“假还原论”——荒唐可笑、没有“生命”的生命科学研
众所周知，近代自然科学之所以能够取得飞速、迅猛的发展，与早期的科学家们所创立的正确“方法论”如“还原论”不无关系。但医学、或者说生命科学的发展似乎不尽人意，除了抗菌药物的发现使人类因感染病菌或病毒而死亡的人数大幅度降低以外，其它如癌症、代谢综合症和自身免疫性等疾病的非正常死亡率并没有十分明显的
下降，甚至于成为当代人类社会生命的重要“杀手”。世界卫生组织明确提出：尽管西医应用了高精尖诊断设备,误诊率却高达50%以上。在西方目前死亡的人中,90%死于医源性疾病,而非死于原发性疾病[1]。为什么？36年过去了，人类历史上花钱最多的生命科学研究——尼克松总统所倡导的“抗癌大战”至今仍然难以看到胜利的曙光就是最好的例证——尽管科学家们已经发现了100多种可能导致癌症的
新基因，那又能说明什么问题呢？能降低癌症的死亡率吗？于是，一些比较开明学者就试图在“方法论”上找原因，怀疑和争论也就在所难免了！
争论的焦点是：“还原论”已经不能够解释或证明具有“非线性、不稳定性、不确定性”为特征的、较为复杂的“自然”或“生命”现象，要“突破”或“超越”还原论，用系统论来代替它，甚或有学者提出要用东方人在两千多年前所创立的“一元论”或者说“整体论”
——即中国人的传统医学理论来解释或证明较为复杂的生命现象等等。……显然，这对生命科学的深入研究和发展不无益处！
不可否认，“还原论”对近代自然“物质科学”的飞速发展史做出了非常重要的贡献，早已成为自然科学研究领域“法定成俗”的方法论或“金标准”，而今却在“生命科学”的研究中为什么遇到如此巨大的困难和挑战呢？究竟是“还原论”本身出了问题？还是生命科学确实很“复杂”？难道不值得我们认真地思考吗？
一什么是生命科学
不同的民族和学派对生命本质的认识虽然不尽相同，但都有一个共识:即不管是植物、微生物、动物和人生命体都是由所谓“生命力”和“生命体物质”两部分构成。它们就和电与磁的关系一样相互依存，其必然也存在着相互运动、相互影响的客观规律。
是规律，就有“科学”可寻，所谓“生命科学”，就是研究组成生命体的最基本的“元素”——“生命力”和“生命体物质”之间“相
互运动，相互影响”的客观规律，数学是表现“规律”最完美的语言，所以，严格地讲：所谓“生命科学”就是用数学语言表达生命体客观运动规律的学问。
——如果将其中任何一部分孤立起来去研究，结果都不可能是完全正确的，更无法彻底揭示生命体本身运动规律的科学性。
说到人体医学，大到人体，中到组织、器官和筋骨，小到细胞和“精”“卵”，哪个里面没“命”呢？“命”是什么？不就是中国人说的“气”或西方人说的“生命力”吗？至今全世界的医学研究人员不知屠杀了多少亿只大、小白鼠和兔子等实验动物，发表了数百万篇所谓“实验”或“实证”科学论文，谁“看见”过或“观察”到它们整体、组织、器官和细胞活生生的“生命”——即“气”或“生命力”呢？一个都没有！大家都在研究“生命体物质”，现在生物学家、医学家们至今仍没有一个人知道“生命”或“活人的命”在哪儿？生命的活力、规律在哪里？所谓“基因”，那叫生命“密码”，是“人体物质”，岂是“人命”？——那怎么能称之为“医学”或“生命科学”研究呢？那和物理、化学研究有什么本质上的区别？而他们所用的所谓科学方法论仍然是人们在研究无生命物质中所使用的“还原论”—
—这究竟是“还原论”的错？还是“生物学”、“现代医学”或“生命科学”的错？
人和生物生活在自然界、社会上，受各种因素影响，不仅人体物质有可能生病，“气”或“生命力”也可能生病，也有大、小和强、弱的区别。只研究“人体物质”怎么能行呢？况且，有病的“生命力”比有病的“人体物质”更重要，人缺一条腿还可以活，但如果缺“生命力”，人体的组织、器官和细胞、乃至于整个活人就得死！所以，没有“生命”、即没有“气”或“生命力”、只研究“生命体物质”的所谓“生命科学”充其量只有50%的所谓正确性（假设生命力和生命体物质各占生命的一半），是荒唐可笑的！有名不副实、欺世盗名之嫌！——而不管它是有意无意或所使用的是何种所谓的“科学方法论”！
二科学方法论
⒈真、假还原论
“还原论”就是“还原论”，怎么会有真、假呢？切记，即是在科学研究中，由于人们的学术背景、对事物认识的角度和深度不尽相同，或者受名誉、地位、资金等个人或组织利益纷争之影响，不仅实验数据、结论和论文有可能造假，有时甚至连方法论也难以幸免！不信？请看：
“还原论”作为一种基本的科学技术方法,对近代自然科学的飞速发展史做出了非常重要的贡献，只是在现代人们研究“整体性”或较为“复杂性”科学问题是遇到了新的“挑战”，但究竟是“谁”的错？似乎尚无定论！
其实，“还原论”并非像有些人所说的那样,完全不考虑研究对象的整体性, 相反它必须考虑整体性。作为还原论方法奠基人之一的法国著名学者笛卡尔就特别强调从科学角度来论证、建立还原方法时必须注重研究对象的整体性。只是还原论方法特别强调注重“事实”、“观察”，要认识整体必须要首先认识其组成“部分”,只有把“部分”“观察”到的彻底弄清楚了才有可能扩展到整体, 整体特性的认识就是“部分”特性之“整合”、“重构”或“放大”。具体是先把研究对象(或系统)从所处的环境中分离出来,分门别类地进行孤立的分析研究：然后把研究对象(或系统)分解为“部分”,把高层次还原
为低层次等加以研究阐述：最后用部分说明整体, 用低层次说明高层次等。要指出的是20 世纪中叶左右系统科学产生后,在比较长的时间、很大程度上人们普遍使用的方法论仍是所谓的还原论,不同点是更强调为了把握整体而进行还原与分析,在整体观点指导下运用还原论方法,并通过整合有关部分的认识以获得整体的认识等。从这个意义上讲,传统的还原论方法也是一种把握整体的方法, 即所谓分析—重构方法[2]。
我们不妨将这种从整体出发，通过分解——实验“观察”、逻辑分析和论证——重新“整合”或“重构”，揭示事物客观运动规律的科学方法论称之为“真还原论”。
所谓“分解”，即起码须将一个正体分成两部分或两个“元素”才能用还原论来进行研究。例如，我们研究A事物，而A事物由m 和n 性质完全不同的两部分内容融合的“元素”组成，m中有n ，n中有m ，我们必须分别把m、n各自的性质或特性及其它们之间相互影响的关系和运动规律都搞清楚了，才能正确地反映A事物的科学真面目。如电和磁、万有引力、光、波和声、波二重性等及它们之间的相互运动“公式”的发现就是有力的证明。反之，明知到n是客观存在，但一时“看不见”或“观察”不到n 的“真面目”，就随便放弃了，
只拿能“看的见”、能“观察”到的m 一个“元素”来做实验、搞研究，那最后能得到什么结果？——所谓的“科学结论”能正确地反映A事物真正的运动规律吗？不难设想，当初科学家们只研究“电学”，没有“看见”或找不到或不研究“磁（性）学”，今天我们这个世界会是什么样子？——我们不妨将这种只研究整体中“孤立”的一部分内容的方法论称之为“假还原论”！
众所周知，现代医学、即西医是研究能“看得见”或能“观察到”人体组织、器官、细胞和基因等，即组成人体的一个元素——“生命体物质”的学问，而中医是研究似乎“看得见”但又“摸不着”、即使能近距离也难以“观察”组成整个人体两个最基本的元素——“气”和“血”、即“生命力”和“生命体物质”的学问——尽管它是用比较“粗糙”的古代汉语来描述和表达的，但是，就研究“内容”而言，不难发现，中医是更符合人体生命的“生命科学”，而且应用、效验了数千年！而西医是缺少“生命”内容的“无生命医学”——尽管它所使用的理、化研究手段是所谓“科学”的！其所使用的还原论“真、假”便可想而知了！
所谓“生命科学”就是研究“生命本质”的科学，不能真正反映“生命本质”的学问能叫“科学”吗？——而不管它所使用的“研究
