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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生命科学导论论文环境提供法理依据和制度保障。一、物种入侵的概念及过程。按照世界自然保护同盟(IUCN)的定义,所谓外来物种,是指那些出现在其过去或现在的自然分布范围及扩散潜力以外(即在其自然分布范围以外或在没有直接或间接引入或人类照顾之下而不能存在)的物种、亚种或以下的分类单元,包括其所有可能存活、继而繁殖的部分、配子或繁殖体。 外来入侵物种则是指从自然分布区通过有意或无意的人类活动而被引入,在当地的自然或半自然生态系统中形成了自我再生能力,并给当地的生态系统或景观造成明显损害或影响的物种。从新石器时代起农民就不断地移植植物物种、动物物种。17世纪以来,旅行的人们加强了这种混杂,有时结果是好的,但更经常是带来灾难性后果。 随着交通方式的进步、国际贸易和旅游业的发展,外来物种入侵的概率大大增加。一个地域的某物种比过去更经常地被有意或无意地携带或转移到另一个地域,并在缺乏天敌等制约因素的新环境下繁殖、扩散, 进而对当地生态环境、社会经济和人身健康产生难以估量的影响,如众所周知的水葫芦、松材线虫等。随着全球化进程中国际间经贸交流和人员往来的日益频繁,外来物种扩散的规模和速度均超过以往,给人类造成的危害日益加剧。外来物种入侵的方式主要包括以下两种:一是有意引进,包括用于养殖、种植、花卉等目的的引种,用于生物防治、绿化、水土保持、环境保护等目的的引进;二是无意引进,包括随航空、陆路、水路运输工具和压舱水的引入,随进出口货物和包装材料的引入,旅客无意引入等。那么,外来物种究竟是怎样成功“入侵”我国的呢?在国家环境保护总局南京环境科学研究所的组织协调下,中国自2001年12月开始在全国展开了历史上首次外来入侵物种调查。经过近两年的努力,最近终于摸清了外来入侵物种的底数,本次调查共查明外来入侵物种283种。调查结果显示,在283种外来入侵物种中,是属于有意引进造成的,是属无意引进造成的,自然入侵(指物种随风媒、虫媒和鸟媒等媒介自然传播)的仅占。而在外来入侵的植物中,有一半左右是作为有用植物引进的。 可见,人们对外来入侵物种认识滞后是造成外来物种入侵的最大因素,很多单位和个人对外来物种可能导致的生态和环境后果缺乏足够的认识,对外来物种的引进方面存在很大的盲目性和急功近利的倾向。有些地方和部门,盲目认为外来植物比本地植物好,因此在工作中不注意发掘本地的优良品种,而热衷于从国外引种,极大地增加了外来物种入侵的风险。可以说,“人祸”(人为原因)是外来有害生物入侵的“帮凶”,外来物种入侵问题首先是一个人为的问题。而外来物种通过各种途径到达某一生态系统,并不是一进入新的生态系统就能形成入侵,而是在一定条件下实现从“移民”到“侵略者”的转变。外来入侵种的入侵是一个复杂的生态过程,这个过程通常可分为四个阶段: 1.侵入:指是生物离开原生存的生态系统到达一个新境; 2.定居:是指生物到达入侵地后,经当地生态条件的驯化,能够生长、发育并进行了繁殖,至少完成了一个世代; 3.适应:是指入侵生物已繁殖了几代,由于入侵时间短,个体基数少,因而种群增长不快,但每一代对新环境的适应能力都有所增强; 4.扩散:是指入侵生物已基本适应生活于新的生态系统,种群已经发展到一定数量,具有合理的年龄结构和性比,并具有快速增长和扩散的能力,当地又缺乏控制该物种种群数量的生态调节机制,该物种就大肆转播蔓延,形成生态“暴发”,并导致生态和经济危害。 但并不是每个物种的入侵都必须完成这四个阶段,如豚草和三裂叶豚草的入侵某一地区并成为优势种群,大约经历三个阶段:第一是入侵阶段,通常呈单株散生或是成小丛;第二是定居阶段,通常呈小斑块或呈大斑块分布,许多干扰生境还没有被占据;第三是稳定阶段,通常呈大群分布,几乎占据了当地所有适于豚草类生长的干扰生境。 二、物种入侵的危害外来物种的危害极大,一般说来,有以下几点:1. 直接减少当地物种数量。2. 间接减少依赖于当地物种生存的物种数量。3. 改变当地生态系统和景观。4. 对火灾和虫害的抵抗能力降低。5. 土壤保持和营养改善能力下降。6. 水分保持和水质提高能力下降。7. 生物多样性保护能力下降。 据了解,世界许多国家因外来物种入侵造成的经济损失都很惊人,美国每年损失1500亿美元,印度每年损失1300亿美元,南非损失800亿美元。 IUCN 2003年2月5日发表的研究报告估计,目前,外来入侵物种给各国造成的经济损失每年超过4000亿美元。IUCN还指出:当前,外来生物入侵是导致原生物种衰竭、生物多样性减少的重要原因。中国首次外来入侵物种调查的结果表明,外来入侵物种已对中国生物多样性和生态环境造成了严重破坏,一些物种在某些地方已经达到难以控制的程度。据中国农业部最新的统计显示,目前已经至少有380种植物、40种动物、23种微生物正“全面”入侵我国,外来入侵物种每年对中国国民经济有关行业造成直接经济损失共计亿元。专家们根据间接经济损失评估模型计算的结果表明,外来入侵物种对我国生态系统、物种多样性及遗传资源造成的间接经济损失每年为亿元,两项相加,外来入侵物种对中国造成的总经济损失为每年亿元,为国内生产总值的。 入侵物种给我国带来的更大灾难是对生态环境的破坏。能够成功入侵的外来物种,往往具有先天的竞争优势,一旦在新的滋生地摆脱了人类的控制和天敌的制约,就会出现爆发性的疯长,排挤本土物种,形成单一优势种群,最终导致滋生地物种多样性、生物遗传资源多样性丧失。生物入侵经典案例:1859年,当澳大利亚的一个农夫为了打猎而从外国弄来十几只兔子后,一场可怕的生态灾难爆发了。兔子是出了名的快速繁殖者,一只雌兔一年可以产25只兔仔。而且这些野兔发现自己来到了天堂:澳大利亚没有鹰、狐狸这些天敌,与兔子处于同一种小生态 的小袋鼠对它们也没有竞争能力,因此兔子数量剧增。这些野生的兔子吃牧草,啃小麦,剥食树皮草根,所到之处麦苗牧草荡然无存。它们还到处打洞,破坏水源,使良田变荒漠,一些小岛甚至发生了水土流失。当地的农业和畜牧业遭受巨大损失,并使当地有袋类由于食物缺乏而受危。人们筑围墙、打猎、捕捉、放毒等等,办法用尽,而兔灾仍然无法消除。1950年,人们尝试一种控制野兔的新方法。一种能杀死的兔子的病,即粘液瘤病(兔的一种病毒性传染病枣译注),被引入澳大利亚。科学家先将该病传染给蚊子,然后经蚊子再传染给兔子。但是针对兔子的细菌战被证明只是使不断恶化的状况得到暂时缓解,一小部分兔子对这种病毒具有天然的免疫能力,它们在侥幸逃生后又快速繁殖起来。整个20世纪中期,澳大利亚的灭兔行动从未停止过。克氏原螯虾(procambius clarkii),也就是我们平时吃的小龙虾,我们在垂涎其美味的同时恐怕从没想过他是一种危害极大的入侵种。我国20世纪30~40年代从日本引进,日本于更早时期从美国引种,主要用作食物和宠物。如今在中国分布范围日渐扩大,在我国南方特别是长江流域的诸省市都能见到。螯虾能给堤坝造成危害是由其喜欢穴居的生活习性决定的,它的前端长有一对钳子般的螯足,打洞的速度很快,范围也较大。由于它们经常生活在江、河、水库、池塘和水田等的岸边,因此对于堤坝的危害可能比白蚁的危害更大。它们的洞通常深度1-5米,直径6-12厘米,有垂直洞,也有水平洞,有时洞洞相连,在大堤背水面数十米以内经常发现。这些虾洞往往与管涌形成有关,对堤防危害极大:在1998年长江特大洪灾中,防汛人员在长江荆江大堤章化段巡堤查险发现清水漏洞,开挖处理时在堤身挖出大量螯虾;鄂州长江干堤燕矶段也发现10多起螯虾危害大堤的情况,武汉市汉阳区汉江大堤上黄金口段的一处约100平方米的池塘边就曾发现了37个虾洞,经及时用砂石料填埋,才消除了隐患。它们能在临时性水体中生存,且食性广泛,建立种群的速度极快,易于扩散。对当地鱼类、甲壳类、水生植物极具威胁,破坏当地食物链;因其取食根系而直接对作物(尤其是水稻等水生、半水生作物)和天然植被有灾害性破坏;螯虾食性很杂,对鱼苗发花和1龄鱼种培育有一定程度的影响,并危害人工繁育的幼蚌。由于克氏原螯虾适应性强,抗逆能力强,食性广泛,种群增殖速度快,目前对克氏原螯虾尚无有效的防治方法。近年来,入侵中国的外来生物呈现传入数量增多、传入频率加快、蔓延范围扩大、发生危害加剧,每年因此而造成的经济和生态损失高达数千亿元,潜在危害更是难以估量。 四、治理措施中国是世界上遭受生物入侵危害最严重的国家之一,入侵种多、危害严重。目前广泛采取引进新物种的“天敌替代法”有可能是“引狼驱虎”,我国应立足本土生物多样性优势,寻找对付入侵的“本土卫士”。 中科院植物研究所副研究员高贤明博士认为造成生物入侵危机的主要原因就是各地盲目引进各种外来物种,同时在生物入侵的治理中,为追求“立竿见影”的短期效果,各地未经过任何科学的论证和必要的试验,就普遍采取从国外引进天敌和替代物种的“以夷治夷”方式,殊不知这样的做法导致新的生物入侵危险性极高。 近来科学家在四川、云南、贵州等地已发现众多能排挤、抵御外来生物入侵的本土物种,这使中国的生物入侵治理有了新的“转机”。参与中科院“重要外来物种的入侵生态学效应及管理技术研究”项目的专家最近重点对四川省攀枝花市仁和区进行了初步调查,发现在与被称为植物界“食人鱼”的紫茎泽兰生存竞争中最终可以占优势的本土植物有100多种。目前他们正在对这些植物进一步筛选,并在良种选育、采种园建设、栽培技术、管护措施等方面进行深入研究。另外,我国应尽快制定《防止外来物种入侵法》和《入侵物种管理法》,而且由于外来入侵物种的影响面极大,我国应成立包括农业、林业、环保、海洋、贸易、检疫、卫生、国防、司法、教育、科研等国家主管部门在内的统一管理协调委员会,从国家利益的高度全面管理外来入侵物种。