生命科學(xué)與人類生活

現(xiàn)代生命科學(xué)與我們的生活摘要：生命科學(xué)對(duì)于有效地控制生命活動(dòng)，能動(dòng)地改造生物界，造福人類生命科學(xué)與人類生存、健康、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展有著密切關(guān)系，是當(dāng)今在全球范圍內(nèi)最受關(guān)注的基礎(chǔ)自然科學(xué)之一。而且是近些年來自然科學(xué)中發(fā)展最迅速的學(xué)科，必將成為21世紀(jì)初的主導(dǎo)科學(xué)。從而生命科學(xué)不僅是當(dāng)代自然科學(xué)發(fā)展的最大趨勢(shì)，而且對(duì)人類的生命活動(dòng)規(guī)律和現(xiàn)有生存方式產(chǎn)生巨大的影響。把握這種規(guī)律，認(rèn)識(shí)這種影響，又勢(shì)必成為社會(huì)、科學(xué)、專家學(xué)者的課題。關(guān)鍵詞：生命；基因診斷;基因治療;基因工程；生物技術(shù)生命科學(xué)簡(jiǎn)介生物物質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是什么？這些化學(xué)物質(zhì)在體內(nèi)是如何互轉(zhuǎn)化并表現(xiàn)出生命特征的？生物大分子的組成和結(jié)構(gòu)是怎樣的？細(xì)胞是怎樣工作的？形形色色的細(xì)胞怎樣完成多種多樣的功能？基因作為遺傳物質(zhì)是怎樣起作用的？什么機(jī)制促使細(xì)胞復(fù)制？一個(gè)受精卵細(xì)胞怎樣在發(fā)育成由許多極其不同類型的細(xì)胞構(gòu)成的高度分化的多細(xì)胞生物的奇異過程中使用其遺傳信息？多種類型細(xì)胞是怎樣結(jié)合起來形成器官和組織？物種是怎樣形成的？什么因素引起進(jìn)化？人類仍在進(jìn)化嗎？等等。這些問題時(shí)刻擺在在每一個(gè)生命科學(xué)研究者的眼前，這些問題的解決我們必須從生命科學(xué)的基礎(chǔ)研究開始。如此復(fù)雜而又豐富多彩的生命現(xiàn)象，也亟待生命科學(xué)的研究突破。生命的定義生命泛指有機(jī)物和水構(gòu)成的一個(gè)或多個(gè)細(xì)胞組成的一類具有穩(wěn)定的物質(zhì)和能量代謝現(xiàn)象能夠穩(wěn)定地從外界獲取物質(zhì)和能量并將體內(nèi)產(chǎn)生的廢物和多余的熱量排放到外界、能回應(yīng)刺激、能進(jìn)行自我復(fù)制繁殖的半開放物質(zhì)系統(tǒng)生命的特征化學(xué)成分的同一性從元素成分看，都是由C、H、O、N、P、S、Ca等元素構(gòu)成的；從分子成分來看，生命體中有蛋白質(zhì)、核酸、脂肪、糖類、維生素等多種有機(jī)分子。其中蛋白質(zhì)都是由20種氨基酸組成；核酸主要由4種核苷酸組成；ATP（三磷酸腺苷）為貯能分子⑵嚴(yán)整有序的結(jié)構(gòu)生命的基本單位是細(xì)胞，細(xì)胞內(nèi)的各結(jié)構(gòu)單元（細(xì)胞器）都有特定的結(jié)構(gòu)和功能。生物界是一個(gè)多層次的有序結(jié)構(gòu)。在細(xì)胞這一層次之上還有組織、器官、系統(tǒng)、個(gè)體、種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)等層次。每一個(gè)層次中的各個(gè)結(jié)構(gòu)單元，如器官系統(tǒng)中的各器官、各器官中的各種組織，都有它們各自特定的功能和結(jié)構(gòu)，它們的協(xié)調(diào)活動(dòng)構(gòu)成了復(fù)雜的生命系統(tǒng)。各種生物編制基因程序的遺傳密碼是統(tǒng)一的，都遵循DNA--RNA--Protein的中心法則新陳代謝生物體不斷地吸收外界的物質(zhì)，這些物質(zhì)在生物體內(nèi)發(fā)生一系列變化，最后成為代謝過程的最終產(chǎn)物而被排出體外。包括組成作用和分解作用。組成作用是從外界攝取物質(zhì)和能量，將它們轉(zhuǎn)化為生命本身的物質(zhì)和貯存在化學(xué)鍵中的化學(xué)能。分解作用是分解生命物質(zhì)，將能量釋放出來，供生命活動(dòng)之用。生長(zhǎng)特性生物體能通過新陳代謝的作用而不斷地生長(zhǎng)、發(fā)育，遺傳因素在其中起決定性作用，外界環(huán)境因素也有很大影響。向遺傳和繁殖能力生物體能不斷地繁殖下一代，使生命得以延續(xù)。生物的遺傳是由基因決定的，生物的某些性狀會(huì)發(fā)生變異；沒有可遺傳的變異，生物就不可能進(jìn)化。?應(yīng)激能力包括生物接受外界刺激后會(huì)發(fā)生反應(yīng)和生物的運(yùn)動(dòng)受神經(jīng)系統(tǒng)的控制。