『壹』 生物學及其發展歷程
生物學
即生命科學(life science/biology),概括地說,生物是研究生命現象和生命活動規律的科學。作為繼物理、化學之後又一高速發展的學科,正朝著宏觀和微觀兩個方向發展。宏觀觀方面已經發展到全球生態系統的研究;微觀方面則向著分子方向發展。生物學與眾多科學結合形成了種類繁多的邊緣科學,呈輻射狀發展。
生物學從最開始就有2個學派,一個叫博物學派,一個是實驗學派。博物學派以生態學為代表,實驗學派以遺傳學和分子生物學為代表。
目前國內外尚無明確一致的生命科學的定義。特別是對生命科學的范疇,即生命科學包括哪些學科沒有明確一致的說法。但一般認為,生命科學是將生命世界(living world)作為一個整體來研究的一個科學分支,研究活著的生物(living organisms)和生命過程(life processes),包括生物科學(biological science)--即生物學(biology)及其分支即醫葯學、農林牧漁業、人類學、社會學等。生物學的分支有動物學、植物學、微生物學、解剖學、生理學、生物物理學、生物化學、細胞生物學、分子生物學、神經生物學、發育生物學、社會生物學等。生命科學中生物學及其分支是生物科學的基礎科學(basic science)或純科學(pure science),醫葯學和農林牧漁業等是生物科學的應用科學(applied science);很顯然,生物科學屬於自然科學,而人類學和社會學則屬於人文社會科學。所以生命科學的范疇是比較大的,包括了自然科學和社會科學兩大科學領域。但是,我國教育部1998年頒布的新的高等學校本科專業目錄的理工科部分中與上述生命科學自然科學部分有關的專業有生物學、生物學技術、醫學、葯學、農學等等,分別屬於基礎生物科學或應用生物科學范疇。
生物學是研究生物各個層次的種類、結構、功能、行為、發育和起源進化以及生物與周圍環境的關系的科學。人也是生物的一種,也是生物學的研究對象。
20世紀40年代以來,生物學吸收了數學、物理學和化學的成就,逐漸發展成一門精確的、定量的、深入到分子層次的科學。
人們已經認識的生命是物質的一種運動狀態。生命的基本單位是細胞,它是由蛋白質、核酸、脂類等生物大分子組成的物質系統。生命現象就是這一復雜系統中物質、能和信息三個量綜合運動與傳遞的表現。
生命有許多無生命物質所不具備的特性。比如:生命能夠在常溫常壓下合成多種有機化合物;能夠以遠遠超出機器的效率來利用環境中的物質和製造體內的各種物質;能以極高的效率儲存信息和傳遞信息;具有自我調節功能和自我復制能力;以不可逆的方式進行著個體發育和物種的演化等等。揭示生命過程中的機制具有巨大的理論和實踐意義。
生物學的研究對象
地球上現存的生物估計有200萬~450萬種;已經滅絕的種類更多,估計至少也有1500萬種。從北極到南極,從高山到深海,從冰雪覆蓋的凍原到高溫的礦泉,都有生物的存在。它們具有多種多樣的形態結構,它們的生活方式也變化多端。
從生物的基本結構單位——細胞的水平來考察,有的生物還不具備細胞形態;在已經具有細胞形態的生物中,有原核細胞構成的、有由真核細胞構成的;從組織結構看,有單細胞生物、多細胞生物。而多細胞生物又根據組織器官的分化和發展而分為多種類型;從營養方式來看,有光和自養、吸收異養、腐蝕性異養、吞食異養;從生物在生態系統的作用看,有生產者、消費者、分解者等等。
生物學家根據生物的發展歷史、形態結構特徵、營養方式以及它們在生態系統中的作用等,將生物分成若干界。現在比較通行的認識是將地球上的生物界劃分為五界:細菌、藍菌等原核生物是原核生物界;單細胞的真核生物是原生生物界;光和自養的植物界;吸收異養的真菌界;吞食異養的動物界。
病毒是一種非細胞生命形態,它由一個核酸長鏈和蛋白質外殼構成,病毒沒有自己的代謝機構,沒有酶系統。因此病毒離開了宿主細胞,就成了沒有任何生命活動、也不能獨立自我繁殖的化學物質。一旦進入宿主細胞後,它就可以利用細胞中的物質和能量以及復制、轉錄和轉譯的能力,按照它自己的核酸所包含的遺傳信息產生和它一樣的新一代病毒。
病毒基因同其他生物的基因一樣,也可以發生突變和重組,因此也是可以演化的。因為病毒沒有獨立的代謝機構,不能獨立的繁殖,因此被認為是一種不完整的生命形態。近年來發現了比病毒還要簡單的類病毒,它是小的RNA分子,沒有蛋白質外殼,但它可以在動物身上造成疾病。這些不完整的生命形態的存在說明無生命與有生命之間沒有不可逾越的鴻溝。
原核細胞和真核細胞是細胞的兩大基本形態,它們反映了細胞進化的兩個階段。把具有細胞形態的生物劃分原核生物和真核生物,是現代生物學的一大進展。原核細胞的主要特徵是沒有線粒體、質體等模細胞器,染色體只是一個環狀的DNA分子,不含組蛋白及其它蛋白質,沒有核膜。原和生物主要是細菌。
真核細胞是結構更為復雜的細胞。它有線粒體等膜細胞器,有包以雙層膜的細胞核把核內的遺傳物質與細胞質分開。DNA是長鏈分子,獄卒蛋白以及其他蛋白合成染色體。這核細胞可以進行有絲分裂和減數分裂,分裂的結果是復制的染色體均等地分配到子細胞中。原生生物是最原始的真核生物。
