化学在生命科学中的意义

1、.化学在生命科学中的意义摘要 :化学则是人类用以认识和改造物质世界的主要方法和手段之一，它是一门历史悠久而又富有活力的学科.可以说化学与地球上的一切息息相关，化学引领我们的社会在不断的进步， 发展。从原始生命的产生到现代社会的物质享受我们一直在享受着化学的成果。一直在感慨生命的神秘，十万个为什么始终困扰着我们，化学带我们一步步去揭开这一切的神秘面纱 .关键字：化学进化基因工程新陈代谢中药化学一生命的化学进化说生命起源于原始地球上的无机物，这些无机物在原始地球的自然条件作用下，从无机到有机、由简单到复杂，通过一系列化学进化过程，成为原始生命体。核酸和蛋白质等生物分子是生命的物质基础，生命的起源关

2、键就在于这些生命物质的起源，即在没有生命的原始地球上，由于自然的原因，非生命物质通过化学作用，产生出多种有机物和生物分子。 因此， 生命起源问题首先是原始有机物的起源与早期演化。化学进化的作用是造就一类化学材料，这些化学材料构成氨基酸，糖等通用的“结构单元”，核酸和蛋白质等生命物质就来自这结“结构单元”的组合。1922 年，生物化学家奥巴林第一个提出了一种可以验证的假说，认为原始地球上的某些无机物,在来自闪电，太阳国徽的能量的作用下， 变成了第一批有机分子。时隔 31 年之后的1953 年，美国化学家米勒首次实验证了奥巴林的这一假说，他模似原始地球上的大气成分，用氢、甲烷、氨和水蒸气等，通过加

3、热和火花放电， 合成了有机分子氨基酸。继米勒之后， 许多通过模拟原始地球条件的实验，又合成出了其他组成生命体的重要的生物分子，如嘌呤、 嘧定、 核糖、脱氧核糖、 核苷、 核苷酸、脂肪酸、卟啉和脂质等。 1965 年和 1981 年，我国又在世界上首次人工合成胰岛素和酵母丙氨酸转移核糖核酸 .蛋白质和核酸的形成是由无生命到有生命的转折点，上述两种生物分子的人工合成成功，开始了通过人工合成生命物质去研究生命起源的新时代。一般说来，生命的化学进化过程包括四个阶段：从无机小分子生成有机小分子；从有机小分子形成有机大分子；从有机大分子组成能自我维持稳定和发展的多分子体系；从多分子体系演变为原始生命。二生

4、命研究中最具有意义的工程基因工程基因工程又称基因拼接技术和 DNA 重组技术是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA 分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。目前,在运动生物化学的研究中,也有基因工程技术的应用报道。Ren等 (1993) 和 Ikemoto 等人 (1995) 分别利用转基因动物研究了运动中骨骼肌糖代谢的调节和血糖控制。Friedman(1994) 则利用转基因动物研究了与运动有关的顺势调节片断。他发现糖皮质激素

5、调节单位的缺失使一次性游泳后PEPCK 启动子的报告基因 mRNA 不能增加 ,表明运动引发肝PEPCK 基因表达的增加需要糖皮质激素调节片段的参与。由此可见 ,基因工程与运动生物化学关系的密切。随着基因工程技术向运动生物化学领域中的不断渗透和普遍应用,人们最终可在基因调节水平解释机体运动时的各种适应性变化及解决运动生物化学中的其他一些重要问题。基因工程在运动生物化学： 中的应用展望利用基因工程技术可逐渐使人们了解机体运动时代谢的基因调节过程及阐明运动性疲劳与恢复的分子生物学基础、肌肉力量增加的分子机理等一系列运动生物化学问题。但由于运动生物化学研究的主要任务之一就是在竞技体育中为科学.训练提

6、供理论和方法,为合理掌握训练方法和安排运动处方提供理论依据。利用某些生理生化指标对运动员进行科学选材,也已得到人们的重视。研究表明 ,某些身体素质 (如力量、 速度和耐力 )及其发展潜力,具有相当高的遗传度。它们可能受一个或几个基因的调节和控制。在这项研究中 ,首先要利用限制片段长度多态性(RFLP) 技术和随机扩增多态性DNA(RAPD) 技术 ,分别对优秀力量、速度或耐力运动员的 DNA 多态性进行检测 ,以找出他们基因组之间的差别和特异性基因 ,然后进行克隆 ,制备成基因探针。 最终利用探针杂交 ,来检测运动员所具有的身体素质特性。转基因技术在运动营养研究中的应用目前,利用转基因技术可以