立法时的核心问题是加强和完善对外来物种引入的评估和审批制度,并应充分考虑到入侵种传入的各个环节,针对每一传入途径制定相应的法制管理对策。具体应当包括如下方面:第一、建立完善的外来物种入侵风险评估体系。作为国家与地方管理部门早期预警和决策的依据,外来物种入侵风险评估体系的建立势在必行。需要进行风险评估的方面主要有:健康风险、对经济生产的威胁、对当地野生生物和生物多样性的威胁,以及引起环境破坏或导致生态系统生态效益损失的风险等。 应当在立法中明确规定,凡从国外引入,或者从国内跨生态系统引入时,都需要办理申请和经过评估。在充分的科学研究和信息收集整理的基础上,制定我国外来入侵物种的管理名录及评估方法,将其作为法律附件,为司法实践提供科学参考。法律本身可以长期稳定不变,但这些附件应该是动态的,需要根据科学研究的结果更新。第二、建立外来入侵物种早期预警、监测和快速反应体系。首先,我国建立外来入侵物种早期预警体系应包括建立国家和省级水平的早期预警工作体系。早期预警单位应该进行野外调查,验证所收到的报告与物种鉴定的结果,以及做出是否需要加强监测的建议。而且在监测的管理方面,应大力加强有关信息系统的建设,并建立起相应的入侵物种数据库和物种鉴定专家数据库。立法应当明确规定建立定期(年度)普查制度。地方与中央则应分别建立相应的定期报告与公告制度,以便及时汇总信息以发布国家生态安全预警名录,制止外来物种的入侵和蔓延。另外,我国亟需建立专门的入侵物种快速反应体系。国家环保总局在构建该体系中应发挥积极作用,充分结合各部门已有的和拟建的快速反应机制,使之形成全过程的监督管理体系,实现协调统一和信息共享。第三,建立完备的预防措施、野外释放试验、清除、控制体系。预防措施首先要通过立法建立双许可证制度,即从国外引进物种时,均要求有出口国和引进国两个许可证明,从而控制潜在风险物种的进口、出口和转移。另外应当改革现有防范机制,并加强海关执法,强化海关对于物种的非法转移及物种转移的许可文件的检查。 由于外来入侵种常常有停滞期,所以在允许大面积扩大释放之前必须进行一个试验,即在被控制的和可恢复的条件下进行野外释放试验。如果外来物种产生不良影响,即应迅速制定清除计划。此类计划极易引起更严重的生态破坏,所以必须十分周密,针对不同的情况采用不同的方法,并确保清除方法有效、无污染,而且不能危害人类和本地动植物。清除计划必须确保有足够的立法和机构组织保障,还包括清除后必要的生态系统恢复措施。 但是实际生活中,彻底清除有害生物和物种常常很难,这时只能使用控制计划,将入侵物种控制在可以管理、引起灾害尽量小的状态。控制计划当然也应当通过立法给予保障。第四、关于责任和费用承担问题 按照“谁受益、谁补偿,谁破坏、谁恢复”的原则,建立完备的生态效益补偿制度[8]。法律应明确规定引入者所必须承担的相应的清除和经济赔偿责任,其中包括进行危险性评估、实验、监测和治理的义务。同时国家行政主管部门通过立法对引种不当的责任机构或人员,予以经济处罚。责任人应向受害者支付补偿费,或受害者可以依法申请国家赔偿。由于外来物种入侵所造成的经济损失往往极为严重,而预防、清除或控制此种危害,维护现有的生物安全所需要的费用,更是责任人难以承受的天文数字,所以应建立风险分担机制,规定进口单位需要购买责任保险,以将经济风险转移给商业保险公司或社会保险机构。当然,国家和地方政府也必须将控制外来物种入侵种作为生态保护的措施之一纳入财政预算,建立相应的基金。最后,立法中应明确规定鼓励使用当地物种,外来物种仅在安全和必要的前提下,才能考虑是否引入。 daobanda
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。
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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。
生命科学史的教育价值摘要:生命科学史揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程,展示了生命科学各个学科形成的历史以及各个学科之间的联系,揭示了自然科学的本质,揭示了每一个知识点的产生过程就是一个探究的过程,展示了在探究知识的过程中科学家之间的合作以及科学家所持观点之间的碰撞和论争,展示了成功的实验与选择合适的实验对象之间密切相关,呈现了科学家的科学态度、科学精神和科学世界观。生命科学史对于培养学生的生物学素养乃至科学素养具有积极的意义,在探究性学习中将发挥重要的作用。关键词:生命科学史;教育价值;生物学素养;探究性学习中图分类号:G427 文献标识码:A作者简介:王永胜(1961—),内蒙古人,东北师范大学教授,硕士生导师,在读博士生,主要研究课程与教学论、生物学课程与教学论;杨瑞林(1969—),山西太谷人,山西师范大学讲师,东北师范大学硕士生,生物学课程与教学论专业。最近几年来,有关生命科学史的译本以及著作开始出现。有的师范院校已将生命科学史纳入课程计划并开始实施,一些中学生物教师也开始认识到生命科学史在中学生物教学中的作用(展示知识发生过程,展现科学精神,展示科学研究方法),并且提出具体做法(创设情境,引入课题;介绍方法,启迪思维;突破教学难点)。[1]然而,生命科学史中蕴涵的教育价值远不止这些。新一轮基础教育课程确立了“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三位一体的课程目标,生命科学史中蕴涵的教育价值对于实现这样的课程目标具有积极的意义,对于教师教育也具有积极的意义,本文的目的就在于进一步挖掘生命科学史的教育价值。一、生命科学史揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程生命科学史是一部思想史,它揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程。这些思想是受当时的文化背景和科学技术水平制约的,生物学新知识的产生,都需要首先从思想方法上有所突破。“物种是演变的”思想的确立就是对“物种是不变的”思想的突破。[2](475—549),[3](236—267)人类对生命个体发育的探究历程也体现了思想方法上的突破。[2](253—297),[3](125—152),[4](37—56,134—148)这些事实反映了思想氛围影响着人们对事物的认识,如果当时的思想氛围是不科学的,就会导致人们对事物的错误认识。反过来,人们通过对事物的科学探究,获得对事物的正确认识,又会改变人的思想,进而改变思想氛围,使人们对事物的认识产生一次飞跃。生命科学史展示了科学家所处的时代背景,记录着科学家的思想以及思想转变,而科学家的思想以及思想转变与他们从事的科学探究是密切相关的。这对学习者形成正确的思想具有积极的教育意义。二、生命科学史展示了生命科学各个学科形成的历史生命科学史展示了生命科学各个学科形成的历史,它能够从整体上告诉我们各个学科是在解决什么问题的过程中发展起来的,还能告诉我们各个学科之间的联系。这有助于研究者发现尚未解决的问题和需要进一步解决的问题,有助于学习者建立知识点之间的联系,建构完整的知识结构。遗传学的建立和发展经历了细胞遗传学、群体遗传学、微生物遗传学和分子遗传学等阶段的发展。[2](565—655),[3](280—335),[4](149—168,213—259)如果孟德尔不运用数学知识对数据进行统计分析,就不能发现遗传规律;如果没有细胞学的发展,萨顿和鲍维里就不能认识到遗传因子与染色体之间的联系;如果塔特姆不精通微生物知识,基因与酶之间的关系就不能建立起来。总之,如果不依靠各方面的知识,就不可能打开解决问题的思路。遗传学是在解决遗传的规律是什么、遗传物质是什么、遗传物质具有什么结构、遗传物质如何复制和如何控制多肽链的生成等一系列问题的过程中发展起来的,环环相扣,知识体系相当清楚。如果我们在学习中能够循着这样的线索展开,了解这一系列问题的解决过程,那么这一部分的知识结构就建构起来了,而且还可能联系到新的问题上去。三、生命科学史揭示了自然科学的本质生命科学史揭示了自然科学的本质。自然科学从本质上表现出以下特征:定量化、观察、实验、科学过程、在自我更正中完善和积累。[5]定量化的特点是将生命科学和数学结合在一起。孟德尔就是运用数学统计方法对实验数据进行统计分析,才发现分离和自由组合规律的;如果没有群体遗传学家对群体进行研究,建立数学模型,那么自然选择学说的机制也许就不会被揭示。只有对不同环境下获得的大范围的样品进行遗传方差的统计分析,才能将遗传引起的变异与环境引起的变异区分开。[4](160)精确的定量化使生命科学成为人们公认的真正意义上的科学。观察与实验是生命科学的基石。通过实验来研究事物,特别是通过精确的对照实验来研究问题是自然科学的又一突出特征。在自然科学领域,实验是向自然界提出真正的、必须解决的问题,并且寻找答案的方法。实验方法首先在生理学领域得到运用。19世纪70、80年代,萨克斯(1832—1897)领导的植物学派,对于生物学中实验方法的运用起了特别重要的作用。[4](94)19世纪80年代,鲁(1850—1924)将实验方法引入原先注重描述性工作的胚胎学领域。[2](291),[3](149-153),[4](41)通过胚胎学,实验方法又扩展到细胞学和遗传学,最后又扩展到进化论的研究中。到了20世纪30年代,大多数生物学领域,除了古生物学和系统分类学,都采用了实验分析和物理、化学方法而取得新进展。