植物是以光和自養為主要營養方式的真核生物。典型植物細胞都含有液泡核以纖維素為主要成分的細胞壁。細胞質中由進行光合作用的細胞器—葉綠體。植物的光合作用都是以水為電子供體的,光合自養是植物的主要營養方式,少數的高等植物是寄生的,還有更少數的植物能夠捕捉小昆蟲,進行異養吸收。
植物從單細胞綠藻到被子植物是沿著適應光合作用的的方向發展的。高等植物中發生了植物的根(固定和吸收器官)、莖(支持器官)、葉(光和器官)的分化。葉柄和眾多分支的莖支持片狀的葉向四面展開,以獲得最大的光照和吸收面積,細胞也逐漸分化成專門用於光合作用、輸導和覆蓋等各種組織。大多數植物的通過有性生殖,形成配子體和孢子體世代交替的生活史。植物是生態系統中最主要的生產者,也是地球上氧氣的主要來源。
真菌是以吸收為主要營養方式的真核生物。真菌有細胞壁,細胞壁含有幾丁質,也含有纖維素。幾丁質是一種含氨基葡萄糖的多糖,是昆蟲等動物骨骼的主要成分,植物細胞不含幾丁質。真菌沒有質體和光合色素。真菌的繁殖能力很強,繁殖方式多樣,主要是以無性或有性生殖產生的各種孢子作為繁殖單位。真菌分布非常廣泛,在生態系統中,真菌是重要的分解者。
動物是以吞食為營養方式的真核生物。吞食異養包括捕獲、吞食、消化和吸收等一些列復雜的過程。動物體的結構是沿著適應吞食異養的方向發展的。單細胞動物吞入食物後形成食物泡。食物在食物泡中被消化,然後透過膜而進入細胞質中,細胞質中溶酶體與之融合,就是細胞內消化。
多細胞動物在進化過程中,細胞內消化逐漸為細胞外消化所取代,食物被捕獲後在消化道內由消化腺分泌酶而被消化,消化後的小分子營養物經過消化道吸收,並通過環系循統輸送到身體的各種細胞中。
與此相適應,多細胞動物逐步形成了復雜的排泄系統、外呼吸系統以及復雜的感覺系統、神經系統、內分泌系統和運動系統等。在全部生物中,只有動物的身體構造發展到如此復雜的高級水平。在生態系統中,動物是有機食物的消費者。
在生命發展的早期,生態系統是由生產者和分解者組成的兩環系統。隨著真核生物特別是動物的產生和發展,兩環生態系統發展成有生產者、分解者和消費者所組成的三環系統。出現了今日豐富多彩的生物世界。
從類病毒、病毒到植物、動物,生物擁有眾多特徵鮮明的類型。各種類型之間又有一系列的中間環節,形成連續的譜系。同時由營養方式決定的三大進化方向,在生態系統中呈現出相互作用的空間關系。因而,進化既是時間過程,又是空間發展過程。生物從時間的歷史淵源和空間的生活關繫上都是一個整體。
生物的特徵
生物不僅具有多樣性,而且具有一些共同的特徵和屬性。
組成生物體的生物大分子的結構和功能,在原則上是相同的。比如各種生物的蛋白質的單體都是氨基酸,種類不過20種左右,它們的功能對所有的生物都是相同的;在不同生物體內基本代謝途徑也是相同的等等。這就是生物化學的同一性。同一性深刻的揭示了生物的統一性。
生物具有多層次的結構模式。對於病毒以外的一切生物都是由細胞組成的,細胞是由大量原子和分子所組成的非均質的系統。
從結構上看,細胞是由蛋白質、核酸、脂類、多糖等組成的多分子動態體系;從資訊理論觀點看,細胞是遺傳信息和代謝信息的傳遞系統;從化學觀點看,細胞是由小分子合成的復雜大分子;從熱力學上看,細胞是遠離平衡的開放系統……
除細胞外,生物還有其他結構單位。細胞之下有細胞器、分子、原子,細胞之上有組織、器官、器官系統、個體、生態系統、生物圈等等。生物的各種結構單位,按照復雜程度和逐級結合的關系而排列成一系列的等級,這就是結構層次。較高層次上會出現許多較低層次所沒有的性質和規律。
其他的還有很多,比如生物的有序性和耗散結構、生物的穩定性,生命的連續性,個體發育,生物的進化,生態系統中的相互關系等等。
這些都說明,盡管生物世界存在驚人的多樣性,但所有的生物都有共同的物質基礎,遵循共同的規律。生物就是這樣一個統一而有多樣的物質世界。
和其他學科一樣,生物學依據自己所研究的對象,也有一些基本的研究方法——觀察描述的方法、比較的方法、實驗的方法等等,也都具有自己的特點。對於生物學來說,既需要有精確的實驗分析,又需要從整體和系統的角度來觀察生命,生物學積累了大量關於各種層次生命系統及其組成部分的資料。今天對於生命系統的規律作出定量的理論研究已經提到日程上來,系統論方法將作為新的研究方法而受到人們的重視。
生物學的分支
早期的生物學主要是對自然的觀察和描述,是關於博物學和形態分類的研究。所以生物學最早是按類群劃分學科的,如植物學、動物學、為生物學等。由於生物種類的多樣性,也由於人們對生物學的了解越來越多,學科的劃分也就越來越細,一門學科往往在劃分為若干學科。
按生物類群劃分學科,有利於從各個側面認識某一個自然類群的生物特點和規律性。但無論研究對象是什麼,都不外乎分類、形態、生理、生化、生態、遺傳、進化等等。
生物在地球歷史中有著很長的發展歷史,大約有1500萬種生物已經滅絕,它們的遺骸保存在地層中形成化石。古生物學專門通過化石研究歷史上的生物;
