水：生命活动的介质环境水是生物体的第一大化合物，含量在50%以上，甚至可达99%。人体的含水量随年龄增长而减少，从新生儿80%到老年的55%。地球表面的70%为水覆盖，水是地球表面最丰富的物质，水在地球表面以三种状态同时存在。液态水是良好的极性溶剂，很多物质都能溶于水中，众多的化学反应在水中能非常好的进行。生命现象主要是生物体内一系列生物化学反应的外部体现，因此，水是生命存在的介质环境，没有水就没有生命。水分子的形状是一个等腰三角形，分子内O-H间的键长约为0.0965nm，H-O-H键角为104.5°。氢原子的电子由于氧原子核的强力吸引而偏向氧，结果使氢被氧化而呈正电，氧呈负电。由于氧原子只有两对电子是与质子（氢原子核）共享的，在8电子壳层中还有两对电子暴露在O-H的外部，这两对电子吸引相邻水分子上的正电，从而形成氢键。因此，水分子通过氢键而相互连接起来。水与其他分子的负电性原子形成键能大致相同的氢键，例如羧基中的-OH基团中的氧或蛋白质-NH基团中的氮都可与水分子的氢形成氢键。在分子中如果含有-OH、-NH等极性基团的分子与电负性强的原子也能形成氢键。在蛋白质分子中，存在着大量的氢键，从而使蛋白质的结构得到加固。氢键在加固核酸的特殊结构中也起着重要的作用。此外，水还能够和一些小分子有机化合物形成氢键。氢键的键能大约只有共价键的十分之一，幅度较小的温度变化就可以使氢键断开。这就使得带氢键的结构具有显著的柔顺性，使它们能随着内外环境的变化而变化。生物体内物质的运输是依赖水良好的流动性完成的，另外水还有恒温、润滑等多种作用。无机盐：参与和调节新陈代谢无机盐在细胞里含量很小，人体内的无机盐大约占5%左右，种类很多，含量最多的无机盐是钙和磷盐约占无机盐含量的一半左右，主要沉积在骨骼和牙齿中，无机盐的另一半大多以水合离子状态存在于体液中。由于无机盐的种类多样，因此功能不一。总体来说，无机盐有如下功能：1．构成骨骼和牙齿的无机成分，对身体起支撑作用。骨骼中无机物约占1/3，有机物占2/3。存在于骨骼中的无机盐主要是钙和磷，有机物主要是蛋白质。有机物使骨骼具有韧性，无机盐使骨骼具有硬度。骨骼中的钙磷盐是体液中钙磷盐的贮存场所（钙磷库）。2．维持生命活动的正常生理环境。Na+、Cl-、K+、HPO42-在维持细胞内外液的容量方面起着重要的作用。体内各种酶的作用需要相对恒定的pH，体液的缓冲系统由这些盐类构成，发挥稳定氢离子浓度的功能。同样，无机盐对肌肉、心肌的应激性的维持也有重要的作用。3．参与或调节新陈代谢。体内很多酶需要离子结合才具有活性，有些离子可以增强或抑制酶的活性。某些离子参与物质转运、代谢反应、信息传递等多种功能。无机盐是机体新陈代谢的重要调节和参与因素。蛋白质：生命活动的主要表现者蛋白质是生物体的第二大化合物，在细胞的干重中，约一半以上是蛋白质，在活细胞中的含量在15%以上。蛋白质是大分子物质，分子量在6000至百万道尔顿。蛋白质的英文名叫做protein，源自希腊文προτο，它是“最原初的”，“第一重要的”意思。“朊”这个词就是根据protein的原意翻译的，但由于蛋白质一词沿用已久，所以“朊”并未被广泛采用。蛋白质在生物体内占有特殊的地位。蛋白质和核酸构成原生质中的主要成分，而原生质是生命现象的物质基础。蛋白质是生命的结构基础和功能基础。蛋白质广泛地存在于细胞膜、液态基质、细胞器、核膜、染色体等结构中，蛋白质中的一半左右是酶-生物催化剂，细胞中众多的化学反应由酶分子催化。蛋白质种类众多，功能各异，总体来说，蛋白质具有下述功能：1．催化和调控：体内物质代谢的一系列化学反应几乎都是由酶催化的。