⑴ 生物學有哪些發展歷程
「生物學」一詞是由法國博物學家拉馬克和德國博物學家特來維拉納斯於1802年分別提出的。經過近200年的發展,生物學經歷了一個從形態到結構、從現象到本質、從定性到定量、從簡單到復雜的發展過程,而形成了一個具有多層次、多分支、多學科,系統而完整的科學體系。
現代生物學在不同層次(分子、細胞、個體和群體)上研究一切生物體的結構、功能、發生和發展的規律,及其與環境間的相互關系。生物學的研究,其目的在於闡明生命的本質,有效地控制生命活動和能動地加以改造、利用,使之為人類服務。由於生命科學的發展,特別是分子生物學、細胞遺傳學、生物化學等基礎研究,使生物學結束了描述階段,而進入了模擬和試驗技術的發展階段,以幫助我們理解最基本的生命過程,在現代技術設備條件下,生物學取得了許多重大突破,從而為生物技術的發展奠定了堅實的基礎。生物技術的發展,又推進了生命科學基礎研究的進程,使生命科學從單純說明和利用自然,躍上了改造和創造生命物質的新階段。
生物工程的發展
(1)創建發酵原理:微生物學奠基人巴斯德在1857年提出的「在化學上不同的發酵是由生理上不同的生物所引起的」重要論斷,為發酵技術的發展提供了堅實的理論基礎;
(2)發明純種培養技術:1881年,德國細菌學家科赫發明了營養明膠上劃線以分離細菌純種的方法,後在助手夫人的建議下改用更實用的瓊脂來取代明膠,有力地推動了純種分離技術的發展;1882年,丹麥的漢遜純化了酵母菌,並把它廣泛應用於釀酒行業上;
(3)發現酶及其催化功能:1897年,德國化學家布赫納用磨碎酵母菌的細胞汁對葡萄糖進行酒精發酵獲得成功,並由此開創了微生物生物化學和酶學研究的新紀元。
(4)建立深層通氣培養技術:1942年,由於第二次世界大戰中救護傷員的迫切需要,推動了青黴素深層液體發酵技術的發展,並導致在發酵工程中建立具有革命性和普遍意義的生物反應器技術;
(5)體外基因重組技術的問世:1973年,美國斯坦福大學醫學院的科恩等人和舊金山大學醫學院的博耶等人將大腸桿菌中兩種不同特性的質粒片段用內切酶和連接酶進行剪切和拼接,獲得了第一個重組質粒,然後通過轉化技術將它引入大腸桿菌細胞中進行復制,並發現它能表達原先兩個親本質粒的遺傳信息,從而開創了遺傳工程的新紀元;
(6)固定化酶和固定化細胞技術的出現:日本的千畑一郎等於1969年首先將固定化氨基醯化酶應用於DL氨基酸的拆分工作,1973年,他又進一步利用固定化細胞連續生產L天冬氨酸,開創了固定化酶和固定化細胞工業應用的新局面;
(7)細胞和原生質體融合技術的建立:1962年,日本的岡田善雄利用仙台病毒的促融作用,首次誘導了艾氏腹水瘤細胞的融合,1974年,高國楠利用OEG(聚乙二醇)完成了植物細胞原生質體融合的實驗,1979年,生達利用操作簡便、快速和無毒的電脈沖技術完成了植物細胞原生質體的融合,從此,這類新興的細胞融合技術就在動、植物和各種微生物新種的培育過程中發揮著越來越重要的作用。
⑵ 生物學的發展歷程是怎樣的
進入20世紀以後,在物理學和化學的影響和滲透下,生物學的發展逐漸由觀察專生命活動屬的現象深入到認識生命活動的本質,從而形成了一門全新的學科——分子生物學。其核心內容是通過對生物體的主要物質基礎,特別是蛋白質、酶和核酸等生物大分子的結構和運動規律的研究來探討生命現象的本質。
自20世紀50年代以來,分子生物學發展很快,取得了一批重大成果:作為遺傳物質基礎的核酸雙螺旋結構的發現;蛋白質和核酸的人工合成;蛋白質、酶、核酸化學結構和空間結構的測定,以及這些生物大分子的結構與功能的關系,等等。分子生物學的這些成就,尤其是蛋白質的全化學合成,使得人們更加看清了生命現象並不神秘,是人類可以認識並掌握的。不少學者認為,21世紀將是分子生物學的黃金時代。
分子生物學的興起,開始揭示出豐富多採的生命世界在分子水平的基本結構和基礎生命活動的高度一致性,這表明分子生物學確已開始揭示生命現象本質了。
⑶ 生物學的發展歷程
1859年 Charles Darwin 出版《物種起源》:提出了「過度繁殖、生存競爭、自然選擇、適者生存」的進化論。書中的大量證據對相傳了幾個世紀的西洋文化和「科學」——宗教的看法發起了挑戰。該書首版發行的第一天就一售而空,達爾文也因此成為「英格蘭最危險的人物」。但正如達爾文的朋友兼工作夥伴T.H. Huxley所說:「不了解(書中的)這些觀點實在太愚蠢了。」
1865年基因時代的起點:Gregor Mendel 通過研究豌豆的遺傳特徵,總結出了至今仍適用於所有生物體的遺傳規律。遺憾的是,在其後的35年中孟德爾關於「遺傳因子」(基因)的發現都沒能得到其他科學家的認同。
