分子生物学

(一) 分子生物学在现代生命科学中的地位和作用生命运动是物质运动的最高级形式。人类长期以来不断研究探索生命运动的本质和规律,这方面知识的积累和充实形成了生物学。早期的生物学研究较偏重于宏观的描述。随着研究工作的进展,特别是现代物理、化学等概念和技术的渗透,生物学研究日益从宏观发展到微观,从现象深入到本质,从结构联系到功能,终于形成了生物学的带头学科——分子生物     

《生理卫生》与《物理学》的联系

生物学与物理在自然科学发展史中是齐头并进的。17世纪光学显微镜的发明,促进了生物学的发展,使人类对生物体的结构有了进一步的认识;本世纪发明的电子显微镜,使生物学有了长足的进步,能够分辨7×10-~(1 0)米数量级的结构;现在,人们正借助扫描隧道显微镜、X线衍射等现代物理学新技术,进一步从分子水平、原子水平探索生命的本质。可见,生物学的发展与物理学进展息息相关。同时,生物体本身就是有秩序、有组织的复杂系统,其中包含非常深奥的物理学原理,为物理学的研究提供了丰富的材料,《生物物理学》由此应运而生,并进一步分支出《生物力学》、《生物电子学》、《生物热力学》、《生理光学》、     

原子力显微镜在生物医学上的应用

原子力显微镜(atomic force microscope,AFM)是扫描探针显微镜(SPM)的一种,其分辨率达到纳米级,能对从原子到分子尺度的结构进行三维成像和测量,能观察任何活的生命样品及动态过程。本文概述了AFM的基本工作原理及在生物医学上对DNA、蛋白质、细胞及生物过程等方面进行的研究。     

细胞生物学的趋向和发展战略

(一) 细胞生物学的发展趋向细胞是生物的形态结构和生命活动的基本单位。从施旺和施莱登(1838—1839)提出细胞学说以来,细胞学一直是生物学的基础,尤其在遗传和发育的研究中起了巨大的推动作用,并广泛地渗入到生物学的各部门。从历史上看,细胞学经历了以细胞核和染色体研究为主流的古典细胞学时期,进入到以活细胞的实验研究为标帜的实验细胞学时期。五十年代以来,对细胞的实验研究和生物化学的     

扫描探针显微镜及其在生物医学研究中的应用

本文介绍了一类可以从原子水平到微米尺寸观察物质结构的三维成像工具——扫描探针显微镜(SPM),重点介绍了扫描隧道显微镜(STM)和原子力显微镜(AFM)的基本原理,以及SPM在细胞生物学、核酸和小分子成像等生物医学研究领域的一些应用。SPM不久将可能成为大多数生命科学实验室的一项重要技术。     

浅谈生物课的复习

生物学研究涵盖了几十亿年的生命演化,涉及几百万种生命的形态,结构,生理,遗传,变异等方面的问题;微观领域深入到细胞,分子水平,宏观层次深入到生物个体和群体发展规律;生物学的研究和学习必需以一定的物理,化学等自然科学发展为基础,形成了包括形态,     

浅谈生物课的复习

生物学研究涵盖了几十亿年的生命演化,涉及几百万种生命的形态,结构,生理,遗传,变异等方面的问题;微观领域深入到细胞,分子水平,宏观层次深入到生物个体和群体发展规律;生物学的研究和学习必需以一定的物理,化学等自然科学发展为基础,形成了包括形态,     

合成生物学在生命起源、进化、结构和功能相互关系研究中的作用

生命从何而来?生物进化的原理和分子机制是什么?生物如何组装具有特定结构的分子和细胞,又如何从一个细胞生长发育为一个有规则结构的生物体?这些古老的生物学基本问题至今仍然蒙着神秘的面纱.在过去几十年中,合成生物学这门新兴交叉学科融合了生命科学、工程学、物理学与化学等诸多学科中的内容,旨在通过设计和建造新的生物元件、功能和系统,以创建在自然界中并不存在的可控方式、生物逻辑和生命系统.合成生物学的出现或许能够克服此前的技术障碍,在回答生命起源、进化、结构与功能等问题上提供新的有趣的观点;此外,它也可能改变对生命已被广泛接受的定义,从而挑战认知生命的方式.     

