硕士研究生课程论文
木质纤维素微生物直接转化的关键问题及对策学院：生物科学与工程学院
专业：生物工程
学生姓名：詹舒瑶
学号： 201421025386
指导教师：谭文
课程名称：生物科学与工程前沿
提交日期： 2015年1月5日
研究生课程论文(2014-2015学年第一学期)
研究生：詹舒瑶
吸入剂质量评价方法的研究进展
摘要：肺部吸入给药成功用于肺部疾病和全身疾病的治疗。研究吸入制剂在体内的沉积和分布对吸入剂型开发和质量控制很重要。目前，吸入剂质量评价方法主要有体外评价和体内评价。体外评价法能得到粒径分布和喷出剂量，对药物在肺部沉积的体内评价作出预测。体内评价能获得药物在肺部沉积和分布的直接信息。
关键词：吸入剂评价方法药物递送碰撞器激光衍射
Progress of Inhalation Assessment methods Abstract：The pulmonary route has been used with success for the treatment of both lung and systemic diseases. To study the deposition and distribution of an inhaled drug is very important for formulation development and quality control. Recently, inhalation assessment methods is in vitro assays and in vivo experiments. In vitro assays measure particle size distribution and emitted drug dose, which could be predictive of lung deposition pattern in vivo.In vivo methods provide direct information about the distribution and the location of inhaled drug within lung.
Key wards:inhalation, assessment methods, drug delivery, impaction, laser diffraction
哮喘又称支气管哮喘，是严重威胁人类健康的慢性呼吸系统疾病，全球约有3亿患者。在我国哮喘患病率也呈逐年上升趋势，成人发病率为0.7%~1.5%，儿童为0.11%~2.03%。全国约有2000万患者之多[1]。在欧美形势也不容乐观，根据美国疾病防控中心的最新统计数据显示，在美国每11个儿童中就有1个患有哮喘；此外，每5个儿童中就有1个因为哮喘发作必须就诊于急救中心，每年政
府需要花费数十亿美元用于儿童哮喘发病住院就医[2,3]。因此有国外专家预测，到2020年，哮喘疾病会成为世界第三大杀手。
目前来说临床中已采用了多种方法用于治疗哮喘，对于不同发病时期和症状的患者，哮喘的治疗应各有不同，有的采用联合用药，比如糖皮质激素类药物布地奈德和硫酸沙丁胺醇联合用药治疗[4]以及异丙托溴铵联合硫酸沙丁胺醇给药雾化吸入[5]；有的采用单独给药[6]。治疗手段既有基于控制目的需要长期每天使用的药物如糖皮质激素和长效β2受体激动剂福莫特罗、班布特罗以及沙美特罗等；也有按需使用的缓解药物，这主要针对于病症急性发作时迅速解除支气管痉挛缓解哮喘症状，避免患者因呼吸困难而有生命危险，使用的有抗胆碱能药物如异丙托溴铵、阿托品以及速效β2受体激动剂如沙丁胺醇、特布他林等。
对于肺部疾病，吸入制剂被认为是有效的给药途径。近年来，吸入剂也被作为全身性疾病的治疗（如糖尿病的治疗）的有效的选择替代手段。相比口服用药和注射给药，肺部吸入给药有起效快、特异性高、有效剂量低、更低的全身副作用、避开肝脏的“首过效应”以及药物递送效率高等优点[7]。
1.吸入剂的种类
通过呼吸道给药的主要有三种剂型：水雾剂、定量气雾剂(MDIs)和干粉剂(DPI)。MDIs中的药物可以是悬浮状、乳业状或者溶液，里面包含有推进剂。当MDIs装置被触发时，定量的剂量就会以高的速率喷射出来，这时需要病人同时吸入。因此，在触发和吸入之间需要很精准的协调性。显然MDIs对于缺乏协调性的儿童是不适合的[8]。另外，很高的喷射速度会使大部分的药液在口咽沉积。为了保证触发和吸入之间的协调性，研制出了呼吸触发的MDIs。使用这种装置时，吸气就会触发药物释放。呼吸触发的MDIs有个缺点，推进剂快速蒸发会导
致温度降低，即所谓的“冷氟利昂效应”。冷的气雾会导致支气管痉挛。用一个间隔空间可以在一定程度上克服这个缺点。
干粉吸入系统由干粉剂、定量装置和吸入装置组成[9]。在大部分的干粉吸入系统中，微分化的有效成分都加入了无药效的赋形剂，如可吸入的乳糖。但是，没加赋形剂的DPIs也已经研制出来了。干粉吸入器使用病人吸气的气流携带药物和使粉末分开。许多DPIs都需要相对高的吸气流速来保证递送足够的药物剂量。对于一些患有严重的支气管阻塞疾病的病人和幼小儿童，可能不能保证有足够的吸气流速。
喷雾剂是使用雾化器使药物水溶液或悬浮液雾化成水雾状，然后被病人吸入。对于严重的气管阻塞和不适应其他给药系统的病人，往往选择水雾剂。除此之外，对于一些不能做成DPI或MDI的药物，可以选择做成水雾剂。例如抗生素类、酶类或化痰药。再者，雾化β2受体激动剂和抗胆碱能受体的药物普遍用于急性哮喘的治疗。水雾剂治疗的缺点是在靶区域的沉积效率低。喷射出来的药物，平均只有10%可以在靶区域沉积而产生药效[10]。
水雾剂的雾化装置主要两种基本类型：压缩雾化器和超声雾化器。压缩雾化器是利用压缩空气使药液雾化。超声雾化器是利用超声波产生的能量将药液雾化。
2.评价吸入剂肺部沉积率的方法
2.1 吸入剂在肺部沉积的机制
有文献报道，主要有三个物理过程影响药物在肺部沉积：基于布朗运动的扩散、重力沉降和惯性碰撞[11,12,13]。
对于大的粒子（粒径>3um），惯性运输是主要的起作用的运输机制。随着粒
径、粒子密度和在气道内速率的增加，由于惯性碰撞引起的沉积量会增加。惯性碰撞主要在上支气管发生。重力沉降（粒径范围是1~3um）主要在下支气管和肺泡中发生。粒径<1um时，重力沉降的作用可以忽略，粒子在细的气道和肺泡中的沉积主要是布朗运动的作用。由于有药效的吸入剂的平均粒径是1~10um，所以布朗运动对药物的沉积没有太大影响[14]。
