生命科学选修课论文1000字

现代生命科学技术的论文基因芯片——“生物信息精灵”——浅谈数学、计算机在现代生命科学研究中的作用二十世纪是物理科学的世纪，而二十一世纪则是生命科学的世纪。生命科学，尤其是生物技术的迅猛发展，不仅与人类健康，农业发展以及生存环境密切相关，而且还将对其它学科的发展起到促进作用，所谓"今天的科学，明天的技术，后天的生产"。而生命科学的基础性研究是现代生物技术的源泉、科学和技术创新的关键。现代生物技术，是一门领导尖端科技的学科，正因如此，我很想知道它与数学——我得专业课，计算机等理论或技术是怎样有机的联系在一起的。基于此，我利用课余时间查阅了许多网站、书籍，并有了小小的收获。现就“基因芯片”技术，浅谈如下。一、基因芯片简介基因芯片，也叫DNA芯片，是在90年代中期发展出来的高科技产物。基因芯片大小如指甲盖一般，其基质一般是经过处理后的玻璃片。每个芯片的基面上都可划分出数万至数百万个小区。在指定的小区内，可固定大量具有特定功能、长约20个碱基序列的核酸分子（也叫分子探针）。 由于被固定的分子探针在基质上形成不同的探针阵列，利用分子杂交及平行处理原理，基因芯片可对遗传物质进行分子检测，因此可用于进行基因研究、法医鉴定、疾病检测和药物筛选等。基因芯片技术具有无可比拟的高效、快速和多参量特点，是在传统的生物技术如检测、杂交、分型和DNA测序技术等方面的一次重大创新和飞跃。二、基因芯片技术 生物芯片技术是于90年代初期随着人类基因组计划的顺利进行而诞生，它是通过像集成电路制作过程中半导体光刻加工那样的微缩技术，将现在生命科学研究中许多不连续的、离散的分析过程，如样品制备、化学反应和定性、定量检测等手段集成于指甲盖大小的硅芯片或玻璃芯片上，使这些分析过程连续化和微型化。也就是说将现在需要几间实验室、检验室完成的技术，制作成具有不同用途的便携式生化分析仪，使生物学分析过程全自动化，分析速度成千上万倍地提高，所需样品及化学试剂成千上万倍地减少。可以预见，在不远的将来，用它制作的微缩分析仪将广泛地应用于分子生物学、医学基础研究、临床诊断治疗、新药开发、司法鉴定、食品卫生监督、生物武器战争等领域。 生物芯片技术是目前应用前景最好的DNA分析技术之一，分析对象可以是核酸、蛋白质、细胞、组织等。目前全世界用生物芯片进行疾病诊断还处于研究阶段，国外已将其用于观察癌基因及肌萎缩等一些遗传病基因的表达和突变情况。 生物芯片技术还可以用于治疗，例如已开发出在4平方毫米的芯片上布满400根有药物的针，定时定量为病人进行药物注射。另外，科学家还在考虑制作定时释放胰岛素治疗糖尿病的生物芯片微泵及可以置入心脏的芯片起搏器等。生物芯片技术与组合化学相结合将开辟另一个极有价值的应用方向，即为新药研制提供超高通量筛选平台技术，这必将使新药研究开发和传统中药的成分评估获得重大突破。三、基因芯片的应用技术举例1、基因破译 目前，由多国科学家参与的“人类基因组计划”，正力图在21世纪初绘制出完整的人类染色体排列图。众所周知，染色体是DNA的载体，基因是DNA上有遗传效应的片段，构成DNA的基本单位是四种碱基。由于每个人拥有30亿对碱基，破译所有DNA的碱基排列顺序无疑是一项巨型工程。与传统基因序列测定技术相比，基因芯片破译人类基因组和检测基因突变的速度要快数千倍。 基因芯片的检测速度之所以这么快，主要是因为基因芯片上有成千上万个微凝胶，可进行并行检测；同时，由于微凝胶是三维立体的，它相当于提供了一个三维检测平台，能固定住蛋白质和DNA并进行分析。 美国正在对基因芯片进行研究，已开发出能快速解读基因密码的“基因芯片”，使解读人类基因的速度比目前高1000倍。图1所示为一种内嵌基因芯片的基因检测装置。2、基因诊断 通过使用基因芯片分析人类基因组，可找出致病的遗传基因。癌症、糖尿病等，都是遗传基因缺陷引起的疾病。