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生命科学与人类生活论文

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生命科学与人类生活论文

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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克隆人搅乱人类伦理,是人类社会不能接受的。

生物科学和健康随着生物科学的发展,生物科学对社会的影响越来越大,同样的对于健康的影响也不可小视。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。 从这么多的方面可以看出,生物科学在我们现在社会的影响范围之广,作用之大,是体现了这个学科的重要性。本文主要简单谈谈生物科学和健康的联系。后面待续……给你发EMAIL吧

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生命科学与人类社会发展期刊

人类跨入21世纪,世界发生了多少惊人的变化。在人们为科学技术突飞猛进的发展欣喜之余,又经历了更好的不安甚至灾难。除了对高科技特别是生物科技的发展所带来的恐慌之外,战争和疾病似乎直接将人类带到了地狱之门。 2003年SARS的流行,包括对SARS的所有猜测,都直接和人们日益关注的全球问题相关联:生物安全。生物安全是对生物危害的检测、评价、监测、防范和治理的科学技术体系,是研究各种生物因素对人类健康的影响,应用已有的理论知识,技术、工程设计和设备等,防止从事相关工作的人员、实验室和环境受到具有潜在传染性的物质和生物毒害物质的危害的一门新兴边缘学科。生物安全问题至少表现为以下几个方面: 传染病的巨大危害 传染病包括人、动物、植物传染病,尤其是人类传染病是最重要的生物安全问题,传染病仍是全球死亡病因的首位,在我国,传染病仍然严重威胁人民健康和国家安全。SARS的流行是一个强有力的证明。另外肝炎、结核、流感等传染病每年仍在全国部分地区、世界部分国家和地区流行或暴发 生物武器和生物恐怖的潜在威胁 20世纪整个国际社会为禁止生物武器进行了不懈的努力,取得了一些进展。然而,进入21世纪,生物武器的潜在威胁却已大大增加,一些国家和地区可能仍在继续研制和发展生物武器,另外生物技术的迅速发展大大增加了生物武器的潜在威胁,以美国“炭疽事件”为标志的生物恐怖对国际安全已经构成了现实威胁。香港大学微生物学系主任袁国勇是首位分离出冠状病毒,并发现冠状病毒变种是SARS病原的学者。SARS病毒属于RNA病毒,这种病毒的特性就是很容易与其他病毒基因进行重组,进而变成为新病毒。而且许多实验结果也显示,以这改变方式产生的新病毒,毒性会比亲代病毒更强。许多动物身上都可以找到冠状病毒,而这种病毒又很容易出现变种,极具危险性。因此,袁国勇认为SARS病毒很有潜质,成为除了天花以外制作生化武器的病原。 生物技术的负面作用 生物技术的负面作用主要表现为:一是人们在开发利用生物技术时,有可能出现意想不到的安全问题。正如目前广受关注的各类转基因活生物体环境释放后对生物多样性所构成的危害。此外,基因工程药物、疫苗,转基因食品,基因治疗等都可能存在类似问题。生物技术的误用以及生物技术的非道德应用也可能带来很大的安全隐患。体细胞克隆人的研究使是突出一例。 生物资源及生物多样性面临的威胁 从生物安全的角度来讲,外来物种的入侵、生物资源的流失有可能给国家利益造成巨大损害。转基因生物体环境释放对生物多样性带来很大威胁。 微生物学实验室的安全隐患 较其他理化实验室或其他各类实验室而言,微生物和生物医学实验室是一个特殊的实验室,在其中工作的每一个人以及与其接触的周围环境,都存在很高的患有感染性疾病或影响身体健康的危险。微生物实验室管理上的疏漏和意外事故不仅可以导致实验室工作人员的感染,也可造成环境污染和大面积人群感染。国内外实验室意外感染的事故并不少见,严重者不得不宰杀成千上万只实验动物,甚至导致实验室工作人员死亡。 目前随着生物技术的迅猛发展,生物安全问题已经成为影响整个国家、整个世界政治、经济、安全与和平的大命题。近年来,特别是美国“炭疽感染事件”后,生物安全问题备受国内外关注,生物安全术语也经常见诸于政府或非政府组织文件,见诸于各类媒体。SARS的全球流行无疑会使全世界各国更加关注生物安全问题,并将其作为国家安全的组成部分。 随着经济的发展、人民生活节奏的加快和生活水平的提高,塑料的用量 与日俱增。1996年,我国的塑料包装用量达243万吨,年平均增长率超过 20%,特别是城市、主要交通沿线、旅游景点的垃圾中塑料废弃物迅速增加。 据调查,北京的生活垃圾年产量已达300万吨,其中废塑料约占3%,年增 长率达48%。沿海地区城市的垃圾中塑料成分更高,达8-10%。这些废 塑料在垃圾中占的比例若以体积计算,已达三分之一以上,而且大大增加了 垃圾处理的难度和费用。 由于废塑料几百年都难以降解,若丢弃在自然环境中,会给蚊子、苍蝇和 细菌提供生存繁育的温床;若埋藏在地下,则容易污染地下水,妨碍植物根 系生长,破坏土壤品质,影响作物收成;若用火焚烧处理,将产生多种有毒气 体。“白色污染”已成为当前危害我国社会环境的一大公害,严重阻碍了我国 经济和环境的可持续发展。 目前我国一次性餐具的年消费量约100亿只,主要为发泡塑料制品,要禁 止生产和销售使用这些量大面广的一次性发泡塑料餐具,就要开发生产其替代 用品,绿色一次性餐具由此应运而生。有关专家认为,绿色一次性餐具的开发 与生产正在成为我国新兴的环保产业。