7、产生富含某种营养素的水果、西红柿等。利用这一技术,人们也可研制富含某些营养素的运动员专用食品或运动补剂,甚至直接将某一特定营养素基因转入机体进行表达,以使运动机体获得足够的营养补充。由于将基因导入人类生殖细胞以改造身体化学组成尚存在很大困难,因此 ,化学对于基因工程的研究有着十分重要的意义三化学反应给生命动力支持生物体内的每个细胞都像一个巨大的化工厂，无时无刻不在进行着化学反应，这就是新陈代谢，是生物体的自我更新的过程，既有物质代谢，又有能量代谢。同化作用（又叫做合成代谢）是指生物体把从外界环境中获取的营养物质转变成自身物质，并且储存能量的过程。异化作用 （又叫做分解代谢） 是指生物体能够把自

8、身的一部分组成物质加以分解，释放出其中的能量， 并且把分解的代谢废物排出体外的变化过程。化学反应需要催化剂和能量， 新陈代谢需要酶和 ATP。 酶是活细胞产生的一类具有催化作用的生物大分子，胃蛋白酶、唾液淀粉酶等绝大多数的酶是蛋白质，少数的酶是RNA 。科学研究表明，所有的酶在一定的条件下，都能使生物体内复杂的化学反应迅速地进行，而酶本身反应前后性质不变。实验说明，过氧化氢酶和 Fe3+的催化效率不同，一般地说酶的催化效率是无机催化剂的1071013 倍，说明酶的催化作用具有高效性的特点。新陈代谢不仅需要酶，而且需要能量。葡萄糖是细胞的主要能源物质， 脂肪是生物体内储存能量的物质。但是， 这些

9、有机物中的能量都不能直接被生物体利用， 只有在细胞中随着这些有机物逐步氧化分解而释放出来，并且储存在 ATP中才能被生物利用。 ATP 是新陈代谢所需能量的直接来源。构成生物体的活细胞，内部时刻进行着 ATP 与 ADP 的相互转化，同时也就伴随有能量的释放和储存。新陈代谢中最为重要的两种形式被称为光合作用和呼吸作用。光合作用是指绿色植物通过叶绿体，利用光能，把 CO2 和 H2O 转化成储存着能量的有机物，并且释放出O2 的过程，影响光合作用的因素有：温度、光、二氧化碳浓度。生物体内的有机物在细胞内经过一系列的氧化分解，最终生成 CO2、H2O 或其他产物，并且释放出的总过程，叫做呼吸作用。

10、有氧呼吸是指细胞在有氧的参与下， 把糖类等有机物彻底氧化分解，产生出 CO2 和 H2O ，同时释放出能量的过程。对于生命来说能量可是必不可少的。显而易见，化学反应在新陈代谢中可是关键。四最具中国文化特征的中药化学中药化学 主要是指运用化学的理论和方法及其他现代科学理论和技术等研究中药化学成分的学科。 它是一门结合中医药基本理论和临床用药经验的学科。它不同于一般的植物化学研究，也不同于普通的药物化学。确切来说，它是一门结合中国传统治疗方法，并辅以当今先进的科学技术， 更加明确更加有针对性的药物有效成分的研究。其主要研究对象为中药防止疾病的物质基础 中药化学成分。 即是指，中药化学主要是研究中药

11、中具有生物活性或能起防病治病作用的化学成分。其包括有效成分的化学结构、物理化学性质、 提取、分离、碱式、 结构鉴定或确定、 生物合成途经和必要的化学结构的修饰或改造，以及有效成分与中药药效之间的关系等等。 中药是中医药学的重要组成部分，也是我国传统防治疾病的主要方法。经过数千年对临床用药的归纳总结，完善了中药化学体系，同时还将这一理论用来指导.中药的采集、炮制、配伍、制剂和运用。虽然从学科体系上来说，中药化学是组成一级学科中药学的二级学科。 但中药化学研究是中药现代化研究的重要内容之一，其重要性不言而喻。众所周知，中药治本，但中药中复杂的成分往往不为所知，在利用中药化学进行治疗时，各种成分的相互作用是否影响其疗效，如何搭配又是最优组合。同时，由于中药成分的不明确性， 中医药学并不能得到广泛的普及和运用。这样的局限性影响了中药化学的发展，而现在所需要做的，就是将中药成分作用体系，通过不断的研究组合，不断完善。五总结化学在生命科学中的重要作用是不可估量的，它给予给这个世界很多很多。它一直带领着人类研究生命的奥妙，不断地更新，丰富这个原本无知的世界 。社会科技的