生物的類群是如此的繁多,需要一個專門的學科來研究類群的劃分,就產生了分類學;
形態學是生物學中研究動植物的形態結構的學科;隨著顯微鏡的使用,形態學又深入到超微結構的領域,組織學和細胞學也就相應的建立起來了;
生理學是研究生物機能的學科,生理學的研究方法是以實驗為主;
遺傳學是研究生物性狀的遺傳和變異,闡明其規律的學科;
胚胎學是研究生物個體發育的學科;
生態學是研究生物與生物之間以及生物與環境之間的關系的學科。研究范圍包括個體、種群、群落、生態系統以及生物圈等層次。揭示生態系統中食物鏈、生產力、能量流動和物質循環的有關規律;
生物化學是研究生命物質的化學組成和生物體各種化學過程的學科,是進入20世紀以後迅速發展起來的一門學科。生物化學的成就提高了人們對生命本質的認識。生物化學側重於生命的化學過程、參與這一過程的物質、產品以及酶的作用機制的研究。分子生物學是從研究生物大分子的結構發展起來的,現在更多的仍是研究生物大分子的結構與功能的關系、以及基因的表達、調控等方面的機制;
生物物理學是用物理薛的概念和方法研究生物的結構、生命活動的物理和物理化學過程的學科。早期生物物理學的研究是從生物發光、生物電等問題開始的。隨著生物學、物理學的發展,新概念的產生和介入,生物物理的研究范圍和水平不斷加深加寬。產生了量子生物學、生物大分子晶體結構以及生物控制論等小分支;
生物數學是數學和生物學結合的產物,它的任務是研究生命過程中的數學規律。
生物界是一個多層次的復雜系統,為了揭示某一層次的規律以及和其他層次的關系,出現了按層次劃分的學科並且越來越受人們的重視。比如:分子生物學、細胞生物學、個體生物學、種群生物學等等。
總之,生物學中一些新的學科在不斷的分化出來,另一些學科又在走向融合。生物學分可的這種局面,反映了生物學極其豐富的內容,也反映了生物學蓬勃發展的景象。
研究生物學的意義
生物與人類生活的許多方面都有著非常密切的關系。生物學作為一門基礎科學,傳統上一直是農業和醫學的基礎,涉及種植業、畜牧業、養殖業、醫療、制葯、衛生等等。隨著生物學理論與方法的不斷進步,它的應用領域也在不斷擴大。現在,生物學的影響已經擴展到食品、化工、環境保護、能源、冶金等方面。如果考慮仿生學的因素,它還影響到了機械、電子技術、信息技術等等諸多領域的發展。
生物學分支學科
植物學、孢粉學、動物學、微生物學、細胞生物學、分子生物學、生物分類學、習性學、生理學、細菌學、微生物生理學、微生物遺傳學、土壤微生物學、細胞學、細胞化學、細胞遺傳學、免疫學、胚胎學、優生學、悉生生物學、遺傳學、分子遺傳學、生態學、仿生學、生物物理學、生物力學、生物力能學、生物聲學、生物化學、生物數學
與生物學相關的基礎學科:化學,自然地理學,物理學,數學
『貳』 生物化學是怎麼樣的一個學科
生物化學是生物學的一門基礎學科,研究尺度在生物大分子這一層面。
『叄』 生物化學是從什麼和什麼發展而來的
生物化學(Biochemistry)這一名詞的出現大約在19世紀末、20世紀初,但它的起源可追溯得更遠,其早期的歷史是生理學和化學的早期歷史的一部分。例如18世紀80年代,A.-L.拉瓦錫證明呼吸與燃燒一樣是氧化作用,幾乎同時科學家又發現光合作用本質上是植物呼吸的逆過程。又如1828年F.沃勒首次在實驗室中合成了一種有機物──尿素,打破了有機物只能靠生物產生的觀點,給「生機論」以重大打擊。1860年L.巴斯德證明發酵是由微生物引起的,但他認為必需有活的酵母才能引起發酵。1897年畢希納兄弟發現酵母的無細胞抽提液可進行發酵,證明沒有活細胞也可進發這樣復雜的生命活動,終於推翻了「生機論」。
『肆』 什麼是生物化學生物化學的主要研究內容是什麼
生物化學是研究生物體中的化學進程的一門學科,常常被簡稱為生化。主要用於研究細胞內各組分,如蛋白質、糖類、脂類、核酸等生物大分子的結構和功能。而對於化學生物學來說,則著重於利用化學合成中的方法來解答生物化學所發現的相關問題。
生物化學若以不同的生物為對象,可分為動物生化、植物生化、微生物生化、昆蟲生化等。若以生物體的不同組織或過程為研究對象,則可分為肌肉生化、神經生化、免疫生化、生物力能學等。因研究的物質不同,又可分為蛋白質化學、核酸化學、酶學等分支。研究各種天然物質的化學稱為生物有機化學。研究各種無機物的生物功能的學科則稱為生物無機化學或無機生物化學。60年代以來,生物化學與其他學科融合產生了一些邊緣學科如生化葯理學、古生物化學、化學生態學等;或按應用領域不同,分為醫學生化、農業生化、工業生化、營養生化等。
『伍』 生物化學專業是學什麼的有什麼職業
生物化學,顧名思義是研究生物體中的化學進程的一門學科,常常被簡稱為生化;主要用於研究細胞內各組分,如蛋白質、糖類、脂類、核酸等生物大分子的結構和功能,而對於化學生物學來說,則著重於利用化學合成中的方法來解答生物化學所發現的相關問題。