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生物化学与人类生活的论文

我就是学生物科学的 这人占了一份 你自己再整整 祝你好运生物化学(biochemistry)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”。编辑本段分类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。编辑本段研究内容生物化学主要研究生物体分子结构与功能、物质代谢与调节以及遗传信息传递的分子基础与调控规律。生物体的化学组成除了水和无机盐之外,活细胞的有机物主要由碳原子与氢、氧、氮、磷、硫等结合组成,分为大分子和小分子两大类。前者包括蛋白质、核酸、多糖和以结合状态存在的脂质;后者有维生素、激素、各种代谢中间物以及合成生物大分子所需的氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸和甘油等。在不同的生物中,还有各种次生代谢物,如萜类、生物碱、毒素、抗生素等。虽然对生物体组成的鉴定是生物化学发展初期的特点,但直到今天,新物质仍不断在发现。如陆续发现的干扰素、环核苷一磷酸、钙调蛋白、粘连蛋白、外源凝集素等,已成为重要的研究课题。有的简单的分子,如作为代谢调节物的果糖-2,6-二磷酸是1980年才发现的。另一方面,早已熟知的化合物也会发现新的功能,20世纪初发现的肉碱,50年代才知道是一种生长因子,而到60年代又了解到是生物氧化的一种载体。多年来被认为是分解产物的腐胺和尸胺,与精胺、亚精胺等多胺被发现有多种生理功能,如参与核酸和蛋白质合成的调节,对DNA超螺旋起稳定作用以及调节细胞分化等。新陈代谢与代谢调节控制新陈代谢由合成代谢和分解代谢组成。前者是生物体从环境中取得物质,转化为体内新的物质的过程,也叫同化作用;后者是生物体内的原有物质转化为环境中的物质,也叫异化作用。同化和异化的过程都由一系列中间步骤组成。中间代谢就是研究其中的化学途径的。如糖元、脂肪和蛋白质的异化是各自通过不同的途径分解成葡萄糖、脂肪酸和氨基酸,然后再氧化生成乙酰辅酶A,进入三羧酸循环,最后生成二氧化碳。在物质代谢的过程中还伴随有能量的变化。生物体内机械能、化学能、热能以及光、电等能量的相互转化和变化称为能量代谢,此过程中ATP起着中心的作用。新陈代谢是在生物体的调节控制之下有条不紊地进行的。这种调控有3种途径:①通过代谢物的诱导或阻遏作用控制酶的合成。这是在转录水平的调控,如乳糖诱导乳糖操纵子合成有关的酶;②通过激素与靶细胞的作用,引发一系列生化过程,如环腺苷酸激活的蛋白激酶通过磷酰化反应对糖代谢的调控;③效应物通过别构效应直接影响酶的活性,如终点产物对代谢途径第一个酶的反馈抑制。生物体内绝大多数调节过程是通过别构效应实现的。生物大分子的结构与功能生物大分子的多种多样功能与它们特定的结构有密切关系。蛋白质的主要功能有催化、运输和贮存、机械支持、运动、免疫防护、接受和传递信息、调节代谢和基因表达等。由于结构分析技术的进展,使人们能在分子水平上深入研究它们的各种功能。酶的催化原理的研究是这方面突出的例子。蛋白质分子的结构分4个层次,其中二级和三级结构间还可有超二级结构,三、四级结构之间可有结构域。结构域是个较紧密的具有特殊功能的区域,连结各结构域之间的肽链有一定的活动余地,允许各结构域之间有某种程度的相对运动。蛋白质的侧链更是无时无刻不在快速运动之中。蛋白质分子内部的运动性是它们执行各种功能的重要基础。80年代初出现的蛋白质工程,通过改变蛋白质的结构基因,获得在指定部位经过改造的蛋白质分子。这一技术不仅为研究蛋白质的结构与功能的关系提供了新的途径;而且也开辟了按一定要求合成具有特定功能的、新的蛋白质的广阔前景。核酸的结构与功能的研究为阐明基因的本质,了解生物体遗传信息的流动作出了贡献。碱基配对是核酸分子相互作用的主要形式,这是核酸作为信息分子的结构基础。脱氧核糖核酸的双螺旋结构有不同的构象,.沃森和.克里克发现的是B-结构的右手螺旋,后来又发现了称为 Z-结构的左手螺旋。DNA还有超螺旋结构。这些不同的构象均有其功能上的意义。核糖核酸包括信使核糖核酸(mRNA)、转移核糖核酸(tRNA)和核蛋白体核糖核酸(rRNA),它们在蛋白质生物合成中起着重要作用。新近发现个别的RNA有酶的功能。基因表达的调节控制是分子遗传学研究的一个中心问题,也是核酸的结构与功能研究的一个重要内容。对于原核生物的基因调控已有不少的了解;真核生物基因的调控正从多方面探讨。