生物化學怎麼研究生命

Ⅰ 為什麼生物化學是生命科學中最重要最基礎的學科之一

首先，生物化學是研究生物體中的化學進程的一門學科，它是研究生命物質的化學組成、結構及生命活動過程中各種化學變化的基礎生命科學。
生物體是由一定的物質成分按嚴格的規律和方式組織而成的。生物體的組成既有有機物，也有無機物，除水及無機鹽之外，主要是蛋白質、脂類及糖類三類有機物質。除此三大類之外，還有核酸及多種有生物學活性的小分子化合物，如維生素、激素、氨基酸及其衍生物、肽、核苷酸等。這些物質既有由許多單體物質聚合而成的大分子物質，也有結構或簡單或復雜的單個分子。
正是這些單獨看沒有絲毫生命現象的純化學物質，通過對同時發生的上千種化學反應的精密控制和調節，產生並表現出了生長、發育、修補、替換與交換等新陳代謝現象及遺傳和繁殖等生物特有的行為。
而這一切行為和現象的本質，就是化學反應，就是化學過程。只不過這些化學過程發生在生物體內，並且精密受控。那麼要研究它們，就必須從它們的化學本質上去進行。而這種研究，就構成了生物化學這一生命科學的基礎。
所以說，生物化學是生命科學中最重要最基礎的學科之一。

Ⅱ 生化是什麼

中文名稱：生物化學
英文名稱：biochemistry
其他名稱：生化
定義：用化學的原理和方法，研究生命現象的學科。通過研究生物體的化學組成、代謝、營養、酶功能、遺傳信息傳遞、生物膜、細胞結構及分子病等闡明生命現象

Ⅲ 現在生物化學的研究方向有哪些

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。

雖然對生物體組成的鑒定是生物化學發展初期的特點，但直到今天，新物質仍不斷在發現。如陸續發現的干擾素、環核苷一磷酸、鈣調蛋白、粘連蛋白、外源凝集素等，已成為重要的研究課題。有的簡單的分子，如作為代謝調節物的果糖-2，6-二磷酸是1980年才發現的。另一方面，早已熟知的化合物也會發現新的功能，20世紀初發現的肉鹼，50年代才知道是一種生長因子，而到60年代又了解到是生物氧化的一種載體。多年來被認為是分解產物的腐胺和屍胺，與精胺、亞精胺等多胺被發現有多種生理功能，如參與核酸和蛋白質合成的調節，對DNA超螺旋起穩定作用以及調節細胞分化等。

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。

在物質代謝的過程中還伴隨有能量的變化。生物體內機械能、化學能、熱能以及光、電等能量的相互轉化和變化稱為能量代謝，此過程中ATP起著中心的作用。

新陳代謝是在生物體的調節控制之下有條不紊地進行的。這種調控有3種途徑：①通過代謝物的誘導或阻遏作用控制酶的合成。這是在轉錄水平的調控，如乳糖誘導乳糖操縱子合成有關的酶；②通過激素與靶細胞的作用，引發一系列生化過程，如環腺苷酸激活的蛋白激酶通過磷醯化反應對糖代謝的調控；③效應物通過別構效應直接影響酶的活性，如終點產物對代謝途徑第一個酶的反饋抑制。生物體內絕大多數調節過程是通過別構效應實現的。

結構與功能

生物大分子的多種多樣功能與它們特定的結構有密切關系。蛋白質的主要功能有催化、運輸和貯存、機械支持、運動、免疫防護、接受和傳遞信息、調節代謝和基因表達等。由於結構分析技術的進展，使人們能在分子水平上深入研究它們的各種功能。酶的催化原理的研究是這方面突出的例子。蛋白質分子的結構分4個層次，其中二級和三級結構間還可有超二級結構，三、四級結構之間可有結構域。結構域是個較緊密的具有特殊功能的區域，連結各結構域之間的肽鏈有一定的活動餘地，允許各結構域之間有某種程度的相對運動。蛋白質的側鏈更是無時無刻不在快速運動之中。蛋白質分子內部的運動性是它們執行各種功能的重要基礎。

80年代初出現的蛋白質工程，通過改變蛋白質的結構基因，獲得在指定部位經過改造的蛋白質分子。這一技術不僅為研究蛋白質的結構與功能的關系提供了新的途徑；而且也開辟了按一定要求合成具有特定功能的、新的蛋白質的廣闊前景。

核酸的結構與功能的研究為闡明基因的本質，了解生物體遺傳信息的流動作出了貢獻。鹼基配對是核酸分子相互作用的主要形式，這是核酸作為信息分子的結構基礎。脫氧核糖核酸的雙螺旋結構有不同的構象，J.D.沃森和F.H.C.克里克發現的是B-結構的右手螺旋，後來又發現了稱為 Z-結構的左手螺旋。DNA還有超螺旋結構。這些不同的構象均有其功能上的意義。核糖核酸包括信使核糖核酸（mRNA）、轉移核糖核酸(tRNA）和核蛋白體核糖核酸（rRNA），它們在蛋白質生物合成中起著重要作用。新近發現個別的RNA有酶的功能。

基因表達的調節控制是分子遺傳學研究的一個中心問題，也是核酸的結構與功能研究的一個重要內容。對於原核生物的基因調控已有不少的了解；真核生物基因的調控正從多方面探討。如異染色質化與染色質活化；DNA的構象變化與化學修飾；DNA上調節序列如加強子和調制子的作用；RNA加工以及轉譯過程中的調控等。

