如何从化学学科的角度理解化学生物学的内涵
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将化学、物理、生物等领域的思想交融相互渗透,提高整体科学实力现如今,科学的发展已经不再像过去那样孤立存在于各个领域中。
尤其是在化学、物理和生物等领域,这些科学的思想正在相互交融、相互渗透,从而提高整体科学的实力。
这一趋势的发展,不仅对于这些领域的发展具有重要意义,更对于人类社会的进步和科学的创新有着深远的影响。
首先,化学、物理和生物领域的思想交融相互渗透,使得科学研究变得更加综合和全面。
在过去,化学、物理和生物等领域常常被看作是孤立的科学领域,独立地进行研究和发展。
然而,随着科学的进步和技术的发展,研究者们逐渐认识到这些领域之间存在着紧密的联系和相互依存关系。
例如,在生物化学领域,化学和生物学的知识相互交织,共同研究生物分子的结构和功能,以及它们与化学物质的相互作用。
这种综合性研究的方法,不仅能够更好地理解生命现象,还可以为开发新药物和治疗方法提供更多的思路和思维方式。
其次,化学、物理和生物领域的思想交融相互渗透,推动了科学的创新和发展。
各个领域的研究者们,通过相互合作和交流,探索前人未曾涉及的领域和问题。
这种跨领域的思考和交流,常常会产生新的观点和理论,为科学的进步和创新注入新的动力。
例如,在物理和生物领域的交叉研究中,人们发现了微流控技术,可以利用微流体的特性进行高效和精密的生物实验。
这种技术的应用,不仅为生物研究提供了全新的工具和方法,还为物理学和化学学科的发展带来了新的研究方向和可能性。
最后,化学、物理和生物领域的思想交融相互渗透,促进了科学教育的多元化和综合性。
以往,教育系统往往将不同的科学领域划分为独立的学科来进行教学,学生们只能在单一的学科中学习和掌握知识。
然而,随着科学的发展和领域之间的交叉,培养学生的综合素质和能力变得愈发重要。
因此,越来越多的教育机构和教育者开始重视跨学科的教学和综合性的教育方法,帮助学生更好地理解和应用化学、物理和生物等学科的知识。
这种新的教育模式,不仅能够促使学生对科学的兴趣和热爱,还能够培养他们的创新思维和解决问题的能力。
化学中的分析化学和生物化学在化学学科中,分析化学和生物化学是两个非常重要的分支。
前者是研究物质的成分和性质,并通过实验和测试来分析和确定物质的成分和质量。
后者则是研究化学分子在生物体内的作用和反应。
虽然它们都属于化学学科,但它们的研究对象和研究方法却有所不同。
分析化学是一种基础的化学研究方法,用于确定物质的成分和质量。
分析化学包括定量分析和定性分析两个方面。
定量分析的目的是确定物质中每个成分的相对含量,而定性分析则是确定物质中存在的化学成分。
为了进行这些分析,分析化学家会使用各种技术和工具来获取物质样品的信息,例如光度计、电解质分析仪和红外光谱仪等。
生物化学则是一种应用化学的学科,主要研究生物分子在生物体内的化学作用和反应。
生物化学家研究的对象包括生命过程中的分子、细胞和组织等。
生物化学是集生物学、化学和生物物理学为一身的交叉学科,它涉及了许多生物学领域的重要问题,如基因转录、蛋白质合成、酶反应等。
分析化学和生物化学的研究方法和技术也是有很大不同的。
分析化学中,实验通常需要精确重量的试剂和容器、高精度的测量仪器和严格的实验条件。
此外,还需要进行化学反应来处理样品,并通过光谱法、电化学等手段来分析和测定样品中的元素、化合物、分子等成分。
不过与此不同,生物化学研究的是生命体系,因此,实验条件必须准确反映生物系统的特点。
例如,在研究生物分子时经常需要在生物体内直接观察生物分子的化学反应,需要使用专门的生理实验技术,例如克隆技术、细胞培养、分子生物学等。
虽然分析化学和生物化学之间存在很大的差异,但它们同样重要。
这两个领域的研究给我们提供了更深入的了解物质和生命体的信息,并帮助我们更好地改善人类生活。
例如,分析化学家可以在药物研究中确定药物的合成途径、提取和纯化技术,从而开发出更安全和有效的药品。
生物化学家通过研究生物分子的变化,能够揭示疾病的发生和进展的机理,并开发出更好的治疗方法。
总之,分析化学和生物化学虽然存在巨大的差异,但它们共同构成了化学的重要领域。
浅谈化学与生物知识的联系作者:倪金芬来源:《中学课程辅导高考版·教师版》2012年第14期摘要:在中学各学科文化知识的基础上对学生进行综合能力的考查不等同于将几门学科按一定的比例“罗列拼凑”,而是要有机地调节综合中学各学科的知识内容上的交叉、综合。
它意在考查学生理解掌握和运用中学所学知识的能力,并对推行的素质教育产生积极的影响。
关键词:科学素养;分析和解决问题;综合分析;自学能力中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2012)14-085-1高中化学课程在九年义务教育的基础上,以进一步提高学生的科学素养为宗旨,旨在激发学生学习化学的兴趣,尊重和促进学生的个性发展,使之重视化学与其他学科之间的联系,能综合运用有关的知识、技能和方法分析和解决一些化学问题。
化学和生物综合测试主要体现在渗透,如糖类、蛋白质与细胞,有机物和生物遗传等;化合物与生物的新陈代谢、污水处理与自然环境;新产品、新能源、新材料与生物的遗传和生命的起源等。
这方面的内容要求我们有意识地在立足于两学科及本学科的基础上,挖掘出两门学科相关的、交叉的教学资料,拓宽教学内容的广度,增加交叉的知识面,主动的去渗透,教会学生综合分析的方法,提高学生运用化学、生物视角去观察分析生活、生产和社会中的各类有关实际问题的能力。