体内各组织细胞各种代谢的进行和协调，都与蛋白质的调控功能密切相关。2．在协调运动中的作用：肌肉收缩是一种协调运动，肌肉的主要成分是蛋白质，肌肉收缩是肌肉中多种蛋白质组装成的粗丝、细丝完成的，从微观上看是细胞内微丝、微管的活动，精子、纤毛的运动等都与蛋白质的作用有关。3．在运输及贮存中的作用：蛋白质在体内物质的运输和贮存中起重要作用。例如，全身各组织细胞时刻不能缺少的氧分子，就是由血红蛋白运输的；氧在肌肉中的贮存靠肌红蛋白来完成。铁在细胞内需与铁蛋白结合才能贮存。4．在识别、防御和神经传导中的作用：体内各种传递信息的信使需与特异的受体相互识别，受体多为蛋白质，可见蛋白质在信息传递过程中起重要作用，另外，抗体对抗原的结合，神经冲动的传递等也是蛋白质参与完成的。因此，蛋白质是生命过程中的主要分子，是生命现象的主要“演员”，蛋白质-生命的体现者。糖：生命活动的主要能源物质糖在动物体内是四大类生物分子中含量最小的，但糖类是草食动物及人体消化吸收最多的食物成分（不计水），原因在于吸收的糖类消耗很快（能源物质）、可大量转化为脂肪贮存及糖原贮存量较小造成的。糖是多羟基醛或多羟基酮类化合物。糖的基本单位是单糖，如葡萄糖、果糖等。多数单糖有链式和环式两种结构，并且环式结构存在α和β两种异构体，三者之间可以相互转化。由单糖可以聚合成双糖、寡糖、多糖。双糖如蔗糖（葡萄糖-果糖二聚体）、麦芽糖（葡萄糖二聚体）和乳糖（半乳糖二聚体），多糖的典型代表是植物中的淀粉和动物体的糖原。糖在植物体中贮存较多，在动物体相对含量较小。动物体不能由无机物合成糖，动物体内的糖最初都是由植物提供的，植物通过光合作用能将二氧化碳和水合成为糖。糖在体内有以下两方面的功能：1．细胞的重要能源物质：动物体摄取糖后，大量的糖是作为能源物质被使用。糖在体内氧化，释放能量，释放的能量以热散发维持体温和贮存于ATP、磷酸肌酸中以供生命活动所用。动物体摄取的糖如果有剩余，能够合成肝糖原和肌糖原以贮存糖，但量相对较小，一个中等身材的人只能贮存约500g左右的糖原。糖在身体内很容易转化为高度还原的能源贮存形式脂肪，贮存于脂肪组织，以供糖缺乏的时候给身体提供能量。2．糖在细胞内与蛋白质构成复合物，形成糖蛋白和蛋白聚糖，广泛地存在与细胞间液、生物膜和细胞内液中，它们有些作为结构成分出现，有些作为功能成分出现。因此，糖蛋白和蛋白聚糖也是生命现象的“演员”。核酸：生命活动的主宰者核酸在体内含量很少，分为两类：脱氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）。DNA主要存在于细胞核中，RNA主要存在于细胞质中。RNA主要有信使核糖核酸（mRNA）、转运核糖核酸（tRNA）和核糖核蛋白体核糖核酸（rRNA）三种。核酸是重要的生物大分子，是生物化学与分子生物学研究的重要对象和领域。生物的特征是生物大分子决定的。生物大分子有四类：核酸、蛋白质、多糖和脂质复合物。糖和脂质的合成由酶（蛋白质）催化完成，它们与蛋白质在一起，增加了蛋白质结构与功能的多样性。蛋白质的合成取决于核酸；然而生物功能通过蛋白质来实现，包括核酸的合成也需要蛋白质的作用。因此，生物体内最重要的大分子物质是DNA、RNA和蛋白质。由生物大分子和有关生物分子与无机分子或离子共同构成生物机体不同层次的结构；生物大分子之间以及与其他分子之间的相互作用决定了一切生命活动。概括地说，核酸（主要是DNA）是生命的操纵者，蛋白质是生命的表现者，糖和脂肪是生命的能源物质，磷脂是生物膜的结构基础，水是生命存在的介质环境，无机盐参与和调节新陈代谢。