ATP在光合、代謝和遺傳之間架起了橋梁

方法學

在生物化學的發展中，許多重大的進展均得力於方法上的突破。例如同位素示蹤技術用於代謝研究和結構分析；層析，特別是70年代以來全面地大幅度地提高體系性能的高效液相層析以及各種電泳技術用於蛋白質和核酸的分離純化和一級結構測定；X射線衍射技術用於蛋白質和核酸晶體結構的測定；高解析度二維核磁共振技術用於溶液中生物大分子的構象分析；酶促等方法用於DNA序列測定；單克隆抗體和雜交瘤技術用於蛋白質的分離純化以及蛋白質分子中抗原決定因子的研究等。70年代以來計算機技術廣泛而迅速地向生物化學各個領域滲透，不僅使許多分析儀器的自動化程度和效率大大提高，而且為生物大分子的結構分析，結構預測以及結構功能關系研究提供了全新的手段。生物化學今後的繼續發展無疑還要得益於技術和方法的革新。

Ⅳ 生物歷史

發展歷史
在自然科學還沒有發展的古代,人們對生物的五光十色、絢麗多彩迷惑不解,他們往往把生命和無生命看成是截然不同、沒有聯系的兩個領域,認為生命不服從於無生命物質的運動規律.不少人還將各種生命現象歸結為一種非物質的力,即「活力」的作用.這些無根據的臆測,隨著生物學的發展而逐漸被拋棄,在現代生物學中已經沒有立足之地了.
20世紀特別是40年代以來,生物學吸收了數學、物理學和化學等的成就,逐漸發展成一門精確的、定量的、深入到分子層次的科學.人們已經認識到生命是物質的一種運動形態.生命的基本單位是細胞,它是由蛋白質、核酸、脂質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.生命有許多為無生命物質所不具備的特性.例如,生命能夠在常溫、常壓下合成多種有機化合物,包括復雜的生物大分子；能夠以遠遠超出機器的生產效率來利用環境中的物質和能製造體內的各種物質,而不排放污染環境的有害物質；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.揭露生命過程中的機制具有巨大的理論和實踐意義. 現代生物學是一個有眾多分支的龐大的知識體系,本文著重說明生物學研究的對象、分科、方法和意義.關於生命的本質和生物學發展的歷史,將分別在「生命」、「生物學史」等條目中闡述.
生物學的分支學科各有一定的研究內容而又相互依賴、互相交叉.此外,生命作為一種物質運動形態,有它自己的生物學規律,同時又包含並遵循物理和化學的規律.因此,生物學同物理學、化學有著密切的關系.生物分布於地球表面,是構成地球景觀的重要因素.因此,生物學和地學也是互相滲透、互相交叉的.
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、微生物學等.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,一門學科往往要再劃分為若干學科,例如植物學可劃分為藻類學、苔蘚植物學、蕨類植物學等；動物學劃分為原生動物學、昆蟲學、魚類學、鳥類學等；微生物不是一個自然的生物類群,只是一個人為的劃分,一切微小的生物如細菌以及單細胞真菌、藻類、原生動物都可稱為微生物,不具細胞形態的病毒也可列入微生物之中.因而微生物學進一步分為細菌學、真菌學、病毒學等. 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.但無論具體對象是什麼,研究課題都不外分類、形態、生理、生化、生態、遺傳、進化等方面.為了強調按類型劃分的學科已經不僅包括形態、分類等比較經典的內容,而且包括其他各個過程和各種層次的內容,人們傾向於把植物學稱為植物生物學,把動物學稱為動物生物學. 生物在地球歷史中有著40億年左右的發展進化歷程.大約有1500萬種生物已經絕滅,它們的一些遺骸保存在地層中形成化石.古生物學專門通過化石研究地質歷史中的生物,早期古生物學多偏重於對化石的分類和描述,近年來生物學領域的各個分支學科被引入古生物學,相繼產生古生態學、古生物地理學等分支學科.現在有人建議,以廣義的古生物生物學代替原來限於對化石進行分類描述的古生物學. 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,這個學科就是分類學.林奈時期的分類以物種不變論為指導思想,只是根據某幾個鑒別特徵來劃分門類,習稱人為分類.現代的分類是以進化論為指導思想,根據物種在進化上的親疏遠近進行分類,通稱自然分類.現代分類學不僅進行形態結構的比較,而且吸收生物化學及分子生物學的成就,進行分子層次的比較,從而更深刻揭示生物在進化中的相互關系.現代分類學可定義為研究生物的系統分類和生物在進化上相互關系的科學. 生物學中有很多分支學科是按照生命運動所具有的屬性、特徵或者生命過程來劃分的. 形態學是生物學中研究動、植物形態結構的學科.在顯微鏡發明之前,形態學只限於對動、植物的宏觀的觀察,如大體解剖學、脊椎動物比較解剖學等.比較解剖學是用比較的和歷史的方法研究脊椎動物各門類在結構上的相似與差異,從而找出這些門類的親緣關系和歷史發展.顯微鏡發明之後,組織學和細胞學也就相應地建立起來,電子顯微鏡的使用,使形態學又深入到超微結構的領域.但是形態結構的研究不能完全脫離機能的研究,現在的形態學早已跳出單純描述的圈子,而使用各種先進的實驗手段了. 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.按研究對象又分為植物生理學、動物生理學和細菌生理學.植物生理學是在農業生產發展過程中建立起來的.生理學也可按生物的結構層次分為細胞生理學、器官生理學、個體生理學等.在早期,植物生理學多以種子植物為研究對象；動物生理學也大多聯系醫學而以人、狗、兔、蛙等為研究對象；以後才逐漸擴展到低等生物的生理學研究,這樣就發展了比較生理學.
遺傳學