如异染色质化与染色质活化;DNA的构象变化与化学修饰;DNA上调节序列如加强子和调制子的作用;RNA加工以及转译过程中的调控等。生物体的糖类物质包括多糖、寡糖和单糖。在多糖中,纤维素和甲壳素是植物和动物的结构物质,淀粉和糖元等是贮存的营养物质。单糖是生物体能量的主要来源。寡糖在结构和功能上的重要性在20世纪70年代才开始为人们所认识。寡糖和蛋白质或脂质可以形成糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂。由于糖链结构的复杂性,使它们具有很大的信息容量,对于细胞专一地识别某些物质并进行相互作用而影响细胞的代谢具有重要作用。从发展趋势看,糖类将与蛋白质、核酸、酶并列而成为生物化学的4大研究对象。生物大分子的化学结构一经测定,就可在实验室中进行人工合成。生物大分子及其类似物的人工合成有助于了解它们的结构与功能的关系。有些类似物由于具有更高的生物活性而可能具有应用价值。通过 DNA化学合成而得到的人工基因可应用于基因工程而得到具有重要功能的蛋白质及其类似物。酶学研究生物体内几乎所有的化学反应都是酶催化的。酶的作用具有催化效率高、专一性强等特点。这些特点取决于酶的结构。酶的结构与功能的关系、反应动力学及作用机制、酶活性的调节控制等是酶学研究的基本内容。通过 X射线晶体学分析、化学修饰和动力学等多种途径的研究,一些具有代表性的酶的作用原理已经比较清楚。70年代发展起来的亲和标记试剂和自杀底物等专一性的不可逆抑制剂已成为探讨酶的活性部位的有效工具。多酶系统中各种酶的协同作用,酶与蛋白质、核酸等生物大分子的相互作用以及应用蛋白质工程研究酶的结构与功能是酶学研究的几个新的方向。酶与人类生活和生产活动关系十分密切,因此酶在工农业生产、国防和医学上的应用一直受到广泛的重视。生物膜和生物力能学生物膜主要由脂质和蛋白质组成,一般也含有糖类,其基本结构可用流动镶嵌模型来表示,即脂质分子形成双层膜,膜蛋白以不同程度与脂质相互作用并可侧向移动。生物膜与能量转换、物质与信息的传送、细胞的分化与分裂、神经传导、免疫反应等都有密切关系,是生物化学中一个活跃的研究领域。以能量转换为例,在生物氧化中,代谢物通过呼吸链的电子传递而被氧化,产生的能量通过氧化磷酸化作用而贮存于高能化合物ATP中,以供应肌肉收缩及其他耗能反应的需要。线粒体内膜就是呼吸链氧化磷酸化酶系的所在部位,在细胞内发挥着电站作用。在光合作用中通过光合磷酸化而生成 ATP则是在叶绿体膜中进行的。以上这些研究构成了生物力能学的主要内容。激素与维生素激素是新陈代谢的重要调节因子。激素系统和神经系统构成生物体两种主要通讯系统,二者之间又有密切的联系。70年代以来,激素的研究范围日益扩大。如发现肠胃道和神经系统的细胞也能分泌激素;一些生长因子、神经递质等也纳入了激素类物质中。许多激素的化学结构已经测定,它们主要是多肽和甾体化合物。一些激素的作用原理也有所了解,有些是改变膜的通透性,有些是激活细胞的酶系,还有些是影响基因的表达。维生素对代谢也有重要影响,可分水溶性与脂溶性两大类。它们大多是酶的辅基或辅酶,与生物体的健康有密切关系。生命的起源与进化生物进化学说认为地球上数百万种生物具有相同的起源并在大约40亿年的进化过程中逐渐形成。生物化学的发展为这一学说在分子水平上提供了有力的证据。例如所有种属的 DNA中含有相同种类的核苷酸。许多酶和其他蛋白质在各种微生物、植物和动物中都存在并具有相近的氨基酸序列和类似的立体结构,而且类似的程度与种属之间的亲缘关系相一致。DNA复制中的差错可以说明作为进化基础的变异是如何发生的。生物由低级向高级进化时,需要更多的酶和其他蛋白质,基因的重排和突变为适应这种需要提供了可能性。由此可见,有关进化的生物化学研究将为阐明进化的机制提供更加本质的和定量的信息。方法学在生物化学的发展中,许多重大的进展均得力于方法上的突破。例如同位素示踪技术用于代谢研究和结构分析;层析,特别是70年代以来全面地大幅度地提高体系性能的高效液相层析以及各种电泳技术用于蛋白质和核酸的分离纯化和一级结构测定;X射线衍射技术用于蛋白质和核酸晶体结构的测定;高分辨率二维核磁共振技术用于溶液中生物大分子的构象分析;酶促等方法用于DNA序列测定;单克隆抗体和杂交瘤技术用于蛋白质的分离纯化以及蛋白质分子中抗原决定因子的研究等。70年代以来计算机技术广泛而迅速地向生物化学各个领域渗透,不仅使许多分析仪器的自动化程度和效率大大提高,而且为生物大分子的结构分析,结构预测以及结构功能关系研究提供了全新的手段。生物化学今后的继续发展无疑还要得益于技术和方法的革新。

