.5.4基因治疗3.5.5人类基因组计划第四章：生命的自我调控体系---信息传递和处理4．1神经系统在信息传递中的作用4．2内分泌系统在信息传递中的作用4．3免疫系统在信息传递中的作用第五章丰富多彩的生物世界5．1 神奇的微生物世界5．2多彩的植物世界5．3多姿的动物世界5．4生物多样性---物种多样性、遗传多样性、生态系统多样性、《生物多样性公约》、保护生物多样性的意义第六章生命世界的生存规则---生物与环境（讨论）第七章生命科学与社会可持续发展---人类的共同目标四、实践环节（教学目前条件有限，无法开设实践课，而生命科学是实验性很强的学科，在现有条件下建议购买一些相关内容的光盘需要时播放）五、课内学时分配六、课外学时分配大纲制定者：于海霞执笔大纲审定者：吕芳大纲批准者：×××大纲校对者：。
现代生物学导论
现代生物学研究 领域：基因组学、 蛋白质组学、生 态学等多元化发 展
生物学的分类和领域
分类：动物学、植物学、微生 物学等
领域：分子生物学、细胞生物 学、生态学等
交叉学科：生物化学物理地质 材料科学等
应用领域：医学、农业、工业 等
生命的物质基础
第三章
组成生物体的化学元素
生命的基本元 素包括碳、氢、
生物进化的机制：自然选择、突变、基因重组等
生物进化的意义：揭示生命起源和演化的奥秘，指导人类对自然和生命 的认识和保护
物种的形成和演化
物种的形成：生物进化论认为物种是通过自然选择和遗传变异逐渐演化而来的。 演化的证据：化石记录、生物地理学、胚胎发育的相似性等提供了生物进化的证据。 演化的机制：遗传突变、基因重组和自然选择是推动物种演化的主要机制。 演化的方向：适应环境是物种演化的方向，适应环境的物种能够更好地生存和繁衍后代。
生物大分子和细胞结构的研究对于医学、农业、工业等领域的发展和应用具有重要意义。
细胞的能量代谢和物质循环
细胞通过呼吸作用产生能量，为生命活动提供动力
物质循环是生物体与外界环境之间进行物质交换的过程
细胞内的物质循环与能量代谢密切相关，共同维持细胞正常生理功能 细胞内的能量代谢和物质循环是相互依存、相互制约的过程，共同构成 生命活动的核心环节
遗传和基因
第四章
遗传物质的本质和作用
遗传物质是DNA， 具有携带生物遗传 信息的功能
DNA通过复制将 遗传信息传递给下 一代
DNA上的基因通 过表达蛋白质来发 挥其作用，控制生 物体的性状
遗传物质的研究对 于理解生物进化、 疾病诊断和治疗等 方面具有重要意义
基因的复制、表达和调控
基因复制：DNA的复制过程，确保遗传信息的传递 基因表达：转录和翻译的过程，将基因信息转化为蛋白质 基因调控：表观遗传学、转录因子等对基因表达的调控方式 基因突变与疾病：基因突变如何影响人类健康和疾病的发生
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负担,保护了农田的土壤环境;
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再见，see you again
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2020/11/23
现代生物学导论
的生活环境造成二次污染,重组DNA与微生物
杂交,可能产生有害的病原微生物;转基因植物
花粉中的有毒物质可通过蜜蜂进入蜜蜂,再经
过食物链传递;
b.不引起环境安全的理由:转基因不会改变生
物原有的分类地位,不会破坏生态系统的稳定
性;转基因抗虫作物的种植,减少了农药的使用
量;抗除草剂农作物的种植,减轻了农田管理的
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现代生物学导论
•
(2)基因制药方面:生物制药已经成为21世纪的朝阳产
业.
