未来生物学发展中的几个前沿研究热点

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题 显 然不 容 易 找 出 胞 间通 讯 的 基 本规 律 与 机 制 比 如 对 于 由 多 细 胞 组 成 的 哺 乳动 物 尤 其是 人 当 外 界 信 号 主 要 是 光 电 信 号 光 声 信 号 这些 都 属 能 量 的范 畴 和 物 质 与 细 胞产 生 力 的 作用 作用 于 大 脑 大 脑 的 神 经 细 胞 又 叫 神 经元 能 在 几 个 纳 秒 或 微秒 的 范 围 内 作 出 反 应 并将 这 一 反应 作 为 一 种 指 令 传 递到 躯 体 的 相 应 部 位 以 作 出 应 答 整 个 传 递 过程 仍 在 微秒 到 几十 分 之 一 秒 内 这 么 快 的 速度 下 仅 用 胞 间 连接 来 说 明 其 通 讯 机 制 显 然 是 解 释
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一 细 胞 通 讯 机制 的 研 究
一个 功 能 正 常 的 活细 胞 无 论是 原 核 的 还 是 真 核 的 均 像一 座运 转 良好 的 城 市 其 内 部 一刻 也 不停 地 有 条不 紊 地进 行 着 各种 生 物 化学 反 应 参
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部 环 境 因 子 决 定 或 者 两 者 兼有 基 因 是 否 表 达 及 表 达 的 程 度 完 全取 决 于 外 界 环 境 变 化 的 需 要 和 胞 内 生 命 活 动 的 需 求 由 此 基 本 过 程 我 们 不 难 认清
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完备
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关 于 细 胞 间通讯 的 研 究 虽 已 引 起人 们 的 重 视 但重视 的 程度及认 识 的 深度还 不够 总 的 看来 目 前 这 方 面 的 研 究主 要 是 局 限 在通 过 胞 间 连 接 例
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与 其 中 的 反 应 物 质 达 数千 种乃 至 上 万 种 但不 管 反 应 多 么 复 杂 这些 反 应都 是受 核 基 因 或 胞 质 基 因 和 周 围 环 境 共 同 调节 和 控制 按 一 定 的 时 间 和 空 间 顺 序 发 生 着 的 那 么 这些 反 应是 如 何 被 调 控 的 呢 在 整 个调 控过 程 中 其 细 胞通 讯 系 统 是 如何 发挥 作 用 的 这 一 绕 有 兴趣 的 间 题 的 解 决 将 使 人 工操 纵 的 大 量 生 产 某 些 生 化 产 品 的 一 些 胞 外工 业 化 反 应 亦
基础 科学
未来生物学 发 展 中 的 几个 前 沿研 究 热 点
下
成 让甘
宋道军
中 科院 等 离 子 体所 生 物工 程 中 心
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博士
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合肥
余增亮
中科院 等 离 子 体 所 离 子 束 生 物工 程 中 心
研究 员
重庆
合肥
朱利泉
西 南 农 业 大 学生 命科 学 学院 副 教 授
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世 纪 是 生 物 学 的 世 纪 这 已 成 为 世人 的 共 识 生 命 科学 以 其 令 人 惊 叹 的 发 展 速 度 与 对 人 类 自 身 的 影 响 已 走 上 领 导科 学 的 前 沿 当 人 们 正 在 憧 ” 憬 着 宏 伟 的 人类 基 因 组 计 划 这 一庞 大 的 生 物工 程 将 会 给 人 类 了 解并 最 终 认 识 生 命 的 真 谛 战 胜 各 种 疾病 带 来 福 音 时 英 国 生 物 学 家 杨 维 尔 穆 特 首 先给人 们 一个 惊 讶 实 际 上应 该 看 成是 一 个惊 喜 ” 多 莉 的 诞 生 是生 物 技 术 的 一 个 进 步 我 们 不 必 为 “ ” 这 一 技术可 能导致 克 隆人类 自身 而担 心 更不 必 ” 为 可 能 克 隆 出 新 纳 粹 法西斯 希 特 勒 而 忧 虑 人 是 ” 有 社 会 性 的 高级 动 物 即 便 会 克 隆 出 新 的 希 特 勒 之 流 那 也 仅是 他 们 的 躯 干 外 壳 而 他 们 的 反 动 思 ” 想是 无法 克 隆的 克隆 羊 多 莉 的 诞 生 不仅 成 为 年 生 命 科学 的 最 大新 闻 亦 成 为 整 个 科 学 界 乃 至 人 类关 注 的 焦 点 这 一 事 件 在 世 界 上 引 起 的 轩 然 大 波 不 亚 于 当 年 投 向 广 岛 的 第 一 颗 原子 弹 小 男 ” 孩 克 隆 也 叫 无 性 繁 殖 是 当 今 生 物学 研 究 的 热 点 问 题之 一 除 此之 外 今 天生 物 学 研 究 的 热 点 主 要 是 以 生 物 化 学 实 验 技 术 为 墓础 以 分 子 生 物 学理 论 为 指 导 的 生 物工 程 和 生 物 技 术 的 研 究 它 们斑盖 工 业 农 业 和 医 