生命科学实验教学体系构建与创新人才培养 屠萍官,吴庆余 文献来自: 实验技术与管理 2002年 第02期 CAJ下载 PDF下载 介绍了清华大学生物科学与技术系现代生命科学实验教学中心简况以及在生命科学实验教学体系建设与创新人才培养中的做法 ,并提出了正在进行的实验教学改革的新思路。[1]周海梦兔肌肌酸激酶的分离纯化和部分性质的测定-努力将科研成果转化为高 ... 被引用次数: 10 文献引用-相似文献-同类文献 2. 生命科学导论课程教学方法的探索 李菡,杨国栋,冯炘 文献来自: 高等农业教育 2003年 第05期 CAJ下载 PDF下载 生命科学导论课程作为高等农业院校的公选课正在各校相继开设,针对面向学生多、课程内容广、更新快、课时少且无实验课这样一个状况,如何选择和运用恰当的教学方法组织课堂教学,是保证此课程教学效果的关键所在。通过对本课程 ... 进一步提高生命科学导论课程的教学质量。生命科学导论课程教学方法的探索@李菡$山东农业大学 ... 被引用次数: 0 文献引用-相似文献-同类文献 3. 对《生命科学导论》的几点商议 辛颖 文献来自: 中学生物教学 2004年 第11期 CAJ下载 PDF下载 《生命科学导论》P .14 :……生物特有的基础大分子 ,包括 4种核苷酸、2 0种氨基酸 ,以及糖类、脂肪等。这一叙述只计算了RNA或DNA的核苷酸 ,其实核苷酸的种类应该是 8种 ,包括 4种脱氧核苷酸和 4 ... 被引用次数: 0 文献引用-相似文献-同类文献 4. 人工智能与生命科学 杨明经,郭德纨 文献来自: 中国医学物理学杂志 1994年 第03期 CAJ下载 PDF下载 摘要本文从AI的发展历史阐述了AI与生命科学的联系、AI在生命科学中的应用和两者面临的挑战与发展前景。关键词:人工智能,生命科学,专家系统,人工神经网络引言人工智能(ArtificialIntelligence,简称AI)发展至今近40年来,取得 ... 被引用次数: 2 文献引用-相似文献-同类文献 5. 从“生命科学导论”进入工科专业课程表谈起 张惟杰 文献来自: 中国大学教学 1999年 第06期 CAJ下载 PDF下载 “生命科学导论”正在进入通常被认为与生物学毫无关系的工科专业的课程表。这种现象就像一滴水,折射出教育思想的深刻变化。长期以来,在与生物有关的农、医、工科一些专业的基础课程中,必不可少地列入了一些生物类课程,如:微 ... 从“生命科学导论”进入工科专业课程表谈起$上海交通大学@张惟杰 ... 被引用次数: 0 文献引用-相似文献-同类文献 6. 微全分析系统中的微分离学及其在生命科学中的应用 林炳承 文献来自: 现代科学仪器 2001年 第04期 CAJ下载 PDF下载 十几年来毛细管电泳作为一种非常重要的分离分析技术已对生命科学的各个领域的发展起到了极其重要的作用[3] 。 96根阵列毛细管电泳的实用化大大加快了举世瞩目的人类基因组工程的进程 ,使之由原定的 2 0 0 5年提前到 2 0 0 0年基本完成。在今后一段时间 , ... 被引用次数: 14 文献引用-相似文献-同类文献 7. 为什么需要科学史——《简明科学技术史》导论 江晓原 文献来自: 上海交通大学学报(哲学社会科学版) 2000年 第04期 CAJ下载 PDF下载 的新阶段已经开始到来为什么需要科学史——《简明科学技术史》导论@江晓原$上海交通大学人文学院!上海200030科学史 ... 被引用次数: 5 文献引用-相似文献-同类文献 8. 21世纪生命科学展望 卢向阳 文献来自: 常德师范学院学报(自然科学版) 2000年 第02期 CAJ下载 PDF下载 为生命科学刊物。在20世纪的前半叶,由于物理学和化学向生命科学领域的渗透,极大地推动了生命科学的发展,使生命科学由器官、组织、细胞水平发展到分子水平,而20世纪后半叶,分子生物学的飞速发展又反过来为物理学、化学、 ... 被引用次数: 2 文献引用-相似文献-同类文献 9. 计算机科学的新领域——“软生命”技术导论 罗漫 文献来自: 蒙自师范高等专科学校学报 1994年 第02期 CAJ下载 PDF下载 它必将在计算机和生命科学领域甚至于在道德及法律上对传统 观念带来巨大冲击和深刻的影响. “软生命”技术研究的主要课题应该是: 2 ... 