生物科学 22期

【摘 要】生物是一门涉及广泛，包含内容丰富，应用灵活的学科，为人类的进步做出了非常大的贡献，而随着时代的发展，生物学的研究越来越细致，越来越深入。本文将以生物学研究的不同方面的角度来展示生物学的丰富多彩。

【关键词】人体 蛋白质；基因；代谢

自从有人类以来，他们就对一样东西充满了好奇，那就是他们自己，他们想了解自己的身体的运作方式，如何出生，如何消化，如何繁殖，如何死亡。同时他们也对身边的动植物，环境，充满了好奇，所以人类对于生物的研究是从很早就开始的，他们会解剖动物尸体，会仔细观察他们的生活方式，了解他们与人类的相似之处，会分辨植物间的区别。而列文虎克对于显微镜的发明与改进，则是为生物学打开了一道大门，生物学家可以观察更加微观的结构，从而更深刻地了解他们工作的原理，同时也为他们发现了一类新的生物，微生物。他们是很难用肉眼看到的，通过显微镜人类可以观察他们的活动与结构，同时更能找到一些疾病的发病源并且用相关药物加以治疗。而生物学的发展远远不止这些，现代生物学随着人类对于细胞内部结构观察的深入以及与化学，数学，物理学等的良好结合，正在飞速发展。现在生物学的研究面已经扩展地非常的宽，简单来说有如下这些：

1.生物的化学组成

生物是由有机物和无机物组成的，有机物包括小分子的如糖，核糖核酸，氨基酸等，大分子的如蛋白质，激素等，无机物包括各种无机盐等，他们在生物体内起着不同的作用，并且虽然在化学组成的方面研究比较完全，但是近年来新发现的物质也是不胜枚举，比如干扰素，粘结蛋白等。生物进化等级越高，它的物质组成，功能，以及机理则更为复杂，对于人体来讲，物质的结构与组成是相对复杂的，无机盐作为人体的无机物，调节着人体的新陈代谢的正常进行，一旦人体的某一项不符合要求，身体就会做出病态的反应加以警告，钠钾元素细胞内外的浓度差更是很多细胞的工作机理，如神经细胞。蛋白质是人类组成的构件，并且对于各个系统机能的发挥起着重要的作用，它以各种形式存在于人体中，是细胞组成的主要物质，是人类主要摄入的营养以及提供能量的一种方式，是受体等完成高级功能的关键性物质，是大多数酶的组成物质，并且存在于遗传物质中，在21世纪初，人类发现有些很难得到的蛋白质可以通过基因的翻译来实现，开发了一个新的项目――“蛋白质工程”。这个工程可以通过使用基因来生产所需蛋白质，从而实现批量生产的作用。并且经过进一步发展，可以通过改造生产蛋白质的基因来产生新的蛋白质，新的蛋白质拥有更好的工作性能，包括耐热性，耐酸性，工作效率等，使得蛋白质的效用更符合人类的需求。但是由于人类对于蛋白质复杂的空间结构以及基因翻译的了解不够深入，所以无法自己“组装”基因，自己生产蛋白质，只能靠改变部分基因的方法来实现蛋白质的改进，“蛋白质工程”还有待完善。

2.生物的代谢与调节控制

生物在未形成成体时，新陈代谢就已经开始了，如人类在胎儿时，当生物死亡之后，新陈代谢也停止，所以新陈代谢是生物的重要生命活动，没有新陈代谢，生物就会堆积大量有害物质，有益物质很难进入，生物难以生存，所以生物学家一直很关注新陈代谢是如何实现的。新陈代谢包括两部分，一种从外界取得物质，并成为生物的一部分，称为同化作用，一种是把生物体内的物质变为外界的物质，成为异化作用，两种作用互相制衡，互相协调，维持着生命系统的运转，最经典的事例出现在植物中，植物通过光合作用，吸收光能与空气中的二氧化碳和水，转化为身体内的化学能，产生碳水化合物，并且通过呼吸作用，消耗体内的碳水化合物产生二氧化碳与水，同时放出能量提供给生命活动，这里的能量不是具体的热量，而是通过一种化学物质ATP的合成与分解来实现能量的传递。

人体无时无刻不在进行着运动和生命活动，但是人体还能保持一个动态平衡，依赖于自身强大的调节机制。人类的调节方式多种多样，一种是激素调节，例如在人类食用食物之后，血糖会升高，在饥饿时血糖又会降低，此间为了保证生命活动的正常进行，需要胰岛素和胰高血糖素的调节。一种是神经调节，这种一般通过反射弧来实现，反应速度较快，如膝跳反射。一种是神经激素调节，如甲状腺激素的分泌等。

3.生物的基因组成，表达，与调节

什么才是生物体内影响其性状，表现行为等特征的关键物质，曾经困扰了生物界很长时间。通过格里菲斯，赫里希，蔡斯等人的实验，最终证明了DNA是主要的遗传物质，有些病毒则以RNA为遗传物质，导致疯牛病的朊病毒则以蛋白质为遗传物质，遗传物质的确定为生物学打开了一道新的大门。生物学家首先开始研究DNA的结构，通过一系列化学组成，空间结构的分析，加上化学与物理学的依据，最后确定了DNA的双链螺旋结构。DNA在动植物体内与蛋白质一起形成染色体存在。科学家通过观察以及实验的各种方式及，发现了许多现象，如异染色质化与染色质活化；DNA的构象变化与化学修饰。后来发现DNA可以转录为RNA，进而在核糖体中翻译为蛋白质。

通过人类对于基因产生，传递以及表达机理的深入理解，基因工程与细胞工程渐渐地进入了人类的视野。基因工程的原理是将所需要的基因从原生物体中提取出来，把它用适当的工具酶剪切下适当的区段，进而用DNA连接酶将其连接在载体基因上，进而将载体导入适宜的受体细胞，让载体中的目的基因在受体细胞中表达，从而实现目的物质的大批量生产。基因工程可以克服远缘杂交不亲和的障碍，实现人类所需物质的大批量生产，例如乐意使用酵母菌细菌生产干扰素，可以使得本来提取十分困难的干扰素产量大幅度增加；又如可以用奶牛生产出带有胰岛素的牛奶，进而将胰岛素提取，基因工程又被叫做转基因技术，转基因技术虽然先进，但是因为今年出现了较多事故，所以并不被所有人认同，有些民众尚不敢食用转基因食品。

细胞工程则是主要作用于植物与动物的一种工程。植物细胞主要进行植物体细胞融合，通过诱导剂诱导融合之后，新产生的体细胞通过植物组织培养可以产生新的个体，新的个体可以表达之前两种植物的部分性状，生物学上常应用这个技术来使两种植物互补不足，尽量发挥各自的优点，将其改造为更符合人类和自然需求的新品种。动物细胞工程主要是克隆技术，将某一品种动物的基因从体细胞中提取再转移到另一品种的去核卵细胞中，形成胚胎后放入子宫中，得到一个克隆生物。克隆使得优良品种可以延续，但是克隆由于涉及到人类的伦理问题，所以要谨慎使用，目前不能大力推广。

生物科学包含的方面不止这些，它包含了我们生活中的各个方面，随着科学的发展，生物学研究的深入，相信人类一定可以更好地利用生物学，解决现存的问题，使得生物学大放异彩！

【参考文献】

[1]王悦，彭蜀晋，周媛，张丹，游晓莉.百年诺贝尔化学奖与生物化学的发展[J].大学化学，2011.

[2]黄卓烈，朱利泉.生物化学，北京：中国农业出版社，2004.

[3]吕淑霞，任大明，唐咏.基础生物化学，北京：中国农业出版社，2003.