手段”是如何“先进”！明知道“生命”是客观存在，难道“观察不到”就可以不承认它是客观存在、不去研究吗？不说“自己”找不到、不研究，却把反映“生命本质”的中医所说的“气”说成是“伪科学”！难道西方人找了数百年也找不到的“活力”或“生命力”也是“伪科学”不成？那又为什么去找呢？“吃不到葡萄难道说葡萄一定是酸的不成？”——这究竟是中医的“错”？还是现代医学或所谓“生命科学”研究中所使用的“还原论”有“假”？难道不一清二楚了吗？昨天找不到“气”或“生命力”，不等于今天或明天也找不到，假如我们今天找到了“气”或“生命力”，不就有可能找到生命的运动规律吗？怎么能够随便放弃“气”或“生命力”而又将它称之为“玄学”、“伪科学”，不去研究呢？丢掉了“生命”，丢掉了活人的“气”或“生命力”，那还能叫“生命科学”吗？那还能说是“真还原论”吗？
⒉气一元论、整体论和中国传统医学
“气一元论”，是中国人的祖先对自然界和人类社会的原始认识论。“大”或“广”之意可指天地万物、日月星辰乃至于人类社会周期性或“重复性”变化之规律，“小”可指生命世界的“生命体”和其组织、器官和细胞的“生命代谢运动”之规律，即天地万物的“生命活力”或者说“生命力”。这和我们常说“地球是一个有生命的球
体”是一个道理。正如明代医学家罗钦顺在《困知记》中所言[3]：“盖通天地，亘古今，无非一气而已。气本一也，而一动一静，一来一往，一阖一辟，一升一降，循环无己，积微而著，由著而微，为四时之温凉寒热，为斯民之日用彝伦，为人事之成败得失，千条万绪，纷纭轇轕，卒不可乱有莫知其所以然而然，是动所谓理也。”就是明证。
所谓整体论也可称之为整体性，是指凡认识天地万物，切忌将其看成是物质的“简单堆积”，还有推动或影响其“运动”的非物质因素，即我们常说的“1＋1＞2”科学问题。具体到生物界，就是上文所说：生命体是由“生命力”和“生命体物质”两部分组成，它们之间也存在着“相互运动，相互影响”的客观规律。人体也不能例外。中国人的祖先早在2500多年以前的《黄帝内经》中就认为人体是由“气”和“血”两部分组成的，这里所谓的“气”，就是指“生命力”，如《素问?宝命全角论》曰:“天地合气, 命之曰人。”《医门法律?大气论》曰:“气聚则形成, 气散则形亡。”庄子曰:“人之生, 气之聚也。聚之为生, 散之为死。”《国语?周语》曰:“气在口为言, 在目为明。”宋?王安石《洪范传》曰：“生物者,气也”！这里所指的“血”，是指“人体物质”，如《素问·调经论》曰：“人之所有者，血与气耳。……人生所赖，唯斯而己。”《灵枢·天年》曰：“血气已和，营运已通，五脏已成，神气舍心，魂魄必具，乃成为人”(此乃《内经》所谓“气先身生”是也! 注:人体胚胎发育、成长过程!)，
便是明证。显然, 这里古人所称之“血”和现代学术意义上的“血液”有着本质的区别,此处所称之“血”, 应包括人体组织、器官、细胞、血液、体液、皮、毛……等, 一句话, 是指由（母体和自体）“血液”（物质）变成的“人体物质”存在。不难发现，中医数千年的理论和实践，无不围绕着“气”和“血”展开，正如金元四大名医之一的张子和言:“《内经》一书,惟一血气流通为贵。”便是明鉴! 而《内经》曰：“气为血之帅”，则充分表达了“人生命整体”——“气”和“血”之间“相互运动，相互影响”的辩证关系和规律性，至今仍然显示出顽强的生命力——此便是中国传统医学所谓的“整体性”。
显然，中国传统医学中的“气、血学说”比较全面、正确地反映了人体生命整体运动的客观运动规律，因而是比较科学的，尽管它是用古代汉语来表达的！——这不正反映了古代东方人的聪明才智吗？令人费解的是，现在那些以理、化为手段、研究现代医学和生命科学的朋友们至今也不知道生命的“活力”、活人的“命”在哪里？误把“生命体物质理、化研究”当成“生命医学研究”，岂不是太可笑了吗？！
说到“气”，我们还可以这样理解，人常说，“生命在于运动！”其实，这“运动”二字，也可解释成“气之力”或“生命力”在“起
作用”，是“力”，当然就属于“力学”范畴，否则，“人体物质”怎么会“运动”呢？说到“运动”，必然有“规律”可循，这个“规律”，就是“气”或“生命力”的运动规律，即“生命”的本质和奥秘之所在。
正是由于有了“气”或“生命力”，才有了我们这个万紫千红、五彩缤纷的生命世界！
⒊“突破”或“超越”还原论——未做实验，先得结果
近十多年来，由于还原论和整体论遭遇到的挑战、争论和系统科学的快速发展，从而迎来了一个科学方法论思维大变革的新时代。上世纪九十年代，由我国著名科学家钱学森和美国圣菲研究所先、后提出的“突破还原论”和“超越还原论”的创新性科学方法论观念，一下子把人们的科学思维提高到一个崭新的新境界。所谓“突破”或“超越”还原论，用一句话来概括可能就是：“未做实验，先得结果！”中国科学院资深院士马大猷对此作了精辟地解说[4]：“爱因斯坦的狭义相对论假设指出，仅靠对外部世界的近距离观察，也许无法掌握自然界的伟大真理；相反，科学家有时应该从他们的思想出发，创造出
只有在未来才能得到实验验证的假设和逻辑系统，这就是，未做实验，先得结果。这种认识大大开阔了科学家的思路，这种理论促进了科学的发展，有助于推进人类工业和健康的新机器的发明。结果，20世纪的科学技术进步和工业发展超过以往几个世纪。”
当然，话虽然可以这样说，但真正要“突破”或“超越”还原论谈何容易？除非你有或超过爱因斯坦的智慧和机遇。但不管怎么说，这种认识大大开阔了科学家的思路，毫无疑问将加速生命科学的发展和繁荣！
二在生命科学研究中为什么大家“喜欢”用“假还原论”？
前文言道：过去和现在所谓“生命科学和医学研究”中使用的是“假还原论”。为什么要说用的是“假还原论”？又为什么说大家“喜欢”用“假还原论”呢？
要“追根问底”，那就必须从近代自然科学发展初期谈起。
寻找生命的奥秘是人类有史以来从未间断追求和梦想，自从17
世纪牛顿因“苹果落地”发现了“万有引力”并进而创造性地发明了“力”的概念以后，构造经典力学的方法论——即从整体出发，通过分解——实验观察、逻辑分析和论证——重新“整合”或“重构”，揭示事物客观运动规律的科学方法论，也就是我们现在所说的“还原论”。当然也有不少科学家尝试在探寻生命奥秘的科学研究中使用“它”，但结果发现[5]：
（1）、所谓“生命力”、生命“活力”或“活性”……等似乎都可以代表“生命”，即对“生命”的确切“概念”难以统一。
（2）、缺乏可借鉴的历史资料“开头”，“着眼点和方向”不明。
（3）、“生命力”并不像“万有引力”那样“既看得见，又摸得着”，有可操作性，可以通过实验观察、推理和证明，甚至数学化。“生命力”虽然宏观上“看得见”，但由于活生生的人体（或生物体）本身就是个“黑箱”，不管你如何“打开”，就是看不见，无法“观察”，即就是“局部解剖”，能观察到的只是“人体物质”，再解剖，
“生命”就几乎“消失”了——所谓的动物实验就是如此，即无法观察到所谓的生命“活力”或“生命力”，岂能“重复”、“证明”、“还原”乎？
因此认为，所谓“生命力”，既然是“力”，当然也属于物理学范畴。但是，它并不像“万有引力”、“重力”、“马力”、“推力”、“浮力”和“摩擦力”等那样具有可观察、可操作性，可以定量、检测和预言。……一句话，“还原论”似乎无法用来研究“生命力”，或者说“生命力”不适合用“还原论”来研究，甚至有人将它划归到“玄学”的范畴，就像中医的“气”一样。
于是，“生命力”之谜也就慢慢地被历史淡忘了，至今仍然如此。
既然“生命力”之谜至今仍未解开，那就只能用“人体物质”去还原“人体物质”了！那能“还原”出什么呢？能“还原”出“生命”吗？可见，这确实也是现代医学无奈的“选择”，并不是“喜欢、不喜欢”“假还原论”的历史问题！
但不管何种原因，现在所谓“生命科学和医学研究”中所使用的“还原方法论”是地地道道的“假还原论”，所谓的“生命科学研究”
