空间生物研究论文

目录一、摘要二、现代生物技术与健康1、现代生物技术中蛋白质与健康2、现代生物技术中糖类与健康3、现代生物技术中与健康4、现代生物技术中与健康三、总结四、后序五、鸣谢六、参考文献关键词：现代生物技术、蛋白质、糖类、脂肪、维生素、健康摘 要现代生物技术以其越来越重要的经济价值和科研价值而逐渐受到人们越来越多关注。据估计生物技术可以给人类创造数千亿美元的收入，但比这更重要的是现代生物技术挽救了数亿人的生命。最典型的例子就是青霉素的使用，因为青霉素的使用而使人类的平均年龄增加十几年。人类的生活条件也因生物技术的使用而大有改善。我国作为一个拥有十三亿人口大国，生物技术对保证国民的身体健康起着举足轻重的作用。那么现代生物技术与健康又有哪些连系呢？带着这些问题，我们小组对此进行了调查。希望通过我们的探究活动性报告，使您对现代生物技术与健康的关系有更深入的了解！现代生物技术与健康1、现代生物技术中蛋白质与健康（1）蛋白质的定义及概述蛋白质是一种复杂的有机化合物，旧称“朊”。组成蛋白质的基本单位是氨基酸，氨基酸通过脱水缩合形成肽链。蛋白质是由一条或多条多肽链组成的生物大分子，每一条多肽链二十～数百个氨基酸残基不等；各种氨基酸残基按一定的顺序排列，蛋白质的氨基酸序列是由对应基因所编码。除了遗传密码所编码的20种“标准”氨基酸，在蛋白质中，某些氨基酸残基还可以被翻译后修饰而发生化学结构的变化，从而对蛋白质进行激活或调控。多个蛋白质可以通过结合在一起形成稳定的蛋白质复合物，折叠或螺旋构成一定的空间结构，从而发挥某一特定功能。产生蛋白质的细胞器是核糖体。蛋白质（protein）是生命的物质基础，机体中的每一个细胞和所有重要组成部分都有蛋白质参与。蛋白质占人体质量的％，即一个60kg重的成年人其体内约有蛋白质。人体内蛋白质的种类很多，性质、功能各异，但都是由20多种氨基酸按不同比例组合而成的，并在体内不断进行代谢与更新。被食入的蛋白质在体内经过消化分解成氨基酸，吸收后在体内主要用于重新按一定比例组合成人体蛋白质，同时新的蛋白质又在不断代谢与分解，时刻处于动态平衡中。因此，食物蛋白质的质和量、各种氨基酸的比例，关系到人体蛋白质合成的量，尤其是青少年的生长发育、孕产妇的优生优育、老年人的健康长寿，都与膳食中蛋白质的量有着密切的关系。（2）蛋白质的生理功能1、构成蛋白质的身体。蛋白质是一切生命的物质基础，是肌体细胞的重要组成部分，是人体组织更新和修补的主要原料。人体的每个组织：毛发、皮肤、骨骼、内脏、大脑、血液、神经等都是由蛋白质组成，所以说饮食造就人本身。可见蛋白质对人的生长发育非常重要。2、修补人体组织。人的身体由百兆亿个细胞组成，它们处于永不停息的衰老、死亡、新生的新陈代谢过程中。例如年轻人的表皮28天更新一次，而胃黏膜两三天就要全部更新。所以一个人如果蛋白质的摄入、吸收、利用都很好，那么皮肤就是光泽而又有弹性的。反之，人则经常处于亚健康状态。组织受损后，若不能得到及时和高质量的修补，便会加速肌体衰退。3、维持肌体正常的新陈代谢和各种物质在体内的输送。载体蛋白对维持人体的正常生命活动是至关重要的。可以在体内运载各种物质。比如血红蛋白一输送氧、脂蛋白一输送脂肪、细胞膜上的受体和转运蛋白等。4、白蛋白：维持机体内的渗透压的平衡及体液平衡。5、维持体液的酸碱平衡。6、免疫细胞和免疫蛋白：有白蛋白、淋巴细胞、巨噬细胞、抗体（免疫球蛋白）、补体、干扰素等。七天更新一次。当蛋白质充足时，这个部队就很强，在需要时，数小时内可以增加100倍.7、构成人体必需的各种酶。我们身体有数千种酶，每一种只能催化一种生化反应。