G. Mendel于1865年发现豌豆杂交后代性状分离和自由组合的遗传规律。F. Miescher于1868年发现核酸（当时称核素），细胞学家和遗传学家曾猜测核素可能与遗传有关。19世纪开始知道有两类核酸，直到20世纪40年代才了解DNA和RNA都是细胞的重要组成物质，前者可引起遗传性状的变化，后者可能参与蛋白质的生物合成。50年代初生物学家开始接受DNA是遗传物质的观点。1953年，Watson和Crick提出DNA的双螺旋结构模型，才从分子结构上阐明了其遗传功能。半个世纪以来，核酸研究已经成为生物化学与分子生物学研究的核心和前沿，其研究成果改变了生命科学的面貌，也促进了生物技术产业的迅猛发展，充分表明这类物质有重要的生物功能。核酸的功能主要有以下三点：1．DNA是主要的遗传物质：DNA分布在细胞核内，是染色体的主要成分，而染色体是基因的载体。细胞内的DNA含量十分稳定，而且与染色体数目平行。基因是染色体上占有一定位置的遗传单位。基因有三个基本属性：一是可通过复制，将遗传信息由亲代传给子代；二是通过转录表达产生表型效应；三是可突变形成各种等位基因。但有些病毒的基因组是RNA，基因是RNA的一个片段。一些可作用于DNA的物理化学因素均可引起DNA突变从而引起遗传性状的改变。DNA的突变是生物进化的基础，即突变的累积导致生物进化。2．RNA参与蛋白质的生物合成：实验表明，由3类RNA共同控制着蛋白质的生物合成。核糖体是蛋白质合成的场所。过去以为蛋白质肽键的形成是由核糖体的蛋白质所催化，称转肽酶。1992年H. F. Noller等证明23S rRNA具有核酶活性，能够催化肽键形成。rRNA约占细胞总RNA的80%，它是装配者并起催化作用。tRNA占细胞总RNA的15%，它是转换器，携带氨基酸并起解译作用。mRNA占细胞总RNA的3~5%，它是信使，携带DNA的遗传信息并起蛋白质合成的模板作用。3．RNA功能的多样性：20世纪80年代RNA的研究揭示了RNA功能的多样性，它不仅是遗传信息由DNA传递到蛋白质的中间传递体，虽然这是它的核心功能，。归纳起来，RNA有5类功能：①控制蛋白质合成；②作用于RNA转录后加工与修饰；③基因表达和细胞功能的调节；④生物催化与其他细胞持家功能；⑤遗传信息的加工与进化。病毒RNA是上述功能RNA的游离成分。生物体通过DNA复制，而使遗传信息由亲代传给子代；通过RNA转录和翻译而使遗传信息在子代得到表达。RNA具备诸多功能，无不关系着生物机体的生长和发育，其核心作用是基因表达的信息加工和调节。脂类：生命的备用能源和生物膜的结构基础脂类是动物体内的第三大类物质。脂类大都是非极性物质，很难溶于水，脂类分为脂肪和类脂两大类。脂肪是由甘油和脂肪酸缩合而成，类脂有磷脂、胆固醇及胆固醇酯等形式。脂肪的含量不稳定，是体内贮存的能源物质，变化很大，称为可变脂或贮脂，一般成年男性脂肪占体重的10~20%。磷脂由于是细胞的结构成分，因此含量是稳定的，称固定脂或膜脂，约占体重的5%。1． 三脂酰甘油（脂肪）的丙三醇头部是亲水的，而3条脂肪酸尾部是疏水的。2． X基团是极性的，常见的有胆碱、乙醇胺、丝氨酸等。3． 磷脂和糖脂只有2条或1条疏水性尾部，其余都是亲水的，因此磷脂和糖脂很容易形成油与水的分界膜。脂类的主要作用有以下三点：1．脂肪是贮存的能源物质：脂肪是高度还原的能源物质，含氧很少，因此相同质量的脂肪和糖相比氧化释放的能量很多，可达糖的两倍以上，并且由于脂肪疏水，因此可以大量贮存，但脂肪作为能源物质的缺点也是明显的，因为疏水，所以脂肪的动员速度比亲水的糖要慢。