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.

[3] 林鹏.《生物化学》互动式课堂教学模式的探索与实践[J].高教论坛,2008(6):125-127.

[4] 张平平.食品生物化学多媒体课件的制作和教学中的几点体会[J].天津农学院学报,2007,14(2):58-60.

[5] 罗建平,周建芹,姜绍通,等.改革生物化学实验教学提高学生动手能力[J].实验技术与 管理,2003,20(4):101-104.

[6] 曾虹燕,刘跃进,张小云,等.构建工科生物化学教学体系的探索与实践[J].湘潭师范学院学报:自然科学版,2008,30(4):173-175.

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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时间流逝,不知不觉,改革开放已经走过了三十年的路程。自改革开放以来,中国发生了翻天覆地的变化,大街上热闹非凡,公路上车水马龙,一座座高楼大厦拔地而起……中国历经千辛万苦,终于走上了繁荣富强、世界文明之路。 有一天,我偶读到《改革开放三十年》这本书,看到了祖国三十年间的巨大变化。后来,我抱着一颗期待的心向妈妈询问,妈妈回忆起过去——那时候,哪有什么柏油马路、水泥路,厚厚的泥土让人们踩成了狭窄的马路,一下雨,就泥泞不堪,路上到处是水潭,如果不小心踩到水潭,整只脚就会陷进去,好不容易把脚拔出来,可鞋子却留在了泥潭里……往事不堪回首,自从改革开放后,这一切都发生了翻天覆地的变化,泥泞小路变成了宽敞的柏油马路,路的两旁都种满了花草树木,蜜蜂在唱歌,蝴蝶在跳舞。孩子们也坐在舒适明亮的教室里上课,不再有寒冷之忧。 改革开放,使国家经济飞速发展。在短短的三十年里,中国人民渐渐地从吃不饱,穿不好变成了吃得好,穿得暖,有些人还用剩余的钱买了自行车、摩托车,甚至小汽车。 祖国日益富强起来,犹如钢铁长城一般坚不可摧!九七年香港回归,九九年澳门回归,零八年黑瞎子岛的回归使中国成为了陆地面积第二大的国家。在非典、百年不遇的南方罕见雪灾和突如其来的汶川地震面前,中华儿女们众志成城,击败了种种困难。在2001年中国荣幸地成为了二零零八年奥运会的举办国家,中华人民也成为了奥运的主人。同时,也向外国人证明了中国人不再是东亚病夫。随着科技的不断提高神八在世界人民的欢呼声中首次完成了太空行走,带着中国人盼望已久的心愿升上了天空。 三十年间,发生了无数,改变了无数,相信未来的几千、几万年间,中国还会更加飞腾! 三十年,可谓弹指一挥间!三十年的经历会让我们触摸到社会前进的脉搏,三十年的改革开放惠及了每一个国人的生活。 三十年,对于历史长河就那么短短的一瞬间,然而,对于我们这样一个从贫穷落后一步步走向发达富裕文明和谐的国家来说,又是一个丰富而值得铭记的过程。 三十年的征程,中华民族以崭新的姿态重新屹立于世界民族之林;三十年的沧桑巨变,三十年的光辉历程,铸就了一个民族近百年的梦想! 1978年,中共十一届三中全会做出改革开放的重大决策,由此开启了中国改革开放历史新时期。这,无疑成为中国历史的标志点,因为,是改革开放,是解放思想,实现了中国当代发展历史性的转折,中国命运由此改变,社会转型也由此开始。 2008,我们迎来改革开放30周年。中国于一九七八年走上改革开放的道路。改革开放激发了各行各业的活力,使中国的生产力不断得到发展。一个个新兴城市拔地而起。一项项重大科技成果得到制造和开发。一个个大型工程得到竣工。一个个超大型企业正在迅速成长。中国长得高了,长得壮了。改革开放是三十年来中国社会进步发展的根本动力。 改革开放的30年,是中国经济迅速蓬勃的30年!幢幢高楼拔地而起,人民生活水平不断提高,1978年到2006年间,中国经济总量迅速扩张,国内生产总值从3645亿元增长至21,0871亿元,增长近60倍!中国的经济成就不仅写在了中国历史之上,也在世界历史上刻下了辉煌的一页,过去25年全球脱贫所得成就中,近70%的成就归功于中国!中国由初级工业经济转变为高级工业经济,包括钢铁、家用电器在内的许多工业产品生产居世界第一位。与此同时,中国经济规模和经济总量也不断扩大。中国的国际地位不断提高。快速经济增长使中国在世界经济中的地位不断上升。以加入WTO为标志,中国经济已经完成市场化和国际化进程,融入世界经济体系和经济全球化浪潮之中,社会经济取得全面进步。中国的改革开放释放出巨大的生产力,政府主导、大力投资和不断强化的工业经济使中国经济增长一直高于世界经济增长水平。中国改革开放不断深入的同时,经济发展水平大幅度提高。 改革开放的30年,是中国社会和谐稳定的30年!自粉碎“四人帮”以后,中华民族犹如钢铁长城一般坚不可摧!97年香港回归,99年澳门回归;1998年面对南方历史罕见的特大洪水,2003年面对让人闻风丧胆的非典疫情,2008年面对十几个省份百年不遇的冰雪灾害,四川汶川大地震,中华儿女众志成城,手挽手将一个个磨难阻击在脚下! 改革开放的 30年,是教育事业稳步发展的30年!中国教育发展取得长足进步。1983年,邓小平同志提出,教育要面向现代化,面对世界,面对未来!教