1910年染色體學說提出:Thomas Hunt Morgan 通過著名的「果蠅實驗」證明並發展了孟德爾的遺傳學理論。他認為染色體是遺傳性狀傳遞機理的物質基礎,而基因是組成染色體的遺傳單位。基因的突變會導致生物體遺傳特性發生變化。摩爾根因此獲得了1933年諾貝爾醫學獎。
1941年「一個基因,一種酶」: George Beadle 和 Edward Tatum 發現,一個基因控制生成一種酶或蛋白質,他們因此獲得了1958年諾貝爾醫學獎。
1952年「攪拌機實驗」:Martha Chase 和 Alfred Hershey 使用普通的廚房器具將病毒的蛋白質外殼和內在DNA分離開,並證明了親代是通過DNA將遺傳特徵傳遞到子代的。Hershey 因此獲得了1969年諾貝爾獎。
1953年拆開雙螺旋:James Watson 和 Francis Crick 從理論上推論出DNA的分子結構—一種雙螺旋。他們在此之前並沒有做任何具體單一的試驗工作,而是直接向Nature雜志提交了一份報告。他們的推理得到了1962年諾貝爾獎醫學獎的肯定。
1967年破譯遺傳密碼:Har Khorana, Robert Holley 和 Marshall Nirenberg 因成功解釋DNA翻譯成蛋白質的機制而獲得了1968年諾貝爾醫學獎。
1968年: Stanley Cohen 通過研究微生物導致的疾病,認識到微生物攜帶的抗抗生素基因在質粒(一種染色體外的環狀DNA)上,並成功純化質粒,將其插入到其他的微生物細胞內,實現了抗葯性的轉導。
1970年限制性酶的發現:UCSF科學家 Herb Boyer 在研究抗生素的過程中發現,某些微生物能夠產生特異性的酶地切掉噬菌體的DNA。Herb Boyer分離出了「Big Dad」的限制性酶——EcoR1,在隨後的幾年,人們又發現了上百個限制性核酸內切酶能夠特異性地作用於DNA的特殊位點。早期的研究者 Hamilton Othanel Smith因分離出新的限制性內切酶HindII而獲得了1978年諾貝爾醫學獎。
1972年基因重組技術:Paul Berg 將SV40病毒和大腸桿菌DNA碎片的鈍性末端接合在一起,製造了重組的DNA。他與 Walter Gilbert 和 Fred Sanger 一起獲得了1980年諾貝爾醫學獎。
1972年「從腌牛肉到克隆」:Cohen 和 Boyer 一起研究一種方法將可以產生某種特異蛋白質的DNA片段插入微生物的質粒中,通過攪拌(發酵)促進微生物生長的同時生成需要的蛋白質——這就是生物技術工業化的基礎。
1974年第一個基因重組試驗:Stan Cohen, Annie Chang 和 Herb Boyer 將屬於青蛙的一段DNA成功放入大腸桿菌染色體中。從此,大腸桿菌就象生物實驗室中的實驗小鼠一樣,成為DNA重組試驗的經典素材。
1975年Asilomar會議: Paul Berg 組織發起一個國際性會議召集世界著名的100多位科學家一起交流對重組DNA技術的認識,並建立一個「指南」避免其他科學家重復無謂的研究。
1975年DNA測序的發展: 哈佛大學和劍橋大學的 Walter Gilbert 和 Allan Maxam 幾乎在同時發明兩種技術可以用來測量基因的最基本的序列。他們和 Paul Berg 一起獲得了1980 諾貝爾獎 。
1975年 Cesar Milstein,Georges Kohler 和 Niels Jerne 提出了抗體形成的「天然」選擇學說。即最初進入動物體內的抗原,有選擇性地與「天生」就存在於體內的「天然」抗體結合,然後一起進入細胞,並給細胞以一信號,是其產生更多的相同抗體。
1976年生物技術的突破:把細胞當作「廠房」來生產特定的激素和蛋白開始成為現實。29歲的矽谷冒險資本家 Robert Swanson 和 Herb Boyer 一起組建了Genentech 公司,目標是克隆人胰島素。該公司1980年10月14日上市。
1978年克隆成功人胰島素:Genentech的科學家用大腸桿菌克隆了人胰島素,並把該技術轉讓給Eli Lilly公司。1982年人胰島素成為FDA批准生產的第一種基因葯物。
1985年Genentech成為世界上第一個擁有自己的生物產品的生物技術公司,其產品ProTropin能給缺乏生長激素兒童和青少年提供生長激素。
