生物信息学在生命科学研究中的应用

摘要：生物信息学是当今生命科学的重要组成部分，它已经成为生命科学研究的前沿领域之一。它可以方便快捷地处理在生命科学研究中产生的海量数据并利用各种数据库来分析这些数据的意义，所以生物信息学被广泛地应用于生命科学的各个领域。它可以用来对基因信息进行分析处理，破译遗传密码，对蛋白质的结构和功能进行预测，并在此基础上可以筛选、鉴定、发现和预测免疫基因以及新的药物靶点，为免疫产品和药物研发提供了一个快捷有效的方法。本文就生物信息学在基因组、蛋白质研究、免疫学、药物研发等生命科学研究领域的应用予以综述。

关键词：生物信息学科学研究应用

随着生命科学技术的发展，特别是DNA的双螺旋结构的发现和人类基因组计划的完成，生物信息数据资源呈爆炸式增长而要对这些天文数字般的数据和生物信息快捷方便地进行科学的组织、有效的管理和进一步分析利用就需要一种简便的工具。近20年以计算机技术和网络技术为代表的信息技术得到迅速发展，而它们在生命科学领域中也得到广泛的应用，这就催生了一个新兴的交叉学科—生物信息学。生物信息学（1）是一门采用计算机技术和信息论方法对蛋白质及其核酸序列等多种生物信息采集、加工、储存、传递、检索、分析和解读的科学，是现代生命科学与信息科学、计算机科学、数学、统计学、物理学和化学等学科相互渗透而形成的交叉学科。生物信息作为一门新兴学科，作为一种生物数据处理、分析的工具，已经成为生命科学研究中必可不少的研究手段。在医药、化学工业、免疫学和农业等行业中具有很大的应用潜力和良好的市场前景。

1生物信息学在基因研究中的应用

基因是有遗传效应的DNA片段，是遗传信息的携带者，其表达产物—蛋白质是生命活动的执行者。基因组的基本任务是对基因组相关数据的收集与管理，也即集中在结构基因组上。但是由基因直接翻译成的初生蛋白质并没有功能，需要经过一系列的修饰、加工和折叠形成具有一定空间构象的蛋白质才能实现其生理功能，所以基因组时代的另一重要任务是对基因组数据内涵的分析与解释，即遗传密码的破译。在这些研究工作中生物信息学得到了广泛的应用。

1.1 大规模基因测序中的信息分析

生物信息学软件和数据库（2）可以分析处理在大规模基因组测序中的得到的大量的实验数据，使之转变为可处理的数字信息。

1.2 大规模基因功能表达谱的分析

随着人类基因组计划的完成，基因序列已经得到，接下来的研究主要集中于基因的功能表达，由此可以得到基因的功能表达谱。而在此研究过程中序列对比等生物信息学的方法可以提供一个很好的工具和手段。

1.3 完整基因组的比较

在基因的研究过程中得到了许多完整基因组，这些数据是科学研究最直接的素材。对不同完整基因组的比较可以为研究和理解生物的进化、人类遗传病候选基因的分离以及新的基因功能的预测等提供重要依据。生物信息学的方法是此项研究中方便简单而又必不可少的。

1.4新基因和新的单核苷酸多态性的发现与鉴定

在人们研究生物基因的过程中不断有新的基因被发现，但这种传统的方法带有一定的偶然性和盲目性，而随着生物信息学的发展根据基因组DNA预测新基因成为发现新基因的另一

个重要途径。主要方法有：（1）依据同源性与含已知基因的数据库进行比较；（2）基于编码区所具有的独特信号，如起始密码子、终止密码子等；（3）基于编码区的碱基组成。后两种方法的本质是识别基因组DNA中的外显子、内含子和剪接位点。

单核苷酸多态性（3）是DNA序列中一个碱基对的变化现象，它可以直接导致基因突变。研究单核苷酸多态性标记可以提高或降低人群对某些药物的敏感性从而提高药物的疗效，减少过敏反应和毒性反应的发生。相信这方面的研究可以为社会带来可观的社会和经济效益。

1.5非编码区信息分析

高等真核生物基因组中90％以上是具有重要生物功能的片段，即非编码区，参与基因在四维时空的表达调控。揭示它们的编码特征、调节方式和表达规律，对于全面了解基因组功能、基因调控网络构成及其作用方式必不可少。

2生物信息学在蛋白质研究中的应用

在蛋白质组的研究过程中产生了大量的数据，对这些数据的处理成为一个棘手的问题，而生物信息学（4）不仅可以高效地进行对蛋白质数据的分析，而且可以对已知的或新的基因产物进行全面的功能分析，比如蛋白质结构功能关系的研究、蛋白质空间结构预测、建模和分子设计以及蛋白质功能预测等。

2.1生物信息学在蛋白质的结构预测方面的应用

蛋白质的生物学功能有赖于其空间结构，因此对蛋白质的结构预测对研究未知蛋白质的生物学功能有重要意义(5)。蛋白质由氨基酸组成其空间结构，有一级结构、二级结构、三级结构和四级结构，通过基因组的研究可以得到蛋白质的一级结构，而蛋白质空间结构的预测就是在一级结构的基础上对其二级结构、三级结构和四级结构进行预测。目前对单一序列的二级结构的预测主要是通过多序列对比的方法(6)，其准确性较高，如PHDsec程序。而蛋白质的折叠过程极其复杂，对其三级结构的预测存在一定的难度，利用生物信息学对蛋白质三级结构的预测方法主要有同源模建、折叠识别和从头预测3种。其中最为重要的是同源模建方法。

2.2生物信息学在蛋白质功能预测方面的应用

因为具有相似性序列的蛋白质具有相似的功能，所以对于那些与已知DNA序列同源性较高的基因的功能的预测较为简单.常用的两个相似性搜索工具是BLAST和FASTA。而对于那些同源性较低或没有序列同源性的基因，则可以运用生物信息学的手段（7），在蛋白质数据库中寻找有功能参考价值的同源序列，从而预测该基因的功能；或者比较未知序列是否含有特殊蛋白质家族或功能的保守残基等来判定其功能。即通过多序列比对，将同源序列收集在一起可以得到保守区域。而这些具有一定生物学意义的保守区域，往往可以反映蛋白质分子的一些重要结构功能。由此就可以得到蛋白质的功能数据库，常用的两个数据库为InterPro 复合数据库和SMART数据库。

3生物信息学在免疫学上的应用

免疫学是当今的一个热门学科，过去免疫学的研究大多是先根据经验提出一个假说，然后再设计实验来验证，但这种研究模式费用高、周期长、严重限制了免疫学的发展。基因组和蛋白质组的研究进展为各项科学研究提供了丰富的资源，免疫学也不例外。免疫学的研究已经进入了数据驱动的时代，免疫学的研究空间得到了极大的扩展。但伴随而来的是对海量数据处理的难题，生物信息学（8）的出现为解决这一难题提供了一个很好的方法。因此应用生物信息学技术来管理和分析这些数据以提供线索将成为现代免疫学研究的一种必然趋势。