生物學專業畢業生(Biochemiker)大多數是在高校和研究機構中工作,此外還可以在製造業,特別是在食品工業、飲料生產、葯品製造、洗滌清潔劑製造和肥料、植物保護材料製造業工作。
(5)生物化學是從什麼學科發展擴展閱讀:
研究內容:生物化學主要研究生物體分子結構與功能、物質代謝與調節以及遺傳信息傳遞的分子基礎與調控規律。
生物化學組成:除了水和無機鹽之外,活細胞的有機物主要由碳原子與氫、氧、氮、磷、硫等結合組成,分為大分子和小分子兩大類。
前者包括蛋白質、核酸、多糖和以結合狀態存在的脂質;後者有維生素、激素、各種代謝中間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,還有各種次生代謝物,如萜類、生物鹼、毒素、抗生素等。
代謝調節控制:新陳代謝由合成代謝和分解代謝組成,前者是生物體從環境中取得物質,轉化為體內新的物質的過程,也叫同化作用;後者是生物體內的原有物質轉化為環境中的物質,也叫異化作用。
同化和異化的過程都由一系列中間步驟組成,中間代謝就是研究其中的化學途徑的,如糖元、脂肪和蛋白質的異化是各自通過不同的途徑分解成葡萄糖、脂肪酸和氨基酸,然後再氧化生成乙醯輔酶A,進入三羧酸循環,最後生成二氧化碳。
結構與功能;酶學研究;酶學研究;激素與維生素;生命起源與進化;方法學。
參考資料來源:網路-生物化學
『陸』 生物化學是從哪兩門學科發展起來的
生物學和化學
『柒』 生物化學發展歷史
生物化學發展史
化學在生命科學中的地位:
二十世紀的頭二十年是微生物稱雄的時代。他們的顯赫地位其後又被維生素取代了二十年之久。四十年代和五十年代,是酶的興旺時期。八十年代以前的二十年中,基因熱。 上世紀的後二十年神經和人類基因組計劃發展很快。在這一段歷史時期內,一個又一個醫學學科走馬燈似地變換著主導地位,而研究和教學則是在不斷增多的相互獨立的學科里進行著。
六十年前,醫學院還只有解剖學系、細菌學系、生理學系、生物化學系和葯學系。而且系與系之間比較疏遠,沒有聯系。那個時候,遺傳學系和神經生物學系在醫學院里尚未問世。 路易.巴斯德,這個上世紀醫學科學的巨匠和微生物學家是化學出身的。今日的基因工程把生物化學、遺傳學、微生物學和生理學集為一體。這一新興的基因化學的價值是如此巨大,實在無愧為人們賦於它的「革命性進步」的稱號。
現代基礎醫學各學科的匯集與聯系之所以緊密,最主要是因為它們具有共同的語言,即化學語言。這些學科中最具有描述性的解剖學和最抽象的遺傳學,現在都滲透了許許多多的化學理論和技術。現在的解剖學是一幅包括了中等大小的分子、大分子的聚集體直至細胞器和組織的漸進圖。正是這些大大小小的分子組成了有功能的生物體。遺傳學的變化甚至更大。當遺傳現象是否由已知的物理學原理操縱的這一命題作為正經的問題提出來時,也只不過是六十年前的事情。而今天我們則以一目瞭然的化學表達法來了解和研究基因、遺傳現象和進化問題。染色體和基因可被分析了、合成了、重新安排了。新的物種也可隨心所欲地創造出來了。一旦對染色體的結構與功能有了更深刻的認識,由此產生的對醫學和工業的影響將會遠遠超過我們從現在用的基因方法大量生產稀有的激素、疫苗、干擾素和酶的成功所能得到的經濟和社會效益。生物學家固然知道是酶決定了細胞的形狀、功能和命運,但他們對酶的重要性和化學復雜性望而卻步,因而對生物化學也盡量繞道而行。這是指六十年前。
「最好通過化學來生活」,這是杜邦(Du Pont)公司在持續數年的廣告戰中一直沿用口號。這一口號的寓義無非是告訴公眾:塑料、除草劑和其它工業化學品對於我們個人與社會的美滿幸福所能起到的作用。醫學科學的匯集最早是由於路易.巴斯德的天才而嶄露頭角的。 巴斯德是一個化學家,他年青時闡明了具有相同化學結構的酒石酸由於其物理結構上的不同而分為兩種分子,即鏡象對映異構體。巴斯德創立的「疾病的菌源說」帶有他化學基礎和思想方法的烙印。他力圖把疾病問題簡化為基本的成分。他的實驗途徑是先將致病因子純化為單一的形式,然後用純化的因子再生疾病。因而可以說,由巴斯德創立的微生物學和免疫學是由化學中脫胎而來的。實際上,在1911版的大英網路全書上刊載的有關巴斯德生平的權威傳記將他稱為法國化學家,並譽為是公認的當時化學運動的最偉大的領導者。
在巴斯德的科學生涯中有一個嚴重的瑕疵:他闡明了是酵母細胞導致了酒精發酵,即蔗糖在厭氧條件下轉變為乙醇和二氧化碳。之後,他又試圖用酵母的抽提液來完成同樣的功能,但他未能如願。因此他下了這樣的一個結論:除活細胞之外,其它一切東西都不可能進行這一極為復雜的化學反應。正是由於巴斯德的自信心、說服力和影響力,使進一步研究無細胞系統的乙醇發酵的努力被大大地潑了冷水。從此生機論變得根深蒂固,使現代生物化學的出現被延遲了三十年之久。