生命科学史显示了产生每个知识点的科学过程。例如,20世纪初,萨顿和鲍维里在孟德尔遗传学以及19世纪末在染色体的变化、体细胞与生殖细胞的分裂等方面的成果上,提出了染色体学说,即(孟德尔所说的)遗传因子可能就在染色体上。但是当时拿不出证据证明他们的观点。直到1910年,摩尔根通过一系列实验发现,控制果蝇眼色的基因位于性染色体上,才证明了萨顿、鲍维里的假说。从“基因位于染色体上”这一知识点的形成过程,可以看到科学过程的步骤。生命科学也是在自我更正的过程中积累和进步的。达尔文建立了以自然选择为核心的进化论,可人们在承认生物进化论的同时,却不愿意接受达尔文对进化原因进行臆想的方法,不满意达尔文对进化机制的解释。德弗里斯将实验方法引入对进化论的研究中,提出了“突变学说”,以此来解释达尔文的自然选择学说。在20世纪的头十年,得到生物学界的广泛接受。然而,1910年,果蝇遗传学的发展表明,果蝇群体中不断发生着突变,却没有产生物种的变化。1912~1915年细胞学的精确研究,沉重地打击了德弗里斯的学说,他所认为的大规模突变产生的性状实际上是已有性状的复杂重组。[4](26-32)细胞遗传学,尤其是群体遗传学的建立,才阐明了自然选择的机制。40年代,在达尔文进化论的基础上,提出了综合进化论。在综合进化论盛行了多年之后,1968年,木村资生提出了“分子进化的中性学说”。1972年,埃尔德雷奇和.古尔德提出了间断平衡论,引起了科学界的重视和研究。进化理论还在发展之中。从进化论的发展可以看出,生命科学知识是在科学家对前人的结论不断质疑、不断证实的基础上进行自我更正的过程中积累起来的。了解生命科学史,对培养研究者和学习者的批判性思维是有积极意义的,同时也能加深学习者正确认识绝对真理和相对真理的关系,从事实中提高哲学素养。四、生命科学史是前人探究生物学知识的科学过程史每一个知识点的产生过程,就是一个探究的过程。生命科学史就是前人探究生物学知识的科学过程史。这一点已有论述(王荐,2002),这里不再赘述。总之,生命科学史中蕴涵了知识与过程的统一。(过程中包含着思维方式,如好奇心、求知欲、质疑、推理等;过程中包含着研究方法。)创造科学知识的科学家,哪一个不具备广博的知识呢?DNA双螺旋结构模型的建立,汇集了许多不同学科背景科学家的智慧,显示出知识是非常重要的,仅有沃森和克里克的知识也是办不到的。知识和过程是自然科学的两个维度,二者是统一的,不能割裂开来。没有知识基础怎么创新呢?值得注意的是,新课程改革以来,已经指出了重结论轻过程的弊端,并且提出“新课程把过程方法本身作为课程目标的重要组成部分,从而从课程目标的高度突出了过程方法的地位”。[6](116-118)然而如果把“突出了过程方法的地位”理解为重过程而轻结论,也是极端错误的,因为过程与结论不是对立的。在生物教学中二者必须兼顾并且统一起来。学习生命科学史是能够把结论和过程方法兼顾统一起来的有效途径之一,这样做不仅有助于了解每个知识点的来龙去脉,而且从其中的一些典型事件中可以学习到前人的科学探究方法。五、生命科学史展示了人们的合作过程生命科学史展示了在探究知识的过程中,有相同研究方向的人们之间和有不同研究方向的人们之间的合作。DNA双螺旋结构的问世充分说明了这一点。这个事实表明从事不同学科研究的人,掌握的知识和技术是不同的,而且不同学科背景的人带来了不同的思维方式(尤其是玻尔、德尔布吕克和薛定谔的思想为遗传学研究注入了新的活力,他们的思想极大地影响了沃森和克里克),他们的合作为解决问题提供了不同的思路,他们在解决问题中相互启发,相互补充,相互促进,同时共享了研究成果。不同的教师也存在知识体系和经验的不同。尤其在知识爆炸的时代,知识更新的速度很快,老中青各层次的教师的知识结构差别会更大,而教师之间的合作可以弥补这种差别。因此,在生物学教学过程中,生物学教师要与同行合作,也要与其他学科的教师合作。这也启发学生必须重视每一科的学习,只有这样才能为终身学习、生活和工作奠定良好的基础。六、生命科学史展示了各种观点的碰撞和论争过程生命科学史展示了在探究知识的过程中科学家所持观点之间的碰撞和论争,在碰撞与论争中,知识得到不断的澄清。达尔文的自然选择学说发表不久,有人提出了“自然选择作用于哪一种变异”的问题,成为当时争论的焦点。达尔文认为选择主要作用于连续的变异类型上。早期的生物统计学家高尔顿(1822—1911)、皮尔逊(1857—1936),与达尔文的判断一致。到了19世纪末,贝特森用事实证明了环境虽呈现连续的变化,而生物的变异却是不连续的,这种不连续性受遗传的控制,而不受环境控制。1904年,在英国科学促进协会的会议上,贝特森与韦尔登进行了最后的争论,贝特森取得了胜利。[3](302-304),[4](66-67)针对由什么物质引起发酵的问题,李比希和巴斯德展开了争论。巴斯德提出酿酒中发酵是由于酵母细胞的存在,没有活细胞的存在,糖类是不可能变成酒清的;[2](338)李比希坚持认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质,这些物质只有在酵母细胞死亡并且裂解之后才能发挥作用。1897年毕希纳用实验证明了李比希认为引起发酵的是酵母细胞中的某些物质的观点是对的,[4](182-183)即使是伟大的巴斯德也有发生错误的时候。这些事实给予我们启示:在教学,尤其在生物学探究教学中,生生之间、师生之间和教师之间发生争论是正常的交流。新课程教学提倡这种交流,允许发表各自的观点,即便有错误也是正常的,关键是拿出证据去证实。七、生命科学史展示了成功的实验与选择合适的实验对象是分不开的孟德尔选择了豌豆;摩尔根选择了果蝇;细胞学说的创始人施旺选用具有相似于植物细胞壁的动物脊索细胞和软骨细胞;[3](160)贝尔登和鲍维里在研究细胞分裂时,选择了马蛔虫细胞;[3](168-170)沃尔弗(1733—1794)采用植物组织做研究材料研究生物的生长发育,由植物向动物推广;[2](278-283)比德尔和塔特姆最终选择了红色面包霉做生化遗传学研究的材料;[4](231)德尔布吕克、卢利亚和赫尔希组成著名的“噬菌体小组”,最终选择了病毒作为研究对象;[4](234-236)瓦尔堡选择了正在进行细胞分裂的海胆卵进行呼吸速度的研究;[4](148)悉尼·布雷内、罗伯特·霍维茨和约翰·苏尔斯顿(这三人是2002年诺贝尔生理医学奖获得者)最终选择了线虫来探索“程序性细胞死亡”的奥秘;科学家选择了拟南芥作为植物遗传研究的模式植物。由以上事例说明了选择合适的研究对象对解决问题非常关键。这些事实给予我们的启示是:1.基础教育阶段生物新课程中的探究教学,也涉及选择探究对象的问题,要解决好探究问题,必须先选择好探究对象;2.培养师资的师范院校开设的生物实验课,实验内容都是计划好的,实验对象也是预先规定好的,只要照着做就可以,这是标准式的“食谱式”的实验,做实验仅仅是为了验证已被肯定了的现象或者是学习一种标准的实验程序。在这种模式下,学生对“实验”会有兴趣呢?培养的师资能够适应新课程的教学吗?关注科学家筛选研究对象的做法,对于师资培养和进行生物学探究教学应该是有帮助的。八、生命科学史呈现着科学家的科学态度、科学精神和科学世界观科学态度就是实事求是;科学精神就是敢于怀疑、敢于求真、敢于创新;科学世界观就是要认识到世界是可知的,同时还要关注科技发展对社会的影响,养成负责任的态度。巴斯德(1822—1895)和伯格(1926—,DNA序列专家,1980年诺贝尔化学奖得主)[7](21-23)的事迹充分体现了科学家的科学素养。20世纪的许多重大事件,证明了科技对社会具有两面性的作用越来越明显,生命科学的研究成果,可以造福人类,也可以制造生物武器给人类带来灾难。实际上,在日常生活中也是一样,我们每做一件事,不光要想到给自己带来的好处,还要想到会给他人和社会带来什么不便,甚至灾难。只有依靠科学的世界观,才能对事物作出判断并采取适当的个人行为。生命科学史中记载着科学家的生平事迹,从中挖掘科学家的科学态度、科学精神和科学世界观,把它们渗透到生物学教学中,对于培养学生的生物学素养乃至科学素养和人文素养都具有积极的教育意义。重视生命科学史的教育价值是时代的呼唤。2001年颁布的《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》提出“提高学生的科学素养”的理念。《普通高中生物课程标准(实验)》(简称《标准》)在课程目标中也明确提出,“获得生物学基础事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识,知道生物科学和技术的主要发展方向和成就,知道生物科学发展史上的重要事件”。[8](7)在实施建议的教学建议一栏中,第七个专题“注重生物科学史的学习”中举实例专门强调了“科学是一个发展的过程。学习生物科学史能使学生沿着科学家探索生物世界的道路,理解科学的本质和科学研究的方法,学习科学家献身科学的精神。这对提高学生的科学素养是很有意义的”。并特别说明“对于《标准》中没有列出的其他生物科学史实也应注意引用”。[8](36)《标准》已经向生物学教师提出了要求,生物学教师必须具备生命科学史方面的素养。加强这方面的素养主要依靠两条途径来实现。其一,高师院校在本科生、教育硕士、研究生中设置相应课程;其二,可通过新课标培训、新教材培训以及教师培训等继续教育的各个环节来实现。同时呼吁从事生命科学史编撰工作的学者,不断把生命科学发展的最新进展纳入生命科学史的体系中。参考文献:〔1〕王荐.把生命科学史引入中学生物学教学〔J〕.课程·教材·教法,2002,22(1):52-54.