• 近十几年来，在利用生物技术制取新药方面取得了惊人的成就，已 有不少药物应用于临床。例如人胰岛素、人生长激素、干扰素、乙肝疫 苗、人促红细胞生成素（Epo）、GM－集落刺激因子（GM－CSF）、 组织溶纤酶原激活素、白细胞介素－2及白介素－11等。正在研究的有降 钙素基因相关因子、肿瘤坏死因子、表皮生长因子等140多种。随着生物 技术药物的发展，多肽与蛋白质类药物的研究与开发，已成为医药工业 中一个重要的领域，同时给生物制剂带来了新的挑战。在实际应用中， 基因工程药物受到一定限制，如口服应用时生物利用度低，会受到消化 酶的破坏，在胃酸作用下不稳定，在体内半衰期较短等，因此只能注射 给药或局部用药。为了克服这些缺陷，已开始改为合成这些天然蛋白质 的较小活性片段，即所谓“多肽模拟”或“多肽结构域”合成，又叫 “小分子结构药物设计”。这类药物可口服，有利于由皮肤、粘膜给药， 用于治疗免疫缺陷症、HIV感染、变态反应性疾病、风湿性关节炎等，其 制造成本也更低。这种设计思想也已应用于多糖类药物、核酸类药物和 模拟酶的有关研究。小分子药物设计属于第二代结构相关性药物设计， 所设计的分子能替代原先天然活性蛋白与特异靶相互作用。
现代生物学导论
现代生物学导论现代生物学是对生物体、细胞和生命过程的学习和研究，涉及了各种不同的领域和技术，如分子生物学、细胞生物学、遗传学、生态学等等。
本文将从这几个方面来介绍现代生物学的基本知识和技术，以及它们对我们理解生命过程以及人类生活的意义。
分子生物学分子生物学是研究生物领域中的分子结构、功能、组合及其相互作用的学科。
分子生物学技术的快速发展使得我们能够更深入地了解生命体系的基本单位——生物分子。
其中一个重要的应用就是通过DNA技术来解析基因，对某些疾病的治疗和预防提供了更为准确和高效的方法。
例如基因治疗、抗癌药物等。
随着分子生物学技术的不断发展，未来还将出现许多新的技术，比如人工合成DNA等。
细胞生物学细胞是生命的基本单位，是生物中最小的自主可复制体。
细胞生物学是研究细胞结构、功能，以及细胞在生物学过程中的作用和影响的学科。
在现代医学和科学技术的发展中，细胞生物学技术显得尤为重要。
例如利用细胞培养技术可以火遍制造药物、细胞移植等等。
另外，通过细胞的研究，我们也可以解开一些传染性疾病的谜团，对病原体进行更精准的识别和治疗，让人类健康更加可靠和安全。
遗传学遗传学是研究遗传信息的遗传规律以及生命形成、发展和变化的学科。
在现代生物学中，遗传学被认为是最为重要的一获取。
通过遗传学的基础知识，使得我们能够更加深入地了解生命为什么会这样变化，包括习得的特殊技能、后天的病变，以及染色体和DNA本身的突变和改变。
随着人类基因服务和其他技术的发展，我们将探索新的知识领域，比如基因改造、基因编辑等等。
然而，由于其影响往往十分深远和重大，因此需要广泛的政治、伦理、道德和文化讨论，来确保这些新技术的发展和应用得到广泛的支持和认可。
在这个过程中，遗传学也将进一步演变成为一种跨学科的知识体系，与众多其他领域进行共同探索和发展。
生态学生态学是研究物种和环境相互作用、以及生态系统的组成和演变的学科。
在当今的人类社会中，环境和生态之间的关系已经成为了许多关于全球性变化的研究热点。
现代生物学导论
13.3 达尔文进化论的发展——
现代综合进化论（modern synthesis）
种群而非个体是生物进化的单元； 种群是指一个地域中某一物种的全体成员能通过
有性生殖而交流基因的群体。 基因库（gene pool）：一个种群全部个体所带
有的全部基因（包括全部等位基因）的总和，就 是一个基因库。
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基因型频率（genotypic frequency）：在 一个种群内，由同源染色体同一位点上的等位 基因所构成的不同基因型所占的比例，就是基 因型频率。 基因频率（gene frequency）：一个种群内 某一等位基因占它的全部等位基因总数的比例 ，即为该基因的频率。
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例如某一种群中的几个或几十个个体迁移到另一 个地区而定居下来，并与原种群隔离而自行繁衍后代， 结果产生与原种群不同的特殊的基因频率，新的特殊的 基因频率取决于建立者的基因频率。
瓶颈效应（bottle neck effect）：
种群个体数量随季节变化，数量减少的时期 即瓶颈时期，结果与建立者效应相似。