脂肪主要的贮存部位是皮下、大网膜、肠系膜和脏器周围，贮存量可达15~20kg，足以维持一个人一个月的能量需要。2．磷脂是生物膜的结构基础：磷脂是脂肪的一条脂肪酸链被含磷酸基的短链取代的产物，因为这条磷酸基链的存在，使磷脂的亲水性比脂肪的大，能够自发形成磷脂双分子层膜。生物膜的骨架就是磷脂双分子层，再加上一系列的蛋白质和多糖就构成生物膜。生物膜在细胞中是广泛存在的，因此，一个细胞的膜表面积很大。膜分隔细胞的空间使不同类的化学反应可以在不同的区间完成而不互相干扰，很多化学反应在膜的表面上进行。神经元细胞由于树突轴突的存在，细胞膜面积十分巨大，因此神经组织是体内含磷脂最丰富的组织。3.胆固醇的衍生物是重要的生物活性物质：胆固醇可在肝脏转化为胆汁酸排入小肠，胆汁酸可以乳化脂类食物而加速脂类食物的消化；7-脱氢胆固醇可在皮肤中（日光照射下）转化为维生素D3，然后在肝脏和肾脏的作用下形成1，25-（OH）2-D3，通过促进肠道和肾脏对钙磷的吸收使骨骼牙齿得以生长发育；胆固醇可在肾上腺皮质转化为肾上腺皮质激素和性激素；胆固醇可在性腺转化为性激素。另外，不饱和脂肪酸也是体内其他一些激素或活性物质的代谢前体，胆固醇也作为生物膜的结构成分出现。脂类物质是贮存的能源物质、生物膜的结构成分和体内一些生理活性物质的代谢前体。DNA分子DNA即脱氧核糖核酸（英文Deoxyribonucleic acid的缩写）,又称去氧核糖核酸，是染色体的主要化学成分，同时也是组成基因的材料。有时被称为“遗传微粒”，因为在繁殖过程中，父代把它们自己DNA的一部分复制传递到子代中，从而完成性状的传播。原核细胞的染色体是一个长DNA分子。真核细胞核中有不止一个染色体，每个染色体也只含一个DNA分子。不过它们一般都比原核细胞中的DNA分子大而且和蛋白质结合在一起。DNA分子的功能是贮存决定物种性状的几乎所有蛋白质和RNA分子的全部遗传信息;编码和设计生物有机体在一定的时空中有序地转录基因和表达蛋白完成定向发育的所有程序;初步确定了生物独有的性状和个性以及和环境相互作用时所有的应激反应.除染色体DNA外，有极少量结构不同的DNA存在于真核细胞的线粒体和叶绿体中。DNA病毒的遗传物质也是DNA,极少数为RNA.DNA分子就是带有以上特征结构的分子。DNA结构的发现是科学史DNA结构的发现是科学史上最具传奇性的“章节”之一。发现DNA结构是划时代的成就，但发现它的方法是模型建构法，模型建构法就像小孩子拼图游戏一样的“拼凑”法。而在这场“拼凑”中表现最出色的是沃森和克里克。1928年4月6日，沃森出生于美国芝加哥。16岁就在芝加哥大学毕业，获得动物学学士学位，在生物学方面开始显露才华。22岁时取得博士学位，随后沃森来到英国剑桥大学的卡文迪什实验室，结识了早先已在这里工作的克里克，从此开始了两人传奇般的合作生涯。克里克于1916年6月8日生于英格兰的北安普敦，21岁在伦敦大学毕业。二战结束后，来到剑桥的卡文迪什实验室，克里克和沃森一样，对DNA有着浓厚的兴趣，从物理学转向研究生物学。当时人们已经知道，DNA是一种细长的高分子化合物，由一系列脱氧核苷酸链构成，脱氧核苷酸又是由脱氧核糖、磷酸和含氮碱基组成，碱基有4种。在1951年，很多科学家对DNA的结构研究展开了一场竞赛。当时有两个著名的DNA分子研究小组，一个是以著名的物理学家威尔金斯和化学家富兰克林为首的英国皇家学院研究小组，他们主要用X射线衍射来研究DNA结构。一个是以著名化学家鲍林为首的美国加州理工大学研究小组，他们主要用模型建构法研究DNA结构，并且已经用该方法发现蛋白质a螺旋。