是研究生物性狀的遺傳和變異,闡明其規律的學科.遺傳學是在育種實踐的推動下發展起來的.1900年孟德爾的遺傳定律被重新發現,遺傳學開始建立起來.以後,由於T.H.摩爾根等人的工作,建成了完整的細胞遺傳學體系.1953年,遺傳物質DNA分子的結構被揭示,遺傳學深入到分子水平.基因組計劃的進展,從基因組、蛋白質組到代謝組的遺傳信息傳遞,以及細胞信號傳導、基因表達調控網路的研究,1994年系統遺傳學的概念、詞彙與原理於中科院提出與發表.現在,遺傳信息的傳遞、基因的調控機制已逐漸被了解,遺傳學理論和技術在農業、工業和臨床醫學實踐中都在發揮作用,同時在生物學的各分支學科中佔有重要的位置.生物學的許多問題,如生物的個體發育和生物進化的機制,物種的形成以及種群概念等都必須應用遺傳學的成就來求得更深入的理解.
胚胎學
是研究生物個體發育的學科,原屬形態學范圍.1859年達爾文進化論的發表大大推動了胚胎學的研究.19世紀下半葉,胚胎發育以及受精過程的形態學都有了詳細精確的描述.此後,動物胚胎學從觀察描述發展到用實驗方法研究發育的機制,從而建立了實驗胚胎學.現在,個體發育的研究採用生物化學方法,吸收分子生物學成就,進一步從分子水平分析發育和性狀分化的機制,並把關於發育的研究從胚胎擴展到生物的整個生活史,形成發育生物學.
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,不但具有重要的理論意義,而且同人類生活密切相關.生物圈是人類的家園.人類的生產活動不斷地消耗天然資源,破壞自然環境.特別是進入20世紀以後,由於人口急劇增長,工業飛速發展,自然環境遭到空前未有的破壞性沖擊.保護資源、保持生態平衡是人類當前刻不容緩的任務.生態學是環境科學的一個重要組成成分,所以也可稱環境生物學.人類生態學涉及人類社會,它已超越了生物學范圍,而同社會科學相關聯. 生命活動不外物質轉化和傳遞、能的轉化和傳遞以及信息的傳遞三個方面.因此,用物理的、化學的以及數學的手段研究生命是必要的,也是十分有效的.交叉學科如生物化學、生物物理學、生物數學就是這樣產生的. 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.生物化學和分子生物學的內容有區別,但也有相同之處.一般說來,生物化學側重於生命的化學過程、參與這一過程的作用物、產品以及酶的作用機制的研究.例如在細胞呼吸、光合作用等過程中物質和能的轉換、傳遞和反饋機制都是生物化學的研究內容.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、以及基因表達、調控等方面的機制問題. 生物物理學是用物理學的概念和方法研究生物的結構和功能、研究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,此後隨著生物學的發展,物理學新概念,如量子物理、資訊理論等的介入和新技術如 X衍射、光譜、波譜等的使用,生物物理的研究范圍和水平不斷加寬加深.一些重要的生命現象如光合作用的原初瞬間捕捉光能的反應,生物膜的結構及作用機制等都是生物物理學的研究課題.生物大分子晶體結構、量子生物學以及生物控制論等也都屬於生物物理學的范圍. 生物數學是數學和生物學結合的產物.它的任務是用數學的方法研究生物學問題,研究生命過程的數學規律.早期,人們只是利用統計學、幾何學和一些初等的解析方法對生物現象做靜止的、定量的分析.20世紀20年代以後,人們開始建立數學模型,模擬各種生命過程.現在生物數學在生物學各領域如生理學、遺傳學、生態學、分類學等領域中都起著重要的作用,使這些領域的研究水平迅速提高,另一方面,生物數學本身也在解決生物學問題中發展成一獨立的學科. 有少數生物學科是按方法來劃分的,如描述胚胎學、比較解剖學、實驗形態學等.按方法劃分的學科,往往作為更低一級的分支學科,被包括在上述按屬性和類型劃分的學科中. 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愈來愈受人們的重視. 分子生物學是研究分子層次的生命過程的學科.它的任務在於從分子的結構與功能以及分子之間的相互作用去揭示各種生命過程的物質基礎.現代分子生物學的一個主要分科是分子遺傳學,它研究遺傳物質的復制、遺傳信息的傳遞、表達及其調節控制問題等. 細胞生物學是研究細胞層次生命過程的學科,早期稱細胞學是以形態描述為主的.以後,細胞學吸收了分子生物學的成就,深入到超微結構的水平,主要研究細胞的生長、代謝和遺傳等生物學過程,細胞學也就發展成細胞生物學了. 個體生物學是研究個體層次生命過程的學科.在復式顯微鏡發明之前,生物學大都是以個體和器官系統為研究對象的.研究個體的過程有必要分析組成這一過程的器官系統過程、細胞過程和分子過程.但是個體的過程又不同於器官系統過程、細胞過程或分子過程的簡單相加.個體的過程存在著自我調節控制的機制,通過這一機制,高度復雜的有機體整合為高度協調的統一體,以協調一致的行為反應於外界因素的刺激.個體生物學建立得很早,直到現在,仍是十分重要的. 種群生物學是研究生物種群的結構、種群中個體間的相互關系、種群與環境的關系以及種群的自我調節和遺傳機制等.種群生物學和生態學是有很大重疊的,實際上種群生物學可以說是生態學的一個基本部分. 以上所述,還僅僅是當前生物學分科的主要格局,實際的學科比上述的還要多.例如,隨著人類的進入太空,宇宙生物學已在發展之中.又如隨著實驗精確度的不斷提高,對實驗動物的要求也越來越嚴,研究無菌生物和悉生態的悉生生物學也由於需要而建立起來.總之,一些新的學科不斷地分化出來,一些學科又在走向融合.生物學分科的這種局面,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.