直至本世紀初,慕尼黑的愛德華.布希納(Eavd Buchner)才於無意之間發現了破碎的酵母細胞的發酵現象。本來他是用糖來保護酵母抽提液不至發生重復免疫反應,不料卻發現了令人討厭的發泡現象。進一步的研究使他闡明了糖被酵母液裂解所分解的產物---乙醇和二氧化碳。 巴斯德的運氣不佳,他所用的巴黎酵母是蔗糖酶缺陷型,這是一個催化蔗糖糖代謝的起始反應的酶。布希納則吉星高照,他的慕尼黑酵母抽提液中尚有相當量的這種酶保存著活力。生物化學並不是象有人想像的那樣由有機化學衍生而來。盡管糖和氨基酸等底物與酶反應的產物都是通過有機化學的方法制備和鑒定的。確切地說,生物化學是從農學院和醫學院的生理系和營養系脫胎而出的。藉助於生物化學,人們可以如願明白許多細胞功能的化學基因,例如發酵、光合作用、肌肉收縮、消化和視覺等。
基因工程的起源
基因化學也就是大家常說的基因工程的起源是什麼呢?DNA、基因和染色體的分離、分析、合成和重排通常被認為是分子生物學的成就和領地。就算如此,那麼什麼是分子生物學?它的起源又是什麼呢?如果把討論的焦點集中在DNA的分子生物學,這里我可以列舉幾個不同的來源:第一個起源來自醫學。艾夫里(Oswald Avery)以自己畢生的精力探索肺炎球菌肺炎的控制問題,有史以來第一次證明了DNA是儲存遺傳信息的分子。 第二個起源來自生物遺傳學。微生物學家,其中有些是叛逃的物理學家,選擇噬菌體(細菌病毒)作為研究對象,闡明了主要生物大分子DAN、RNA和蛋白質的功能。第三個起源來自生物分子的細微結構化學。蛋白質的X光衍射圖譜提示了其三維空間結構。DNA的衍射圖譜使我們了解了它的螺旋結構和它的復制與功能。第四個起源來自生物化學,即核酸的酶學、分析和合成。核酸酶將DNA攔腰斬為基因並分解成組成構件。聚合酶則把它們組合在一起,連接酶把DNA鏈連成基因,又將基因連成染色體。正是由於這些酶的存在才使得基因工程切實可行。這些酶在細胞內是用來催化基因和染色體的復制、修復和重排反應。 因而歸根到底,現代分子生物學的成就仍屬化學。大多數的分子生物學家操作著這種特殊形式的化學而沒有認識到它就是化學。
但是,盡管已有了非同小可的業績,分子生物學在回答一些細胞功能和發育等深刻的問題時仍然是張口結舌的。比如是什麼控制了基因的重排以產生抗體?是什麼決定了一個原始細胞發育成腦或骨?是什麼構成了細胞生長和衰老的基礎?一旦忽略了DNA藍圖的產物的化學,即忽略了代表細胞的機關和構架的酶與蛋白質的化學時,當今的分子生物學研究就開始蹣跚(pan shan)不前了。對腦的化學元素,無論是動物的還是人的,正常的還是有病的腦的化學元素的研究應給予足夠的重視。
總之,化學語言是連接物理學與生物學、天文學與地學、醫學與農學的紐帶。化學語言極為豐富多彩,它能產生出最美的圖畫。我們應該傳授和運用化學評議。這就是我們眼前的、未來的基因,也是本世紀生物、醫學繁榮昌盛的基石。
生命的化學觀
吳憲教授(1893-1959)是我國傑出的生物化學家和營養學家,在國際上負有盛名。他在臨床生物化學,特別是血液分析、氣體與電解質的平衡、蛋白質的生物化學,特別是蛋白質的變性理論、免疫化學、氨基酸的代謝和營養學諸領域的研究工作,都是當時的先驅。
物質結構繁簡的等級
物質的繁雜程度略分為五級。(1)原子的繁雜程度稱為第一級。(2)原子相結合而成為分子,最小的是氫,最大的是生物大分子。分子的繁雜程度稱為第二級。(3)相同分子或不同分子相結合而成為分子聚集體,其種類無限,其狀態不似分子。分子聚集體的繁雜程度稱為第三級。(4)不同分子聚集體相結合而成為有形態的物質單位,其形態常可用顯微鏡觀察。這就是生物學家所說的細胞。細胞種類之多,不可以數計。細胞的繁雜程度稱為第四級。(5)細胞聯合而成為多細胞物體,或為植物或為動物。其最繁雜者莫過於人體。多細胞物體的繁雜程度稱為第五級。
上述五級一方面從一級過渡到另一級之間的界限並不同樣清楚,另一方面,同屬於一級的物質,其結構的繁雜程度可以相差很大,因而其現象(性質)也就相差很多。所以說,物質繁雜程度的級別越高,其結構的穩定性越低,其現象(性質)也就越多、越繁雜。
結構與性質
物質的結構和性質,是一個物質的兩個方面,知道它的結構,就可能了解它的性質。誠然,有時了解它的性質,並不一定知道它的結構。但是,在了解它的性質以前,必須先有結構的知識。對於人體的總結構,解剖學家、醫學家已知道得很清楚。我們能理解四肢的活動是由於肌肉的伸縮,血液的流動是由於心臟的抽壓,以及影像是怎樣在視網膜上聚集的等,都是因為知道了這些器官的結構。
物質的結構和性質,是一個物質的兩個方面,知道它的結構,就可能了解它的性質。誠然,有時了解它的性質,並不一定知道它的結構。但是,在了解它的性質以前,必須先有結構的知識。對於人體的總結構,解剖學家、醫學家已知道得很清楚。我們能理解四肢的活動是由於肌肉的伸縮,血液的流動是由於心臟的抽壓,以及影像是怎樣在視網膜上聚集的等,都是因為知道了這些器官的結構。我們可以把腎比作濾器,把肺比作氣包,因為我們在顯微鏡下已看到它們的組織結構。但是,神經怎樣傳導我們還無法理解,因為我們對於細胞的內部結構實際上還一無所知。等到對於活細胞結構的細節完全知道以後,對生命過程的理解就會如同理解鍾表指針轉動一樣容易。
先有核酸,還是先有蛋白質?