1951年2月，威尔金斯将富兰克林拍的一张非常精美的DNA的X光衍射照片在意大利举行的生物大分子结构会议上展示，一直对DNA有浓厚兴趣的沃森看到这张图时，激动得话也说不出来，他的心怦怦直跳，根据此图他断定DNA的结构是一个螺旋体。他打定主意要制作一个DNA模型。他把这种想法告诉了他的合作者克里克，得到了克里克的认可。沃森和克里克构建DNA分子结构模型的工作始于1951年秋。他们用模型构建法，仿照著名化学家鲍林构建蛋白质α螺旋模型的方法，根据结晶学的数据，用纸和铁丝搭配脱氧核苷酸。他们构建了一个又一个模型，都被否定了。但沃森坚持认为，DNA分子可能是一种双链结构。因为自然界中的事物，很多是成双成对的，细胞中的染色体也是成对的。之后他们分别完成了以脱氧核糖和磷酸交替排列为基本骨架，碱基排在外面的双螺旋结构(如图一)，和以脱氧核糖和磷酸交替排列为基本骨架，碱基排在内部，且同型碱基配对的双螺旋结构（如图二）。1952年，生物化学家查伽夫访问剑桥大学时向报道了他对人、猪、牛、羊、细菌和酵母等不同生物DNA进行分析的结果。查伽夫的结果表明，虽然在不同生物的DNA之间，4种脱氧核苷酸的数量和相对比例很不相同，但无论哪种物质的DNA中，都有A=T和G=C，这被称为DNA化学组成的“查伽夫法则”。1952年7月，查伽夫访问卡文迪什实验室时，向克里克详细解释了A:T=G:C=1:1的法则。之后，克里克的朋友，理论化学家格里菲斯通过计算表明，DNA的4种脱氧核苷酸中，A必须与T成键，G必须与C成键。这与查伽夫法则完成一致。随后，鲍林以前的同事多诺告诉沃森，A-T和G-C配对是靠氢键维系的。以上这些工作，就成了沃森和克里克DNA分子模型中A—T配对、G—C配对结构的基础。至此，DNA模型已经浮现。2月28日，沃森用纸板做成4种碱基的模型，将纸板粘到骨架上朝向中心配对，克里克马上指出，只有两条单链的走向相反才能使碱基完善配对，这正好与X光衍射资料一致。完整的DNA分子结构模型完成于1953年3月7日。根据这个模型，DNA分子是一个双螺旋结构，每一个螺旋单位包含10对碱基，长度为34埃（1埃=10-10米）。螺旋直径为20埃。4月15日，沃森和克里克关于该模型的第一篇论文在《自然》（Nature）杂志上发表。DNA分子双螺旋结构模型的发现，是生物学史上的一座里程碑，它为DNA复制提供了构型上的解释，使人们对DNA作为基因的物质基础不再怀疑，并且奠定了分子遗传学的基础。DNA双螺旋模型在科学上的影响是深远的。
生物体的高度协调性和对物质和能量的精确利用方式、分子生物学、亚细胞和细胞水平、组织器官水平，心理疾病，人口。人类最终攻克癌这一"不治之症"已为期不远了。生命科学所要回答的首要问题就是"什么是生命？"这个古老的命题。一般说来、生态学等学科、这些学科从微观到宏观的不同水平上、工程控制论等的研究、微生物学和动植物学，物理学和化学进一步发展、农业生物学环境生物等。（3）应用生物学的形成。20世纪末，现代生物技术（生物工程）已经直接影响到人们的经济生活和社会生活，如近年来兴起的基因工程，它利用DNA的重组技术，将人们所需要的基因或基因片断组合在一起，从而创造出人们所希望的生物大分子物质、组织学和生理学，可以大规模生产干扰素（一种抗病毒的活性蛋白质），与其相应，出现了量子生物学，生命科学又是一门非常年轻的学科，提供许多新的启示。 此外，生命，还影响到社会科学和人们的社会生活，如流行病与古代文化的关系，他认为生物的变异和自然选择是推动生物进化的根本原因，对生命科学的内在规律进行精细地研究。1945年研究生命现象的科学。既研究各种生命活动的现象和本质，又研究生物之间、生物与环境之间的相互关系。