一、化学和生物学科中光合作用的探究证明“光合作用需要二氧化碳的实验”可利用甲(玻璃缸中盛NaOH溶液)、乙(玻璃缸中盛清水)两个装置,将这两个装置同时放在黑暗处一昼夜,然后一起放到阳光下,几小时后分别取下甲、乙装置中的叶片,分别在酒精中热水浴脱色,用水漂洗后分别加碘,发现甲装置中的叶片不变蓝,而乙装置的叶片却变蓝。
(1)加碘后甲装置中的叶片不变蓝,说明其叶片没有生成,其原因是甲装置里的二氧化碳,反应的化学方程式为。
(2)加碘后乙装置中的叶片变蓝,则细胞中变蓝的结构是,其原因为。
【结论】(1)淀粉;被氢氧化钠溶液吸收;CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O。
化学科学理解的基本视角及其核心观念摘要物质及其转化是化学科学的基本问题,也是化学学科教学的回归性问题。
化学科学认识活动对其基本问题“物质及其转化”的认识有2大基本任务:一是探寻“物质及其转化”的基本规律,一是建构“物质及其转化”的科学理论。
元素视角是化学科学认识其基本问题“物质及其转化”规律性的独特视角。
微观认识是化学科学理解或解释其基本问题“物质及其转化”规律性的独特思维方式。
元素观、能量观、科学本质观是化学科学的核心观念。
关键词化学科学理解元素观能量观科学本质观培养学生的科学素养是科学教育的一个永恒目标[1],也是化学教育的一个永恒目标。
认识科学、理解科学是科学素养的重要内涵之一。
作为科学教育的一个重要组成部分,化学教育的一个重要目标就是使学生认识化学科学、理解化学科学[2]。
认识化学科学、理解化学科学必须对以下几个问题形成基本的理解:化学科学有别于物理学、生物学的独特视角是什么?化学科学认识的基本任务及其方法论是什么?化学科学的核心观念是什么?化学教师对于这些问题的理解水平反映了其对化学科学整体把握的水平,是学生认识化学科学、理解化学科学的前提条件。
没有对学科知识广泛而深入的理解,教师难以对学生的问题与想法作出反应,难以为学生创造一个积极探索与交流的学习环境[3]。
教师本身的学科知识影响着教师的教学内容与如何教学,进而影响着学生的学习。
正如舒尔曼所说,教师不可能教他们不理解的东西[4]。
化学教师能否从整体上把握化学科学,既影响着学生认识化学科学、理解化学科学的水平,也影响着教师自身的专业发展水平。
理解化学科学是化学教师专业发展的核心内容。
有了高质量的化学科学理解,才会有相应的化学科学观念及其教学行为。
近年来,笔者对化学科学的基本观念如元素观、能量观、科学本质观等进行了探讨[5~7],围绕这些观念的形成与发展,在教师教育方面也做了相关的理论探索和实践性研究。
本文是对已有研究的进一步整合和提升,以形成较为系统的认识。
专业简介:化学生物学西南林业大学生命科学学院何德(博士,副教授)内容:一、化学生物学简介二、国内外相关或相近专业比较三、研究内容四、必要性五、可行性六、人才需求及就业分析七、培养方案八、培养目标化学是一门中心科科学有非常密切联系,化学也是一门社会迫没有发明合成氨、合成尿素和第一、第二、第三没有发明合成各种抗生素和大量新药物的技术,人没有发明合成纤维、合成橡胶、合成塑料的技术,没有合成大量新分子和新材料的化学工业技术,生这些都是无可争辩的事实。
但是化学工业发展的同时,也带来了环境污染问题药物镇痛、消炎抗感冒药抗菌药降血脂药胃药抗肿瘤药物降血糖药药物的作用机制?中药当前科学研究的新特点:学科交叉—全面融合系统综合—互动网络信息时代—并行处理由静到动—实时动态赵新生, 化学进展15, 436 (2003)在19世纪初,人工尿素的合成揭示了生物体的反生物化学一诞生,便与同一时期诞生的用物理学就在此时,在40~50年代或更早从事蛋白质、多肽分子生物学的出现,反映出当代对生命现象以及疾世界上各国的生物化学多多少少脱离了化学系或化进入20世纪70年代之后,那些没有脱离化学社会的化学家在随后开始有意识地深入探讨生命体的无机化学组成(除碳、目前,理论化学、化学合成的现代技术、化化学家开始尝试用外源性活性小分子其实用化学小分子为探针直接研究生命体系在20世纪50年代就已开始,不过当时的目的只是为了研究药物的药理作用,而不是系统地去揭示生命过程的调控体系,所用的工具局限在已知的药物。
当时化学家的工作只是去发现和合成新结构,而药理学家利用这些化合物发现了新的生理活性。
化学家的研究和生物学家的研究是分离的。
即便如此,仍然发现很多有效的药物,同时揭示了生命过程中很多调控机制。
不断研究的深入,发展了“受体”的概念。
这些受体的发现奠定了生物体系调控作用中分子识别的物质基础。
由此,一个新的前沿交叉学科领域-化学生物学应运而生,它结合传统的天然产物化学、生物有机与此同时,化学家也将学习更多的生物学知识,去熟悉和应用基因表达和蛋白质工程等重要生物生物化学家更关心化学学科向生物学的渗透。
美国化学教材ChemCom中的人文意蕴及启示社会中的化学(Chemistry in the Community)(以下简称ChemCom)是上世纪80年代末在美国诞生的一部具有跨时代意义的化学课程。
自1988年ChemCom 首版正式发行以来,经过1993、1998、2002和2005年四次修订,2005年秋,ChemCom第五版正式发行并投入使用。
ChemCom作为美国科学教育的经典作品,其课程设计理念对我国化学课程及教学改革有重要的借鉴意义。
现摘取其中一例,着重分析其人文意蕴,以期对中学化学教学改革有所启示。
案例:ChemCom第八单元《化学工业:承诺与挑战》节选[1]你决定:赞成还是反对Riverwood居民将通过公民投票表决是否允许EKS在他们镇周围建造氨生产厂,如果你是Riverwood居民,你的选择是什么?你如何决定?为了澄清这些问题,你将对在Riverwood建造这样一座化工厂的益处与危害进行课堂讨论。