被引用次数: 0 文献引用-相似文献-同类文献 10. 浅谈在高等中医药院校开设《生命科学导论》课程的重要性 任颖,王宏英 文献来自: 中国生物化学与分子生物学会中医药专业委员会2005年年会文集 2005年 CAJ下载 所以中医药院校开设《生命科学导论》更有其理论和实际意义。本课程可作为中医药学的公共课,课程的主要目的是介绍现代生命科学的基本概念、原理、理论研究方法及近半个世纪以来生命科学的主要发展,以及其重要的学科分支和前沿知识 ... 被引用次数: 0 文献引用-相似文献-同类文献 查生命科学 的定义 搜生命科学 的学术趋势 翻译 生命科学导论 搜索相关数字 养老金业务生命表男性寿命 珍生命工程面积 官兵生命代价
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63.7%。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52.3%。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]。
3.1 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。
3.2 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。
3.3 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 bidogy.C&E 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,1994.9(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.
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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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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。
第一节 地球科学的研究对象和研究内容 人类生活在地球上,衣食住行等一切活动都离不开地球。如人们要靠山 川大地获取生活资料以维持生命,要从地球中开采矿物资源制造生产和生活 工具,要了解地球上的自然地理和气候条件以便发展生产,要与地球上发生 的各种自然灾害作斗争。因而,人类在长期的实践中逐步加深了对地球的认 识,并且逐渐形成了一门以地球为研究对象的科学——地球科学 (geoscience)。 地球科学简称地学,是数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学六 大基础自然科学之一。地球科学以地球为研究对象,包括环绕地球周围的气 体(大气圈)、地球表面的水体(水圈)、地球表面形态和固体地球本身。 至于地球表面的生物体(生物圈),由于其研究内容广、分支学科较多、且 研究方法具有特殊性,因而已独立成一门专门的基础自然科学——生物学。 但生物的起源与演化、生物体与生存的地球环境之间的关系也属于地球科学 的研究范畴。 地球科学是一门理论性和应用性都很强的科学。它不仅承担着揭示自然 界奥秘与规律的科学使命,同时也为生活在地球上的人类如何利用、适应和 改造自然提供科学的方法论。随着生产和科学技术的发展,地球科学的研究 内容和领域也不断地深入和扩展,逐渐形成了日臻完善的由多学科组成的综 合性学科体系。地球科学目前主要包括地质学、地球物理学、地理学、气象 学、水文学、海洋学、土壤学、环境地学等学科。其中,地质学(geology) 由于其研究领域广博、分支学科较多,并且以研究地球的本质特征为目的, 因而成为地球科学的主要组成部分,以至于人们有时把地质学和地球科学作 为同义语使用,其实两者的含义是有差别的,它们具有包容关系。