中压根儿就没有“生命”，将其称之为“生命科学”岂不是荒唐可笑吗？
三、“真还原论”是否适用于生命科学研究
从以上所述不难发现，要用“真还原论”来研究“生命科学和医学”，首先必须找到“生命力”（vitality）或者中医所说的“气”（Qi）。否则，是绝对不可能“还原”出“生命”的！！！
虽然西方人也曾研究过“生命力”，但因缺乏可供借鉴的历史资料，“着眼点和方向”不明，所以最后终于放弃了。那么，今天当我们把“生命力”和中医的“气”联系起来以后，其“背景”和前景就似乎大大的不同了！中国传统医学中虽然没有“生命力”之说，但若谈到“气”的学问[6]，那可是“俯拾皆是”，“一抓一大把，一拾一箩筐”，仅“黄帝”在《内经》中就反复讲了将近2900次，毛泽东主席之所以将中医称之为“伟大宝库”，就可知它里边“装”了多少“气”了！最让世人不可思意的是，虽然“气”和“生命力”一样都是“千古之谜”，都很“玄”，所不同的是中国人2500年前不仅“找”现了它，而且还会用它治病，“效验”了数千年！不掌握“气”的“科
学奥秘和运动规律”，岂能治好“气病”或“生命力病”乎？你说奇怪？其实，说奇怪也不奇怪，因为“气”和“生命力”一样，确实是科学，而且，甚至有人说它是“科学中的科学”，否则，怎么会称它为“千古之谜”——数千年都解不开的科学奥秘呢？但如果我们现在能认真地从中医的“气、血”学说或“气为血之帅”理论“入手”研究起来，可供参考、借鉴的历史资料就太多了。这岂不就容易、或者说有希望解开“气”或“生命力”千古之谜了吗？
要找到“气”，用中医的话说，你得先学会用中医的“气、血学说”看病，即从实践治病入手，尤其是要先学会给自己治病。因为，“气”这个东西特别“怪”，暂时、或者现在任你怎么说也说不“清”，“道”不“明”，“找”也“找”不到。因为，它不是物质，虽然宏观外看得见、但是“黑箱”里“气”不管你如何“打开”，就是看不见！无法“观察”和“还原”，所以，没法“传”，只能“悟”！历代名医全靠在临床、尤其是在给自己治病的亲身体验、感受和实践中“观外猜内”地“悟”，一时“悟”不明白再反复“悟”，治不好病，岂能“悟”出“气”的奥妙乎？历史上所谓的“医不自治”是诈传，千万不可当真！“百病生之于气”，“行医不知气，治病从何据”，连自己的（气）病都治不好，却要去给别人治病，那和骗子有什么区别？即使能治好自己的病，没有三、五年功夫，几乎是不可能“醒悟”的！不过，话又说回来，一旦“醒悟”（时间很短！），“气”就不
仅能“看得见”、而且能“摸得着”，治起“气病”来也就得心应手了。——此乃想、或能否找到“气”或“生命力”之前提！
但是，由于“气之力”或“生命力”与经典力学中的“力”有很大的不同，它几乎深藏在科学的“背后”，所以，欲用惯性思维的方式企图找到它几乎是不可能的。说句似乎不该说的“俏俏话”，甚或要有“突破或超越”还原论的欲望和思维方式，这里不妨再强调和反复重温中国科学院资深院士马大猷院士在上文中所说的“……未做实验，先得结果”的一段论述——能否找到“气”或“生命力”的关键可能就在于此！
——马大猷院士可是大名鼎鼎、驰名中外的著名科学家，在声学领域世界上有几个人能和其相比？对于“科学基础研究”，他有许多与众不同、不同凡响、创新性的个人独特见解，他的话可不是随便说的，一定要当真，要牢记。因为，那是他在大半个世纪的科学探索中亲身体会和感受到的肺腑之言！能够站在巨人的肩上，是件非常幸运的事，因为，那样你就能站得高、看得远！攀登起科学高峰来就省“劲”多了！
话又说回来，现在假设或者说我们已经找到了“气”和“生命力”
[7]，只需将其加以“量化和实证”就科学了。也就是说，生命体二个最基本的“元素”完全是“已知”的了，恰巧符合还原论的“二元”条件，又根据“气为血之帅”的科学原理[5]，那么，就有可能用“真还原论”来研究生命科学。
假设：S、V、Q 分别依次代表“人体物质”、“生命力”和“气”；又设，所有“人体物质”的正常值为零。那么，“人体物质”与“生命力”和“气”之间“相互运动，相互影响”的“关系”、或者说人体生命的“运动规律”就可以用下列的二元线性方程式来表示：
S＝∮（V）或 S＝∮（Q）
——细看上面的两个等式，不是太有意思了吗？等号左边就是现代医学、即西医所研究的所谓“人体物质”，而等号右边就是中医所研究的“气”或者说“生命力”，只要我们再找到∮，这个数学公式岂不就算完整了吗？中、西医学岂不就真正“结合”了吗？！
所以，一旦找到了“气”或“生命力”，生命科学不仅可以用“真还原论”来研究，而且有可能像物理学原理那样实现数学化，而不是像现在人们所希望的“医学数字化”。届时，中、西医学也就实现真正的“结合”、统一了！
——这是何等令人神往的科学前景，难道不值得我们有大“气”的中华儿女去热切地追求吗？
第一章 一、生命的基本特征是什么？ 1.生长。生长是生物普遍具有的一种特征。 2.繁殖和遗传。生命靠繁殖得以延续，上代特征在下代的重现，通常称为遗传。 3.细胞。生物体都以细胞为其基本结构单位和基本功能单位。生长发育的基础就在于细胞 的分裂与分化。 4.新陈代谢。生物体内维持生命活动的各种化学变化的总称，包括同化和异化。 5.应激性。能对由环境变化引起的刺激做出相应的反应。 6.病毒是一类特殊的生命。 二、孟德尔在生物学研究方法上有什么创新？ 孟德尔的豌豆杂交实验，为遗传学的发展奠定了科学基础。相较于前人有下面显著特点： 1.他把许多遗传性状分别开来独立研究。 2.他进行了连续多代的定量统计分析。 3.他应用了假设---推理---验证的科学研究方法。 三、有人说机械论和活力论是互补关系，你的看法如何？ 个人观点觉得机械论和活力论是相对立的关系。“活力论”观点认识生命，认为生物体具有与物理化学过程不同的生命力，即活力。与活力论相对立的是“机械论”观点，认为生命问题说到底是物理和化学问题，一切生命现象都可以用物理和化学定律做出解释，生物体内没有什么与物理化学不同的生命力。其实个人觉得生物体是不同于物理化学系统，是高级的、非常复杂的生命系统，当把它还原为简单的物理化学系统以后，它所具有的一些特别的性质和功能就会失去。 四、你是否认为21世纪时生命科学的世纪？ 20世纪下半叶，生物学进入分子生物学时代，研究生物大分子物质的结构、性质和功能，从分子水平上阐述生命现象。20世纪下半叶以来，生命科学文献在科学文献中所占的比例、从事生命科学研究的科学家在自然科学家中所占的比例都在迅速增长，这就是这种趋势的反应。生命系统是地球上最复杂的物质系统，是从非生命系统经过几十亿年进化的结果。现代科学技术的发展对生命科学发展起到重要的作用，生命科学的发展对整个科学技术的发展产生重要影响。生命科学与农业的可持续发展：解决粮食短缺，基因工程将在育种中发挥重要作用。应用基因工程可以改善粮食和畜牧产品品质。实现农业的可持续发展，克服农业化学化的恶果，必须生物防治，降低对农药的依赖等。 生命科学与能源问题的可持续发展：解决能源问题，对生物技术给予厚望。生命科学与人的健康长寿：研制更有效的药物、在基因组的基础上认识人体，理解疾病。生命科学与维持地球生态平衡。 五、举例说明生命科学技术引发了哪些伦理道德问题？ 人类是高度社会化的生物，人类社会有特定的伦理道德，生命科学技术的在人类社会的应用时会引起伦理道德的问题。例如人工授精和试管婴儿技术，可能使子女“只知其母，不知其父”。若供卵者与怀孕的不是一个人，则生母也成了问题。例如克隆技术可以实现人的无性繁殖，那么，人类自身的生产也会批量化吗？例如应用基因工程技术改造人类本身，一些人成就了改造活动的客体，而另一些人是主体，一些认识按照另一些人的
