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化学在生命科学的作用摘要：21世纪是生物科学高速发展的时代。同时，生物技术的创新使人类活动发生了巨大的变化，尤其是给农业生产带来了重大的革新，这些变化都离不开生物化学学科的发展。本文主要介绍了化学的研究对象和在生物科学中的作用以及对国民经济发展的作用。正文：人类自诞生以来，就生活在变化无穷的自然界中。自然界的变化产生了各种各样的自然现象，当然也包括一些化学现象。化学的历史如同一幅绵长的画卷，这幅画卷内容丰富，记载了千千万万。化学在各个领域都有涉及，它的作用更是为其他领域起到了促进发展的作用，化学在生命科学中更是有举足轻重的作用。生物化学是研究物质的组成，结构，性质，以及变化规律的科学，它是一门富有活力的学科，其分支有无机分析化学，生物化学，有机化学，热化学等等。其中生物化学与生命科学更是息息相关。生物化学是研究细胞中生物分子运动的化学本质，是研究活细胞内各种物质的化学组成及其分解与合成的普遍规律。生物科学的创立是与人们对生命本质的认识不断深化的过程紧密相关，尤其是自然科学，总是依托与人们的认知程度及社会生产力的发展水平。19世纪末，由德国学家buchner兄弟对磨碎酵母细胞的无细胞提取液加到蔗糖溶液中引起发酵的偶然发现，改变了世界著名化学家Libig认为酵母发酵成为酒精属于有机化学的经典观点，从而结束了启蒙时代对酵母发酵机制的研究论战，而成为生物化学创立的奠基人；summer对伴刀豆中脲酶的分离结晶则拉开了生化制品开发利用的序幕，使之有可能成为一个产业。经过几代科学家的不懈努力，生物及化学的巧妙配合在推动科学与社会的发展中越来越占有重要地位，其影响力大大超过为生物发酵，涉及的面越来越广，覆盖着医药，工业，农业，国防建设，材料科学，海洋技术及环境保护等领域。 生物化学是从分子水平来探讨生命现象的本质，故又称生命的化学，生物化学既是重要的基础医学学科，又与其他基础医学学科有着广泛的联系与交叉。这些学科的研究也都深入到分子水平，并常需应用生物化学的理论和技术去解决各自学科的问题。由此产生以“分子”二字冠于学科之前的许多新学科，如分子病理学，分子药理学，分子免疫学，分子遗传学等等，故当今生物化学已成为生命科学领域的前沿学科。生物化学是一门既古老又年轻的学科，它既有悠久的发展历史，又有近代许多重大的发展和突破。生物化学的发展，在我国可追溯到公元前21世纪，而在欧洲约为200年前。但直到20世纪初才引进“生物化学”这个名称而成为一门独立的学科。生物化学的研究对象及范围涉及整个生物界，依据研究对象的不同，可分为微生物生化，植物生化，动物生化和人体生化（医学生化）等。人体生物化学的研究内容十分广泛，具体可分为：人体的物质组成，生物分子的结构与功能，物质代谢及其调节，基因信息传递及调控。化学如今已成为一个庞大的学科群，并交叉和渗透到各个学科领域，毫无疑问，化学的确是联系各个学科的一门中心学科。在生物科学中，化学与生物学共同研究生命体系的物质组成，存在形式及生命过程中化学变化，例如人体遗传物质的作用，人类基因，酶结构与催化功能脑科学，模拟生命过程以及生命体系的合成等。已形成了生物化学，药物化学，生物无机化学，生物有机化学，分子生物化学，化学生物学，量子生物学等多门交叉学科。哈佛大学教授曾预言：“21世纪，化学将涵盖医学与化学之间的任一事情。” 据报道人类生命的期望值也从1900的45岁上升到2000年的73岁，其中化学制造的药物起了重要作用。药物化学将合成出可治愈各种疑难杂症以及不治之症如癌症，艾滋病等的新药物，合成出可大大延长人类生命的“灵丹妙药”，制备出可进入人体治疗各种疾病的分子机器人，预计本世纪末人类的平均寿命有可能达到100岁以上。日本人的寿命每过10年增加2.5岁，现在的平均寿命已超过80岁。2002年在北京举行的第二届全国生物化学学术会议上，学术委员主席，国家自然科学基金委员会化学部主任张礼和院士说，他相信化学生物学是一片充满机遇的科学研究处女地。作为今年来涌现的新学科，化学生物学融合了化学，生物学，物理学，信息科学等多个相关学科的理论，技术和研究方法，跳出了传统的思路和方法，从更深的层面去研究生命过程。