〔2〕〔美〕玛格纳(Magner 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It represents the history of discipline formation of life science and their relations, and discloses the essence of natural science. The life science history also proves that the process of knowledge generation is the process of inquiry,and there exist contradictions and debates between scientists during the course of inquiring, and there are close connection between a successful experiment and a fitful choice of experimental object. Finally ,the life science history represents the scientific attitude, scientific spirit and scientific world outlook,which have great significance in cultivating students' biological quality and scientific quality and play an important role in inquiry-based words:life science history; educational value; biological quality; inquiry-based learning
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]
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基因与环境——调查探究生物基因是否会因环境而改变基因是在生物体内细胞核中染色体上DNA的片段,控制生物的性状。基因也是上一代给子代留下的遗传物质。转基因技术就是通过科学科技的人工方法改变某一生物的基因,使之的基因发生改变,性状也随之而改变,从而达到改良品种的目的。可以说任何生物所有的状态都与基因有关。所以说,要了解生物首先要了解基因。基因可以通过人工技术发生改变,除此之外,生物的基因是否还会因为环境的改变而变化呢?首先我们从最简单的开始。一、在同一地点挖出泥土,挑选饱满又大致一样的绿豆30颗,两个一样的花盆。接着种下绿豆,每天浇等量的水,把a盆放在阳光明媚处,b盆放在阴暗处;二、在同一地点挖出泥土,挑选饱满又大致一样的绿豆30颗,两个一样的花盆。接着种下绿豆,c、d两盆都放在阳光明媚处,每天给c浇大量的水,给d浇小量的水;三、在不同地点挖出泥土,挑选饱满又大致一样的绿豆30颗,两个一样的花盆。接着种下绿豆,每天浇等量的水,把e、f都放在阳光明媚处;四、挑选饱满又大致一样的绿豆30颗,两个一样的花盆。接着用泥土种下绿豆盆H,用水种下绿豆盆I,每天浇等量的水,都放在阳光明媚处;长大后发现,各盆的情况均不相同。所以我们初步认为生物基因会因环境而改变。后来我们又发现一些实例。以人类为例来说,人体内的基因会因为环境而发生改变。在我们的日常生活和工作中,会有许多知道或还不知道的因素,对我们体内数万亿个细胞的代谢产生影响。 这些有害因素可能体细胞的DNA发生作用,导致DNA的破坏,相应的基因的功能发生异常变化,影响到生命的安全和健康,当然细胞内还存在着相当完善的机制能够修复这些损害。但当DNA的破坏程度超过修复机制的修复能力时,就在细胞水平发生了问题,从少量细胞发生问题发展到临床可能表现为疾病并被检出的阶段所经历的时期可能是比较漫长的,在这个过程中,如果借助基因检测技术,那么早期发现某些疾病完全是可能的,这将大大降低医疗费用,大大减少患者的痛苦。其他生物也是如此吗?许多实验表明,确实如此。一项针对多种拟南芥的基因研究表明,环境因素对物种遗传多样性和基因组的影响很大。除了实验室中科学家的“最爱”,世界各地还分布着多种野生拟南芥。它们的生长速度、叶子颜色以及发枝方式都是不同的。在最新的研究中,由德国马普发育生物学研究所Detlef Weigel领导的国际科学家小组,从美洲、非洲和亚洲以及其他极地和亚热带区域搜集了19种拟南芥,并将它们的基因序列(约亿个碱基对)与实验室用拟南芥基因组进行了对比研究,从而确定了相关的遗传差异。所得到的结果令人吃惊:它们遗传差异的广度远远超过了所谓的“改进基因组”。研究人员发现,平均每180个碱基对中就有一个是可变的。同时研究表明,大约4%的实验室用拟南芥基因组要么与野生种类差异很大,要么完全不存在于野生种类的拟南芥中。此外,大约十分之一的野生拟南芥基因是有缺陷的,无法完成正常的功能。新的研究结论为科学家提出了许多新的基础性问题。Weigel表示,“或许并不存在所谓的一个物种的基因组。迄今为止,对个体DNA序列的认识并不能使科学家充分理解一个物种的遗传潜能。”此外,拟南芥基因组的可塑性也令人惊讶。尽管拟南芥的基因组中的基因数量与人类和一些作物相当,但它整个基因组的大小不及后两者的十二分之一。同时,拟南芥基因组中几乎没有重复序列和无关联的“垃圾”序列。进一步研究表明,拟南芥与外界环境相互作用相关(比如抵御病原体和感染)的基因,其可变性大大超过其他功能基因。Weigel认为,这一遗传特性反映出拟南芥对当地生存环境的适应性,正是这些易变基因使得拟南芥能够经受干燥和潮湿,炎热和寒冷,并调节自身的生长季节。还有另一个关于动物基因和环境的事例。美国国家科学院对转基因动物对周边环境造成影响的问题高度重视。美国食物和药品管理局(FDA)要求该委员会专家组列出与动物生物技术相关的科学热点问题。在2002年8月12日公布的报告中,该委员会将转基因动物对自然生态系统环境的影响摆在所有热点问题的首位。一家美国公司(麻萨诸塞州的ABFW公司)生产了一种转基因大马哈鱼。该鱼生长速度非常快,长至成鱼的速度是普通大马哈鱼的三倍。一些科学家和环境组织对该鱼表示出强烈担忧。他们认为,转基因鱼会在与野生大马哈鱼的生存竞争中处于优势,并可能将一些有害的基因带给环境中的其他动物。但这家公司声称已经收集到有关该报告关心的热点问题的一系列资料。“我们将要投放市场的只是不能繁殖的雌性大马哈鱼,并不存在这样的环境问题。”虽然这一事例,没有直接说明,环境对基因的改变,但是转基因会对环境造成危害这一观点也间接说出确切的答案。也就是说生物基因会因环境而改变。基因和环境因素的相互作用基因作用的表现离不开内在的和外在的环境的影响。在具有特定基因的一群个体中,表现该基因性状的个体的百分数称为外显率;在具有特定基因而又表现该一性状的个体中,对于该一性状的表现程度称为表现度。外显率和表现度都受内在环境和外在环境的影响。内在环境指生物的性别、年龄等条件以及背景基因型。外在环境 :① 温度。温度敏感突变型只能在某些温度中表现出突变型的性状,对于一般的突变型来说,温度对于基因的作用也有程度不等的影响。如实验一,ab两盆绿豆性状表现不一,我们大之人为是有温度影响;②营养。家兔脂肪的黄色决定于基因y的纯合状态以及食物中的叶黄素的存在。如果食物中不含有叶黄素,那么yy纯合体的脂肪也并不呈黄色。y基因的作用显然和叶黄素的同化有关。演化就细胞中DNA的含量来看,一般愈是低等的生物含量愈低,愈是高等的生物含量愈高。就基因的数量和种类来讲,一般愈是低等的生物愈少,愈是高等的生物愈多。DNA含量和基因数的增加与生理功能的逐渐完备是密切相关的。等等。基因最初是一个抽象的符号,后来证实它是在染色体上占有一定位置的遗传的功能单位。这次的调查和探究可以从分说明,生物基因会因环境而改变。另外在给你个参考,希望对你有帮助。生物燃料大有可为_生物论文你认为美国过分依赖进口石油吗?有人认为使用生物燃料的时机如今已经成熟:●最早从今年5月开始,圣路易斯市的公交乘客可以乘坐用柴油和豆油混合燃料驱动的公交汽车。●由于去年的玉米产量很高,以玉米为原料的乙醇生产行业今年打算使乙醇产量达到创纪录的水平。●还有埃德加·莱特利创造的方法。石油一再涨价使这位宾夕法尼亚农民非常烦恼,他开始用一种非常抢手的新式炉子燃料玉米给自家供暖。尽管用粮食作燃料不是新鲜事——鲁道夫·狄塞耳一个世纪之前就以花生油为燃料驱动汽车——但是这种想法突然之间变得非常实用。石油价格越来越高,而粮食价格却非常低,以至于政治家们和众多管理者正在重新考虑这个问题。能够完全燃料的、可再生的生物燃料在欧洲已经得到广泛使用。它可以缓解美国的石油供应,并有助于使美国的农业经济保持稳定。前景亮丽生物燃料甚至没有难闻的气味。用户报告说,以大豆作原料的生物柴油燃烧以后排出的废气有点像炸薯条的味道。专家们说,即使粮食的价格回升,如果美国为了遏制全球变暖而优先发展生物燃料,神巫燃料可能具有光明的前景。自从20世纪70年代人们开始使用汽油混合燃料以来,种植玉米的农民就一直敦促人们更多地使用乙醇作汽油燃料。除了用作牲畜饲料和出口之外,生产生物燃料如今已成为玉米的第三大用途。乙醇生产行业去年用玉米为原料总共生产了16亿加仑乙醇,而且生产规模还在扩大。伊利诺伊州的阿彻—丹尼尔斯—米德兰公司生产的乙醇约占美国总产量德一半,该公司打算把乙醇生产能力再扩大20%。今年最令人惊奇的是生物柴油的问世。实验结果表明,使用豆油和柴油混合燃料同普通柴油的效果一样好(特别寒冷的天气除外),而且比普通柴油干净得多。但是标准的混合燃料——80%柴油和20%豆油——成本太高了。据全国生物柴油委员会说,部分是由于大豆价格低廉,生物柴油的价格已从每加仑4美元降到至美元。这个价格与普通柴油的价格差不多,足以使许多人考虑使用生物柴油。政府补贴政府的补贴也促进了生物燃料的发展。去年11月份,美国农业部决定今后两年每年拿出亿美元补贴乙醇生产厂家,用以增加乙醇和生物柴油等生物燃料的使用。至少有5个州正在考虑制订税收鼓励政策,以便进一步鼓励使用生物柴油。再上述政策的鼓励下,生物柴油的产量剧增——由1999年的50万加仑猛增到2000年的500万加仑。据估计,仅美国农业部制订的鼓励出事就可使生物柴油产量再提高3650万加仑。这些数目还是无法同每年560亿加仑的柴油产量相比。但是主张生产生物燃料的人士说,如果石油行业像布什政府日前宣布的那样,再2006年之前被迫转产低硫柴油,豆油可能会成为与生物燃料配套使用的主要润滑剂。实际上,润滑剂为粮食提供了另一个由希望的市场。研究人员已经用粮食为原料开发出同样廉价而且更有益于环境的替代品,取代石油产品用作半拖车挂钩、铁轨和链锯的润滑剂。此类项目将有助于给美国长期不振的农业注入资金。据可再生燃料协会说,仅乙醇生产一项每年就能为农民增加45亿美元的收入。
