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生命科学研究进展课程论文

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生命科学研究进展课程论文

摘要 世纪70年代诞生的基因工程、克隆技术和干细胞研究等现代生物技术, 使生命科学的发展进入了一个新阶段, 这些以创造或改变生物类型及生物机能为目标的现代生物技术已成为新技术革命的三大支柱之一。通过探寻生命本质及生长发育、疾病、衰老等奥秘, 揭示生命现象的内在规律。随着生物技术在医药、食品化工、农业、环保以及能源、采矿等工业部门中的广泛应用, 它正在对人类经济及社会生活和社会进步产生深刻而广泛的影响。关键字:生命科学 生物技术 人类生活 影响随着生物科学的发展,生物科学技术对人类社会的影响越来越大。这主要表现在以下几个方面: 1.影响人们的思想观念,如进化的思想和生态学思想正在被越来越多的人所接受。 2.促进社会生产力的提高,如生物技术产业正在形成一个新兴产业;农业生产力因生物科学技术的应用而显著提高。 3.随着生物科学的发展,将会有越来越多的人从事与生物学有关的职业。 4.促进人们提高健康水平和生活质量,延长寿命。 5.影响人们的思维方式,如生态学的发展促进人们的整体性思维;随着脑科学的发展,生物科学技术将有助于改进人类的思维。 6.对人类社会的伦理道德体系产生冲击,如试管婴儿、器官移植、人基因的人工改造等,都会对人类社会现有的伦理道德体系产生挑战。 7.生物科学技术的发展对社会和自然界也可能产生负面影响,如转基因生物的大量生产改造物种的天然基因库,可能会影响生物圈的稳定性。 理解科学技术与社会的关系,是科学素质的重要组成部分。一、生物与基因科技 生物与基因科技的进展,已促使生物医学的研究迈入后基因体医学时代,这些尖端医疗科技在提升人们健康福祉的同时,也给家庭和社群等各个层面前带来所未有的影响。其中有些影响或许还是潜在的。 (1)基因改造作物(genetic modified organism) 科学家以基因改造的方式改良农作物,以促进收成、防治病虫害、提高经济效益,希望可以解决人类粮食不足或营养问题,但是基因改造作物会不会创造出新的过敏原、对人体造成新的健康问题、引起昆虫的抗药性、制造所谓的基因污染?基因改造作物所带来对自然与人类社会的风险、安全性与效益如何评估?基因改造作物的专利权将如何规范?其巨大商业利益是否将加剧资本家对弱势族群、第三世界国家的经济控制或剥削?究竟,人与植物、自然生态的理想关系应该如何?(2)基因检测(Genetic testing): 基因检测有助于遗传疾病的诊断、预防及处置,执行的时机常见于婚前健康检查、胚胎植入前检测、产前检查、新生儿筛检、儿童及成人的遗传检验等,检测的性质又可分诊断检测、带原者检测、发病前检测、罹病倾向检测。由于遗传信息不仅关乎个人,同时也与家庭或家族其他成员的健康息息相关,因此遗传信息的获得与告知时常带来特殊的医学伦理问题,包括:基因信息带来的心理负担及社会压力,基因诊断结果的告知对个人与家庭、家族的影响,个人隐私的保障与家庭成员利益产生冲突,基因检测引起的医疗资源分配、社会正义议题等。 (3)基因治疗(gene therapy): 科学家透过基因治疗希望能为人类目前各种主要的死亡原因、慢性疾病、遗传疾病的治疗带来曙光,一般分为体细胞基因治疗及生殖细胞基因治疗。体细胞基因治疗乃针对已发病或将发病患者的体细胞,在基因的层次作医疗介入,以病毒为载体、或使用物理方式将好的基因传送到欲治疗的体细胞或组织,以取代或修补有缺陷的基因,并发挥正常生理功能。体细胞基因治疗的相关伦理议题与一般新进医学科技、临床试验所必须考量的内涵大致相同。其中,应采取何种程序方能公平选出接受治疗的病患?应采用何种步骤以确保患者或其父母或监护人的知情同意?生殖细胞基因治疗则是对生殖细胞或胚胎进行基因调控,以期根绝病因、一劳永逸,然而对生殖细胞直接进行基因介入却可能改变新生儿的遗传组合、造成长远的医源性的伤害,同时可能引起设计家宝宝、基因超市、出卖基因以牟利、政变人种等发展的疑虑。这些问题正在或即将对人类的家庭、社会伦理观念与道德实践带来重大的冲击,理应纳入到生命伦理学的思考范围之内。

生命科学是通过分子遗传学为主的研究生命活动规律、生命的本质、生命的发育规律,以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。下面是由我整理的生命科学学术论文,谢谢你的阅读。

有机化学与生命科学的关系

摘 要:有机化学在生命科学发展中起着理论基础,研究工具,阐明本质的重要作用,它们有着密切的关系。本文从有机化学的发展与生命科学,有机化学的主要研究成果与生命科学,有机化学研究的任务与生命科学,三个方面说明有机化学课程与生命科学中的关系。

关键词:有机化学;生命科学;关系

有机化学是生命科学的基础,有机化合物是构成生物体的主要物质,生物体中各种有机化合物的结构、性质以及它们在生物体内的的合成、分解、转化、代谢无不以有机化学为基础。有机化学产品正越来越多地应用于农业。如农药(杀虫剂、杀菌剂、除草剂)、植物生长调节剂、化肥、农膜等保证了农业生产;兽医药、饲料添加剂促进了畜牧业生产。要正确地使用,必须了解这些有机化合物的组成、性质和生理功能。但是,目前有些学校的生命科学专业越来约忽视有机化学课程,课时越来越少,这样对学生的进一步学习不利,比如生物化学、分子生物学等后续课程的学习。本文将从有机化学的发展与生命科学,有机化学的主要研究成果与生命科学,有机化学研究的任务与生命科学,三个方面说明有机化学课程与生命科学中的关系。希望能引起从事生命科学专业人对有机化学的重视。

1. 有机化学的发展与生命科学有密切的关系

有机化学就其最初的意义而言,是生物物质的化学。1807年,J. F. Yon Berzilius首先把从活细胞中获得的化合物命名为有机化合物。那时人们对生命现象的本质还没有认识,因而便赋予有机化合物一种神秘的色彩,许多化学家认为有机物是不可能用人工的方法合成的,它们是“生命力”所创造的。但是1828年,F. Wohler从无机物氰酸铵制得了尿素,否定了关于“生命力”的假说,可以说是化学家第一次干预了生命科学。

随后有机化学的发展主要集中在有机物的结构研究和合成方法上,较少关心它们的生物功能。尽管如此,许多化学家的研究成果还是成为了生命科学发展过程的里程碑。比如,19世纪中叶,I. Pasteur关于左旋和右旋酒石酸经典式的研究,导致70年代Vanthof和LeBel碳原子四面体构型学说的建立,它是生命分子结构不对称性的基础。E. Fischer对碳水化合物立体化学和肽合成化学的贡献是这两大类重要的生命分子化学的奠基石。20世纪50年代,A. Todd建立的核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)的化学结构,为Vatson-Crick DNA双螺旋结构的提出铺平了道路。60年代H. G. Khorana开创的磷酸二酯法合成寡核苷酸,不但证明了DNA上每三个碱基组成一个三联体密码子编码一个氨基酸从而提出了一套遗传密码,而且也开始了人工合成DNA的研究。化学家也将用化学小分子和化学工具研究生命体系。1985年H. Smith和K. Mullis发明了聚合酶链式反应(PCR)从而使分子生物学在技术上有了一个突破和飞跃。1988年SchrEiber在做靶向合成(TOS)天然产物FK506时发现FK506的结合蛋白FKBP12。1991年他们又利用小分子探针FK506和Cyclosporin发现他们可以抑制磷酸化酶神经组蛋白Calcineuin的活性。同时发现了可以生成FKBP-12-FK506神经组蛋白复合物和cyclophilin-cyclospolin-calcineulin的复合物。这些小分子同时与两个蛋白结合,而表现出的生物活性也是细胞内信号传导通路的分子基础。1992年,SchrEIber在美国《化学与工程新闻》发表了题为“用有机化学的原理探索细胞学”的论文,确信生命的过程就是生物体中化学变化过程[1-3]。

总之,有机化学理论上和实践上的成就为现代生物学的诞生和发展打下了坚实的基础。价键理论、构象学说、反应机理等成为解释生化反应的有力手段,蛋白质和核酸的组成和结构研究,顺序测定方法的建立,合成方法的创建,酶催化机制的研究,模拟酶的合成的化学模型的建立,小分子探针技术,单分子激发的技术,单分子操作的技术等重大成就,为现代生物学及生物技术开辟了道路。有机化学与生物问题的密切结合是推动生命科学发展的有力柱,也将人们对生命过程的了解提高到一个新的层次[4, 5]。

2. 一百多年来,有机化学的最高科学成果—— 诺贝尔化学奖综览

1901-2010年共110年,除去8年未授奖外,共授化学奖102项,其中有机化学方面得化学奖65项,占整个化学奖的。碳水化合物、光合作用得研究共8项;蛋白质、酶和核酸方面得研究共18项;甾族化合物、维生素和生物碱方面研究共8项;其它方面共31项。其中与生物相关的占34项。占有机化学的。由此可以看出有机化学与生命科学有着密不可分的关系。

3. 有机化学研究的任务与生命科学的关系

有机化学研究的主要任务是分离提纯、物理有机化学、合成。分离提纯即分离、提取自然界存在的各种有机物,测定它们的结构和性质,以便加以利用。物理有机化学是研究有机物结构与性质间的关系、反应经历的途径、影响反应的因素等,以便控制反应向我们需要的方向进行。合成是在确定了分子结构并对许多有机化合物的反应有相当了解的基础上,以由石油或煤焦油中取得的许多简单有机物为原料,通过各种反应,合成我们所需要的自然界存在的,或者自然界不存在的全新的有机物[6]。

有机化合物的分离提纯与生命科学

有机化学的分离提纯与生命科学的关系主要体现在两个方面,一是天然有机化学,二是分离与分析。

天然有机化学是研究动植物(包括海洋、陆地和微生物的次级代谢产物)及生物体内源性生理活性物质的有机化学。目的是希望发掘有生理活性的天然化合物,作为发展新药先导化合物,或者直接用于临床或为农业生产服务。天然有机化学的发展与国民经济有密切的联带关系,对于开发新型药物、新型农药至关重要。我国自然资源非常丰富,又有几千年传统防治疾病的经验积累,在我国大力发展天然有机化学的研究有着非常现实的意义。对内源性生理活性物质的发现及其生理活性研究,又开辟了天然有机化学研究的新领域。充分利用开发我国动植物资源包括海洋生物资源,努力开拓新的生理活性物质,为国民经济服务是天然有机化学的重要任务。

分离提纯和分析的紧密结合是有机分析的一大特点。在生命科学中也涉及到复杂系统的痕量或微量的有机物分离分析问题,比如生物活性物质的提取和分析等。气相色谱的发展是高效分离的突破口,而高效气相色谱和高效液相色谱是现代分离技术的基础。在气相色谱中新型高选择性的耐高温固定相(如手性固定相和异构体选择性分离的固定相)仍是比较活跃的研究领域。液相色谱中选择性色谱柱和选择性流动相

的应用发展是今后若干年中的主攻方面。细径柱的合理开发,多维色谱以及以色谱为主的系统分析网络将使复杂系统有机痕量物质的分离和分析跃上新的台阶。超临界流体色谱,包括毛细管柱超临界流体色谱是正在发展中的新技术。毛细管电泳是生命科学日益发展的情况下产生的新型的高效技术,在蛋白质和核酸的分离方面已显出极大的威力,是有很强发展活力的新领域。核磁共振波谱技术在谱仪性能和测量方法上有了巨大的进步,其中二维方法的发展已成为解决结构问题最主要的物理方法。NMR今后的发展趋势是如何得到更多的相关信息、简化图谱、提高检测灵敏度和发展三维核磁共振技术。质谱技术最突出的进步是新的解析电离技术的发展。随着接口技术的进步,联用技术的应用面更扩大,效果更为提高。这将使质谱成为生命科学中的一个崭新的研究手段。

物理有机化学与生命科学

物理有机化学主要是通过现代物理实验方法与理论计算方法研究有机分子结构及其物理、化学性能之间的关系,阐明有机化学的反应机理。生命科学中的物理有机化学研究,包括主——客体化学中的模拟酶催化反应,主体分子提供的微环境可控制反应,主体分子对客体分子的识别作用以及疏水亲脂作用等都是具有重要理论意义的研究领域。量子有机化学由静态向动态方向的发展是当前物理有机化学的重要组成,分子力学方法在有机分子结构与构象的研究方面有着非常乐观的发展前景。我国化学家蒋锡夔院士等发表了题为“物理有机化学前沿领域两个重要方面——有机分子簇集和自由基化学的研究”的论文,提出了可用物理有机化学方法解决生命科学的难题。

有机合成与生命科学

有机合成也与生命科学有着密切的关系。在与生命科学的联系中,金属有机化学和元素有机化学是最为活跃的领域之一。比如,有机磷化合物在农药、医药、萃取剂等方面以及有机合成化学中都有重要的应用。开展有生物活性的有机磷化合物的研究,在生命科学研究中也具有极为重要的意义。近年生物有机硅化合物以及有机硅化合物在有机合成中的应用有新的迅速发展。在基础和应用基础研究方面,硅烯、硅宾、硅的3d空轨道化学和多硅烷的研究是当今有机硅化学重要研究课题。有机硅化合物在有机合成中特别在天然有机物的合成中占有重要的地位。

无论从有机化学的发展、有机化学的研究成果和有机化学研究的任务来看,有机化学课程在生命科学中都起着理论基础,研究工具,阐明本质的重要作用。因此在生命科学中要加强有机化学的学习。

[参考文献]

[1]SchrEiber SL. Using the principle of organic chemistry ti explore cell New,1992,70:22~ 32.