相应的酶充足，反应就会顺利、快捷的进行，我们就会精力充沛，不易生病。否则，反应就变慢或者被阻断。8、激素的主要原料。激素可以调节体内各器官的生理活动。如胰岛素是由51个氨基酸分子组合成，生长素是由191个氨基酸分子合成的。9、构成神经递质乙酰胆碱、五羟色氨等。维持神经系统的正常功能：味觉、视觉和记忆。10、胶原蛋白：占身体蛋白质的 ，生成结缔组织，构成身体骨骼。如骨骼、血管、韧带等，决定了皮肤的弹性，保护大脑（在大脑脑细胞中，很大一部分是胶原细胞，并且形成血脑屏障保护大脑）。11、提供生命活动的能量。（3）现代生物技术在蛋白质重点应用保持健康所需要的蛋白质含量因人而异。普通健康男性或女性每公斤体重大约需要克蛋白质。婴幼儿、青少年、怀孕期间的妇女、伤员和运动员通常每日可能需要摄入更多蛋白质。蛋白质缺乏：成年人：肌肉消瘦、肌体免疫力下降、贫血，严重者将产生水肿。未成年：成长发育停滞、贫血、智力发育差，视力差。蛋白质过量：蛋白质在体内不能贮存，多了肌体无法吸收，过量摄入蛋白质，将会因代谢障碍产生蛋白质中毒甚至死亡。面对这些问题营养师根据人体对不同蛋白质的需要量进行膳食调配以及人工添加或减少蛋白质的方法来保证人体内蛋白质含量的相对稳定。而生物学家则通过生物制药技术研发出一些新型的药品，这些药品不仅能促进人体对蛋白质的运输和吸收，而且还能预防由于外界环境或病毒引起的蛋白质变性。当然在临床医学上，这些变性因素也常被应用来消毒及灭菌。对防止蛋白质变性也是有效保存蛋白质制剂（如疫苗等）的必要条件。此外在蛋白质领域运用的现在生物技术还有X线衍射技术和磁共振技术等。它们的应用都能有效控制和制备蛋白质，促进人们的身体健康。2、现代生物技术中糖类与健康（1）糖的定义及概述糖是一类化学本质为多羟酮及其衍生物的有机化合物。在人体内糖的主要形成是葡萄糖及糖原。葡萄糖是糖在血液中的运输形式，在肌体糖代谢中占据主要地位；糖原是葡萄糖的多聚体，包括肝糖原、肌糖原和肾糖原等，是糖在体内的储存形式。葡萄糖和糖原都能在体内氧化提供能量。食物中的糖是机体中糖的主要来源，被人体摄入经消化成单糖吸收后，经血液运输到各组织细胞进行合成代谢和分解代谢。机体内糖的代谢途径主要有葡萄糖的无氧酵解、有氧氧化、磷酸戊糖途径、糖原合成与糖原分解、糖异生以及其他已糖代谢等。（2）糖的生理功能糖分是我们身体必不缺少的营养成分之一。人们摄入谷物、蔬菜等，经过消化系统转化为单糖（如葡萄糖等）进入血液，运送到全体细胞，作为能量的来源。血液中所含的葡萄糖，称为血糖。体内各组织细胞活动所需的能量大部分来自葡萄糖，所以血糖必须保持一定的水平才能维持体内各器官和组织的需要。正常人在清晨空腹血糖浓度为80～120毫克％。空腹血糖浓度超过130毫克％称为高血糖。如果血糖浓度超进160～180毫克％，就有一部分葡萄糖随尿排出，这就是糖尿。血糖浓度低于70毫克％称为低血糖。可见于饥饿时间过长，持续的剧烈体力活动，严重肝肾疾病，垂体前叶机能减退、肾上腺皮质机能减退等。低血糖时，脑组织首先对低血糖出现反应，表现为头晕、心悸、出冷汗以及饥饿感等。如果血糖持续下降到低于45毫克％，就可发生低血糖昏迷。如果从食物中摄取的糖一时消耗不了，则转化为糖原储存在肝脏和肌肉中，肝脏可储存70～120克，约张肝重的6～10％。细胞所能储存的肝糖是有限的。如果摄入的糖分过多，多于的糖即转变为脂肪。当食物消化完毕后，储存的肝糖即成为糖的正常来源，维持血糖的正常浓度。在剧烈运动时，或者长时间没有补充食物情况，肝糖也会消耗完，此时细胞将分解脂肪来供应能量。