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基因 与 人 Genes and Human

上海交通大学教授 李大伟 电邮 daweili@sjtu.edu.cn 电话： 34204744 助教 朱奇 电话： 34205436. 上海交通大学通识核心课 SJTU core course for general education. 基因 与 人 Genes and Human. 1. Life obey natural laws 生命遵从自然法则. Physics-Chemistry-Mathematics 生命现象符合 物理、化学、数学法则.

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基因 与 人 Genes and Human

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Presentation Transcript

  1. 上海交通大学教授李大伟 电邮 daweili@sjtu.edu.cn电话：34204744 助教 朱奇 电话：34205436 上海交通大学通识核心课 SJTU core course for general education 基因与人 Genes and Human 1

  2. 1. Life obey natural laws 生命遵从自然法则 Physics-Chemistry-Mathematics 生命现象符合 物理、化学、数学法则 1

  3. Class1 生命的本质是以碳原子为骨架的能量利用体系 Life is a carbon based energy utilization system • 生命的物质基础是什么？ • 生命的能量基础是什么？ • 为什么会有生命？ • 生命的特征是什么？ 1

  4. 神奇的碳原子

  5. （1）生命的物质基础 The Physical Bases of Life • 人体-水65%：By mass, human cell body consist of 65% water (H2O). Oxygen therefore contributes a majority of a human body‘s mass. • 氧、碳、氢、氮、钙、磷 99%：Almost 99% of the mass of the human body is made up of the six elements oxygen, carbon, hydrogen, nitrogen, calcium, and phosphorus. • 钾、硫、钠、氯、镁 0.85%其余为微量元素，如锌：About 0.85% is composed of only five elements: potassium, sulfur, sodium, chlorine, and magnesium. All are necessary to life. The remaining elements are trace elements, of which more than a dozen are thought to be necessary for life, or play an active role in health • (http://en.wikipedia.org/wiki/Composition_of_the_human_body) 1

  6. Periodic table highlighting dietary elements9 （1）生命的物质基础 The Physical Bases of Life 1

  7. 风力电场与农场：太阳能转化为电能和化学能

  8. 生命为什么存在？ 生命的动力和原料-阳光、碳与水：基因的诞生，积累和进化 • 生命是以碳原子为介质的能量利用和循环体系 2CHOCO2+H2O CO2+H2O2CHO 生命活动 CHO CHO CHO C 生命活动 1

  9. 二氧化碳 CO2是生命之源 光能+6CO2+6H2O 6CH2O+6O2 空气组成： 78 %：氮气; 21 %：氧气; 0.9 % ：氩气. 0.1 %：二氧化碳,氖,氦, 氪, 氢臭氧. 1-4%：水蒸汽和其他气态物二氧化碳占 0.0039 %

  10. 碳循环示意图 （美国环保局 DOE，数字单位10亿吨） This diagram of the fast carbon cycle shows the movement of carbon between land, atmosphere, and oceans in billions of tons of carbon per year. Yellow numbers are natural fluxes, red are human contributions in billions of tons of carbon per year. White numbers indicate stored carbon. Adapted from U.S. DOE, Biological and Environmental Research Information System

  11. 讨论: 生命的能量基础是什么？ 1

  12. 所有生命都需要有可控的内外分隔 • 细胞是生命的基本单位 卵细胞与精子 太极图 环境 生命 1

  13. 生命的本质是自我复制 1

  14. 讨论: 为什么会产生生命？ 1

  15. 龙生龙，凤生凤：自我复制的遗传现象 基因 遗传的物质基础是什么？ 1

  16. 龙生九种各有不同：变异现象 基因 变异的物质基础是什么？ 1

  17. 讨论: 生命的特征是什么？ 1

  18. 发现基因的豌豆实验 • 孟德尔的基因究竟是什么？ • 科学研究始于科学数据数据 3:1 第二代 1

  19. 怎么解释豌豆实验？ • 孟德尔的基因究竟是什么？ • 在科学数据基础上的总结与假说： 控制性状的基因独立分离 X YY yy Yy 黄色显性 X Yy Yy Y y Y YY Yy y 1 Yy yy

  20. 基因的物质基础是什么？ • 孟德尔的基因究竟是什么？ • DNA 决定性状 蛋白质 DNA 脂类 其它 1 http://www.bio.miami.edu/~cmallery/150/gene/sf11x1b.jpg

  21. 基因是传递性状的核酸序列-3 • 孟德尔的基因究竟是什么？ • 4种化学分子“核苷酸”连接形成DNA • 基因由化学分子-4个核苷酸按特定序列连接而成的DNA • 基因的性状传递符合物理与化学原则 S T U D Y H A R D ! S R Y ！ U H D A T D S D H R A U T ! Y DNA 核苷酸 1 无义 指令 字母

  22. “We are what we eat.” 1

  23. 基因包含生命复制的所有必要信息 基因的功能只能在细胞中实现 1

  24. 生命的生存繁衍 • 基因表达：决定生命个性表现的基础（基因与环境） 不同肤色特征的人群 传统稻 一代绿色革命 超级稻 • 基因进化：突变是生命多样性的源泉 • 达尔文的物种起源 • 人类肤色 -先有蛋还是先有鸡？ 1 人类肤色分布图

  25. 基因与人 人类认识与影响基因 优良农作物：超级水稻 优良禽畜：莱亨鸡 转基因作物：耐药大豆 转基因动物：产药羊奶 • 预防与治疗药物：干扰基因或基因产物的功能 • 阿斯匹灵：感冒药物 • 青霉素：抗感染。 • 家禽增长 1

  26. 人是高级动物-脑容量与知识积累 • 知识的积累量是人与动物的社会本质区别 • 这种区别的物质基础是大脑信息容量的区别 • 不到5%的基因差异造成人和猩猩的区别 • 制造使用工具不是人与动物的本质区别 1 基因是什么？生命的本质是什么？

  27. 讨论: 为什么说生命是以碳为骨架的，可以自我复制完善的能量利用体系？ 1

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