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。
生命教育研究文献综述随着生命科学的发展以及教育理论的不断深入,生命这一教育的起点,在经历了功利性、机械性教育价值的压抑之后,又重新回归了教育本身,成为教育不能回避的重要基础。本文旨在对目前关于生命与教育的研究作一系统、完整的概括,以期为教育理论和实践的改革提供参考。一、生命概念关于生命的阐释,基本上比较集中在19世纪末20世纪初的生命哲学领域,20世纪中期以来,存在主义哲学家也对生命这一概念进行了一些研究。这些成果,构成了教育的哲学基础。目前,国内外的哲学家,教育家对生命的本质、生命的特性以及生命的层次类型等都作了一定的研究,为教育提供了新的视野和角度。(一)生命概念从生命的概念来看,基本可以分为两类:(1)力量说。研究者认为,生命不是被评判的价值对象,而是一种有待展开的人性力量。如叔本华将生命的本质视为力量的冲动,认为力量就是生命意志,是生命克服一切阻力,保存自我,努力向上的一种力。尼采将生命归结为强力意志。蒂里希认为,力量是“生命在自我超越的运动中,克服内外阻力的那么一种自我肯定”。柏格森则将这种力量发挥到了极致,他从生物进化论出发,认为生命是一种向上的冲动,生命的本质是创造,而且这股“生命之流”绵延向前,无始无终,构成了世界。生命并非一个确定的“物”,而是一种永恒的力量,这种力量就是绵延,就是创造。雅斯贝尔斯认为,不应当把人作为一个单纯的存在物来描述,而应作为精神,作为超出主体和个体的力量去理解。(2)过程说。在力量说的基础上,一些研究者更致力于生命力量的外在表现形式上,也就是生命展现的过程,即过程说。狄尔泰从社会历史的角度出发,认为人的生命不仅是生物学上的事实,更是在其复杂性中所体验到的人的生活。在这种生活中,人不仅仅是理性的存在,更是理性、情感、意志的统一体。人不仅从内向外,从主体到客体单向把握“物理世界这个大文本”,而且要“返身走向自我认识”,走一条“由外向内的理解之路”。在此基础上,狄尔泰将生命看作一种“生命—表达—理解”的循环过程,在认识人的世界,理解人的世界为目标的过程中,显现出生命的内在力量。还有的学者,从发生学的角度,认为生命是一种从强烈的追寻自己的存在的“生的冲动”——寻求生命的自我确认和生命表达方式的“意识的生命”——自觉的生命体验和生命确认的“自觉的生命展现”的过程。(二)生命特性从哲学角度看,生命的基本特性有:(1)有限性。如柏格森认为,时间是不可以转、不可重复的,生命之流的每一个瞬间都融会了过去、现在和未来。因此,保存在记忆中的时间才是最真实的,有意义的。狄尔泰同样强调“过去”,认为生命的意义在于所能把握的过去了的瞬间。(2)无限可能性与独特性。生命不是被决定的,正如柏格森所说,“生命并非像摄影机一样,将每个细节都排演、拍摄、贮存起来,只等放映”。生命是从“无”中创造。这种“无”,是包罗万象和充盈,是创造的源泉。生命在向着未来的生成中面对着无限的可能性,不同的选择造就了不同的个人,人的独特性显示出了人存在的价值。(3)自由与超越性。“自由”是雅斯贝尔斯哲学的一个核心概念。他把人的存在和自由看作是同一个本质。认为自由是保持自己的本质在连续中生活的能力,是自我确认的方式。因此,他强调自由的独立自主性以及人的自由选择对生命的意义。超越性是哲学家们普遍认为的生命的实质。西美尔提出,生命有超越生命的能力。生命不仅创造出更多的生命来时时更新自己,而且从自身创造出非生命的东西,如教育、文化、科学和艺术。又如海德格尔所说,人是宇宙间唯一能够“是其所不是”和“不是其所是”的存在物。有的学者从人类学的角度认识生命,认为生命具有(1)未完成性。“人是一个没有完成,而且也不可能完成的东西,他永远向未来敞开着大门,没有完整的人,将来也不会有完整的人。”这一特性,显示着生命的可塑性、可能性以及需要性等。(2)文化性。生命的不完善性,是文化产生的前提。文化经过不同时代,不同人的创造,成为一种历史积淀,即“客观精神”,个体生来不可避免的生活在客观存在的文化世界中,受到历史沉积的文化的限制。(3)超越性。生命始终就是在自然性与超自然性、历史性与未来性、现实性与可能性、有限性与无限性,这些对了的两极中同时存在,人的生命不存在于任何一极,而是在这种否定于统一中不断创造、超越。还有的学者从教育学的角度出发,认为生命具有统一性及层次性,从而为教育的开展提供了基础。(三)生命的层次及类型从生命个体与社会的关系看,人是三重生命的统一体。(1)自然生命。生命首先是具体的、现实的。自然的生理性肉体生命是人存在的物质载体和本能性的存在方式,是最基本的生命尺度。人首先是一种自在之有。(2)精神生命。意识性使人的生命扬弃了动物自在的本能,成为自为的精神存在。精神的最终归宿应该是个体的精神生活,包括认知的、情感的和意志的,即“作为精神而完成的生命,既包容着真理,又包容着激情;既包容着屈服,又包容着里比多;既包容着正义,又包容着强力意志”。(3)社会生命。人是社会的存在。忽视社会生命对人的自然和精神生命的某种决定作用,就不可能正确认识自然生命的本能的冲动和释放,不能正确认识人的自由。只有意识到社会生命,才能开掘、充实和引领自己的自然生命和精神生命。自然生命、精神生命、社会生命是生命整体的三维,每一维都是全息的,他们互相关联、影响、包容和嵌套,共同构成人的完满生命。从生命自身的发展层次来看,生命是四个不可分割的组成部分。(1)自然生命。自然生命不仅是肉体的固定组成、自然自在的顺序发展和本能冲动的任意释放,而是能够意识到的自身生命的存在和发展,并能对其作出自主地选择。因此,它不仅是人的现存的自在之有,还存在着主观形态中的自由自由。(2)价值生命。“作为对自然生命的否定,对精神生命的超越及在感性活动中实现对二者的统一,是一种自为之有的存在状态”。价值生命是人在由种生命向类生命的进化中,扬弃了自然生命的自在性,超越了精神生命的内在性和主观性而获得的一种新的个体性的生命形式,是真、善、美三种内在生命尺度的完整统一。(3)智慧生命。是指对于人及其行为、思想以及其存在相关环境及事物、现象进行反思、探究,从而使人类的认识更加明晰、正确、深刻,使人的精神更加健康、完满、崇高的一种生命存在状态。(4)超越生命。作为一种特殊的生命存在,人总是不满足于现实世界的追求,而是在不停的寻求着对已有本我的无限超越,追求有限性的不断突破,以寻求更深的意义和价值。也即蒂里希所说的“终极关怀”。四种生命有机融合,以提升个体生命为基本追求。二、生命视野下的教育(一)教育的起点教育的起点是人的生命,这是生命赋予教育的最基本意义。然而,不同的角度,却有着不同的起点说。一种是从整体抽象意义上,认为教育与生命是同源共生的关系,人的完整生命是教育的起点。在这种完整性中,生命的自然特性决定了教育“何为”的界限,而生命的超越性又为教育“为何”留下了大有作为的空间。与此相同,有的学者认为“内在于人并能为人所意识、所体验的人自身本质力量”,即是人的自觉自为的生命,教育应当以其起点。还有地认为,教育应当坚持生命优先的原则,以人的原始的生命力为最根本的出发点。另一种是从生命的具体性意义上,认为身体之在的正当性应成为我们重新审定全面发展教育的起点。“从感觉崇拜到身体崇拜,构成了现代主义向后现代主义的发展逻辑,身体成为在体论和认识论的关注焦点”。还有一种是从生命的不同特性出发,确立教育的起点。有的学者从生命的有限性出发,认为教育的起点应当是“活在当下的人”。教育要使人珍视以瞬间的形式存在的现在,关注人的当下的生活,以帮助个体达到对生命有限的克服。有的学者从生命的自然特性出发,认为“生命的需要”是教育的根本出发点。还有的学者从生命的可能性与现实性出发,认为正是生命应然状态和实然状态、现实与可能的临界点,为教育提供了良好的契机,教育的起点也就在这种临界点上。此外,还有的学者将人的“三性”,即独特性、可教性以及需要性作为教育不能忽视的重要起点。(二)教育的本质关于教育的本质的研究,主要有两种:活动说和过程说。活动说主要是把教育视为生命的生成活动。如雅斯贝尔斯所说:“所谓教育,不过是人对人的主体间灵肉交流的活动,包括知识、内容的传授、生命内涵的领悟、意志行为的规范、并通过文化传递功能,将文化遗产教给年轻一代,使他们自由的生成,并启迪其自由天性”。有的学者认为,教育并不是知识的堆积,而是一种唤醒。