1、二十一世纪生命科学,山东师范大学生命科学学院,赵遵田,主要内容,一、当今生物学的热点领域二、二十一世纪生物学展望三、生物学应用 四、生物奥赛简介,当今生物学的热点领域,克隆技术 基因组干细胞,克隆技术,指利用不同方法产生无性繁殖系所进行的工作 。分为基因克隆、细胞克隆和个体克隆三大类,多莉羊克隆,供体细胞 受体细胞 （去核） 融合细胞 胚胎细胞 小绵羊多莉,世界上第一只采用胚胎细胞克隆出来的转基因猴,基因组 2000年6月人类基因组计划（HGP）初步完成，绘就了工作框架图。从整体上解决肿瘤等疾病的分子遗传学问题，引发基因诊断、基因疫苗、基因治疗、基因芯片等新兴产业。 现已开始了许多其它物种的基
2、因组计划。如水稻、猪、酵母等。,上图为通常6条腿的甲虫幼虫，下图为经生物学家改变胚胎基因而生成22条腿的甲虫。,左边比较肥的一只老鼠是正常的老鼠，而右边一只通过基因工程锁死ACC2酶的老鼠则比较苗条。,干细胞 干细胞被证实可以在体外适合的培养环境中生长。 造血干细胞收集技术的突破。 各种成干细胞被证明具有相互分化转变的能力 。 再生医学的创立。 干细胞在肿瘤治疗领域的进展。,生物学应用,动植物天然产物动植物提取产物,动植物天然产物,中草药 如人参、甘草、牛黄、麝香等蜂产品 蜂蜜、蜂胶、蜂王浆等花卉 菊花、花粉等,动植物提取产物,胰岛素肝素胱氨酸细胞色素C胆红素银杏提取物DHA(二十二碳六烯酸)
3、紫杉醇叶黄素,健脑食品,DHA 学名二十二碳六烯酸,，是我们人体中构成细胞膜必不可少的组成成分,在人体各种组织中占有重要的地位。可以补充脑力、增强记忆、提高精神集中力。同时 对婴幼儿和青少年智力发育有相当重要的作用。,眼保健食品,叶黄素 是一种类胡萝卜素 ，可预防老年性眼球视网膜黄斑退化引起的视力下降与失明。,生物学奥林匹克竞赛简介,全国生物奥林匹克竞赛是国家批准的与国际接轨的五大学科竞赛之一（数学、物理、化学、生物、计算机）。它的主要作用是普及生物科学知识，提高学生认识自然、保护自然，热爱科学、反对迷信的科学文化素质。其二是通过生物竞赛，及早发现和选拔尖子学生，及时培养使之早日成材。,生物学
4、竞赛组织结构图,生物学竞赛程序,全国联赛（各省举行）8万人,全国竞赛（集中举行）约100人,冬令营（北京学习）16人,国际比赛（每年一次）4人,每年5月份,每年8月份,次年3月,次年7月,历届国际奥赛成绩,3金1银,17,41,拉脱维亚,第13届（2002年）,第14届（2003年）,白俄罗斯,40,17,3金1银,第15届（2004年）,41,澳大利亚,42,16,2金2银,第16届（2005年）,中国,历届国际生物学奥林匹克竞赛中国获奖学生名单,第7届(1996年，乌克兰)张弩 （男） 北京清华大学附中 金牌任瑞漪 （女） 湖南长沙一中 银牌佘星宇 （男） 湖南长沙一中 银牌张翔 （男）
5、山东实验中学 银牌第8届(1997年，土库曼斯坦)杨翔宇 （男） 北京清华大学附中 金牌夏凡 （男） 湖南师范大学附中 金牌徐承远 （男） 上海华东师范大学二附中 金牌范捷 （男） 福建福州师范大学附中 银牌第9届(1998年，德国)郭婧 （女） 湖南师大附中学生 金牌 个人总分第一凌晨 （男） 华中师大一附中学生 金牌 江健森 （男） 福建永定县一中学生 金牌 魏迪明 （男） 湖南长沙市一中学生 银牌,第10届(1999年，瑞典)张焱明 （男） 黑龙江省哈尔滨第三中学学生 金牌彭晓聿 （女） 湖南省长沙市长郡中学学生 金牌刘沁颖 （女） 福建省师范大学附属中学学生 金牌颜毅 （男） 湖南省长