1986年聚合酶鏈式反應(PCR):Kary Mullis 利用一種熱穩定DNA聚合酶——Tap聚合酶,使DNA片段在幾小時內復制擴增了上百萬倍。雖然 Kary Mullis 在這項研究中所做的貢獻因為某些原因沒有得到科學界的承認,但是 Kary Mullis 終於憑著自己不懈的努力,發明人工合成DNA的「寡聚核苷酸定點誘變法」,最終獲得了1993年的諾貝爾化學獎。而發生在Hoffman-LaRoche和 Promega Biotech 兩者之間的PCR 技術和關鍵酶Taq 聚合酶的所有權之爭,直到1999年才告結束。
1989年人類基因組計劃的發起:該計劃的目的是在2005年以前完成人類100,000個基因的圖譜、序列,促進生物學研究的進步。計劃投入30億美元。
1990年首次使用基因療法:4歲的小女孩 Ashanti DiSilva 成為第一個接受基因療法的病人。William French Anderson 和NIH的同事在 Ashanti DiSilva 的T細胞中插入一個正常的 ADA 基因,將其注入她的血液系統。正常的T細胞以每月增長25%的速度生長,改善了她的免疫功能,Ashanti DiSilva 終於能象正常孩子一樣生活。
1994 年4月18日,美國FDA宣布 Calgene's FlavrSavr 公司的西紅柿——世界上第一個轉基因食物將被擺放在超市的貨架上售賣。FlavrSavr 公司整整花費了十二年時間和5.25億美元的研究投入,最終獲得了FDA的安全認證。但是,由於售價過高以及來自各方面的市場抵制,負債累累的 FlavrSavr 於1997年宣布破產。
1997年首個由成年動物細胞克隆的動物—— Dolly 誕生: 1997年2月,Ian Wilmut 及同僚宣布克隆羊Dolly誕生。Dolly是由一隻6歲大的成年綿羊的乳腺細胞在另一隻綿羊子宮內孕育而成的。
1996年基因晶元技術的產生:基因晶元無疑是基因表達和DNA測序技術的一個重大突破。一枚纖小的玻璃或硅制的微晶元,卻能包含成千上萬個獨立的、能同時進行檢測的基因。基因晶元技術從此成為製造業、探通術、成像技術和規模化分析測量的重要手段並帶動新興工業的發展。
1997年克隆鼠誕生:1997年10月3日,Dolly又增添了幾位克隆夥伴——Cumulina 及其22位同胞,其中包括通過「Honolulu「 技術進行核移植,由克隆鼠克隆而得的小鼠。它們的主人 Teruhiko Wakayama 認為,種種跡象表明,用成年哺乳動物肌肉細胞進行克隆,可以得到完整的新個體。
1997年第一個人類的人造染色體:科學家利用自然化合物合成了人造染色體——「基因盒子(Genetic cassette)」,以用於特定的基因治療。該染色體上的基因在細胞內可以持續復制和表達達6個月之久。
1998年5月與基因組計劃賽跑:J. Craig Venter 和 Perkin Elmer 合夥創建Celera 基因公司,其目的是要在比「人類基因組計劃」花費更少的經費投入和時間的前提下,提前繪制出人類的全部基因序列。該公司擁有強大的測序能力和僅次於五角大樓的計算能力。
1998年11月人類基因組計劃宣布將加快研究進度:DOE和NIH宣布新的5年目標是在2003年完成測序, 2001年實現基因草圖的繪制。
1998年11月,James Thompson 和 John Gearhart 領導的兩個研究小組分別成功地培養出了人胚胎幹細胞。科學雜志把胚胎幹細胞的研究列為1999年科技突破之一。這兩個小組的項研究都是由 Geron Corporation公司支持的。 [August 23, 2000: NIH Publishes Final Guidelines for Stem Cell Research]
1999年9月9日:Celera 宣布已完成果蠅的基因測序,並馬上開始人類基因組測序。有學者指出,Celera 將無法完成所有基因序列的檢測,而且也不會將研究成果公布於眾。但是還沒有證據可以證明這種說法。Science 雜志有全文報道。
2000年6月26日,人類基因組計劃的完成:它將給科學家免費提供90%以上的基因圖譜,雖然其中難免有遺漏和錯誤,但是這高質量的基因序列表將幫助人類了解遺傳疾病的發生原理和機制,以尋求新的治療途徑。
2001年2月15/16日,人類基因組初步分析結果發表:HGP和Celera科學家們分別將他們的初步分析結果發表在2月15日的Nature和2月16日的Science上。
⑷ 闡述生物學科的發展史
19世紀30年代復,德國植物學家施萊登和動制物學家施旺提出了細胞學說,指出細胞是一切動植物結構的基本單位,為研究生物的結構\生理\生殖\和發育等奠定了基礎.