在生物界,對於生命的起源曾有三種意見,即:
(1)最初的細胞是在沒有核酸和遺傳體系的條件下進行活動的,而核酸和遺傳體系則是以後獲得的;
(2)核酸為最先發生,它為蛋白質的進化提供信息;
(3)核酸和蛋白質兩者須結合在一起才能形成一個活細胞的最初真正前體。
目前,大多數學者都傾向於第二種意見,即先有RNA,再有蛋白質。但仍有爭議。
生物化學中的物理化學
當今生化已從闡明生物化學的結構性質進入探討生物分子間的相互作用和功能;生物分子間為何能在溫和的條件下以驚人的速度在生物體內進行一系列嚴格有序和特定方向的化學反應;反應前後能量如何變化;有哪些因素影響著這些生物分子間的反應;酶促反應的機理和生物分子的結構功能關系如何等,這就使得物理化學越來越顯示出它在生化中的重要地位。
物理化學主要從理論上探討物質結構與其性能間的關系,化學反應的可能性、反應速度和反應限度,反應機理以及反應過程中的能量變化關系等,是整個化學學科的理論基礎。目前的研究表明,生物分子間的相互作用也是遵循各種物理化學規律的,也即這一套基本化學定律也支配著各種類型的生物分子的性質、機能和相互作用。
(1)生物化學中的化學熱力學
(2)生物化學中的化學動力學
(3)生物化學中的電化學
總之,物理化學的各分支的理論可以闡明生化中許多問題,物理化學的研究方法在生化中具有十分重要應用。生物分子的反應服從於非生命界的化學定律,物理化學與生化間聯系密切,可以預見,物理化學中的各種理論、研究方法在生化中將日益受到廣泛應用,而生化的發展也必將進一步豐富物理化學的內容。
生物化學與司法鑒定
受傷與死亡現象中的生化 :
1.死亡時間的推測:在兇殺的刑事案件中,可根據屍體中一些生化物質的變化來推測屍體經過的死亡時間,如發育7小時內肝中DNA的含量隨死時間的延伸而下降;脾中DNA的含量則上升;腎、心肌和骨骼肌在7小時內不變。以肝和脾中DNA含量變化的比值與死亡時間作圖,可得一直線,用此直線來推測死亡時間其誤差在16分鍾之內。如果能在人體上也達到同樣的精確度,在當今生活節奏快速的社會里也能相當正確地判斷無誤了。
2.暴力死亡中的生化:
(1)經過搏鬥後機械性死亡的心肌中丁二酸脫氫酶和細胞色素氧化酶的活性有及糖原的含量會明顯升高,要經過20小時之後才會明顯下降。
(2)機械性窒息(弔死和扼死)會引起死亡者的血液中成纖維蛋白水解酶的含量高於正常死亡的值,因此血液不凝固。急死者的血液也不凝固,所以判斷時要結合其它方法。
(3)溺死者的肺中過氧化物酶活性變化明顯。由於進入的水深入肺部呼吸系統,器官受水的刺激後分泌出一些物質,使在口鼻之間形成蕈(xun)狀泡沫,短時間內並不消失,此為何物尚無報道。
3.性犯罪引起的死亡:鑒定時可在受害者身體及其衣服等犯罪現場中找到精子,或是污漬中有酸性磷酸酯酶活力,即使進行絕育手術的罪犯也能發現這種酶活力。
個人識別和親子鑒定
1. 免疫法和多態蛋白鑒定法
2. DNA「指紋圖譜」用於個人識別和親子鑒定
3. 從個體的特徵上來進行個人識別
刑事偵察中的生化
1. 指紋:由於手指皮膚排泄物中除了含有無機離子外,還含有維生素B2和B6化合物和氨基酸、蛋白質類化合物。利用激光照射在維生素B2和B6上產生熒光的特性,用彩卷拍攝激光照相來攝取指紋。
2. 血跡現場顯示:國外用Luminol噴霧於現場,而後在黑暗中去尋找發光的斑點,此斑點常常是血跡,即使將現場進行一般性的打掃,也不能排除用此法可找出血跡。
生物化學與美學
門捷列夫周期律揭示了自然界化學元素之間的本質聯系。周期律在形式上和內容上極其對稱、協調,縱橫聯系,精緻巧妙,成為一個統一的整體,給人以美的感覺。這種美感實際上就是科學美(主要指理論美,它是自然美在科學理論上的表現)的一種顯現。
從分子水平看人體,象蛋白質、核酸等生物大分子的分子結構與其功能相互默契、對立統一,為完成生命活動過程的生理功能和代謝變化提供了物質前提。例如,血紅蛋白的四個亞基和四個亞鐵血紅素分子構成的的四聚體是血紅蛋白結合或放出氧分子的精巧結構,反映在理論上便是蛋白質結構與功能統一的學說;酶對底物催化作用的特異性及酶與底物分子之間的誘導契合,反映在理論上便是酶作用的誘導契合學說;DNA分子的兩條多核苷酸鏈相互盤繞而成的結構,反映在理論上便是DNA分子的雙螺旋的結構模型。
法國著名分子生物學家莫諾也贊賞這個模型的「雅緻」---簡單、對稱、和諧。這個模型,從美學角度看,也是一個美的模型。在生物化學、分子生物學領域內,這樣的例子是很多的。 這些理論(假說、模型)不僅從分子水平反映了生命運動的客觀規律,具有重大的科學價值,而且理論本身還給人以動人心魄的美感力量,具有不應忽視的審美價值和美學意義。
當然,應當看到,科學不等於藝術。科學(包括生命科學在內)的任務是求真,也就是忠實地揭示自然界,包括生命世界客觀運動規律,客觀性、真實性是第一位的。一個違背客觀真實性的「理論」,無論其表現形式是多麼美,那也是毫無科學價值的。盡管如此,我們也應看到,一個科學工作者,如果能從美學角度提出問題和思考問題將會是有益的,將會有助於我們的科學思想、科學創造。