Ⅳ 生物化學生命是什麼如何定義

生物化學，是研究生命物質的化學組成、結構及生命活動過程中各種化學變化的基礎生命科學。。其任務主要是了解生物的化學組成、結構及生命過程中各種化學變化。從早期對生物總體組成的研究，進展到對各種組織和細胞成分的精確分析。

Ⅵ 科學家是怎麼研究生命進化歷程的呢

生命是從哪裡來的？
地球上的生命是從哪裡來的？生命究竟是怎樣產生的？這不僅是科學家感興趣的問題，也是普通人們所感興趣的問題，它已困擾了人類幾千年。但是直到本世紀，生命起源的研究才成為科學研究中的一個重要領域，原因是要想回答這個問題實在是太難了，即使到今天，它也依然是一個尚未完全解開的謎。
遠古的時候，人類的生產力還很低下，認識能力也很低下，人們對世界上千姿萬態、活蹦亂跳的生物，特別是對人類自身是從哪裡來的充滿了困惑和神秘感，於是出現了各種各樣的神話和傳說。而後來，這些神話和傳說大都把生命看作是一種超物質的力量，即神或者不可知的上天創造的。
我國古代就有女媧造人的神話。相傳開天闢地之後，大地上有了山川河流、草木花鳥、飛食走獸，唯獨沒有人。天神女媧感到十分孤獨，於是掘取地上黃土，摻水揉團，按照自己的樣子，捏成一個個小生靈，這就是人。用泥捏人太慢也太累了，於是她取了一根藤子伸進泥潭裡，然後猛地向地上一甩，濺落的泥點也都變成了人，從此大地上布滿了人的蹤跡。
古埃及神話說，人是由聖神哈奴姆在陶器作坊中用泥土塑成，然後與女神赫脫一起把生命注入泥人的身體，於是泥人就有了充滿活力的生命。
而從古巴比倫廢墟中挖掘出的楔形文字，則記載著神在6天之中創造了世界和用粘土塑成第一個人的故事。後來這個故事被希伯萊人挪到了《聖經》中，成為神聖不可侵犯的"上帝創造萬物"的宗教教義。
生命起源何處
生命起源的RNA學說
為了避免先有蛋還是先有雞的無休止爭論，從根本上探索生命的起源，人們從化學進化和生物學進化的角度，提出了RNA學說。即認為生物大分子的進化過程可分為三個階段：RNA世界，RNA－蛋白質世界和DNA－RNA－蛋白質世界。認為生命起源於RNA，其主要根據有：1.研究表明，許多病毒只含單鏈RNA而不含DNA；2.研究發現，一些RNA具有酶的催化活性；3.由於RNA酶的發現，人們提出了從多核苷酸到多肽的學說；4.在真核生物基因組中發現了斷裂基因，即外顯子與內含子相間出現基因結構形式；5.RNA各種編輯變換的發現，使人們對RNA功能的多樣性有了更多的認識；6.在一些病毒(如HIV，即AIDS病毒)中發現了逆轉錄現象；7.生物分子的功能與其結構(主要是三維結構)密切相關。
生命的基本特徵是能夠攜帶遺傳信息，能夠自我復制和能夠催化生命過程的生物化學反應，並且為了適應環境的變化在生命進程中要能夠不斷地從低級到高級進化。以上結果正好說明RNA具有體現這些特徵的功能。不過，迄今為止，RNA學說很大程度上是建立在RNA催化作用的若干實驗的基礎上的，而對於作為原初信息載體則尚缺乏更多的實驗事實的支持。
生物是如何進化的？
一、物種的進化
地球大約誕生在46億年前，其早期是個熾熱的球體，根本談不上生命的發生，後來隨著地球的慢慢冷卻，才逐步為生命的發生提供了條件。在經過了漫長的元素形成，化學進化過程後，大約在40億年前，最初的生命出現了，從此，漫長的生物進化過程開始了。原始生命經過不斷地發展演化，逐漸形成了現在地球上瑰麗多姿的生命世界。
地球上現有的生物大約有200萬種。這些生物是什麼時候開始在地球上出現的？在地球上生物漫長的進化過程中，還出現過哪些生物？這些生物是滅絕了還是繁衍至今了呢？古生物學的研究為我們解決了這些疑問。
地質年代是指地殼上不同年代的岩石在形成過程中的時間和順序。依據古生物學的方法，可以將地質年代劃分為太古元、元古代、古生代、中生代和新生代。古生物學通過研究不同地質時期地層中的動植物化石，並將生物化石進行比較，得到下面這張地質年代與生物發展歷史表