生命科学与社会可持续发展 （一）生命科学与农业可持续 随着全球人口的快速增长、土地资源紧缺、环境气候异常变化、人类的粮食短缺问题越来越突出。怎样利用有限资源，最大限度地提高粮食产量一直是世界各国农业发展的重要问题，也是社会可持续、健康发展的根本保障。 以前通过利用传统农业技术手段，如施加化学肥料及杂交育种等方法在提高粮食产量方面虽然发挥了不小的作用，然而如何利用生命科学技术和基因工程更好地提高作物产量、保障粮食安全，让人们满足不仅吃饱而且吃好的愿望，仍然是我国乃至世界各国农业科学研究的重要课题。 科技部认为植物生殖发育的研究对于作物育种、提高粮食产量，特别是水稻雄性不育系的发现及相关基础研究，对解决我国及全球粮食食品安全提到了重要的作用。但希望我国科学家能充分利用国家发展良机，与世界各国专家学者开展广泛和深入地研究，共同促进可持续农业的发展。 （二）生命科学与人类的健康长寿 从现在的医学与药品发展来看，生命科学将为医学保健长期服务1、研制更有效的药物 制作药品一般分为1从天然生物中提取2化学合成3发酵产物。其中1和3都是与生命科学技术密切相关。利用生命科学技术将可以发现更多的药品，而且还可以将以前稀缺的药品通过利用基因工程进
行批量化的生产。 1、生成更多的生物医用材料 早期的生物医用材料有金属、陶瓷、高分子等人工合成材料，近些年也开始用或材料或者用组织工程制造出的活动组织与无生命的材料结合而成的杂化材料。生物医用材料首先必须具有生命相容性（一方面指生物医用材料在生理环境中对机体不产生明显的有害的效应；另一方面指机体对材料也不产生明显的有害影响）及与其使用的部位相适应的机械、生化性能。此外，生物医用材料还应具有相应的强度、韧性、弹性、耐磨、耐疲劳、耐腐蚀及润滑等性能要求。 生物医用材料的类型有：金属材料、陶瓷材料、高分子材料、生物复合材料以及生物衍生材料。除了以上材料还有具有远大发展的仿生智能材料和组织工程材料。 2、改造人类的基因组成 人类基因组约含10万-20万个基因，把人的所有基因在染色体上定位及其破译全部遗传信息。在医学实践中，人们常常利用基因的分离定律对遗传病的基因型和发病率作出科学的推断。例如，人类的白化病是由隐性基因（aa）控制的一种遗传病。如果患者的双亲外观都正常，更具基因的分离定律进行分析，患者的双亲一定是杂合子（Ａａ），在他们的后代中，发病概率是１／４。所以通过改造基因组可以成为人类增强体质、防治疾病的重要手段。 （三）生命科学与维持地球生态平衡 地球是人类赖以生存的家园。
标题：生命科学对未来人类社会发展的影响 作者：施一公（清华大学教授） 内容概括：首先，施一公教授从对宇宙的认识出发，利用众多数据向大家展示了宇宙的神秘。“如果宇宙的历史同比缩短为一个月，那么太阳系只存在了十天，恐龙统治地球长达8小时，人类停留了1分钟。而人类文明史仅仅1秒钟。”他用假设引出人类对历史的影响，并在最后强调“但是，这一秒钟，已经引发世界巨变，其后果无法估量”。随后又通过郑和与容闳的故事、宇宙飞船V oyager1和温室效应三个例子引出了讲座主题“生命科学对未来人类社会发展的影响”。 其次，施一公教授从宇宙的宏观美、细胞和蛋白的微观美以及分子和电子的超微观世界美三个方面，通过宇宙、蛋白结构和分子原子图片向大家展示了生命的艺术美。由人类所面临的“海水PH值持续降低”、“食品污染”等生存问题，指出要改善环境解决污染问题就必须依靠科技，尤其是生命科技。 施一公教授认为现代的生命科学是由传统生物学、现代生物学、药学和医学构成的，生命科学将从科学与艺术、制药和干细胞三个方面改造世界。最后他从结构生物学方面，详细介绍了结构转化原理在治愈艾滋病方面的巨大突破。 主观收获：这次报告让我对生命科学这一学科产生了浓厚的学习兴趣，明白了生命科学对我们现代社会的深远影响。生命科学包括了很多的领域，它的历史悠久，发展意义重大，它通过探寻生命本质及生长发育、疾病、衰老等奥秘,揭示生命现象的内在规律。随着生物技术在医药、食品化工、农业、环保以及能源、采矿等工业部门中的广泛应用,它正在对人类经济及社会生活和社会进步产生深刻而广泛的影响。但它也是一把双刃剑。它的发展对社会和自然界也可能产生负面影响，生物的入侵使生物多样性将遭到破坏，生态平衡也因此遭到破坏。生命科学在我们身边的任何地方，我们的生活离不开它，它对我们的影响也有好有坏，我们只有掌握好它的知识并且加以运用才能造福人类。
2017学年第二学期徐汇区学习能力诊断卷 高二生命科学试卷 （满分100分，考试时间60分钟）2018.04 一、选择题： 1、图1表示某物质的结构组成方式，“”表示组成该物质的一种结构单体。符合此图所示结构组成方式的物质是 A．纤维素B．脂肪 C．多肽D．核酸 2、某同学在电子显微镜下看到如图2所示的细胞结构，他所观察的细胞最有可能所属的生物是 A．颤藻B．细菌 C．人D．菠菜 3、下列植物细胞中，适合观察细胞有丝分裂的是 A.蚕豆叶肉细胞 B.洋葱鳞片叶表皮细胞 C.蚕豆根尖分生区细胞 D.洋葱根尖伸长区细胞 4、在下列物质中，不．属于人体内环境组成成分的是（） A．血红蛋白B．葡萄糖C．二氧化碳和水D．乙酰胆碱5、紫色的洋葱鳞茎叶表皮细胞发生质壁分离后在显微镜下观察到的正确图示是（） 6、在果蝇唾液腺细胞染色体观察实验中，对图3中相关结构的正确描述是 A. 图3 表示一条染色体的显微结构 B. 箭头所指处由一个DNA分子构成 C. 染色体上一条横纹代表一个基因 D. 根据染色体上横纹的数目和位置可区分不同种的果蝇 7、图4是某个体的一对同源染色体，字母表示基因，其中有一条发生了变异。该变异类型是 A．染色体易位 B．染色体倒位 图2 A B C D E F G h A g F E D C B H
C．基因突变D．基因重组8、能正确表示克隆羊“多利”技术原理的模式是 9、图5显示的是蛋白质代谢的部分过程，其中X是（） A．氨基 B．二碳化合物 C．碳链 图5 D．CO2 10、预防细菌或病毒感染最有效的方法是接种疫苗，疫苗本质上属于 A．抗原B．抗体C．淋巴因子D．抗原受体 11、多肉植物鸡冠掌通常利用落叶上长出的不定芽繁殖，这种繁殖类型是 A.出芽生殖 B.营养繁殖 C.分裂生殖 D.有性生殖 12、下图为人WNK4基因的部分碱基序列及其编码蛋白质的部分氨基酸序列示意图。已知WNK4基因发生一种突变，导致1169位赖氨酸变为谷氨酸。该基因发生的突变是( ) A．①处插入碱基对G—C B．②处碱基对A—T替换为G—C C．③处缺失碱基对A—T D．④处碱基对G—C替换为A—T 13、下列有关人体血压的叙述，正确的是（） A.肱动脉收缩时的血压称为收缩压 B.交感神经兴奋引起降压反射 C.血液粘滞度增加易导致血压升高 D.人体收缩压越低则脉压越高 14、下图为生物遗传信息传递与表达过程的示意图，数字表示过程，相关叙述正确的是（） 体细胞 卵 图例 A C D B 蛋白质氨基酸