虽然目前还没有一个公认的化学生物学的定义和研究范围，但从分子的基础去研究和了解大分子之间的相互作用，以及这些作用对生命体系的调节，控制都是很多研究的共同点。上一世纪70年代化学家就曾用化学的方法去研究生命体系中的一些化学反应如细胞过程等，从而发展出生物有机化学，生物无机化学，生物分析等一些以生命体系为研究对象的化学分支科学。到了90年代，以基因重组技术为基础的分子生物学，结构生物学的发展，人类基因组计划框架图谱的完成，功能基因学的实施，对化学产生了很大的影响，化学生物学，化学基因组学相继出现。化学家相信如果人类有3.5万个基因相互作用控制了生命过程，那么一定会发现至少3.5万个可控制这些基因的化学分子，也会带来至少3.5万个诸如这些小分子如何调节基因的问题张礼和说，化学融入到生物学的研究领域为生物学带来了快速的发展。Watson-CrickDNA双螺旋结构的确定，以及Khorona对寡核甘酸合成的贡献都直接对动了近代生物学的发展，他们的成就被载入史册。随着科学的发展，学科的交叉和融合越来越受到重视。1986年Tom Kaiser等人组织了第一届国际生物有机学学术讨论会。2001年IUPAC将下属第三分部改为有机和生物分组化学，突出了生物分子的化学研究。我国北京大学唐有棋院士和中国科学院上海有机所的惠永正教授在80年代初提出要研究“生命过程中的化学问题”，并组织了“攀登计划”研究，之后中国科学院化学研究所，北京大学等研究所和高校也成立了化学生物研究中心或化学生物系，化学生物系开始成为21世纪一个重要的化学研究领域。 生物与化学的配合是各行各业得到了发展，比如农业生产，运用生物化学原理可以阐明粮食和经济作物在不同环境中的新陈代谢变化的规律，使人们了解关心的产物成分积累的途径和控制方式，一边设计合理的栽培措施和为作物创造适宜的条件，使人们获取优质，高产作物产品；可利用限制性内切酶消化并进行电泳分析，根据不同品种具有独特电泳普带的原理，鉴别品种的差异和种子的纯度，改变过去鉴定作物品种要将种子在田间分别播种，张承志朱厚熜形态上进行比较，克服传统方法时间长、人力和土地消耗多的缺点。土壤农业化学的深入研究，以来与生物化学的基础知识。职务的抗旱、抗旱、抗盐、以及抗病性的研究都离不开生物化学，生物化学的理论是病虫害防治和植物保护的理论基础。 生物与化学原理和技术促进轻工产品，生物药物的研究、开发与生产。在工业生产上，如食品、发酵、制药、生物制品及皮革生产等都需要广泛应用生物化学的理论及技术。尤其是在发酵工业中，人们一方面根据微生物合成某种产物的代谢规律，也别是他的代谢调节规律，通过控制反应条件，或者利用基因工程菌种以突破其限制歩骤的调控，大量生产所需的生物制品；另一方面发酵产物的分离提纯必须利用生物化学基本理论和技术手段。现代生物化学工程技术已通过发酵成功的工产化生产维生素C，氨基酸、酶制剂、胰岛素、透明质酸、紫杉醇等生化产品。而生产出的酶制剂又有相当部分应用与医药行业和轻工业产品的加工，向市场提供安全、高效、低毒的轻工医药产品。 化学原理和技术的融合有理由推动我国农副产品的加工产业。我国是农业大国，农业总产值占国民经济总产值40%。农产品产量每年以4%的幅度增长，而农产品加工附加值却很小，德国农产品产值与附加值之比为1：2.3，美国为1:1.8、日本为1:2.2，而我国仅为1:0.5，与发达国家相差较大。大量农产品只作为廉价原料提供给国外，然后再买回别人高附加值的产品。应用生物化学方法可以从动物鼻骨、喉骨等组织中提取硫酸软 骨素，从陆生动物和海洋甲壳类动物以及各种稀有植物中提取有效生化成分，加工各种保健品、化妆品和医药品以及食品添加剂。例如，动物软骨原料价格为0.2/kg，而提取出来的活性物质为120元/kg。 20世纪后半叶，在所有科学探索中，生物学的发展是最为迅速的，尤其是生物化学与分子生物学的发展更是突飞猛进，使整个生命科学进入分子时代，开创了从分子水平阐明生命起源的新纪元。如果说19世纪中期细胞学说的建立从细胞水平证明了生物界的统一性，那么，生物化学与分子生物学则从分子水平上揭示了生命世界的基本结构和基础生命活动的高度一致性。未来化学的研究，将会是世界研