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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化学 教育 能够帮助未来的人们更好地适应化学化的社会生活,适应社会发展的需要。下面是我为大家整理的化学教育论文,供大家参考。
讲到素质教育,有以下几个问题想提出来和同志们商榷。应试教育与素质教育的关系;智力因素培养与非智力因素培养的关系及在化学教学中如何着眼于素质教育等问题。
一、应试教育与素质教育的关系
没有考试的教育也是不全面的教育,显然也是不符合素质教育要求的。谁也不会认为“交白卷”是素质高的表现。然而,素质教育要求培养德、智、体、美、劳全面发展的公民,而不是培养“考试得高分,其余不沾边”的高分低能的公民。事实上,随着考试内容及考试方式 方法 的不断改进,高分低能现象也在逐渐减少至最低程度。从这个意义讲,考试与素质教育的方向是一致的。
化学教师如何在突出素质教育的化学教学中驾驭考试呢?一方面,考试所涉及的化学基础知识、基本技能和自学、思维等能力正是素质教育的重要组成部分。另一方面,对于观察能力(图片观察除外)、化学实验的动作技能及德行、体质等难以通过考试检测,但学校及教师是不是只要抓住了“对付考试”就抓住了一切呢?显然是行不通的,第一,教育行政部门对学校的评价不再单纯看升学率,同样,学校评价教师也不再以升学率为唯一尺度。第二, 经验 表明:化学教师除了上好课外,也应与学生沟通情感,关心他们的思想品德,身体健康等诸方面的进步。即素质教育抓好了,考试成绩也一定会上去的。相反,倘若对大纲所规定的“掌握、理解、了解、常识性介绍”等不同层次的要求视为多考与少考、重点考与非重点考、考与不考来组织教学是有害的,即那种教师为考试而教,学生为考试而学的做法应理智地予以摒弃。
二、智力因素与非智力因素培养的关系
非智力因素是指人在行为活动中表现出来的较为稳定的个性特征,主要包括:兴趣、动机、理想、气质、性格、品德、情操、情感和意志等等。它在人的行为的或心理的活动中起着动力性和方向性的作用。而中学时代,正是一个人的智力因素迅速发展,非智力因素逐渐形成、发展和趋于稳定的关键时期。
对待这个问题有两种态度:一种是只重视智力因素的培养与发展,而非智力因素则认其自然地发展,认为后者是学校和教师所管不了的,是社会和家长的事情。另一种态度则认为非智力因素也要像重视智力因素的培养一样,使之与智力因素得到同步的发展。有位心理学家说得好:人的心理是智力因素与非智力因素的有机结合,任何一方出现“病症”,都会抑制另一方面的健康发展。非智力因素应如何培养呢?它与智力因素一样,同样有着自身的发生、发展规律。
如学习化学的良好动机的激发与培养就有一个由低级到高级,由弱到强的发展过程,即好奇→兴趣→喜爱→ 爱好 →热爱。化学教师往往利用化学实验中的发光、发声、发热、颜色变化、状态改变、气味等奇异现象来引起学生的好奇心。但好奇是一种比较原始的、本能的、不稳定的认识倾向,接着,教师又通过形象生动、准确明白的讲授、以及性质联系用途、理论联系实际等教学手段和方法加以引导和巩固,还有作业与考试的成功的鼓舞等,逐渐使好奇发展为兴趣。兴趣比好奇要深刻、稳定、具体清晰且有力。在此基础上再进一步发展为喜爱、爱好和热爱。当学习成果常与荣誉、理想和抱负联系在一起时,喜爱、爱好和热爱就融有强烈的情感和意志色彩,具有稳定、持久而强烈的动力特征。
又如良好道德情操的培养和形成也有一个知、情、意、行的谐调统一的发展过程。由此可见,非智力因素的培养存在着一个开发和引导、稳定和巩固、发展和提高的过程。不仅如此,它还有一个特点是在发展过程中具有反复性,此外,也受到智力因素的制约。因此,只有让学生的智力因素与非智力因素得到同步发展,其心理才能算是真正的健康发展。
三、化学教学如何着眼于素质教育
前面讲过,“双基”教学本身就是素质教育的重要组成部分。此外,在化学教学中应加强以下几个方面的工作。
(一)重视实验教学