人类的大脑和神经细胞必需要糖来维持生存，必要时人体将分泌激素，把人体的某些部分（如肌肉、皮肤甚至脏器）摧毁，将其中的蛋白质转化为糖，以维持生存。（3）现代生物技术在糖类中的应用由于血糖高和血糖低对人体来说都是有害的。为此，有关科学家为了保证人体内糖类的正常供应，对低血糖人群提供含有浓缩糖的含片和糖果。开发出浓缩糖技术，保证他们维持血糖浓度恒定。而对高血糖患者，则用降血糖药物加以控制。在临床上静脉滴注葡萄糖过快，也会出现血糖升高的现象。所以对于血糖过高的病人点滴速度不应过快，而这些也都基于一定生物技术基础上。从而保证了人们身体的健康。3、现代生物技术脂质与健康（1）脂质的定义及概述脂质（lipids）是脂肪及类脂的总体，是一类不溶于水而易溶于有机溶液，并能为机体利用的有机化合物。脂肪是三脂肪酸甘油或称甘油三酯。脂肪的生理功能是储存能量及氧化供能。类脂包括固醇及其脂、磷脂及糖脂等，是细胞的膜结构重要部分。（2）脂质的生理功能及影响脂肪是人体重要的储能物质，当人们摄食过足时，人体会将多余的能力主要以脂肪形成储存下来。过去的日子中，在旧的封建思想的影响下，人们总以“肥头大耳”为富贵的象征，甚至到当今社会。但肥胖并不是富，更是一种负担。肥胖会带来许多疾病，威胁健康，甚至造成死亡。当人们身体肥胖，自然他们的血液中脂质的含量升高，随着血液的全身巡回，使他们和心力衰竭的正常体重者多1倍；冠心病多2－5倍；高血压多2－6倍；糖尿病多4倍；胆石病多4－6倍。这些疾病都是人类健康的主要杀手。像正处于成长期的人来说，肥胖不仅带来的是智力上的影响，更有心理上的一系列影响。所以在平常生活中，合理的饮食显得异常重要。有人喜欢大鱼大肉，时常酒足饭饱之后修身养性，静如止水，像这种生活习惯，终有一天会猝死在饭桌之上。胆固醇是由体内储有的脂肪转化而来的，而胆固醇又能合成乳汁、皮脂以及类固醇激素，保证人们内、外分系统的正常运转。胆固醇在人体内还参与血液中脂质的运输。但是，胆固醇过多压迫血管，使血液的径流量减少，导致脑供血不足、淤血等，严重的会导致人死亡。性激素则是一种与性别决定有关的激素，它能促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成。乱食性激素会使人生殖器官发育不完全，会内分泌失调，严重的还会变成“双性“人，大大减少其自身的寿命。（3）现代生物技术在脂质中应用面对这些现象，生物学家采用现代溶脂技术除去多余脂肪。通过一种溶解药物，舒缓血管，溶解多余胆固醇。面对因肥胖而造成心力衰竭的病人，科学家还采用强心剂等生物化学药物经行急救，这些都在一定程度上减缓了发病率，降低了死亡率，使人们的健康得以延续。4、现代生物技术中维生素与健康（1）、维生素的定义和概述维生素是近百年才被陆续发现的一组营养素，是维持人体正常功能的一类有机化合物。其共同特点：它们都不供应热量，也不是有机体的构造成分，但却是维持身体的正常生长和发育，繁殖等所必需的有机化合物，起着调节身体各种功能的作用，身体对它们的需要量很少，但供应不足时会出现各种代谢障碍和症状，称为维生素缺乏病。（2）、维生素的种类及应用V—A：缺乏维生素A会造成皮肤老化，维生素A是丘脑、脑垂体等内分泌腺体活动所需要的极为重要的营养成分。想要保持年轻靓丽，尽量多吃些维生素A高的动物性食物，如：肝、瘦肉、卵黄等。V—B2：维生素B2会促进脂肪的分解。V—B6： 与氨基酸及代谢关系，能促进氨基酸的吸收和蛋白质的合成为细胞的生长所需，对脂肪代谢都会有影响，与皮脂分泌紧密相关。V—L： 维生素L缺乏会影响结缔组织中中股原纤维的形成。V—E：公认有抗衰老作用，能促进皮肤血液的循环和肉芽组织的生长。