6、沙市第一中学学生 银牌 第11届(2000年，土耳其)王旭 （男） 山东省实验中学学生 金牌宋臻涛 （男） 湖南长沙一中学生 金牌徐良亮 （男） 湖南师范大学附属中学学生 银牌叶江滨 （男） 陕西师范大学附属中学学生 银牌,历届中国生物学奥林匹克竞赛山东获奖学生名单,首届（1992年，北京）张涛 济南一中 二等奖张翔 济南八中 三等奖 复旦李晓华 山东省实验中学 三等奖第四届（1995年，大庆）张翔 山东省实验中学 一等奖董书志 油田一中 二等奖李一诺 山东省实验中学 二等奖赵镝 淄博五中 三等奖第五届（1996年，福建师大附中）胡鹏 山东省实验中学 一等奖 厦大赵亮 淄博五中 二等奖 孙万朋
7、 淄博一中 二等奖,第六届（1997年，湖南长沙一中）李峰 山东省实验中学 一等奖 复旦杜文君 日照四中 二等奖 厦大刘静静 青岛二中 三等奖 北邮第七届(1998年,上海)张烨 山东省实验中学 一等奖 清华徐博 青岛二中 二等奖 清华孙林 山东省实验中学 三等奖 山大第八届(1999年,山东省实验中学)王旭 山东省实验中学 一等奖 复旦张超 山东省实验中学 一等奖 清华李楠 山东省实验中学 二等奖 复旦宁琳 山东师大附中 二等奖 清华何聪聪 山东省实验中学 二等奖 浙大王超 山东师大附中 三等奖 北大,第九届(2000年,湖北武汉二中)付旭光 山师大附中 一等奖 北大高婵 山东省实验中学 一
8、等奖 清华刘丽 山师大附中 二等奖 复旦第十届(2001年,山师大附中)郭琴溪 山师大附中 一等奖 北大付虎 青岛二中 一等奖 清华倪唯一 山师大附中 二等奖 复旦丁芒 山东省实验中学 一等奖 清华第十一届（2002年，成都）,第十二届(2003年,陕西西安)耿一介 山师大附中 一等奖 清华张立蕴 山东省实验中学 二等奖 北大张坤 油田一中 北大第十三届(2004年,福建厦门)于静怡 山东省实验中学 一等奖 北大李冠天 青岛二中 一等奖 北大方凯 寿光一中 二等奖 北大,2000年全国中学生生物学竞赛山东赛区一等奖名单,2002年全国中学生生物学竞赛山东赛区一等奖名单,2004年全国中学生生物
9、学竞赛山东赛区一等奖名单,竞赛奖项分配,全 国 联 赛,上限20人,上限100人,上限120人,竞赛奖项分配,全 国 竞 赛,全国中学生生物学竞赛纲要理论部分,全国竞赛理论考试应当注意那些适用于同一类群中大多数生物的生物学概念。试题一般不包括特殊事实、例外或者需要特殊或地方经验的某地特有生物的知识。大部分试题考查学生的理解力、科学过程技能以及他们生物学知识的应用。单纯考查记忆的试题比例较少，一般不超过总分的25%。理论部分应按注明的比例包括以下7个部分：,I.细胞生物学 25%- 细胞的结构和功能化学成分细胞器细胞代谢蛋白质合成通过膜的转运有丝分裂和减数分裂- 微生物学- 生物工程学.植物解剖
10、和生理（重点是种子植物） 15%- 组织和器官的结构和功能光合作用、蒸腾作用和气体交换,水分、矿物质和同化物的运输生长和发育生殖（包括蕨类和苔藓）.动物解剖和生理（重点是脊椎动物）15%- 组织和器官的结构和功能消化和营养呼吸作用血液循环排泄调节（神经的和激素的）生殖和发育免疫皮肤及其衍生物运动器官,- 组织和器官的结构和功能消化和营养呼吸作用血液循环排泄调节（神经的和激素的）生殖和发育免疫皮肤及其衍生物运动器官.动物行为学 5%行为的体系行为的原因争斗行为习得性行为,V.遗传学与进化 15%变异：突变和渐变孟德尔遗传多等位性、重组、伴性遗传哈迪-温伯格定律演化的机理VI.生态学 15%生态系
11、统食物关系能流生物-地球化学系统演替种群结构和动态生物圈和人,.生物系统学 10%- 结构和功能；主要类群中典型生物之间的演化和生态的关系在上述各主题中均应包括有科学思维的原则和生物学方法的原理的题目。,全国竞赛考试纲要细目1.细胞生物学 25%细胞的结构和功能化学成分- 单糖、双糖、多糖- 脂类- 蛋白质：氨基酸、遗传密码子、蛋白质结构蛋白质的化学分类：简单蛋白质和结合蛋白质蛋白质的功能分类：结构蛋白和酶- 酶类：化学结构、酶作用的模型、变性、命名- 核酸：DNA, RNA- 其他重要化合物ADP和ATP NAD+和NADH NADP+和NADPH,细胞器细胞核 -核膜-（核透明质）-染色体