3.1免疫系统多基因和基因多态性现象的比较基因组分析

免疫相关基因在基因组中的存在形式有多基因、基因簇和基因多态性。比较基因组学的

方法是分析不同物种间免疫基因的演化进程的一个很好的方法，也可以为深入研究某个免疫相关基因或基因家族提供很好的线索，在进化分析上也有其积极意义。利用生物信息学（9）的方法比较KIR基因簇,构建了其两个单体型的完整复制模型以及相应的进化事件, 发现KIE基因的快速扩增可能是由多轮复制的单个或者多个基因叠加而成；还发现HLA-?类分子ɑ分子区的单个或者多个基因组片段的串联重复复制不仅相似而且伴随有基因内的重组,因此得出结论：人类和基因是由同一个祖先进化而来。

目前针对MHC多态性的产生存在两种假说（10）：对MHC异型接合宿主偏爱的选择假说以及由于宿主和病原体共进化而获得的罕见MHC等位基因的选择假说。这两种假说用常规实验手段难以证实，可通过计算机模拟宿主和病原体的进化过程，研究这两种假说在导致MHC 多态性的可能性中的作用中发现异型接合优势本身仅仅轻微地提高了MHC的多态性，而宿主和病原体共同进化的说法则可以解释在每个MHC位点上有超过50个等位基因的现象。

3.2免疫相关基因的鉴定

发现新的免疫分子并对其进行功能分析的首选技术是克隆。然而由于没有足够的线索，新的免疫基因的发现带有一定的随机性，大大限制了它的发展。而运用生物信息学的手段从EST数据库中寻找免疫同源分子以发现新免疫分子，可以极大地推动基础免疫学和临床免疫的发展。利用鸡的EST序列数据库进行了一系列包括聚簇分析、EST扫描、多重序列比对及系统发生树构造等的分析处理后,鉴定出在鸡的TLR途径中超过半数的免疫分子,并且以此为基础构建了鸡TLR免疫球蛋白家族相互作用的网络路径图。

4生物信息学在药物研发中的应用

医药工业直接关系着人们的生命健康，一种新药的出现甚至可以控制或者消灭一种疾病，所以一直以来它都受到人们的极大关注。高额的回报率也使世界各个国家和各大制药公司都在药物的研发上投入巨额资金。但传统的药物研发模式投资大、失败率高、研发周期长并且研发难度也在逐年加大，这些严重制约了新药物的研发，随着基因组研究的发展，可利用的数据和信息日益庞大，生物信息学可以快速地分析选择帮助人们从海量数据中发现和确定新的药物靶点并通过计算机构建各种模型，方便快捷地验证各种设想，指导生物活性筛选，从而设计或发现更为安全高效的药物。

寻找先导化合物是新药物研发的关键，药物作用的基础是先导化合物与靶蛋白的结合进而阻断靶蛋白的功能或改变其功能状态。生物信息学方法在这方面的作用越来越受到重视。常用的方法有（11）：（1）三维结构搜寻，它是利用计算机人工智能的模式识别技术，把三维结构数据库中的小分子数据逐一地与搜寻标准进行匹配计算，寻找符合特定性质和三维结构形状的分子，从而发现合适的药物分子。（2）分子对接：首先要建立大量化合物的三维结构数据库，然后依次在数据库中搜索小分子配体使其与受体的活性位点结合，并通过优化取向和构象，使得配体与受体的形状和相互作用最佳匹配。（3）全新药物设计：又称三维结构生成，即让计算机自动设计出与受体活性部位的几何形状和化学性质相匹配的结构新颖的药物分子。这种方式可以分为三种类型：模版定位法、原子生长法和分子碎片法。其中分子碎片法是当前全新药物设计的主流方法。通过这种方法得到分子能与受体活性部位很好的契合，但往往需要进行合成，这也弥补了三维结构搜寻和分子对接得到的一定是已知化合物的不足。

通过以上方法得到的先导化合物经过优化、临床评价即可投入市场，使现代新药研发的针对性更强，效果更好，周期更短，研发投入更低。

5结语

随着生命科学的发展，尤其是基因组计划的实施，产生了海量的生物信息数据促进了生

物信息学的产生和发展，而生物信息学反过来为生命科学研究提供了一个很好的研究手段，大大促进了生命科学的发展。生物信息学在基因组、免疫学、药物研发等各个科研领域得到了广泛的应用产生了可观的经济和社会效益，但是从另一个角度来看生物信息学作为一门新兴的学科也存在着一些问题和不足。数据库是生物信息学的一个必不可少的重要组成部分，然而现在数据库建设还不完备，尤其是各种专业数据库严重缺乏，而通用数据库又不能满足专业人员和学科的需要。生物信息学的发展依赖于懂得利用计算机技术处理大量生物数据的生物学家，而现在这方面的人才严重不足。生物信息学得到的结果是一种预测，还需要用实验来进一步验证。但随着生物信息学的发展在未来的科学研究中它必然会扮演更加重要的角色而且它的发展也会带动一些相关学科和产业的发展，具有重要的现实意义和战略意义，它必将成为科学工作者必不可少的工具和研究手段。

参考文献

1.陈润生生物信息学生物物理学报 2003；15(1):5-13.

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3.杨福愉展望21世纪的分子生物学生物物理学报 1999；15(1):1-5.

4.郑国清张瑞玲段韶芬徐丽敏等生物信息学的形成与发展[J] 河南农业科学 2002年11期

5.张永李其申江泽涛等基于序列结构信息的多序列比对算法[J] 微计算机信息 2007；23（21）：240-242

6.李虹谢鹭等预测和鉴定蛋白质翻译后修饰的生物信息方法[J] 现代生物医学进展 2008；8（9）：1729-1735

7.钟南基因组学在基因组计划中的作用生命的化学 2006；8(1) :9～10

8..胡德华方平基因组数据的处理生物技术通讯 2007；11(1) :68～71

9.王莉吴玉章林治华等分子模拟在筛选HLA2A211高亲和性MART21 CTL表位中的应用研究[J] 第三军医大学学报 2002；24（10）:1166-1168

