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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参考文献是论文写作中可参考或引证的主要文献资料,可以反映论文作者的科学态度和论文具有真实、广泛的科学依据。下面是我带来的关于化学论文参考文献的内容,欢迎阅读参考! 化学论文参考文献(一) [1] 王亮. 薄层等离子体与表面等离子体激元的实验研究[D]. 中国科学技术大学 2009 [2] 汪建. 射频电感耦合等离子体及模式转变的实验研究[D]. 中国科学技术大学 2014 [3] 马新欣. 基于COSMIC掩星数据的电离层分布特征及地震响应研究[D]. 中国地震局地球物理研究所 2014 [4] 王若鹏. 地震电离层前兆短期预报研究[D]. 武汉大学 2012 [5] 何昉. 地基大功率无线电波加热电离层对空间信息链路影响研究[D]. 武汉大学 2009 [6] 汪枫. 高频电波人工调制低纬电离层所激发的ELF波的研究[D]. 武汉大学 2011 [7] 邓忠新. 电离层TEC暴及其预报方法研究[D]. 武汉大学 2012 [8] 刘宇. 实验室研究化学物质主动释放形成的电离层空洞边界层的非线性演化[D]. 中国科学技术大学 2015 [9] 宋君. 返回式电离层探测技术应用研究[D]. 武汉大学 2011 [10] 冯宇波. 电离层等离子体分析仪的设计与研制[D]. 中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心) 2011 [11] 李正. 电离层暴及“行星际扰动-磁暴-电离层暴”的观测研究[D]. 中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心) 2011 [12] 赵莹. GNSS电离层掩星反演技术及应用研究[D]. 武汉大学 2011 [13] 牛田野. 特殊等离子体环境物理信息获取与处理的研究[D]. 中国科学技术大学 2008 [14] 黄勇,时家明,袁忠才. Numerical Simulation of Ionospheric Electron Concentration Depletion by Rocket Exhaust[J]. Plasma Science and Technology. 2011(04) 化学论文参考文献(二) [1] 徐凯. 硝基甲烷及其分解产物的从头算分子动力学研究[D]. 四川大学 2014 [2] 李倩,徐送宁,宁日波. 用发射光谱法测量电弧等离子体的激发温度[J]. 沈阳理工大学学报. 2011(01) [3] 李兵,张明安,狄加伟,魏建国,李媛. 电热化学炮内弹道参数敏感性研究[J]. 电气技术. 2010(S1) [4] 赵晓梅,余斌,张玉成,严文荣. ETPE发射药等离子体点火的燃烧特性[J]. 火炸药学报. 2009(05) [5] 张祎. 小口径固体电枢电磁轨道炮发射稳定性与初始装填过程影响规律的研究[D]. 南京理工大学 2012 [6] 弯港. 基于格子Boltzmann方法的流动控制机理数值研究[D]. 南京理工大学 2013 [7] 李海元. 固体发射药燃速的等离子体增强机理及多维多相流数值模拟研究[D]. 南京理工大学 2006 [8] 王争论. 中心电弧等离子体发生器及其在电热化学炮中的应用研究[D]. 南京理工大学 2006 [9] 林鹤. HMX共晶炸药的制备与理论研究[D]. 南京理工大学 2014 [10] 王娟. 2,3-二羟甲基-2,3-二硝基-1,4-丁二醇衍生物的合成及其应用研究[D]. 南京理工大学 2014 [11] 董岩. 多氨基多硝基苯并氧化呋咱及其金属配合物的合成与性能研究[D]. 南京理工大学 2014 [12] 刘进剑. 多氨基多硝基吡啶及吡嗪氮氧化物含能配合物的合成、性能及应用[D]. 南京理工大学 2014 [13] 赵国政. 氮杂环硝胺化合物的理论设计与母体合成[D]. 南京理工大学 2014 [14] 郭长平. 一步法微气孔球扁药成孔机理、燃烧性能及应用研究[D]. 南京理工大学 2013 [15] 金涌. 电热等离子体对固体火药的辐射点火及燃烧特性研究[D]. 南京理工大学 2014 化学论文参考文献(三) [1] 王晓东. 蛋白质复合体及蛋白质相互作用研究新策略[D]. 北京协和医学院 2012 [2] 罗孟成. H5N1亚型禽流感病毒DNA疫苗及分子佐剂研究[D]. 武汉大学 2010 [3] 吴志强. 应用RNA干扰技术抑制手足口病重要病原体的基因表达与复制研究[D]. 武汉大学 2010 [4] 刘丹. 乙型肝炎病毒Pol蛋白对NF-κB信号通路抑制作用的研究[D]. 武汉大学 2014 [5] 江淼. RNA结构在其诱导细胞先天免疫反应中的作用及其相关信号通路研究[D]. 武汉大学 2011 [6] 詹蕾. 呼吸道合胞病毒的纳米免疫分析新方法研究[D]. 西南大学 2014 [7] 易昌华. 麻疹病毒血凝素蛋白H诱导HeLa细胞凋亡及其分子作用机制研究[D]. 武汉大学 2014 [8] 杨景晖. H3N2亚型流感病毒Vero细胞冷适应株减毒特性及假病毒评价中和抗体的研究[D]. 北京协和医学院 2014 [9] 刘娟. 人呼吸道腺病毒55型的基因组学与病原学特征研究[D]. 中国人民解放军军事医学科学院 2014 [10] 喻正源. 全基因组测序与病毒捕获测序技术探讨EB病毒进化及整合规律的初步研究[D]. 中南大学 2013 [11] 陈晓庆. 天然产物抗单纯疱疹病毒感染活性评价及机理研究[D]. 南京大学 2014 [12] 李康. 抗流感病毒和EV71新靶标及新药物研究[D]. 北京工业大学 2014 [13] 王君. 白细胞介素-6受体介导A型流感病毒感染诱导白细胞介素-32及白细胞介素-6表达的研究[D]. 武汉大学 2013 [14] 申彦森. 基于内含子剪切的人工miRNA结构和靶向位点与基因沉默效率的关系研究[D]. 武汉大学 2009 [15] 金旭. 冠状病毒N7甲基转移酶甲基化核苷酸GTP的特性研究[D]. 武汉大学 2013 [16] 陶佳莉. SARS冠状病毒非结构蛋白nsp14的结构功能关系研究[D]. 武汉大学 2013 [17] 高国振. 宿主因子Cyclin T1和Sam68在Ⅰ型人免疫缺陷型病毒生活周期中的功能研究[D]. 武汉大学 2012 [18] 柳叶. 阻断HIV-1辅助受体CXCR4的新方法研究[D]. 武汉大学 2012 [19] 李围. Akt1蛋白质复合体的纯化鉴定及其相互作用蛋白质的功能研究[D]. 中国人民解放军军事医学科学院 2007 [20] 鞠湘武. H5N1型禽流感病毒损伤细胞溶酶体的机制研究和南极极端环境下科考队员的应激反应研究[D]. 北京协和医学院 2012 猜你喜欢: 1. 化学论文参考范文 2. 关于科学论文参考文献 3. 药学论文参考文献 4. 药学毕业论文参考文献 5. 毕业论文参考文献国家标准