①進(jìn)化生物表現(xiàn)出明確的不斷演變和進(jìn)化的趨勢(shì)，地球上的生命從原始的單細(xì)胞生物開始，走過了多細(xì)胞生物形成，各生物物種輻射產(chǎn)生，以及高等智能生物人類出現(xiàn)等重要的發(fā)展階段后，形成了今天龐大的生物體系。生命科學(xué)的含義生命科學(xué)是研究生命現(xiàn)象、生命活動(dòng)的本質(zhì)、特征和發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，以及各種生物之間和生物與環(huán)境之間相互關(guān)系的科學(xué)。用于有效地控制生命活動(dòng)，能動(dòng)地改造生物界，造福人類生命科學(xué)與人類生存、人民健康、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展有著密切關(guān)系，是當(dāng)今在全球范圍內(nèi)最受關(guān)注的基礎(chǔ)自然科學(xué)?，F(xiàn)代生命科學(xué)的特點(diǎn)分子生物學(xué)的突破性成果，成為生命科學(xué)的生長(zhǎng)點(diǎn)，使生命科學(xué)在自然科學(xué)中的位置起了革命性的變化。20世紀(jì)50年代，遺傳物質(zhì)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，開創(chuàng)了從分子水平研究生命活動(dòng)的新紀(jì)元。此后，遺傳信息由DNA通過RNA傳向蛋白質(zhì)這一“中心法則”的確立以及遺傳密碼的破譯，為基因工程的誕生提供了理論基礎(chǔ)。蛋白質(zhì)的人工合成，使人們認(rèn)清了生命現(xiàn)象并不神秘。這些重大的研究成果，闡明了核酸和蛋白質(zhì)是生命的最基本物質(zhì)，生命活動(dòng)是在酶的催化作用下進(jìn)行的。絕大部分的酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)是一切生命活動(dòng)調(diào)節(jié)控制的主要承擔(dān)者。從而揭示了蛋白質(zhì)、酶、核酸等生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能和相互關(guān)系，為研究生命現(xiàn)象的本質(zhì)和活動(dòng)規(guī)律奠定了理論基礎(chǔ)生命科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用Q基因工程藥品的生產(chǎn)許多藥品的生產(chǎn)是從生物組織中提取的。受材料來源限制產(chǎn)量有限，其價(jià)格往往十分昂貴。微生物生長(zhǎng)迅速，容易控制，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。若將生物合成相應(yīng)藥物成分的基因?qū)胛⑸锛?xì)胞內(nèi)，讓它們產(chǎn)生相應(yīng)的藥物，不但能解決產(chǎn)量問題，還能大大降低生產(chǎn)成本。例如胰島素是治療糖尿病的特效藥，長(zhǎng)期以來只能依靠從豬、牛等動(dòng)物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產(chǎn)量之低和價(jià)格之高可想而知。將合成的胰島素基因?qū)氪竽c桿菌，每2000L培養(yǎng)液就能產(chǎn)生100g胰島素！大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)不但解決了這種比黃金還貴的藥品產(chǎn)量問題，還使其價(jià)格降低了30%-50%!干擾素治療病毒感染簡(jiǎn)直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg!其“珍貴”程度自不用多說?；蚬こ倘烁蓴_素a-2b（安達(dá)芬）是我國第一個(gè)國產(chǎn)化基因工程人干擾素a-2b，具有抗病毒，抑制腫瘤細(xì)胞增生，調(diào)節(jié)人體免疫功能的作用，廣泛用于病毒性疾病治療和多種腫瘤的治療，是當(dāng)前國際公認(rèn)的病毒性疾病治療的首選藥物和腫瘤生物治療的主要藥物。.基因診斷與基因治療基因芯片的發(fā)明改變了現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)模式：人們不是在發(fā)生疾病后才去醫(yī)院治療，平時(shí)定期使用基因芯片進(jìn)行體檢，可以預(yù)先診斷出幾年甚至十幾年以后才發(fā)生的疾?。ò[瘤、艾滋病、心血管病等，提早進(jìn)行基因治療、基因預(yù)防。據(jù)介紹，基因診斷的技術(shù)問題已經(jīng)解決，目前已逐步進(jìn)入臨床使用階段。生物芯片的發(fā)明，它將變更整個(gè)生命醫(yī)學(xué)，極大地提高人類的健康水平。”