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生物科学领域中的交叉学科

生物科学领域中的交叉学科生物科学领域中的交叉学科 ◆◆◆高等教育在线周峰，王毓菁，王素蓉 (南京晓庄学院生命科学系，江苏省 2111 71) 摘要：学科交叉是当前最富活力的领域之一，文章对生物科学领域中重要的交叉学科生物化学、生物物理学、生物数学、生物信息学和生物医学作了简要概述。关键词：生物科学；交叉学科中图分类号：Q1 文献标识码：A 文章编号：1006—3315(2009)03—135—001 生物科学就是研究生命现象及其规律的科学。它既研究各种生命活动的现象和本质，又研究生物与生物之间、生...

生物科学领域中的交叉学科 ◆◆◆高等教育在线周峰，王毓菁，王素蓉 (南京晓庄学院生命科学系，江苏省 2111 71) 摘要：学科交叉是当前最富活力的领域之一，文章对生物科学领域中重要的交叉学科生物化学、生物物理学、生物数学、生物信息学和生物医学作了简要概述。关键词：生物科学；交叉学科中图分类号：Q1 文献标识码：A 文章编号：1006—3315(2009)03—135—001 生物科学就是研究生命现象及其规律的科学。它既研究各种生命活动的现象和本质，又研究生物与生物之间、生物与环境之间的相互关系，以及生命科学原理和技术在人类经济、社会活动中的应用。学科交叉是当前最富活力的领域之一，科学的协同作用及相互激励作用逐渐被人们所认识。化学家、物理学家和数学家从已经获取的新的生命信息中，不断修改、增添各自学科的理论、定义，从而形成了很多生物科学交叉学科。 1、生物化学生物化学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、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、免疫生化等。因研究的物质不同，又可分为蛋白质化学、核酸化学等。生物化学的发展大体可分为 3个阶段。第 1阶段从 19世纪末到20世纪 3O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。第 2阶段 2O世纪 3O到 5O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。第3阶段是从 2O世纪 5O年代开始，主要特点是研究生物大分子的结构与功能。生物化学的主要研究内容包括生物体的化学组成、新陈代谢与代谢调节控制、生物大分子的结构与功能、基因表达的调节控制、激素与维生素等。生物化学具有重要的研究价值。通过对生物高分子结构与功能进行的深入研究，揭示了生物体物质代谢、能量转换、信息传递、光合作用、神经传导和激素作用等许多奥秘，使人们对生命本质的认识跃进到一个崭新的阶段。 2、生物物理应用物理学的概念和方法研究生物各层次结构与功能的关系、生命活动的物理、物质在生命活动过程中表现的物理特性的生物学分支学科。生物物理学旨在阐明生物在一定的空间、时间内有关物质、能量与信息的运动规律。从 16世纪末开始，人们就开展了生物物理现象的研究。19世纪末，生理学家开始用物理概念如力学、流体力学、光学、电学及热力学的知识深入到生理学领域，这就是最初的生物物理学。2O世纪 5O 年代，物理学在各方面取得重大成就之后，物理学实验和理论的发展为生物物理学的诞生提供了实验技术和理论方法，如近红外显微镜、x射线显微镜、核磁共振技术等⋯1。生物物理的主要研究内容主要包括分子生物物理、膜生物物理、感官与神经生物物理、理论生物物理、光生物物理、生物力学等。 3、生物数学生物数学是以数学方法研究和解决生物学问题，并对与生物学有关的数学方法进行理论研究。生物数学的分支学科较多，从生物学的应用去划分，有数量分类学、数量遗传学、数量生态学等；从研究使用的数学方法划分，又可分为生物统计学、生物系统论和生物控制论等分支f21。 6O年代末，法国数学家托姆从拓扑学提出一种几何模型，能够描绘多维不连续现象，他的理论称为突变理论。2O世纪 5O年代以来，生物学突飞猛进地发展，多种学科向生物学渗透，从不同角度展现生命物质运动的矛盾，数学以定量的形式把这些矛盾的实质体现出来，从而能够使用数学工具进行分析，能够输入电脑进行精确的运算，还能把来自各方面的因素联系在一起，通过综合分析阐明生命活动的机制。数学的介入把生物学的研究从定性的、描述性的水平提高到定量的、精确的、探索规律的高水平。 4、生物信息学生物信息学是在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。它是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一。目前的生物信息学基本上只是分子生物学与信息技术的结合体。生物信息学的研究材料和结果就是各种各样的生物学数据，其研究工具是计算机，研究方法包括对生物学数据的搜索、处理及计算和模拟f11。 90年代以来，伴随着各种基因组测序计划的展开和分子结构测定技术的突破和 Internet的普及，数以百计的生物学数据库如雨后春笋般迅速出现和成长。生物信息学主要研究内容包括序列比对、分子进化、基因表达谱分析、基因芯片设计和蛋白质组学数据分析等。在学科方面，由生物信息学衍生的学科包括结构基因组学、功能基因组学、比较基因组学、环境基因组学。 5、生物医学生物医学是综合工程学、医学和生物学的理论和方法而发展起来的交叉边缘学科，基本任务是运用工程技术手段研究和解决生命科学，特别是医学中的有关问题，主要研究利用电子信息技术结合医学临床对人体信息进行无损或微损的提取和处理。生物医学主要研究内容包括医药微生物学、临床应用化学、输血技术、血液学、组织病理学、细胞学、滤过性微生物学、免疫学等。生物医学是生物医学信息、医学影像技术、基因芯片、纳米技术、新材料等技术的学术研究和创新的基地，是与 21世纪生物技术科学的形成和发展密切相关的领域，是关系到提高医疗诊断水平和人类自身健康的重要工程领域。参考文献【1】．黄耀江，陈润生生物物理学的几个热点领域 U】．物理，2002(6)： 344-348 【2]．雷玉洁，粱正东，蔡昌启等．创新生物数学教学模式[『1．高等教育研究学报，2001(4)：29—3O 基金项目：南京晓庄学院大学生科研基金项目(2008XSKY15) 作者简介：周峰(1978～)，男，山东淄博人，博士，讲师，从事生物科学教学管理与科学研究。一 135～

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