作为文史专业学生,选择《化学与社会》,在课程学习的过程中固然比理工科学生的难度要大得多,但是,难并不成为逃避的理由。选择学习《化学与社会》不仅有学习价值,而且对我们的生活,对今后的发展都大有裨益。一、从化学与专业学习的关系来看。虽然由于专业的原因,文史专业学生和理工专业学生对化学知识的需求已经大不相同。相比较而言,理工类学生无论是对化学知识的了解还是未来对该学科知识的需求,都要强于文史类学生,因而,理工科学生掌握、补充化学知识,尤其是与化学相关专业学生学习《化学与社会》是对自己专业知识的一个很好的补充和提高过程。文史类学生虽然对化学课已经比较陌生,但是,适当掌握一些化学知识,仍然不失为一种良好的学习态度和习惯。学习化学知识,不仅是对过去知识的重温,也是对现在专业知识的补充,多掌握一些生活必需的常识,无疑又是对生活质量起着不容忽视的提升作用。二、从化学与生活的关系来看:如果说人文和社会知识是从生活中提炼出的一种抽象的知识,那么,物理和化学知识作为自然科学中的重要组成部分,则是从生活中直接得到的常识,因而,其用之于生活的方面和领域更为广阔。掌握适当的物理和化学知识,不仅能帮助我们解释日常生活中的一些疑问,更能增加我们的生活常识,提高生活质量。例如肯得基的“苏丹红事件”便是化学知识运用于生活的很好明证——一个不懂化学的人,是断然不知道这件事的意义的。三、化学与政治学科的关系。政治学作为新兴学科,其学科前景和实用性固然不甚为人所知,但政治学科所研究的领域和意义却是不容被忽视的。政治学科主要研究人类精神文明发展的历史,以及从历史中结晶出的文化积淀。概而言之,政治学是以人的精神诉求为研究对象,并最终使人在精神领域达到更高的善的一门学科。因而,关注人的需求,指引人的发展,让人们在精神层面得到更好的发展是政治学科追求的目标之一。化学与日常生活息息相关,人类也曾利用自己掌握的化学知识让自己所处的社会历史时期前进了许多年。但同时,化学就如同一把双刃剑,化学对人类积极和消极的方面都毫不隐讳地存在着。而如何扬长避短,让化学发挥更好的作用为人类社会进步服务,是人类需要关注的一个话题。例如美国拥有当今世界上最多的科学家和最先进的科学技术,他们用化学科学制造出了核武器,然而却将化学创造出来的这个“厉害角色”用到了屠杀伊拉克平民的战斗中;日本人运用生物、化学技术制造出了生化武器,同样,这些武器也只是在屠杀中国平民的战斗中露出了其“助桀为虐”的不光彩面目。当然,这样的例子还有很多。我们需要指明的是,化学在发展的过程中固然有人才和技术提高的必要,但同样也需要正确的方向的指引,否则,只可能陷入“越发展越落后”境地。政治学科正有对人们进行劝诫,进行价值观教育的作用。因而,正确地运用化学与政治学的知识在使人类生活水平提高的意义上来说,虽然方式不同,但殊途同归。同时,化学实验的操作不当造成人类灾难的事例也不枚胜举。从广义上来讲,人类社会是一个整体,无论是物质文明,还是精神文明,无不是在一个整体中和谐共存和发展的,人类的任何社会活动都应该以与自然和谐共存,促进人类实质意义上的提高为目标的,因而,如何让化学服务于人类,真正做到以人为本,与自然和谐共存,树立科学发展观,是政治学科的重要任务,因此,从指引化学发展方向,使化学与社会和谐共存的角度来讲,化学与政治学科关系紧密。四、从化学与个人发展的关系来看信息时代,知识最为重要,无论是文盲,还是知识分子,在不断学习,充实、善自己知识结构的道路上,没有高低尊卑之分,作为社会精英的大学生,就更需要学习各方面知识,以充实自己,使自己成为各行业都能独当一面的人,无论是对自己的就业前景,还是对社会的贡献角度都大有裨益。因而,学习化学与社会,了解人类文明发展的历史,知晓文明之间的内部联系,促使人类文明不断向前发展,使科学发展在为人类福祉的不断增进的道路上发挥更大作用意义深远。我们要明白,“知识无止境,学习亦当不休止。