医学和生物学研究人员将能在数秒钟内鉴定出最终会导致癌症等的突变基因。借助一小滴测试液，医生们能预测药物对病人的功效，可诊断出药物在治疗过程中的不良反应，还能当场鉴别出病人受到了何种细菌、病毒或其他微生物的感染。利用基因芯片分析遗传基因，将使10年后对糖尿病的确诊率达到50％以上。 未来人们在体检时，由搭载基因芯片的诊断机器人对受检者取血，转瞬间体检结果便可以显示在计算机屏幕上。利用基因诊断，医疗将从千篇一律的“大众医疗”的时代，进步到依据个人遗传基因而异的“定制医疗”的时代。3、基因环保 基因芯片在环保方面也大有可为。基因芯片可高效地探测到由微生物或有机物引起的污染，还能帮助研究人员找到并合成具有解毒和消化污染物功能的天然酶基因。这种对环境友好的基因一旦被发现，研究人员将把它们转入普通的细菌中，然后用这种转基因细菌清理被污染的河流或土壤。4、基因计算 DNA分子类似“计算机磁盘”，拥有信息的保存、复制、改写等功能。将螺旋状的DNA的分子拉直，其长度将超过人的身高，但若把它折叠起来，又可以缩小为直径只有几微米的小球。因此，DNA分子被视为超高密度、大容量的分子存储器。 基因芯片经过改进，利用不同生物状态表达不同的数字后还可用于制造生物计算机。基于基因芯片和基因算法，未来的生物信息学领域，将有望出现能与当今的计算机业硬件巨头――英特尔公司、软件巨头――微软公司相匹敌的生物信息企业。四、基因芯片的实际应用 基因芯片在生命科学、医药研究、环境保护和农业等领域有极其重要的应用价值。在基因芯片的驱动下，人类正进入一个崭新的生物信息时代。1、在美国科学家第一次将一个他们称之为生物芯片的计算机芯片植入人体的细胞上，从而使人体细胞与计算机连接。这是美国科学家波利斯·鲁宾斯基（Boris Lubinsky）和他的同事黄永（译音）在3月份的美国《生物医学微设备》杂志中著文披露的。 2、人体细胞外面包有一个细胞膜，该细胞膜具有使特定物质单向通过的功能。多年来，科学家们一直寻求找到用电冲击的方法，使所希望的物质进入细胞膜，但直 到目前为止，所用的方法有时成功，有时失败。而使用鲁宾斯基和黄永研究出来的 新方法，细胞膜由计算机得到一个信号，让某些物质进入到细胞中。随具体场合的 不同，这些物质可以是例如用来改变基因的遗传物质，也可以是药物或蛋白质。这样，就可以更好地使这些物质发生效力。 鲁宾斯基等科学家打算研制出能对例如神经细胞和肌肉等人体组织发出指令的生物芯片，这样至少会使人所服用的药物发挥更大的效力。俄亥俄州立大学生物医学工程中心主任莫里罗·弗拉里称鲁宾斯基的这项发明是处在发展阶段早期的具有潜在作用的实验室工具。美国科学家们称，他们已经找到了一种能使人体细胞和电路进行交配的生物工程芯片，它能在医学和基因工程学方面发挥关键的作用。 这种比头发还小还细的微型装置使健康人体细胞和电子芯片结合，通过电脑对芯片进行控制，科学家认为他们能够控制细胞的活动。 电脑向细胞芯片发送电脉冲，激发细胞膜孔张开，并激活细胞。科学家希望能够大批量地生产这种细胞芯片，并能够把它们植入人体，取代或修正病变组织。 领导这项研究的加州大学机械工程学教授鲍里斯·鲁宾斯基说：“细胞芯片还使科学家在复杂的基因治疗过程中更准确地进行控制，因为他们能够更准确地开启细胞孔。” 鲁宾斯基还说：“我们在生物学领域里引入了工程学的精髓，我们完全可以在不影响周围其它细胞的情况下输入DNA、提取蛋白质以及注射药物。” 该细胞芯片的出现与长期存在的一种理论有关，即一定量的电压能够穿透细胞膜。 多年来，科学家一直在进行用电力轰击细胞试验的遗传研究，希望藉此引入新的疗法和基因物质。研究人员希望能最终制造出与激活不同的身体组织（从肌肉到骨骼到大脑）所需的准确的电压量相调合的细胞芯片。那样的话，将会有数以千计的细胞芯片用来治疗各种类型的疾病。3、用独创技术自行研制的中国第一片应用型基因芯片于近日在第一军医大学正式诞生。 