谷维素：是从米粮油中提取出来的一种天然物质，其成分为以三萜（稀）醇类主体的阿魏酸酯的混合物，它对植物中枢功能有调节和激活作用。它能降低毛细血管脆性，提高人的皮肤血管循环机能，会使皮肤温度升高，四肢皮肤表面血流？增加，被称为“美容素”此外，谷维素还能降血脂，并含强有力的生长促进因子，有助于我们的亲少年成长。（3）现代生物技术在维生素中的应用。针对现在人体内维生素缺乏现象，有关药剂师及营养师在食品及保健品中添加适量维生素。同时生物学家也在这方面进行了许多研究，通过生物制药技术，将大量维生素合成在一个小药片内，制造出补充维生素的药片，这在一定程度上补充了现在爱吃肉类而不爱吃蔬菜的都市人群体内的维生素，使人体内维生素含量保持在一个平稳水平上，使人们身体更加健康。总结：“身体是革命的本钱”健康的身体是我们一切生活的基础，但一个人要做到健康，是十分不易的，这与我们日常的饮食习惯和生活习惯都息息相关。更重要的是我们是否爱护自己的身体，是否决心要要做一个身体健康的人。糖类、脂肪、蛋白质等都是构成我们身体的重要物质，像维生素，各种无机盐等这样的物质在人类体内的含量虽然相对较少，但其作用也是不忽视的。上述物质共同维持我们的生命活动，前面已经提到了各种维生素、无机盐及糖类、脂肪、蛋白质等对人身体的具体作用，例如在对身体的生长，身体器官的功能的影响都一一列出，同时也告诫了我们如果缺少了这些物质，将会有什么严重的后果。然而这些物质都来源于我们日常的食物中，所以合理膳食是相当重要的，这也是维持我们身体健康的惟一路径。随着科学技术的发展，生物科学家已经将着眼点放在人的身体营养健康上，科学家研发新的生物技术来改善人们的身体状况，减轻许多人身体上的痛苦和伤害。作为青年的我们，正处于身体发育的黄金阶段，所以我们更应要注意自己的饮食习惯，养成良好的生活习惯，这对我们以后的生活起着决定性的作用。后 序如今，好好学习生物技术是很有必要的事。生物技术给人类的生活带来了无数变革。而“人类基因组计划”“克隆技术”都是当今最热门的生物技术项目。而我们生活中的大多数药物都是通过生物技术得到的。很难想象如果没有生物技术我们的生活究竟会怎样。我想一定非常糟糕，甚至我们的寿命将会变短，越来越多的问题都直接威胁着人们的生命。而如果没有生物技术对人体内蛋白质、维生素等重要物质的研究与应用，我们将会对自己一无所知，更提不上身体健康这些话，所以现代生物技术保护了我们自身的健康。现代生物技术不容忽视。而对现代生物技术的开发，我们责无旁贷。鸣 谢通过此次探究活动，大家分工明确，都不辞辛苦的完成了各自的工作任务。在此感谢本小组各位成员，以及为我们提供资料的各出版社，还有我们的指导老师。在大家共同合作下，本次探究活动终于圆满结束。再次由衷致谢！参考文献：1、《生物必修1》人民教育出版社2、《生物化学》 第六版 人民卫生出版社主编： 周爱儒副主编：查锡良3、《登上健康快车》北京出版社主编：关春若4、《高中生物基础知识手册》第七次修改 北京教育出版社主编：薛金星这是我们小组写的,网上绝对跟这一样的。