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2、非随机交配的影响； 3、突变和新基因加入（新个体迁入） 的影响； 4、自然选择的作用在于定向地改变种 群的基因频率；
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13.4 现代综合进化论的发展(了解)
现代综合进化论难于合理解释生物“大 进化”过程 生物“大进化”过程并非“渐变“和 “匀速”的，而是“快速进化”和“进化 停滞”相间的。
生存环境的相对适应。
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13.2.1 生物进化研究内容及方法论（了解）
生物进化的主要研究内容 1.研究进化的过程（将进化作为一个历史过程来研究）
现代生物学导论
四、讨论：
• 1.生态工程建设的目的是什么？ • 2.解决经济发展与环境问题的根本原则是 什么？ • 3.生态工程是一门 生态学 、 工程学 、 • 系统学 和 经济学 等学科交叉而产生 的新兴学科。 • 4.生态工程遵循的基本原理是什么？
五、物质循环再生原理：
• 1.基本内容： • 2.类型：水循环、气体型循环、沉积型循环 • 1）水循环线路： 地球表面 蒸发 大气圈 降水 地球表面 2）气体型循环包括氮、碳、氧等元素的循环。物质 的主要储存库是大气和海洋，具有明显的全球性， 循环性能最为完善。 3）沉积型循环包括P、S、K、Na、Mg、Fe、I2、Cu 等物质的循环，其储存库主要是岩石、沉积物、土壤 等，主要通过岩石的风化和沉积物的分解， 转变为可以被生物利用的营养物质，转化速率 缓慢。
专题5:生态工程
本专题题图寓意：
• 干裂的土地，赤红的荒山，意味着不断恶 化的 生态环境 ，幼苗的上方是蔚蓝的地球， 地球似乎化作一滴甘露，滋润着大地；幼 生态 苗又可寓意为 工程，虽然柔弱，却 顽强地支撑着地球；地球和幼苗组合和谐， 象征着希望。
生态工程的概念：
生态工程的概念：
• 人类应用生态学和系统学等学科的基本原 理和方法，通过系统设计、调控和技术组 装，对已破坏的生态环境进行修复、重建， 对造成环境污染和破坏的传统生产方式进 行改善，并提高生态系统的生产力，从而 促进人类社会和自然环境和谐发展。
• 1.生态工程的基本原理。
• 2.生态工程的系统学和工程学原理。
• 一、讨论：阅读课本内容，在必修本生态系统及
其稳定性的学习后，你对生态工程的应用前景肯定
吗？• 二、阅读课本后，源自成《优化》自学导引。 • 三、自学探究
• 1.关键概念：生态工程、生态经济、石油农业、生 物质、生物质能 • 2.关键原理：物质循环再生、物种多样性、协调与 平衡、整体性、生物工程系统学和工程学
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现代生物科学导论C 班（医学院）“现代生物科学导论”教学安排1) 学分: 22) 教材: 现代生物科学导论, 曹凯鸣等编著3) 本学期18周, 考试一周, 国庆假期冲突一周,上课16周。
每周2学时, 授课共32学时3) 微观和宏观两大部分内容授课:--微观: 1, 2 ,4, 5--11章, 16学时（14 + 2）--宏观: 3,12--16章, 16学时（14 + 2）注：研讨2+2：宏观、微观合并进行（12.29、1.5）4) 作业: 占总成绩30%6) 考试：闭卷时间：2015-01-13，8:30-10:30任课教师微观部分:主讲: 王久存,jcwang@江湾校区生科楼A603室,Tel: 51630606宏观部分:主讲: 阮文婕助教:苏开元，14210700039@本章主要内容提要1) 现代生命科学的重大问题2) 生命的主要特征3) 生命的不同层次及各个层次之间的关系4) 生命科学中生物与环境, 宏观与微观,结构与功能, 进化与保守的关系5) 生命科学的研究方法---描述与实证科学6) 生命科学的研究方法---生物信息学7) 生命的多样性---生命的分类8) 生命的统一性---主要体现在哪些方面9) 现代生命科学的热点问题人口2050年全球73亿－103亿食品供应每年全球6岁以下儿童因营养死亡600万人健康问题耐药菌、老龄化，现代生活病、新生病毒、微生物环境物种保护环境破坏生物多样性降低能源能源消耗增加，石油紧张危机二十一世纪是生命科学的世纪现代自然科学的125个大问题为记念美国科学杂志创刊125周年, 该刊物发表了引领当代科学潮流的125个大问题.