化學與生命科學論文

　　化學是自然科學的基礎，也是生命科學的語言。下面是由小編整理的，謝謝你的閱讀。

　　篇一

　　化學在生命科學中的作用

　　摘 要：化學是自然科學的基礎，也是生命科學的語言。隨著現代科學和技術的發展，化學與生物學不斷交叉、滲透和發展而形成的邊緣學科――生命科學已成為21世紀最富有拓展力和生命力的科學領域之一。該文從化學的學科地位以及對生命科學的貢獻兩方面闡述了化學在生命科學研究中的突出作用，旨在為生物科學類的本科生明確化學學習的目的和重要性，在學習過程中掌握科學的研究方法，培養良好的創新思維提供參考。

　　關鍵詞：化學 生命科學 生物科學

　　中圖分類號：O-31 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X201510c-0164-02

　　眾所周知，化學是自然科學的基礎，它貫穿於人類活動與環境的相互作用之中，與能源、材料、環境和人類生活緊密相連。隨著現代科學技術的發展，化學又滲透到與人類健康密切聯絡的生命科學領域，而成為21世紀最富有拓展力和生命力的科學領域之一[1]。因此，化學又被稱為是生命科學的語言。

　　1 化學在傳統學科中的地位

　　化學被稱為“中心科學”，在“數理化天地生”六門傳統科學中的佔據重要地位。什麼是“化學”呢?化學是自然科學的一種，是在分子、原子層次上研究物質的組成、性質、結構與變化規律，創造新物質的科學。

　　化學不僅是重要的基礎科學之一，也是一門以實驗為基礎的科學。化學作為基礎學科在自身快速的發展的同時，也推動了其他學科和技術的發展。例如，核酸化學的研究成果使今天的生物學從細胞水平提高到分子水平，建立了分子生物學;對地球、月球和其他星體的化學成分的分析，得出了元素存在的規律，發現了星際空間有簡單化合物的存在，為天體演化和現代宇宙學提供了實驗資源，還豐富了自然辯證法的內容。在新物質的創新性研究中，要想得到精確的物質結構必須進行精準的化學實驗。在我國古代，道家為尋求長生不老藥煉製“不老仙丹”，甚至希望能“點石成金”，這些聽起來似乎有些不可思議，但從理論上來講，他們卻成了研究物質化學變化的先驅。前人所用的研究方法即是“實驗”法，只是限於當時科學和技術的發展水平，對物質組成的瞭解和實驗技術的掌握尚不足，導致這些開創性的研究工作成為後人的“笑談”。隨著科技和人類認知的發展，作為我國四大發明的“火藥”被髮明。據記載，“火藥”是煉丹的副產品。此外，陶器和玻璃的發明與製作都是古人在長期的生產活動中，利用化學反應進行的實踐活動。著名化學家拉瓦錫，早在200多年前就用定量試驗的方法測定了空氣成分。這些在客觀上為化學學科的建立積累了研究基礎。

　　2 生命科學的研究範疇及發展前景

　　2l世紀是資訊與生命科學的時代。那麼，何為生命科學呢?生命科學是研究生命現象及其規律的科學。雖然至今學界對於生命的概念仍未有清楚的認識，但基本上，生命具有與化學成分同一性的特徵，具備嚴整有序的結構，能夠自我新陳代謝併產生應激性和運動等特徵[2]。

　　就生命科學的起源而言，它並不是近代才產生的。在人類出現文明的初期，生命與非生命的差異就被人類認識到，並開始對生物進行觀察、描述，留下了大量的材料。17世紀以前，由於科學技術水平的限制以及神學對人們思想的禁錮，古老的生物學始終停留在觀察和描述階段。到18世紀，伴隨自然科學的發展，生物學的積累已經達到了一定程度，對生物進行分門別類的研究成為主要課題。19世紀，隨著物理學和化學的發展，新技術被不斷應用於生物研究，使生物學由描述性的學科發展成為實驗性的學科。1838―1839年，德國植物學家施萊登和動物學家施旺分別通過對植物和動物細胞的研究，提出了細胞學說。這一學說的提出，使生命科學的研究由巨集觀水平深入到微觀水平，對於揭示生命運動規律起到了不可估量的積極作用。1865年，遺傳學的奠基人孟德爾發現了生物性狀遺傳的兩個基本定律，標誌著遺傳學的誕生。20世紀初，美國遺傳學家摩爾根在基因概念的基礎上，進一步提出了基因定位於染色的基因學說，生物學的發展出現了質的飛躍。

　　到20世紀後半葉，生命科學在分子生物學領域取得了前所未有的突破。具體表現在學科分支細化和深化，各近代學科間的交叉加強，從而產生了一系列的邊緣學科。如研究基因及其表達的分子遺傳學，研究生物大分子的結構與功能、生物體內化學變化的生物化學等等。20世紀70年代以後，生物工程、克隆技術、PCR技術構成了現代生物技術的核心。