化学与人类生活论文3000字

化学是一门基础的自然科学,对人类有着重大意义,跟我们的日常生活也有着密切关系。随着生产力的发展,科学技术的进步,化学与人们生活的关系越来越密切,化学在人类的生产和生活中发挥了不可估量的作用。高品质的生活离不开化学,我们丰富多彩的生活许多就是化学与生活的完美结合。我们的衣、食、住、行、用,化学无所不在。先说衣方面,很久以前,棉纺织品单调色彩就已不能满足人们的需要,于是出现了早期的化学染色,丰富了我们生活的色彩。棉、毛、丝织物虽然给我们生活增添了温暖,但各种质地化纤织品和化学合成织物的出现,使我们的穿衣发生了质的变化,使穿衣由多彩进一步向多元发展,从而大大丰富了我们的衣橱。在食方面,化学就更重要了。大家对“咸鱼”一定不陌生。可为什么鱼加上点盐就可长期放置,而不腐蚀、变质呢?食物腐败的原因是由于微生物细菌的作用。食盐就能控制生物细菌的生长,防止食物腐败。食盐的主要成分是氯化钠,氯化钠是电解质,它的饱和溶液渗透压大于非电解质溶液的渗透压,微生物细菌中的细胞中蛋白质溶液就属非电解质溶液。当渗透压大的溶液和渗透压小的溶液间隔以细胞膜等半透膜隔开时则溶剂分子将从渗透压小的一方渗透到渗透压大的一方。即在食盐溶液存在下,微生物细菌细胞中的水分子将不断进入食盐溶液中去,导致细胞干枯致死,而起到防腐的作用。还有用纯碱发面制出的馒头,松软可口;经粮食等原料发生一系列化学变化酿制的各种饮用酒;用小苏打做出的各种可口饼干;用二氧化碳加压溶解制成的各类爽口的碳酸饮料等等。在住的方面,考古工作者在湖北省枣阳市的雕龙碑氏族公社遗址发现早在距今6000年左右的新石器时代中晚期,我们的祖先就在建筑上使用了的人工烧制的石灰。石灰最早被广泛用于修筑城墙和坟墓,后来人们将生石灰浸在水中做成熟石灰,既扩大了石灰的使用范围,又方便了保存。熟石灰干后变成洁白坚硬的碳酸钙,在古代石灰就广泛用于建筑,我国古建筑中的“粉墙黛瓦”的“粉墙”就是将熟石灰粉涂在墙上,覆盖了泥土和砖块的色彩,使房子显得美观牢固、整洁明亮。化学炼出钢铁,我们才有钢材和铁制品使用;化学加工石油,我们才能用上轻便的塑料;化学锻烧陶土,才能使房屋有漂亮的瓷砖表面。如今,各种化学建材举不胜举,PVC、UPVC、PPR、彩塑、彩铝、彩钢等各种化学板材、型材、管材、石材层出不穷,使用范围越来越广,我们的居住、学习、休闲、消费环境变得多姿多彩。化学反应是交通工具得以行驶的动力。没有燃料的燃烧放出热量,车辆根本无法开动。化学能是它们得以行动的最原始的能量来源,即使用了电做动力,也不能忘记化学能伟大的贡献。在现在,化学仍是交通工具的生命,仍对人们出行起重大作用。用的方面,我们学生平常所用的纸、笔、墨无一不与化学有关。纸是用木头做成的,又粗又脏的木头怎么会变成又白又细腻的纸呢?那就是化学的奥秘所在。发明造纸术的蔡伦,当年耗费了大量的精力造纸,最终如愿以偿,但是由于造价高,历时长,无法广泛采用。如今,只要把大量木头放进专用的池中,加入腐蚀性的药品和催化剂,便可使反应速度加快制成纸浆,然后采用化学手段,造出我们需要的各种质地、各种色彩的纸制品。化学与医学的关系就更密切了,供氧器就是利用过氧化钠与二氧化碳反应来制氧,挽救了许多人的生命。人们还应用科学的方法制造生理盐水,减轻病人的痛苦。近代,人类发明了青霉素等许多新药品,攻克了许多不治之症。在医学方面,人体缺碘会引发甲状腺肿大,缺碘还会影响儿童智力。据报道,全球10亿人生活在缺碘区,而我国就占4亿。碘缺乏的危害是关系到民族兴衰的大事。我国政府已向国际社会做出庄严承诺:在中国大地上将消除碘缺乏症,并从1995年起实现全国食盐全部加碘,全国城乡只能销售加碘食盐。又如,维生素C,又名抗坏血酸,在空气中特别是在日光下易被氧化。维生素C易溶于水,其水溶液不耐热,所以食物在烹饪时易破坏维生素C。食物变质的重要原因之一是食物被氧化,使用抗氧化剂能阻止或延缓食物氧化,以延长贮存期。维生素C是对人体有利无害的抗氧化剂,故在各种饮料、罐头等制作中广泛应用。维生素C有一定的防癌效果,它可还原致癌物亚硝酸盐。在一些重大的科学领域里,化学的作用也不小。火箭发射所需燃料,就是利用了氢氧燃烧得水的原理。在自然世界中,水受热变为水蒸气,水蒸气又上升到高空中,遇冷成为水滴,小水滴聚集成云,有了云就会降水。过去,遇到旱灾,人们束手无策。现在,人们研究出了用人工的办法降雨,采用化学手段增雨,以解除干旱现象。雪在接近地面时,遇到较暖的空气,融化成雨,落到地面上。反之,空气中的小水滴不一定能结成冰晶,于是人们就想办法,使用冷凝剂使水滴结冰。干冰是最常见的冷凝剂,还有碘化银也是。派飞机飞到云层上,将干冰或碘化银撒在云层中,就可以使冰晶形成,进而降雨。化学给人类生活带来了变化,有利也有弊,人类又把化学带入战争。日本帝国主义毫无人性地利用人做化学试验,研制化学武器。庆幸的是,现代人类已采取了措施,禁止使用核武器和化学武器。还有汽车尾气排放,造成大气污染,酸雨在警告我们,臭氧层空洞威胁着我们,环保成了化学给人们生活带来的一个重大问题。如果不注意使用化学元素,常会出现一些事故,如食物中毒。平常的酒中含有乙醇,而工业酒精中含有甲醇,甲醇是有毒的,如果使用工业酒精配酒,轻则头晕、呕吐,重则失明,甚至引起死亡。在我们的平常生活中,如一些防腐剂等用于保鲜食品类的东西,都是通过一些化学手段制出来的化学产品。如果不是这些药品起作用,怎么可能一年四季都有苹果吃呢,但是也有危害的地方,它含有一定的毒性,威胁着我们的健康。我们中学生只有好好学习科学文化知识,改善人类生活,让化学更好的为我们服务,将来让化学的益处更多些,弊处少一些。