有人提出:实验教学的重视程度是素质教育的重要标志。我国化学家戴安邦先生也指出:“只传授化学知识和技术的化学教育是片面的,全面的化学教育要求既传授化学知识和技能,又训练科学方法和思维,还培养科学精神和品德,学生在化学实验中是学习的主体,在教师指导下进行实验,训练用实验解决化学问题,使各项智力因素皆得到发展,故化学实验是全面化学教育的一种最有效的教学形式。”因此,我们不应该因为升学考试中对化学实验的动作技能测试不到而忽视实验教学。在教学中我们已深有体会:化学实验可以帮助学生建立和巩固化学基本概念和基本理论、获取化学知识、培养科技素质。通过实验培养学生的实验操作技能。实验中的时间和空间的运筹能力;通过计算和称量实验是否可以帮助学生形成“量”的概念呢?通过“打开试剂瓶盖要倒放”的动作技能的训练是否可以让学生养成“揭开茶杯(或电饭煲锅盖等)要倒放”——以防止污染的习惯呢?至于在实验教学中可以培养学生的创造性思维能力、观察能力等就不再赘述了。
(二)重视课外活动
课外活动是突出素质教育的一个不可忽视的方面,我们应当想方设法,因地制宜地开展一些课外活动。课外活动的内容和形式是丰富多采的。如组织和指导学生办化学小报、化学墙报、化学 魔术 表演、自制仪器和自找代用品、做家庭小实验、举办化学讲座、化学竞赛、搞社会调查、组织参观化工厂、化学兴趣小组开展化学实验等活动。就拿这次全区义务教育化学样本班研讨会期间组织教师们参观遂川火柴厂来说,与会者亲眼看到小小的一根火柴,制造出来竟要这么多的设备和工序!不仅验证了课本上写的:火柴盒侧面所涂物质是红磷、三硫化二锑等混合物,火柴头上的物质是氯酸钾、二氧化锰和硫磺等,使理论知识与实际生产结合起来,而且还体验到:将理论知识应用于实际生产时,同样还需要人们创造性的劳动,也充分体现了工人阶级的智慧和为社会创造财富的伟大创业精神。这必将使我们的教学更加紧密地联系社会,取得课堂上难以取得的效果。
(三)重视练习与学法指导
现在谁都知道培养学生自学能力很重要,应如何来培养呢?我认为有两条途径值得重视,一是指导阅读,二是指导练习。指导阅读就是要有组织、有计划、有目的地引导学生进行阅读训练。特别建议:最好的阅读材料是教材。初中化学新教材图文并茂,思考性、可读性强。且正好与课堂教学相配合,既起到 课前预习 的作用,又能使自学成果在课堂上得到及时的验证,从而增强自学信心和激发自学的兴趣。教师给出适当的阅读任务——要解决什么问题。教师对教材中的文字说明、图象图画、数据等应帮助学生进行分析归纳。指导练习包括两个方面的工作:
一是为学生选择适合的练习题,使学生免入题海之苦。这里若将习题分为两类的话,一类则是为学生及时消化和巩固新学知识,使新学内容与原有知识同化后,纳入自己的知识体系之中,即所谓“形成性练习题”。另一类则是提高题,即对某一知识点从各个不同方面和不同深度进行揭示,使解题时对该知识有全面深刻的理解,以达到融会贯通、举一反三的效果,同时需要运用类比、分析、归纳、综合等多种思维方法,使思维的广阔性、敏捷性、严密性、创造性等各种思维品质得到有效的锻炼。
二是要通过典型习题讲解,不仅教给解题技巧,更重要的是要指导学生学会通过练习之后去整理知识、使知识在头脑中清晰化、条理化、网络化。因此,每做完一道习题应该进行一番反省思索工作,如这一问题我是怎样解决的,应用了哪些相关知识?我是怎么想到这种解决办法的?还有其他解决办法吗。
综上所述,有关在化学教育中突出素质教育的问题,一要提高认识,二要真正落到实处,收到实效。
论文关键词:化学教育生命意识
论文摘 要:化学是一门与生命密切相关的教育课程,在化学的教育中透视着生命教育。在教育活动中,可以通过化学了解生命,认识思考生命的重要意义。由于人们对生命的理解不同,现有的生命教育也各不相同。通过对生命意识的诠释,把人们的终极追求目标作为生命教育的理念,同时,把认知、情感、行为这三方认识作为化学教育中生命意识教育的构造维度。