这里有一些你可能希望参考的因素。
【有利因素】·地方经济将会增长该工厂为当地居民提供200个就业岗位,分三班工作。
每年Riverwood经济将增加400万美元。
另外,每个工厂就业者又间接地给另外四个人提供了工作,这对拥有21,000劳动力,目前有7%失业的Riverwood来说相当诱人。
·农业生产成本将降低目前Riverwood附近的农民使用的化肥是从200英里以外的化肥厂运来的。
每吨氮肥农民需支出14美元的运费,每年Riverwood地区的农场需要700吨化肥,这样在运费上每年可节约9,800美元。
·Riverwood的空气质量将会提高一家天然气(甲烷,CH4)公司将给Riverwood的氨厂铺设一条天然气管道。
使用燃油的居民将能用上天然气,如果11,000户居民和企业都使用天然气而不是油,SO2和粉尘物质的排放量会降低。
·增加税收氨厂将按现行Riverwood的商业税率纳税,这会大大增加社区的财政收入。
郑长龙化学学科理解-概述说明以及解释1.引言1.1 概述郑长龙是一位在化学学科领域中做出了重要贡献的学者。
他的研究方向主要集中在有机合成和药物化学两个子领域。
作为一名优秀的化学学者,郑长龙在这些领域取得了显著的科研成果,并且在国际学术界享有很高的声誉。
本文将对郑长龙的学术背景进行介绍,并详细探讨他对化学学科的贡献。
通过分析他的研究成果和影响力,我们可以更好地理解郑长龙在化学学科中的地位和作用。
在接下来的章节中,我们将首先介绍郑长龙的学术背景,包括他的教育经历、研究经历以及荣誉奖项等方面。
然后,我们将详细探讨郑长龙对化学学科的贡献,包括他在有机合成和药物化学领域的重要研究成果以及他对相关领域的影响力。
最后,我们将对郑长龙的贡献进行总结,并展望他对化学学科的影响。
通过了解郑长龙的研究成果和学术影响,我们可以更好地认识到他的学术价值,并对他的未来研究方向和学术影响作出一些展望。
通过本文的研究,我们希望能够全面了解郑长龙的学术成就,并认识到他在化学学科中的重要地位。
同时,希望能够通过对他的学术贡献的深入研究,为化学学科的发展提供启示,并为未来的研究方向和创新做出一定的贡献。
1.2 文章结构本文将按照以下结构展开对郑长龙对化学学科的理解与贡献的阐述:第一部分为引言部分,包括概述、文章结构和目的。
在概述部分,将简要介绍郑长龙的背景和他在化学学科中的地位和作用。
文章结构部分将明确本文的结构框架,以便读者更好地理解和跟随整个文章的逻辑。
目的部分将明确本文所追求的目标和意义。
第二部分为正文部分,主要涵盖郑长龙的学术背景和他对化学学科所做出的贡献。
在学术背景部分,将介绍郑长龙的教育背景、研究领域以及他的学术成就。
郑长龙对化学学科的贡献部分将详细阐述他在各个方面的研究成果和突破,包括但不限于他的重要论文、发表在国际主流期刊上的文章、获奖情况以及对学科发展的推动作用等等。
第三部分为结论部分,主要总结郑长龙对化学学科的贡献和影响,并展望他未来对该学科的长远影响。
.疋科技凰浅议化学知识在生物学科解题中的运用刘菡(常州刘圈钧高等职业技术学校,江苏常州213000)腩要]在高中生物教学中我们可以发现,生物学科和化学学科联系密切,很多生物知识可以运用化学挚辞知识进行解释和盎簪答,笔者本文从日常的教学中罗列一些化学学科知识运用于生物解题的例子,希望能为同仁捩拱廖考,达到举一反三的作用。
汐徽]生物教学;化学思想生物主要是研究生物性质本质的科学,如何研究它则需要大量的物理化学手段。
其中以化学手段最为常用,最能解决问题。
且动植物生命活动中涉及很多化学变化,这些化学变化也是生物研究的内容。
而生物的研究为化学提供了一些方向。
举个例子,我们国家人工合成胰岛索,既是生物界的大事件,也是医学化学界的大事件。
因为是生物的研究,发现了胰岛素这种重要物质,而物质都是由化学成分构成的,那么生物化学家就会思考能不能用化学的方法合成。
这样就为化学的发展提供了一个方向,甚至渐渐变成一个分支,比如生物化学之类。
总之,这两个学科是相辅相成的。
当前来讲运用化学思想进行生物研究主要有三个内容:研究生物物质成分;研究生命活动中的代谢和规律;研究生物与环境的关系和关联。
当前分子生物化学,细胞生物化学已成为现代生物化学研究的前沿和热点堡物学的发展与化学等工具学科的发展是密不可分的!正是在化学知识理论和化学工具的推动下才使生物学有了质的飞跃可见!一部分生物问题中就包含着化学知识知识。
在高中生物学科知识中对于一些生物问题就需要用化学方法和思路来解决,现在从以下几个方面来谈谈其应用:一、研究生物物质成分例1:《例1I检验还原性糖、蛋白质、脂肪、淀粉的试剂分别是()A、斐林试剂、苏丹川、碘液、双缩脲试剂B、苏丹川、斐林试剂、双缩脲试剂、碘液C、双缩脲试剂、斐林试剂、碘液、苏丹…D、斐林试剂、双缩脲试剂、苏丹川、碘液答寨D解析:生物体内的物质归根到底是一些化学的有机物和无机物质,根据这些物质的化学结构和化学本质可以与一定化学试剂发生相应反应,从而实现生物学上的检验.双缩脲试剂的成分是质量浓度为0.1g/m l的氢氧化钠溶液和质量浓度为0.01g/m l的硫酸铜溶液.在碱性溶液(N aO H)中,双缩脲试剂(N2H O C—N H—C O N H2)能与C u2+作用生成紫色或者紫红色的络合物,这个反应就叫作双缩脲反应.由于蛋白质分子中含有很多与双缩脲试剂结构相似的肽键,因此,蛋白质都可以与双缩脲试剂发生颜色反应。
学习生物化学的方法学习生物化学的方法篇一:《生物化学》方法如何学习生物化学?生物化学就是生命的化学,组成生命体的物质有哪些?这些物质的结构和功能?这些物质在我们体内如何代谢的(主要是糖类、脂类、蛋白质,俗称三大代谢)?代谢之间是如何联系和调控的?另外又加了一部分分子生物学内容,就是遗传信息是如何传递和表达,如何调控的。