地質年代和生物發展的歷史代紀
距今年代（百萬年）
地質現象和
自然條件
植物
動物
新生代
第四紀
全新世
0.011
冰川廣布、黃土形成，氣溫下降
被子植物繁盛
猿人出現，人類發展，高等哺乳類繁盛
更新世
3
第三紀
上新世
12
氣候變冷，有造山運動
被子植物分化出各科、屬
哺乳類及鳥類興盛，靈長類和類人猿出現，節肢動物、軟體動物繁盛
中新世
25
漸新世
40
始新世
60
古新世
70
中生代
白堊紀
135
山嶽興起，後期氣候變冷
前期裸子植物為主。後期被子植物興起
有袋類繁盛，有胎盤動物及鳥類興起，大型爬行類滅亡，昆蟲類擴展
侏羅紀
180
大陸升高，氣候溫暖
被子植物出現
單孔類和恐龍繁盛、昆蟲興起
三迭紀
225
氣候溫和，地殼平靜
裸子植物（銀杏、松柏等）繁盛
恐龍興起，原始哺乳類出現
古生代
二迭紀
280
末期造山運動頻繁，大陸性氣候、炎熱乾燥
裸子植物興起，蕨類開始衰落
爬行類開始興盛，昆蟲類初現
石炭紀
345
有造山運動。氣候濕潤溫暖
種子蕨類繁殖。原始裸子植物出現
兩棲類繁盛，爬行類出現
泥盆紀
405
海陸變遷，出現廣大陸地，氣候乾燥炎熱
陸地蕨類成林，裸子植物出現
兩棲類（堅頭類）初現，魚類繁盛
志留紀
425
陸地升起，氣候變干，海面縮小
陸生植物裸蕨類出現
水生無脊椎動物（珊瑚類）繁盛，原始魚類出現
奧陶紀
500
淺海廣布，氣候溫暖
海藻繁盛
水生無脊椎動物（三葉蟲、頭足類）繁盛
寒武紀
600
地殼靜止，淺海廣布
藻類興起
所有無脊椎動物門類已出現
元古代
震旦紀
1800
岩層古老地殼變動劇烈
細菌、藻類出現
單細胞動物和低等無脊椎動物
二、DNA和蛋白質的進化
生命有著共同的起源。蛋白質和核酸是生物體的主要成分，組成生物體的蛋白質的氨基酸都是L－型的，而核酸的結構也極為相似。所有生物的生物化學反應都是由酶來催化的，它們的物質和能量代謝過程也很相似。通過對不同生物體起相同作用的蛋白質或核酸的化學結構進行比較，結果發現，親緣越近其結構越相似，這說明蛋白質和核酸也在不斷進化著。
根據對不同蛋白質進化速率的研究表明，生物體中，越是共同的蛋白質，其保守性越強、進化速率越慢；越是趨異性的蛋白質，其保守性越弱，進化速率越快。蛋白質分子的進化只能從表型上證明生物進化發展的歷程，在分子水平上探討進化的機理，更直接的方法是分析遺傳物質本身--核酸。
愈是高等的生物，其DNA含量愈高
在進化過程中，生物體細胞中的DNA含量是逐漸增加的。大腸桿菌作為比較進化的原核生物，其DNA的含量為4×106個核苷酸對，能編碼4000個基因。而哺乳動物生殖細胞中基因組的DNA含量約為3.2×109個核苷酸對，如果全部用來編碼基因，則基因含量為300萬個。生物由簡單的類型進化到復雜的類型，其DNA含量的增加是一個很重要的直接證據。
從總的進化趨勢來說，愈是高等的生物，其DNA含量愈高。但是DNA的含量不一定總是與生物的復雜程度成正比。因為DNA中有很多是不編碼的重復順序，重復順序的多少與進化程度沒有直接的相關性。但基因的數量與生物的復雜程度必然是相關的，因為高度發展、結構復雜的生物要維持它的生命活動和繁衍它的種族，就需要有大量的基因。事實上，很多基因只存在於高等的生物中，如血紅蛋白質基因和免疫球蛋白基因等。
基因擴增的兩種類型
在生物進化的歷程中，基因數量的擴增與生物進化的復雜程度是一致的。基因的擴增有兩種類型；一是原有基因數量的壙增，即重復基因的產生；二是新基因的擴增，即由於鹼基對突變、等位基因的不等位交換等原因產生生理生化功能與原基因不同的新基因。
進化論與神創論的大論戰
1859年底，達爾文的《物種起源》一書終於出版了。它像一塊巨石落水，引起了社會各界的激烈爭論。反對者蜂擁而起，但也有許多科學家堅定地支持達爾文，特別是英國生物學家赫胥黎（1825-1895）和德國生物學家海克爾，他們不僅熱情宣傳、勇敢捍衛進化論，而且發展了進化論。

赫胥黎首先把進化論用到了人類起源上。他從卵的發育、軀體和四肢的比例、脊椎、頭骨、牙齒、手、足一直到腦的結構，把人和猿作了一一比較。證明人科和猿科應排在同一目中，並且第一次明確提出了人和猿類由同一祖先分支而來。

海克爾根據大量事實，提出了生物重演律，他不僅相信生物的進化，而且提出了動植物系統樹，指明了動植物進化的程序。

1860年6月28日到30日，在英國牛津大學發生了科學史上有名的神創論與進化論的大論戰。討論會在第三天達到了高潮，700多名聽眾把演講大廳擠得水泄不通。能言善辯、號稱"油滑的山姆"的大主教威爾伯福斯親自出馬。他指責達爾文的進化論根本違背《聖經》的教義，挑釁地說："請問坐在我身旁的赫胥黎教授，究竟是你的祖父還是祖母哪一方面猿猴同發生了血緣關系？"

