当代自然科学的重大基本问题ppt课件.ppt

当代自然科学的艰苦根本问题当代自然科学的艰苦根本问题l当代科学技术已开展为一个非常庞大的体系，整个科技大厦是构筑在自然科学的根底上的l自然科学的义务是研讨自然界各种物质的形状、构造、性质和运动规律，不断探求新景象，提示新规律，提出新实际，建立新实际l不同层次的物质都有其特有的属性和运动规律因此，自然科学在探求自然奥妙时，根据研讨对象不同，诞生出不同的根底学科l如物理学、化学、生物学、天文学、地学等l所谓科学的根本问题，是那些从亘古开场，人类的圣哲先知就开场探求，而至今人们仍在不停地追索的自然奥妙；是那些与人类认识论、自然观等哲学命题亲密关联、相互促进、有艰苦哲学意义的课题 提示物质构造之谜提示物质构造之谜l物质构成之谜——一个古老而年轻的哲学命题 物质构造研讨的当代进展物质构造研讨的当代进展l粒子物理学的目的是探求物质的根本组元和它们粒子物理学的目的是探求物质的根本组元和它们之间相互作用的规律近之间相互作用的规律近40多年来，它在对相继多年来，它在对相继发现的数百种粒子性质的研讨中，总结出如下规发现的数百种粒子性质的研讨中，总结出如下规律：律： l一切粒子的运动遵照四种根本力的相互作用规律；一切粒子的运动遵照四种根本力的相互作用规律；l夸克、轻子和传播子〔即传送力的粒子〕是更为夸克、轻子和传播子〔即传送力的粒子〕是更为根本的粒子。

根本的粒子l科学家们对四种根本力、粒子性质进展实际和实科学家们对四种根本力、粒子性质进展实际和实验研讨，总结其规律性和提出实际模型验研讨，总结其规律性和提出实际模型 宇宙的来源和演化l宇宙概观 l在自然科学中，研讨地球以外宇宙环境中各种天体的运动、构造、来源和演化的根底科学叫做天文学l太阳系l银河系l现代宇宙学的诞生——1916年，爱因斯坦提出广义相对论l宇宙膨胀的发现——1924年，弗里曼在广义相对论框架下，从实际上论证了宇宙要么膨胀，要么收缩，决不会坚持静止形状l哈勃定律l宇宙的年龄：100——200亿年l宇宙的物理演化史——大爆炸膨胀的宇宙膨胀的宇宙 生命与智力来源生命与智力来源l生命的本质l生命的本质是什么？这是自然科学长期探求的问题，也是哲学上的一个大问题l20世纪50年代，沃森和克里克提出了DNA〔脱氧核糖核酸〕的双螺旋模型，宣告了一个富有生命力的新学科——分子生物学的诞生l分子生物学的研讨成果，使我们加深了对生命本质的认识生物大分子的自复制lDNA的双螺旋构造 DNA是一种高分子化合物，组成它的根本单位是脱氧核苷酸。

每个脱氧核苷酸由一分子磷酸、一分子脱氧核糖和一分子含氮碱基组成l组成脱氧核苷酸的含氮碱基有4种，它们是腺嘌呤〔A〕、鸟嘌呤〔G〕、胞嘧啶〔C〕和胸腺嘧啶〔T〕l多个脱氧核苷酸一个连一个，就成为脱氧核苷酸链DNA不仅具有一定的化学组成，还具有特殊的双螺旋构造不仅具有一定的化学组成，还具有特殊的双螺旋构造lDNA的复制的复制 生物大分子生物大分子DNA的自我复制机的自我复制机制是制是20世世纪最令人振最令人振奋的科学的科学发现之一lDNA分子的复制是指以分子的复制是指以亲代代DNA分子分子为样板板〔生物学上称〔生物学上称“模板〞〕来合成子代模板〞〕来合成子代DNA的的过程DNA分子是分子是边解旋解旋边复制的l首先，首先，DNA分子利用分子利用细胞提供的能量，在解胞提供的能量，在解旋旋酶的作用下，按照碱基互的作用下，按照碱基互补配配对原那么，原那么，合成出与母合成出与母链互互补的子的子链l新合成的子新合成的子链不断地延伸，同不断地延伸，同时每条子每条子链与与对应的母的母链相互相互环绕成螺旋构造，构成一个成螺旋构造，构成一个新的新的DNA分子这样，一个，一个DNA分子就分子就变成成两个完全一两个完全一样的的DNA分子分子 基因与人类基因组 现代遗传学以为，基因是控制生物性状的遗传物质的功能单位和构造单位，是有遗传效应的DNA片段，每个基因中可以含有成百上千个脱氧核苷酸 人基因组DNA大约由30亿个核苷酸组成，其息量约为120亿比特，可以编码20万种蛋白质。