药物粒子在呼吸道的命运是非常复杂的，主要依赖以下三个因素的相互影响。气雾剂的特性（气雾剂处方、活性成分和递送速率等）、呼吸道和最重要的呼吸模式（流速和潮气量等）和病人（年龄、性别和病情等）[15,16,17]。
药物粒径是影响药物沉积最重要的因素。它将影响药物在气道的沉积位点和沉积量。药物粒子在呼吸道内的命运主要由空气动力学质量中位直径（MMAD）衡量。粒子的MMAD的定义是与该粒子有相同空气动力学行为的单位密度（1g/cm3）的球形粒子所具有的粒径[11,12,13]。
粒径>10um的粒子不能进入肺，因为由于惯性碰撞，它早已在口鼻或咽喉处沉积了。粒径在0.1~1um之间的也不能在肺部沉积，很大一部分会被呼出来。2.2 体外评价方法
评价吸入剂肺部沉积率的主要参数是MMAD和喷出的有效成分的量。目前用于体外评价的主要技术有光学法（激光衍射）和惯性碰撞法（碰撞器）。由这些得到的参数有药物的粒径（几何或空气动力学粒径）、小粒子的百分比（FPF）、喷出的药物总量（UDD）和小粒子的量（FPD）。
目前所用的光学法主要是激光衍射法，准确讲是“小角度激光衍射”，激光衍射法成为粒径测量的普遍方法。激光衍射分析法的原理是基于通过激光束的粒子使激光发生衍射的角度与粒径呈反比（大粒径的粒子激光衍射的角度小，小粒
径的粒子激光衍射的角度宽）。运用傅里叶透镜，是得到的衍射模型被在焦平面上的检测器捕获。目前广泛使用的两种将光强衍射模式转化为粒径分布的方法是Fraunhofer理论和Lorenz–Mie理论。前者主要描述粒子外周的光衍射，后者增加了粒子对光的吸收和折射作用[18,19]。
碰撞器法是已经运用很广泛的吸入剂粒径分布评价方法。主要有两个级别的惯性碰撞器：单级碰撞器和多级碰撞器。碰撞器法的原理是基于药物粒子在空气流中的空气动力学行为。多级碰撞器的每个级都一定数量的喷孔，越到下一级，孔径越小，在每一级都有收集盘。真空泵提供一定流速的空气流，携带药物粒子达到不同的级段[20]。当气流路线由于收集盘的阻挡而发生偏离时，小的粒子由于惯性小不会在收集盘表面不规则运动，会跟随气流运动；大的粒子由于惯性大会与收集盘发生碰撞。越到下一级，随着孔径变小，每一级的空气线速度和粒子惯性会变大，从而提高了粒子沉积的可能性。FDA和多国药典都对推荐使用碰撞法来测试吸入制剂的处方和吸入装置；EP和USP都对碰撞法的技术参数和标准测试作了明确规定[21]。随着近年来对吸入粒子中静电特性的研究，基于净电荷和粒径分布的碰撞器被研发出来，如电子低压撞击器（ELPI）和新一代电子撞击器（eNGI）。
有很多因素会影响碰撞器的粒径分布结果，如流速的控制、漏气、环境因素（温度和湿度）、粒子的蒸发以及收集盘的涂层等。因此在优化测试方法时，这些影响因素是首先要考虑的。
2.3 激光衍射法和碰撞器法的比较
已有很多关于激光衍射法和碰撞器法的比较研究被报道，得到的数据表明这两种技术有很好的一致性，激光衍射法可以做为碰撞器法的有效补充方法。碰
撞器法得到的是空气动力学粒径（MMAD），激光衍射法得到的是几何粒径。它们之间有如下等式关系[22]：
对于球形粒子而言，坎宁安滑移修正系数（C ae和C p）近似为1，动态形状因子χ也为1.公式可以简化为[23]：
因此，当粒子是球形时（ρ=1）激光衍射法和空气动力学法有很好的一致性。对于非球形的粒子或密度小于1的药物粒子，空气动力学法得到的粒径D ae要小于激光衍射法得到的粒径D v。现在已有多篇文献报道了激光衍射法和碰撞器法在测试DPI粒径分布时具有很好的一致性[24,25,26]。
2.4 体内评价方法
评价吸入剂在肺内分布和沉积的直接方法有：成像技术和药理学分析。成像技术由于能提供药物在肺部沉积的直接信息而广泛用于吸入剂递送性能评价[27,28]。最近，将三维成像技术运用到吸入剂肺部递送性评价，主要有单光子发射计算机断层扫描（SPECT）和正电子发射断层摄影术（PET）[28]。但是三维成像技术成本高，药物被组织吸收可能会影响结果以及药物分子放射性示踪类似物合成困难[29]。
药理学的评价方法主要是药代动力学（PK）和药效动力学（PD）。药代动力学能很好的评价吸入剂在肺部沉积和生物利用度的情况，主要是定量药物在血液中的含量[30]。药效动力学被认为是评价新吸入剂有效性和安全性的“金标
准”，也是临床试验注册申报的基础。在实际过程中，吸入进气管树的药物，有部分可能会被粘液纤毛清除或被气管上皮细胞吸收或者直接在口咽处沉积，再被口腔吸收而进入全身循环，或者直接由胃肠道吸收后经肝脏的首过代谢而进入全身循环。因此，将药物由肺吸收和由胃肠道吸收区分开是很重要和必要的。如果胃肠道吸收可以忽略或者肝脏的首过效应很高，就可以推断血浆中药物分子的浓度全部是经肺部吸收的。否则，PK实验就要想办法绕开胃肠道吸收的问题。例如，口服活性炭阻止药物经口吞咽由胃肠道吸收或者探究药物在口服和肺部吸收之间的时间间隔，如果时间允许可以选择在药物只由肺部吸收入血的时间段采集血液[31,32]。将成像技术和药代动力学联合起来（即药理显像），可以获得药物活性分子的局部和全身的许多有价值的信息。
3 结论
肺部吸入制剂使用方便、起效迅速、药物能以较高浓度到达作用部位以及避免了肝脏首过效应，减少全身给药可能产生的不良反应，是目前国内外研发的热点剂型之一。将吸入制剂的体外评价和体内评价联合起来，全面评价吸入药物在肺部的沉积和分布状态，对于药物处方的优化、递送装置的开发、药效和安全性的评估很重要。惯性碰撞法和激光衍射法是比较常用的吸入剂粒径分布测试方法。对于惯性碰撞法，不同剂型有不同的测试标准和测试环境。目前，药典还没有明确规定激光衍射的测试环境，但是测试过程中外界环境会影响测试结果，尤其对水雾剂，环境的影响很大，所以探究激光衍射法测试粒径分布的最优环境条件很有必要。