赫胥黎從容不迫地應戰。他簡明了闡述了達爾文的進化論，用科學的事實揭露了大主教的愚昧無知，並且用這段著名的話結束了他的發言："一個人沒有任何理由因為他的祖先是無尾猿而感到羞恥。如果有人讓我在回憶中感到恥辱的話，那就是這樣一種人，他不滿足在自己活動范圍內取得的令人懷疑的成功，卻要插手他並不了解的科學問題，想用花言巧語和宗教偏見把真理掩蓋起來。"

赫胥黎的發言贏得了人們熱烈的掌聲，這場辯論以進化論的勝利而告終。經過激烈的斗爭，到了19世紀末，達爾文的學說終於贏得了科學界絕大多數人的支持，成為流行最廣、影響最大的科學思潮之一。
進化論在進化中

達爾文的進化論打破了生物學中被神學盤踞的最後一個頑固堡壘，推翻了那種把物種看作是彼此毫無聯系的、神造的、不變的觀點，給生物學乃至整個自然科學的發展帶來了一場革命。

但是，由於科學技術發展水平的限制，達爾文的進化論也有不足和局限性。他雖然揭示了生存斗爭、自然選擇、適者生存的原理，但是對於變異的原因並沒有真正搞清楚，達爾文自己也很坦然地說過："關於變異的規律，我們實在是深深無知的，我們能夠說明的這部分或那部分發生變異的任何原因，恐怕還不及百分之一。"

隨著20世紀生物科學的發展，特別是遺傳學和分子生物學的發展，進化論有了新的發展。人們弄清楚了變異的物質基礎是基因，對基因給生物帶來的影響有了越來越多的了解。

本世紀三四十年代，人們把遺傳學的研究成果同達爾文的自然選擇學說有機會地結合起來，提出了綜合進化論，或稱現代達爾文主義。綜合進化論認為群體是生物進化的單位，物種進化是突變、基因重組、選擇和隔離這幾種因素相互作用的綜合效應。

60年代以來，隨著分子生物的異軍突起，人們對進化的認識也開始深入到分子水平。1968年，日本學者木村資生發表了一篇論文，提出中性進化學說，對達爾文的"物競天擇"發生了挑戰。他提出決定分子進化的主導因素是那些對生物既不有利、也不有害的"中性"基因突變。這此中性突變日積月累，積少成多，可以構成相當大的差異，形成種屬的特性。在自然選擇對它們並不發生作用的情況下，生物大分子照樣可以進化。木村認為，這種長期持續的中性分子突變乃是進化的動力。

100多年來，進化論經受了各種考驗，同時也在不斷從科學發展中吸取營養，進化論的研究正從原來的個體進化水平向群體進化水平和分子進化水平縱深發展，進化論也在不斷地進化中。

生命進化的奧秘--"神創論"與科學的較量
地球上為什麼會有千千萬萬不同的生物種類？它們從哪裡來的？不同的物種之間有聯系嗎？早在古代，就有人在思考這個問題了。
古希臘有一個學者叫阿那克西曼德（公元前610-前546），他猜測，地球上原來是一片汪洋，後來陸地才漸漸露了出來，生物是由海洋發展到陸地上的。比如人最初是披著鱗甲的魚，當他們浮出水面來到陸地後甲殼炸裂，於是變成了人。
我國戰國時期的思想家莊周（公元前369-前286），也有"青寧生程，程生馬，馬生人"之說。這里所說的青寧是竹根蟲，程是貘或豺。我們現在當然都知道，人不是由馬變來的，不過可以看出，這個古老的學說中蘊涵了生物可變的可貴思想：即由蟲產生四腳動物，由四腳動物產生人。
這些古代的樸素的進化思想很快就為宗教神學的"神創論"給壓抑下去了。我國封建社會有"天命觀"，主張天是宇宙間最高的主宰，創造了包括人在內的萬物，而在西方，很長的時間里，上帝創造萬物的觀點一直統治著人們的思想。
基督教的經典《聖經》的第一章"創世紀"，就描述了萬能的上帝耶和華是怎樣在6天中創造萬物的：世界伊始，地上是浩淼無際的水，暗淡無光。第一天，上帝創造了光，從此有了光明和黑暗、白晝和黑夜。第二天，上帝創造了空氣，把水上下分開。空氣為天，天上的水是雲和雨，地下的水是江河湖海。第三天，上帝創造了海洋和陸地，讓大地長滿青草、蔬菜、樹木。第四天，上帝創造了日、月、星辰，分管白天黑夜。第五天，上帝創造了水中的游的魚，空中飛的鳥，讓海洋天空充滿生機。第六天，上帝創造了地上生活的昆蟲、野獸，並且按著自己的形象，創造出人，讓人來管理這一切。萬物都造齊了，第七天，上帝就休息了，這一天也就叫安息日。
《聖經》中還說，上帝創造的一切都是有用的，比如貓被創造出來是為了吃老鼠，老鼠創造出來是為了給貓吃……物種是按照上帝的意思被創造出來的，從它們被造出來的那一起就是不變的。從中世紀以來，誰要是敢對這種觀點表示疑義，就是褻瀆聖靈，就是大逆不道。
可是隨著科學的進步，地質學、胚胎學、細胞學取得的許多新發現，使得一些哲學家和科學家們開始懷疑"上帝創造萬物"和"物種不變"的觀點了。
1748年，法國出版了一本名字很長很怪的書《泰利姆：或一個印度哲學家與一個法國傳教士關於海洋的縮小陸地形成以及人和動物的起源等問題的談話》。作者借異教徒泰利姆之口，指出物種是隨著海洋的縮小，陸地的增加而增加的，物種隨著環境變化獲得的性狀可以通過遺傳而傳遞。泰利姆其實就是作者馬耶的名字倒著拼寫出來的，他由於害怕宗教迫害不改說出自己的真實姓名，這本書直到作者死了10年之後才出版。
法國博物學家布豐（1707-1788）是最早對"神創論"提出質疑的科學家之一。他在從事比較解剖學研究中發現，許多動物具有不完善的沒有用處的退化的器官，如果物種是萬能的上帝創造的，那麼這些不完善的器官怎麼會存在呢？
布豐在他的網路全書書式的巨著《自然史》中描繪了宇宙、太陽系、地球的演化。他認為地球是由熾熱的氣體凝聚而成的，地球的誕生比《聖經》創世紀所說的公元前4004年要早得多，地球的年齡起碼有10萬年以上。生物是在地球的歷史發展過程中形成的，並隨著環境的變化而變異。布豐甚至大膽地提出，人應當把自己列為動物的一屬，他在他的著作中寫道："如果只注意麵孔的話，猿是人類最低級的形式，因為除了靈魂外，它具有人類所有的一切器官。""如果《聖經》沒有明白宣示的話，我們可能要去為人和猿找一個共同的祖先。"
盡管布豐用的是假設的語氣，並用造物主和神靈來掩蓋自己的進化論，但是還是遭到了教會的圍攻。在壓力下，布豐不得不違心地宣布："我沒有任何反對《聖經》的意圖，我放棄所有我的著作中關於地球形成的說法，放棄與摩西故事相抵觸的說法。"直到18世紀，宗教還在頑固地維持著對科學的統治。

