《生命科学概要》课件

生命科学概要生命科学是研究生命现象的综合性学科探讨生命的起源、结构、功能和演化等,基本问题本课程将概括介绍生命科学的基础知识为你今后的生命科学学习铺,平道路什么是生命科学广泛研究生命科学研究涉及从细胞分子到复杂生态系统的生命体相关的各个层面多学科交叉生命科学融合了生物学、化学、物理学、信息科学等多个学科的知识和方法探索生命奥秘生命科学力求解开生命起源、演化、结构和功能等诸多未解之谜生命科学的研究对象生物体生命过程生命科学研究各种生物体的结生命科学探讨生物体内复杂的生构、功能、代谢、生长、发育和理过程如物质代谢、能量转,繁衍等包括从单细胞微生物到换、遗传信息的保存和传递等复杂的多细胞生物生态环境进化机制生命科学还研究生物体与其所处生命科学旨在探索生物进化的机环境之间的相互作用包括营养理了解生物如何逐步适应和改,,循环、种群动态等变环境生命科学的主要分支学科生物学生物化学研究生物体的结构、功能、增研究生物体内各种化学物质的结长、演化及分布等包括细胞生构、性质及其在生命活动中的作物学、遗传学、生理学等用生物医学生态学应用生命科学的原理和知识来预研究生物与其环境之间的相互关防、诊断和治疗疾病以促进人类系及其动态变化规律,健康细胞结构和功能细胞是生命的基本单位具有复杂而精细的内部结构和精密的功能协调细胞膜,构成了细胞的边界控制物质的进出细胞质中充满了各种细胞器如细胞核、线,,粒体和高尔基体等负责不同的生命活动,细胞核是细胞的指挥中心保存遗传信息控制细胞的代谢和分裂线粒体是细胞,,的发电厂，进行细胞呼吸产生能量高尔基体则负责蛋白质的加工和分泌这,些复杂的细胞器协作完成了细胞的基本生命过程细胞中的主要化学成分碳水化合物脂类蛋白质核酸细胞中含有大量的碳水化合物细胞膜由磷脂和蛋白质组成脂蛋白质是细胞的主要功能性成和是遗传信息的载体,,DNA RNA,包括葡萄糖、淀粉等作为细胞类也是细胞重要的结构成分和分参与细胞的各种生命活动如控制着细胞的遗传和表达过程,,,,的主要能量来源能量储存物质酶促反应、细胞通讯等是细胞最基本的生命物质细胞膜的结构和功能细胞膜是细胞的外层保护膜由磷脂双层和嵌入其中的蛋白质组,成细胞膜具有选择性通透性可以控制物质出入细胞它还参与,细胞间信号传递、细胞粘附和细胞间识别等重要生命活动此外细胞膜上的受体蛋白可以感受外界环境变化触发细胞的生理,,响应维持细胞内部环境的稳定性,细胞核和遗传物质细胞核是细胞中最重要的细胞器之一它包含了细胞的全部遗传物,质分子呈双螺旋结构储存了生物体的遗传信息细胞DNA DNA,核内还包含着染色体染色体上的基因决定了生物体的所有遗传特,性细胞核通过控制细胞的生长、分裂和代谢等过程来维持细胞的正常功能丰富的遗传物质使细胞核成为生命活动的中心细胞代谢及其类型细胞代谢的定义细胞代谢是细胞为维持生命所进行的一系列化学反应包括物质的同化和异化,过程细胞代谢的两大类型细胞代谢可分为同化作用吸收营养物质产生和异化作用将化合物分解为ATP简单物质同化作用的重要过程光合作用、呼吸作用和发酵作用是细胞同化作用的三大重要代谢过程异化作用的重要过程分解蛋白质、脂肪和糖类等大分子是细胞异化作用的主要内容细胞分裂的过程细胞增殖的准备阶段1细胞会进入分裂周期并进行复制准备进入分裂阶段这DNA,个过程中会增加细胞的染色体数量染色体排列和分离2细胞核会进一步分裂染色体会排列在细胞中央然后被拉向两,,极使细胞最终分裂为两个细胞,细胞质分裂3细胞质也会分裂使得两个新形成的细胞都获得必要的细胞器和,细胞骨架最终完成整个细胞分裂过程基因和遗传信息什么是基因遗传信息的载体基因的表达与调控基因突变与遗传病基因是存储生物遗传信息的分遗传信息储存在分子中基因的表达过程由转录和翻译基因突变会导致蛋白质结构或DNA,子单元由组成位于细胞通过细胞分裂时的复制两个步骤组成并受到各种转功能的异常从而引发各种遗,DNA,DNA,,,核内基因的主要作用是指导遗传信息可以从亲代传给子录因子和调控蛋白的精细调传性疾病了解基因突变机理蛋白质的合成代控对于治疗遗传病很重要的结构和复制DNADNA双螺旋分子结构DNA复制过程DNA复制酶由两条互补、反平行排列的聚核苷酸链复制是遗传信息传递的关键过程在细复制过程由多种复制酶协作完成包括DNA