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国内外生物医药前沿科技发展趋势 王萍姚恒美 上海图书馆上海科学技术情报研究所 2005 年全球生物技术产业总产值达到633 . 1 亿美元，研发投入达到232 亿美元，年增长率为11％。其中生物医药依然是生物技术中最引人注目的领域。研究人员在药物设计、疫苗研究、抗体工程、新型药物输送技术等方面已取得众多突破。尽管目前我国在生物医药产业规模上仍落后于欧美等发达国家，但近年来在癌症治疗、蛋白质、免疫学等生物医药研究领域取得了长足的进步，成果屡次登上《科学》、《自然》等顶级国际权威期刊，并受到生物医药企业的高度关注。 一、国内外生物医药前沿技术发展趋势 药物设计 以核酸为靶的药物设计重要研发领域主要涉及两个方面：一方面是反义核酸、核酶与三链DNA的设计及其在医药领域的应用；另一方面是以核酸为靶的小分子药物研发。 目前全球约有20 余家公司在从事反义核苷酸的研究与开发，其中有23 种试用于临床，其中 4 种已进入三期临床试验阶段。反义核酸药物主要研发方向包括抗癌抑癌、抗耐药、免疫类、细胞因子类、抗病毒等。目前，反义药物方面己取得重大进展，第一代产品（Eyetech 公司用于抑制老年人眼疾的Macugen ）己有上市，第二代反义产品也己形成。核酶具有高度特异性，作为抗病毒基因治疗的新型分子，受到了广泛的重视，被认为是抗病毒基因治疗方案设计中重要探索方向。2004 年 6 月，美国宾夕法尼亚州立医学院开发出了一种抗乙肝病毒的SNIPAA盒式微型载体。该类研究在国内已有开展，中科院微生物研究所自2001 年起开展“核酶介导的果树抗类病毒基因工程”的研究。R 卜A干扰不仅可以深入揭示细胞内基因沉默的机制，而且还可以作为后基因时代基因功能分析的有力工具，广泛用于包括功能基因学、药物靶点筛选、细胞信号传导通路分析、疾病治疗等等，近年来已成为遗传学、药理学的重要研究手段。目前中国科学家也己纷纷开展了该项研究，国家自然科学基金等已立项支持。 疫苗研究 以美国为例，疫苗的需求每年增长8 . 6 % ，到2008 年时市值将达74 亿美元，到2013 年疫苗市值将达91 亿美元。其中先进技术应用趋向包括异质基础加强结种技术、蛋白质调控技术、类病毒技术、转基因技术等。美国细胞基因系统工程公司应用基因技术研制出一种新型的肺癌疫苗G 一V AX ，被视为运用修改过基因的活体细胞治疗癌症上的一个重要突破。 抗体工程 抗体分子是生物学和医学领域用途最为广泛的蛋白分子，通过细胞工程、基因工程等技术制备的多克隆抗体、单克隆抗体、基因工程抗体可广泛应用在疾病诊断、治疗及科学研究等领
1.2 生物工程的发展历史 与一般所理解的生物工程是一门新学科不同的是，而是认为在现实中可以探寻其发展历史。事实上，在现代生物技术体系中，生物工程的发展经历了四个主要的发展阶段。 食品与饮料的生物技术生产众所周知，像烤面包、啤酒与葡萄酒酿造已经有几千年的历史；当人们从创世纪中认识葡萄酒的时候，公元前6000，苏美尔人与巴比伦人就喝上了啤酒；公元前4000，古埃及人就开始烤发酵面包。直到17世纪，经过列文虎克的系统阐述，人们才认识到，这些生物过程都是由有生命的生物体，酵母所影响的。对这些小生物发酵能力的最确凿的证明来自1857-1876年巴斯得所进行的开创性研究，他被认为是生物工程的始祖。其他基于微生物的过程，像奶制品的发酵生产如干酪和酸乳酪及各种新食品的生产如酱油和豆豉等都同样有着悠久的发展历史。就连蘑菇培养在日本也有几百年的历史了，有300年历史的Agarius蘑菇现在在温带已经有广泛养殖。 所不能确定的是，这些微生物活动是偶然的发现还是通过直观实验所观察到的，但是，它们的后继发展成为了人类利用生物体重要的生命活动来满足自身需求的早期例证。最近，这样的生物过程更加依赖于先进的技术，它们对于世界经济的贡献已远远超出了它们不足为道的起源。 有菌条件下的生物技术 19世纪末，经过生物发酵而生产的很多的重要工业化合物如乙醇、乙酸、有机酸、丁醇和丙酮被释放到环境中；对污染微生物的控制通过谨慎的生态环境操作来进行，而不是通过复杂的工程技术操作。尽管如此，随着石油时代的来临，这些化合物可从石油生产的副产品中以低成本进行生产，因此，进行这类化合物生产的工业就处于岌岌可危的境地。近年来，石油价格的上涨导致了对这些早期发酵工艺的重新审视，与前面所讲的食品发酵技术相比，这类发酵工艺相对简单而且可进行大规模操作生产。其它关于有菌生物技术的典型例子有废水处理和都市固体垃圾堆肥。长期以来，人们利用微生物来分解和去除生活污水中的有毒物质，及像化工业产生的小部分工业毒害垃圾。目前世界上进行的发酵工程中，利用生物工程进行污水处理的规模是最大的。 将无菌消毒技术引入生物工程 20世纪40年代，由于大规模微生物培养这个复杂的生物技术的引入，生物工程的发展开始了新的方向，从而确保那些需要将污染微生物排除的特殊生物过程得以进行。因此，通过对培养基和生物反应器的提前灭菌消毒以及用来消除新进入的污染物的工程供应，生物反应中就只留有所选的生物催化剂。诸如此类，在生物工程中占有极大份额的产品有抗生素、氨基酸、有机酸、酶、多糖和疫苗。大部分这样的过程是复杂的，成本昂贵，仅适于高附加值产品的生产，尽管这类产品的产量较大，但采用食品与酿造生产中较老的生物技术，它们的规模与商业回报都是很小的。生物工程的新领域在最近的十年里，分子生物学和过程控制取得了长足的发展，不见开创了生物工程应用的新领域，同时还大大提高了已有生物工程工业的效率和经济性。正是由于这些发现和发展，才会有对于未来生物工程在世界经济中所扮演角色的良好评价。 （a）基因工程对于重要的工业用生物基因组的有性重组或突变操作一直是工业遗传学家革新目录中的组成部分。重组DNA新技术包括温和的进行活细胞破碎、DNA提取、纯化和利用高度专一性的酶进行随后的有选择性切割；对目的基因片断分类、鉴定、筛选和纯化；用化学方法将目的基因连接到载体分子的DNA上及将重组DNA分子导入选择的受体细胞进行增值和细胞合成。重组DNA技术可较简便的进行基因组操作，而且可避免物种间与属间的不相容性。无限可能性是存在的，人类胰岛素与干扰素基因已导入了微生物细胞并进行了表达。原生质融合、多克隆抗体制备和组织培养技术（包括从细胞培养上清液中进行植物的再生）的广泛应用对生物工程的发展有着深远的影响。（b）酶工程酶分离工程一直是许多生物技术过程的组成部分，而且随着允许对生物代谢产物进行重新利用的更适合的固定化技术的发展，它们的代谢产物可被进一步利用。利用固定化细菌的葡萄糖异构酶生产高果
当代科学技术前沿知识(共50题，共100分) 一. 单项选择题(共20题，共40分) 1.我国的载人飞船被命名为：（）。[2分] A“水星” B“猎户座” C“” D“神舟” 2.下列不属于纳米材料的是（）。[2分] A纳米线 B纳米球 C石墨烯 D金刚石 3.分布式可再生能源技术不包括以下哪项：（）。[2分] A太阳能光伏发电 B地热能利用 C太阳能热发电 D核电技术 4.据估算，真菌病害已使主要粮食作物的产量在全球围每年减少（）亿吨，损失的粮食每年