随着科学 的发展,地球科学还会不断地诞生新的学科和出现一些边缘学科。 地理学(geography)主要研究地球表面的各种地形、地理环境及其结构、 分布和演变规律,并涉及到自然和社会两个领域之间的相互关系。地理学一 般可分为自然地理学和人文地理学两大组成部分。自然地理学是研究自然地 形、地理环境的结构及发生、发展规律的学科,主要包括普通自然地理学、 区域自然地理学、地志学等。人文地理学是研究人和社会与自然地形、地理 之间的相互关系的学科,主要包括政治地理学、社会地理学、人口与聚落地 理学、经济地理学、历史地理学等。 气象学(meteorology)以地球周围的大气圈为研究对象,主要研究大气 的各种物理性质、物理现象及其变化规律。其研究内容也很广泛,包括许多 分支学科和应用学科。主要的分支学科有大气物理学、天气学、气候学、高 空气象学、动力气象学等,主要的应用学科有卫星气象学、无线电气象学、 航空气象学、海洋气象学、农业气象学、林业气象学等。其目的在于揭示大 气中的各种物理现象和物理过程的发生、发展本质,从而掌握并应用它为人 类生活和国家经济建设服务。 水文学(hydrology)和海洋学(oceanography)以地球表面分布的水体 为研究对象。水文学主要研究地球上江河、湖沼、冰川、地下水以及海洋等 各种水体的数量、质量、运动变化与分布规律,以及它们与地理环境、生态 系统和人类社会之间的相互影响与相互联系。海洋学是以海洋作为一个独立 体进行研究的,它实际上是从地球科学的其它几个分支学科中独立出来的, 这是由于海洋在现代地球科学、人类生存环境和未来社会发展中的地位越来 越重要的缘故。海洋学是研究海洋中发生的各种现象和规律及其相互关系的 各门学科的总称,根据研究内容不同可分为海洋物理学、海洋水文学、海洋 化学、海洋生物学、海洋气象学和海洋地质学等。 土壤学(soil science)以地球表面发育的土壤层为研究对象。主要研 究土壤的物质组成、结构、类型、分布和形成发展过程。根据具体研究内容 和应用领域的不同,土壤学也有一些分支学科,如土壤生物学、土壤地理学、 土壤气候学、土壤物理学、土壤化学、土壤地质学等。 地球物理学(geophysics)是应用物理学的方法研究地球的一门学科, 是近代发展起来的地球科学与物理学相结合的一门重要边缘学科。广义的地 球物理学的研究对象包括固体地球及其表部的水体和周围的大气圈。但由于 水体和大气圈的研究都已建立起相应的独立学科,所以一般所称的地球物理 学是狭义的,其主要研究对象是固体地球,因而也可称之为固体地球物理学。 地球物理学重点研究固体地球的各种物理性质、物理现象及其发生与发展过 程、地球的内部构造与组成、地球的起源与演化等。其主要分支学科有地震 学、地磁学、重力学、地热学、地电学、大地测量学、大地构造物理学和应 用地球物理学等。其中,应用地球物理学主要是研究地球物理勘探方法及其 在地球资源的勘探与开发、地球环境的监测与保护等方面的应用。 地质学(geology)研究的主体对象也是固体地球,当前主要是研究固体 地球的表层——地壳或岩石圈。地壳或岩石圈的厚度一般为几十到二百公里 左右,与地球的半径(6371km)相比只是一个很薄的表壳。这一薄壳之所以 成为地质学当前研究的主要对象,一方面是出于实际需要,因为这一层与人 类的生活、生产及生存都直接相关;另一方面是受现时人类能力的限制。人 们可以直接观测和研究地球表层,但现阶段人类尚无能力对地下深处进行直 接研究。钻井取样是目前人们获取地球较深部物质进行直接研究的唯一途 径,但由于受当前技术水平的限制,钻井所能达到的深度是有限的。目前世 界上最深的钻井(12.5km)位于俄罗斯西北部的科拉半岛,这一深度尚不足 该区大陆地壳厚度的二分之一。可以相信,随着科学技术的发展,地质学研 究的对象将不断向地球的深部(如地幔、地核)扩展。 地质学的研究内容主要包括固体地球(重点是地壳或岩石圈)的物质组 成、内部构造和形成演化历史。