当代自然科学的25个难点问题在125个科学问题中,有25个特别重大的科学问题, 其中16个与生命科学有关:1、宇宙是由什么组成的？2、我们在宇宙中是唯一的吗？3、地球内部如何运动？4、地球温室效应的极限？5、物理学定律可以统一吗？6、在量子时间不确定性和空间不确定性之下，是否还有更深层次原理？7、化学的自我装配能推进多远？8、传统计算机的极限？9、意识的生物学基础是什么？10、什么控制着器官的再生？11、一个皮肤细胞如何转变成神经细胞？12、一个体细胞如何再生成完整个体？13、生命是如何以及在哪里起源的？14、什么决定了物种的多样性？15、合作的行为是如何进化的？16、如何从大量的生物学数据中描绘生命全图？17、人类的基因为何如此之少？18、遗传差异和个体健康在多大程度上是彼此相关的？19、人类寿命可以延长多少？20、什么遗传差异使我们成为独特的人类？21、记忆是如何储存与提取的？22、我们能否选择性地关闭一些免疫应答基因？23、是否存在行之有效的艾滋病疫苗？24、什么能替代廉价的石油——以及什么时候？25、马尔萨斯仍然错了吗？美国《科学》杂志2013年度十大科学进展1）癌症免疫疗法2）CRISPR基因编辑技术：基因组改造新技术3）钙钛矿型太阳能电池4）结构生物学指导疫苗设计：利用某种抗体的结构来设计一种儿童期病毒的免疫原——这是疫苗中的主要成分5）CLARITY成像技术：使得脑组织变得透明并让神经元（以及其它的脑细胞）得到了充分地展示6）迷你器官:7）宇宙射线可追溯到超新星的残余物:8）人类的克隆胚胎: 咖啡因在易损的人类卵细胞中起到了稳定关键性分子的重要作用后，2013年，成功地从克隆的人类胚胎中得到了干细胞。
9）我们为什么要睡觉: 脑子会在睡眠时通过扩展神经元之间的通道让更多的脑脊液流过从而更加有效地进行自我清理。
该发现提示，恢复和修复都属于睡眠的主要目的。
10）我们的微生物，我们的健康: 对数万亿的以人类身体为家的细菌细胞所做的研究已经弄清了这些微生物对我们有多大的影响。
注：黄颜色为非生命科学领域CRISPR基因编辑技术--基因组改造新技术对靶向基因进行修饰操作简单，对基因组的编辑效率高移码突变基因敲除基因改正、引进突变基因定向插入CRISPR 工作原理美国《科学》杂志2012年度十大科学进展1 发现“上帝粒子”2. 丹尼索瓦人基因组：距今7.4万年至8.2万年的指骨碎片3. 用干细胞制造卵子4. “好奇”号火星车着陆系统5. X射线激光给出蛋白质结构6. 基因组的精密工程（TALEN）：确认基因及突变在健康人和病人中的特定作用7. 马约拉纳费米子8. “DNA元素百科全书”计划（ENCODE）9. 人脑-机器接口10. 中微子振荡注：黄色为生命科学领域, 4项涉及生命科学.生命现象既多姿多彩，又令人困惑人类的基因太少了!!!数果蝇的“同性恋”同性恋异性恋异性恋耶鲁大学的Kulbir Gill在研究雌性不育的问题时发现, 有一群基因变异的雄果蝇不仅追求异性，也追求同性，而且会回应同性的追求。
而普通的雄果蝇不会主动追求同性，在被同性追求时会抗拒，拍着翅膀又踢又打。
Gill 为此把这个基因叫做fruity，即美国俚语里的“男同性恋”。
普通雄果蝇(右)追逐雌果蝇；而fru基因变异的雄果蝇追求同性，有时它们会前后连成一串，每一只雄蝇都追求自己前面的那只雄蝇.什么遗传差异使我们成为独特的人类?人类和黑猩猩的基因序列差异：< 1.0%人类和黑猩猩的遗传差异究竟何在??????大脑十大未解之谜1.信息在神经元活动中是如何编码的？2.记忆是怎么被存储然后又被提取的？3.大脑行为当中的活跃基线是什么？5.什么是情绪？6.什么是智慧？7.感觉时间在大脑中是怎么处理的？8.为什么大脑会休眠和做梦？9.自成系统的大脑部分是如何结合在一起的？10.到底什么是意识?2013年美国政府启动脑计划(BRAIN)–美国总统奥巴马2013年4月2日在白宫宣布，美国将启动一项深入研究人类大脑活动的重大计划:BRAIN(运用创新神经科技的大脑研究, B rain R esearch through A dvancing I nnovative N eurotechnologies)–希望找到治疗老年痴呆症、自闭症、中风等大脑疾病的方法–美国政府将从2014财年预算中拨出1亿美元用于该项目–该项目的推进需要发展能记录脑细胞和复杂神经回路活动的新技术–该项计划的意义可与人类基因组计划相媲美, 科学家们将此项研究称为“大脑活动图”项目–目前科学家并不了解任何一个单个机体的大脑工作机制，即使只有302个神经元的线虫，也尚未了解其神经系统–尽管目前人类对单个神经元已有相当了解，但对于小神经元网络工作机制知之甚少–此外，在细胞解析层面，对于大脑结构的工作机制基本一无所知什么是生命科学?