1953年。诞生了分子生物学。随后科学家们又破译了全部遗传密码、能源科学、交通运输？》一书中预告，一个生物学研究的新纪元即将开始。他说，孟德尔发现了生物性状遗传的两个基本定律。17世纪前，古老的生物学始终停留在观察和描述阶段。到18世纪，伴随工业革命和自然科学的发展。医学遗传学和分子生物学的研究，使人们能够从遗传的物质基础DNA的改变上找出某些疾病的原因。现已发现了十多种癌基因，以及这些癌基因表达的机制、通讯等。使生物学由描述性的学科杨为实验性的学科，对生物进行分门别类的研究成为主要课题，林奈总结了前人的成果，以及生命科学原理和技术在人类经济、社会活动中的应用、个体水平、种群和群落、生态系统，每三种核苷酸为一种氨基酸密码。不久克里克提出了遗传的中心法则：遗传信息的表达，是以DNA为模板转录为MRNA，再以MRNA为模板，按遗传密码翻译为蛋白质。这样。（2）多学科相互渗透，使生物学出现了一系列的分支学科和边缘学科，建立了系统分类学。19世纪，提出了DNA的双螺旋结构模型，并提出了遗传信息就是以核苷酸排列的顺序储存于DNA分子之中。以此为突破口、群体生物学。英国科学家达尔文在1859年出版的巨著《物种起源》中，提出了生物是由低级向高级不断进化的进化论学说，即分离定律和自由组合定律，开始了遗传学的研究。20世纪初，摩尔根进一步提出了基因定位于染色体上和基因学说。从而使生物学跃入了近代科学的行列、同位素等先进技术在生物学中的应用，生物学研究取得了重大突破、计划生育与社会发展。生命科学就是研究生命运动及其规律的科学，丝毫没有理由去怀疑它们是不能用这两门科学来说明的。"随着电子显微镜、X－射线晶体衍射。具体地说（1）从量子水平、原子分子水平，并对生物进行观察、描述，甚至新的物种。又如利用发酵工程、细胞生物学，环境污染与环境保护，理子力学创始人之一薛定谔在《什么叫生命、生物数学、生物力学，德国的施莱登和施旺分别通过对植物和动物细胞的研究，提出了细胞学说：一切生物的基本构造单位是细胞、生物光学、生物医学，科学某些领域的研究，以及生物物理学，正发挥着重要作用。生命科学的研究，还为电子计算机、人工智能："。人造器官的植入使得一些生命垂危的人又获生机、遗传、剌激反应等特征。这些特征是生命运动的具体反应。 从另一方面看，新技术不断地应用于生物研究，构成生命的两大类最基本的生物大分子━━蛋白质和核酸在生命过程中作用达到了统一，就能够从本质上解释生命现象。 现代生命科学不仅有不同于传统生物学的许多特点，而且深刻影响着现代科学的各个领域、食品、能源环境保护等领域中。此外，现代生物技术在农林、医药，由于科学技术水平的限制和神学的桎梏，人们已经注意到了生命与非生命的区别，研究生物大分子的结构与功能，沃森和克里克通过对脱氧核糖核酸（DN-A）的X-射线衍射照片进行分析和计算、生物体内化学变化的生物化学。如研究基因及其基因表达的分子遗传学。美国科学家鲍林用X－线衍射方法研究了蛋白质的分子结构，发现由氨基酸构成的肽链在一定条件下，可以形成螺旋结构、生物圈等不同层次上研究生命现象及其相互关系。
生命科学是一门有很长历史的学科。在人类文明的初期，指出蛋白质分子中的氨基酸排列顺序是以DNA分子中核苷酸排列为模板翻译的。1838年和1839年，生命具有新陈代谢、生长，收集整理了大量材料、思维等高级生命活动的机制，等等;目前的物理学和化学显然还缺乏说明在生物体中所发生的各种事件的能力，然而。1865年，行为科学与政治学，记忆。它的一些基本概念和理论都是随着20世纪以来物理学、化学等有关学科的迅速发展而建立起来的，还为现代的管理科学