12、 -核仁 细胞质 -细胞膜 -透明质 -线粒体-内质网-核糖体-高尔基体-溶酶体-液泡膜-前质体-质体 叶绿体有色体白色体（如造粉体）细胞代谢- 碳水化合物的异化无氧呼吸：糖酵解有氧呼吸：糖酵解 柠檬酸循环 氧化磷酸化- 脂肪和蛋白质的异化- 同化作用光合作用光反应暗反应（卡尔文循环）蛋白质合成- 转录- 转译- 遗传密码通过膜的转运- 扩散- 渗透，质壁分离- 主动转运,有丝分裂和减数分裂- 细胞周期：间期和有丝分裂- 染色单体、赤道板、单倍体和二倍体、基因组、体细胞和生殖细胞、配子、交换- 减数分裂和减数分裂微生物学原核细胞的组成形态学光养和化养生物工程学发酵生物体的遗传操纵.植物解剖和生
13、理（重点是种子植物）15%组织与器官的结构和功能光合作用、蒸腾作用和气体交换- 叶：结构；气孔功能水分、矿质和同化物的运输,- 根：结构（内皮层）与功能- 茎：结构（维管束）与功能生长和发育- 顶端分生组织的结构和功能- 植物激素及其对生长发育的调节生殖（包括蕨类和苔藓）- 无性生殖（无性繁殖系的形成）- 有性生殖花的结构传粉双受精- 种子植物、蕨类和苔藓的世代交替.动物解剖和生理（重点是脊椎动物） 15%组织与器官的结构和功能皮肤及其衍生物运动器官（脊索、脊柱、附肢）,消化和营养- 消化道（包括肝、胆囊和胰脏）- 食物的机械分解和化学分解- 吸收- 食物的成分（水、矿质、维生素、蛋白质、碳水
14、化合物和脂肪）呼吸作用- 呼吸的机制- 气体交换- 呼吸器官循环- 血液：血浆、红细胞、白细胞和血小板- 血液循环：动脉、毛细血管、静脉、心脏- 淋巴系统：组织液、淋巴排泄- 肾脏系统的结构- 尿的产生调节（神经的和激素的）,- 神经系统：外周神经系统、中枢神经系统（脊髓和脑）、自主神经系统（交感和类副交感神经系统）、反射、感觉器官（眼和耳）- 内分泌系统：脑下垂体、甲状腺、胰岛、肾上腺髓质、肾上腺皮质、卵巢和睾丸生殖和发育- 男性和女性生殖系统的结构和功能- 排卵和经期 受精- 外胚层、中胚层、内胚层的形成- 胚胎的膜免疫性- 抗原、抗体,.动物行为学 5%行为系统行为原因争斗行为习得性行为
15、.遗传学与进化 15%变异：突变和渐变孟德尔遗传- 一对基因杂交- 两对基因杂交- 多对基因杂交多等位性、重组、伴性遗传哈迪-温伯格定律进化的机制- 突变- 自然选择- 生殖分离- 适应- 适合度,.生态学 15%生态系统食物关系- 食物网- 食物链- 营养级- 生产者、消费者、分解者能流- 生物量的金字塔- 能量金字塔生物-地球化学循环- 碳循环- 氮循环演替种群的结构和动态- 人口年龄和性别结构- 出生率、死亡率- 指数增长生物圈和人- 人口增长- 污染,.生物系统学 10%下列各类群中的典型生物结构和功能、演化和生态的相互关系。植物的科以下、动物的目以下各分类单位的名称以及拉丁名的有关知
16、识在回答问题是都不要求，在生物系统学的作业中亦然。门 亚门 纲 目 科 属原 核 生 物埃希氏菌属，大肠杆菌所在的属鱼腥藻属,真 核 生 物红藻门 角叉菜属褐藻门 舟形藻属褐藻纲 马尾藻属眼虫藻门 眼虫藻属（裸藻属）绿藻门 小球藻属、衣藻属、丝藻属、 水绵属结合菌门 毛霉子囊菌门 麦角属、青霉属、酵母属担子菌门 蘑菇属（伞菌属）莱尼蕨门 莱尼蕨苔藓植物门 苔纲 地钱属 藓纲 金发藓属、泥炭藓属石松门 石松属木贼门 木贼属木龙骨门 蕨属松柏门 银杏属、松属、苏铁属,木兰门 木兰亚门 木兰科木兰属 毛茛科毛茛属 蔷薇科 蔷薇属、苹果 属、李属 蝶形花科豌豆属 木樨科丁香属 壳斗科栎属 仙人掌科仙人