据第一军医大学有关负责人透露，该军医大研制成功的基因芯片，是中国首次应用一种创新的基因片扩增技术，率先攻克了内地同行在基因芯片研究中首先面临的快速经济地搜集数以万数基因探针难题，并巧妙运用新技术手段明显地降低成本。 目前，该芯片已完成实验室工作，即将进入临床验证阶段，如果顺利，用於临床诊断的基因芯片可望不久投入批量生产。但到目前为止，全世界还没有实际用於临床应用诊断的基因芯片生产。 在实验室里，将这几片比大拇指盖稍大的基因芯片，放在检测器上，与之相连的电脑屏幕上立刻出现了纵横交错的红红绿绿荧光点，出现的每个荧光点就是一个基因片断的点阵。只要取病人一滴血放在芯片检测卡上，经过分子杂交后，连上电脑就可以立刻显示出基因变化情况，并通过电脑把基因语言翻译成医生能读得懂的信息，从而对疾病做出准确的诊断。 这种芯片的成功诞生，标志着疾病的诊断由细胞和组织水平推进到基因水平。它们的开发应用将在环境污染控制、动植物检疫、器官移植、产前诊断、药物筛选、药物开发等方面展示出广阔的前景。五、生命科学渐成IT公司关注焦点 人类基因组工作草图绘毕的消息像打开了阿里巴巴宝藏的大门，以基因技术为核心的生命科学市场正吸引着越来越多的淘金者。近来，为这些淘金者生产“铁锨”的资讯科技（IT）公司的积极行动颇为引人注目。1、揭开基因之迷须破译大量数据 人类基因组草图仅仅是读出了“生命之书”，而要真正读懂它，揭示所有基因编码所代表的信息，还必须破译浩如烟海的数据。 在著名的英国桑格中心里，有关人类基因组的数据已经达到22万亿字节，是世界上首屈一指的美国国会图书馆藏书内容的两倍多。据这家中心估计，在未来两至三年内，与人类基因组有关的数据量还将上升到50万亿至100万亿字节。2、生命科学公司10%投资用于开发资讯科技 为了解决处理数据所需的庞大计算能力的问题，世界上最大的12家生命科学公司目前把近10%的科研预算用于资讯科技投资，而且这个比例可能还将增长。 据美国国际商业机器公司（IBM）估计，与生命科学有关的资讯科技市场将在今年达到35亿美元，到2003年达到90亿美元。3、市场潜力巨大 一些著名的IT企业，已将眼光瞄准了这一潜力巨大的市场。例如，IBM已经决定投资1亿美元，用五年时间研制一种名为“蓝基因”的超级电脑。 “蓝基因”的运算能力将是美国现有40台最快的超级电脑运算能力总和的40倍，它主要用于模拟人类蛋白折叠成特殊形状的过程。世界最大的个人电脑制造商美国康柏公司，也垂涎这块“肥肉”。4、康柏趁早下手培养未来客户基础 已经成为生命科学领域电脑服务器主要供应商的康柏公司最近宣布，它将继续投资1亿美元，支持新兴生物技术公司，以培养未来的客户基础。 其实，IT公司还远不止盯着这些近期利益。以基因研究为基础的生物经济可能在新世纪里成为新经济的重要组成部分，对此人们已经达成共识。5、行业标准制定者能享有巨大经济利益 根据以往的经验，率先进入市场的公司大多能够成为行业标准的制定者，这些行业标准往往意味着巨大的经济利益。 今年8月，德国狮生命科学公司的股票上市。由于投资者看中这家公司的基因次序检索系统（SRS）可能成为行业新标准，其股票价格在短短时间里迅速上涨了50%。6、政府支持基因研究 IT公司进军生命科学领域，与各国政府对基因研究的支持密不可分。为了在基因组研究的下一个阶段——分析蛋白质结构的国际竞争中领先，不少国家积极采取措施，促进信息业与生物产业的结合。 例如，日本不久前就组织了“官产学”大联合的“生物产业信息化研究共同体”，参加这个共同体除了制药、食品、生物、化学等与基因科学相关的企业外，还有不少电脑公司。 小结：科学界公认，生物芯片技术将给下个世纪生命科学和医学研究带来一场革命。目前我国科学家正在加速研制这种可能快捷便利提取DNA，查找遗传基因特性的新技术。相信，这一现代生物与高科技联姻的成果将为二十一世纪的发展作出巨大的贡献！