10.周芙玲张王刚蒙昕等急性单核细胞白血病新抗原MLAA-22的生物信息学分析及相关鉴定[J] 中国实验血液学杂志，2008；16（3）：466-471

11.王玉梅王艳国外生物信息学发展动态分析[J] 科技情报开发与经济 2008年06期

材料与生命科学研究

材料与生命科学研究众所周知，一个生命体的形成与世间万物是息息相关的。因此，人类在研究地球生命科学时，总是试着从各个方面对其进行研究，主要是研究各个领域与生命科学的联系和区别。今天我所探讨的就是材料与生命科学研究的联系。说到生命科学，大家头脑里的第一反应肯定都是生物工程，像什么蛋白质，DNA，RNA等等与遗传信息有关的信息。在材料方面总的来说与生命科学研究有关的，相对来说最紧密的也就是材料科学与工程这一专业了。在材料科学专业中，材料科学基础一书中提到生命遗传信息的传递和ips细胞全能型的特点。在《Reprogrammingin vivo produces teratomasand iPS cells with totipotency features》一书中，曾这样写道：“Reprogramming of adult cells to generate induced pluripotent stem cells (iPS cells) has opened new therapeutic opportunities”.也就是说成年细胞生成诱导多能干细胞（iPS细胞）的重编程开辟了新的治疗机会;在材料学中，很多生物材料也为生命科学研究提供了便利。比如在生命体器官移植方面，钛合金等众多性能良好的材料能够提供很大的便利。还有在转基因过程中，所需要的媒介工具都是需要特殊的与生命体遗传信息相关的材料才能保证该过程完整有序的进行。科学研究曾尝试过许多用来代替原生组织的材料，可是哪一种能发挥超出原配的能力呢？单拿出一个细胞就比现在世界上任何一台超级计算机要复杂。普通的人造材料怎么能替代精巧的生物组织呢？生物有极强的恢复能力，但是受到超出恢复限度的损伤怎么办？我们通过诱导干细胞分化的方式去获得我们想要的组织，依靠生物体自己强大的自组织能力，就能使自己恢复如初。[Induced pluripotent stem cells for regenerative cardiovascular therapies and biomedical discovery]目前比较普遍的一种方法是体外培养，移植体内。还有直接注射干细胞。[Induced pluripotent stem cells for regenerative cardiovascular therapies and biomedical discovery]都有一定的道理和实验依据。但涉及到免疫排斥反应和其他潜在因素，尚需继续深入研究。近几年来，科学家一直在寻求更加精确的方法对特定的基因进行敲除或者靶向修饰。其主要的问题出现在利用同源自然重组的效率很低，因此科学家们发明了在基因组水平上进行精确的基因编辑，从而发明了人工核酸酶介导的基因组编辑技术，该项技术的发展与材料科学有着密不可分的关系，在该过程所需要的介导酶都需要用到特殊的材料，以避免改造难度大，成本高等方面的困难。[Jasin M. Genetic manipulation of genomes with rarecutting endonucleases. Trends Genet, 1996, 12(6): 224-8]在材料与生命科学研究关系方面，我相信还有很多复杂的千丝万缕的联系，它们的关系也并不像我所说的如此简单，在此我只是就它们的一些联系做了简要的阐述，任何一门科学都不能脱离其他科学而独立存在。生命科学学科从创立至今，遭受过很多怀疑反对，其实它并不是一门简单的学科，它所涉及的领域比之前任何一们科学都要广泛，都要全面。从细胞学到遗传学，从材料学到生物学，从生命体到自然界，从基因水平到个体水平，各个方面都彰显着生命科学的身影。我相信在科学家的不断努力以及科学技术不断发展的环境下，地球生命科学一定会很好的发展下去，它的前景是不可量度的，至于人们对生命科学研究所提出的各种疑问和质疑，那么只有时间能来回答，时间会证明生命科学这一学科的魅力。

揉合一体的结构化学与生命科学说课材料

揉合一体的结构化学与生命科学

我看DNA结构探索过程毫无疑问，生命科学与化学有着密不可分的联系，我甚至认为生命科学就是用化学来解释生命。然而，仅仅知道一种物质的化学成分是远远不够的，结构才是其功能的基础。我们知道，构成元素相同的物质，由于结构不同，可能在功能上就相去甚远：左、右旋光物质的不同生理作用就是一个很好的例子。但是，我们不能孤立地来阐述生命科学与结构化学的关系，也就是说不能把生命科学看成一块，再把结构化学看成另一块，然后再说明他们间千丝万缕的联系；我认为，结构化学与生命科学是揉合在一起的，很多结构化学家在生命科学领域就有不凡的建树。鲍林就是以化学向生物学渗透的先驱者，他不仅进行了大分子研究，还对镰刀形细胞贫血分子病和大脑化学进行了大量的研究。然而我认为，最能体现结构化学与生命科学揉合一体的历史故事，就是鲍林与沃森和克里克关于DNA结构之争。在这个过程中，我们无法定义他们到底是化学家还是生物学家。而且，结构化学的知识不仅为他们建立模型提供了理论支持，而且在帮助他们判别真理与谬误、为他们的结论提供事实支持等方面起到了至关重要的作用。从这个故事中我们不仅可以看出，解决DNA结构这个世界性的生命科学课题，是许多化学家、物理学家、晶体学家、生化学家共同努力的结果，而且能受到许多在科学研究上的启发。在多学科交叉渗透的今天，我们更不能仅仅只重视专业课的学习，必须同时汲取其他学科的知识，为将来的研究打下基础。在一九二四年以前，没有一个人真正懂得DNA的重要性。但就在那一年，科学家罗伯特·福尔根发现了一种方法能将DNA染成淡紫色。在这种方法的帮

助下，科学家们发现DNA仅存在于细胞核中。到了一九三一年，科学家乔基姆·哈默林用实验证明了植物长成什么样子完全取决于细胞核。随后的一切实验事实都表明，发出遗传信息的正是细胞核里的DNA。于是，在美洲和欧、亚、非三洲各试验室里的人们都开始研究这个问题。在美国，著名的化学家莱纳斯·鲍林开始了对DNA的研究。在剑桥大学的卡文迪斯实验室里，英国人弗朗西斯·克里克和美国人詹姆斯·沃森也着手进行对奇异的DNA结构的探索。这是一场用结构化学来解释生命科学的竞赛，也是“一个远方传奇大力士被两个无名小卒砍倒的故事”。虽然我们已经知道了这场竞赛的结果，但我认为，这一探索的过程更让人留下深刻的印象。我将双方的研究进行了一些对比，确实从中学到了一些东西，希望和大家一起探讨。一、双方的开端：当时的鲍林已经是化学界的“权威”，他致力于蛋白质的研究。1951年夏天，鲍林开始深入研究有关DNA的材料，并常常找人讨论。他认为，与蛋白质相比，弄清DNA的结构不会很难，“这算不上一个最为紧迫的问题”。DNA在重量上是染色体的一种重要成分，但蛋白质也一样。大多数学者认为，蛋白质部分最有可能包含着遗传的信息。相对而言，DNA似乎就比较简单了，它很可能只是一种结构性的成分，只是用来帮助染色体折叠和打开的。鲍林就这样认为。在1952年初，几乎所有重要的遗传学学者都持这一种观点。我们可以看看后来鲍林自己的话：“我以前就知道DNA是一种遗传物质的论点，然而我没有接受这一论点。你们知道，那时我正热衷于蛋白质的研究，我认为蛋白质最有可能是遗传物质，不可能是核酸当然，核酸也有作用。在我著述的有关核酸的