生命科学与计算机科学 当今世界，科学技术发展突飞猛进，新兴学科、交叉学科不断涌现，科技进步对经济社会的影响作用日益广泛和深刻。伴随着信息科技革命方兴未艾的浪潮，生命科学的发展也正在展现出无可限量的前景。生命科学是一门对各种生命形式进行研究和探秘的学科，它不同于我们以往学习的生物，生物只是生命科学所涉及的其中一个方面，而生命科学研究多个层次和各种生命形式，并对其进行科学性分析和探讨。越来越多的人们已经预见到，一个生命科学的新纪元即将来临，21世纪将是生命科学的迅猛发展的时代。如今现代生物技术广泛应用于农业、医药与健康、能源、环境保护等领域，对科技发展、社会进步和经济增长产生极其重要而深远的影响。 在现代社会中，生命科学与人们生活息息相关，成为了备受人们关注的一门科学。生命科学在日常生活中应用广泛，无论是DNA检验还是血型判断，或是疾病治疗，都离不开生命科学的具体应用。然而，倘若单单依靠生命科学，生命科学不可能飞速发展到如此地步，也明显不足以满足和实现人们的各种需求。显然，生命科学的发展与其他学科或技术的辅助密不可分，而我的专业是计算机，所以就让我来探讨一下生命科学与计算机科学之间的联系。 就以DNA为例。1925年，微生物学家沃森和克里克宣布他们已经解决了现代生物学最重要的问题，破译出了隐藏在DNA分子结构中的“遗传密码”。在我看来，“密码”这个词汇用的相当巧妙，令人马上联想到信息论中的“信息的编码”，而且还令人想到英国第一台计算机的用途——破译德国的密码。DNA分子结构是密码，计算机却是破解密码的工具，这似乎在揭示着生物学与计算机从很早开始便有着不解之缘。 不久DNA分子就被普遍认为是某种微型控制论机器，它们储藏并处理极微小单位的、经过化学编码的信息。据称，这些经过编码的信息控制着生物体复制的不连续的过程，当载有全部编码的两条螺旋体被解开，携带的信息将按储存单位一段段地解读，如同计算机的记忆存储器解读其中的字符串一样。 虽然实际上DNA的“程序”远没有那么简单，但在“新生物学”突破的初期，
《生命科学导论》课程教学大纲（修订版） 一、课程性质和教学目标 《生命科学导论》课程是为人文、管理、工科、理科等非生物专业学生开设的一门公共基础课，其目标是向各门类非生物专业学生传授现代生命科学的基础知识，使他们能够应对进入新世纪面临生命科学迅速发展所带来的挑战。 本课程教学理念反映生命科学近年来发展的主脉，涵盖生命学科的若干主要领域，并使教学内容兼具基础性、前沿性和趣味性。教学内容依据教师对生命科学近几十年来迅猛发展的脉络的把握，以生物化学和分子生物学为基础，以基因重组技术为核心，再加上对宏观自然环境的重视，把握现代生命科学和生物技术发展的主流。教学大纲紧跟学科发展趋势，结合生命科学前沿热点，课程设置和内容抓住生物技术、生态环境、生物能源、生物材料和生命伦理几大方向，体现了科学与人文的结合、理论与实践的结合，将科研成果转化到教学中，将素质教育体现在课堂教学中。 1.紧密联系生命科学和生命技术的最新进展，学习内容具时代感。 2.包含必要的基础知识内容，有利于非生物类专业学生向生命科学作跨学科发展。 3.配合课堂教学，开设生命科学导论实验课程，供学生选修，通过动手实践，加深对理论知识的理解。 4.注意与中学生物课程衔接，收到温故知新的效果；尽量利用课件中大量生动图片，提高学习兴趣。 5.注意课堂互动交流，调动学生学习主动性。通过课堂与课外的师生互动与讨论，活跃学生的创新思维， 激发学生的创造动能，使学生能以科学的思维来理解生命的本质，进而提高学生的创新能力。 本课程各教学环节对人才培养目标的贡献见下表。
注：“√”的数量从１－３，代表贡献的大小。 二、课程教学内容及学时分配
现代生命科学与经济感想 学了现代生命科学与经济这门课之后，总体而言收获还是非常大的。这门课让我对生命科学学科有了一定的了解，在我心里，它也不是以前那么高大神秘了。听了一学期的课，老师讲了不同的知识，但是我对遗传和转基因技术这两方面印象比较深刻，同时又比较感兴趣。 遗传算法是模拟达尔文生物进化论的自然选择和遗传学机理的生物进化过程的计算模型，是一种通过模拟自然进化过程搜索最优解的方法。遗传算法是从代表问题可能潜在的解集的一个种群开始的，而一个种群则由经过基因编码的一定数目的个体组成。每个个体实际上是染色体带有特征的实体。染色体作为遗传物质的主要载体，即多个基因的集合，其内部表现（即基因型）是某种基因组合，它决定了个体的形状的外部表现，如黑头发的特征是由染色体中控制这一特征的某种基因组合决定的。因此，在一开始需要实现从表现型到基因型的映射即编码工作。由于仿照基因编码的工作很复杂，我们往往进行简化，如二进制编码，初代种群产生之后，按照适者生存和优胜劣汰的原理，逐代演化产生出越来越好的近似解，在每一代，根据问题域中个体的适应度大小选择个体，并借助于自然遗传学的遗传算子进行组合交叉和变异，产生出代表新的解集的种群。 转基因技术的理论基础来源于进化论衍生来的分子生物学。基因片段的来源可以是提取特定生物体基因组中所需要的目的基因，也可以是人工合成指定序列的DNA片段。DNA片段被转入特定生物中，与其本身的基因组进行重组，再从重组体中进行数代的人工选育，从而获得具有稳定表现特定的遗传性状的个体。该技术可以使重组生物增加人们所期望的新性状，培育出新品种。 自1996年首例转基因农作物产业化应用以来，全球转基因技术研究与产业应用快速发展。发达国家纷纷把发展转基因技术作为抢占未来科技制高点和增强农业国际竞争力的战略重点，发展中国家也积极跟进，并呈现以下发展态势：一是品种培育速度加快。随着生命科学、基因组学、信息学等学科的发展，转基因技术研究日新月异，研究手段、装备水平不断提高，基因克隆技术突飞猛进，一些新基因、新性状和新产品不断涌现。品种培育呈代际特征，全球转基因生物新品种已从抗虫和抗除草剂等第一代产品，向改善营养品质和提高产量的第二代产品，以及工业、医药和生物反应器等第三代产品转变，多基因聚合的复合性状正成为转基因技术研究与应用的重点。 二是产业化应用规模迅速扩大。截至2009年底，全球已有25个国家批准了24种转基因作物的商业化应用。以转基因大豆、棉花、玉米、油菜为代表的转基因作物种植面积，由1996年的2550万亩发展到2009年的20亿亩，14年间增长了79倍。 三是生态和经济效益十分显著。1996至2007年，全球转基因作物的累计收益高达440亿美元，累计减少杀虫剂使用35.9万吨。2008年，全球转基因产品市场价值达到75亿美元。 2009年11月27日，农业部批准了“华恢1号”、“Bt汕优63”两种转基因水稻，一种BVLA430101转基因玉米的安全证书，两个产品分别限在湖北省和山东省生产应用。获得两个转基因水稻安全证书的是华中农业大学张启发教授及其同事。这是中国首次为转基因水稻颁发安全证书，也是全球首次为转基因主粮发
计算机科学与技术 Computer Science and Technology 一、专业介绍 计算机科学与技术专业主要培养具有良好的科学素养，系统地、较好地掌握计算机科学与技术，包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法，能在科研部门、教育单位、企业、事业、技术和行政管理部门等单位从事计算机教学、科学研究和应用的计算机科学与技术学科的高级科学技术人才。 二、培养目标 培养德、智、体、美全面发展，具有良好的科学素养，系统地掌握计算机科学理论、计算机硬件系统、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法，基本具备本领域分析问题与解决问题的能力，能在科研、教育、企业、事业、技术和行政管理部门等单位从事计算机教学、科学研究、开发和应用，具有创新精神和实践能力的计算机科学与技术学科的学术研究型人才和复合应用型人才。 三、毕业要求 要求1：具有较好的人文社会科学素养：较强的社会责任感：团队合作意识和良好的环境保护职业道德； 要求2：掌握计算机科学与技术相关的自然科学基础理论知识，获得科学思维的基本训练，具有科学思维方法和技术手段来解决复杂问题的能力。 要求3：掌握计算机科学与技术学科的基础理论和专业知识，了解计算机科学与技术学科的前沿发展现状和趋势，了解计算机科学与技术新方法：新技术和新设备的发展动态； 要求4：掌握解决计算：网络问题的工程技术与管理技术的科学理论与专业知识，获得科学思维的基本训练，具有综合运用专业知识来解决问题的能力。 要求5：掌握现代计算机系统的组织与体系结构：设计方法：操作技能及逻辑设计技能； 要求6：掌握计算机软硬件开发和综合应用的知识与能力； 要求7：了解与本专业相关的研发：设计：施工：管理等方面的方针：政策与法律：法规； 要求8：掌握基本的创新方法，具有创新意识和一定的组织管理能力：较强的表达能力与人际交往能力，具有终身学习意识和社会适应能力； 要求9：掌握文献检索：资料查询和运用现代信息技术获取相关信息的基本方法，具有获取和传播知识和信息的能力； 要求10：掌握一门外国语，具有较强的听：说：读：写能力，能查阅专业外文文献，较熟练地阅读本专业外文书刊，具备一定的国际交流能力。 实现矩阵