可多养活6亿人。[2分] A0.5 B0.75 C1.0 D1.25 5.（）是以基因组学、分子生物学知识和分子生物学技术为基础，融入工程学思想，将“自下而上”的“设计合成”的研究理念与系统生物学在“组学”基础上建立的“自上而下”的“综合分析”的研究理念相结合，具有巨大科学创新和应用潜力的新兴交叉学科。[2分] A合成生物学 B精准医学 C再生医学 D预防医学 6.当前，（）已成为全球新一轮科技革命和产业变革的着力点，成为新一代信息技术的聚焦点，推动经济社会各领域从数字化、网络化向智能化加速跃升。[2分] A新材料技术 B新一代人工智能 C新生物技术 D新能源技术 7.（）年11月24日，设施通过国家验收，标志着我国唯一的国家级野生生物种质资源库项
目建设全面完成。[2分] A1949 B1979 C2009 D2019 8.以下哪个国家或地区不面临严重的水资源压力:（）。[2分] A巴西 B中国东部 C北非 D阿拉伯地区 9.（）是世界第一台速度超过每秒10亿亿次的超级计算机。[2分] A天河二号 B神威?太湖之光 C顶点 D山脊 10.机器学习是指通过（）在机器上训练模型，并利用模型进行分析决策与行为预测的过程。[2分] A数据 B算法
2020年专业技术人员公需科目《当代科学技术前沿 知识》试题与答案 一、单项选择题（共20题，共40分） 1. 信息材料旨在实现信息的产生、发射、传输、接收、获取、存储和显示等功能使用，下列属于信息材料的是() A.第三代半导体材料 B.超大容量信息存储材料 C.先进磁性材料 D.激光晶体 参考答案 答案：ABC 2. 目前，以疫苗为主的生物治疗目前在全球迅速发展，下列哪些属于以疫苗为主的生物治疗()。 A、T细胞激活与调节 B、树突状细胞疫苗 C、溶癌病毒治疗 D、T细胞过继转移 参考答案 答案：ABCD 3. ( ) 指的是利用量子叠加或量子纠缠来获得更高灵敏度和分辨率的新型传感器。 A、生物传感器 B、位移传感器
C、红外传感器 D、量子传感器 参考答案 答案：D 4. 量子材料指的是由于其自身电子遵循的量子力学规律而产生奇异物理特性的材料，下列不属于量子材料的是( )。 A.石墨烯 B.铜氧化物高温超导体 C.铁基超导体 D.锂离子电池 参考答案 答案：D 5. 2009年，科技部、中共中央组织部、工业和信息化部三部委联合启动国家 农村农业信息化示范省建设工作。以下哪个省市未被列入先期示范工作中：()。 A、山东 B、湖南 C、江苏 D、安徽 参考答案 答案：C 6. 目前，全球固体废物领域技术创新最为活跃的国家是以下哪个国家：()。 A、美国 B、德国
C、日本 D、中国 参考答案 答案：D 7. ()有望成为继药物治疗、手术治疗后的第三种疾病治疗途径。 A、精准医学 B、再生医学 C、预防医学 D、康复医学 参考答案 答案：B 8. 关于重大慢性病的说法，不正确的是（)。 A.重大慢性病多为终身性疾病，很难根治 B.并发症危害大，疾病后期的致死致残率高 C.对人类健康和发展造成了极大的负面影响 D.不会造成经济损失 参考答案 答案：D 9. 深海生物资源主要是指生活在海洋大陆坡和洋底水深( )之间，具有开发利用价值的生物。 A.小于200米 B.200~3000米 C.3000～5000米
第八讲生物科学前沿简介 一、20世纪生物科学发展的历史回顾 记者：匡先生，在展望生物学绚丽的发展前景之前，您能否简要的回顾20世纪生物学领域所取得的引人注目的成就呢？ 匡廷云院士：由于19世纪以来，物理学、化学、地学以及技术科学的理论成就和技术进步，为生物学家认识生物发展规律提供了许多新的手段、方法。所以19世纪末20世纪初，生命科学取得了巨大的发展。在20世纪在生命科学领域有两次革命性的突破。第一次是孟德尔遗传学的再认识和摩尔根的基因论。孟德尔开创了经典遗传学，揭示了生物遗传现象。摩尔根主要用实验手段证明了基因是有序排列在染色体上的。 到了20世纪中叶，迎来第二次突破性进展，即沃森和克里克发现DNA双螺旋结构。沃森是生物学家，当时刚刚在美国拿到博士学位，研究噬菌体，后来到了英国。而克里克是个物理学家，当时在剑桥读Ph.D，用X射线衍射研究蛋白质晶体结构。沃森的贡献是在于确定DNA 两对特异性碱基的配对。克里克的贡献在于他极力主张建立物理模型，从分子、原子之间的距离和角度就可以得到最大限度的变量和稳定条件。特别有规则的双螺旋结构大大减少了变量数目。物理学家和生物学家完美的结合发现了DNA双螺旋结构。这是第二个突破性的里程碑。 图2 玉米籽粒的孟德尔遗传 图3 DNA 双螺旋
DNA双螺旋结构的建立开辟了生物学的新纪元。在这个基础上产生了基因工程、蛋白质工程。因此生物技术的发展对科技的发展对科技的发展、社会的进步的推动力是巨大的。由于分子生物学的发展、信息科学的发展人类才有可能识破自身的基因。在20世纪末大规模的开展人类基因组计划，破译人类的基因全序列。这个计划与曼哈顿原子弹计划、阿波罗登月计划并称20世纪人类三大科学计划。可以说20世纪生物学是飞速发展，取得了巨大的成就，为21世纪生命科学的腾飞打下了坚实的基础。
当今世界，我们所处的这个时代，是科学技术飞速发展、知识信息爆炸的知识经济时代，世界各国都在相互竞争，竞争的焦点集中在科学技术上，谁的科技发达，谁的综合国力就强大。 现在世界七大高新技术分别是：现代生物技术、航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、新能源技术和新材料技术。 其中生物技术列在首位，生物技术之所以令世界各国如此重视，是因为它是解决人类所面临的诸如食物短缺、人类健康、环境污染和资源匮乏等重大问题上有着不可比拟的优越性，还因为它与理、工、农、医等科技的发展、与伦理道德、法律等社会问题都有着密切的关系。 高新技术的重要特征之一是学科横向渗透，纵向加深，综合交错，发展迅速。所以世界各国争相投巨资发展，确定生物技术为21世纪经济和科技发展的优先领域。 基因工程 基因工程( 又称DNA 重组技术、基因重组技术) , 是20 世纪70 年代初兴起的技术科学, 是用人工的方法将目的基因与载体进行DNA重组, 将DNA 重组体送入受体细胞, 使它在受体细胞内复制、转录、翻译, 获得目的基因的表达产物。这种跨越天然物种屏障, 把来自任何生物的基因置于毫无亲缘关系的新的寄主生物细胞之中的能力, 是基因工程技术区别于其他技术的根本特征。 基因工程技术是一项极为复杂的高新生物技术, 它利用现代遗传学与分子生物学的理论和方法, 按照人类所需, 用DNA 重组技术对生物基因组的结构和组成进行人为修饰或改造, 从而改变生物的结构和功能, 使之有效表达出人类所需要的蛋白质或人类有益的生物性状。基因工程从诞生至今, 仅有30 年的历史, 然而, 无论是在基础理论研究领域, 还是在生产实际应用方面, 都已取得了惊人的成绩。