人为万物之灵,有智慧,有特别发达的大脑,能劳动,能制造工具等。但归根结蒂,人是从动物进化而来的,从生物学的观点来看,人仍旧是动物。在林奈的分类系统中,人、猿、猩猩等都属灵长目,人属灵长目的人种人类是由古猿进化来的,是从猿的系统中分化出来的独立的一支,其出现及发展是一个漫长的历史过程。古人类学的研究表明, 在距今2 000—3 000万年前,森林古猿在茂密的森林里过着树栖生活。在距今约1500万年前后,地球上的热带森林地区出现了多种森林古猿,如槲猿、拉玛古猿、非洲南猿等等。人类是由哪一种古猿演变而来的呢?说法不一。目前,较为普遍的看法是:森林古猿属中的几个种,如槲猿,是现代猿类的祖先;非洲南猿可能是进化中绝灭的旁支,也可能其中一支是人类的直接祖先;拉玛古猿是人类的早期祖先。拉玛古猿演化成200万年前的南方古猿,进一步发展成为现代人类。从古猿到人有一个漫长的演变过程。一种观点认为,古猿在森林里过树栖生活,以果实为食。它们的体质结构与现代的黑猩猩、猩猩很相似,全身被毛,颌部发达,犬齿大而尖锐。后来,它们所栖息的地方发生了变化。喜马拉雅山地带上升,山北地区得不到海洋暖湿气流,气候变冷,森林逐渐减少,食物缺乏。一部分古猿被迫南迁,找到森林后,仍过树栖生活,身体结构变化不大,逐渐发展为现代类人猿;另一部分古猿仍留在原地,不得不由树栖转到地面上觅食。新的生活方式,终于引起了直立行走、前后肢分工、脑容量增加等一系列变化。经过千百万年,逐渐发展成为现代人类。在从古猿转变到人的过程中,劳动无疑起了很重要的作用。传统的观点认为,劳动创造了人本身。对于下到地面上生活的古猿来说,由于劳动,促使其上下肢分工越来越明显,上肢逐渐解放出来,以至最后达到身体直立。直立姿势的产生,使手脚进一步分工,并使躯体进一步变化,终于形成了人所特有的体态。另外,在劳动中,人与人之间必然发生联系,促使了语言的形成。劳动和语言,又促进了脑的发展。而手、脑、语言的发展又提高了劳动效率,增进劳动的成果,加速了从古猿到人的转变。近年来,有另一种观点认为,在从古猿到人的进化过程中,凡是身体直立、前肢能灵活地使用和制造“工具”的古猿,也就是说凡是能够劳动的古猿,就能获取更多的食物,或更能有效地抵御敌害,获取更大的生存机会,在自然选择的过程中,得以更好地存活下来,繁殖后代并继续进化。反之,就被自然选择淘汰。所以,在从古猿到人的转变过程中,劳动是一种选择因素而不是创造因素。人类的进化可以分为以下四个阶段:1.早期猿人阶段:生活在距今约180万年的“能人”,便属于这个阶段,其外貌像猿,脑容量达680毫升,身体矮小,大约~米。这个时期的人类已具有人的基本特点,仍有许多原始性,他们能直立行走,能制造简单的工具。2.晚期猿人阶段:包括猿人和直立人的一切类型,大约生存于距今200或150万年到20~30万年前。这个时期的猿人化石,以我国北京市西南周口店的北京猿人遗址的材料最为丰富。北京猿人生活于50~60万年前,高约米,眉嵴粗壮,嘴部突出,类似于猿。他们过着群居生活,以采集植物性食物为主,以狩猎为辅。这个时期的人类,已经能制造较为进步的旧石器,并且已经开始用火。3.早期智人(古人)阶段:这个时期的人类已逐步脱离了猿的性质,与现代人很接近,生存于距今约10~20万年到5万年前。这个时期的人类化石,最早是在德国的尼安德特河谷发现的,称为尼安德特人(简称尼人):其脑量已和现代人差不多,能制造石器,还能人工取火。4.晚期智人(新人)阶段:这个时期的人类,出现于4~5万年前,直到现代的人类。山顶洞人化石,是1993年在北京周口店龙骨山山顶洞发现的,生活于距今18 000年前。他们已能加工石器、骨器,生产力也进一步提高,会用大兽皮修建简单的房屋,原始宗教已经产生。这个时期已进入母系氏族社会,有雕刻和绘画艺术。在晚期智人阶段,现代人种已经开始分化和形成,并分布到世界各地。人类进化的最近一个阶段,是包括现代人在内的智人阶段。可分为早期智人和晚期智人。早期智人生活在距今约25万~4万年前,是旧石器时代中期的古人类。晚期智人在解剖结构上属于现代人,大约是在距今四五万年前开始出现的。在晚期智人阶段,人类的分布范围扩大了,从旧大陆到达了澳洲和美洲。这样,由现有发现的化石来追溯人类进化的各个阶段 ,已可以循着由近及远的序列,从晚期智人—早期智人—直立人—能人,一直追溯到南方古猿。比南方古猿更早、形态更原始的人类的早期代表,则还在探索之中
生命主要起源于碳族元素,先看看碳的循环,硅锗属于碳族元素,有半导体的性质,碳族永远处在能源的霸主地位,碳通过光合作用以碳氢化合物的形式周而复始的循环着太阳的能量,同时也演化着生命,生命的起源于物质元素,元素的性质是原子核和核外电子得与失,能量来自太阳能,以硅元素作为核心物质制造的硅氢能催化剂在水中能直接把太阳的能量和其它形式的热能15-100温度转化成化学氢气能,打开了人工制制能源的新途径,化石能源只是个过渡的哺乳期,氢能源将成为人类能源主食,真正的零排放将向我们走来,利用半导体的性质解决光热化学的转化难题,
大概你要的是什么档次的:中专、大专、本科、研究生。请说明!
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。
地球陆地表面大部分被生命(生物)所覆盖,它们强烈地影响着地表景观的形成过程。然而,从最近获得的图像显示,火星与地球的地貌惊人地相似。这便提出一个有趣的问题:如果我们拿出一幅高分辨率地貌图,把明显的生命痕迹从上面抹去,我们能否仅仅从地貌判断地球上有无生命?