[2]周晓俊,吴晖. 有机化学与生命科学. 云南师范大学学报,1998,18(1):93-96.

[3]张礼和. 从生物有机化学到化学生物学. 化学进展,2004,16(2):313-318.

[4]朱光美,杜灿屏. 试谈生物有机化学研究的现状与展望. 大学化学,(4):6-8.

[5]吴毓林,陈耀叠. 探索有机体的奥秘—谈世纪交替时代的有机化学. 中国科学院院刊,1995,10(10):215-219.

[6]汪小兰,有机化学(第四版),高等教育出版社,2005,1-2.

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生命科学进展论文3000

生命科学是通过分子遗传学为主的研究生命活动规律、生命的本质、生命的发育规律,以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。下面是由我整理的生命科学学术论文,谢谢你的阅读。

有机化学与生命科学的关系

摘 要:有机化学在生命科学发展中起着理论基础,研究工具,阐明本质的重要作用,它们有着密切的关系。本文从有机化学的发展与生命科学,有机化学的主要研究成果与生命科学,有机化学研究的任务与生命科学,三个方面说明有机化学课程与生命科学中的关系。

关键词:有机化学;生命科学;关系

有机化学是生命科学的基础,有机化合物是构成生物体的主要物质,生物体中各种有机化合物的结构、性质以及它们在生物体内的的合成、分解、转化、代谢无不以有机化学为基础。有机化学产品正越来越多地应用于农业。如农药(杀虫剂、杀菌剂、除草剂)、植物生长调节剂、化肥、农膜等保证了农业生产;兽医药、饲料添加剂促进了畜牧业生产。要正确地使用,必须了解这些有机化合物的组成、性质和生理功能。但是,目前有些学校的生命科学专业越来约忽视有机化学课程,课时越来越少,这样对学生的进一步学习不利,比如生物化学、分子生物学等后续课程的学习。本文将从有机化学的发展与生命科学,有机化学的主要研究成果与生命科学,有机化学研究的任务与生命科学,三个方面说明有机化学课程与生命科学中的关系。希望能引起从事生命科学专业人对有机化学的重视。

1. 有机化学的发展与生命科学有密切的关系

有机化学就其最初的意义而言,是生物物质的化学。1807年,J. F. Yon Berzilius首先把从活细胞中获得的化合物命名为有机化合物。那时人们对生命现象的本质还没有认识,因而便赋予有机化合物一种神秘的色彩,许多化学家认为有机物是不可能用人工的方法合成的,它们是“生命力”所创造的。但是1828年,F. Wohler从无机物氰酸铵制得了尿素,否定了关于“生命力”的假说,可以说是化学家第一次干预了生命科学。

随后有机化学的发展主要集中在有机物的结构研究和合成方法上,较少关心它们的生物功能。尽管如此,许多化学家的研究成果还是成为了生命科学发展过程的里程碑。比如,19世纪中叶,I. Pasteur关于左旋和右旋酒石酸经典式的研究,导致70年代Vanthof和LeBel碳原子四面体构型学说的建立,它是生命分子结构不对称性的基础。E. Fischer对碳水化合物立体化学和肽合成化学的贡献是这两大类重要的生命分子化学的奠基石。20世纪50年代,A. Todd建立的核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)的化学结构,为Vatson-Crick DNA双螺旋结构的提出铺平了道路。60年代H. G. Khorana开创的磷酸二酯法合成寡核苷酸,不但证明了DNA上每三个碱基组成一个三联体密码子编码一个氨基酸从而提出了一套遗传密码,而且也开始了人工合成DNA的研究。化学家也将用化学小分子和化学工具研究生命体系。1985年H. Smith和K. Mullis发明了聚合酶链式反应(PCR)从而使分子生物学在技术上有了一个突破和飞跃。1988年SchrEiber在做靶向合成(TOS)天然产物FK506时发现FK506的结合蛋白FKBP12。1991年他们又利用小分子探针FK506和Cyclosporin发现他们可以抑制磷酸化酶神经组蛋白Calcineuin的活性。同时发现了可以生成FKBP-12-FK506神经组蛋白复合物和cyclophilin-cyclospolin-calcineulin的复合物。这些小分子同时与两个蛋白结合,而表现出的生物活性也是细胞内信号传导通路的分子基础。1992年,SchrEIber在美国《化学与工程新闻》发表了题为“用有机化学的原理探索细胞学”的论文,确信生命的过程就是生物体中化学变化过程[1-3]。

总之,有机化学理论上和实践上的成就为现代生物学的诞生和发展打下了坚实的基础。价键理论、构象学说、反应机理等成为解释生化反应的有力手段,蛋白质和核酸的组成和结构研究,顺序测定方法的建立,合成方法的创建,酶催化机制的研究,模拟酶的合成的化学模型的建立,小分子探针技术,单分子激发的技术,单分子操作的技术等重大成就,为现代生物学及生物技术开辟了道路。有机化学与生物问题的密切结合是推动生命科学发展的有力柱,也将人们对生命过程的了解提高到一个新的层次[4, 5]。

2. 一百多年来,有机化学的最高科学成果—— 诺贝尔化学奖综览

1901-2010年共110年,除去8年未授奖外,共授化学奖102项,其中有机化学方面得化学奖65项,占整个化学奖的。碳水化合物、光合作用得研究共8项;蛋白质、酶和核酸方面得研究共18项;甾族化合物、维生素和生物碱方面研究共8项;其它方面共31项。其中与生物相关的占34项。占有机化学的。由此可以看出有机化学与生命科学有着密不可分的关系。

3. 有机化学研究的任务与生命科学的关系

有机化学研究的主要任务是分离提纯、物理有机化学、合成。分离提纯即分离、提取自然界存在的各种有机物,测定它们的结构和性质,以便加以利用。物理有机化学是研究有机物结构与性质间的关系、反应经历的途径、影响反应的因素等,以便控制反应向我们需要的方向进行。合成是在确定了分子结构并对许多有机化合物的反应有相当了解的基础上,以由石油或煤焦油中取得的许多简单有机物为原料,通过各种反应,合成我们所需要的自然界存在的,或者自然界不存在的全新的有机物[6]。

有机化合物的分离提纯与生命科学

有机化学的分离提纯与生命科学的关系主要体现在两个方面,一是天然有机化学,二是分离与分析。

天然有机化学是研究动植物(包括海洋、陆地和微生物的次级代谢产物)及生物体内源性生理活性物质的有机化学。目的是希望发掘有生理活性的天然化合物,作为发展新药先导化合物,或者直接用于临床或为农业生产服务。天然有机化学的发展与国民经济有密切的联带关系,对于开发新型药物、新型农药至关重要。我国自然资源非常丰富,又有几千年传统防治疾病的经验积累,在我国大力发展天然有机化学的研究有着非常现实的意义。对内源性生理活性物质的发现及其生理活性研究,又开辟了天然有机化学研究的新领域。充分利用开发我国动植物资源包括海洋生物资源,努力开拓新的生理活性物质,为国民经济服务是天然有机化学的重要任务。

分离提纯和分析的紧密结合是有机分析的一大特点。在生命科学中也涉及到复杂系统的痕量或微量的有机物分离分析问题,比如生物活性物质的提取和分析等。气相色谱的发展是高效分离的突破口,而高效气相色谱和高效液相色谱是现代分离技术的基础。在气相色谱中新型高选择性的耐高温固定相(如手性固定相和异构体选择性分离的固定相)仍是比较活跃的研究领域。液相色谱中选择性色谱柱和选择性流动相

的应用发展是今后若干年中的主攻方面。细径柱的合理开发,多维色谱以及以色谱为主的系统分析网络将使复杂系统有机痕量物质的分离和分析跃上新的台阶。超临界流体色谱,包括毛细管柱超临界流体色谱是正在发展中的新技术。毛细管电泳是生命科学日益发展的情况下产生的新型的高效技术,在蛋白质和核酸的分离方面已显出极大的威力,是有很强发展活力的新领域。核磁共振波谱技术在谱仪性能和测量方法上有了巨大的进步,其中二维方法的发展已成为解决结构问题最主要的物理方法。NMR今后的发展趋势是如何得到更多的相关信息、简化图谱、提高检测灵敏度和发展三维核磁共振技术。质谱技术最突出的进步是新的解析电离技术的发展。随着接口技术的进步,联用技术的应用面更扩大,效果更为提高。这将使质谱成为生命科学中的一个崭新的研究手段。

物理有机化学与生命科学

物理有机化学主要是通过现代物理实验方法与理论计算方法研究有机分子结构及其物理、化学性能之间的关系,阐明有机化学的反应机理。生命科学中的物理有机化学研究,包括主——客体化学中的模拟酶催化反应,主体分子提供的微环境可控制反应,主体分子对客体分子的识别作用以及疏水亲脂作用等都是具有重要理论意义的研究领域。量子有机化学由静态向动态方向的发展是当前物理有机化学的重要组成,分子力学方法在有机分子结构与构象的研究方面有着非常乐观的发展前景。我国化学家蒋锡夔院士等发表了题为“物理有机化学前沿领域两个重要方面——有机分子簇集和自由基化学的研究”的论文,提出了可用物理有机化学方法解决生命科学的难题。

有机合成与生命科学

有机合成也与生命科学有着密切的关系。在与生命科学的联系中,金属有机化学和元素有机化学是最为活跃的领域之一。比如,有机磷化合物在农药、医药、萃取剂等方面以及有机合成化学中都有重要的应用。开展有生物活性的有机磷化合物的研究,在生命科学研究中也具有极为重要的意义。近年生物有机硅化合物以及有机硅化合物在有机合成中的应用有新的迅速发展。在基础和应用基础研究方面,硅烯、硅宾、硅的3d空轨道化学和多硅烷的研究是当今有机硅化学重要研究课题。有机硅化合物在有机合成中特别在天然有机物的合成中占有重要的地位。

无论从有机化学的发展、有机化学的研究成果和有机化学研究的任务来看,有机化学课程在生命科学中都起着理论基础,研究工具,阐明本质的重要作用。因此在生命科学中要加强有机化学的学习。

[参考文献]

[1]SchrEiber SL. Using the principle of organic chemistry ti explore cell New,1992,70:22~ 32.

[2]周晓俊,吴晖. 有机化学与生命科学. 云南师范大学学报,1998,18(1):93-96.

[3]张礼和. 从生物有机化学到化学生物学. 化学进展,2004,16(2):313-318.

[4]朱光美,杜灿屏. 试谈生物有机化学研究的现状与展望. 大学化学,(4):6-8.