●是研究生命活动规律的科学●研究生物之间彼此的互作以及生物和环境的互作生命科学1.1 什么是生命1.2 生命科学的研究范畴1.3 生命科学的研究过程1.4 生命科学的研究方法1.5 生命的多样性1.6 生命的统一性1.7 生命科学研究的热点问题1.1 什么是生命--生命的基本特征﹣细胞是生命的基本单位(Cell)﹣秩序与组织(order and organization)﹣内环境稳定性(homeostasis)﹣生长与发育(growth and development)﹣应激与适应(response to the environment)﹣新陈代谢(metabolism)﹣繁殖(reproduction)﹣进化(evolution)细胞是生命结构与功能的基本单位构具有稳定的内环境(homeostasis)体液pH值的生理功能新陈代谢---获得和利用能量●生物体内物质与能量的转换过程统称为新陈代谢●根据获得能量的方式,可将生物分为两大类:﹣自养生物: 利用外界的太阳能或其它热能将CO2生成为有机化合物的生物, 包括所有植物和某些细菌﹣异养生物: 自身不能利用外界的太阳能或其它热能将CO2合成为有机化合物, 只能利用现成有机化合物作为能量来源的生物, 包括所有动物和真菌, 绝大多数细菌和病毒新陈代谢-可控制地进行能量转移生命可以从外界获得能量和物质, 通过新陈代谢进行能量转换, 用以合成维持生命活动所需的有机化合物和能量分子, 有控制地释放所需的能量.自我调节(1):不同水平的调节行为生态水平: 随季节气候变化的居群调节种群水平: 阿拉斯加旅鼠为种群的延续采取集体自杀行为个体水平: 为适应气候变化冷血动物的冬季休眠细胞水平: 炭疽病芽胞杆菌在恶劣条件下的细胞生成芽胞、yeast分子水平: 热激条件下,细胞合成分子伴侣蛋白保护蛋白质使其不发生变性逆境调控: 逆境条件诱导特别的基因表达：缺氧、高盐等鼠种群的自我调节-自杀调节(2):黑熊冬眠—个体调节黑熊长眠而不瘦无排泄而不中毒黑熊的代谢调节:体温调节废物利用生长:数量和体积的增加竹子的营养生长: 由地下茎的伸展增加数量榕树的营养生长: 由气生根的伸展扩大数量真菌的营养生长: 由分枝的伸展扩大数量发育---个体的生活史非细胞形态的病毒, 单细胞的细菌和多细胞动植物都有特征性的生活史:－蝴蝶的羽化: 由幼虫转变为蛹, 羽化后成虫.－青蛙的变态: 由蝌蚪转变为青蛙.－哺乳动物的发育: 青春期, 进入性成熟.－冬小麦的春化: 由营养生长进入生殖生长.个体的阶段发育伴随着形态和生理变化应激反应: 小鹅的认亲现象复制与繁殖---芽虫的孤雌生殖我国昆虫学家朱弘复教授计算：在北京，一只雌棉蚜自6月中旬到11月中旬的150天中，假定它克隆的后代全部都能存活，并能正常繁殖的话，这期间，要经过10代克隆，共繁殖出子子孙孙6010只。
如果一只棉蚜的大小约1平方毫米，那么一只棉蚜在一年内克隆出的后代就可以铺满整个中国达60层之厚。
倘若让蚜虫头尾相接，可以从地球到太阳排350万个来回。
进化—生命科学永恒的主题1）达尔文进化论：证据，假说与发展；环境与资源的限制，选优汰劣，适者生存2）生命的起源与进化：联系与区别；3）新达尔文主义：遗传与进化4）进化的DNA基础1.2 生命科学生命的层次：生态水平(ecosystem level)群落水平(community level)群体水平(population)个体水平(organism)器官系统水平(organ system level)器官水平(organ level)组织水平(tissue level)细胞水平(cell level)分子水平(molecular level)生命的层次1.3 生命科学的四大关系生命科学的特征：涌现(emergence): 整体大于相加生物与环境的统一性宏观与微观的统一性结构与功能的统一性进化与保守的统一性涌现(emergence)1) 每一个生物学结构水平都具有完全不同的涌现特征2) 涌现特征的特点是:它由部分组成,又不等于部分相加3) 因此生物学研究中, 人们始终处于两难境地: 部分不代表整体; 不从部分入手,无法了解整体4) 还原论与机体论之争如何从认识论上把握生物学1) 生物与环境的统一----生存之道2) 结构与功能的统一----应对之法3) 微观与宏观的统一----内外相通4) 进化与保守的统一----进退适宜生物与环境的统一: 捕虫草的生存之道结构与功能的统一--壁虎如何飞檐走壁长颈鹿如何对付高血压长颈鹿的平均血压为260／160毫米汞柱，最高达300毫米汞柱。