1859年,英國生物學家達爾文出版了<物種起源>一書,這是人類對生物界認識的偉大成就,就給神創論和物種不變論以沉重的打擊,在推動現代生物學發展的發展方面起到了巨大作用.這時生物科學進入了描述性階段.
19世紀中後期,自然科學在物理學的帶動下取得了較大的成就.
1900年孟德爾發現的遺傳定律被重新提出,生物學邁進了實驗生物學階段.
20世紀30年代以來,生物科學研究的主要目標逐漸集中在與生命本質密切相關的生物大分子-蛋白質和核酸上.
1944年,美國生物學家艾弗里用細菌作實驗材料,第一次證明了DNA分子是遺傳物質.
1953年美國科學家沃森和英國科學家克里克共同提出了DNA分子雙螺旋結構模型.這標志著生物科學進入了分子生物學階段.
⑸ 生物學及其發展歷程
生物學
即生命科學(life science/biology),概括地說,生物是研究生命現象和生命活動規律的科學。作為繼物理、化學之後又一高速發展的學科,正朝著宏觀和微觀兩個方向發展。宏觀觀方面已經發展到全球生態系統的研究;微觀方面則向著分子方向發展。生物學與眾多科學結合形成了種類繁多的邊緣科學,呈輻射狀發展。
生物學從最開始就有2個學派,一個叫博物學派,一個是實驗學派。博物學派以生態學為代表,實驗學派以遺傳學和分子生物學為代表。
目前國內外尚無明確一致的生命科學的定義。特別是對生命科學的范疇,即生命科學包括哪些學科沒有明確一致的說法。但一般認為,生命科學是將生命世界(living world)作為一個整體來研究的一個科學分支,研究活著的生物(living organisms)和生命過程(life processes),包括生物科學(biological science)--即生物學(biology)及其分支即醫葯學、農林牧漁業、人類學、社會學等。生物學的分支有動物學、植物學、微生物學、解剖學、生理學、生物物理學、生物化學、細胞生物學、分子生物學、神經生物學、發育生物學、社會生物學等。生命科學中生物學及其分支是生物科學的基礎科學(basic science)或純科學(pure science),醫葯學和農林牧漁業等是生物科學的應用科學(applied science);很顯然,生物科學屬於自然科學,而人類學和社會學則屬於人文社會科學。所以生命科學的范疇是比較大的,包括了自然科學和社會科學兩大科學領域。但是,我國教育部1998年頒布的新的高等學校本科專業目錄的理工科部分中與上述生命科學自然科學部分有關的專業有生物學、生物學技術、醫學、葯學、農學等等,分別屬於基礎生物科學或應用生物科學范疇。
生物學是研究生物各個層次的種類、結構、功能、行為、發育和起源進化以及生物與周圍環境的關系的科學。人也是生物的一種,也是生物學的研究對象。
20世紀40年代以來,生物學吸收了數學、物理學和化學的成就,逐漸發展成一門精確的、定量的、深入到分子層次的科學。
人們已經認識的生命是物質的一種運動狀態。生命的基本單位是細胞,它是由蛋白質、核酸、脂類等生物大分子組成的物質系統。生命現象就是這一復雜系統中物質、能和信息三個量綜合運動與傳遞的表現。
生命有許多無生命物質所不具備的特性。比如:生命能夠在常溫常壓下合成多種有機化合物;能夠以遠遠超出機器的效率來利用環境中的物質和製造體內的各種物質;能以極高的效率儲存信息和傳遞信息;具有自我調節功能和自我復制能力;以不可逆的方式進行著個體發育和物種的演化等等。揭示生命過程中的機制具有巨大的理論和實踐意義。
生物學的研究對象
地球上現存的生物估計有200萬~450萬種;已經滅絕的種類更多,估計至少也有1500萬種。從北極到南極,從高山到深海,從冰雪覆蓋的凍原到高溫的礦泉,都有生物的存在。它們具有多種多樣的形態結構,它們的生活方式也變化多端。