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。
【起源进化】生命起源是当代的重大科学课题,然而却又是至今依旧了解甚少的最基本的生物学问题.关于生命的起源,历史上曾经有过种种假说:如“神创说”(认为生命是由上帝或神创造的)、“自然发生说”(认为生命,尤其是简单生命是由无生命物质自然发生的)等.这些假说多出于臆测,已被人们所否定.从近年召开的国际生命起源学术会议提出的研究论文看,当代关于生命起源的假说可归结为两大类:一是“化学进化说”,一是“宇宙胚种说”.细胞的全能性不是动物细胞培养的基础,细胞的全能性是植物细胞培养的理论基础.而动物细胞培养的理论基础是细胞增殖. 化学进化说主张,生命起源于原始地球条件下从无机到有机,由简单到复杂的一系列化学进化过程.宇宙胚种说则认为,地球上最初的生命是来自地球以外的宇宙空间,只是后来才在地球上发展了起来. 1、化学进化说 核酸和蛋白质等生物分子是生命的物质基础,生命的起源关键就在于这些生命物质的起源,即在没有生命的原始地球上,由于自然的原因,非生命物质通过化学作用,产生出多种有机物和生物分子.因此,生命起源问题首先是原始有机物的起源与早期演化.化学进化的作用是造就一类化学材料,这些化学材料构成氨基酸,糖等通用的“结构单元”,核酸和蛋白质等生命物质就来自这结“结构单元”的组合. 1922年,生物化学家奥巴林第一个提出了一种可以验证的假说,认为原始地球上的某些无机物,在来自闪电,太阳光的能量的作用下,变成了第一批有机分子.时隔31年之后的1953年,美国化学家米勒首次实验证了奥巴林的这一假说.他模似原始地球上的大气成分,用氢、甲烷、氨和水蒸气等,通过加热和火花放电,合成了有机分子氨基酸.继米勒之后,许多通过模拟原始地球条件的实验.又合成出了其他组成生命体的重要的生物分子,如嘌呤、嘧定、核糖、脱氧核糖、核苷、核苷酸、脂肪酸、卟啉和脂质等.1965年和1981年,我国又在世界上首次人工合成胰岛素和酵母丙氨酸转移核糖核酸.蛋白质和核酸的形成是由无生命到有生命的转折点.上述两种生物分子的人工合成成功,开始了通过人工合成生命物质去研究生命起源的新时代.一般说来,生命的化学进化过程包括四个阶段:从无机小分子生成有机小分子;从有机小分子形成有机大分子;从有机大分子组成能自我维持稳定和发展的多分子体系;从多分子体系演变为原始生命. 2、宇宙胚种说 过去和现在,已经提出了许多属于宇宙胚种说的假说,如在1993年7月的第十次生命起源国际会议上,有人提出,“造成化学反应并导致生命产生的有机物,毫无颖问是与地球碰撞的彗星带来的”,还有人推断,是同地球碰撞在其中一颗彗星带着一个“生命的胚胎”,穿过宇宙,将其留在了刚刚诞生的地球之上,从而有了地球生命.几年前一位空间物理学家和一位天体物理学家也把地球生命的起源解释为:地球生命之源可能来自40亿年前坠入海洋的一颗或数颗彗星,他们也认为是彗星提供了地球生命诞生需要的原材料(他们将之谓“类生命生物”)..尽管有科学家对此类假说持强烈的反对意见(他们认为:“彗星是带来了某些物质,但它们不是决定性的,生命所必需的物质在地球上已经存在 ”).尽管诸如此类的观点仍是一些尚需进一步证明的问题,但通过对陨石、彗星、星际尘云以及其他行星上的有机分子的探索与研究.了解那些有机分子形成与发展的规律,并将其与地球上的有机分子进行比较,都将为地球上生命起源的研究提供更多的资料. 3、基因理论学说 基因来自父母,几乎一生不变,但由于基因的缺陷,对一些人来说天生就容易患上某些疾病,也就是说人体内一些基因型的存在会增加患某种疾病的风险,这种基因就叫疾病易感基因. 只要知道了人体内有哪些疾病的易感基因,就可以推断出人们容易患上哪一方面的疾病.然而,我们如何才能知道自己有哪些疾病的易感基因呢?这就需要进行基因的检测. 基因检测是如何进行的呢?用专用采样棒从被测者的口腔黏膜上刮取脱落细胞,通过先进的仪器设备,科研人员就可以从这些脱落细胞中得到被测者的DNA样本,对这些样本进行DNA测序和SNP单核苷酸多态性检测,就会清楚的知道被测者的基因排序和其他人有哪些不同,经过与已经发现的诸多种类疾病的基因样本进行比对,就可以找到被测者的DNA中存在哪些疾病的易感基因. 基因检测不等于医学上的医学疾病诊断,基因检测结果能告诉你有多高的风险患上某种疾病,但并不是说您已经患上某种疾病,或者说将来一定会患上这种疾病. 通过基因检测,可向人们提供个性化健康指导服务、个性化用药指导服务和个性化体检指导服务.就可以在疾病发生之前的几年、甚至几十年进行准确的预防,而不是盲目的保健;人们可以通过调整膳食营养、改变生活方式、增加体检频度、接受早期诊治等多种方法,有效地规避疾病发生的环境因素. 基因检测不仅能提前告诉我们有多高的患病风险,而且还可能明确地指导我们正确地用药,避免药物对我们的伤害.将会改变传统被动医疗中的乱用药、无效用药和有害用药以及盲目保健的局面. 4、研究生命起源的意义 研究生命起源是要弄清几十亿年生命诞生的历史,然而其意义远不止追根溯源,还在于可以了解生命与环境,整体与部分、结构与功能、微观与宏观、个体发育与系统发育以主物质和能量与信息之间的辩让关系,可以进一步阐明遗传变异,生长分化、复制繁殖、新陈代谢、运动感应和调节控制等生命活动的机制,从而认识和阐明生命的本质,以实现人类控制和改造生命的目标.