第10章第4节生物多样性的保护与可持续发展 奉城高级中学陆沛恒 一、设计思路 本节内容是在了解了生物多样性的含义、价值和面临的威胁后，进一步了解人类是如何保护生物多样性及生物多样性与可持续发展的关系。教学过程中以《解放日报》对北大生态文明研究中心主任陈寿朋教授的专访中的一些独特的见解和经历为主线，学生在了解体会专家对生物多样性保护的感人行为和独特的爱国情怀中，不但了解了生物多样性保护重要性及与可持续发展的关系，而且在情感上激发了爱国的情怀，在行动上参与到生物多样性的保护。 二、教学目标 1．知识与技能 ○1知道保护生物多样性的公约。 ○2举例说出保护生物多样性的方法和措施。 ○3知道生物多样性与可持续发展的关系。 2．过程与方法 ○1通过对保护生物多样性等相关资料的搜集、分析和归纳，提高主动获取信息和处理信息的能力。 3．态度情感和价值观 ○1了解科学家对保护生物多样性的感人行为和爱国情怀，形成生态环境保护从我做起的意识和文明不奢侈的生活消费习惯。 三、重点和难点 1．重点： ○1生物多样性的公约。 ○2保护生物多样性的有效措施。 ○3生物多样性与可持续发展的关系。 2．难点： ○1感悟生物多样性保护与可持续发展的关系，感触保护生物多样性是每一个人的责任，并转化为自觉的行动。
四、教学准备 制作多媒体课件、 组织学生分工搜索生物多样性保护的措施及生态伦理道德的相关材料。 五、教学过程
练习： 1、生物多样性的减少，不仅使人类丧失一系列的生物资源，而且会造成生态系统的退化，国际上为保护各种生物物种和资源，形成了一个国际条约体系是（） A、生物多样性条约 B、国际环境保护公约 C、国际野生动物保护公约 D、濒危野生动植物种国际贸易公约 2、保护和利用森林资源的最佳方案是（） A、封山育林，禁止砍伐 B、计划性合理砍伐与种植 C、人工种植，营造单纯林种 D、依据经济发展需要砍伐 3、关于我国生物多样性特点，下列说法错误的是（）
生命科学的发展及其教育价值 姓名：熊维维班级：2014级生物教育专科班学号:2014133012 摘要：生命科学史生动地描绘了生命科学起源和发展的过程。它介绍了生物学的起源、古希腊的科学与哲学、文艺复兴时期的科学革命，以及解剖学、胚胎学、细胞学、微生学物、动物及人体生理学、进化论、遗传学和分子生物学的产生和发展，对西方医学史的内容也有所反映。书中以极为丰富的材料论述了许多生物科学家创造性的劳动，对生物学发展的逻辑和社会历史背景等等重要问题也进行了探讨。它揭示了人们思考和解决生物学问题的思想历程，展示了生命科学各个学科形成的历史以及各个学科之间的联系，揭示了自然科学的本质，揭示了每一个知识点的产生过程就是一个探究的过程，在探究性学习中将发挥重要的作用。 关键词：生命科学史；教育价值；生物学素养；探究性学习；发展历程、未来展望、生命科学解决的问题 一、生命科学，顾名思义是研究生命现象、生命活动的本质、特征 和发生、发展规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。生命科学研究的对象，是整个的生物界，及其与环境的关系，也就是研究生物体生长发育成熟、消亡、物质代谢、能量代谢、衰老的活动、遗传、进化、分布的规律，以及和外界环境相互作用的关系。也就是和气圈、水圈、原始圈的相互的关系。
生命科学要从有机体的不同层次，原子、分子、细胞、基因组、个体、群体、生态系统、生态圈结构乃生命现象的本质来揭示生命的奥秘并在揭开生命之谜的同时，探究新的原理、探索新的技术，进行多学科的交叉和渗透，并广泛用生命科学的理论和方法同时把它们广泛地应用到我们的生产生活中。对生命科学的研究的起步，有一种说法是把细胞的发现作为生命科学的起源,另外一种就是将奥巴林的生命起源假说作为生命科学的起源。1677年列文·虎克用自己制造的简单显微镜观察到了“细胞此后，罗伯特·虎克、贝尔、施莱登、施旺、亨金等一大批西方科学家和学者通过各自的研究不断地发现有关于细胞的作用、细胞的结构、细胞分裂、染色体等内容，为推动生命科学的发展做了巨大的贡献。此外，所谓奥巴林的生命起源假说是指前苏联化学家奥巴林在1922年把生命起源的历史分为三个阶段：第一步，从无机物生成有机小分子；第二步，从有机小分子形成氨基酸、蛋白质、核酸等高分子聚合物；第三步，形成具有新陈代谢、能够自我复制的原始生命体，最终产生细胞。笔者比较赞同前一种关于生命科学起步时间的观点。因为一方面，生命科学的初始研究对象本来就应该是生命本身的组织和结构，发现细胞、研究细胞不妨就看成这样的开始；另一方面，奥巴林提出生命科学起源假说时，是20世纪的第二个十年了，此前，很多生命科学领域的重要研究成果已经出来了，且不说对于生命结构基本单位——细胞的研究，就是在生命的组织、系统、单个生物体及生物生存的大环境
宝山区2018学年第一学期期末 高中生命科学学科等级考质量监测试卷 考生注意： 1.试卷满分100分，考试时间60分钟。 2.试卷包含两部分，第一部分为选择题，第二部分为综合题。 3.答题前，务必用钢笔、圆珠笔或签字笔在答题纸上填写姓名、班级、学校和准考证号。考生需将答案全部写在答題纸上，不要超过答题框，否则不得分。 一、选择题(共40分，每小题2分。每小题只有一个正确答案) 1．下列能正确表示脱氧核苷酸结构的是 2．在电子显微镜下，颤藻和水绵细胞中都能被观察到的结构是 A ．细胞核 B ．内质网 C ．叶绿体 D ．核糖体 3．图1表示染色体中蛋白质、DNA 、基因的关系。甲、乙、丙依次是 A ．DNA 、基因、蛋白质 B ．基因、DNA 、蛋白质 C ．基因、蛋白质、DNA D ．DNA 、蛋白质、基因 4．艾滋病病毒属于RNA 病毒，有关艾滋病病毒的说法正确的是 A ．病毒内可进行RNA 自我复制 B ．主要由DNA 、RNA 和蛋白质组成 C ．主要寄生在人体T 淋巴细胞 D ．可用来抑制绿脓杆菌治愈烧伤病人 5．人体口腔中生活着一定数量的链球菌，其分泌的过氧化氢对一些病原菌有抑制作用，这种免疫方式属于 A ．非特异性免疫 B ．人工免疫 C ．二次免疫 D ．特异性免疫 6．将盛有一定浓度蔗糖溶液的透析袋口所紧后浸于蒸馏水中，下图表示透析袋中蔗糖溶液浓度与时间的关系，正确的是 7．香蕉是人们喜爱的水果之一，果农通过地下球茎中的不定芽培育成苗，这种生殖方式是 A. 出芽生殖 B ．营养繁殖 C ．分裂生殖 D ．有性生殖 8．图2 浓度下，根和茎作出的反应分别是 A ．促进作用加强，促进作用加强 B ．抑制作用加强，促进作用减弱 C ．促进作用减弱，促进作用加强 D ．促进作用相同，促进作用相同 A B C D 染色体 乙 甲 丙 图1 A. B. C. D. 生长素的浓度(mol/L) 图2
计算机在生物技术中的应用 学院：食品与生物工程学院 班级：生物技术06-2班 姓名：张益学 学号：200606011153