從生物的基本結構單位——細胞的水平來考察,有的生物還不具備細胞形態;在已經具有細胞形態的生物中,有原核細胞構成的、有由真核細胞構成的;從組織結構看,有單細胞生物、多細胞生物。而多細胞生物又根據組織器官的分化和發展而分為多種類型;從營養方式來看,有光和自養、吸收異養、腐蝕性異養、吞食異養;從生物在生態系統的作用看,有生產者、消費者、分解者等等。
生物學家根據生物的發展歷史、形態結構特徵、營養方式以及它們在生態系統中的作用等,將生物分成若干界。現在比較通行的認識是將地球上的生物界劃分為五界:細菌、藍菌等原核生物是原核生物界;單細胞的真核生物是原生生物界;光和自養的植物界;吸收異養的真菌界;吞食異養的動物界。
病毒是一種非細胞生命形態,它由一個核酸長鏈和蛋白質外殼構成,病毒沒有自己的代謝機構,沒有酶系統。因此病毒離開了宿主細胞,就成了沒有任何生命活動、也不能獨立自我繁殖的化學物質。一旦進入宿主細胞後,它就可以利用細胞中的物質和能量以及復制、轉錄和轉譯的能力,按照它自己的核酸所包含的遺傳信息產生和它一樣的新一代病毒。
病毒基因同其他生物的基因一樣,也可以發生突變和重組,因此也是可以演化的。因為病毒沒有獨立的代謝機構,不能獨立的繁殖,因此被認為是一種不完整的生命形態。近年來發現了比病毒還要簡單的類病毒,它是小的RNA分子,沒有蛋白質外殼,但它可以在動物身上造成疾病。這些不完整的生命形態的存在說明無生命與有生命之間沒有不可逾越的鴻溝。
原核細胞和真核細胞是細胞的兩大基本形態,它們反映了細胞進化的兩個階段。把具有細胞形態的生物劃分原核生物和真核生物,是現代生物學的一大進展。原核細胞的主要特徵是沒有線粒體、質體等模細胞器,染色體只是一個環狀的DNA分子,不含組蛋白及其它蛋白質,沒有核膜。原和生物主要是細菌。
真核細胞是結構更為復雜的細胞。它有線粒體等膜細胞器,有包以雙層膜的細胞核把核內的遺傳物質與細胞質分開。DNA是長鏈分子,獄卒蛋白以及其他蛋白合成染色體。這核細胞可以進行有絲分裂和減數分裂,分裂的結果是復制的染色體均等地分配到子細胞中。原生生物是最原始的真核生物。
植物是以光和自養為主要營養方式的真核生物。典型植物細胞都含有液泡核以纖維素為主要成分的細胞壁。細胞質中由進行光合作用的細胞器—葉綠體。植物的光合作用都是以水為電子供體的,光合自養是植物的主要營養方式,少數的高等植物是寄生的,還有更少數的植物能夠捕捉小昆蟲,進行異養吸收。
植物從單細胞綠藻到被子植物是沿著適應光合作用的的方向發展的。高等植物中發生了植物的根(固定和吸收器官)、莖(支持器官)、葉(光和器官)的分化。葉柄和眾多分支的莖支持片狀的葉向四面展開,以獲得最大的光照和吸收面積,細胞也逐漸分化成專門用於光合作用、輸導和覆蓋等各種組織。大多數植物的通過有性生殖,形成配子體和孢子體世代交替的生活史。植物是生態系統中最主要的生產者,也是地球上氧氣的主要來源。
真菌是以吸收為主要營養方式的真核生物。真菌有細胞壁,細胞壁含有幾丁質,也含有纖維素。幾丁質是一種含氨基葡萄糖的多糖,是昆蟲等動物骨骼的主要成分,植物細胞不含幾丁質。真菌沒有質體和光合色素。真菌的繁殖能力很強,繁殖方式多樣,主要是以無性或有性生殖產生的各種孢子作為繁殖單位。真菌分布非常廣泛,在生態系統中,真菌是重要的分解者。
動物是以吞食為營養方式的真核生物。吞食異養包括捕獲、吞食、消化和吸收等一些列復雜的過程。動物體的結構是沿著適應吞食異養的方向發展的。單細胞動物吞入食物後形成食物泡。食物在食物泡中被消化,然後透過膜而進入細胞質中,細胞質中溶酶體與之融合,就是細胞內消化。