写作思路：根据题目要求，以初中生物小论文作为主题，首先写出摘要，可以以初中生物是教师眼中的“豆芽科”作为入手点，来强调出下文的生物学的重要性并展开论点，正文：

摘要：随着社会的飞速发展，生命科学与生物技术已经发展成多学科综合渗透的高科技领域，而且成为21世纪高科技发展的三大支柱之一，在我国也越来越受到重视。

但是，纵观中学教师和学生对生物的态度，我们不难发现，我国生物教学现状令人担忧，前途不容乐观。由于近些年生物没有被列入中考范围，所以生物学科在我国初中教学中一直被定位为“小学科”，是教师眼中的“豆芽科”，是学生眼中的“副科”。

应该如何改变生物教学现状呢?如何才能让学生更好地学好生物呢？核心问题就是：纠正教师和学生的错误观念，摆正生物学科的地位。

认识生物学的重要性

1、认识生物技术的重要性。提高生物技术发展水平，是提高我国科学技术的重要途径。生物技术可以推动一个国家经济的发展，对提高一个国家的综合国力具有强有力的促进作用。生物学已经成为21世纪的带头学科之一，生物工程已成为21世纪的龙头产业，生物科技已成为衡量一个国家科技水平和核心竞争力的重要依据。

20世纪以来，生物科学取得如此巨大的成就和突破已经使生物学这门古老学科焕发了青春。随着它与物理学、化学、数学以及其他学科之间不断交叉、渗透和融合，作为药学、农学、环境等学科的基础，更为物理学、化学、信息科学、材料与工程学注入了新的血液，极大地推动了科学技术的发展。

在教学过程中，教师应该适当地给学生展示我国乃至全世界的生物科技成就，让学生认识生物的重要作用，激发学生学习生物的积极性，使学生改变对生物课程的态度，以便在以后的学习中打消生物是“小学科”的观念。

2、认识初中生物课程的重要性。初中生物课程是初中的必修课程，是培养学生生物思维的重要途径，对我国以后生物发展起着基础性的作用。但是由于前几年全国上下大兴素质教育，呼吁减轻学生课业负担，中考不再考生物学科，只在初二下学期结业；

使得生物学科在学校领导、教师、学生及家长心中的地位大大下降，令人尴尬。许多学校生物专业的教师纷纷改行，生物学科成了“捎带”、“搭配”，以致教师和学生忽视了生物学习的重要性，致使生物学科教学现状令人担忧，完成九年义务教育学生的生物学素养令人担忧。