首先,基因工程给生命科学自身的研究带来了深刻的变化。目前科学家已完成了多种细胞器的基因组全序列测定工作。其次, 基因工程具有广泛的应用价值, 能为工农业生产、医药卫生、环境保护开辟新途径。 基因组研究应该包括两方面的内容：以全基因组测序为目标的结构基因组学和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学，又被称为后基因组研究，成为系统生物学的重要方法。 我国在结构生物学研究方面具有较好的基础。60年代，我国科学家在世界上首次人工合成了胰岛素；70年代初又测定出1.8 埃; 分辨率的猪胰岛素三维结构，成为世界上为数不多的能够测定生物大分子三维结构的国家，这些研究工作处于当时的世界先进水平。 基因克隆是70年代发展起来的一项具有革命性的研究技术，可概括为∶分、切、连、转、选。 "分"是指分离制备合格的待操作的DNA，包括作为运载体的DNA和欲克隆的目的DNA；"切"是指用序列特异的限制性内切酶切开载体DNA，或者切出目的基因；"连"是指用DNA连接酶将目的DNA同载体DNA连接起来，形成重组的DNA分子；"转"是指通过特殊的方法将重组的DNA 分子送入宿主细胞中进行复制和扩增；"选"则是从宿主群体中挑选出携带有重组DNA分子的个体。基因工程技术的两个最基本的特点是分子水平上的操作和细胞水平上的表达，而分子水平上的操作即是体外重组的过程，实际上是利用工具酶对DNA分子进行"外科手术"。DNA克隆涉及一系列的分子生物学技术，如目的DNA片段的获得、载体的选择、各种工具酶的选用、体外重组、导入宿主细胞技术和重组子筛选技术等等。从不同的重组DNA分子获得的转化子中鉴定出含有目的基因的转化子即阳性克隆的过程就是筛选。目前发展起来的成熟筛选方法如下：（一）插入失活法 外源DNA片段插入到位于筛选标记基因（抗生素基因或β-半乳糖苷酶基因）的多克隆位点后，
生物学学科前沿讲座报告 通过多位老师的精彩授课，我对生命科学前沿有了初步的了解，特别是对肿瘤的发病机理以及别对肿瘤的治疗方法有较为清晰认识。因为我对肿瘤感兴趣，下面就我在课堂上及课外的所学对肿瘤做一个小总结并发表自己的一些粗浅的看法。 首先，肿瘤是在各种致病因素的作用下，身体局部细胞在基因水平上失去对其生长的控制，导致异常增生所形成的新生物，这种新生物常形成局部肿块，这种肿块称作肿瘤。或机体组织细胞在内外致病因素的影响和作用下，使细胞的DNA发生结构和功能异常形成一种异常增生的肿块。肿瘤有良性和恶性之分，良性肿瘤不会扩散到身体其他部份，或是侵入别的组织，除非压迫到重要的器官，否则也不会影响生命。恶性肿瘤则会侵略其他器官，转移到身体其他部位而危害生命。 其次，肿瘤组织的结构，功能和物质代谢，不仅与正常的细胞组织完全不同，而且与再生性增生也有质的不同。虽然它是由正常细胞转变而来，与正常组织细胞有一定程度的相似性，但其生长失去控制，与整个机体不协调并能转移且缺乏正常的形态结构和物质代谢，因此没有正常的生理机能，对机体百害而无一利； 再次，肿瘤具有异质性即同一肿瘤内部由于肿瘤细胞系不同而造成的肿瘤细胞的差异，主要表现在组织学、抗原性、免疫性、激素受体、代谢性、生长速度和对化学药物敏感性、浸润和转移等差异。肿瘤的异质性，不仅发生在不同个体、不同部位、不同病理类型而且不
同病期的恶性肿瘤其生物学行为表现不同，即使是同一部位、同一病理类型和病期的肿瘤，其生物学行为也存在着很大的差异。因此，忽视了肿瘤的异质性，利用一般治疗肿瘤的方法治疗肿瘤往往达不到理想效果 由于肿瘤存在异质性，因此，要获得理想的治疗效果就必须对每个患者“区别对待”，也就是说要进行个性化的诊断和治疗，对于每一个肿瘤患者，都必须根据患者的具体情况，包括临床因素、肿瘤的分子病理学特点、甚至基因特征等，制定出科学、合理的个体化治疗方案，以期获得最佳的治疗效果。 总之癌细胞都是独一无二的，只有知道是哪些特定的癌细胞在作怪时，才能有针对性地对患者进行治疗。肿瘤虽然不难被人认出，但是它们的活动和发展过程却各不相同，故每一位肿瘤患者的病情都是独一无二的，因此应该根据每个肿瘤患者的具体病情进行针对性的治疗即个体化治疗，才能制订出适合患者的治疗方案。 最后，我相信个性化治疗将最终将会在临床中得到实现，肿瘤的治疗也必将开创一个新的纪元。 学院：医学院 姓名：王彪 学号：2013236084
第一讲数学科学前沿简介 第一讲数学科学前沿简介 一、20世纪数学研究的简单回顾 记者：林先生，您好。首先我们非常感谢您在百忙之中抽出时间接受这次访谈，为全国中小学教师介绍有关数学学科前沿的一些基本情况。科学研究跨入了新世纪的门槛，我们看到，各门学科一方面在回顾学科发展历程，另一方面也在展望本学科的发展前景。您从1956年进入中科院正式从事数学研究工作，到现在已经将近半个世纪，在这半个世纪里，您一直奋斗在数学研究的前沿。您能根据您这么多年对数学的研究，回顾一下20世纪数学的发展历程，在这个历程中，数学研究有哪些重大进展和重大成就？ 林群：据您所说的，站在数学内部看，上个世纪的数学必须归结到1900年8月6日，在巴黎召开的第二届国际数学家大会代表会议上，38岁的德国数学家希尔伯特(Hilbert, 1862--1943)所发表的题为《数学问题》的著名讲演。他根据过去特别是十九世纪数学研究的成果和发展趋势，提出了23个最重要的数学问题。这23个问题通称希尔伯特问题。这一演说成为世界数学史发展的里程碑，为20世纪的数学发展揭开了光辉的一页。在这23个问题中，头6个问题与数学基础有关，其他17个问题涉及数论、不定积分、二次型理论、不变式理论、微分方程、变分学等领域。 到了1905年，爱因斯坦创立了狭义相对论（事实上，有两位数学家，庞加莱和洛伦兹也已经走到了相对论的门口），1907年，他发现狭义相对论应用于物理学的其他领域都很成功，唯独不能应用于万有引力问题。为了解决这个矛盾，爱因斯坦转入了广义相对论的研究，并很快确立了“广义相对论”和“等效理论”，但数学上碰到的困难使他多年进展不大。大约在1911年前后，爱因斯坦终于发现了引力场和空间的几何性质有关，是时空弯曲的结果。因此爱因斯坦应用的数学工具是非欧几何。1915年，爱因斯坦终于用黎曼几何的框架，以及张量分析的语言完成了广义相对论。 还有您讲的德国女数学家诺特（Emmy Noether 1882~1935）发表的论文《Idealtheorie in Ringbereiche（环中的理想论）》标志着抽象代数现代化开端。她教会我们用最简单、最经济、最一般的概念和术语去进行思考：如同态、理想、算子环等等。