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化学与生命科学的关系生命科学是研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律,以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。用于有效地控制生命活动,能动地改造生物界,造福人类生命科学与人类生存、人民健康、经济建设和社会发展有着密切关系,是当今在全球范围内最受关注的基础自然科学。 生命科学是系统地阐述与生命特性有关的重大课题的科学。支配着无生命世界的物理和化学定律同样也适用于生命世界,无须赋于生活物质一种神秘的活力。对于生命科学的深入了解,无疑也能促进物理、化学等人类其它知识领域的发展。比如生命科学中一个世纪性的难题是“智力从何而来?”我们对单一神经元的活动了如指掌,但对数以百亿计的神经元组合成大脑后如何产生出智力却一无所知。可以说对人类智力的最大挑战就是如何解释智力本身。对这一问题的逐步深入破解也将会相应地改变人类的知识结构。 生命科学研究不但依赖物理、化学知识,也依靠后者提供的仪器,如光学和电子显微镜、蛋白质电泳仪、超速离心机、X-射线仪、核磁共振分光计、正电子发射断层扫描仪等等,举不胜举。生命科学学家也是由各个学科汇聚而来。学科间的交叉渗透造成了许多前景无限的生长点与新兴学科。 生命科学研究或正在研究着的主要课题是:生物物质的化学本质是什么?这些化学物质在体内是如何相到转化并表现出生命特征的?生物大分子的组成和结构是怎样的?细胞是怎样工作的?形形色色的细胞怎样完成多种多样的功能?基因作为遗传物质是怎样起作用的?什么机制促使细胞复制?一个受精卵细胞怎样在发育成由许多极其不同类型的细胞构成的高度分化的多细胞生物的奇异过程中使用其遗传信息?多种类型细胞是怎样结合起来形成器官和组织?物种是怎样形成的?什么因素引起进化?人类现在仍在进化吗?在一特定的生态小生境中物种之间的关系怎样?何种因素支配着此一生境中每一物种的数量?动物行为的生理学基础是什么?记忆是怎样形成的?记忆存贮在什么地方?哪些因素能够影响学习和记忆?智力由何而来?除了在地球上,宇宙空间还有其它有智慧的生物吗?生命是怎样起源的?等等。 生物技术 本专业培养具备生命科学的基本理论和较系统的生物技术的基本理论、基本知识、基本技能,能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作,能在工业、医药、食品、农、林、牧、渔、环保、园林等行业的企业、事业和行政管理部门从事与生物技术有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作的高级专门人才。 生化技术 生物学的分支学科。它是研究生命物质的化学组成、结构及生命过程中各种化学变化的科学。 生物化学若以不同的生物为对象,可分为动物生化、植物生化、微生物生化、昆虫生化等。若以生物体的不同组织或过程为研究对象,则可分为肌肉生化、神经生化、免疫生化、生物力能学等。因研究的物质不同,又可分为蛋白质化学、核酸化学、酶学等分支。研究各种天然物质的化学称为生物有机化学。研究各种无机物的生物功能的学科则称为生物无机化学或无机生物化学。60年代以来,生物化学与其他学科融合产生了一些边缘学科如生化药理学、古生物化学、化学生态学等;或按应用领域不同,分为医学生化、农业生化、工业生化、营养生化等。 生物化学这一名词的出现大约在19世纪末、20世纪初,但它的起源可追溯得更远,其早期的历史是生理学和化学的早期历史的一部分。例如18世纪80年代,.拉瓦锡证明呼吸与燃烧一样是氧化作用,几乎同时科学家又发现光合作用本质上是动物呼吸的逆过程。又如1828年F.沃勒首次在实验室中合成了一种有机物——尿素,打破了有机物只能靠生物产生的观点,给“生机论”以重大打击。1860年L.巴斯德证明发酵是由微生物引起的,但他认为必需有活的酵母才能引起发酵。1897年毕希纳兄弟发现酵母的无细胞抽提液可进行发酵,证明没有活细胞也可进行如发酵这样复杂的生命活动,终于推翻了“生机论”。 生物化学的发展大体可分为3个阶段。第一阶段从19世纪末到20世纪30年代,主要是静态的描述性阶段,对生物体各种组成成分进行分离、纯化、结构测定、合成及理化性质的研究。其中E.菲舍尔测定了很多糖和氨基酸的结构,确定了糖的构型,并指出蛋白质是肽键连接的。1926年.萨姆纳制得了脲酶结晶,并证明它是蛋白质。此后四、五年间.诺思罗普等人连续结晶了几种水解蛋白质的酶,指出它们都无例外地是蛋白质,确立了酶是蛋白质这一概念。通过食物的分析和营养的研究发现了一系列维生素,并阐明了它们的结构。与此同时,人们又认识到另一类数量少而作用重大的物质——激素。它和维生素不同,不依赖外界供给,而由动物自身产生并在自身中发挥作用。肾上腺素、胰岛素及肾上腺皮质所含的甾体激素都在这一阶段发现。此外中国生物化学家吴宪在1931年提出了蛋白质变性的概念。 第二阶段约在20世纪30~50年代,主要特点是研究生物体内物质的变化,即代谢途径,所以称动态生化阶段。其间突出成就是确定了糖酵解、三羧酸循环(也称克雷布斯循环)以及脂肪分解等重要的分解代谢途径。对呼吸、光合作用以及腺苷三磷酸 (ATP)在能量转换中的关键位置有了较深入的认识。当然,这种阶段的划分是相对的。对生物合成途径的认识要晚得多,在50~60年代才阐明了氨基酸、嘌呤、嘧啶及脂肪酸等的生物合成途径。 第三阶段是从20世纪50年代开始,主要特点是研究生物大分子的结构与功能。生物化学在这一阶段的发展,以及物理学、技术科学、微生物学、遗传学、细胞学等其他学科的渗透,产生了分子生物学,并成为生物化学的主体。 蛋白质和核酸是两类主要的生物大分子。它们的化学结构与立体结构的研究在50年代都取得了重大进展。蛋白质方面,如β-螺旋结构的提出,测定了胰岛素的化学结构以及肌红蛋白和血红蛋白的立体结构。核酸方面,DNA 双螺旋模型的提出打开了生物遗传奥秘的大门。根据双螺旋结构,完满地解释了DNA的自我复制,在后来的发展中又阐明了转录与转译的机理,提出了中心法则并破译出遗传密码。 1973年重组DNA获得成功,从此开创了基因工程。自1977年以后,用这一技术先后成功地制造了生长激素释放抑制激素、胰岛素、干扰素、生长激素等。1982年用基因工程生产的人胰岛素获得美、英、联邦德国、瑞士等国政府批准出售而正式工业化。 在生物大分子的合成方面,1965年中国科学家首次合成了结晶牛胰岛素,合成的产物经受了严格的物理及化学性质和生物学活性的检验,证明与天然胰岛素具有相同的结构和生物活性。继美国科学家在1972年人工合成DNA以后,中国科学家又在1981年首先合成了具有天然生物活力的酵母丙氨酸tRNA。英美等国科学家在 DNA序列分析及人工合成方面作出了重大贡献。DNA自动合成仪的问世,大大简化了人工合成基因的工作。
