化学生物学——新世纪跨学科人才培养模式改革与实践.docx
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1、化学生物学新世纪跨学科人才培养模式改革与实践 【摘要】本文介绍化学与生物学的交叉融合而形成的新兴学科化学生物学的由来和发展趋势,结合我校创办“化学生物学基地班”的实际,论述新世纪跨学科人才培育模式改革的必要性。 【关键词】化学生物学 学科交叉 人才培育模式改革 【中图分类号】Q67 【文献标识码】A 【文章编号】1019-9646(2022)08-0036-02 分子科学(化学)与生命科学(生物学)交叉是21世纪自然科学发展的趋势与特色。现代科学技术的发展具有明显的多学科交叉渗透的特点和协同促进的性质,特殊是基础探讨成为科技与经济发展的推动力以及新学科发展的源泉。自20世纪下半叶以来,化学学科
2、始终处在自然科学的中心位置,但是自然科学的主导学科却在不断的发生改变生命科学已成为21世纪的主导科学,生命科学将成为各门自然学科共同探究的目标。依据美国学者分析,20世纪60年头以来,世界生产力的增长,其中50-60%归因于生命科学和技术的应用,如转基因作物的推广与应用等。化学家、物理学家、数学家与生物学家携手共同探讨生命科学问题成为当今世界自然科学领域的独特景观。特殊是化学与生物学的交叉,更具有代表性。以诺贝尔化学奖为例,近20年诺贝尔化学奖60%的得主是因他们以涉及生命科学的探讨工作而获得胜利的;而诺贝尔医学和生理学奖的得主有40%是出身于化学和物理学学科。由此可见,化学与生物学的交融是当
3、今自然科学发展的一大潮流。历史上化学与生物学的两次重大的交叉融合,分别导致两门新兴的交叉学科生物化学和化学生物学的诞生,极大地促进了生命科学的飞速发展,推动了人类社会的进步。 1 化学生物学的诞生和发展 化学生物学(Chemical Biology)是化学与生物学其次次重大交融而形成的交叉学科,是上世纪90年头中期形成的新兴探讨领域。最初由哈佛高校的Schreiber博士和Scripps探讨所的Schultz博士分别在美国东西海岸发起。20世纪80年头以来,随着生命科学、材料科学和生物技术等探讨领域的发展,诞生了一大批边缘学科,化学生物学就是其中之一。化学生物学是用化学的理论、探讨方法和手段从
4、分子水平去探究生物医学问题的一个新的探讨领域。它融合了化学、生物学、物理学、信息科学等多个相关学科的理论,以及传统的自然产物化学、生物有机化学、生物无机化学、生物化学、药物化学、晶体化学、波谱学和信息化学等学科的特点和探讨方法,从更深层面去探讨生命现象和生命过程。以分子为基础去探讨和了解生物大分子之间的相互作用、化学小分子与生物大分子之间的相互作用,以及这些作用对生命体系的调整、限制等方面已成为化学生物学探讨领域的热点。 毫无疑问,化学生物学是继生物化学、分子生物学之后,20世纪化学与生物两高校科的又一次新的、更高层次的交叉与融合,它是由化学、生物和医学全面交叉结合的新兴学科,是一门利用化学,
5、特殊是有机化学学问来探究和调控生命及其过程;利用生物学技术促进化学自身发展,衍生新理论、新反应和新技术的新兴学科。但是,它与生物化学、分子生物学之间存在着明显差别。生物化学主要任务在于寻求用分子的语汇描述生命体的结构、组织和功能,探讨生命体成分的化学结构以及生物功能与结构的关系,生命体中发生的化学反应,储存并传递确定生物体生长和精确地复制自己的生物信息的过程及物质的化学等等。分子生物学侧重采纳定点突变的方法来变更生物大分子如蛋白质和核酸的功能,主要探讨生物大分子(蛋白质、核酸)的结构与功能及其相互关系,以及用这些关系来阐明生命活动的本质。化学生物学是20世纪90年头中期发展起来的前沿学科,化学
6、生物学的核心则是探讨采纳化学的手段,如运用小分子或人工设计合成的分子作为配体干脆变更生物分子的功能,采纳小分子达到对生物体系的调控。化学生物学探讨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起先,探讨其结构,发觉其在生物体中的靶分子,探讨这些物质与生物体靶分子的相互作用,进一步采纳化学方法改造其结构,创制具有某种特异性质的新奇生物活性物质,探讨其结构与活性关系和作用机制,阐明生理或病理过程的发生、发展与调控机制,揭示生命过程的隐私,并进一步从中发展出新的诊断与治疗方法或药物。它结合了生物有机化学、生物化学、药物化学、晶体化学和计算机化学等多学科的先进探讨方法和手段,从而大
7、大拓宽了探讨领域。 化学生物学与药物技术将成为21世纪最具发展前景产业的学问源。由于化学生物技术的巨大发展潜力,世界各国竞相开发生物化工技术。化学生物学高科技产业已经显示出强劲的发展势头,并将成为21世纪最主要的产业之一,化学生物学经济也将成为21世纪的主要增长点之一。正如美国前斯坦福高校校长威廉米勒所说:将来化学生物科技与信息科技的整合,以及纳米技术的研发将成为科技发展的主流。化学生物学作为一门新兴交叉前沿学科,它的发展不仅会给生物医学带来新的变革,同时也会给生命科学的其它相关学科,如医药、农业、环境带来新的发展机遇。化学生物学特地人才的需求必将日益增加,培育适应新形势下社会发展须要的化学生
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- 化学 生物学 新世纪 跨学科 人才培养 模式 改革 实践
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