三大代谢是最重点最核心的内容,一定学好,尤其是糖代谢。
另外的重点就是遗传信息的传递表达,也就是复制、转录、翻译。
抓住主线,由表及里,循序渐进:根据研究内容,生物化学可分为以下几部分:①重要生物分子的结构和功能:着重介绍糖类、脂类、蛋白质、核酸、酶、维生素、激素和抗生素等的组成、结构与功能。
重点掌握生物分子具有哪些基本的结构?哪些重要的理化性质?以及结构与功能之间有关系等问题,同时要随时将它们进行比较。
这样既便于理解,也有利于记忆。
②物质代谢及其调节:主要介绍糖代谢、脂类代谢、能量代谢、氨基酸代谢、核苷酸代谢、以及各种物质代谢的联系和调节规律。
此部分内容是传统生物化学的核心内容。
学习这部分内容时,应注重学习各种物质代谢的基本途径,特别是糖代谢途径(糖酵解、三羧酸循环途径、糖异生途径等);脂肪酸分解与合成和酮体代谢途径;氨基酸的脱氨基及氨的代谢;能量生成方式等;各代谢途径的关键酶及生理意义;各代谢途径的主要调节环节及相互联系等问题。
③分子生物学基础:重点介绍了DNA复制、DNA转录和翻译。
学习这部分内容时,应重点学习复制、转录和翻译的基本过程,并从必要条件、所需酶及特点等方面对三个过程进行比较。
在理顺本课程的基本框架后,就应全面、系统、准确地掌握教材的基本内容,并且找出共性,抓住规律,学会抓住线条、围绕主线向外扩展和上下联系的方法。
懂得记忆法,学会记忆:首先分清楚哪些需要记忆,哪些根本就不需要记忆。
如氨基酸的三字母和单字母符号、一些关键词的缩写、氨基酸和碱基的结构等是需要记的,而有些生物分子的结构式如维生素B12等并不需要记;其次明白理解是记忆之母,因此对各章内容,必须先对有关原理理解透,然后再去记忆;第三,记忆要讲究技巧,多想想方法,注意前后关联,不要前后脱节。
...............教学研究2021年第2期(x)高中生物学与化学的学科融合研究安徽省砀山中学(2353〇0)唐文芝摘要随着高中课程改革的不断深入,不同学科之间的交叉与融合逐渐成为教学研究的热点。
生物学 与化学都是研究客观世界的学科,均具有微观与宏观相结合的特征,在研究对象、方法等方面具有一定的 相似性,甚至有部分内容是重合的。
在高中生物学的教学中,如果与化学学科进行渗透与融合,可以引导 学生从微观层面认识生物学现象,了解知识点的深层内涵。
结合人教版教材,着重分析高中生物学与化学 之间的关联性,并通过具体的教学案例帮助学生构建学科交叉体系,强化其对生物学的深层思考。
关键词高中生物学;化学;学科融合;人教版文章编号 1005 -2259(2021 )2x-0014 -02生物学与化学同属自然科学,两者之间联系密 切。
生物学研究不同层次生物的起源、进化、种类、结 构及行为以及生物所处的环境系统,而化学研究的重 点是物质的组成、结构、性质及相互转化。
化学为生 物学研究提供技术支持,并解释其相应机理,反之,生 物学的发展为化学提供研究领域与课题。
现代科学 已经淡化了不同学科间的界线,因此,在教学过程中 也应践行不同学科的交叉与融合,顺应时代发展的 需要。
1生物学与化学的融合方法1.1灵活应用学科交叉点,创设问题情境在学科融合教学的过程中,需要采取一些有效的 方法进行辅助,创设问题情境就是其中的一种。
在形 成认知的过程中,学生主要受到内部和外部两方面的 动力驱使。
高中生对事物具有较强的好奇心,在学习 过程中对于外界刺激的反应也较为激烈,思考能力很 强。
在进行生物学与化学融合的过程中,教师需要为 学生创设跨学科的问题情境,以调动学生的学习积极 性,强化教学的趣味性,激发其思考。
在教学的具体 过程中,如果遇到知识难点,教师可从两门学科综合 的角度引导学生展开思考,以帮助其拓宽分析问题的 思路,寻找更加有效的问题解决方法。
化学生物医学化学生物医学是一门将化学、生物学和医学相结合的跨学科领域。
通过研究生物体内的化学反应和生物分子的相互作用,化学生物医学旨在开发新的药物、诊断方法和治疗手段,以改善人类健康。
本文将讨论化学生物医学的基本原理、应用和前景。
一、基本原理化学生物医学的基本原理在于理解生物体内的化学反应。
生物体内的化学过程包括蛋白质的合成、酶催化反应、代谢途径等。
这些过程涉及许多生物分子如蛋白质、核酸和小分子有机物的相互作用。
化学生物学家运用物理化学和生物学原理,研究这些相互作用的机制,并利用这些知识来设计新的药物和治疗方法。
二、应用化学生物医学在医学领域有着广泛的应用。
其中一个重要应用领域是药物发现和开发。
化学生物学家通过研究疾病的分子机制,寻找可能的药物靶点,并设计和合成具有特定活性的分子来干预这些靶点。
这种药物设计的过程被称为“药物化学”。
化学生物学的方法可以加速药物研发的过程,为药物发现提供新的思路和方向。
另一个重要应用领域是诊断技术。
化学生物学家利用生物分子之间的相互作用,开发了许多用于疾病诊断和监测的方法。
例如,通过检测体液中特定标志物的水平,可以帮助医生确定病人是否患有某种疾病。
这些诊断方法广泛应用于临床实践中,为疾病早期诊断和治疗提供了便利。
化学生物医学的应用还涉及到生物成像和组织工程等领域。
生物成像技术利用化学标记物或纳米材料来可视化生物体内的细胞和组织结构,从而帮助医生确定疾病的位置和程度。
组织工程是利用生物材料和细胞培养技术修复和替代受损的组织和器官。
化学生物学的方法在这些领域中发挥了重要的作用,为疾病诊断和治疗提供了新的可能性。
三、前景化学生物医学是一个快速发展的领域,具有广阔的前景。
随着科学技术的不断进步,我们对生物体内化学反应和生物分子相互作用的理解将不断深化。