Ⅶ 什麼是生物化學

生物化學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生物學分支學科。

若以不同的生物為對象，生物化學可分為動物生化、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。

二十世紀六十年代以來，生物化學與其它學科又融合產生了—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，有醫學生化、農業生化、工業生化、營養生化等。

生物化學發展簡史

生物化學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，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動物呼吸的逆過程。又如1828年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行如發酵這樣復雜的生命活動，終於推翻了「生機論」。

生物化學的發展大體可分為三個階段。

第一階段從19世紀末到20世紀30年代，主要是靜態的描述性階段，對生物體各種組成成分進行分離、純化、結構測定、合成及理化性質的研究。其中菲舍爾測定了很多糖和氨基酸的結構，確定了糖的構型，並指出蛋白質是肚鍵連接的。1926年薩姆納製得了脲酶結晶，並證明它是蛋白質。

此後四、五年間諾思羅普等人連續結晶了幾種水解蛋白質的酶，指出它們都無例外地是蛋白質，確立了酶是蛋白質這一概念。通過食物的分析和營養的研究發現了一系列維生素，並闡明了它們的結構。

與此同時，人們又認識到另一類數量少而作用重大的物質——激素。它和維生素不同，不依賴外界供給，而由動物自身產生並在自身中發揮作用。腎上腺素、胰島素及腎上腺皮質所含的甾體激素都在這一階段發現。此外，中國生物化學家吳憲在1931年提出了蛋白質變性的概念。

第二階段約在20世紀30～50年代，主要特點是研究生物體內物質的變化，即代謝途徑，所以稱動態生化階段。其間突出成就是確定了糖酵解、三羧酸循環以及脂肪分解等重要的分解代謝途徑。對呼吸、光合作用以及腺苷三磷酸(ATF)在能量轉換中的關鍵位置有了較深入的認識。

當然，這種階段的劃分是相對的。對生物合成途徑的認識要晚得多，在50～60年代才闡明了氨基酸、嘌嶺、嗜啶及脂肪酸等的生物合成途徑。

第三階段是從20世紀50年代開始，主要特點是研究生物大分子的結構與功能。生物化學在這一階段的發展，以及物理學、技術科學、微生物學、遺傳學、細胞學等其他學科的滲透，產生了分子生物學，並成為生物化學的主體。

生物化學的基本內容

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。

雖然對生物體組成的鑒定是生物化學發展初期的特點，但直到今天，新物質仍不斷在發現。如陸續發現的干擾素、環核苷磷酸、鈣調蛋白、粘連蛋白、外源凝集素等，已成為重要的研究課題。

早已熟知的化合物也會發現新的功能，20世紀初發現的肉鹼，50年代才知道是一種生長因子，而到60年代又了解到是生物氧化的一種載體；多年來被認為是分解產物的腐胺和屍胺，與精胺、亞精胺等多胺被發現有多種生理功能，如參與核酸和蛋白質合成的調節，對DNA超螺旋起穩定作用以及調節細胞分化等。

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。

在物質代謝的過程中還伴隨有能量的變化。生物體內機械能、化學能、熱能以及光、電等能量的相互轉化和變化稱為能量代謝，此過程中ATP起著中心的作用。新陳代謝是在生物體的調節控制之下有條不紊地進行的。生物體內絕大多數調節過程是通過別構效應實現的。

生物大分子的多種多樣功能與它們特定的結構有密切關系。蛋白質的主要功能有催化、運輸和貯存、機械支持、運動、免疫防護、接受和傳遞信息、調節代謝和基因表達等。由於結構分析技術的進展，使人們能在分子水平上深入研究它們的各種功能，蛋白質分子內部的運動性是它們執行各種功能的重要基礎。