[5]吴毓林,陈耀叠. 探索有机体的奥秘—谈世纪交替时代的有机化学. 中国科学院院刊,1995,10(10):215-219.

[6]汪小兰,有机化学(第四版),高等教育出版社,2005,1-2.

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摘要 世纪70年代诞生的基因工程、克隆技术和干细胞研究等现代生物技术, 使生命科学的发展进入了一个新阶段, 这些以创造或改变生物类型及生物机能为目标的现代生物技术已成为新技术革命的三大支柱之一。通过探寻生命本质及生长发育、疾病、衰老等奥秘, 揭示生命现象的内在规律。随着生物技术在医药、食品化工、农业、环保以及能源、采矿等工业部门中的广泛应用, 它正在对人类经济及社会生活和社会进步产生深刻而广泛的影响。关键字:生命科学 生物技术 人类生活 影响随着生物科学的发展,生物科学技术对人类社会的影响越来越大。这主要表现在以下几个方面: 1.影响人们的思想观念,如进化的思想和生态学思想正在被越来越多的人所接受。 2.促进社会生产力的提高,如生物技术产业正在形成一个新兴产业;农业生产力因生物科学技术的应用而显著提高。 3.随着生物科学的发展,将会有越来越多的人从事与生物学有关的职业。 4.促进人们提高健康水平和生活质量,延长寿命。 5.影响人们的思维方式,如生态学的发展促进人们的整体性思维;随着脑科学的发展,生物科学技术将有助于改进人类的思维。 6.对人类社会的伦理道德体系产生冲击,如试管婴儿、器官移植、人基因的人工改造等,都会对人类社会现有的伦理道德体系产生挑战。 7.生物科学技术的发展对社会和自然界也可能产生负面影响,如转基因生物的大量生产改造物种的天然基因库,可能会影响生物圈的稳定性。 理解科学技术与社会的关系,是科学素质的重要组成部分。一、生物与基因科技 生物与基因科技的进展,已促使生物医学的研究迈入后基因体医学时代,这些尖端医疗科技在提升人们健康福祉的同时,也给家庭和社群等各个层面前带来所未有的影响。其中有些影响或许还是潜在的。 (1)基因改造作物(genetic modified organism) 科学家以基因改造的方式改良农作物,以促进收成、防治病虫害、提高经济效益,希望可以解决人类粮食不足或营养问题,但是基因改造作物会不会创造出新的过敏原、对人体造成新的健康问题、引起昆虫的抗药性、制造所谓的基因污染?基因改造作物所带来对自然与人类社会的风险、安全性与效益如何评估?基因改造作物的专利权将如何规范?其巨大商业利益是否将加剧资本家对弱势族群、第三世界国家的经济控制或剥削?究竟,人与植物、自然生态的理想关系应该如何?(2)基因检测(Genetic testing): 基因检测有助于遗传疾病的诊断、预防及处置,执行的时机常见于婚前健康检查、胚胎植入前检测、产前检查、新生儿筛检、儿童及成人的遗传检验等,检测的性质又可分诊断检测、带原者检测、发病前检测、罹病倾向检测。由于遗传信息不仅关乎个人,同时也与家庭或家族其他成员的健康息息相关,因此遗传信息的获得与告知时常带来特殊的医学伦理问题,包括:基因信息带来的心理负担及社会压力,基因诊断结果的告知对个人与家庭、家族的影响,个人隐私的保障与家庭成员利益产生冲突,基因检测引起的医疗资源分配、社会正义议题等。 (3)基因治疗(gene therapy): 科学家透过基因治疗希望能为人类目前各种主要的死亡原因、慢性疾病、遗传疾病的治疗带来曙光,一般分为体细胞基因治疗及生殖细胞基因治疗。体细胞基因治疗乃针对已发病或将发病患者的体细胞,在基因的层次作医疗介入,以病毒为载体、或使用物理方式将好的基因传送到欲治疗的体细胞或组织,以取代或修补有缺陷的基因,并发挥正常生理功能。体细胞基因治疗的相关伦理议题与一般新进医学科技、临床试验所必须考量的内涵大致相同。其中,应采取何种程序方能公平选出接受治疗的病患?应采用何种步骤以确保患者或其父母或监护人的知情同意?生殖细胞基因治疗则是对生殖细胞或胚胎进行基因调控,以期根绝病因、一劳永逸,然而对生殖细胞直接进行基因介入却可能改变新生儿的遗传组合、造成长远的医源性的伤害,同时可能引起设计家宝宝、基因超市、出卖基因以牟利、政变人种等发展的疑虑。这些问题正在或即将对人类的家庭、社会伦理观念与道德实践带来重大的冲击,理应纳入到生命伦理学的思考范围之内。

1.未知。2.外星文明在地球上的试验。3.由无机物进化而来,但是具体过程不清楚。

生命的起源从古至今人们都希望了解地球上的生命是从哪里来的?生命究竟是怎样产生的?这不仅是科学家感兴趣的问题,也是普通人们所感兴趣的问题,它已困扰了人类几千年。由于生命现象的复杂性质,直到上世纪初,生命起源的研究才成为科学研究中的一个重要领域。远古的时候,人类的智力还很低下,认识能力也很有限,对世界上千姿万态、繁茂复杂的生物,特别是对人类自身是从哪里来的,充满了困惑和神秘感。因此,人们把这个大千世界中未知的神秘现象,编成了各种各样的神话和传说。我国古代就有女娲造人的神话故事。也有“白羊化石”、“腐草化茧”、“腐肉生蛆”的说法。由于受到研究手段的限制,人类对于生命起源的研究只是到了近代才形成了科学的认识和方法,并确认了生命活动是物质运动的形式之一,它的物质基础是碳、氢、氧、氮,此外还有少量的硫、钙、磷和其它20几种微量元素,以及由这些元素在地球环境中自发产生的蛋白质、核酸、糖类、脂类、水和无机盐等。其中,蛋白质与核酸是生物体最重要的组成部分,也是区别生命和非生命的基本依据。蛋白质的分子量很大,由几千个或百万个氨基酸分子构成,具有十分复杂的化学结构和空间结构,是一切生命的基础。在生命活动中,蛋白质起着极为重要的作用,如构成生物体的骨架,催化生物化学过程,调节生长、发育、生殖等生理机能。核酸同蛋白质一样,也是生物大分子化合物,基本单元是核苷酸,由磷酸和核糖分子联成长链。核酸有两大类,一种是脱氧核糖核酸,简称DNA,是遗传基因的化学实体,存在于细胞核中,具有特殊的双螺旋结构。另一种叫核糖核酸,简称RNA,存在于细胞质中。因此,生命科学家们力求通过深入了解生命体的分子结构和组成。 现代科学认为,生命的诞生是物质不断运动变化的结果。这一变化分为两个阶段,一是在生命系统诞生之前的“化学进化”阶段,为生命的诞生准备有机材料。二是生命诞生之后,由低级到高级、由简单到复杂的漫长“生物进化”过程。在地球形成之初,原本没有生命,只存在无机物。通过长时间的地球演化,含有甲烷、氨、氢等小分子无机物气体在紫外光、电离辐射、雷电等能量的作用下,逐步生成了有机小分子物质,如核苷酸、氨基酸,使原始的海洋成为一种“原始生命汤”。这个过程,是生命形成漫长历史的第一步,今天已经被科学家用放电实验室重现出来。此后,“原始生命汤”中的这些有机小分子,历经长期的相互作用,在有硫、磷、金属等土壤的适当条件下进行缩合或聚合反应,逐步形成有机高分子物质,如蛋白质、核酸等分子。这是生命诞生历程的第二步。随着海洋中的蛋白质、核酸分子越积越多,浓度增加,在某种情况下,又被分离、凝聚成小滴,并脱离原来的海洋环境,构成可与外界进行简单物质交换的多分子体系。由多分子体系逐步演变,特别是由于蛋白质和核酸的相互作用,最终出现了有原始新陈代谢功能,并且可以进行自我复制的原始微生物——细菌。这一阶段是生命形成过程中最关键、最复杂的一个环节,但是至今科学家们尚未通过科学实验获得验证。遗传基因的生物学原理,发现生命起源之谜在我们生活的这个物质世界中,由各种元素和分子构成的物质实体都具有相对的稳定性,其原因就在于原子内部正、负电荷的相互作用力,总是趋向于保持平衡和相对稳定的状态。这是地球上一切宏观物体可以长久保持稳定状态的物理条件。根据爱因斯坦的质能关系,虽然所有的稳定元素都可以转化为巨大的能量,但是它们都不会“主动”释放出内部的能量。天然核能的释放只存在于少量的带放射性的重元素当中,核物理学研究对此已经做出了充分的证明。物质转化为能量,需要具备一定的条件,在太阳的演化运动中就会将一部分物质质量转化为能量。参与强相互作用的氢核,在太阳的核聚变反应中转变为氦核,消耗一定的质量并释放出巨大的能量。在地球的物理条件下,并不存在自然的核聚变反应能力,作为行星的演化运动,只包含引力作用力、电磁作用力和促使重元素产生放射性衰变的弱作用力。由于构成地球的物质大部分是稳定的元素,因此,引力作用力和电磁作用力,在地球范围内起着主导作用。在我们生活的环境中,原子或分子之间的电磁作用关系总是趋向于保持相对平衡和相对稳定的状态。如果没有外加能量作用,地球表面的各种客体物质不会持续的产生化学反应。按照相同的原理,由于构成生物分子的各种物质都来自于地球表面,它们的生化反应与其它客体物质在微观或宏观上的电磁作用关系也自然具有统一的物理和化学性质。因此在任何生物体内的正、负电荷都必须保持平衡关系,否则这个生物就无法存活。地球上一切宏观物体都是由各种各样的元素构成的,使质子、中子结合为原子核的作用力是强核力,各种原子一旦形成就非常稳定很难被破坏。由原子结合成各类分子或固体物质的作用力是电磁力,电磁力虽然比强核力要小得多,但是分子或固体也是十分稳定的。同样的原理,生物分子的结合力也是电磁力。由于原子内部的电磁作用关系具有天然的相对稳定性,所以维持生命的运动就需要有能量的持续输入,而地球上生物活动的能量来源,主要是太阳对地球表面持续不断的光辐射和少量的地热能。植物通过光合作用吸收了太阳辐射的能量,将其转化为机体内分子间的动能,使生物体始终保持活力进行生长和繁殖。动物将植物作为食物获得生长和生存所需的养分,并且通过吸收氧气在体内进行化学反应获得生命运动所需的能量。生命产生时的这种自然状况,给我们提供了这样一个信息,地球表面的热运动是生命现象产生的必要条件。火山喷发出的大量灰烬在高温的海水中被反复搅拌,空气与水反复融合将地球表面的各种物质反复混合交融在一起,从而使构成生物分子的二十多种元素得以形成必要的联系。虽然我们现在还不能深入地了解在这种条件下的自组织过程是怎样进行的,但是热运动与生命产生的必然联系是非常明确的。让生活在今天的人类难以想象的是,如此有序的生命现象居然产生于自然的混沌之中。自然界的神奇就在于,从表面的无序中自发地蕴藏着有序。虽然地球形成于大约46亿年前,可地壳内依然是不断滚动着的炽热岩浆,地震、火山喷发等地质构造运动,仍然在持续的进行当中。然而与地球不同的是,水星、金星、火星等其它类地行星,都是早在38~40亿年前,就都完成了地质的演化构造运动,固体核表面的地质状况,数十亿年来也没有多大的改变。根据行星演化的一般原理,在地球演化的初期,较重的元素在构成原始行星气团中心的引力作用下向内收缩,由重元素放射性衰变产生的能量将气团加热,地球开始进入化合物的产生阶段,并形成高温的液态岩浆。其它一些较轻的元素在高温环境中被逐渐分离出来,它们主要是碳、氢、氧、氮等元素,这些被分离出来的元素在高温高压环境下又很快结合成一些气体化合物,生成气态水、甲烷、二氧化碳、氨等,此后这些气体构成了原始地球大气圈的主要成分。因此,当地球的温度逐步下降以后由于地表的自然冷却岩石地壳开始形成,在经历一段时间的地质构造运动之后,地球的表面物质运动就会相对稳定下来。但地壳下面仍然是滚动的岩浆,地震和火山喷发还在频繁发生。因此有理由认为,在地球演化的初期就产生了一种抑制地球正常演化的作用力,使地球放缓了演化的进程。那么这种作用力又从何而来呢?它是来自于地球本身还是来自于地球的外部呢?这种作用力来自地球内部,来自水分子的物理运动与各种有机分子化合运动且对地表的降温起到了促进作用,使地球在早期的演化运动中就形成了相对稳定的地壳。同时也奠定了生命运动的物质基础,形成了生命运动与地球整体之间的作用关系。随着地壳的逐步稳定、隔热能力的增强、地表温度的下降、地表水圈的形成,悬浮在大气中的各种有机固体物质和尘埃在降雨作用下,纷纷沉降到地球表面与海水融合在一起。一个生命的摇篮,就在各种物质有序与无序的相互作用中被自发的创造出来。地球表面的这种物理和化学状况,不仅延缓了地球的地质构造运动,同时也为生命运动的产生创造了必要的条件。几十亿年来,地球的地质构造运动、太阳的光辐射和生物活动三者之间复杂的作用关系形成了地球特殊的演化进程,而生命运动始终是地球演化运动的积极推动者,生物活动不仅持续地改造着地质、地貌和大气环境,同时也推动了自身的演化和进化,创建起一个又一个生机勃勃绚丽多彩的大千世界。人类的出现是生命运动最杰出的创造,是无数生物前赴后继的结果。发生在地球上的全部故事,都是由许多复杂条件和偶然性因素构成的,因此善待地球这个唯一的家园也是人类必须要肩负的责任。纵观生命的起源,生命的发站是一个伟大的工程,是一个惊奇的过程。在生命的起源中,每个元素都是不可缺少的一部分,每个元素都发挥着着各自的作用,缺少了任何一种,地球也不会发展到现在的形态。在这些元素中,地球的地质构造运动、太阳的光辐射和生物活动又是各种元素中最关键的、重要的部分。在生命的运动和发展中起到了关键的作用。生命从开的无机物到合成有机物,再到形成简单的生物,逐渐的由低级到高级的演变。经历漫长的演变过程,地球上的生物逐渐开始丰富起来才有了这绚丽的现代世界。