因此，要想从根本上提高学生学习生物的兴趣，教师就必须转变观念，重新认识生物学科的重要地位。

作者：孙允强——生物论文 原创论文，祝你愉快！内容摘要：生物圈是我们赖以生存的环境，我们应当去爱护它、珍惜它、保护它，然而却有一部分人为了一时的经济利益，不惜去破坏它，致使整个生物圈受到严重的破坏… ，人类，是该考虑考虑这些问题了...论文题目：人类，是该考虑考虑这些问题了...在宇宙的深处，有一个美丽的星球，他就是我们千千万万生命赖以生存与栖息的地球。这里森林茂密，绿草丛生；这里鸟语花香，春意盎然；这里生气勃勃，百花争艳；这里欣欣向荣，呈现浓浓绿韵。各种各样的生物安详而又快乐的生活着。每天的每天，小鸟在枝头低吟浅唱；鱼儿在水中竞相嬉戏；花儿在天空下会心微笑…各种各样的生物与环境共同合奏起生活的交响乐，美妙的音符充实着美丽的地球家园。然而，进化最高等的人类，作为地球的主宰者，却时不时地演奏出不和谐的音符，或许在不久的将来，以上我所描述的那幅美妙的蓝图，都将成为人类心中的一个梦，永远留藏在人们的心里…人类是自私的，为了满足一时的经济利益，大量乱砍滥伐，使得整个森林生态系统呈现衰退的趋势，我国的森林覆盖率从最初的5%一度降至16.55%，而世界森林平均覆盖率为27%，将近是我国的两倍！这个数字是惊人的。我国的有关专家曾经做过一项测算，测算的结果表明：如果我国的森林覆盖率按照现在的速度减少，那么在三百年内，我国的森林覆盖率将低于11%!难道我们不应为此感到震惊吗？不仅仅是我国，现在世界各国的森林覆盖率也呈现出明显下降的趋势，据有关专家预测：如果人类不采取行动来保护森林，那么八百年后，世界森林平均覆盖率将低于10%！到那时，世界上的沙尘天气将频繁出现，台风、海啸等自然灾害将严重威胁到人类的生存，不止这些，如果森林面积大幅度减少，那么生物圈的碳—氧平衡将受到严重破坏！人类呼吸道疾病的发病率将显著上升。这还不足以引起我们的重视吗？人类是贪婪的。我们所在的整个生物圈是一个庞大的系统，动植物种类极其丰富。据科学家的不完全统计，世界上的生物种类大约在500万——1亿中之间，这是多么庞大的一个数字啊！这么多的生物共同造就了欣欣向荣、生气勃勃的生物圈。而人类却不懂得珍惜这可爱美妙的生物圈。达尔文的进化论认为：物竞天择，适者生存。不适者将会被大自然淘汰。生物在生存过程中存在着生存竞争，有的物种之所以在地球上消失，主要是人为因素造成的，由于人类的乱砍滥伐、掠夺式的开发和利用生物生存的环境，从而致使环境恶化，物种逐渐减少甚至灭绝…，人类为了所谓的“致富”而大量捕杀野生动物，致使一些野生动物的数量急剧下降，甚至濒临灭绝！例如白鳍豚，现在世界仅剩约200——300只了；还有朱鹮，当时被发现时仅剩7只，而现在也不过200多只；还有藏羚羊，在青海省的分布密度从最初的3—5只/平方千米降至0.2只/平方千米…，这样的例子还有很多很多…不计其数的野生动物被作为“毛可穿、毛可用、肉可食、器官可入药”的开发利用对象而遭到灭顶之灾…这不值得我们去深思吗？人类是无知的。随着经济的发展，人民都富裕起来，私家车在人们面前已不足为奇，马路上随时可以看到来来往往的汽车，而这些汽车产生了大量的尾气，这些尾气中含有大量的二氧化硫等有毒物质，而这些有毒物质扩散到空气中，会严重污染空气的清新，所以致使近几年来空气污染特别严重，人类几乎已经受不了城市的“乌烟瘴气”了…；不仅仅是城市，乡村也存在着严重的环境问题：人类大量使用农药，从而给农作物与人类带来了极大的危害…人类的一系列活动带来了酸雨等大量自然灾害，使得整个生态系统都受到了严重的影响…人类对于环境的不合理利用，不仅影响着生物的生存，而且已经达到威胁人类自身生存与发展的地步…生物圈，是我们赖以生存的环境。“生物圈II号”计划的失败告诉我们：迄今为止，生物圈只有一个，所以我们应该去爱护它、珍惜它、改善它。我认为人类应切实履行以下几点：1. 植树造林2. 节能减排3. 珍惜水资源4. 停止对于濒危生物的捕杀5. 禁止过度开垦耕地6. 对工业废水进行科学处理后，才可排放7. 减少工业废气、汽车尾气等污染物的排放8. 保护生物的多样性9. 控制人口数量，抑制人口迅猛增长的势头…在文章的最后，我还是那句话：生物圈，是我们赖以生存的环境。我们应该去爱护它、珍惜它、并改善它，这是我们共同的责任也是我们共同的义务，或许，我们现在并没有感觉到问题的严重，但在不久的将来，或许我们会来重新认真的考虑这些问题…

