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1、生物科学领域中的交叉学科 摘要：学科交叉是当前最富活力的领域之一，文章对生物科学领域中重要的交叉学科生物化学、生物物理学、生物数学、生物信息学和生物医学作了简要概述。 关键词：生物科学；交叉学科 中图分类号：Q1文献标识码：A文章编号：10163315(2022)03135001 生物科学就是探讨生命现象及其规律的科学。它既探讨各种生命活动的现象和本质，又探讨生物与生物之间、生物与环境之间的相互关系。以及生命科学原理和技术在人类经济、社会活动中的应用。学科交叉是当前最富活力的领域之一，科学的协同作用及相互激励作用渐渐被人们所相识。化学家、物理学家和数学家从已经获得的新的生命信息中，不断修改、增
2、加各自学科的理论、定义，从而形成了许多生物科学交叉学科。 1生物化学 生物化学是探讨生命物质的化学组成、结构及生命过程中各种化学改变的科学。生物化学若以不同的生物为对象，可分为动物生化、植物生化、昆虫生化等。若以生物体的不同组织或过程为探讨对象，则可分为肌肉生化、神经生化、免疫生化等。因探讨的物质不同，又可分为蛋白质化学、核酸化学等。 生物化学的发展大体可分为3个阶段。第1阶段从19世纪末到20世纪30年头，主要是静态的描述性阶段，对生物体各种组成成分进行分别、纯化、结构测定、合成及理化性质的探讨。第2阶段20世纪30到50年头，主要特点是探讨生物体内物质的改变，即代谢途径，所以称动态生化阶段
3、。第3阶段是从20世纪50年头起先，主要特点是探讨生物大分子的结构与功能。生物化学的主要探讨内容包括生物体的化学组成、新陈代谢与代谢调整限制、生物大分子的结构与功能、基因表达的调整限制、激素与维生素等。 生物化学具有重要的探讨价值。通过对生物高分子结构与功能进行的深化探讨，揭示了生物体物质代谢、能量转换、信息传递、光合作用、神经传导和激素作用等很多奇妙，使人们对生命本质的相识跃进到一个崭新的阶段。 2生物物理 应用物理学的概念和方法探讨生物各层次结构与功能的关系、生命活动的物理、物质在生命活动过程中表现的物理特性的生物学分支学科。生物物理学旨在阐明生物在肯定的空间、时间内有关物质、能量与信息的
4、运动规律。 从16世纪末起先。人们就开展了生物物理现象的探讨。19世纪末，生理学家起先用物理概念如力学、流体力学、光学、电学及热力学的学问深化到生理学领域，这就是最初的生物物理学。20世纪50年头，物理学在各方面取得重大成就之后，物理学试验和理论的发展为生物物理学的诞生供应了试验技术和理论方法。如近红外显微镜、X射线显微镜、核磁共振技术等。生物物理的主要探讨内容主要包括分子生物物理、膜生物物理、感官与神经生物物理、理论生物物理、光生物物理、生物力学等。 3生物数学 生物数学是以数学方法探讨和解决生物学问题，并对与生物学有关的数学方法进行理论探讨。生物数学的分支学科较多，从生物学的应用去划分，有
5、数量分类学、数量遗传学、数量生态学等；从探讨运用的数学方法划分，又可分为生物统计学、生物系统论和生物限制论等分支。 60年头末，法国数学家托姆从拓扑学提出一种几何模型，能够描绘多维不连续现象，他的理论称为突变理论。20世纪50年头以来，生物学突飞猛进地发展，多种学科向生物学渗透。从不同角度呈现生命物质运动的冲突，数学以定量的形式把这些冲突的实质体现出来，从而能够运用数学工具进行分析，能够输入电脑进行精确的运算，还能把来自各方面的因素联系在一起，通过综合分析阐明生命活动的机制。数学的介入把生物学的探讨从定性的、描述性的水平提高到定量的、精确的、探究规律的高水平。 4生物信息学 生物信息学是在生命
6、科学的探讨中。以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析的科学。它是当今生命科学和自然科学的重大前沿领域之一。目前的生物信息学基本上只是分子生物学与信息技术的结合体。生物信息学的探讨材料和结果就是各种各样的生物学数据，其探讨工具是计算机。探讨方法包括对生物学数据的搜寻、处理及计算和模拟。 90年头以来。伴随着各种基因组测序安排的绽开和分子结构测定技术的突破和Incemet的普及。数以一百零一计的生物学数据库如雨后春笋般快速出现和成长。生物信息学主要探讨内容包括序列比对、分子进化、基因表达谱分析、基因芯片设计和蛋白质组学数据分析等。在学科方面，由生物信息学衍生的学科包括结构基因组学、功能基因组
7、学、比较基因组学、环境基因组学。 5生物医学 生物医学是综合工程学、医学和生物学的理论和方法而发展起来的交叉边缘学科，基本任务是运用工程技术手段探讨和解决生命科学。特殊是医学中的有关问题，主要探讨利用电子信息技术结合医学临床对人体信息进行无损或微损的提取和处理。 生物医学主要探讨内容包括医药微生物学、临床应用化学、输血技术、血液学、组织病理学、细胞学、滤过性微生物学、免疫学等。生物医学是生物医学信息、医学影像技术、基因芯片、纳米技术、新材料等技术的学术探讨和创新的基地，是与21世纪生物技术科学的形成和发展亲密相关的领域。是关系到提高医疗诊断水平和人类自身健康的重要工程领域。 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页