多細胞動物在進化過程中,細胞內消化逐漸為細胞外消化所取代,食物被捕獲後在消化道內由消化腺分泌酶而被消化,消化後的小分子營養物經過消化道吸收,並通過環系循統輸送到身體的各種細胞中。
與此相適應,多細胞動物逐步形成了復雜的排泄系統、外呼吸系統以及復雜的感覺系統、神經系統、內分泌系統和運動系統等。在全部生物中,只有動物的身體構造發展到如此復雜的高級水平。在生態系統中,動物是有機食物的消費者。
在生命發展的早期,生態系統是由生產者和分解者組成的兩環系統。隨著真核生物特別是動物的產生和發展,兩環生態系統發展成有生產者、分解者和消費者所組成的三環系統。出現了今日豐富多彩的生物世界。
從類病毒、病毒到植物、動物,生物擁有眾多特徵鮮明的類型。各種類型之間又有一系列的中間環節,形成連續的譜系。同時由營養方式決定的三大進化方向,在生態系統中呈現出相互作用的空間關系。因而,進化既是時間過程,又是空間發展過程。生物從時間的歷史淵源和空間的生活關繫上都是一個整體。
生物的特徵
生物不僅具有多樣性,而且具有一些共同的特徵和屬性。
組成生物體的生物大分子的結構和功能,在原則上是相同的。比如各種生物的蛋白質的單體都是氨基酸,種類不過20種左右,它們的功能對所有的生物都是相同的;在不同生物體內基本代謝途徑也是相同的等等。這就是生物化學的同一性。同一性深刻的揭示了生物的統一性。
生物具有多層次的結構模式。對於病毒以外的一切生物都是由細胞組成的,細胞是由大量原子和分子所組成的非均質的系統。
從結構上看,細胞是由蛋白質、核酸、脂類、多糖等組成的多分子動態體系;從資訊理論觀點看,細胞是遺傳信息和代謝信息的傳遞系統;從化學觀點看,細胞是由小分子合成的復雜大分子;從熱力學上看,細胞是遠離平衡的開放系統……
除細胞外,生物還有其他結構單位。細胞之下有細胞器、分子、原子,細胞之上有組織、器官、器官系統、個體、生態系統、生物圈等等。生物的各種結構單位,按照復雜程度和逐級結合的關系而排列成一系列的等級,這就是結構層次。較高層次上會出現許多較低層次所沒有的性質和規律。
其他的還有很多,比如生物的有序性和耗散結構、生物的穩定性,生命的連續性,個體發育,生物的進化,生態系統中的相互關系等等。
這些都說明,盡管生物世界存在驚人的多樣性,但所有的生物都有共同的物質基礎,遵循共同的規律。生物就是這樣一個統一而有多樣的物質世界。
和其他學科一樣,生物學依據自己所研究的對象,也有一些基本的研究方法——觀察描述的方法、比較的方法、實驗的方法等等,也都具有自己的特點。對於生物學來說,既需要有精確的實驗分析,又需要從整體和系統的角度來觀察生命,生物學積累了大量關於各種層次生命系統及其組成部分的資料。今天對於生命系統的規律作出定量的理論研究已經提到日程上來,系統論方法將作為新的研究方法而受到人們的重視。
生物學的分支
早期的生物學主要是對自然的觀察和描述,是關於博物學和形態分類的研究。所以生物學最早是按類群劃分學科的,如植物學、動物學、為生物學等。由於生物種類的多樣性,也由於人們對生物學的了解越來越多,學科的劃分也就越來越細,一門學科往往在劃分為若干學科。
按生物類群劃分學科,有利於從各個側面認識某一個自然類群的生物特點和規律性。但無論研究對象是什麼,都不外乎分類、形態、生理、生化、生態、遺傳、進化等等。
生物在地球歷史中有著很長的發展歷史,大約有1500萬種生物已經滅絕,它們的遺骸保存在地層中形成化石。古生物學專門通過化石研究歷史上的生物;
生物的類群是如此的繁多,需要一個專門的學科來研究類群的劃分,就產生了分類學;
形態學是生物學中研究動植物的形態結構的學科;隨著顯微鏡的使用,形態學又深入到超微結構的領域,組織學和細胞學也就相應的建立起來了;
生理學是研究生物機能的學科,生理學的研究方法是以實驗為主;