系统生物学的研究进展

系统生物学以系统的观点．运用工程和计算机技术及各种先进的生物学研究手段研究细胞中所有基因和蛋白质,来解释生命的奥秘。系统生物学是在基因组序列的基础上完成由生命密码到生命过程的研究,了解系统的结构和功能,揭示系统内部各组成成分的相互作用和运行规律。从系统生物学的产生背景、发展现状和研究目标、研究平台、研究动态等方面综述了系统生物学的研究。     

结构生物学研究的一些新进展

近年来,结构生物学的发展呈现出快速增长的新态势.精确测定的生物大分子结构以指数曲线增加,速率已达到5.1个/d.截止1998年4月的统计,已从PDB库释放出来的生物大分子原子坐标套数已达7 454.同时,以精确结构知识为基础揭示生命活动的规律已达到前所未有的深度和广度.在技术和方法方面,近年来第三代同步辐射的应用与一些新方法的结合,可用极小的晶体测定极大的结构,使某些膜蛋白及亚细胞器的精确结构测定成为可能.NMR溶液结构测定的分子质量已突破35 000,电子晶体学阐释结构的分辨率已接近0.3 nm,可探测的动态过程的时间尺度已达到10^－9 s.结构生物学与基因组学的结合正在产生一个新的科学领域：结构基因组学（structural genomics）,它在未来后基因组时代的生物学中占有重要地位.     

2023年整合生物学领域发展态势

自20世纪中叶以来,生命科学研究逐渐从单一的生物个体水平延伸到细胞、分子、基因等不同层次。面对生物体的复杂性和多样性,跨层级、多维度、全周期的生命结构与功能研究日益受到重视,整合生物学应运而生,旨在揭示生物体内部各种层次之间的相互关系和调控机制,以期深入了解生物体的功能和行为。回顾数十年整合生物学的发展历程,多学科交叉的工具为其提供了有力的支撑,跨层级的功能涌现现象是其研究的关键节点,其理论基础则在于揭示了非线性、不确定性和异质性等复杂科学特征,为生命健康解决方案的赋能提供了基础。2023年,整合生物学在研究生命系统的涌现现象、健康及生态环境方面取得了突破性进展,加深了我们对生命系统整体知识体系的理解,也促进了对生物体在健康和疾病状态下的生理和病理变化的全面了解。展望未来,整合生物学或将以更为综合的整体视角,深入解析生命系统的复杂性、临界条件的变化、无序与有序状态的转化过程,进而促进人类对于生命本质的更深认知,创新前所未有的技术策略。     

基于大概念的专题复习教学——以“细胞是生物体结构与生命活动的基本单位”为例

根据《普通高中生物学课程标准(2017年版)》的要求,高中生物学教学应围绕生物学大概念展开,以有效地提高教学效果。以"细胞是生物体结构与生命活动的基本单位"一节复习课为例,围绕大概念"细胞是生物体结构与生命活动的基本单位"展开,教学过程中借助概念图,帮助学生构建概念体系,重视大概念下各概念之间的联系,有效提高复习效率。     

结构生物学专题序言

<正>结构生物学是一门研究生物大分子的三维空间结构、动态过程和生物学功能的交叉性学科,结构生物学研究可以提供生物大分子在原子分辨率水平的原子坐标、相互作用的细节信息以及生物大分子在行使其功能时的动态变化,这些结构信息与功能研究相结合,不仅能促进人们对生物大分子的生物功能和分子机理的认识,阐述重要的生物学问题,同时也能为探索与生物大分子功能失调相关疾病的发病机     

廿世纪最后十年的分子生物学研究

分子生物学的出现,使生物学中的各个领域与化学、物理学等密切联系、相互渗透,从而推动了整个生物学的发展。今天分子生物学已成为生物科学中各个学科的共同语言。分子生物学的基础研究,大大推动了人们对生命本质和规律的认识,并且已在工、农、医等实践中发挥了重要作用;分子生物学的研究还带动了新兴产业生物工程的蓬勃发展。加强分子生物学的研究在理论和应用方面都有重要的意义。未来生物学的发展趋势将是向宏观和微观最基本和最复杂的两极发展。就方法论而言,受现代新兴学科的推动,未来生物学的研究将从以分析式为主发展到分析式与整体性(综合)相     