学等 许 多 方面 例 如 利 用 微 生 物 发酵 工 程 以 解决 能 源 危 机 问 题 的 研 究 利 用 转 基 因 技 术 培 育 农 业 生 产 上 的 优 质 高 产 抗逆 新 产 品 以 解 决 粮 食和 副 食 品 问 题 的 研 究 利 用 生物 技术制 药 以 解决 威 胁 人 类 健 康 的 各 种疾病 的 研 究等 随 着 科 学 的 发 展 和 人 类 社 会 的进 步 未来 生 物 学 发 展 中 研 究 的 前 沿 热 点 是 什 么 呢 众 所 周 知 当 今世 界 存 在 着 人 口 能 源 和 环 境 污 染 三大危 机 这三大 危机 的 解决 一 个 也 离 不 开 生 物 学 围 绕这三 大 问 题 的 生 物 学 研 究 是 一个 长期 性 的 战 略 问 题 另 外 从 生 物 学本 身 的 发 展 看 影 响 生 命过 程 的 因 素 众 多 而 复 杂 加 之 生 物 的 多 样 性 使 它 不 像 数 理等 学 科 的 研 究 相 对 而 言 涉 及 的 变 量那 么 少 生 物 学 的 研 究 虽 已 取 得 累 累 硕
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像 细 胞 内 的 反 应一 样 能 在 常 温常 压 下 快 速而 有 效 地 进 行 这将从 根 本 上 消 除 目前 在 生 化 产 品 的 生 产
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中 能 量 的 过量 消 耗 及 造 成 的 工 业 化 污染 问 题
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另
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外 已 有 的 研 究表 明 从 植 物 的 光 合 作用 的 每一 个 反 应 历 程 到 微 生 物 固 氮 的 每一个 反应 环 节 中 都 存 在 着 按 一 定 电 位 梯 度 变化 的 电 子 传 递 过 程 这 其 中 的 电 讯 号 传 递 机 制 很容 易 使 我 们 联 想 到 人 类 的 通
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密 切相关 研 究表 明 癌症 的 发生就 是 由 于正 常 细 胞 受 到 外 界 诱变 因 素 作 用 后 发 生 突 变 变 成 了 失 去 调 节 控 制 的 癌 细 胞 即 是 由 过 度 表 达所 致 因 此 无 论 是 从 理 论 上 还 是 从 实 践 上 看 基 因 表 达调 控 的 研 究 都 将 成 为未 来 生 物 学 研 究 的 热 点 问 题
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如
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中 间连接
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陇
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旧 隔膜 连接 〕 认 识胞 间 的 通 来 讯 机 制 的 我 们 知道 可 将 胞 间 通 讯 视 为 单 个 细 胞 与 其 周 围 环 境 包 括 其 他 细 胞 发 生 相 互作 用 的 一 个 复 杂 过 程 仅用 现 有 的 生 物 学 知 识 去 研 究 这一 问
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果 但 就生 命 的 本质 奥秘 而言 我 们 仍知 之 甚少 生 命 科 学 的 研究 中 当 今 还 没 有 人 能 像 研 究 数 理 化 “ ” 那 样 能 抽 象 出 代表 物 体运 动 的 质 点 之 类 的 某 一 生 命 的 理 想 模 型 去 加 以 研 究 就是 一 个 仅 几 个 微 米 数 量 级 的 单 细 胞 我 们 对 它 内 部 复 杂 生 命运 动 的 认 识 仍 处 在 亚 细 胞 水 平 和 分 子水 平 欲解 决 上 述诸 多 悬 而 未决 的 问 题 就必 须 首 先 研 究 清楚 细胞 通讯机
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制 墓 因 表 达 的 调控 内 含 子 的 结构 及 其 作 用 以 及 人 类 一 直梦 寐 以 求 的 大 脑 工作机 能 等 问 题 可 以 预 言 这 些 问 题 将成 为 未 来 生 物学 研 究 中 的 前 沿 热 点 课题 本 文 想 就这 些 问 题 略 作 浅 谈 以 便 为 制 订 未 来我 国 生 物学 研 究 的 战 略计 划 及 生物 学 工作 者 科 研 选题 作 参 考
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系 列 过 程 中 的 每 一 步 反应 的 时 间 顺 序 反 应 的 速 率 和 生 成 产 物 的 量 等 都 要 严 格 而 有 规 律地 受 到 调 节 和 控 制 这 种调 控 或 是 内 部 遗 传 因 子决 定 或 是 外
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