从微观上看人类，人的身体就像一个小宇宙，在人体的宇宙里万物都在不停地运动，一个人每天心跳平均10．8万次，肺呼吸2．6万次，肾脏过滤1700升的血液，胃分泌1．5升的胃液。 人体的骨骼由206块骨连结而成，骨骼肌有600多块，450对肌肉，80多万根汗毛孔，人体如同一座装置着精密仪器的高科技工厂，里面含有由4万亿到6万亿个细胞所构成的复杂结构，整个系统随着心脏的搏动而不停地新陈代谢。 人的体内，大小血管连接起来可以围绕地球两周半（10万公里），血液占人体的1／13，血液里的2／3是水（即血浆），还有1／3是红血球、白血球和血小板，它们像船一样浮在血浆里，红血球把氧运输给人体的各部位，又将二氧化碳（废物）运出来；白血球是一支野战部队，专门消灭体内的细菌；血小板是泥瓦匠，对皮肤伤口进行修补。 人有一双水灵灵的眼睛，正因为眼皮薄松弹力强，睁眼闭眼才较方便，不但快而且省力，由于血管丰富，血液供应充足，才容易消除疲劳，眼轮匝一放松，轻巧的眼皮，又自动弹回，眼睛睁开了，这是真主多么巧妙的安排。 人体是一个无煤的“火光炉子”，食物中所含的蛋白、脂肪是在人体各种酵素的作用下燃烧——被氧气氧化，虽然不发火却能放出大量的热来，蛋白质燃烧后变成了尿素从小便排出，脂肪与糖类燃烧变成二氧化碳与水，从你鼻孔跑掉，水分有的从肺部跑掉，有的从皮肤与大小便排出。 人的鼻孔象杂乱的丛草，正因为乱，才能阻止空气中的灰尘，这是头道关；二道关是鼻粘膜，它能经常分泌粘液，拦挡漏网的灰尘，当大粒灰尘偶然闯入时，由于鼻孔发痒，全身来个总动员“嚏”然一声，把那些灰尘驱除出境，鼻孔除了“除尘设备”还一套“加热设备”与“加水设备”来保护肺部，在鼻孔里有几片布满血管的薄肉片（叫鼻甲），它象一排“暖气片”似的，把吸进来的冷空气预热一下，然后进入肺部，使肺不遭寒冷。 更奇异的是食管，下连胃，而气管下连肺，这两条管子在喉头上互相紧靠。气管在前，食管在后，而一起开口于咽部，气管上方有块“会厌软骨”，当我们吃饮时，呼吸暂时停止，“会厌软骨”就下降，正好盖住气管入口，当我们吃完，而需要恢复呼吸时，“会厌软骨”就上升，使空气得以进入气管 再看看人脑与电脑的比较，人的大脑由六部分和脊髓共同组成了人体的最高司令部，成人之脑重为500克左右，它有140亿个神经元与9000个辅助细胞，任何高级精密的电子计算机都无法与它相比。人脑的潜力很大，一般人的终生思索充其量只用了脑力的15％，故人活近百岁，还可以正常思索。而电脑再精细，也是由人脑制造而成。