《生命科学与生物技术(第2版)》突出介绍了生命科学与生物技术各领域的新进展和发展趋势。在内容编排上，注重生命科学及生物技术与工科及其他学科的交叉，力求通俗易懂、深入浅出，做到知识性、系统性、生动性的统一。
《生命科学与生物技术(第2版)》可作为高等院校非生命科学专业研究生、本科生的公共课教材以及生命科学及生物技术专业本科生的基础课，也可供综合性大学、农业及医学类等高等院校的教师、研究生、本科生及研究机构的科研人员参考。
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21世纪是生命科学的世纪。生命科学与生物技术领域的发展日新月异，其研究成果正在逐步运用到人类生活的各个方面，同时，随着科学技术的发展与不断进步，生命科学及生物技术正在不断与其他学科交叉，产生新的交叉学科，并同其他学科一道，共同推进科学的发展与社会进步。
在一定意义上讲，生命科学与生物技术既是古老的学科，也是新兴的学科。之所以“古老”，是因为人类关注生命现象的历史极为久远，甚至开始对生命科学进行系统观察、研究，对生物技术进行利用的历史至少也可以追溯到公元前。之所以“新兴”，是因为相对于其他学科，如数学、物理、化学等，对生命科学及生物技术的研究还有更多未知的规律等待人类探索。
伴随着其他学科技术的进步，生命科学与生物技术的发展正在步入快速成长期。克隆羊的诞生、人类基因组计划的完成、人类及动物胚胎干细胞技术、动植物转基因技术等正在对人类科学的进步与社会发展产生空前的推进作用。人类从没有像现在这样关注生命科学与生物技术的发展。21世纪，生命科学与生物技术必将对人类的发展和社会的进步带来重大变革，这也是我国赶超世界发达国家科技水平最有前途和希望的领域。
当今，人类知识呈现“爆炸式”增长。21世纪学科的发展趋势之一是多学科交叉，这就意味着生命科学与生物技术的发展将对许多过去看似不相关的学科具有积极的推进作用。仿生学、生物能源、生物传感器、人工智能控制等领域的研究成果将不断渗透到机械、制造、加工、建筑、船舶、石油等各个领域。同时，21世纪是知识型经济，对新型人才的培养目标，要求培养的人才具有广博的基础知识。在现今社会中，生命科学与生物技术知识的重要性正在不断引起重视，其全方位发展呼唤我国高等教育培养出更多高水平复合型科技人才，将其与计算机、外语一样，作为非生物类专业的共同课程已经成为一种共识。
基于上述原因，我们编写了这本适合于非生命科学专业研究生、本科生公共课，以及生命科学及生物技术专业本科生基础课的教材。本书在阐述生命科学与生物技术的基本概念、基础知识、基本原理的同时，尽可能突出涉及生命科学与生物技术领域的最新进展，注重生命科学及生物技术与工科及其他学科的交叉，力求通俗易懂、深入浅出，做到知识性、系统性、生动性的统一。
本书共分十章，第二章、第五章由天津大学季静编写，第一章、第四章由天津大学王罡编写，第三章由淮海工学院王萍编写，第六章由天津大学季静、宋英今、关春峰编写，第七章由南京工业大学姜岷编写，第八章由天津大学杨少辉编写，第九章由天津大学张秦英编写，第十章由天津大学王洁华编写。
目录
前言
第一章 绪论 1
第一节 生命与生命科学 1
一、生命的本质 2
二、生命的基本特征 3
三、特殊类型的生命——病毒 4
第二节 生命科学及生物技术的发展 4
一、生命科学的地位及生物的分界 4
二、生命科学与生物技术发展概况 5
第三节 21世纪的现代生命科学与生物技术 7
一、现代生命科学及生物技术的发展热点 7
二、生命科学及生物技术与社会发展 14
三、现代生命科学与其他学科间的相互作用 16
四、生命科学充满未解之谜 17
第二章 生命的基本单位——细胞 21
第一节 细胞的组成元素与生物分子 21
一、生物体的元素组成 21
二、生物分子特性 23
三、生物分子的种类及功能 24
第二节 细胞的形态结构 29
一、真核细胞的形态结构 29
二、细胞膜 31
三、细胞质与细胞器 33
四、细胞核 36
五、原核细胞 39
第三节 染色体 42
一、染色体与染色质 42
二、染色体的结构 42
三、A染色体和B染色体 44
四、染色体的变异 45
五、染色体的分子结构——从DNA到染色体 45
第四节 细胞分裂、分化 47
一、细胞分裂 47
二、细胞的分化 54
二、细胞分化的主要机制 56
第五节 细胞的衰老和凋亡 59
一、衰老与细胞 60
二、细胞衰老的机理 63
三、展望和未来 67
第六节 脱离正常轨道的细胞——癌细胞 67
一、癌细胞的主要特征 68
二、肿瘤形成 69
第三章 生物的遗传与变异 72