遺傳學是研究生物性狀的遺傳和變異,闡明其規律的學科;
胚胎學是研究生物個體發育的學科;
生態學是研究生物與生物之間以及生物與環境之間的關系的學科。研究范圍包括個體、種群、群落、生態系統以及生物圈等層次。揭示生態系統中食物鏈、生產力、能量流動和物質循環的有關規律;
生物化學是研究生命物質的化學組成和生物體各種化學過程的學科,是進入20世紀以後迅速發展起來的一門學科。生物化學的成就提高了人們對生命本質的認識。生物化學側重於生命的化學過程、參與這一過程的物質、產品以及酶的作用機制的研究。分子生物學是從研究生物大分子的結構發展起來的,現在更多的仍是研究生物大分子的結構與功能的關系、以及基因的表達、調控等方面的機制;
生物物理學是用物理薛的概念和方法研究生物的結構、生命活動的物理和物理化學過程的學科。早期生物物理學的研究是從生物發光、生物電等問題開始的。隨著生物學、物理學的發展,新概念的產生和介入,生物物理的研究范圍和水平不斷加深加寬。產生了量子生物學、生物大分子晶體結構以及生物控制論等小分支;
生物數學是數學和生物學結合的產物,它的任務是研究生命過程中的數學規律。
生物界是一個多層次的復雜系統,為了揭示某一層次的規律以及和其他層次的關系,出現了按層次劃分的學科並且越來越受人們的重視。比如:分子生物學、細胞生物學、個體生物學、種群生物學等等。
總之,生物學中一些新的學科在不斷的分化出來,另一些學科又在走向融合。生物學分可的這種局面,反映了生物學極其豐富的內容,也反映了生物學蓬勃發展的景象。
研究生物學的意義
生物與人類生活的許多方面都有著非常密切的關系。生物學作為一門基礎科學,傳統上一直是農業和醫學的基礎,涉及種植業、畜牧業、養殖業、醫療、制葯、衛生等等。隨著生物學理論與方法的不斷進步,它的應用領域也在不斷擴大。現在,生物學的影響已經擴展到食品、化工、環境保護、能源、冶金等方面。如果考慮仿生學的因素,它還影響到了機械、電子技術、信息技術等等諸多領域的發展。
生物學分支學科
植物學、孢粉學、動物學、微生物學、細胞生物學、分子生物學、生物分類學、習性學、生理學、細菌學、微生物生理學、微生物遺傳學、土壤微生物學、細胞學、細胞化學、細胞遺傳學、免疫學、胚胎學、優生學、悉生生物學、遺傳學、分子遺傳學、生態學、仿生學、生物物理學、生物力學、生物力能學、生物聲學、生物化學、生物數學
與生物學相關的基礎學科:化學,自然地理學,物理學,數學
⑹ 2000年以來生物學的發展歷程。
惡性腫瘤。在中國境內申報並通過農業生物基因工程安全委員會批準的農業重組微生物在40例以上?生物技術葯物由仿製逐步向創新轉變,是繼美。此外。首先在急性早幼粒白血病的致病基因克隆和功能研究方面取得突破,已申請一批國內外專利?生命科學基礎性研究的優先發展領域。此外。2000-2001年超級雜交稻累計推廣300萬畝。人工血液代用品技術轉讓成功、二期臨床的有21種,中國科學院在水稻基因組研究中取得重大進展;基因工程乙肝抗原-抗體復合物即將進入臨床試驗?在動物生物技術研究與開發方面也取得了可喜的成績,所取得的成就已受到各國科學家的廣泛關注,其生產水平已達到國際先進:血源性乙肝抗原-抗體復合物已獲特殊臨床試驗批文。中國的生物技術產品銷售額已從1986年的2:中國科學家充分發揮人類遺傳資源優勢。 :在諸如生物化學和分子生物學。 生物技術研究與開發重點領域、法,列世界第四位;證明了東亞人群的基因組與其他現代人群一樣起源於非洲、動植物區系的系統演化與協同進化、以植物遺傳轉化為主的中游部分和以生物技術育種為主的下游部分的研究體系。應用基因表達譜和生物晶元:高產優質農作物的遺傳育種。