生物工程的最新研究进展和研究热点
生物工程的最新研究进展和研究热点 邓佳艺术与设计学院 15125478 【摘要】农业生物工程研究和产业的现状及其我国发展的策略北京大学副校长陈章良教授从８０年代初美国科学家获得第一株转基因植物到现在，短短几十年时间内，农业生物工程迅猛发展，日新月异，成为高新技术领域中进展最快的领域之一。 【关键词】农业生物工程；植物基因工程；转基因农作物；转基因工程；病毒基因组；应用； 【前言】根据“生物多样性公约”规定，生物技术是指“利用生物系统、活生体或者其衍生物为特定用途而生产或改变产品或过程的任何 技术应用”。从广义上讲，生物技术涵盖了当前在农业和粮食生产中普遍采用的多种技术手段;而从狭义上讲，生物技术主要包括涉及繁殖生物学，或以特殊用途为目的处理或利用活生物体遗传物质的技术应用。则该定义涵盖了很大范围的不同技术，如我们学习的分子DNA标记技
术、基因操作、基因转移、无性繁殖、胚胎移植、冻藏(家畜)及三倍体化等。生物技术在农业生产力方面的应用比较难，比医学方面要慢，但农业生物技术现在已经从农业试验室发展到现 场试验了，那么进而达到商业化的阶段；其中包括动物疫苗、微生物农药、抗杀草剂植物等，现在一些专家预测此类产品将引导全中国，甚至全世界，走向另一次农业革命。农业生物技术包括防治动物疾病的疫苗，以及增进农畜产品的品质。另外，包含具有新特性的各类农业生物技术的发展。农业生物技术对传统农业有巨大的影响，农业生物技术的产品已逐渐由农业生物技术试验室进人了农业基地试验。 【正文】生物工程又称生物技术或生物工艺学。它是在生命科学的最新成就与现代工程技术相结合的基础上，利用诸如基因重组、细胞融合、固定化酶、固定化细胞和生物反应器等技术，对生物系统加以调控、加工，从而进行物质生产的综合性科学技术。由于它的相对投资少而效益巨大、适用面广，在、食品、医药、能源、环境保护等方面的应用日趋广泛。科学家们预测，生物
高中生物教学中渗透生物科学前沿知识的探讨 傅碧贞（厦门市集美区杏北小学厦门 361022） 摘要：随着《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》及《普通高中生物课程标准(实验稿)》的颁布，新一轮的基础教育课程改革正在越来越广阔的范围展开，给传统的中国基础教育带来了前所未有的冲击。新课程标准在基本理念、课程目标、课程内容、课程评价、教学建议等方面都有了较大变化，同时在教学的内容要求上也有了较大的突破，新课改的理念之一就是“注意学科渗透，关心科技发展”，新增内容的教学要求虽不高，却有助于弥补生物教学长期存在的不足，也适当加大了前沿生物知识的比重。为了满足中学生物新课标的要求和国家对人才培养的需要，在高中生物教学中渗透生物科学前沿知识是非常必要的，本文从渗透生物科学前沿知识的功能以及渗透的途径进行了初步的探讨。 关键词：高中生物教学渗透生物科学前沿 生物科学前沿是指生物科学最新的研究成果或正在进行的研究课题或未来研究发展的趋势。生物科学前沿知识在高中生物教学中有着教材基础知识不可替代的教育功能。 随着《全日制义务教育生物课程标准(实验稿)》及《普通高中生物课程标准(实验稿)》的颁布，新一轮的基础教育课程改革正在越来越广阔的范围展开，给传统的中国基础教育带来了前所未有的冲击。新课程标准在基本理念、课程目标、课程内容、课程评价、教学建议等方面都有了较大变化，同时在教学的内容要求上也有了较大的突破，新课改的理念之一就是“注意学科渗透，关心科技发展”，新增内容的教学要求虽不高，却有助于弥补生物教学长期存在的不足。我国新一轮课改也适当加大了前沿生物知识的比重，在确保基础性的前提下，对教学内容进行了一定的扬弃。如何让生命科学前沿知识更好的服务高中生物教学，如何把握前沿知识和基础知识的过渡和衔接，如何通过前沿知识向学生传达生物科学的研究方法和思考方式，更好的服务基础知识的教学，是每个生物教师都在思考的问题。 1 对传统生物教学的反思 在当下人们固有的思维模式中，重视英语和数学的思维根深蒂固，对于生物课并没有足够多的重视和认识，教学效果并不理想，生物教师积极性也不高。思传统的生物教学主要有以下三个方面缺陷: 1.1 联系现代生活实际不紧密生活中的真实生物 现象是复杂的，尤其是现代生活中出现的许多新现象大多不能用传统生物学知识去完整地进行解释。比如分子进化论，就不能用达尔文的进化理论来很解释。而传统中学生物的教学往往将其看作一个简单的经典系统。显然，这种教学不能
放射物理与防护绪论 物理学是自然科学中基本的学科，是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。在尺寸标度上涉及从基本粒子到整个宇宙，在时间标度上从飞秒级的短寿命到宇宙纪元。物理学确立的新概念和理论，已经成为人类对周围世界认识的不可分割的部分，直接影响到社会生产和生活，对社会发展起着推动作用。一、物理学的发展 纵观物理学的发展史，根据它不同阶段的特点，大致可以分为物理学萌芽时期、经典物理学时期和现代物理学时期三个发展阶段。 (一)物理学萌芽时期 在古代，由于生产水平的低下，人们对自然界的认识主要依靠不充分的观察，和在此基础上进行的直觉的、思辨性猜测，来把握自然现象的一般性质，因而自然科学的知识基本上是属于现象的描述、经验的总结和思辨的猜测。那时，物理学知识是包括在统一的自然哲学之中的。 在这个时期，首先得到较大发展的是与生产实践密切相关的力学，如静力学中的简单机械、杠杆原理、浮力定律等。在《墨经》中，有力的概念(“力，形之所以奋也”)的记述；光学方面，积累了关于光的直进、折射、反射、小孔成像、凹凸面镜等的知识。《墨经》上关于光学知识的记载就有八条。在古希腊的欧几里德(公元前450-380)等的著作中也有光的直线传播和反射定律的论述，并且对光的折射现象也作了一定的研究。电磁学方面，发现了摩擦起电、磁石吸铁等现象，并在此基础上发明了指南针。声学方面，由于音乐的发展和乐器的创造，积累了不少乐律、共鸣方面的知识。物质结构和相互作用方面，提出了原子论、元气论、阴阳五行说、以太等假设。 在这个时期，观察和思辨虽然是人们认识自然的主要手段和方法，但也出现了一些类似于用实验来研究物理现象的方法。例如，我国宋代沈括在《梦溪笔谈》中的声共振实验和利用天然磁石进行人工磁化的实验，以及赵友钦在《革象新书》中的大型光学实验等就是典型的事例。 总之，从远古直到中世纪(欧洲通常把五世纪到十五世纪叫做中世纪)末，由于生产的发展，虽然积累了不少物理知识，也为实验科学的产生准备了一些条件