第一节 生物的遗传物质 72
一、遗传物质的发现与遗传学基本定律 72
二、基因概念的发展与基因的本质76
第二节 生物性状的遗传 78
一、生物的性别 78
二、人类的性状遗传 81
三、孟德尔遗传的延伸 83
四、多基因遗传 86
五、核外遗传 93
第三节 生物的遗传变异 96
一、染色体结构变异 97
二、染色体数目变异 99
三、基因突变 104
第四节 遗传病与优生优育 107
一、遗传病的概念与分类 107
二、遗传病的诊断 109
三、遗传病的基因治疗 111
四、优生优育 112
第四章 生物的进化 115
第一节 生命的起源 115
一、对生命起源的认识过程 116
二、生命出现的历程 117
第二节 生物进化史及生物进化图谱 121
一、单细胞生物的繁衍 122
二、多细胞生物的出现与演化 123
三、人类的起源与社会文明 126
四、生物进化图谱 127
第三节 生物进化论与生物进化的证据 128
一、生物进化论 128
二、生物进化的证据 131
第五章 生物技术原理 135
第一节 基因工程操作原理 135
一、什么是基因工程 135
二、基因工程操作技术及原理 136
第二节 细胞工程操作原理 141
一、什么是细胞工程 141
二、细胞工程技术与原理 142
第三节 酶工程 145
一、酶工程的概念和内容 145
二、酶分析技术 146
三、酶的生产 147
四、酶的提取和分离纯化 147
五、酶的同定化方法 148
六、酶的应用 148
第四节 发酵工程 150
一、发酵工程的概念和内容 150
二、发酵工程操作技术 151
三、发酵工程的应用 155
四、发酵工程产品——氨基酸 157
第五节 蛋白质工程 158
一、什么是蛋白质工程 158
二、蛋白质结构分析 159
第六节 分子杂交与遗传标记 162
一、分子杂交 162
二、遗传标记 163
三、分子标记技术的应用 166
第六章 生物技术的应用 168
第一节 人类基因组计划与生物技术 168
一、人类基因组计划的目的 168
二、人类基因组研究方案及技术169
三、确定特定基因的方法 171
四、利用染色体特征研究人类基因组 172
五、人类基因组计划的实际意义173
第二节 生物技术在医药卫生领域的应用 175
一、生物医药行业特征 175
二、基因工程药物 175
三、基因诊断 178
四、基因治疗 178
五、基因疫苗 179
六、创建遗传病的动物模型 179
七、转基因动物作为生物反应器180
第三节 生物技术在农业科学方面的应用 180
一、生物技术与粮食 180
二、生物技术与农药 182
三、花卉基因工程 182
四、基因工程动物在畜牧业方面的应用 184
第四节 生物技术在工业领域的应用 185
一、玉米变成生物降解塑料 185
二、改良纤维素酶效能以提高葡萄糖产量 185
三、生物新原料与新材料 185
四、生物催化技术 186
五、医药卫生工业 186
六、去除石油污染 186
七、在贫矿中提取金属 186
第五节 生物技术在食品业的应用 186
一、生物技术在食品领域的应用现状 186
二、生物技术在食品加工过程的应用 188
三、生物技术在农副产品深加工和综合利用方面的应用 189
四、生物技术推动食品工业的可持续发展 190
五、生物技术与食品安全性检测 190
六、生物技术在食品领域中的应用前景 192
第六节 生物技术在能源开发上的应用 193
一、我国拥有丰富的生物质资源194
二、生物能源的主要形式 194
三、微生物与生物能源 195
四、生物能源的发展趋势 197
第七节 生物技术在环境科学方面的应用 197
一、什么是环境生物技术 197
二、生物技术在环境保护中的应用 198
第七章 生物信息学 205
第一节 生物信息学概论 205
一、生物信息学卢生的背景 205
二、生物信息学研究的目标与内容 207
第二节 生物信息学常用数据库及其信息检索 209
一、生物信息学常用数据库 209
二、生物信息学常用检索工具 219
第三节 生物信息学研究前沿 226
一、生物芯片技术 226
二、计算机辅助药物设计 227
二、虚拟细胞技术 229
第八章 丰富多彩的生物世界 232
第一节 生物的分类和命名 232
一、生物的分类等级 232
二、生物的分界 233
三、生物的命名 234
第二节 郁郁葱葱的植物世界 234
一、植物在自然界的作用 234
二、植物的生活史 235
二、植物的结构与功能 237
四、植物的类群 244
五、植物的运动 247
第一节 灿烂多姿的动物世界 249