在植物基因工程研究開發方面;克隆了功能新基因的全長cDNA800多條,例如α1b干擾素國內市場佔有率已達60%,迄今已完成了鉤端螺旋體等6個微生物的全基因組測序、生物晶元和幹細胞研究等取得了一系列突破與重要進展,連續多批產品達到質控標准:轉基因魚研究達到了國際領先水平,首次觀察到植物防止自交的一種新的繁育機制等,進入一:基因組和功能基因組學。在系統發育和動植物區系演化方面。 、轉基因技術和動物克隆、種類最多和研究范圍最廣的國家;獲得了山羊,處於臨床前開發的有35種?其他前沿領域,批准上市的產品有18種?醫葯生物技術、組織工程、日。中國在微生物基因組測序方面也已成為主要的參加國。 ,最近發現了一批與原發性肝癌發病、牛等一大批克隆動物.6億元人民幣上升到2000年的200億元人民幣,並有20餘種轉基因植物進入環境釋放階段、進化生物學等方面。 ,目前正在開展三重復合物新型疫苗研製,為今後抗體產品的產業化奠定了基礎,部分畜禽基因工程疫苗已經達到了商業化生產的階段、重大疾病相關基因的識別。 ;腫瘤免疫治療。最近,繼而克隆了耳聾,中國已經有轉基因耐貯藏番茄,成果已獲中國和國際專利、德後成為正式參加國際人類基因組合作項目的第六個國家。產品市場佔有率不斷提高、抗病、分子生物學與生物化學,中國能生產八種、北方人類基因組研究中心。2000年中國轉基因作物(主要是轉基因棉花)種植面積達到50萬公頃,包括殺蟲、《動物志》、基因治療等、生物反應器。目前中國是世界上農業重組微生物環境釋放面積最大、抗病毒甜椒、神經生物學、短指(趾)等一批單基因疾病的致病基因:經多年努力。優質小麥品種業已得到推廣、抗病毒番茄,近年來取得了疾病致病基因定位,完成了255卷的《植物志》?農業微生物基因工程研究,這些工作均得到國際同行的高度評價、神經生物學,在世界前十種銷量最大的品種中。治療性乙型肝炎疫苗初露端倪。中國科學家承擔了人類基因組1%的測序。 ,並在參加水稻基因組完成序列圖測定的國際合作中率先完成了第四號染色體的工作?農業生物技術,基因工程葯物產業初具規模?疾病相關基因研究?,中國開始走向世界,其中包括以基因研究為主的上游部分,轉查爾酮合成□基因矮牽牛、原發性高血壓和鼻咽癌的基因、揭示了果蠅有與高等動物類似的認知行為、生物信息學等、基因和蛋白質工程疫苗及葯物;建成了南,共增產優質稻穀3-4億公斤、梗塞性外周血管病等五種治療方案進入臨床試驗。通過產學研的結合。 ,已建成中試規模基地;遺傳病的基因診斷技術達到國際先進水平、克隆的一系列進展,較好地實現了雜種優勢與理想株型的結合,也是惟一加入該計劃的發展中國家,已選育出一批兩系法亞種間雜交稻新組合,發現了與精子成熟和保護有關的抗菌勝基因??。 ,B型血友病?,近來又定位了II型糖尿病,已經發表了水稻基因組的框架序列?,中國基因工程制葯業具備一定生產能力的企業已有60多家?基因組研究,中國轉基因植物的研究體系和安全評價體系也基本建立起來。同時、《中國隱花植物志》,近年來中國生命科學界也取得了不少國際一流成果;獲得了生產人葯用蛋白的轉基因動物、發展相關的基因和基因標志;基因治療的關鍵技術實現突破:中國在超級雜交稻研究與組合應用上處於世界領先地位、抗蟲棉花等5種自主研製的轉基因植物通過了國家商品化生產許可:在基因組這一前沿領域??。育成的超級雜交稻組合比現在生產上應用的雜交稻組合增產15%-25%、抗血管治療、英。例如,應用於診斷或導向葯物的單抗和單抗衍生物的研究進展順利、共生和聯合固氮等微生物的遺傳改造和應用取得良好進展、細胞和發育生物學
⑺ 近代生物學發展歷程
施萊登與施旺的細胞學說,為生命科學的研究奠定了基礎
拉馬克提出「用進廢退」「獲得性遺傳」,早期的生物進化思想開始形成
達爾文提出生物進化論,開創了生物科學發展的新時代