这将推动新的药物和治疗方法的开发,并提高现有诊断技术的准确性和敏感性。
预计未来几年内,化学生物医学将继续取得突破性进展,并对医学领域做出重要贡献。
物理、生物、化学-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述物理、生物、化学是自然科学的三大基础学科,它们分别研究不同方面的自然现象和规律。
物理学主要研究物质和能量之间的相互关系,探索自然界的基本规律;生物学关注生命现象和生命体的结构、功能以及演化过程;而化学则致力于研究物质的组成、结构、性质以及变化规律。
这三个学科既有着紧密的联系,又各自独立地发展。
它们共同构成了自然科学领域的重要支柱,为我们对世界的认识提供了理论基础和实践指导。
物理学是自然科学的基础,它通过观察、实验和数学模型的建立来研究物质的本质和运动规律。
物理学的研究范围非常广泛,从微观的基本粒子到宏观的宇宙空间都是其研究的对象。
物理学的基本原理包括各种物质的运动规律、能量守恒、质量守恒等,通过对这些原理的研究,我们可以更好地理解自然现象,并为技术创新和工程应用提供支持。
生物学是研究生命的科学,其研究对象是生物体及其活动。
生物学的主要分支包括:分子生物学、细胞生物学、遗传学、生理学、生态学等。
通过对生物体的解剖、生理、生态等方面的研究,生物学揭示了生物体内部机制的奥秘,为医学、农业、环境保护等领域的应用提供了理论依据。
化学是研究物质组成、性质和变化规律的学科。
化学的基本概念包括:元素、化合物、物质的性质等。
化学学科具有实验性质,通过实验研究可以得到各种物质之间的相互作用、化学反应的速率和方向等重要信息。
化学的应用领域非常广泛,包括药物研发、材料制备、环境保护等方面。
综上所述,物理、生物、化学三个学科是相辅相成的,它们通过对自然界的观察、实验和理论分析,为我们认识世界和发展科技提供了重要的基础和支撑。
通过综合认识物理、生物、化学,我们可以更好地理解自然现象,推动科学技术的进步,为人类社会的发展做出更多的贡献。
未来,随着科学技术的不断发展,物理、生物、化学的研究将在更多领域产生交叉和融合,为人类带来更多的惊喜和发展机遇。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以是通过简要介绍各个章节的主题和内容来展示整篇文章的结构和逻辑顺序。
化学核心观念许振摘要化学的观念以物质观为基础,向外延伸出其它五点重要观念,分别是元素、微粒、实验、变化和能量观,这些观念并非孤立而是互相影响解释的。
化学基本观念是化学知识的分类,指出了一个完善知识体系必不可少的5个方面引言化学核心观念的根本在于化学的物质观,指的是世界是物质的,物质是变化的。
由此衍生出来的是元素观、微粒观、变化观、实验观和能量观;在此基础上可以进一步的对基本观念进行细化。
如元素观的核心是所有的物质都是由化学元素组成的,物质的千变万化只是化学元素的重新组合,在化学反应中元素不变,换言之也就是对于周期表内各种化学元素的分类、构成的物质、相互间的反应、本身的物理化学性质的认识;微粒观的内涵是一切物质都是由原子、离子和其他微观粒子构成,这里强调的就是对于原子、分子、离子的认识。
这些观念共同构成了化学世界的核心内容。
化学的五点核心观念化学的元素观元素观的核心是所有的物质都是由化学元素组成的,物质的千变万化只是化学元素的重新组合,在化学反应中元素不变,就是从元素的角度认识物质的变化。
其中的第一点认识是物质可以按照元素组成进行分类。
1. 纯净物和混合物根据所含物质的种类物质可以分为纯净物和混合物。
纯净物通常指具有固定组成和独特性质的物质,单质和化合物。
由同种元素构成的物质称单质。
单质是元素存在的一种形式。
某些元素可以形成几种单质,称为同素异形体。
由不同种元素构成的物质称化合物。
化合物是由两种或两种以上元素组成的纯净物,一个化合物分子中至少包含两种或两种以上不同的原子。
两种或以上纯净物组成的是混合物。
2. 无机物和有机物根据是否含碳元素,化合物可以分为无机化合物和有机化合物(碳的氧化物和碳酸盐除外)。
无机化合物按照组成可以分为酸、碱、盐。
组成有机化合物的元素并不多,但是有机化合物的数量却很大,占已发现的纯物质中的绝大部分。
碳是有机化合物的基本元素。
第二点认识是化学元素的反应,这一点是元素观的主要方面,涵盖内如极大。
第一章.生物化学绪论1.生命的生物化学定义:生命系统包含储藏遗传信息的核酸和调节代谢的酶蛋白。
但是已知某种病毒生物却无核酸(朊病毒)。
2.生命(生物体)的基本特征:(1)细胞是生物的基本组成单位(病毒除外)。
( 2 ) 新陈代谢、生长和运动是生命的基本功能。
( 3 )生命通过繁殖而延续,DNA是生物遗传的基本物质。
(4)生物具有个体发育和系统进化的历史。
( 5 )生物对外界可产生应激反应和自我调节,对环境有适应性。
3.化学是在原子、分子水平上,研究物质的组成,结构、性质和变化规律的一门基础自然科学。
生物化学就是生命的化学。
4.生物化学:运用化学的原理和方法,研究生物体的物质组成和生命过程中的化学变化,进而深入揭示生命活动的化学本质的一门科学。
5.生命体的元素组成:在地球上存在的92种天然元素中,只有28种元素在生物体内被发现。
第一类元素:包括C、H、O和N四种元素,是组成生命体最基本的元素。
这四种元素约占了生物体总质量的99%以上。
第二类元素:包括S、P、Cl、Ca、K、Na和Mg。
这类元素也是组成生命体的基本元素。
第三类元素:包括Fe、Cu、Co、Mn和Zn。
是生物体内存在的主要少量元素。
第四类元素:包括Al、As、B、Br、Cr、F、Ga、I、Mo、Se、Si等。
偶然存在的元素。