DNA,DNA,组成形成著名的双螺旋结构每条链由脱胞分裂时发生双链先解开两条单链解旋酶、聚合酶、连接酶等它们负责解开,DNA,氧核糖、磷酸和种碱基腺嘌呤、鸟嘌呤、各自作为模板合成补充链最终形成两条完双链、合成补充链、连接碎片等确保复制4,,,胞嘧啶、胸腺嘧啶组成整的双链过程高保真进行DNA基因表达的调控转录水平调控翻译水平调控翻译后修饰基因表达通路调控通过调节转录因子的活性和表通过调节的稳定性、翻对新合成的蛋白质进行各种化通过调节基因表达通路上的关mRNA达水平可以精细地控制基因译效率等可以精确地控制蛋学修饰如磷酸化、糖基化等键调控因子可以协调多个基,,,,,的转录过程从而影响最终的白质的合成水平进一步影响可以改变其性质和活性因的表达实现复杂的生理过,,,蛋白质产物生物学功能程蛋白质的结构和功能蛋白质的基本结构蛋白质的功能多样性12蛋白质由种氨基酸通过肽键链接而成呈现一级、二级、蛋白质在生命活动中担任结构、酶、激素、免疫、转运等多20,三级和四级结构种关键功能蛋白质的空间构象蛋白质修饰及其作用34蛋白质的立体结构决定了其独特的生物学功能受多种因素影蛋白质可通过磷酸化、糖基化等翻译后修饰调节其功能和活,响性酶的作用和作用机理催化活性底物结合酶能够显著提高化学反应的速率酶分子上具有特异性的活性中心,,使反应在温和的条件下即可进能够与特定的底物分子结合行反应机理调节机制酶通过降低反应活化能而促进反许多酶活性可以受到调节如被抑,应其作用机理包括诱导契合、酸制剂或激活剂调控从而控制代谢,,碱催化等过程生物免疫系统概述生物免疫系统是人体对抗疾病和维护健康的关键防线它由多种免疫细胞和免疫组织构成能识别和消除外来病原体同时调节自身免疫反应了解免疫系统的工,,作原理对于预防和治疗各类疾病至关重要病毒和细菌的结构和特点病毒是一种非细胞性生命体只有遗传物质和蛋白质外壳细菌是单细胞微生物,,具有细胞壁、细胞膜和细胞质等基本结构病毒依赖于宿主细胞才能复制而细菌具有自身的代谢系统能够独立生存两者,,在大小、结构和功能方面都有显著差异常见的传染病及预防病毒感染细菌感染如流感、艾滋病等常见的病毒性疾病细菌引起的传染病包括肺炎、霍乱等,,需要采取隔离、接种疫苗等预防措可通过良好卫生习惯、及时就医等预施防疫苗预防个人卫生疫苗能有效提高人体免疫力预防多种勤洗手、戴口罩等良好卫生习惯可以,传染病是最有效的预防措施之一有效阻断病原体的传播,生态系统及其组成要素生态系统是由生物群落及其无生物环境有机结合而成的整体它包含生产者、消费者和分解者三大类生物群落以及水、空气、土,壤等无生物环境因子生态系统内各种生物以及非生物因子相互影响、相互制约形成一个动态平衡的整体,生态系统的主要组成要素包括太阳能、水、空气、土壤、植物、:动物、微生物等这些要素通过能量流动和物质循环建立了一种相互依存的关系维持了整个生态系统的稳定运转,能量在生态系统中的流动太阳能1作为生态系统中的主要能量来源生产者2通过光合作用将太阳能转化为化学能消费者3摄取生产者储存的能量维持自身生命分解者4分解死亡生物体释放能量回到系统生态系统是一个复杂的能量流动网络从太阳吸收光能经由生产者、消费者和分解者的连续转换最终以热能的形式释放到环境中这个循环过程维,,持了生态系统的能量平衡和稳定性物质循环和能量流动的关系物质循环能量流动互相关联生态系统中各种物质在生产者、消费者和分太阳能通过生产者被吸收通过食物链在生物质循环和能量流动是生态系统中不可分割,解者之间循环流动形成一个有机的整体态系统中进行传递和转化这种能量流动推的两个过程它们相互依存、互为因果共,,这个过程维持着生态系统的平衡和稳定动了物质循环维持了整个生态系统的运同维持着生态系统的健康运转,转人体的主要器官系统呼吸系统消化系统循环系统神经系统包括鼻腔、咽喉、气管、支气由口腔、食管、胃、肝脏、胰由心脏、血管和血液组成负由中枢神经系统和周围神经系管和肺负责吸收氧气并排出腺、小肠和大肠组成负责消责输送氧气、营养物质和废统组成负责接受、传递和整二氧化碳确保全身细胞获得化、吸收营养物质维持机体物维持机体各