馬克思說過:「人還按照美的規律來創造。」(《1844年經濟學哲學手稿》)人們常稱贊愛因斯坦的科學方法「在本質上是美學的、直覺的」,「可以說,他是科學家,更是個科學的藝術家」(《紀念愛因斯坦文集》)。在生命科學領域內,譬如說,遺傳密碼理論的建立,DNA雙螺旋模型的誕生等,固然主要依靠充分的實驗事實的支持和嚴密的邏輯論證,但是應當注意,非邏輯的直覺方法和審美的直感對於這些開創性的嶄新理論的提出,也並非毫無意義。科學與藝術、生物化學與美學,盡管是兩個不同的范疇,然而它們之間並不是隔著一條絕對不可逾越的鴻溝。在創造性思維的過程中,它們常常可能成為攜手並進的伴侶。
『捌』 生物化學
樓上的幾個兄弟說得都很對啊!數學程度用不著很高滴…………
就說說什麼是生物化學吧!!
生物化學是生物學的分支學科。它是研究生命物質的化學組成、結構及生命過程中各種化學變化的基礎生命科學。
研究內容:生物體的化學組成 除了水和無機鹽之外,活細胞的有機物主要由碳原子與氫、氧、氮、磷、硫等結合組成,分為大分子和小分子兩大類。前者包括蛋白質、核酸、多糖和以結合狀態存在的脂質;後者有維生素、激素、各種代謝中間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,還有各種次生代謝物,如萜類、生物鹼、毒素、抗生素等。
理論意義和實際應用:生物化學對其他各門生物學科的深刻影響首先反映在與其關系比較密切的細胞學、微生物學、遺傳學、生理學等領域。通過對生物高分子結構與功能進行的深入研究,揭示了生物體物質代謝、能量轉換、遺傳信息傳遞、光合作用、神經傳導、肌肉收縮、激素作用、免疫和細胞間通訊等許多奧秘,使人們對生命本質的認識躍進到一個嶄新的階段。
生物學中一些看來與生物化學關系不大的學科,如分類學和生態學,甚至在探討人口控制、世界食品供應、環境保護等社會性問題時都需要從生物化學的角度加以考慮和研究。
此外,生物化學作為生物學和物理學之間的橋梁,將生命世界中所提出的重大而復雜的問題展示在物理學面前,產生了生物物理學、量子生物化學等邊緣學科,從而豐富了物理學的研究內容,促進了物理學和生物學的發展。
生物化學是在醫學、農業、某些工業和國防部門的生產實踐的推動下成長起來的,反過來,它又促進了這些部門生產實踐的發展。
『玖』 臨床生物化學的發展史
1.生物化學是一門比較年輕的學科,它是在化學、生物學和生理學中孕育出而成長起來的。 1903年Carl Neuberg方才創用《生物化學》這個詞。 2.我國在二十年代尚無生物化學專業教學和科研機構,僅少數醫學院設有生物化學系,如原 北京協和醫學院(PUMC)生物化學系、原齊魯大學生物化學系、同濟醫學院生理化學系、原華西 大學生物化學系、原上海醫學院生物化學系。除一些醫學院設有生物化學課程外,燕京大學化學 系在美國學者Adolph(竇維廉)博士主持下設有生物化學主修課,當時採用了Bodansky(布坦斯基) 著之生物化學大綱(Introction of Biochemistry),這也是我國採用的第一本外國生物化學教科書。 3.在30年代我國著名生物學家秉志教授主持之中國科學社生物研究所,由張宗漢教授籌備成立 了生理學研究室,由鄭集教授籌備生物化學研究室,這個研究室可算是我國第一個生物化學專業機構。 4.1935年前中央大學新成立醫學院,即由鄭集教授籌備生物化學系,並擔任教授兼主任職。 1937年日本軍國主義入侵我國時,前中央大學醫學院及生物研究室的兩個生物化學實驗室均由鄭集 負責遷入成都原華西大學校園繼續工作,由美國歸來的任邦哲博士任教授。由於齊魯大學同時亦 遷入華大校地,於是給他們提供了學術合作的良好機會。這不僅體現在教學科研上,還體現在生物 化學的學術活動上。這些學術活動對發展我國早期生物化學起了一定的良好作用。當時成立的 「成都生物化學會」是我國第一個生物化學專業的學術組織。抗戰勝利後,中央大學醫學院遷回南京。 5.1946年鄭集教授在前中央大學醫學院於成都布後街成立生物化學研究所,這是我國生物化學 發展史上第一個生物化學專業研究所。1947年藍天鶴在前華西大學成立生物化學研究所,這是在 鄭集教授影響下,醫學院內設立的第二個生物化學研究所。 6.1948年鄭集教授約同林國鎬、萬昕等倡議組織中國生物化學會,並推萬昕、林國鎬、李纘文、 鄭集、林枝模、劉思職、藍天鶴等七人為籌備委員,但當時正值解放戰爭頻於全國勝利,兵馬匆忙, 學會雖未正式成立但已有萌芽。 7.解放前我國沒有一本中文的生物化學教科書和實驗教程,在20年代齊魯大學江清、李纘文、 魯德馨等翻譯了良氏(Conant)生物化學教科書,由上海博醫會出版,但未被普遍採用。各院校生物 化學系除編寫生物化學實驗教程外多採用課堂口講筆記法。北京協和醫學院、華西大學均用英文編 寫了暫用的生物化學實驗教程。1938年鄭集編寫了《生物化學實驗手冊》(A Laboratory Manual of Biochemistry)正式在成都華英書局出版。這是我國第一本自編的生物化學原理,也是我國第一本 生物化學參考書。
麻煩採納,謝謝!