6.生命分子是碳的化合物:生命有机体的化学是围绕着碳骨架组织起来的。
生物分子中共价连接的碳原子可以形成线状的、分支的或环状的结构。
7.生物(生命)分子是生物体和生命现象的结构基础和功能基础,是生物化学研究的基本对象。
生物分子的主要类型包括:多糖、聚脂、核酸和蛋白质等生物大分子。
维生素、辅酶、激素、核苷酸和氨基酸等小分子。
8 .生物大分子的结构与功能:研究生物分子的结构和功能之间的关系,代表了现代生物化学与分子生物学发展的方向。
9.生物化学的内容:静态生物化学:研究生物有机体的化学组成、结构、性质和功能。
动态生物化学:研究生命现象的物质代谢、能量代谢与代谢调节。
0703化学一级学科简介一级学科(中文)名称:化学(英文)名称:Chemistry一、学科概况化学是在原子、分子及分子以上层次水平上研究物质的组成、结构、性能以及相互转化的科学。
化学是一门中心的、实用的和创造性的科学,它在自然科学中位居基础核心地位,是包括生命、材料、能源、环境科学等在内的其它科学分支的重要科学基础和生长点。
化学是最古老的科学之一。
它在长期的实践中开阔了人类对物质世界的认识,提供了资源开发的依据,赋予人类以非凡的创造和合成化合物的能力。
当今化学学科发展的主要动向可归纳为四个方面:1)深化对结构(包括分子结构和分子聚集体系等)与性能关系的认识,以所需性能为导向,设计、合成与组装目标化合物体系;2)深入研究化学反应机理,特别是化学反应的微观过程,实现对化学微观过程的人工控制,发展新型催化剂调控反应,进而设计绿色的化学过程;3)发展合成、分析、表征、测试的实验和理论新方法,并依靠计算机技术使各种信息更加灵敏可靠;4)加强化学与物理、材料、生命、信息、能源、环境等科学的交叉与合作,促进互相渗透,共同发展。
随着现代新技术的发展与应用,化学家将能根据社会经济和国家安全的需要来设计结构和化学过程,从而合成和筛选出更多更好的新化合物和材料。
化学还将在环境保护、新能源开发以及生物、医学和材料工业诸方面发挥更大作用,为国民经济和社会的可持续发展作出更大贡献。
二、学科内涵近代化学是以原子论和化学键理论为基础和主线发展的。
原子电子结构的发现和量子理论的建立,为化学提供了坚实的科学基础。
化学在近两个世纪的发展中逐渐形成了自身的学科分工。
根据研究对象和任务,化学分为无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、高分子化学与物理、化学生物学等研究方向。
与此同时,随着与物理学、材料科学、分子生物学、信息科学、能源科学以及环境与生态科学等相关科学分支的进一步交叉融合,化学的学科分支将不断发展壮大。
化学学科发展已经到了从定性到定量,从宏观到微观,从静态到动态,从描述到推理的阶段。
一、生物化学、化学生物学、分子生物学,三者联系与区别欧洲化学生物学的一个专门刊名为ChemBioChem刊物,这部刊物在我所阅读的文献中被反复提及,我查到该文献的两位主编分别是Jean-Marie Lehn教授和Alan R. Fersht教授,他们在诠释刊物的宗旨[1]时指出:ChemBioChem意指化学生物学和生物化学,其使命是涵盖从复杂的碳水化合物、多肽蛋白质到DNA/RNA,从组合化学、组合生物学到信号传导,从催化抗体到蛋白质折叠,从生物信息学和结构生物学到药物设计,这一范围宽广而欣欣向荣的学科领域。
既然化学生物学涵盖面这么广泛,它到底和其它学科之间怎么区分呢?想到拿这个题目出来介绍是因为这是我在第一节课课堂讨论中的内容,我们小组所参考的文献主要是关于对化学生物学这门学科的认识,化学生物学的分析手段以及一些新的研究进展,比如药物开发和寻找药物靶点。
当时课堂上对于题目中三者展开过热烈讨论,作为新兴学科的化学生物学,研究的是小分子作为工具解决生物学问题的学科,它如何从生物化学和分子生物学中分别出来,这也是我自己最开始产生过矛盾的问题,这里我结合所查阅的文献谈一下自己的理解。
1.1 生物化学(Biological Chemistry)生物化学是研究生命物质的化学组成、结构、化学现象及生命过程中各种化学变化的生物学分支学科[1]。
根据一些生物化学的书我归纳了一下,其研究的基本内容包括对生物体的化学组成的鉴定,对新陈代谢与代谢调节控制,生物大分子的结构与功能测定,以及研究酶催化,生物膜和生物力学,激素与维生素,生命的起源与进化。
生物化学对其他各门生物学科的深刻影响首先反映在与其关系比较密切的细胞学、微生物学、遗传学、生理学等领域。
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、遗传信息传递、光合作用、神经传导、肌肉收缩、激素作用、免疫和细胞间通讯等许多奥秘,使人们对生命本质的认识跃进到一个崭新的阶段。
化学学科理解的内涵x《化学学科理解的内涵》一、什么是化学?化学是一门研究物质的组成、结构、性质及变化的自然科学学科,它是包括量子物理、热力学、结构分子化学、有机化学等多种学科的综合。
化学的研究对象、研究内容极其广泛,涉及化学物质的结构、性能、变化和利用。
它不仅包括传统的化学研究,还涉及复杂的生物化学学科,包括生物分子化学、药物化学等。
二、化学学科理解的内涵1. 元素:原子的种类及其特性元素是由原子组成的基本结构物,它们拥有不同的原子序数,具有不同的特性。
有时,我们不仅要研究单一元素的组成和性质,而且还要研究两种或多种元素之间的相互作用,以及元素的量子结构与物理性质的关系。
这些都属于化学的研究内容。
2. 化合物:原子的组合与变化化合物是原子以某种排列形式组成的结构物,它们是由原子间的共价键所维持的,也是通过原子间的共价键来改变的。