有关生命科学进展的论文

生命科学是通过分子遗传学为主的研究生命活动规律、生命的本质、生命的发育规律,以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。下面是由我整理的生命科学学术论文,谢谢你的阅读。

有机化学与生命科学的关系

摘 要:有机化学在生命科学发展中起着理论基础,研究工具,阐明本质的重要作用,它们有着密切的关系。本文从有机化学的发展与生命科学,有机化学的主要研究成果与生命科学,有机化学研究的任务与生命科学,三个方面说明有机化学课程与生命科学中的关系。

关键词:有机化学;生命科学;关系

有机化学是生命科学的基础,有机化合物是构成生物体的主要物质,生物体中各种有机化合物的结构、性质以及它们在生物体内的的合成、分解、转化、代谢无不以有机化学为基础。有机化学产品正越来越多地应用于农业。如农药(杀虫剂、杀菌剂、除草剂)、植物生长调节剂、化肥、农膜等保证了农业生产;兽医药、饲料添加剂促进了畜牧业生产。要正确地使用,必须了解这些有机化合物的组成、性质和生理功能。但是,目前有些学校的生命科学专业越来约忽视有机化学课程,课时越来越少,这样对学生的进一步学习不利,比如生物化学、分子生物学等后续课程的学习。本文将从有机化学的发展与生命科学,有机化学的主要研究成果与生命科学,有机化学研究的任务与生命科学,三个方面说明有机化学课程与生命科学中的关系。希望能引起从事生命科学专业人对有机化学的重视。

1. 有机化学的发展与生命科学有密切的关系

有机化学就其最初的意义而言,是生物物质的化学。1807年,J. F. Yon Berzilius首先把从活细胞中获得的化合物命名为有机化合物。那时人们对生命现象的本质还没有认识,因而便赋予有机化合物一种神秘的色彩,许多化学家认为有机物是不可能用人工的方法合成的,它们是“生命力”所创造的。但是1828年,F. Wohler从无机物氰酸铵制得了尿素,否定了关于“生命力”的假说,可以说是化学家第一次干预了生命科学。

随后有机化学的发展主要集中在有机物的结构研究和合成方法上,较少关心它们的生物功能。尽管如此,许多化学家的研究成果还是成为了生命科学发展过程的里程碑。比如,19世纪中叶,I. Pasteur关于左旋和右旋酒石酸经典式的研究,导致70年代Vanthof和LeBel碳原子四面体构型学说的建立,它是生命分子结构不对称性的基础。E. Fischer对碳水化合物立体化学和肽合成化学的贡献是这两大类重要的生命分子化学的奠基石。20世纪50年代,A. Todd建立的核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)的化学结构,为Vatson-Crick DNA双螺旋结构的提出铺平了道路。60年代H. G. Khorana开创的磷酸二酯法合成寡核苷酸,不但证明了DNA上每三个碱基组成一个三联体密码子编码一个氨基酸从而提出了一套遗传密码,而且也开始了人工合成DNA的研究。化学家也将用化学小分子和化学工具研究生命体系。1985年H. Smith和K. Mullis发明了聚合酶链式反应(PCR)从而使分子生物学在技术上有了一个突破和飞跃。1988年SchrEiber在做靶向合成(TOS)天然产物FK506时发现FK506的结合蛋白FKBP12。1991年他们又利用小分子探针FK506和Cyclosporin发现他们可以抑制磷酸化酶神经组蛋白Calcineuin的活性。同时发现了可以生成FKBP-12-FK506神经组蛋白复合物和cyclophilin-cyclospolin-calcineulin的复合物。这些小分子同时与两个蛋白结合,而表现出的生物活性也是细胞内信号传导通路的分子基础。1992年,SchrEIber在美国《化学与工程新闻》发表了题为“用有机化学的原理探索细胞学”的论文,确信生命的过程就是生物体中化学变化过程[1-3]。

总之,有机化学理论上和实践上的成就为现代生物学的诞生和发展打下了坚实的基础。价键理论、构象学说、反应机理等成为解释生化反应的有力手段,蛋白质和核酸的组成和结构研究,顺序测定方法的建立,合成方法的创建,酶催化机制的研究,模拟酶的合成的化学模型的建立,小分子探针技术,单分子激发的技术,单分子操作的技术等重大成就,为现代生物学及生物技术开辟了道路。有机化学与生物问题的密切结合是推动生命科学发展的有力柱,也将人们对生命过程的了解提高到一个新的层次[4, 5]。

2. 一百多年来,有机化学的最高科学成果—— 诺贝尔化学奖综览

1901-2010年共110年,除去8年未授奖外,共授化学奖102项,其中有机化学方面得化学奖65项,占整个化学奖的。碳水化合物、光合作用得研究共8项;蛋白质、酶和核酸方面得研究共18项;甾族化合物、维生素和生物碱方面研究共8项;其它方面共31项。其中与生物相关的占34项。占有机化学的。由此可以看出有机化学与生命科学有着密不可分的关系。

3. 有机化学研究的任务与生命科学的关系

有机化学研究的主要任务是分离提纯、物理有机化学、合成。分离提纯即分离、提取自然界存在的各种有机物,测定它们的结构和性质,以便加以利用。物理有机化学是研究有机物结构与性质间的关系、反应经历的途径、影响反应的因素等,以便控制反应向我们需要的方向进行。合成是在确定了分子结构并对许多有机化合物的反应有相当了解的基础上,以由石油或煤焦油中取得的许多简单有机物为原料,通过各种反应,合成我们所需要的自然界存在的,或者自然界不存在的全新的有机物[6]。

有机化合物的分离提纯与生命科学

有机化学的分离提纯与生命科学的关系主要体现在两个方面,一是天然有机化学,二是分离与分析。

天然有机化学是研究动植物(包括海洋、陆地和微生物的次级代谢产物)及生物体内源性生理活性物质的有机化学。目的是希望发掘有生理活性的天然化合物,作为发展新药先导化合物,或者直接用于临床或为农业生产服务。天然有机化学的发展与国民经济有密切的联带关系,对于开发新型药物、新型农药至关重要。我国自然资源非常丰富,又有几千年传统防治疾病的经验积累,在我国大力发展天然有机化学的研究有着非常现实的意义。对内源性生理活性物质的发现及其生理活性研究,又开辟了天然有机化学研究的新领域。充分利用开发我国动植物资源包括海洋生物资源,努力开拓新的生理活性物质,为国民经济服务是天然有机化学的重要任务。

分离提纯和分析的紧密结合是有机分析的一大特点。在生命科学中也涉及到复杂系统的痕量或微量的有机物分离分析问题,比如生物活性物质的提取和分析等。气相色谱的发展是高效分离的突破口,而高效气相色谱和高效液相色谱是现代分离技术的基础。在气相色谱中新型高选择性的耐高温固定相(如手性固定相和异构体选择性分离的固定相)仍是比较活跃的研究领域。液相色谱中选择性色谱柱和选择性流动相

的应用发展是今后若干年中的主攻方面。细径柱的合理开发,多维色谱以及以色谱为主的系统分析网络将使复杂系统有机痕量物质的分离和分析跃上新的台阶。超临界流体色谱,包括毛细管柱超临界流体色谱是正在发展中的新技术。毛细管电泳是生命科学日益发展的情况下产生的新型的高效技术,在蛋白质和核酸的分离方面已显出极大的威力,是有很强发展活力的新领域。核磁共振波谱技术在谱仪性能和测量方法上有了巨大的进步,其中二维方法的发展已成为解决结构问题最主要的物理方法。NMR今后的发展趋势是如何得到更多的相关信息、简化图谱、提高检测灵敏度和发展三维核磁共振技术。质谱技术最突出的进步是新的解析电离技术的发展。随着接口技术的进步,联用技术的应用面更扩大,效果更为提高。这将使质谱成为生命科学中的一个崭新的研究手段。

物理有机化学与生命科学

物理有机化学主要是通过现代物理实验方法与理论计算方法研究有机分子结构及其物理、化学性能之间的关系,阐明有机化学的反应机理。生命科学中的物理有机化学研究,包括主——客体化学中的模拟酶催化反应,主体分子提供的微环境可控制反应,主体分子对客体分子的识别作用以及疏水亲脂作用等都是具有重要理论意义的研究领域。量子有机化学由静态向动态方向的发展是当前物理有机化学的重要组成,分子力学方法在有机分子结构与构象的研究方面有着非常乐观的发展前景。我国化学家蒋锡夔院士等发表了题为“物理有机化学前沿领域两个重要方面——有机分子簇集和自由基化学的研究”的论文,提出了可用物理有机化学方法解决生命科学的难题。

有机合成与生命科学

有机合成也与生命科学有着密切的关系。在与生命科学的联系中,金属有机化学和元素有机化学是最为活跃的领域之一。比如,有机磷化合物在农药、医药、萃取剂等方面以及有机合成化学中都有重要的应用。开展有生物活性的有机磷化合物的研究,在生命科学研究中也具有极为重要的意义。近年生物有机硅化合物以及有机硅化合物在有机合成中的应用有新的迅速发展。在基础和应用基础研究方面,硅烯、硅宾、硅的3d空轨道化学和多硅烷的研究是当今有机硅化学重要研究课题。有机硅化合物在有机合成中特别在天然有机物的合成中占有重要的地位。

无论从有机化学的发展、有机化学的研究成果和有机化学研究的任务来看,有机化学课程在生命科学中都起着理论基础,研究工具,阐明本质的重要作用。因此在生命科学中要加强有机化学的学习。

[参考文献]

[1]SchrEiber SL. Using the principle of organic chemistry ti explore cell New,1992,70:22~ 32.

[2]周晓俊,吴晖. 有机化学与生命科学. 云南师范大学学报,1998,18(1):93-96.

[3]张礼和. 从生物有机化学到化学生物学. 化学进展,2004,16(2):313-318.

[4]朱光美,杜灿屏. 试谈生物有机化学研究的现状与展望. 大学化学,(4):6-8.

[5]吴毓林,陈耀叠. 探索有机体的奥秘—谈世纪交替时代的有机化学. 中国科学院院刊,1995,10(10):215-219.

[6]汪小兰,有机化学(第四版),高等教育出版社,2005,1-2.