不同的基因，碱基陈列顺序不同人类大约有5万至10万个基因l一旦破译任务全部完成，就能掌握人类遗传信一旦破译任务全部完成，就能掌握人类遗传信息，建立起完好的遗传信息库危害人类安康息，建立起完好的遗传信息库危害人类安康的的5000多种遗传病以及与遗传亲密相关的癌症、多种遗传病以及与遗传亲密相关的癌症、心血管疾病和精神疾患等，可以因此得到预测、心血管疾病和精神疾患等，可以因此得到预测、预防、早期诊断与治疗预防、早期诊断与治疗lRNA：：lDNA是遗传物质，它的根本功能包括两个方面：是遗传物质，它的根本功能包括两个方面：一方面经过复制，在生物传宗接代的过程中传一方面经过复制，在生物传宗接代的过程中传送遗传信息送遗传信息l另一方面，在后代的个体发育中，能使遗传信另一方面，在后代的个体发育中，能使遗传信息得以表达，从而使后代表现出与亲代类似的息得以表达，从而使后代表现出与亲代类似的性状性状l蛋白蛋白质是是组成生物体的重要成分，生物体的性状主成生物体的重要成分，生物体的性状主要是要是经过蛋白蛋白质来表达的，生物体内大部分化学反来表达的，生物体内大部分化学反响也离不开叫做响也离不开叫做“酶〞的蛋白〞的蛋白质进展催化。

展催化l因此，基因因此，基因对性状的决性状的决议性作用是性作用是经过DNA控制蛋控制蛋白白质的合成来的合成来实现的l遗传信息并不能直接由信息并不能直接由DNA传送送给蛋白蛋白质这是由是由于于DNA主要存在于主要存在于细胞核中，而蛋白胞核中，而蛋白质的合成是在的合成是在细胞胞质中中进展的lDNA所携所携带的的遗传信息，就需求另一种核酸信息，就需求另一种核酸——核核糖核酸〔糖核酸〔RNA〕lRNA分子由分子由许多分子的磷酸、核糖和含氮碱基多分子的磷酸、核糖和含氮碱基组成l与与DNA相比，相比，RNA的成分中含有核糖，而不含有脱的成分中含有核糖，而不含有脱氧核糖氧核糖生命言生命言语的的“转录〞和〞和“翻翻译〞〞l基因控制蛋白基因控制蛋白质合成的合成的过程，包括程，包括“转录〞和〞和“翻翻译〞两个重要步〞两个重要步骤：：l转录是在是在细胞核内胞核内进展的，它是指以展的，它是指以DNA的的一条一条链为模板，按照碱基互模板，按照碱基互补配配对原那么，原那么，合成合成RNA的的过程程l翻翻译是在是在细胞胞质中中进展的，它是指以信使展的，它是指以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋序的蛋白白质的的过程程遗传密码是大自然最伟大的发明之一遗传密码是大自然最伟大的发明之一l在密在密码中中蕴藏着藏着“生命机器〞任生命机器〞任务的重要原理，的重要原理，包含了生命构成和包含了生命构成和进化的丰富信息。

在中心化的丰富信息在中心法那么里，法那么里，DNA决决议RNA的性的性质是遵照着碱是遵照着碱基互基互补配配对原那么的原那么的人类对大脑和智力的探求人类对大脑和智力的探求智力基石：大脑白质智力基石：大脑白质大脑白质大脑白质l科学家曾以为，白质只是一种被动传输神经信号的大科学家曾以为，白质只是一种被动传输神经信号的大脑组织，但最新研讨发现，它也可以自动影响学习过脑组织，但最新研讨发现，它也可以自动影响学习过程，并与大脑功能失常相关程，并与大脑功能失常相关l大脑灰质〔由神经元组成〕担任思想与计算功能，而大脑灰质〔由神经元组成〕担任思想与计算功能，而白质〔由包裹了髓鞘的轴突组咸〕担任调控神经信号白质〔由包裹了髓鞘的轴突组咸〕担任调控神经信号的传送，协调各脑区间的协作的传送，协调各脑区间的协作l婴儿出生时，大脑内的髓鞘并没有完全构成，这个髓婴儿出生时，大脑内的髓鞘并没有完全构成，这个髓鞘化过程会不断继续到鞘化过程会不断继续到25岁左右髓鞘化的开场时间岁左右髓鞘化的开场时间和完成程度会影响学习、自控才干〔通常以为年轻人和完成程度会影响学习、自控才干〔通常以为年轻人自控才干较差〕，还与精神分裂症、自闭症、病态说自控才干较差〕，还与精神分裂症、自闭症、病态说谎症等精神疾病有关谎症等精神疾病有关大脑成熟过程大脑成熟过程。