按其研究内容和任务的不同,地质学的主要 分支学科可简举如下: (1)研究地球的物质组成方面的学科,如结晶学、矿物学、岩石学等; (2)研究地球的内部构造方面的学科,如构造地质学、构造物理学、区 域构造学、地球动力学等; (3)研究地球的形成演化方面的学科,如古生物学、地层学、地史学、 古地理学、地貌及第四纪地质学等; (4)研究地质学的应用方面的学科,可分为两个方面:其一是研究地下 资源方面的分科,如矿床学、石油地质学、煤田地质学、水文地质学等;其 二是研究地质与人类生活环境及灾害防护方面的分科,如工程地质学、环境 地质学、地震地质学等。 此外,人们为了更好地研究上述地质学的各个方面,不断地吸收和借鉴 其它一些学科的先进理论、方法和技术,用以促进和深化地质学的各项研究, 于是逐渐形成了一系列的边缘学科,如数学地质、地球化学、同位素地质学、 天文地质学、海洋地质学、遥感地质学及实验地质学等,这些边缘学科在现 代地质学各领域的研究中发挥着极其重要的作用。 近几十年来,由于世界各国工业、农业、军事、航天、交通等产业的飞 速发展,其结果给地球的自然环境带来了巨大的影响。这种影响有些是直接 的(如污染问题)、有些是间接的(如气候变化),它已经严重地影响到地 球的自然生态和人类的生存与发展,因而受到科学工作者和全人类的广泛关 注。这一问题与地球科学和环境科学关系密切,于是在地球科学中逐渐形成 了一门与环境科学相结合的边缘学科,即环境地学。环境地学主要研究地球 自然环境的组成、结构、形成、演变以及环境的破坏、污染、防止、保护、 改良与评价等。根据地球科学中各学科所研究的侧重点不同,又可分为环境 地质学、环境地理学、环境气象学、环境水文学、环境海洋学、环境土壤学 等。
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。
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。
(一)确定论文提要,再加进材料,形成全文的概要论文提要是内容提纲的雏型。一般书、教学参考书都有反映全书内容的提要,以便读者一翻提要就知道书的大概内容。我们写论文也需要先写出论文提要。在执笔前把论文的题目和大标题、小标题列出来,再把选用的材料插进去,就形成了论文内容的提要。(二)原稿纸页数的分配写好毕业论文的提要之后,要根据论文的内容考虑篇幅的长短,文章的各个部分,大体上要写多少字。如计划写20页原稿纸(每页300字)的论文,考虑序论用1页,本论用17页,结论用1—2页。本论部分再进行分配,如本论共有四项,可以第一项3—4页,第二项用4—5页,第三项3—4页,第四项6—7页。有这样的分配,便于资料的配备和安排,写作能更有计划。毕业论文的长短一般规定为5000—6000字,因为过短,问题很难讲透,而作为毕业论文也不宜过长,这是一般大专、本科学生的理论基础、实践经验所决定的。(三)编写提纲论文提纲可分为简单提纲和详细提纲两种。简单提纲是高度概括的,只提示论文的要点,如何展开则不涉及。这种提纲虽然简单,但由于它是经过深思熟虑构成的,写作时能顺利进行。没有这种准备,边想边写很难顺利地写下去。编写要点编写毕业论文提纲有两种方法:一、标题式写法。即用简要的文字写成标题,把这部分的内容概括出来。这种写法简明扼要,一目了然,但只有作者自己明白。毕业论文提纲一般不能采用这种方法编写。二、句子式写法。即以一个能表达完整意思的句子形式把该部分内容概括出来。这种写法具体而明确,别人看了也能明了,但费时费力。毕业论文的提纲编写要交与指导教师阅读,所以,要求采用这种编写方法。详细提纲举例详细提纲,是把论文的主要论点和展开部分较为详细地列出来。如果在写作之前准备了详细提纲,那么,执笔时就能更顺利。下面仍以《关于培育和完善建筑劳动力市场的思考》为例,介绍详细提纲的写法:上面所说的简单提纲和详细提纲都是论文的骨架和要点,选择哪一种,要根据作者的需要。如果考虑周到,调查详细,用简单提纲问题不是很大;但如果考虑粗疏,调查不周,则必须用详细提纲,否则,很难写出合格的毕业论文。总之,在动手撰写毕业论文之前拟好提纲,写起来就会方便得多。