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提升对生命进程的认识 诺贝尔奖垂青生命科学 2002-10-11 08:39:00 新华网 2002年诺贝尔化学奖授予了美国科学家约翰·芬恩、日本科学家田中耕一、瑞士科学家库尔特·维特里希。这3位科学家在生物大分子研究领域取得了重要贡献,瑞典皇家科学院称赞他们的研究工作提升了人类对生命进程的认识。 10月9日晚,当武汉大学化学系张丽娜教授从本报记者这里得知这一消息时,对今年的诺贝尔化学奖又授予化学生物领域的科研成果略感惊讶。但她表示,如今生物学和化学结合得越来越紧密了,这两个学科的交叉融合已成为大趋势,这一地带容易出创新的科研成果,产生诺贝尔量级的成就。 据专家介绍,在这3位科学家所开创的新的研究方法的基础上,今天的研究人员已能迅速并且简单地揭示一个物种包含多少种不同的蛋白质,能用三维照片显示蛋白质分子溶解状态的样子。这些新方法对于新药品的开发起到了革命性的促进作用,并能应用在其他领域,如食品控制、乳腺癌和前列腺癌的尽快诊断等方面。这些基本上都是现代化学应用在生命科学上所取得的成果。 清华大学化学系教授赵玉芬院士对获得今年诺贝尔化学奖的约翰·芬恩等人比较熟悉。她认为,他们的成果对于生命科学发展的影响意义深远。在21世纪,化学学科将和生命科学更紧密地融合。据记者了解,赵玉芬院士是清华大学化学系教授,也是清华大学生命科学与工程研究院副院长。据了解,我国有不少科学家也都同时活跃在化学和生命科学领域。 最近几十年来,诺贝尔化学奖出现了青睐分子生物学的趋势。中国科学院周嘉华研究员是研究诺贝尔化学奖的专家。他向本报记者介绍说,在20世纪的最后25年里,诺贝尔化学奖有1/3左右颁给了分子生物学领域的成果,这是相当高的比例。他指出,自20世纪下半叶开始,化学家已经开始从以自然物质为研究对象朝着研究人和生命体转变。现在几乎所有的学科都出现了交叉融合的趋势。事实上,今年的诺贝尔生理/医学奖也授予了生命科学领域的成就。他认为,未来生命科学成果获得诺贝尔奖的比例会更高。 生命科学目前在世界范围内炙手可热。近年来,我国也在生命科学领域不断取得重要进展,如参加人类基因组计划的测序工作和水稻基因组研究的突破等。同时,我国学者在国际上发表的生命科学论文的数量迅速增加,影响力因子也在提高。但一位不愿透露姓名的科学家向记者表示,我国目前在该领域还没有接近诺贝尔奖量级的成果。当然,我国已经加大了对生命科学研究项目的支持力度,不少中青年科学家已经脱颖而出。他相信,我们在生命科学领域将会有越来越多的创新成果。

生物化学课理论课程具有抽象难懂、反应复杂等特点。下面是我为大家整理的生物化学论文,供大家参考。

食品生物化学高效 教学 方法 探索

生物化学论文摘要

摘要 总结 了食品生物化学的高效教学方法,包括:突出专业特点,合理设置教学内容;跟踪科学发展,及时更新教学材料;增强师生互动,使用新型教学模式;提高学习兴趣,注重理论联系实际,提高授课效率,合理利用计算机和网络资源等,以供参考。

生物化学论文内容

关键词食品生物化学;高效;教学方法

中图分类号G642文献标识码A 文章 编号 1007-5739(2011)01-0027-02

生物化学是生命科学相关领域一门重要的学科基础课。它是运用化学的原理、技术和方法,结合其他学科的原理与技术来研究生命现象的科学。其课程设置的任务是培养学生用辩证的观点正确认识生命现象的本质,使学生系统地学习现代生物化学的基本理论、基本知识和掌握生物化学的基本实验技术。相对而言,食品生物化学是一门研究人与食品化学变化关系的科学,其主要研究:生物体基本成分组成、结构、性质和功能;作为食品成分的相关物质在加工、贮存等条件下的变化;食品在人体中的代谢及营养功能;食品的化学组成及结构;加工过程对食品的影响等。这门课程是食品加工、食品质量与安全、食品检验等专业必修的一门专业基础课,是各专业的主干课程之一。该课程在加强基础理论的同时强调基本技能的训练,以培养学生分析、解决问题的能力,对食品专业学生学习后续专业课程以及将来从事食品加工和贮存等方面的研究有非常重要的影响[1]。笔者通过多年的教学研究和实践,探索出了一些行之有效的教学方法,现分析如下,以供同行借鉴。

1突出专业特点,合理设置教学内容

生物化学是一门涉及知识面广、研究相当深入的科学。这门课程的学习对生物技术和生物科学专业的学生来说是个很大的挑战,而食品科学相关专业学生的生物科学相关基础更十分薄弱,其学习难度更为明显[2]。考虑到这些因素,食品生物化学的课程体系设置必须兼顾生命科学前导、生物化学基础和食品科学特色3个方面。没有前导知识,就使得学生难以接受新学科;忽视生化基础,就失去了课程根基;缺少食品科学特色,就偏离了教学目的。综合以上因素,笔者将食品生物化学理论课的总学时设置为50学时。包括绪论、碳水化合物、脂类、蛋白质、核酸化学、维生素与激素、食品色素、酶、物质代谢、能量代谢、食品成分的变化等。通过对这些章节的合理安排,基本达到了知识系统、特色突出、易吸引学生兴趣的要求,教学效果良好。

2跟踪科学发展,及时更新教学材料

生物化学一直是生命科学研究的领头羊,大多数生命科学的重大进展都属于生物化学或者以该领域为基础。本着“以人为本”的科研理念,食品生物化学的发展日新月异,已成为生物化学的一个重要分支。但新出版的教材中,最新的内容来源也是2年以前的文献,学生使用的多数为近1~2年以前出版的教材或版本。这些内容在学生实际应用时显得过于陈旧,甚至有些在实践中已经证明是错误的。因此,高校教师必须及时更新教学材料,这就需要教师努力参与科学研究、积极参加国内外有关科研或教研会议、经常去中外文数据库查阅相关文献。教师在课堂上可讲授食品生物化学研究中的新进展,同时将所讲授的内容按章节分别整理、装订,并分发给学生,以方便学生的学习。

3增强师生互动,使用新型教学模式

在我国,“教师讲,学生听”是十分传统而普遍的教学模式。但这种教学模式有着很大的弊端,造成学生“课前不预习、上课不积极、课后不复习、考前搞突击”。近些年,我国许多高校教师开始尝试提高学生主动性的主体性教学模式[3]。作者在食品生物化学的教学过程中设计并实践了这种模式,认为在模式的具体实施中应遵循3个“根据”:根据学生兴趣选择适当章节、根据学生班级大小选择实施方式、根据实际情况选择实施学时。学生的 爱好 和基础有所差异,因此在实施主体性教学时应允许学生自主选择该小组喜欢的章节。在高校,小班可能是30人左右,也可能在100人以上,针对不同的上课人数应该选择不同的实施方式。此外,考虑到我国学生的实际情况,不应该把所有课时都选择主体性模式,应该根据学生的反馈情况等适当调整课时数。

4提高学习兴趣,注意理论联系实际

食品生物化学教材中充满了概念、原理、过程和反应式等,是一门十分枯燥的课程,学生很难连续集中注意力。可将理论与实际相联系,将学生的注意力拉回课堂。例如,在讲授基因的表达调控时,可以提及“鸟类是恐龙的后裔,其外形的差异是由于恐龙的部分基因为适应环境的变化而被沉默,人类有望从改变鸟类的基因表达入手克隆出恐龙”;在讲授蛋白质定量方法时,可以联系“三聚氰胺奶粉事件”;在讲授酶时,可以联系不法牛奶厂家为逃避有关部门对其进行的青霉素超标检测,在牛奶中添加β-内酰胺酶等,这样可以有效地活跃课堂气氛并适当放松学生的紧张情绪。但是应当注意的是,要合理把握每堂课联系实际的次数和时间,不可影响课程进度和打乱课堂节奏。

5提高授课效率,合理利用 计算机和 网络资源

近些年来,计算机和互联网技术飞速 发展,科学技术已逐渐改变了人们的 工作和交流方式。计算机和其他硬件设备一起已经发展成为一种集视频、声音、文字、数据和通讯为一体的多媒体工具[4]。食品生物化学的大部分内容是从分子及亚分子层面来解析科学的奥秘,其中牵涉到大量的分子结构、化学反应、代谢过程;另一方面,这门课程的知识点多、内容抽象,若采用传统的黑板教学,对教师来说费时、费力,对学生来说则是难理解、难记录。相对而言,计算机多媒体教学具有如下优势:信息量大,直观生动,方便修改和完善等。但是在教学过程中要注意加强和学生的交流,适当掌握课堂节奏,幻灯片不可过于花哨,字数不可过多,注意与板书相结合等。

6从结果 体会抽象,重视学生实验环节

生物化学是一门十分抽象的课程。人类对生物化学研究对象的认识主要是通过科学实验来获得间接认识。针对学生开展的系统的实验课程,不 但可以使空泛的理论落到实处,而且可以培养学生的实际操作能力和科学创新能力[5]。根据河南 农业大学的实际,笔者为学生安排的实验包括:醋酸纤维薄膜电泳分离核苷酸、菜花(花椰菜)中DNA的提取分离,甲醛滴定法测定氨基氮,蛋白质的盐析和透析,蛋白质等电点的测定,脂肪酸价的测定,抗坏血酸含量的测定,用阳离子交换树脂摄取氯化钠,食品中灰分的测定等内容。

7综合考察学习情况,建立复合型考核体系

课程结束后的考核是教师对学生学习情况的一种评估。我国传统的考核方式一般是试卷式的笔试[6]。笔者认为针对食品生物化学这门课程,应当使用复合型的考核模式,需考虑如下几个方面:对知识点的识记情况、对知识的灵活运用与分析能力、对实验操作的掌握情况以及课堂表现等。根据这个标准并结合学校要求,笔者确定课程最终成绩的计算方法,即在总成绩中,平时成绩占30%,笔试成绩占70%。平时成绩的计分项包括:学生的出勤情况、课堂答问情况、实验操作和实验 报告 等;笔试成绩的计分项包括:结课后学生上交的学习 总结和试卷。这种考核方式以考核学生对知识的掌握为基础,综合学生多个方面的能力和表现,相对公平和公正,能够较为客观地反映学生对课程内容的掌握情况。

生物化学论文文献

[1] 赖建平,顾采琴,罗军,等.高校《食品生物化学》教学现状调查分析与思考[J].广州化工,2009,37(1):145-146.

[2] 管骁,徐斐,李岱禧,等.食品专业生物化学教学工作中的创新与 实践[J].科技信息,2009(4):326,328.

[3] 林鹏.《生物化学》互动式课堂教学模式的探索与实践[J].高教论坛,2008(6):125-127.

[4] 张平平.食品生物化学多媒体课件的制作和教学中的几点体会[J].天津农学院学报,2007,14(2):58-60.

[5] 罗建平,周建芹,姜绍通,等.改革生物化学实验教学提高学生动手能力[J].实验技术与 管理,2003,20(4):101-104.

[6] 曾虹燕,刘跃进,张小云,等.构建工科生物化学教学体系的探索与实践[J].湘潭师范学院学报:自然科学版,2008,30(4):173-175.