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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目录一、摘要二、现代生物技术与健康1、现代生物技术中蛋白质与健康2、现代生物技术中糖类与健康3、现代生物技术中与健康4、现代生物技术中与健康三、总结四、后序五、鸣谢六、参考文献关键词:现代生物技术、蛋白质、糖类、脂肪、维生素、健康摘 要现代生物技术以其越来越重要的经济价值和科研价值而逐渐受到人们越来越多关注。据估计生物技术可以给人类创造数千亿美元的收入,但比这更重要的是现代生物技术挽救了数亿人的生命。最典型的例子就是青霉素的使用,因为青霉素的使用而使人类的平均年龄增加十几年。人类的生活条件也因生物技术的使用而大有改善。我国作为一个拥有十三亿人口大国,生物技术对保证国民的身体健康起着举足轻重的作用。那么现代生物技术与健康又有哪些连系呢?带着这些问题,我们小组对此进行了调查。希望通过我们的探究活动性报告,使您对现代生物技术与健康的关系有更深入的了解!现代生物技术与健康1、现代生物技术中蛋白质与健康(1)蛋白质的定义及概述蛋白质是一种复杂的有机化合物,旧称“朊”。组成蛋白质的基本单位是氨基酸,氨基酸通过脱水缩合形成肽链。蛋白质是由一条或多条多肽链组成的生物大分子,每一条多肽链二十~数百个氨基酸残基不等;各种氨基酸残基按一定的顺序排列,蛋白质的氨基酸序列是由对应基因所编码。除了遗传密码所编码的20种“标准”氨基酸,在蛋白质中,某些氨基酸残基还可以被翻译后修饰而发生化学结构的变化,从而对蛋白质进行激活或调控。多个蛋白质可以通过结合在一起形成稳定的蛋白质复合物,折叠或螺旋构成一定的空间结构,从而发挥某一特定功能。产生蛋白质的细胞器是核糖体。蛋白质(protein)是生命的物质基础,机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。蛋白质占人体质量的%,即一个60kg重的成年人其体内约有蛋白质。人体内蛋白质的种类很多,性质、功能各异,但都是由20多种氨基酸按不同比例组合而成的,并在体内不断进行代谢与更新。被食入的蛋白质在体内经过消化分解成氨基酸,吸收后在体内主要用于重新按一定比例组合成人体蛋白质,同时新的蛋白质又在不断代谢与分解,时刻处于动态平衡中。因此,食物蛋白质的质和量、各种氨基酸的比例,关系到人体蛋白质合成的量,尤其是青少年的生长发育、孕产妇的优生优育、老年人的健康长寿,都与膳食中蛋白质的量有着密切的关系。(2)蛋白质的生理功能1、构成蛋白质的身体。蛋白质是一切生命的物质基础,是肌体细胞的重要组成部分,是人体组织更新和修补的主要原料。人体的每个组织:毛发、皮肤、骨骼、内脏、大脑、血液、神经等都是由蛋白质组成,所以说饮食造就人本身。可见蛋白质对人的生长发育非常重要。2、修补人体组织。人的身体由百兆亿个细胞组成,它们处于永不停息的衰老、死亡、新生的新陈代谢过程中。例如年轻人的表皮28天更新一次,而胃黏膜两三天就要全部更新。所以一个人如果蛋白质的摄入、吸收、利用都很好,那么皮肤就是光泽而又有弹性的。反之,人则经常处于亚健康状态。组织受损后,若不能得到及时和高质量的修补,便会加速肌体衰退。3、维持肌体正常的新陈代谢和各种物质在体内的输送。载体蛋白对维持人体的正常生命活动是至关重要的。可以在体内运载各种物质。比如血红蛋白一输送氧、脂蛋白一输送脂肪、细胞膜上的受体和转运蛋白等。4、白蛋白:维持机体内的渗透压的平衡及体液平衡。5、维持体液的酸碱平衡。6、免疫细胞和免疫蛋白:有白蛋白、淋巴细胞、巨噬细胞、抗体(免疫球蛋白)、补体、干扰素等。七天更新一次。当蛋白质充足时,这个部队就很强,在需要时,数小时内可以增加100倍.7、构成人体必需的各种酶。我们身体有数千种酶,每一种只能催化一种生化反应。相应的酶充足,反应就会顺利、快捷的进行,我们就会精力充沛,不易生病。否则,反应就变慢或者被阻断。8、激素的主要原料。激素可以调节体内各器官的生理活动。如胰岛素是由51个氨基酸分子组合成,生长素是由191个氨基酸分子合成的。9、构成神经递质乙酰胆碱、五羟色氨等。维持神经系统的正常功能:味觉、视觉和记忆。10、胶原蛋白:占身体蛋白质的 ,生成结缔组织,构成身体骨骼。如骨骼、血管、韧带等,决定了皮肤的弹性,保护大脑(在大脑脑细胞中,很大一部分是胶原细胞,并且形成血脑屏障保护大脑)。11、提供生命活动的能量。(3)现代生物技术在蛋白质重点应用保持健康所需要的蛋白质含量因人而异。普通健康男性或女性每公斤体重大约需要克蛋白质。婴幼儿、青少年、怀孕期间的妇女、伤员和运动员通常每日可能需要摄入更多蛋白质。蛋白质缺乏:成年人:肌肉消瘦、肌体免疫力下降、贫血,严重者将产生水肿。未成年:成长发育停滞、贫血、智力发育差,视力差。蛋白质过量:蛋白质在体内不能贮存,多了肌体无法吸收,过量摄入蛋白质,将会因代谢障碍产生蛋白质中毒甚至死亡。面对这些问题营养师根据人体对不同蛋白质的需要量进行膳食调配以及人工添加或减少蛋白质的方法来保证人体内蛋白质含量的相对稳定。而生物学家则通过生物制药技术研发出一些新型的药品,这些药品不仅能促进人体对蛋白质的运输和吸收,而且还能预防由于外界环境或病毒引起的蛋白质变性。当然在临床医学上,这些变性因素也常被应用来消毒及灭菌。