生命科学研究进展

生命科学研究进展尹强 (江西农业大学理学院，江西南昌，330045) 现代生物技术已进入商品生产的激烈竞争阶段。据在京举行的关于“分子生物学进展”方面的学术报告会透露，美国科学院的院报中，每月的生物论文10倍于数理化天地论文的发表数量。这个数字显示了在当代人们对生命科学发展的重视程度。同样，在商品生产领域也表现出了同样的趋势。如在运用现代生物技术的遗传工程方面，美国每年在该领域投入的研究经费高达100多亿美元，有200多家大生物技术公司从事有关方面产品商品开发，已生产出了多种生物制品。在市场上出售的有人生长激素、胰岛素、调节血压的人肾素，还有乙型肝炎疫苗；可使肿瘤枯萎的生物技术药物已进入临床试验。美国利用遗传工程正在研制生物制品的还有多种，如具有抗癌作用的肿瘤坏死素、能溶解血栓的组织纤维蛋白溶酶活化剂及多种免疫系统调节制剂．科学工作者还正在研制艾滋病疫苗。在现阶段的动物试验中，这种疫苗已使老鼠体内产生了艾滋病抗体，并开始在人体上进行试验。日本在生物技术方面的研发也不甘落后，该国的科学家把生物技术看成是使日本的技术在2l世纪处于世界领先地位的跳板。日本引进美国的生物技术，派出大量人员去美国学习，同时鼓励本国的科研。日本已研制出促进红细胞形成的血细胞生成素，可用于治疗肾脏疾病。西欧各国在生物技术方面起步较慢，但在现代制药工业中生物技术却异军突起。他们在单克隆抗体和特异蛋白分子的生产方面处于世界领先地位。一些老企业也利用生物技术生产各种高效酶制剂，用于食品加工和废物处理。还有，他们在细胞融合领域也取得了重要进展，如番茄马铃薯的育成。在开发这类细胞融合技术产品时，除在产品实践方面有所突破外，还在育种理论上有新发现。如他们在研究报告中指出，利用细胞融合技术最有前途的是近亲植物细胞融合，它对提高品种质量效果明显。俄罗斯生物技术研究也日趋活跃，他们在前苏联时期的研究基础上，先将遗传工程的重点放在农业方面，力图培育出“早熟、高产、营养丰富、能在贫瘠土地上生长的农作物。俄罗斯科学家还存分子生物学和医学生物技术方面进行了卓有成效的研究，在研究离子载体如何穿过细胞膜方面有突破性进展，了解这一点将使人们揭开细胞维持恒定状态的奥秘。我国在现代生物技术开发方面虽然起步较晚，但发展迅速，在某些项目上已跻身于世界先进行列，引起了国际同行的关注。如存生物医学工程领域的人工器官，新华医院和上海第一结核病防治院共同研制的聚丙烯中空纤维人工肺已在全国推广应用，仅新华医院一家就用了300多例。过去不用人工肺死亡率达50％，现在应用新的人工肺，深低温手术无一例死亡，达到了国际先进水平。上海胸外医院、新华医院、人体代用材料研究所研制的人造血管、膨体心脏修补片已达到国际20世纪80年代水平。特别应提到的是，我周在转基因抗病虫害作物、生物大分子的合成及克隆生物领域取得的成果亦是颇多。我国还参与了人类基因组测序工作，说明我国在该领域占有一席之地。我们还必须进一步加强该领域的研究工作，以缩小与发达国家在生物技术研究开发方面的差距。 1 我国研制成功第二代人造血查新报告显示，我国第一代人造血在临床应用中，已成功地抢救了400多名伤病员。研究第二代人造血的科研人员，在历时4年的探索中对氟碳人造血的合成、乳化、毒理以及药效等方面做了不少改进，储存期从半年延长到1.5年；它在血管中的半衰期也从原来的10 h延长到19.8h。这将更有利于患者恢复健康。人造血是国际生命科学界，特别是医学界关注的热门课题。第二代人造血是我国上海有机化学研究所、上海劳动卫生职业病防治研究所的科学工作者研制的。对第

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解读DNA结构的生命科学马椿杰12号12生物技术毫无疑问，生命科学与化学有着密不可分的联系，我甚至认为生命科学就是用化学来解释生命。但是，我们不能孤立地来阐述生命科学与结构化学的关系，也就是说不能把生命科学看成一块，再把结构化学看成另一块，然后再说明他们间千丝万缕的联系；我认为，结构化学与生命科学是揉合在一起的，很多结构化学家在生命科学领域就有不凡的建树。鲍林就是以化学向生物学渗透的先驱者，他不仅进行了大分子研究，还对镰刀形细胞贫血分子病和大脑化学进行了大量的研究。然而我认为，最能体现结构化学与生命科学揉合一体的历史故事，就是鲍林与沃森和克里克关于DNA结构之争。在这个过程中，我们无法定义他们到底是化学家还是生物学家。而且，结构化学的知识不仅为他们建立模型提供了理论支持，而且在帮助他们判别真理与谬误、为他们的结论提供事实支持等方面起到了至关重要的作用。从这个故事中我们不仅可以看出，解决DNA结构这个世界性的生命科学课题，是许多化学家、物理学家、晶体学家、生化学家共同努力的结果，而且能受到许多在科学研究上的启发。在多学科交叉渗透的今天，我们更不能仅仅只重视专业课的学习，必须同时汲取其他学科的知识，为将来的研究打下基础。在一九二四年以前，没有一个人真正懂得DNA的重要性。但就在那一年，科学家罗伯特·福尔根发现了一种方法能将DNA染成淡紫色。在这种方法的帮助下，科学家们发现DNA仅存在于细胞核中。到了一九三一年，科学家乔基姆·哈默林用实验证明了植物长成什么样子完全取决于细胞核。随后的一切实验事实都表明，发出遗传信息的正是细胞核里的DNA。于是，在美洲和欧、亚、非三洲各试验室里的人们都开始研究这个问题。在美国，著名的化学家莱纳斯·鲍林开始了对DNA的研究。在剑桥大学的卡文迪斯实验室里，英国人弗朗西斯·克里克和美国人詹姆斯·沃森也着手进行对奇异的DNA结构的探索。这是一场用结构化学来解释生命科学的竞赛，也是“一个远方传奇大力士被两个无名小卒砍倒的故事”。虽然我们已经知道了这场竞赛的结果，但我认为，这一探索的过程更让人留下深刻的印象。我将双方的研究进行了一些对比，确实从中学到了一些东西，希望和大家一起探讨。一、双方的开端：当时的鲍林已经是化学界的“权威”，他致力于蛋白质的研究。1951年夏天，鲍林开始深入研究有关DNA的材料，并常常找人讨论。他认为，与蛋白质相比，弄清DNA的结构不会很难，“这算不上一个最为紧迫的问题”。DNA在重量上是染色体的一种重要成分，但蛋白质也一样。大多数学者认为，蛋白质部分最有可能包含着遗传的信息。相对而言，DNA似乎就比较简单了，它很可能只是一种结构性的成分，只是用来帮助染色体折叠和打开的。鲍林就这样认为。在1952年初，几乎所有重要的遗传学学者都持这一种观点。我们可以看看后来鲍林自己的话：“我以前就知道DNA是一种遗传物质的论点，然而我没有接受这一论点。

