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,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
2、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) 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
3、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
4、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） 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）
5、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
6、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 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
7、 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
8、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
9、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 .植物解剖和生理（重点是种子植物） 15% - 组织和器
10、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
11、态学 15% 生态系统 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+
12、和NADPH,细胞器 细胞核 -核膜-（核透明质）-染色体 -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
13、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
14、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
15、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.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
16、- 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（
17、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
18、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 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
19、 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
20、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
21、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
22、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！,