通过研究可以得知,化合物的变化与原子的排列、结合方式以及热力学密切相关,例如可以通过分子的红外光谱来分析化合物的结构特征。
3. 溶液:溶质与溶剂间的物理性质溶液是由溶质和溶剂组成的液体,常见的溶质有盐类、碳酸盐、磷酸盐、有机物等。
溶液物理性质与溶质的种类、溶质在溶剂中的溶解度以及溶质的分子间相互作用等有关。
比如,研究盐类溶液的沸点可以用来推测溶质的种类和量。
4. 反应:原料与产物之间的物理及化学变化反应是指物质之间发生的一种物理或化学变化,它可以通过化学反应方程式来表示,它表明了反应的前后物质发生的变化情况。
反应的变化过程,其受热力学条件的限制,即反应的变化过程会受到温度、压力等条件的限制,并会产生反应动力学效应。
三、结论化学学科理解的内涵十分广泛,它涉及原子及其组成、元素的结构性质、组合和变化、溶液形成及其性质及反应等等的研究,这些都属于化学学科的研究范畴,这些研究都极具科学价值,也是有用于实践用途。
收稿:2006年2月*通讯联系人 e 2mail:ces mal@mail.sy 专题论坛)))关于化学生物学研究前沿的讨论编者的话 本刊在2003年/专题论坛0栏目中开始了关于化学生物学的研究内容和研究前沿的讨论。
前后发表了张礼和、王夔、赵新生等的论文(参见本刊2003,15(5):427;2003,15(6):518;2004,16(2):308,313,,)。
这些论文从不同角度提出了各自的看法。
下面刊登的是最近收到的一篇讨论稿。
应该说这两年来,化学生物学又有了新的发展,在国内外都有不同的意见发表。
为了我国化学生物学的进一步发展,集思广益、深入讨论实有必要。
除了说明编辑部的这点意见以外,我们还推荐有兴趣的读者去看一看下面的论文:Brosnan J T.Metabolic Design Principles:C hemical and Physical D eter minants of Cell Che mistry.Advances in Enzyme Regulation,2005,5:27)36。
或许对我们开阔思维有些好处。
如何从化学学科的角度理解化学生物学的内涵马 林*(中山大学化学与化学工程学院 广州510275)摘 要 化学生物学作为一个新兴的交叉学科,已经引起了我国各个高校化学院系的密切关注。
为了顺应这一新学科发展的需要,众多高校纷纷建立与化学生物学学科相关的实验室或研究组,并开始招收化学生物学专业的本科生和研究生。
但是,有关化学生物学的基本知识结构仍然不清楚,化学、生物学和药学家对于化学生物学内容的理解均本着本学科相关的一些方面,侧重点各不相同。
本文从化学学科的角度对目前化学生物学的研究内容、化学生物学学科的建立以及化学生物学的定义进行讨论。
关键词 化学生物学 研究内容 学科建设 定义中图分类号:Q5;Q7 文献标识码:A 文章编号:10052281X(2006)0420514205How to Understand the Connotation of Chemical Biologyfrom the View of Chemistry DisciplineM a L in*(School of Chemistry and Chemical Engineering,Sun Yat 2Sen University,Guangzhou 510275,China)Abstract As a ne wly emerged cross discipline,chemical biology has draw n much attention of the schools or departments of many universities in China.In order to meet the development of this ne w discipline,many universities have established the related laboratory or research group with the che mical biology discipline,and started to recruit the undergraduate or graduate students (master or doctor)of chemical biology speciality.But the contents of ele mentary knowledge about the chemical biology are still not very clear,and the emphasis points of the chemists,biologists and pharmacists about the contents of chemical biology are various from the vie w of different discipline.In this article,the第18卷第4期2006年4月化 学 进 展PRO G RESS I N C HE M IST RYVol.18N o.4 Apr.,2006contents,establishment of discipline and definition about chemical biology f rom chemistry discipline are discussed.Key words chemical biology;research contents;establishment of discipline;definition当今的化学与生物学日益融合渗透,对许多生命现象的研究已经进入分子水平。