现代化学与生活 我们周围的世界,是一个由物质组成的世界。这些物质无时无刻不在变化:巨大的岩石逐渐风化变成泥土和沙砾;由于地壳变动而埋没在地下深处的古代树木变成了煤;铁器在潮湿的空气里逐渐生锈;等等。其实,化学就是人类为了生活和生产,长期积累了许多有关物质变化的知识。从而逐渐认识到,自然界里一切物质变化的发生的规律。进而通过规律利用自然和改造自然。1、衣 皮衣和皮鞋越来越受到人们的青睐,那皮革是怎么制的呢? 制革就是把动物体上剥离的生皮加工成实用皮料的过程,也称为鞣制,即用鞣酸及重铬酸钾对生皮进行化学处理:①鞣酸,又称丹宁,是某些植物如碱肤禾的树瘤(五倍子)中存在的一类无定形固体物质,分子结构中含多个羟基,可溶于水,能使蛋白质凝固。当生皮充分润湿并压榨后,它的每条纤维周围均充满蛋白质。经鞣酸处理后,生皮可变得规整。②重铬酸钾,在鞣制时加入,经还原使Cr6+成为Cr3+,铬离子与氨基酸的活性基团作用,使皮的纤维键合,强度大增。鞣制后,本来容易发臭、腐烂的硬生皮,变成干净、柔软的皮革。 通常的人造革由聚氯乙烯制成,办法是在织物纱线之间用这种合成树脂粘合。原则上任何树脂(包括橡胶)均可制革。 皮革和人造革两者在应用上有某些共同性:①衣。均适合做御寒外衣。动物皮革较透气,保暖性更好,但怕水;人造革表面不怕受潮;②鞋。二者均耐磨、坚韧,但动物皮革做成的皮鞋(及其它皮制品)受潮后易变形,产生折皱,甚至断裂。人造革制的鞋不怕水但比较气闷2、食 饮食中的化学知识更是不胜枚举。为了健康成长会吃一些有营养的东西,比如牛奶肯定是不可少的。有些喜欢喝加糖的牛奶,所以在煮牛奶时就先放糖一块煮,当然,也可能是用微波炉加热。另外有些喜欢在牛奶里加入果子露或巧克力同饮,这些都是错误的食用方式,我们用化学原理来解释一下。 首先,牛奶中的赖氨酸与糖同煮,在高温作用下会产生梅拉德反应,生成一种有毒物质——果糖基氨酸。这种物质不会被人体消化吸收。结果使对人体特别是对健脑有益的赖氨酸遭到破坏,尤其对少年儿童发育更为不利。喝牛奶加糖是有正确方法的:把煮开的牛奶装入碗内,晾至不烫手时,再把糖加入牛奶中搅拌至糖化时,即可饮用。这样,牛奶温度低了,赖氨酸就不会遭到破坏。 其次,牛奶含有丰富的蛋白质和钙,果子露属于酸性饮料,在胃中能使蛋白质凝固成块,影响吸收,从而降低牛奶的营养价值,长期这样饮用,会使孩子变瘦。巧克力含有大量草酸。牛奶与巧克力同时食用,则牛奶中的钙和巧克力中的草酸就会结合成草酸钙,不被人体吸收,破坏了牛奶的营养成分。若长期如此食用,还可造成小孩头发干枯、腹泻、出现缺钙和生长发育缓慢。3、住 举家迁入新居,这本是一件值得高兴的事,但关于小儿患白血病专家调查却令人担忧。近年来小儿白血病的患者明显增加,其中90%的小患者家中半年之内曾经装修过。但装修材料中的有害物质是否是小儿白血病的重要诱因尚待进一步考证。但广岛白血病人增多和大同地区白血病发病率偏高等现象证明,白血病的发病极有可能与环境污染有关。近年来,有儿科专家在接诊白血病患儿时,有意对其家庭居住环境和生活习惯进行了调查,九成患儿的家长承认自家最近曾经装修过,而且大多是豪华装修。医学专家推测,装修材料中的有害物质可能是小儿白血病的一个诱因,芯板、榉木、曲柳等各种贴面板和各种密度板中含有甲醛、油漆中含有苯乙烯和部分大理石地面的辐射,可能是罪魁祸首,因为甲醛和苯乙烯都是国际卫生组织确认的致癌物,苯可以引起白血病和再生障碍性贫血也被医务界公认。而这些污染气体释放缓慢,据了解,人造板材中甲醛的释放期一般为3~15年。 所以,新装修的房子最好经过一段时间的开窗通风后再入住。4、行 现在最方便的交通工具就是汽车了,但汽车在行驶过程中会排放大量尾气。尾气包括一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、颗粒物及甲醛等。 汽车尾气对人体健康有什么样的危害呢?一氧化碳是一种无色、无臭、无味、无刺激性的有毒气体。它随着空气经肺进入血液循环,与血液中的血红蛋白结合,降低红细胞的携氧功能,引起缺氧,影响呼吸及心、脑功能。碳氢化合物对机体具有一定的刺激作用。氮氧化物的刺激作用较小,但易于侵入呼吸道深部细支气管和肺泡,长期吸入可使肺组织受到破坏;氮氧化物还能引起组织缺氧而造成全身组织损伤。