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RNA干涉及其应用摘要 RNA干涉（RNAi）是将双链导入细胞引起特异基因mRNA降解的一种细胞反应过程.它是转录后基因沉默的一种。RNAi发生过程主要分为3个阶段:起始阶段，扩增阶段，效应阶段。RNAi在生物界中广泛存在.综述RNAi现象的发现、发生机制及其应用,并展望未来的研究. 关键词 RNA干涉 RNA干涉应用 RNA interference and its application Abstract Introduction of double-stranded RNA into cells can induce specific mRNA degradation. This process is called RNA interference(RNAi). It is a kind of post-transcriptional gene silencing. RNAi patlway can be divided into three step: initiation step, amplification step and effector step . RNAi exists in a wide variety of organisms. The discovery , mechanism and application were reviewed in the paper . In addition, the out look of RNAi was introduced . Key words RNA interference application RNA 干涉(RNA interference ,简称RNAi) 是将双链RNA(dsRNA) 导入细胞引起特异基因mRNA 降解的一种细胞反应过程.它是转录后基因沉默(PTGS)的种.1998 年, Fire 等人[1]在利用反义核酸技术来抑制线虫基因表达时意外地发现,由正义和反义RNA 退火形成dsRNA 引起的基因表达抑制要比单独应用正义或反义RNA 强10 倍以上. dsRNA 引起的基因表达抑制不是正义或反义RNA 引起的基因表达抑

土木工程与生命科学

第一种含义：工程造价是指进行某项工程建设花费的全部费用，即该工程项目有计划地进行固定资产再生产、形成相应无形资产和铺底流动资金的一次性费用总和。显然，这一含义是从投资者——业主的角度来定义的。投资者选定一个项目后，就要通过项目评估进行决策，然后进行设计招标、工程招标，直到竣工验收等一系列投资管理活动。在投资活动中所支付的全部费用形成了固定资产和无形资产。所有这些开支就构成了工程造价。从这个意义上说，工程造价就是工程投资费用，建设项目工程造价就是建设项目固定资产投资。第二种含义：工程造价是指工程价格，即为建成一项工程，预计或实际在土地市场、设备市场、技术劳务市场等交易活动中所形成的建筑安装工程的价格和建设工程总价格。显然，工程造价的第二种含义是以社会主义商品经济和市场经济为前提。它以工程这种特定的商品形成作为交换对象，通过招投标、承发包或其他交易形成，在进行多次性预估的基础上，最终由市场形成的价格。通常是把工程造价的第二种含义认定为工程承发包价格建筑材料可分为结构材料、装饰材料和某些专用材料。结构材料包括木材、竹材、石材、水泥、混凝土、金属、砖瓦、陶瓷、玻璃、工程塑料、复合材料等；装饰材料包括各种涂料、油漆、镀层、贴面、各色瓷砖、具有特殊效果的玻璃等；专用材料指用于防水、防潮、防腐、防火、阻燃、隔音、隔热、保温、密封等。生命科学在建筑材料中的主要应用成果是新型材料，其中包括保温材料，隔热材料，高强材料，会呼吸的材料等。例如，一座建筑物具有智能，能根据环境变化而调节自己的形态，这需要智能型的建筑材料；建筑物在使用过程中受到自然环境的影响而引起的损伤，但自身能进行自我修复，这需要自修复建筑材料。人类还设想在海底生活，在地球以外的星球生活，这需要一些更特殊的建筑材料，所有这些新材料的开发需要你和我们一起来努力。建筑材料长期承受风吹、日晒、雨淋、磨损、腐蚀等，性能会逐渐变化，建筑材料的合理选用至关重要，首先应当安全、经久耐用。建筑材料用量很大，直接影响到工程的造价，通常建材费用占工程总造价的一半以上，因此在考虑技术性能时，必须兼顾经济性。目前对人们伤害程度最大的辐射因素，原因是这些辐射来源于异常的放射性元素。现有的家居装饰石材，一种是花岗岩，由石英、长石、云母组成，另一种则是大理石。这两种石材中含有一些放射性元素，如镭、铀等，这些元素在衰变过程中会产生放射性物质，如氡等。长期呼吸高浓度的含放射性物质的空气，会对人的呼吸系统，尤其是肺部造成辐射损伤，并引发多种疾病，如胸痛、发烧等，严重的还会导致人体部分细胞癌变，危及生命。除此之外，建筑装修中采用的陶瓷卫浴等，都有可能含有超量的放射性物质，从而对人体健康产生不良影响。新型建筑材料是区别于传统的砖瓦、灰砂石等建材的建筑材料新品种，包括的品种和门类很多。从功能上分，有墙体材料、装饰材料、门窗材料、保温材料、防水材料、粘结和密封材料，以及与其配套的各种五金件、塑料件及各种辅助材料等。从材质上分，不但有天然材料，还有化学材料、金属材料、非金属材料等等。新型建材是区别于传统的砖瓦、灰砂石等建材的建筑材料新品种，行业内将新型建筑材料的范围作了明确的界定，即新型建筑材料主要包括新型墙体材料、新型防水密封材料、新型保温隔热材料和装饰装修材料四大类。新型建材具有轻质、高强度、保温、节能、节土、装饰等优良特性。采用新型建材不但使房屋功能大大改善，还可以使建筑物内外更具现代气息，满足人们的审美要求；有的新型建材可以显著减轻建筑物自重，为推广轻型建筑结构创造了条件，推动了建筑施工技术现代化，大大加快了建房速度。新型建材的性能和功用各不相同，生产新型建材产品的原材料及工艺方法也各不相同。就其发展情况而言，有的品种重在花色，花色品种层出不穷，如装饰装修材料；有的品种重在功能，如保温材料；有的则通过深加工衍生出多个品种，如新型建筑板材等。以新型建筑板材为例。目前新型建筑板材有几十个品种，其中纸面石膏板、玻璃纤维增强水泥（GRC）板、无石棉硅钙板是目前中国生产量最大、应用最普遍的三种新型建筑板材。这三种板材不