在地球表面上，生物圈是一个厚度很薄却又十分独特的圈层。它的概念约在一个世纪前就由奥地利地质学家休斯(Suess)引入自然科学之中。他于1875年出版了一本关于阿尔卑斯山起源的论著，在最后总结性的一节内，首先提出了“生物圈”这个术语，但是一直未被科学界所接受。直到苏联科学院院士维尔纳斯基(В.И.Вернадский)首先在1926年的苏联科学界，而后又于1929年在法国发表了题为生物圈的两篇演说后，生物圈的概念才得到了全世界的广泛反响，一直延续至今，有关生物圈的内容和基本概念，仍然属于维尔纳斯基所定义的范畴。1970年，美国出版的《科学美国人》，以专刊的形式，系统地总结了有关生物圈研究的主要进展，尤其是哈奇逊(Hutchinson)的论文，更对于生物圈的基本特性，作了全面的综合性论述。 生物体系中存在的这个薄层，比地球上该薄层之外的空间具有更加独特的地方。如果没有这一独特的自然环境存在，结果将正如其它星体上目前尚未正式发现生命现象一样，地球本身也只能是一片死寂的世界。那么，在生物集中存在的空间，具备着哪些独特的表现呢？归纳起来大致应具如下的基本条件： (1)它必须伴随有大量液态水的存在，而且在这种液态水存在的部位上，还应同时存在或交替存在着固、液、汽3种状态，并可在其间实行能量和物质的积极转换。 (2)它必须具有一个稳定而有效的外来能源??太阳，以满足生物生命过程所必须得到的能量，同时它亦可为生物环境的改变和进化提供基本的动力。 (3)在生物圈中，一定要具备充分大的三相物质界面，即具有固体的岩石圈，液体的水圈与气体的大气圈三者相邻接的庞大界面活动带。例如象绝大多数的绿色植物那样，它的根要伸入固体的土壤中，茎叶充分伸展于大气中，液态水则通过植物体联系着物质和能量的转换和流通。倘若无这种三相界面的存在，要发展到高等植物是不可能的。因为高等的生命形式，尤其是第一性生产力，很少只在一个单独的物质相中存在。 (4)必须有一个气压较为恒定、组成成分较为一致的大气。一方面为初始生命力的形成提供二氧化碳源以及为生物的呼吸作用提供氧源，另一方面又可保护生物体免受致命的紫外线辐射，并且是形成温室效应，防止能量过分逸失的贮能器。 (5)在这个生物圈中，必须具备全球规模的能量和物质循环，以助于能量物质分配的均衡并创造出一种特殊的环境结构，这种环境结构执行着有利于生命活动的特殊功能。事实上，生物本身的循环过程，与无机界的地质循环过程、大气循环过程、水循环过程，紧紧地交织在一起，而这种交织的空间，恰好只能位于地表界面附近狭小的范围中。因此在生物圈内，是唯一允许这四大循环同时并存并产生复杂偶合效应的场所。 (6)在生物圈中，环境因素的日变幅及年变幅不能太大。要求它们有一个比较精巧的组合，以满足生物生长和发育的要求。因此，过冷、过热、过湿、过干、营养元素的过度缺乏和过度富集、极端的盐碱度、过小的比表面积等，以及在各自然环境要素中过于偏离正常的组合关系，均不可能期待有丰富的生物物质量以及正常的生物活动，尤其不能期待会有高等植物的正常活动。 基于上述6个基本条件，适于生物活动大量集中的空间所占据的体积，既是很独特的，也是很小的。 前已述及，在距今30多亿年前，地球上产生了生命，这可视为地表无机环境进化的第一次质变。由此开始，在原来单一的无机环境中分离出有机和无机这两大部分，并产生了二者之间的物质能量交换。这种原始的生物物理与生物化学过程，显示了生命在地球的某一特定环境(最初的生命似乎只能在水中产生)内，已经牢牢地奠定了生存的基础。同时，随着生物化学过程的释氧反应，使原来地表环境所表现的还原性气氛，逐渐改变并趋于消失，氧化性气氛逐渐增强。大约进化到9～10亿年前，地表环境已由还原性占统治地位反转到以氧化性占统治地位了。这种改变将使生物进入第二次质变。 在第二次质变以前，生物的存在尚未形成一个圈层，只不过在海洋这个庇护所内生存，以躲避致死的紫外辐射的伤害。这样从全球来看，生物的分布还只是一种不连续的存在。直至大气中的氧达到某个特定的浓度时(目前一些学者倾向认为，大气中的氧是由生物放氧而来的)，这种游离的氧就成为整个地球表面的主要化学营力。