摘要:科学家通过对生物组织体研究,发现人类可以利用遗传工程技术,仿制出一种蛋白质分子,用来作为元件制成计算机。科学家把这种计算机叫做生物计算机。当然,在研制生物计算机的过程中,可以预见我们将面临无数的困难,但我们也可以看到光明的前景。同时不难看出,生物计算机的研制,又会带来一次革命,它将会给人类带来更多的福祉,世人将以期盼的心情,翘首以待。在过去40多年中,分子生物学的兴起和发展已将生命现象分解成大量基因和蛋白质的组合。目前科学家正在进一步研究这些生物大分子及其组合的功能。科学家从分子层次上发现,生物大分子之间遵循着化学和物理规律发生相互作用,在相互作用过程中一些生物大分子形成了"生物电路"。"生物电路"具有类似计算机的信息传输和处理,甚至逻辑运算的功能。人们一直对计算机能否像人一样思维存在争论,目前已经问世的各种人工智能计算机远未达到人类的智能。但这些最新的研究表明,能够与人类智能相媲美的计算机完全可能问世。根据这些新发现,一些科学家提供了"生物"计算机的设计思路。二十一世纪是生物的世纪。生物科学是一门古老的科学,然而在近几十年的时间里取得了突飞猛进的发展;随着克隆技术,DNA技术的出现与发展,生物科学更是具备了巨大的诱惑性和神秘感。而生物与计算机的联姻,就会使人类科学取得长足的进步。于是,当现今的人类在生活的各个角落都开始依赖计算机时,您是否相信,用与您的肉体相同的材料便可制出最强大的第六代计算机——生物计算机。生物计算机具有较高的人工智能,能够如同人脑那样进行思维、推理,能认识文字、图形,能理解人的语言,因而可以担任各种工作,如可应用于通讯设备、卫星导航、工业控制领域,发挥它重要的作用。将来用生物分子制成的夏皮罗式装置有可能促成比单个细胞还要小的计算机,这种计算机可用于监视和修改细胞。如果科学家能够制造出这种计算机,那么这种机器在医学上将有广泛的用途。它也许能够在我们的血液中游泳,或者附着在特定的器官上,监视器官的状态并且增强器官的功能。夏皮罗教授说:“比如,可用这种计算机感知组织里异常的生物化学变化,并且根据计算机的程序来决定合成和释放哪种药物以纠正错误。”生物计算机还将给盲人带来巨大便利。只要把一块有机芯片放入盲人眼中,沟通脑神经细胞与视网膜上两种感光细胞之间的联系,就能使盲人重见光明。总之,生物计算机的出现将会给人类文明带来一个质的飞跃,给整个世界带来巨大的变化。生物计算机有很多优点,主要表现在以下几个方面:首先,它体积小,功效高。在一平方毫米的面积上,可容纳几亿个电路,比目前的集成电路小得多,用它制成的计算机,已经不像现在计算机的形状了,可以隐藏在桌角、墙壁或地板等地方。其次,当我们在运动中,不小心碰伤了身体,上点儿药,过几天,伤口就愈合了。这是因为人体具有自我修复功能。同样,生物计算机也有这种功能,当它的内部芯片出现故障时,不需要人工修理,能自我修复,所以,生物计算机具有永久性和很高的可靠性。再者,生物计算机的元件是由有机分子组成的生物化学元件,它们是利用化学反应工作的,所以,只需要很少的能量就可以工作了,因此,不会像电子计算机那样,工作一段时间后,机体会发热,而它的电路间也没有信号干扰。基于以上的原因,许多发达国家在生物工程的启示下,开始研制生物计算机。其设想是:生产一种蛋白质分子。它们能在分子水平上互相连结起来,然后利用酶产生电子回路中半导体的作用。这样制成的元件称为生物化学元件,是生物计算机的基本元件。根据科学家的设计,生物计算机的基本结构和工作方式是,它的外部由一种非常薄的玻璃膜构成,内装着精巧的晶格。晶格里安放生物集成电路――生物芯片。生物芯片是按照人的设计,运用生物技术生产的蛋白质分子,由生物元件组装而成。在生物芯片中,信息以波的形式传播。当波沿着蛋白质分子链传播时,会引起该链中单键,双键结构顺序的改变。当一列波传播到链的某一部位时,它们就象硅芯片集成电路中的载流子那样传递信息。由于成千上万个原子组成的生物大分子非常复杂,其难度非常之大,目前来看,很容易质变和受损。因此,生物计算机的发展可能要经过一个较长的过程。目前生产与装配分子元件还处于探索阶段。首先,对蛋白质的结构与功能的研究中正确率还不高,证明我们对其还有大量未掌握的知识。同时,如何用基因工程技术使天然蛋白质等生物材料在分子水平上自动加工处理成可控制的分子元件,科学家正在探索这种高难度的技术问题,但前景一定是光明的。我们相信,经过几代人的不懈努力,生物计算机总有一天会问世。不难看出,生物计算机的研制,又会带来一次革命,它将会给人类带来更多的福祉,世人将以期盼的心情,翘首以待。