生命科学研究方法

生命学院2017年秋《生命科学研究方法》学习心得体会 1 1 《生命科学研究方法》课程心得姓名（亲笔签名）：学号：导师：专业：日期：年月日《生命科学研究方法》这门课邀请的大多是相关仪器平台的负责人，它们有着专业的仪器操作技术和运用仪器平台解决实际问题的能力，能在研究生生涯伊始接受这样多方面、多类型的专业培训是一段获益良多的经历，首先感谢课程开设老师苏莉教授和我院众多参与本课程的邀请老师，来自不同领域、不同地方的受邀老师共同打造了这样一门有广度与深度的课程。在八周共十六个讲座中，我深刻地了解在研究生期间应该怎样做科研，包括培养科学的意识、实验平台的利用、实验仪器技术等方面有了初步的。其中卢群伟老师结合他本人的学术历程以及科研经历为我们讲解了仪器在生命科学研究中不可小觑的作用，以及仪器技术人员需要具备的品质。“生命科学领域的每一次进步都源自技术的突破”，他说：“合适、高效的研究方法对一个优秀的科研工作者是必不可少的。有一个好的仪器固然重要，但首先我们要有一个好的实验设计，当我们了解各种仪器的功能特性之后，就要学会利用它们。设计高水平的实验技术路线，达到更精确的检测与更准确的判断。” 紧接着刘斌老师具体讲解了生科院2楼科研共享平台的账号注册、仪器借用的基本流程和仪器种类和使用规范等，刘秀丽老师对光电国家实验室生物光学成像研究平台做了详细介绍。让我们对我校众多科研共享平台有了一定的了解，这为我们接下来实验的进行带来了极大地便利，利用这些先进仪器提高科技创新能力。此外，武汉生物技术研究院公共技术服务平台副部长付爱思博士讲述的荧光定量PCR 技术，陈希博士讲述的蛋白提取以及Western Blot 实验中的注意事项都非常及时地为我的实验提供了有效的帮助；武汉大学生命科学学院陈向东教授通过自己实验室的案例讲解了多种典型的微生物保种方法和复苏方式；印象深刻的还有来自中国地质大学（武汉）材料与化学学院夏帆教授风趣幽默的授课风格，将自己做实验的过程更像一场探险的方式娓娓道来，其中遇到的难关仿佛就是在座的我们此刻正面临的问题，夏帆老师强大的吸引力带动我们积极思考，当这些问题逐个被突破时忍不住鼓掌庆祝一番。课程末尾夏帆老师还语重心长地教育我们要珍惜光阴，用心度过每一天。关于建议，我觉得可以建个群让授课老师和学生在群里交流实验过程中遇到的困难，以及科研历程的心得体会等，学生更加近距离接触各领域内的优秀人才，共同促进生命领域的发展。

BLOSUM矩阵和其在生物信息学中的应用

[生工0902] BLOSUM矩阵及其在生物信息学中的使用生物信息学齐阳，汪锴，袁理 2011/11/25 什么是BLOSUM矩阵？BLOSUM矩阵有什么使用？

BLOSUM矩阵及其在生物信息学中的使用齐阳汪锴袁理摘要BLOSUM矩阵是一种蛋白质序列对比的算法，在生物信息学领域中被广泛使用。本文综述了BLOSUM矩阵的由来、如何构建BLOSUM矩阵和其打分规则、使用以及现代算法。并指出了BLOSUM矩阵的发展前景。关键词BLOSUM矩阵；生物信息学；使用 0 引言序列比对是现代生物学最基本的研究方法之一, 最常见的比对是蛋白质序列之间或核酸序列之间的两两比对，通过比较两个序列之间的相似区域和保守性位点，寻找二者可能的分子进化关系，进而可以有效地分析和预测一些新发现基因的功能。目前各种蛋白质序列对比算法主要利用一种替代矩阵来计算序列间的相似性，过去所普遍使用的Dayhoff矩阵只能用来进行相似度85%以上的序列对比「1」，为了满足大量生命科学研究的需求，1992年Henikoff夫妇从蛋白质模块数据库BLOCKS中找出一组替代矩阵，即BLOSUM系列，很好的解决了序列的远距离相关的问题，此后十几年来BLOSUM及其衍生替代矩阵已经成为蛋白质多序列对比的常用方法。 1BLOSUM矩阵概况序列比对是现代生物学最基本的研究方法之一，常见的比对是蛋白质序列之间或核酸序列之间的两两比对，通过比较两个序列之间的相似区域和保守性位点，寻找二者可能的分子进化关系，进而可以有效地分析和预测一些新发现基因的功能。在比对两个序列时，不仅要考虑完全匹配的字符，还要考虑一个序列中的空格或间隙（或者，相反地，要考虑另一个序列中的插入部分）和不匹配，这两个方面都可能意味着突变「2」。在序列比对中，需要找到最优的比对即将匹配的数量最大化，将空格和不匹配的数量最小化。为了确定最优的比对，必须为每个比对进行评估和打分，于是引入了打分函数「3」。

生命科学论文

年级：2011 学院：求是学部专业：测控技术与仪器姓名：胡继洲学号：3011204127 精密仪器在生命科学领域的发展概况精密仪器是生命科学研究不可缺少的工具，而生命科学又以其独特的成果给精密仪器的设计以新的启示。现代生命科学是以分子生物学为基础的。它所研究和观测的层次是细胞、分子乃至量子水平，因此所用精密仪器的灵敏度和分辨力应能满足上述各种层次的需要。生命的特征是新陈代谢。生命科学往往需要获得活机体的信息，而不只是对死机体的测量结果；既使从活的生物体内取出样品进行离体测量，也不是最理想的方法。除了以上一些要求外，从应用的角度考虑，还要求仪器具有简便、快速、精确与经济等特点。在医学检验诊断仪器中，这种要求更为突出。目前生命科学用仪器仪表在下述几方面的发展动向是值得注意的。一、原理与方法分子生物学所观测的现象有不同的结构层次。不同层次所使用的仪器，在工作原理上是不完全相同的。细胞对环境的识别是通过嵌合于细胞膜表面的活性物质进行的。细胞免疫与癌变过程都首先从细胞膜表面结构的改变开始。表面与界面现象在生命科学中具有很重要的意义。近年来，对细胞、细菌及胶体微粒表面现象的观测表明，在这一领域内，电泳是一种较好的检测手段。因为在一定的条件下，电泳速率与被测物质的表面电荷密度、s电位存在明确的定量关系。对于固体组织的表面，光声光谱与光声反射吸收光谱是强有力的观测工具。对于生物组织切片的观测，各种平板选择性膜电极有广泛的用途。要观测生物体内的自由基反应和分子结构，需借助于电子顺磁共振波谱仪(ESR)和核磁共振波谱仪(NMR)。前者以原子核外电子的自旋运动为基础,后者以原子核的磁矩为基础。对物质结构的深人探测,必然涉及许多微观现象。一般说来,对物质结构的了解愈深入，要求仪器仪表的灵敏度和分辨率也就愈高。这也是ESR与NMR与中子活化法等受到普遍重视的原因。生命科学所观测的信号都很微弱,必须进行放大才能检测。在生命科学用仪器仪表中，放大的概念和放大技术都有新的发展。除了力学放大(杠杆)、光学放大(显微镜)、电子学放大与共振放大等物理方法外，还发展到化学放大、生物学放大等。化学放大可以用催化反应作代表，而生物学放大可以用免疫过程中的补体反应作例子。补体系统的放大作用是一种多级放大。化学放大与生物学放大同物理学放大相比较，一般说来具有噪声低、放大倍数高等优点。因此，在设计生命科学用仪器仪表时，应当充分利用化学放大和生物学放大作用。二、生物传感器生物传感器是传感器的分支学科。生物传感器可以有两种解释。一是指生物体内的传感器，二是指能把生物体的各种非电量转换为电量的器件。大多数人接受后一种定义。但是两者是密切关联的。即人工制作的生物传感器往往要向天然的生物传感器借鉴。发展生物传感器不仅可以提高生命科学用仪器的质量，而且可以通过仿生技术,改进传感器的设计。从这个意义上说，研制生物传感器的重要性，将超出生命科学的范围。生物本身的传感器,就其灵敏度与选择性，而言，是现有的人工传感器所无法比拟的。例如，经晤适应后，人眼可以感受相当于1个光子的光量。人们可以明显嗅知某些气味，而分析仪器却无法检测出来。由此可见膜与活性物质(相当于受体)，是构成传感器的基础物质,这一模式是具有普遍意义的。目前研制的各种离子选择性膜电极、酶电极、免疫电极、细菌电极等，都是这一模式的具体体现。采用微电子学集成电路技术，可以实现FET型传感器的微型化。这种微型传感器输出