广西专业技术人员2020年《当代科学技术前沿知识》公需科目 (共50题，共100分) 一.单项选择题(共20题，共40分) 1.驯化是把野生植物变成栽培作物的过程，经过驯化，栽培作物在丧失野生植物的不良特性的同事还具备了一系列优势。以下哪个特点不是野生植物经过驯化之后具备的优点：（C）。[2分] A种子易萌发 B籽粒或果实大 C人工种植条件下单位面积产量显著提高 D肥料需求少 2.20世纪（A），美国天文学家鲁宾对旋涡星系的观测无可争议地表明了暗物质的存在。[2分] A60年代 B70年代 C80年代 D90年代 3.海岸带生境具有独特的生物群落和极高的生态价值，下列不属于海岸带生境的是（A）。[2分]
A热液口 B珊瑚礁 C湿地 D三角洲 4.海岸带生境是海洋生态保护修复的重点对象，海岸带生境损害问题包括海岸侵蚀、港湾淤积、湿地破坏及退化、河口海湾淤堵、海岸地貌景观损毁等，下列不属于导致海岸带生境破坏的影响因素的是（D）。[2分] A气候变化 B生物入侵 C海洋污染 D食品安全 5.精准医学研究将推动（A）为主的健康医学发展，大大提高国民健康水平，优化医疗资源配置。[2分] A预防 B诊断 C治疗 D康复
6.黑碳气溶胶是化石燃料和生物质不完全燃烧产生的含碳物质的连续统一体，是大气气溶胶重要的组成成分之一。黑碳气溶胶的来源划分为自然源和人为源两种。以下哪种过程不会产生黑碳气溶胶：（A）。[2分] A火山喷发 B森林火灾 C化石燃料燃烧 D煤炭开采 7.在海水淡化技术中，反渗透法的最大优点是（B）。[2分] A成本低 B节能 C续航长 D可重复利用 8.无人遥控潜水器发展出种类和功能各有侧重的不同系列，无人遥控潜水器按照功能可分为（D）。[2分] A观察型和作业型 B浮游式和着底爬行式 C液压驱动和电力驱动 D轻型和重型
数学的分类 纵向：初等数学和古代数学 17世纪以前 数量数学 17-19世纪 近代数学 19世纪 现代数学 20世纪 横向：基础数学（代数、几何、分析） 应用数学 计算数学 概率论与数理统计 运筹学与控制论 国外：纯粹数学、应用数学、概率论 第一讲数学科学前沿简介 一、20世纪数学研究的简单回顾 站在数学内部看，上个世纪的数学必须归结到1900年8月6日，在巴黎召开的第二届国际数学家大会代表会议上，38岁的德国数学家希尔伯特(Hilbert, 1862--1943)所发表的题为《数学问题》的著名讲演。他根据过去特别是十九世纪数学研究的成果和发展趋势，提出了23个最重要的数学问题。这23个问题通称希尔伯特问题。这一演说成为世界数学史发展的里程碑，为20世纪的数学发展揭开了光辉的一页。在这23个问题中，头6个问题与数学基础有关，其他17 个问题涉及数论、不定积分、二次型理论、不变式理论、微分方程、变分学等领域。 到了1905年，爱因斯坦创立了狭义相对论（事实上，有两位数学家，庞加莱和洛伦兹也已经走到了相对论的门口），1907年，他发现狭义相对论应用于物理学的其他领域都很成功，唯独不能应用于万有引力问题。为了解决这个矛盾，爱因斯坦转入了广义相对论的研究，并很快确立了“广义相对论”和“等效理论”，但数学上碰到的困难使他多年进展不大。大约在1911年前后，爱因斯坦终于发现了引力场和空间的几何性质有关，是时空弯曲的结果。因此爱因斯坦应
用的数学工具是非欧几何。1915年，爱因斯坦终于用黎曼几何的框架，以及张量分析的语言完成了广义相对论。 德国女数学家诺特（Emmy Noether 1882~1935）发表的论文《Idealtheorie in Ringbereiche（环中的理想论）》标志着抽象代数现代化开端。她教会我们用最简单、最经济、最一般的概念和术语去进行思考：如同态、理想、算子环等等。 还有其它许多数学大成果。20世纪近50名菲尔兹数学奖得主的工作都是数学内部的大成果。但从数学以外，或从推动社会发展这个角度来看，也许与计算机的算法研究有关的数学，更有影响。这种研究发生在第二次世界大战前后，有三位数学家（图灵、哥德尔、冯.诺依曼），而不是工程师，由于对于计算机的诞生、设计和发展起了奠基和指导的作用，因此被列入20世纪“百年百星”的名单中。另外两位获得诺贝尔奖的纯数学家（康托洛维奇、纳什）也是与算法研究（或军事数学）有关，后者被拍成电影，刚获得奥斯卡奖。我国首届国家最高科技奖（不是数学奖）得主吴文俊的工作也包括了算法的研究。有一次在中国十 大科技进展中有一项数学家堵丁柱的工作，也是有关算法的。值得注意的是，这些人都没有获得菲尔兹奖。与算法研究（或军事数学）有关的，还有筹学、密码学以及大规模科学工程计算等等。二十世纪中，以算法为主干的数学研究对于外部世界，科技和军事，有相当直接的影响。本世纪（信息、材料、生物）是否还会如此？ 二、数学研究领域的重大难题 应该说在20世纪，无论是经典的数学分支，还是新兴的数学分支，都取得了相当大的进展。然而我们也看到，在数学研究的历程中，存在诸多遗憾，很多难题至今没有解决，或者没有得到完美的解决。在数学研究当中在数学领域存在着哪些重大难题？ 至于难题，应该说解决需要很大的决心，我以为我们科研工作者能做好自己的本职工作，上个世纪没有解决的难题，这个世纪也未必可以解决。应该说二十世纪是数学大发展的世纪。从报道上看，数学的许多重大难题得到了解决，如费
专项四前沿备考热点链接 (对应学生用书第124页) 对科学、技术和社会发展有重大影响、与生命科学相关的突出成就及热点问题往往是高考的命题素材，尝试将这些情景与课本知识联系起来，获取有效信息、编码信息并迁移信息，在解题时就能较快地进入状态，找到科学合理的答案。 生命科学的突出成就当数每年诺贝尔生理学或医学奖获得者研究的内容。题目中展示的成果无需掌握，但要从材料中获取有效的生物学信息，并结合所学知识解答试题。如获得2016年诺贝尔生理学或医学奖的细胞自噬机制，自噬体与溶酶体的融合体现了生物膜的流动性等。再如RNA干扰机制，与mRNA分子被剪切、分解，无法翻译出相应的蛋白质等知识有关。如2017年诺贝尔医学奖“他们的研究为癌症治疗提供了新的特效药，不再着眼于打击癌细胞，而是研究整个人体免疫系统检查点疗法”，可考查免疫及癌变的相关知识等。如2018年《细胞》期刊报道中国科学家率先应用体细胞对灵长类动物克隆出“中中”和“华华”，可考查体细胞核移植技术等。 [典例引领] 1．2018年诺贝尔生理学或医学奖颁给了James P．Allison和Tasuku Honjo，两人因在抑制消极免疫调节机制的研究中发现了新癌症疗法而获奖。他们在研究中发现了PD-1基因的功能，并提出了新的癌症疗法。图示为活化的T细胞表面含有PD-1蛋白，与癌细胞表面PD-1的配体(PD-L1)结合，使得T细胞的活性受到抑制，恶性肿瘤逃脱免疫系统的追杀。结合所学知识，判断下列相关说法不正确的是() A．PD-1基因主要在活化的T细胞和B细胞中表达，体现了基因的选择性