80年代初出現的蛋白質工程，通過改變蛋白質的結構基因，獲得在指定部位經過改造的蛋白質分子。這一術不僅為研究蛋白質的結構與功能的關系提供了新的途徑；而且也開辟了按一定要求合成具有特定功能的、新的蛋白質的廣闊前景。

核酸的結構與功能的研究為闡明基因的本質，了解生物體遺傳信息的流動作出了貢獻。鹼基配對是核酸分子相互作用的主要形式，這是核酸作為信息分子的結構基礎。

基因表達的調節控制是分子遺傳學研究的一個中心問題，也是核酸的結構與功能研究的一個重要內容。對於原核生物的基因調控已有不少的了解；真核生物基因的調控正從多方面探討。如異染色質化與染色質活化；DNA的構象變化與化學修飾；DNA上調節序列如加強子和調制子的作用；RNA加工以及轉譯過程中的調控等。

生物體的糖類物質包括多糖、寡糖和單糖。在多糖中，纖維素和甲殼素是植物和動物的結構物質，澱粉和糖元等是貯存的營養物質。單糖是生物體能量的主要來源。寡糖在結構和功能上的重要性在20世紀70年代才開始為人們所認識。寡糖和蛋白質或脂質可以形成糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂。

由於糖鏈結構的復雜性，使它們具有很大的信息容量，對於細胞專一地識別某些物質並進行相互作用而影響細胞的代謝具有重要作用。從發展趨勢看，糖類將與蛋白質、核酸、酶並列而成為生物化學的4大研究對象。

生物大分子的化學結構一經測定，就可在實驗室中進行人工合成。生物大分子及其類似物的人工合成有助於了解它們的結構與功能的關系。有些類似物由於具有更高的生物活性而可能具有應用價值。通過DNA化學合成而得到的人工基因可應用於基因工程而得到具有重要能的蛋白質及其類似物。

生物體內幾乎所有的化學反應都是酶催化的。酶的作用具有催化效率高、專一性強等特點。這些特點取決於酶的結構。酶的結構與功能的關系、反應動力學及作用機制、酶活性的調節控制等是酶學研究的基本內容。酶與人類生活和生產活動關系十分密切，因此酶在工農業生產、國防和醫學上的應用一直受到廣泛的重視。

生物膜主要由脂質和蛋白質組成，一般也含有糖類，其基本結構可用流動鑲嵌模型來表示，即脂質分子形成雙層膜，膜蛋白以不同程度與脂質相互作用並可側向移動。生物膜與能量轉換、物質與信息的傳送、細胞的分化與分裂、神經傳導、免疫反應等都有密切關系，是生物化學中一個活躍的研究領域。

激素是新陳代謝的重要調節因子。激素系統和神經系統構成生物體兩種主要通訊系統，二者之間又有密切的聯系。70年代以來，激素的研究范圍日益擴大，許多激素的化學結構已經測定，它們主要是多肽和甾體化合物。一些激素的作用原理也有所了解，有些是改變的通透性，有些是激活細胞的酶系，還有些是影響基因的表達。維生素對代謝也有重要影響，可分水溶性與脂溶性兩大類。它們大多是酶的輔基或輔酶，與生物體的健康有密切關系。

生物進化學說認為：地球上數百萬種生物具有相同的起源，並在大約40億年的進化過程中逐漸形成。生物化學的發展為這一學說在分子水平上提供了有力的證據。

在生物化學的發展中，許多重大的進展均得力於方法上的突破。90年代以來計算機技術廣泛而迅速地向生物化學各個領域滲透，不僅使許多分析儀器的自動化程度和效率大大提高，而且為生物大分子的結構分析，結構預測以及結構功能關系研究提供了全新的手段。生物化學今後的繼續發展無疑還要得益於技術和方法的革新。

生物化學對其它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酣、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。

生物化學在發酵、食品、紡織、制葯、皮革等行業都顯示了強大的威力。例如皮革的鞣製、脫毛，蠶絲的脫膠，棉布的漿紗都用酶法代替了老工藝。近代發酵工業、生物製品及制葯工業包括抗生素、有機溶劑、有機酸、氨基酸、酶制劑、激素、血液製品及疫苗等均創造了相當巨大的經濟價值，特別是固定化酶和固定化細胞技術的應用更促進了酶工業和發酵工業的發展。

Ⅷ 生物化學與分子生物學的研究生有哪些方向

研究方向:

(01)核酸生物化學、基因工程

(02)蛋白質化學、蛋白質結構功能與蛋白質組學

(03)基因表達調控

(04)基因工程疫苗

(05)結構生物學

(06)代謝組學

(07)細胞與分子機理
專業介紹:

生物化學與分子生物學專業屬於生物學下設的一個二級學科，生物化學是研究生物機體的化學組成和生命過程中的化學變化及其規律的學科，分子生物學是以生物大分子的結構與功能及其相互關系為中心，以數學、物理學、化學和生物學的基本概念和方法為基礎，在分子水平上研究生命現象和生命過程的活動規律。生物化學與分子生物學專業是生命科學的前沿和最活躍的學科。

培養目標:

研究生畢業生應掌握生物化學與分子生物學系統的理論知識和基本實驗技能，具有堅實的基礎理論和基本實驗操作技術;了解本學科的發展歷史、現狀和所研究領域的最新動態;具有獨立從事本學科有關的科學研究和教學工作的能力。