因为“没有一个人能够认识到积极天份中沉睡的可能性,因此,需要教育来唤醒人所未能意识到的一切”。教育本身就意味着:一棵树摇动另一棵树,一朵云推动另一朵云,一个灵魂唤醒另一个灵魂。还有的学者将教育看作人类自身的“解放行动”。总之,教育这种活动,“将开启世界的钥匙——独立和仁爱授之于人,赋予他作为一个自由人只身跋涉而步履轻捷的能力”。过程说从不同的角度看待教育这一过程。有的学者将教育看作一种生命的过程。如“教育是生命本质觉醒和显现的过程,教育是个人向‘类’、世界和自我不断开放的过程”。又如“教育是以人的生命存在的‘应然’为理由的不断超越的过程,是生命自组织的过程”。教育被视为“一个内在的、从自我出发的、倾注着个人感受和生活体验的生活活动过程”。教育成为生命不断展现、生长、生成并超越的连续性过程。有的学者将教育视为一种确定性与不确定性相互融合、此消彼长的一种个体发展过程。教育所要努力的就是试图“位于确定世界与纯机遇的变幻无常世界这两个异化图景之间某处的一个‘中间’描述”。还有的学者认为,教育过程就是一种生命情感的化育过程。生命情感是引向生命深层的普遍关怀,关涉这人在世的一切作为,是建构人生的基础性质素。因此,教育“要把每个人都培养成活生生的生活的人,可能健康的生活的人,化育他们完整的人格,让他们以积极的生命情感去善导他们自我的人生”。个体生命经由教育润泽,生命情感得以翻升。不论是将教育视为一种活动,还是一种过程,尊重和理解都是教育的关键。教育要尊重生命的本体地位,尊重个体生命的自由和尊严,尊重个体的独特性,并且尊重生命的成长机制。同时,教育还在于理解。在狄尔泰看来,正是因为人与人之间可以理解,所以存在着人类的共同精神。而且,理解在主客体之间建立的是一种对话的关系,在这种“我——你”的关系中,不仅实现对物质世界文本的把握,更能形成对自我、对他人的深刻认识,进而形成价值。因此,理解使教育成为可能。(三)教育的目的及价值关乎生命的教育目的,从其侧重点不同,可以分为反思型、建构型以及超越型教育目的。反思型教育目的侧重于引导个体反观自身生活、生命。如“教育应当引导个体去作积极的自我探寻,意识到有一个‘我’生活在世界中,并作为一个真实的生命体在这个‘生活的世界’中积极去交往、感觉、理解,用肉身、心灵去感觉,用整个身体去感受。”或是“启发、拓展个体全面的生活视野,引导个体的价值追求取向和方式,关怀个体生活价值”。抑或是“促进生命的和谐发展,不仅包括热爱生命,敬畏生命、珍爱生命的教育,而且包括自然生命与精神生命、认知与情感、理性和价值和谐发展的教育”。建构型目的,侧重于对自我的引导和重塑。“教育作为一种人类的生存方式,是属于‘生活世界’的,它的功能不仅在于文化的复制,还在于确立社会秩序和个人价值观念,通过交往帮助学生建构社会角色,推动人的价值生命的实现”。超越型目的,侧重于对生命的超越的价值追求。教育要引导人从生存走向存在,“走向完整、和谐、无限的境界,引导人的生命进入‘类生命’”。雅斯贝尔斯认为,教育应帮助学生个人的自我选择,促使其找寻个人的本原存在,使其通向真理和自由的“亮光”,这就是教育的本真目的。与此相应,有的学者认为,教育就是要“将外在的规范内化到自己的精神之中,形成一种肯定自身、确定自身、持存自身和发展自身的‘力’”。总之,“任何具体的教育目的都有沦为虚妄的危险,只有将生命教育导向完整和无限的教育目的才有意义”。虽然教育的目的各有侧重,但是意义的获得—这种教育的价值观还是得到了普遍认同。狄尔泰等哲学家将生命意义感的获得作为生命的价值追求,并将这种思想渗透到了教育之中。“生命也许会执著于生命本身,但是更应该执著于生命的意义”。意义感是生命本性得以确证与实现的感受,是生命本性的体现、生命力量的焕发所得到的感受,是生命世界与生命个体的共鸣共振所产生的感受。教育的价值就在于让人寻求并体验这种感受,教育能够透过、撕开遮蔽在现实上的“覆盖层”,“在黑暗中空虚时找到一块从前人们无法知道的,能有效地遮住阳光的地方”。通过对束缚的穿越,个体逐渐领悟到生命沉淀的精华。(四)教育的内容狄尔泰认为,经验是一切知识的唯一来源。知识来源于经验,来源于历史的生活和生活的历史,这乃是我们全部经验的总体。教育实际上就是获得经验,经验是教育的内容。有的学者认为,教育应当是人文艺术的教育和科学的教育相结合,人文艺术从精神的之维涵育人的生命情怀,科学知识则是从实存之维扩展着人的发展空间,个人只有在科学和人文知识的统一之中,才能产生理智的智慧和积极的生命情感,才能实现生命的完整、和谐。有的学者从现有的学校教育内容出发,将教育的内容分为:生命智育、生命道德教育和生命美育。生命智育突破了传统的将智力局限于认知或理智方面,认为智育是借以对客观事物的认识,以发展学生探索真理的智慧,辨别真理的情感,促进生命的发展。生命道德教育,脱离了知识的“真空”,旨在让主体在现实的生活中,直面生活的问题和困境,发展道德信念,滋养道德情感,实现善的充盈。生命的美育,是让个体在自然、社会以及艺术中获取美的内容,形成美的观念和意识,获得审美的技能和方法,发展创造美的能力。(五)教育的方法生命视野下的教育方法,并不完全排斥传统。但是更加强调生命哲学的方法论在教育学范畴的运用,如直觉体验、陶冶、交往等,这与教育的“返魅”直接相关。直觉体验是生命哲学方法论的重要标志,以柏格森和狄尔泰为代表。“直觉是理智的交融,这种交融使人们自己置身于对象之内,以便于其中独特的,从而是无法表达的东西相符合。”直觉是一种超出正常的、理性之外的感性,“是想象而不是概念,是体验而不是分析,是物我契合而非客观剖析,是不可言转的意会而不是转述”。柏格森认为,直觉体验具有独特的教育特征,教育突破专业的束缚,超越功利与权威的实用主义,改变传统的学子模式,让个体充分自由的占有多方面知识的基础上,培养良好的、敏捷的、正确的判断力,这种判断力,是直接体验产生的有效条件,也是提高其有效性的重要保证。如果柏格森比较注重教育中个体直觉的形成的话,狄尔泰则更加关注体验的意义。他说:“如果说在自然科学中,任何对规律性的认识只有通过科技量的东西才有可能……那么在精神科学中,每一抽象原理归根到底都是通过与精神生活的联系获得自己的论证,而这种联系是在体验与理解中获得的”。教育关乎人的精神世界,不能把自然科学的方法与逻辑移植到具体的教育情境中来。“体验是主体的人与客体的世界发生联系的最直接的方式和途径,无需中介,是主体直接把握和领悟到的意义”,也是教育的方法。 陶冶和交往,是雅斯贝尔斯着力推崇的教育方法。他理想中的教育,是在宗教、人文的精神陶冶中,在人与人之间的“爱”的交往中,使人能够回归自己,找到真实的自我,归向终极的自由。他认为,“透过古代那种纯朴而深邃的伟大,我们似乎达到了人生的一个新境界,体验到人类的高贵以及获得做人的标准”,陶冶成为人的第二天性。虽然,我们现在的教育不再以古希腊和罗马文化作为“陶冶的世界”,但是不能否认,教育就是一种“润物细无声”的陶冶过程。此外,平等的、主体间的、“爱”的交往、对话等生命交流的方式,已日益走进教育的视野,成为教育的方式。(六)教育的媒介生命与教育,最终在生活世界中融合。“现实的生活世界”是人的个体生命存在的根基,是人区别于神、区别于动物的一个重要标志,也是教育最真实、最坚实的基础。所以,走向生活,回归生活世界是教育获得生命力的唯一出路。教育产生于人类的社会生活,产生于人的生活世界。生活本身就具有教育的价值。人的出生、发展和成熟,人的身体、心理、思想、信仰的形成,人的喜怒哀乐、生老病死,人生价值的发现、生命光彩的绽放等都是在生活世界中实现的,而教育,正是在这种实存的生活世界中才能把握住抽象的生命,并对其进行引导,唤醒。此外,有的学者将文化作为生命与教育的公共区间。每个人都首先生活在已有的文化积淀中,教育,则使其攀登于他降生于其间的文化高峰,使其掌握存在于一个特定的文化所具有的存在和行为的先在图式。只有通过教育,人获得文化特质,才能够成为人类的个体,成为文化中的人。文化,成为教育与生命的中介。三、生命教育广义的生命教育,是一种生命关怀下的教育,是一种渗透着生命意义的抽象的教育理念,如上述所论述的。狭义的生命教育,则是一种具体的教育,更加关注实践层面和操作意义,而我们目前直接以生命教育为题的研究,大多数集中在实践层面。所以,笔者将采用狭义的概念,将其视为生命视野下的具体的教育形态,对其进行总结。(一)生命教育的提出现代社会高度发达的物质文明以及伴随而生的各种问题,使人们失去了生命的意义感和归属感。而学校教育,由于工具性的价值取向,疏离了“人”,以至频繁的出现对生命的漠视甚至践踏的严重问题。因此,“人类要幸免于难,就必须从内心深处改变,即从生命教育做起”。1968年,美国学者杰•唐纳•华特士首次明确提出生命教育的思想,并且在美国创建阿南达村、阿南达学校。开始倡导和实践生命教育思想。日本也于1989年修改的新《教学大纲》中针对青少年自杀、杀人等日益严重的社会现实,提出以尊重人的精神和对生命的敬畏之观念来定位道德教育目标。在我国台湾,生命教育已作为课程实施,香港,也有类似的教育。在大陆,生命教育的呼声也日渐高涨,生命教育的实践模式呼之欲出。(二)生命教育的目的生命教育系指导个体去了解、体会和实践“爱惜自己、尊重他人”的一种价值性活动。在积极方面,要让个体尊重生命、肯定生命的意义与价值,并达成自我实现及关怀人类的目标。在消极方面,要避免个体做出危害自己、他人和社会的行为。(三)生命教育的内容及层次生命教育的内容包括:(1)生存意识的教育。也就是珍惜生命的教育。具体又包括生命安全的教育、生活态度的教育以及死亡体验的教育。(2)生存能力的教育。主要在于对环境的适应能力、抗挫能力以及安全防范和自救能力的提高。(3)生命价值升华教育。要重视培养学生对生活的热爱,还要注重学生的审美教育,让学生在审美的过程中体验人生的意义。生命教育的层次有:(1)认知层次。认识和了解身体及生命的意义和价值,熟悉与人相处的法则以及知道爱惜自己和他人生命的方法。(2)实践层次。具备维护自身和他人生命安全的能力,并能够加以履行。(3)情意层次。具有人文关怀,社会关怀和正义关怀,能够不断的自我省思,欣赏和热爱自己和他人的生命。(四)生命教育的载体生命教育作为一种学校教育的重要形态,其载体主要是课程。生命教育课程集中体现了其教育的目标和教育方法的有机统一。在我国台湾的中小学,生命教育课程已得到了普遍地开展。如独立的生命教育课,为生命教育设置专门的科目和课时,还编定了专门的生命教育教材,并配备专门的教师,以体现生命教育的系统性。此外,还有综合课,生命教育作为综合课程里的单元教授,在使学生获得系统的生命知识教育的同时,又能实现与其他学科的交叉和渗透。学校根据学生发展阶段的不同特点,来确定生命教育课程教材的编写、教师的师资培训以及教育方法的应用等,并细化、制定教育的目标。通过课程这一载体,将生命教育全方位的推行。而在大陆,这方面的实践