计算机在生物技术中的应用 进入二十一世纪以来，由于研究的深入，对知识的进一步认识和了解，许多学科之间都有了一些交叉，尤其是一些新兴学科之间的相互交叉，广泛渗透更是对科学的发展起了很大的促进作用，人们进一步提升对自然界的认识，对人类本身也有了进一步的了解。今天浅谈一下计算机技术与生物技术之间的关系、计算机在生物技术中的应用以及该综合学科的发展前景。 一、生物技术与信息技术的关系 生物技术（Biotechnology）是以生命科学为基础，利用生物（或生物组织、细胞及其他组成部分）的特性和功能，设计、构建具有预期性能的新物质或新品系，以及与工程原合而成，即是利用计算机进行信息处理，利用现代电子通信技术从事信息采集、存储、加工、利用以及相关产品制造、技术开发、信息服务的新学科。信息技术和生物技术都是高新技术，二者在新经济中并非此消彼长的关系，而是相辅相成，共同推进21世纪经济的快速发展。 1.生物技术的发展需要信息技术支撑理相结合，加工生产产品或提供服务的综合性技术。信息技术（information science）是研究信息的获取、传输和处理的技术，由计算机技术、通信技术、微电子技术结（1）信息技术为生物技术的发展提供强有力的计算工具。在现代生物技术发展过程中，计算机与高性能的计算技术发挥了巨大的推动作用。在赛莱拉基因研究公司、英国Sanger 中心、美国怀特海德研究院、美国国家卫生研究院和中国科学院遗传所人类基因组中心联合绘制的人类基因组草图的发布中，美国多家研究机构特别强调正是信息技术厂商提供的高性能计算技术使这一切成为可能。同样，在被称为“生命科学阿波罗登月计划”的人类基因草图的诞生过程中，康柏公司的Alpha服务器也为研究人员提供了出色的计算动力。业界分析人士称，在这场激烈的基因解码竞赛背后隐含的是一场超级计算能力的竞赛，同时，这次竞赛有助于大众对超级计算机的超强能力形成普遍认知。在此之前，这些造价至少在数百万美元以上可以超高速运转的机器一直默默无闻，他们被用于控制核反应堆、预报天气或是与世界级国际象棋大师同台对弈。如今，人们越来越清醒地认识到，超级计算机在创造新品种的药物、治愈疾病以及最终使我们能够修复人类基因缺陷等方面是至关重要的，高性能计算可以为人类作出更大的贡献。 赛莱拉公司执行总裁在接受《今日美国》的采访时说:“将人类基因密码以线型方式组合起来，这还是人类有史以来的第一次。”赛莱拉公司要将32亿个碱基对按照正确顺序加以排列，在曾经尝试过的大规模计算中，这次挑战是最为严峻的一次。为了完成这次历史性课题所需的数量极为庞大的数据处理工作，赛莱拉公司动用了700台互联的Alpha64位处理器，运算能力达到每秒 1.3万亿次浮点运算。同时，赛莱拉公司还采用了康柏的Storage Works系统，用以完成对一个空间为50TB且以每年IOTB速度增长的数据库管理工作.康柏电脑公司董事会主席曾在一次演讲上说道:“如今，我们很难将生物技术的进步与高性能计算领域的发展割裂开来。实际上，许多一流的科学家都相信，高性能计算是生物和医药的未来。今后，越来越多的具有强大功能的计算机和软件将会被用来搜集、存储、
当前生命科学和未来10年之后的研究热点 摘要：生命科学是研究生命现象、生命活动的本质、特征和发生、发展规律，以及各种生物之间和生物与环境之间相互关系的科学。用于有效地控制生命活动，能动地改造生物界，造福人类生命科学与人类生存、人民健康、经济建设和社会发展有着密切关系，是当今在全球范围内最受关注的基础自然科学。生命科学是系统地阐述与生命特性有关的重大课题的科学。支配着无生命世界的物理和化学定律同样也适用于生命世界，无须赋于生活物质一种神秘的活力。对于生命科学的深入了解，无疑也能促进物理、化学等人类其它知识领域的发展。正文：生物信息学作为当今生命科学研究最重要的平台技术，其两大主要任务，即发现致病基因、阐明生命发育进化规律和对海量数据的收集、整理已经逐渐逼近生命科学研究的纵深，并开始有所收获，正在成为后基因组时代生命前沿科学研究中解析海量数据的最佳工具。 蛋白质组学：蛋白质组学研究也是当代生命科学的前沿热点。随着被誉为解读人类生命“天书”的人类基因组计划的成功实施，人类已初步掌握了自身的遗传信息。为了真正破译、读懂这部“天书”，各国科学家随即将生命科学的战略重点转到以阐明人类基因组整体功能为目标的功能基因组学上。蛋白质作为生命活动的“执行者”，自然成为新的研究焦点。以研究一种细胞、组织或完整生物体所拥有的全套蛋白质为特征的蛋白质组学自然就成为功能基因组学中的“中流砥柱”，构成了功能基因组学研究的战略制高点。 功能基因组：随着人类基因组计划的实施和推进，生命科学研究已进入了后基因组时代。在这个时代，生命科学的主要研究对象是功能基因组学，包括结构基因组研究和蛋白质组研究等。尽管现在已有多个物种的基因组被测序，但在这些基因组中通常有一半以上基因的功能是未知的。目前功能基因组中所采用的策略，如基因芯片、基因表达序列分析(Serial analysis of gene expression, SAGE)等，都是从细胞中mRNA的角度来考虑的，其前提是细胞中mRNA的水平反映了蛋白质表达的水平。但事实并不完全如此，从DNA mRNA 蛋白质，存在三个层次的调控，即转录水平调控(Transcriptional control )，翻译水平调控(Translational control)，翻译后水平调控(Post-translational control )。从mRNA角度考虑，实际上仅包括了转录水平调控，并不能全面代表蛋白质表达水平。实验也证明，组织中mRNA丰度与蛋白质丰度的相关性并不好，尤其对于低丰度蛋白质来说，相关性更差。更重要的是，蛋白质复杂的翻译后修饰、蛋白质的亚细胞定位或迁移、蛋白质－蛋白质相互作用等则几乎无法从mRNA水平来判断。毋庸
2009-2010学年第1学期<生命科学导论>复习大纲 第一讲序论及生命的元素 1．进入新世纪后，人类社会面临哪些重大问题？这些问题的解决与生命科学有何关系？ 进入新世纪后人类面临的主要问题: 人口爆炸、粮食短缺、健康、资源枯竭、环境污染的可持续发展问题. (1) 生命科学与农业可持续发展; (2) 生命科学与能源问题; (3) 生命科学与人的健康长寿 (研究更有效的药物, 改造人的基因组成); (4) 生命科学与维持地球生态平衡; (5) 生命科学与伦理道德问题. 2．举例说明生命科学本质上是一门实验科学。 孟德尔实验发现两大遗传定律, 格里菲斯实验证明遗传物质是 DNA 而不是蛋白质 3．举例：生命科学与其它学科的交叉边缘领域或学科。 生物化学、生物数学、心理学、生物物理、生物工程学、人工智能等. 4．生物学经历了哪三个发展阶段？各发展阶段有何特征？有何代表性的人物？生物学经历了三个发展阶段: (1) 描述生物学阶段 (19 世纪中叶以前) 特征: 主要从外部形态特征观察、描述、记载各种类型生物, 寻找他们之间的异同和进化脉络. (2) 实验生物学阶段 (19 世纪中叶到 20 世纪中叶) 特征: 利用各种仪器工具, 通过实验过程, 探索生命活动的内在规律. (3) 创造生物学阶段 (20 世纪中叶以后) 特征: 分子生物学和基因工程的发展使人们有可能“创造”新的物种. 5．如何确定人体必需微量元素？ 用饲喂法分三步来证明某种元素是否是人体必需微量元素: (1) 让实验动物摄入缺少某一种元素的膳食, 观察是否出现特有的病症; (2) 向膳食中添加该元素后, 实验动物的上述特有病症是否消失; (3) 进一步阐明该种元素在身体中起作用的代谢机理. 只有上述三条都弄清楚, 才能确定某种元素是否为必需元素. 6．举出三种人体大量元素和三种人体必需微量元素。 人体大量元素: C、H、O 人体微量元素: Fe、Zn、Mn、Co、Mg、Si、F、Se、V 第二讲生物大分子 7．比较多糖、蛋白质、核酸三类生物大分子。比较项目包括：单体的名称与结构特征，连接单体的关键化学键和大分子结构的方向性。 多糖 单体名称: 单糖 单体结构特征: 多羟基醛或多羟基酮 连接单体的关键化学键: 糖苷键 结构的方向性: 一端的糖基有游离的半缩醛羟基, 称还原端; 另一端的糖基没有游离的半缩醛羟基, 称非还原端.