馬文麗和鄭文嶺兩位科學(xué)家的發(fā)明，使得中國在繼“工業(yè)革命”和“信息技術(shù)革命”后的“基因組革命”與世界同步?；蛑委煹奶岢鲎畛跏轻槍?duì)單基因缺陷的遺傳疾病，目的在于有一個(gè)正常的基因來代替缺陷基因或者來補(bǔ)救缺陷基因的致病因素。用基因治病是把功能基因?qū)氩∪梭w內(nèi)使之表達(dá)，并因表達(dá)產(chǎn)物一一蛋白質(zhì)發(fā)揮了功能使疾病得以治療。基因治療的結(jié)果就像給基因做了一次手術(shù)，治病治根，所以有人又把它形容為“分子外科”?！虍a(chǎn)最高效藥物的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物轉(zhuǎn)基因動(dòng)物是一種個(gè)體表達(dá)反應(yīng)系統(tǒng)，代表了當(dāng)今時(shí)代藥物生產(chǎn)的最新成就，也是最復(fù)雜、最具有廣闊前景的生物反應(yīng)系統(tǒng)。就通過轉(zhuǎn)基因動(dòng)物家畜來生產(chǎn)基因藥物而言，最理想的表達(dá)場(chǎng)所是乳腺。因?yàn)槿橄偈且粋€(gè)外泌器官，乳汁不進(jìn)入體內(nèi)循環(huán)，不會(huì)影響到轉(zhuǎn)基因動(dòng)物本身的生理代謝反應(yīng)。從轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的乳汁中獲取的基因產(chǎn)物，不但產(chǎn)量高、易提純，而且表達(dá)的蛋白經(jīng)過充分的修飾加工，具有穩(wěn)定的生物活性，因此又稱為“動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器”。所以用轉(zhuǎn)基因牛、羊等家畜的乳腺表達(dá)人類所需蛋白基因，就相當(dāng)于建一座大型制藥廠，這種藥物工廠顯然具有投資少、效益高、無公害等優(yōu)點(diǎn)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用.污染土壤的生物修復(fù)重金屬污染是造成土壤污染的主要污染物。重金屬污染的生物修復(fù)是利用生物（主要是微生物、植物）作用，削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬的毒性。其原理是:通過生物作用（如酶促反應(yīng)）改變重金屬在土壤中的化學(xué)形態(tài)，使重金屬固定或解毒，降低其在土壤環(huán)境中的移動(dòng)性和生物可利用性，通過生物吸收、代謝達(dá)到對(duì)重金屬的削減、凈化與固定作用。污染土壤的生物修復(fù)過程可以增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量，激發(fā)微生物的活性，由此可以改善土壤的生態(tài)結(jié)構(gòu)，這將有助于土壤的固定，遏制風(fēng)蝕、水蝕等作用，防止水土流失。應(yīng)用EM生物技術(shù)在種植業(yè)的應(yīng)用EM在種植業(yè)中的應(yīng)用經(jīng)在蔬菜、花卉、葡萄、小麥等作物上應(yīng)用，起到了增產(chǎn)、抗病蟲、改良土壤、改善作物品質(zhì)、凈化環(huán)境的作用。，:番茄田內(nèi)用500倍液的EM發(fā)酵液進(jìn)行植株噴施，一周后觀察，比對(duì)照植株長(zhǎng)勢(shì)旺盛，葉片增厚,葉色深綠,農(nóng)藝性狀很好。更艟神奇的是用EM處理過的植株不但結(jié)果大而多，還有反?，F(xiàn)象,HU平常第六、七層果枝上的果實(shí)總是越結(jié)越小，而用EM處理過的植株第六、七層果枝上的果實(shí)卻越結(jié)越大,而且成熟早,味道好，貯藏時(shí)間也長(zhǎng)。生物農(nóng)藥在種植業(yè)的應(yīng)用生物農(nóng)藥指非人工合成，具有殺蟲、殺菌或抗病、除草能力的，并可以制成具有農(nóng)藥功效和商品價(jià)值的生物制劑，包括微生物源（細(xì)菌、病毒、真菌及其次級(jí)代謝產(chǎn)物農(nóng)用抗生素）、植物源（生物堿）、動(dòng)物源農(nóng)藥以及抗病蟲草害的轉(zhuǎn)基因植物等。微生物源農(nóng)藥包括細(xì)菌殺蟲劑、真菌殺蟲劑、 病毒殺蟲劑、原生動(dòng)物殺蟲劑、昆蟲病原線蟲制劑、抗生素殺蟲劑。目前篩選出的殺蟲細(xì)菌約有100多種，主要分布在芽胞桿菌屬，腸桿菌屬，假單胞桿菌屬，其中蘇云金桿菌，是細(xì)菌殺蟲劑中的代表，目前已鑒定了70個(gè)血清型、82個(gè)亞種。蘇云金芽孢桿菌，革蘭氏陰性菌，菌體短桿狀，生鞭毛，單生或形成短鏈，內(nèi)生芽孢。有若干菌株（亞種），產(chǎn)生不同的毒素，能特異地殺死不同昆蟲。研究生命科學(xué)的意義現(xiàn)代生物技術(shù)和生命科學(xué)的新