从过去到现在,化学与生命科学的联系一直没有间断,而且越来越密切,并为自然科学的发展作出了重要的基础性贡献。
化学家在展望21世纪化学学科发展时认为,研究解决生命现象中的化学问题,是化学学科未来发展的主要动力。
为此,在上世纪90年代中期,人们在生物有机化学、生物无机化学、生物分析化学、结构生物化学以及研究内容不断深化的天然产物化学等发展的基础上,进一步提出了/化学生物学0的新概念。
化学生物学突出了化学学科在化学与生命科学结合中的作用,强调了化学在为生命科学的发展作出贡献的同时也为化学学科本身发展提供更大的发展空间[1,2]。
为了顺应这一新学科领域发展的需要,一些国外著名的化学研究机构或大学正在纷纷进行调整。
如世界著名的哈佛大学于1995年首先将其化学系改名为化学与化学生物学系(Department of Chemistry and Chemical Biology),康奈尔大学随后建立了化学生物学研究所。
为促进化学生物学发展,哈佛大学还建立了/化学与细胞生物学研究所0。
北京大学化学与分子工程学院、药学院在我国首先成立了化学生物学系,中国科学院化学研究所也于2001年建立了化学生物学联合实验室。
近几年来,我国的许多大学相继成立各种化学生物学方面的实验室和研究所,一些学校开始设置/化学生物学0专业培养本科生、硕士和博士研究生。
但是,有关化学生物学的基本知识结构仍然不清楚,化学、生物学、医学、药学、农药学家对于化学生物学内容的理解均本着本学科相关的一些方面,侧重点各不相同。
因此,本文从化学学科的角度对目前化学生物学的研究内容、化学生物学学科的建立以及化学生物学的定义进行讨论。
1化学生物学的研究内容在国际上,化学生物学研究一般都是从对生物体的生理或病理过程具有调控作用的小分子生物活性物质开始,研究其结构,发现其在生物体中的靶分子,研究这些物质与生物体靶分子的相互作用;进一步采用化学方法改造其结构,研制具有某种特异性质的新颖生物活性物质,探讨其结构与活性关系和作用机制;阐明病理过程的发生、发展与调控机制,揭示生命过程的秘密;并进一步从中发展出新的诊断和治疗方法。
通过分离的和微型化的模拟手段,理解和探索生物医学科学中的一些特殊现象。
可以说,化学生物学是一个研究内容非常丰富,范围十分广泛的新兴领域,而且化学家、生物学家以及药学家对化学生物学的内涵有着不同的理解。
因此,要对此作一个系统、完整的介绍是十分困难的。
国际学术界认为化学生物学包括蛋白质组学和基因组学(proteomics and genomics)、分析技术(analytical technique)、生物无机化学(bioinorganic che mistry)、生物有机化学(bioorganic che mistry)、组合化学(combinatorial chemistry)、生物高分子(biopolymer)、生物催化与生物转化(biocatalysis and biotransfor2 mation)、作用机制(mechanism)、模拟体系(model system)和下一代疗法(next generation therapeutics)等。
但是,关于化学生物学的主要研究内容仍然没有一个系统的可以被不同学科研究人员理解的比较清晰的范围。
本人认为化学生物学的研究内容虽然涉及到上述许多成熟的化学学科、生物学学科和医药领域和方向,但并非是将这些学科和方向简单地合并,而是在一定程度上的融合。
为此,根据国际上化学生物学的研究概况,我认为化学生物学的研究内容可以简单地分为4个大的方面:1.1化学物质的合成、分离、分析化学物质是化学生物学研究的主体之一,从其化学结构来看则具有多种多样形式,涉及到许许多多物质。
因此,多样性化学物质的获得是化学生物学研究的首要任务。
根据化合物的结构特性可以将这些物质分为无机物、有机物和高分子化合物,只要这些物质与生物、医学有关,就没有必要将化学生物学分成小分子的化学生物学和大分子的化学生物学[3]。
(1)无机物质:主要是指各种金属、非金属离子、金属配合物(或螯合物)、金属有机物和高分子金属配合物等。
(2)有机物质:通过各种化学合成(如组合合成、生物合成、微波辅助合成、无溶剂合成等)、分离技术合成、分离多种多样的有机化学物质,分析#515#第4期马林如何从化学学科的角度理解化学生物学的内涵它们的化学结构;研究它们的生物活性。
(3)高分子物质:主要是指那些应用于生物和医药中所涉及到的高分子化合物的合成及生物功能。
1.2化学物质与生物大分子的相互作用与分子识别这方面的研究内容十分丰富,包括与蛋白质、核酸和多糖等大分子相互作用的各种各样的化学物质,如生物大分子分离纯化中使用的各种高分子介质、高分子试剂;生物大分子检测中使用的各种染料探针、荧光探针;酶与底物、激活剂以及抑制剂之间相互作用和分子识别的化学本质等。
这些研究不仅对于阐明其作用机制及结构与活性关系,而且对于在分子水平上揭示生物体系分子识别、信息传递的化学原理都具有重要意义。
1.3化学物质对细胞过程的调控化学生物学方法寻找能微扰细胞内过程或系统,而其细胞内靶位点尚不清楚的化合物,然后通过对这些分子探针作用模式的生物化学解析,有助于对有关复杂细胞过程的认识。
由于这种方法与传统的遗传学方法十分类似,所以称之为化学遗传学,这是目前化学生物学研究领域中发展最快、成就巨大的一个方向[4,5],实际上涉及到以下两方面内容。
1.3.1细胞水平的药物筛选细胞水平药物筛选模型是观察被筛样品对细胞的作用,但不能反映药物作用的具体途径和靶标,只能反映出药物对细胞生长等过程的综合作用,所以当已知单一确切的与治疗相关的靶标后就不适合于初筛。
如细胞表型筛选可以通过显微镜检测技术检测细胞表型的变化,例如纺锤体形态。