生物化学教学法新探

生物化学论文摘要

【摘 要】本文对生物化学教学方法进行了研究,研究结果表明,应用“中西结合”的方法,比较中医和生物化学两者之间的异同,可以激发学生的学习兴趣;运用先进的多媒体技术,可以帮助学生形象直观地掌握课程的重难点,并激发学生的 想象力 。

生物化学论文内容

【关键词】生物化学 教学方法 比较法 多媒体辅助教学法

【中图分类号】G712 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810(2011)12-0178-02

随着职业 教育 规模的不断扩大,导致一些职业学校出现学生基础参差不齐的现象。又由于生物化学主要是从分子水平揭示生命活动的规律,涉及的概念较抽象,分子结构较复杂且代谢途径错综交织,所以,学生往往觉得学习内容多而琐碎、学习难度较大。为了全面提高学生的综合素质,针对生物化学复杂且抽象的特点,确定了以“学生为主体,教师为主导”的教学模式,在此基础上,应用“中西结合”的方法,提高学生的学习兴趣;运用先进的多媒体技术,将抽象的基本概念用形象直观的形式表现出来,使学生能在短时间内掌握课程中较抽象的基本概念。

一 以比较法为基础,通过比较中医和生物化学两者之间的异同,激发学生的学习兴趣

中医有数千年的历史,是中华民族在长期的生产与生活实践中,认识生命、维护健康、战胜疾病的宝贵 经验 总结,是中国 传统 文化 的结晶。中医在长期的医疗实践中积累了丰富的防治疾病的经验,并在此基础上形成了独特的理论体系。中医属于自然科学的范畴,人们在生活中或多或少地接触到中医的有关知识,耳濡目染,对中医并不陌生。因此,在教学过程中,首先引入中医医疗常识,这些知识通俗易懂,学生易于接受。通过学生喜闻乐见的中医知识过渡到抽象的生物化学知识,这给老师引入新内容带来很大的帮助。按照生物化学这门课程的安排,可以从以下几个方面入手:

1.生物体组成的比较教法

中医认为,气、血、津、液是人体脏腑经络、形体官窍进行生理活动的物质基础,是构成人体和维持人体生命活动的基本物质。而生物化学认为蛋白质、核酸等生物大分子才是构成人体的基本物质,是生物体区别于自然界的标志。为什么会出现如此大的差异呢?因为中医是古人通过对人体自身的某些显而易见且至关重要的生命现象,如呼吸时气的出入、活动时随汗而出的蒸蒸热气等观察,产生对这些物质朴素而直观的认识。生物化学则不同,它是在科学的基础上,通过对自然界中约150多万种生物体的主要构成分析,得出蛋白质和核酸是生命的主要物质基础的精确科学理论,而且也通过对蛋白质和核酸的空间结构分析,揭示了这些大分子的结构与功能的关系,在生命活动过程中起着十分重要的作用。如催化代谢反应的酶,对代谢起调节作用的某些激素,具有免疫作用的抗体等都是蛋白质。此外,躯体的运动、肠蠕动、心肌的收缩、呼吸运动、体内某些物质的运输与储存、血液凝固、遗传信息的调控、细胞膜的通透性以及高等动物的记忆、识别功能等都与蛋白质有关。核酸则是遗传的物质基础,与遗传信息的储存、传递及表达有关,而体内蛋白质的生物合成则受核酸控制。核酸的代谢及功能的发挥又需要蛋白质的参加,所以,核酸代谢与蛋白质的生物合成密切相关。核酸代谢和蛋白质的生物合成与生物的生长、繁殖、遗传、变异等生命现象的基本过程有关。所以对其深入研究,对了解机体的免疫现象及免疫性疾病、病毒性疾病、放射病、遗传病、肿瘤、抗生素及某些药物的作用机制等有重要意义。

2.代谢方面的比较教法

中医认为,人体是以五脏为中心的整体,气、血、津、液是构成人体的基本物质,是脏腑经络等组织器官进行生理活动的物质基础,经络是运行气血,沟通表里上下的通道,六淫七情影响人体机能引起疾病。但中医的肺、脾、肾为主的水液代谢理论不能解释尿的浓缩和重吸收机制,不能反映人体代谢过程中的酸碱平衡。而生物化学能解释糖、脂类、蛋白质和核酸等物质的代谢及水、酸碱平衡的代谢,解释了尿的浓缩和重吸收机制,并且能解释各物质代谢的相互联系及调控,它们之间并非杂乱无章,而是井然有序地进行,以适应生理状态的变化,形成一整套复杂且精确的调节机制,使它们保持着动态平衡,保证了生命活动的正常进行。物质代谢的调节与生理需要保持一致的能力是在生物进化过程中逐步形成的。如果物质代谢调节发生紊乱,就会导致疾病。

3.遗传方面的比较教法

中医认为,子女是由父母的肾精决定,肾精是构成胚胎的原始物质。古人通过对生殖繁衍过程的观察和体验,认识到男女生殖之精的相结合则能产生一个新的生命个体。而生物化学则科学地论证了“种瓜得瓜,种豆得豆”及“一母生九子,九子各不同”的遗传变异经验。因为它是从蛋白质的生物合成遵循的“分子生物学的中心法则”,即DNA的复制、转录、翻译及蛋白质的合成来解释的。DNA的复制是以亲代DNA为模板合成子代DNA,将遗传信息按照碱基 配对 的原则准确地传递到子代DNA分子中。转录是以DNA分子为模板,合成与DNA某段碱基排列顺序互补的RNA分子,从而将遗传信息传递到RNA分子。翻译是以mRNA为模板,以其密码指导蛋白质生物合成。这些都精确地解释了遗传这一深奥而又复杂的自然现象。

通过以上方面的比较,让学生懂得中医和现代科学理论之间的差异,知道中医的理论是由当时的认识水平决定的,层次较低,而且其中许多随着科学和医学的发展大多已过时而不再有意义,是旧事物。而生物化学理论是建立在观察和科学实验的基础上,符合客观规律,是新事物。我们应该努力学好本课程,用新的知识来发掘中医有价值的东西,让几千年来的民族璀璨更加发光发亮,否则,我们就会落伍,这也是新一代青年肩负的重担。有了压力才有动力,从而消除学生的畏难情绪,有效地激发学生的学习兴趣及求知欲望。

二 利用多媒体辅助教学让知识“动”起来

学生学习生物化学反映的普遍问题是:生物化学内容太复杂、太抽象、太枯燥,老师费尽心思地讲解,到头来学生还是困惑不已,效果很差。有时培养起来的学习兴趣又由于某个抽象概念出现,而使得学生的学习兴趣消失殆尽。近年来,随着多媒体课件的普遍 应用, 计算机辅助教学已在改变着传统教学的统一模式。利用多媒体辅助教学,图文并茂,能将单一的文字转化成生动和多彩的画面,有逼真的三维图像和动画效果,使抽象的知识“动”起来。通过多媒体辅助教学,可以最大限度地展示生物分子的立体结构和化学变化 过程,给予学生多种感官刺激,变抽象为直观、变复杂为简明、变枯燥为生动活泼。这种教法可帮助学生形象直观地掌握课程的重难点,并激发学生的想象力。充分发挥学生的学习积极性和创造性,提高学生的学习效率,改变学生“背多分”的状况。

生物化学论文文献

[1]孙广仁主编.中国传统 医学丛书.中医基础理论[M].北京:科学出版社,1994

[2]马如骏主编.生物化学(第三版)[M].北京:人民卫生出版社,2007

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生命科学导论课程论文

人胚胎干细胞研究进程 对于生命科学大家早已不陌生,在高中生物课本上就讲过很多关于生物制药、基因工程、蛋白质、酶、抗生素、干扰素等知识。生命科学前沿与人类健康主要研究现在比较前沿的科学,即尚处于研究阶段的科学。现实生活中我们存在很多的无赖,比如:我们眼睁睁的看着亲人朋友的离去却没有任何办法,我们无法摆脱对抗生素的依赖,因此我们就要去寻找更加安全,更加人性化的治疗方法和关键技术的突破! 这就是生命科学前沿技术研究要带给人类的。 对于这门课程我有很多感兴趣的地方,由于不能面面俱到,这次主要针对人胚胎干细胞研究发展表达一下自己的看法。定义: 胚胎干细胞是指当受精卵分裂发育成囊胚时内团细胞的细胞,它具有体外培养无限增殖、自我更新和多向分化的特性。 一般认为全能性干细胞所应具有的特征如下:(1)来源于一个全能性的细胞群体;(2)具有正常的细胞核型;(3)具永生性,在胚胎状态下能无限制的分裂;(4)培养的细胞株在体外或在畸胎瘤中能自发分化成胚胎外组织和分属所有3种胚层的体细胞。干细胞的神奇之处在哪里呢? 我们都知道,我们100多斤的身体最初其实仅仅是父母共同制造的一个细胞——一个精子进入一个卵子结合而成的受精卵而已。之后一个细胞变成两个细胞,两个变成4个,4个变成8个,在该长眼睛的地方分化成组成眼睛的所有细胞,在该长胳膊的地方分化成组成胳膊的所有细胞。当一个完整的人形成后,组成他身体的绝大部分细胞不再具有分化的能力。 无论在体外还是体内环境,胚胎干细胞都能被诱导分化为机体几乎所有的细胞类型。现在我们听到最多的就是关于白血病的治疗用到胚胎干细胞,一般白血病患者必须要找到与之相适应的骨髓才能进行移植,现在多数为独生子女,而两个不相干的人骨髓相配的概率几乎为十万分之一,所以这时就产生了麻烦。如果当初婴儿出生时就预留脐带血,医院给每个人都建立一个胚胎干细胞库,那么今后一旦得这种病就可直接从中提取自己的干细胞,经过组织培养分化成造血干细胞,然后移植到患者体内,这样就可避免发生排斥,治疗这些并就不是什么麻烦了。其实胚胎干细胞的应用并不只是局限在此,还有治疗帕金森病疾病,像中风、心率不齐、心肌梗塞、视网膜、糖尿病、肝功能不齐,还有关节炎等等这些疾病。 人类胚胎干细胞也可以分化为滋养层细胞、神经细胞、神经胶质细胞、造血细胞、心肌细胞等,所以其医学应用领域前景重大。胚胎干细胞移植最大的好处就是避免发生排斥反应,但是成体干细胞却不如胚胎干细胞。 从骨髓中提取的干细胞能够分化成原始细胞,如骨髓组织细胞,直至生长成所需要的其他组织或器官。结果是,骨髓干细胞起初分化顺利,但最终并没有分化成原始细胞,却产生了奇怪的类似人体肿瘤的细胞。虽然胚胎干细胞用途很多,但它的分离,纯化却有很大难度。 我们在分离干细胞之前,也就是在这些细胞进行分化之前就把它们从内细胞团里面分离出来,然后放到培养机里面进行培养,其实这完全是一个,就是我们把细胞从内细胞团习以为常的微环境里面提取出来放在培养机里,培养机里放了许多的物质,让这些细胞以为它们其实还是在它们原先的位置,还是在内细胞团里,因此这完全是一个,那些细胞它们以为它们依然在细胞团里面,因此它他们继续在等待信号让它们进行下一步的分裂,当然除了让它们分离以外,还可以运用一些技术阻止这些细胞进行分离,那么细胞就可以继续养下去,继续培养,而且这些细胞因为我们采取的技术,它不会老化,也不会死去,它们一天不停地在我们的培养机里发育。 1. 如何保持细胞全能性并控制向特别类型细胞转化? 即我们如何让胚胎干细胞发育成造血干细胞而不是发育成神经细胞或一个完整的个体。 而事实上在我们人类身体里面的干细胞会进行分化,不断分化成为我们身体所有的细胞类型,大约一个干细胞倾向分化为200多种身体里面的细胞类型,我们的问题就是如何来使这一种干细胞仅仅像我们所需要的细胞类型分化,仅仅分化为我们所需要的细胞类型,像脑细胞、心肌细胞或者是组合细胞。 现在的研究结果是采用不同的培养基培养胚胎干细胞,那么他将发育成特定功能的细胞。 如: 胚胎干细胞---------胎牛血清 骨髓基质细胞共培养--------造血细胞 胚胎干细胞---------基因转染-------------胰岛素分泌细胞 胚胎干细胞---------RA--------------神经细胞虽然实现部分定向转化,但这些培养基的配置,更多关于定向分化的问题有待解决,这是我们目前正在研究的问题,需要我们这一代或下一代不断地研究下去。 2.下一个待解决的问题就是:分化后的细胞是否具有致癌性。体外培养胚胎干细胞的培养基里面含有很多化学物质,虽然里面的环境类似人体但又不完全于人体内环境相同,因此,培养基里的物质是否会导致胚胎干细胞癌变,激活原癌基因,发展成癌细胞。这也是有待解决的,在今后的发展中需进一步深入研究。 3.伦理问题:用于肝细胞研究的胚胎来源困难。胚胎是一个未来的生命,不能因为进行科学研究而扼杀生命。再者说,对胚胎干细胞的研究现在还只是停留在最初阶段,距离临床试验还有很长一段路要走,更不用说用于治疗疾病了。“我们不能仅仅因为有的胚胎不能发育成生命就残忍地在它们上面做试验。 支持者,他们指出,根据自愿的原则,利用一些废弃的胚胎扩大干细胞研究是正确的事情。干细胞研究被认为是找到老年性痴呆症、帕金森症等神经和大脑疾病新疗法的希望。 还有就是关于克隆问题,克隆羊‘多利’的诞生让更多人参与到这场争论中。如果用人体干细胞克隆出人,到底该不该,都涉及到伦理问题和人们道德承受的底线。 胚胎干细胞的研究趋势: 改善ES细胞的体外培养条件,建立更有效更简便的获得ES细胞的方法。 定向诱导分化成特定类型细胞,用于临床疾病的治疗,并解决免疫排斥和潜在的致肿瘤的问题。 成体干细胞的横向分化的能力以及与胚胎干细胞的比较,成体干细胞能否替代胚胎干细胞? 对于人胚胎干细胞的研究前景 : 未来的再生医疗 《科技日报》2004年12月31日讯:通过显微镜人们发现,人体内有一种神秘的东西,他们宛如银河系中闪闪浮动的美妙“星体”,释放出神秘的光辉。这些令人心驰神往的“星体”,就是人类胚胎干细胞。 尽管目前的医术尚无法使有些病人起死回生,但采用再生医疗的手段或许能使人的生命得以延续或再生,进而达到不使物种彻底灭绝的目的。虽然这是一项造福生命的好事,但从人类受精卵中提取胚胎干细胞的尝试,却使科学界与宗教界和政治界卷入一场无休止的争执之中,并在全球范围掀起了轩然大波。 独特的控制机制 1998年,美国威斯康星大学Thomson等率先成功分离、克隆了人胚胎干细胞,并建立了细胞系,这一研究成果立刻在国际上引起轰动,成为世界关注的焦点.由于人ES细胞具有其它哺乳动物ES细胞的一般特性,能够在适宜条件下分化成构成人体的任何一种组织.因此,人ES细胞能够为组织工程研究提供可靠的细胞来源,同时能够在人早期胚胎发生、细胞组织分化以及基因调控等研究领域发挥重要作用. 对于人胚胎干细胞研究的意义: ES细胞的应用前景十分令人鼓舞。胚胎干细胞可以作为研究人类胚胎发育、出生缺陷及胚胎瘤等疾病的新的手段;可以用于至今为止尚未进行的关于的方法;制造人类疾病模型以利用于基础研究、药物开发和毒理学研究,如果克隆技术可以从患者自体组织中获得干细胞,则它们可解决用于治疗退行性疾病的组织短缺以及结束在移植治疗中使用免疫抑制剂;另外干细胞还可以用来作为基因治疗的一种新的基因运载系统。总之,其前景十分广泛。结论:由于胚胎干细胞在揭示生命的奥秘、攻克各种疑难杂症等方面具有极为诱人的前景,尽管目前还有许多困难,还存在争议,如果能够正确引导,建立相应完善的监管机制,人胚胎干细胞研究领域的每个进步都将对人类自身发展做出重大贡献。 我国的干细胞研究和应用已经具备了一定的基础,早在20世纪60年代就开始了骨髓干细胞移植方面的研究,目前研究和应用得最多的是造血干细胞。1992年,我国内地第一个骨髓移植非亲属供者登记组在北京成立,“中华骨髓库”也正式接受捐赠。2002年,北京建立了脐带血干细胞库。关于胚胎干细胞的研究,我国目前还没有明确的法律规定。我国干细胞研究与国际之间还纯在一些差距,这需要我们一代又一代的中国人为之奋斗。 同时国际上干细胞研究还纯在很多“黑洞”区域,如何合理应用干细胞研究成果,而不至于违背伦理也是国际上一直争论的话题。 因此,人胚胎干细胞的研究还有很长的路要走。