生物体亦逐渐地适应了这种游离氧的新环境，生物体中的过氧化氢酶体系也已发展起来，以抵抗氧气对有机体的氧化破坏作用，形成了有氧呼吸的生理生化功能(所谓碳?3与碳?4型植物的区别，与此有很大关系)。好气生物的产生和发展，光合自养生物数量的不断增殖，加速了氧气向大气的逸入，致使大气中游离氧所占的比重进一步加大，当其浓度占整个大气组成的10％左右时，就逐渐在大气圈的上部形成了有巨大意义的臭氧层。由于臭氧(O3)能强烈吸收来自宇宙的紫外线，阻挡了致生命于死地的紫外线大量到达地表面，为水生生物向陆地的发展创造了一种基本条件，因此在大约4亿年前的泥盆纪，终于实现了生物从海到陆的飞跃。从此时起，由植物、动物、微生物所共同组成的生物界，才549能遍布全球，名副其实地形成一个连续的圈层。 现在氧在大气中所占的比例，基本上保持一个常数。一年中，1公顷年轻的、生长茁壮的森林，将产生10吨氧气并消耗30吨二氧化碳。每200万年左右，地球上就有15亿立方公里的水，被绿色植物的光合作用所裂解并为呼吸作用再形成。裂解后形成的氧暂时存留于大气中，大约相当于2000年的时间，它本身再循环一次。 地球上生物圈的垂直幅度，大约从最深的海洋(超过11000米)到达高出海平面以上9000米的距离之内。科学家们已于海平面以下7000米处发现有鱼类；在海洋深度达6000米处，每立方米海水中的浮游生物量仍有毫克。根据水生生物的考察，在超过10000米海深的底部(如菲律宾深海沟)，每一克湿泥中仍含有10万个细菌甚至达到100万个细菌。而在地表以上海拔9000米的地方，也发现了细菌和真菌的孢子，在大气中飘浮。在距离地表面较远的极为恶劣的环境条件下，只有这种极原始的低等生物才能存活，而生物物质总量中的绝大部分(％)，只能生存于比上述所列范围小得多的薄层内。 生物圈的垂直幅度，如果和地球本身相比，则显得微不足道了。暂且抛开地球的大气层不计在内，仅仅从地球的半径来看，生物圈的厚度也只占一个极小的份额。例如，截止到1966年，据全球的12个地面观测站对13颗人造地球卫星所进行的46500次观测结果，计算出地球的赤道半径值为±公里，它大约是生物圈厚度的3200倍(生物圈平均厚度以2公里计算)。 为了认识生物圈在地球中的地位，表10-1列出了它与地球其他部分的比较。 另据美国学者埃尔里奇()等在1977年的著作，将生物物质的质量与全球其他成分作了一个对比。经笔者稍加计算 整理后，列于表10-2中。 地球上所分布的元素自生命起源以来，一直是在变化的。随着原核生物的发展，在岩石内的元素碳和元素氧，就开始转换到有机物中或大气之中。于是，大气也就逐渐地从一种还原性介质，变成为含氧介质，以支持生命的延续和进化。 非生物物质(岩石圈、水圈和大气圈)中的成分，不同于生物圈中物质的成分，于是有机物不得不从所选择的介质中，萃取有关的各类元素，关于这一点可以参看图10-1，它标出了在岩石圈中所存在的元素成分及浓度，它们是整个有机界得以存在和发展的物质基础，也是衡量一个区域空间内资源丰枯程度的标志。因此在地理环境中，如果研究化学元素的迁移和积累，研究生物地球化学过程等问题时，就必须顾及到岩石圈中这种元素的存在状况。 更进一步加以分析，由于这些基本元素广泛分散于地球表层中，生物圈就不得不强烈地摄取、贮存和重新利用某些元素，以维持生命物质的存活过程和整个生物圈的发展。由此，发现了生命体内所进行的有关元素循环的本质，这种生物地球化学过程以及生物物质循环的发现，是生物圈中诸多伟大发现之一，它将导致人们更深刻地揭示地理学的动态规律，而各种动态规律的综合研究又将会把理论地理学的研究水平推向一个新的层次。