对防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂(如疫苗等)的必要条件。此外在蛋白质领域运用的现在生物技术还有X线衍射技术和磁共振技术等。它们的应用都能有效控制和制备蛋白质,促进人们的身体健康。2、现代生物技术中糖类与健康(1)糖的定义及概述糖是一类化学本质为多羟酮及其衍生物的有机化合物。在人体内糖的主要形成是葡萄糖及糖原。葡萄糖是糖在血液中的运输形式,在肌体糖代谢中占据主要地位;糖原是葡萄糖的多聚体,包括肝糖原、肌糖原和肾糖原等,是糖在体内的储存形式。葡萄糖和糖原都能在体内氧化提供能量。食物中的糖是机体中糖的主要来源,被人体摄入经消化成单糖吸收后,经血液运输到各组织细胞进行合成代谢和分解代谢。机体内糖的代谢途径主要有葡萄糖的无氧酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径、糖原合成与糖原分解、糖异生以及其他已糖代谢等。(2)糖的生理功能糖分是我们身体必不缺少的营养成分之一。人们摄入谷物、蔬菜等,经过消化系统转化为单糖(如葡萄糖等)进入血液,运送到全体细胞,作为能量的来源。血液中所含的葡萄糖,称为血糖。体内各组织细胞活动所需的能量大部分来自葡萄糖,所以血糖必须保持一定的水平才能维持体内各器官和组织的需要。正常人在清晨空腹血糖浓度为80~120毫克%。空腹血糖浓度超过130毫克%称为高血糖。如果血糖浓度超进160~180毫克%,就有一部分葡萄糖随尿排出,这就是糖尿。血糖浓度低于70毫克%称为低血糖。可见于饥饿时间过长,持续的剧烈体力活动,严重肝肾疾病,垂体前叶机能减退、肾上腺皮质机能减退等。低血糖时,脑组织首先对低血糖出现反应,表现为头晕、心悸、出冷汗以及饥饿感等。如果血糖持续下降到低于45毫克%,就可发生低血糖昏迷。如果从食物中摄取的糖一时消耗不了,则转化为糖原储存在肝脏和肌肉中,肝脏可储存70~120克,约张肝重的6~10%。细胞所能储存的肝糖是有限的。如果摄入的糖分过多,多于的糖即转变为脂肪。当食物消化完毕后,储存的肝糖即成为糖的正常来源,维持血糖的正常浓度。在剧烈运动时,或者长时间没有补充食物情况,肝糖也会消耗完,此时细胞将分解脂肪来供应能量。人类的大脑和神经细胞必需要糖来维持生存,必要时人体将分泌激素,把人体的某些部分(如肌肉、皮肤甚至脏器)摧毁,将其中的蛋白质转化为糖,以维持生存。(3)现代生物技术在糖类中的应用由于血糖高和血糖低对人体来说都是有害的。为此,有关科学家为了保证人体内糖类的正常供应,对低血糖人群提供含有浓缩糖的含片和糖果。开发出浓缩糖技术,保证他们维持血糖浓度恒定。而对高血糖患者,则用降血糖药物加以控制。在临床上静脉滴注葡萄糖过快,也会出现血糖升高的现象。所以对于血糖过高的病人点滴速度不应过快,而这些也都基于一定生物技术基础上。从而保证了人们身体的健康。3、现代生物技术脂质与健康(1)脂质的定义及概述脂质(lipids)是脂肪及类脂的总体,是一类不溶于水而易溶于有机溶液,并能为机体利用的有机化合物。脂肪是三脂肪酸甘油或称甘油三酯。脂肪的生理功能是储存能量及氧化供能。类脂包括固醇及其脂、磷脂及糖脂等,是细胞的膜结构重要部分。(2)脂质的生理功能及影响脂肪是人体重要的储能物质,当人们摄食过足时,人体会将多余的能力主要以脂肪形成储存下来。过去的日子中,在旧的封建思想的影响下,人们总以“肥头大耳”为富贵的象征,甚至到当今社会。但肥胖并不是富,更是一种负担。肥胖会带来许多疾病,威胁健康,甚至造成死亡。当人们身体肥胖,自然他们的血液中脂质的含量升高,随着血液的全身巡回,使他们和心力衰竭的正常体重者多1倍;冠心病多2-5倍;高血压多2-6倍;糖尿病多4倍;胆石病多4-6倍。这些疾病都是人类健康的主要杀手。像正处于成长期的人来说,肥胖不仅带来的是智力上的影响,更有心理上的一系列影响。所以在平常生活中,合理的饮食显得异常重要。有人喜欢大鱼大肉,时常酒足饭饱之后修身养性,静如止水,像这种生活习惯,终有一天会猝死在饭桌之上。胆固醇是由体内储有的脂肪转化而来的,而胆固醇又能合成乳汁、皮脂以及类固醇激素,保证人们内、外分系统的正常运转。胆固醇在人体内还参与血液中脂质的运输。但是,胆固醇过多压迫血管,使血液的径流量减少,导致脑供血不足、淤血等,严重的会导致人死亡。性激素则是一种与性别决定有关的激素,它能促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成。乱食性激素会使人生殖器官发育不完全,会内分泌失调,严重的还会变成“双性“人,大大减少其自身的寿命。(3)现代生物技术在脂质中应用面对这些现象,生物学家采用现代溶脂技术除去多余脂肪。通过一种溶解药物,舒缓血管,溶解多余胆固醇。面对因肥胖而造成心力衰竭的病人,科学家还采用强心剂等生物化学药物经行急救,这些都在一定程度上减缓了发病率,降低了死亡率,使人们的健康得以延续。4、现代生物技术中维生素与健康(1)、维生素的定义和概述维生素是近百年才被陆续发现的一组营养素,是维持人体正常功能的一类有机化合物。其共同特点:它们都不供应热量,也不是有机体的构造成分,但却是维持身体的正常生长和发育,繁殖等所必需的有机化合物,起着调节身体各种功能的作用,身体对它们的需要量很少,但供应不足时会出现各种代谢障碍和症状,称为维生素缺乏病。(2)、维生素的种类及应用V—A:缺乏维生素A会造成皮肤老化,维生素A是丘脑、脑垂体等内分泌腺体活动所需要的极为重要的营养成分。想要保持年轻靓丽,尽量多吃些维生素A高的动物性食物,如:肝、瘦肉、卵黄等。V—B2:维生素B2会促进脂肪的分解。V—B6: 与氨基酸及代谢关系,能促进氨基酸的吸收和蛋白质的合成为细胞的生长所需,对脂肪代谢都会有影响,与皮脂分泌紧密相关。V—L: 维生素L缺乏会影响结缔组织中中股原纤维的形成。V—E:公认有抗衰老作用,能促进皮肤血液的循环和肉芽组织的生长。谷维素:是从米粮油中提取出来的一种天然物质,其成分为以三萜(稀)醇类主体的阿魏酸酯的混合物,它对植物中枢功能有调节和激活作用。它能降低毛细血管脆性,提高人的皮肤血管循环机能,会使皮肤温度升高,四肢皮肤表面血流?