　　3 化學對生命科學的貢獻

　　3.1 化學學科分類及研究內容

　　按照學科分類，現代化學包括無機化學、有機化學、物理化學、分析化學與高分子化學等五門學科。

　　無機化學研究的是除碳氫化合物之外的一切物質;有機化學研究的是所有的碳化合物;物理化學是應用物理的原理、方法研究化學的現象以便用數學的語言定量地描述化學的有關資訊;分析化學是定性確定各種物質的組成、結構以及定量表示物質組分的含量;高分子化學是研究高分子化合物合成和反應的學科，包括各種聚合反應理論，新的聚合和改性方法、高分子基團反應等。

　　3.2 化學對生命科學的貢獻

　　3.2.1 無機化學與對生命科學的貢獻

　　早期化學領域的研究無不是以無機化學為基礎的。如法國的拉瓦錫、英國的玻意爾和道爾頓、俄國的門捷列夫等，他們的研究都是以無機物質的變化、反應和性質為研究物件的。20世紀發展起來的各化學理論也是從研究無機物質的結構和價鍵開始的。無機化學在自身發展的同時，與其他學科的交叉與融合進一步加強。無機化學與生命科學交叉使人們不僅僅關注技術配合物與生物大分子相互作用及其模擬，而且從活性分子、活體細胞和組織等多個層次研究無機物質與生命體相互作用的分子機理，熱力學和動力學平衡、代謝過程，同時，更加關注生物啟發的無機智慧材料在生物體自修復、生物資訊響應和傳導及生物免疫體系構築中應用的研究[3]。

　　3.2.2有機化學對生命科學的貢獻 　　有機化學學科是現代科學技術的重要基礎學科，並已滲透到生命科學領域。有機化學在揭示物質結構的本質的同時，促進了生命科學等相關學科和邊緣學科的發展，同時，生命科學又為有機化學的發展提供了豐富的研究內容。生物的多樣性使有機化學的研究充滿了活力，有機分子的生物功能也充分反映了兩學科之間的同源和緊密聯絡。20世紀60年代，我國科學家在世界上首次合成了具有生物活性的蛋白質―― 牛胰島素，隨後80年代又合成了酵母丙氨酸轉移核糖核酸，這是在揭示生物體生命過程的化學本質上取得的重大成就。

　　20世紀後半期，複雜生命現象的研究進入分子水平。從DNA的雙螺旋結構到人類基因組計劃，有機化學的理論和方法在生命科學的發展中起了重要作用。美國著名生物化學家、諾貝爾生理學和醫學獎獲得者阿瑟・科恩伯格指出：“現今分子生物學的成就其實屬於化學”，“生命實際上是一個化學過程”，“人類的形態和行為就如同它的起源，它與環境的相互作用和它的命運一樣，都是由一系列各負其責的化學反應來決定的”。可見，有機化學在生命科學的發展過程中起著非常積極的作用。

　　3.2.3 生物化學對生命科學的貢獻

　　19世紀以來，化學理論和技術介入到生物學領域，建立起“生物化學”這一新學科。生物化學是的主要任務是瞭解生物的化學組成和它們的化學活動。生物化學從早期對生物總體組成的研究，進展到對生物的各種組織和細胞成分的精確分析，使得生物學研究逐漸從巨集觀的描述水平深入到微觀的分子水平，極大地促進了生物科學的發展。

　　生命科學基礎研究中最活躍的前沿包括：生物化學和分子生物學、細胞生物學、發育生物學、神經生物學、免疫學、生態學。由這些前沿引伸出的核心問題的探索包括：生命的起源，物種和生態系統的進化，遺傳發育及其在基因組和表觀基因組層面的調控、蛋白質的分類、結構與功能、細胞訊號轉導行為與腦的認知等[4]，這些核心問題都包含著急待解決的化學問題。生命科學和生物技術的研究與開發也成為了當今世界最為活躍的科技領域。

　　4 結語

　　生命活動的基礎是生物體內物質分子運動，有學者認為可以“把生命理解成化學”。雖然，生命過程不能簡單地還原為簡單的化學過程，但研究生命過程的化學機理，從分子層次上來了解生命問題的本質，揭示生命運動的規律，將會對人類認識生命提供基礎。作為本科學生，不僅要學習化學知識與技能，更重要的是通過學習過程訓練科學方法和思維，培養科學精神和品德。

　　參考文獻

　　[1] 杜琳瓏，馮定坤，韋建前.生命科學與諾貝爾化學獎[J]. 黔南民族師範學院學報，20063：72-74.

　　[2] 謝放.中外文化發展歷程[M].吉林：長春出版社，2013.

　　[3] 國家自然科學基金委員會，中國科學院.未來10年中國學科發展戰略化學[M].科學出版社，2012.

　　[4] 陳竺，邢雪榮.2005年國內外生命科學與生物技術進展[J].中國科學院院刊，2006，213：224-233.

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