新书介绍

3.生命的起源:高士其著;中华全国科学技术普及协会出版;全国各大书店经售; 每册定价一千五百元;约一万七千字。这本书以浅近生动的文字,叙述了“生命的起源”,以唯物主义的观点,驳斥了过去的荒唐的说法;如生命是“上帝”创造出来的;“自然发生”;反动的魏斯曼的“种质”学说和“灵魂”等荒诞故事的说法。这本书是集合近代天文学、地质学、化学和生物学的研究成果而说明的。以唯物主义的看法,说明了生物的进化,一步一步地由低级而到高级、由简单而到复杂、演化而来的。这本书把生命的起源,分开三个方面来说明它;(1)从地球的历史看生命的起源;(2)从显微镜下看生命的起源;(3)从化学的变化中看生命的起源。读了这本书,可以明确了对于生命起源的唯物的看法,确言地,知道了生命不是精神的东西,而是物质的一种特殊形态,它们在自然历史发展一定阶段上产生出来的。     

进化论系列讲座（二十九） 最小熵产生原理

<正>前文说到，薛定谔《生命是什么》一书中论述的三个观点后来发展为理论生物学的三个方向——理论分子生物学、量子生物学和耗散结构理论。本篇就来谈谈耗散结构理论的曲折发展过程。这个理论的横空出世不仅给进化论提供了物理学背书，而且将进化的思想拓展到生物学之外更加广阔的领域。     

生物医学光子学的无损伤影象方法

二十一世纪将是信息和生命科学的时代 ,而生物光子学是此两大领域结合的一门新兴交叉学科 ,对推动生命科学的研究具有极其重要的意义。根据最近的研究动态 ,生物光子学领域最有希望的一个新生点就是利用光学和激光技术 ,发展生命科学研究的形态学方法 ,即 :生命过程动态信息的高灵敏度成像 ,包括从单功能分子、亚细胞、细胞到组织的多种光与生物分子作用信息的成像 ,从而实现生物学研究方法从集合到个体(单分子 ) ;从离体到活体 ;从静态到动态的变革。这些新的物理方法的引入不但能使生物学的研究手段发生革命性变革 ,同时也促进生物学基础…     

生命起源的历程始于何处?--从化学进化到生物进化的探索

生命起源开始于从化学进化进入生物进化．然而,在原始细胞出现之前,已存在一个有蛋白质、核酸等生命要素的过渡期．那么,生命起源的历程究竞从何处开始?对这个未解之迹,进行了讨论．首先,从化学进化到生物进化要实现3个相变,即：从随机的有机化学反应相变为定向代谢途径;从消旋体环境相变为生物手性环境：从化学混沌状态相变为生命耗散结构．通过比较分析发现,由于前生命化学时期出现了丙酮酸．它的独特性质导致了这3种相变同步发生,其中起驱动作用的是定向代谢途径．它起源于以丙酮酸为基质的逆向糖酵解(糖生成途径)．     

从原核到真核的早期生命演化

<正>地球生命自诞生到寒武纪生命大爆发,经历了大约三十多亿年的漫长演化,这段历史曾被称为隐生宙,寓意没有生命显现的时代。后来随着化石的不断发现,这段时期又被统称为前寒武纪,包括了冥古宙(生命出现之前)、太古宙(原核生命时代)和元古宙(真核生命时代)。从冥古宙、太古宙,到元古宙,地球生命经历了生命诞生,从原核生命到真核生命,从单细胞生命到多细胞生命,从藻类到原生动物再到多细胞动物的漫长演化过程。     

含氟核苷在生物大分子结构机理研究中的应用进展

氟原子半径小、电负性强、具有与(-OH)官能团类似的氢键形成能力,是"超级卤素"。生物大分子核酸中引入氟原子,会使得氟原子附近的原子电子云密度、碱性及酸性发生明显变化,从而导致整个核酸分子构象由于偶极相互作用发生变化。本文主要综述最近几年含氟核苷在蛋白质与核酸的相互作用及其动力学机制、DNA和RNA的二级结构等生物大分子结构机理研究中的应用,同时,进一步阐述了利用含氟核苷,结合19F-NMR核磁共振波谱技术,研究核酸与蛋白质之间特异性识别的结构与动态机制及核酸二级结构的研究进展,以期氟化学在我国化学和生物学领域得到更为广泛的应用。