生命科学课程复习资料

《生命科学》课程复习资料一、单项选择题： 1.古代的宇宙模型主要有盖天说、______等。 A.日心说，天火说，浑天说 B.浑天说，天火说，地心说 C.天火说，地心说，日心说 D.浑天说，地心说，日心说 2.提出相对论宇宙模型的是______。 A.英国人牛顿 B.美国人迈克耳孙和莫雷 C.美籍犹太人爱因斯坦 D.英国人霍金 3.大爆炸宇宙模型是______最先提出的。 A.德国人普朗克们 B.美国人哈勃 C.比利时人勒梅特 D.前苏联人伽莫夫 4.标准宇宙模型认为宇宙的年龄为______年。 A.127亿 B.132亿 C.137亿 D.142亿 5.根据标准宇宙模型，在大爆炸初刻的瞬间，______。 A.能量和物质处于不停的互变之中 B.原始物质已经形成，并不断获得能量 C.宇宙中只有能量，而没有物质 D.宇宙中只有物质，能量不过是物质的性质 6.关于行星的形成，当前人们比较认可、且基本得到观察支持的假说是______。 A.星云假说 B.微星说 C.小型黑洞喷射说 D.碰撞说 7.大质量的恒星最终经过______阶段，变成______而消亡；小质量恒星则经过______阶段最终变成_____。 A.红巨星，超新星；红超巨星，白矮星 B.红巨星，白矮星；红超巨星，超新星 C.红超巨星，超新星；红巨星，白矮星 D.红超巨星，白矮星；红巨星，超新星 8.银河形状是一个很薄的圆面，如果把银盘直径缩到1m，那么它的厚度就只有______。 A.1cm B.2cm C.3cm D.4cm 9.一般认为，太阳系形成于______年前的一次超新星爆发。 A.31亿 B.36亿 C.41亿 D.46亿 10.太阳距离地球______，光从太阳到达地球的时间大约是______。 A.1.1亿公里，600秒 B.1.3亿公里，550秒 C.1.5亿公里，500秒 D.1.7亿公里，450秒 11.太阳出现耀斑的原因是______。 A.太阳表面发生局部的强热核反应 B.太阳大气的能量突然释放 C.太阳黑子产生的能量转移 D.小型天体碰撞太阳表面 12.经过主序阶段后，太阳最终变成______而消亡。 A.超新星 B.红巨星 C.白矮星 D.中子星 13.从太阳往外数，前5颗行星的顺序是______。 A.金星，水星，地球，木星，火星 B.水星，地球，金星，木星，火星 C.金星，水星，火星，地球，木星 D.水星，金星，地球，火星，木星 14.在太阳系大行星中，体积最接近地球的是______，密度最接近地球的是______，表面温度和地球最相似的是______。 A.火星，水星，火星 B.金星，水星，火星 C.金星，火星，金星 D.火星，火星，火星 15.冥王星被“开除”出太阳系大行星系列，是因为它______。 A.不能够清除其轨道附近的其它天体 B.运行轨道经常变化，规律性较差 C.不呈圆球状且表面起伏太大 D.体积太小，不能进入“大”的行列 16.我国最大的石陨石在______，其体积目前在世界上排在第______；我国最大的铁陨石在______，其体积目前在世界上排在第______。 A.吉林市，一；新疆青沟县，三 B.长春市，一；新疆和田市，三 C.吉林市，三；新疆青沟县，一 D.长春市，三；新疆和田市，一

当前生命科学和未来10年之后的研究热点

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

生命科学与人类文明课后感悟

生命科学与人类文明课后感悟学生姓名：毛伊航学院：材料科学与工程学院专业：冶金工程学号：20123179 二〇一四年四月

生命科学与人类文明课后感悟作为一名重大的学生，每学期都会有一两次固定战争，这种战争往往让学子们身心疲惫、灵魂出窍，但还不得不打。这就是惨烈程度堪比第三次世界大战的选课大战！而其中又以选修课战役为惨中之惨，同学们为了一门两分课程争得头破血流，其下手速度简直堪比零点的淘宝双十一。幸运的我，抢到了生命科学与人类文明这门名称中每个字都透露出高端大气上档次的两分课程！八周的课程学习时间很快就过去了，我在叶老师及刘助教的教授下，也颇有收获。第一次上课，叶老师并没有一开始就以枯燥的专业知识做开场白，而是强调了上课纪律，希望同学们在课堂上手机不要响，同时老师自己也做了保证。而老师规定上课迟到不准从后门进入，也给那些爱迟到不把选修课放在心上的同学一记重锤。随后叶老师向我们展示如何使用学校数字图书馆查找收集资料以及各种文献，在这之前，对于数字图书馆，我从未听说过，更没真正使用，更不用说用它来丰富自己的知识仓库，作为自己有力的学习工具，而在那次老师教会了我们如何使用数字图书资源后，它便成为了我日常学习，写论文，查资料的好帮手，里面不仅有各个学科的科技论文、毕业论文、硕博论文，还有英语四六级，计算机等级考试每年真题，这就让我们的学习多了一个有力的渠道。然后老师让我们在纸条上写出我们认为自己专业与生物学的关系。不得不说这是一个极具启发性的问题，这让同学们深思，自己专业与生物的关系的过程实际上可以让同学们放远眼光，跳出认识的圈，从而产生出创新性的思想。随后叶老师提问了各个专业的同学，让同学们结合自己的专业来分析本专业与生命科学之间的关系。也结合了各个专业来讲解生物的应用。而我也被点到了名，一开始我认为冶金工程与生物的关系仅限于通过生物技术解决因炼钢造成的各种环境问题和工人的健康问题。后来在叶老师的介绍下我才知道一门新兴的先进金属冶炼方式——生物冶金技术。通过那次课上的学习我也知道了生物无处不在，所有学科都与生物有着一定的关系。而之后我也对生物产生了兴趣，想去了解更多生物冶金的应用。查过资料后发现，常规冶金技术在品位低的矿物加工过程中，成本比较高，污染非常大，使用生物冶金技术，通俗的讲就是用含细菌的菌液进行浸泡，这些微生物大多是一些化能自养菌，它们以矿石为食，通过氧化获取能量，这些矿石由于被氧化，从不溶于水变成可溶，人们就能够从溶液中提取出矿物。是一种非常环保先进的冶金技术。第二节课叶老师要求我们每个人上课都必须带纸笔，一开始我不是很理解。叶老师说遇到什么问题都让我们在纸上画，虽然有些问题看起来确实不知道怎么画，以前也从没听说过这种解决问题的方式，更没有试过。但在大家一起解决叶老师提出的“树为什么不能没有皮”后我发现，就算是乱画，我也在思考相关的问题，而且这种思考因为手动的过程而带有创造性，发散性，更容易得出一些理性思维得不到的答案，这也让我想起了叶教授曾经强调过的创造型人才的培养。