部分的生理平合各种感觉信息并控制和调,,,足够的氧气的新陈代谢衡节身体各部分的活动呼吸系统的结构和功能呼吸系统是人体最重要的器官系统之一负责将氧气输送到全身细胞并将二氧化,,碳排出体外它由鼻腔、喉咙、气管、支气管和肺组成肺部的肺泡表面积大,可以有效吸收氧气和排出二氧化碳通过呼吸过程呼吸系统调节体内气体的平,衡维持生命活动,消化系统的结构和功能消化系统是人体主要负责食物的消化和吸收的器官系统它由口腔、食道、胃、小肠和大肠等器官组成各器官在消化过程中各司其职共同完成对食物的消化和吸收消化系统能确保人体获得,所需的营养物质维持身体健康,循环系统的结构和功能心脏结构血管系统血液循环心脏由四个主要腔室组成分别负责把血液由动脉、微血管和静脉组成负责把血液运血液在心脏、肺部和全身循环往复为身体,,,推向肺部和全身左右心房和左右心室通过送到全身各处动脉带氧血静脉带废血回各器官提供氧气和营养同时带走二氧化碳,,心瓣门控制血液的单向流动到心脏微血管负责物质交换和废物这个闭合回路保持生命活动,神经系统的结构和功能神经系统是人体最复杂的系统之一负责接受、传导和整合各种感觉信息并产生,,相应的反应它主要由中枢神经系统和周围神经系统组成通过神经元之间的相,互联系实现信息的传递和处理中枢神经系统包括大脑和脊髓是神经系统的核心负责高级神经活动的调控周,,围神经系统则包括连接中枢神经系统和肢体的各种神经用于传递感觉信号和运,动指令通过这两大部分的紧密协作神经系统维持人体各项生命活动的正常进,行内分泌系统的结构和功能内分泌系统是由许多内分泌腺组成的负责通过分泌激素调节机体各种生理活,动主要内分泌腺包括下丘脑、垂体、甲状腺、副甲状腺、肾上腺、胰腺等这些内分泌腺分泌的激素调节着身体的生长发育、能量代谢、生殖、心理状态等内分泌系统的紊乱会导致各种内分泌失衡性疾病如糖尿病、甲状腺功能亢进或,减退等因此及时诊断和治疗内分泌系统的疾病非常重要生殖系统的结构和功能生殖系统是由几个重要器官组成的包括性腺（睾丸和卵巢）、输,精管、输卵管、子宫、阴道等这些器官负责产生生育细胞、进行受精、孕育后代并生育生殖系统的功能主要包括性腺分泌性激素、进行生育、维持二次性征等人体的生命活动调控机制神经系统调控内分泌系统调控12神经系统通过神经递质和电信内分泌系统通过激素的分泌和号快速传递指令调节人体各种作用来调节生长发育、代谢、,生理活动如心率、呼吸、体温免疫、生殖等过程,等免疫系统调控生物节奏调控34免疫系统能识别和清除体内的生物钟可以调节机体的生理节病原体维护机体内部环境的稳奏如睡眠清醒、体温、激素,,-定分泌等生命科学在医疗中的应用诊断与治疗再生医学生命科学在医疗领域的应用包括生命科学研究还推动了细胞修病毒检测、基因检测、蛋白质分复、器官再生等再生医学的发展,析等先进诊断技术以及新型药物为各种损伤或疾病的修复提供了,研发、基因治疗等创新治疗方新的可能法预防与健康管理医疗创新生命科学为疾病预防、营养学、生命科学促进了医疗技术的不断健康监测等提供了理论基础帮助创新从而改善诊疗水平提高人类,,,人们更好地管理自身健康状况健康和生活质量生命科学的前沿研究方向基因组学和生物信息学干细胞与再生医学通过大规模基因组测序和数据分析深利用干细胞的多能性开发新的治疗方,,入探索生命的遗传密码为疾病治疗、案修复损伤的器官组织为退行性疾病,,,个体化医疗等提供基础和创伤性损失带来希望生物技术与人工智能合成生物学将人工智能与生物学相结合开发智能通过对进行编程和重组创造新的,DNA,诊断、智能制药等新技术为健康管理生物功能和生命形式在能源、环境、,,和疾病预防带来突破性进展医疗等领域带来革命性变革生命科学发展对社会的影响医疗与健康农业与环境科技与生活道德与伦理生命科学的进步推动了医疗技生命科学在农业和环保领域的生命科学驱动了诸如生物信息生命科学的飞速发展也引发了术的飞速发展使得疾病诊应用如基因工程作物、微生学、生物机器人等前沿科技一系列道德和伦理问题需要,,,,疗、器官移植和创新药物研发物修复等不仅提高了农业生深刻影响着我们的生活方式和社会各界广泛讨论和规范,成为可能大大提高了人类生产效率也有助于维护生态平工作效率,,活质量衡。