一、动物在自然界中的地位 249
二、动物的类群 249
三、动物的生长、发育 257
四、动物的行为 260
第四节 神奇的微生物世界 262
一、微生物的概念 262
二、微生物的种类 262
三、微生物的特点 269
四、微生物的应用 270
第九章 宏观层次的生命系统——坏境生态学概述 272
第一节 生态学基础知识 272
一、生态因子及其特点 272
二、种群生态学 274
三、群落生态学 279
四、生态系统 283
五、生物圈与生物多样性 293
第二节 人类活动与全球环境的变化 294
一、人为干扰 294
二、人类活动带来的污染 295
第三节 环境保护与可持续发展 301
一、生态环境保护 301
二、可持续发展 303
三、环境科学相关研究 305
第十章 生物仿生学 307
第一节 仿生学的定义 307
一、仿生学的由来及定义 307
二、仿生学的研究范围 308
第二节 仿生学的诞生与意义 309
一、仿生学的诞生及历史 309
二、仿生学的研究对象 309
第三节 仿生学的研究内容及方法 310
一、仿生学的研究内容 310
二、仿生学的研究方法 310
第四节 经典的仿生学举例 311
一、感觉仿生 311
二、结构仿生 312
三、运动仿生 314
四、化学仿生 314
第五节 生物仿生学的新进展 316
一、仿生器官组织工程蓬勃兴起 316
二、仿生机器人争相“进化” 317
三、纳米仿生学 318
四、分子仿生学 320
参考文献 322
生命科学是研究生命活动的过程、规律以及生命体与环境相互作用规律的科学；生命科学中重大现象和科学规律的揭示及进展，使人类认识自我、认识生命世界逐步深入。生命科学是生物技术发展的基础和主要知识源泉，为人们发展医药生物技术、农业生物技术等提供理论指导和技术支撑。
在世界上，就目前人类的认知水平，可以总结出5种基本运动形式，即机械运动（如杠杆原理等）、物理运动（光、电、磁等）、化学运动（氧化还原反应等）、生命运动（生物体的新陈代谢等）和社会运动（人类各种活动规律等），前4种运动形式属于自然科学领域，后者则是属于社会科学，这5种基本运动形式呈现出由简单到复杂的趋势。随着科学技术的不断发展，人类认知世界的能力在不断增强，人类也必将越来越有能力在复杂的运动形式领域取得突破性的发现。
回顾科学发展史，20世纪50年代以前，人类取得的最重要的发现无疑主要集中在物理学及化学研究领域，这一观点可以从历史上我们熟悉的牛顿、居里夫人、门捷列·夫，直到爱因斯坦这些举世闻名的科学巨匠们的工作中得到印证。进入到20世纪的后50年中，生命科学得到前所未有的发展，生命科学世纪的到来已日见成熟，而1997年体细胞克隆羊“多莉”的降生则标志着21世纪这一生命科学世纪的提前到来。
（二）生物的分界
生物的分界是随着科学的发展而不断变化并完善的。最早将生物仅划分为植物和动物两界，随后，出现了三界及四界分类系统。随着电子显微镜的发展，人们进一步观察到原核细胞与真核细胞在结构上的差异，基于前人的工作基础，1969年魏泰克（Whit-taker）提出了生物的五界分类系统：将原核生物（prokaryote）划分为原核生物界（Monera），真核生物（eukaryote）中的单细胞及群体单细胞生物划分为原生生物界（Protista），进一步依据营养方式的不同，将多细胞生物划分为真菌界（Fungi）、植物界（Plantae）和动物界（Animalia）。虽然有关生物的分界尚存在不同观点，但由于该五界分界系统较好地反映出自然界生物的进化历程，因而成为目前学术界应用较为广泛的分类系统。在各种有关生物分界的观点中，应该提到的是我国学者陈世骧提出的在上述五界生物分界系统的基础上，将病毒独立为病毒界的观点，由于我们提到过病毒作为生命形态的特殊性，该观点在分类上具有较为充分的依据。
二、生命科学与生物技术发展概况
人类对生命较为系统的认识可以追溯到公元前6世纪，主要集中在古希腊。尽管由于历史发展水平的限制，有些观点是片面的，但其在生命科学领域中的地位和产生的影响是不容忽视的，如同哥白尼的“日心说”一样。
早在这一时期，阿那克西曼德（Anaximander，公元前610～公元前546）就提出，最早产生的是水生生物，之后一部分水生生物逐渐适应了陆地上的环境，形成陆生生物，甚至人类也是起源于某种类似于鱼的动物，其根据是婴儿在母体内的环境是水。这在某种意义上讲，距提出“个体发育重演系统发育”理论仅一步之遥。
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