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生命科學技術

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生命科學 大學分子細胞

  生命科學 大學分子細胞

研究生命現象的科學。既研究各種生命活動的現象和本質,又研究生物之間、生物與環境之間的相互關係,以及生命科學原理和技術在人類經濟、社會活動中的應用。生命科學所要回答的首要問題就是"什麼是生命?"這個古老的命題。一般說來,生命具有新陳代謝、生長、遺傳、剌激反應等特徵。這些特徵是生命運動的具體反應。生命科學就是研究生命運動及其規律的科學。
生命科學技術
生命科學是一門有很長歷史的學科。在人類文明的初期,人們已經注意到了生命與非生命的區別,並對生物進行觀察、描述,收集整理了大量材料。17世紀前,由於科學技術水平的限制和神學的桎梏,古老的生物學始終停留在觀察和描述階段。到18世紀,伴隨工業革命和自然科學的發展,對生物進行分門別類的研究成為主要課題,林奈總結了前人的成果,建立了系統分類學。19世紀,物理學和化學進一步發展,新技術不斷地應用於生物研究。使生物學由描述性的學科楊為實驗性的學科。1838年和1839年,德國的施萊登和施旺分別通過對植物和動物細胞的研究,提出了細胞學說:一切生物的基本構造單位是細胞。英國科學家達爾文在1859年出版的巨著《物種起源》中,提出了生物是由低級向高級不斷進化的進化論學說,他認為生物的變異和自然選擇是推動生物進化的根本原因。1865年,孟德爾發現了生物性狀遺傳的兩個基本定律,即分離定律和自由組合定律,開始了遺傳學的研究。20世紀初,摩爾根進一步提出了基因定位於染色體上和基因學說。從而使生物學躍入了近代科學的行列。 從另一方面看,生命科學又是一門非常年輕的學科。它的一些基本概念和理論都是隨著20世紀以來物理學、化學等有關學科的迅速發展而建立起來的。1945年,理子力學創始人之一薛定諤在《什麼叫生命?》一書中預告,一個生物學研究的新紀元即將開始。他說:"目前的物理學和化學顯然還缺乏說明在生物體中所發生的各種事件的能力,然而,絲毫沒有理由去懷疑它們是不能用這兩門科學來說明的。"隨著電子顯微鏡、X-射線晶體衍射、同位素等先進技術在生物學中的應用,生物學研究取得了重大突破。美國科學家鮑林用X-線衍射方法研究了蛋白質的分子結構,發現由氨基酸構成的肽鏈在一定條件下,可以形成螺旋結構。1953年,沃森和克里克通過對脫氧核糖核酸(DN-A)的X-射線衍射照片進行分析和計算,提出了DNA的雙螺旋結構模型,並提出了遺傳信息就是以核苷酸排列的順序儲存於DNA分子之中。以此為突破口。誕生了分子生物學。隨後科學家們又破譯了全部遺傳密碼,指出蛋白質分子中的氨基酸排列順序是以DNA分子中核苷酸排列為模板翻譯的,每三種核苷酸為一種氨基酸密碼。不久克里克提出了遺傳的中心法則:遺傳信息的表達,是以DNA為模板轉錄為MRNA,再以MRNA為模板,按遺傳密碼翻譯為蛋白質。這樣,構成生命的兩大類最基本的生物大分子━━蛋白質和核酸在生命過程中作用達到了統一,就能夠從本質上解釋生命現象。 現代生命科學不僅有不同於傳統生物學的許多特點,而且深刻影響著現代科學的各個領域。具體地說(1)從量子水平、原子分子水平、亞細胞和細胞水平、組織器官水平、個體水平、種群和群落、生態系統、生物圈等不同層次上研究生命現象及其相互關係,與其相應,出現了量子生物學、分子生物學、細胞生物學、組織學和生理學、微生物學和動植物學、群體生物學、生態學等學科、這些學科從微觀到宏觀的不同水平上,對生命科學的內在規律進行精細地研究。(2)多學科相互滲透,使生物學出現了一系列的分支學科和邊緣學科。如研究基因及其基因表達的分子遺傳學,研究生物大分子的結構與功能、生物體內化學變化的生物化學,以及生物物理學、生物數學、生物力學、生物光學、生物醫學、農業生物學環境生物等。(3)應用生物學的形成。20世紀末,現代生物技術(生物工程)已經直接影響到人們的經濟生活和社會生活,如近年來興起的基因工程,它利用DNA的重組技術,將人們所需要的基因或基因片斷組合在一起,從而創造出人們所希望的生物大分子物質,甚至新的物種。又如利用發酵工程,可以大規模生產干擾素(一種抗病毒的活性蛋白質)。醫學遺傳學和分子生物學的研究,使人們能夠從遺傳的物質基礎DNA的改變上找出某些疾病的原因。現已發現了十多種癌基因,以及這些癌基因表達的機制。人類最終攻克癌這一"不治之症"已為期不遠了。人造器官的植入使得一些生命垂危的人又獲生機。此外,現代生物技術在農林、醫藥、食品、能源環境保護等領域中,正發揮著重要作用。生命科學的研究,還為電子計算機、人工智慧、工程式控制制論等的研究,提供許多新的啟示。 此外,生命,科學某些領域的研究,還影響到社會科學和人們的社會生活,如流行病與古代文化的關係,環境污染與環境保護,心理疾病,人口、計劃生育與社會發展,行為科學與政治學,記憶、思維等高級生命活動的機制,等等。生物體的高度協調性和對物質和能量的精確利用方式,還為現代的管理科學、能源科學、交通運輸、通訊等,提供了很好的研究和模擬的對象。
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