随着人们对客观事物认识的不断加深,已经不再满足于停留在易解问题的领地,这其中在生命科学领域的复杂性研究又受到了许多跨学科学者的关注。笔者综述了复杂性的概念、生命科学中的复杂性极其复杂性研究。 关键词 生命科学;复杂性科学;生物复杂性 复杂性科学的概念诞生至今已经20多年,这期间有大批学者从不同的领域入手展开了卓有成效的探索。人们希望更全面深入地从客观世界事物的整体与部分以及层次关联在时空演化的全程描述角度来研究支配客观事物运行的基本规律,建立起新世纪科学技术发展的理论基础,以指导新的发展实践。 这其中在生命科学领域的复杂性研究又受到了许多跨学科学者的关注,也有人将其称之为生物复杂性(biocomplexicity)研究,生物复杂性科学主要探索在一些传统学科间交叉的问题。准确地说,是寻求以定量和整合的途径来深入了解各种生命系统之间复杂的相互作用,其中既包括生物的、行为的、化学的和物理的相互作用,也包括生态的、环境的和社会的综合作用等[1]。 1 复杂性科学研究的概念和范畴 复杂性的定义是相对于简单性而言的,简单性一向是现代自然科学、特别是物理学的一条指导原则。许多科学家相信自然界的基本规律是简单的。还原论的基本思想也就是找出复杂现象或事物背后的简单机制。事实上一些复杂的事物或现象,其背后确实存在简单的规律或过程。 关于复杂性的概念并没有一个统一的说法,而是根据研究的对象有不同提法,比如,从熵的角度:复杂性等于热力学测定的一个系熵和无序;信息的角度:复杂性等于一个系统使一个观测者“惊奇的能力”;分形尺寸:一个系统的“模糊状况”,即在越来越小的尺寸上显示的详细程度;有效的复杂性:一个系统显示“规律性”而不是随机性的程度;体系复杂性:由一个体系结构系统的不同层次所显示的多样性;语法的复杂性:描述一个系统所需要的语言的普遍性程度;热力学深度:将一个系统从头组织在一起所要的热力学资源的数量;时间计算上的复杂性:一部计算机描述一个系统或解决一个问题所需要的时间;空间计算上的复杂性:一部计算机描述一个系统或解决一个问题所需要的存储量[2];等等。 从20世纪30年代系统科学开始兴起,人们逐渐认识到系统大于其组成部分之和,系统具有层次结构和功能结构,系统处于不断地发展变化之中,系统经常与其环境(外界)有物质、能量和信息的交换,系统在远离平衡的状态下也可以稳定(自组织),确定性的系统有其内在的随机性(混沌),而随机性的系统却又有其内在的确定性(突现)。 复杂性科学往往研究的是复杂性系统,复杂系统主要有以下表现:(1)系统各单元之间的联系广泛而紧密,构成一个网络。因此每一单元的变化都会受到其他单元变化的影响,并会引起其他单元的变化。(2)系统具有多层次、多功能的结构,每一层次均成为构筑其上一层次的单元,同时也有助于系统的某一功能的实现。(3)系统在发展过程中能够不断地学习并对其层次结构与功能结构进行重组及完善。(4)系统是开放的,它与环境有密切的联系,能与环境相互作用,并能不断向更好地适应环境的方向发展变化。(5)系统是动态的,它不断处于发展变化之中,而且系统本多对未来的发展变化有一定的预测能力。 一般来说,复杂性研究的基本方法是:(1)定性判断与定量计算相结合。(2)微观分析与宏观综合相结合。(3)还原论与整体论相结合。(4)科学推理与哲学思辨相结合。 复杂科学研究中所用的理论工具:(1)非线性科学——非线性动力系统理论(稳定性和分叉理论、混沌、孤子)和统计力学(分形、标度),及非平衡系统中的复杂和随机现象的研究;(2)计算机模拟——它是十分重要的手段,目前已广泛用于复杂科学的研究中;(3)计算智能;(4)数理逻辑;(5)在不确定条件下的决策技术;(6)综合集成技术;(7)整体优化技术等。 2 生命科学与复杂性研究 生命科学的研究对象都是复杂系统,(具有关联性、多样性、自学习、自组织、开放、动态的特点),生命科学研究的系统正因为其复杂性,对其构成的原因和演化的历程,此前均缺乏了解,也因此吸引了复杂性科学研究者的高度重视。近几十年来,对生物系统所具有的整体性、关联性、网络层次性、统计涨落性、内在和外在的随机性、模糊性、开放性和历史性等这一类复杂系统的典型特征进行了探讨。生物体本身的特点以及生物的进化使得人们的思维方式从单纯的物理学简单系统的研究转变为对生物学的复杂系统的研究[3]。 基因是生命遗传的基本密码,生物体的复杂结构和功能不仅仅是由基因决定的,也是由基因组中大量的非编码信息和非编码基因决定的。因此生物体的复杂结构和功能不仅仅是由基因决定的,也不仅仅是由基因组中大量的非编码信息决定的,而是由这些元素在生物体各个层次上复杂、动态的相互作用决定的。 作为生命系统的指挥和协调中心—神经系统,其中枢功能结构为大脑,近十年来脑功能的科学研究是复杂科学领域中的一个热点。大脑有复杂的结构,它的组织层次按空间尺度有:分子、膜、突触、神经元、核团、回路、网络、层、投射、系统。大脑表现出的某些高级功能是不能在较低的层次上观察到的,其中有些是由各个单元之间的相互作用而涌现出的集体行为。人们的思维规律是不断变化的,但是最低层次的规律是不变的。脑功能的复杂性首先体现在各神经子系统自身的高度非线性、不稳定性和适应性;其次体现在它们之间相互连接的非均匀性及大规模并行等特点。不仅如此,即使在非常简单的神经系统中也存在着令人惊异的复杂性,这反映在它们的功能、演化历史、结构和编码方式。比如,单个神经元放电的时间序列包含复杂多样的时间模式,反映了神经细胞内的复杂的动力学过程[4]。脑电信号是中枢神经系统自发产生的生物电活动,它包含了丰富的神经系统状态和变化的信息,因而在临床和神经电生理研究中得到了广泛的应用。现在人们对EEG建立动力学模型,并研究其中的混沌现象,显示动力学模型方法对于研究大脑正常生理和病理状态具有的意义[5]。 近年来控制领域实现和发展了脑控系统,即基于脑电信号的人机融合控制系统,直接以脑电信号为基础,通过脑机接口来实现控制。“脑控”研究涉及神经科学、计算机科学、控制科学和心理学等多学科交叉。相关研究已经开发出了利用大脑的思维、通过电子接口来控制各种设施的运动状态,并取得预期效果的“脑控技术”,这项技术在医疗等多个方面具有重要的应用价值。 人工生命(Artificial Life)是近10年发展起来的一个新方向,是以进化为主要特征的复杂性研究。人工生命致力于研究生命形式(并不局限于某种特定的载体)的普遍特征。地球上的生命被看成是一种具有特定载体—蛋白质—的特定生命形式,地球上的生命进化也仅仅代表一种特定的进化途径,因此可以用别的物质来构造另类载体的生命形式,赋予它们生命的特征,使其具有进化、遗传、变异等等生命现象,得到生命的普遍行为[2]。 其他如心血管系统中的心率变异性和管腔应变问题;动态病(以异常时间组织结构为特征的疾病,如周期性发热、周期性关节肿胀等)的预防、治疗和数学建模问题;生态系统的种群繁殖问题;流行病中的疾病传染规律;生化反应的动力学过程;免疫系统中信号产生、传递和转导的动力学过程等都体现了生物系统的复杂性,属于复杂性科学研究的范畴。 因为生命体的多样性和复杂性决定了临床医学本身的复杂性;疾病是复杂的,不仅生命体本身病理过程复杂,而且心理、社会、环境等因素都会影响病理过程;许多复杂性疾病,如心血管疾病、癌症、艾滋病等皆是生命体多层次、多层面因素作用的结果。现代医学是在还原论指导下对生命和疾病局部的、分离的认识,仍停留在分析和描述的水平上;所以需要借助复杂性研究方法。在研究方法和观念上有所突破。 祖国传统中医学独特的思维方法和对复杂系统整体状态的把握与复杂性研究有类似的思路。中医学对人体内部的相互作用以及人体与环境的相互作用提出了众多的命题,为现代医学研究准备了丰富的素材,对中医的理论体系的认识还必须运用物理学、生物学、数学、控制论、系统论等学科的最新知识。 复杂性科学对我们来说是一个充满未知的领域,研究方法上既有还原论,也有综合论和系统论,这两种思想正在经历碰撞并开始出现融合的趋势。但是在研究对象上,它研究的问题并不是刚刚出现,而是因为人们认识的深度和它本身的难度,使这一类问题被搁置了起来。目前,对复杂性的研究已经分别在一些学科取得了初步的进展,随着科技的进步、人类对自然和自身认识的深化,生命科学中的复杂性问题必然会被逐步地认识和解决。