医学生物学知识点资料

医学生物学知识点

医学生物学知识点第一章生命的特征与起源 1.生命的基本特征★★★(9条 p7-p9) ①生命是以核酸与蛋白质为主导的自然物质体系 ②生命是以细胞为基本单位的功能结构体系 ③生命是以新陈代谢为基本运动形式的自我更新体系 ④生命是以精密的信号转导通路网络维持的自主调节体系 ⑤生命是以生长发育为表现形式的“质”“量”转换体系 ⑥生命是通过生殖繁衍实现的物质能量守恒体系 ⑦生命是以遗传变异规律为枢纽的综合决定体系 ⑧生命是具有高度时空顺序性的物质运动演化体系 ⑨生命是与自然环境的协同共存体系第二章生命的基本单位-细胞 1.细胞的发现(时间、人物)（P10） 1665年，英国物理科学家胡克。 2.细胞学说的基本内容(4条)p13 ①一切生物都是由细胞组成的 ②所有细胞都具有共同的基本结构 ③生物体通过细胞活动反映其生命特征 ④细胞来自原有细胞的分裂

3.细胞的基本定义(4条)p14 ①细胞是构成生物有机体的基本结构单位。一切有机体均由细胞构成（病毒为非细胞形态的生命体除外）； ②细胞是代谢与功能的基本单位。在有机体的一切代谢活动与执行功能过程中，细胞呈现为一个独立的、有序的、自动控制性很强的独立代谢体系； ③细胞是生物有机体生长发育的基本单位。生物有机体的生长与发育是依靠细胞的分裂、细胞体积的增长与细胞的分化来实现的。绝大多数多细胞生物的个体最初都是由一个细胞——受精卵，经过一系列过程发育而来的; ④细胞是遗传的基本单位，具有遗传的全能性。人体内各种不同类型的细胞，所含的遗传信息都是相同的，都是由一个受精卵发育来的，他们之所以表现功能不同是有于基因选择性开放和表达的结果。 4.细胞体积守恒定律(p14) 器官的大小与细胞的数量成正比，而与细胞的大小无关，这种关系有人称为“细胞体积守恒定律”。 5.细胞的主要共性(3条) ①所有细胞都具有选择透性的膜结构 ②细胞都具有遗传物质 ③细胞都具有核糖体 6.真核细胞和原核细胞的主要区别★★★(表2-1)

浅谈生物信息学在生物方面的应用

浅谈生物信息学在生物方面的应用生物信息学（bioinformaLics）是以核酸和蛋白质等生物大分子数据库及其相关的图书、文献、资料为主要对象，以数学、信息学、计算机科学为主要手段，对浩如烟海的原始数据和原始资料进行存储、管理、注释、加工，使之成为具有明确生物意义的生物信息。并通过对生物信息的查询、搜索、比较、分析，从中获得基因的编码、凋控、遗传、突变等知识；研究核酸和蛋白质等生物大分子的结构、功能及其相互关系；研究它们在生物体内的物质代谢、能量转移、信息传导等生命活动中的作用机制。从生物信息学研究的具体内容上看，生物信息学可以用于序列分类、相似性搜索、DNA 序列编码区识别、分子结构与功能预测、进化过程的构建等方面的计算工具已成为变态反应研究工作的重要组成部分。针对核酸序列的分析就是在核酸序列中寻找过敏原基因，找出基因的位置和功能位点的位置，以及标记已知的序列模式等过程。针对蛋白质序列的分析，可以预测出蛋白质的许多物理特性，包括等电点分子量、酶切特性、疏水性、电荷分布等以及蛋白质二级结构预测，三维结构预测等。生物信息学中的主要方法有：序列比对，结构比对，蛋白质结构的预测，构造分子进化树，聚类等。基因芯片是基因表达谱数据的重要来源。目前生物信息学在基因芯片中的应用主要体现在三个方面。 1、确定芯片检测目标。利用生物信息学方法，查询生物分子信息数据库，取得相应的序列数据，通过序列比对，找出特征序列，作为芯片设计的参照序列。 2、芯片设计。主要包括两个方面，即探针的设计和探针在芯片上的布局，必须根据具体的芯片功能、芯片制备技术采用不同的设计方法。 3、实验数据管理与分析。对基因芯片杂交图像处理，给出实验结果，并运用生物信息学方法对实验进行可靠性分析，得到基因序列变异结果或基因表达分析结果。尽可能将实验结果及分析结果存放在数据库中，将基因芯片数据与公共数据库进行链接，利用数据挖掘方法，揭示各种数据之间的关系。生物信息学在人类基因组计划中也具有重要的作用。大规模测序是基因组研究的最基本任务，它的每一个环节都与信息分析紧密相关。目前，从测序仪的光密度采样与分析、碱基读出、载体标识与去除、拼接与组装、填补序列间隙，到重复序列标识、读框预测和基因标注的每一步都是紧密依赖基因组信息学的软件和数据库的。特别是拼接和填补序列间隙更需要把实验设计和信息分析时刻联系在一起．拼接与组装中的难点是处理重复序列，这在含有约30％重复序列的人类基因组中显得尤其突出。人类基因组的工作草图即将完成，因此发现新基因就成了当务之急。使用基因组信息学的方法通过超大规模计算是发现新基因的重要手段，可以说大部分新基因是靠理论方法预测出来的。比如啤酒酵母完整基因组（约1300万bp）所包含6千多个基因，大约60％是通过信息分析得到的。当人类基因找到之后，自然要解决的问题是：不同人种间基因有什么差别；正常人和病人基因又有什么差别。”这就是通常所说的SNPs（单核苷酸多态性）。构建SNPs及其相关数据库是基因组研究走向应用的重要步骤。1998年国际已开展了以EST为主发现新Spps 的研究。在我国开展中华民族SNPs研究也是至重要的。总之，生物信息学不仅将赋予人们各种基础研究的重要成果，也会带来巨大的经济效益和社会效益。在未来的几年中DNA 序列数据将以意想不到的速度增长，这更离不开利用生物信息学进行各类数据的分析和解释，研制有效利用和管理数据新工具。生物信息学在功能基因组学同样具有重要的应用目前应用最多的是同源序列比较、模式识别以及蛋白结构预测。所谓同源序列，是指从某一共同祖先经趋异进化而形成的不同序列。利用数据库搜索找出未知核酸或蛋白的同源序列，是序列分析的基础[lol。如利用BLASTn和BLASTx两种软件分别进行核苷酸和氨基