增加,被称为“美容素”此外,谷维素还能降血脂,并含强有力的生长促进因子,有助于我们的亲少年成长。(3)现代生物技术在维生素中的应用。针对现在人体内维生素缺乏现象,有关药剂师及营养师在食品及保健品中添加适量维生素。同时生物学家也在这方面进行了许多研究,通过生物制药技术,将大量维生素合成在一个小药片内,制造出补充维生素的药片,这在一定程度上补充了现在爱吃肉类而不爱吃蔬菜的都市人群体内的维生素,使人体内维生素含量保持在一个平稳水平上,使人们身体更加健康。总结:“身体是革命的本钱”健康的身体是我们一切生活的基础,但一个人要做到健康,是十分不易的,这与我们日常的饮食习惯和生活习惯都息息相关。更重要的是我们是否爱护自己的身体,是否决心要要做一个身体健康的人。糖类、脂肪、蛋白质等都是构成我们身体的重要物质,像维生素,各种无机盐等这样的物质在人类体内的含量虽然相对较少,但其作用也是不忽视的。上述物质共同维持我们的生命活动,前面已经提到了各种维生素、无机盐及糖类、脂肪、蛋白质等对人身体的具体作用,例如在对身体的生长,身体器官的功能的影响都一一列出,同时也告诫了我们如果缺少了这些物质,将会有什么严重的后果。然而这些物质都来源于我们日常的食物中,所以合理膳食是相当重要的,这也是维持我们身体健康的惟一路径。随着科学技术的发展,生物科学家已经将着眼点放在人的身体营养健康上,科学家研发新的生物技术来改善人们的身体状况,减轻许多人身体上的痛苦和伤害。作为青年的我们,正处于身体发育的黄金阶段,所以我们更应要注意自己的饮食习惯,养成良好的生活习惯,这对我们以后的生活起着决定性的作用。后 序如今,好好学习生物技术是很有必要的事。生物技术给人类的生活带来了无数变革。而“人类基因组计划”“克隆技术”都是当今最热门的生物技术项目。而我们生活中的大多数药物都是通过生物技术得到的。很难想象如果没有生物技术我们的生活究竟会怎样。我想一定非常糟糕,甚至我们的寿命将会变短,越来越多的问题都直接威胁着人们的生命。而如果没有生物技术对人体内蛋白质、维生素等重要物质的研究与应用,我们将会对自己一无所知,更提不上身体健康这些话,所以现代生物技术保护了我们自身的健康。现代生物技术不容忽视。而对现代生物技术的开发,我们责无旁贷。鸣 谢通过此次探究活动,大家分工明确,都不辞辛苦的完成了各自的工作任务。在此感谢本小组各位成员,以及为我们提供资料的各出版社,还有我们的指导老师。在大家共同合作下,本次探究活动终于圆满结束。再次由衷致谢!参考文献:1、《生物必修1》人民教育出版社2、《生物化学》 第六版 人民卫生出版社主编: 周爱儒副主编:查锡良3、《登上健康快车》北京出版社主编:关春若4、《高中生物基础知识手册》第七次修改 北京教育出版社主编:薛金星这是我们小组写的模式就是这样
你这是写教育教学类的论文还是只是说要写生物类的论文呀~这样~生物类的论文 你可以去看下(生物过程、计算生物学、微生物前沿)这样的期刊~教育教学的话~你可以去看下(教育进展、创新教育研究)这样的吧
有氧运动减肥的生理生物化学分析论文
在个人成长的多个环节中,大家最不陌生的就是论文了吧,论文是我们对某个问题进行深入研究的文章。写起论文来就毫无头绪?以下是我为大家整理的有氧运动减肥的生理生物化学分析论文,欢迎阅读与收藏。
摘要:
肥胖是一种慢性疾病,本文分析了肥胖产生的原因,通过生化指标剖析了有氧运动的作用机理,着重探讨了有氧运动减肥的科学性,为肥胖者达到理想的体重提供理论指导。
关键词:
生物学分析;有氧运动;减肥;
引言:
肥胖不仅影响人们的形体美,造成心理负担,而且常会引发高血压、冠心病、糖尿病以及血脂异常等疾病,对身体健康造成威胁。肥胖被认为是由遗传、营养、活动不足等因素引起的。据不完全统计,我国目前20岁以上的肥胖病人已超过2000万,体重超重者多达亿人。因此通过有氧运动,降低体脂含量、改变体成分,将体重维持在健康状态是十分必要的。
1.有氧运动与减肥健身的关系
有氧运动,亦称有氧代谢运动,指以糖和脂肪的有氧代谢方式供能的运动,运动过程中,机体的摄氧量与需氧量基本持平。运动时HR在120-150次/m,大强度的有氧运动HR也会超过150次/m,而且会有无氧代谢参与部分供能。有氧运动的特点是运动强度低、持续时间长、大肌肉群参与、有一定节奏,方便易行,易于坚持。中国运动医学年会(1991)建议,每周至少运动3~5次,持续时间30~60min,这对减肥健身效果才较明显。研究表明,人在运动过程中随着锻炼时间延长,脂肪供能比例增大,如在40min、90min、180min持续运动时,脂肪酸供能比分别为27%、37%、50%,在有氧锻炼时,有些问题值得我们注意,如运动的时间、强度、项群等,应因人而异地制订训练计划。
运动强度
运动强度是有氧锻炼的一个重要因素,它与能量供给、能量摄入、耗氧量、运动损伤等因素皆有相关,运动强度的大小常以HR、耗氧量及METS(安静时能量或耗氧量的倍数)来表示。由于每个人的年龄、体能和健康等状况不同,每个人的有氧锻炼量亦不相同。
持续时间
运动持续时间与运动强度呈负相关。增加强度则运动时间会减短,反之,负荷减轻时运动时间则可以持续更久;持续时间可用距离或能量消耗来代表。美国运动医学会建议每天以中等强度持续运动30~60min,每次活动耗能保持300千卡左右。有许多运动科学资料都会将运动的METS表示出来,有METS即可算出能量消耗值。一般而言,跑步或走路1600m约可消耗100千卡,但能量消耗会受体重和速度的影响。如从事速度稳定的运动(快走或慢跑)且知道体重,即可利用“每小时所跑或走的公里数为METS”的简便原则来计算能量消耗。如一位体重60kg的人在15min内快走2000m,那么1h可走8km,所以运动强度为8METS(即运动时消耗的能量约为安静时的8倍),依公式1METS=1千卡/kg体重×h,则60kg以此强度运动1h会消耗480千卡(8千卡/×60kg=480千卡/h),每分钟消耗8千卡。