人类正面临有史以来最严重的环境危机,由于人口急剧的增加,资源的消耗日益扩大,人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少,人口与资源的矛盾越来越尖锐;环保问题就成为经济与社会发展的重要问题之一。作为国民经济支柱产业之一的化学工业及相关产业,在为创造人类的物质文明作出重要贡献的同时,在生产活动中不断排放出大量有毒物质,化学工业也为环境和人类的健康带来一定的危害。发达国家对环境的治理,已开始从治标,即从末端治理污染转向治本,即开发清洁工业技术,消减污染源头,生产环境友好产品。“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化学研究的热点和重要科技前沿。 绿色化学又称绿色技术、环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即是用化学及其它技术和方法去减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生。 化学可以粗略地看作是研究从一种物质向另一种物质转化的科学。传统的化学虽然可以得到人类需要的新物质,但是在许多场合中却既未有效地利用资源,又产生大量排放物,造成严重的环境污染。绿色化学则是更高层次的化学,它的主要特点是“原子经济性”,即在获得物质的转化过程中充分利用每个原料原子,实现“零排放”,因此既可以充分利用资源,又不产生污染。传统化学向绿色化学的转变可以看作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学可以变废为宝,可使经济效益大幅度提高。绿色化学已在全世界兴起,它对我国这样新兴的发展中国家更是一个难得的机遇。1 采用无毒、无害并可循环使用的新物料 原料选择 工业化的发展为人类提供了许多新物料,它们在不断改善人类物质生活的同时,也带来大量生活废物,使人类的生活环境迅速恶化。为了既不降低人类的生活水平,又不破坏环境,我们必须研制并采用对环境无毒无害又可循环使用的新物料。 以塑料为例,据统计,到1989年美国在包装上使用的塑料就超过亿kg(20世纪90年代数量进一步上升),打开包装后即被抛弃,这些塑料废物破坏环境是我们面临的一大问题:掩埋它们将永久留在土地里中;焚烧它们会放出剧毒。 我国也大量使用塑料包装,而且在农村还广泛地使用塑料大棚和地膜,造成的“白色污染”也越来越严重。解决这个问题的根本出路在于研制可以自然分解或生物降解的新型塑料,目前国际上已有一些成功的方法,例如:光降解塑料和生物降解塑料。前者已经投入生产。光生物双降解塑料研究是我国“八五”科技攻关的一个重大项目,已取得一些进展。 溶剂的选择 大量的与化学制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品,而且源自在其制造过程中使用的物质。最常见的是在反应介质,分离和配方中所用的溶剂。在传统的有机反应中,有机溶剂是最常用的反应介质,这主要是因为它们能较好地溶解有机化合物。但有机溶剂的毒性和难以回收又使之成为对环境有害的因素。因此,在无溶剂存在下进行的有机反应,用水作反应介质,以及超临界流体作反应介质或萃取溶剂将成为发展洁净合成的重要途径。 固相反应 固相化学反应实际上是在无溶剂化作用的新颖化学环境下进行的反应,有时可比溶液反应更为有效并达到更好的选择性。它是避免使用挥发性溶剂的一个研究动向。 以水为溶剂的反应 由于大多数有机化合物在水中的溶解性差,而且许多试剂在水中会分解,因此一般避免用水作反应介质。但水作为反应溶剂有其独特的优越性,因为水是地球上自然丰度最高的“溶剂”,价廉、无毒、不危害环境。此外水溶剂特有的疏水效用对一些重要有机转化是十分有益的,有时可提高反应速率和选择性,更何况生命体内的化学反应大多是在水中进行的。 水相有机合成在有机金属类反应,水相Lewis酸催化的反应现都已取得较大进展。因此在某些有机化学反应中,开发利用以水作溶剂是大有可为的。 超临界流体作为有机溶剂 超临界流体是指超临界温度及超临界压力下的流体,是一种介于气态与液态之间的流体。在无毒无害溶剂的研究中,最活跃的研究项目是开发超临界流体(SCF),特别是超临界CO2作溶剂。超临界CO2是指温度和压力在其临界点(℃,7 )以上的CO2流体。它通常具有流体的密度,因而有常规常态溶剂的溶解度;在相同条件下,它又具有气体的粘度,因而又具有很高的传质速度。而且,由于具有很大的可压缩性,流体的密度,溶剂溶解度和粘度等性能可由压力和温度的变化来调节。其最大优点是无毒、不可燃、价廉等。 催化剂的选择 许多传统的有机反应用到酸、碱液体催化剂。如烃类的烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸做催化剂,这些液体酸催化剂的共同缺点是:对设备腐蚀严重,对人身危害和产生废渣污染环境。为了保护环境,多年来人们从分子筛、杂多酸、超强酸等新催化材料入手,大力开发固体酸做为烷基催化剂。其中采用新型分子筛催化剂的乙苯液相烃化技术较为成熟,这种催化剂选择性高,乙苯收率超过,而且催化剂寿命长。2 化学反应的绿色化 为了节约资源和减少污染,合成效率成了当今合成方法学研究中关注的焦点。合成效率包括两方面,一是选择性(化学、区域、非对映体和对映体选择性),另一个就是原子经济性,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化为产物,理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百的转变为产物,不产生副产物或废弃物,实现废物的“零排放”。为此,化学化工工作者在设计合成路线时,要减少“中转”、增加“直快”、“特快”,更加经济合理地利用原料分子中的每一个原子,减少中间产物的形成,少用或不用保护基或离去基,避免副产物或废弃物的产生。实现原子经济反应的有效手段很多,在些不作赘述。3 生物技术的应用 生物科学是当代科学的前沿。生物技术是世界范围内新技术革命的重要组成部分,生物化工是21世纪最具有发展潜力的产业之一,它将成为创造巨大社会财富的重要产业体系。采用生物技术已在能源、采油、采矿、肥料、农药、蛋白质、聚合物、表面活性剂、催化剂、基本有机化工原料、精细化学品的制造等方面得到广泛应用。从发展绿色化学的角度出发,它最大的特点和魅力就在节约能源和易于实现无污染生产而且可以实现用一般化工技术难以实现的化工过程,其产品常常又具有特殊性能。因此,生物技术的研究和应用倍受青睐。 绿色化学是人类的一项重要战略任务。绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点来重新审视和改革传统化学,从而使我们对环境的治理可以从治标中转向治本。绿色化学的发展不仅将对环境保护产生重大影响,而且将为我国的企业与国际接轨创造条件!

化学与生命科学论文

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。

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。

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