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第1章 生命的起源 生命的概述 生命的起源 生命的进化 人类的起源与进化第2章 生命的基础 生命的元素 生命的源泉 生命的物质基础第3章 生命的结构 细胞的发现 细胞的形状和大小 细胞的结构 细胞的功能 细胞的分化、凋亡与癌变第4章 生命的本质 基因的发现 基因的本质 基因的表达 基因的改变第5章 生命科学与农业 粮食危机挑战社会文明 粮食安全呼唤农业革命 分子育种武装现代农业第6章 生命科学与工业 生产发酵食品 开发食品资源 改良食品品质 食品检测 其他工业应用第7章 生命科学与医药 概述 疫苗 抗生素 干扰素 生物技术与药物的未来发展第8章 生命科学与健康 微生物与人类健康 遗传与人类健康 食品与人类健康 生态环境与人类健康第9章 生命科学与生活 生命科学解码生命 生物能源 生物安全 生命伦理第10章 生命科学与发展 人是什么 人的发展 人类发展 生物多样性与人类发展 计划生育与人类发展主要参考文献后记
它涉及到环境物理学、环境化学、环境生物学和环境数学等自然科学,环境伦理、环境法学、环境管理、环境经济等社会科学,清洁生产、环境污染物治理和环境监测等环境工程技术科学等等。 环境学导论作为环境科学与工程专业的专业课教学在我校已有五年的时间,通过该课程的教学,环境科学与工程的学生可以掌握环境科学的基本概念、当前世界所面临的主要环境问题、主要污染物的来源及基本的处理处置方法等,为进一步学习打下了基础。由于环境学导论涉及面较广,牵涉到自然科学、工程技术、医学和社会科学等,而且学科本身还处于初生阶段,属于尚未成熟的边际学科,虽然有些专业教材,但其主要内容侧重点不同。所以设立本课程以后,我们在授课内容上逐年进行了补充和修改,几年来该课程在华南师范大学得到了逐步推广。起先的授课对象为环境科学专业学生,从2005年起面向环境工程专业学生。 补充: 《环境学导论》不仅对环境专业的学生比较重要,任何专业都有必要学习“环境学导论”,如清华大学等高校在70年代末80年代初就在全校开设了《环境学导论》课程选修课,他们比较重视该课程的建设,每年有很多学生选修该课,学生来自各个专业,理工、文史及经管和法学院等学生都有,这与环境学的特点相吻合。一是因为从可持续发展战略看,环境生态不维护好,发展不可能持续,而环境与任何行业、专业的人才都需要懂环境保护的基本原理和方法,否则不可能做好工作;二是污染治理以前都认为“末端处理”是环境专业人员的事,现在世界潮流是“源头控制”、“清洁生产”、“绿色化学”、“污染预防”,它与全过程有关,即不仅与非环境专业的工程技术人员有关,还与管理、经济、法律等几乎所有的专业有关。所以希望该课程不仅作为环境专业的入门课,也应作为全学院高年级学生的必修或选修课,并从现在起面向华南师范大学全校开设选修课。 补充: 一、 我校“环境学导论”课程的教学状况 环境科学是一个多学科的庞大体系组成的新兴学科,在现阶段,环境科学主要是运用自然科学和社会科学的有关学科的理论、技术和方法来研究环境问题,形成与其有关的学科相互渗透、交叉的许多分支学科。 随着环境问题越来越突出,环境保护与各行业之间的密切关系越来越受到重视,世界各国纷纷推行源头控制、绿色化学等清洁生产工艺。我国许多大学都设置了环保课程,而我校开设环境学导论教学课程只有五年多的时间,大大滞后于其它重点院校。 虽然近五年来我校的环境学教学得到了长足的发展,但与全国的重点高校相比显得较为滞后。如清华大学等高校在70年代末80年代初就在全校开设了《环境学导论》课程选修课。而我校的《环境学导论》课程在全校推广还没有开始。 二、本课程特色 随着社会的进一步发展,环境问题越来越突出,环保与各行业之间的密切关系越来越受到人们的重视。在开设本课程时,针对不同专业学生侧重点应有所不同。对于环境科学与工程专业的学生,由于培养目标就是将来从事环境保护工作的人才,所以相对的要求比较高,授课的内容也比较深,除介绍环境科学基本知识外,环境科学专业重点放在环境保护对策方面,环境工程专业重点放在环境污染防治技术等方面。而对于将来面向化学教育专业的学生重点阐述化学废水、废气、废渣的污染控制及资源化,并以一定的篇幅介绍绿色化学以及化学可持续发展等最新内容。对全校非环境学类专业学生将来开设的《环境学导论》,开课的主要目的是使学生学习这门课后能够全面理解环境和环境保护的基本内容,以利于提高他们的环境意识,同时可以满足他们在今后工作中所碰到的环境问题。如学法律的可能会涉及到环境法规的有关问题,学经济的可能会解决有关环境经济学的问题。更长远的目的是通过环境教育,不断提高年轻一代的环境意识,所以内容安排上要有全面系统、深入浅出的特点,针对不同的专业编写出不同的教材。 补充: 三、授课特色 环境教育既不同于专业教育,又不同于行业教育,而是对人的一种素质教育。因此,环境教育不仅是环境保护事业的重要组成部分。因此,除了环境专业教育之外,环境保护的社会教育也显得较为重要,通过学习可以提高全民族环境意识。本课程的教学主要有如下特色。 1、强调基本原理和方法,拓宽知识面。为了更好地满足“面向21世纪人才培养方案”关于培养“厚基础、宽专业、能力强、素质高”的专业人才的要求,授课中应该继续加强基本原理与方法的讲授,同时对不同的授课对象侧重点应有所不同。由于环境学的内容变化快,每年的授课中将增加较多的新内容,拓宽知识面,以适应社会的发展和变化。 2、较大篇幅地介绍该学科的新发展,体现内容的先进性。由于本课程的内容在不断变化,而且不同行业环境问题各不相同,如化学行业是环境问题出现最多的行业之一,有其特殊性,绿色化学和清洁生产工艺等及时在教材中得到反映,同时有关“三废”治理主要针对化学工艺生产中产生的“三废”,内容上比较新颖,学生学习有其必要性。 补充: 3、采取多种教学方式 调动学生学习的主动性。教学过程是一种教师与学生们的互动的过程,让学生们参与到教与学的过程中,才能使他们提高学习的兴趣和乐趣。因此,除了从图书馆获得的辅助书籍和期刊作为课外补充材料外,同时在课堂上利用新闻媒介包括网络资源进行学习来普及环境保护知识,增强环境意识,逐步形成良好的环境道德风尚。因为近年来,新闻媒介进一步加强了对环境保护的宣传报道,报纸、网络资源、电台、电视台经常有大量的环境保护节目,它们还对一些污染严重的地区和单位进行了报道。因此,我们将这些新闻图片、音像资料穿插到课件中,从而使教学内容生动、丰富。此外,针对不同的教学内容,经常启发性地组织小组讨论。另外,还有组织同学们到现场参观,将学到的理论知识与实践相结合,使同学们对环境科学与工程这门学科将来要从事的工作有感性认识,如学习完大气环境、水环境和固体废物处理处置章节后,组织同学参观污水处理厂、广州本田汽车有限公司的废气、废水和固体废物处理处置工艺以及广州兴丰垃圾填埋场等,使同学们对这门学科有感性认识,并与所学的理论相结合,从而使所学的理论知识掌握得更牢靠。还就野外实践中某一方面的观感进行深入的论述,注意启发每位同学认真思考现象背后涉及的真正原因。 补充: 总之,本课程的内容比较充实丰富,但授课学时有限,而且学生的基础差异较大,不可能在较短的时间内掌握全部内容,所以授课时进行有选择地重点讲授,部分内容可以让学生自学。