生命科学导论 学习心得 学院：音乐学院 专业：2010级音乐学 姓名：范丹婷 学号：1014114002
生命科学导论这门课是以生命现象-生命科学-生命科学和人类社会为主线，概述了生命科学中重大而基本的内容，介绍了生命科学各主要分支学科的基础知识和发展动态，阐述了生命科学与人类社会的主要关系。内容涉及生命的起源、生命的基础、生命的结构、生命的本质、生命科学与农业、生命科学与工业、生命科学与医药、生命科学与健康、生命科学与生活、生命科学与发展等领域。 这学期通过对生命科学导论这门课的学习，大大地拓宽了我的生物视野！这门课不仅让我了解到了生命科学的基本知识，而且让我对生命意义的理解更加深刻。通过李金亭老师深入浅出的讲解，让我感受到许多生活与生物的联系，更加有益于我的全面发展。例如讲到细菌时，李金亭老师通过对细菌结构的讲解，延伸至微生物工程，让我们了解到日常生活中的许多用品如味精、酱油、酸奶等与生物息息相关。这就是视野的拓宽！本质的了解！在这学期这门课的学习过程中感受最深的一点就是：当时高中学习生物是老师在上面拼命地描述某个生物的构成图，感觉当时的我们成了一个被动接受知识的容器。那时老师教多少知识，几乎就要求掌握多少。我们学到的知识都是死的。现在则不同，多媒体的教学让我们在学习过程有了那么一点点兴趣。所以我觉得生物学科既然是一门实验科学，那就要求在学科教学中，创设各种问题情景，引导学生自主、探究、合作式的教学方式进行
学习。在教学过程中李金亭老师，组织我们去参观生物标本馆，李金亭老师在整个的学习过程中，是一个指导者，是一个辅导者。老师在设计课堂教学时，应该依据学生学习生物学的认识规律，在各个环节上体现学生的主体地位，给学生创造参与的机会，调动学生的积极性，发挥每一个学生的才能。要让学生在老师的启发诱导下积极思考并提出问题，解决问题，独立进行分析，并能在信息交流中大胆发表自己的意见。 对于生命科学大家早已不陌生，在高中生物课本上就讲过很多关于细胞、动植物、细菌病毒、遗传、生态环境、生物制药、基因工程、蛋白质、酶、抗生素、干扰素等知识。究其本质，生命科学是研究生命现象、本质及其规律的科学；而生命科学导论在延续高中知识点的前提下，着重于生命科学的基本知识与当代人类所面临的一些紧迫问题，例如，能源问题、环境问题、人口与资源问题、克隆技术和生物工程的应用前景以及安全性等问题，在介绍生命科学最新进展的同时，理论联系实际，使我们在对生命科学有一个基本了解得同时，加强了对生命科学基本概念和内在联系与规律的了解，大大地提高我们主动探索生命奥秘的积极性，让我们在理论与实践的联系中提高创新能力，提高分析问题和解决问题的能力，能够应用生命科学的基本知识，分析当代人类所面临的一些紧迫问题，并能提出解决的方法。
生命科学——未来的科学 一提起生命科学，人们往往会想起这些话“21世纪是生命科学的世纪”“下一个超过我的世界首富一定是出自基因生物领域”（比尔盖茨的预言）。刚刚进入21世纪的时候，人类基因组计划，和人体胚胎干细胞等研究更是引起了无数人对神秘的生命科学的好奇。想必有很多年轻的学子已经立志要在生物领域有所成就了吧！这篇文章将会为你揭开生物专业的神秘面纱，一一解答在你追逐梦想的过程中可能有的种种问题，为你激情的高三学习定下更为明确的目标！ 一，生物专业学些什么？ 大家在初中和高中都学习了很多生物方面的知识，涵盖了生物学领域的很多内容，包括动植物，微生物，人体生理卫生，分子和细胞，遗传进化，环境，以及生物工程等，还学习了基本的实验技能。那么大学里的生物专业又学些什么呢？ 到开始填报志愿的时候，你会发现很多大学里都有好几个和生物有关的专业，比如生物科学，生物技术，生物工程，生物医学工程等，还有生态学和园林学。那么这些专业都有些什么区别呢？ 简单地分，生物科学，生物技术，生态学等都属于理科；生物工程，生物医学工程等属于工科；园林学属于农科。我们可以从这些专业所开的课程看出他们不同的培养目标：1，生物科学：主要学的课程包括植物生物学、动物生物学、生物化学、细胞生物学、遗传学、微生物学、生态学、分子生物学、发育生物学、系统分类学、结构生物学、微生物遗传、植物生理学、细胞工程、生物科学大实验、基础生物学实验、生物化学实验、细胞及遗传学实验、微生物学实验、分子生物学实验、大学化学及实验、有机化学及实验、生物化学技术等。 2，生物技术：主要学的课程包括普通生物学、生物化学、微生物学、细胞生物学、分子生物学、遗传学、生物技术概论、生物技术制药、药理学、药物分析学、生物化工、生物学实验、生物化学实验、分子生物学实验、微生物学实验、生物技术大实验、天然产物分离制备技术、基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、大学化学及实验、有机化学及实验等。 3，生物工程：主要学的课程包括计算机基础、有机化学、物理化学、生物化学、化工原理、生物学、微生物学、天然药物化学、生物制药技术、生化反应工程、发酶工程、酶工程、基因工程、工业制剂、生化过程检测与控制等。 4，生物医学工程：主要学的课程包括外语、高等数学、大学物理、计算机应用、近代化学、工程力学、电子电工技术、材料科学基础、生物化学、解剖生理学、组织学、生物医学工程基础、生物材料及人工器官、生物材料评价、医用仪器原理及应用、生理系统建模与仿真、科技情报检索等。 5，生态学：主要学的课程包括植物生物学、动物生物学、生物化学、细胞生物学、微生物学、遗传学、分子生物学、地学基础、生态学、景观生态学、生物统计学、环境科学、植被生态学、土壤学、基础生物学实验、地学实验、生态学实验、生态技术实验、生物化学实验、资源生态学、环境监测技术、环境生物学技术等。 6，园林学：主要学的课程包括园林美术、植物生物学、生态学（包括景观生态、植物生态、城市生态）、普通生物学、园林树木学、园林花卉学、园林绿地规划、园林设计、园林美学、园林生物技术、园林工程、园林工程制图、土壤学、景观生态学、园林建筑设计、生物化学、植物系统学、园林大实验、园林规划实践、园林设计实践、园林工程实践、生物学实验等
高性能计算在生命科学中的应用
目录 1.1 高性能计算的发展现状 (3) 1.1.1 高性能计算概述 (3) 1.1.2 高性能计算的应用需求 (3) 1.1.3 国外高性能计算发展现状 (4) 1.1.4 国内高性能计算发展现状 (5) 1.1.5 高性能计算机关键技术发展现状 (7) 1.2 高性能计算在生命科学中的应用 (13) 1.2.1 基因测序数据处理 (13) 1.2.2 蛋白质结构研究 (34) 1.2.3 计算机辅助药物设计 (50)
1.1高性能计算的发展现状 1.1.1高性能计算概述 高性能计算（High Performance Computing，简称HPC）是计算机科学的一个分支，研究并行算法和开发相关软件，致力于开发高性能计算机（High Performance Computer），满足科学计算、工程计算、海量数据处理等需要。 自从1946年设计用于导弹弹道计算的世界上第一台现代计算机诞生开始，计算技术应用领域不断扩大，各应用领域对计算机的处理能力需求越来越高，这也促使了高性能计算机和高性能计算技术不断向前发展。随着信息化社会的飞速发展，人类对信息处理能力的要求越来越高，不仅石油勘探、气象预报、航天国防、科学研究等需求高性能计算机，而金融、政府信息化、教育、企业、网络游戏等更广泛的领域对高性能计算的需求也迅猛增长。1.1.2高性能计算的应用需求 应用需求是高性能计算技术发展的根本动力。传统的高性能计算应用领域包括：量子化学、分子模拟、气象预报、天气研究、油气勘探、流体力学、结构力学、核反应等。随着经济发展和社会进步，科学研究、经济建设、国防安全等领域对高性能计算设施及环境提出了越来越高的需求，不仅高性能计算的应用需求急剧增大，而且应用范围从传统领域不断扩大到资源环境、航空航天、新材料、新能源、医疗卫生、金融、互联网、文化产业等经济和社会发展的众多领域。 当前，世界和中国面临诸多重大挑战性问题。比如，全球气候出现快速增温的事实使“应对气候变化”成为各国政治、经济和社会发展的重大课题，为了进一步消减“温室效应”和减少碳排放，实现可持续发展的低碳经济，新材料的发现、设计与应用迫在眉睫；随着化石能源的日益枯竭和环境的日趋恶化，新能源的开发势在必行；随着科技的发展，人类迈向太空的脚步逐渐加快，空间资源的争夺和战略性部署竟然愈发激烈，航空航天领域作为此项重大科研技术活动的基础支撑，投入将持续扩大；为了攻克重大疾病、进一步提高人口健康质量，生命科学与新药制造已成为技术发展和经济投入的重要增长点；随着互联网技术不断发展，借助海量数据与高性能计算的力量使得人工智能研究不断取得新的突破，各大互联网企业对高性能计算的投入将持续增加；在国际竞争的大环境下，基础科研实力是高新技术发展的重要源泉，是未来科学和技术发展的内在动力，也是实现国家经济、社会和环境可持续性发展的重要途径，基础科学研究的投入也将持续增长。