化学作为一门基础学科,它是研究物质组成、结构、性质、合成及能量变化的学科,生命物质和生命过程的变化是化学研究的重要对象,生命研究与化学研究的关系是息息相关的。化学教育不仅仅是化学科学 文化 知识的传输,也是在传递对世界、生命价值的认知过程,生命价值的体现也在于它是人类创造和实施一切有价值事物的前提与先决条件,所以生命意识教育就是主要帮助人们认识并珍爱自己的生命,同时尊重其他存在的生命。
一、结合化学教育进行生命意识教育
化学与生命的密切关系是作为化学教育中进行生命意识教育奠定可靠的物质基础。如果把生命意识仅作为一个概念来理解那是远远还不够的,生命意识毕竟是一个鲜活的个体展现的现象,特别是对人的生命,不仅是作为具有生命特征的个体而鲜活存在的,更是为了追求生命的最终意义而存在的理念。而化学发展史却有很多生命意识教育的内容,化学家们在面对困难和挫折时的不屈不挠的伟大精神,更是学生学习的榜样。例如:教师在传授原子论时,可以向学生们介绍著名的原子论创始人英国化学家道尔顿,他深信“聪明在于积累,天才出自勤奋”,并以“午夜方眠,黎明即起”作为他治学的座右铭,最终可以自学成才。因此,教师要充分利用化学教育进行意志品质的思想教育,让人们可以充分认识生命的意义在于坚持,也是对真理的不懈追求。
二、充分运用化学教育进行生命意识 教育
在化学教育中可以透视出对生命意识的教育,利用化学与生命相关的丰富资源让人们认识生命和对生命的理解。生命意识是指人对生命的存在、价值及意义的理解和认识,包括存在意识和价值意识两个方面。存在意识是人对生命存在的基础性的认识和理解,价值意识则是指人在生命存在的基础上,通过 社会实践 去实现生命价值的自觉意识。在化学中涉及生命知识的内容很多,关键在于如何才能把这些内容与生命意识有机地结合起来,并且能够有效地传授给学生。例如:教师在教授氯气相关知识的时候,结合录像播放氯气泄漏所引起的人员伤亡以及对环境的严重污染问题,这样可以让学生认识氯气是怎样的一种气体。再如:在制造硫化氢、二氧化硫等气体以及铜与硝酸、浓硫酸反应的实验时,这些气体容易污染教室和实验室的空气,也严重影响师生的身体健康,这也需要让学生做到不留多余污染物,并且一定要把残余的有毒气体通过导管再通过一个倒挂漏斗,进入相应的吸收液,进行化学的妥善处理,以便消除或减少有害气体的排放。通过对这些化学知识的学习过程,也可让学生知道生命的脆弱和珍惜生命的意义,从而可以有助于培养学生尊重生活和对生命意识的正确认识。
三、化学教育中透视着生命意识教育的情感维度
化学教育与生命意识的情感态度,可以激发人们探索化学与生命的关系,并在实际的生活中运用化学的知识与原理来认知生命的规律、实施对生命的保护具有重要的作用。健康的情感态度有助于调动人们的积极性与主动性,可以探索把化学原理与规律运用到实际生活当中,从而提高对生命的认知度,并在日常生活习惯中形成良好的保护生命的意识。反之,负面的消极的情感态度,不利于化学教育中渗透生命意识教育的开展。通过了解生命意识的复杂结构,体会生命的珍贵与脆弱,才会欣赏出生命的美丽,从而养成对生活情感的积极态度,升华对生命的美好憧憬。
总之,化学教育不仅仅是获得知识的工具,它还是要建立在对人类生命的关怀的基础上的。生命是自然的产物,尤其是人的生命,生命意识教育的主要目的是将生命的价值与教育统一起来,利用化学知识解决关于生命意识的问题,实现对生命的保护,促使心灵完善,达到提升生命的质量。
参考文献:
[1]汪荪萸.化学教育中生命教育的渗透[J].课程与教学论,2009.
[2]李清秀.化学与生命教育把文化基因根植入心灵之中[J].内蒙古师范大学学报:教育科学版,2005(6).
[3]程锡俊.对学校教育中加强生命意识教育的思考[J].新乡教育学院学报,2006
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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。
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