体能较差者开始运动时,每次消耗100~200千卡为宜;待体能逐渐改善后,每次能量消耗可增加至200~300千卡;中等体能者每次消耗200~400千卡为宜;体能较佳者大约400千卡以上。反之,若以有氧锻炼为标准,只要知道运动时平均速度(如快走)和体重,便可计算出要运动多少时间才可消耗上述建议的能量。如一位60kg普通体能者,慢跑时平均速度180m/min,若每次消耗300千卡,需运动多长时间?180m/min相当于,即运动时的能量消耗约即为千卡/,由于他体重60kg,所以他1h消耗×60=648千卡,每分钟消耗千卡,若消耗300千卡,则需运动300÷;,这对减肥提高体能是大有好处的。开始运动时若无法一口气持续运动15min或更长时间,可以分段实施,在一天内完成。
2.运动减肥的生理生化分析
体重指数(BMI)与身体活动之间呈逆向的关系,运动可以通过增加能量消耗而减少体内脂肪的积蓄。
运动减肥的作用
运动可以改善脂肪代谢紊乱加快脂肪代谢,限制脂肪积累。运动还可抑制过度进食引起的脂肪细胞数量升高,并减少脂肪细胞体积的增加;运动可以提高安静时代谢率(RMR),RMR所消耗的能量占总能量消耗量的60%~70%;运动可以改变肥胖者与能量代谢调节相关的激素水平,如提高胰岛素的敏感性等。
身体成分及减肥的机理分析
体重分瘦体重与脂肪体重两部分。瘦体重包括肌肉、皮肤、骨骼、器官、体液及其它非脂肪组织。减肥应尽可能地减去多余的脂肪而保留瘦体重。影响体重的基本要素是热能摄入量与消耗量。当成人热能摄入量等于消耗量时,则体重基本保持不变,即热能平衡。当热能摄入量大于消耗量时则体重增加,即热能正平衡。而热能摄入量小于消耗量时,则体重减轻,即热能负平衡。因此,减肥的最就是要减去体内多余的脂肪,通过变动热能平衡来实现,即调节代谢功能,增加脂肪消耗。
有氧运动对脂肪体积的影响
当人进行长时间的耐力运动时,体内糖提供的热量远不能满足需要,通过增加氧气的供给,体内的脂肪经过氧化分解,产生热能供人体使用。耐力运动中以有氧运动对人体内脂肪代谢的影响最为明显,可以直接影响脂肪组织中脂肪细胞的体积。因为有氧运动可以通过增加能量的消耗减少体内脂肪的积蓄,抑制脂肪细胞的积累,减少脂肪细胞的体积,并且降低了摄食效率,减少脂肪的沉积。
有氧运动对胰岛素作用的影响
降脂和增加能耗主要是通过调节内分泌代谢来实现。有氧运动可改善肥胖者胰岛素受体结合力和胰岛素的敏感性,有氧运动使血浆胰岛素水平下降,胰高血糖素、儿茶酚胺和肾上腺素分泌增加,促使脂肪水解过程的限速酶活性增加,加速脂肪的水解,促进脂肪的分解。因此,有氧运动能够有效地控制脂肪的合成和增加脂肪的供能,从而减少脂肪的合成,促进脂肪的消耗。大量研究表明,在进行长距离中等强度的运动时,血浆游离脂肪酸是重要的化学能源,尤其在运动强度低于50%~60%最大摄氧量水平的时候。实验证明,运动时人体骨骼肌氧化脂肪酸40%来自骨骼肌细胞内脂肪水解,60%来自脂肪组织和血浆甘油三酯水解后释放的游离脂肪酸。另外,有氧运动在减体脂的同时,还可以改善机体功能,提高机体的免疫功能。因此,就能量消耗而言,运动减肥对所有的人都是有效的,尤其是通过有氧运动造成体内能量的负平衡,有氧运动是最为有效、副作用最小、最有利于健康的减肥方法。
有氧运动与抑制脂肪积累的神经内分泌调节机制
运动能增加热能消耗这一点毋庸置疑,正常情况下,轻微的体力活动也能增肌10%~20%的能量消耗,机体运动时,交感神经系统变的异常兴奋来满足运动的需要,此时血浆中的抗胰岛素如儿茶酚胺、胰高血糖素、生长素、糖皮质激素等浓度也会相应升高,抑制胰岛素的'分泌,随着运动时间和强度的增加,血浆胰岛素浓度呈下降趋势,儿茶酚胺和肾上腺皮质素的增加,胰岛素分泌减少,促使脂肪水解过程中的限速酶、甘油三酯酶、细胞色素C氧化酶及柠檬酸合成酶活性增加,而这些酶均与脂肪的摄取、动用、活化有关。活性酶的升高会加速酶的水解,运动能促进脂肪分解,降低血瘦素水平,且与脂肪含量的减少呈正相关。
3.有氧运动减肥的生理学分析
在人们进行健身运动时,人体系统内部发生着各种各样的变化。这些变化的产生是由于身体运动刺激了体内基础代谢水平的提高而引起的体内各功能系统进行重新运作的一种适应性反应。其中循环系统的变化尤为突出,因为它为其它功能系统的运作提供物质保障。从这一点上讲,健身首先应健其心。有氧运动就是强健人的心肺功能的一种健身运动。
4.结论与建议
有氧运动的强度控制在最大吸氧量的70%以下,运动时间每次不少于40min。
运动频率可每周3次。若重度肥胖或有肥胖并发症者,可隔日运动,注意适当补充水分及无机盐。运动中汗液的大量排泄,会引起部分水分及无机盐的流失,运动后应及时对水分及无机盐给予适当的补充。运动减肥一定要持之以恒,在进行有氧运动前应做准备活动,运动结束还要进行适当的放松。另外在进行有氧运动的初期,最好能在有经验的人指导下进行。在坚持有氧运动减肥的同时,配合适当的饮食控制(尤其控制高脂饮食),尤为重要的是要与动物脂肪保持足够的距离,只有这样才能早日达到理想体重。
有氧运动最佳心率范围是(220年龄)x60%—(220–年龄)x85%.
运动中呼吸宜慢而深,尽量注意吐气,不要大嘴呼吸,应用鼻吸气,用嘴呼气。运动后不要立即停下来或原地不动,应慢走一段,帮助静脉血回流,直到心跳和呼吸稳定再停下来。
参考文献:
[1]丁东升、朱瑛,男排运动员操作思维能力的研究.山东体育学院学报,1997,(1).
[2]周明华、张文普、王勇等,心理调节法在排球教学中的应用.体育函授通讯,1997.
[3]谢燕群,运动员选材学.四川:四川教育出版社,1996.
[4]张建.对男排甲级运动员气质类型的研究.沈阳体育院学报,1998,(3).
[5]李秀丽.有氧运动健身的生物学分析[J].北京:北京体育大学学报,2003(4).
[6]徐晓阳.有氧运动的健身价值研究进展[J].广州:体育学刊,2004(5).
[7]齐家玉.应用运动生理学[M].武汉:华中师范大学.
[8]于素梅.肥胖与有氧运动减肥的生物学分析(综述)[J].北京:北京体育大学学报,2001(3).
[9]王步标.人体生理学[M].北京:高等教育出版社,1994(5).
[10]黄叔怀.体育保健学.高校体育专业试用教材.苏州:苏州大学出版社,1997.
[11]全国体育学院教材委员会.运动生理学.北京:人民体育出版社,1996.
[12]方进隆.有氧适能的改善方法.国民体育季刊,1993(2).