环境保护论文 大家的生活都是离不开生活的,你我的生活都与环境有着息息相关的,谁都离不开谁的。 我校地处工业比较发达的东北塘镇农坝村,这里是镇里的工业园区。前几年,工厂像雨后春笋在农坝村安营扎寨,铸件厂、橡塑厂、印染厂等好多企业虽然是本村的一些老牌企业,也是村里的骨干企业,起步早,根底深,但都是污染比较严重的企业,是废气、废水、废物等污染源的诞生地。在这里,以前我们常常可以看到一些工厂上空,出现一条条“黄龙”,据同学们后来查资料了解到这些“黄龙”里可能隐藏着剧毒的红棕色气体——二氧化氮。它的毒性约为众所周知的一氧化硫毒性的10倍。它能吸收空气中的水分生成硝酸酸雾,刺激人的呼吸器官,轻则引起慢性气管炎,重则经过一系列的光化学反应,是产生癌症的发病因素。因此,人们称它为“污染大气的毒龙”。在农坝村的北面,是一条横贯东西的锡北运河,自从沿河造起了印染厂后,河水就一直没清澈过,河里的水经常脏得不能洗东西,也养不了鱼虾河蚌,老百姓为此没少埋怨过。 为了教育和帮助青少年学生充分认识当前人类所处的环境,从小养成保护环境,美化环境的意识。我校近几年不仅加强了对学生这方面的宣传教育,还多次邀请校外辅导员来校宣讲,举办环保知识图片展,开展大中队主题活动,带领学生走出校门,到社会上走访群众,实地调查和考察等活动,使更多的学生亲眼目睹了我村的环境变化和整治状况。同学们也为此写出了多篇调查小报告、小论文,建议书,印发给家长和群众。表明了当今小学生对本地环保工作的关心和保护自身身心健康的强烈愿望。 很多来我校就读的学生,主要是一些来自我国边缘山区的孩子,不仅通过上网了解,还在平时生活中切身感受到了无锡这个改革开放城市的现代发展气息,体验到了在经济发展的背后,人类居住环境被污染后所带来的事故隐患和后遗症。我校的一些外来学生以前因长期居住在西北、西南农村,有的来自偏远山区,那里虽然经济条件落后,但周围自然生态环境良好,空气清新,水质纯净,所以一到我们号称“鱼米之乡”的江南,似乎不敢相信自己心目中的江南,除了人多车多钱多,就是工厂、高楼多,由于遍地都是工厂,各地都有“三废”的存在,有一阵子,市场上很难买到没有被污染过的大米、蔬菜水果,甚至连有的水产品也因水质关系,沾染了异味。就拿我村来说,当初大片大片绿油油的田野再也见不到了,水稻田面积从原来的一千多亩缩减到如今的二、三百亩。走在村道上,眼前见到的除了厂房还是厂房。就连我们的校园也已被周围的工厂几乎包围了起来,学生视野被阻不说,还要常年受噪音、废气的侵袭,人人苦不堪言。有的小学生也会说:“如果靠这样占用农田造厂,污染环境来发展经济,那我们宁愿贫穷一些”。多么诚挚的感言啊!不知我们的一些企业领导听了有何感想?确实,这种状况不光是我们这里有,恐怕其它地方都有,是我国目前普遍的社会现实问题,当前已到了非化大力气整治的时候。 可喜的是近年来农坝村村领导也已经注意到了这个问题,并且开展了一系列的环境整治工作。在组织学生到村委和工厂调查走访的过程中,同学们了解到:村里每年都要召开有关环保的座谈会,听取汇报,研究部署整治工作。还经常组织相关负责同志到工厂、家庭了解情况,听取意见。现在村里不仅给多家企业签订了环境整治协议书,还和村里的几十家商店、摊贩签定了清洁卫生责任书。一方面减少了大气污染和污水的排放量,另一方面促使部分企业、店铺化本钱投资改造原有的旧设备,尽力降低污染源的毒性,将“三废”排放降到最低程度。村里还高度重视了本村公共环境设施建设,先后投资数百万元,率先实现了家家通自来水,喝上清洁的太湖水;户户通有线电视和电话,方便老百姓了解新闻动态,及时反映问题。今年,又将条条道路浇上了柏油或水泥,两旁还安装了路灯,使得原本既窄又脏的村道变得既宽敞又整洁。现在村里有农贸市场、老年活动室、多家中型超市,人们出门购物娱乐既方便,又快速。难怪第一次来到这里的外乡人,将它误认为是市镇呢。村领导还根据群众意见,在各自然村统一建起了数十只大花坛,里面种植了月季、海棠、紫荆、杜鹃、樱花、香樟、广玉兰等花木,一年四季,各个村落,鲜花不断,香味扑鼻,仿佛置身于公园一样。村里还每年出资对几条主干河道进行淤泥清理,使河道常年保持水流畅通,水质干净。村里还对家庭生活垃圾和生活污水排放作了统一规划,在全村布置投放了数百只垃圾箱和塑料粪桶进行集中处理。在村委门口,我们可醒目看到一排用不锈钢建的宣传橱窗,里面不仅经常张贴环保知识资料和图片,还定期公布各单位、各村民小组对于环境整治所做的一些工作和取得的成果。通过一系列的工作,现在农坝村的自然和人文环境有了很大改观,老百姓对自己所居住环境的满意度也越来越高。 作为在农坝村工作多年的一份子,而且是肩负培养下一代重任的小学教育工作者。我经历了农坝村这十多年来的变化发展,感慨万分。我想:一个国家,一个地区,既要发展经济,又要保护环境。对一些主管领导来说,是不是太为难了?但通过农坝村近年来的发展变化,我从内心明白了:任何地方、任何时候,人类不能以牺牲自然环境为代价来发展经济,否则是以小失大,必将受到自然界的惩罚而自食其果。综观历史上全球发生的多次特大灾难事故,那些热衷于靠毁田毁林来开发景观,靠以污染环境为代价来发展经济的“能人”,还不应该清醒吗?其实许多有识之士早在多年前就坦言:从眼前看,重视环境保护,可能会影响当地财政收入等经济指标,但这是暂时的。从长远看,治理污染、保护生态,实现经济社会的可持续发展,最终可以增加财政收入,使群众增收。实现环境治理和经济发展的“双赢”,途径就是加大结构调整力度,用高新技术改造和提升传统产业。联想到近几年中,我国各地因破坏生态环境而造成的自然灾难和人身伤亡事故,难道这不是血的教训吗?听说前阶段,国家有关部门已采取相关政策关闭小煤矿、停止小炼焦,健全和发展国有煤矿,扶持开发大机焦,这是煤炭和焦化产业的升级换代,不仅扩大了生产规模,增加了国家和地方税收,还减少了环境污染,可谓一箭双雕,地方和财政皆大欢喜。由此,我们的某些企业不值得借鉴吗? 现在的孩子虽然对环保的意识还比较朦胧,对周围一些涉及环保不力而引发的事故,也可能熟视无睹或者漠不关心,但并不能说明环保与孩子们无关。相反。我们的孩子是环境污染的最大受害者,青少年是祖国的未来,民族的希望。保护下一代的身心健康,要从我们每个人身上做起。保护环境,清洁空气、水源,还大自然本来面目,这是所有孩子们的心愿,也是我们共同的心愿。童心是最宝贵的,童言是最真心的。我们不能让幼小的心灵因此蒙上阴影。从儿童身上,我们要看到环保工作的重要性和艰巨性,全民动员,人人出力。,~~~~~~~~~~~~~
建立循环经济生态城市的制约因素与建
所谓循环经济,就是在人和自然资源以及科学技术的大系统内,在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中,不断提高资源利用效率,把传统的、依赖资源净消耗线性增加的发展,转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。
随着经济的发展和资源的紧缺,循环经济理论得到了较大的发展,并在生态城市建设中发挥了重要的作用。
笔者在本文中就建立循环经济生态城市的制约因素与建议进行了探讨。
一、建立循环经济生态城市的制约条件及步骤
1、生态城市的内涵
生态城市慨念是联合国教科文组织发起的“人与生物圈”计划研究巾提出的。
代写毕业论文是代表一定地域空问内人与自然系统和谐、持续发服的城市类型的高级阶段、高级形式。
具体的说,生态城市是全球或区域生态系统巾,分享公平承载系统份额的可持续发展子系统,它是基于生态学原理建立的自然和谐、社会公平和经济高效的复合系统,更是具有自身人文特色的自然与人工协调、人与人之问和谐的理想人居环境。
一个城市不管多么贫穷或富有,只要能高效利用资源,在系统内部及外部建立和谐的生态关系,城市拥有充沛的活力,这个城市就处予健康状态,即生态城市。
生态城市建设和发展要充分融合社会、文化、经济等诸多因素,才能达到人与人、人与自然、自然与自然的充分和谐,因此,根据现代化进程生态城市可以被分为工业型生态城市、人文型生态城市。
2、建立循环经济生态城市的制约条件
国内外研究认为,生态城市应是资源高效利用、环境和谐、发展持续的社会一自然一经济以及人与自然和谐统一的人类居住区,而良好的生态城市规划是生态城市建设的重要保障。
1984年,联合国在其“人与生物圈”报告中提出了生态城市规划的五大原则,其实也就是建立循环经济生态城市的五大条件:(1)生态保护战略。
就是把整个生态城市建立成为田园城市、花园城市、森林城市、理想城市、健康城市、无污染城市、绿色城市和风景城市的综合体。
(2)生态基础设施。
生态基础设施可以包括污染净化处理设备、能源基础设施、资源基础设施、交通基础设施、市政服务体系、社会基础设施等。
(3)居民的生活标准。
作为生态城市的居民希望有良好的自然生态系统、较低的环境污染、良好的城市绿化、完善的资源利用体系、舒适清洁的环境、齐全的区域生态格局、良好的城市生态基础、可恢复的生态系统。
(4)文化历史的保护。
就是要建立一个高素质的社会人文生态文明体系,把古老的文化和现代文明结合起来。
(5)将自然融入城市在发展高效增长的城市经济体系巾,优化投入产出的生产系统,布置合理的经济产业格局,发展绿色产业体系,不会因为城市发展而破坏环境。
3、建立循环经济生态城市的步骤
在目前的研究领域中,虽然人们都认为生态城市不同于以往“绿色城市”、“健康城市”,但是在实际建设中,却大多偏重于自然生态系统和整齐划一的城市规划,没有以循环经济模式来估量生态城市的系统,即包含基础设施、农业、工业、人文、肖费等各方面的设置。
要建立好一座循环经济生态城市,其应遵循的原则和步骤是,首先减少进入生产和肖费体系的物质消耗量}其次,通过精良的售后服务等手段延长产品的使用时间和服务时间;最后,通过工业净化等人为或自然净化的手段来将废弃物重新变成资源后再次循环利用。
经过循环经济的实施,就可以将工业废料或半成品用于农业,把净化后的城市废水用于农业灌溉,把种养的动植物作为工业原料、消费产品,从而将工业、农业、消费连接成为大的循环圈。
二、对建设循环经济生态城市的几点建议
1、加快产业结构调整,推进垃圾处理等环保产业的发展
(1)发展生态农业
耍积极开发生态种植业、生态畜牧业,合理使用化肥、农药,使农业废物无害化、资源化,减少农业的白色污染,还原土地原始状态,形成了生态大农业的良性循环。
(2)发展生态工业
工业发展要坚持不污染环境、不破坏资源、不搞低水平重复建设原则。
代写硕士论文在产业方向上,关、停、并、转一些有污染的工业企业,对新上的工业项目特别是化工项目,实行集中布点或将其放在非城区的下风方向,避免空气污染物对城市的排放,保持城市使用清洁能源,恒久保持清洁生产,以符合国家的需求。
转载自:://lydxw/dxgllw/455.
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