摘要 世纪70年代诞生的基因工程、克隆技术和干细胞研究等现代生物技术, 使生命科学的发展进入了一个新阶段, 这些以创造或改变生物类型及生物机能为目标的现代生物技术已成为新技术革命的三大支柱之一。通过探寻生命本质及生长发育、疾病、衰老等奥秘, 揭示生命现象的内在规律。随着生物技术在医药、食品化工、农业、环保以及能源、采矿等工业部门中的广泛应用, 它正在对人类经济及社会生活和社会进步产生深刻而广泛的影响。关键字:生命科学 生物技术 人类生活 影响随着生物科学的发展,生物科学技术对人类社会的影响越来越大。这主要表现在以下几个方面: 1.影响人们的思想观念,如进化的思想和生态学思想正在被越来越多的人所接受。 2.促进社会生产力的提高,如生物技术产业正在形成一个新兴产业;农业生产力因生物科学技术的应用而显著提高。 3.随着生物科学的发展,将会有越来越多的人从事与生物学有关的职业。 4.促进人们提高健康水平和生活质量,延长寿命。 5.影响人们的思维方式,如生态学的发展促进人们的整体性思维;随着脑科学的发展,生物科学技术将有助于改进人类的思维。 6.对人类社会的伦理道德体系产生冲击,如试管婴儿、器官移植、人基因的人工改造等,都会对人类社会现有的伦理道德体系产生挑战。 7.生物科学技术的发展对社会和自然界也可能产生负面影响,如转基因生物的大量生产改造物种的天然基因库,可能会影响生物圈的稳定性。 理解科学技术与社会的关系,是科学素质的重要组成部分。一、生物与基因科技 生物与基因科技的进展,已促使生物医学的研究迈入后基因体医学时代,这些尖端医疗科技在提升人们健康福祉的同时,也给家庭和社群等各个层面前带来所未有的影响。其中有些影响或许还是潜在的。 (1)基因改造作物(genetic modified organism) 科学家以基因改造的方式改良农作物,以促进收成、防治病虫害、提高经济效益,希望可以解决人类粮食不足或营养问题,但是基因改造作物会不会创造出新的过敏原、对人体造成新的健康问题、引起昆虫的抗药性、制造所谓的基因污染?基因改造作物所带来对自然与人类社会的风险、安全性与效益如何评估?基因改造作物的专利权将如何规范?其巨大商业利益是否将加剧资本家对弱势族群、第三世界国家的经济控制或剥削?究竟,人与植物、自然生态的理想关系应该如何?(2)基因检测(Genetic testing): 基因检测有助于遗传疾病的诊断、预防及处置,执行的时机常见于婚前健康检查、胚胎植入前检测、产前检查、新生儿筛检、儿童及成人的遗传检验等,检测的性质又可分诊断检测、带原者检测、发病前检测、罹病倾向检测。由于遗传信息不仅关乎个人,同时也与家庭或家族其他成员的健康息息相关,因此遗传信息的获得与告知时常带来特殊的医学伦理问题,包括:基因信息带来的心理负担及社会压力,基因诊断结果的告知对个人与家庭、家族的影响,个人隐私的保障与家庭成员利益产生冲突,基因检测引起的医疗资源分配、社会正义议题等。 (3)基因治疗(gene therapy): 科学家透过基因治疗希望能为人类目前各种主要的死亡原因、慢性疾病、遗传疾病的治疗带来曙光,一般分为体细胞基因治疗及生殖细胞基因治疗。体细胞基因治疗乃针对已发病或将发病患者的体细胞,在基因的层次作医疗介入,以病毒为载体、或使用物理方式将好的基因传送到欲治疗的体细胞或组织,以取代或修补有缺陷的基因,并发挥正常生理功能。体细胞基因治疗的相关伦理议题与一般新进医学科技、临床试验所必须考量的内涵大致相同。其中,应采取何种程序方能公平选出接受治疗的病患?应采用何种步骤以确保患者或其父母或监护人的知情同意?生殖细胞基因治疗则是对生殖细胞或胚胎进行基因调控,以期根绝病因、一劳永逸,然而对生殖细胞直接进行基因介入却可能改变新生儿的遗传组合、造成长远的医源性的伤害,同时可能引起设计家宝宝、基因超市、出卖基因以牟利、政变人种等发展的疑虑。这些问题正在或即将对人类的家庭、社会伦理观念与道德实践带来重大的冲击,理应纳入到生命伦理学的思考范围之内。

除尘技术研究进展课程论文

一、 选好课题 撰写科技小论文,首先要考虑写什么,也就是课题的选择。选择课题是写好论文的关键。要注意以下原则:价值原则,即选题的理论价值和实用价值。要对其他的同学有启发、指导和参考的意义;可行原则,指主观和客观条件的可能性,即撰稿者个人的专业知识、理论修养、知识面、手头资料、实验条件、周围环境,不可贪大求深,应该量力而行;新颖原则,指课题应是他人未曾研究或研究过但未解决或完全解决,要注意“文贵创新”。 二、 拟定题目 文题如目,好的题目能够叫人拍案叫绝,一眼难忘。它好似推销产品的广告词,对吸引读者起着关键作用。好的科技小论文题目要讲求三个字:准、小、新。准,指的是题目要用精练的文字将论文内容确切的揭示出来。如某位同学撰写的科技小论文的题目是《肥皂的去污原理和最佳洗衣浓度》,一看题目,就可以知道论文阐述的内容,一目了然。小,指的是题目的角度小。角度小,就具有较好的指向性,文章的思路随之明朗,容易写得集中、紧凑。题目过宽,往往由于我们投入研究的精力少,范围窄,专业知识不深,而难以驾驭。如某位中学生撰写的科技小论文的题目是《静电除尘黑板擦的研究与制作》,题目小且具体,学生可以作深刻的阐述。新,指的是力求在题目中透露出新鲜的立意。选题新鲜,才有阅读价值。没有独特的见解,没有新的发现,即使表达再好,论证再有力,也是瞎子点灯白费蜡。 三、 写好开篇 文章开头处于定调的特殊位置,历来为写作者们重视。古人云:”若起不得法,则杂乱浮泛”。开头部分虽短,却是全篇的有机组成部分,提示作者的思绪和对众多材料的截取,因此落笔之前必须对全篇有总体把握。 科技小论文的开头,不一而足,并无固定的格式,但却有章法可循,这就需要对各种开头的技法细加领悟,根据写作实际灵活运用。 1、 例题引路法 写作科技小论文,开篇引题,显示了研究问题的实在性,激发读者顺藤摸瓜的愿望。如某同学撰写的《一道容易解错的力学题》一文,作者开头就摆出了一道同学们很熟悉而又容易出错的力学题,并将错误的解答过程陈述给读者,引起读者的强烈的兴趣,而急于读完全文,以知道这道题究竟错在何处。 2、 揭示背景法 将研究的问题,放置到当前社会经济发展的大环境和大背景下,让读者在较高的层次体味其研究的意义乃至方向性。如《乡镇工业环境污染防治对策》一文是这样开头的:“改革开放以来,乡镇企业迅速崛起和蓬勃发展创造了大量的物质财富,使农村经济发生了一系列深刻变化。在一些发达和比较发达地区,乡镇企业已成为农村经济的重要支柱和国民经济的重要组成部分。但是,伴随着乡镇企业的迅速发展,乡镇工业对环境的污染和对生态的破坏影响日益突出。 这一开头就将研究的问题与命题的发展趋势,当今乡镇工业对环境的污染和对生态的破坏影响紧扣一起,使人们认识到治理环境污染的紧迫性。 3、 指出危害法 许多争鸣、纠错的小论文,常常指出某些弊端,让人们骤然心惊,晓知解决问题的紧迫性。 4、 概述论点法 在前言部分,作者将主要观点集中呈现给读者,给人一种整体感,这无异于交给读者一串钥匙,往下阅读便是尝试去打开一扇扇大门。自己写的好 不要依赖别人

中国的经济规模庞大,钢铁产量、水泥产量、煤炭产量都是世界第一,发电量世界第二,并且大部分是燃煤的火电厂。这些重化工、原材料、能源工业不少企业还是粗放型生产,生产工艺及设备相对落后,资源、能源耗费大,污染严重,产生的粉尘、烟尘数量巨大。因此,中国的袋式除尘器潜在市场非常巨大。目前,不少大中型企业都加大了技术改造力度。例如上海宝钢投资300亿元上三期后工程,上钢一厂投资100亿元进行技改,准备上100吨电炉,两台150吨转炉,尾部都采用大型袋式除尘器。我国100多家采用60~70kA自焙阳极电解铝厂都在进行技术改造,到2005年我国铝产量将达到600万吨,比1999年的284万吨增加了316万吨。铝电解工业中袋式除尘技术应用的需求更为广泛。我国在七十年代中后期大力开展消烟除尘工作,当时上的除尘设备已经老化,或者技术已落后,需要普遍的更新换代。水泥工业关闭立窑小水泥厂后,产量将减少2亿吨,需要上一部分大、中型生产流水线来填补这2亿吨的减产。这样更便于集中治理产生的粉尘和烟尘,将大量采用袋式除尘器。垃圾焚烧炉在我国方兴未艾,从2000年6月1日开始国家颁布的垃圾焚烧标准中明确规定:“垃圾焚烧炉的除尘装置必须采用袋式除尘器,以减少焚烧过程中有害物质的产生和排放”。我国有600多座城市,再加上近郊的城镇,今后袋式除尘器在垃圾焚烧炉除尘方面的市场潜力巨大。我国的火电厂大型燃煤锅炉除尘,是高效除尘设备的巨大市场。由于种种原因,我国的袋式除尘器在这个市场还未打开局面,而国外发达国家火电厂除尘、脱硫,袋式除尘器占有相当的份额,特别是澳大利亚火电厂除尘,绝大多数都采用袋式除尘器,运行稳定,效果良好。目前我国对烟气中的SO2加强控制,粉尘比电阻上升,使得电除尘器的应用变得困难和不经济,袋式除尘器成为合理的选择。在此基础上,预测将来我国袋式除尘行业总产值会超过20亿元大关,保持一种向上发展、欣欣向荣的良好势头。

研究性学习结题报告:静电除尘黑板擦得研究与制作班级:高一(3)班指导老师:张玉海课题组长:石新未小组成员:彭榆善,石新未在本次课题研究中,我们所研究的课题——静电除尘黑板擦得研究与制作,皆已通过查询网络资料,查阅各类图书资料等途径了解清楚静电除尘的原理,从而设计出一种利用静电除尘的黑板擦,其远大理想是保护老师的健康免受粉笔灰的危害,我们的目标是:没有粉尘!现将研究进程大致列出:一,12月(初步认识):(1)上网搜寻关于静电的概念,产生原理,方法;不利之处:信息不齐全,多为笼统之讲,更多是清除静电的方法;(2)进行更深一步研究,寻找一些清晰的图解与文字说明,甚至是相关的电路设计图;不利之处:发现市场已有此类产品,且已有人进行过研究,探讨与改进,使得本次研究课题的创新性大打折扣.二,一月(寻找材料):(1)寻找研究制作所需器材:电动马达,导线,齿轮,金属杆,易生景点的涤纶布,硬盒等;不利之处:材料收集进展缓慢,成果不如人意,没有大量材料供研究制作.(2)试图从旧玩具,四驱车上拆去所需配件,以及其他废物的利用,如塑料,泡沫制品;不利之处:配件较小,不易运转.三,二月(组装成品):(1)根据电路图组装好配件,制作出雏形作品,进行试验调试;不利之处:与预期效果相差甚远,没有明显效果.(2)重新调整改造;不利之处:改造未能带来新变化.最终,研究制作以失败告终,失败并不意味着一无所获,同样,我们也满载而归.得到失败的经验和教训以及研究的勇气,探索精神,我们的相信是无价的.革命尚未成功,同志们仍需努力!

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