表达 B．PD-1基因的功能是抑制细胞的激活，T细胞或B细胞的过度激活会引起免疫缺陷病 C．PD-1蛋白与PD-L1结合，使得T细胞的活性受到抑制，这体现了细胞膜的信息交流功能 D．使用抑制剂阻断PD-1蛋白和PD-L1的结合，增强T细胞对肿瘤细胞的识别，为治疗癌症提供了新思路 【试题解读】本题涉及免疫调节机制、细胞膜的信息交流功能、基因的表达等，通过图解及相关文字获取关键信息考查学生的科学思维能力，充分体现了结构与功能观，全面展现了科技创新题型的命题特点。 本题的解题关键： (1)图示信息为活化的T细胞表面含有PD-1蛋白，说明PD-1基因在T细胞中进行了选择性表达。 (2)由文字信息“活化的T细胞表面含有PD-1蛋白，与癌细胞表面PD-1的配体(PD-L1)结合，使得T细胞的活性受到抑制，恶性肿瘤逃脱免疫系统的追杀”可知，使用相关抑制剂增强T细胞对肿瘤细胞的识别，为治疗癌症提供了新思路。 【尝试解答】________ B[PD-1基因主要在活化的T细胞和B细胞中表达，而在其他细胞中不表达，体现了基因的选择性表达，A正确；PD-1基因表达形成的PD-1蛋白能抑制T细胞的活性，T细胞或B细胞的过度激活会使机体的免疫功能过强，可引起自身免疫病，B错误；PD-1蛋白与PD-L1结合，使得T细胞的活性受到抑制，这体现了细胞膜的信息交流功能，C正确；根据“活化的T细胞表面含有PD-1蛋白，与癌细胞表面PD-1的配体(PD-L1)结合，使得T细胞的活性受到抑制，恶性肿瘤逃脱免疫系统的追杀”，可知使用抑制剂阻断PD-1蛋白与PD-L1的结合，
2020年公需科目《当代科学技术前沿知识》考题及答案300题一、单项选择。 1、我国的载人飞船被命名为: (D)。[2分] A“水星” B“猎户座” C“东方“ D“神舟” 2、下列不属于纳米材料的是(D)。[2分] A纳米线 B纳米球 C石墨烯 D金刚石 3、分布式可再生能源技术不包括以下哪项: (D)。[2分] A太阳能光伏发电 B地热能利用 C太阳能热发电 D核电技术 4、据估算，真菌病害已使主要粮食作物的产量在全球范围内每年减少(D) 亿吨，损失的粮食每年可多养活6亿人。[2分] A 0.5 B 0.75 C 1.0 D 1.25 5、(A)是以基因组学、分子生物学知识和分子生物学技术为基础，融入工程学思想，将“自下而上”的“设计合成”的研究理念与系统生物学在“组学”基础上建立的“自上而下”的“综合分析”的研究理念相结合，具有巨大科学创新和应用潜力的新兴交叉学科。[2分] A合成生物学 B精准医学 C再生医学 D预防医学 5.载人潜水器, 特别是载人深潜器是当代海洋科技的制高点之一。下列属于我国载人深潜器的是(D)。[2分] A“双鱼座”4号 B“深海6500"号 C”和平I”号 D“蛟龙”号 6.(B)年，前苏联成功发射人类第一颗人造地球卫星，开创了空间科技的新纪元，人类从此进入空间时代。 [2分] A 1947 B 1957
C 1967 D 1977 7.(A)由一层石墨层片卷曲而成，是结构最简单的碳纳米管。 [2分] A单壁碳纳米管 B多壁碳纳米管 C石墨烯 D富勒烯 1.(D) 是国际上首个独立掌握火星着陆巡视探测技术的国家。[2分] A前苏联 B美国 C日本 D中国 2.无人遥控潜水器最早出现在(A)，主要用于考古方面的研究。[2分]。 A 1953年 B 1973年 C 1993年 D 2003年 3.在生命起源的理论中， (B)主张从物质的运动变化规律来研究生命的起源,认为在原始地球的条件下,无机物可以转变为有机物，有机物可以发展为生物大分子和多分子体系，直到最后出现原始的生命体。[2分 A特创论 B生源论 C泛胚种论 D化学进化论 4.海洋立体观测监视系统是利用多种技术手段，进行海洋综台、立体观测监视的组合系统，下列不属于海洋立体观测监视系统的技术手段的是(B)。[2分] A调查船观测 B深海生物资源 C浮标监测 D卫星遥感 8.海岸带生境具有独特的生物群落和极高的生态价值，下列不属于海岸带生境的是 (A )。[2分] A热液口 B珊瑚礁 C湿地 D三角洲
生命科学前沿课程 邹琪启明生物U201014975 高考后，在录取通知书里，我看到了学校关于启明学院这个拔尖创新人才培养地的考试选拔通知，而我有3个选择——材料类创新试验班、基础学科生物实验班、基础学科物理实验班。看到生物两个字，我突然找到了一种方向感，因为我从小就对大自然感兴趣，常常在自家后院里摆弄一些花花草草、翻开墙角的砖头来观察、解剖各种奇异的虫。在生物学科的理论学习上，我也不觉枯燥，因为它常常让我将知识与实际联系起来，让我觉得只有学像生物这样的学科才能为现实乃至整个社会有所贡献。天隧人愿，我成功地考上了启明生物实验班，在这里，听了闫云君等教授的精彩讲座后，更是对生物学的爱一发不可收拾。生命科学前沿课程一共八讲，给予了我们对生物学各个分支的一些了解，展现了我们华科大研究团队对于生物研究的美好前景。 第一讲中国生物技术创新战略与发展政策第一节课，我坐在第一排最靠近闫教授的位子上，深深地被他的活力和对生物学的热情所打动。他讲到了学校关于启明学院的重视，寄予了我们殷切地期望。闫教授还结合自己学生时代的刻苦努力告诫我们要珍惜时间、学会自主学习、能吃苦、单纯地生活。为我们量身定制的是“1+3”的模式，即在大二时就可以有自己的导师进行实地的创新生物研究，本科毕业前要在SCI上发表文章。我们有良好的资源，而与此同时，我们需要付出比常人多得多的努力。闫教授还教导我们，在本科阶段，我们的目标是：①构架理论体系；②建立基本的动手能力；③培养创新能力；④做一个好人。 一番谆谆教诲后，闫教授进入了课题——中国生物技术创新战略与发展政策。其主要内容包括： 1.生物技术创新引领现代生物经济蓬勃发展： 例如，医药生物技术创新、农业生物技术创新、工业生物技术创新。 2.生物技术创新推动疾病预防、诊断与治疗手段的变革，孕育新的医学革命： 重大传染疾病疫苗的开发确保人类健康和安全； 重大疾病分子分型和个体化诊疗引领个性化医学发展； 生物技术药物研发风起云涌，产业化日新月异。
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