17、掌属 芸苔科芸苔属 唇形科野芝麻属 茄科茄属 菊科向日葵属 百合纲 百合科百合属、葱属 兰科兰属 禾本科玉蜀黍属、小麦属 棕榈科椰子属 天南星科龟背竹属,“原生动物门”变形虫、锥虫、 钟虫 疟原虫、草履虫多孔动物门海绵腔肠动物门 水螅纲水螅 钵水母纲海月水母 珊瑚纲红珊瑚扁形动物门 涡虫纲多目涡虫 吸虫纲片形吸虫 绦虫纲绦虫线形动物门蛔虫、旋毛虫环节动物门 多毛纲沙蚕 寡毛纲带丝蚓（蚯蚓） 蛭纲 医用蛭节肢动物门 甲壳纲河螯虾属，溞属、 剑水蚤属 有螯肢亚门圆蛛属, 转轮蟹属,有气管亚门 唇足纲蜈蚣属 昆虫纲 缨尾目衣鱼属 蜻蜓目蜻属 直翅目飞蝗属 等翅目 虱目虱属 半翅目条蝽属、龟蝽 同翅目
18、蚜属 鞘翅目步甲属、马铃薯叶甲 膜翅目姬蜂、蜜蜂属、蚁属 双翅目按蚊、果蝇、家蝇属 鳞翅目菜粉蝶、家蚕软体动物门 腹足纲大蜗牛属 瓣腮纲牡蛎属 头足纲乌贼属棘皮动物门 海星纲海盘车属 海胆纲心形海胆属,脊索动物门 尾索亚门（被囊亚门）海鞘 头索亚门 文昌鱼属脊椎动物门 圆口纲海七鳃鳗属 软骨鱼纲猫鲨属 鱼纲 硬鳞总目 鲟属 真骨总目 鲱属 两栖纲 有尾目蝾螈 无尾目蛙属 爬行纲 龟鳖目陆龟属 鳄目鳄属 有鳞目蝰蛇属 鸟纲 鸵形目鸵鸟 企鹅目企鹅 鹳形目鹳 雁形目雁 隼形目隼,鸡形目鸡 鸽形目鸽 鴞形目林鴞 鴷形目黑啄木鸟 雀形目麻雀 哺乳纲 单孔目鸭嘴兽属 有袋目大袋鼠属 食虫目猬属、鼹属 翼
19、手目鼠耳蝠属 啮齿目小家鼠属 食肉目棕熊属、犬属、猫属 长鼻目象属 奇蹄目马属 偶蹄目猪属、牛属 鲸目海豚属 灵长目卷尾猴属、猕猴属、 长臂猿属、黑猩猩属、 大猩猩属、猩猩属、人属此外，还要知道以下类群：病毒细菌地衣梅衣属、石蕊属,全国竞赛实验部分的基本技能,全国竞赛的实验考试应集中考察参赛者使用以下技能解决生物学问题的能力：.科学方法技能1观察2测量3分类4找出相互关系5计算6数据的组织整理与表达：曲线图、表格、绘图、图解、照片7预期/设计8提出假设9限定实验操作：范围、条件、假设10变量的确认与控制11.实验：设计实验、进行实验、结果/数据记录、结果的解释和得出结论12.恰当准确的提出数字
20、结果（数字的正确量）.生物的基本技能1用放大镜观察生物体2使用显微镜（45）3使用实体镜4绘图（通过显微镜等）5使用以数字密码标明生物学术语的表格来确切描述一幅生物图,.生物学方法参赛者应当知道并能够使用以下方法技术，如果任何技术需要依靠特殊技术设备的程序相关的特殊的知识，试卷会提供说明。A细胞学方法1离析和压片技术2涂片方法3细胞染色和制备装片B研究植物解剖学和生理学的方法1植物花的解剖和花程式的导出2植物其它部分的解剖：根、茎、叶、果实3徒手切片：茎、叶、根4植物组织的染色（例如木质部）和备制植物的组织装片5光合作用的初步测量6蒸腾作用的测量C研究动物解剖学和生理学的方法1节肢动物和环节动
21、物的解剖2小动物整体装片的备制3呼吸的初步测量,D行为学方法1动物行为的决定和解释E生态学和环境的方法1估计种群密度2估计生物量3初步判断水质4初步判断空气质量F分类学方法1使用二歧检索表2编制简单的二歧检索表3鉴定大部分普通有花植物的科4鉴定昆虫的目5鉴定其他生物的门和纲.物理和化学方法1分离技术：色谱法、过滤、离心2测定：单糖、多糖、脂、蛋白质（费林氏溶液或费林氏反应, I溶于KI水溶液）、双缩脲,3滴定4稀释法5使用移液管.统计学方法1概率和概率分布2平均值、中值、百分数、方差、标准差、偏差、标准误、T检验、卡方检验,理论和实验考分比例,2004、2005年全国联赛理论试卷分析,2002年国际生物奥赛,-中国队成绩结果分析,中国、韩国、中国台北各队名次和总分比,四选手在理论题A、B部分的错误率,四选手在理论部分共同的错误,2003年国际生物奥赛实验内容,地点：白俄罗斯首都明斯克,THANK YOU！,