『拾』 生物化學作為一門學科是怎樣發展起來的
中國有自己的現代生物化學是本世紀20 年代的事。最初是個別醫學院(北京協和醫學院、濟南齊魯大學醫學院)開始講授生物化學。1924 年吳憲主持協和醫學院生物化學系後,才開始有生物化學的研究。隨後各醫學院(上海醫學院、同濟大學醫學院、中央大學醫學院、湘雅醫學院、華西醫學院)亦先後開設生物化學課程並從事研究,少數農學院亦開始講授生物化學或營養學。此外,個別研究單位如上海雷斯德研究所、中央研究院化學研究所、南京中國科學社生物研究所等分別設置了生物化學研究室。1945 年內遷成都的中央大學醫學院創設了中國教育史上第一個生物化學研究所,正式招收攻讀碩士學位的研究生。1949 年後,生物化學教學在國內全面展開。各醫學院校都開設生物化學課程,不少綜合性大學(如北京大學、南京大學、復旦大學)都相繼設立了生物化學專業,中國科學院成立了專門從事科研的生物化學研究所,中國醫學科學院也設立了生物化學研究室,還有幾個大學設立了生物化學或分子生物化學研究室。在這里,我們要特別指出,王應睞是1949 年後把生物化學作為一門獨立的邊緣學科建立起來的主要奠基人之一。他在親自參加實驗室工作的同時,以更大的精力從事培養人才、組織隊伍、制定規劃,以發展我國的生物化學事業。1949 年以前,中國的生物化學研究,主要在血液和營養分析研究上。從國際上看,生物化學在三四十年代發展很快,尤其在酶、中間代謝、蛋白質和核酸的研究方面有很大進展。50 年代,核酸、DNA 雙螺旋結構的發現,蛋白質晶體衍射的進展,使生物化學研究處於一個大飛躍的時期。從國內情況來看,各方面的基礎十分薄弱,不僅人才少,儀器設備也十分缺乏。王應睞感到,要迅速扭轉這種狀況,僅僅依靠個人的努力是不行的,必須組織一支有實力的隊伍,要有一個堅強的集體。因此,王應睞首先爭取一批在國外工作的學者回國,以他們為骨幹,逐步組織和培養一支自己的生物化學專業隊伍。
王應睞設法與國外的老同學、老朋友取得聯系。第一位是鄒承魯,鄒承魯和王應睞是同學,王應睞曾介紹鄒承魯到他的導師凱林教授實驗室當研究生。1951 年,鄒承魯回國,立即在王應睞任副所長的上海生理生化研究所開辟了酶化學研究工作。經過鄒承魯的介紹,王應睞又認識了曹天欽。1952 年,曹天欽也從英國回來,在王應睞的所里開展了蛋白質研究工作。王德寶和王應睞在中央大學共事過,王德寶去美國後,兩人還經常保持聯系。1954 年,王德寶歷經曲折回到祖國,王應睞立即讓他組織力量,開展了核酸的研究工作。接著鈕經義、周光宇等科學家也陸續到上海生理生化研究所工作。這樣,在上海生理生化研究所逐漸形成了一個包括酶、蛋白質、核酸、代謝等方面的研究體系,並培養了如彭加木和伍欽榮等一批年輕專家。
1958 年中國科學院上海生物化學研究所成立,王應睞任所長。從此,生物化學獲得了長足的發展,中國先後於1965 年和1981 年在世界上首次成功地完成了具有生物活性的人工合成牛胰島素和酵母丙氨酸轉移核糖核酸兩項重大的基礎理論研究工作(王應睞分別擔任這兩個協作組的組長),使中國人工合成生物大分子的水平保持著世界領先地位,受到了國際同行的高度評價。這兩項研究成果分別獲1982 年國家自然科學一等獎和1989 年國家自然科學一等獎。王應睞積極參加並主持制訂了全國歷次科技規劃中生物化學和分子生物學部分的規劃,並主動承擔任務。他所領導的生物化學學會、學報積極開展學術活動,對組織推動全國的生物化學研究工作起了重要作用。